JP4877873B2 - Display device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置及びその作製方法、それを用いたテレビジョン装置に関する。   The present invention relates to a display device, a manufacturing method thereof, and a television device using the display device.

近年、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表示パネルを搭載した大画面テレビジョン装置の開発は、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。   In recent years, flat panel displays (FPDs) have attracted attention as display devices that replace conventional CRTs. In particular, the development of a large-screen television apparatus equipped with a large display panel driven by an active matrix is an important issue for panel manufacturers to focus on.

従来の表示装置において、各画素を駆動する半導体素子としては、半導体活性層に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(Thin film transistor)とも示す。)が用いられている(特許文献1参照。)。     In a conventional display device, as a semiconductor element for driving each pixel, a thin film transistor (hereinafter also referred to as a TFT (Thin Film Transistor)) using amorphous silicon as a semiconductor active layer is used (see Patent Document 1). ).

一方、従来の液晶テレビにおいては、視野角特性の限界、液晶材料等が原因の高速動作の限界による画像のぼやけが欠点であったが、近年それを解消する新たな表示モードとして、OCB(optically compensated bend)モードが提案されている(非特許文献1)。
特開平5−35207号公報 長広恭明他編、「日経マイクロデバイス別冊 フラットパネル・ディスプレイ2002」、日系BP社、2001年10月、P102−109
On the other hand, in conventional liquid crystal televisions, image blurring due to the limitation of viewing angle characteristics and the limitation of high-speed operation due to liquid crystal materials and the like has been a drawback. In recent years, OCB (optically compensated bend) mode has been proposed (Non-Patent Document 1).
JP-A-5-35207 Nagahiro Yasuaki et al., “Nikkei Microdevices separate volume flat panel display 2002”, Nikkei BP, October 2001, P102-109

しかしながら、アモルファスシリコン(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)の大画面テレビジョン装置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 silicon (amorphous semiconductor) film is DC-driven, the threshold value tends to shift and TFT characteristic variation tends to occur 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 a large-screen television apparatus having a diagonal of 30 inches or more (typically 40 inches or more), and deterioration in image quality is a serious problem.

一方、画質を向上させるために高速動作が可能なスイッチング素子が必要とされている。しかしながら、非晶質半導体膜を用いたTFTでは動作速度に限界がある。例えば、OCBモードの液晶表示装置を実現することが困難となる。   On the other hand, there is a need for a switching element that can operate at high speed in order to improve image quality. However, a TFT using an amorphous semiconductor film has a limit in operation speed. For example, it is difficult to realize an OCB mode liquid crystal display device.

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、少ないフォトマスク数で、しきい値のずれが生じにくく、高速動作が可能なTFTを有する表示装置の作製方法を提供することを目的とする。また、スイッチング特性が高く、コントラストがすぐれた表示が可能な表示装置の作製方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a display device having a TFT that can operate at high speed without causing a threshold shift with a small number of photomasks. And It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a display device which can display with high switching characteristics and excellent contrast.

上述した従来技術の課題を解決するために、本発明においては以下の手段を講じる。   In order to solve the above-described problems of the prior art, the following measures are taken in the present invention.

本発明は、非晶質半導体膜に触媒元素を添加し加熱して結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜から触媒元素を除いた後、逆スタガ型薄膜トランジスタを作製する。また本発明は、薄膜トランジスタのゲート電極層と画素電極層を同工程同材料を用いて形成し、工程の簡略化と、材料のロスの軽減を達成する。また、本発明において表示装置とは、表示素子として液晶材料を用いた液晶表示素子、又は発光素子(EL素子)を有するものであり、液晶表示装置、発光表示装置、EL表示装置ともいえる。   In the present invention, a catalytic element is added to an amorphous semiconductor film and heated to form a crystalline semiconductor film. After removing the catalytic element from the crystalline semiconductor film, an inverted staggered thin film transistor is manufactured. Further, according to the present invention, the gate electrode layer and the pixel electrode layer of the thin film transistor are formed using the same material in the same process, thereby achieving simplification of the process and reduction of material loss. In the present invention, a display device includes a liquid crystal display element using a liquid crystal material or a light emitting element (EL element) as a display element, and can also be referred to as a liquid crystal display device, a light emitting display device, or an EL display device.

非晶質半導体膜に、結晶化を促進又は助長させる元素(以下、主に金属元素を指すことから金属元素、触媒元素ともいう)を添加し加熱して結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜に接して周期律15族元素を有する半導体膜または希ガス元素を有する半導体膜を形成し加熱して、金属元素を結晶性半導体膜から除去した後、逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することを要旨とする。なお、該結晶性半導体膜に接して周期律15族元素を有する半導体膜を形成した場合、周期律15族元素を有する半導体膜をソース領域及びドレイン領域として用いて、nチャネル型薄膜トランジスタを形成する。また、n型を付与する不純物元素として周期律15族元素を有する半導体膜にp型を付与する不純物元素として周期律13族元素を添加して、pチャネル型薄膜トランジスタを形成する。さらには、希ガス元素を有する半導体膜を形成した場合、加熱の後に希ガス元素を有する半導体膜を除去し、ソース領域及びドレイン領域を形成して、nチャネル型薄膜トランジスタ又はpチャネル型薄膜トランジスタを形成する。   An element that promotes or promotes crystallization (hereinafter mainly referred to as a metal element or a catalyst element) is added to an amorphous semiconductor film and heated to form a crystalline semiconductor film. Forming a semiconductor film having a periodic group 15 element or a semiconductor film having a rare gas element in contact with the crystalline semiconductor film and heating to remove the metal element from the crystalline semiconductor film, and then forming an inverted staggered thin film transistor Is the gist. Note that in the case where a semiconductor film having a periodic group 15 element is formed in contact with the crystalline semiconductor film, an n-channel thin film transistor is formed using the semiconductor film having a periodic group 15 element as a source region and a drain region. . Further, a p-channel thin film transistor is formed by adding a periodic group 13 element as an impurity element imparting p-type to a semiconductor film having a periodic group 15 element as an impurity element imparting n-type. Further, when a semiconductor film containing a rare gas element is formed, the semiconductor film containing the rare gas element is removed after heating, and a source region and a drain region are formed, so that an n-channel thin film transistor or a p-channel thin film transistor is formed. To do.

本発明の表示装置の一は、絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び第1の電極層を有し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を有し、ゲート絶縁層上に結晶性半導体層を有し、結晶性半導体層に接して一導電型を有する半導体層を有し、一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、ソース電極層、ドレイン電極層及び第1の電極層上に第1の絶縁層を有し、第1の絶縁層はソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、ゲート絶縁層及び第1の絶縁層は第1の電極層に達する第2の開口部を有し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層と第1の電極層とが電気的に接続する配線層を有し、第1の電極層の一部、及び配線層を覆う第2の絶縁層を有し、第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に第2の電極層を有する。     One display device of the present invention includes a gate electrode layer and a first electrode layer provided over an insulating surface, a gate insulating layer over the gate electrode layer, and a crystalline semiconductor layer over the gate insulating layer A semiconductor layer having one conductivity type in contact with the crystalline semiconductor layer, a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity type, and a source electrode layer and a drain electrode layer And a first insulating layer on the first electrode layer, the first insulating layer has a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer, and the gate insulating layer and the first insulating layer Has a second opening reaching the first electrode layer, and the source or drain electrode layer and the first electrode layer are electrically connected to the first opening and the second opening. A wiring layer; a part of the first electrode layer; a second insulating layer covering the wiring layer; It has an electroluminescent layer on electrode layer, a second electrode layer over the electroluminescent layer.

本発明の表示装置の一は、絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び第1の電極層を有し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を有し、ゲート絶縁層上にソース領域及びドレイン領域が設けられた結晶性半導体層を有し、ソース領域及びドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、ソース電極層、ドレイン電極層及び第1の電極層上に第1の絶縁層を有し、第1の絶縁層はソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、ゲート絶縁層及び第1の絶縁層は第1の電極層に達する第2の開口部を有し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層と第1の電極層とが電気的に接続する配線層を有し、第1の電極層の一部、及び配線層を覆う第2の絶縁層を有し、第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に第2の電極層を有する。     One display device of the present invention includes a gate electrode layer and a first electrode layer provided over an insulating surface, a gate insulating layer over the gate electrode layer, and a source region and a drain over the gate insulating layer. A crystalline semiconductor layer provided with a region; a source electrode layer; a drain electrode layer in contact with the source region and the drain region; a first electrode layer over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the first electrode layer; An insulating layer, the first insulating layer has a first opening reaching the source or drain electrode layer, and the gate insulating layer and the first insulating layer reach the first electrode layer; A first electrode layer having a wiring layer electrically connected to the source or drain electrode layer and the first electrode layer in the first opening and the second opening; And a second insulating layer covering the wiring layer, and an electric field on the first electrode layer It has a light layer, having a second electrode layer over the electroluminescent layer.

本発明の表示装置の一は、画素領域及び駆動回路領域を同一基板上に有し、駆動回路領域において基板上に第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層を有し、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層上にゲート絶縁層を有し、ゲート絶縁層上に第1の結晶性半導体層及び第2の結晶性半導体層を有し、第1の結晶性半導体層に接してn型を有する半導体層を有し、第1の結晶性半導体層に接してp型を有する半導体層を有し、n型を有する半導体層に接する第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を有し、p型を有する半導体層に接する第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層を有し、画素領域において基板上に第1の電極層を有し、第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に第2の電極層を有する第1の電極層の一部がゲート絶縁層で覆われている。     One display device of the present invention includes a pixel region and a driver circuit region over the same substrate, the driver circuit region includes a first gate electrode layer and a second gate electrode layer over the substrate, A gate insulating layer is provided on the gate electrode layer and the second gate electrode layer, and a first crystalline semiconductor layer and a second crystalline semiconductor layer are provided on the gate insulating layer, and the first crystalline semiconductor layer is provided. A first source electrode layer having a n-type semiconductor layer in contact with the first crystalline semiconductor layer, a p-type semiconductor layer in contact with the first crystalline semiconductor layer, and a first source electrode layer in contact with the n-type semiconductor layer; The second source electrode layer and the second drain electrode layer in contact with the p-type semiconductor layer, the first electrode layer on the substrate in the pixel region, A first electrode having an electroluminescent layer on the electrode layer and a second electrode layer on the electroluminescent layer Some of is covered with the gate insulating layer.

本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に導電層を形成し、導電層上にレジストを形成し、レジストをレーザ光で露光してパターニングし、マスクを形成し、マスクを用いて導電層をパターニングし、ゲート電極層及び第1の電極層を形成し、ゲート電極層及び第1の電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に非晶質半導体層を形成し、非晶質半導体層に金属元素を添加して加熱し、非晶質半導体層を結晶化し、結晶性半導体層を形成し、結晶性半導体層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、結晶性半導体層及び一導電型を有する半導体層を加熱し、一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及びゲート絶縁層上に第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び第1の絶縁層とゲート絶縁層に第1の電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び第1の電極層を電気的に接続する配線層を形成し、第1の電極層の一部、及び配線層を覆う第2の絶縁層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に第2の電極層を形成する。     According to one method for manufacturing a display device of the present invention, a conductive layer is formed over an insulating surface, a resist is formed over the conductive layer, the resist is exposed and patterned with laser light, a mask is formed, and the mask is used. The conductive layer is patterned to form a gate electrode layer and a first electrode layer, a gate insulating layer is formed on the gate electrode layer and the first electrode layer, and an amorphous semiconductor layer is formed on the gate insulating layer Then, a metal element is added to the amorphous semiconductor layer and heated, the amorphous semiconductor layer is crystallized, a crystalline semiconductor layer is formed, and a semiconductor layer having one conductivity type is formed in contact with the crystalline semiconductor layer And heating the crystalline semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity type, patterning the semiconductor layer having one conductivity type, forming a source region and a drain region, and in contact with the source region and the drain region, Drain electrode layer shaped Then, a first insulating layer is formed over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer, a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer, and a first insulating layer are formed in the first insulating layer. A second opening reaching the first electrode layer is formed in the layer and the gate insulating layer, and the source electrode layer, the drain electrode layer, and the first electrode layer are electrically connected to the first opening and the second opening. A wiring layer to be connected electrically, a part of the first electrode layer and a second insulating layer covering the wiring layer are formed, an electroluminescent layer is formed on the first electrode layer, and the electroluminescent layer is formed. A second electrode layer is formed thereon.

本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に導電層を形成し、導電層上にレジストを形成し、レジストをレーザ光で露光してパターニングし、マスクを形成し、マスクを用いて導電層をパターニングし、ゲート電極層及び第1の電極層を形成し、ゲート電極層及び第1の電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に第1の半導体層を形成し、第1の半導体層に金属元素を添加して加熱し、第1の半導体層に接して第1の不純物元素を有する第2の半導体層を形成し、第1の半導体層及び第1の不純物元素を有する第2の半導体層を加熱し、第1の不純物元素を有する第2の半導体層を除去し、第1の半導体層に第2の不純物元素を添加してソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及びゲート絶縁層上に第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び第1の絶縁層とゲート絶縁層とに第1の電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び第1の電極層を電気的に接続する配線層を形成し、第1の電極層の一部、及び配線層を覆う第2の絶縁層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に第2の電極層を形成する。     According to one method for manufacturing a display device of the present invention, a conductive layer is formed over an insulating surface, a resist is formed over the conductive layer, the resist is exposed and patterned with laser light, a mask is formed, and the mask is used. The conductive layer is patterned to form a gate electrode layer and a first electrode layer, a gate insulating layer is formed on the gate electrode layer and the first electrode layer, and a first semiconductor layer is formed on the gate insulating layer Then, a metal element is added to the first semiconductor layer and heated to form a second semiconductor layer having the first impurity element in contact with the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer and the first semiconductor layer The second semiconductor layer including the impurity element is heated, the second semiconductor layer including the first impurity element is removed, the second impurity element is added to the first semiconductor layer, and the source region and the drain region are formed. A source electrode in contact with the source region and the drain region. Forming a layer and a drain electrode layer; forming a first insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer; and a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer in the first insulating layer A second opening reaching the first electrode layer is formed in the first insulating layer and the gate insulating layer, and a source electrode layer or a drain electrode layer is formed in the first opening and the second opening. And a wiring layer electrically connecting the first electrode layer, a second insulating layer covering a part of the first electrode layer and the wiring layer is formed, and electroluminescence is formed on the first electrode layer. Forming a layer and forming a second electrode layer on the electroluminescent layer.

本発明の表示装置の作製方法の一は、画素領域及び駆動回路領域において、基板上に導電層を形成し、導電層をレーザ光を用いて露光して、パターニングし、駆動回路領域に第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層、画素領域に第3のゲート電極層及び第1の電極層を形成し、第1のゲート電極層、第2のゲート電極層、第3のゲート電極層、及び第1の電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に、半導体膜を形成し、半導体膜に金属元素を添加して加熱し、半導体膜上にn型を有する半導体膜を形成し、半導体膜及びn型を有する半導体膜を加熱し、半導体膜及びn型を有する半導体膜をパターニングし、駆動回路領域において第1の半導体層、第2の半導体層、第1のn型を有する半導体層、及び第2のn型を有する半導体層を形成し、画素領域において、第3の半導体層及び第3のn型を有する半導体層を形成し、第1のn型を有する半導体層、及び第3のn型を有する半導体層を覆う第1のマスクを形成し、第2のn型を有する半導体層にp型を付与する不純物元素を添加し、第2のn型を有する半導体層をp型を有する半導体層に反転し、第1のn型を有する半導体層に接して第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を、p型を有する半導体層に接して第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層を、第3のn型を有する半導体層に接して第3のソース電極層及び第3のドレイン電極層を形成し、第1のソース電極層、第1のドレイン電極層、第2のソース電極層、第2のドレイン電極層、第3のソース電極層、第3のドレイン電極層及びゲート絶縁層上に第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層に第3のソース電極層または第3のドレイン電極層に達する第1の開口部と、第1の絶縁層及びゲート絶縁層に、第1の電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、第3のソース電極層または第3のドレイン電極層及び第1の電極層を電気的に接続する配線層を形成し、第1の電極層の一部、及び配線層を覆う第2の絶縁層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に第2の電極層を形成する。     According to one method for manufacturing a display device of the present invention, a conductive layer is formed over a substrate in a pixel region and a driver circuit region, the conductive layer is exposed and patterned using a laser beam, and a first layer is formed in the driver circuit region. Forming a first gate electrode layer, a second gate electrode layer, a third gate electrode layer, a third gate electrode layer, and a third gate electrode. A gate insulating layer is formed over the layer and the first electrode layer, a semiconductor film is formed over the gate insulating layer, a metal element is added to the semiconductor film, and the semiconductor film is heated to form an n-type semiconductor over the semiconductor film Forming a film, heating the semiconductor film and the n-type semiconductor film, patterning the semiconductor film and the n-type semiconductor film, and forming a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a first semiconductor layer in the driver circuit region Semiconductor layer having n-type and semiconductor having second n-type Forming a layer, forming a third semiconductor layer and a third n-type semiconductor layer in the pixel region, and covering the first n-type semiconductor layer and the third n-type semiconductor layer A first mask is formed, an impurity element imparting p-type conductivity is added to the second n-type semiconductor layer, the second n-type semiconductor layer is inverted to a p-type semiconductor layer, and the second n-type semiconductor layer is inverted. A first source electrode layer and a first drain electrode layer in contact with a first n-type semiconductor layer; a second source electrode layer and a second drain electrode layer in contact with a p-type semiconductor layer; A third source electrode layer and a third drain electrode layer are formed in contact with the third n-type semiconductor layer, and the first source electrode layer, the first drain electrode layer, the second source electrode layer, Second drain electrode layer, third source electrode layer, third drain electrode layer, and gate A first insulating layer is formed on the edge layer, a first opening reaching the third source electrode layer or the third drain electrode layer in the first insulating layer, and the first insulating layer and the gate insulating layer A second opening reaching the first electrode layer is formed, and a third source electrode layer or a third drain electrode layer and a first electrode layer are formed in the first opening and the second opening. A wiring layer that electrically connects the electrodes, a part of the first electrode layer and a second insulating layer that covers the wiring layer are formed, and an electroluminescent layer is formed on the first electrode layer. A second electrode layer is formed on the light emitting layer.

本発明の表示装置の一は、絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を有し、ゲート絶縁層上に結晶性半導体層を有し、結晶性半導体層に接して一導電型を有する半導体層を有し、一導電性を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、ソース電極層、ドレイン電極層及び画素電極層上に絶縁層を有し、絶縁層はソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、ゲート絶縁層及び絶縁層は画素電極層に達する第2の開口部を有し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層と画素電極層とが電気的に接続する配線層を有する。     One embodiment of the display device of the present invention includes a gate electrode layer and a pixel electrode layer provided over an insulating surface, a gate insulating layer over the gate electrode layer, and a crystalline semiconductor layer over the gate insulating layer. A semiconductor layer having one conductivity type in contact with the crystalline semiconductor layer, a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity, and a source electrode layer, a drain electrode layer, and a pixel. An insulating layer is provided over the electrode layer, the insulating layer has a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer, and the gate insulating layer and the insulating layer have a second opening reaching the pixel electrode layer. In addition, the first opening and the second opening each include a wiring layer in which the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected.

本発明の表示装置の一は、絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を有し、ゲート絶縁層上にソース領域及びドレイン領域が設けられた結晶性半導体層を有し、ソース領域及びドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、ソース電極層、ドレイン電極層及び画素電極層上に絶縁層を有し、絶縁層はソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、ゲート絶縁層及び絶縁層は画素電極層に達する第2の開口部を有し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層と画素電極層とが電気的に接続する配線層を有する。     One embodiment of the display device of the present invention includes a gate electrode layer and a pixel electrode layer provided over an insulating surface, a gate insulating layer over the gate electrode layer, and a source region and a drain region over the gate insulating layer. A crystalline semiconductor layer provided; a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the source region and the drain region; an insulating layer over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the pixel electrode layer; The layer has a first opening reaching the source or drain electrode layer, and the gate insulating layer and the insulating layer have a second opening reaching the pixel electrode layer, and the first opening and the second opening A wiring layer in which the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected is provided in the opening.

本発明の表示装置の一は、画素領域及び駆動回路領域を同一基板上に有し、駆動回路領域において基板上に第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層を有し、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層上にゲート絶縁層を有し、ゲート絶縁層上に第1の結晶性半導体層及び第2の結晶性半導体層を有し、第1の結晶性半導体層に接してn型を有する半導体層を有し、第1の結晶性半導体層に接してp型を有する半導体層を有し、n型を有する半導体層に接する第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を有し、p型を有する半導体層に接する第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層を有し、画素領域において基板上に画素電極層を有し、画素電極層の一部がゲート絶縁層で覆われている。     One display device of the present invention includes a pixel region and a driver circuit region over the same substrate, the driver circuit region includes a first gate electrode layer and a second gate electrode layer over the substrate, A gate insulating layer is provided on the gate electrode layer and the second gate electrode layer, and a first crystalline semiconductor layer and a second crystalline semiconductor layer are provided on the gate insulating layer, and the first crystalline semiconductor layer is provided. A first source electrode layer having a n-type semiconductor layer in contact with the first crystalline semiconductor layer, a p-type semiconductor layer in contact with the first crystalline semiconductor layer, and a first source electrode layer in contact with the n-type semiconductor layer; A drain electrode layer, a second source electrode layer and a second drain electrode layer in contact with a p-type semiconductor layer, a pixel electrode layer on a substrate in a pixel region, Part of it is covered with a gate insulating layer.

本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に導電層を形成し、導電層上にレジストを形成し、レジストをレーザ光で露光してパターニングし、マスクを形成し、マスクを用いて導電層をパターニングし、ゲート電極層及び画素電極層を形成し、ゲート電極層及び画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に非晶質半導体層を形成し、非晶質半導体層に金属元素を添加して加熱し、非晶質半導体層を結晶化し、結晶性半導体層を形成し、結晶性半導体層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、結晶性半導体層及び一導電型を有する半導体層を加熱し、一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及びゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び絶縁層とゲート絶縁層に画素電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び画素電極層を電気的に接続する配線層を形成する。     According to one method for manufacturing a display device of the present invention, a conductive layer is formed over an insulating surface, a resist is formed over the conductive layer, the resist is exposed and patterned with laser light, a mask is formed, and the mask is used. The conductive layer is patterned to form a gate electrode layer and a pixel electrode layer, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer and the pixel electrode layer, an amorphous semiconductor layer is formed over the gate insulating layer, and an amorphous layer is formed. A crystalline semiconductor layer is heated by adding a metal element to the crystalline semiconductor layer, crystallizing the amorphous semiconductor layer, forming a crystalline semiconductor layer, and forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the crystalline semiconductor layer. The semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity type are heated, the semiconductor layer having one conductivity type is patterned, a source region and a drain region are formed, and the source electrode layer and the drain electrode layer are in contact with the source region and the drain region. Forming An insulating layer is formed over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer, a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer in the insulating layer, and a pixel electrode layer reaching the insulating layer and the gate insulating layer A second opening is formed, and a wiring layer that electrically connects the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening.

本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に導電層を形成し、導電層上にレジストを形成し、レジストをレーザ光で露光してパターニングし、マスクを形成し、マスクを用いて導電層をパターニングし、ゲート電極層及び画素電極層を形成し、ゲート電極層及び画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に第1の半導体層を形成し、第1の半導体層に金属元素を添加して加熱し、第1の半導体層に接して第1の不純物元素を有する第2の半導体層を形成し、第1の半導体層及び第1の不純物元素を有する第2の半導体層を加熱し、第1の不純物元素を有する第2の半導体層を除去し、第1の半導体層に第2の不純物元素を添加してソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及びゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び絶縁層とゲート絶縁層とに画素電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び画素電極層を電気的に接続する配線層を形成する。     According to one method for manufacturing a display device of the present invention, a conductive layer is formed over an insulating surface, a resist is formed over the conductive layer, the resist is exposed and patterned with laser light, a mask is formed, and the mask is used. The conductive layer is patterned to form a gate electrode layer and a pixel electrode layer, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer and the pixel electrode layer, a first semiconductor layer is formed over the gate insulating layer, A metal element is added to the semiconductor layer and heated to form a second semiconductor layer having the first impurity element in contact with the first semiconductor layer, and having the first semiconductor layer and the first impurity element The second semiconductor layer is heated, the second semiconductor layer having the first impurity element is removed, the second impurity element is added to the first semiconductor layer to form a source region and a drain region, and the source Source electrode layer in contact with region and drain region And a drain electrode layer, an insulating layer is formed on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer, a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer, and the insulating layer and the gate A wiring layer that forms a second opening reaching the pixel electrode layer in the insulating layer and electrically connects the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer to the first opening and the second opening. Form.

本発明の表示装置の作製方法の一は、画素領域及び駆動回路領域において、基板上に導電層を形成し、導電層をレーザ光を用いて露光して、パターニングし、駆動回路領域に第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層、画素領域に第3のゲート電極層及び画素電極層を形成し、第1のゲート電極層、第2のゲート電極層、第3のゲート電極層、及び画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に、第1の半導体膜を形成し、半導体膜に金属元素を添加して加熱し、半導体膜上にn型を有する半導体膜を形成し、半導体膜及びn型を有する半導体膜を加熱し、半導体膜及びn型を有する半導体膜をパターニングし、駆動回路領域において第1の半導体層、第2の半導体層、第1のn型を有する半導体層、及び第2のn型を有する半導体層を形成し、画素領域において、第3の半導体層及び第3のn型を有する半導体層を形成し、第1のn型を有する半導体層、及び第3のn型を有する半導体層を覆う第1のマスクを形成し、第2のn型を有する半導体層にp型を付与する不純物元素を添加し、第2のn型を有する半導体層をp型を有する半導体層に反転し、第1のn型を有する半導体層に接して第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を、p型を有する半導体層に接して第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層を、第3のn型を有する半導体層に接して第3のソース電極層及び第3のドレイン電極層を形成し、第1のソース電極層、第1のドレイン電極層、第2のソース電極層、第2のドレイン電極層、第3のソース電極層、第3のドレイン電極層及びゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、絶縁層に第3のソース電極層または第3のドレイン電極層に達する第1の開口部と、絶縁層及びゲート絶縁層に、画素電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、第3のソース電極層または第3のドレイン電極層及び画素電極層を電気的に接続する配線層を形成する。 According to one method for manufacturing a display device of the present invention, a conductive layer is formed over a substrate in a pixel region and a driver circuit region, the conductive layer is exposed and patterned using laser light, and a first layer is formed in the driver circuit region. Forming a gate electrode layer, a second gate electrode layer, a third gate electrode layer and a pixel electrode layer in the pixel region, a first gate electrode layer, a second gate electrode layer, a third gate electrode layer, And a gate insulating layer is formed over the pixel electrode layer, a first semiconductor film is formed over the gate insulating layer, a metal element is added to the semiconductor film and heated, and a semiconductor film having an n-type over the semiconductor film The semiconductor film and the n-type semiconductor film are heated, the semiconductor film and the n-type semiconductor film are patterned, and the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the first n are formed in the driver circuit region. A semiconducting layer having a mold and a second n-type semiconductor layer A body layer is formed, a third semiconductor layer and a third n-type semiconductor layer are formed in the pixel region, and the first n-type semiconductor layer and the third n-type semiconductor layer are formed A first mask is formed, an impurity element imparting p-type conductivity is added to the second n-type semiconductor layer, the second n-type semiconductor layer is inverted to a p-type semiconductor layer, and The first source electrode layer and the first drain electrode layer are in contact with the first n-type semiconductor layer, and the second source electrode layer and the second drain electrode layer are in contact with the p-type semiconductor layer. The third source electrode layer and the third drain electrode layer are formed in contact with the third n-type semiconductor layer, and the first source electrode layer, the first drain electrode layer, and the second source electrode layer are formed. , Second drain electrode layer, third source electrode layer, third drain electrode layer, and gate An insulating layer is formed over the insulating layer, a first opening reaching the third source electrode layer or the third drain electrode layer in the insulating layer, and a second reaching the pixel electrode layer in the insulating layer and the gate insulating layer And a wiring layer for electrically connecting the third source electrode layer or the third drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening.

本発明により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することができる。このため少ないマスク数でTFTを形成することができる。また、本発明で形成されるTFTは、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、p型を付与する不純物元素(アクセプター型元素)又はn型を付与する不純物元素(ドナー型元素)に加え、結晶化を促進する元素である金属元素をも含む。このため、抵抗率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、高速動作が可能な表示装置を作製することが可能である。代表的には、OCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な表示装置を製造することが可能である。     According to the present invention, an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be formed. Therefore, a TFT can be formed with a small number of masks. In addition, since the TFT formed according to the present invention is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility than an inverted staggered TFT formed using an amorphous semiconductor film. In addition to the impurity element imparting p-type (acceptor-type element) or the impurity element imparting n-type (donor-type element), the source region and the drain region also include a metal element that is an element that promotes crystallization. Including. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a display device capable of high speed operation can be manufactured. Typically, it is possible to manufacture a display device that can display with a high response speed and a high viewing angle like the OCB mode.

また、非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して、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、表示ムラを低減することが可能であり、信頼性の高い表示装置を作製することが可能である。     Further, as compared with a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film, 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 display device can be manufactured.

更には、ゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素を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。このため、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 step is gettered by the gettering step, off current can be reduced. For this reason, it is possible to improve contrast by providing such a TFT in a switching element of a display device.

また本発明によると、材料のロスも少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の表示装置を歩留まりよく作製することができる。   Further, according to the present invention, material loss is small, and cost reduction can be achieved. Therefore, a high-performance and highly reliable display device can be manufactured with high yield.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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、本発明は以下に示す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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 1)
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in structures of the present invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.

図29(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス上に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであれば1024×768×3(RGB)、UXGAであれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。   FIG. 29A is a top view illustrating a structure of a display panel according to the present invention. A pixel portion 2701 in which pixels 2702 are arranged in a matrix over a substrate 2700 having an insulating surface, a scan line side input terminal 2703, a signal A line side input terminal 2704 is formed. The number of pixels may be provided in accordance with various standards. For XGA, 1024 × 768 × 3 (RGB), for UXGA, 1600 × 1200 × 3 (RGB), and for full specification high vision, 1920 × 1080. X3 (RGB) may be used.

画素2702は、走査線側入力端子2703から延在する走査線と、信号線側入力端子2704から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素2702のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極が備えられている。スイッチング素子の代表的な一例はTFTであり、TFTのゲート電極側が走査線と、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する信号によって独立して制御可能としている。   The pixels 2702 are arranged in a matrix by a scan line extending from the scan line side input terminal 2703 and a signal line extending from the signal line side input terminal 2704 intersecting. Each of the pixels 2702 includes a switching element and a pixel electrode connected to the switching element. A typical example of the switching element is a TFT. By connecting the gate electrode side of the TFT to a scanning line and the source or drain side to a signal line, each pixel can be controlled independently by a signal input from the outside. Yes.

図29(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示パネルの構成を示しているが、図30(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図30(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図30において、ドライバIC2751は、FPC2750と接続している。     FIG. 29A shows a structure of a display panel in which signals input to the scanning lines and the signal lines are controlled by an external driving circuit. As shown in FIG. The driver IC 2751 may be mounted on the substrate 2700 by the Glass method. As another mounting mode, a TAB (Tape Automated Bonding) method as shown in FIG. 30B may be used. The driver IC may be formed on a single crystal semiconductor substrate or may be a circuit in which a TFT is formed on a glass substrate. In FIG. 30, the driver IC 2751 is connected to the FPC 2750.

