JP4781066B2 - Method for manufacturing display 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 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.
従来の発光素子を有する表示装置において、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(特許文献1)。
しかしながら、非晶質半導体膜を用いたTFTを直流駆動した場合は、しきい値がずれやすく、それに伴いTFTの特性にバラツキが生じやすい。このため、非晶質半導体膜を用いたTFTを画素のスイッチングに用いた表示装置は、輝度ムラが発生する。このような現象は、対角30インチ以上(典型的には40インチ以上)の大画面TVであるほど顕著であり、画質の低下が深刻な問題である。 However, when a TFT using an amorphous semiconductor film is DC-driven, the threshold value tends to shift, and the TFT characteristics tend to vary accordingly. For this reason, luminance unevenness occurs in a display device in which a TFT using an amorphous semiconductor film is used for pixel switching. Such a phenomenon becomes more conspicuous as the screen TV has a diagonal size of 30 inches or more (typically 40 inches or more), and the deterioration of image quality is a serious problem.
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 remarkable for a large display device represented by a large television.
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表示装置の作製方法を提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for manufacturing a display device having an inverted staggered TFT that is unlikely to cause a threshold shift and that can operate at high speed. Furthermore, a manufacturing method of a display device which can reduce cost with a small amount of raw materials 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する表示装置の作製方法である。 The present invention includes forming a gate electrode on an insulating surface, forming a gate insulating film on the gate electrode, forming a layer having a catalytic element on the gate insulating film, and forming a layer on the layer having the catalytic element. 1 semiconductor region is formed, a second semiconductor region having an impurity element is formed on the first semiconductor region, and then heated, and the first conductive layer in contact with the heated second semiconductor region is liquid-treated. Formed by a droplet discharge method, and a part of the first conductive layer and the second semiconductor region are etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region, and the gate insulating film and the An insulating film is formed on the source electrode and the drain electrode, a part of the insulating film and the gate insulating film is etched to expose a part of the gate electrode, and then a gate wiring connected to the gate electrode is liquid-treated. A first electrode connected to the source electrode or drain electrode is formed after etching a part of the insulating film to expose a part of the source electrode or drain electrode. A method for manufacturing a display device in which a layer containing a light-emitting substance and a second electrode are formed over the 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する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, 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 drain electrode after etching a part of the insulating film to expose a part of the source electrode or drain electrode; A method for manufacturing a display device in which a layer containing a light-emitting substance and a second electrode are formed over a first 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する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. A first electrode connected to the source electrode or drain electrode is formed, a layer containing a light-emitting substance is formed on the first electrode, and a second electrode Is a method for manufacturing a 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する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 on the gate electrode, the first semiconductor region, and a region where the layer having the catalytic element overlaps, and the protective layer and the layer having the catalytic element are formed on the protective layer. A second semiconductor region having an impurity element is formed 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 the first conductive layer are formed. A portion of the semiconductor region is etched to form a source electrode and a drain electrode, and a source region and a drain region, an insulating film is formed on the gate insulating film and the source electrode and the drain electrode, and the insulating film as well as After etching a part of the gate insulating film to expose a part of the gate electrode, a gate wiring connected to the gate electrode is formed by a droplet discharge method, and a part of the insulating film is etched. After exposing a part of the source electrode or the drain electrode, a first electrode connected to the source electrode or the drain electrode is formed, a layer containing a light emitting material is formed on the first electrode, and a second electrode is formed This is a method for manufacturing a display device to be 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する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 display device, in which a first electrode in contact with the source electrode or the drain electrode is formed, and a layer containing a light-emitting substance and a second electrode are formed over the first 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する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 display device, in which a first electrode in contact with the source electrode or the drain electrode is formed, and a layer containing a light-emitting substance and a second electrode are formed over the first 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する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, A method for manufacturing a display device in which a layer containing a light-emitting substance and a second electrode are formed over a first 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の電極を形成し、前記第1の電極上に発光物質を含む層、及び第2の電極を形成する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 in a region where the gate electrode, the first semiconductor region, and the layer having the catalytic element overlap, and impurities are formed on the protective layer and the layer having the catalytic element. After forming the second semiconductor region having an element, heating, etching the heated second semiconductor region to form a source region and a drain region, etching a part of the gate insulating film, 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 insulation is An insulating film is formed on the 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 is formed. Forming a first electrode in contact with the source electrode or the drain electrode after etching a part of the insulating film to expose a part of the source electrode or the drain electrode; 1 is a method for manufacturing a display device in which a layer containing a light-emitting substance and a second electrode are formed over one 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.
また、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、ドレイン電極に接する第1の電極を形成してもよい。
Alternatively, after forming the first electrode in contact with 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 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望ましい。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 desirably formed 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、バナジウムから選ばれた元素である。 The impurity element is an element selected from phosphorus, arsenic, antimony, and vanadium.
また、触媒元素とは、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、ビスマス、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、チタン、銅、ニッケル、及び白金から選ばれる一つ又は複数である The catalytic element is one or more selected from tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, bismuth, niobium, tantalum, chromium, cobalt, titanium, copper, nickel, and platinum.
また、第1の電極は、画素電極として機能する。 The first electrode functions as a pixel electrode.
また、ゲート絶縁膜として窒化珪素膜を有する層を形成するとよい。 In addition, a layer including a silicon nitride film may be formed as the gate insulating film.
また、ゲート絶縁膜として窒化珪素膜を成膜した後、窒化珪素膜に接するように触媒元素を有する層又は第1の半導体領域を形成するとよい。 In addition, after a silicon nitride film is formed as the gate insulating film, a layer having a catalytic element or the first semiconductor region may be formed in contact with the silicon nitride film.
なお、本発明において、表示装置とは、発光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、発光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、または発光素子に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 display device refers to a device using a light emitting element, that is, an image display device. In addition, a module 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 a light emitting display panel, a printed wiring board at the end of a 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 light emitting element by a COG (Chip On Glass) method.
また、本発明の一は、上記表示装置を有するELテレビジョン装置である。 Another embodiment of the present invention is an EL television device including the above display device.
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るため、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 of steps can be reduced, 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、本発明の発光素子を有する表示装置は、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 display device including the light-emitting element of the present invention, a pixel electrode can be formed over the insulating film, and the aperture ratio can be increased.
結晶性半導体膜で形成されるTFTは、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、高速動作が必要な発光素子を有する表示装置を作製することが可能である A TFT formed of a crystalline semiconductor film has a mobility of several tens to 50 times 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 display device having a light-emitting element that requires high-speed operation can be manufactured.
また、発光素子を有する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、小型化された表示装置を作製することが可能である。 In addition, a scan line driver circuit can be formed at the same time as the TFT in the pixel region in the peripheral portion of the display device having a light emitting element. Therefore, a miniaturized display device 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発光素子を有する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 as compared with a display device having a light-emitting element using a TFT formed of an amorphous semiconductor film as a switching element.
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を有する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 the switching element of a display device having such a TFT, the contrast can be improved.
また、本発明では、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, 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 do. 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発光素子を有する表示装置を備えるテレビジョン(EL(エレクトロルミネッセンス)テレビジョンと示す。)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 television set including a display device including a light-emitting element formed by the above manufacturing process (referred to as an EL (electroluminescence) television set) can be improved in throughput and yield at low cost. Can be produced.
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を発光素子を駆動する素子として有するアクティブマトリクス基板の作製工程を、図1〜図3、図16、及び図31を用いて説明する。本実施形態では、発光素子を駆動する素子として、スイッチング用TFTと駆動用TFTとを有する発光素子を代表例として示す。図3は、発光素子を駆動する素子を有する発光素子の上面図であり、図1及び図2は、スイッチング用TFTのゲート電極と走査線の接続部、駆動用TFT、及び発光素子を示す断面図である。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a manufacturing process of an active matrix substrate having an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film as an element for driving a light emitting element will be described with reference to FIGS. 1 to 3, 16, and 31. . In this embodiment, a light emitting element having a switching TFT and a driving TFT is shown as a representative example as an element for driving the light emitting element. FIG. 3 is a top view of a light emitting element having an element for driving the light emitting element, and FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views showing a connection portion between a gate electrode of a switching TFT and a scanning line, a driving TFT, and the light emitting element FIG.
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にレーザ光(以下、レーザ光ビームとも示す。)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、印刷方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、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光105、106を照射する。
Next, the
レーザビーム直接描画装置について、図31を用いて説明する。図31に示すように、レーザビーム直接描画装置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 direct writing apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 31, a laser beam
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31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直接描画装置としてもよい。 The apparatus shown in FIG. 31 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. It is also possible to use a laser beam direct writing apparatus for exposure.
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、122a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122a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、122a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123a、123b、123cは、ゲート絶縁膜として機能する。第1の絶縁膜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、122aを陽極酸化して、第1の絶縁膜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、基板側に接する第1の絶縁膜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、第1の絶縁膜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
半導体膜に接する第1の絶縁膜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の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0.1nm〜10nm、好ましくは1〜3nmの窒化珪素膜、あるいは窒化酸化珪素膜を形成する。
As the first insulating
本実施の形態では、基板101及び、第2の導電層膜121a、122a上に絶縁膜123aとして窒化酸化珪素膜、さらに第1の絶縁膜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、第1の絶縁膜123cとして膜厚0.1nm〜10nm、好ましくは1〜3nmの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。
In this embodiment, after a silicon nitride oxide film is stacked 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)、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、第1の絶縁膜上に膜厚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、波線より第1の結晶性半導体膜131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16に示す。図16(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. 16 shows an impurity profile of the second semiconductor film containing the donor element at this time. FIG. 16A shows a donor-
一方、図16(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16(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. 16B, 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可能である。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。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。
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.
次に、図1(F)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1(G)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. 1F, 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2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、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(B)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、Si、Ge、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。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。また、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の導電層は配線として機能する。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40m/N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 m / N 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、光吸収層の熱及びその帯熱時間により、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 conductive layer is formed. At this time, the conductive layer is formed by irregularly overlapping fine particles, which are conductors, three-dimensionally. That is, it is composed of three-dimensional aggregate particles. For this reason, the surface has fine unevenness. Further, since the fine particles are fired by the heat of the light absorption layer and the heating time, and the particle size of the particles increases, the layer has a large difference in surface height.
