JP4754918B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、結晶性半導体膜で形成される逆スタガ型薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の作製方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device having an inverted staggered thin film transistor formed of a crystalline semiconductor film.
近年、液晶ディスプレイ(LCD)やELディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ(FPD)は、これまでのCRTに替わる表示装置として注目を集めている。特にアクティブマトリクス駆動の大型液晶パネルを搭載した大画面液晶テレビの開発は、液晶パネルメーカーにとって注力すべき重要な課題になっている。また、近年液晶テレビに追随し、大画面ELテレビの開発も行われている。 In recent years, a flat panel display (FPD) typified by a liquid crystal display (LCD) or an EL display has attracted attention as a display device that replaces a conventional CRT. In particular, the development of large-screen liquid crystal televisions equipped with large liquid crystal panels driven by an active matrix has become an important issue for LCD panel manufacturers to focus on. In recent years, a large screen EL television has been developed following the liquid crystal television.
従来の液晶装置において、各画素を駆動する半導体素子としてはアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTと示す。)が用いられている。 In a conventional liquid crystal device, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using amorphous silicon is used as a semiconductor element for driving each pixel.
一方、従来の液晶テレビにおいては、視野角特性の限界、液晶材料等が原因の高速動作の限界による画像のぼやけが欠点であったが、近年それを解消する新たな表示モードとして、OCBモードが提案されている(非特許文献1)。
一方、LCDの画質を向上させるために高速動作が可能なスイッチング素子が必要とされている。しかしながら、非晶質半導体膜を用いたTFTでは限界がある。例えば、OCBモードの液晶表示装置を実現することが困難となる。 On the other hand, there is a need for a switching element that can operate at high speed in order to improve the image quality of the LCD. However, a TFT using an amorphous semiconductor film has a limit. For example, it is difficult to realize an OCB mode liquid crystal display device.
また、従来のフォトリソグラフィー工程を用いた逆スタガ型TFTの形成工程においては、CVD法、PVD法等により基板上全面に成膜された膜上にレジストを塗布し、露光現像して、配線や半導体領域を形成していた。しかしながら、この場合、CVD法、PVD法等により基板上全面に成膜された膜、レジスト等の材料の大部分が無駄になると共に、配線や半導体領域を形成するための工程数が多く、スループットが低下するという問題がある。 Also, in the process of forming an inverted staggered TFT using a conventional photolithography process, a resist is applied on a film formed on the entire surface of the substrate by CVD, PVD, or the like, exposed and developed, and wiring or A semiconductor region was formed. However, in this case, most of the materials such as films and resists formed on the entire surface of the substrate by the CVD method, the PVD method, and the like are wasted, and the number of steps for forming wirings and semiconductor regions is large, and the throughput is increased. There is a problem that decreases.
また、フォトリソグラフィー工程に用いられる露光装置は、大面積基板を一度に露光処理することが困難である。このため、大面積基板を用いた表示装置の作製方法においては、複数の露光回数を必要としていた。このため、隣り合うパターンとの不整合が生じ、歩留まりが低下するという問題がある。この問題は、大型テレビジョンに代表される大型液晶表示装置に対して顕著である。 In addition, it is difficult for an exposure apparatus used in the photolithography process to perform exposure processing on a large area substrate at a time. For this reason, in a method for manufacturing a display device using a large-area substrate, a plurality of exposure times are required. For this reason, there is a problem that inconsistency between adjacent patterns occurs, and the yield decreases. This problem is significant for large liquid crystal display devices represented by large televisions.
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、しきい値のずれが生じにくく、高速動作が可能な逆スタガ型TFTを有する半導体装置の作製方法を提供する。また、スイッチング特性が高く、コントラストがすぐれた表示が可能な液晶表示装置の作製方法を提供する。更には、少ない原料でコスト削減が可能であり、且つ歩留まりが高い半導体装置、及び液晶表示装置の作製方法を提供する。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides a method for manufacturing a semiconductor device having an inverted staggered TFT that is unlikely to cause a threshold shift and can operate at high speed. In addition, a method for manufacturing a liquid crystal display device which can display with high switching characteristics and high contrast is provided. Furthermore, a manufacturing method of a semiconductor device and a liquid crystal display device which can reduce cost with a small amount of raw material and has a high yield is provided.
本発明は、耐熱性の高い材料でゲート電極を形成した後、非晶質半導体膜、非晶質半導体膜の結晶化を促進する触媒元素を有する層、及びドナー型元素又は希ガス元素を有する層を形成し加熱して、非晶質半導体膜を結晶化すると共に触媒元素を結晶性半導体膜から除いた後、該結晶性半導体膜の一部を用いて半導体領域を形成し、該半導体領域に電気的に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、ゲート電極に接続するゲート配線を形成して、逆スタガ型TFTを形成することを要旨とする。 The present invention includes an amorphous semiconductor film, a layer having a catalytic element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film, and a donor-type element or a rare gas element after the gate electrode is formed using a material having high heat resistance. A layer is formed and heated to crystallize the amorphous semiconductor film and remove the catalytic element from the crystalline semiconductor film, and then form a semiconductor region using a part of the crystalline semiconductor film. The gist is to form an inverted staggered TFT by forming a source electrode and a drain electrode that are in electrical contact with each other and forming a gate wiring connected to the gate electrode.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜及び前記ソース電極及びドレイン電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ソース電極又はドレイン電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極に接続する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a layer having a catalytic element is formed on the gate insulating film, and the layer having the catalytic element is formed Forming a first semiconductor region on the first semiconductor region, forming a second semiconductor region having an impurity element on the first semiconductor region, and then heating the first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region. Is formed by a droplet discharge method, and a part of the first conductive layer and the second semiconductor region is etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region, and the gate insulating film And forming an insulating film on the source electrode and the drain electrode, etching a part of the insulating film and the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, and then connecting to the gate electrode Forming a first electrode connected to the source electrode or the drain electrode after forming a part of the insulating film by etching a part of the insulating film to expose a part of the source electrode or the drain electrode; This is a method for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a layer having a catalytic element is formed on the gate insulating film, and the layer having the catalytic element is formed Forming a first semiconductor region on the first semiconductor region, forming a second semiconductor region having an impurity element on the first semiconductor region, and then heating the first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region. Is formed by a droplet discharge method, and a part of the first conductive layer and the second semiconductor region is etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region. An insulating film covering at least a part of one of the drain electrodes is formed by a droplet discharge method, and a part of the gate insulating film is etched to expose a part of the gate electrode, and then the source electrode or the drain electrode is exposed. A gate wiring connected to the gate electrode is formed on the insulating film covering at least a part of the gate electrode and the gate insulating film by a droplet discharge method, and a first electrode in contact with the other of the source electrode or the drain electrode is formed It is a manufacturing method of a liquid crystal display device.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくともを覆う絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a layer having a catalytic element is formed on the gate insulating film, and the layer having the catalytic element is formed Forming a first semiconductor region on the first semiconductor region, forming a second semiconductor region having an impurity element on the first semiconductor region, and then heating the first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region. Is formed by a droplet discharge method, and a part of the first conductive layer and the second semiconductor region is etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region. An insulating film covering at least a part of one of the drain electrodes is formed by a droplet discharge method, and a part of the gate insulating film is etched to expose a part of the gate electrode, and then the source electrode or the drain electrode is exposed. A gate wiring connected to the gate electrode is formed on the insulating film covering at least one of the gate electrode and the gate insulating film by a droplet discharge method, and a first electrode in contact with the other of the source electrode or the drain electrode is formed This is a method for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a first semiconductor region is formed on the gate insulating film, and the first semiconductor region is formed on the gate insulating film. Forming a layer having a catalytic element on the first conductive layer, forming a second semiconductor region having an impurity element on the layer having the catalytic element, and then heating the first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region Is formed by a droplet discharge method, and a part of the first conductive layer and the second semiconductor region is etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region. An insulating film covering at least a part of one of the drain electrodes is formed by a droplet discharge method, and a part of the gate insulating film is etched to expose a part of the gate electrode, and then the source electrode or the drain electrode is exposed. A gate wiring connected to the gate electrode is formed on the insulating film covering at least a part of the gate electrode and the gate insulating film by a droplet discharge method, and a first electrode in contact with the other of the source electrode or the drain electrode is formed It is a manufacturing method of a liquid crystal display device.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記ゲート電極、前記触媒元素を有する層、及び前記第1の半導体領域が重畳する領域上に保護層を形成し、前記第1の半導体領域及び前記保護層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜及び前記ソース電極及びドレイン電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ソース電極又はドレイン電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極に接続する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a layer having a catalytic element is formed on the gate insulating film, and the layer having the catalytic element is formed Forming a first semiconductor region, forming a protective layer over the gate electrode, the layer having the catalytic element, and a region where the first semiconductor region overlaps, and the first semiconductor region and the protective layer A second semiconductor region having an impurity element is formed thereon and then heated, and a first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region is formed by a droplet discharge method, and the first conductive layer and Etching a part of the second semiconductor region to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region, forming an insulating film on the gate insulating film and the source electrode and the drain electrode, Insulation film And etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, then forming a gate wiring connected to the gate electrode by a droplet discharge method, and etching a part of the insulating film. Then, after a part of the source or drain electrode is exposed, a first electrode connected to the source or drain electrode is formed.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記ゲート電極、前記触媒元素を有する層、及び前記第1の半導体領域が重畳する領域上に保護層を形成し、前記半導体領域及び前記保護層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a layer having a catalytic element is formed on the gate insulating film, and the layer having the catalytic element is formed Forming a first semiconductor region, forming a protective layer on the gate electrode, the layer having the catalytic element, and a region where the first semiconductor region overlaps, and forming impurities on the semiconductor region and the protective layer After forming the second semiconductor region containing an element, heating is performed, and a first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region is formed by a droplet discharge method, and the first conductive layer and the second conductive layer are formed. A part of the semiconductor region is etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region, and an insulating film covering at least a part of one of the source electrode or the drain electrode is formed by a droplet discharge method And etching the part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, and then covering the gate electrode on the insulating film covering at least a part of the source electrode or the drain electrode and the gate insulating film. A method for manufacturing a liquid crystal display device is characterized in that a gate wiring connected to an electrode is formed by a droplet discharge method, and a first electrode in contact with the other of the source electrode and the drain electrode is formed.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に触媒元素を有する層を形成し、前記ゲート電極、前記第1の半導体領域、及び前記触媒元素を有する層が重畳する領域上に保護層を形成し、前記保護層及び前記触媒元素を有する層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜及び前記ソース電極及びドレイン電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ソース電極又はドレイン電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極に接続する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a first semiconductor region is formed on the gate insulating film, and the first semiconductor region is formed on the gate insulating film. A layer having a catalytic element is formed, and a protective layer is formed on a region where the gate electrode, the first semiconductor region, and the layer having the catalytic element overlap, and the protective layer and the layer having the catalytic element A second semiconductor region having an impurity element is formed thereon and then heated, and a first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region is formed by a droplet discharge method, and the first conductive layer and Etching a part of the second semiconductor region to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region, forming an insulating film on the gate insulating film and the source electrode and the drain electrode, Insulation film And etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, then forming a gate wiring connected to the gate electrode by a droplet discharge method, and etching a part of the insulating film. Then, after a part of the source or drain electrode is exposed, a first electrode connected to the source or drain electrode is formed.
本発明の一は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に触媒元素を有する層を形成し、前記ゲート電極、前記第1の半導体領域、及び前記触媒元素を有する層が重畳する領域上に保護層を形成し、前記保護層及び前記触媒元素を有する層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域に接する第1の導電層を液滴吐出法により形成し、前記第1の導電層及び前記第2の半導体領域の一部をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極、並びにソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極に接続するゲート配線を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a first semiconductor region is formed on the gate insulating film, and the first semiconductor region is formed on the gate insulating film. A layer having a catalytic element is formed, and a protective layer is formed on a region where the gate electrode, the first semiconductor region, and the layer having the catalytic element overlap, and the protective layer and the layer having the catalytic element A second semiconductor region having an impurity element is formed thereon and then heated, and a first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region is formed by a droplet discharge method, and the first conductive layer and A portion of the second semiconductor region is etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region, and an insulating film covering at least a portion of one of the source electrode or the drain electrode is discharged as a droplet. By law After forming and etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, on the insulating film covering at least a part of one of the source electrode or the drain electrode and the gate insulating film, In the method for manufacturing a liquid crystal display device, a gate wiring connected to the gate electrode is formed by a droplet discharge method, and a first electrode in contact with the other of the source electrode or the drain electrode is formed.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜、ゲート配線、前記ソース電極及びドレイン電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート配線の一部を露出した後、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ソース電極又はドレイン電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a layer including a catalytic element is formed over the gate insulating film, and the layer including the catalytic element is formed A first semiconductor region is formed, a second semiconductor region having an impurity element is formed on the first semiconductor region, and then heated, and the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain Forming a region, etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, then connecting a gate wiring to the gate electrode, and a source electrode and a drain in contact with the source region and the drain region An electrode is formed by a droplet discharge method, an insulating film is formed on the gate insulating film, the gate wiring, the source electrode, and the drain electrode, and a part of the insulating film is etched to form the gate. After exposing a part of the gate wiring, a conductive layer connected to the gate wiring is formed by a droplet discharge method, and after etching a part of the insulating film to expose a part of the source electrode or drain electrode A method for manufacturing a liquid crystal display device is characterized in that a first electrode in contact with the source electrode or the drain electrode is formed.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート電極上に、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a layer including a catalytic element is formed over the gate insulating film, and the layer including the catalytic element is formed A first semiconductor region is formed, a second semiconductor region having an impurity element is formed on the first semiconductor region, and then heated, and the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain Forming a region, etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, then connecting a gate wiring to the gate electrode, and a source electrode and a drain in contact with the source region and the drain region Forming an insulating film covering at least a part of one of the source electrode or the drain electrode, and forming at least one of the source electrode or the drain electrode. A conductive layer connected to the gate wiring is formed over the insulating film covering a part and the gate electrode by a droplet discharge method, and a first electrode in contact with the other of the source electrode or the drain electrode is formed. This is a method for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜、ゲート配線、前記ソース電極及びドレイン電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート配線の一部を露出した後、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ソース電極又はドレイン電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 In one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region is formed over the first semiconductor region. A layer having a catalytic element is formed, a second semiconductor region having an impurity element is formed on the layer having the catalytic element, and then heated, and the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain Forming a region, etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, then connecting a gate wiring to the gate electrode, and a source electrode and a drain in contact with the source region and the drain region An electrode is formed by a droplet discharge method, an insulating film is formed on the gate insulating film, the gate wiring, the source electrode, and the drain electrode, and a part of the insulating film is etched to form the gate. After exposing a part of the gate wiring, a conductive layer connected to the gate wiring is formed by a droplet discharge method, and after etching a part of the insulating film to expose a part of the source electrode or drain electrode A method for manufacturing a liquid crystal display device is characterized in that a first electrode in contact with the source electrode or the drain electrode is formed.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート電極上に、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 In one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region is formed over the first semiconductor region. A layer having a catalytic element is formed, a second semiconductor region having an impurity element is formed on the layer having the catalytic element, and then heated, and the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain Forming a region, etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, then connecting a gate wiring to the gate electrode, and a source electrode and a drain in contact with the source region and the drain region Forming an insulating film covering at least a part of one of the source electrode or the drain electrode, and forming at least one of the source electrode or the drain electrode. A conductive layer connected to the gate wiring is formed over the insulating film covering a part and the gate electrode by a droplet discharge method, and a first electrode in contact with the other of the source electrode or the drain electrode is formed. This is a method for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記ゲート電極、前記触媒元素を有する層、及び前記第1の半導体領域が重畳する領域上に保護層を形成し、前記第1の半導体領域及び前記保護層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜、ゲート配線、前記ソース電極及びドレイン電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート配線の一部を露出した後、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ソース電極又はドレイン電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a layer including a catalytic element is formed over the gate insulating film, and the layer including the catalytic element is formed A first semiconductor region is formed, a protective layer is formed on a region where the gate electrode, the layer having the catalytic element, and the first semiconductor region overlap, and the first semiconductor region and the protective layer are formed. A second semiconductor region having an impurity element is formed and then heated; the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain region; and a part of the gate insulating film is etched. Then, after exposing a part of the gate electrode, a gate wiring connected to the gate electrode and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed by a droplet discharge method, and the gate is formed. An insulating film is formed on the insulating film, the gate wiring, the source electrode and the drain electrode, and a part of the insulating film is etched to expose a part of the gate wiring, and then a conductive layer connected to the gate wiring Forming a first electrode in contact with the source or drain electrode after etching a part of the insulating film to expose a part of the source or drain electrode. This is a method for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に触媒元素を有する層を形成し、前記触媒元素を有する層上に第1の半導体領域を形成し、前記ゲート電極、前記触媒元素を有する層、及び前記第1の半導体領域が重畳する領域上に保護層を形成し、前記第1の半導体領域及び前記保護層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート電極上に、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 According to one aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a layer including a catalytic element is formed over the gate insulating film, and the layer including the catalytic element is formed A first semiconductor region is formed, a protective layer is formed on a region where the gate electrode, the layer having the catalytic element, and the first semiconductor region overlap, and the first semiconductor region and the protective layer are formed. A second semiconductor region having an impurity element is formed and then heated; the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain region; and a part of the gate insulating film is etched. After exposing a part of the gate electrode, a gate wiring connected to the gate electrode, and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed by a droplet discharge method. Forming an insulating film covering at least a part of one of the electrode and the drain electrode, and forming an insulating film covering at least a part of the one of the source electrode and the drain electrode and a conductive layer connected to the gate wiring on the gate electrode A liquid crystal display device manufacturing method is characterized in that a first electrode is formed by a droplet discharge method and is in contact with the other of the source electrode and the drain electrode.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に触媒元素を有する層を形成し、前記ゲート電極、前記第1の半導体領域、及び前記触媒元素を有する層が重畳する領域上に保護層を形成し、前記保護層及び前記触媒元素を有する層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ゲート絶縁膜、ゲート配線、前記ソース電極及びドレイン電極上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート配線の一部を露出した後、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ソース電極又はドレイン電極の一部を露出した後、前記ソース電極又はドレイン電極に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 In one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region is formed over the first semiconductor region. A layer having a catalytic element is formed, a protective layer is formed on a region where the gate electrode, the first semiconductor region, and the layer having the catalytic element overlap, and the protective layer and the layer having the catalytic element are formed. A second semiconductor region having an impurity element is formed and then heated; the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain region; and a part of the gate insulating film is etched. Then, after exposing a part of the gate electrode, a gate wiring connected to the gate electrode and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed by a droplet discharge method, and the gate is formed. An insulating film is formed on the insulating film, the gate wiring, the source electrode and the drain electrode, and a part of the insulating film is etched to expose a part of the gate wiring, and then a conductive layer connected to the gate wiring Forming a first electrode in contact with the source or drain electrode after etching a part of the insulating film to expose a part of the source or drain electrode. This is a method for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、前記第1の半導体領域上に触媒元素を有する層を形成し、前記ゲート電極、前記第1の半導体領域、及び前記触媒元素を有する層が重畳する領域上に保護層を形成し、前記保護層及び前記触媒元素を有する層上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後加熱し、加熱された前記第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、前記ゲート電極の一部を露出した後、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極とを液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の一方の少なくとも一部を覆う絶縁膜及び前記ゲート電極上に、前記ゲート配線に接続する導電層を液滴吐出法により形成し、前記ソース電極又はドレイン電極の他方に接する第1の電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。 In one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region is formed over the first semiconductor region. A layer having a catalytic element is formed, a protective layer is formed on a region where the gate electrode, the first semiconductor region, and the layer having the catalytic element overlap, and the protective layer and the layer having the catalytic element are formed. A second semiconductor region having an impurity element is formed and then heated; the heated second semiconductor region is etched to form a source region and a drain region; and a part of the gate insulating film is etched. After exposing a part of the gate electrode, a gate wiring connected to the gate electrode, and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed by a droplet discharge method. Forming an insulating film covering at least a part of one of the electrode and the drain electrode, and forming an insulating film covering at least a part of the one of the source electrode and the drain electrode and a conductive layer connected to the gate wiring on the gate electrode A liquid crystal display device manufacturing method is characterized in that a first electrode is formed by a droplet discharge method and is in contact with the other of the source electrode and the drain electrode.
なお、前記ゲート絶縁膜、ゲート配線、前記ソース電極及びドレイン電極上に形成される絶縁膜に代えて、ソース電極又はドレイン電極の一部を覆う絶縁膜を形成しても良い。 Note that instead of the insulating film formed over the gate insulating film, the gate wiring, the source electrode, and the drain electrode, an insulating film that covers part of the source electrode or the drain electrode may be formed.
触媒元素としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の一つ又は複数を用いて形成することができる。 As catalyst elements, tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co), It can be formed using one or more of titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni), platinum (Pt) and the like.
また、ソース電極又はドレイン電極に接する第1の電極を形成した後、ゲート電極に接続するゲート配線を形成してもよい。また、ゲート電極に接続するゲート配線を形成した後、ソース電極又はドレイン電極に接する第1の電極を形成してもよい。 Further, after forming the first electrode in contact with the source electrode or the drain electrode, a gate wiring connected to the gate electrode may be formed. In addition, after the gate wiring connected to the gate electrode is formed, the first electrode in contact with the source electrode or the drain electrode may be formed.