また、画素に設けるTFTをSASで形成する場合には、図29(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成し一体化することもできる。図29(B)において、3701は画素部であり、信号線側駆動回路は、図29(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図29(C)は、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704をガラス基板4700上に一体形成することもできる。     In the case where a TFT provided for a pixel is formed using SAS, a scan line driver circuit 3702 can be formed over the substrate 3700 and integrated as shown in FIG. In FIG. 29B, reference numeral 3701 denotes a pixel portion, and the signal line side driver circuit is controlled by an external driver circuit as in FIG. In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor, a single crystal semiconductor, or the like with high mobility, in FIG. It can also be integrally formed on 4700.

本発明は、配線層若しくは電極を形成する導電層や、所定のパターンに形成するためのマスク層など表示パネルを作製するために必要な物体(その目的や機能に応じて膜や層などあらゆる形態で存在する)のうち、少なくとも一つ若しくはそれ以上を、選択的に所望な形状に形成可能な方法により形成して、表示装置を作製することを特徴とするものである。本発明は、薄膜トランジスタや表示装置を構成する、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層などの導電層、半導体層、マスク層、絶縁層など、所定の形状を有して形成される全ての構成要素に対して適用できる。選択的に所望な形状に形成可能な方法として、導電層や絶縁層など形成し、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出(噴出)して所定のパターンに形成することが可能な、液滴吐出(噴出)法(その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。)を用いる。また、物体が所望のパターンに転写、または描写できる方法、例えば各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)なども用いることができる。     The present invention relates to an object necessary for manufacturing a display panel such as a conductive layer for forming a wiring layer or an electrode or a mask layer for forming a predetermined pattern (all forms such as a film and a layer depending on its purpose and function). The display device is manufactured by forming at least one or more of them in a method that can be selectively formed into a desired shape. The present invention includes all conductive layers such as a gate electrode layer, a source electrode layer, and a drain electrode layer, a semiconductor layer, a mask layer, an insulating layer, and the like that constitute a thin film transistor and a display device. Applicable to components. As a method that can be selectively formed into a desired shape, a conductive layer, an insulating layer, or the like is formed, and droplets of a composition prepared for a specific purpose are selectively ejected (ejected) to form a predetermined pattern. It is possible to use a droplet discharge (ejection) method (also called an ink jet method depending on the method). In addition, a method in which an object can be transferred or drawn in a desired pattern, for example, various printing methods (a method in which a desired pattern such as screen (stencil) printing, offset (lithographic) printing, letterpress printing or gravure (intaglio printing) is formed) Etc. can also be used.

本実施の形態は、流動性を有する形成する材料を含む組成物を、液滴として吐出(噴出)し、所望なパターンに形成する方法を用いている。形成物の被形成領域に、形成する材料を含む液滴を吐出し、焼成、乾燥等を行って固定化し所望なパターンで物体を形成する。     This embodiment mode uses a method in which a composition containing a material having fluidity is ejected (ejected) as droplets to form a desired pattern. A droplet containing a material to be formed is ejected onto a formation region of the formed product, and fixed by firing, drying, or the like to form an object with a desired pattern.

液滴吐出法に用いる液滴吐出装置の一態様を図27に示す。液滴吐出手段1403の個々のヘッド1405、ヘッド1412は制御手段1407に接続され、それがコンピュータ1410で制御することにより予めプログラミングされたパターンに描画することができる。描画するタイミングは、例えば、基板1400上に形成されたマーカー1411を基準に行えば良い。或いは、基板1400の縁を基準にして基準点を確定させても良い。これを撮像手段1404で検出し、画像処理手段1409にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ1410で認識して制御信号を発生させて制御手段1407に送る。撮像手段1404としては、電荷結合素子(CCD)や相補型金属酸化物半導体(CMOS)を利用したイメージセンサなどを用いることができる。勿論、基板1400上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体1408に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段1407に制御信号を送り、液滴吐出手段1403の個々のヘッド1405、ヘッド1412を個別に制御することができる。吐出する材料は、材料供給源1413、材料供給源1414より配管を通してヘッド1405、ヘッド1412にそれぞれ供給される。     One mode of a droplet discharge apparatus used for the droplet discharge method is shown in FIG. The individual heads 1405 and 1412 of the droplet discharge means 1403 are connected to the control means 1407, which can be drawn in a pre-programmed pattern under the control of the computer 1410. The drawing timing may be performed with reference to a marker 1411 formed on the substrate 1400, for example. Alternatively, the reference point may be determined based on the edge of the substrate 1400. This is detected by the imaging means 1404, converted into a digital signal by the image processing means 1409, is recognized by the computer 1410, a control signal is generated, and sent to the control means 1407. As the imaging unit 1404, an image sensor using a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) can be used. Of course, the information on the pattern to be formed on the substrate 1400 is stored in the storage medium 1408. Based on this information, a control signal is sent to the control means 1407, and each head 1405 of the droplet discharge means 1403 is sent. The heads 1412 can be individually controlled. The material to be discharged is supplied from the material supply source 1413 and the material supply source 1414 to the head 1405 and the head 1412 through piping.

ヘッド1405内部は、点線1406が示すように液状の材料を充填する空間と、吐出口であるノズルを有する構造となっている。図示しないが、ヘッド1412もヘッド1405と同様な内部構造を有する。ヘッド1405とヘッド1412のノズルのサイズは異なっており、異なる材料を異なる幅で同時に描画することができる。一つのヘッドで、導電性材料や有機、無機材料などをそれぞれ吐出し、描画することができ、層間膜のような広領域に描画する場合は、スループットを向上させるため複数のノズルより同材料を同時に吐出し、描画することができる。大型基板を用いる場合、ヘッド1405、ヘッド1412は基板上を、矢印の方向に自在に走査し、描画する領域を自由に設定することができ、同じパターンを一枚の基板に複数描画することができる。     The inside of the head 1405 has a structure having a space filled with a liquid material as indicated by a dotted line 1406 and a nozzle that is a discharge port. Although not shown, the head 1412 has the same internal structure as the head 1405. The nozzle sizes of the head 1405 and the head 1412 are different, and different materials can be drawn simultaneously with different widths. With one head, conductive material, organic material, inorganic material, etc. can be discharged and drawn respectively. When drawing in a wide area like an interlayer film, the same material is used from multiple nozzles to improve throughput. It is possible to discharge and draw at the same time. In the case of using a large substrate, the head 1405 and the head 1412 can freely scan on the substrate in the direction of the arrow to freely set a drawing area, and a plurality of the same pattern can be drawn on a single substrate. it can.

本発明では、形成物のパターニング工程においてを感光性のレジストや感光性物質を含む材料に光を照射し、露光する工程を行う。露光に用いる光は、特に限定されず、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。例えば、紫外線ランプ、ブラックライト、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いてもよい。その場合、ランプ光源は、必要な時間点灯させて照射してもよいし、複数回照射してもよい。     In the present invention, in the patterning process of the formed product, a light exposure is performed by irradiating light to a photosensitive resist or a material containing a photosensitive substance. The light used for exposure is not particularly limited, and any one of infrared light, visible light, ultraviolet light, or a combination thereof can be used. For example, light emitted from an ultraviolet lamp, black light, halogen lamp, metal halide lamp, xenon arc lamp, carbon arc lamp, high pressure sodium lamp, or high pressure mercury lamp may be used. In that case, the lamp light source may be lit and irradiated for a necessary time, or may be irradiated multiple times.

レーザ光(レーザビームともいう)を用いてもよく、レーザ光を用いるとより精密なパターンで被形成領域を露光処理できるので、そこに形成される物体も高繊細化することができる。本発明で用いることのできるレーザ光を処理領域に照射してパターンを描画する、レーザ光直接描画装置について、図26を用いて説明する。本実施の形態では、レーザ光を照射する領域をマスク等を介して選択するのではなく、処理領域を選択して直接照射して処理するため、レーザ光直接描画装置を用いる。図26に示すようにレーザ光直接描画装置1001は、レーザ光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、レーザ光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、レーザ光を減衰させるための光学系(NDフィルタ)1005と、レーザ光の強度を変調するための音響光学変調器(AOM)1006と、レーザ光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、PC1002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。     Laser light (also referred to as a laser beam) may be used. When the laser light is used, the formation region can be exposed with a more precise pattern, so that an object formed there can be highly fine. A laser light direct drawing apparatus that draws a pattern by irradiating a processing region with laser light that can be used in the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment mode, a laser beam direct drawing apparatus is used in order to select a processing region and directly irradiate and process it instead of selecting a region to be irradiated with laser light through a mask or the like. As shown in FIG. 26, a laser beam direct drawing apparatus 1001 includes a personal computer (hereinafter referred to as a PC) 1002 that executes various controls when irradiating a laser beam, a laser oscillator 1003 that outputs a laser beam, and a laser. A power source 1004 of the oscillator 1003, an optical system (ND filter) 1005 for attenuating the laser light, an acousto-optic modulator (AOM) 1006 for modulating the intensity of the laser light, and an enlargement or reduction of the cross section of the laser light An optical system 1007 composed of a lens for carrying out an optical path, a mirror for changing an optical path, etc., a substrate moving mechanism 1009 having an X stage and a Y stage, and D / D for digital-analog conversion of control data output from the PC 1002 Acousto-optic modulator 100 according to analog voltage output from A converter 1010 and D / A converter A driver 1011 for controlling, and a driver 1012 for outputting a driving signal for driving the substrate moving mechanism 1009.

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2高調波〜第5高調波を適用するのが好ましい。 As the laser oscillator 1003, a laser oscillator that can oscillate ultraviolet light, visible light, or infrared light can be used. As the laser oscillator, excimer laser oscillators such as KrF, ArF, KrF, XeCl, and Xe, gas laser oscillators such as He, He-Cd, Ar, He-Ne, and HF, YAG, GdVO 4 , YVO 4 , YLF, and YAlO Cr crystal such as 3, Nd, Er, Ho, Ce, Co, solid-state laser oscillator using a crystal doped with Ti or Tm, can be used GaN, GaAs, GaAlAs, a semiconductor laser oscillator of InGaAsP or the like. In the solid-state laser oscillator, it is preferable to apply the second to fifth harmonics of the fundamental wave.

次に、レーザ光直接描画装置を用いた物質(表面)の露光処理について述べる。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1008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光は、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光は、光学系1007で光路及びレーザ光(ビームスポット)の形状を変化させ、レンズで集光した後、基板上に形成された被処理物に該レーザ光を照射して、被処理物を改質処理する。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光が照射され、被処理物の露光処理が行われる。     Next, a substance (surface) exposure process using a laser beam direct drawing apparatus will be described. When the substrate 1008 is mounted on the substrate moving mechanism 1009, the PC 1002 detects the position of the marker attached to the substrate 1008 by a camera (not shown). Next, the PC 1002 generates movement data for moving the substrate movement mechanism 1009 based on the detected marker position data and drawing pattern data input in advance. Thereafter, the PC 1002 controls the output light amount of the acousto-optic modulator 1006 via the driver 1011, so that the laser light output from the laser oscillator 1003 is attenuated by the optical system 1005 and then the acousto-optic modulator 1006. The light amount is controlled so as to be a predetermined light amount. On the other hand, the laser light output from the acousto-optic modulator 1006 is changed in the optical path and the shape of the laser light (beam spot) by the optical system 1007, condensed by the lens, and then applied to the object formed on the substrate. Irradiation with the laser beam modifies the object to be processed. At this time, according to the movement data generated by the PC 1002, the movement of the substrate moving mechanism 1009 is controlled in the X direction and the Y direction. As a result, the predetermined place is irradiated with laser light, and the exposure processing of the workpiece is performed.

この結果、レーザ光が照射された領域で、被処理物は露光され、感光される。感光性物質には大きくわけてネガ型とポジ型がある。ネガ型の場合は、露光された部分で化学反応が生じ、現像液によって化学反応が生じた部分のみが残されてパターンが形成される。また、ポジ型の場合は、露光された部分で化学反応が生じ、現像液によって化学反応が生じた部分が溶解され、露光されなかった部分のみが残されてパターンが形成される。レーザ光のエネルギーの一部は被処理物材料で熱に変換され、被処理物の一部を反応させるため、処理された被処理物の領域の幅が、処理するレーザ光の幅より若干大きくなることもある。また、短波長のレーザ光ほど、レーザ光の径を短く集光することが可能であるため、微細な幅に処理領域を形成するためには、短波長のレーザ光を照射することが好ましい。     As a result, the workpiece is exposed and exposed in the region irradiated with the laser beam. Photosensitive materials are roughly divided into negative types and positive types. In the case of the negative type, a chemical reaction occurs in the exposed part, and only the part in which the chemical reaction is caused by the developer is left to form a pattern. In the case of the positive type, a chemical reaction occurs in the exposed portion, the portion in which the chemical reaction has occurred is dissolved by the developing solution, and only the unexposed portion is left to form a pattern. A part of the energy of the laser beam is converted into heat by the material to be processed, and a part of the object to be processed reacts. Therefore, the width of the processed object region is slightly larger than the width of the laser beam to be processed. Sometimes. Further, the shorter the wavelength of the laser light, the shorter the diameter of the laser light can be condensed. Therefore, it is preferable to irradiate the laser light with a short wavelength in order to form a processing region with a fine width.

また、レーザ光の膜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。   The spot shape on the film surface of the laser beam is processed by an optical system so as to be a dot, circle, ellipse, rectangle, or line (strictly, a long and narrow rectangle).

また、図26に示した装置は、基板の表面側からレーザ光を照射して露光する例を示したが、光学系や基板移動機構を適宜変更し、基板の裏面側からレーザ光を照射して露光するレーザビーム描画装置としてもよい。   The apparatus shown in FIG. 26 shows an example in which exposure is performed by irradiating a laser beam from the front surface side of the substrate. However, the optical system and the substrate moving mechanism are appropriately changed to irradiate the laser beam from the back surface side of the substrate. Alternatively, a laser beam drawing apparatus that performs exposure may be used.

なお、ここでは、基板を移動して選択的にレーザ光を照射しているが、これに限定されず、レーザ光をX−Y軸方向に走査してレーザ光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, but the present invention is not limited to this, and the laser beam can be irradiated by scanning the laser beam in the X-Y axis direction. In this case, it is preferable to use a polygon mirror or a galvanometer mirror for the optical system 1007.

また、光は、ランプ光源による光とレーザ光とを組み合わせて用いることもでき、比較的広範囲なパターニングを行う領域は、マスクを用いてランプによる照射処理を行い、高繊細なパターニングを行う領域のみレーザ光で照射処理を行うこともできる。このように光の照射処理を行うと、スループットも向上でき、かつ高繊細にパターニングされた配線基板などを得ることができる。     In addition, light can also be used in combination with light from a lamp light source and laser light, and the only area where patterning is relatively wide is to perform irradiation with a lamp using a mask to perform high-definition patterning. Irradiation treatment can also be performed with laser light. By performing the light irradiation treatment in this way, it is possible to improve the throughput and obtain a highly finely patterned wiring board or the like.

本発明の実施の形態について、図1乃至図9を用いて説明する。より詳しくは、本発明を適用した表示装置の作製方法について説明する。まず、本発明を適用した、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを有する表示装置の作製方法について説明する。図2〜図6(A)は表示装置画素部の上面図であり、図2〜図6の(B)は、図2〜図6(A)における線A―Cによる断面図、図2〜図6の(C)は、図2〜図6(A)における線B−Dによる断面図である。     Embodiment Modes of the present invention will be described with reference to FIGS. More specifically, a method for manufacturing a display device to which the present invention is applied will be described. First, a method for manufacturing a display device having a channel-etched thin film transistor to which the present invention is applied will be described. 2 to 6A are top views of the pixel portion of the display device, and FIG. 2B to FIG. 6B are cross-sectional views taken along line A—C in FIG. 2 to FIG. FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line B-D in FIGS.

基板100は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板、ステンレス基板又は本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いる。また、基板100の表面が平坦化されるようにCMP法などによって、研磨しても良い。なお、基板100上に、絶縁層を形成してもよい。絶縁層は、CVD法、プラズマCVD法、スパッタリング法、スピンコート法等の公知の方法により、珪素を含む酸化物材料、窒化物材料を用いて、単層又は積層して形成される。この絶縁層は、形成しなくても良いが、基板100からの汚染物質などを遮断する効果がある。基板100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 substrate 100, a glass substrate made of barium borosilicate glass, alumino borosilicate glass, or the like, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process is used. Further, polishing may be performed by a CMP method or the like so that the surface of the substrate 100 is planarized. Note that an insulating layer may be formed over the substrate 100. The insulating layer is formed as a single layer or a stacked layer using an oxide material or a nitride material containing silicon by a known method such as a CVD method, a plasma CVD method, a sputtering method, or a spin coating method. This insulating layer may not be formed, but has an effect of blocking contaminants from the substrate 100. As the substrate 100, a large area substrate such as 320 mm × 400 mm, 370 mm × 470 mm, 550 mm × 650 mm, 600 mm × 720 mm, 680 mm × 880 mm, 1000 mm × 1200 mm, 1100 mm × 1250 mm, 1150 mm × 1300 mm can be used.

基板100上に導電膜101を形成する。導電膜101は、パターニングされゲート電極層と画素電極層となる。導電膜101は、印刷法、電界メッキ法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、CVD法(Chemical Vapor Deposition)、蒸着法等の公知の手法により高融点材料を用いて形成することが好ましい。また形成方法としては、液滴吐出法によって所望のパターンに形成することもできる。高融点材料を用いることにより、後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)、ジルコニア(Zr)、ハフニウム(Hf)、ビスマス(Bi)、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、基板表面に窒化タンタル膜、その上にタングステン膜を積層してもよい。なお、後の加熱工程が、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプから選ばれた一種または複数種からの輻射により行うLRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法、窒素やアルゴンなどの不活性気体を加熱媒質として用いるGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法を用いる場合、短時間による熱処理のため比較的融点の低いアルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Cu)を用いて導電膜を形成しても良い。このような反射性を有する金属は、上面放射型の表示パネルを作製する場合には好ましい。また、珪素に一導電型を付与する不純物元素を添加した材料を用いても良い。例えば、非晶質珪素膜にリン(P)などのn型を付与する不純物元素が含まれたn型を有する珪素膜などを用いることができる。     A conductive film 101 is formed over the substrate 100. The conductive film 101 is patterned into a gate electrode layer and a pixel electrode layer. The conductive film 101 is preferably formed using a high melting point material by a known method such as a printing method, an electroplating method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a CVD method (Chemical Vapor Deposition), or an evaporation method. As a forming method, a desired pattern can be formed by a droplet discharge method. By using a high melting point material, a later heating step is possible. High melting point materials include tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconia (Zr), hafnium (Hf), bismuth (Bi), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co) A metal such as nickel (Ni) or platinum (Pt), an alloy thereof, or a metal nitride thereof can be used as appropriate. Further, a plurality of these layers may be stacked. Typically, a tantalum nitride film may be stacked on the substrate surface, and a tungsten film may be stacked thereon. LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal) method in which the subsequent heating process is performed by radiation from one or more kinds selected from halogen lamps, metal halide lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, high pressure sodium lamps, and high pressure mercury lamps. When using a GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) method using an inert gas such as nitrogen or argon as a heating medium, aluminum (Al), silver (Ag), and gold (Cu ) May be used to form a conductive film. Such a metal having reflectivity is preferable when a top emission display panel is manufactured. Alternatively, a material in which an impurity element imparting one conductivity type is added to silicon may be used. For example, an n-type silicon film in which an amorphous silicon film contains an impurity element imparting n-type such as phosphorus (P) can be used.

導電膜101は、画素電極層としても機能するので、透明導電性材料を用いて形成することもできる。よって導電膜101は、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(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)などにより形成してもよい。好ましくは、スパッタリング法により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(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)などで形成する。より好ましくは、ITOに酸化珪素が2〜10重量%含まれたターゲットを用いてスパッタリング法で形成された酸化珪素を含む酸化インジウムスズ膜を用いる。この他、酸化珪素を含み酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した酸化インジウム酸化亜鉛合金などの導電性材料を用いても良い。 Since the conductive film 101 also functions as a pixel electrode layer, the conductive film 101 can be formed using a transparent conductive material. Therefore, the conductive film 101 may be formed using indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), or the like. Preferably, it is formed of indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), zinc oxide (ZnO), or the like by a sputtering method. More preferably, an indium tin oxide film containing silicon oxide formed by a sputtering method using a target in which 2 to 10% by weight of silicon oxide is contained in ITO is used. In addition, a conductive material such as an indium zinc oxide alloy in which silicon oxide is included and indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO) may be used.

本実施の形態では、導電膜101は、導電性材料としてインジウム錫酸化物を含む組成物を吐出して、550℃で焼成し、導電膜101を形成する。液滴吐出手段とは、組成物の吐出口を有するノズルや、1つ又は複数のノズルを具備したヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。液滴吐出手段が具備するノズルの径は、0.02〜100μm(好適には30μm以下)に設定し、該ノズルから吐出される組成物の吐出量は0.001pl〜100pl(好適には0.1pl以上40pl以下、より好ましくは10pl以下)に設定する。吐出量は、ノズルの径の大きさに比例して増加する。また、被処理物とノズルの吐出口との距離は、所望の箇所に滴下するために、出来る限り近づけておくことが好ましく、好適には0.1〜3mm(好適には1mm以下)程度に設定する。     In this embodiment, the conductive film 101 is formed by discharging a composition containing indium tin oxide as a conductive material and baking at 550 ° C. The droplet discharge means is a general term for a device having means for discharging droplets such as a nozzle having a composition discharge port and a head having one or a plurality of nozzles. The diameter of the nozzle provided in the droplet discharge means is set to 0.02 to 100 μm (preferably 30 μm or less), and the discharge amount of the composition discharged from the nozzle is 0.001 pl to 100 pl (preferably 0). .1pl or more and 40pl or less, more preferably 10pl or less). The discharge amount increases in proportion to the size of the nozzle diameter. In addition, the distance between the object to be processed and the nozzle outlet is preferably as close as possible in order to drop it at a desired location, preferably about 0.1 to 3 mm (preferably about 1 mm or less). Set.

吐出口から吐出する組成物は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。導電性材料とは、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al等の金属、Cd、Znの金属硫化物、Fe、Ti、Si、Ge、Si、Zr、Baなどの酸化物、ハロゲン化銀の微粒子又は分散性ナノ粒子に相当する。また、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタン等に相当する。導電層材料として複数の前述した金属材料などを混合してもよい。但し、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適であり、より好適には、低抵抗な銀、銅を用いるとよい。但し、銀、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。バリア膜としては、窒化珪素膜やニッケルボロン(NiB)を用いるとことができる。   A composition in which a conductive material is dissolved or dispersed in a solvent is used as the composition discharged from the discharge port. Conductive materials include metals such as Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, and Al, metal sulfides of Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Si, Zr, Ba It corresponds to oxides such as silver halide fine particles or dispersible nanoparticles. Further, it corresponds to indium tin oxide (ITO) used as a transparent conductive film, ITSO composed of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, and the like. A plurality of the aforementioned metal materials and the like may be mixed as the conductive layer material. However, it is preferable to use a composition in which any of gold, silver and copper is dissolved or dispersed in a solvent in consideration of the specific resistance value, more preferably the composition discharged from the discharge port. It is preferable to use low resistance silver or copper. However, when silver or copper is used, a barrier film may be provided as a countermeasure against impurities. As the barrier film, a silicon nitride film or nickel boron (NiB) can be used.

また、導電性材料の周りに他の導電性材料がコーティングされ、複数の層になっている粒子でも良い。例えば、銅の周りにニッケルボロン(NiB)がコーティングされ、その周囲に銀がコーティングされている3層構造の粒子などを用いても良い。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る。組成物の粘度は20mPa・s(cp)以下が好適であり、これは、乾燥が起こることを防止したり、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにしたりするためである。また、組成物の表面張力は、40mN/m以下が好適である。但し、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。一例として、ITOや、有機インジウム、有機スズを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・s、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5〜20mPa・sに設定するとよい。   Alternatively, particles in which a conductive material is coated with another conductive material to form a plurality of layers may be used. For example, particles having a three-layer structure in which nickel boron (NiB) is coated around copper and silver is coated around it may be used. 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 are used. The viscosity of the composition is preferably 20 mPa · s (cp) or less, in order to prevent the drying from occurring or to smoothly discharge the composition from the discharge port. The surface tension of the composition is preferably 40 mN / m or less. However, the viscosity and the like of the composition may be appropriately adjusted according to the solvent to be used and the application. As an example, the viscosity of a composition in which ITO, organic indium, or organic tin is dissolved or dispersed in a solvent is 5 to 20 mPa · s, the viscosity of a composition in which silver is dissolved or dispersed in a solvent is 5 to 20 mPa · s, The viscosity of the composition in which gold is dissolved or dispersed in a solvent is preferably set to 5 to 20 mPa · s.

また、電極層となる導電膜101は、複数の導電性材料を積層しても良い。また、始めに導電性材料として銀を用いて、液滴吐出法で導電層を形成した後、銅などでめっきを行ってもよい。めっきは電気めっきや化学(無電解)めっき法で行えばよい。めっきは、めっきの材料を有する溶液を満たした容器に基板表面を浸してもよいが、基板を斜め(または垂直)に立てて設置し、めっきする材料を有する溶液を、基板表面に流すように塗布してもよい。基板を立てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、工程装置が小型化する利点がある。   Further, the conductive film 101 to be the electrode layer may be formed by stacking a plurality of conductive materials. Alternatively, first, silver may be used as a conductive material, and a conductive layer may be formed by a droplet discharge method, followed by plating with copper or the like. The plating may be performed by electroplating or chemical (electroless) plating. For plating, the substrate surface may be immersed in a container filled with a solution having a plating material, but the substrate is placed at an angle (or vertically) so that the solution having the material to be plated flows on the substrate surface. It may be applied. When plating is performed so that the solution is applied while standing the substrate, there is an advantage that the process apparatus is reduced in size.

各ノズルの径や所望のパターン形状などに依存するが、ノズルの目詰まり防止や高精細なパターンの作製のため、導電体の粒子の径はなるべく小さい方が好ましく、好適には粒径0.1μm以下が好ましい。組成物は、電解法、アトマイズ法又は湿式還元法等の公知の方法で形成されるものであり、その粒子サイズは、一般的に約0.01〜10μmである。但し、ガス中蒸発法で形成すると、分散剤で保護されたナノ分子は約7nmと微細であり、またこのナノ粒子は、被覆剤を用いて各粒子の表面を覆うと、溶剤中に凝集がなく、室温で安定に分散し、液体とほぼ同じ挙動を示す。従って、被覆剤を用いることが好ましい。   Although depending on the diameter of each nozzle and the desired pattern shape, the diameter of the conductor particles is preferably as small as possible for preventing nozzle clogging and producing a high-definition pattern. 1 μm or less is preferable. The composition is formed by a known method such as an electrolytic method, an atomizing method, or a wet reduction method, and its particle size is generally about 0.01 to 10 μm. However, when formed in a gas evaporation method, the nanomolecules protected with the dispersant are as fine as about 7 nm. When the surface of each particle is covered with a coating agent, the nanoparticles are aggregated in the solvent. And stably disperse at room temperature and shows almost the same behavior as liquid. Therefore, it is preferable to use a coating agent.

組成物を吐出する工程は、減圧下で行うと、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することができる。また、減圧下で行うと、導電体の表面に酸化膜などが形成されないため好ましい。また、組成物を吐出後、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〜60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。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理を行うタイミングは特に限定されない。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、一般的には100〜800度(好ましくは200〜350度)とする。本工程により、組成物中の溶媒の揮発、又は化学的に分散剤を除去するとともに、周囲の樹脂が硬化収縮することで、ナノ粒子間を接触させ、融合と融着を加速する。   When the step of discharging the composition is performed under reduced pressure, the solvent of the composition is volatilized between the time of discharging the composition and landing on the object to be processed, and the subsequent drying and baking steps are omitted. be able to. Further, it is preferable to perform under reduced pressure because an oxide film or the like is not formed on the surface of the conductor. In addition, after discharging the composition, one or both steps of drying and baking are performed. The drying and firing steps are both heat treatment steps. For example, drying is performed at 100 degrees for 3 minutes, and firing is performed at 200 to 350 degrees for 15 minutes to 60 minutes. Time is different. The drying process and the firing process are performed under normal pressure or reduced pressure by laser light irradiation, rapid thermal annealing, a heating furnace, or the like. In addition, the timing which performs this heat processing is not specifically limited. 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 generally 100 to 800 degrees (preferably 200). ~ 350 degrees). By this step, the solvent in the composition is volatilized or the dispersant is chemically removed, and the surrounding resin is cured and contracted to bring the nanoparticles into contact with each other, thereby accelerating fusion and fusion.

レーザ光の照射は、連続発振(CW:continuous−wave)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、GdVO4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レーザ照射方法を用いてもよい。但し、基板100の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処理は、該基板100が破壊しないように、数マイクロ秒から数十秒の間で瞬間的に行うとよい。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、数分〜数マイクロ秒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。つまり、プラスチック基板等の耐熱性が弱い基板にも影響を与えない。 For the laser light irradiation, a continuous-wave (CW: 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, YVO 4 or GdVO 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. Further, a laser irradiation method combining pulse oscillation and continuous oscillation may be used. However, depending on the heat resistance of the substrate 100, the heat treatment by laser light irradiation may be performed instantaneously within a few microseconds to several tens of seconds so that the substrate 100 is not destroyed. Instantaneous thermal annealing (RTA) uses an infrared lamp or a halogen lamp that irradiates ultraviolet light or infrared light in an inert gas atmosphere, and rapidly raises the temperature for several minutes to several microseconds. This is done by applying heat instantaneously. Since this treatment is performed instantaneously, only the outermost thin film can be heated substantially without affecting the lower layer film. That is, it does not affect a substrate having low heat resistance such as a plastic substrate.

また、液滴吐出法により、導電膜101を組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。プレスする時に、加熱工程を行っても良い。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適用することができる。また、平坦化の工程は、マスク102a、マスク102b、マスク102cによって導電膜101がパターニングされ、ゲート電極層103、第1の電極層120が形成された後行っても良い。   Alternatively, after the conductive film 101 is formed by discharging a composition by a droplet discharge method, the surface may be pressed and flattened by pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-like object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. A heating step may be performed when pressing. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the droplet discharge method. Further, the planarization step may be performed after the conductive film 101 is patterned by the mask 102a, the mask 102b, and the mask 102c and the gate electrode layer 103 and the first electrode layer 120 are formed.

導電膜101上にレジストからなるマスクを形成する。レジストからなるマスクは、レーザ光170a、レーザ光170b、レーザ光170cによって露光されることによって微細に加工され、マスク102a、マスク102b、マスク102cを形成する(図2参照。)。本実施の形態におけるマスクを形成するレジストは、露光領域をエッチャントに不溶とするネガ型のレジストを用いている。よって、マスクとして残存する領域にレーザ光を照射する。レーザ光による加工前のレジストマスクも液滴吐出法を用いて形成することができる。液滴吐出法を組み合わせることで、スピンコート法などによる全面塗布形成に比べ、材料のロスが防げ、コストダウンが可能になる。     A resist mask is formed over the conductive film 101. The mask made of resist is finely processed by being exposed to laser light 170a, laser light 170b, and laser light 170c to form a mask 102a, a mask 102b, and a mask 102c (see FIG. 2). The resist for forming the mask in this embodiment is a negative resist that makes the exposed region insoluble in the etchant. Therefore, the region remaining as a mask is irradiated with laser light. A resist mask before processing by laser light can also be formed by a droplet discharge method. By combining the droplet discharge method, material loss can be prevented and costs can be reduced as compared to the entire surface coating formation by spin coating or the like.