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、以下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 examples below, 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の導電層を所望の形状にエッチングして、第4の導電層162、163、図3(B)及び(C)に示す第4の導電層167、169を形成する。第4の導電層162は電源線及び容量配線として機能し第4の導電層163は、駆動用TFTのソース電極又はドレイン電極として機能する。また、図3(C)に示す、第4の導電層167は信号線として機能し、第4の導電層169はスイッチング用ソース電極又は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、各配線及び各電極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、後に形成される透過型表示装置の開口率を高めることが可能である。
Next, the third conductive layer is etched into a desired shape using the
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、駆動用TFTのチャネル形成領域として機能する。一方、同様の工程によりスイッチング用TFTのチャネル形成領域として機能する第4の半導体領域168も形成する。
Next, the exposed portion of the
次に、第3のマスクを除去した後、図2(C)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. 2C, a film thickness of 100 to 100 which functions as a passivation film is formed on 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4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4の絶縁膜を形成する。
Next, a third
なお、第2の絶縁膜171が、後に形成される第6の導電層175と第4の導電層162a、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及び第2の絶縁膜171の一部をエッチングして、スイッチング用TFTのゲート電極として機能する第2の導電層122aを露出する。次に、第4のマスクを除去した後、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5の導電層173は、走査線として機能する。
Next, after a fourth mask (not shown) is formed over the third
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の導電層を形成する。
For the fourth mask, a method and a material similar to those of the
以上の工程により、図3(A)及び図3(C)に示すような、第2の導電層121、ゲート絶縁膜として機能する第1の絶縁膜123、チャネル形成領域として機能する第4の半導体領域166、ソース領域又はドレイン領域として機能する第3の半導体領域164、165、電源線として機能する第4の導電層162、及び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163を有する駆動用TFT191を形成することができる。
Through the above steps, as shown in FIGS. 3A and 3C, the second
また、図3(B)及び図3(C)に示すような、第2の導電層122a、ゲート絶縁膜として機能する第1の絶縁膜123、チャネル形成領域として機能する第4の半導体領域168、ソース領域又はドレイン領域として機能する第3の半導体領域164、165、信号線として機能する第4の導電層167、及び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169を有するスイッチング用TFT192を形成する。
In addition, as shown in FIGS. 3B and 3C, the second
なお、スイッチング用TFT192の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169は、駆動用TFT191のゲート電極として機能する第2の導電層121と接続している。また、スイッチング用TFT192のゲート電極として機能する122aは、走査線機能する第5の導電層173と接続している。
Note that the fourth
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。
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。
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としては走査線として機能する導電層を形成し、第6の導電層175としては第1の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、走査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 scan line 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.
次に、図2(D)に示すように、第6の導電層175及び第4の絶縁膜174上に第5の絶縁膜181を形成する。第5の絶縁膜181は、第6の導電層175の端部を囲む隔壁層(土手やバンクとも呼ばれる)として機能する。第5の絶縁膜181としては、有機材料からなるが、感光性と非感光性のどちらを用いてもよい。但し、感光性の材料を用いると、その側壁は曲率半径が連続的に変化する形状となり、後に形成する発光物質を含む層が段切れすることなく、形成することができる。特に、ネガ型の感光性の材料を用いると、第5の絶縁膜181の上端部に第1の曲率半径を有する曲面、第5の絶縁膜181の下端部に第2の曲率半径を有する曲面が設けられる。第1及び第2の曲率半径は0.2〜3μm、第5の絶縁膜181の角度は35度以上とすることが好ましい。また、ポジ型の感光性の材料を用いると、第5の絶縁膜181の上端部のみに曲率半径を有する曲面が設けられる。図示する断面構造では、ネガ型の感光性材料を用いたときの場合を示している。
Next, as illustrated in FIG. 2D, a fifth
次に、第6の導電層175及び第5の絶縁膜181上に発光物質を含む層182及び第7の導電層183を形成する。第7の導電層183は、第2の画素電極として機能する。第1の画素電極として機能する第6の導電層175及び第2の画素電極として機能する第7の導電層183は、仕事関数を考慮して材料を選択する必要がある。但し第1の画素電極及び第2の画素電極は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用TFTの極性がpチャネル型である場合、第1の画素電極を陽極、第2の画素電極を陰極とするとよい。また、駆動用TFTの極性がnチャネル型である場合、第1の画素電極を陰極、第2の画素電極を陽極とすると好ましい。
Next, a
陽極の材料としては、仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。陽極側を光の取り出し方向とするのであれば、透明導電材料(インジウム錫酸化物(以下「ITO」という)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)等を用いればよい。また、陽極側を遮光性とするのであれば、TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Al等の単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を用いることができる。あるいは、上記の遮光性を有する膜の上に上述した透明導電性材料を積層する方法でもよい。 As an anode material, it is preferable to use a conductive material having a large work function. If the anode side is the light extraction direction, a transparent conductive material (indium tin oxide (hereinafter “ITO”), indium tin oxide containing silicon oxide, zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 )) , Indium zinc oxide (IZO), zinc oxide added with gallium (GZO), etc. Further, if the anode side is made light-shielding, TiN, ZrN, Ti, W, Ni, Pt, Cr, In addition to a single layer film of Al or the like, a laminated structure of titanium nitride and a film containing aluminum as a main component, a three-layer structure of a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film can be used. Or the method of laminating | stacking the transparent conductive material mentioned above on the film | membrane which has said light-shielding property may be sufficient.
また、陰極の材料としては、仕事関数の小さい導電性材料を用いることが好ましく、具体的には、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属を用いて形成することもできる。また、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、タンタル(Ta)などの金属材料、又は該金属材料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を用いて形成することもできる。 Moreover, it is preferable to use a conductive material having a small work function as the material of the cathode. Specifically, alkaline metals such as Li and Cs, alkaline earth metals such as Mg, Ca, and Sr, and these are used. In addition to alloys including Mg (Ag, Al: Li, etc.), rare earth metals such as Yb and Er can also be used. Further, a metal material such as Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), Al (aluminum), Ti (titanium), and tantalum (Ta), or a concentration less than the stoichiometric composition ratio with the metal material. It is also possible to use a metal material containing nitrogen, or titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), or aluminum containing 1 to 20% nickel which is a nitride of the metal.
また、陰極側を光の取り出し方向とする場合は、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属を含む超薄膜と、透明導電膜(透明導電材料(インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)等)との積層構造を用いればよい。あるいは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と電子輸送材料を共蒸着した電子注入層を形成し、その上に透明導電膜を積層してもよい。 When the cathode side is the light extraction direction, an ultrathin film containing an alkali metal such as Li or Cs and an alkaline earth metal such as Mg, Ca, or Sr, a transparent conductive film (transparent conductive material (indium tin Oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide added with gallium (GZO), etc.) and Alternatively, an electron injection layer in which an alkali metal or an alkaline earth metal and an electron transport material are co-evaporated may be formed, and a transparent conductive film may be stacked thereon.
なお、第6の導電層175または第7の導電層183として用いることが可能な、酸化珪素を含むITOは、通電、或いは熱処理によって結晶化しにくく表面の平坦性が高い材料である。
Note that ITO containing silicon oxide, which can be used as the sixth
ここでは、駆動用TFTとしてnチャネル型TFTを用いているため、第6の導電層175は、窒化タンタル(TaN)からなる下層と、酸化珪素を含むITOからなる上層との積層構造で形成する。また、第7の導電層183酸化珪素を含むITOで形成する。
Here, since the n-channel TFT is used as the driving TFT, the sixth
ここでは、駆動用TFTとしてnチャネル型TFTを用いているため、発光物質を含む層182は、第6の導電層175(陰極)側から順に、EIL(電子注入層、)ETL(電子輸送層)、EML(発光層)、HTL(ホール輸送層)、HIL(ホール注入層)の順に積層されている。なお、発光物質を含む層は、積層構造以外に単層構造、又は混合構造をとることができる。
Here, since an n-channel TFT is used as the driving TFT, the
また、水分や脱ガスによるダメージから発光素子を保護するため、第7の導電層183を覆う保護膜185を設けることが好ましい。保護膜185としては、PCVD法による緻密な無機絶縁膜(SiN、SiNO膜など)、スパッタ法による緻密な無機絶縁膜(SiN、SiNO膜など)、炭素を主成分とする薄膜(DLC膜、CN膜、アモルファスカーボン膜)、金属酸化物膜(WO2、CaF2、Al2O3など)などを用いることが好ましい。
In addition, in order to protect the light-emitting element from damage due to moisture or degassing, it is preferable to provide a
なお、発光素子184は第1の画素電極として機能する第6の導電層175、発光物質を含む層182、及び第2の画素電極として機能する第7の導電層183で形成される。
Note that the light-emitting
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 stagger type 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, the low resistance Wirings such as signal lines and scanning lines are formed using a material. Therefore, a TFT having crystallinity, a small amount of impurity metal elements, and low wiring resistance can be formed. In the 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 display device using a TFT formed using an amorphous semiconductor film as a switching element. is there.
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 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電源線、信号線、ソース電極又はドレイン電極、走査線、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。以下の実施形態では、発光素子を形成する前の図2(C)に対応する縦断面図及び上面図面を示す。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a stacked structure of a power supply line, a signal line, a source or drain electrode, a scan line, and a pixel electrode of the active matrix substrate described in
図3(A)は、駆動用TFT191と、スイッチング用TFT192の走査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3(C)の(A)−(B)の断面構造に相当する。
3A is a diagram illustrating a stacked structure of a driving
図3(B)は、スイッチング用TFT192と駆動用TFT191との接続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。なお、図3(C)においては、画素電極として機能する第6の導電層(画素電極175)を破線で示す。
FIG. 3B is a diagram illustrating a connection structure between the switching
以下、電源線及び容量配線として機能する第4の導電層を電源線162、信号線として機能する第4の導電層を信号線167、ソース電極又はドレイン電極として機能する第4の導電層をドレイン電極163、169、走査線として機能する第5の導電層を走査線173、ゲート電極として機能する第2の導電層をゲート電極121、122a、及び画素電極として機能する第6の導電層を画素電極175と示す。
Hereinafter, the fourth conductive layer functioning as a power supply line and a capacitor wiring is a
図3(A)に示すように、駆動用TFT191のゲート電極121、及びスイッチング用TFT192のゲート電極122a上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、信号線167、駆動用TFT191のドレイン電極163、電源線162、及び第4の半導体領域166が形成される。なお、図3(A)及び図3(B)においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 3A, a first
また、信号線167、駆動用TFT191のドレイン電極163、電源線162、第4の半導体領域166、及び第1の絶縁膜123すべての上に第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上にスイッチング用TFT192のゲート電極122aに接続する走査線173が形成される。即ち、信号線167、駆動用TFT191の電源線162、スイッチング用TFTの信号線167は、第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172を介して走査線173と交差している。
Further, the second
走査線173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の絶縁膜上に画素電極175が形成されている。即ち、第4の絶縁膜を介して、走査線173と画素電極175形成されている。画素電極175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、後に形成される発光物質を含む層の段切れを抑制することが可能であり、欠陥の少ない表示装置を形成することが可能である。
A fourth insulating
なお、電源線162、第1の絶縁膜123、第2の導電層121で容量素子193を形成している。
Note that the
図3(B)に示すように、スイッチング用TFT192のゲート電極122a上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上には、第4の半導体領域168、信号線167、ドレイン電極169が形成されている。スイッチング用TFT192のドレイン電極169は、第1の絶縁膜123を介して、駆動用TFT191のゲート電極121に接続されている。また、駆動用TFT191及びスイッチング用TFT192は、第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172、第4の絶縁膜174を介して、画素電極175に覆われている。
As shown in FIG. 3B, a first
(実施形態3)
本実施形態では、実施形態2と比較して走査線と信号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 scanning lines and signal lines as compared with Embodiment 2 will be described with reference to FIG.