また、ゲート配線は、3つ以上のゲート電極に接続されている。この場合、ゲート配線は低抵抗材料で形成されていることが好ましい。一方、ゲート配線は、2つのゲート電極に接続されていてもよい。この場合は、ゲート配線の材料は特に問われない。 Further, the gate wiring is connected to three or more gate electrodes. In this case, the gate wiring is preferably made of a low resistance material. On the other hand, the gate wiring may be connected to two gate electrodes. In this case, the material of the gate wiring is not particularly limited.
また、ゲート電極は、絶縁表面上に導電膜を形成し、導電膜上に感光性樹脂を吐出又は塗布し、感光性樹脂の一部にレーザ光を照射してマスクを形成した後、マスクを用いて導電膜をエッチングして形成してもよい。 The gate electrode is formed by forming a conductive film over an insulating surface, discharging or applying a photosensitive resin over the conductive film, irradiating a part of the photosensitive resin with laser light to form a mask, and then applying the mask. It may be formed by etching the conductive film.
また、ゲート電極は、耐熱性を有する導電層で形成されており、代表的には、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム(Cr)、コバルト、ニッケル、白金、リンを含有する結晶性珪素膜、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、又は酸化珪素を含む酸化インジウムスズで形成される。 The gate electrode is formed of a heat-resistant conductive layer, and typically includes tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium (Cr), cobalt, nickel, platinum, and phosphorus. It is formed of a crystalline silicon film, indium tin oxide, zinc oxide, indium zinc oxide, zinc oxide to which gallium is added, or indium tin oxide containing silicon oxide.
また、不純物元素はリン、ヒ素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素である。 The impurity element is an element selected from phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth.
また、上記構成において、第1の電極を、画素電極として用いることができる。 In the above structure, the first electrode can be used as a pixel electrode.
なお、ゲート絶縁膜として窒化珪素膜を有する層を形成してもよい。また、窒化珪素膜を成膜した後、前記窒化珪素膜に接するように前記触媒元素を有する層又は第1の半導体領域を形成してもよい。 Note that a layer including a silicon nitride film may be formed as the gate insulating film. Further, after the silicon nitride film is formed, the layer having the catalytic element or the first semiconductor region may be formed so as to be in contact with the silicon nitride film.
また、本発明の一は、上記半導体装置を有する液晶テレビジョン装置である。 Another embodiment of the present invention is a liquid crystal television device including the above semiconductor device.
また、本発明において、半導体装置としては、半導体素子で構成された集積回路、表示装置、無線チップ、ICタグ、表示装置等が挙げられる。表示装置としては、代表的には液晶表示装置、DMD(Digital Micromirror Device;デジタルマイクロミラーデバイス)、PDP(Plasma Display Panel;プラズマディスプレイパネル)、FED(Field Emission Display;フィールドエミッションディスプレイ)、電気泳動表示装置(電子ペーパー)等の表示装置があげられる。 In the present invention, examples of the semiconductor device include an integrated circuit including a semiconductor element, a display device, a wireless chip, an IC tag, and a display device. As a display device, typically, a liquid crystal display device, DMD (Digital Micromirror Device), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display), electrophoretic display Examples thereof include display devices such as devices (electronic paper).
なお、本発明において、液晶表示装置とは、液晶表示素子を用いたデバイス、即ち画像表示デバイスを指す。また、液晶表示パネルにコネクター、例えばフレキシブルプリント配線(FPC:Flexible Printed Circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)やCPUが直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。 In the present invention, the liquid crystal display device refers to a device using a liquid crystal display element, that is, an image display device. In addition, a connector in which a connector such as a flexible printed circuit (FPC), a TAB (Tape Automated Bonding) tape or a TCP (Tape Carrier Package) is attached to the liquid crystal display panel, a printed wiring board at the end of the TAB tape or TCP The display device also includes a module in which an IC (integrated circuit) or a CPU is directly mounted on a display element or a display element by a COG (Chip On Glass) method.
本発明により、結晶性半導体膜で形成される逆スタガ型TFTを形成することができる。本発明の逆スタガ型TFTは、非晶質半導体膜の結晶化工程と、非晶質半導体膜の結晶化を促進するための触媒元素のゲッタリング工程とを同時に行うことが可能であり、工程数の削減が可能であるため、スループットを向上させることができる。また、加熱処理数を削減できるため、省エネルギー化が可能である。 According to the present invention, an inverted staggered TFT formed of a crystalline semiconductor film can be formed. The inversely staggered TFT of the present invention can simultaneously perform a crystallization process of an amorphous semiconductor film and a gettering process of a catalytic element for promoting crystallization of the amorphous semiconductor film. Since the number can be reduced, the throughput can be improved. In addition, since the number of heat treatments can be reduced, energy saving can be achieved.
また、本発明の逆スタガ型TFTは、ゲート電極に耐熱性の高い材料を用いており、また活性化工程、ゲッタリング工程、結晶化工程等の加熱処理を行った後、低抵抗材料を用いて信号線、走査線等の配線を形成している。このため、結晶性を有し、不純物金属元素が少なく、配線抵抗の低いTFTを形成することが可能である。また、本発明の液晶表示装置は、絶縁膜上に画素電極を形成することが可能であり、開口率を増加させることが可能である。 The inverted staggered TFT of the present invention uses a material having high heat resistance for the gate electrode, and uses a low resistance material after heat treatment such as an activation process, a gettering process, and a crystallization process. Wiring such as signal lines and scanning lines is formed. Therefore, a TFT having crystallinity, a small amount of impurity metal elements, and low wiring resistance can be formed. In the liquid crystal display device of the present invention, a pixel electrode can be formed over the insulating film, and the aperture ratio can be increased.
このため、結晶性半導体膜で形成されるため非晶質半導体膜で形成される逆スタガ型TFTと比較して数10〜50倍程度、移動度が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、アクセプター型元素又はドナー型元素に加え、触媒元素をも含む。このため、半導体領域との接触抵抗の低いソース領域及びドレイン領域が形成できる。この結果、高速動作が必要な半導体装置を作製することが可能である。代表的には、OCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。 For this reason, since it is formed of a crystalline semiconductor film, the mobility is several tens to 50 times higher than that of an inverted staggered TFT formed of an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a catalyst element in addition to the acceptor element or the donor element. For this reason, a source region and a drain region having low contact resistance with the semiconductor region can be formed. As a result, a semiconductor device that requires high-speed operation can be manufactured. Typically, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.
また、液晶表示装置の周辺部に、画素領域内のTFTと同時に走査線駆動回路を形成することが可能である。このため、小型化された液晶表示装置を作製することが可能である。 In addition, a scanning line driver circuit can be formed at the periphery of the liquid crystal display device at the same time as the TFT in the pixel region. Therefore, a miniaturized liquid crystal display device can be manufactured.
更には、ゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素をもゲッタリングするため、オフ電流を低減することが可能であり、代表的には6桁以上のON/OFF比を有するTFTを形成することが可能である。このようなTFTを液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。 Furthermore, since the gettering process also getters the metal element mixed in the semiconductor film at the film formation stage, it is possible to reduce the off-current, and typically has an ON / OFF ratio of 6 digits or more. It is possible to form a TFT having By providing such a TFT in a switching element of a liquid crystal display device, contrast can be improved.
また、本発明では、このため、基板全面に薄膜を成膜せずとも、液滴吐出法を用いて所定の場所に薄膜原料やレジストを吐出すればよく、フォトマスクを用いずとも、TFTを形成することができる。このため、スループットや歩留まりを向上させると共に、コストダウンを図ることが可能となる。 In the present invention, therefore, a thin film material or a resist may be discharged to a predetermined place using a droplet discharge method without forming a thin film on the entire surface of the substrate, and a TFT can be formed without using a photomask. Can be formed. For this reason, it is possible to improve throughput and yield and to reduce costs.
さらには、上記の作製工程により形成された半導体装置、又は液晶表示装置を有する液晶テレビジョンを、スループットや歩留まりを向上させることが可能であり、低コストで作製することができる。 Furthermore, a semiconductor device or a liquid crystal television having a liquid crystal display device formed by the above manufacturing process can be manufactured at low cost because throughput and yield can be improved.
以下、発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、各図面において共通の部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。 The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiment modes. In the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(実施形態1)
本実施形態においては、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTの作製工程を、図1〜図3及び図39を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a manufacturing process of an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film will be described with reference to FIGS.
図1(A)に示すように、基板101上に第1の導電層102を形成し、第1の導電層上に感光性材料103、104を塗布又は吐出し乾燥焼成する。次に、感光性材料103、104にレーザビーム105、106を照射して、図1(B)に示すような第1のマスク111、112を形成する。
As shown in FIG. 1A, a first
基板101としては、ガラス基板、石英基板、アルミナなどのセラミック等絶縁物質で形成される基板、シリコンウェハ、金属板等を用いることができる。また、基板101として、320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mmのような大面積基板を用いることができる。
As the
第1の導電層102は、膜厚500〜1000nmの液滴吐出法、印刷法、無電界メッキ法等により所定の領域に形成する。また、PVD法(Physical Vapor Deposition)、CVD法(Chemical Vapor Deposition)、蒸着法等により基板全面に形成しても良い。なお、ここで、液滴吐出法、印刷法、を用いることにより、所定の領域に形成するため、後のエッチング工程により除去する領域が少なく、原料を削減することが可能である。
The first
第1の導電層102は、高融点材料を用いて形成することが好ましい。高融点材料を用いることにより、後の結晶化工程、ゲッタリング工程、活性化工程等の加熱工程が可能となる。高融点材料としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を適宜用いることができる。また、これら複数の層を積層して形成しても良い。代表的には、基板表面側から窒化タンタル膜及びその上に形成されるタングステン膜、窒化タンタル膜及びその上に形成されるモリブデン膜、窒化チタン膜及びその上に形成されるタングステン膜、窒化チタン膜及びその上に形成されるモリブデン膜等の積層構造としてもよい。また、リンを含有する珪素膜(非晶質半導体膜、結晶性半導体膜を含む)、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、又は酸化珪素を含む酸化インジウムスズを用いることもできる。
The first
感光性材料103、104の材料としては、紫外光から赤外光に感光する材料ネガ型感光性材料又はポジ型感光性材料を用いる。感光性材料の代表例としては、エポキシ樹脂、クリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の感光性を示す樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、ポリイミドなどの感光性を示す有機材料等を用いることができる。また、代表的なポジ型感光性樹脂として、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物を有する感光性樹脂が挙げられ、ネガ型感光性樹脂として、ベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを有する感光性樹脂が挙げられる。ここでは、ネガ型感光性材料を用いる。
As the material of the
次に、感光性材料103、104にレーザビーム直接描画装置を用いてレーザビーム105、106を照射する。
Next, the
レーザビーム描画装置について、図39を用いて説明する。図39に示すように、レーザビーム描画装置1001は、レーザビームを照射する際の各種制御を実行するパーソナルコンピュータ(以下、PCと示す。)1002と、レーザビームを出力するレーザ発振器1003と、レーザ発振器1003の電源1004と、レーザビームを減衰させるための光学系(NDフィルタ)1005と、レーザビームの強度を変調するための音響光学変調器(AOM)1006と、レーザビームの断面の拡大又は縮小をするためのレンズ、光路の変更するためのミラー等で構成される光学系1007、Xステージ及びYステージを有する基板移動機構1009と、PCから出力される制御データをデジタルーアナログ変換するD/A変換部1010と、D/A変換部から出力されるアナログ電圧に応じて音響光学変調器1006を制御するドライバ1011と、基板移動機構1009を駆動するための駆動信号を出力するドライバ1012とを備えている。
A laser beam drawing apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 39, a laser
レーザ発振器1003としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器としては、KrF、ArF、KrF、XeCl、Xe等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶を使った固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波の第1高調波〜第5高調波を適用するのが好ましい。
As the
次に、レーザビーム直接描画装置を用いた感光性材料の感光方法について述べる。基板1008が基板移動機構1009に装着されると、PC1002は図外のカメラによって、基板に付されているマーカの位置を検出する。次いで、PC1002は、検出したマーカの位置データと、予め入力されている描画パターンデータとに基づいて、基板移動機構1009を移動させるための移動データを生成する。この後、PC1002が、ドライバ1011を介して音響光学変調器1006の出力光量を制御することにより、レーザ発振器1003から出力されたレーザビームは、光学系1005によって減衰された後、音響光学変調器1006によって所定の光量になるように光量が制御される。一方、音響光学変調器1006から出力されたレーザビームは、光学系1007で光路及びビーム形を変化させ、レンズで集光した後、基板上に塗布された感光性材料に該ビームを照射して、感光性材料を感光する。このとき、PC1002が生成した移動データに従い、基板移動機構1009をX方向及びY方向に移動制御する。この結果、所定の場所にレーザビームが照射され、感光性材料の露光が行われる。
Next, a method for exposing a photosensitive material using a laser beam direct drawing apparatus will be described. When the
この結果、図1(B)に示すように、レーザビームが照射された領域に第1のマスク111、112が形成される。ここでは、感光性材料としてネガ型を用いているため、レーザビームが照射された領域がレジストマスクとなる。レーザ光のエネルギーの一部は、レジストで熱に変換され、レジストの一部を反応させるため、レジストマスクの幅は、レーザビームの幅より若干大きくなる。また、短波長のレーザ光のほど、ビーム径を短く集光することが可能であるため、微細な幅のレジストマスクを形成するためには、短波長のレーザビームを照射することが好ましい。
As a result, as shown in FIG. 1B,
また、レーザビームの感光性材料表面でのスポット形状は、点状、円形、楕円形、矩形、または線状(厳密には細長い長方形状)となるように光学系で加工されている。なお、スポット形状は円形であっても構わないが、線状にした方が、幅が均一なレジストマスクを形成することができる。 Further, the spot shape of the laser beam on the surface of the photosensitive material is processed by an optical system so as to be a dot shape, a circle shape, an ellipse shape, a rectangle shape, or a line shape (strictly, an elongated rectangle shape). Note that the spot shape may be circular, but a linear resist mask having a uniform width can be formed.
また、図39に示した装置は、基板の表面側からレーザ光を照射して露光する例を示したが、光学系や基板移動機構を適宜変更し、基板の裏面側からレーザ光を照射して露光するレーザビーム描画装置としてもよい。 The apparatus shown in FIG. 39 shows an example in which exposure is performed by irradiating a laser beam from the front side of the substrate. However, the optical system and the substrate moving mechanism are appropriately changed, and the laser beam is irradiated from the back side of the substrate. Alternatively, a laser beam drawing apparatus that performs exposure may be used.
なお、ここでは、基板を移動して選択的にレーザビームを照射しているが、これに限定されず、レーザビームをXY軸方向に走査してレーザビームを照射することができる。この場合、光学系1007にポリゴンミラーやガルバノミラーを用いることが好ましい。
Note that here, the laser beam is selectively irradiated by moving the substrate; however, the present invention is not limited to this, and the laser beam can be irradiated by scanning the laser beam in the X and Y axis directions. In this case, it is preferable to use a polygon mirror or a galvanometer mirror for the
次に、図1(C)に示すように、第1のマスクを用いて、第1の導電層102をエッチングして、第2の導電層121a、121bを形成する。第2の導電層121aは、ゲート電極として機能し、第2の導電層121bは、ゲート電極においてゲート配線と接続する領域(以下、ゲート電極の接続部と示す。)である。なお、図1(C)においては、第2の導電層121a、121bは分断された状態で表示されているが、実際には図3(C)に示すように、接続された同一の領域である。
Next, as illustrated in FIG. 1C, the first
次に、第1のマスクを除去した後、第1の絶縁膜を形成する。ここで第1の絶縁膜として膜厚50〜100nmの絶縁膜123a及び膜厚50〜100nmの絶縁膜123b及び膜厚0.3〜5nmの絶縁膜123cを積層させて形成する。その後第1の絶縁膜上に触媒元素を有する層125を形成する。
Next, after removing the first mask, a first insulating film is formed. Here, an insulating
第1の絶縁膜である絶縁膜123a、123b、123cは、ゲート絶縁膜として機能する。絶縁膜123a、123bは、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを適宜用いることができる。更には、第2の導電層121a、121bを陽極酸化して、絶縁膜123a、123bの代わりに、陽極酸化膜を形成しても良い。なお、基板側から不純物などの拡散を防止するため、基板側に接する絶縁膜123aとしては、窒化珪素(SiNx)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを用いて形成することが望ましい。また絶縁性や膜中欠陥が及ぼすデバイス特性の影響を低減するために、絶縁膜123bとしては、酸化珪素(SiOx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)などを用いて形成することが望ましい。しかしながら、該構造に限定されず、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等のいずれかを適宜組み合わせて積層構造としてもよい。なお、酸化珪素(SiOx)膜には、水素が含まれている。
The first insulating
半導体膜に接する絶縁膜123cは、膜厚0.3nm〜5nmの窒化珪素膜、あるいは窒化珪素酸化膜を形成すると好ましい。本実施の形態では、半導体膜に結晶化を促進する金属元素(本実施の形態ではニッケルを用いる)を添加し、その後ゲッタリング処理を行って除去する。酸化珪素膜と珪素膜とは界面状態は良好であるが、界面において珪素膜中の金属元素と酸化珪素中の酸素が反応し、酸化金属物(本実施の形態では酸化ニッケル(NiOx))になりやすく、金属元素がゲッタリングされにくくなる場合がある。また、窒化珪素膜は、窒化珪素膜の応力や、トラップの影響により、半導体膜との界面状態に悪影響を与える恐れがある。よって、半導体膜に接する絶縁層の最上層に、膜厚0.3〜5nmの窒化珪素膜、あるいは窒化酸化珪素膜を形成する。本実施の形態では、基板101及び、第2の導電層121a、121b上に絶縁膜123aとして窒化酸化珪素膜さらに絶縁膜123bとして酸化窒化珪素膜を積層した後、酸化窒化珪素膜上に膜厚0.1nm〜10nm、好ましくは1〜3nmの絶縁膜123cとして窒化酸化珪素膜を形成し、3層の積層構造とする。このような構造であると、半導体膜中の金属元素のゲッタリング効率も上がり、かつ半導体膜への窒化珪素膜の悪影響も軽減できる。また積層される絶縁層は同チャンバー内で真空を破らずに同一温度下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成するとよい。真空を破らずに連続的に形成すると、積層する膜同士の界面が汚染されるのを防ぐことができる。
As the insulating
触媒元素を有する層125の形成方法としては、PVD法、CVD法、蒸着法等により第1の絶縁膜表面に、触媒元素又は触媒元素の珪化物の薄膜を形成する方法、第1の絶縁膜表面に触媒元素を含む溶液を塗布する方法などがある。触媒元素としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、銅(Cu)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の一つ又は複数を用いて形成することができる。また、上記触媒元素で形成される電極を用いて、半導体膜表面をプラズマ処理してもよい。ここでは、1〜200ppm、10〜150ppmのニッケルを含む溶液を塗布する。なお、ここでは触媒元素とは半導体膜の結晶化を促進又は助長させる元素のことである。
As a method for forming the
次に図1(D)に示すように、触媒元素を有する層125上に膜厚50〜250nmの第1の半導体膜124を形成し、第1の半導体膜124上にドナー型元素が含まれる膜厚80〜250nmの第2の半導体膜132を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 1D, a
第1の半導体膜124としては、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体(SASとも表記する)、非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれかの状態を有する膜で形成する。特に、0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶状態はいわゆるマイクロクリスタル(μc)と呼ばれている。いずれも、シリコン、シリコン・ゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする膜厚は半導体膜を用いることができる。
As the
なお、後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得るためには、第1の半導体膜124の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を5×1018/cm3(以下、濃度はすべて二次イオン質量分析法(SIMS)にて測定した原子濃度として示す。)以下に低減させておくと良い。これらの不純物は、触媒元素と反応しやすく、後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。
Note that in order to obtain a semiconductor film having a high-quality crystal structure by subsequent crystallization, the impurity concentration of oxygen, nitrogen, or the like contained in the
第2の半導体膜132としては、珪化物気体にリン、ヒ素のようなドナー型元素を有する気体を加えたプラズマCVD法で成膜する。このような手法により第2の半導体膜を形成することで、第1の半導体膜と第2の半導体膜との界面が形成される。また、ドナー型元素が含まれる第2の半導体膜132としては、第1の半導体膜と同様の半導体膜を形成した後、ドナー型元素をイオンドープ法又はイオン注入法により添加して形成することができる。このときの、第2の半導体膜132では、リンの濃度が1×1019〜3×1021/cm3であることが好ましい。
The
さらには、上記プラズマCVD法、又はイオンドープ法、イオン注入法を用いて、第1の半導体膜124に接する側に、低濃度領域(以下、n-領域と示す。)、その上に高濃度領域(以下、n+領域と示す。)の積層構造としても良い。このとき、n-領域のドナー型元素の濃度は、1×1017〜3×1019/cm3、好ましくは1×1018〜1×1019/cm3とし、n+領域のドナー型元素の濃度は、n-領域のドナー型元素の10〜100倍とする。また、n-領域の膜厚は50〜200nmであり、n+領域の膜厚は30〜100nm好ましくは40〜60nmである。ここでは、第2の半導体膜132として、破線より第1の半導体膜124側の領域をn-領域とし、その表面にn+領域を示す。
Further, a low concentration region (hereinafter referred to as an n − region) is formed on the side in contact with the
このときのドナー型元素が含まれる第2の半導体膜の不純物のプロファイルを図19に示す。図19(A)は、第1の半導体膜124上に、プラズマCVD法によりドナー型元素が含まれる第2の半導体膜132aを形成した時の、ドナー型元素のプロファイル150aを示す。なお、第2の半導体膜132aは、表面からn+領域144a及びn-領域144bの界面までは、膜の深さ方向に対して一定の濃度(第1の濃度)のドナー型元素が分布している。また、n+領域144a及びn-領域144bの界面から、第1の半導体膜124の界面までは、膜の深さ方向に対して一定の濃度(第2の濃度)のドナー型元素が分布している。このとき、第1の濃度は第2の濃度より高い。
FIG. 19 shows the impurity profile of the second semiconductor film containing the donor element at this time. FIG. 19A shows a donor-
一方、図19(B)は、第1の半導体膜124上に、非晶質半導体、SAS、微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれかの状態を有する膜の半導体膜を形成し、イオンドープ法又はイオン注入法により該半導体膜にドナー型元素を添加して第2の半導体膜132bを形成した時の、ドナー型元素のプロファイル150bを示す。図19(B)に示すように、第2の半導体膜の表面付近は、ドナー型元素濃度が比較的高い。この領域をn+領域144aと示す。一方、第1の半導体膜124に近づくにつれ、ドナー型元素濃度が比較的濃度が減少している。ドナー型元素濃度が1×1017〜3×1019/cm3の領域、好ましくは1×1018〜1×1019/cm3の領域をn-領域144bと示す。また、n+領域144aのドナー型元素の濃度は、n-領域のドナー型元素の10〜100倍である。
On the other hand, in FIG. 19B, a semiconductor film having a state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor is formed over the
n+領域144aは後にソース領域及びドレイン領域として機能し、n-領域144bはLDD領域として機能する。なお、n+領域とn-領域それぞれの界面は存在せず、相対的なドナー型元素濃度の濃度の大小によって変化する。このようにイオンドープ法又はイオン注入法により形成されたドナー型元素が含まれる第2の半導体膜は、添加条件によって濃度プロファイルを制御することが可能であり、n+領域とn-領域の膜厚を適宜制御することが可能である。 The n + region 144a later functions as a source region and a drain region, and the n − region 144b functions as an LDD region. Note that there is no interface between the n + region and the n − region, and the interface varies depending on the relative donor concentration. As described above, the second semiconductor film containing the donor-type element formed by the ion doping method or the ion implantation method can control the concentration profile depending on the addition conditions, and the n + region and n − region films The thickness can be appropriately controlled.