マスクは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、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、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。また導電膜101に感光性を有する感光性物質を含む導電性材料を用いると、レジストからなるマスクを形成しなくても導電膜101に直接レーザ光を照射し、露光、エッチャントによる除去を行うことで、所望のパターンにパターニングすることができる。この場合、マスクを形成せずともよいので工程が簡略化する利点がある。感光性物質を含む導電性材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Al、Ptなどの金属或いは合金と、有機高分子樹脂、光重合開始剤、光重合単量体、または溶剤などからなる感光性樹脂とを含んだものを用いればよい。有機高分子樹脂としては、ノボラック樹脂、アクリルコポリマー、メタクリルコポリマー、セルロース誘導体、環化ゴム樹脂などを用いる。   For the mask, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol In addition, an acid generator or the like may be used. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like. Further, when a conductive material containing a photosensitive material having photosensitivity is used for the conductive film 101, the conductive film 101 is directly irradiated with laser light without being formed with a resist mask, and is removed by exposure and etchant. Thus, it can be patterned into a desired pattern. In this case, there is an advantage that the process is simplified because it is not necessary to form a mask. The conductive material containing a photosensitive substance is a photosensitive material composed of a metal or alloy such as Ag, Au, Cu, Ni, Al, Pt, and an organic polymer resin, a photopolymerization initiator, a photopolymerization monomer, or a solvent. What contains a functional resin may be used. As the organic polymer resin, a novolak resin, an acrylic copolymer, a methacrylic copolymer, a cellulose derivative, a cyclized rubber resin, or the like is used.

このように微細に加工されたマスク102a、マスク102b、マスク102cを用いて導電膜101をパターニングし、ゲート電極層103、ゲート電極層104、及び画素電極層となる第1の電極層120を形成する(図3参照。)。     The conductive film 101 is patterned using the finely processed mask 102a, mask 102b, and mask 102c in this manner, so that the gate electrode layer 103, the gate electrode layer 104, and the first electrode layer 120 that becomes the pixel electrode layer are formed. (See FIG. 3).

次に、ゲート電極層103、ゲート電極層104、画素電極層となる第1の電極層120の上にゲート絶縁層105a、ゲート絶縁層105bを形成する。ゲート絶縁層105a、ゲート絶縁層105b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、ゲート電極層103、ゲート電極層104を陽極酸化して、ゲート絶縁層105a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、ゲート絶縁層105aとしては、窒化珪素(SiNx)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを用いて形成することが好ましい。また、ゲート絶縁層105bとしては、後に形成される半導体層との界面特性から、酸化珪素(SiOx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)を用いて形成することが望ましい。しかしながら、該工程に限定されず、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)等のいずれかで形成される単層で形成してもよい。なお、ゲート絶縁層105bには、水素が含まれている。また、液滴吐出法で形成される導電層に銀や銅などを用いる場合、その上にバリア膜として窒化珪素膜やNiB膜を形成すると、不純物の拡散を防ぎ、表面を平坦化する効果がある。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流が少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、SiH4、NH3を反応ガスとして窒化珪素膜を膜厚50nmでゲート絶縁層105aを形成し、SiH4及びN2Oを反応ガスとして酸化珪素膜を膜厚100nmでゲート絶縁層105bを形成する。また窒化酸化珪素膜の膜厚を140nm、積層する酸化窒化珪素膜の膜厚を100nmとしてもよく、ゲート絶縁層105a及びゲート絶縁層105bの膜厚をそれぞれ50nm〜100nmとすると好ましい。 Next, the gate insulating layer 105a and the gate insulating layer 105b are formed over the gate electrode layer 103, the gate electrode layer 104, and the first electrode layer 120 which serves as a pixel electrode layer. As the gate insulating layer 105a and the gate insulating layer 105b, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like is used as appropriate. be able to. Further, the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104 may be anodized to form an anodized film instead of the gate insulating layer 105a. Note that in order to prevent diffusion of impurities and the like from the substrate side, the gate insulating layer 105a is preferably formed using silicon nitride (SiNx), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like. The gate insulating layer 105b is preferably formed using silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) because of interface characteristics with a semiconductor layer to be formed later. However, the present invention is not limited to this step, and it is formed of any one of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), and the like. It may be formed of a single layer. Note that the gate insulating layer 105b contains hydrogen. In addition, when silver or copper is used for a conductive layer formed by a droplet discharge method, if a silicon nitride film or a NiB film is formed thereon as a barrier film, diffusion of impurities can be prevented and the surface can be planarized. is there. Note that in order to form a dense insulating film with low gate leakage current at a low deposition temperature, a rare gas element such as argon is preferably contained in a reaction gas and mixed into the formed insulating film. In this embodiment, a gate insulating layer 105a is formed with a silicon nitride film having a thickness of 50 nm using SiH 4 and NH 3 as a reaction gas, and a silicon oxide film is formed with a film thickness of 100 nm using SiH 4 and N 2 O as a reaction gas. The insulating layer 105b is formed. The thickness of the silicon nitride oxide film may be 140 nm, the thickness of the stacked silicon oxynitride film may be 100 nm, and the thickness of the gate insulating layer 105a and the gate insulating layer 105b is preferably 50 nm to 100 nm, respectively.

次に半導体膜を形成する。半導体層の詳細な作製方法を図9を用いて説明する。図9はゲート電極層103上に形成される薄膜トランジスタの作製方法を示しているが、ゲート電極層104上に形成される薄膜トランジスタも同様に作製することができる。半導体膜は25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜とするものを用いるのが好ましい。     Next, a semiconductor film is formed. A detailed method for manufacturing the semiconductor layer will be described with reference to FIGS. Although FIG. 9 illustrates a method for manufacturing a thin film transistor formed over the gate electrode layer 103, a thin film transistor formed over the gate electrode layer 104 can be manufactured in a similar manner. The semiconductor film may be formed by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like) with a thickness of 25 to 200 nm (preferably 30 to 150 nm). In this embodiment mode, it is preferable to use a crystallized semiconductor film obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film.

半導体膜を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体(以下「アモルファス半導体:AS」ともいう。)、該非晶質半導体を熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス(微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体などを用いることができる。     As a material for forming the semiconductor film, an amorphous semiconductor (hereinafter also referred to as “amorphous semiconductor: AS”) manufactured by a vapor deposition method or a sputtering method using a semiconductor material gas typified by silane or germane is used. A polycrystalline semiconductor obtained by crystallizing a crystalline semiconductor using thermal energy, a semi-amorphous (also referred to as microcrystal or microcrystal, hereinafter, also referred to as “SAS”) semiconductor, or the like can be used.

SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶領域を観測することが出来、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが520cm-1よりも低波数側にシフトしている。X線回折では珪素結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボンド)を終端化するため水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。SASは、珪化物気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪化物気体としては、SiH4、その他にもSi26、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることが可能である。またF2、GeF4を混合させても良い。この珪化物気体をH2、又は、H2とHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は2〜1000倍の範囲、圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzである。基板加熱温度は300℃以下が好ましく、100〜200℃の基板加熱温度でも形成可能である。ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分に由来する不純物は1×1020cm-3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019cm-3以下、好ましくは1×1019cm-3以下となるようにすることが好ましい。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なSASが得られる。また半導体膜としてフッ素を含むガスより形成されるSAS層に水素を含むガスより形成されるSAS層を積層してもよい。 SAS is a semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline structures (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy and has a short-range order and a lattice. It includes a crystalline region with strain. A crystal region of 0.5 to 20 nm can be observed in at least a part of the film, and when silicon is the main component, the Raman spectrum shifts to a lower wave number side than 520 cm −1. Yes. In X-ray diffraction, diffraction peaks of (111) and (220) that are derived from the silicon crystal lattice are observed. In order to terminate dangling bonds (dangling bonds), hydrogen or halogen is contained at least 1 atomic% or more. The SAS is formed by glow discharge decomposition (plasma CVD) of a silicide gas. As the silicide gas, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4, and the like can be used. Further, F 2 and GeF 4 may be mixed. This silicide gas may be diluted with H 2 , or H 2 and one or more kinds of rare gas elements selected from He, Ar, Kr, and Ne. The dilution rate is in the range of 2 to 1000 times, the pressure is in the range of approximately 0.1 Pa to 133 Pa, and the power supply frequency is 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature is preferably 300 ° C. or lower, and can be formed even at a substrate heating temperature of 100 to 200 ° C. Here, as an impurity element mainly taken in at the time of film formation, it is desirable that impurities derived from atmospheric components such as oxygen, nitrogen, and carbon be 1 × 10 20 cm −3 or less, and in particular, the oxygen concentration is 5 × 10 5. It is preferable to be 19 cm −3 or less, preferably 1 × 10 19 cm −3 or less. Further, by adding a rare gas element such as helium, argon, krypton, or neon to further promote lattice distortion, stability is improved and a favorable SAS can be obtained. Further, a SAS layer formed of a gas containing hydrogen may be stacked on a SAS layer formed of a gas containing fluorine as the semiconductor film.

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、図9に示す非晶質半導体膜403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 good crystal structure by subsequent crystallization, the concentration of impurities such as oxygen and nitrogen contained in the amorphous semiconductor film 403 shown in FIG. 9 is set to 5 × 10 18 / cm 3. 3 (Hereinafter, all concentrations are shown as atomic concentrations measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS)). These impurities are likely to react with the catalytic element, hinder subsequent crystallization, and increase the density of capture centers and recombination centers even after crystallization.

本実施の形態では、非晶質半導体膜、又はSAS膜に結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法を用いる。加熱方法として加熱したガスを用いるGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、ランプ光を用いるLRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等のRTA法がある。     In this embodiment mode, a thermal crystallization method using an element that promotes crystallization is used for an amorphous semiconductor film or a SAS film. As a heating method, there are RTA methods such as a GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) method using heated gas and an LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal) method using lamp light.

非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、CVD法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法、イオン注入法、イオンドーピング法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面のぬれ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。     The method of introducing the metal element into the amorphous semiconductor film is not particularly limited as long as the metal element can be present on the surface of the amorphous semiconductor film or inside the amorphous semiconductor film. For example, sputtering, CVD, Plasma treatment methods (including plasma CVD methods), adsorption methods, metal salt solution coating methods, ion implantation methods, and ion doping methods can be used. Among these, the method using a solution is simple and useful in that the concentration of the metal element can be easily adjusted. At this time, in order to improve the wettability of the surface of the amorphous semiconductor film and to spread the aqueous solution over the entire surface of the amorphous semiconductor film, irradiation with UV light in an oxygen atmosphere, thermal oxidation method, hydroxy radical It is desirable to form an oxide film by treatment with ozone water or hydrogen peroxide.

本実施の形態では、ゲート絶縁層105b上に、非晶質半導体膜403を形成し、非晶質半導体膜403を結晶化させることによって結晶性半導体膜405を形成する。非晶質半導体膜403としては、SiH4、H2の反応ガスにより形成する非晶質珪素を用いる。本実施の形態において、ゲート絶縁層105a、ゲート絶縁層105b、非晶質半導体膜403は、同チャンバー内で真空を破らずに同一温度(本実施の形態では330℃)下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成する。また本実施の形態では、ゲート絶縁層105a、ゲート絶縁層105bを形成した後、チャンパー内をプラズマを発生させずにSiH4の反応ガスを流し、チャンバー内の酸素を除去する。その後、連続的に非晶質半導体膜403を形成する。チャンバー内の酸素を除去することによって、非晶質半導体膜403中の酸素濃度を5×1019atom/cm3以下、好ましくは2×1019atom/cm3以下にする事ができ、後に金属元素として添加したニッケルがゲッタリングしやすくなる。非晶質半導体膜403の膜厚は100nm〜300nmが好ましい。本実施の形態では、非晶質半導体膜403を150nm形成する。 In this embodiment, an amorphous semiconductor film 403 is formed over the gate insulating layer 105b, and the amorphous semiconductor film 403 is crystallized, whereby the crystalline semiconductor film 405 is formed. As the amorphous semiconductor film 403, amorphous silicon formed using a reaction gas of SiH 4 and H 2 is used. In this embodiment mode, the gate insulating layer 105a, the gate insulating layer 105b, and the amorphous semiconductor film 403 are formed using the reactive gas at the same temperature (330 ° C. in this embodiment) without breaking the vacuum in the same chamber. Form continuously while cutting. Further, in this embodiment, after forming the gate insulating layer 105a and the gate insulating layer 105b, SiH 4 reactive gas is allowed to flow without generating plasma in the chamber to remove oxygen in the chamber. Thereafter, an amorphous semiconductor film 403 is continuously formed. By removing oxygen in the chamber, the oxygen concentration in the amorphous semiconductor film 403 can be reduced to 5 × 10 19 atom / cm 3 or lower, preferably 2 × 10 19 atom / cm 3 or lower. Nickel added as an element is easily gettered. The thickness of the amorphous semiconductor film 403 is preferably 100 nm to 300 nm. In this embodiment mode, the amorphous semiconductor film 403 is formed with a thickness of 150 nm.

非晶質半導体膜上に形成された酸化膜を除去した後、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を1〜5nm形成する。本実施の形態では、結晶化を助長する元素としてNiを用いる。Ni元素を重量換算で10ppm〜100ppm(好ましくは10ppm〜50ppm)を含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布し、金属膜404を形成する(図9(A)参照。)。結晶化を助長する元素としては、この珪素の結晶化を助長する金属元素としては鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(Cu)及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いて、金属膜404を形成することができる。金属膜404はその形成条件によっては膜厚が極薄であり、膜として形態を保っていなくてもよい。結晶化を助長させる効果が得られるように、非晶質半導体膜403に接して形成されればよい。     After removing the oxide film formed on the amorphous semiconductor film, the oxide film is made 1 by irradiation with UV light in an oxygen atmosphere, a thermal oxidation method, treatment with ozone water containing hydrogen radicals or hydrogen peroxide, and the like. Form ~ 5 nm. In this embodiment mode, Ni is used as an element for promoting crystallization. An aqueous solution containing 10 ppm to 100 ppm (preferably 10 ppm to 50 ppm) of Ni element in terms of weight is applied by a spin coating method to form a metal film 404 (see FIG. 9A). As elements for promoting crystallization, metal elements for promoting crystallization of silicon include iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd). The metal film 404 can be formed using one kind or plural kinds selected from osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), copper (Cu), and gold (Au). The metal film 404 has an extremely thin film thickness depending on the formation conditions, and may not be kept in the form of a film. It may be formed in contact with the amorphous semiconductor film 403 so as to obtain an effect of promoting crystallization.

次に、非晶質半導体膜を加熱して、結晶性半導体膜405を形成する。この場合、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。ここでは、脱水素化のための熱処理の後、結晶化のための熱処理(550℃〜650℃で5分〜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、加熱に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。   Next, the amorphous semiconductor film is heated to form a crystalline semiconductor film 405. In this case, in crystallization, silicide is formed in the portion of the semiconductor film in contact with the metal element that promotes crystallization of the semiconductor, and crystallization proceeds using the silicide as a nucleus. Here, after the heat treatment for dehydrogenation, heat treatment for crystallization (550 ° C. to 650 ° C. for 5 minutes to 24 hours) is performed. Further, crystallization may be performed by RTA or GRTA. Here, by performing crystallization without laser light irradiation for heating, variation in crystallinity can be reduced, and variation in TFTs to be formed later can be suppressed.

本実施の形態では、熱処理を550℃で4時間行うが、熱処理をRTA法により650℃で6分間行ってもよい。     In this embodiment mode, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours, but the heat treatment may be performed at 650 ° C. for 6 minutes by the RTA method.

このようにして得られた結晶性半導体膜405に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。この不純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよいし、結晶性半導体膜405中の金属元素をゲッタリング工程によって軽減、除去した後行ってもよい。本実施の形態ではジボラン(B26)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。非晶質半導体膜の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善することができる。 The crystalline semiconductor film 405 thus obtained may be doped with a trace amount of an impurity element (boron or phosphorus) in order to control the threshold voltage of the thin film transistor. This doping of the impurity element may be performed on the amorphous semiconductor film before the crystallization process, or may be performed after the metal element in the crystalline semiconductor film 405 is reduced and removed by the gettering process. In this embodiment mode, boron is added by an ion doping method in which diborane (B 2 H 6 ) is plasma-excited without mass separation. Note that an ion implantation method in which mass separation is performed may be used. When the impurity element is doped in the state of the amorphous semiconductor film, the impurity can be activated by heat treatment for subsequent crystallization. In addition, defects and the like generated during doping can be improved.

金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施す。結晶性半導体膜405中の金属元素を吸い込み自らに取り込む層として半導体膜を、結晶性半導体膜405に接して形成する。本実施の形態では、不純物元素を有する非晶質半導体膜を、金属元素を捕獲するゲッタリングシンクとして形成する。まず、結晶性半導体膜405上に形成された酸化膜を洗浄処理によって除去する。次いでプラズマCVD法を用いて、半導体膜406a、半導体膜406bを形成する。半導体膜406aの膜厚は、30〜100nm(代表的には40〜60nm)、半導体膜406bの膜厚は、20〜200nm(代表的には50〜150nm)とする。半導体膜406a、半導体膜406bは不純物元素を有しており、不純物元素としてはn型を付与する不純物元素、p型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ボロン(B)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)から選ばれた一種または複数種を用いることができる。n型を付与する不純物元素を含むn型を有する半導体層に、アルゴンなどの希ガス元素が含まれるように形成することもできる。本実施の形態では、半導体膜406a及び半導体膜406bには、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリンを用いる)が含まれており、半導体膜406aの不純物元素の濃度は、半導体膜406bより低くなるように形成されている。不純物元素は、CVD法などによって、不純物元素を含むように半導体膜を形成しても良いし、半導体膜を形成後に、イオンドーピング法などによって添加してもよい。     When crystallization using a metal element is performed, a gettering step is performed in order to reduce or remove the metal element. A semiconductor film is formed in contact with the crystalline semiconductor film 405 as a layer which sucks and takes in the metal element in the crystalline semiconductor film 405. In this embodiment, an amorphous semiconductor film containing an impurity element is formed as a gettering sink that captures a metal element. First, the oxide film formed over the crystalline semiconductor film 405 is removed by a cleaning process. Next, a semiconductor film 406a and a semiconductor film 406b are formed by a plasma CVD method. The thickness of the semiconductor film 406a is 30 to 100 nm (typically 40 to 60 nm), and the thickness of the semiconductor film 406b is 20 to 200 nm (typically 50 to 150 nm). The semiconductor film 406a and the semiconductor film 406b include an impurity element. As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity, an impurity element imparting p-type conductivity, a rare gas element, or the like can be used, for example, phosphorus (P ), Nitrogen (N), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), boron (B), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), Kr (krypton), Xe (xenon) 1 type or a plurality of types selected from. The n-type semiconductor layer containing the impurity element imparting n-type conductivity can be formed so as to contain a rare gas element such as argon. In this embodiment, the semiconductor film 406a and the semiconductor film 406b include an impurity element imparting n-type conductivity (in this embodiment, phosphorus is used). It is formed so as to be lower than the film 406b. The impurity element may be formed by a CVD method or the like so as to include the impurity element, or may be added by an ion doping method or the like after the semiconductor film is formed.

このときのn型を付与する不純物元素が含まれる半導体膜の不純物のプロファイルを図38に示す。図38(A)は、結晶性半導体膜903上に、プラズマCVD法によりn型を付与する不純物元素が含まれる半導体膜901a、901bを形成した時のn型を付与する不純物元素のプロファイル900aを示す。半導体膜901a、半導体膜901bは、半導体膜406a、半導体膜406bと対応しており、半導体膜901aはn型の低濃度不純物領域(n−領域ともいう)として形成され、半導体膜901bはn型の高濃度不純物領域(n+領域ともいう)として形成されている。よって半導体膜901a、半導体膜901bのそれぞれの膜において深さ方向に対して一定の濃度のn型を付与する不純物元素が分布しており、半導体膜901aの方が、半導体膜901bより低い濃度でn型を付与する不純物元素が分布している。n+領域である半導体膜901bは後にソース領域及びドレイン領域として機能し、n−領域である半導体膜901aはLDD(LightlyDoped Drain)領域として機能する。なお、n+領域とn−領域はそれぞれ作り分けているので界面が存在する。n+領域とn−領域の膜厚制御は、それぞれ各濃度の半導体膜の膜厚を制御することによって達成できる。     The impurity profile of the semiconductor film containing the impurity element imparting n-type at this time is shown in FIG. FIG. 38A shows a profile 900a of an impurity element imparting n-type when the semiconductor films 901a and 901b containing an impurity element imparting n-type are formed over the crystalline semiconductor film 903 by a plasma CVD method. Show. The semiconductor film 901a and the semiconductor film 901b correspond to the semiconductor film 406a and the semiconductor film 406b, the semiconductor film 901a is formed as an n-type low-concentration impurity region (also referred to as an n− region), and the semiconductor film 901b is an n-type. Is formed as a high concentration impurity region (also referred to as an n + region). Therefore, an impurity element imparting a constant concentration of n-type in the depth direction is distributed in each of the semiconductor film 901a and the semiconductor film 901b, and the semiconductor film 901a has a lower concentration than the semiconductor film 901b. An impurity element imparting n-type is distributed. The semiconductor film 901b which is an n + region later functions as a source region and a drain region, and the semiconductor film 901a which is an n− region functions as an LDD (Lightly Doped Drain) region. Note that an interface exists because the n + region and the n− region are separately formed. The film thickness control of the n + region and the n− region can be achieved by controlling the film thickness of each concentration of semiconductor film.

図38(A)で形成した半導体膜901a及び半導体膜901bにp型を付与する不純物元素としてボロンをイオンドープ法又はイオン注入法によって添加して半導体膜911を形成した時のp型を付与する不純物元素のプロファイル913を図39(A)に示す。p型を付与する不純物元素の濃度の方が、n型を付与する不純物元素の濃度より高く、半導体膜911はp型を有する半導体膜となっているのがわかる。また、p型を付与する不純物元素は、チャネルドープされるため、結晶性半導体膜903にも添加されている。図39(A)に示すように、半導体膜911の表面付近は、p型を付与する不純物元素濃度が比較的が高いp型の不純物領域(p+領域ともいう)912bとなっており、一方、結晶性半導体膜903に近づくにつれ、p型を付与する不純物元素濃度が比較的減少しておりp型の低濃度不純物領域(p−領域ともいう)912aとなっている。     As the impurity element imparting p-type conductivity, boron is added to the semiconductor film 901a and the semiconductor film 901b formed in FIG. 38A by an ion doping method or an ion implantation method, so that the p-type when the semiconductor film 911 is formed is imparted. An impurity element profile 913 is shown in FIG. It can be seen that the concentration of the impurity element imparting p-type is higher than the concentration of the impurity element imparting n-type, and the semiconductor film 911 is a p-type semiconductor film. The impurity element imparting p-type conductivity is also added to the crystalline semiconductor film 903 because it is channel-doped. As shown in FIG. 39A, the vicinity of the surface of the semiconductor film 911 is a p-type impurity region (also referred to as a p + region) 912b having a relatively high concentration of an impurity element imparting p-type, As the crystalline semiconductor film 903 is approached, the concentration of the impurity element imparting p-type is relatively reduced, and a p-type low-concentration impurity region (also referred to as p-region) 912a is formed.

一方、図38(B)は、結晶性半導体膜903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n型を付与する不純物元素を添加して半導体膜902を形成した時のn型を付与する不純物元素のプロファイル900bを示す。図38(B)に示すように、半導体膜902の表面付近は、n型を付与する不純物元素濃度が比較的が高い。n型を付与する不純物元素濃度が1×1019/cm3以上の領域をn型の高濃度不純物領域(n+領域ともいう)904bと示す。一方、結晶性半導体膜903に近づくにつれ、n型を付与する不純物元素濃度が比較的減少している。n型を付与する不純物元素濃度が5×1017〜1×1019/cm3の領域をn型の低濃度不純物領域(n−領域ともいう)904aと示す。n+領域904b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904a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、n+領域とn−領域の半導体膜中の占有領域は、相対的なn型を付与する不純物元素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n型を付与する不純物元素が含まれる半導体膜902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。n+領域とn−領域を有すること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た薄膜トランジスタを形成することが可能となる。 On the other hand, in FIG. 38B, a semiconductor film having a state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor is formed over the crystalline semiconductor film 903, A profile 900b of an impurity element imparting n-type when the semiconductor film 902 is formed by adding an impurity element imparting n-type to the semiconductor film by an ion doping method or an ion implantation method is shown. As shown in FIG. 38B, the concentration of an impurity element imparting n-type conductivity is relatively high in the vicinity of the surface of the semiconductor film 902. A region where the concentration of an impurity element imparting n-type conductivity is 1 × 10 19 / cm 3 or more is referred to as an n-type high-concentration impurity region (also referred to as an n + region) 904b. On the other hand, as the crystalline semiconductor film 903 is approached, the concentration of the impurity element imparting n-type decreases relatively. A region in which the concentration of an impurity element imparting n-type conductivity is 5 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 is referred to as an n-type low-concentration impurity region (also referred to as an n− region) 904a. The n + region 904b functions as a source region and a drain region later, and the n− region 904a functions as an LDD region. Note that there is no interface between the n + region and the n− region, and the occupied regions in the semiconductor film of the n + region and the n− region vary depending on the concentration of the impurity element imparting relative n-type. In this manner, the semiconductor film 902 including the impurity element imparting n-type 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 the n− region can be controlled. The film thickness can be appropriately controlled. By having the n + region and the n− region, the effect of relaxing the electric field is increased, and a thin film transistor with improved hot carrier resistance can be formed.

図38(B)で形成した半導体膜902にp型を付与する不純物元素としてボロンをイオンドープ法又はイオン注入法によって添加して半導体膜921を形成した時のp型を付与する不純物元素のプロファイル923を図39(B)に示す。p型を付与する不純物元素の濃度の方が、n型を付与する不純物元素の濃度より高く、半導体膜921はp型を有する半導体膜(p型の不純物領域を有する半導体膜ともいえる)となっているのがわかる。また、p型を付与する不純物元素は、チャネルドープされるため、結晶性半導体膜903にも添加されている。図39(B)に示すように、半導体膜921の表面付近は、p型を付与する不純物元素濃度が比較的が高いp型の不純物領域(p+領域ともいう)922bとなっており、一方、結晶性半導体膜903に近づくにつれ、p型を付与する不純物元素濃度が比較的減少しておりp型の低濃度不純物領域(p−領域ともいう)922aとなっている。また、n型を付与する不純物元素の添加工程で、その添加条件によって、膜表面の不純物元素濃度が高くなっている場合がある。このような場合は、膜表面を薄くエッチングし、高不純物元素濃度領域の膜を除去してから、p型を付与する不純物元素を添加する工程を行えばよい。     Profile of the impurity element imparting p-type when boron is added as an impurity element imparting p-type to the semiconductor film 902 formed in FIG. 38B by an ion doping method or an ion implantation method. 923 is shown in FIG. The concentration of the impurity element imparting p-type is higher than the concentration of the impurity element imparting n-type, and the semiconductor film 921 is a p-type semiconductor film (also referred to as a semiconductor film having a p-type impurity region). I can see that The impurity element imparting p-type conductivity is also added to the crystalline semiconductor film 903 because it is channel-doped. As shown in FIG. 39B, the vicinity of the surface of the semiconductor film 921 is a p-type impurity region (also referred to as a p + region) 922b having a relatively high concentration of an impurity element imparting p-type conductivity, As the crystalline semiconductor film 903 is approached, the concentration of the impurity element imparting p-type is relatively reduced, and a p-type low-concentration impurity region (also referred to as p-region) 922a is formed. Further, in the step of adding an impurity element imparting n-type, the impurity element concentration on the film surface may be high depending on the addition conditions. In such a case, a process of adding an impurity element imparting p-type may be performed after the film surface is thinly etched and the film in the high impurity element concentration region is removed.

本実施の形態では、半導体膜406a、半導体膜406bとして、n型を付与する不純物元素(ドナー型元素)であるリンを含むn型を有する半導体膜をプラズマCVD法によって形成する。また、半導体膜406a、半導体膜406bに含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を異ならせているので、半導体膜406aはn型の低濃度不純物領域となり、半導体膜406bはn型の高濃度不純物領域となっている。n型の低濃度不純物領域の不純物濃度は、1×1017〜3×1019/cm3、好ましくは1×1018〜1×1019/cm3、n型の高濃度不純物領域の不純物濃度は、その10倍から100倍が好ましく、1×1019〜3×1021/cm3とすることができる。またn型の低濃度不純物領域である半導体膜406aの膜厚は20〜200nm、代表的には50〜150nmであり、本実施の形態では、膜厚50nmで形成する。n型の高濃度不純物領域である半導体膜406bの膜厚は30〜100nm、代表的には40〜60nmであり、本実施の形態では、膜厚50nmで形成する。 In this embodiment, as the semiconductor film 406a and the semiconductor film 406b, an n-type semiconductor film containing phosphorus which is an impurity element imparting n-type (donor type element) is formed by a plasma CVD method. Further, since the concentration of the impurity element imparting n-type contained in the semiconductor film 406a and the semiconductor film 406b is different, the semiconductor film 406a becomes an n-type low-concentration impurity region, and the semiconductor film 406b has an n-type high concentration. It is an impurity region. The impurity concentration of the n-type low-concentration impurity region is 1 × 10 17 to 3 × 10 19 / cm 3 , preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 , and the impurity concentration of the n-type high-concentration impurity region Is preferably 10 to 100 times, and can be 1 × 10 19 to 3 × 10 21 / cm 3 . The thickness of the semiconductor film 406a which is an n-type low concentration impurity region is 20 to 200 nm, typically 50 to 150 nm. In this embodiment, the semiconductor film 406a is formed with a thickness of 50 nm. The thickness of the semiconductor film 406b which is an n-type high concentration impurity region is 30 to 100 nm, typically 40 to 60 nm. In this embodiment, the semiconductor film 406b is formed with a thickness of 50 nm.

その後、熱処理を行い、金属元素を低減、又は除去する。結晶性半導体膜405中の金属元素は、図9(C)に示すように、矢印の方向へ加熱処理によって移動し、半導体膜406a、半導体膜406b中に捕獲される。結晶性半導体膜405は、膜中の金属元素を除去され結晶性半導体膜407となり、半導体膜406a、半導体膜406bは結晶化を促進する金属元素を含む半導体膜408a、半導体膜408bとなる。本実施の形態では半導体膜408a、半導体膜408bにはn型を付与する不純物元素と、結晶化を助長する金属元素が含まれる。この工程により、結晶性半導体膜中の結晶化を促進させる元素(本実施の形態ではニッケル元素)がデバイス特性に影響を与えない濃度、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以下とすることができる。また、ゲッタリング後の金属元素が移動した半導体膜408a、半導体膜408bも加熱処理により結晶化される場合がある。なお、本実施の形態においては、ゲッタリング工程と共に、半導体膜408a、半導体膜408b中のn型を付与する不純物元素(ドナー型元素)の活性化を行っている。熱処理は窒素雰囲気下で行ってもよい。本実施の形態では、熱処理を550℃で4時間行うが、熱処理をRTA法により650℃で6分間行ってもよい。 Thereafter, heat treatment is performed to reduce or remove the metal element. As shown in FIG. 9C, the metal element in the crystalline semiconductor film 405 moves in the arrow direction by heat treatment, and is captured in the semiconductor film 406a and the semiconductor film 406b. The crystalline semiconductor film 405 is formed by removing a metal element in the film to be a crystalline semiconductor film 407, and the semiconductor film 406a and the semiconductor film 406b are a semiconductor film 408a and a semiconductor film 408b containing a metal element that promotes crystallization. In this embodiment, the semiconductor film 408a and the semiconductor film 408b include an impurity element imparting n-type conductivity and a metal element that promotes crystallization. By this step, the concentration at which an element that promotes crystallization in the crystalline semiconductor film (in this embodiment, nickel element) does not affect the device characteristics, that is, the nickel concentration in the film is 1 × 10 18 / cm 3 or less. Desirably, it can be set to 1 × 10 17 / cm 3 or less. In addition, the semiconductor film 408a and the semiconductor film 408b to which the metal element after gettering has moved may be crystallized by heat treatment. Note that in this embodiment, an impurity element imparting n-type conductivity (a donor element) in the semiconductor films 408a and 408b is activated along with the gettering step. The heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere. In this embodiment mode, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours, but the heat treatment may be performed at 650 ° C. for 6 minutes by the RTA method.