図4(A)は、駆動用TFT191と、スイッチング用TFT192の走査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。なお、図4(C)においては、画素電極175を破線で示す。
FIG. 4A illustrates a stacked structure of the driving
第1の絶縁膜123上には、実施形態2と同様に、駆動用TFT191のゲート電極121、及びスイッチング用TFT192のゲート電極122aが形成され、それらの上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、信号線167、駆動用TFT191のドレイン電極163、電源線162、及び第4の半導体領域166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で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
On the first insulating
また、本実施形態では、走査線1113が第1の絶縁膜123上に形成されている。
In the present embodiment, the
また、信号線167上に第2の絶縁膜1114が形成され、第2の絶縁膜1114上に走査線1113が形成される。即ち、信号線は、第2の絶縁膜1114を介して走査線1113と交差している。ここでは、第2の絶縁膜1114を液滴吐出法、又は印刷法で形成する。
In addition, a second
本実施形態では、ソース配線、容量配線と、走査線とが交差する領域にのみ第2の絶縁膜1114を設けている。このため、実施形態2と異なり、一部分にのみ第2の絶縁膜1114を形成しているため、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、信号線167、駆動用TFT191のドレイン電極163、電源線162、第4の半導体領域166、第1の絶縁膜123、及び走査線1113上にはパッシベーション膜として機能する第3の絶縁膜1111が形成される。
The third
また、第3の絶縁膜1111上に第4の絶縁膜1112が形成され、第4の絶縁膜1112を介して、ドレイン電極163に接続する画素電極175が形成されている。
Further, a fourth
図4(B)は、スイッチング用TFT192と駆動用TFT191との接続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。
FIG. 4B is a diagram illustrating a connection structure between the switching
図4(B)に示すように、実施形態2と同様に、スイッチング用TFTが形成されており、スイッチング用TFT192のドレイン電極169は、第1の絶縁膜123を介して、駆動用TFT191のゲート電極121に接続されている。また、駆動用TFT191及びスイッチング用TFT192は、第3の絶縁膜1111、第4の絶縁膜1112を介して、画素電極175に覆われている。
As shown in FIG. 4B, a switching TFT is formed as in the second embodiment, and the
(実施形態4)
本実施形態では、実施形態2と比較して走査線の構造が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 the present embodiment, an active matrix substrate having a scanning line structure different from that in the second embodiment will be described with reference to FIG.
図5(A)は、駆動用TFT191と、スイッチング用TFT192の走査線との積層構造を示す図であり、図5(C)の(A)−(B)の断面構造に相当する。
FIG. 5A illustrates a stacked structure of the driving
図5(B)は、スイッチング用TFT192と駆動用TFT191との接続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。なお、図5(C)においては、画素電極175を破線で示す。
FIG. 5B is a diagram illustrating a connection structure between the switching
本実施形態では、駆動用TFT191、スイッチング用TFT192、容量素子193の構造は、実施形態2と同様である。なお、図5(C)に示すように、走査線1123a、1123b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122a、122bに接続されている。このため、走査線1123a、1123b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。
In this embodiment, the structures of the driving
また、走査線1123a、1123b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の絶縁膜上に画素電極175が形成されている。即ち、第4の絶縁膜を介して、走査線1123a、1123b一部を画素電極175が覆って形成されても良い。
In addition, a fourth
(実施形態5)
本実施形態では、実施形態3と比較して走査線と信号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 this embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of scanning lines and signal lines as compared with Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
図6(A)は、駆動用TFT191と、スイッチング用TFT192の走査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。
FIG. 6A illustrates a stacked structure of the driving
図6(B)は、スイッチング用TFT192と駆動用TFT191との接続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。なお、図6(C)においては、画素電極175を破線で示す。
FIG. 6B is a diagram illustrating a connection structure between the switching
本実施形態では、駆動用TFT191、スイッチング用TFT192、容量素子193の構造は、実施形態3と同様である。なお、図6(C)に示すように、実施形態4と同様に、走査線1133a、1133b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122a、122bに接続されている。このため、走査線1133a、1133b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。
In this embodiment, the structures of the driving
なお、信号線167と走査線1133a、1133bとが交差する領域にのみ第2の絶縁膜1137を設けている。このため、走査線1133a、1133bは、第2の絶縁膜1137及び第1の絶縁膜123上に形成されている。なお、図5(A)及び図5(B)においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
Note that the second
本実施形態では、実施形態2及び実施形態4と異なり、一部分にのみ第2の絶縁膜1137を形成しているため、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 the present embodiment, unlike the second and fourth embodiments, the second
また、駆動用TFT191、スイッチング用TFT192、容量素子193上には、パッシベーション膜として第3の絶縁膜1131が設けられ、第3の絶縁膜上に第4の絶縁膜1112が形成されている。また、駆動用TFT191のドレイン電極163は、第3の絶縁膜1111、第4の絶縁膜1112を介して、画素電極175に覆われている。
Further, a third
また、駆動用TFT191及びスイッチング用TFT192は、第3の絶縁膜1111、第4の絶縁膜1112を介して、画素電極175に覆われている。
In addition, the driving
(実施形態6)
本実施形態では、実施形態2乃至実施形態5と比較して、走査線と信号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 scanning lines and signal lines as compared with Embodiments 2 to 5 will be described with reference to FIGS.
図7(A)は、駆動用TFT191と、スイッチング用TFT192の走査線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 illustrates a stacked structure of the driving
図7(B)は、スイッチング用TFT192と駆動用TFT191との接続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。なお、図7(C)においては、画素電極175を破線で示す。
FIG. 7B illustrates a connection structure between the switching
本実施形態では、駆動用TFT191、スイッチング用TFT192、容量素子193の構造は、実施形態2と同様である。
In this embodiment, the structures of the driving
本実施形態は、実施形態2乃至実施形態5と異なり、電源線162a、163a、信号線167、ドレイン電極163、169と同時に、走査線1141a、1141bが形成されている。
In the present embodiment, unlike the second to fifth embodiments, the
具体的には、図7(A)に示すように、ゲート電極121、122a上に第1の絶縁膜123が形成され、第1の絶縁膜123上に、信号線167、駆動用TFT191のドレイン電極163、電源線162a、162bと共に、走査線1141a、1141bが形成されている。また、第4の半導体領域166が形成される。なお、図7(A)及び図7(B)においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
Specifically, as illustrated in FIG. 7A, a first
なお、走査線1141a、1141bは、各画素に設けられており、信号線と交差していない。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。
Note that the
また、信号線167、駆動用TFT191のドレイン電極163、電源線162a、162b、走査線1141a、1141b、信号線167すべての上に、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、走査線1141a、1141bと接続する導電層1143aが形成されている。即ち、電源線162a、162b及び信号線167は、第2の絶縁膜171、第3の絶縁膜172を介して走査線1141a、1141b及び導電層1143a、1143bと交差している。
In addition, the second
また、導電層1143a、1143b及び第3の絶縁膜172の全面上に第4の絶縁膜174が形成され、第4の絶縁膜上に画素電極175が形成されている。
In addition, a fourth
(実施形態7)
本実施形態では、実施形態6と比較して走査線と信号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 this embodiment, an active matrix substrate having a stacked structure of scanning lines and signal lines as compared with Embodiment 6 will be described with reference to FIG.
図8(A)は、駆動用TFT191と、スイッチング用TFT192の走査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。
FIG. 8A illustrates a stacked structure of the driving
図8(B)は、スイッチング用TFT192と駆動用TFT191との接続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。なお、図8(C)においては、画素電極175を破線で示す。
FIG. 8B is a diagram illustrating a connection structure between the switching
本実施形態では、駆動用TFT191、スイッチング用TFT192、容量素子193の構造は、実施形態3と同様である。
In this embodiment, the structures of the driving
ここでは、実施形態6と同様に、走査線1141a、1141bと、信号線167、駆動用TFT191のドレイン電極163、電源線162a、162bそれぞれとは、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。また、画素ごとに走査線1141a、1141bが形成されており、隣り合う画素に設けられたゲート電極122a、122bに接続されている。このため、走査線1141a、1141b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。
Here, as in the sixth embodiment, the
本実施形態では、信号線167、電源線162bと走査線1141a、1141bとが交差する領域にのみ第2の絶縁層1154を設けている。このため、実施形態2、実施形態4、及び実施形態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 insulating
また、走査線1141a、1141bと第2の絶縁層1154上に、導電層1153a、1153bが形成されている。なお、導電層1153a、1153bは、走査線1141a、1141bと接続している。
In addition,
また、駆動用TFT191、スイッチング用TFT192、容量素子193上には、パッシベーション膜として第3の絶縁膜1131が設けられ、第3の絶縁膜上に第4の絶縁膜1112が形成されている。また、駆動用TFT191のドレイン電極163は、第3の絶縁膜1111、第4の絶縁膜1112を介して、画素電極175に覆われている。
Further, a third
また、駆動用TFT191及びスイッチング用TFT192は、第3の絶縁膜1111、第4の絶縁膜1112を介して、画素電極175に覆われている。
In addition, the driving
(実施形態8)
本実施形態では、走査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34を用いて説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, an active matrix substrate having a different stacked structure of scanning lines and source wirings will be described with reference to FIG.
図34(A)は、駆動用TFT191と、スイッチング用TFT192の走査線との積層構造を示す図であり、図34(C)の(A)−(B)の断面構造に相当する。
FIG. 34A is a diagram illustrating a stacked structure of a driving
図34(B)は、スイッチング用TFT192と駆動用TFT191との接続構造を示す図であり、図34(C)の(C)−(D)の断面構造に相当する。なお、図34(C)においては、画素電極175を破線で示す。
FIG. 34B is a diagram illustrating a connection structure between the switching
図34(A)に示すように、スイッチング用TFT192のゲート電極122a上の第1の絶縁膜を除去した後、ゲート電極122a上に第2の絶縁膜1162b形成する。このとき、ゲート電極122aの両端部が露出するように、第2の絶縁膜1162bを形成することが好ましい。なお、図34(A)及び図34(B)においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 34A, after the first insulating film over the
また、ゲート電極122a上の第2の絶縁膜1162bをエッチングする際、駆動用TFT191、スイッチング用TFT192、及び容量素子193が形成される領域以外のゲート絶縁膜を除去することが好ましい。具体的には、図34(C)の波線1163a、1163bで囲まれる領域のゲート絶縁膜のみ残しておき、波線1163a、1163bの外側のゲート絶縁膜をエッチングすることが好ましい。この工程により、各導電層の接触面積が増加し、接触抵抗を抑制することが可能であり、高速動作が可能なスイッチング用TFT、駆動用TFTを形成できる。
In addition, when the second
次に、第2の絶縁膜1162b上に電源線162a、162b、信号線167を形成すると同時に、ゲート電極122aに接する走査線1161a、1161bを形成する。また、ゲート電極121に接続するドレイン電極169を形成する。このような構造により、ゲート電極と走査線との接触抵抗を抑制することが可能である。また、これらの電源線、信号線、走査線は、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,
なお、本実施形態のようなゲート電極122aと走査線1161a、1161bとの接続構造、及びゲート電極121とドレイン電極169との接続構造を、実施形態2乃至実施形態7それぞれに適応することが可能である。
Note that the connection structure between the
本実施形態では、画素ごとに形成された走査線1161a、1161bがゲート電極122a、122bを介して電気的に接続されている。また、ゲート電極122a上に形成された第2の絶縁膜1162bを介して、走査線と信号線とが交差している。
In this embodiment, the
本実施形態では、信号線及び電源線と、走査線とが交差する領域にのみ第2の絶縁膜1162b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。
(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20を用いて説明する。
In this embodiment, the second
(Embodiment 9)
In the present embodiment, a modification of the crystallization and gettering steps in
図20(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121a、122a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る。なお、図20においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 20A, first
次に、図20(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、触媒元素を有する層125、第2の半導体膜132を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 20B, a
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20(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 illustrated in FIG. 20C, the first semiconductor film and the second semiconductor film are heated by a process similar to that in
結晶化が進行すると同時に図20(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。
At the same time as the crystallization progresses, as indicated by an arrow in FIG. 20C, 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、本実施形態を適応することが可能である。
(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38を用いて説明する。
Note that this embodiment can be applied to any one of
(Embodiment 10)
In this embodiment, a process of forming a channel protection type TFT through the same gettering process as that of
図38(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121a、122a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38においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 38A, 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、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
次に、図38(C)に示すように、第1の半導体膜及び第1の絶縁領域上に第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の半導体膜を加熱して、結晶化と共に、図38(D)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。
Next, as illustrated in FIG. 38C, 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、本実施形態を適応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 this embodiment can be applied to any one of
(実施形態11)
本実施形態では実施形態9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39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 Embodiment Mode 9 will be described with reference to FIG.