なお、ドナー型元素が含まれる第2の半導体膜132は、希ガス元素、代表的にはアルゴンが添加されることにより、結晶格子の歪が形成され、後に行われるゲッタリング工程で、より触媒元素をゲッタリングすることが可能である。
Note that the
なお、第1の半導体膜124を形成後、TFTのチャネル領域となる領域に3族元素(13族元素、以下、アクセプター型元素と示す。)、または5族元素(15族元素、以下、ドナー型元素と示す。)を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行ってもよい。このチャネルドープ工程は、TFTしきい値電圧を制御するための工程である。なお、ここではジボラン(B2H6)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でボロンを添加する。なお、質量分離を行うイオン注入法を用いてもよい。
Note that after formation of the
次に、第1の半導体膜と第2の半導体膜とを加熱して、図1(E)に示すように、第1の結晶性半導体膜141を形成する。この場合、結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する共に、図1(E)の矢印で示すように、第1の半導体膜を結晶化した触媒元素を第2の半導体膜132に移動させて、触媒元素のゲッタリングを行う。この工程により、触媒元素の濃度をデバイス特性に影響を与えない程度まで低減することができる。即ち、膜中のニッケル濃度が1×1018/cm3以下、望ましくは1×1017/cm3以下となる第1の結晶性半導体膜141を形成することができる。また、ゲッタリング後の触媒元素が移動した第2の半導体膜も同様に結晶化されているため、第2の結晶性半導体膜142と示す。
Next, the first semiconductor film and the second semiconductor film are heated to form a first
ここでは、脱水素化のための熱処理(400〜550℃、0.5〜2時間)の後、結晶化のための熱処理(550℃〜650℃で1〜24時間)を行う。また、RTA、GRTAにより結晶化を行っても良い。ここで、レーザ光照射を行わず結晶化することで、結晶性のばらつきを低減することが可能であり、後に形成されるTFTのばらつきを抑制することが可能である。また、結晶表面で突起上に結晶成長するリッジ(凸凹部)が形成されにくいため、半導体領域表面が比較的平坦であり、ゲート絶縁膜と介してゲート電極との間に流れるリーク電流を抑制することが可能である。 Here, after the heat treatment for dehydrogenation (400 to 550 ° C., 0.5 to 2 hours), the heat treatment for crystallization (550 to 650 ° C. for 1 to 24 hours) is performed. Further, crystallization may be performed by RTA or GRTA. Here, by performing crystallization without laser light irradiation, variation in crystallinity can be reduced, and variation in TFTs to be formed later can be suppressed. In addition, since a ridge (convex concave portion) that grows on the protrusion on the crystal surface is difficult to form, the surface of the semiconductor region is relatively flat, and leakage current flowing between the gate insulating film and the gate electrode is suppressed. It is possible.
なお、本実施形態においては、ゲッタリング工程と共に、第2の結晶性半導体膜142中のドナー型元素の活性化を行っている。
In the present embodiment, the donor-type element in the second
次に、図2(A)に示すように、第2の結晶性半導体膜142上に第2のマスク143を形成し、該第2のマスクを用いて第2の結晶性半導体膜142及び第1の結晶性半導体膜141をエッチングして、図2(B)に示すような第1の半導体領域152及び第2の半導体領域151を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 2A, a
第2のマスク143は、液滴吐出法、印刷法等により、有機樹脂を所定の領域に形成する。また、第1のマスクのように、感光性材料を塗布又は吐出した後、レーザ光を感光性材料に照射して露光した後、現像して形成することができる。該手法により第2のマスクを形成することで、後に形成される半導体領域の面積を縮小することが可能であり、半導体素子の高集積化や透過型液晶表示装置の開口率を高めることが可能である。
The
なお、以下の実施形態及び実施例のマスク形成工程において、半導体材料で形成される膜又は領域上に感光性材料を塗布する前には、半導体膜又は領域表面に、膜厚が数nm程度の絶縁膜を形成することが好ましい。この工程により半導体材料と感光性材料とが直接接触すること回避することが可能であり、不純物が半導体膜中に侵入するのを防止できる。なお、絶縁膜の形成方法としては、オゾン水等の酸化力のある溶液を塗布する方法、酸素プラズマ、オゾンプラズマを照射する方法等が挙げられる。 In the mask formation process of the following embodiments and examples, before applying a photosensitive material on a film or region formed of a semiconductor material, a film thickness of about several nanometers is formed on the surface of the semiconductor film or region. It is preferable to form an insulating film. This step can avoid direct contact between the semiconductor material and the photosensitive material, and can prevent impurities from entering the semiconductor film. Note that examples of a method for forming the insulating film include a method of applying an oxidizing solution such as ozone water, a method of irradiating oxygen plasma, ozone plasma, and the like.
第2の結晶性半導体膜及び第1の結晶性半導体膜は、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いてエッチングすることができる。第2の結晶性半導体膜をエッチングして、第1の半導体領域152を形成し、第1の結晶性半導体膜をエッチングして第2の半導体領域151を形成する。
The second crystalline semiconductor film and the first crystalline semiconductor film are made of chlorine gas such as Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, or CCl 4 , CF 4 , SF 6 , NF 3 , CHF 3, etc. Etching can be performed using a representative fluorine-based gas or O 2 . The second crystalline semiconductor film is etched to form a
次に、第2のマスクを除去した後、図2(C)に示すように、膜厚500〜1500nm、好ましくは500〜1000nmの第3の導電層153を成膜する。次に、第3の導電層上に感光性材料154を塗布又は吐出し、レーザビーム直接描画装置を用いてレーザ光155を感光性材料154に照射し露光した後、現像して、図2(D)に示すような第3のマスク161を形成する。ここでは、感光性材料154として、ポジ型感光性材料を用いる。
Next, after removing the second mask, a third
第3の導電層153の材料としては、導電体を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。導電体としては、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、Ba等の金属、又はハロゲン化銀等の微粒子、若しくは分散性ナノ粒子を用いることができる。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。さらには、上記金属の微粒子又は分散ナノ粒子を複数種有してもよい。これらの材料からなる導電層を積層して第3の導電層を形成することができる。第3の導電層153は配線として機能する。また、配線抵抗を低下させるため、低抵抗材料を用いることが好ましい。
As a material for the third
なお、吐出口から吐出する組成物は、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いることが好ましい。より好ましくは、低抵抗且つ安価な銀又は銅を用いるとよい。但し、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設けるとよい。溶媒は、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、メチルエチルケトン、アセトン等の有機溶剤等を用いればよい。 In addition, it is preferable to use what dissolved or disperse | distributed the material of either gold | metal | money, silver, and copper in the solvent considering the specific resistance value as the composition discharged from a discharge outlet. More preferably, low resistance and inexpensive silver or copper may be used. However, when copper is used, a barrier film may be provided as a countermeasure against impurities. As the solvent, esters such as butyl acetate and ethyl acetate, alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl alcohol, organic solvents such as methyl ethyl ketone and acetone may be used.
ここで、銅を配線として用いる場合のバリア膜としては、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化タンタル(TaN:Tantalum Nitride)など窒素を含む絶縁性又は導電性の物質を用いると良く、これらを液滴吐出法で形成しても良い。 Here, as a barrier film in the case of using copper as a wiring, an insulating or conductive material containing nitrogen such as silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum nitride, titanium nitride, or tantalum nitride (TaN) is used. These may be formed by a droplet discharge method.
なお、液滴吐出法に用いる組成物の粘度は5〜20mPa・sが好適であり、これは、乾燥が起こることを防止し、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにするためである。また、表面張力は40mN/m以下が好ましい。なお、用いる溶媒や用途に合わせて、組成物の粘度等は適宜調整するとよい。銀を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・s、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は10〜20mPa・sである。 The viscosity of the composition used for the droplet discharge method is preferably 5 to 20 mPa · s, which is to prevent the drying from occurring and to smoothly discharge the composition from the discharge port. . The surface tension is preferably 40 mN / m or less. Note that the viscosity of the composition may be appropriately adjusted according to the solvent to be used and the application. The viscosity of the composition in which silver is dissolved or dispersed in the solvent is 5 to 20 mPa · s, and the viscosity of the composition in which gold is dissolved or dispersed in the solvent is 10 to 20 mPa · s.
組成物を吐出する工程は、減圧下で行っても良い。これは、組成物を吐出して被処理物に着弾するまでの間に、該組成物の溶媒が揮発し、後の乾燥と焼成の工程を省略又は短くすることができるためである。溶液の吐出後は、溶液の材料により、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉等により、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は100度で3分間、焼成は200〜350度で15分間〜120分間で行うもので、その目的、温度と時間が異なるものである。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、基板を加熱しておいてもよく、そのときの温度は、基板等の材質に依存するが、100〜800度(好ましくは200〜350度)とする。本工程により、溶液中の溶媒の揮発又は化学的に分散剤を除去し、周囲の樹脂が硬化収縮することで、融合と融着を加速する。雰囲気は、酸素雰囲気、窒素雰囲気又は空気で行う。但し、金属元素を分解又は分散している溶媒が除去されやすい酸素雰囲気下で行うことが好適である。 The step of discharging the composition may be performed under reduced pressure. This is because the solvent of the composition volatilizes before the composition is discharged and landed on the object to be processed, and the subsequent drying and firing steps can be omitted or shortened. After discharging the solution, one or both of drying and baking steps are performed by laser light irradiation, rapid thermal annealing, a heating furnace, or the like under normal pressure or reduced pressure depending on the material of the solution. The drying and firing steps are both heat treatment steps. For example, the drying is performed at 100 degrees for 3 minutes, and the firing is performed at 200 to 350 degrees for 15 minutes to 120 minutes. Time is different. In order to satisfactorily perform the drying and firing steps, the substrate may be heated, and the temperature at that time depends on the material of the substrate or the like, but is 100 to 800 degrees (preferably 200 to 350 degrees). And By this step, the solvent in the solution is volatilized or the dispersant is chemically removed, and the surrounding resin is cured and shrunk to accelerate fusion and fusion. The atmosphere is an oxygen atmosphere, a nitrogen atmosphere or air. However, it is preferable to perform in an oxygen atmosphere in which the solvent in which the metal element is decomposed or dispersed is easily removed.
レーザ光の照射は、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レーザとしては、エキシマレーザ、YAGレーザ等が挙げられ、後者の固体レーザとしては、Cr、Nd等がドーピングされたYAG、YVO4等の結晶を使ったレーザ等が挙げられる。なお、レーザ光の吸収率の関係から、連続発振のレーザを用いることが好ましい。また、パルス発振と連続発振を組み合わせた所謂ハイブリッドのレーザ照射方法を用いてもよい。但し、基板の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処理は、数マイクロ秒から数十秒の間で瞬間に行うとよい。瞬間熱アニール(RTA)は、不活性ガスの雰囲気下で、紫外光乃至赤外光を照射する赤外ランプやハロゲンランプなどを用いて、急激に温度を上昇させ、数マイクロ秒から数分の間で瞬間的に熱を加えて行う。この処理は瞬間的に行うために、実質的に最表面の薄膜のみを加熱することができ、下層の膜には影響を与えないという利点がある。 For the laser light irradiation, a continuous wave or pulsed gas laser or solid-state laser may be used. Examples of the former gas laser include an excimer laser and a YAG laser, and examples of the latter solid-state laser include a laser using a crystal such as YAG or YVO 4 doped with Cr, Nd, or the like. Note that it is preferable to use a continuous wave laser because of the absorption rate of the laser light. In addition, a so-called hybrid laser irradiation method combining pulse oscillation and continuous oscillation may be used. However, depending on the heat resistance of the substrate, the heat treatment by laser light irradiation may be performed instantaneously within a few microseconds to several tens of seconds. Instantaneous thermal annealing (RTA) uses an infrared lamp or a halogen lamp that emits ultraviolet light or infrared light in an inert gas atmosphere to rapidly increase the temperature from several microseconds to several minutes. This is done by applying heat instantaneously. Since this treatment is performed instantaneously, there is an advantage that only the outermost thin film can be heated substantially without affecting the lower layer film.
ここでは、Agを含む組成物(以下「Agペースト」という。)を選択的に吐出し、上記に示すようなレーザビーム照射又は熱処理による乾燥及び焼成を適宜行い膜厚600〜800nmの第3の導電層153を形成する。このとき導電層は、導電体である微粒子が3次元に不規則に重なり合って形成されている。即ち、3次元凝集体粒子で構成されている。このため、表面は微細な凹凸を有する。また、導電層が加熱される温度及びその時間により、微粒子が焼成され、粒子の粒径が増大するため、表面の高低差が大きい層となる。
Here, a composition containing Ag (hereinafter referred to as “Ag paste”) is selectively ejected, and drying and firing by laser beam irradiation or heat treatment as described above are performed as appropriate to form a third film having a thickness of 600 to 800 nm. A
なお、この焼成をO2雰囲気中で行うと、Agペースト内に含まれているバインダ(熱硬化性樹脂)などの有機物が分解され、有機物をほとんど含まないAg膜を得ることができる。また、プレス機等を用いて膜表面を平滑にすることができる。 Incidentally, the sintering is performed in an O 2 atmosphere, organic substances such as binders contained in the Ag paste (thermosetting resin) is decomposed, it is possible to obtain a Ag film containing little organic matter. Further, the film surface can be smoothed using a press machine or the like.
なお、実施形態及び実施例の導電膜形成工程において、感光性樹脂の塗布又は吐出工程時に半導体膜表面に絶縁膜を形成した場合は、コンタクト抵抗を下げるため、導電膜を成膜する前に該絶縁膜をエッチングすることが好ましい。 In the conductive film forming process of the embodiment and the example, when an insulating film is formed on the surface of the semiconductor film during the photosensitive resin coating or discharging process, the conductive film is formed before the conductive film is formed in order to reduce the contact resistance. It is preferable to etch the insulating film.
次に、第3のマスク161を用いて第3の導電層153を所望の形状にエッチングして、第4の導電層162、163を形成する。第4の導電層162、163は、ソース電極及びドレイン電極として機能する。このとき、第3の導電層を分断して、ソース電極及びドレイン電極を形成すると共に、ソース配線として機能するソース電極、又はドレイン配線として機能するドレイン電極の幅が細くなるようにエッチングすることで、後に形成される液晶表示装置の開口率を高めることが可能である。
Next, the third
次に、第3のマスク161を用いて、第1の半導体領域152の露出部をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域として機能する第3の半導体領域164、165を形成する。このとき、第2の半導体領域151の一部がオーバーエッチングされても良い。このときのオーバーエッチングされた第2の半導体領域を第4の半導体領域166と示す。第4の半導体領域166はチャネル形成領域として機能する。
Next, the exposed portion of the
次に、第3のマスクを除去した後、図2(E)に示すように、第4の導電層162、163及び第4の半導体領域166表面上に、パッシベーション膜として機能する膜厚100〜300nmの第2の絶縁膜171を成膜することが好ましい。パッシベーション膜は、プラズマCVD法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素(CN)、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。なお、パッシベーション膜は単層でも積層構造でもよい。ここでは、第4の半導体領域166の界面特性から酸化珪素、又は酸化窒化珪素を形成し、その上に窒化珪素膜、又は窒化酸化珪素膜を成膜することが好ましい。
Next, after removing the third mask, as shown in FIG. 2E, a film thickness of 100 to 100 which functions as a passivation film over the surfaces of the fourth
この後、第4の半導体領域を水素雰囲気又は窒素雰囲気で加熱して水素化することが好ましい。なお、窒素雰囲気で加熱する場合は、第2の絶縁膜に水素を含む絶縁膜を形成することが好ましい。 Thereafter, the fourth semiconductor region is preferably hydrogenated by heating in a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere. Note that in the case of heating in a nitrogen atmosphere, an insulating film containing hydrogen is preferably formed as the second insulating film.
以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTを形成することができる。 Through the above steps, an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film can be formed.
次に、第2の絶縁膜171上に、膜厚500〜1500nmの第3の絶縁膜172を形成する。第3の絶縁膜としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシリカガラスに代表されるシロキサンポリマー系材料を出発材料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちSi−O−Si結合を含む無機シロキサンポリマー、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーに代表される珪素上の水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シロキサンポリマー系の絶縁材料を用いることができる。形成方法としては、CVD法、塗布法、印刷法等公知の手法を用いて形成する。なお、塗布法で形成することにより、第3の絶縁層の表面を平坦化することが可能である。ここでは、塗布法によりアクリル樹脂を塗布し焼成して、第3の絶縁膜を形成する。また、反射型液晶表示装置や半透過型液晶表示装置の場合、第3の絶縁膜は凹凸を有することで、光をより外部に反射することが可能となる。この場合、第3の絶縁膜を液滴吐出法、印刷法等を用いることで、凹凸を有する絶縁層を形成することが可能である。
Next, a third
なお、第2の絶縁膜171が、後に形成される第5の導電層173と第4の導電層162、163との間に寄生容量が生じない程度の膜厚を有する場合、第3の絶縁膜172は必ずしも必要ではない。
Note that in the case where the second
次に、第3の絶縁膜172上に第4のマスク(図示しない。)を形成した後、第3の絶縁膜172、第2の絶縁膜171、及び第1の絶縁膜である絶縁膜123a、123b、123cの一部をエッチングして、ゲート電極の接続部として機能する第2の導電層122bを露出する。次に、第4のマスクを除去した後、ゲート配線として機能する膜厚500〜1500nm、好ましくは500〜1000nmの第5の導電層173を形成する。第4のマスクは、第2のマスク143と同様の手法及び材料を適宜用いることが可能である。第5の導電層173の材料及び形成方法は、第3の導電層153と同様の材料及び形成方法を適宜選択すればよい。なお、配線抵抗を抑制するため、低抵抗材料を用いることが好ましい。また、第5の導電層173を、第1の導電層のようにレーザビーム直接描画装置を用いて形成したマスクによりエッチングして、線幅を細くしても良い。この工程により、画素内に占める配線面積を低減することが可能であり、透過型液晶表示装置において開口率を向上させることが可能である。ここでは、Agペーストを吐出し、乾燥焼成させて第5の導電層173を形成する。
Next, after a fourth mask (not shown) is formed over the third
次に、第5の導電層173及び第3の絶縁膜172上に第4の絶縁膜174を形成する。第4の絶縁膜174としては、第3の絶縁膜172と同様の材料を適宜用いることが可能である。また、反射型液晶表示装置又は半透過型液晶表示装置を形成する場合、第4の絶縁膜は凹凸を有することで、光をより外部に反射することが可能となる。この場合、第3の絶縁膜を液滴吐出法、印刷法等を用いることで、凹凸を有する絶縁層を形成することが可能である。
Next, a fourth
次に、第4の絶縁膜174上に第5のマスク(図示しない。)を形成した後、第4の絶縁膜174、第3の絶縁膜172及び第2の絶縁膜171の一部をエッチングして、第4の導電層163の一部を露出する。次に、第5のマスクを除去した後、画素電極として機能する膜厚100〜200nmの第6の導電層175を形成する。第5のマスクは、第2のマスク143と同様の手法及び材料を適宜用いることが可能である。第6の導電層175の代表的な材料としては、透光性を有する導電膜、又は反射性を有する導電膜がある。透光性を有する導電膜の材料としては、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ等が挙げられる。また、反射性を有する導電膜の材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、タンタル(Ta)などの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料、若しくは該金属の窒化物である窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、若しくは1〜20%のニッケルを含むアルミニウムなどが挙げられる。さらには、半透過型液晶表示装置の場合、第6の導電層を透光性を有する導電膜と、反射性を有する導電膜とで形成すれば良い。
Next, after a fifth mask (not shown) is formed over the fourth insulating
第6の導電層175の形成方法としては、液滴吐出法、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、塗布法等を適宜用いる。液滴吐出法を用いることで、選択的に第6の導電層を形成することが可能である。また、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、塗布法等を用いた場合、第2の導電層と同様にマスクを形成した後、該マスクを用いて導電膜をエッチングして第6の導電層を形成する。
As a method for forming the sixth
なお、ここでは第5の導電層173としてはゲート配線として機能する導電層を形成し、第6の導電層175としては画素電極として機能する導電層を形成したが、これに限定されない。画素電極として機能する導電層を形成した後、ゲート配線として機能する導電層を形成してもよい。
Note that although a conductive layer functioning as a gate wiring is formed as the fifth
以上の工程により、アクティブマトリクス基板を形成することが可能である。 Through the above steps, an active matrix substrate can be formed.