次に結晶性半導体膜407、半導体膜408a、半導体膜408bをマスクを用いてパターニングする。本実施の形態では、フォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層107、n型を有する半導体層109、n型を有する半導体層111を形成する(図4参照。)。同様に半導体層106、n型を有する半導体層108、n型を有する半導体層110も形成する。フォトマスクはマスク102aを形成したときと同様にレジストをスピンコート法などによる全面塗布、または液滴吐出法によって選択的に形成し、レーザ光照射による露光によって微細なパターンのマスクを形成すればよい。微細なパターンのマスクによって半導体膜は微細かつ精巧に所望な形状にパターニングすることができる。     Next, the crystalline semiconductor film 407, the semiconductor film 408a, and the semiconductor film 408b are patterned using a mask. In this embodiment, a photomask is manufactured, and a semiconductor layer 107, an n-type semiconductor layer 109, and an n-type semiconductor layer 111 are formed by patterning treatment using a photolithography method (see FIG. 4). . Similarly, the semiconductor layer 106, the n-type semiconductor layer 108, and the n-type semiconductor layer 110 are also formed. As in the case of forming the mask 102a, a photomask may be formed by selectively forming a resist on the entire surface by spin coating or by a droplet discharge method, and forming a fine pattern mask by exposure by laser light irradiation. . The semiconductor film can be finely and finely patterned into a desired shape with a fine pattern mask.

マスクを露光加工せずに組成物を選択的に吐出して形成する場合、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、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、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサンポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて液滴吐出法で形成する。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。     When the mask is formed by selectively discharging the composition without performing exposure processing, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, an acrylic resin, a melamine resin, or a urethane resin can be used. Also, using organic materials such as benzocyclobutene, parylene, flare, permeable polyimide, compound materials made by polymerization of siloxane polymers, composition materials containing water-soluble homopolymers and water-soluble copolymers, etc. It is formed by a droplet discharge method. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like.

パターニングの際のエッチング加工は、プラズマエッチング(ドライエッチング)又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、CF4、NF3、SF6、CHF3などのフッ素系ガス又はCl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、あるいはO2のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。 As the etching process at the time of patterning, either plasma etching (dry etching) or wet etching may be employed, but plasma etching is suitable for processing a large area substrate. As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 , NF 3 , SF 6 , or CHF 3 , a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, or CCl 4 , or an O 2 gas is used. An inert gas such as He or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is also possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.

導電性材料を含む組成物を吐出して、ソース電極層又はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層113、ソース電極層又はドレイン電極層114、ソース電極層又はドレイン電極層115を形成し、該ソース電極層又はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層113、ソース電極層又はドレイン電極層114、ソース電極層又はドレイン電極層115をマスクとして、半導体層106、n型を有する半導体層108及びn型を有する半導体層110、半導体層107、n型を有する半導体層109及びn型を有する半導体層111をパターン加工して、半導体層146、n型を有する半導体層148a、n型を有する半導体層148b、n型を有する半導体層150a、n型を有する半導体層150b、半導体層147、n型を有する半導体層149a、n型を有する半導体層149b、n型を有する半導体層151a、n型を有する半導体層151bを形成する(図5参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層113、ソース電極層又はドレイン電極層114、ソース電極層又はドレイン電極層115を形成する工程も、前述したゲート電極層103、ゲート電極層104とを形成したときと同様に形成することができる。ソース電極層又はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層114は配線層としても機能する。     A composition containing a conductive material is discharged to form a source or drain electrode layer 112, a source or drain electrode layer 113, a source or drain electrode layer 114, and a source or drain electrode layer 115. The semiconductor layer 106, a semiconductor having n-type conductivity, using the source or drain electrode layer 112, the source or drain electrode layer 113, the source or drain electrode layer 114, and the source or drain electrode layer 115 as a mask The layer 108, the n-type semiconductor layer 110, the semiconductor layer 107, the n-type semiconductor layer 109, and the n-type semiconductor layer 111 are patterned to form a semiconductor layer 146, an n-type semiconductor layer 148 a, and an n-type Semiconductor layer 148b having n-type, semiconductor layer 150a having n-type, semiconductor layer 150b having n-type, half Body layer 147, a semiconductor layer 149a having a n-type semiconductor layer 149b having a n-type semiconductor layer 151a having a n-type, a semiconductor layer 151b having a n-type (refer to FIG. 5.). The steps of forming the source or drain electrode layer 112, the source or drain electrode layer 113, the source or drain electrode layer 114, and the source or drain electrode layer 115 also include the gate electrode layer 103 and the gate electrode described above. It can be formed in the same manner as when the layer 104 is formed. The source or drain electrode layer 112 and the source or drain electrode layer 114 also function as a wiring layer.

ソース電極層又はドレイン電極層を形成する導電性材料としては、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等の金属の粒子を主成分とした組成物を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。   The conductive material for forming the source electrode layer or the drain electrode layer is mainly composed of metal particles such as Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), Al (aluminum). Compositions can be used. Further, light-transmitting indium tin oxide (ITO), ITSO made of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined.

ソース電極層又はドレイン電極層の形成方法を図7及び図8を用いて説明する。ソース電極層又はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層113、ソース電極層又はドレイン電極層114、ソース電極層又はドレイン電極層115は、微細なパターンで形成されており、制御性よく形成しなければ形成不良によるショート等の不良を引き起こす。よって、半導体層上の微細なパターニングはレーザ光による微細な加工によって行う。図7(A)で示すように、基板200上にゲート電極層201a、ゲート電極層201b、ゲート絶縁層202a、ゲート絶縁層202b、半導体層203a、半導体層203b、n型を有する半導体層204a、n型を有する半導体層204bが形成されており、これらを覆うように導電膜205を全面に形成する。導電膜205は蒸着法、CVD法、スパッタ法などによって形成することができる。その後、レジストからなるマスク230を形成する。   A method for forming the source electrode layer or the drain electrode layer will be described with reference to FIGS. The source or drain electrode layer 112, the source or drain electrode layer 113, the source or drain electrode layer 114, and the source or drain electrode layer 115 are formed in a fine pattern and formed with high controllability. Failure to do so will cause defects such as short circuits due to formation defects. Therefore, fine patterning on the semiconductor layer is performed by fine processing with a laser beam. As shown in FIG. 7A, a gate electrode layer 201a, a gate electrode layer 201b, a gate insulating layer 202a, a gate insulating layer 202b, a semiconductor layer 203a, a semiconductor layer 203b, an n-type semiconductor layer 204a, An n-type semiconductor layer 204b is formed, and a conductive film 205 is formed over the entire surface so as to cover them. The conductive film 205 can be formed by an evaporation method, a CVD method, a sputtering method, or the like. Thereafter, a mask 230 made of resist is formed.

レジストからなるマスク230に、レーザ光240a、レーザ光240b、レーザ光240cを照射し、露光することによって領域231a、領域231b、領域231cを感光する(図7(B)参照。)。本実施の形態ではポジ型の感光性のレジストを用いるため、露光された領域231a、領域231b、領域231cはエッチャントによって除去され、開口部232a、開口部232b、開口部232cが形成される(図7(C)参照。)。開口部232a、開口部232b、開口部232cを有するマスクを用いて導電膜205をエッチングによりパターニングすることによって、ソース電極層又はドレイン電極層208a、ソース電極層又はドレイン電極層208b、ソース電極層又はドレイン電極層208c、ソース電極層又はドレイン電極層208dが形成される。このソース電極層又はドレイン電極層208a、ソース電極層又はドレイン電極層208b、ソース電極層又はドレイン電極層208c、ソース電極層又はドレイン電極層208dをマスクとして半導体層203a、半導体層203b、n型を有する半導体層204a、n型を有する半導体層204bをエッチングし、半導体層206a、半導体層206b、n型を有する半導体層207a、n型を有する半導体層207b、n型を有する半導体層207c、n型を有する半導体層207dを形成することができる(図7(D)参照。)。このようにレーザ光による微細な加工によりマスクを形成し、導電膜のパターニングを行うことで、制御性よく精密に導電膜をパターニングでき、所望な形状のソース電極層やドレイン電極層を形成することができる。よって形成不良が生じないために薄膜トランジスタの信頼性も向上する。   The resist mask 230 is irradiated with laser light 240a, laser light 240b, and laser light 240c and exposed to expose the regions 231a, 231b, and 231c (see FIG. 7B). Since a positive photosensitive resist is used in this embodiment mode, the exposed region 231a, region 231b, and region 231c are removed by an etchant, so that an opening 232a, an opening 232b, and an opening 232c are formed (FIG. 7 (C).) By patterning the conductive film 205 by etching using a mask having the openings 232a, 232b, and 232c, the source or drain electrode layer 208a, the source or drain electrode layer 208b, the source electrode layer or A drain electrode layer 208c and a source or drain electrode layer 208d are formed. With this source or drain electrode layer 208a, source or drain electrode layer 208b, source or drain electrode layer 208c, source or drain electrode layer 208d as a mask, the semiconductor layer 203a, the semiconductor layer 203b, and the n-type are formed. The semiconductor layer 204a, the n-type semiconductor layer 204b, and the semiconductor layer 206a, the semiconductor layer 206b, the n-type semiconductor layer 207a, the n-type semiconductor layer 207b, the n-type semiconductor layer 207c, and the n-type are etched. A semiconductor layer 207d including can be formed (see FIG. 7D). By forming a mask by fine processing with laser light and patterning the conductive film in this way, the conductive film can be patterned with high controllability and a desired shape of the source electrode layer and the drain electrode layer can be formed. Can do. Therefore, since the formation failure does not occur, the reliability of the thin film transistor is also improved.

図8も図7と同様にレーザ光による露光工程を用いる導電膜のパターニング方法であるが、導電膜205を図7のように全面に形成せず、液滴吐出法によって選択的に形成する方法を示す。図7(A)のように半導体層を形成した後、液滴吐出装置280a、液滴吐出装置280bによって導電膜215a、導電膜215bが選択的に形成される(図8(A)参照。)。その後は同様にレジストをレーザ光によって露光し、微細なマスクを形成する。そのマスクを用いて、半導体チャネル形成領域上における導電膜215a、導電膜215bの微細なパターニングを行う。図8においては液滴吐出法により選択的に導電膜215a、導電膜215bを接せずに形成しているので、図7のように開口部232bを形成する必要がない。また、エッチングによるパターニングを行っていないので得られるソース電極層又はドレイン電極層218a、ソース電極層又はドレイン電極層218b、ソース電極層又はドレイン電極層218c、ソース電極層又はドレイン電極層218dの端部は曲率半径を有するような丸みを帯びた形状となりうる。よって液滴吐出法を用いると、材料のロスも軽減し、工程も簡略化するため、コストが低く生産性が上がるという利点がある。     FIG. 8 is also a conductive film patterning method using an exposure process using laser light as in FIG. 7, but the conductive film 205 is not formed on the entire surface as in FIG. 7, but is selectively formed by a droplet discharge method. Indicates. After the semiconductor layer is formed as shown in FIG. 7A, the conductive film 215a and the conductive film 215b are selectively formed by the droplet discharge device 280a and the droplet discharge device 280b (see FIG. 8A). . Thereafter, the resist is similarly exposed by laser light to form a fine mask. Using the mask, the conductive film 215a and the conductive film 215b are finely patterned on the semiconductor channel formation region. In FIG. 8, the conductive film 215a and the conductive film 215b are selectively formed by the droplet discharge method without being in contact with each other, so that it is not necessary to form the opening 232b as shown in FIG. In addition, end portions of the source or drain electrode layer 218a, the source or drain electrode layer 218b, the source or drain electrode layer 218c, and the source or drain electrode layer 218d that are obtained because patterning by etching is not performed. Can have a rounded shape with a radius of curvature. Therefore, when the droplet discharge method is used, material loss is reduced and the process is simplified, so that there is an advantage in that cost is low and productivity is increased.

ソース電極層又はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層113、ソース電極層又はドレイン電極層114、ソース電極層又はドレイン電極層115を形成後もゲート電極層103の時と同様、プレス等による平坦化工程を行っても良い。また、ソース電極層又はドレイン電極層を液滴吐出法によって吐出し、仮焼成をしてから、本焼成の間にプレス工程を挟むことによって、電極層の平坦化の他に、電極層に含まれる酸素が放出され酸素濃度が低下するので、電気抵抗が下がるという効果もある。     After forming the source or drain electrode layer 112, the source or drain electrode layer 113, the source or drain electrode layer 114, and the source or drain electrode layer 115, as in the case of the gate electrode layer 103, press or the like You may perform the planarization process by. In addition to flattening the electrode layer, the source electrode layer or the drain electrode layer is included in the electrode layer by ejecting the source electrode layer or the drain electrode layer by a droplet discharge method and performing preliminary firing, and then sandwiching a pressing step during the main firing. The released oxygen is released and the oxygen concentration is lowered, so that the electrical resistance is also reduced.

ソース電極層又はドレイン電極層、半導体層、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆うようにパッシベーション膜となる絶縁膜140を成膜することが好ましい。絶縁膜140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、半導体層146、半導体層147の界面特性から酸化珪素、又は酸化窒化珪素を形成したのち、外部からの不純物が半導体素子内に侵入するのを防ぐため窒化珪素、又は窒化酸化珪素を形成する積層構造が好ましい。本実施の形態では、半導体層146、半導体層147に接して、酸化珪素膜を膜厚150nm形成した後、同チャンバー内でガス切り替えを行い連続的に窒化珪素膜を膜厚200nm形成する積層構造で絶縁膜140を形成する。     An insulating film 140 serving as a passivation film is preferably formed so as to cover the source or drain electrode layer, the semiconductor layer, the gate electrode layer, and the gate insulating layer. The insulating film 140 is formed using a thin film formation method such as a plasma CVD method or a sputtering method, and contains silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), and nitrogen. It can be formed using carbon (CN) or other insulating materials. Note that the passivation film may be a single layer or a laminated structure. Here, silicon oxide or silicon oxynitride is formed from the interface characteristics of the semiconductor layer 146 and the semiconductor layer 147, and then silicon nitride or silicon nitride oxide is formed to prevent external impurities from entering the semiconductor element. A laminated structure is preferable. In this embodiment mode, a silicon oxide film having a thickness of 150 nm is formed in contact with the semiconductor layer 146 and the semiconductor layer 147, and then gas switching is performed in the same chamber to continuously form a silicon nitride film having a thickness of 200 nm. Then, the insulating film 140 is formed.

この後、半導体層146、半導体層147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、絶縁膜140として水素を含む絶縁膜を形成することが好ましい。     Thereafter, the semiconductor layer 146 and the semiconductor layer 147 are preferably hydrogenated by heating in a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere. Note that an insulating film containing hydrogen is preferably formed as the insulating film 140 in the case of heating in a nitrogen atmosphere.

次に、絶縁層116を形成する。本実施の形態では、絶縁層116を全面に形成し、レジスト等のマスクによって、エッチングしパターニングする。絶縁層116を、直接選択的に形成できる液滴吐出法や印刷法などを用いて形成する場合は、エッチングによるパターニングは必ずしも必要はない。本実施の形態において、層間絶縁層として絶縁層116を設けた上に、隔壁として機能する第2の増感層を設ける。この場合、絶縁層116は、第1の絶縁層とも言える。     Next, the insulating layer 116 is formed. In this embodiment mode, the insulating layer 116 is formed over the entire surface, and is etched and patterned with a mask such as a resist. When the insulating layer 116 is formed using a droplet discharge method, a printing method, or the like that can be directly and selectively formed, patterning by etching is not necessarily required. In this embodiment mode, an insulating layer 116 is provided as an interlayer insulating layer, and a second sensitizing layer functioning as a partition is provided. In this case, the insulating layer 116 can also be said to be a first insulating layer.

絶縁層116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、酸化窒化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)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)、ベンゾシクロブテン、ポリシラザンなどの有機絶縁性材料、又はシロキサン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、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の絶縁材料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。     The insulating layer 116 includes silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon film (CN), other inorganic insulating materials, or acrylic acid, Methacrylic acid and derivatives thereof, or polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, polybenzoimidazole, benzocyclobutene, polysilazane, or other organic insulating materials, or silicon formed using a siloxane material as a starting material, oxygen, Among compounds composed of hydrogen, an inorganic siloxane containing a Si—O—Si bond, or an organic siloxane insulating material in which hydrogen on silicon is substituted with an organic group such as methyl or phenyl can be used. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide.

本実施の形態では、絶縁層116の材料としては、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。     In this embodiment mode, a siloxane resin may be used as the material of the insulating layer 116. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

絶縁膜140及び絶縁層116にソース電極層又はドレイン電極層113に達する開口部136と、ソース電極層又はドレイン電極層115に達する開口部138とを、ゲート絶縁層105a、ゲート絶縁層105b、絶縁膜140、絶縁層116に、第1の電極層120に達する開口部139、ゲート電極層103に達する開口部135、ゲート電極層104に達する開口部137を形成する。この開口部もレジストからなるマスクを用いてエッチングし形成する。パターニングに用いるマスクは、レーザ光の照射による露光を行うことで微細な形状を有するマスクとすることができる。このようにして形成した開口部138及び開口部139に配線層119を形成し、ソース電極層又はドレイン電極層115と第1の電極層120とを電気的に接続する。開口部136及び開口部137に配線層118を形成し、ソース電極層又はドレイン電極層113とゲート電極層104とを電気的に接続する。また、開口部135にもゲート電極層103と電気的に接続するようにゲート配線層117を形成する。ゲート配線層117を低抵抗な材料によって形成することで、ゲート電極層103が多少高抵抗の材料であっても、高速動作が可能となり、大きな電流も流すことができる。     An opening 136 reaching the source or drain electrode layer 113 and an opening 138 reaching the source or drain electrode layer 115 are formed in the insulating film 140 and the insulating layer 116 with a gate insulating layer 105a, a gate insulating layer 105b, An opening 139 reaching the first electrode layer 120, an opening 135 reaching the gate electrode layer 103, and an opening 137 reaching the gate electrode layer 104 are formed in the film 140 and the insulating layer 116. This opening is also formed by etching using a resist mask. The mask used for patterning can be a mask having a fine shape by performing exposure by laser light irradiation. A wiring layer 119 is formed in the opening 138 and the opening 139 thus formed, and the source or drain electrode layer 115 and the first electrode layer 120 are electrically connected. A wiring layer 118 is formed in the opening 136 and the opening 137, and the source or drain electrode layer 113 and the gate electrode layer 104 are electrically connected. A gate wiring layer 117 is also formed in the opening 135 so as to be electrically connected to the gate electrode layer 103. By forming the gate wiring layer 117 with a low-resistance material, high-speed operation is possible even when the gate electrode layer 103 is a slightly high-resistance material, and a large current can flow.

以上の工程により、基板100上にボトムゲート型(逆スタガ型ともいう。)の薄膜トランジスタと画素電極が接続された表示パネル用のTFT基板が完成する。また本実施の形態の薄膜トランジスタはチャネルエッチ型である。     Through the above steps, a TFT substrate for a display panel in which a bottom gate type (also referred to as an inverted staggered type) thin film transistor and a pixel electrode are connected to the substrate 100 is completed. The thin film transistor of this embodiment mode is a channel etch type.

次に、絶縁層121(隔壁、土手とも呼ばれる)を選択的に形成する。絶縁層121は、第1の電極層120上に開口部を有するように形成し、配線層119を覆って形成する。本実施の形態では、絶縁層121を全面に形成し、レジスト等のマスクによって、エッチングしパターニングする。絶縁層121を、直接選択的に形成できる液滴吐出法や印刷法などを用いて形成する場合は、エッチングによるパターニングは必ずしも必要はない。また絶縁層121も本発明の前処理によって、所望の形状に形成できる。     Next, an insulating layer 121 (also referred to as a partition wall or a bank) is selectively formed. The insulating layer 121 is formed over the first electrode layer 120 so as to have an opening and covers the wiring layer 119. In this embodiment mode, the insulating layer 121 is formed over the entire surface, and is etched and patterned with a mask such as a resist. When the insulating layer 121 is formed using a droplet discharge method, a printing method, or the like that can be directly and selectively formed, patterning by etching is not necessarily required. The insulating layer 121 can also be formed in a desired shape by the pretreatment of the present invention.

絶縁層121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、又はシロキサン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、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の絶縁材料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。絶縁層121は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層122、第2の電極層123の被覆性が向上する。     The insulating layer 121 is formed using silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, or other inorganic insulating materials, or acrylic acid, methacrylic acid, and derivatives thereof, polyimide, aromatic Heat-resistant polymers such as polyamide, polybenzimidazole, or inorganic siloxanes containing Si-O-Si bonds among silicon, oxygen, and hydrogen compounds formed from siloxane materials, hydrogen on silicon Can be formed of an organic siloxane insulating material substituted with an organic group such as methyl or phenyl. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide. The insulating layer 121 preferably has a shape in which the radius of curvature continuously changes, and the coverage of the electroluminescent layer 122 and the second electrode layer 123 formed thereon is improved.

また、液滴吐出法により、絶縁層121を組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適用することができる。この工程により平坦性が向上すると、表示パネルの表示ムラなどを防止することができ、高繊細な画像を表示することができる。     Alternatively, after the insulating layer 121 is formed by discharging a composition by a droplet discharge method, the surface may be pressed and flattened by pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-like object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the droplet discharge method. When flatness is improved by this step, display unevenness of the display panel can be prevented and a high-definition image can be displayed.

薄膜トランジスタに電気的に接続するように、発光素子を形成する(図1参照。)。     A light-emitting element is formed so as to be electrically connected to the thin film transistor (see FIG. 1).

電界発光層122を形成する前に、大気圧中で200℃の熱処理を行い第1の電極層120、絶縁層121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電界発光層122を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好ましい。     Before forming the electroluminescent layer 122, heat treatment is performed at 200 ° C. under atmospheric pressure to remove moisture adsorbed in the first electrode layer 120 and the insulating layer 121 or on the surface thereof. In addition, it is preferable to perform heat treatment at 200 to 400 ° C., preferably 250 to 350 ° C. under reduced pressure, and to form the electroluminescent layer 122 by vacuum deposition or droplet discharge under reduced pressure without being exposed to the air as it is. .

電界発光層122として、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料を、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成する。赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料はカラーフィルタ同様、液滴吐出法により形成することもでき(低分子または高分子材料など)、この場合マスクを用いずとも、RGBの塗り分けを行うことができるため好ましい。電界発光層122上に第2の電極層123を積層形成して、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する。     As the electroluminescent layer 122, materials that emit red (R), green (G), and blue (B) light are selectively formed by an evaporation method using an evaporation mask or the like. A material that emits red (R), green (G), and blue (B) light can be formed by a droplet discharge method (such as a low-molecular or high-molecular material) in the same manner as a color filter. In this case, a mask is not used. Both are preferable because RGB can be separately applied. A second electrode layer 123 is stacked over the electroluminescent layer 122 to complete a display device having a display function using a light emitting element.

図示しないが、第2の電極層123を覆うようにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。表示装置を構成する際に設ける保護膜は、単層構造でも多層構造でもよい。パッシベーション膜としては、窒化珪素(SiN)、酸化珪素(SiO2)、酸化窒化珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)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)、窒素含有炭素膜(CNX)を含む絶縁膜からなり、絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。例えば窒素含有炭素膜(CNX)と窒化珪素(SiN)とのような積層、また有機材料を用いることも出来、スチレンポリマーなど高分子の積層でもよい。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。 Although not shown, it is effective to provide a passivation film so as to cover the second electrode layer 123. The protective film provided when forming the display device may have a single layer structure or a multilayer structure. As the passivation film, silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), silicon nitride oxide (SiNO), aluminum nitride (AlN), aluminum oxynitride (AlON), nitrogen content is oxygen It is composed of an insulating film containing aluminum nitride oxide (AlNO) or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), or nitrogen-containing carbon film (CN x ) that is higher than the content, and a single layer or a combination of insulating films is used. it can. For example, a laminate such as a nitrogen-containing carbon film (CN x ) and silicon nitride (SiN), an organic material can be used, and a polymer laminate such as a styrene polymer may be used. A siloxane resin may also be used.

この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層の上方にも容易に成膜することができる。DLC膜は、プラズマCVD法(代表的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法、熱フィラメントCVD法など)、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素のガス(例えばCH4、C22、C66など)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、CN膜は反応ガスとしてC24ガスとN2ガスとを用いて形成すればよい。DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界発光層の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に電界発光層が酸化するといった問題を防止できる。 At this time, it is preferable to use a film with good coverage as the passivation film, and it is effective to use a carbon film, particularly a DLC film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C., it can be easily formed over the electroluminescent layer having low heat resistance. The DLC film is formed by a plasma CVD method (typically, an RF plasma CVD method, a microwave CVD method, an electron cyclotron resonance (ECR) CVD method, a hot filament CVD method, etc.), a combustion flame method, a sputtering method, or an ion beam evaporation method. It can be formed by laser vapor deposition. A reactive gas used for film formation is hydrogen gas and a hydrocarbon gas (for example, CH 4 , C 2 H 2 , C 6 H 6, etc.), ionized by glow discharge, and a negative self-biased cathode. The film is formed by accelerating and colliding ions. The CN film may be formed using C 2 H 4 gas and N 2 gas as the reaction gas. The DLC film has a high blocking effect against oxygen and can suppress oxidation of the electroluminescent layer. Therefore, the problem that the electroluminescent layer is oxidized during the subsequent sealing process can be prevented.

続いて、シール材を形成し、封止基板を用いて封止する。その後、ゲート電極層103と電気的に接続して形成されるゲート配線層に、フレキシブル配線基板を接続し、外部との電気的な接続をしても良い。これは、ソース配線層でもあるソース電極層又はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層114と電気的に接続して形成されるソース配線層も同様である。   Subsequently, a sealing material is formed and sealed using a sealing substrate. After that, a flexible wiring board may be connected to a gate wiring layer formed by being electrically connected to the gate electrode layer 103 to be electrically connected to the outside. The same applies to the source wiring layer formed by being electrically connected to the source or drain electrode layer 112 and the source or drain electrode layer 114 which are also the source wiring layers.

続いて、異方性導電体層を介して、表示装置内の配線層が電気的に接続するように、接続用の配線基板を設ける。配線基板は、外部からの信号や電位を伝達する役目を担い、FPC(Flexible printed circuit)などを用いることができる。上記工程を経て、チャネルエッチ型のスイッチング用TFT、駆動TFTと容量素子を含む表示パネルが完成する。容量素子は、ソース電極層又はドレイン電極層114とゲート絶縁層105a、ゲート絶縁層105bとゲート電極層104とで形成される。   Subsequently, a wiring board for connection is provided so that the wiring layer in the display device is electrically connected via the anisotropic conductor layer. The wiring board plays a role of transmitting signals and potentials from the outside, and FPC (Flexible printed circuit) or the like can be used. Through the above process, a display panel including a channel etch type switching TFT, a driving TFT, and a capacitor is completed. The capacitor is formed of the source or drain electrode layer 114 and the gate insulating layer 105a, and the gate insulating layer 105b and the gate electrode layer 104.

表示装置内の配線層とFPCは端子電極層を用いて接続され、端子電極層はゲート電極層と同材料及び同工程、ソース電極層及びドレイン電極層を兼ねるソース配線層と同材料及び同工程、ゲート配線層と同材料同工程で、それぞれ作製することができる。FPCと表示装置内の配線層との接続例を図43を用いて説明する。     The wiring layer in the display device and the FPC are connected using a terminal electrode layer. The terminal electrode layer is the same material and process as the gate electrode layer, and the same material and process as the source wiring layer that also serves as the source electrode layer and the drain electrode layer. The gate wiring layer and the same material can be manufactured in the same process. A connection example between the FPC and a wiring layer in the display device will be described with reference to FIG.

図43において、基板1上に薄膜トランジスタ9及び発光素子が設けられた第1の電極層6が形成され、シール材3で対向基板8と張り合わされている。表示装置内から延長してシール材外部に形成される配線層とFPC2b及びFPC2aは異方性導電膜7a、異方性導電膜7bによって接着されている。     In FIG. 43, a first electrode layer 6 provided with a thin film transistor 9 and a light emitting element is formed on a substrate 1, and is bonded to a counter substrate 8 with a sealant 3. A wiring layer extending from the inside of the display device and formed outside the sealant is bonded to the FPC 2b and FPC 2a by an anisotropic conductive film 7a and an anisotropic conductive film 7b.

図43(A1)、(B1)、(C1)は表示装置の上面図であり、図43(A2)、(B2)、(C2)は図43(A1)、(B1)、(C1)における線O−P、線R−Qの断面図である。図43(A1)、(A2)において、端子電極層5a及び端子電極層5bはゲート電極層と同材料同工程で形成されている。端子電極層5aにシール材外部に延長して形成されたソース配線層4aが接続され、端子電極層5aとFPC2aとが異方性導電膜7aを介して接続されている。一方端子電極層5bにシール材外部に延長して形成されたゲート配線層4bが接続され、端子電極層5bとFPC2bとが異方性導電膜7bを介して接続されている。     43 (A1), (B1), and (C1) are top views of the display device, and FIGS. 43 (A2), (B2), and (C2) are in FIGS. 43 (A1), (B1), and (C1). It is sectional drawing of line OP and line RQ. 43A1 and 43A2, the terminal electrode layer 5a and the terminal electrode layer 5b are formed of the same material and the same process as the gate electrode layer. A source wiring layer 4a formed to extend to the outside of the sealing material is connected to the terminal electrode layer 5a, and the terminal electrode layer 5a and the FPC 2a are connected via an anisotropic conductive film 7a. On the other hand, a gate wiring layer 4b formed to extend to the outside of the sealing material is connected to the terminal electrode layer 5b, and the terminal electrode layer 5b and the FPC 2b are connected via an anisotropic conductive film 7b.

図43(B1)、(B2)において、端子電極層55a及び端子電極層55bはソース配線層と同材料同工程で形成されている。端子電極層55aはシール材外部に延長して形成されたソース配線層で形成され、端子電極層55aとFPC2aとが異方性導電膜7aを介して接続されている。一方、端子電極層55bにシール材外部に延長して形成されたゲート配線層54bが接続され、端子電極層55bとFPC2bとが異方性導電膜7bを介して接続されている。     43B1 and 43B2, the terminal electrode layer 55a and the terminal electrode layer 55b are formed of the same material and step as the source wiring layer. The terminal electrode layer 55a is formed of a source wiring layer formed to extend to the outside of the sealing material, and the terminal electrode layer 55a and the FPC 2a are connected via an anisotropic conductive film 7a. On the other hand, a gate wiring layer 54b formed to extend to the outside of the sealing material is connected to the terminal electrode layer 55b, and the terminal electrode layer 55b and the FPC 2b are connected via an anisotropic conductive film 7b.