図39(A)にしめすように、実施形1と同様の工程に従い、第1の導電層121a、122a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、またはレーザ直描装置を用いて第2のマスク119を形成する。なお、図39においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIG. 39A, 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、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39(C)に示すように、第1の半導体膜及び第1の絶縁領域上に第2の半導体膜132を形成し、実施形態9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、第1の結晶性半導体膜141、第2の結晶性半導体膜142を形成する。加熱に伴い、図39(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 shown in FIG. 39C, a
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、本実施形態を適応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 this embodiment can be applied to any one of
(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9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9(A)及び図9(B)に示すように、実施形態1と同様の工程により第1の導電層121a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の結晶性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。なお、図9においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜123a、123b、123cを、代表して第1の絶縁膜123として示す。
As shown in FIGS. 9A and 9B, 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9(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9(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2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2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2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2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 illustrated in FIG. 9D, after the second
次に、図9(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9(F)に示すようなマスク260を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 9E, a
次に、図9(F)に示すように、ソース電極162a及びドレイン電極163を形成する。また、実施形態1と同様の工程により、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. 9F, 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、本実施形態を適応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10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10(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、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の半導体領域を形成し、第2の半導体膜を所望の形状にエッチングして、第2の半導体領域を形成する。なお、図10においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜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, 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、図10(A)の矢印で示すように、第2の半導体領域に含まれる触媒元素を第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311、312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313、314と示す。なお、第1の半導体領域〜第4の半導体領域は、それぞれ加熱により結晶化されている。
Next, the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated to crystallize the second semiconductor region, and are included in the second semiconductor region as indicated by an arrow in FIG. The catalytic element is moved to the first semiconductor region to getter 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加熱処理を行ったが、実施形態1のように、各半導体膜の加熱処理を行った後、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 heat treatment is performed after forming each semiconductor region. However, as in the first embodiment, after the heat treatment of each semiconductor film, the semiconductor film is etched into a desired shape, and each semiconductor film is etched. A region may be formed.
次に、第3の半導体領域311、312及び第4の半導体領域313、314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10(B)に示すように、第1のマスク321、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311、第4の半導体領域313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312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312の露出部に、3族元素(13族元素、以下、アクセプター元素と示す。)を添加し、p型を呈する第3の半導体領域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4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17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. 17 shows a profile of the impurity element in the p-type impurity region.
図17(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16(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314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. 17A 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17(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16(B)のドナー型元素のプロファイル150b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17(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. 17B, 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
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311及びアクセプター型元素が添加された第3の半導体領域324〜325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10(C)に示すように、実施形態1と同様に、第3の導電層331、332を形成する。次に、レーザビーム直接描画装置を用いてマスク333を形成して、図10(D)に示すように、第4の導電層341、342、及び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を形成する。次に、マスク333を除去した後、第4の導電層341、342及び第6の半導体領域345、346表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 10C, third
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COMS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、本実施形態を適応することが可能である。
In addition, this embodiment can be applied to any one of
(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11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、図11(A)に示すように、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。なお、図11においては、実施形態1で示す第1の絶縁膜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11(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、434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 illustrated in FIG. 11B,
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11(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11(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. 11D,
次に、ソース領域及びドレイン領域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型を呈するソース領域及びドレイン領域424を形成する。このとき、ソース領域及びドレイン領域414の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素を添加することにより、p型ソース領域及びドレイン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型を呈するソース領域及びドレイン領域414及びp型を呈するソース領域及びドレイン領域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 the
次に、図11(D)に示すように、実施形態13と同様に、第4の導電層341、342を形成する。この後、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4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. 11D, fourth
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12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、本実施形態を適応することが可能である。
Note that this embodiment can be applied to any one of
(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12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
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8の工程にしたがって第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12(A)の矢印で示すように、第1の半導体膜を結晶化すると共に、結晶化を促進する触媒元素を第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。結晶化後、触媒元素がゲッタリングされた第1の半導体膜を第1の結晶性半導体膜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。
First
次に、図12(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1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. 12B, 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 acceptor element is added to the exposed portion of the
次に、図12(D)に示すように、実施形態13と同様に、第4の導電層341、342を形成する。この後、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4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 shown in FIG. 12D, fourth
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、本実施形態を適応することが可能である。
Note that this embodiment can be applied to any one of
(実施形態16)
本実施形態では実施形態13の変形例であり、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 16)
This embodiment is a modification of
実施形態13にしたがって、図13(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311、312及び第4の半導体領域313、314を形成する。次に、図13(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312にアクセプター型元素を添加して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312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。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4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311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314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。
According to
次に、図13(C)に示すように、実施形態13にしたがって第3の導電層331、332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したマスクにより、第3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13(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4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, as shown in FIG. 13C, third
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COMS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、本実施形態を適応することが可能である。
Note that this embodiment can be applied to any one of
(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14及び図15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, that is, the relationship between the width of the gate electrode and the size of the channel length in the above embodiment is described with reference to FIGS. To do.
図14(A)は、ゲート電極121a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121a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、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. 14A, the end portions of the source electrode and the drain electrode are overlapped by z1 on the
図14(B)は、ゲート電極121a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. 14B, the end portion of the
図14(C)は、ゲート電極121a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121a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. 14C, the
図15(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121a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121a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. 15A, the width y4 of the gate electrode is larger than the channel length x4. In addition, the first end of the
図15(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121a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121a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121a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. 15B, the width y5 of the gate electrode is larger than the channel length x5. In addition, the first end 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、本実施形態を適応することが可能である。
It should be noted that this embodiment can be applied to any 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18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. 18, it may be an end portion having a larger angle than 90 degrees and smaller 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19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. 19, 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、本実施形態を適応することが可能である。
It should be noted that this embodiment can be applied to any of
(実施形態19)
本実施形態では、上記実施形態に適応可能な半導体膜の結晶化工程について図21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21(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層2805を形成し、て、次にドナー元素を含んだ半導体膜132を形成し結晶化を行っても良い。図21(B)は、図21(A)の上面図である。また、図21(D)は、図21(C)の上面図である。半導体膜を加熱すると、図21(C)及び(D)の矢印で示すように、触媒元素層と半導体膜との接触部分から、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。上記結晶化を行ってもよい。図21(B)は、図21(A)の上面図である。また、図21(D)は、図21(C)の上面図である。半導体膜の結晶化を行うと図21(C)及び図21(D)に示すように、触媒元素層と半導体膜との接触部分から、基板の表面に平行な方向へ結晶成長が発生して、結晶性半導体膜2806が形成される。ここでも、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。
Further, as shown in FIG. 21A, 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、本実施形態を適応することが可能である。
It should be noted that this embodiment can be applied to any one of
次に、アクティブマトリクス基板及びそれを有する表示装置の作製方法について図22〜図24を用いて説明する。図22〜図24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’、及び画素部の駆動用TFTB−B’、スイッチング用TFTのゲート電極と走査線の接続部C−C’を模式的に示す。 Next, a method for manufacturing an active matrix substrate and a display device having the active matrix substrate will be described with reference to FIGS. 22 to 24 are longitudinal sectional views of the active matrix substrate. The driving circuit unit AA ′, the driving TFT B-B ′ of the pixel unit, the gate electrode of the switching TFT and the connecting unit C of the scanning line -C 'is shown schematically.
図22(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、ドライエッチング法によりタングステン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、802は駆動回路を構成するTFTのゲート電極、第1の導電層803は駆動用TFTのゲート電極として機能し、第1の導電層804はスイッチング用TFTのゲート電極として機能する。
As shown in FIG. 22A, 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22(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. 22B, an
次に、非晶質半導体膜807を加熱して図22(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に移動して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22(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22(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22(D)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上に第2のマスクを形成した後、第2のマスク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、有機樹脂を滴下し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23(A)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. 22D, after a second mask is formed over the
次に、後のnチャネル型TFTとなる領域に第3のマスク827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2の半導体領域821及び第1の半導体領域824を覆う第3のマスク827を形成する。また、図示しないが、スイッチング用TFTとなる第1の半導体領域及び第2の半導体領域に、第3のマスク827を形成する。
Next, a
次に、後にpチャネル型TFTとなる第1の半導体領域825、826に、アクセプター型元素を添加し、図23(B)に示すように、p型半導体領域831、832を形成する。
Next, an acceptor element is added to the
次に、図示しないが駆動用TFTのゲート電極として機能する第1の導電層803上に形成された第1の絶縁膜805、806の一部をエッチングして、ゲート電極として機能する第1の導電層803の一部を露出する。
Next, although not shown, a part of the first insulating
次に、第1の半導体領域824、p型半導体領域831、832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833、834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, second
次に、感光性材料835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にレーザ光836照射して感光性材料を露光、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23(C)に示すような、信号線、走査線、電源線、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841〜845を形成する。
Next, a
ここで、画素のB−B’及びC−C’の上面図を図25に示すので、同時に参照する。上記工程により、後のスイッチング用TFTのソース領域又はドレイン領域上に設けられ、信号線として機能する第4の導電層901、ドレイン電極として機能する第4の導電層902が形成される。また、後の駆動用TFTのソース領域又はドレイン領域上に設けられ、電源線として機能する第4の導電層844、ドレイン電極として機能する第4の導電層845が形成される。
Here, a top view of B-B 'and C-C' of the pixel is shown in FIG. Through the above steps, a fourth
なお、スイッチング用TFTのドレイン電極902と、駆動用TFTのゲート電極として機能する第1の導電層803とは、コンタクトホール909において接続される。
Note that the
また、駆動回路A−A’の上面図を図26に示すので、同時に参照する。 A top view of the drive circuit A-A 'is shown in FIG.