本実施形態で形成される逆スタガ型TFTは、ゲート電極に耐熱性の高い材料を用いており、また活性化工程、ゲッタリング工程、及び結晶化工程を同時に行う加熱処理を行った後、低抵抗材料を用いて信号線、走査線等の配線を形成している。このため、結晶性を有し、不純物金属元素が少なく、配線抵抗の低いTFTを形成することが可能である。また、本発明の液晶表示装置は、絶縁膜上に画素電極を形成することが可能であり、開口率を増加させることが可能である。 The inverted staggered TFT formed in this embodiment uses a material having high heat resistance for the gate electrode, and after performing heat treatment for simultaneously performing the activation process, the gettering process, and the crystallization process, Wirings such as signal lines and scanning lines are formed using a resistance material. Therefore, a TFT having crystallinity, a small amount of impurity metal elements, and low wiring resistance can be formed. In the liquid crystal display device of the present invention, a pixel electrode can be formed over the insulating film, and the aperture ratio can be increased.
このため、結晶性半導体膜で形成されるため非晶質半導体膜で形成される逆スタガ型TFTと比較して移動度が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、ドナー型元素に加え、触媒元素をも含む。このため、半導体領域との接触抵抗の低いソース領域及びドレイン領域が形成できる。この結果、高速動作が必要な半導体装置を作製することが可能である。 For this reason, since it is formed of a crystalline semiconductor film, it has higher mobility than an inverted staggered TFT formed of an amorphous semiconductor film. Further, the source region and the drain region contain a catalyst element in addition to the donor element. For this reason, a source region and a drain region having low contact resistance with the semiconductor region can be formed. As a result, a semiconductor device that requires high-speed operation can be manufactured.
また、非晶質半導体膜で形成されるTFTと比較して、しきい値のずれが生じにくく、TFT特性のバラツキを低減することが可能である。このため、非晶質半導体膜で形成されるTFTをスイッチング素子として用いた液晶表示装置と比較して、表示ムラを低減することが可能であり、信頼性の高い半導体装置を作製することが可能である。 Further, as compared with a TFT formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variation in TFT characteristics can be reduced. Therefore, display unevenness can be reduced and a highly reliable semiconductor device can be manufactured as compared with a liquid crystal display device using a TFT formed of an amorphous semiconductor film as a switching element. It is.
更には、ゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素をもゲッタリングするため、オフ電流を低減することが可能である。このようなTFTを液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。 Further, since the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation stage is also gettered by the gettering step, off current can be reduced. By providing such a TFT in a switching element of a liquid crystal display device, contrast can be improved.
また、本実施形態では、このため、基板全面に薄膜を成膜せずとも、液滴吐出法を用いて所定の場所に薄膜原料やレジストを吐出すればよく、フォトマスクを用いずとも、TFTを形成することができる。このため、スループットや歩留まりを向上させると共に、コストダウンを図ることが可能となる。 In the present embodiment, therefore, a thin film material or a resist may be discharged to a predetermined place using a droplet discharge method without forming a thin film on the entire surface of the substrate, and a TFT can be used without using a photomask. Can be formed. For this reason, it is possible to improve throughput and yield and to reduce costs.
(実施形態2)
本実施形態では、実施形態1で示したアクティブマトリクス基板のソース配線、ゲート配線、及び画素電極の積層の構造について、図3を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a stacked structure of source wirings, gate wirings, and pixel electrodes of the active matrix substrate shown in
図3(A)は、本実施形態における逆スタガ型TFTと、ゲート配線として機能する第5の導電層との積層構造を示す図であり、図2(E)の断面構造及び図3(C)のA−Bの断面構造に相当する。 FIG. 3A is a view showing a stacked structure of the inverted staggered TFT in this embodiment and a fifth conductive layer functioning as a gate wiring. The cross-sectional structure of FIG. 2E and FIG. This corresponds to the cross-sectional structure of A-B.
図3(B)は、ソース配線として機能する第4の導電層、ゲート配線として機能する第5の導電層、ゲート電極の接続部として機能する第2の導電層、及び画素電極として機能のする第6の導電層の積層構造を示す図であり、図3(C)のC−Dの断面構造に相当する。以下、ソース配線として機能する第4の導電層をソース配線162a、162b、ドレイン電極として機能する第4の導電層をドレイン電極163aのゲート配線として機能する第5の導電層をゲート配線173a、ゲート電極の接続部として機能する第2の導電層をゲート電極の接続部122a、122b、及び画素電極として機能する第6の導電層を画素電極175aと示す。
FIG. 3B functions as a fourth conductive layer functioning as a source wiring, a fifth conductive layer functioning as a gate wiring, a second conductive layer functioning as a connection portion of the gate electrode, and a pixel electrode. It is a figure which shows the laminated structure of a 6th conductive layer, and is equivalent to the cross-section of CD of FIG.3 (C). Hereinafter, the fourth conductive layer functioning as the source wiring is the
図3(B)に示すように、ゲート電極の接続部122b上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、容量配線181、ソース配線162b、ドレイン電極163aが形成される。また、容量配線181、ソース配線162b、ドレイン電極163a、第1の絶縁膜123の上に第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172が形成され、第3の絶縁膜172上にゲート配線173aが形成される。即ち、ソース配線、容量配線は、第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172を介してゲート配線173aと交差している。なお、図3(A)及び図3(B)においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 3B, a first
図3(B)に示すように、ゲート配線173a及び第3の絶縁膜172全ての上に第4の絶縁膜174が形成され、第4の絶縁膜174上に画素電極175aが形成されている。即ち、第4の絶縁膜174を介して、ゲート配線173aの一部を画素電極175aが覆っている。画素電極175aが形成される第4の絶縁膜174は、平坦化層で形成されているため、後に画素電極間に充填される液晶材料の配向の乱れを抑制することが可能であり、液晶表示装置のコントラストを向上させることが可能である。
As shown in FIG. 3B, a fourth
なお、ここでは、第4の絶縁膜174を、ゲート配線173a及び第3の絶縁膜172全ての上に形成したが、ゲート配線173a及びその周辺の第3の絶縁膜172を覆うように設けてもよい。この場合、液滴吐出法や印刷法で部分的に第4の絶縁膜を形成する。この構造の場合、部分的に第4の絶縁膜を形成するため、原材料を削減することが可能であり、低コスト化が可能である。
Note that although the fourth insulating
また、本実施形態では、図3(C)のE―Fで示すように、ソース配線上に画素電極の端部が形成されている。このため、透過型液晶表示装置の場合、画素電極端部で液晶材料の配向乱れが生じたとしても、その領域をソース配線が覆っているため、表示ムラを低減することが可能である。 In this embodiment, as indicated by EF in FIG. 3C, the end portion of the pixel electrode is formed on the source wiring. For this reason, in the case of a transmissive liquid crystal display device, even if alignment disorder of the liquid crystal material occurs at the end portion of the pixel electrode, since the source wiring covers the region, display unevenness can be reduced.
(実施形態3)
本実施形態では、ゲート配線とソース配線の積層構造の異なるアクティブマトリクス基板について図4を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of gate wiring and source wiring will be described with reference to FIG.
図4(A)は、本実施形態における逆スタガ型TFTとゲート配線との積層構造を示す図であり、図4(C)のA−Bの断面構造に相当する。第1の絶縁膜123上には、第4の半導体領域、ドレイン電極として機能する第4の導電層(以下、ドレイン電極163aと示す。)163、画素電極1112、ゲート配線1113が形成される。ドレイン電極163aと画素電極1112は絶縁膜を介さないで接続されている。また、ゲート電極の接続部122aとゲート配線1113とは、第1の絶縁膜123を介して接続されている。また、ソース配線162a、ドレイン電極163a、画素電極1112、第1の絶縁膜123、ゲート配線1113上にはパッシベーション膜として機能する絶縁膜1114が形成される。なお、図4(A)及び図4(B)においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
FIG. 4A is a diagram illustrating a stacked structure of the inverted staggered TFT and the gate wiring in this embodiment, and corresponds to a cross-sectional structure taken along AB in FIG. Over the first insulating
図4(B)は、ソース配線162b、ゲート配線1113、ゲート電極の接続部122b、及び画素電極1112の積層構造を示す図であり、図4(C)のC−Dの断面構造に相当する。
4B illustrates a stacked structure of the
図4(B)に示すように、ゲート電極の接続部122b上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、容量配線181、ソース配線162b、ドレイン電極163a、ドレイン電極163aに接続する画素電極1112が形成される。また、容量配線181、ソース配線162b上に第2の絶縁膜1111が形成され、第2の絶縁膜1111上にゲート配線1113が形成される。即ち、ソース配線、容量配線は、第2の絶縁膜1111を介してゲート配線1113と交差している。ここでは、第2の絶縁膜1111を液滴吐出法、又は印刷法で形成する。
As shown in FIG. 4B, a first
本実施形態では、ソース配線、容量配線と、ゲート配線とが交差する領域にのみ第2の絶縁膜1111を設けている。このため、実施形態2と異なり、一部分にのみ形成しているため、原材料を削減することが可能であり、低コスト化が可能である。
In this embodiment, the second
また、ゲート配線1113と画素電極1112とが重なる領域に第3の絶縁膜を液滴吐出法又は印刷法で形成してもよい。この場合、画素電極が形成する領域を拡大することが可能であり、開口率を増加させることが可能である。
Alternatively, the third insulating film may be formed in a region where the
(実施形態4)
本実施形態では、ゲート配線とソース配線の積層構造の異なるアクティブマトリクス基板について図5を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of gate wiring and source wiring will be described with reference to FIG.
図5(A)は、本実施形態における逆スタガ型TFTとゲート配線との積層構造を示す図であり、及び図5(C)のA−Bの断面構造に相当する。 FIG. 5A is a diagram showing a stacked structure of an inverted staggered TFT and a gate wiring in this embodiment, and corresponds to a cross-sectional structure taken along AB in FIG.
図5(B)は、ソース配線162b、ゲート配線1121b、ゲート電極の接続部122b、及び画素電極1122の積層構造を示す図であり、図5(C)のC−Dの断面構造に相当する。
FIG. 5B illustrates a stacked structure of the
図5(B)に示すように、ゲート電極の接続部122a、122b上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、容量配線181、ソース配線162b、ドレイン電極163aが形成される。また、容量配線181、ソース配線162b、ドレイン電極163a、及び第1の絶縁膜123の上に第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172が形成され、第3の絶縁膜172上にゲート配線1121bが形成される。即ち、ソース配線162b、容量配線181は、第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172を介してゲート配線1121bと交差している。なお、図5(A)及び図5(B)においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 5B, a first
なお、ここでは、図5(C)に示すように、ゲート配線1121bは、画素ごとに形成されており、隣り合う画素に設けられたゲート電極の接続部122a、122bに接続されている。このため、ゲート配線1121bの材料は、特に低抵抗材料である必要はなく、材料の選択の幅が広がる。
Note that here, as illustrated in FIG. 5C, the
また、第3の絶縁膜172上に第4の絶縁膜174が形成され、第4の絶縁膜174上に画素電極1122が形成されている。即ち、第4の絶縁膜174を介して、ゲート配線1121bの一部を画素電極1122が覆ってもよい。画素電極1122が形成される第4の絶縁膜174は、平坦化層で形成されているため、後に画素電極間に充填される液晶材料の配向の乱れを抑制することが可能であり、液晶表示装置のコントラストを向上させることが可能である。
In addition, a fourth
なお、ここでは、第4の絶縁膜174を、ゲート配線1121b及び第3の絶縁膜172の上に形成したが、ゲート配線1121b及びその周辺の第3の絶縁膜172を覆うように設けてもよい。この場合、液滴吐出法や印刷法で部分的に第4の絶縁膜を形成する。この構造の場合、部分的に第4の絶縁膜を形成するため、原材料を削減することが可能であり、低コスト化が可能である。
Note that although the fourth insulating
(実施形態5)
本実施形態では、ゲート配線とソース配線の積層構造の異なるアクティブマトリクス基板について図6を用いて説明する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of gate wiring and source wiring will be described with reference to FIG.
図6(A)は、本実施形態における逆スタガ型TFTとゲート配線との積層構造を示す図であり、図6(C)のA−Bの断面構造に相当する。第1の絶縁膜123上には、第4の半導体領域166、ドレイン電極163a、画素電極1132、ゲート配線1133aが形成される。ドレイン電極163aと画素電極1132は絶縁膜を介さないで接続されている。
FIG. 6A is a diagram showing a laminated structure of the inverted staggered TFT and the gate wiring in this embodiment, and corresponds to a cross-sectional structure taken along AB in FIG. 6C. Over the first insulating
図6(B)は、ソース配線162b、ゲート配線1133b、ゲート電極の接続部122b、及び画素電極1132の積層構造を示す図であり、図6(C)のC−Dの断面構造に相当する。
6B illustrates a stacked structure of the
図6(B)に示すように、ゲート電極の接続部122b上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、容量配線181、ソース配線162b、ドレイン電極163a、ドレイン電極163aに接続する画素電極1132が形成される。また、容量配線181、ソース配線162b上に第2の絶縁膜1131が形成され、第2の絶縁膜1131上にゲート配線1133bが形成される。即ち、ソース配線、容量配線は、第2の絶縁膜1131を介してゲート配線1133bと交差している。ここでは、第2の絶縁膜1131を液滴吐出法、又は印刷法で形成する。なお、図6(A)及び図6(B)においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 6B, a first
本実施形態では、ソース配線、容量配線と、ゲート配線とが交差する領域にのみ第2の絶縁膜1131を設けている。このため、実施形態4と異なり、一部分にのみ形成しているため、原材料を削減することが可能であり、低コスト化が可能である。
In this embodiment, the second
また、ゲート配線1133bと画素電極1132とが重なる領域に第3の絶縁膜を液滴吐出法又は印刷法で形成してよい。この場合、画素電極が形成する領域を拡大することが可能であり、開口率を増加させることが可能である。
Further, a third insulating film may be formed by a droplet discharge method or a printing method in a region where the
(実施形態6)
本実施形態では、ゲート配線とソース配線の積層構造の異なるアクティブマトリクス基板について図7を用いて説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of gate wiring and source wiring will be described with reference to FIG.
図7(A)は、本実施形態における逆スタガ型TFTとゲート配線として機能する第5の導電層との積層構造を示す図であり、図7(C)のA−Bの断面構造に相当する。 FIG. 7A is a diagram illustrating a stacked structure of the inverted staggered TFT and the fifth conductive layer functioning as a gate wiring in this embodiment, and corresponds to a cross-sectional structure taken along AB in FIG. 7C. To do.
図7(B)は、ソース配線1143b、ゲート配線1145a、1145b、ゲート電極の接続部122b、及び画素電極1142の積層構造を示す図であり、図7(C)のC−Dの断面構造に相当する。
FIG. 7B illustrates a stacked structure of the
図7(B)に示すように、ゲート電極の接続部122a、122b上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、容量配線1144、ソース配線1143b、ドレイン電極1147、ゲート配線1145a、1145bが形成される。なお、ゲート配線1145a、1145bは、それぞれ第1の絶縁膜123を介してゲート電極の接続部122a、122bに接続されている。なお、図7(A)及び図7(B)においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 7B, a first
また、図7(C)に示すように、ゲート配線1145a、1145bは、各画素にそれぞれ設けられている。ここでは、ゲート配線1145a、1145bとソース配線1143b、ドレイン電極1147、容量配線1144それぞれは、交差していない。このためこれらの電極及び配線を液滴吐出法で形成する場合、同時に形成できるため、量産性を向上させることが可能である。
In addition, as illustrated in FIG. 7C, the
また、ゲート配線1145a、1145bとソース配線1143b、ドレイン電極1147、容量配線1144の上に第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172が形成され、第3の絶縁膜172上に導電層1146a、1146bが形成される。また、導電層1146bは、第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172を介して、ゲート配線1145a、1145bと接続している。このため、各画素に設けられたゲート配線は、導電層1146a、1146bを介して電気的に接続している。また、ソース配線は、第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172を介して導電層1146a、1146bと交差している。
A second
なお、ここでは、導電層1146a、1146bは、画素ごとに形成されており、隣り合う画素に設けられたゲート電極の接続部122a、122bに接続されている。このため、導電層1146a、1146bの材料の選択の幅が広がる。
Note that here, the
また、第3の絶縁膜172上に第4の絶縁膜174が形成され、第4の絶縁膜174上に画素電極1142が形成されている。即ち、第4の絶縁膜174を介して、導電層1146bの一部を画素電極1142が覆っている。画素電極1142が形成される第4の絶縁膜174は、平坦化層で形成されているため、後に画素電極間に充填される液晶材料の配向の乱れを抑制することが可能であり、液晶表示装置のコントラストを向上させることが可能である。
In addition, a fourth
なお、ここでは、第4の絶縁膜174を、導電層1146a、1146b及び第3の絶縁膜172全ての上に形成したが、導電層1146a、1146b及びその周辺の第3の絶縁膜172を覆うように設けてもよい。
Note that although the fourth insulating
(実施形態7)
本実施形態では、ゲート配線とソース配線の積層構造の異なるアクティブマトリクス基板について図8を用いて説明する。
(Embodiment 7)
In the present embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of gate wiring and source wiring will be described with reference to FIG.
図8(A)は、本実施形態における逆スタガ型TFTとゲート配線との積層構造を示す図であり、図8(C)のA−Bの断面構造に相当する。第1の絶縁膜123上には、ソース配線1153a、第4の半導体領域166、ドレイン電極1157、画素電極1152、ゲート配線1155aが形成される。ドレイン電極1157と画素電極1132は絶縁膜を介さないで接続されている。
FIG. 8A is a diagram showing a laminated structure of the inverted staggered TFT and the gate wiring in this embodiment, and corresponds to a cross-sectional structure taken along AB in FIG. 8C. Over the first insulating
図8(B)は、ソース配線1153b、ゲート配線1155a、1155b、ゲート電極の接続部122b、及び画素電極1152の積層構造を示す図であり、図8(C)のC−Dの断面構造に相当する。
FIG. 8B illustrates a stacked structure of the
図8(B)に示すように、ゲート電極の接続部122b上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、容量配線1154、ソース配線1153b、ドレイン電極1154a、ドレイン電極1157に接続する画素電極1152、ゲート配線1155a、1155bが形成される。また、容量配線1154、ソース配線1153b上に第2の絶縁膜1151が形成され、第2の絶縁膜1151上に導電層1156bが形成される。ゲート配線1155a、1155bは、各画素にそれぞれ設けられている。ここでは、ゲート配線1155a、1155bとソース配線1153b、ドレイン電極1157、容量配線1154それぞれは、交差していない。このため液滴吐出法で形成する場合、同時に形成できるため、量産性を向上させることが可能である。なお、図8(A)及び図8(B)においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 8B, a first
また、導電層1156bは、第2の絶縁膜1151を介して、それぞれゲート配線1155a、1155bと接続している。このため、各画素に設けられたゲート配線は、導電層1156a、1156bを介して電気的に接続している。また、ソース配線、容量配線は、第2の絶縁膜1151を介してゲート配線1155a、1155b及び導電層1156a、1156bと交差している。
The
本実施形態では、ソース配線、容量配線と、ゲート配線とが交差する領域にのみ第2の絶縁膜1151を設けている。このため、実施形態6と異なり、一部分にのみ形成しているため、原材料を削減することが可能であり、低コスト化が可能である。
In this embodiment, the second
また、導電層と画素電極1152とが重なる領域に第3の絶縁膜を液滴吐出法又は印刷法で形成してよい。この場合、画素電極が形成する領域を拡大することが可能であり、開口率を増加させることが可能である。
Further, a third insulating film may be formed by a droplet discharge method or a printing method in a region where the conductive layer and the
(実施形態8)
本実施形態では、ゲート配線とソース配線の積層構造の異なるアクティブマトリクス基板について図36を用いて説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of gate wiring and source wiring will be described with reference to FIG.