図43(C1)、(C2)において、端子電極層64a及び端子電極層64bはゲート配線層と同材料同工程で形成されている。シール材外部に延長して形成されたソース配線層65aに端子電極層64aが接続され、端子電極層64aとFPC2aとが異方性導電膜7aを介して接続されている。一方、端子電極層64bはシール材外部に延長して形成されたゲート配線層で形成され、端子電極層64bとFPC2bとが異方性導電膜7bを介して接続されている。     43 (C1) and 43 (C2), the terminal electrode layer 64a and the terminal electrode layer 64b are formed of the same material and process as the gate wiring layer. A terminal electrode layer 64a is connected to a source wiring layer 65a formed to extend outside the sealing material, and the terminal electrode layer 64a and the FPC 2a are connected via an anisotropic conductive film 7a. On the other hand, the terminal electrode layer 64b is formed of a gate wiring layer formed to extend to the outside of the sealing material, and the terminal electrode layer 64b and the FPC 2b are connected via the anisotropic conductive film 7b.

本実施の形態では、スイッチングTFTはシングルゲート構造を示したが、ダブルゲート構造などのマルチゲート構造でもよい。   In this embodiment mode, the switching TFT has a single gate structure, but a multi-gate structure such as a double gate structure may be used.

以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することができる。本実施の形態で形成される薄膜トランジスタは、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薄膜トランジスタと比較して移動度(2〜50cm2/Vsec程度)が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、一導電型を付与する不純物元素に加え、結晶化を促進する機能を有する金属元素をも含む。このため、抵抗率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、高速動作が可能な表示装置を作製することが可能である。 Through the above steps, an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be formed. Since the thin film transistor formed in this embodiment is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility (about 2 to 50 cm 2 / Vsec) than a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film. In addition to the impurity element imparting one conductivity type, the source region and the drain region also include a metal element having a function of promoting crystallization. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a display device capable of high speed operation can be manufactured.

また、非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して、しきい値のずれが生じにくく、薄膜トランジスタ特性のバラツキを低減することが可能である。   Further, compared with a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variations in thin film transistor characteristics can be reduced.

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。このため、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. For this reason, it is possible to improve contrast by providing such a TFT in a switching element of a display device.

また、レーザ光照射の微細な加工により、配線等の細線化も自由に設計できる。本発明により、所望なパターンを制御性よく形成でき、材料のロスも少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の表示装置を歩留まりよく作製することができる。     In addition, it is possible to freely design thinning of wirings and the like by fine processing of laser light irradiation. According to the present invention, a desired pattern can be formed with good controllability, material loss is small, and cost reduction can be achieved. Therefore, a high-performance and highly reliable display device can be manufactured with high yield.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態について、図10を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1において、結晶性半導体膜のゲッタリング工程が異なる例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 2)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the gettering process of the crystalline semiconductor film is different from that in Embodiment 1. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板400上にゲート電極層401を形成し、ゲート電極層401を覆うようにゲート絶縁層402a及びゲート絶縁層402bを形成する。ゲート絶縁層402b上に非晶質半導体膜403を形成し、金属膜404を形成する(図10(A)参照。)。その後加熱処理により非晶質半導体膜403を結晶化し、結晶性半導体膜405を形成する(図10(B)参照。)。     A gate electrode layer 401 is formed over the substrate 400, and a gate insulating layer 402a and a gate insulating layer 402b are formed so as to cover the gate electrode layer 401. An amorphous semiconductor film 403 is formed over the gate insulating layer 402b, and a metal film 404 is formed (see FIG. 10A). After that, the amorphous semiconductor film 403 is crystallized by heat treatment, so that a crystalline semiconductor film 405 is formed (see FIG. 10B).

本実施の形態では、結晶性半導体膜405中に含まれる結晶化を助長するための金属元素をゲッタリングするゲッタリング層として、希ガス元素を不純物元素として含む半導体層421を形成する。希ガス元素は、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンなどを用いることができ、本実施の形態ではアルゴンを不純物元素として含んだ半導体膜を形成する。その後加熱処理によって結晶性半導体膜405中に含まれる金属元素は図10(C)の矢印の方向に移動し、半導体膜422中に捕獲される。よって膜中に含まれる金属元素が軽減された結晶性半導体膜423が形成される。そして、ゲッタリングシンクとなっていた半導体膜422、及び半導体膜422上に形成された酸化膜をフッ酸等により除去し、金属元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜423を得ることができる。本実施の形態では、ゲッタリングシンクとなった半導体膜422の除去をTMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)を用いて行う。結晶性半導体膜423上に、図10(D)に示すように一導電型を有する半導体膜424を形成し、パターニングした後、ソース電極層又はドレイン電極層425a、ソース電極層又はドレイン電極層425bを形成する(図10(E)参照。)。本実施の形態では、一導電型を有する半導体膜424としてn型を付与する不純物元素であるPを含むn型を有する半導体膜を形成する。     In this embodiment, the semiconductor layer 421 including a rare gas element as an impurity element is formed as a gettering layer for gettering a metal element included in the crystalline semiconductor film 405 for promoting crystallization. As the rare gas element, helium, argon, xenon, krypton, or the like can be used. In this embodiment, a semiconductor film containing argon as an impurity element is formed. After that, the metal element contained in the crystalline semiconductor film 405 is moved in the direction of the arrow in FIG. Accordingly, a crystalline semiconductor film 423 in which metal elements contained in the film are reduced is formed. Then, the semiconductor film 422 serving as a gettering sink and the oxide film formed over the semiconductor film 422 are removed with hydrofluoric acid or the like, so that the crystalline semiconductor film 423 from which the metal element is reduced or removed can be obtained. it can. In this embodiment mode, the semiconductor film 422 serving as a gettering sink is removed using TMAH (Tetramethyl ammonium hydroxide). A semiconductor film 424 having one conductivity type is formed over the crystalline semiconductor film 423 as illustrated in FIG. 10D and patterned, and then a source or drain electrode layer 425a, a source or drain electrode layer 425b is formed. (See FIG. 10E). In this embodiment, an n-type semiconductor film containing P which is an impurity element imparting n-type conductivity is formed as the semiconductor film 424 having one conductivity type.

ソース電極層又はドレイン電極層425a、ソース電極層又はドレイン電極層425bをマスクとしてn型を有する半導体膜及び結晶性半導体膜をエッチングし、半導体層426及びソース領域またはドレイン領域として機能するn型を有する半導体層427a、n型を有する半導体層427bが形成される(図10(F)参照。)。     The n-type semiconductor film and the crystalline semiconductor film are etched using the source or drain electrode layer 425a and the source or drain electrode layer 425b as a mask, and the n-type functioning as the semiconductor layer 426 and the source or drain region is formed. A semiconductor layer 427a and an n-type semiconductor layer 427b are formed (see FIG. 10F).

以上の工程で、金属元素により結晶化した結晶性半導体膜にゲッタリングを行い、金属元素の軽減された半導体層を有し、かつソース領域またはドレイン領域として機能する一導電型を有する半導体層中に金属元素の含まれない薄膜トランジスタを形成することができる。     Through the above steps, a crystalline semiconductor film crystallized with a metal element is gettered, the semiconductor layer has a semiconductor layer with reduced metal element, and the semiconductor layer has one conductivity type that functions as a source region or a drain region. A thin film transistor containing no metal element can be formed.

実施の形態1において図9及び本実施の形態において図10を用いて示した薄膜トランジスタは、一つの一導電型を有する薄膜トランジスタであるが、同工程で2つ以上の複数の薄膜トランジスタを作製することもできる。例えば、nチャネル型薄膜トランジスタを複数形成し、電気的に接続することよって、NMOSで回路を構成することができ、pチャネル型薄膜トランジスタを複数形成し、同様に電気的に接続することによって、PMOSで回路を構成することができる。また、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタを電気的に接続したCMOS構造も形成することができ、このようなNMOS、PMOS、CMOSを画素領域や駆動領域に組み込んで、表示装置を作製することができる。     The thin film transistor illustrated in FIG. 9 in Embodiment Mode 1 and FIG. 10 in this embodiment mode is a thin film transistor having one conductivity type, but two or more thin film transistors may be manufactured in the same step. it can. For example, a circuit can be configured with NMOS by forming a plurality of n-channel thin film transistors and electrically connecting them, and a PMOS can be formed by forming a plurality of p-channel thin film transistors and electrically connecting them similarly. A circuit can be constructed. In addition, a CMOS structure in which an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor are electrically connected can be formed, and a display device is manufactured by incorporating such NMOS, PMOS, or CMOS in a pixel region or a drive region. Can do.

本実施の形態は、実施の形態1と組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment can be used in combination with Embodiment 1.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態として、図11を用いて説明する。本実施の形態は、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタの2種類の薄膜トランジスタを作製する例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 3)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example of manufacturing two types of thin film transistors: an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板430上にゲート電極層431a、ゲート電極層431bを形成しゲート絶縁層433a、ゲート絶縁層433bを形成する。ゲート絶縁層433b上に非晶質半導体膜を形成し、金属元素を添加し加熱結晶化させ、結晶性半導体膜を形成する。結晶性半導体膜上に、n型を有する半導体膜435を形成し、加熱する(図11(A)参照。)。   A gate electrode layer 431a and a gate electrode layer 431b are formed over the substrate 430, and a gate insulating layer 433a and a gate insulating layer 433b are formed. An amorphous semiconductor film is formed over the gate insulating layer 433b, a metal element is added, and heat crystallization is performed to form a crystalline semiconductor film. An n-type semiconductor film 435 is formed over the crystalline semiconductor film and heated (see FIG. 11A).

加熱処理により、結晶性半導体膜中に含まれる金属元素はゲッタリングされ、矢印の方向にn型を有する半導体膜435中に移動し捕獲され、結晶性半導体膜434が形成される。結晶性半導体膜434及びn型を有する半導体膜435をパターニングし、半導体層436a、半導体層436b、n型を有する半導体層437を形成する。その後、半導体層436a及びn型を有する半導体層437を覆うマスク438a、半導体層436b中のチャネル形成領域上のn型を有する半導体層444を覆うマスク438bを形成し、p型を付与する不純物元素439をn型を有する半導体層に添加する。n型を有する半導体層は、n型を付与する不純物元素の濃度の2〜10倍の濃度となるようにp型を付与する不純物元素を添加することによって、p型を有する半導体層にその導電型が反転し、p型の不純物領域445a、p型の不純物領域445bを形成することができる(図11(B)参照。)。   By the heat treatment, the metal element contained in the crystalline semiconductor film is gettered, moved to and trapped in the n-type semiconductor film 435 in the direction of the arrow, and the crystalline semiconductor film 434 is formed. The crystalline semiconductor film 434 and the n-type semiconductor film 435 are patterned to form a semiconductor layer 436a, a semiconductor layer 436b, and an n-type semiconductor layer 437. After that, a mask 438a covering the semiconductor layer 436a and the n-type semiconductor layer 437 and a mask 438b covering the n-type semiconductor layer 444 over the channel formation region in the semiconductor layer 436b are formed, and an impurity element imparting p-type conductivity 439 is added to the n-type semiconductor layer. The semiconductor layer having n-type conductivity is added to the p-type semiconductor layer by adding the impurity element imparting p-type so that the concentration is 2 to 10 times the concentration of the impurity element imparting n-type. The type is inverted, so that a p-type impurity region 445a and a p-type impurity region 445b can be formed (see FIG. 11B).

ソース電極層又はドレイン電極層440a、ソース電極層又はドレイン電極層440b、ソース電極層又はドレイン電極層440c、ソース電極層又はドレイン電極層440dを液滴吐出法とレーザ光による微細な露光によって形成する(図11(C)参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層440a、ソース電極層又はドレイン電極層440b、ソース電極層又はドレイン電極層440c、ソース電極層又はドレイン電極層440dをマスクとして、半導体層436a、半導体層436b、n型を有する半導体層437、n型を有する半導体層444をエッチングし、半導体層442a、半導体層442b、n型を有する半導体層443a、n型を有する半導体層443b、p型を有する半導体層443c、p型を有する半導体層443dを形成することができる(図11(D)参照。)。半導体層及びn型を有する半導体層のエッチングは、ソース電極層又はドレイン電極層のパターニングの際に形成したレジストマスクを設けた状態で行っても良い。また、エッチングはドライエッチングでもウェットエッチングで行っても良く、ソース電極層又はドレイン電極層のエッチングをエッチャントによるウェットエッチングで行い、半導体層のエッチングをドライエッチングで行っても良い。   The source or drain electrode layer 440a, the source or drain electrode layer 440b, the source or drain electrode layer 440c, and the source or drain electrode layer 440d are formed by a droplet discharge method and fine exposure with laser light. (See FIG. 11C.) Using the source or drain electrode layer 440a, the source or drain electrode layer 440b, the source or drain electrode layer 440c, and the source or drain electrode layer 440d as a mask, the semiconductor layer 436a, the semiconductor layer 436b, and the n-type The semiconductor layer 437 having n type and the semiconductor layer 444 having n type are etched, and the semiconductor layer 442a, the semiconductor layer 442b, the semiconductor layer 443a having n type, the semiconductor layer 443b having n type, the semiconductor layer 443c having p type, and the p type A semiconductor layer 443d including can be formed (see FIG. 11D). Etching of the semiconductor layer and the n-type semiconductor layer may be performed in a state where a resist mask formed at the time of patterning the source electrode layer or the drain electrode layer is provided. Etching may be performed by dry etching or wet etching, the source electrode layer or the drain electrode layer may be etched by wet etching using an etchant, and the semiconductor layer may be etched by dry etching.

以上の工程で同一基板上に、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタを形成することができる。また、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとを電気的に接続することによってCMOS構造とすることができ、このCMOS構造を画素領域、駆動回路領域に組み込んで表示装置を作製することができる。     Through the above steps, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed over the same substrate. In addition, a CMOS structure can be obtained by electrically connecting an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, and a display device can be manufactured by incorporating this CMOS structure in a pixel region and a driver circuit region.

本実施の形態は、実施の形態1及び実施の形態2それぞれと組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment can be used in combination with each of Embodiment 1 and Embodiment 2.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態として、図12を用いて説明する。本実施の形態は、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタの2種類の薄膜トランジスタを作製する例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 4)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example of manufacturing two types of thin film transistors: an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板450上にゲート電極層451a、ゲート電極層451bを形成しゲート絶縁層452a、ゲート絶縁層452bを形成する。ゲート絶縁層452b上に非晶質半導体膜を形成し、金属元素を添加し加熱結晶化させ、結晶性半導体膜を形成する。結晶性半導体膜上に、希ガス元素を不純物元素として含む半導体膜454を形成し、加熱する(図12(A)参照。)。   A gate electrode layer 451a and a gate electrode layer 451b are formed over the substrate 450, and a gate insulating layer 452a and a gate insulating layer 452b are formed. An amorphous semiconductor film is formed over the gate insulating layer 452b, and a metal element is added to be crystallized by heating to form a crystalline semiconductor film. A semiconductor film 454 containing a rare gas element as an impurity element is formed over the crystalline semiconductor film and heated (see FIG. 12A).

加熱処理により、結晶性半導体膜中に含まれる金属元素はゲッタリングされ、矢印の方向に希ガス元素を有する半導体膜454中に移動し捕獲され、結晶性半導体膜453が形成される。ゲッタリングシンクとして用いた半導体膜454をエッチングによって除去する。結晶性半導体膜453をパターニングし、チャネル形成領域455aを覆うマスク456a、半導体層455bを覆うマスク456bを形成し、n型を付与する不純物元素458を添加し、n型の不純物領域457a、n型の不純物領域457bを形成する(図12(B)参照。)。   By the heat treatment, the metal element contained in the crystalline semiconductor film is gettered, moved and captured in the semiconductor film 454 having a rare gas element in the direction of the arrow, and the crystalline semiconductor film 453 is formed. The semiconductor film 454 used as the gettering sink is removed by etching. The crystalline semiconductor film 453 is patterned, a mask 456a covering the channel formation region 455a and a mask 456b covering the semiconductor layer 455b are formed, an impurity element 458 imparting n-type conductivity is added, and n-type impurity regions 457a and n-type are added. The impurity region 457b is formed (see FIG. 12B).

マスク456a、及びマスク456bを除去し、新たにn型の不純物領域457a、チャネル形成領域455a、n型の不純物領域457bを覆うマスク459a、チャネル形成領域463を覆うマスク459bを形成し、p型を付与する不純物元素461を添加する。p型を付与する不純物元素によってp型の不純物領域460a、p型の不純物領域460bを形成する(図12(C)参照。)。n型の不純物領域457a、n型の不純物領域457b、p型の不純物領域460a、p型の不純物領域460bはソース領域またはドレイン領域として機能する。ソース領域又はドレイン領域に接してソース電極層又はドレイン電極層462a、ソース電極層又はドレイン電極層462b、ソース電極層又はドレイン電極層462c、ソース電極層又はドレイン電極層462dが形成される(図12(D)参照。)。   The mask 456a and the mask 456b are removed, and a mask 459a covering the n-type impurity region 457a, the channel formation region 455a, the n-type impurity region 457b, and a mask 459b covering the channel formation region 463 are newly formed. An impurity element 461 to be added is added. A p-type impurity region 460a and a p-type impurity region 460b are formed using an impurity element imparting p-type (see FIG. 12C). The n-type impurity region 457a, the n-type impurity region 457b, the p-type impurity region 460a, and the p-type impurity region 460b function as a source region or a drain region. A source or drain electrode layer 462a, a source or drain electrode layer 462b, a source or drain electrode layer 462c, and a source or drain electrode layer 462d are formed in contact with the source or drain region (FIG. 12). (See (D).)

以上の工程で同一基板上に、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタを形成することができる。また、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとを電気的に接続することによってCMOS構造とすることができ、このCMOS構造を画素領域、駆動回路領域に組み込んで表示装置を作製することができる。本実施の形態によれば実施の形態3と比べ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 thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed over the same substrate. In addition, a CMOS structure can be obtained by electrically connecting an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, and a display device can be manufactured by incorporating this CMOS structure in a pixel region and a driver circuit region. According to this embodiment mode, the number of film formation steps can be reduced as compared with Embodiment Mode 3, and thus throughput can be improved.

(実施の形態5)
本発明の実施の形態として、図13を用いて説明する。本実施の形態は、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタの2種類の薄膜トランジスタを作製する例であり、ゲッタリングの工程が異なる例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 5)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which two types of thin film transistors, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, are manufactured, and the gettering process is different. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板470上にゲート電極層471a、ゲート電極層471bを形成しゲート絶縁層472a、ゲート絶縁層472bを形成する。ゲート絶縁層472b上に非晶質半導体膜を形成し、金属元素を添加し加熱結晶化させ、結晶性半導膜を形成する。結晶性半導体膜をパターニングし、半導体層473a、半導体層473bを形成する(図13(A)参照。)。   A gate electrode layer 471a and a gate electrode layer 471b are formed over the substrate 470, and a gate insulating layer 472a and a gate insulating layer 472b are formed. An amorphous semiconductor film is formed over the gate insulating layer 472b, and a metal element is added to be crystallized by heating to form a crystalline semiconductor film. The crystalline semiconductor film is patterned to form a semiconductor layer 473a and a semiconductor layer 473b (see FIG. 13A).

チャネル形成領域483aを覆うマスク474a、チャネル形成領域483bを覆うマスク474bを形成し、n型を付与する不純物元素476を添加し、n型の不純物領域475a、n型の不純物領域475b、n型の不純物領域475c、n型の不純物領域475dを形成する(図13(B)参照。)。その後加熱処理を行う。   A mask 474a covering the channel formation region 483a and a mask 474b covering the channel formation region 483b are formed, an n-type impurity element 476 is added, and an n-type impurity region 475a, an n-type impurity region 475b, and an n-type impurity region 475b are added. An impurity region 475c and an n-type impurity region 475d are formed (see FIG. 13B). Thereafter, heat treatment is performed.

加熱処理により、半導体層中のチャネル形成領域483a、チャネル形成領域483bに含まれる金属元素はゲッタリングされ、それぞれ矢印の方向にn型の不純物領域477a、n型の不純物領域477b、n型の不純物領域477c、n型の不純物領域477dに移動し捕獲され、金属元素が除去、軽減されたチャネル形成領域478a、チャネル形成領域478bが形成される(図13(C)参照。)。また、この熱処理によって、添加されたn型を付与する不純物元素の活性化も行うことができる。     By the heat treatment, the metal elements contained in the channel formation region 483a and the channel formation region 483b in the semiconductor layer are gettered, and the n-type impurity region 477a, the n-type impurity region 477b, and the n-type impurity are respectively illustrated in the directions of the arrows. The channel formation region 478a and the channel formation region 478b from which the metal element is removed and reduced are formed by moving to and capture the region 477c and the n-type impurity region 477d (see FIG. 13C). In addition, the added impurity element imparting n-type can be activated by this heat treatment.

n型の不純物領域477a、チャネル形成領域478a、n型の不純物領域477bを覆うマスク479a、チャネル形成領域478bを覆うマスク479bを形成し、p型を付与する不純物元素481を添加する。p型を付与する不純物元素によってp型の不純物領域480a、p型の不純物領域480bを形成する(図13(D)参照。)。n型の不純物領域477a、n型の不純物領域477b、p型の不純物領域480a、p型の不純物領域480bはソース領域またはドレイン領域として機能する。ソース領域又はドレイン領域に接してソース電極層又はドレイン電極層482a、ソース電極層又はドレイン電極層482b、ソース電極層又はドレイン電極層482c、ソース電極層又はドレイン電極層482dが形成される(図13(D)参照。)。   A mask 479a covering the n-type impurity region 477a, the channel formation region 478a, and the n-type impurity region 477b and a mask 479b covering the channel formation region 478b are formed, and an impurity element 481 imparting p-type conductivity is added. A p-type impurity region 480a and a p-type impurity region 480b are formed using an impurity element imparting p-type (see FIG. 13D). The n-type impurity region 477a, the n-type impurity region 477b, the p-type impurity region 480a, and the p-type impurity region 480b function as a source region or a drain region. A source or drain electrode layer 482a, a source or drain electrode layer 482b, a source or drain electrode layer 482c, and a source or drain electrode layer 482d are formed in contact with the source or drain region (FIG. 13). (See (D).)

以上の工程で同一基板上に、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタを形成することができる。また、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとを電気的に接続することによってCMOS構造とすることができ、このCMOS構造を画素領域、駆動回路領域に組み込んで表示装置を作製することができる。本実施の形態によれば、実施の形態3と比べ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 thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed over the same substrate. In addition, a CMOS structure can be obtained by electrically connecting an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, and a display device can be manufactured by incorporating this CMOS structure in a pixel region and a driver circuit region. According to this embodiment mode, the number of film forming steps can be reduced as compared with Embodiment Mode 3, and thus throughput can be improved.

(実施の形態6)
本実施の形態を、図14乃至18を用いて説明する。本実施の形態は、画素領域を実施の形態1で作製した画素領域で、周辺駆動回路領域も本発明を用いた薄膜トランジスタにより作製され、実施の形態2で作製されるnチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタからなるCMOSを適用している。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 6)
This embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment mode, the pixel region is the pixel region manufactured in Embodiment Mode 1, the peripheral driver circuit region is also manufactured using the thin film transistor using the present invention, and the n-channel thin film transistor and p-channel device manufactured in Embodiment Mode 2 are used. A CMOS comprising a thin film transistor is applied. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

図19は本実施の形態で作製する表示装置の画素領域の上面図であり、図14乃至図17、図18(B)は、各工程の図6における線A−C、B−Dの断面図に対応している。また、図14乃至図17におけるL−S、T−K、I−Jの領域は、図18(A)の表示装置の周辺駆動回路領域である線I−Jに対応する断面図である。     FIG. 19 is a top view of a pixel region of a display device manufactured in this embodiment mode. FIGS. 14 to 17 and FIG. 18B are cross-sectional views taken along lines AC and BD in FIG. Corresponds to the figure. 14 to 17 are cross-sectional views corresponding to a line IJ which is a peripheral driver circuit region of the display device in FIG. 18A.

基板300上に導電膜を形成し、レジストからなるマスクによってパターニングを行い、ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303、ゲート電極層360a、ゲート電極層360b、第1の電極層304(画素電極層ともいう)を形成する。本実施の形態では、ゲート電極層を透明導電膜の単層で形成するが、積層構造としてもよい。積層構造としては、Ta、Ti、W、Mo、Cr、前記元素の窒化膜などの積層を用いることはでき、具体的にはTaNとWとの積層、TaNとMoとの積層、TaNとCrとの積層、TiNとWとの積層、TiNとMoとの積層、TiNとCrとの積層などを用いることができる。本実施の形態では、液滴吐出法によって酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を含む組成物を吐出し、焼成してゲート電極層形成領域を含む近傍に導電膜を形成する。この導電膜をレーザ光による露光によって微細に加工されたマスクを用いて、精密にパターニングし、ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303、ゲート電極層360a、ゲート電極層360b、第1の電極層304を形成する。   A conductive film is formed over the substrate 300 and patterned using a resist mask, and the gate electrode layer 301, the gate electrode layer 302, the gate electrode layer 303, the gate electrode layer 360a, the gate electrode layer 360b, and the first electrode layer 304 are formed. (Also referred to as a pixel electrode layer) is formed. In this embodiment mode, the gate electrode layer is formed using a single layer of a transparent conductive film, but may have a stacked structure. As the laminated structure, it is possible to use a laminated film of Ta, Ti, W, Mo, Cr, nitride films of the above elements, specifically, a laminated film of TaN and W, a laminated film of TaN and Mo, or a TaN and Cr film. , TiN and W, TiN and Mo, TiN and Cr, and the like can be used. In this embodiment, a composition containing indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO) is discharged by a droplet discharge method, and baked to form a conductive film in the vicinity including the gate electrode layer formation region. This conductive film is precisely patterned using a mask finely processed by exposure with laser light, and the gate electrode layer 301, the gate electrode layer 302, the gate electrode layer 303, the gate electrode layer 360a, the gate electrode layer 360b, One electrode layer 304 is formed.

ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303、ゲート電極層360a、ゲート電極層360b、第1の電極層304上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に非晶質半導体膜306を形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁層として、窒化珪素からなるゲート絶縁層305aと酸化珪素からなるゲート絶縁層305bを積層する。非晶質半導体膜306は、非晶質珪素膜を用いる。ゲート絶縁層305a、ゲート絶縁層305b及び非晶質半導体膜306は、プラズマCVD法により、ガス種の切り替えのみで連続的に形成する。連続的に形成することで、工程が簡略化し、大気中の汚染物質が膜表面や界面に付着するのを防ぐことができる。     A gate insulating layer is formed over the gate electrode layer 301, the gate electrode layer 302, the gate electrode layer 303, the gate electrode layer 360a, the gate electrode layer 360b, and the first electrode layer 304, and an amorphous semiconductor film is formed over the gate insulating layer 306 is formed. In this embodiment, a gate insulating layer 305a made of silicon nitride and a gate insulating layer 305b made of silicon oxide are stacked as the gate insulating layer. As the amorphous semiconductor film 306, an amorphous silicon film is used. The gate insulating layer 305a, the gate insulating layer 305b, and the amorphous semiconductor film 306 are continuously formed by only plasma gas switching by a plasma CVD method. By forming continuously, a process is simplified and it can prevent that the pollutant in air | atmosphere adheres to the film | membrane surface and an interface.

非晶質半導体膜306上に、結晶化を促進、助長する元素を導入する方法として、金属膜307を形成する(図14(A)参照。)。金属膜307は非常に膜厚が薄いため膜としての形状を保っていない場合がある。本実施の形態では、Niを30ppmを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布し、金属膜307を形成する。金属膜307を塗布された非晶質半導体膜306を加熱し、結晶化させる。本実施の形態では、550℃で8時間加熱処理を行い、結晶性半導体膜309を形成する。     As a method for introducing an element which promotes and promotes crystallization, a metal film 307 is formed over the amorphous semiconductor film 306 (see FIG. 14A). Since the metal film 307 is very thin, the shape as a film may not be maintained. In this embodiment, an aqueous solution containing 30 ppm of Ni is applied by a spin coating method to form the metal film 307. The amorphous semiconductor film 306 coated with the metal film 307 is heated and crystallized. In this embodiment, heat treatment is performed at 550 ° C. for 8 hours, so that the crystalline semiconductor film 309 is formed.

結晶性半導体膜309上に、n型を有する半導体膜308を形成する(図14(B)参照。)。本実施の形態では、n型を有する半導体膜308として、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を含む非晶質珪素膜をプラズマCVD法により100nm形成する。n型を有する半導体膜308をゲッタリングシンクとして、加熱処理を行い、結晶性半導体膜309中の金属元素をゲッタリングする(図14(C)参照。)。本実施の形態では、550℃で4時間加熱処理を行う。結晶性半導体膜309中の金属元素は加熱処理により矢印の方向へ移動し、n型を有する半導体膜308中に捕獲される。よって、結晶性半導体膜309は、膜中の金属元素が軽減された結晶性半導体膜310となり、n型を有する半導体膜308は、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではP)と金属元素(本実施の形態ではNi)を含むn型を有する半導体膜311となる。     An n-type semiconductor film 308 is formed over the crystalline semiconductor film 309 (see FIG. 14B). In this embodiment, as the semiconductor film 308 having n-type, an amorphous silicon film containing phosphorus (P) as an impurity element imparting n-type is formed to a thickness of 100 nm by a plasma CVD method. Heat treatment is performed using the n-type semiconductor film 308 as a gettering sink, so that the metal element in the crystalline semiconductor film 309 is gettered (see FIG. 14C). In this embodiment, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. The metal element in the crystalline semiconductor film 309 moves in the direction of the arrow by heat treatment, and is captured in the n-type semiconductor film 308. Therefore, the crystalline semiconductor film 309 becomes the crystalline semiconductor film 310 in which the metal element in the film is reduced, and the n-type semiconductor film 308 includes an impurity element imparting n-type (P in this embodiment). An n-type semiconductor film 311 containing a metal element (Ni in this embodiment) is formed.

結晶性半導体膜310及びn型を有する半導体膜311をパターニングし、半導体層312、半導体層313、半導体層314、半導体層361、n型を有する半導体層315、n型を有する半導体層316、n型を有する半導体層317、及びn型を有する半導体層362を形成することができる(図15(A)参照。)。これらの半導体層のパターニングも、本発明のレーザ光による露光によって微細に加工されたマスクを用いて、精密にパターニングすることができる。     The crystalline semiconductor film 310 and the n-type semiconductor film 311 are patterned to form a semiconductor layer 312, a semiconductor layer 313, a semiconductor layer 314, a semiconductor layer 361, an n-type semiconductor layer 315, an n-type semiconductor layer 316, n A semiconductor layer 317 having a type and a semiconductor layer 362 having an n-type can be formed (see FIG. 15A). The patterning of these semiconductor layers can also be performed precisely using a mask finely processed by exposure with the laser beam of the present invention.