また、この工程において、第3の導電層を分断して、各信号線、電源線と、走査線、ドレイン電極を形成すると共に、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835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。
Further, in this step, the third conductive layer is divided to form each signal line, power supply line, scanning line, and drain electrode, and etching is performed so that the width of the drain wiring is narrowed. It is possible to increase the aperture ratio of the display device. Here, a positive photosensitive material is used as the
次に、第4のマスクを残したまま、第1の半導体領域824、831、832をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域847〜852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854〜856は、チャネル形成領域として機能する。
Next, the
ここで、駆動回路を単チャネル構造、代表的にはnチャネル型TFTで形成した場合について、図37を用いて説明する。図37は、n型のTFT1855と抵抗1856とで形成されたインバータの上面図を示す。なお、抵抗1856はnチャネル型TFTのソース電極又はドレイン電極の一方と、ゲート電極とを接続して形成されている。
Here, the case where the driver circuit is formed using a single-channel structure, typically an n-channel TFT, will be described with reference to FIGS. FIG. 37 shows a top view of an inverter formed by an n-
ゲート電極801、802それぞれの上には、ゲート絶縁膜を介して、半導体領域854、855が形成される。また、半導体領域それぞれにn型半導体領域が形成されており、その上に第4の導電層841、842、843が形成されている。
第3の半導体領域854及び第3の半導体領域855上を覆う第4の導電層842が形成されている。この第4の導電層842により、上記二つの半導体領域は接続されている。
A fourth
また、第3の半導体領域854上には第4の導電層842が形成されている。さらには、第3の半導体領域855上には、第4の導電層843が形成されている。また、第4の導電層を形成する前に、ゲート絶縁膜の一部をエッチングして、ゲート電極802を露出した後、第4の導電層を形成することで、第4の導電層843とゲート電極802とが、コンタクトホール859を介して接続される。このため、抵抗1856を形成することが可能となる。このため、隣り合うn型のTFT1855と抵抗1856とが接続されることで、インバータを形成することが可能である。
A fourth
なお、nチャネル型TFTの単チャネル構造でなく、pチャネル型TFTの単チャネル構造によって、駆動回路を形成しても良い。 Note that the driver circuit may be formed using a single-channel structure of a p-channel TFT instead of a single-channel structure of an n-channel TFT.
次に、図23(C)に示すように、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857及び第3の絶縁膜858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, as shown in FIG. 23C, after the fourth mask is removed, a second
次に、第3の半導体領域854〜856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857に含まれる水素が第3の半導体領域854〜856に添加され、水素化される。
Next, the
次に、図24(A)に示すように、第3の絶縁膜858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858、第2の絶縁膜857をそれぞれエッチングして、スイッチング用TFTのゲート電極として機能する第1の導電層804の一部を露出する。次に、第1の導電層804に接続する走査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. 24A, a fourth
以上の工程により、nチャネル型TFT861、pチャネル型TFT862とが接続されたCMOS回路で形成される駆動回路(A)−(A’)と、pチャネル型TFT863で形成される駆動用TFT、nチャネル型TFTで形成されるスイッチング用TFTを有する画素部を形成することができる。本実施例では、nチャネルTFT及びpチャネル型TFTで駆動回路が形成されているが、nチャネル型TFTのみで駆動回路及び画素部を形成しても良い。
Through the above steps, a driving circuit (A)-(A ′) formed by a CMOS circuit in which an n-
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〜第2の絶縁膜をエッチングして、第4の導電層845の一部を露出する。
Next, a fifth
次に、第4の導電層845に接するように、膜厚100〜300nmの第6の導電層を成膜する。第6の導電層の材料としては、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。また、第6の導電層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、反射率に優れたアルミニウムを主成分とし、ニッケル、コバルト、鉄、炭素及び珪素のうち少なくとも1つを含む合金材料を下層とし、その上に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 conductive layer with a thickness of 100 to 300 nm is formed so as to be in contact with the fourth
また、画素B−B’の上面図を図25に示すので、同時に参照する。第5の導電層872は、コンタクトホール911において画素電極として機能する第6の導電層874と接続する。
A top view of the pixel B-B 'is shown in FIG. The fifth
以上の工程によりアクティブマトリクス基板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(走査線)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、画素部の走査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 steps, an active matrix substrate 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 (scanning line) or in the pixel portion. In this case, the TFT can be manufactured by the same process as the above-described TFT, and can be operated as a diode by connecting the scanning line layer of the pixel portion and the drain or source wiring layer of the diode.
次に、図24(B)に示すように、第6の導電層874の端部を覆う第6の絶縁膜881を形成する。ここでは、ネガ型感光性材料を用いて、第6の絶縁膜881を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 24B, a sixth
次に、蒸着法、塗布法、液滴吐出法などにより、第6の導電層874表面及び第6の絶縁膜881の端部上に発光物質を含む層882を形成する。この後、発光物質を含む層882上に、第2の画素電極として機能する第7の導電層883を形成する。ここでは、酸化珪素を含むITOをスパッタリング法により成膜する。この結果、第6の導電層、発光物質を含む層、及び第7の導電層により発光素子を形成することができる。発光素子を構成する導電層及び、発光物質を含む層の各材料は適宜選択し、各膜厚も調整する。
Next, a
なお、発光物質を含む層882を形成する前に、大気圧中で200〜350℃の熱処理を行い第6の絶縁膜881中若しくはその表面に吸着している水分を除去する。また、減圧下で200〜400℃、好ましくは250〜350℃に熱処理を行い、そのまま大気に晒さずに発光物質を含む層882を真空蒸着法や、大気圧下又は減圧下の液滴吐出法、更には塗布法等で形成することが好ましい。
Note that before the
発光物質を含む層882は、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物(昇華性を有さず、連鎖する分子の長さが10μm以下の有機化合物、代表的にはデンドリマー、オリゴマー等が挙げられる。)、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。
The
電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(5−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。 Among the charge injecting and transporting materials, materials having a particularly high electron transporting property include, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), Bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), quinoline skeleton or benzoquinoline Examples thereof include metal complexes having a skeleton.
また、正孔輸送性の高い物質としては、例えば4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物が挙げられる。 As a substance having a high hole-transport property, for example, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD) or 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD) or 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: Aromatic amine systems such as TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA) (ie, benzene ring— Compound having a nitrogen bond).
また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Alq3のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム(Mg)のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。 Among the charge injecting and transporting materials, materials having particularly high electron injecting properties include alkali metals or alkaline earths such as lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ) and the like. Metal compounds can be mentioned. In addition, a mixture of a substance having a high electron transport property such as Alq 3 and an alkaline earth metal such as magnesium (Mg) may be used.
電荷注入輸送物質のうち、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物(MoOx)やバナジウム酸化物(VOx)、ルテニウム酸化物(RuOx)、タングステン酸化物(WOx)、マンガン酸化物(MnOx)等の金属酸化物が挙げられる。また、この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(CuPc)等のフタロシアニン系の化合物が挙げられる。 Among the charge injecting and transporting materials, materials having a high hole injecting property include, for example, molybdenum oxide (MoO x ), vanadium oxide (VO x ), ruthenium oxide (RuO x ), and tungsten oxide (WO x ). And metal oxides such as manganese oxide (MnO x ). In addition, phthalocyanine compounds such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) and copper phthalocyanine (CuPc) can be given.
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルター(着色層)を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。 The light emitting layer may be configured to perform color display by forming light emitting layers having different emission wavelength bands for each pixel. Typically, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, by providing a filter (colored layer) that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel, the color purity is improved and the pixel portion is mirrored (reflected). Prevention can be achieved. By providing the filter (colored layer), it is possible to omit a circularly polarized plate that has been considered necessary in the past, and it is possible to eliminate the loss of light emitted from the light emitting layer. Furthermore, a change in color tone that occurs when the pixel portion (display screen) is viewed obliquely can be reduced.
発光層を形成する発光材料には様々な材料がある。低分子系有機発光材料では、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル) −4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル) −4H−ピラン(略称:DPA)、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)等を用いることができる。また、この他の物質でもよい。 There are various materials for the light emitting material forming the light emitting layer. Among the low molecular weight organic light emitting materials, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4- Dicyanomethylene-2-t-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (abbreviation: DPA), perifuranthene, 2,5-dicyano-1, 4-bis (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) benzene, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, tris (8 - quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3), 9,9'-bianthryl, 9,10-diphenyl anthracene (abbreviation: DPA) and 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene ( Abbreviations: DNA) and the like can be used. Other substances may also be used.
一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。高分子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本的には同じであり、陰極/発光物質を含む層/陽極となる。しかし、高分子系有機発光材料を用いた発光物質を含む層を形成する際には、低分子系有機発光材料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合2層構造となる。具体的には、陰極/発光層/正孔輸送層/陽極という構造である。 On the other hand, the high molecular organic light emitting material has higher physical strength than the low molecular weight material, and the durability of the device is high. In addition, since the film can be formed by coating, the device can be manufactured relatively easily. The structure of the light emitting element using the polymer organic light emitting material is basically the same as that when the low molecular weight organic light emitting material is used, and is a layer / anode containing a cathode / light emitting substance. However, when forming a layer containing a light emitting material using a high molecular weight organic light emitting material, it is difficult to form a layered structure as in the case of using a low molecular weight organic light emitting material, and in many cases two layers are formed. It becomes a structure. Specifically, the structure is cathode / light-emitting layer / hole transport layer / anode.
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。 Since the light emission color is determined by the material for forming the light emitting layer, a light emitting element exhibiting desired light emission can be formed by selecting these materials. Examples of the polymer light emitting material that can be used for forming the light emitting layer include polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, and polyfluorene.
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ(パラフェニレンビニレン) [PPV] の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレンビニレン) [RO−PPV]、ポリ(2−(2’−エチル−ヘキソキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレン)[MEH−PPV]、ポリ(2−(ジアルコキシフェニル)−1,4−フェニレンビニレン)[ROPh−PPV]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン[PPP]の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン)[RO−PPP]、ポリ(2,5−ジヘキソキシ−1,4−フェニレン)等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン[PT]の誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)[PAT]、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)[PHT]、ポリ(3−シクロヘキシルチオフェン)[PCHT]、ポリ(3−シクロヘキシル−4−メチルチオフェン)[PCHMT]、ポリ(3,4−ジシクロヘキシルチオフェン)[PDCHT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−チオフェン][POPT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−2,2ビチオフェン][PTOPT]等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン[PF]の誘導体、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)[PDAF]、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)[PDOF]等が挙げられる。 Examples of the polyparaphenylene vinylene include poly (paraphenylene vinylene) [PPV] derivatives, poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene) [RO-PPV], poly (2- (2′- Ethyl-hexoxy) -5-methoxy-1,4-phenylenevinylene) [MEH-PPV], poly (2- (dialkoxyphenyl) -1,4-phenylenevinylene) [ROPh-PPV] and the like. Examples of polyparaphenylene include derivatives of polyparaphenylene [PPP], poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene) [RO-PPP], poly (2,5-dihexoxy-1,4-phenylene). ) And the like. The polythiophene series includes polythiophene [PT] derivatives, poly (3-alkylthiophene) [PAT], poly (3-hexylthiophene) [PHT], poly (3-cyclohexylthiophene) [PCHT], poly (3-cyclohexyl). -4-methylthiophene) [PCHMT], poly (3,4-dicyclohexylthiophene) [PDCHT], poly [3- (4-octylphenyl) -thiophene] [POPT], poly [3- (4-octylphenyl) -2,2 bithiophene] [PTOPT] and the like. Examples of the polyfluorene series include polyfluorene [PF] derivatives, poly (9,9-dialkylfluorene) [PDAF], poly (9,9-dioctylfluorene) [PDOF], and the like.