図36(A)は、本実施形態における逆スタガ型TFTとゲート配線との積層構造を示す図であり、図36(C)のA−Bの断面構造に相当する。第1の絶縁膜123上には、第4の半導体領域166、ドレイン電極1157、画素電極1152が形成される。ドレイン電極1157と画素電極1152は絶縁膜を介さないで接続されている。また、ゲート電極の接続部722a上の第1の絶縁膜は除去されており、その上にゲート配線1165aが形成されている。このような構造により、ゲート電極の接続部とゲート配線との接触抵抗を低減することが可能である。また、本実施形態のようなゲート電極の接続部722aとゲート配線1165aとの接続構造を、実施形態2乃至実施形態7それぞれに適用することが可能である。
FIG. 36A is a diagram illustrating a stacked structure of the inverted staggered TFT and the gate wiring in this embodiment, and corresponds to a cross-sectional structure taken along line AB in FIG. On the first insulating
図36(B)は、ソース配線1163b、ゲート配線1165a、1165b、導電層1166b、及び画素電極1152の積層構造を示す図であり、図36(C)のC−Dの断面構造に相当する。
FIG. 36B illustrates a stacked structure of the
図36(B)に示すように、ゲート電極721a、ゲート電極の接続部722aと同様の工程で形成された導電層1166bが基板表面には、形成されている。また、ゲート電極の接続部722a表面の第1の絶縁膜を除去するときに、導電層1166bの表面上の第1の絶縁膜を除去する。この後、導電層1166b上に第2の絶縁膜1161形成する。このとき、導電層1166bの両端部が露出するように、第2の絶縁膜1161を形成することが好ましい。
As shown in FIG. 36B, a
次に、第1の絶縁膜上にドレイン電極1157を形成すると同時に、導電層1166b上にゲート配線1165a、1165bを形成し、また同時に第2の絶縁膜1161上にソース配線1163b、容量配線1164を形成する。ここでは、これらの導電層は、交差していない。このため液滴吐出法で形成する場合、同時に形成できるため、量産性を向上させることが可能である。
Next, simultaneously with the formation of the
また、本実施形態では、画素ごとに形成されたゲート配線1165a、1165bが導電層1166a、1166bを介して電気的に接続されている。また、導電層1166b上に形成された第2の絶縁膜1161を介して、ゲート配線とソース配線とが交差している。
In this embodiment, the
本実施形態では、ソース配線、容量配線と、ゲート配線とが交差する領域にのみ第2の絶縁膜1161を設けている。このため、一部分にのみ形成しているため、原材料を削減することが可能であり、低コスト化が可能である。
In this embodiment, the second
また、ゲート配線1165a、1165b、容量配線1164、及びソース配線1163a、1163bと画素電極1152とが重なる領域に、第3の絶縁膜を液滴吐出法又は印刷法で形成してよい。この場合、画素電極を形成する領域を拡大することが可能であり、開口率を増加させることが可能である。
Further, the third insulating film may be formed by a droplet discharge method or a printing method in a region where the
(実施形態9)
本実施形態においては、実施形態1における結晶化及びゲッタリング工程の変形例について、図9を用いて説明する。
(Embodiment 9)
In the present embodiment, a modification of the crystallization and gettering steps in
図9(A)に示すように、実施形態1と同様の工程に従って、第1の導電層221a、222aを形成し、第1の絶縁膜123を形成する。ここで、第1の絶縁膜123とは、実施形態1の第1の絶縁膜と同様の構成であり、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 9A, first
次に、図9(B)に示すように、実施形態1と同様の工程により、第1の半導体膜124、その上に触媒元素を有する層125、その上に第2の半導体膜132を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, the
なお、第1の半導体膜124を形成した後、全面あるいは選択的にチャネルドープ工程を行ってもよい。
Note that after the
次に、図9(C)に示すように、実施形態1と同様の工程により、第1の半導体膜と第2の半導体膜とを加熱し、第1の結晶性半導体膜141及び第2の結晶性半導体膜142を形成する。結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。
Next, as shown in FIG. 9C, the first semiconductor film and the second semiconductor film are heated by a process similar to that of
結晶化が進行すると同時に図9(C)の矢印で示すように、第1の半導体膜の結晶化に寄与した触媒元素は第2の半導体膜132に移動されて、ゲッタリングされる。触媒元素の濃度が低減されて第1の結晶性半導体膜141が形成されると共に、ゲッタリング後の触媒元素が移動した第2の半導体膜が結晶化されて第2の結晶性半導体膜142が形成される。
Simultaneously with the progress of crystallization, as indicated by an arrow in FIG. 9C, the catalytic element that contributes to the crystallization of the first semiconductor film is moved to the
本実施形態では第1の半導体膜上に触媒元素を含む層を形成している。このため、実施形態1と異なり、第1の絶縁膜と第1の半導体膜とを連続成膜することで、第1の半導体膜中の酸素濃度を低減することが可能である。例えば、第1の絶縁膜として、シラン及びアンモニアガスを原料としたCVD法により窒化珪素膜を成膜し、次にアンモニアガスから酸化窒素(N2O)に切り替えてCVD法により、酸化珪素膜を成膜して、第1の絶縁膜を形成する。次ぎに、プラズマを発生させずにシランガスのみをチャンバー内に流す。このことにより、チャンバー内の酸素濃度を低減することが可能である。この後、シランガスを原料としてCVD法により第1の半導体膜を形成することで、酸素濃度の低い第1の半導体膜を形成することが可能となる。
In this embodiment, a layer containing a catalytic element is formed on the first semiconductor film. For this reason, unlike
なお、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。 Note that the present embodiment can be applied to any one of the first to eighth embodiments.
(実施形態10)
本実施形態では、実施形態1と同様のゲッタリング工程を経て、チャネル保護型TFTを形成する工程について図10を用いて説明する。
(Embodiment 10)
In this embodiment, a process of forming a channel protection type TFT through the same gettering process as that of
図10(A)に示すように、実施形態1と同様の工程により、第1の導電層221a、222aを形成し、第1の絶縁膜123を形成し、触媒元素を有する層125を形成し、第1の半導体膜124を形成する。次に第1の半導体膜124上に第2の絶縁膜128を形成した後、第2の絶縁膜上に第2のマスク119を形成する。なお、図10においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 10A, the first
ここで第2の絶縁膜128としては、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等のいずれかの単層で形成された絶縁膜である。また、該絶縁膜を適宜組み合わせて積層構造としてもよい。
Here, the second
第2のマスク119は液滴吐出法または、レーザビーム直接描画装置を用いて形成する。
The
次に、第2のマスク119を用いて第2の絶縁膜128をエッチングして、図10(B)に示すような、第1の絶縁領域129を形成する。第1の絶縁領域129はチャネル保護層として機能する。
Next, the second
図10(C)に示すように、第1の半導体膜124及び第1の絶縁領域129上に第2の半導体膜132を形成し、実施形態1と同様の工程により第1の半導体膜124および第2の半導体膜132を加熱する。この結果、触媒元素の濃度が低下された第1の結晶性半導体膜141、触媒元素を有する第2の結晶性半導体膜142を形成する。加熱に伴い、図10(D)の矢印で示すように触媒元素はゲッタリングされる。
As shown in FIG. 10C, a
その後、実施形態1と同様の工程に従ってチャネル保護型TFTを形成することができる。なお、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。 Thereafter, a channel protection type TFT can be formed according to the same steps as those in the first embodiment. Note that the present embodiment can be applied to any one of the first to eighth embodiments.
(実施形態11)
本実施形態では実施形態12と同様のゲッタリング工程に従いチャネル保護型TFTを作成する方法について図11を用いて説明する。
(Embodiment 11)
In this embodiment mode, a method for forming a channel protection type TFT according to the same gettering process as that in
図11(A)にしめすように、実施形態1と同様の工程に従い、第1の導電層221a、222aを形成し、第1の絶縁膜123を形成し、第1の半導体膜124を形成し、触媒元素を有する層125を形成し、第2の絶縁膜128を形成し、吐出法、またはレーザビーム直描装置を用いて第2のマスク119を形成する。なお、図11においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 11A, the first
次に第2のマスク119を用いて第2の絶縁膜128をエッチングし、図11(B)に示すように、第1の絶縁領域129を形成する。第1の絶縁領域129はエッチング保護膜として機能する。
Next, the second
次に図11(C)に示すように、触媒元素を有する層125及び第1の絶縁領域129上に第2の半導体膜132を形成し、実施形態1と同様の工程により第1の半導体膜および第2の半導体膜を加熱することで、触媒元素の濃度が低減された第1の結晶性半導体膜141、及び触媒元素を有する第2の結晶性半導体膜142を形成する。加熱に伴い、図10(D)の矢印で示すように触媒元素はゲッタリングされる。
Next, as illustrated in FIG. 11C, the
その後、実施形態10と同様の工程に従うことで、チャネル保護型TFTを形成することができる。なお、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。 Thereafter, a channel protection type TFT can be formed by following the same process as in the tenth embodiment. Note that the present embodiment can be applied to any one of the first to eighth embodiments.
(実施形態12)
本実施形態では、ドナー型元素を有する半導体膜の代わりに、希ガス元素を有する半導体膜を用いて触媒元素をゲッタリングしてTFTを形成する工程について、図12を用いて説明する。
In this embodiment, a process for forming a TFT by gettering a catalytic element using a semiconductor film containing a rare gas element instead of a semiconductor film containing a donor element will be described with reference to FIGS.
図12(A)及び図12(B)に示すように、実施形態1と同様の工程により第1の導電層221aを形成し、第1の絶縁膜123を形成し、触媒元素を有する層125を形成し、第1の半導体膜124を形成する。次いで、第1の半導体膜表面に膜厚1〜5nmの酸化膜を形成してもよい。ここでは、結晶性半導体膜の表面にオゾン水を塗布して酸化膜を形成する。なお、第1の半導体膜124を形成後、チャネルドープ工程を行っても良い。また、図12においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIGS. 12A and 12B, a first
次に、第1の半導体膜124上にPVD法、CVD法等の公知の手法により希ガス元素を有する第2の半導体膜232を形成する。第2の半導体膜232としては、非晶質半導体膜であることが好ましい。
Next, a
次に、第1の半導体膜124及び第2の半導体膜232を実施形態1と同様の手法により加熱して、結晶化と共に、図12(C)の矢印で示すように、第1の半導体膜を結晶化した触媒元素を第2の結晶性半導体膜242に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。この結果、触媒元素の濃度が低減された第1の結晶性半導体膜241、及び触媒元素を有する第2の結晶性半導体膜242を形成する。この工程により、実施形態1と同様に第1の結晶性半導体膜中の触媒元素がデバイス特性に影響を与えない濃度、即ち膜中の触媒元素濃度が1×1018/cm3以下、望ましくは1×1017/cm3以下とすることができる。
Next, the
次に、図12(D)に示すように、第2の結晶性半導体膜242を除去した後、導電性を有する第3の半導体膜243を成膜する。ここで、第2の半導体膜としては、珪化物気体にボロン、リン、ヒ素のような13属又は15属の元素を有する気体を加えたプラズマCVD法で成膜する。なお、第3の半導体膜は、非晶質半導体、SAS、結晶性半導体、μcから選ばれたいずれかの状態を有する膜で形成すればよい。なお、第3の半導体膜が導電性を有する非晶質半導体膜、SAS、又はμcのいずれかである場合は、この後、不純物を活性化する加熱処理を行う。一方、第3の半導体膜が導電性を有する結晶性半導体である場合、加熱処理は行わなくとも良い。ここでは、プラズマCVD法により、膜厚100nmのリンが含まれる非晶質珪素膜を成膜した後、550度2時間で加熱して、不純物を活性化する。
Next, as shown in FIG. 12D, after the second
次に、図12(E)に示すように、実施形態1と同様の工程により第1の半導体領域252、第2の半導体領域251、第3の導電層153を形成する。次に、感光性材料254を塗布又は吐出した後、感光性材料の一部にレーザ光255を照射して、図12(F)に示すようなマスク260を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 12E, a
次に、図12(F)に示すように、ソース電極156及びドレイン電極157を形成する。また、実施形態1と同様の工程により、第2の半導体領域及び第1の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域として機能する第3の半導体領域262、及びチャネル形成領域として機能する第4の半導体領域261を形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 12F, a
この後、実施形態1と同様の工程により、逆スタガ型TFT及びアクティブマトリクス基板を形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。
Thereafter, an inverted staggered TFT and an active matrix substrate can be formed by the same process as in the first embodiment. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
(実施形態13)
本実施形態では、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図13を用いて形成する。
(Embodiment 13)
In this embodiment, the step of forming the n-channel TFT and the p-channel TFT on the same substrate is formed using FIG.
図13(A)に示すように、実施形態1と同様に基板101上に第1の導電層301、302を形成し、第1の導電層上に第1の絶縁膜123、次に、実施形態1と同様の工程により、触媒元素を有する層、第1の半導体膜、及びその上にドナー型元素が含まれる第2の半導体膜を形成する。次に、液滴吐出法又はレーザビーム直接描画装置を用いて形成されたマスクを用いて、第1の結晶性半導体膜及び第2の半導体膜を所望の形状にエッチングして、第1の半導体領域、第2の半導体領域を形成する。なお、図13においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 13A, the first
次に、第1の半導体領域及び第2の半導体領域を加熱して、第2の半導体領域を結晶化すると共に、第2の半導体領域を結晶化した触媒元素を第1の半導体領域に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。ここでは、ゲッタリング後の触媒元素が移動した第1の半導体領域を第3の半導体領域313、134と示し、金属元素濃度が低減された第2の半導体領域を第4の半導体領域311、312と示す。なお、第3の半導体領域及び第4の半導体領域は、それぞれゲッタリング工程の加熱により結晶性化されている。
Next, the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated to crystallize the second semiconductor region, and the catalyst element crystallized from the second semiconductor region is moved to the first semiconductor region. And gettering the catalytic element. Here, the first semiconductor region to which the catalytic element after gettering has moved is referred to as
本実施形態では、各半導体領域を形成した後、結晶化及びゲッタリング工程を行ったが、実施形態1のように、各半導体膜のゲッタリング工程を行った後、半導体膜を所望の形状にエッチングして、各半導体領域を形成しても良い。 In this embodiment, the crystallization and gettering steps are performed after forming each semiconductor region. However, after the gettering step for each semiconductor film is performed as in the first embodiment, the semiconductor film is formed into a desired shape. Each semiconductor region may be formed by etching.
次に、第3の半導体領域313、134及び第4の半導体領域311、312表面に酸化膜を形成した後、液滴吐出法又はレーザビーム直接描画装置を用いて、図13(B)に示すように、第1のマスク321、第1のマスク322を形成する。第1のマスク321は、後にnチャネル型TFTとなる第3の半導体領域313、第4の半導体領域311の全部を覆っている。一方、第1のマスク322は、後にpチャネル型TFTとなる第3の半導体領域134の一部を覆っている。このとき、第1のマスク322は、後に形成されるpチャネル型TFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。
Next, after an oxide film is formed on the surfaces of the
次に、第3の半導体領域134の露出部に、3族元素(13族元素、以下、アクセプター型元素323と示す。)を添加し、p型不純物領域324を形成する。このとき第1のマスク322に覆われる領域は、n型不純物領域325として残存する。このとき、n型不純物領域となる第3の半導体領域134の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。
Next, a Group 3 element (
図20に、p型不純物領域の不純物元素のプロファイルを示す。 FIG. 20 shows a profile of the impurity element in the p-type impurity region.
図20(A)は、CVD法により、n-領域濃度及びn+領域濃度を有する第2の半導体膜を形成した後、アクセプター型元素を添加したときの、各元素のプロファイルを示す。ドナー型元素のプロファイル150aは図19(A)と同様に、第1の濃度及び第2の濃度を示す。また、アクセプター型元素のプロファイル603は、第2の半導体膜表面付近では、濃度が高く、第4の半導体領域312に近づくにつれ、濃度が減少している。n+領域に含まれるドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp+領域602aと示し、n―領域のドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp―領域602bと示す。
FIG. 20A shows a profile of each element when an acceptor element is added after forming a second semiconductor film having an n − region concentration and an n + region concentration by a CVD method. The donor-
図20(B)は、非晶質半導体、SAS、微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれかの状態を有する膜の半導体膜を形成し、イオンドープ法又はイオン注入法により該半導体膜にドナー型元素を添加して、n-領域濃度及びn+領域濃度を有する第2の半導体膜を形成した後、アクセプター型元素を添加したときの、各元素のプロファイルを示す。ドナー型元素のプロファイル150bは図19(A)のドナー型元素のプロファイル150aと同様である。また、アクセプター型元素のプロファイル613は、図20(A)のアクセプター型元素のプロファイル603と同様である。n+領域に含まれるドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp+領域612aと示し、n―領域のドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp―領域612bと示す。
In FIG. 20B, a semiconductor film having a state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor is formed, and the semiconductor is formed by an ion doping method or an ion implantation method. A profile of each element when an acceptor element is added after forming a second semiconductor film having an n − region concentration and an n + region concentration by adding a donor element to the film is shown. The donor-
なお、ドナー型元素が含まれる第2の半導体膜は、希ガス元素、代表的にはアルゴンが添加されることにより、結晶格子の歪が形成され、後に行われるゲッタリング工程で、より触媒元素をゲッタリングすることが可能である。 Note that in the second semiconductor film containing the donor element, a rare gas element, typically argon, is added, whereby distortion of the crystal lattice is formed. Can be gettered.
つぎに、第1のマスク321、322を除去した後、第3の半導体領域313及び1アクセプター元素が添加された第3の半導体領域134を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、LRTA、GRTA、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。ここでは、550度で1時間加熱する。
Next, after the
次に、図13(C)に示すように、実施形態1と同様に、第2の導電層331、332を形成する。次に、マスク333を形成して、図13(D)に示すように、ソース領域及びドレイン領域として機能する第5の半導体領域343、344と、第3の導電層351、352を形成する。次に、マスク333を除去した後第3の導電層351、352及び第5の半導体領域343、344表面上に、パッシベーション膜を成膜することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 13C, the second
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、単チャネルTFTで形成される駆動回路と比較して、低電圧駆動が可能なCMOSを形成することが可能である。更には、ドナー型元素(例えば、リン)と比較してアクセプター型元素(例えば、ボロン)は原子半径が小さいため、比較的低い加速電圧及び濃度で、半導体膜中にアクセプター型元素を添加することが可能である。本実施形態では、アクセプター型元素のみ半導体膜に添加しているため、従来のCMOS回路の作製工程と比較して、短時間で、かつ省エネルギー作製することが可能であり、この結果低コスト化が可能である。
Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
また、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。 Further, the present embodiment can be applied to any one of the first to eighth embodiments.
(実施形態14)
本実施形態では、実施形態13と異なるゲッタリング工程により形成された結晶性半導体膜を有するnチャネル型TFT及びpチャネル型の作製工程について、図14を用いて説明する。
(Embodiment 14)
In this embodiment, an n-channel TFT and a p-channel manufacturing process including a crystalline semiconductor film formed by a gettering process different from that in
実施形態1に従って、基板101上に第1の導電層301、302を形成し、第1の絶縁膜123を形成する。次に触媒元素を含んだ層を形成し、第1の半導体膜を形成した後、第1の半導体膜表面に数nmの絶縁膜を形成する。次に、液滴吐出法又はレーザビーム直接描画装置を用いて第1のマスクを形成し、第1の結晶性半導体膜を所望の形状にエッチングして、第1の半導体領域401、402、第1の触媒元素領域125a、125bを形成する。図14においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
In accordance with
次に、図14(B)に示すように、第1の半導体領域401、402上に、液滴吐出法又はレーザビーム直接描画装置を用いて、第2のマスク403、404を形成した後、第1の半導体領域の露出部にドナー型元素405を添加する。このとき、ドナー型元素が添加された領域をn型不純物領域406、407と示す。ここでは、イオンドーピング法によりリンを添加する。なお、第2のマスクに覆われた第1の半導体領域には、リンは添加されないが触媒元素は含まれている。
Next, as shown in FIG. 14B, after the
次に、第1の半導体領域を加熱して、第1の半導体領域401、402を結晶化させるとともに、図14(C)の矢印で示すように、第1の半導体領域に含まれる触媒元素を、n型不純物領域406、407に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。ここでは、ゲッタリング後の触媒元素が移動した第1の半導体領域をソース領域及びドレイン領域となる第3の半導体領域413、414と示し、金属元素濃度が低減された第1の半導体領域をチャネル形成領域411、412と示す。なお、第3の半導体領域413,414及び第4の半導体領域(チャネル形成領域411、412)は、それぞれゲッタリング工程の加熱により結晶性化されており、また、n型不純物領域406、407中に含まれるドナー型元素は活性化されている。
Next, the first semiconductor region is heated to crystallize the
次に、液滴吐出法又はレーザビーム直接描画装置を用いて、図14(D)に示すように、第3のマスク421、422を形成する。第3のマスク421は、後にnチャネル型TFTとなるチャネル形成領域411及びn型を呈する第3の半導体領域413の全部を覆っている。一方、第3のマスク422は、後にpチャネル型TFTとなるチャネル形成領域412の一部又は全部を覆っている。このとき、第3のマスク422は、後に形成されるpチャネル型TFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。
Next, as shown in FIG. 14D,
次に、n型不純物領域である第3の半導体領域414及びチャネル形成領域412の露出部に、アクセプター型元素423を添加し、p型不純物領域424を形成する。このとき、n型不純物領域である第3の半導体領域414の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素423を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。
Next, an
つぎに、第3のマスク421、422を除去した後、n型不純物領域である第3の半導体領域413及びp型不純物領域424を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、LRTA、GRTA、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。ここでは、550度で1時間加熱する。
Next, after removing the
次に、図14(E)に示すように、実施形態1と同様に、第5の導電層341、342を形成する。このとき、チャネル形成領域411、412の一部をエッチングしてもよい。次に、第5の導電層341、342及びチャネル形成領域411、412の表面上に、パッシベーション膜を成膜することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 14E, fifth
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。更には、実施形態3と比較して、成膜工程が削減できるため、スループットを向上させることが可能である。
Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
なお、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。 Note that the present embodiment can be applied to any one of the first to eighth embodiments.