次に、半導体層312、n型を有する半導体層315を覆うマスク318a、半導体層313のチャネル形成領域及びn型を有する半導体層316のチャネル形成領域を覆うマスク318b、半導体層314及びn型を有する半導体層317を覆うマスク318c、半導体層361及びn型を有する半導体層362を覆うマスク318dを形成する。p型を付与する不純物元素319を添加し、n型を有する半導体層316中に、p型の不純物領域320a、p型の不純物領域320bを形成する(図15(B)参照。)。本実施の形態では、イオンドーピング法を用いてp型を付与する不純物元素(本実施の形態ではボロン(B))を添加する。その後、550℃で4時間加熱処理を行い、不純物元素の添加領域を活性化する。     Next, the mask 318a covering the semiconductor layer 312, the n-type semiconductor layer 315, the channel formation region of the semiconductor layer 313 and the mask 318b covering the channel formation region of the n-type semiconductor layer 316, the semiconductor layer 314, and the n-type are formed. A mask 318c covering the semiconductor layer 317, a semiconductor layer 361, and a mask 318d covering the n-type semiconductor layer 362 are formed. An impurity element 319 imparting p-type conductivity is added to form a p-type impurity region 320a and a p-type impurity region 320b in the n-type semiconductor layer 316 (see FIG. 15B). In this embodiment, an impurity element imparting p-type conductivity (boron (B) in this embodiment) is added by an ion doping method. After that, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours to activate the impurity element addition region.

本実施の形態では、駆動回路領域において、CMOS構成を用いてインバーターとして機能させている。PMOSのみ、NMOSのみの構成の場合においては、一部のTFTのゲート電極層とソース電極層又はドレイン電極層とを接続させる。このような例を図40に示す。フォトマスクを用いてゲート絶縁層305a、ゲート絶縁層305bの一部をエッチングして、図40に示すようなコンタクトホール890を形成する。本実施の形態では、画素電極層となる第1の電極層とソース電極層又はドレイン電極層との接続を、絶縁層に形成するコンタクトホールを介して行うが、ソース電極層又はドレイン電極層と第1の電極層を絶縁層を介さないで接続してもよい。この場合、第1の電極層に達する開口部を、コンタクトホール890と同時に形成することができる。その後、これらのコンタクトホールにソース電極層又はドレイン電極層を形成し、それぞれゲート電極層、又は第1の電極層と電気的に接続する。ソース電極層又はドレイン電極層327bとゲート電極層302を接続することによって、後に形成する薄膜トランジスタ335と薄膜トランジスタ336とがNMOS同士、PMOS同士であってもインバーターとして機能させることができる。前述したように本実施の形態では、薄膜トランジスタ335と薄膜トランジスタ336とはCMOS構成となっているので、図40で示す構造としなくてもインバーターとして機能させることができる。     In this embodiment mode, a CMOS structure is used in the drive circuit area to function as an inverter. In the case of only PMOS and NMOS only, the gate electrode layer of some TFTs and the source electrode layer or drain electrode layer are connected. Such an example is shown in FIG. A part of the gate insulating layer 305a and the gate insulating layer 305b is etched using a photomask to form a contact hole 890 as shown in FIG. In this embodiment mode, the first electrode layer to be the pixel electrode layer is connected to the source electrode layer or the drain electrode layer through a contact hole formed in the insulating layer. The first electrode layer may be connected without an insulating layer. In this case, an opening reaching the first electrode layer can be formed at the same time as the contact hole 890. After that, a source electrode layer or a drain electrode layer is formed in these contact holes and electrically connected to the gate electrode layer or the first electrode layer, respectively. By connecting the source or drain electrode layer 327b and the gate electrode layer 302, a thin film transistor 335 and a thin film transistor 336 to be formed later can function as an inverter even if they are NMOS transistors and PMOS transistors. As described above, in this embodiment mode, the thin film transistor 335 and the thin film transistor 336 have a CMOS structure, and thus can function as an inverter without using the structure shown in FIG.

マスク318a、マスク318b及びマスク318cを除去した後、半導体層312、半導体層313、半導体層314、及び半導体層362上に、導電層321、導電層322、導電層363を形成する。本実施の形態では、液滴吐出法を用いて、選択的に導電層321、導電層322、導電層363を形成し、材料のロスを軽減する。導電性材料として銀(Ag)を用い、液滴吐出装置380a、液滴吐出装置380b、液滴吐出装置380cよりAgを含む組成物を吐出し、300℃で焼成して、導電層321、導電層322、導電層363を形成する(図15(C)参照。)。また、同工程で、容量素子も形成するソース電極層又はドレイン電極層となる導電層370も、ゲート電極層360a上のゲート絶縁層305b上に形成する。     After the mask 318a, the mask 318b, and the mask 318c are removed, the conductive layer 321, the conductive layer 322, and the conductive layer 363 are formed over the semiconductor layer 312, the semiconductor layer 313, the semiconductor layer 314, and the semiconductor layer 362. In this embodiment, the conductive layer 321, the conductive layer 322, and the conductive layer 363 are selectively formed by a droplet discharge method, so that material loss is reduced. Silver (Ag) is used as the conductive material, and a composition containing Ag is discharged from the droplet discharge device 380a, the droplet discharge device 380b, and the droplet discharge device 380c, and is baked at 300 ° C. A layer 322 and a conductive layer 363 are formed (see FIG. 15C). In the same step, a conductive layer 370 which serves as a source electrode layer or a drain electrode layer which also forms a capacitor is formed over the gate insulating layer 305b over the gate electrode layer 360a.

実施の形態1で、図8を用いて説明したように、導電層321、導電層322、導電層363、導電層370を精密にパターニングし、ソース電極層又はドレイン電極層327a、ソース電極層又はドレイン電極層327b、ソース電極層又はドレイン電極層327c、ソース電極層又はドレイン電極層328、ソース電極層又はドレイン電極層366a、ソース電極層又はドレイン電極層366b、ソース電極層又はドレイン電極層366cを形成する。ソース電極層又はドレイン電極層327a、ソース電極層又はドレイン電極層327b、ソース電極層又はドレイン電極層327c、ソース電極層又はドレイン電極層328、ソース電極層又はドレイン電極層366a、ソース電極層又はドレイン電極層366bをマスクとして、半導体層312、半導体層313、半導体層314、半導体層361、n型を有する半導体層315、n型を有する半導体層316、n型を有する半導体層317、n型を有する半導体層362をエッチングし、半導体層371、半導体層372、半導体層373、半導体層375、n型を有する半導体層324a、n型を有する半導体層324b、p型を有する半導体層325a、p型を有する半導体層325b、n型を有する半導体層326a、n型を有する半導体層326b、n型を有する半導体層365a、n型を有する半導体層365bを形成する。エッチングはドライエッチング又はウェットエッチングを用いることができる。本実施の形態では、ドライエッチング法を用いる。     As described with reference to FIG. 8 in Embodiment 1, the conductive layer 321, the conductive layer 322, the conductive layer 363, and the conductive layer 370 are precisely patterned, and the source or drain electrode layer 327a, the source electrode layer, A drain electrode layer 327b, a source or drain electrode layer 327c, a source or drain electrode layer 328, a source or drain electrode layer 366a, a source or drain electrode layer 366b, a source or drain electrode layer 366c; Form. Source or drain electrode layer 327a, Source or drain electrode layer 327b, Source or drain electrode layer 327c, Source or drain electrode layer 328, Source or drain electrode layer 366a, Source or drain electrode layer 366a Using the electrode layer 366b as a mask, the semiconductor layer 312, the semiconductor layer 313, the semiconductor layer 314, the semiconductor layer 361, the n-type semiconductor layer 315, the n-type semiconductor layer 316, the n-type semiconductor layer 317, and the n-type The semiconductor layer 362 including the semiconductor layer 372 is etched, and the semiconductor layer 371, the semiconductor layer 372, the semiconductor layer 373, the semiconductor layer 375, the n-type semiconductor layer 324a, the n-type semiconductor layer 324b, the p-type semiconductor layer 325a, and the p-type Semiconductor layer 325b having n-type, semiconductor layer 326a having n-type, n-type Semiconductor layer 326b, a semiconductor layer 365a having a n-type, a semiconductor layer 365b having a n-type. Etching can be dry etching or wet etching. In this embodiment mode, a dry etching method is used.

以上の工程で、CMOSを構成するnチャネル型薄膜トランジスタ335及びpチャネル型薄膜トランジスタ336、nチャネル型薄膜トランジスタ337、nチャネル型薄膜トランジスタ364、容量素子338を形成することができる(図16(A)参照。)。本実施の形態ではCMOSの構成としたが、本発明はそれに限定されず、PMOSの構成でもNMOSの構成としてもよい。     Through the above steps, an n-channel thin film transistor 335, a p-channel thin film transistor 336, an n-channel thin film transistor 337, an n-channel thin film transistor 364, and a capacitor 338 which form a CMOS can be formed (see FIG. 16A). ). In this embodiment mode, a CMOS configuration is used. However, the present invention is not limited to this, and a PMOS configuration or an NMOS configuration may be used.

パッシベーション膜となる絶縁膜330を形成する。本実施の形態では、絶縁膜330を、半導体層に接する側から、膜厚150nmの酸化珪素膜と膜厚200nmの窒化珪素膜との積層膜で形成する。絶縁膜330は、他の珪素を含む膜で形成しても良く、酸化珪素膜の代わりに酸化窒化珪素膜を用い、酸化窒化珪素膜と窒化珪素膜の積層としてもよい。     An insulating film 330 to be a passivation film is formed. In this embodiment, the insulating film 330 is formed using a stacked film of a silicon oxide film with a thickness of 150 nm and a silicon nitride film with a thickness of 200 nm from the side in contact with the semiconductor layer. The insulating film 330 may be formed using another silicon-containing film, or a silicon oxynitride film may be used instead of the silicon oxide film, and a silicon oxynitride film and a silicon nitride film may be stacked.

絶縁膜330には水素を含ませるように形成し、温度300〜500℃窒素雰囲気下で加熱処理を行い、半導体層の水素化を行う。     The insulating film 330 is formed so as to contain hydrogen, and heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 300 to 500 ° C. to hydrogenate the semiconductor layer.

絶縁膜330上に絶縁層339を形成する。本実施の形態では、スリットコーターを用いて、アルキル基を含む酸化珪素膜を形成する。絶縁層339、絶縁膜330にソース電極層又はドレイン電極層328に達する開口部340b、及びソース電極層又はドレイン電極層366bに達する開口部340dを、絶縁層339、絶縁膜330、ゲート絶縁層305a、ゲート絶縁層305bに、ゲート電極層303に達する開口部340a、ゲート電極層360aに達する開口部340c、及び第1の電極層304に達する開口部340eを形成する(図16(B)参照。)。開口部を形成するパターニングには、本発明のレーザ光による微細加工を用いることができる。また、本実施の形態では、ドライエッチングにより開口部を形成する。     An insulating layer 339 is formed over the insulating film 330. In this embodiment, a silicon oxide film including an alkyl group is formed using a slit coater. The insulating layer 339, the opening 340b reaching the source or drain electrode layer 328, and the opening 340d reaching the source or drain electrode layer 366b are formed in the insulating layer 339, the insulating film 330, and the gate insulating layer 305a. In the gate insulating layer 305b, an opening 340a reaching the gate electrode layer 303, an opening 340c reaching the gate electrode layer 360a, and an opening 340e reaching the first electrode layer 304 are formed (see FIG. 16B). ). For the patterning for forming the opening, the fine processing by the laser beam of the present invention can be used. In this embodiment mode, the opening is formed by dry etching.

次に配線層341、ゲート配線層342、ゲート配線層367を形成する。本実施の形態では、ゲート配線層、または配線層を、Agを用い、液滴吐出法によって形成する。導電性材料としてAgを含む組成物を開口部340a、開口部340b、開口部340c、開口部340d、開口部340eに吐出し、300℃で焼成する。以上の工程より、ソース電極層又はドレイン電極層328とゲート電極層360aとを電気的に接続するゲート配線層367と、ソース電極層又はドレイン電極層366bと第1の電極層304とを電気的に接続する配線層341と、ゲート電極層303と電気的に接続するゲート配線層342を形成する(図16(C)参照。)。     Next, a wiring layer 341, a gate wiring layer 342, and a gate wiring layer 367 are formed. In this embodiment mode, a gate wiring layer or a wiring layer is formed using Ag and a droplet discharge method. A composition containing Ag as a conductive material is discharged into the opening 340a, the opening 340b, the opening 340c, the opening 340d, and the opening 340e and is baked at 300 ° C. Through the above steps, the gate wiring layer 367 that electrically connects the source or drain electrode layer 328 and the gate electrode layer 360a, the source or drain electrode layer 366b, and the first electrode layer 304 are electrically connected. A wiring layer 341 connected to each other and a gate wiring layer 342 electrically connected to the gate electrode layer 303 are formed (see FIG. 16C).

続いて、土手(隔壁ともよばれる)となる絶縁層343を形成する。絶縁層343は、スピンコート法やディップ法により全面に絶縁層を形成した後、エッチング加工によって図17に示すように開孔を形成する。また、液滴吐出法により絶縁層343を形成すれば、エッチング加工は必ずしも必要ない。   Subsequently, an insulating layer 343 serving as a bank (also referred to as a partition wall) is formed. As for the insulating layer 343, an insulating layer is formed on the entire surface by a spin coating method or a dip method, and then an opening is formed as shown in FIG. 17 by etching. Further, if the insulating layer 343 is formed by a droplet discharge method, etching is not necessarily required.

絶縁層343は、第1の電極層304に対応して画素が形成される位置に合わせて貫通孔の開口部を備えて形成される。   The insulating layer 343 is formed to include openings of through holes in accordance with positions where pixels are formed corresponding to the first electrode layer 304.

第1の電極層304上に、電界発光層344、第2の電極層345を積層形成する。その後、封止基板347によって充填剤346を封入して封止する。充填剤346の代わりに、窒素などの不活性ガスを充填してもよい。また、乾燥剤を表示装置内に設置することによって、発光素子の水分による劣化を防止することができる。乾燥剤の設置場所は、封止基板347側でも、素子が形成さえている基板300側でもよく、シール材348が形成される領域に基板に凹部を形成して設置してもよい。また、封止基板347の駆動回路領域や配線領域など表示に寄与しない領域に対応する場所に設置すると、乾燥剤が不透明な物質であっても開口率を低下させることがない。充填剤346に吸湿性の材料を含むように形成し、乾燥剤の機能を持たせても良い。以上により、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する(図17参照)。     An electroluminescent layer 344 and a second electrode layer 345 are stacked over the first electrode layer 304. After that, the filler 346 is sealed with a sealing substrate 347 and sealed. Instead of the filler 346, an inert gas such as nitrogen may be filled. Further, by installing the desiccant in the display device, the light emitting element can be prevented from being deteriorated by moisture. The installation place of the desiccant may be on the sealing substrate 347 side or on the substrate 300 side where elements are formed, or may be installed in a region where the sealing material 348 is formed with a recess formed in the substrate. Further, when the sealing substrate 347 is installed at a location corresponding to a region that does not contribute to display, such as a drive circuit region or a wiring region, the aperture ratio is not lowered even if the desiccant is an opaque substance. The filler 346 may be formed so as to include a hygroscopic material, and may have a function of a desiccant. Thus, a display device having a display function using a light-emitting element is completed (see FIG. 17).

また、表示装置内部と外部を電気的に接続するための端子電極層352に、異方性導電膜353によってFPC354が接着され、端子電極層352と電気的に接続する。   In addition, an FPC 354 is bonded to a terminal electrode layer 352 for electrically connecting the inside and the outside of the display device with an anisotropic conductive film 353 to be electrically connected to the terminal electrode layer 352.

図18(A)に、表示装置の上面図を示す。図18(A)で示すように、画素領域390、走査線駆動領域391a、走査線駆動領域391b、接続領域393が、シール材348によって、基板300と封止基板347との間に封止され、基板300上にドライバICによって形成された信号線駆動回路392が設けられている。     FIG. 18A shows a top view of a display device. As shown in FIG. 18A, the pixel region 390, the scanning line driving region 391a, the scanning line driving region 391b, and the connection region 393 are sealed between the substrate 300 and the sealing substrate 347 with a sealant 348. A signal line driver circuit 392 formed by a driver IC is provided on the substrate 300.

本実施の形態で示す図18の表示装置は、ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303、ゲート電極層360a、ゲート電極層360b、第1の電極層304を単層構造で示しているが、前述したように、ゲート電極層を2層以上の複数層積層してもよい。ゲート電極層及び第1の電極層を積層構造にした例を図44に示す。     In the display device in FIG. 18 described in this embodiment, the gate electrode layer 301, the gate electrode layer 302, the gate electrode layer 303, the gate electrode layer 360a, the gate electrode layer 360b, and the first electrode layer 304 are illustrated in a single layer structure. However, as described above, two or more gate electrode layers may be stacked. FIG. 44 shows an example in which the gate electrode layer and the first electrode layer are stacked.

積層構造としては、Ta、Ti、W、Mo、Cr、前記元素の窒化膜などの積層を用いることはでき、具体的にはTaNとWとの積層、TaNとMoとの積層、TaNとCrとの積層、TiNとWとの積層、TiNとMoとの積層、TiNとCrとの積層などを用いることができる。本実施の形態では第1のゲート電極層301a、第1のゲート電極層302a、第1のゲート電極層303a、第1のゲート電極層360a1、第1のゲート電極層360b1としてTaNを用い、第2のゲート電極層301b、第2のゲート電極層302b、第2のゲート電極層303b、第2のゲート電極層360a2、第2のゲート電極層360b2としてWを用いる。同工程で形成される画素電極層においても、第1の電極層304aとしてTaN膜を、第1の電極層304bとしてW膜を形成する。このようにゲート電極層及び画素電極層を積層構造とすることができる。また、画素電極層を単層構造で形成し、ゲート電極層を積層構造としてもよく、反対に、画素電極層を積層構造としゲート電極層を単層構造としてもよい。表示装置に要求される機能に応じて適宜設定すればよい。   As the laminated structure, it is possible to use a laminated film of Ta, Ti, W, Mo, Cr, nitride films of the above elements, specifically, a laminated film of TaN and W, a laminated film of TaN and Mo, or a TaN and Cr film. , TiN and W, TiN and Mo, TiN and Cr, and the like can be used. In this embodiment, TaN is used as the first gate electrode layer 301a, the first gate electrode layer 302a, the first gate electrode layer 303a, the first gate electrode layer 360a1, and the first gate electrode layer 360b1, W is used for the second gate electrode layer 301b, the second gate electrode layer 302b, the second gate electrode layer 303b, the second gate electrode layer 360a2, and the second gate electrode layer 360b2. Also in the pixel electrode layer formed in the same step, a TaN film is formed as the first electrode layer 304a and a W film is formed as the first electrode layer 304b. Thus, the gate electrode layer and the pixel electrode layer can have a stacked structure. In addition, the pixel electrode layer may be formed in a single layer structure, and the gate electrode layer may be formed in a laminated structure. Conversely, the pixel electrode layer may be formed in a laminated structure and the gate electrode layer may be formed in a single layer structure. What is necessary is just to set suitably according to the function requested | required of a display apparatus.

以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することができる。本実施の形態で形成される薄膜トランジスタは、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薄膜トランジスタ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、一導電型を付与する不純物元素に加え、金属元素をも含む。このため、抵抗率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、高速動作が可能な表示装置を作製することが可能である。     Through the above steps, an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be formed. Since the thin film transistor formed in this embodiment is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility than a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a metal element in addition to the impurity element imparting one conductivity type. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a display device capable of high speed operation can be manufactured.

また、非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して、しきい値のずれが生じにくく、薄膜トランジスタ特性のバラツキを低減することが可能である。     Further, compared with a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variations in thin film transistor characteristics can be reduced.

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。このため、このような薄膜トランジスタ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. Therefore, the contrast can be improved by providing such a thin film transistor in the switching element of the display device.

(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態6における表示装置において、配線間の接続構造が異なる例を図19を用いて説明する。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, an example in which a connection structure between wirings is different in the display device in Embodiment 6 will be described with reference to FIGS. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

実施の形態6では、ソース電極層又はドレイン電極層と、ゲート電極層または第1の電極層とを電気的に接続する際、ゲート電極層と層間絶縁層である絶縁膜140及び絶縁層116をパターニングして、形成された開口部を形成している。この方法であると開口部を一回の工程ですべて作製することができるので、工程は簡略化する利点がある。形成する開口部と配線間の接続構造が異なる例を図19に示す。     In Embodiment 6, when the source electrode layer or the drain electrode layer and the gate electrode layer or the first electrode layer are electrically connected to each other, the insulating film 140 and the insulating layer 116 which are the gate electrode layer and the interlayer insulating layer are formed. Patterned openings are formed. This method has an advantage of simplifying the process because all the openings can be formed in a single process. An example in which the connection structure between the opening to be formed and the wiring is different is shown in FIG.

図19に本実施の形態で作製する表示装置の画素領域を示す。図19(A)は本実施の形態における表示装置の上面図であり、図19(B)は、図19(A)における線A−Cの断面図、図19(C)は、図19(A)における線B−Dの断面図である。     FIG. 19 shows a pixel region of a display device manufactured in this embodiment mode. 19A is a top view of the display device in this embodiment mode, FIG. 19B is a cross-sectional view taken along line A-C in FIG. 19A, and FIG. 19C is FIG. It is sectional drawing of line BD in A).

ソース電極層193とゲート電極層104とは、配線層を介しないで、直接ゲート絶縁層に形成された開口部197にて接続している。また、ソース電極層又はドレイン電極層195と第1の電極層120も配線層を介しないで、直接接続する構造となっている。このように、ゲート絶縁層を形成した後、ソース電極層又はドレイン電極層を形成する前に、ゲート絶縁層にゲート電極層、又は第1の電極層に達する開口部を形成しておけば、その開口部にソース電極層又はドレイン電極層を形成することによって、間に配線層を設けなくても良い。その後、絶縁膜140、絶縁層116を形成し、開口部135、開口部139を形成する。開口部135にゲート配線層117を形成し、ゲート電極層103と電気的に接続する。このように開口部を形成する工程を分けると、配線間を接続する配線層を形成しなくても良い構造とすることができる。また上面放射型の表示装置ならば、反射性を有する材料をソース電極層又はドレイン電極層195に用い、第1の電極層120と積層するような構造であってもよい。     The source electrode layer 193 and the gate electrode layer 104 are directly connected to each other through an opening 197 formed in the gate insulating layer without passing through a wiring layer. In addition, the source or drain electrode layer 195 and the first electrode layer 120 are also directly connected to each other without a wiring layer. In this manner, after forming the gate insulating layer and before forming the source electrode layer or the drain electrode layer, if the gate electrode layer or the opening reaching the first electrode layer is formed in the gate insulating layer, By forming a source electrode layer or a drain electrode layer in the opening, it is not necessary to provide a wiring layer therebetween. After that, the insulating film 140 and the insulating layer 116 are formed, and the opening 135 and the opening 139 are formed. A gate wiring layer 117 is formed in the opening 135 and is electrically connected to the gate electrode layer 103. When the step of forming the opening is divided as described above, a structure in which a wiring layer for connecting wirings does not need to be formed can be obtained. In the case of a top emission display device, a structure in which a reflective material is used for the source or drain electrode layer 195 and the first electrode layer 120 may be stacked may be employed.

本実施の形態は、実施の形態1乃至6とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 6.

(実施の形態8)
実施の形態1では、ゲート電極層と、ソース電極層又はドレイン電極層(ソース配線層も含む)及び容量配線層とがゲート絶縁層を介して積層し、ソース電極層又はドレイン電極層(ソース配線層も含む)とゲート配線層とが層間絶縁層を介して積層している多層構造を用いている。本実施の形態では、これらの積層構造が異なる例を図31乃至図36、及び図41を用いて説明する。図31(A)乃至図33(A)は、表示装置の上面図であり、図31(B)乃至図33(B)は、図31(A)乃至図33(A)において線X1−V1、線X2−V2、線X3−V3による断面図である。図34(A)乃至図36(A)は、表示装置の上面図であり、図34(B)乃至図36(B)は、図34(A)乃至図36(A)において線Y1−Z1、線Y2−Z2、線Y3−Z3による断面図である。
(Embodiment 8)
In Embodiment 1, a gate electrode layer, a source electrode layer or a drain electrode layer (including a source wiring layer) and a capacitor wiring layer are stacked with a gate insulating layer interposed therebetween, and a source electrode layer or a drain electrode layer (source wiring) A multilayer structure in which a gate wiring layer and a gate wiring layer are stacked with an interlayer insulating layer interposed therebetween. In this embodiment, an example in which these stacked structures are different will be described with reference to FIGS. 31 to 36 and FIG. FIGS. 31A to 33A are top views of the display device, and FIGS. 31B to 33B are lines X1-V1 in FIGS. 31A to 33A. , Line X2-V2, line X3-V3. 34A to 36A are top views of the display device, and FIGS. 34B to 36B are lines Y1-Z1 in FIGS. 34A to 36A. , Line Y2-Z2, line Y3-Z3.

図31(A)は、表示装置の上面図であり、図31(B)は、図31(A)における線X1−V1による断面図である。     FIG. 31A is a top view of the display device, and FIG. 31B is a cross-sectional view taken along line X1-V1 in FIG.

図31において、表示装置の画素領域内には、基板600上にゲート電極層601a、ゲート電極層601b、画素電極層611、ゲート絶縁層602a、ゲート絶縁層602b、容量配線層604、ソース電極層又はドレイン電極層603a、ソース電極層又はドレイン電極層603b、ゲート配線層607、半導体層608、n型を有する半導体層609a、n型を有する半導体層609b、パッシベーション膜である絶縁膜605、絶縁層606が形成されている。     In FIG. 31, in the pixel region of the display device, a gate electrode layer 601a, a gate electrode layer 601b, a pixel electrode layer 611, a gate insulating layer 602a, a gate insulating layer 602b, a capacitor wiring layer 604, and a source electrode layer are formed over a substrate 600. Or a drain electrode layer 603a, a source or drain electrode layer 603b, a gate wiring layer 607, a semiconductor layer 608, an n-type semiconductor layer 609a, an n-type semiconductor layer 609b, an insulating film 605 which is a passivation film, an insulating layer 606 is formed.

絶縁膜605は必ずしも必要ではないが、絶縁膜605を形成すると、パッシベーション膜として機能するので、より表示装置の信頼性が向上する。また、絶縁膜605を形成し、熱処理を行うと、絶縁膜605中に含まれる水素によって半導体層の水素化を行うことができる。     Although the insulating film 605 is not necessarily required, when the insulating film 605 is formed, the insulating film 605 functions as a passivation film, and thus the reliability of the display device is further improved. In addition, when the insulating film 605 is formed and heat treatment is performed, the semiconductor layer can be hydrogenated with hydrogen contained in the insulating film 605.

図31(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層603bは、層間絶縁層である絶縁層606を介して、ゲート配線層607と積層しており、ゲート配線層607は、ゲート電極層601a、ゲート電極層601bと絶縁層606、絶縁膜605、ゲート絶縁層602a、ゲート絶縁層602bに形成されたコンタクトホールで接続されている。よってゲート配線層607と、ソース電極層又はドレイン電極層603b及び容量配線層604とはショートしない構造となっている。     As shown in FIG. 31B, the source or drain electrode layer 603b is stacked with the gate wiring layer 607 with the insulating layer 606 which is an interlayer insulating layer interposed therebetween. The gate electrode layer 601b is connected to the insulating layer 606, the insulating film 605, the gate insulating layer 602a, and the contact hole formed in the gate insulating layer 602b. Thus, the gate wiring layer 607 is not short-circuited with the source or drain electrode layer 603b and the capacitor wiring layer 604.

図32(A)は、表示装置の上面図であり、図32(B)は、図32(A)における線X2−V2による断面図である。図32において、表示装置の画素領域内には、基板620上にゲート電極層621a、ゲート電極層621b、ゲート絶縁層622a、ゲート絶縁層622b、容量配線層624、ソース電極層又はドレイン電極層623a、ソース電極層又はドレイン電極層623b、ゲート配線層627a、ゲート配線層627b、パッシベーション膜である絶縁膜625、絶縁層626が形成されている。     FIG. 32A is a top view of the display device, and FIG. 32B is a cross-sectional view taken along line X2-V2 in FIG. 32, in the pixel region of the display device, a gate electrode layer 621a, a gate electrode layer 621b, a gate insulating layer 622a, a gate insulating layer 622b, a capacitor wiring layer 624, a source electrode layer or a drain electrode layer 623a are formed over a substrate 620. A source or drain electrode layer 623b, a gate wiring layer 627a, a gate wiring layer 627b, an insulating film 625 which is a passivation film, and an insulating layer 626 are formed.

図32(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層623bは、層間絶縁層である絶縁層626を介して、ゲート配線層627bと積層しており、ゲート配線層627bは、ゲート電極層621a、ゲート電極層621bと絶縁層626、絶縁膜625、ゲート絶縁層622a、ゲート絶縁層622bに形成されたコンタクトホールで接続されている。よってゲート配線層627bと、ソース電極層又はドレイン電極層623b及び容量配線層624とはショートしない構造となっている。また、図32で示す表示装置は、ゲート配線層とゲート電極層は連続的ではなく断続的に形成され、お互いにコンタクトホールを介して電気的な接続を取りながら形成されている構造となっている。よって、ソース電極層又はドレイン電極層623b、容量配線層624が形成されている領域では、ゲート電極層621aとゲート電極層621bとは、絶縁層626上に形成するゲート配線層627bとコンタクトホールにおいて接続することで電気的に接続されている。     As shown in FIG. 32B, the source or drain electrode layer 623b is stacked with the gate wiring layer 627b with an insulating layer 626 that is an interlayer insulating layer interposed therebetween. The gate wiring layer 627b includes a gate electrode layer The gate electrode layer 621b is connected to the insulating layer 626, the insulating film 625, the gate insulating layer 622a, and the contact hole formed in the gate insulating layer 622b. Therefore, the gate wiring layer 627b is not short-circuited with the source or drain electrode layer 623b and the capacitor wiring layer 624. Further, the display device shown in FIG. 32 has a structure in which the gate wiring layer and the gate electrode layer are formed intermittently, not continuously, and are electrically connected to each other through a contact hole. Yes. Therefore, in the region where the source or drain electrode layer 623b and the capacitor wiring layer 624 are formed, the gate electrode layer 621a and the gate electrode layer 621b are formed in contact with the gate wiring layer 627b formed over the insulating layer 626. It is electrically connected by connecting.

図33(A)は、表示装置の上面図であり、図33(B)は、図33(A)における線X3−V3による断面図である。図33において、表示装置の画素領域内には、基板630上にゲート電極層631a、ゲート電極層631b、ゲート絶縁層632a、ゲート絶縁層632b、容量配線層634、ソース電極層又はドレイン電極層633a、ソース電極層又はドレイン電極層633b、ゲート配線層637a、ゲート配線層637b、配線層638a、配線層638b、パッシベーション膜である絶縁膜635、絶縁層636が形成されている。     FIG. 33A is a top view of the display device, and FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line X3-V3 in FIG. 33, in the pixel region of the display device, a gate electrode layer 631a, a gate electrode layer 631b, a gate insulating layer 632a, a gate insulating layer 632b, a capacitor wiring layer 634, a source electrode layer or a drain electrode layer 633a are formed over a substrate 630. A source or drain electrode layer 633b, a gate wiring layer 637a, a gate wiring layer 637b, a wiring layer 638a, a wiring layer 638b, an insulating film 635 which is a passivation film, and an insulating layer 636 are formed.