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、PEDOTとアクセプター材料としてのショウノウスルホン酸(CSA)の混合物、ポリアニリン[PANI]とアクセプター材料としてのポリスチレンスルホン酸[PSS]の混合物等が挙げられる。 Note that when a hole-transporting polymer-based organic light-emitting material is sandwiched between an anode and a light-emitting polymer-based organic light-emitting material, hole injection properties from the anode can be improved. In general, an acceptor material dissolved in water is applied by spin coating or the like. In addition, since it is insoluble in an organic solvent, it can be stacked with the above-described light-emitting material. Examples of the hole-transporting polymer organic light emitting material include a mixture of PEDOT and camphor sulfonic acid (CSA) as an acceptor material, a mixture of polyaniline [PANI] and polystyrene sulfonic acid [PSS] as an acceptor material, and the like. .
また、発光層は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。 The light emitting layer can be configured to emit monochromatic or white light. In the case of using a white light emitting material, color display can be made possible by providing a filter (colored layer) that transmits light of a specific wavelength on the light emission side of the pixel.
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを用いた塗布法により発光層を形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素(1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(TPB)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノ−スチリル)−4H−ピラン(DCM1)、ナイルレッド、クマリン6など)ドープしたポリビニルカルバゾール(PVK)溶液を全面に塗布、焼成すればよい。 To form a light emitting layer that emits white light, for example, Alq 3, Alq 3, Alq 3 doped with Nile Red which is partly red light emitting pigment, p-EtTAZ, by TPD (aromatic diamine) evaporation A white color can be obtained by sequentially laminating. Moreover, when forming a light emitting layer by the apply | coating method using spin coating, after apply | coating, it is preferable to bake by vacuum heating. For example, a poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) that acts as a hole injection layer is applied and baked on the entire surface, and then a luminescent center dye (1, 1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (TPB), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylamino-styryl) -4H-pyran (DCM1), Nile Red, Coumarin 6 Etc.) A doped polyvinyl carbazole (PVK) solution may be applied to the entire surface and fired.
発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示した白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。 The light emitting layer can also be formed as a single layer, and an electron transporting 1,3,4-oxadiazole derivative (PBD) may be dispersed in hole transporting polyvinyl carbazole (PVK). Further, white light emission can be obtained by dispersing 30 wt% PBD as an electron transporting agent and dispersing an appropriate amount of four kinds of dyes (TPB, coumarin 6, DCM1, Nile red). In addition to the light-emitting element that can emit white light as shown here, a light-emitting element that can obtain red light emission, green light emission, or blue light emission can be manufactured by appropriately selecting the material of the light-emitting layer.
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、PEDOTとアクセプター材料としてのショウノウスルホン酸(CSA)の混合物、ポリアニリン[PANI]とアクセプター材料としてのポリスチレンスルホン酸[PSS]の混合物等が挙げられる。 Note that when a hole-transporting polymer-based organic light-emitting material is sandwiched between an anode and a light-emitting polymer-based organic light-emitting material, hole injection properties from the anode can be improved. In general, an acceptor material dissolved in water is applied by spin coating or the like. In addition, since it is insoluble in an organic solvent, it can be stacked with the above-described light-emitting organic light-emitting material. Examples of the hole-transporting polymer organic light emitting material include a mixture of PEDOT and camphor sulfonic acid (CSA) as an acceptor material, a mixture of polyaniline [PANI] and polystyrene sulfonic acid [PSS] as an acceptor material, and the like. .
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。 Furthermore, a triplet excitation material containing a metal complex or the like may be used for the light emitting layer in addition to a singlet excitation light emitting material. For example, among red light emitting pixels, green light emitting pixels, and blue light emitting pixels, a red light emitting pixel having a relatively short luminance half time is formed of a triplet excitation light emitting material, and the other A singlet excited luminescent material is used. The triplet excited luminescent material has a feature that the light emission efficiency is good, so that less power is required to obtain the same luminance. That is, when applied to a red pixel, the amount of current flowing through the light emitting element can be reduced, so that reliability can be improved. As a reduction in power consumption, a red light-emitting pixel and a green light-emitting pixel may be formed using a triplet excitation light-emitting material, and a blue light-emitting pixel may be formed using a singlet excitation light-emitting material. By forming a green light-emitting element having high human visibility with a triplet excited light-emitting material, power consumption can be further reduced.
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第3遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の8〜10属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。 Examples of triplet excited luminescent materials include those using a metal complex as a dopant, and metal complexes having a third transition series element platinum as the central metal and metal complexes having iridium as the central metal are known. Yes. The triplet excited light-emitting material is not limited to these compounds, and a compound having the above structure and having an element belonging to group 8 to 10 in the periodic table as a central metal can also be used.
以上に掲げる発光物質を含む層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。 The substances forming the layer containing the light-emitting substance listed above are examples, such as a hole injecting and transporting layer, a hole transporting layer, an electron injecting and transporting layer, an electron transporting layer, a light emitting layer, an electron blocking layer, and a hole blocking layer. A light-emitting element can be formed by appropriately stacking functional layers. Moreover, you may form the mixed layer or mixed junction which combined these each layer. The layer structure of the light-emitting layer can be changed, and instead of having a specific electron injection region or light-emitting region, it is possible to provide a modification with an electrode for this purpose or a dispersed light-emitting material. Can be permitted without departing from the spirit of the present invention.
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。 A light-emitting element formed using the above materials emits light by being forward-biased. A pixel of a display device formed using a light-emitting element can be driven by a simple matrix method or an active matrix method. In any case, each pixel emits light by applying a forward bias at a specific timing, but is in a non-light emitting state for a certain period. By applying a reverse bias during this non-light emitting time, the reliability of the light emitting element can be improved. The light emitting element has a degradation mode in which the light emission intensity decreases under a constant driving condition and a degradation mode in which the non-light emitting area is enlarged in the pixel and the luminance is apparently decreased. However, alternating current that applies a bias in the forward and reverse directions. By performing a typical drive, the progress of deterioration can be slowed and the reliability of the light emitting device can be improved.
次に、発光素子を覆って、水分の侵入を防ぐ透明保護層を形成する。透明保護層としては、スパッタ法またはCVD法により得られる窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜(SiNO膜(組成比N>O)またはSiON膜(組成比N<O))、炭素を主成分とする薄膜(例えばDLC膜、CN膜)などを用いることができる。 Next, a transparent protective layer that covers the light emitting element and prevents moisture from entering is formed. As the transparent protective layer, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film (SiNO film (composition ratio N> O) or SiON film (composition ratio N <O)) obtained by sputtering or CVD, and carbon are used. A thin film (eg, a DLC film or a CN film) having a main component can be used.
以上の工程により、発光素子を有するアクティブマトリクス基板を作製することができる。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応することができる。
Through the above steps, an active matrix substrate having a light-emitting element can be manufactured. Note that any of
上記実施例において適用可能な発光素子の形態を、図28を用いて説明する。 A mode of a light-emitting element applicable in the above embodiment will be described with reference to FIG.
図28(A)は、第1の画素電極2011に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極2017に、仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第1の画素電極2011を透光性の酸化物導電性材料で形成し、代表的には酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層2041、発光層2042、電子輸送層若しくは電子注入層2043を積層した発光物質を含む層2016を設けている。第2の画素電極2017は、LiFやMgAgなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第1の電極層2033とアルミニウムなどの金属材料で形成する第2の電極層2034で形成している。この構造の画素は、図中の矢印で示したように第1の画素電極2011側から光を放射することが可能となる。
In FIG. 28A, the
図28(B)は、第1の画素電極2011に、仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極2017に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第1の画素電極2011はアルミニウム、チタンなどの金属、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で形成する第1の電極層2035と、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第2の電極層2032との積層構造で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層2041、発光層2042、電子輸送層若しくは電子注入層2043を積層した発光物質を含む層2016を設けている。第2の画素電極2017は、LiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第1の電極層2033とアルミニウムなどの金属材料で形成する第2の電極層2034で形成する。第2の画素電極のいずれの層をも100nm以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、図中の矢印で示したように第2の画素電極2017から光を放射することが可能となる。
In FIG. 28B, the
図28(E)は、両方向、即ち第1の電極及び第2の電極から光を放射する例を示し、第1の画素電極2011に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極2017に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いる。代表的には、第1の画素電極2011を、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成し、第2の画素電極2017を、それぞれ100nm以下の厚さのLiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第1の電極層2033とアルミニウムなどの金属材料で形成する第2の電極層2034で形成することで、図中の矢印で示したように、第1の画素電極2011及び第2の画素電極2017の両側から光を放射することが可能となる。
FIG. 28E illustrates an example in which light is emitted from both directions, that is, the first electrode and the second electrode. A conductive film having a light-transmitting property and a high work function is provided on the
図28(C)は、第1の画素電極2011に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極2017に、仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層2043、発光層2042、正孔注入層若しくは正孔輸送層2041の順に積層した構成を示している。第2の画素電極2017は、発光物質を含む層2016側から酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第2の電極層2032、アルミニウム、チタンなどの金属、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で形成する第1の電極層2035の積層構造で形成している。第1の画素電極2011は、LiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第1の電極層2033とアルミニウムなどの金属材料で形成する第2の電極層2034で形成するが、いずれの層も100nm以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、図中の矢印で示したように第1の画素電極2011から光を放射することが可能となる。
In FIG. 28C, the
図28(D)は、第1の画素電極2011に、仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極2017に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層2043、発光層2042、正孔注入層若しくは正孔輸送層2041の順に積層した構成を示している。第1の画素電極2011は図28(A)と同様な構成とし、膜厚は発光物質を含む層で発光した光を反射可能な程度に厚く形成している。第2の画素電極2017は、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で構成している。この構造において、正孔注入層2041を無機物である金属酸化物(代表的には酸化モリブデン若しくは酸化バナジウム)で形成することにより、第2の電極層2032を形成する際に導入される酸素が供給されて正孔注入性が向上し、駆動電圧を低下させることができる。また、第2の画素電極2017を、透光性を有する導電層で形成することで、図中の矢印で示したように、第2の画素電極2017の両側から光を放射することが可能となる。
In FIG. 28D, the
図28(F)は、両方向、即ち第1の画素電極及び第2の画素電極から光を放射する例を示し、第1の画素電極2011に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極2017に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いる。代表的には、第1の画素電極2011を、それぞれ100nm以下の厚さのLiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第1の電極層2033とアルミニウムなどの金属材料で形成する第2の電極層2034で形成し、第2の画素電極2017を、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成すればよい。
FIG. 28F illustrates an example in which light is emitted from both directions, that is, from the first pixel electrode and the second pixel electrode. The
上記実施例で示す発光表示パネルの画素回路、及びその動作構成について、図29を用いて説明する。発光表示パネルの動作構成は、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が電圧で規定されるのものと、電流で規定されるのものとがある。ビデオ信号が電圧によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CVCC)とがある。また、ビデオ信号が電流によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CCCC)とがある。本実施例では、CVCV動作をする画素を図29(A)及び(B)用いて説明する。また、CVCC動作をする画素を図29(C)〜(F)を用いて説明する。 A pixel circuit of the light-emitting display panel described in the above embodiment and an operation configuration thereof will be described with reference to FIGS. There are two types of operation configurations of the light-emitting display panel in which a video signal input to a pixel is defined by a voltage and a current is defined by a current in a display device in which a video signal is digital. There are two types of video signals defined by voltage, one having a constant voltage applied to the light emitting element (CVCV) and one having a constant current applied to the light emitting element (CVCC). In addition, a video signal is defined by current, there are a constant voltage applied to the light emitting element (CCCV) and a constant current applied to the light emitting element (CCCC). In this embodiment, a pixel performing a CVCV operation will be described with reference to FIGS. A pixel that performs the CVCC operation will be described with reference to FIGS.