(実施形態15)
本実施形態においては、実施形態12を用いてゲッタリング工程を行った結晶性半導体膜を用いてnチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図15を用いて形成する。
(Embodiment 15)
In this embodiment, a step of forming an n-channel TFT and a p-channel TFT on the same substrate using the crystalline semiconductor film subjected to the gettering step using
実施形態1の工程にしたがって、基板101上に第1の導電層301、302を形成する。次に、実施形態12の工程にしたがって、第1の絶縁膜123、触媒元素を有する層、第1の半導体膜と、希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成する。次に、第1の半導体膜及び第2の半導体膜を実施形態1と同様の手法により加熱して、図15(A)の矢印で示すように、第1の半導体膜を結晶化して第1の結晶性半導体膜501を形成するとともに、第1の結晶性半導体膜501に含まれる触媒元素を第2の半導体膜に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。触媒元素がゲッタリングされた第1の結晶性半導体膜を501と示す。また、ゲッタリング後の触媒元素が移動した第2の半導体膜も同様に結晶化されているため、第2の結晶性半導体膜502と示す。図15においては、実施形態1で示す絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
First
次に、図15(B)に示すように、第2の結晶性半導体膜502をエッチングした後、第1の結晶性半導体膜501表面に数nmの絶縁膜を成膜する。次に、液滴吐出法又はレーザビーム直接描画装置を用いて、第1のマスクを形成して第2の結晶性半導体膜をエッチングして第1の半導体領域511、512を形成する。次に、液滴吐出法又はレーザビーム直接描画装置を用いて、第2のマスク513、514を形成する。第2のマスク513は、後にnチャネル型TFTのチャネル形成領域となる部分を覆っている。一方、第2のマスク514は、後にpチャネル型TFTとなる第1の半導体領域512の全部を覆っている。次に、第1の半導体領域511の露出部にドナー型元素515を添加する。このとき、ドナー型元素515が添加された領域をn型不純物領域516と示す。また、第2のマスク513に覆われた領域はチャネル形成領域517として機能する。
Next, as shown in FIG. 15B, after the second
次に、第2のマスク513、514を除去した後、新たに第3のマスク521、522を形成する。第3のマスク521は、後にnチャネル型TFTとなるチャネル形成領域517及びn型を呈する第3の半導体領域(n型不純物領域516)の全部を覆っている。一方、第3のマスク522は、後にpチャネル型TFTのチャネル形成領域となる領域を覆う。
Next, after removing the
次に、第1の半導体領域512の露出部に、アクセプター型元素523を添加し、p型不純物領域524を形成する。また、第3のマスク522に覆われた領域はチャネル形成領域525として機能する。つぎに、第3のマスク521、522を除去した後、n型不純物領域516及びp型不純物領域524を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、LRTA、GRTA、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。
Next, an
次に、図15(D)に示すように、実施形態1と同様に、第5の導電層341、342を形成する。このとき、チャネル形成領域517、525の一部をエッチングしてもよい。次に、第5の導電層341、342及びチャネル形成領域517、525の表面上に、パッシベーション膜を成膜することが好ましい。
Next, as illustrated in FIG. 15D, fifth
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
なお、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。 Note that the present embodiment can be applied to any one of the first to eighth embodiments.
(実施形態16)
本実施形態では実施形態13の変形例を用いて、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を、図16を用いて形成する。
(Embodiment 16)
In this embodiment, a process of forming an n-channel TFT and a p-channel TFT on the same substrate using a modification of
実施形態13にしたがって、図16(A)に示すように、触媒元素及びドナー型元素を有する第3の半導体領域313、314及び第4の半導体領域311、312を形成する。次に、図16(B)に示すように、第1のマスク321を形成した後、第3の半導体領域314にアクセプター型元素323を添加してp型不純物領域601を形成する。このとき、n型不純物領域である第3の半導体領域314の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素323を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。また、アクセプター型元素としてボロンを用いた場合、分子半径が小さいため、第3の半導体領域より深いところまで添加される。このため、添加条件によっては、第4の半導体領域の上部にボロンが添加される。この後、第3の半導体領域313及びp型不純物領域601を加熱して、アクセプター型元素及びドナー型元素を活性化する。なお、ここでは、第4の半導体領域312のまでアクセプター元素を添加しないように、ドーピング条件を制御する。
In accordance with
次に、実施形態14にしたがって第2の導電層331、332を形成する。次に、マスクを用いて、第2の導電層331、332、第3の半導体領域313及びp型不純物領域601の露出部をエッチングして、図16(D)に示すようなソース領域及びドレイン領域として機能する第5の半導体領域343、621、及びチャネル形成領域として機能する第6の半導体領域345、622を形成することができる。この後、第5の導電層341、342及び第6の半導体領域345、622の表面上に、パッシベーション膜を成膜することが好ましい。
Next, second
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。更には、実施形態13と同様に、アクセプター型元素のみ半導体膜に添加しているため、従来のCMOS回路の作製工程と比較して、短時間で、かつ省エネルギー作製することが可能であり、この結果低コスト化が可能である
Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
なお、実施形態1乃至実施形態8のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。 Note that the present embodiment can be applied to any one of the first to eighth embodiments.
(実施形態17)
本実施形態では、上記実施形態において、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極との端部の位置関係、即ちゲート電極の幅とチャネル長の大きさの関係について、図17及び図18を用いて説明する。
(Embodiment 17)
In this embodiment, the positional relationship between the end portions of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode in the above embodiment, that is, the relationship between the width of the gate electrode and the channel length is described with reference to FIGS. To do.
図17(A)は、ゲート電極202上をソース電極及びドレイン電極の端部がz1だけ重なっている。ここでは、ゲート電極202と、ソース電極及びドレイン電極とが重なっている領域をオーバーラップ領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極の幅y1がチャネル長x1よりも大きい。オーバーラップ領域の幅z1は、(y1−x1)/2で表される。このようなオーバーラップ領域を有するnチャネルTFTは、ソース電極及びドレイン電極と、半導体領域との間に、図1(D)で示すようなn+領域とn−領域とを有することが好ましい。この構造により、電界の緩和効果が大きくなり、ホットキャリア耐性を高めることが可能となる。
In FIG. 17A, the end portions of the source electrode and the drain electrode are overlapped on the
図17(B)は、ゲート電極202の端部と、ソース電極及びドレイン電極の端部が一致している。即ち、ゲート電極の幅y2とチャネル長x2とが等しい。
In FIG. 17B, the end portion of the
図17(C)は、ゲート電極202とソース電極及びドレイン電極の端部とがz3だけ離れている。ここでは、ここでは、ゲート電極202と、ソース電極及びドレイン電極とが離れている領域をオフセット領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極の幅y3がチャネル長x3よりも小さい。オフセット領域の幅z3は、(x3−y3)/2で表される。このような構造のTFTは、オフ電流を低減することができるため、該TFTを表示装置のスイッチング素子として用いた場合、コントラストを向上させることができる。
In FIG. 17C, the
図18(A)は、ゲート電極の幅y4は、チャネル長x4よりも大きい。また、ゲート電極202の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とが一致し、ゲート電極202の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz4だけ重なっている。オーバーラップ領域の幅z4は、(y4−x4)で表される。
In FIG. 18A, the width y4 of the gate electrode is larger than the channel length x4. In addition, the first end of the
図18(B)は、ゲート電極の幅y5は、チャネル長x5よりも大きい。また、ゲート電極202の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とが一致し、ゲート電極202の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz5だけ離れている。オフセット領域の幅z5は、(x5−y5)で表される。ゲート電極202の第1の端部と端部が一致する電極をソース電極とし、オフセット領域を有する電極をドレイン電極とすることで、ドレイン電極付近での電界緩和が可能となる。
In FIG. 18B, the width y5 of the gate electrode is larger than the channel length x5. In addition, the first end portion of the
さらには、半導体領域が複数のゲート電極を覆ういわゆるマルチゲート構造のTFTとしても良い。この様な構造のTFTも、オフ電流を低減することができる。 Further, a TFT having a so-called multi-gate structure in which the semiconductor region covers a plurality of gate electrodes may be used. A TFT having such a structure can also reduce off-state current.
なお、実施形態1乃至実施形態16のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。
It should be noted that this embodiment can be applied to any one of
(実施形態18)
上記実施形態において、チャネル形成領域表面に対して垂直な端部を有するソース電極及びドレイン電極を示したが、この構造に限定されない。図21に示すように、チャネル形成領域表面に対して90度より大きく、180度未満、好ましくは135〜145度を有する端部であってもよい。また、ソース電極とチャネル形成領域表面との角度をθ1、ドレイン電極とチャネル形成領域表面との角度をθ2とすると、θ1とθ2が等しくてもよい。また、異なっていてもよい。このような形状のソース電極及びドレイン電極は、ドライエッチング法により形成することが可能である。
(Embodiment 18)
In the above embodiment, the source electrode and the drain electrode having end portions perpendicular to the surface of the channel formation region are shown; however, the structure is not limited to this. As shown in FIG. 21, it may be an end portion having an angle of more than 90 degrees and less than 180 degrees, preferably 135 to 145 degrees with respect to the surface of the channel formation region. Further, if the angle between the source electrode and the channel formation region surface is θ1, and the angle between the drain electrode and the channel formation region surface is θ2, θ1 and θ2 may be equal. It may be different. The source electrode and the drain electrode having such a shape can be formed by a dry etching method.
また、図22に示すように、ソース電極とドレイン電極2149a、2149bの端部が湾曲面2150a、2150bを有していても良い。
Further, as shown in FIG. 22, the end portions of the source electrode and the
なお、実施形態1乃至実施形態16のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。
It should be noted that this embodiment can be applied to any one of
(実施形態19)
本実施形態では、上記実施形態に適用可能な半導体膜の結晶化工程について図23を用いて説明する。
(Embodiment 19)
In this embodiment, a semiconductor film crystallization process applicable to the above embodiment will be described with reference to FIGS.
また、図23(A)に示すように、マスクを用いず、液滴吐出法により選択的に触媒元素を有する触媒元素層2805を形成し、次にドナー元素を含んだ第2の半導体膜132を形成し結晶化を行っても良い。図23(B)は、図23(A)の上面図である。また、図23(D)は、図23(C)の上面図である。第1の半導体膜124を加熱すると、図23(C)及び(D)の矢印で示すように、触媒元素層2805と第1の半導体膜124との接触部分から、基板の表面に平行な方向へ結晶成長が発生し、結晶性半導体膜2806を形成する。また、それと同時に矢印の方向に従ってドナー元素を含む半導体膜に触媒元素はゲッタリングをされる。なお、触媒元素層2805から、かなり離れた部分では結晶化は行われず、非晶質部分2807が残存する。
As shown in FIG. 23A, a
このように、基板に平行な方向への結晶成長を横成長またはラテラル成長と称する。横成長により大粒径の結晶粒を形成することができるため、より高い移動度を有するTFTを形成することができる。 Thus, crystal growth in a direction parallel to the substrate is referred to as lateral growth or lateral growth. Since large crystal grains can be formed by lateral growth, a TFT having higher mobility can be formed.
なお、実施形態1乃至実施形態18のいずれかにも、本実施形態を適用することが可能である。
It should be noted that this embodiment can be applied to any of
次に、アクティブマトリクス基板及びそれを有する液晶表示装置の作製方法について図24〜図26を用いて説明する。図24〜図26は、アクティブマトリクス基板における縦断面構造図であり、駆動回路部A−A’、及び画素部B−B’を模式的に示す。 Next, a method for manufacturing an active matrix substrate and a liquid crystal display device including the active matrix substrate will be described with reference to FIGS. 24 to 26 are longitudinal sectional views of the active matrix substrate, schematically showing the drive circuit portion A-A ′ and the pixel portion B-B ′.
図24(A)に示すように、基板800上に膜厚100〜200nmの第1の導電膜を成膜する。ここでは、基板800にガラス基板を用い、その表面上に第1の導電膜として、膜厚150nmの酸化珪素を有する酸化インジウム膜をスパッタリング法により成膜する。次に、感光性材料を第1の導電膜上に吐出又は塗布し、レーザビーム直接描画装置を用いて感光性材料を露光、現像して、第1のマスクを形成する。次に、第1のマスクを用いて第1の導電膜をエッチングして第1の導電層801〜804を形成する。ここでは、ウェットエッチング法により酸化珪素を含む酸化インジウム膜をエッチングして、第1の導電層801〜804である酸化珪素を含む酸化インジウム層を形成する。なお、第1の導電層801〜803はゲート電極として機能し、第1の導電層804はゲート電極の接続部として機能する。
As shown in FIG. 24A, a first conductive film with a thickness of 100 to 200 nm is formed over a
次に、基板800及び第1の導電層801〜804表面上に、第1の絶縁膜を形成する。ここでは、第1の絶縁膜805、806として、膜厚50nm〜100nmの窒化珪素膜及び膜厚50〜100nmの酸化窒化珪素膜(SiON(O>N)を、CVD法により積層させて形成する。なお、第1の絶縁膜はゲート絶縁膜として機能する。このとき、窒化珪素膜と酸化窒化珪素膜とを、大気に解放せず原料ガスの切り替えのみで連続成膜することが好ましい。また、実施形態1と同様に3層構造にしてもよい。
Next, a first insulating film is formed over the surface of the
次に触媒元素を有する層808をPVD法、CVD法、蒸着法等の公知の方法にて形成する。ここでは100ppmのニッケル触媒を含む溶液をスピンコート法により塗布する。
Next, a
次に、図24(B)に示すように、膜厚10〜100nmの非晶質半導体膜807を形成する。ここでは、膜厚100nmのアモルファスシリコン膜をCVD法により成膜する。次に、後のTFTのチャネル領域となる領域にp型またはn型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。次に膜厚100nmのドナー型元素を含む半導体膜812を成膜する。ここでは、シランガスと、0.5%フォスフィンガス(流量比シラン/フォスフィンが10/17)とを用いて、リンを有するアモルファスシリコン膜を成膜する。
Next, as illustrated in FIG. 24B, an
次に、非晶質半導体膜807を加熱して図24(C)に示すような、結晶性半導体膜813を形成する。ここでは、電気炉を用い、500度で1時間加熱して半導体膜膜中の水素出しを行った後、550度で4時間加熱してニッケルを含む結晶性シリコン膜を形成する。
Next, the
この加熱によって触媒元素はドナー型元素を含む半導体膜812に移動しゲッタリングされるとともに、ドナー型元素は活性化する。即ち、触媒元素を含む結晶性半導体膜中の触媒元素を、ドナー型元素を含む半導体膜812へ移動させる。このときの触媒元素濃度が低減された結晶性半導体膜を図24(C)の813で示す。ここでは、結晶性シリコン膜となる。また、触媒元素が移動した、ドナー型元素を含む半導体膜も加熱により結晶性半導体膜814となる。即ち、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜となる。これを、図24(C)の814で示す。ここでは、ニッケル及びリンを含む結晶性シリコン膜となる。
By this heating, the catalyst element moves to the
次に、図25(A)に示すように、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜814及び結晶性半導体膜813を、第2のマスク815〜817を用いて所望の形状にエッチングする。第2のマスク815〜817は、液滴吐出法によって、有機樹脂を滴下乾燥して形成することができる。また、第1のマスクと同様、感光性材料をレーザビーム直接描画装置により露光現像して形成することができる。ここでは、液滴吐出法により、ポリイミドを選択的に吐出し、乾燥焼成して第2のマスク815〜817を形成する。エッチングされた触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜は、図25(B)に示す第1の半導体領域824〜826となり、エッチングされた結晶性半導体膜813は、第2の半導体領域821〜823となる。
Next, as illustrated in FIG. 25A, the
次に、駆動回路において、一部のTFTのゲート電極とソース電極又はドレイン電極とを接続させるために、第3のマスクを用いて第1の絶縁膜805、806の一部をエッチングして、図29に示すようなコンタクトホール850を形成する。なお、後に形成される第4の導電層831〜833は破線で示す。第3のマスクは、第1のマスク又は第2のマスクと同様の形成方法を適宜用いることができる。該コンタクトホールを介してゲート電極として機能する第1の導電層802と、後に形成されるソース電極又はドレイン電極として機能する第4の導電層833を接続することにより、抵抗を形成することが可能となり、隣り合うTFTと接続されることで、インバータを形成することが可能である。
Next, in the driver circuit, a part of the first insulating
次に、図25(B)に示すように、第1の半導体領域824〜826及び第2の半導体領域821〜823表面に、膜厚500〜1000nm第2の導電層827、828を形成する。ここでは、液滴吐出法によりAgペーストを吐出し、焼成して第3の導電層を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 25B, second
次に、感光性材料829を塗布又は吐出し、レーザビーム直接描画装置を用いて該感光性材料を露光、現像して第4のマスクを形成した後、第3の導電層をエッチングして、図25(C)に示すような、ソース電極及びソース配線、並びにドレイン電極として機能する第4の導電層831〜836を形成する。また、この工程において、第3の導電層を分断して、ソース電極及びドレイン電極を形成すると共に、ソース配線又はドレイン配線の幅が細くなるようにエッチングすることで、後に形成される液晶表示装置の開口率を高めることが可能である。ここでは、感光性材料829として、ポジ型感光性材料を用い、レーザ光830を照射して第4のマスクを形成する。
Next, a
次に、第4のマスクを残したまま、第1の半導体領域824〜826をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域837〜843を形成する。このとき、第2の半導体領域821〜823の一部もエッチングされる。エッチングされた半導体領域を第3の半導体領域844〜846は、チャネル形成領域として機能する。
Next, the
次に、第4のマスクを除去した後、第4の導電層及び第3の半導体領域表面上に第2の絶縁膜851及び第3の絶縁膜852を形成する。ここでは、第2の絶縁膜として水素を含む膜厚の150nm酸化窒化珪素膜(SiON(O>N)をCVD法により形成する。また、第3の絶縁膜として膜厚200nmの窒化珪素膜を、CVD法により成膜する。窒化珪素膜は、外部からの不純物をブロッキングする保護膜として機能する。
Next, after removing the fourth mask, a second
次に、第3の半導体領域844〜846を加熱して水素化する。ここでは、窒素雰囲気で410℃1時間の加熱を行うことで、第2の絶縁膜851に含まれる水素が第3の半導体領域844〜846に添加され、水素化される。
Next, the
以上の工程により、nチャネル型TFT861、862で形成される駆動回路A−A’と、ダブルゲートの電極として機能する第1の導電層803を有するnチャネル型TFT863を有する画素部B−B’とで構成される、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。本実施例では、nチャネルTFTで駆動回路が形成されているため、pチャネルTFTを形成する必要がなく、工程数を削減することが可能である。なお、nチャネル型TFTでなく、pチャネル型TFTのみで駆動回路及び画素TFTを構成してもよい。
Through the above steps, the pixel portion BB ′ having the n-
次に、図26(A)に示すように、第3の絶縁膜852上に第4の絶縁膜871を形成する。ここでは、アクリルを塗布し焼成して第4の絶縁膜871を形成する。次に、第4の絶縁膜871上に第5のマスクを形成した後、第4の絶縁膜871、第3の絶縁膜852、第2の絶縁膜851、第1の絶縁膜805、806をそれぞれエッチングして、ゲート電極の接続部となる第1の導電層804の一部を露出する。次に、ゲート電極の接続部となる第1の導電層804に接続するゲート配線として機能する第5の導電層872を形成する。ここでは、液滴吐出法により、Agペースト吐出し焼成した後、レーザビーム直接描画装置で形成されるマスクを用いてAgペーストの一部をエッチングして配線幅を細くして、第5の導電層872を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 26A, a fourth
次に、第5の絶縁膜873を形成する。第5の絶縁膜873も第4の絶縁膜と同様の材料を適宜用いることが可能である。ここでは、第5の絶縁膜873にアクリルを用いる。次に、第5の絶縁膜873上に第6のマスクを形成した後、第5の絶縁膜873〜第2の絶縁膜851をエッチングして、第4の導電層836の一部を露出する。
Next, a fifth
次に、第4の導電層836に接するように、膜厚100〜300nmの第6の導電層874を成膜する。第6の導電層874の材料としては、透光性を有する導電膜、又は反射性を有する導電膜があげられる。透光性を有する導電膜の材料としては、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ等が挙げられる。また、反射性を有する導電膜の材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、タンタル(Ta)などの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料、若しくは該金属の窒化物である窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)などが挙げられる。また、第6の導電層874の形成方法としては、液滴吐出法、塗布法、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等を適宜用いる。なお、塗布法、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等を用いる場合、液滴吐出法、レーザビーム直接描画装置を用いた露光等によりマスクを形成した後、導電膜をエッチングして導電層を形成する。ここでは、膜厚110nmの酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)をスパッタリング法により成膜し、所望の形状にエッチングして画素電極として機能する第6の導電層874を形成する。
Next, a sixth
次に、図26(B)に示すように、第5の絶縁膜873を覆うように印刷法やスピンコート法により、絶縁膜を成膜し、ラビングを行って配向膜881を形成する。なお、斜方蒸着法により配向膜881を形成することで、低温で形成することが可能であり、耐熱性の低いプラスチック上に配向膜881を形成することが可能である。
Next, as illustrated in FIG. 26B, an insulating film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the fifth insulating
対向基板882上に第2の画素電極(対向電極)883及び配向膜884を形成する。次に、対向基板882上に閉ループ状のシール材を形成する。このとき、シール材は画素部の周辺の領域に液滴吐出法を用いて形成する。次に、ディスペンサ式(滴下式)により、シール材で形成された閉ループ内側に、液晶材料を滴下する。
A second pixel electrode (counter electrode) 883 and an
シール材には、フィラーが混入されていてもよく、さらに、対向基板882にはカラーフィルタや遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。
A filler may be mixed in the sealing material, and a color filter, a shielding film (black matrix), or the like may be formed on the
次に、真空中で、配向膜884及び第2の画素電極(対向電極)883が設けられた対向基板882とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、紫外線硬化を行って、液晶材料が充填された液晶層885を形成する。なお、液晶層885を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)の代わりに、対向基板を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶材料を注入するディップ式(汲み上げ式)を用いることができる。
Next, the
以上の工程により液晶表示パネルを作製することができる。なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線(ゲート配線)の間または画素部に設けてもよい。この場合、上記したTFTと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線層とダイオードのドレイン又はソース配線層とを接続することにより、ダイオードとして動作させることができる。 Through the above process, a liquid crystal display panel can be manufactured. Note that a protection circuit for preventing electrostatic breakdown, typically a diode or the like, may be provided between the connection terminal and the source wiring (gate wiring) or in the pixel portion. In this case, the TFT can be manufactured in the same process as the above TFT, and can be operated as a diode by connecting the gate wiring layer of the pixel portion and the drain or source wiring layer of the diode.