図33(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層633bは、層間絶縁層である絶縁層636を介して、ゲート配線層637bと積層している。図32で示す表示装置において、ゲート電極層621aとゲート配線層627a及びゲート配線層627bとは直接接続している。しかし図33で示す表示装置では、ゲート電極層631aと、ゲート配線層637a及びゲート配線層637bとは、ソース電極層と同材料、同工程で形成される配線層638aを介して電気的に接続される。よって、ゲート電極層631aはゲート絶縁層632a、ゲート絶縁層632b上に形成される配線層638aとコンタクトホールで接続し、配線層638aは、ゲート配線層637a及びゲート配線層637bとコンタクトホールを介して接続する。よって、ゲート電極層631a、ゲート配線層637a、及びゲート配線層637bは電気的に接続する。ソース電極層又はドレイン電極層633b、容量配線層634は層間絶縁層である絶縁層636を介してゲート配線層637bと積層されるので、ソース電極層又はドレイン電極層633b及び容量配線層634とゲート配線層637bとはショートしない構造となっている。     As shown in FIG. 33B, the source or drain electrode layer 633b is stacked over the gate wiring layer 637b with an insulating layer 636 that is an interlayer insulating layer interposed therebetween. In the display device illustrated in FIG. 32, the gate electrode layer 621a is directly connected to the gate wiring layer 627a and the gate wiring layer 627b. However, in the display device shown in FIG. 33, the gate electrode layer 631a is electrically connected to the gate wiring layer 637a and the gate wiring layer 637b through the wiring layer 638a formed by the same material and in the same process as the source electrode layer. Is done. Therefore, the gate electrode layer 631a is connected to the wiring layer 638a formed over the gate insulating layer 632a and the gate insulating layer 632b through a contact hole, and the wiring layer 638a is connected to the gate wiring layer 637a and the gate wiring layer 637b through the contact hole. Connect. Therefore, the gate electrode layer 631a, the gate wiring layer 637a, and the gate wiring layer 637b are electrically connected. Since the source or drain electrode layer 633b and the capacitor wiring layer 634 are stacked with the gate wiring layer 637b through the insulating layer 636 which is an interlayer insulating layer, the source or drain electrode layer 633b and the capacitor wiring layer 634 and the gate are stacked. The wiring layer 637b is not short-circuited.

図31、図32及び図33は層間絶縁層として絶縁層を、広範囲にわたって覆うように形成した場合を示した。図34、図35及び図36は配線層間を隔てる層間絶縁層を、液滴吐出法を用いて必要な個所のみに選択的に形成する例を示す。     31, 32 and 33 show the case where an insulating layer is formed as an interlayer insulating layer so as to cover a wide range. FIG. 34, FIG. 35 and FIG. 36 show an example in which an interlayer insulating layer separating wiring layers is selectively formed only at a necessary portion using a droplet discharge method.

図34は図31に、図35は図32に、図36は図33の表示装置にそれぞれ対応しており、層間絶縁層の構造が異なる構造となっている。図34(A)は、表示装置の上面図であり、図34(B)は、図34(A)における線Y1−Z1による断面図である。図34において、ソース電極層又はドレイン電極層603b及び容量配線層604を覆うように絶縁層650が液滴吐出法により形成されている。その絶縁層650上を跨ぐようにゲート配線層607が形成されている。ゲート配線層607上には、パッシベーション膜として絶縁膜660が形成されている。絶縁膜660は必ずしも必要ではないが、形成することで信頼性を向上させることができる。また本実施の形態では、絶縁層650単層で形成するが、絶縁層650の上、または下に絶縁膜を形成して積層構造としてもよい。     34 corresponds to the display device of FIG. 31, FIG. 35 corresponds to the display device of FIG. 32, and FIG. 36 corresponds to the display device of FIG. FIG. 34A is a top view of the display device, and FIG. 34B is a cross-sectional view taken along line Y1-Z1 in FIG. In FIG. 34, an insulating layer 650 is formed by a droplet discharge method so as to cover the source or drain electrode layer 603b and the capacitor wiring layer 604. A gate wiring layer 607 is formed so as to straddle over the insulating layer 650. An insulating film 660 is formed on the gate wiring layer 607 as a passivation film. Although the insulating film 660 is not necessarily required, formation of the insulating film 660 can improve reliability. In this embodiment mode, the insulating layer 650 is a single layer; however, an insulating film may be formed on or below the insulating layer 650 to have a stacked structure.

図35(A)は、表示装置の上面図であり、図35(B)は、図35(A)における線Y2−Z2による断面図である。図35においても図34と同様に、ソース電極層又はドレイン電極層623b及び容量配線層624を覆うように絶縁層651が、液滴吐出法により選択的に形成されている。その絶縁層651上を跨ぐようにゲート配線層627bが形成され、ゲート電極層621aとコンタクトホールにより接続されている。ゲート配線層627a上には、パッシベーション膜として絶縁膜661が形成されている。     FIG. 35A is a top view of the display device, and FIG. 35B is a cross-sectional view taken along line Y2-Z2 in FIG. 35, as in FIG. 34, an insulating layer 651 is selectively formed by a droplet discharge method so as to cover the source or drain electrode layer 623b and the capacitor wiring layer 624. A gate wiring layer 627b is formed so as to straddle over the insulating layer 651, and is connected to the gate electrode layer 621a through a contact hole. An insulating film 661 is formed as a passivation film over the gate wiring layer 627a.

図36(A)は、表示装置の上面図であり、図36(B)は、図36(A)における線Y3−Z3による断面図である。図36においても図34と同様に、ソース電極層又はドレイン電極層633b及び容量配線層634を覆うように絶縁層652が、液滴吐出法により選択的に形成されている。その絶縁層652上を跨ぐようにゲート配線層637bが形成され、配線層638aを介してゲート配線層637a及びゲート電極層631aと電気的に接続している。     36A is a top view of the display device, and FIG. 36B is a cross-sectional view taken along line Y3-Z3 in FIG. 36, as in FIG. 34, an insulating layer 652 is selectively formed by a droplet discharge method so as to cover the source or drain electrode layer 633b and the capacitor wiring layer 634. A gate wiring layer 637b is formed so as to straddle over the insulating layer 652, and is electrically connected to the gate wiring layer 637a and the gate electrode layer 631a through the wiring layer 638a.

絶縁層650、絶縁層651、絶縁層652のように配線層間のショートを防くための絶縁層を、液滴吐出法を用いて選択的に形成すると、材料のロスが軽減する。また、直接配線間が接するように形成することができるので、絶縁層にコンタクトホールを形成する工程が減る。よって、工程が簡略化し低いコスト、高い生産性を得ることができる。     When an insulating layer for preventing a short circuit between wiring layers such as the insulating layer 650, the insulating layer 651, and the insulating layer 652 is selectively formed by a droplet discharge method, material loss is reduced. Further, since the wirings can be formed so as to be in direct contact with each other, the number of steps for forming a contact hole in the insulating layer is reduced. Therefore, the process can be simplified and low cost and high productivity can be obtained.

図41の表示装置もソース電極層又はドレイン電極層643b及び容量配線層644と配線層647bを物理的に隔てるために設ける絶縁層653を液滴吐出法を用いて選択的に形成する例である。図34乃至図36における表示装置では、絶縁層上にゲート配線層を跨ぐように形成することで、ソース電極層又はドレイン電極層とゲート配線層とのショートを防いでいた。図41の表示装置では、ゲート電極層641a、ゲート電極層641bを形成する工程で、配線層647a、配線層647bを形成する。その後ソース電極層又はドレイン電極層643a、容量配線層644を形成する前に、配線層647a、配線層647bを覆うゲート絶縁層642の一部をエッチングによって除去する。図41(A)の表示装置上面図に示すように、ゲート絶縁層642は、半導体層上、ゲート電極層とソース電極層又はドレイン電極層が積層する領域、容量素子を形成する領域上に存在するが、配線層647a、配線層647b、配線層648a、配線層648bが形成される領域は除去されている。よって、コンタクトホールを形成することなく、配線層同士は直接接続することができる。配線層647b上の一部に絶縁層653を液滴吐出法によって選択的に形成し、絶縁層653上にソース電極層又はドレイン電極層643a、容量配線層644を形成する。ソース電極層又はドレイン電極層643b及び容量配線層644を形成するのと同工程で、配線層648a、配線層648bをゲート電極層641a、ゲート電極層641bとそれぞれ接するように形成する。配線層648aと配線層648bとは、絶縁層653の下で配線層647bによって電気的に接続されている。このように、絶縁層653の下層でゲート配線層とゲート電極層を電気的に接続することができる。     The display device in FIG. 41 is also an example in which an insulating layer 653 provided to physically separate the source or drain electrode layer 643b and the capacitor wiring layer 644 from the wiring layer 647b is selectively formed by a droplet discharge method. . In the display device in FIGS. 34 to 36, the source wiring layer or the drain electrode layer and the gate wiring layer are prevented from being short-circuited by being formed on the insulating layer so as to straddle the gate wiring layer. In the display device in FIG. 41, the wiring layer 647a and the wiring layer 647b are formed in the step of forming the gate electrode layer 641a and the gate electrode layer 641b. After that, before forming the source or drain electrode layer 643a and the capacitor wiring layer 644, part of the gate insulating layer 642 covering the wiring layer 647a and the wiring layer 647b is removed by etching. As shown in the top view of the display device in FIG. 41A, the gate insulating layer 642 exists over the semiconductor layer, the region where the gate electrode layer and the source or drain electrode layer are stacked, and the region where the capacitor is formed. However, regions where the wiring layer 647a, the wiring layer 647b, the wiring layer 648a, and the wiring layer 648b are formed are removed. Therefore, the wiring layers can be directly connected without forming a contact hole. An insulating layer 653 is selectively formed over part of the wiring layer 647b by a droplet discharge method, and a source or drain electrode layer 643a and a capacitor wiring layer 644 are formed over the insulating layer 653. In the same process as the formation of the source or drain electrode layer 643b and the capacitor wiring layer 644, the wiring layer 648a and the wiring layer 648b are formed in contact with the gate electrode layer 641a and the gate electrode layer 641b, respectively. The wiring layer 648a and the wiring layer 648b are electrically connected by the wiring layer 647b under the insulating layer 653. In this manner, the gate wiring layer and the gate electrode layer can be electrically connected under the insulating layer 653.

以上の工程で示すように、信頼性の高い表示装置を低コストで生産性よく作製することができる。     As shown in the above steps, a highly reliable display device can be manufactured with low cost and high productivity.

本実施の形態は、実施の形態1乃至7とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 7.

(実施の形態9)
次に、実施の形態1乃至7によって作製される表示パネルに駆動用のドライバ回路を実装する態様について説明する。
(Embodiment 9)
Next, a mode in which a driver circuit for driving is mounted on the display panel manufactured according to Embodiment Modes 1 to 7 will be described.

まず、COG方式を採用した表示装置について、図30(A)を用いて説明する。基板2700上には、文字や画像などの情報を表示する画素部2701が設けられる。複数の駆動回路が設けられた基板を、矩形状に分断し、分断後の駆動回路(以下ドライバICと表記)2751は、基板2700上に実装される。図30(A)は複数のドライバIC2751、ドライバIC2751の先にFPC2750を実装する形態を示す。また、分割する大きさを画素部の信号線側の辺の長さとほぼ同じにし、単数のドライバICに、該ドライバICの先にテープを実装してもよい。   First, a display device employing a COG method is described with reference to FIG. A pixel portion 2701 for displaying information such as characters and images is provided over the substrate 2700. A substrate provided with a plurality of drive circuits is divided into rectangular shapes, and a divided drive circuit (hereinafter referred to as a driver IC) 2751 is mounted on the substrate 2700. FIG. 30A illustrates a mode in which an FPC 2750 is mounted on the top of a plurality of driver ICs 2751 and driver ICs 2751. Further, the size to be divided may be substantially the same as the length of the side of the pixel portion on the signal line side, and a tape may be mounted on the tip of the driver IC on a single driver IC.

また、TAB方式を採用してもよく、その場合は、図30(B)で示すように複数のテープを貼り付けて、該テープにドライバICを実装すればよい。COG方式の場合と同様に、単数のテープに単数のドライバICを実装してもよく、この場合には、強度の問題から、ドライバICを固定する金属片等を一緒に貼り付けるとよい。   Alternatively, a TAB method may be employed. In that case, a plurality of tapes may be attached and driver ICs may be mounted on the tapes as shown in FIG. As in the case of the COG method, a single driver IC may be mounted on a single tape. In this case, a metal piece or the like for fixing the driver IC may be attached together due to strength problems.

これらの表示パネルに実装されるドライバICは、生産性を向上させる観点から、一辺が300mmから1000mm以上の矩形状の基板上に複数個作り込むとよい。   A plurality of driver ICs mounted on these display panels may be formed on a rectangular substrate having a side of 300 mm to 1000 mm or more from the viewpoint of improving productivity.

つまり、基板上に駆動回路部と入出力端子を一つのユニットとする回路パターンを複数個形成し、最後に分割して取り出せばよい。ドライバICの長辺の長さは、画素部の一辺の長さや画素ピッチを考慮して、長辺が15〜80mm、短辺が1〜6mmの矩形状に形成してもよいし、画素領域の一辺、又は画素部の一辺と各駆動回路の一辺とを足した長さに形成してもよい。   That is, a plurality of circuit patterns having a drive circuit portion and an input / output terminal as one unit may be formed on the substrate, and finally divided and taken out. The long side of the driver IC may be formed in a rectangular shape having a long side of 15 to 80 mm and a short side of 1 to 6 mm in consideration of the length of one side of the pixel portion and the pixel pitch. Or a length obtained by adding one side of the pixel portion and one side of each driver circuit.

ドライバICのICチップに対する外形寸法の優位性は長辺の長さにあり、長辺が15〜80mmで形成されたドライバICを用いると、画素部に対応して実装するのに必要な数がICチップを用いる場合よりも少なくて済み、製造上の歩留まりを向上させることができる。また、ガラス基板上にドライバICを形成すると、母体として用いる基板の形状に限定されないので生産性を損なうことがない。これは、円形のシリコンウエハからICチップを取り出す場合と比較すると、大きな優位点である。   The advantage of the external dimensions of the driver IC over the IC chip lies in the length of the long side. When a driver IC formed with a long side of 15 to 80 mm is used, the number required for mounting corresponding to the pixel portion is as follows. This is less than when an IC chip is used, and the manufacturing yield can be improved. Further, when a driver IC is formed over a glass substrate, the shape of the substrate used as a base is not limited, and thus productivity is not impaired. This is a great advantage compared with the case where the IC chip is taken out from the circular silicon wafer.

また、図29(B)のように走査線側の駆動回路3704は基板上に一体形成される場合、画素領域3701の外側の領域には、信号線側の駆動回路駆動回路が形成されたドライバICが実装される。これらのドライバICは、信号線側の駆動回路である。RGBフルカラーに対応した画素領域を形成するためには、XGAクラスで信号線の本数が3072本必要であり、UXGAクラスでは4800本が必要となる。このような本数で形成された信号線は、画素領域3701の端部で数ブロック毎に区分して引出線を形成し、ドライバICの出力端子のピッチに合わせて集められる。   In the case where the driver circuit 3704 on the scanning line side is formed over the substrate as shown in FIG. 29B, the driver in which the driver circuit driver circuit on the signal line side is formed in the region outside the pixel region 3701. IC is mounted. These driver ICs are drive circuits on the signal line side. In order to form a pixel region corresponding to RGB full color, the number of signal lines in the XGA class is 3072 and the number in the UXGA class is 4800. The signal lines formed in such a number are divided into several blocks at the end of the pixel region 3701 to form lead lines, and are collected according to the pitch of the output terminals of the driver IC.

ドライバICは、基板上に形成された結晶質半導体により形成されることが好適であり、本発明を用いた薄膜トランジスタを用いることができる。また移動度や応答速度が良好なために高速駆動が可能で、従来よりも素子の動作周波数を向上させることができ、特性バラツキが少ないために高い信頼性を得ることができる。   The driver IC is preferably formed of a crystalline semiconductor formed over a substrate, and a thin film transistor using the present invention can be used. In addition, since the mobility and response speed are good, high-speed driving is possible, the operating frequency of the element can be improved as compared with the prior art, and there is less variation in characteristics, so that high reliability can be obtained.

画素領域は、信号線と走査線が交差してマトリクスを形成し、各交差部に対応してトランジスタが配置される。画素領域に配置されるトランジスタとしても、本発明を用いた薄膜トランジスタを適用することができる。本発明を適用して作製される薄膜トランジスタは、簡略化した工程で比較的高移動度が得られるため、大画面の表示装置を作製する上で有効である。従って、この薄膜トランジスタを画素のスイッチング用素子や、走査線側の駆動回路を構成する素子として用いることができる。従って、システムオンパネル化を実現した表示パネルを作製することができる。   In the pixel region, signal lines and scanning lines intersect to form a matrix, and transistors are arranged corresponding to the respective intersections. A thin film transistor using the present invention can also be applied to a transistor arranged in a pixel region. A thin film transistor manufactured by applying the present invention is effective in manufacturing a large-screen display device because relatively high mobility can be obtained by a simplified process. Therefore, this thin film transistor can be used as a switching element of a pixel or an element constituting a driving circuit on the scanning line side. Therefore, a display panel that realizes system-on-panel can be manufactured.

図30(A)、(B)のように走査線駆動回路及び信号線駆動回路の両方として、ドライバICを実装してもよい。その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの仕様を異なるものにするとよい。   As shown in FIGS. 30A and 30B, driver ICs may be mounted as both the scanning line driver circuit and the signal line driver circuit. In that case, the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side may be different.

その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの仕様を異なるものにすることが好適である。例えば、走査線側のドライバICを構成するトランジスタには30V程度の耐圧が要求されるものの、駆動周波数は100kHz以下であり、比較的高速動作は要求されない。従って、走査線側のドライバを構成するトランジスタのチャネル長(L)は十分大きく設定することが好適である。一方、信号線側のドライバICのトランジスタには、12V程度の耐圧があれば十分であるが、駆動周波数は3Vにて65MHz程度であり、高速動作が要求される。そのため、ドライバを構成するトランジスタのチャネル長などはミクロンルールで設定することが好適である。なおチャネル長方向とは、チャネル形成領域において、電流が流れる方向と一致する。   In that case, it is preferable that the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side are different. For example, although a transistor constituting the driver IC on the scanning line side is required to have a withstand voltage of about 30 V, the driving frequency is 100 kHz or less, and a relatively high speed operation is not required. Therefore, it is preferable to set the channel length (L) of the transistors forming the driver on the scanning line side to be sufficiently large. On the other hand, it is sufficient for the transistor of the driver IC on the signal line side to have a withstand voltage of about 12V, but the drive frequency is about 65 MHz at 3V, and high speed operation is required. Therefore, it is preferable to set the channel length and the like of the transistors constituting the driver on the micron rule. Note that the channel length direction corresponds to the direction in which current flows in the channel formation region.

ドライバICの実装方法は、特に限定されるものではなく、公知のCOG方法やワイヤボンディング方法、或いはTAB方法を用いることができる。   The method for mounting the driver IC is not particularly limited, and a known COG method, wire bonding method, or TAB method can be used.

ドライバICの厚さは、対向基板と同じ厚さとすることで、両者の間の高さはほぼ同じものとなり、表示装置全体としての薄型化に寄与する。また、それぞれの基板を同じ材質のもので作製することにより、この表示装置に温度変化が生じても熱応力が発生することなく、TFTで作製された回路の特性を損なうことはない。その他にも、本実施の形態で示すようにICチップよりも長尺のドライバICで駆動回路を実装することにより、1つの画素領域に対して、実装されるドライバICの個数を減らすことができる。   By setting the thickness of the driver IC to be the same as that of the counter substrate, the height between the two becomes substantially the same, which contributes to the reduction in thickness of the entire display device. In addition, since each substrate is made of the same material, thermal stress is not generated even when a temperature change occurs in the display device, and the characteristics of a circuit made of TFTs are not impaired. In addition, the number of driver ICs to be mounted in one pixel region can be reduced by mounting the driver circuit with a driver IC longer than the IC chip as shown in this embodiment mode. .

以上のようにして、表示パネルに駆動回路を組み入れることができる。   As described above, a driver circuit can be incorporated in the display panel.

本実施の形態は、実施の形態1乃至7とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 7.

(実施の形態10)
本実施の形態では、上記実施の形態において、ゲート電極層とソース電極層及びドレイン電極層との端部の位置関係、即ちゲート電極層の幅とチャネル長の大きさの関係について、図25を用いて説明する。
(Embodiment 10)
In this embodiment mode, FIG. 25 shows the positional relationship between the end portions of the gate electrode layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer, that is, the relationship between the width of the gate electrode layer and the channel length in the above embodiment mode. It explains using.

図25(A)は基板540上に形成された、ゲート電極層541、ゲート絶縁層542a、ゲート絶縁層542b、半導体層543、一導電型を有する半導体層544a、一導電型を有する半導体層544b、ソース電極層又はドレイン電極層545a、ソース電極層又はドレイン電極層545bからなる薄膜トランジスタである。   FIG. 25A illustrates a gate electrode layer 541, a gate insulating layer 542a, a gate insulating layer 542b, a semiconductor layer 543, a semiconductor layer 544a having one conductivity type, and a semiconductor layer 544b having one conductivity type formed over a substrate 540. , A thin film transistor including a source or drain electrode layer 545a and a source or drain electrode layer 545b.

図25(A)は、ゲート電極層541上をソース電極層又はドレイン電極層545a、ソース電極層又はドレイン電極層545bの端部がc1だけ重なっている。ここでは、ソース電極層又はドレイン電極層545aと、ソース電極層又はドレイン電極層545bとが、ゲート電極層541に重なっている領域をオーバーラップ領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極層の幅b1がチャネル長a1よりも大きい。オーバーラップ領域の幅c1は、(b1-a1)/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、ソース電極層及びドレイン電極層と、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. 25A, the end portion of the source or drain electrode layer 545a and the source or drain electrode layer 545b overlaps with the gate electrode layer 541 by c1. Here, a region where the source or drain electrode layer 545a and the source or drain electrode layer 545b overlap with the gate electrode layer 541 is referred to as an overlap region. That is, the width b1 of the gate electrode layer is larger than the channel length a1. The width c1 of the overlap region is represented by (b1-a1) / 2. An n-channel TFT having such an overlap region preferably has an n + region and an n − region between the source and drain electrode layers and the semiconductor region. With this structure, the effect of relaxing the electric field is increased, and hot carrier resistance can be increased.

図25(B)は基板550上に形成された、ゲート電極層551、ゲート絶縁層552a、ゲート絶縁層552b、半導体層553、一導電型を有する半導体層554a、一導電型を有する半導体層554b、ソース電極層又はドレイン電極層555a、ソース電極層又はドレイン電極層555bからなる薄膜トランジスタである。   FIG. 25B illustrates a gate electrode layer 551, a gate insulating layer 552a, a gate insulating layer 552b, a semiconductor layer 553, a semiconductor layer 554a having one conductivity type, and a semiconductor layer 554b having one conductivity type, which are formed over a substrate 550. , A thin film transistor including a source or drain electrode layer 555a and a source or drain electrode layer 555b.

図25(B)は、ゲート電極層551の端部と、ソース電極層又はドレイン電極層555a、ソース電極層又はドレイン電極層555bの端部が一致している。即ち、ゲート電極層の幅b2とチャネル長a2とが等しい。     In FIG. 25B, the end portion of the gate electrode layer 551 is aligned with the end portions of the source or drain electrode layer 555a and the source or drain electrode layer 555b. That is, the width b2 of the gate electrode layer is equal to the channel length a2.

図25(C)は基板560上に形成された、ゲート電極層561、ゲート絶縁層562a、ゲート絶縁層562b、半導体層563、一導電型を有する半導体層564a、一導電型を有する半導体層564b、ソース電極層又はドレイン電極層565a、ソース電極層又はドレイン電極層565bからなる薄膜トランジスタである。   FIG. 25C illustrates a gate electrode layer 561, a gate insulating layer 562a, a gate insulating layer 562b, a semiconductor layer 563, a semiconductor layer 564a having one conductivity type, and a semiconductor layer 564b having one conductivity type, which are formed over a substrate 560. , A thin film transistor including a source or drain electrode layer 565a and a source or drain electrode layer 565b.

図25(C)は、ゲート電極層561とソース電極層又はドレイン電極層565a、ソース電極層又はドレイン電極層565bの端部とがc3だけ離れている。ここでは、ここでは、ゲート電極層561と、ソース電極層又はドレイン電極層565a、ソース電極層又はドレイン電極層565bとが離れている領域をオフセット領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極層の幅b3がチャネル長a3よりも小さい。オフセット領域の幅c3は、(a3-b3)/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. 25C, the gate electrode layer 561 is separated from the end portions of the source or drain electrode layer 565a and the source or drain electrode layer 565b by c3. Here, a region where the gate electrode layer 561 is separated from the source or drain electrode layer 565a and the source or drain electrode layer 565b is referred to as an offset region. That is, the width b3 of the gate electrode layer is smaller than the channel length a3. The width c3 of the offset region is represented by (a3−b3) / 2. Since the TFT having such a structure can reduce off-state current, contrast can be improved when the TFT is used as a switching element of a display device.

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.

本実施の形態は、実施の形態1乃至9とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 9.

(実施の形態11)
上記実施の形態において、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層及びドレイン電極層を示したが、この構造に限定されない。本実施の形態では、一導電型を有する半導体層の形状が異なる例を図24を用いて説明する。
(Embodiment 11)
In the above embodiment mode, the source electrode layer and the drain electrode layer having end portions perpendicular to the surface of the channel formation region are shown; however, the present invention is not limited to this structure. In this embodiment, an example in which the shape of a semiconductor layer having one conductivity type is different will be described with reference to FIGS.

図24は基板520上に形成された、ゲート電極層521、ゲート絶縁層522a、ゲート絶縁層522b、半導体層523、一導電型を有する半導体層524a、一導電型を有する半導体層524b、ソース電極層又はドレイン電極層525a、ソース電極層又はドレイン電極層525bからなる薄膜トランジスタである。     24 shows a gate electrode layer 521, a gate insulating layer 522a, a gate insulating layer 522b, a semiconductor layer 523, a semiconductor layer 524a having one conductivity type, a semiconductor layer 524b having one conductivity type, and a source electrode formed over the substrate 520. A thin film transistor including a layer or drain electrode layer 525a and a source or drain electrode layer 525b.

図24に示すように、一導電型を有する半導体層524a、及び一導電型を有する半導体層524bは、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95〜140度、さらに好ましくは135度〜140度を有する端部であってもよい。また、ソース電極層とチャネル形成領域表面との角度をθ1、ドレイン電極層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。     As shown in FIG. 24, the semiconductor layer 524a having one conductivity type and the semiconductor layer 524b having one conductivity type are larger than 90 degrees and smaller than 180 degrees, preferably 95 to 140 degrees with respect to the surface of the channel formation region. More preferably, it may be an end portion having 135 to 140 degrees. Further, if the angle between the source electrode layer and the channel formation region surface is θ1, and the angle between the drain electrode layer 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.

本実施の形態は、実施の形態1乃至10とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 10.

(実施の形態12)
本実施の形態では、上記実施の形態に適応可能な半導体膜の結晶化工程を図22及び図23を用いて説明する。
(Embodiment 12)
In this embodiment mode, a crystallization process of a semiconductor film which can be applied to the above embodiment mode will be described with reference to FIGS.

図22において、基板490上に、ゲート電極層491、ゲート絶縁層492a、ゲート絶縁層492bが形成され、半導体膜493が形成されている。半導体膜493上に絶縁膜で形成されるマスク494a、マスク494bを形成し、選択的に金属層495を形成して、半導体膜の結晶化を行うことができる。半導体膜を加熱すると、図22(B)の矢印で示すように、金属層495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、結晶性半導体膜496が形成する。なお、金属層495から、かなり離れた部分では結晶化は行われず、非晶質部分が残存する。     In FIG. 22, a gate electrode layer 491, a gate insulating layer 492a, and a gate insulating layer 492b are formed over a substrate 490, and a semiconductor film 493 is formed. A mask 494a and a mask 494b formed using an insulating film are formed over the semiconductor film 493, and a metal layer 495 is selectively formed, so that the semiconductor film can be crystallized. When the semiconductor film is heated, crystal growth occurs in a direction parallel to the surface of the substrate from a contact portion between the metal layer 495 and the semiconductor film, as indicated by an arrow in FIG. Form. Note that crystallization is not performed in a portion far from the metal layer 495, and an amorphous portion remains.

また、図23(A)に示すように、マスクを用いず、液滴吐出法により選択的に金属層504を形成して、上記結晶化を行ってもよい。図23(B)は、図23(A)の上面図である。また、図23(D)は、図23(C)の上面図である。     Alternatively, as shown in FIG. 23A, the crystallization may be performed by selectively forming a metal layer 504 by a droplet discharge method without using a mask. FIG. 23B is a top view of FIG. FIG. 23D is a top view of FIG.

図23において、基板500上に、ゲート電極層501、ゲート絶縁層502a、ゲート絶縁層502bが形成され、半導体膜503が形成されている。半導体膜503上に液滴吐出法により選択的に金属層504を形成する。加熱処理により半導体膜の結晶化を行うと図23(C)及び図23(D)に示すように、金属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。ここでも、金属層504から、かなり離れた部分では結晶化は行われず、非晶質部分が残存する。     23, a gate electrode layer 501, a gate insulating layer 502a, and a gate insulating layer 502b are formed over a substrate 500, and a semiconductor film 503 is formed. A metal layer 504 is selectively formed over the semiconductor film 503 by a droplet discharge method. When the semiconductor film is crystallized by heat treatment, crystal growth occurs in the direction parallel to the surface of the substrate from the contact portion between the metal layer and the semiconductor film, as shown in FIGS. 23C and 23D. To do. Again, crystallization is not performed at a portion far away from the metal layer 504, and an amorphous portion remains.

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薄膜トランジスタ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 crystal grains having a large grain size can be formed by lateral growth, a thin film transistor having higher mobility can be formed.

本実施の形態は、実施の形態1乃至11とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 11.

(実施の形態13)
本発明の半導体装置に具備される保護回路の一例について説明する。
(Embodiment 13)
An example of a protection circuit included in the semiconductor device of the present invention will be described.

図30で示すように、外部回路と内部回路の間に保護回路2703、保護回路2713を形成することができる。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42を用いて説明する。図42(A)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、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。   As shown in FIG. 30, a protection circuit 2703 and a protection circuit 2713 can be formed between the external circuit and the internal circuit. 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. 42A includes p-channel thin film transistors 7220 and 7230, capacitor elements 7210 and 7240, and a resistance element 7250. The resistance element 7250 is a two-terminal resistor, and an input voltage Vin (hereinafter referred to as Vin) is applied to one end, and a low potential voltage VSS (hereinafter referred to as VSS) is applied to the other end.

図42(B)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、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42(C)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、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42(D)に示す保護回路は、抵抗7280、7290と、nチャネル型薄膜トランジスタ7300を有する。図42(E)に示す保護回路は、抵抗7280、7290、pチャネル型薄膜トランジスタ7310及びnチャネル型薄膜トランジスタ7320を有する。保護回路を設けることで電位の急激な変動を防いで、素子の破壊又は損傷を防ぐことができ、信頼性が向上する。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。   The protection circuit illustrated in FIG. 42B is an equivalent circuit diagram in which the p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are substituted with rectifying diodes 7260 and 7270. The protection circuit illustrated in FIG. 42C is an equivalent circuit diagram in which the p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are substituted with TFTs 7350, 7360, 7370, and 7380. As a protection circuit having a structure different from the above, the protection circuit illustrated in FIG. 42D includes resistors 7280 and 7290 and an n-channel thin film transistor 7300. The protection circuit illustrated in FIG. 42E includes resistors 7280 and 7290, a p-channel thin film transistor 7310, and an n-channel thin film transistor 7320. Providing the protective circuit prevents abrupt fluctuations in potential and can prevent element destruction or damage, improving reliability. Note that the element forming the protection circuit is preferably formed using an amorphous semiconductor with excellent withstand voltage.