図29(A)及び(B)に示す画素は、列方向に信号線3710及び電源線3711、行方向に走査線3714が配置される。また、スイッチング用TFT3701、駆動用TFT3703、容量素子3702及び発光素子3705を有する。
In the pixel shown in FIGS. 29A and 29B, a
なお、スイッチング用TFT3701及び駆動用TFT3703は、オンしているときは線形領域で動作する。また駆動用TFT3703は発光素子3705に電圧を印加するか否かを制御する役目を有する。両TFTは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。本実施例ではスイッチング用TFT3701をnチャネル型TFTとし、駆動用TFT3703をpチャネル型TFTとして形成する。また駆動用TFT3703には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のTFTを用いてもよい。また、駆動用TFT3703のチャネル幅Wとチャネルと長Lの比(W/L)は、TFTの移動度にもよるが1〜1000であることが好ましい。W/Lが大きいほど、TFTの電気特性が向上する。
Note that the switching
図29(A)、(B)に示す画素において、スイッチング用TFT3701は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用TFT3701がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子3702にそのビデオ信号の電圧が保持される。
In the pixels shown in FIGS. 29A and 29B, the switching
図29(A)において、電源線3711がVssで発光素子3705の対向電極がVddの場合、即ち図29(C)及び(D)の場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用TFT3703に接続される電極は陰極である。この場合、駆動用TFT3703の特性バラツキによる輝度ムラを抑制することが可能である。
In FIG. 29A, when the
図29(A)において、電源線3711がVddで発光素子3705の対向電極がVssの場合、即ち図29(A)及び(B)の場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用TFT3703に接続される電極は陽極である。この場合、Vddより電圧の高いビデオ信号を信号線3710に入力することにより、容量素子3702にそのビデオ信号の電圧が保持され、駆動用TFT3703が線形領域で動作するので、TFTのバラツキによる輝度ムラを改善することが可能である。
In FIG. 29A, when the
図29(B)に示す画素は、TFT3706と走査線3715を追加している以外は、図29(A)に示す画素構成と同じである。
The pixel shown in FIG. 29B has the same pixel structure as that shown in FIG. 29A except that a
TFT3706は、新たに配置された走査線3715によりオン又はオフが制御される。TFT3706がオンとなると、容量素子3702に保持された電荷は放電し、駆動用TFT3703がオフとなる。つまり、TFT3706の配置により、強制的に発光素子3705に電流が流れない状態を作ることができる。そのためTFT3706を消去用TFTと呼ぶことができる。従って、図29(B)の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、発光のデューティ比を向上することが可能となる。
The
上記動作構成を有する画素において、発光素子3705の電流値は、線形領域で動作する駆動用TFT3703により決定することができる。上記構成により、TFTの特性のバラツキを抑制することが可能であり、TFT特性のバラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
In the pixel having the above operation configuration, the current value of the light-emitting
次に、CVCC動作をする画素を図29(C)〜(F)を用いて説明する。図29(C)に示す画素は、図29(A)に示す画素構成に、電源線3712、電流制御用TFT3704が設けられている。
Next, a pixel that performs the CVCC operation will be described with reference to FIGS. The pixel illustrated in FIG. 29C is provided with a
図29(E)に示す画素は、駆動用TFT3703のゲート電極が、行方向に配置された電源線3712に接続される点が異なっており、それ以外は図29(C)に示す画素と同じ構成である。つまり、図29(C)、(E)に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線3712が配置される場合(図29(C))と、列方向に電源線3712が配置される場合(図29(E))とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用TFT3703のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図29(C)、(E)として分けて記載する。
The pixel shown in FIG. 29E is different from the pixel shown in FIG. 29C except that the gate electrode of the driving
なお、スイッチング用TFT3701は線形領域で動作し、駆動用TFT3703は飽和領域で動作する。また駆動用TFT3703は発光素子3705に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用TFT3704は飽和領域で動作し発光素子3705に対する電流の供給を制御する役目を有する。
Note that the switching
図29(D)及び(F)示す画素はそれぞれ、図29(C)及び(E)に示す画素に、消去用のTFT3706と走査線3715を追加している以外は、図29(C)及び(E)に示す画素構成と同じである。
29D and 29F are the same as those shown in FIGS. 29C and 29E, respectively, except that an erasing
なお、図29(A)及び(B)に示される画素でも、CVCC動作をすることは可能である。また、図29(C)〜(F)に示される動作構成を有する画素は、図29(A)及び(B)と同様に、発光素子の電流の流れる方向によって、Vdd及びVssを適宜変えることが可能である。 Note that the CVCC operation can also be performed in the pixels shown in FIGS. 29A and 29B. In addition, in the pixel having the operation configuration shown in FIGS. 29C to 29F, Vdd and Vss are appropriately changed depending on the direction of current flow of the light-emitting element, as in FIGS. 29A and 29B. Is possible.
上記構成を有する画素は、電流制御用TFT3704が線形領域で動作するために、電流制御用TFT3704のVgsの僅かな変動は、発光素子3705の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子3705の電流値は、飽和領域で動作する駆動用TFT3703により決定することができる。上記構成により、TFTの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
In the pixel having the above structure, since the
なお、容量素子3702を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などで、まかなうことが可能な場合には、容量素子3702を設けなくてもよい。
Note that although a structure including the
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にTFTが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。一方、一列毎にTFTが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にTFTが設けられていないため、高開口率となる。 Such an active matrix light-emitting device is considered to be advantageous because it can be driven at a low voltage because a TFT is provided in each pixel when the pixel density is increased. On the other hand, a passive matrix light-emitting device in which a TFT is provided for each column can be formed. A passive matrix light-emitting device has a high aperture ratio because a TFT is not provided for each pixel.
また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。 In the display device of the present invention, the screen display driving method is not particularly limited. For example, a dot sequential driving method, a line sequential driving method, a surface sequential driving method, or the like may be used. Typically, a line sequential driving method is used, and a time-division gray scale driving method or an area gray scale driving method may be used as appropriate. The video signal input to the source line of the display device may be an analog signal or a digital signal, and a drive circuit or the like may be designed in accordance with the video signal as appropriate.
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。 As described above, various pixel circuits can be employed.
本実施例では、表示パネルの一例として、発光表示パネルの外観について、図27を用いて説明する。図27(A)は、第1の基板と、第2の基板との間を第1のシール材1205及び第2のシール材1206によって封止されたパネルの上面図であり、図27(B)は、図27(A)のA−A’、B−B’それぞれにおける断面図に相当する。
In this embodiment, as an example of a display panel, the appearance of a light-emitting display panel will be described with reference to FIG. FIG. 27A is a top view of a panel in which a space between a first substrate and a second substrate is sealed with a
図27(A)において、点線で示された1202は画素部、1203は走査線(ゲート線)駆動回路である。本実施例において、画素部1202、及び走査線駆動回路1203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、1201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1200上に設けられている。第1のシール材としては、フィラーを含む粘性の高いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第2のシール材としては、粘性の低いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第1のシール材1205及び第2のシール材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
In FIG. 27A,
また、画素部1202と第1のシール材1205との間に、乾燥剤を設けてもよい。さらには、画素部において、走査線又は信号線上に乾燥剤を設けてもよい。乾燥剤としては、酸化カルシウム(CaO)や酸化バリウム(BaO)等のようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水(H2O)を吸着する物質を用いるのが好ましい。但し、これに限らずゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水を吸着する物質を用いても構わない。
Further, a desiccant may be provided between the
また、透湿性の高い樹脂に乾燥剤の粒状の物質を含ませた状態で第2の基板1204に固定することができる。ここで、透湿性の高い樹脂としては、例えば、エステルアクリレート、エーテルアクリレート、エステルウレタンアクリレート、エーテルウレタンアクリレート、ブタジエンウレタンアクリレート、特殊ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アミノ樹脂アクリレート、アクリル樹脂アクリレート等のアクリル樹脂を用いることができる。この他、ビスフェノールA型液状樹脂、ビスフェノールA型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリジシルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる。また、この他の物質を用いても構わない。また、例えばシロキサンポリマー、ポリイミド、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、等の無機物等を用いてもよい。
In addition, the resin can be fixed to the
走査線と重畳する領域に乾燥剤を設けてもよい。更には、透湿性の高い樹脂に乾燥剤の粒状の物質を含ませた状態で第2の基板に固定してもよい。これらの乾燥剤を設けることにより、開口率を低下せずに表示素子への水分の侵入及びそれに起因する劣化を抑制することができる。このため、画素部1202の周辺部と中央部における発光素子の劣化のバラツキを抑えることが可能である。
You may provide a desiccant in the area | region which overlaps with a scanning line. Furthermore, you may fix to the 2nd board | substrate in the state which included the granular substance of the desiccant in resin with high moisture permeability. By providing these desiccants, it is possible to suppress the intrusion of moisture into the display element and the deterioration caused thereby without reducing the aperture ratio. For this reason, it is possible to suppress variations in deterioration of the light emitting elements in the peripheral portion and the central portion of the
なお、1210は、信号線駆動回路1201及び走査線駆動回路1203に入力される信号を伝送するための接続配線領域であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリント配線)1209から、接続配線1208を介してビデオ信号やクロック信号を受け取る。
次に、断面構造について図27(B)を用いて説明する。第1の基板1200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。駆動回路として走査線駆動回路1203と画素部1202とを示す。なお、走査線駆動回路1203はnチャネル型TFT1221とpチャネル型TFT1222とを組み合わせたCMOS回路が形成される。
Next, a cross-sectional structure will be 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.