以上の工程により液晶表示装置を形成することができる。なお、実施形態1乃至実施形態19のいずれをも本実施例に適用することができる。
Through the above process, a liquid crystal display device can be formed. Note that any of
次に、実施例1において、駆動回路がCMOS回路で形成されるアクティブマトリクス基板及びそれを有する液晶表示装置の作製方法について図27、図28、図30を用いて説明する。図30は、アクティブマトリクス基板の駆動回路の平面図である。また、駆動回路部A−A’、及び画素部のB−B’の縦断面構造を図27、及び図28に模式的に示す。 Next, in Example 1, a manufacturing method of an active matrix substrate having a driver circuit formed of a CMOS circuit and a liquid crystal display device having the active matrix substrate will be described with reference to FIGS. FIG. 30 is a plan view of a drive circuit for the active matrix substrate. FIG. 27 and FIG. 28 schematically show the longitudinal cross-sectional structures of the driver circuit portion A-A ′ and the pixel portion B-B ′.
実施例1と同様の工程により、図27(A)に示すように、基板800上にゲート電極として機能する第1の導電層801〜804、第1の絶縁膜805、806、第1の半導体領域824〜826、第2の半導体領域821〜823を形成する。次に、後のnチャネル型TFTとなる領域にマスク891を形成する。ここでは、液滴吐出法により、ポリイミドを吐出し、乾燥して、後のnチャネル型TFTとなる第1の半導体領域824、826及び第2の半導体領域821、823を覆うマスク891を形成する。
Through steps similar to those in
次に、後にpチャネル型TFTとなる第1の半導体領域825に、アクセプター型元素892を添加し、図27(B)に示すように、p型半導体領域893を形成する。
Next, an
この後、実施例1と同様の工程により、ソース電極及びソース配線、並びにドレイン電極として機能する第4の導電層831〜836を形成する(図27(C))。また、ソース領域及びドレイン領域837〜843、チャネル形成領域として機能する第3の半導体領域844〜846を形成する。このときの上面図を図30に示す。また、第2の絶縁膜851及び第3の絶縁膜852を形成した後、第3の半導体領域844〜846を加熱して水素化する。
After that, fourth
次に、図28(A)に示すように、第4の絶縁膜871を形成した後、ゲート電極として機能する第1の導電層804の一部を露出し、ゲート電極と接続し、ゲート配線として機能する第5の導電層を形成する。この後、実施例1と同様に第5の絶縁膜873を形成した後、第4の導電層836に接続する第6の導電層874を形成する。
Next, as shown in FIG. 28A, after the fourth insulating
以上の工程により、図28(A)に示すような、nチャネル型TFT896及びpチャネル型TFT897のCMOS回路で形成される駆動回路A−A’と、ダブルゲートとして機能第1の導電層803を有するnチャネル型TFT863を有する画素部B−B’とで構成される、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。
Through the above steps, the driver circuit AA ′ formed with a CMOS circuit of an n-
この後、実施例1と同様の工程により、図28(B)に示すような液晶表示装置を形成することが可能である。 Thereafter, a liquid crystal display device as shown in FIG. 28B can be formed through the same steps as in the first embodiment.
本実施例では、本発明の半導体装置の一形態に相当する液晶表示装置パネルの外観について、図31を用いて説明する。図31(A)は、第1の基板1600と、第2の基板1604との間を第1のシール材1605及び第2のシール材1606によって封止されたパネルの上面図であり、図31(B)は、図31(A)のA−A’、及びB−B’それぞれにおける断面図に相当する。また、第1の基板1600に、実施例1または2で形成されたアクティブマトリクス基板を用いることが可能である。
In this embodiment, the appearance of a liquid crystal display device panel, which is one embodiment of the semiconductor device of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 31A is a top view of a panel in which a space between the
図31(A)において、点線で示された1602は画素部、1603は走査線駆動回路である。また、実線で示された1601は信号線(ゲート線)駆動回路である。本実施例において、画素部1602、及び走査線駆動回路1603は第1のシール材及び第2のシール材で封止されている領域内にある。また、1601は信号線(ソース線)駆動回路であり、チップ状の信号線駆動回路が第1の基板1600上に設けられている。
In FIG. 31A, 1602 indicated by a dotted line is a pixel portion, and 1603 is a scanning line driver circuit.
また、1600は第1の基板、1604は第2の基板、1605及び1606はそれぞれ、密閉空間の間隔を保持するためのギャップ材が含有されている第1のシール材及び第2のシール材である。第1の基板1600と第2の基板1604とは第1のシール材1605及び第2のシール材1606によって封止されており、それらの間には液晶材料が充填されている。
次に、断面構造について図31(B)を用いて説明する。第1の基板1600上には駆動回路及び画素部が形成されており、TFTを代表とする半導体素子を複数有している。第2の基板1604表面には、カラーフィルタ1621が設けられている。駆動回路として走査線駆動回路1603と画素部1602とを示す。なお、走査線駆動回路1603はnチャネル型TFT1612からなる回路が形成される。なお、実施例2と同様に、CMOS回路によって駆動回路を形成しても良い。
Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the
本実施例においては、同一基板上に走査線駆動回路、及び画素部のTFTが形成されている。このため、表示装置の容積を縮小することができる。 In this embodiment, the scanning line driving circuit and the TFT of the pixel portion are formed on the same substrate. For this reason, the volume of the display device can be reduced.
画素部1602には、複数の画素が形成されており、各画素には液晶素子1615が形成されている。液晶素子1615は、第1の電極1616、第2の電極1618及びその間に充填されている液晶材料1619が重なっている部分である。液晶素子1615が有する第1の電極1616は、配線1617を介して画素駆動用TFT1611と電気的に接続されている。また、ゲート電極の接続部1625は、コンタクトホールを介してゲート配線1626と接続されている。ここでは、ゲート配線1626を形成した後、第1の電極1616を形成しているが、第1の電極1616を形成した後、ゲート配線1626を形成してもよい。液晶素子1615の第2の電極1618は、第2の基板1604側に形成される。また、各画素電極表面には配向膜1630、1631が形成されている。
A plurality of pixels are formed in the
1622は柱状のスペーサであり、第1の電極1616と第2の電極1618との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。絶縁膜を所望の形状にエッチングして形成されている。なお、球状スペーサを用いていても良い。信号線駆動回路1601または画素部1602に与えられる各種信号及び電位は、接続配線1623を介して、FPC1609から供給されている。なお、接続配線1623とFPC1609とは、異方性導電膜1627、又は異方性導電樹脂で電気的に接続されている。なお、異方性導電膜又は異方性導電樹脂の代わりに半田等の導電性ペーストを用いてもよい。
図示しないが、第1の基板1600及び第2の基板1604の一方又は両方の表面には、接着剤によって偏光板が固定されている。なお、偏光板の他に位相差板を設けてもよい。
Although not illustrated, a polarizing plate is fixed to one or both surfaces of the
本実施例では、基板周辺部に設けられた走査線入力端子部と信号線入力端子部の構造について、図37を用いて説明する。図37(A)、(C)及び(E)は、それぞれ基板周辺部の平面図であり、図37(B)、(D)及び(F)は、それぞれ図37(A)、(C)及び(E)のK−L、及びM−Nの縦断面図である。なお、K−Lは走査線入力端子部の縦断面図を示し、M−Nはと信号線入力端子部の縦断面図を示す。 In this embodiment, the structure of the scanning line input terminal portion and the signal line input terminal portion provided in the peripheral portion of the substrate will be described with reference to FIG. 37 (A), (C) and (E) are plan views of the periphery of the substrate, respectively, and FIGS. 37 (B), (D) and (F) are FIGS. 37 (A) and (C), respectively. It is the longitudinal cross-sectional view of KL and MN of (E). In addition, KL shows the longitudinal cross-sectional view of a scanning line input terminal part, and MN shows the longitudinal cross-sectional view of a signal line input terminal part.
図37(A)及び図37(B)に示すように、第1の基板11及び第2の基板21は、シール材20を用いて封止されており、これらの内部には、液晶材料27が充填されている。また、シール材内部には、画素電極19及び画素TFT1が配列された画素部が形成されている。
As shown in FIG. 37A and FIG. 37B, the
図37(A)及び図37(B)においては、走査線入力端子13と信号線入力端子26は、画素TFT1のゲート電極12と同様の工程により形成されている。また、走査線入力端子13は、第1の層間絶縁膜16上に形成されたゲート配線17を介して各ゲート電極と接続されている。また、信号線入力端子26は、ソース配線14と接続されている。
In FIG. 37 (A) and FIG. 37 (B), the scanning
また、画素電極19は第1の層間絶縁膜16上に形成された第2の層間絶縁膜18上に形成されている。なお、第1の層間絶縁膜16及び第2の層間絶縁膜18を介して、ドレイン電極15と接続されている。
The
走査線入力端子13と信号線入力端子26は、それぞれ接続層22、23を介してFPC24、25に接続されている。なお、図37(A)においては、接続層22、23及びFPC24、25は破線で示している。
The scanning
図37(C)及び図37(D)においては、走査線入力端子33はソース配線14と同様の工程で形成され、信号線入力端子は、ソース配線14の一部である。即ち、ソース配線14と同時に各入力端子が形成されている。また、走査線入力端子33とゲート電極12とは、第1の層間絶縁膜16上に形成されたゲート配線17で接続されている。
In FIG. 37C and FIG. 37D, the scanning
その他の構造は、図37(A)及び図37(B)と同様である。 Other structures are similar to those in FIGS. 37A and 37B.
図37(E)及び図37(F)においては、走査線入力端子はゲート配線43の一部であり、信号線入力端子44は、ゲート配線43と同時に形成される。即ち、ゲート配線43と同時に各入力端子が形成されている。また、信号線入力端子44は、ソース配線14上に形成された第1の層間絶縁膜が除去された後、露出されたソース配線14上に形成される。
In FIGS. 37E and 37F, the scanning line input terminal is a part of the
その他の構造は、図37(A)及び図37(B)と同様である。 Other structures are similar to those in FIGS. 37A and 37B.
なお、本実施例は、実施形態1に示されるTFTの構造を用いて説明したが、適宜実施形態2乃至実施形態19に適用することが可能である。
Note that although this example is described using the structure of the TFT shown in
本発明の半導体装置に具備される保護回路の一例について説明する。保護回路は、TFT、ダイオード、抵抗素子及び容量素子等から選択された1つ又は複数の素子によって構成されるものであり、以下にはいくつかの保護回路の構成とその動作について説明する。まず、外部回路と内部回路の間に配置される保護回路であって、1つの入力端子に対応した保護回路の等価回路図の構成について、図38を用いて説明する。図38(A)に示す保護回路は、P型TFT7220、7230、容量素子7210、7240、抵抗素子7250を有する。抵抗素子7250は2端子の抵抗であり、一端には入力電圧Vin(以下、Vinと表記)が、他端には低電位電圧VSS(以下、VSSと表記)が与えられる。
An example of a protection circuit included in the semiconductor device of the present invention will be described. The protection circuit is composed of one or a plurality of elements selected from a TFT, a diode, a resistance element, a capacitance element, and the like, and the configurations and operations of some protection circuits will be described below. First, a configuration of an equivalent circuit diagram of a protection circuit arranged between an external circuit and an internal circuit and corresponding to one input terminal will be described with reference to FIG. The protection circuit illustrated in FIG. 38A includes P-
図38(B)に示す保護回路は、P型TFT7220、7230を、整流性を有するダイオード7260、7270で代用した等価回路図である。図38(C)に示す保護回路は、P型TFT7220、7230を、TFT7350、7360、7370、7380で代用した等価回路図である。また、上記とは別の構成の保護回路として、図38(D)に示す保護回路は、抵抗7280、7290と、N型TFT7300を有する。図38(E)に示す保護回路は、抵抗7280、7290、P型TFT7310及びN型TFT7320を有する。なお、上記保護回路を構成する素子は、耐圧に優れた非晶質半導体により構成することが好ましい。本実施例は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることが可能である。
The protection circuit shown in FIG. 38B is an equivalent circuit diagram in which P-
本実施例では、上記実施例に示した液晶パネルへの駆動回路の実装について、図32を用いて説明する。 In this embodiment, mounting of a driver circuit on the liquid crystal panel shown in the above embodiment will be described with reference to FIG.
図32(A)に示すように、画素部1401の周辺に信号線駆動回路1402、及び走査線駆動回路1403a、1403bを実装する。図32(A)では、信号線駆動回路1402、及び走査線駆動回路1403a、1403b等として、公知の異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いた実装方法、COG方式、ワイヤボンディング方法、並びに半田バンプを用いたリフロー処理等により、基板1400上にICチップ1405を実装する。ここでは、COG方式を用いる。そして、FPC(フレキシブルプリントサーキット)1406を介して、ICチップと外部回路とを接続する。
As shown in FIG. 32A, a signal
なお、信号線駆動回路1402の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。
Note that a part of the signal
また、図32(B)に示すように、SASや結晶性半導体でTFTを代表とする半導体素子を形成する場合、画素部1401と走査線駆動回路1403a、1403b等を基板上に一体形成し、信号線駆動回路1402等を別途ICチップとして実装する場合がある。図32(B)において、信号線駆動回路1402として、COG方式により、基板1400上にICチップ1405を実装する。そして、FPC1406を介して、ICチップと外部回路とを接続する。
As shown in FIG. 32B, in the case where a semiconductor element typified by a TFT such as a SAS or a crystalline semiconductor is formed, the
なお、信号線駆動回路1402の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。
Note that a part of the signal
さらに、図32(C)に示すように、COG方式に代えて、TAB方式により信号線駆動回路1402等を実装する場合がある。そして、FPC1406を介して、ICチップと外部回路とを接続する。図32(C)において、信号線駆動回路をTAB方式により実装しているが、走査線駆動回路をTAB方式により実装してもよい。
Further, as illustrated in FIG. 32C, the signal
ICチップをTAB方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。 When the IC chip is mounted by the TAB method, a pixel portion can be provided larger than the substrate, and a narrow frame can be achieved.
なお、信号線駆動回路1402の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。
Note that a part of the signal
ICチップは、シリコンウェハを用いて形成するが、ICチップの代わりにガラス基板上に集積回路を形成したIC(以下、ドライバICと表記する)を設けてもよい。ICチップは、円形のシリコンウェハからICチップを取り出すため、母体基板形状に制約がある。一方ドライバICは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高めることができる。そのため、ドライバICの形状寸法は自由に設定することができる。例えば、ドライバICの長辺の長さを15〜80mmとして形成すると、ICチップを実装する場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減することができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。 The IC chip is formed using a silicon wafer, but an IC (hereinafter referred to as a driver IC) in which an integrated circuit is formed on a glass substrate may be provided instead of the IC chip. Since an IC chip is taken out from a circular silicon wafer, the shape of the base substrate is limited. On the other hand, the driver IC has a mother substrate made of glass and has no restriction in shape, so that productivity can be improved. Therefore, the shape of the driver IC can be set freely. For example, when the length of the long side of the driver IC is 15 to 80 mm, the required number can be reduced as compared with the case where the IC chip is mounted. As a result, the number of connection terminals can be reduced, and the manufacturing yield can be improved.
ドライバICは、基板上に形成された結晶性半導体を用いて形成することができ、結晶性半導体は連続発振型のレーザ光を照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザ光を照射して得られる半導体膜は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結果、このような半導体膜を有するトランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速駆動が可能となり、ドライバICに好適である。 The driver IC can be formed using a crystalline semiconductor formed over a substrate, and the crystalline semiconductor is preferably formed by irradiation with continuous wave laser light. A semiconductor film obtained by irradiation with continuous wave laser light has few crystal defects and large crystal grains. As a result, a transistor having such a semiconductor film has favorable mobility and response speed, can be driven at high speed, and is suitable for a driver IC.
本実施例では、表示モジュールについて説明する。ここでは、表示モジュールの一例として、液晶モジュールを、図33を用いて示す。 In this embodiment, a display module will be described. Here, a liquid crystal module is shown as an example of a display module with reference to FIG.
図33(A)は、白色ライト及びカラーフィルタを用いてカラー表示をする液晶モジュールの断面図を示す。 FIG. 33A is a cross-sectional view of a liquid crystal module that performs color display using a white light and a color filter.
図33(A)に示すように、アクティブマトリクス基板1201と対向基板1202とが、シール材1200により固着され、それらの間には画素部1203と液晶層1204とが設けられ表示領域を形成している。
As shown in FIG. 33A, an
着色層1205は、カラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。アクティブマトリクス基板1201と対向基板1202との外側には、光学フィルム(偏光板、位相差板など)1206、1207が配設されている。また、偏光板として機能する光学フィルム1206の表面には、保護膜1216が形成されており、外部からの衝撃を緩和している。
The
アクティブマトリクス基板1201に設けられた接続端子1208には、FPC1209を介して配線基板1210が接続されている。配線基板1210には、画素駆動回路(ICチップ、ドライバIC等)、コントロール回路や電源回路などの外部回路1212が組み込まれている。
A
冷陰極管1213、反射板1214、及び光学フィルム1215、インバータ(図示しない。)はバックライトユニットであり、これらが光源となって液晶表示パネルへ光を投射する。液晶パネル、光源、配線基板、FPC等は、ベゼル1217で保持及び保護されている。
The
このような構造の液晶モジュールとしては、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Bend)モード等を適宜適用することが可能である。 The liquid crystal module having such a structure includes a TN (twisted nematic) mode, an IPS (in-plane-switching) mode, an MVA (multi-domain vertical alignment) mode, an ASM (axially symmetrical aligned mode), and an ASM (axially symmetrical aligned mode). An Optical Compensated Bend mode or the like can be applied as appropriate.
図33(B)は、カラーフィルタを用いず、カラー表示を行うことが可能なフィールドシーケンシャル方式の駆動方法を用いる液晶モジュールを示す。フィールドシーケンシャル方式の駆動方法は、液晶パネルによって光シャッタを行って、RGBの3色のバックライトを高速で点灯させてカラー表示を行い、人間の目の時間的な分解能力の限界を利用し、連続時間的な加法混色によってカラー表示を実現するものである。バックライトとしては、R(赤)、G(緑)、B(青)の光を発する冷陰極管またはダイオード(LED)を用いることができる。 FIG. 33B illustrates a liquid crystal module using a field sequential driving method capable of performing color display without using a color filter. The field-sequential driving method uses an optical shutter with a liquid crystal panel, lights up RGB three-color backlights at high speed to display colors, and uses the limits of the temporal resolution capability of the human eye, Color display is realized by continuous color additive color mixing. As the backlight, a cold cathode tube or a diode (LED) that emits R (red), G (green), and B (blue) light can be used.