また、画素部1202はスイッチング用TFT1211と、駆動用TFT1212とそのドレイン電極に電気的に接続された反射性を有する導電膜からなる第1の画素電極(陽極)1213を含む複数の画素により形成される。
The
また、スイッチング用TFTのゲート電極1231と走査線1214とが、第1の絶縁物1232及びゲート絶縁膜を介して接続されている。なお、スイッチング用TFTや、駆動回路のTFTのゲート電極もそれぞれ、第1の絶縁物及びゲート絶縁膜を介して、走査線に接続されている。
Further, the gate electrode 1231 of the switching TFT and the scanning line 1214 are connected through the
また、第1の絶縁物1232と上には第2の絶縁物1233が形成されており、第2の絶縁物1233を介して走査線1214と第1の画素電極1213が形成されている。
In addition, a
また、第1の画素電極(陽極)1213の両端には第3の絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)1234が形成される。第3の絶縁物1234に形成する膜の被覆率(カバレッジ)を良好なものとするため、第3の絶縁物1234の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。また、第3の絶縁物1234表面を、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、炭素を主成分とする薄膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。更には、第3の絶縁物1234として、黒色顔料、色素などの可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いることで、後に形成される発光素子からの迷光を吸収することができる。この結果、各素のコントラストが向上する。
A third insulator (called a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) 1234 is formed at both ends of the first pixel electrode (anode) 1213. In order to improve the coverage (coverage) of the film formed over the
また、第1の画素電極(陽極)1213上には、有機化合物材料の蒸着を行い、発光物質を含む層1215を選択的に形成する。さらには、発光物質を含む層1215上に第2の画素電極(陰極)を形成する。
Further, an organic compound material is deposited on the first pixel electrode (anode) 1213 to selectively form a
発光物質を含む層1215は実施例2に示される構造を適宜用いることができる。
For the
こうして、第1の画素電極(陽極)1213、発光物質を含む層1215、及び第2の画素電極(陰極)1216からなる発光素子1217が形成される。
In this manner, a light-emitting element 1217 including the first pixel electrode (anode) 1213, the
また、発光素子1217を封止するために保護積層1218を形成する。保護積層は、第1の無機絶縁膜と、応力緩和膜と、第2の無機絶縁膜との積層からなっている。次に、保護積層1218と第2の基板1204とを、第1のシール材1205及び第2のシール材1206で接着する。なお、第2のシール材を、シール材を滴下する装置を用いて滴下することが好ましい。シール材をディスペンサから滴下、又は吐出させてシール材をアクティブマトリクス基板上に塗布した後、真空中で、第2の基板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封止することができる。
In addition, a
なお、第2の基板1204表面には、外光が基板表面で反射するのを防止するための反射防止膜1226を設ける。また、第2の基板と反射防止膜との間に、偏光板、及び位相差板のいずれか一方又は両方を設けてもよい。位相差板、偏光板を設けることにより、外光が画素電極で反射することを防止することが可能である。なお、第1の画素電極1213及び第2の画素電極1216を、透光性を有する導電膜又は半透光性を有する導電膜で形成し、第2の絶縁物1233、第3の絶縁物1234を可視光を吸収する材料、又は可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いて形成すると、各画素電極で外光が反射しないため、位相差板及び偏光板を用いなくとも良い。
Note that an
接続配線1208とFPC1209とは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂1227で電気的に接続されている。さらに、各配線層と接続端子との接続部を封止樹脂で封止することが好ましい。この構造により、断面部からの水分が発光素子に侵入し、劣化することを防ぐことができる。
The
なお、第2の基板1204と、保護積層1218との間には、第2のシール材1206の代わりに、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填した空間を有してもよい。水分や酸素の侵入の防止を高めることができる。
Note that a space filled with an inert gas such as nitrogen gas may be provided between the
また、第2の基板と偏光板の間に着色層を設けることができる。この場合、画素部に白色発光が可能な発光素子を設け、RGBを示す着色層を別途設けることでフルカラー表示することができる。また、画素部に青色発光が可能な発光素子を設け、色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示することができる。さらには、各画素部、赤色、緑色、青色の発光を示す発光素子を形成し、且つ着色層を用いることもできる。このような表示モジュールは、各RBGの色純度が高く、高精細な表示が可能となる。 Further, a colored layer can be provided between the second substrate and the polarizing plate. In this case, a full color display can be performed by providing a light emitting element capable of emitting white light in the pixel portion and separately providing a colored layer showing RGB. Further, full color display can be performed by providing a light emitting element capable of emitting blue light in the pixel portion and separately providing a color conversion layer or the like. Furthermore, each pixel portion, a light emitting element that emits red, green, and blue light can be formed, and a colored layer can be used. Such a display module has high color purity of each RBG and enables high-definition display.
また、第1の基板1200又は第2の基板1204の一方、若しくは両方にフィルム又は樹脂等の基板を用いて発光表示モジュールを形成してもよい。このように対向基板を用いず封止すると、表示装置の軽量化、小型化、薄膜化を向上させることができる。
Alternatively, the light-emitting display module may be formed using one of the
更には、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリント配線)1209表面又は端部に、コントローラ、メモリ、画素駆動回路のようなICチップを設け発光表示モジュールを形成してもよい。 Further, an IC chip such as a controller, a memory, and a pixel driver circuit may be provided on the surface or end of an FPC (flexible printed wiring) 1209 that serves as an external input terminal to form a light emitting display module.
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応することができる。
Note that any of
本実施例では、基板周辺部に設けられた走査線入力端子と信号線入力端子の構造について、図35を用いて説明する。図35(A)、(C)及び(E)は、それぞれ基板周辺部の上面図であり、図35(B)、(D)及び(F)は、それぞれ図35(A)、(C)及び(E)の(K)−(L)、及び(M)−(N)の縦断面図である。なお、(K)−(L)は走査線入力端子の縦断面図を示し、(M)−(N)はと信号線入力端子の縦断面図を示す。 In this embodiment, a structure of a scanning line input terminal and a signal line input terminal provided in the periphery of the substrate will be described with reference to FIG. 35 (A), (C) and (E) are top views of the periphery of the substrate, respectively, and FIGS. 35 (B), (D) and (F) are FIGS. 35 (A) and (C), respectively. It is a longitudinal cross-sectional view of (K)-(L) and (M)-(N) of (E). Note that (K)-(L) is a longitudinal sectional view of the scanning line input terminal, and (M)-(N) is a longitudinal sectional view of the signal line input terminal.
図35(A)及び図35(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、第1の画素電極19及び画素TFT1が配列された画素部が形成されている。また、第1の画素電極19端部を覆う絶縁物27が形成されており、絶縁物27と第1の画素電極19の表面上に発光物質を含む層29及び第2の画素電極30が形成されており、第1の画素電極、発光物質を含む層29、及び第2の画素電極30で発光素子を形成する。
As shown in FIGS. 35A and 35B, the
図35(A)及び図35(B)においては、走査線入力端子13と信号線入力端子26は、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上に形成された走査線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、電源線14a、14b、信号線14cとそれぞれ接続されている。
In FIGS. 35A and 35B, the scanning
また、第1の画素電極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、第1の画素電極は、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35(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35(C)及び図35(D)においては、走査線入力端子33は電源線14a、14b、信号線14cと同様の工程で形成され、信号線入力端子26は、電源線14a、14b、信号線14cそれぞれの一部である。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上に形成された走査線17で接続されている。
35C and 35D, the scanning
その他の構造は、図35(A)及び図35(B)と同様である。 Other structures are similar to those in FIGS. 35A and 35B.
図35(E)及び図35(F)においては、走査線入力端子は走査線43の一部であり、信号線入力端子44は、走査線43と同時に形成される。即ち、走査線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、電源線14a、14b、信号線14c上に形成された第1の層間絶縁膜が除去された後、露出された電源線14a、14b、信号線14c上に形成される。
In FIGS. 35E and 35F, the scanning line input terminal is a part of the
その他の構造は、図35(A)及び図35(B)と同様である。 Other structures are similar to those in FIGS. 35A and 35B.
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に適応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
本発明の表示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36を用いて説明する。図36(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 display 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. 36A includes P-
図36(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36(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36(D)に示す保護回路は、抵抗7280、7290と、N型TFT7300を有する。図36(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. 36B is an equivalent circuit diagram in which P-
本実施例では、上記実施例に示した発光パネルへの駆動回路の実装について、図30を用いて説明する。 In this embodiment, mounting of a driver circuit on the light-emitting panel described in the above embodiment will be described with reference to FIGS.
図30(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30(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. 30A, 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30(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30(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. 30B, when 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30(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30(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 shown in FIG. 30C, 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IC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 IC 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.
上記実施例に示される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32を参照して説明する。 As an electronic device in which the display device described in the above embodiment 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 a mobile phone or a mobile phone) Also, a portable information terminal such as a PDA, a portable game machine, a computer monitor, a computer, an audio reproduction device such as a car audio, and an image reproduction device including a recording medium such as a home game machine. A specific example thereof will be described with reference to FIG.
図32(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. 32A includes a
図32(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. 32B includes a
図32(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. 32C includes a
図24(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302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. 24D includes a
図32(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. 32E includes a
図32(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. 32F 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33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33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33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。本発明の一である表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な大型テレビジョンを安価に提供することができる。
A large television shown in FIG. 33 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、薄膜集積回路及びアンテナは、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、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の形成方法と材料に関して説明する。アンテナ9304の形成方法としては、液滴吐出法、ディスペンサー法、メッキ法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、CVD法、スパッタ法等を用いることができる。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。また、アンテナ9304の材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いることができる。また、はんだ(好ましくは鉛フリーのはんだ)を主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径20μm以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだは、低コストであるという利点を有している。また、セラミックやフェライトなどをアンテナに適用することも可能である。
A method and material for forming the
カバー材9301、9302は、貼り合わせフィルム(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。貼り合わせフィルムは、熱圧着により、被処理体と貼り合わせ処理が行われるものであり、貼り合わせ処理を行う際には、貼り合わせ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、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, the wireless chip is provided on the
Claims (4)
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
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、
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の半導体領域上にソース電極及びドレイン電極を形成し、且つ、前記ゲート絶縁膜上に信号線を形成し、
前記第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を形成し、
前記ソース電極上、前記ドレイン電極上、及び前記信号線上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜に第1のコンタクトホールを形成し、
前記第1の絶縁膜上に前記第1のコンタクトホールを介して前記ゲート電極と電気的に接続する走査線を形成し、
前記走査線上に第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜に第2のコンタクトホールを形成し、
前記第2の絶縁膜上に前記第2のコンタクトホールを介して前記ソース電極又はドレイン電極の一方と電気的に接続する表示素子の画素電極を形成し、
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、
前記ソース領域及び前記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、
前記加熱処理の前に形成される前記ゲート電極は、高融点材料膜の単層又は積層で構成され、
前記加熱処理の後に形成される前記信号線は、金、銀、銅、又はアルミニウムを有し、
前記信号線が形成された後で、且つ、前記加熱処理の後に形成される前記走査線は、金、銀、銅、又はアルミニウムを有することを特徴とする表示装置の作製方法。 Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Forming a catalytic element layer having a catalytic element for promoting crystallization of a semiconductor on the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film to which an impurity element imparting n-type is added on the first semiconductor film and the catalytic element layer;
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 source electrode and a drain electrode on the first semiconductor region, and forming a signal line on the gate insulating film;
Etching the first semiconductor region to form a source region and a drain region;
Forming a first insulating film on the source electrode, the drain electrode, and the signal line;
Forming a first contact hole in the first insulating film and the gate insulating film;
Forming a scanning line electrically connected to the gate electrode through the first contact hole on the first insulating film;
Forming a second insulating film on the scanning line;
Forming a second contact hole in the second insulating film and the first insulating film;
Forming a pixel electrode of a display element electrically connected to one of the source electrode or the drain electrode through the second contact hole on the second insulating film;
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 source region and the drain region have crystallinity and contain the catalytic element;
The gate electrode formed before the heat treatment is composed of a single layer or a stack of refractory material films,
The signal line formed after the heat treatment has gold, silver, copper, or aluminum,
The method for manufacturing a display device, wherein the scan line formed after the signal line is formed and after the heat treatment includes gold, silver, copper, or aluminum.
前記触媒元素層は選択的に形成されることを特徴とする表示装置の作製方法。 In claim 1,
The method for manufacturing a display 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、
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、
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、
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、
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、
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表示装置の作製方法。 In claim 1 or claim 2,
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,
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;
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;
After the second step, a third step of flowing only the silane gas into the chamber without generating plasma;
After the third step, a fourth step of forming the first semiconductor film by a CVD method using silane gas as a raw material,
The method for manufacturing a display device, wherein the first to fourth steps are continuously performed.
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表示装置の作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A manufacturing method of a display device, wherein the second semiconductor film contains a rare gas.
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