ここでは、いわゆるπセル構造を有しており、OCB(Optically Compensated Bend)モードという表示モードを用いる。πセル構造とは、液晶分子のプレチルト角がアクティブマトリクス基板と対向基板との基板間の中心面に対して面対称の関係で配向された構造である。πセル構造の配向状態は、基板間に電圧が印加されていない時はスプレイ配向となり、電圧を印加するとベンド配向に移行する。さらに電圧を印加するとベンド配向の液晶分子が両基板と垂直に配向し、光が透過する状態となる。なお、OCBモードにすると、従来のTNモードより約10倍速い高速応答性を実現できる。 Here, it has a so-called π-cell structure, and a display mode called OCB (Optically Compensated Bend) mode is used. The π cell structure is a structure in which the pretilt angles of liquid crystal molecules are aligned in a plane-symmetric relationship with respect to the center plane between the active matrix substrate and the counter substrate. The alignment state of the π cell structure is splay alignment when no voltage is applied between the substrates, and shifts to bend alignment when a voltage is applied. When a voltage is further applied, the bend-aligned liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to both substrates, and light is transmitted. In the OCB mode, high-speed response that is about 10 times faster than the conventional TN mode can be realized.
また、液晶層1224に充填される材料としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶、強誘電性液晶、又は反強誘電性液晶、若しくはこれらの材料を複数混合した材料を用いることができる。
As a material filled in the
また、OCBモードによる表示においては、液晶パネルを挟持する一対の光学フィルム(偏光板、位相差板など)1206、1207は、リタデーションの視角依存性を3次元的に補償するため、2軸性位相差板を用いることが好ましい。 Further, in the OCB mode display, a pair of optical films (polarizing plate, retardation plate, etc.) 1206 and 1207 sandwiching the liquid crystal panel are biaxially positioned to compensate for the viewing angle dependency of retardation three-dimensionally. It is preferable to use a phase difference plate.
ここでは、R(赤)、G(緑)、B(青)それぞれに発光するLED1221〜1223が反射板1214内に設けられている。また、これらのLEDの発光を制御するコントローラ(図示しない。)が設けられている。フィールドシーケンシャル駆動方法においては、LED点灯期間TR期間、TG期間およびTB期間に、それぞれR、G、BのLEDが順に点灯する。赤のLEDの点灯期間(TR)には、赤に対応したビデオ信号(R1)が液晶パネルに供給され、液晶パネルに赤の画像1画面分が書き込まれる。また、緑のLEDの点灯期間(TG)には、緑に対応したビデオデータ(G1)が液晶パネルに供給され、液晶パネルに緑の画像1画面分が書き込まれる。また、青のLEDの点灯期間(TB)には、青に対応したビデオデータ(B1)が液晶表示装置に供給され、液晶表示装置に青の画像1画面分が書き込まれる。これらの3回の画像の書き込みにより、1フレームが形成される。
Here,
なお、実施形態1乃至実施形態19のいずれをも本実施例に適用することができる。
Note that any of
上記実施例に示される半導体装置又は液晶表示装置を筺体に組み込んだ電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図34を参照して説明する。 As an electronic device in which the semiconductor device or the liquid crystal display device described in the above embodiments is incorporated in a housing, a television device (also simply referred to as a television or a television receiver), a digital camera, a digital video camera, a mobile phone device (simply portable) Portable information terminals such as PDAs, portable game machines, computer monitors, computers, sound reproduction devices such as car audio, image reproduction devices equipped with recording media such as home game machines, etc. Is mentioned. A specific example will be described with reference to FIG.
図34(A)に示す携帯情報端末は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、実施形態1〜19、及び実施例1〜7で示すものを適用することができる。本発明の一である液晶表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯情報端末を安価に提供することができる。
A portable information terminal illustrated in FIG. 34A includes a
図34(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701は、実施形態1〜19、及び実施例1〜7で示すものを適用することができる。本発明の一である液晶表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能なデジタルビデオカメラを安価に提供することができる。
A digital video camera shown in FIG. 34B includes a
図34(C)に示す携帯端末は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、実施形態1〜19、及び実施例1〜7で示すものを適用することができる。本発明の一である液晶表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯端末を安価に提供することができる。
A portable terminal illustrated in FIG. 34C includes a
図34(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9801、表示部9802等を含んでいる。表示部9802は、実施形態1〜19、及び実施例1〜7で示すものを適用することができる。本発明の一である液晶表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯型のテレビジョン装置を安価に提供することができる。このようなテレビジョン装置は携帯電話などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広く適用することができる。
A portable television device shown in FIG. 34D includes a
図34(E)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、実施形態1〜19、及び実施例1〜7で示すものを適用することができる。本発明の一である液晶表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯型のコンピュータを安価に提供することができる。
A portable computer shown in FIG. 34E includes a
図34(F)に示すテレビジョン装置は、本体9501、表示部9502等を含んでいる。表示部9502は、実施形態1〜19、及び実施例1〜7で示すものを適用することができる。本発明の一である液晶表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能なテレビジョン装置を安価に提供することができる。
A television device illustrated in FIG. 34F includes a
上記に挙げた電子機器において、二次電池を用いているものは、消費電力を削減した分、電子機器の使用時間を長持ちさせることができ、二次電池を充電する手間を省くことができる。 Among the electronic devices listed above, those using a secondary battery can extend the usage time of the electronic device as much as power consumption is reduced, and can save the trouble of charging the secondary battery.
図35に示す大型テレビジョンは、本体9601、表示部9602等を含んでいる。また、本体の裏又は上部には、壁掛用の支持体が設けられている。図35では、大型テレビジョンの代表例として、壁掛けテレビジョンを示す。図35に示すように壁9603にかけて表示することができる。また、鉄道の駅や空港などにおける情報表示板や、街頭における広告表示板など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。表示部9602は、実施形態1〜19、及び実施例1〜7で示すものを適用することができる。本発明の一である液晶表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯情報端末を安価に提供することができる。
A large television shown in FIG. 35 includes a
本発明により無線チップ(無線プロセッサ、無線メモリ、無線タグともよぶ)として機能する半導体装置を形成することができる。無線チップの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図40(A)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図40(C)参照)、記録媒体(DVDソフトやビデオテープ等、図40(B)参照)、乗物類(自転車等、図40(D)参照)、身の回り品(鞄や眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札(図40(E)、図40(F)参照)等の物品に設けて使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ)及び携帯電話等を指す。 According to the present invention, a semiconductor device that functions as a wireless chip (also referred to as a wireless processor, a wireless memory, or a wireless tag) can be formed. Applications of wireless chips are wide-ranging. For example, banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates (driver's license, resident's card, etc., see FIG. 40A), packaging containers (wrapping paper, Bottle, etc., see FIG. 40 (C)), recording medium (DVD software, video tape, etc., see FIG. 40 (B)), vehicles (bicycles, etc., see FIG. 40 (D)), personal items (bags, glasses, etc.) ), Foods, plants, animals, human bodies, clothing, daily necessities, electronic devices, etc. and goods such as luggage tags (see FIGS. 40E and 40F) for use. be able to. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (also simply referred to as televisions, television receivers, television receivers), mobile phones, and the like.
無線チップは、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして、物品に固定される。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に無線チップを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に無線チップを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。本発明より形成することが可能な無線チップは、基板上に形成した薄膜集積回路を、公知の剥離工程により剥離した後、カバー材に設けるため、小型、薄型、軽量であり、物品に実装しても、デザイン性を損なうことがない。更には、可とう性を有するため、瓶やパイプなど曲面を有するものにも用いることが可能である。 The wireless chip is fixed to the article by being attached to the surface of the article or embedded in the article. For example, a book may be embedded in paper, and a package made of an organic resin may be embedded in the organic resin. Forgery can be prevented by providing wireless chips on banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates, etc. In addition, by providing wireless chips in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., it is possible to improve the efficiency of inspection systems and rental store systems. The wireless chip that can be formed according to the present invention is small, thin, and lightweight because it is provided on a cover material after a thin film integrated circuit formed over a substrate is peeled off by a known peeling process, and is mounted on an article. However, the design is not impaired. Furthermore, since it has flexibility, it can be used for a bottle or pipe having a curved surface.
また、本発明より形成することが可能な無線チップを、物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、荷札に設けられる無線チップに記録された情報を、ベルトコンベアの脇に設けられたリーダライタで読み取ることで、流通過程及び配達先等の情報が読み出され、商品の検品や荷物の分配を簡単に行うことができる。 Further, by applying a wireless chip that can be formed according to the present invention to an object management or distribution system, it is possible to increase the functionality of the system. For example, by reading the information recorded on the wireless chip provided on the tag with a reader / writer provided on the side of the belt conveyor, information such as the distribution process and delivery destination is read, and inspection of goods and distribution of goods Can be done easily.
本発明より形成することが可能な無線チップの構造について図41を用いて説明する。無線チップは、薄膜集積回路9303及びそれに接続されるアンテナ9304とで形成される。また、薄膜集積回路9303及びアンテナ9304は、カバー材9301、9302により挟持される。薄膜集積回路9303は、接着剤を用いてカバー材に接着してもよい。図41においては、薄膜集積回路9303の一方が、アンテナ9304及び接着剤9305を介してカバー材9301に接着されている。
A structure of a wireless chip that can be formed according to the present invention will be described with reference to FIGS. The wireless chip is formed with a thin film integrated
薄膜集積回路9303は、実施形態1〜19のいずれかで示されるTFTを用いて形成した後、公知の剥離工程により剥離してカバー材に設ける。また、薄膜集積回路9303に用いられる半導体素子はこれに限定されない。例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどを用いることができる。
The thin film integrated
図41で示すように、薄膜集積回路9303のTFT上には層間絶縁膜9311が形成され、層間絶縁膜9311を介してTFTに接続するアンテナ9304が形成される。また、層間絶縁膜9311及びアンテナ9304上には、窒化珪素膜等からなるバリア膜9312が形成されている。
As shown in FIG. 41, an
アンテナ9304は、金、銀、銅等の導電体を有する液滴を液滴吐出法により吐出し、乾燥焼成して形成する。液滴吐出法によりアンテナを形成することで、工程数の削減が可能であり、それに伴うコスト削減が可能である。
The
カバー材9301、9302は、ラミネートフィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と、接着性合成樹脂フィルム(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルムなどを用いることが好ましい。ラミネートフィルムは、熱圧着により、被処理体とラミネート処理が行われるものであり、ラミネート処理を行う際には、ラミネートフィルムの最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層(接着層ではない)を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。
また、カバー材に紙、繊維、カーボングラファイト等の焼却無公害素材を用いることにより、使用済み無線チップの焼却、又は裁断することが可能である。また、これらの材料を用いた無線チップは、焼却しても有毒ガスを発生しないため、無公害である。 In addition, by using an incineration-free pollution material such as paper, fiber, and carbon graphite for the cover material, the used wireless chip can be incinerated or cut. Further, wireless chips using these materials are non-polluting because they do not generate toxic gas even when incinerated.
なお、図41では、アンテナ9304及び接着剤9305を介してカバー材9301に無線チップを設けているが、該カバー材9301の代わりに、物品に無線チップを貼付けて、使用しても良い。
Note that in FIG. 41, a wireless chip is provided for the
Claims (7)
前記ゲート絶縁膜上に半導体の結晶化を促進する触媒元素を有する触媒元素層を形成し、
前記触媒元素層上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜上にn型を付与する第1の不純物元素が添加された第2の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜とを加熱処理し、
前記第2の半導体膜をエッチングして第1の半導体領域を形成し、且つ、前記第1の半導体膜をエッチングして前記第1の半導体領域と重なる第2の半導体領域を形成し、
前記第1の半導体領域上に第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成し、
前記第1の半導体領域をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成し、
前記加熱処理によって、前記触媒元素層から前記第1の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第1の半導体膜を結晶化し、前記第1の半導体膜から前記第2の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第2の半導体膜を結晶化し、
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域は結晶性を有し且つ前記触媒元素が含まれることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a gate insulating film on the first gate electrode;
Forming a catalytic element layer having a catalytic element for promoting crystallization of a semiconductor on the gate insulating film;
A first semiconductor film is formed on the catalyst based on arsenide layer,
Forming a second semiconductor film to which a first impurity element imparting n-type is added on the first semiconductor film;
Heat-treating the first semiconductor film and the second semiconductor film ;
Etching the second semiconductor film to form a first semiconductor region, and etching the first semiconductor film to form a second semiconductor region overlapping the first semiconductor region;
Forming a first source electrode and a first drain electrode on the first semiconductor region;
Etching the first semiconductor region to form a first source region and a first drain region;
The heat treatment causes the catalytic element to move from the catalytic element layer to the first semiconductor film to crystallize the first semiconductor film, and from the first semiconductor film to the second semiconductor film, the catalyst. Moving the element to crystallize the second semiconductor film;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first source region and the first drain region have crystallinity and include the catalytic element.
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
前記第1の半導体膜上に半導体の結晶化を促進する触媒元素を有する触媒元素層を形成し、Forming a catalytic element layer having a catalytic element for promoting crystallization of a semiconductor on the first semiconductor film;
前記第1の半導体膜上及び前記触媒元素層上にn型を付与する第1の不純物元素が添加された第2の半導体膜を形成し、Forming a second semiconductor film to which a first impurity element imparting n-type is added on the first semiconductor film and the catalytic element layer;
前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜とを加熱処理し、Heat-treating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
前記第2の半導体膜をエッチングして第1の半導体領域を形成し、且つ、前記第1の半導体膜をエッチングして前記第1の半導体領域と重なる第2の半導体領域を形成し、Etching the second semiconductor film to form a first semiconductor region, and etching the first semiconductor film to form a second semiconductor region overlapping the first semiconductor region;
前記第1の半導体領域上に第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成し、Forming a first source electrode and a first drain electrode on the first semiconductor region;
前記第1の半導体領域をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成し、Etching the first semiconductor region to form a first source region and a first drain region;
前記加熱処理によって、前記触媒元素層から前記第1の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第1の半導体膜を結晶化し、前記第1の半導体膜から前記第2の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第2の半導体膜を結晶化し、The heat treatment causes the catalytic element to move from the catalytic element layer to the first semiconductor film to crystallize the first semiconductor film, and from the first semiconductor film to the second semiconductor film, the catalyst. Moving the element to crystallize the second semiconductor film;
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域は結晶性を有し且つ前記触媒元素が含まれることを特徴とする半導体装置の作製方法。The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first source region and the first drain region have crystallinity and include the catalytic element.
前記ゲート絶縁膜上に半導体の結晶化を促進する触媒元素を有する触媒元素層を形成し、Forming a catalytic element layer having a catalytic element for promoting crystallization of a semiconductor on the gate insulating film;
前記触媒元素層上に第1の半導体膜を形成し、Forming a first semiconductor film on the catalyst element layer;
前記第1の半導体膜上にn型を付与する第1の不純物元素が添加された第2の半導体膜を形成し、Forming a second semiconductor film to which a first impurity element imparting n-type is added on the first semiconductor film;
前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜とを加熱処理し、Heat-treating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
前記第2の半導体膜をエッチングして第1の半導体領域と第3の半導体領域とを形成し、且つ、前記第1の半導体膜をエッチングして前記第1の半導体領域と重なる第2の半導体領域と前記第3の半導体領域と重なる第4の半導体領域とを形成し、Etching the second semiconductor film to form a first semiconductor region and a third semiconductor region, and etching the first semiconductor film to overlap the first semiconductor region; Forming a region and a fourth semiconductor region overlapping the third semiconductor region;
前記第1の半導体領域の全部を覆う第1のマスクと、前記第3の半導体領域の一部を覆う第2のマスクと、を形成し、Forming a first mask covering the whole of the first semiconductor region and a second mask covering a part of the third semiconductor region;
前記第1のマスク及び前記第2のマスクが形成された状態で、前記第3の半導体領域にp型を付与する第2の不純物元素を添加し、In a state where the first mask and the second mask are formed, a second impurity element imparting p-type is added to the third semiconductor region,
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、Removing the first mask and the second mask;
前記第1の半導体領域上に第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成し、且つ、前記第3の半導体領域上に第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成し、Forming a first source electrode and a first drain electrode on the first semiconductor region, and forming a second source electrode and a second drain electrode on the third semiconductor region;
前記第1の半導体領域をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成し、且つ、前記第3の半導体領域をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、Etching the first semiconductor region to form a first source region and a first drain region, and etching the third semiconductor region to form a second source region and a second drain region And
前記第2のマスクは、第2のソース領域と前記第2のドレイン領域との間の位置に形成され、The second mask is formed between the second source region and the second drain region;
前記加熱処理によって、前記触媒元素層から前記第1の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第1の半導体膜を結晶化し、前記第1の半導体膜から前記第2の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第2の半導体膜を結晶化し、The heat treatment causes the catalytic element to move from the catalytic element layer to the first semiconductor film to crystallize the first semiconductor film, and from the first semiconductor film to the second semiconductor film, the catalyst. Moving the element to crystallize the second semiconductor film;
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域は結晶性を有し且つ前記触媒元素が含まれ、且つ、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域は結晶性を有し且つ前記触媒元素が含まれることを特徴とする半導体装置の作製方法。The first source region and the first drain region have crystallinity and contain the catalytic element, and the second source region and the second drain region have crystallinity and A manufacturing method of a semiconductor device including a catalytic element.
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
前記第1の半導体膜上に半導体の結晶化を促進する触媒元素を有する触媒元素層を形成し、Forming a catalytic element layer having a catalytic element for promoting crystallization of a semiconductor on the first semiconductor film;
前記第1の半導体膜上及び前記触媒元素層上にn型を付与する第1の不純物元素が添加された第2の半導体膜を形成し、Forming a second semiconductor film to which a first impurity element imparting n-type is added on the first semiconductor film and the catalytic element layer;
前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜とを加熱処理し、Heat-treating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
前記第2の半導体膜をエッチングして第1の半導体領域と第3の半導体領域とを形成し、且つ、前記第1の半導体膜をエッチングして前記第1の半導体領域と重なる第2の半導体領域と前記第3の半導体領域と重なる第4の半導体領域とを形成し、Etching the second semiconductor film to form a first semiconductor region and a third semiconductor region, and etching the first semiconductor film to overlap the first semiconductor region; Forming a region and a fourth semiconductor region overlapping the third semiconductor region;
前記第1の半導体領域の全部を覆う第1のマスクと、前記第3の半導体領域の一部を覆う第2のマスクと、を形成し、Forming a first mask covering the whole of the first semiconductor region and a second mask covering a part of the third semiconductor region;
前記第1のマスク及び前記第2のマスクが形成された状態で、前記第3の半導体領域にp型を付与する第2の不純物元素を添加し、In a state where the first mask and the second mask are formed, a second impurity element imparting p-type is added to the third semiconductor region,
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、Removing the first mask and the second mask;
前記第1の半導体領域上に第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成し、且つ、前記第3の半導体領域上に第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成し、Forming a first source electrode and a first drain electrode on the first semiconductor region, and forming a second source electrode and a second drain electrode on the third semiconductor region;
前記第1の半導体領域をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成し、且つ、前記第3の半導体領域をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、Etching the first semiconductor region to form a first source region and a first drain region, and etching the third semiconductor region to form a second source region and a second drain region And
前記第2のマスクは、第2のソース領域と前記第2のドレイン領域との間の位置に形成され、The second mask is formed between the second source region and the second drain region;
前記加熱処理によって、前記触媒元素層から前記第1の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第1の半導体膜を結晶化し、前記第1の半導体膜から前記第2の半導体膜へ前記触媒元素を移動させて前記第2の半導体膜を結晶化し、The heat treatment causes the catalytic element to move from the catalytic element layer to the first semiconductor film to crystallize the first semiconductor film, and from the first semiconductor film to the second semiconductor film, the catalyst. Moving the element to crystallize the second semiconductor film;
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域は結晶性を有し且つ前記触媒元素が含まれ、且つ、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域は結晶性を有し且つ前記触媒元素が含まれることを特徴とする半導体装置の作製方法。The first source region and the first drain region have crystallinity and contain the catalytic element, and the second source region and the second drain region have crystallinity and A manufacturing method of a semiconductor device including a catalytic element.
前記触媒元素層を選択的に形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the catalyst element layer is selectively formed.
前記ゲート絶縁膜は、窒化珪素膜と、前記窒化珪素膜上に設けられた酸化珪素膜と、の積層で構成され、The gate insulating film is composed of a stack of a silicon nitride film and a silicon oxide film provided on the silicon nitride film,
チャンバー内でシランガス及びアンモニアガスを原料としたCVD法により前記窒化珪素膜を形成する第1の工程と、A first step of forming the silicon nitride film by a CVD method using silane gas and ammonia gas as raw materials in a chamber;
前記第1の工程の後、前記チャンバー内でシランガス及び酸化窒素を原料としたCVD法により前記酸化珪素膜を形成する第2の工程と、After the first step, a second step of forming the silicon oxide film by a CVD method using silane gas and nitrogen oxide as raw materials in the chamber;
前記第2の工程の後、プラズマを発生させずにシランガスのみを前記チャンバー内に流す第3の工程と、After the second step, a third step of flowing only the silane gas into the chamber without generating plasma;
前記第3の工程の後、シランガスを原料としたCVD法により前記第1の半導体膜を形成する第4の工程と、を有し、After the third step, a fourth step of forming the first semiconductor film by a CVD method using silane gas as a raw material,
前記第1乃至前記第4の工程は連続して行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first to fourth steps are performed continuously.
前記第2の半導体膜に希ガスが含まれていることを特徴とする半導体装置の作製方法。A manufacturing method of a semiconductor device, wherein the second semiconductor film contains a rare gas.
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