本実施の形態は、実施の形態1乃至12とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 12.

(実施の形態14)
本発明を適用して薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタを用いて表示装置を形成することができるが、発光素子を用いて、なおかつ、該発光素子を駆動するトランジスタとしてN型トランジスタを用いた場合、該発光素子から発せられる光は、下面放射、上面放射、両面放射のいずれかを行う。ここでは、それぞれの場合に応じた発光素子の積層構造について、図46を用いて説明する。
(Embodiment 14)
A thin film transistor is formed by applying the present invention, and a display device can be formed using the thin film transistor. When a light emitting element is used and an N-type transistor is used as a transistor for driving the light emitting element, The light emitted from the light emitting element performs any one of bottom emission, top emission, and dual emission. Here, a stacked structure of light-emitting elements corresponding to each case will be described with reference to FIGS.

また、本実施の形態では、本発明を適用したチャネルエッチ型の薄膜トランジスタ671、681及び691を用いる。本実施の形態では、半導体層として結晶性の構造を有する珪素膜を用い、一導電型の半導体層としてN型の半導体層を用いる。N型半導体層を形成するかわりに、PH3ガスによるプラズマ処理を行うことによって、半導体層に導電型を付与してもよい。半導体層は本実施の形態に限定されず、一導電型の半導体層を形成せず、結晶性半導体層に不純物を導入(添加)して一導電型を有する不純物領域を形成してもよい。 In this embodiment mode, channel-etched thin film transistors 671, 681, and 691 to which the present invention is applied are used. In this embodiment mode, a silicon film having a crystalline structure is used as the semiconductor layer, and an N-type semiconductor layer is used as the one-conductivity-type semiconductor layer. Instead of forming the N-type semiconductor layer, the semiconductor layer may be given a conductivity type by performing plasma treatment with a PH 3 gas. The semiconductor layer is not limited to this embodiment mode, and an impurity region having one conductivity type may be formed by introducing (adding) an impurity into the crystalline semiconductor layer without forming the one conductivity type semiconductor layer.

また、薄膜トランジスタはチャネル保護層を有するチャネル保護型の薄膜トランジスタでもよく、チャネル保護層は、液滴吐出法を用いてポリイミド又はポリビニルアルコール等を滴下してもよい。その結果、露光工程を省略することができる。チャネル保護層としては、無機材料(酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など)、感光性または非感光性の有機材料(有機樹脂材料)(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテンなど)、レジスト、低誘電率であるLow k材料などの一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用いることができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。作製法としては、プラズマCVD法や熱CVD法などの気相成長法やスパッタリング法を用いることができる。また、液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)を用いることもできる。塗布法で得られるTOF膜やSOG膜なども用いることができる。   The thin film transistor may be a channel protective thin film transistor having a channel protective layer, and the channel protective layer may be formed by dropping polyimide or polyvinyl alcohol by a droplet discharge method. As a result, the exposure process can be omitted. Channel protective layers include inorganic materials (silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, etc.), photosensitive or non-photosensitive organic materials (organic resin materials) (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, benzo Cyclobutene, etc.), a resist, a low-k material having a low dielectric constant, or a film made of a plurality of types, or a stack of these films can be used. A siloxane resin may also be used. As a manufacturing method, a vapor deposition method such as a plasma CVD method or a thermal CVD method, or a sputtering method can be used. Alternatively, a droplet discharge method or a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing) can be used. A TOF film or an SOG film obtained by a coating method can also be used.

まず、基板680側に放射する場合、つまり下面放射を行う場合について、図46(A)を用いて説明する。この場合、薄膜トランジスタ681に電気的に接続するように、ソース電極層又はドレイン電極層に接続する配線層682に接して、第1の電極層684、電界発光層685、第2の電極層686が順に積層される。光が透過する基板680は透光性を有する必要がある。次に、基板690と反対側に放射する場合、つまり上面放射を行う場合について、図46(B)を用いて説明する。薄膜トランジスタ691は、前述した薄膜トランジスタの同様に形成することができる。   First, the case where radiation is emitted to the substrate 680 side, that is, the case where bottom emission is performed will be described with reference to FIG. In this case, the first electrode layer 684, the electroluminescent layer 685, and the second electrode layer 686 are in contact with the wiring layer 682 connected to the source electrode layer or the drain electrode layer so as to be electrically connected to the thin film transistor 681. Laminated sequentially. The substrate 680 through which light is transmitted needs to have a light-transmitting property. Next, the case where radiation is performed on the side opposite to the substrate 690, that is, the case where top surface radiation is performed will be described with reference to FIG. The thin film transistor 691 can be formed in a manner similar to that of the thin film transistor described above.

薄膜トランジスタ691に電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層に接続する配線層692が第1の電極層684と接し、電気的に接続する。薄膜トランジスタ691のゲート電極層は積層構造となっており、同工程同材料で形成される第1の電極層も第1の電極層693a、第1の電極層693bの積層構造となっている。第1の電極層693aは反射性を有する金属層であり、発光素子から放射される光を矢印の上面に反射する。よって、第1の電極層693bにおいて光が透過しても、該光は第1の電極層693aにおいて反射され、基板690と反対側に放射する。もちろん第1の電極層は反射性を有する金属層の単層構造でもよい。第1の電極層693a、第1の電極層693b、電界発光層694、第2の電極層695が順に積層される。最後に、光が基板670側とその反対側の両側に放射する場合、つまり両面放射を行う場合について、図46(C)を用いて説明する。薄膜トランジスタ671は、薄膜トランジスタ681と同様のチャネルエッチ型の薄膜トランジスタであり。薄膜トランジスタ681と同様に形成することができる。薄膜トランジスタ671に電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層と接続する配線層675に第1の電極層672が電気的に接続している。第1の電極層672、電界発光層673、第2の電極層674が順に積層される。このとき、第1の電極層672と第2の電極層674のどちらも透光性を有する材料、又は光を透過できる厚さで形成すると、両面放射が実現する。この場合、光が透過する絶縁層や基板670も透光性を有する必要がある。   A wiring layer 692 connected to the source electrode layer or the drain electrode layer electrically connected to the thin film transistor 691 is in contact with and electrically connected to the first electrode layer 684. The gate electrode layer of the thin film transistor 691 has a stacked structure, and the first electrode layer formed using the same material in the same process also has a stacked structure of a first electrode layer 693a and a first electrode layer 693b. The first electrode layer 693a is a reflective metal layer and reflects light emitted from the light-emitting element to the upper surface of the arrow. Therefore, even when light is transmitted through the first electrode layer 693b, the light is reflected by the first electrode layer 693a and emitted to the side opposite to the substrate 690. Of course, the first electrode layer may have a single-layer structure of a reflective metal layer. A first electrode layer 693a, a first electrode layer 693b, an electroluminescent layer 694, and a second electrode layer 695 are sequentially stacked. Finally, a case where light is emitted to the substrate 670 side and the opposite side, that is, a case where dual emission is performed will be described with reference to FIG. The thin film transistor 671 is a channel-etch thin film transistor similar to the thin film transistor 681. It can be formed in a manner similar to that of the thin film transistor 681. A first electrode layer 672 is electrically connected to a wiring layer 675 connected to a source electrode layer or a drain electrode layer electrically connected to the thin film transistor 671. A first electrode layer 672, an electroluminescent layer 673, and a second electrode layer 674 are sequentially stacked. At this time, when both the first electrode layer 672 and the second electrode layer 674 are formed using a light-transmitting material or a thickness capable of transmitting light, dual emission is realized. In this case, the insulating layer through which light is transmitted and the substrate 670 also need to have a light-transmitting property.

本実施の形態において適用できる発光素子の形態を図45に示す。発光素子は、電界発光層860を第1の電極層870と第2の電極層850で挟んだ構成になっている。第1の電極層及び第2の電極層は仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、そして第1の電極層及び第2の電極層は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。本実施の形態では、駆動用TFTの極性がNチャネル型であるため、第1の電極層を陰極、第2の電極層を陽極とすると好ましい。また駆動用TFTの極性がpチャネル型である場合、第1の電極層を陽極、第2の電極層を陰極とするとよい。   A mode of a light-emitting element which can be applied to this embodiment mode is shown in FIG. The light-emitting element has a structure in which an electroluminescent layer 860 is sandwiched between a first electrode layer 870 and a second electrode layer 850. It is necessary to select materials for the first electrode layer and the second electrode layer in consideration of the work function, and the first electrode layer and the second electrode layer are both anodes or cathodes depending on the pixel configuration. sell. In this embodiment mode, since the polarity of the driving TFT is an N-channel type, it is preferable that the first electrode layer be a cathode and the second electrode layer be an anode. In the case where the polarity of the driving TFT is a p-channel type, the first electrode layer may be an anode and the second electrode layer may be a cathode.

図45(A)及び(B)は、第1の電極層870が陽極であり、第2の電極層850が陰極である場合であり、電界発光層860は、第1の電極層870側から、HIL(ホール注入層)/HTL(ホール輸送層)804、EML(発光層)803、ETL(電子輸送層)/EIL(電子注入層)802、第2の電極層850の順に積層するのが好ましい。図45(A)は第1の電極層870から光を放射する構成であり、第1の電極層870は透光性を有する酸化物導電性材料からなる電極層805で構成し、第2の電極層は電界発光層860側から、LiFやMgAgなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層801とアルミニウムなどの金属材料で形成する電極層800より構成されている。図45(B)は第2の電極層850から光を放射する構成であり、第1の電極層は、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電極層807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806より構成されている。第2の電極層は、第2の電極層は電界発光層860側から、LiFやMgAgなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層801とアルミニウムなどの金属材料で形成する電極層800より構成されているがいずれの層も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、第2の電極層850から光を放射することが可能となる。   45A and 45B show the case where the first electrode layer 870 is an anode and the second electrode layer 850 is a cathode, and the electroluminescent layer 860 is formed from the first electrode layer 870 side. , HIL (hole injection layer) / HTL (hole transport layer) 804, EML (light emitting layer) 803, ETL (electron transport layer) / EIL (electron injection layer) 802, and second electrode layer 850 are stacked in this order. preferable. FIG. 45A illustrates a structure in which light is emitted from the first electrode layer 870. The first electrode layer 870 includes an electrode layer 805 made of a light-transmitting oxide conductive material, The electrode layer includes an electrode layer 801 containing an alkali metal or alkaline earth metal such as LiF or MgAg and an electrode layer 800 formed of a metal material such as aluminum from the electroluminescent layer 860 side. FIG. 45B illustrates a structure in which light is emitted from the second electrode layer 850. The first electrode layer is formed using a metal such as aluminum or titanium or nitrogen at a concentration equal to or lower than the stoichiometric composition ratio with the metal. An electrode layer 807 formed of a metal material containing silicon, and a second electrode layer 806 formed of an oxide conductive material containing silicon oxide at a concentration of 1 to 15 atomic%. The second electrode layer is composed of an electrode layer 801 containing an alkali metal or alkaline earth metal such as LiF or MgAg and an electrode layer 800 formed of a metal material such as aluminum from the electroluminescent layer 860 side. However, it is possible to emit light from the second electrode layer 850 by setting each layer to a thickness of 100 nm or less so that light can be transmitted.

図45(C)及び(D)は、第1の電極層870が陰極であり、第2の電極層850が陽極である場合であり、電界発光層860は、陰極側からEIL(電子注入層)/ETL(電子輸送層)802、EML(発光層)803、HTL(ホール輸送層)/HIL(ホール注入層)804、陽極である第2の電極層850の順に積層するのが好ましい。図45(C)は第1の電極層870から光を放射する構成であり、第1の電極層870は電界発光層860側から、LiFやMgAgなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層801とアルミニウムなどの金属材料で形成する電極層800より構成されているがいずれの層も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、第1の電極層870から光を放射することが可能となる。第2の電極層は、電界発光層860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806、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電極層807より構成されている。図45(D)は第2の電極層850から光を放射する構成であり、第1の電極層870は電界発光層860側から、LiFやMgAgなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層801とアルミニウムなどの金属材料で形成する電極層800より構成されており、膜厚は電界発光層860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の電極層850は、透光性を有する酸化物導電性材料からなる電極層805で構成されている。なお電界発光層は、積層構造以外に単層構造、又は混合構造をとることがでる。   45C and 45D show the case where the first electrode layer 870 is a cathode and the second electrode layer 850 is an anode, and the electroluminescent layer 860 is formed from an EIL (electron injection layer) from the cathode side. ) / ETL (electron transport layer) 802, EML (light emitting layer) 803, HTL (hole transport layer) / HIL (hole injection layer) 804, and the second electrode layer 850 which is an anode are preferably stacked in this order. FIG. 45C illustrates a structure in which light is emitted from the first electrode layer 870. The first electrode layer 870 includes an electrode layer containing an alkali metal or an alkaline earth metal such as LiF or MgAg from the electroluminescent layer 860 side. 801 and an electrode layer 800 formed of a metal material such as aluminum, but each layer emits light from the first electrode layer 870 by setting the thickness to 100 nm or less so that light can be transmitted. It becomes possible to do. The second electrode layer includes, from the electroluminescent layer 860 side, a second electrode layer 806 formed of an oxide conductive material containing silicon oxide at a concentration of 1 to 15 atomic%, a metal such as aluminum or titanium, or the The electrode layer 807 is formed of a metal material containing nitrogen at a concentration equal to or lower than the stoichiometric composition ratio of metal. FIG. 45D illustrates a structure in which light is emitted from the second electrode layer 850, and the first electrode layer 870 includes an electrode layer containing an alkali metal or an alkaline earth metal such as LiF or MgAg from the electroluminescent layer 860 side. 801 and an electrode layer 800 formed of a metal material such as aluminum. The film thickness is large enough to reflect light emitted from the electroluminescent layer 860. The second electrode layer 850 includes an electrode layer 805 made of a light-transmitting oxide conductive material. The electroluminescent layer can have a single layer structure or a mixed structure in addition to the laminated structure.

また、電界発光層として、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料を、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成する。赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料はカラーフィルタ同様、液滴吐出法により形成することもでき(低分子または高分子材料など)、この場合マスクを用いずとも、RGBの塗り分けを行うことができるため好ましい。   In addition, as the electroluminescent layer, materials that emit red (R), green (G), and blue (B) light are selectively formed by an evaporation method using an evaporation mask, respectively. A material that emits red (R), green (G), and blue (B) light can be formed by a droplet discharge method (such as a low-molecular or high-molecular material) in the same manner as a color filter. In this case, a mask is not used. Both are preferable because RGB can be separately applied.

また上面放射型の場合で、第2の電極層に透光性を有するITOやITSOを用いる場合、ベンゾオキサゾール誘導体(BzOS)にLiを添加したBzOS−Liなどを用いることができる。また例えばEMLは、R、G、Bのそれぞれの発光色に対応したドーパント(Rの場合DCM等、Gの場合DMQD等)をドープしたAlq3を用いればよい。 In the case of a top emission type, when light-transmitting ITO or ITSO is used for the second electrode layer, BzOS-Li in which Li is added to a benzoxazole derivative (BzOS) or the like can be used. Further, for example, EML may be Alq 3 doped with a dopant corresponding to each emission color of R, G, and B (DCM in the case of R, DMQD in the case of G).

なお、電界発光層は上記材料に限定されない。例えば、CuPcやPEDOTの代わりに酸化モリブデン(MoOx:x=2〜3)等の酸化物とα−NPDやルブレンを共蒸着して形成し、ホール注入性を向上させることもできる。また電界発光層の材料は、有機材料(低分子又は高分子を含む)、又は有機材料と無機材料の複合材料として用いることができる。以下発光素子を形成する材料について詳細に述べる。   Note that the electroluminescent layer is not limited to the above materials. For example, instead of CuPc or PEDOT, an oxide such as molybdenum oxide (MoOx: x = 2 to 3) and α-NPD or rubrene can be co-evaporated to improve the hole injection property. The material of the electroluminescent layer can be used as an organic material (including a low molecule or a polymer), or a composite material of an organic material and an inorganic material. Hereinafter, materials for forming the light emitting element will be described in detail.

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。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N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−N,N'−ジフェニル−[1,1'−ビフェニル]−4,4'−ジアミン(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。 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. As a substance having a high hole-transport property, for example, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD), N, N′-bis ( 3-methylphenyl) -N, N′-diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (abbreviation: TPD) and 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl) -Amino) -triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA), etc. Aromatic amine-based compounds (that is, having a benzene ring-nitrogen bond) can be mentioned.

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, examples of the material having a high hole injecting property include molybdenum oxide (MoOx), vanadium oxide (VOx), ruthenium oxide (RuOx), tungsten oxide (WOx), and manganese oxide. Examples thereof include metal oxides such as (MnOx). 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, it is possible to improve color purity and prevent mirror reflection (reflection) of the pixel portion by providing a filter that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel. Can do. By providing the filter, it is possible to omit a circularly polarized plate that has been conventionally required, 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.

発光材料には様々な材料がある。低分子有機発光材料では、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−9−ジュロリジン−9-イル)−エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9-イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJTB)、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス[2−(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]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 kinds of light emitting materials. As the low-molecular organic light-emitting material, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyl-9-julolidin-9-yl) -ethenyl] -4H-pyran (abbreviation) : DCJT), 4-dicyanomethylene-2-t-butyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCJTB), Periflanthene, 2,5-dicyano-1,4-bis [2- (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] benzene, N, N′-dimethylquinacridone ( Abbreviations: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,9′-bianthryl, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA) and 9,10-bis ( 2-naphthyl ) Anthracene (abbreviation: DNA) or the like can be used. Other substances may also be used.

一方、高分子有機発光材料は低分子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。高分子有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子有機発光材料を用いたときと基本的には同じであり、順に陰極、有機発光層、陽極となる。しかし、高分子有機発光材料を用いた発光層を形成する際には、低分子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、順に陰極、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, 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 a light-emitting element using a high-molecular organic light-emitting material is basically the same as that when a low-molecular organic light-emitting material is used, and sequentially becomes a cathode, an organic light-emitting layer, and an anode. However, when forming a light emitting layer using a polymer organic light emitting material, it is difficult to form a laminated structure as in the case of using a low molecular weight organic light emitting material, and in many cases, a two layer structure is formed. Specifically, the structure is a cathode, a light emitting layer, a hole transport layer, and an anode in this order.

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の有機発光材料は、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 organic 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。   The polyparaphenylene vinylene system includes derivatives of poly (paraphenylene vinylene) [PPV], 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. The polyparaphenylene series includes 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有機発光材料を、陽極と発光性の高分子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 organic light-emitting material is sandwiched and formed between the anode and the light-emitting polymer organic light-emitting material, the hole injection property 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.

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EL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. In the case where the EL is formed by a coating method using spin coating, it is preferable that baking is performed by vacuum heating after coating. 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.

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、第三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.

以上に掲げる発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、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層を備えたり、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 light-emitting layer listed above are examples, and functional layers such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, a light-emitting layer, an electron block layer, and a hole block layer are included. A light-emitting element can be formed by stacking as appropriate. 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, an electrode layer for this purpose is provided, or a light-emitting material is dispersed. Modifications can be made 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、若しくは実施例2で示すような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。また、デジタル駆動、アナログ駆動どちらでも適用可能である。   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 as described in Embodiment 2. 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. Further, either digital driving or analog driving can be applied.

よって、図46には図示していないが、基板680の封止基板にカラーフィルタ(着色層)を形成してもよい。カラーフィルタ(着色層)は液滴吐出法によって形成することができ、その場合、前述の下地前処理として光照射処理などを適用することができる。本発明を用いると、所望なパターンに制御性よくカラーフィルタ(着色層)を形成することができる。カラーフィルタ(着色層)を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ(着色層)により、各RGBの発光スペクトルにおいてブロードなピークを鋭くなるように補正できるからである。   Therefore, although not shown in FIG. 46, a color filter (colored layer) may be formed over the sealing substrate of the substrate 680. The color filter (colored layer) can be formed by a droplet discharge method. In that case, light irradiation treatment or the like can be applied as the above-described base pretreatment. By using the present invention, a color filter (colored layer) can be formed in a desired pattern with good controllability. When a color filter (colored layer) is used, high-definition display can be performed. This is because the color filter (colored layer) can correct a broad peak to be sharp in the emission spectrum of each RGB.

以上、各RGBの発光を示す材料を形成する場合を説明したが、単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタ(着色層)や色変換層は、例えば第2の基板(封止基板)に形成し、基板へ張り合わせればよい。また上述したように、単色の発光を示す材料、カラーフィルタ(着色層)、及び色変換層のいずれも液滴吐出法により形成することができる。   As described above, the case where a material that emits light of each RGB is formed has been described. However, full color display can be performed by forming a material that emits light of a single color and combining a color filter and a color conversion layer. The color filter (colored layer) and the color conversion layer may be formed, for example, on the second substrate (sealing substrate) and attached to the substrate. In addition, as described above, any of the material that emits monochromatic light, the color filter (colored layer), and the color conversion layer can be formed by a droplet discharge method.

もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータイプの表示装置を形成してもよい。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の表示部が適しており、主に文字や記号を表示することができる。   Of course, monochromatic light emission may be displayed. For example, an area color type display device may be formed using monochromatic light emission. As the area color type, a passive matrix type display unit is suitable, and characters and symbols can be mainly displayed.

上記構成において、陰極としては、仕事関数が小さい材料を用いることが可能で、例えば、Ca、Al、CaF2、MgAg、AlLi等が望ましい。電界発光層は、単層型、積層型、また層の界面がない混合型のいずれでもよい。またシングレット材料、トリプレット材料、又はそれらを組み合わせた材料や、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有機化合物、中分子有機化合物(昇華性を有さず、且つ分子数が20以下、又は連鎖する分子の長さが10μm以下の有機化合物を指していう)、高分子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よい。第1の電極層684、第1の電極層693a、第1の電極層672は光を透過する透明導電膜を用いて形成し、例えばITO、ITSOの他、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透明導電膜を用いる。なお、第1の電極層684、第1の電極層693a、第1の電極層693b、第1の電極層672形成前に、酸素雰囲気中でのプラズマ処理や真空雰囲気下での加熱処理を行うとよい。隔壁(土手ともいう)は、珪素を含む材料、有機材料及び化合物材料を用いて形成する。また、多孔質膜を用いても良い。但し、アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成すると、その側面は曲率半径が連続的に変化する形状となり、上層の薄膜が段切れせずに形成されるため好ましい。本実施の形態は、実施の形態1乃至13とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。 In the above configuration, a material having a low work function can be used as the cathode, and for example, Ca, Al, CaF 2 , MgAg, AlLi, or the like is desirable. The electroluminescent layer may be any of a single layer type, a laminated type, and a mixed type having no layer interface. It is also formed from singlet materials, triplet materials, or a combination of these materials, charge injection transport materials including organic compounds or inorganic compounds, and light-emitting materials. An organic compound having a molecule number of 20 or less, or a chained molecule length of 10 μm or less), including one or more layers selected from macromolecular organic compounds, and having an electron injecting and transporting property Alternatively, it may be combined with a hole injection / transport inorganic compound. The first electrode layer 684, the first electrode layer 693a, and the first electrode layer 672 are formed using a transparent conductive film that transmits light. For example, in addition to ITO and ITSO, indium oxide is oxidized at 2 to 20%. A transparent conductive film mixed with zinc (ZnO) is used. Note that plasma treatment in an oxygen atmosphere or heat treatment in a vacuum atmosphere is performed before the first electrode layer 684, the first electrode layer 693a, the first electrode layer 693b, and the first electrode layer 672 are formed. Good. A partition wall (also referred to as a bank) is formed using a material containing silicon, an organic material, and a compound material. A porous film may be used. However, it is preferable to use a photosensitive or non-photosensitive material such as acrylic or polyimide because the side surface has a shape in which the radius of curvature continuously changes and the upper thin film is formed without being cut off. This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 13.

(実施の形態15)
本実施の形態で示す表示パネルの画素の構成について、図47に示す等価回路図を参照して説明する。
(Embodiment 15)
A structure of a pixel of the display panel described in this embodiment will be described with reference to an equivalent circuit diagram shown in FIG.

図47(A)に示す画素は、列方向に信号線710及び電源線711、電源線712、電源線713、行方向に走査線714が配置される。また、TFT701は、スイッチング用TFT、TFT703は駆動用TFT、TFT704は電流制御用TFTであり、他に容量素子702及び発光素子705を有する。   In the pixel shown in FIG. 47A, a signal line 710, a power supply line 711, a power supply line 712, a power supply line 713 are arranged in the column direction, and a scanning line 714 is arranged in the row direction. The TFT 701 is a switching TFT, the TFT 703 is a driving TFT, the TFT 704 is a current control TFT, and further includes a capacitor 702 and a light emitting element 705.

図47(C)に示す画素は、TFT703のゲート電極が、行方向に配置された電源線715に接続される点が異なっており、それ以外は図47(A)に示す画素と同じ構成である。つまり、図47(A)(C)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712が配置される場合(図47(A))と、列方向に電源線715が配置される場合(図47(C))では、各電源線は異なるレイヤーの導電体層で形成される。ここでは、TFT703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47(A)(C)として分けて記載する。   The pixel shown in FIG. 47C is different from the pixel shown in FIG. 47A except that the gate electrode of the TFT 703 is connected to the power supply line 715 arranged in the row direction. is there. That is, both pixels shown in FIGS. 47A and 47C show the same equivalent circuit diagram. However, when the power supply line 712 is arranged in the row direction (FIG. 47A) and in the case where the power supply line 715 is arranged in the column direction (FIG. 47C), each power supply line is conductive on a different layer. Formed with body layers. Here, attention is paid to the wiring to which the gate electrode of the TFT 703 is connected, and FIGS. 47A and 47C are shown separately to show that the layers for producing these are different.

図47(A)(C)に示す画素の特徴として、画素内にTFT703、TFT704が直列に接続されており、TFT703のチャネル長L3、チャネル幅W3、TFT704のチャネル長L4、チャネル幅W4は、L3/W3:L4/W4=5〜6000:1を満たすように設定される点が挙げられる。6000:1を満たす場合の一例としては、L3が500μm、W3が3μm、L4が3μm、W4が100μmの場合がある。また本発明を用いると、微細なパターニングができるので、このようなチャネル幅が短い微細な配線も、ショート等の不良が生じることなく安定的に形成することができる。よって、図47(A)(C)のような画素を十分機能させるのに必要な電気特性を有するTFTを形成でき、表示能力の優れた信頼性の高い表示パネルを作製することが可能となる。 47A and 47C, the TFT 703 and the TFT 704 are connected in series in the pixel, and the channel length L 3 and channel width W 3 of the TFT 703 and the channel length L 4 and channel width of the TFT 704 are obtained. W 4 may be set to satisfy L 3 / W 3 : L 4 / W 4 = 5 to 6000: 1. As an example when 6000: 1 is satisfied, there is a case where L 3 is 500 μm, W 3 is 3 μm, L 4 is 3 μm, and W 4 is 100 μm. In addition, since fine patterning can be performed by using the present invention, such a fine wiring having a short channel width can be stably formed without causing a defect such as a short circuit. Therefore, a TFT having electrical characteristics necessary for sufficiently functioning a pixel as shown in FIGS. 47A and 47C can be formed, and a highly reliable display panel with excellent display capability can be manufactured. .

なお、TFT703は、飽和領域で動作し発光素子705に流れる電流値を制御する役目を有し、TFT704は線形領域で動作し発光素子705に対する電流の供給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。またTFT703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。上記構成を有する本発明は、TFT704が線形領域で動作するために、TFT704のVGSの僅かな変動は発光素子705の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子705の電流値は、飽和領域で動作するTFT703により決定される。上記構成を有する本発明は、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。 Note that the TFT 703 operates in a saturation region and has a role of controlling a current value flowing through the light emitting element 705, and the TFT 704 has a role of operating in a linear region and controls supply of current to the light emitting element 705. Both TFTs preferably have the same conductivity type in terms of manufacturing process. The TFT 703 may be a depletion type TFT as well as an enhancement type. In the present invention having the above structure, since the TFT 704 operates in a linear region, a slight change in V GS of the TFT 704 does not affect the current value of the light emitting element 705. That is, the current value of the light emitting element 705 is determined by the TFT 703 operating in the saturation region. The present invention having the above structure can provide a display device in which luminance unevenness of a light emitting element due to variation in TFT characteristics is improved and image quality is improved.

図47(A)〜(D)に示す画素において、TFT701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、TFT701がオンして、画素内にビデオ信号が入力されると、容量素子702にそのビデオ信号が保持される。なお図47(A)(C)には、容量素子702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、明示的に容量素子702を設けなくてもよい。   In the pixel shown in FIGS. 47A to 47D, a TFT 701 controls input of a video signal to the pixel. When the TFT 701 is turned on and a video signal is input into the pixel, the capacitor 702 The video signal is held in Note that FIGS. 47A and 47C illustrate a structure in which the capacitor 702 is provided; however, the present invention is not limited to this, and the capacity for holding a video signal can be covered by a gate capacity or the like. The capacitor 702 is not necessarily provided explicitly.

発光素子705は、2つの電極間に電界発光層が挟まれた構造を有し、順バイアス方向の電圧が印加されるように、画素電極と対向電極の間(陽極と陰極の間)に電位差が設けられる。電界発光層は有機材料や無機材料等の広汎に渡る材料により構成され、この電界発光層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とが含まれる。   The light-emitting element 705 has a structure in which an electroluminescent layer is sandwiched between two electrodes, and a potential difference is generated between the pixel electrode and the counter electrode (between the anode and the cathode) so that a forward bias voltage is applied. Is provided. The electroluminescent layer is composed of a wide variety of materials such as organic materials and inorganic materials. The luminescence in the electroluminescent layer includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state, and a triplet excited state. And light emission (phosphorescence) when returning to the ground state.

図47(B)に示す画素は、TFT706と走査線716を追加している以外は、図47(A)に示す画素構成と同じである。同様に、図47(D)に示す画素は、TFT706と走査線716を追加している以外は、図47(C)に示す画素構成と同じである。   The pixel shown in FIG. 47B has the same pixel structure as that shown in FIG. 47A except that a TFT 706 and a scanning line 716 are added. Similarly, the pixel illustrated in FIG. 47D has the same pixel structure as that illustrated in FIG. 47C except that a TFT 706 and a scanning line 716 are added.

TFT706は、新たに配置された走査線716によりオン又はオフが制御される。TFT706がオンになると、容量素子702に保持された電荷は放電し、TFT706がオフする。つまり、TFT706の配置により、強制的に発光素子705に電流が流れない状態を作ることができる。従って、図47(B)(D)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、デューティ比を向上することが可能となる。   The TFT 706 is controlled to be turned on or off by a newly arranged scanning line 716. When the TFT 706 is turned on, the charge held in the capacitor 702 is discharged, and the TFT 706 is turned off. That is, the arrangement of the TFT 706 can forcibly create a state in which no current flows through the light emitting element 705. Therefore, the configurations in FIGS. 47B and 47D can improve the duty ratio because the lighting period can be started simultaneously with or immediately after the start of the writing period without waiting for signal writing to all the pixels. It becomes possible.

図47(E)に示す画素は、列方向に信号線750、電源線751、電源線752、行方向に走査線753が配置される。また、TFT741はスイッチング用TFT、TFT743は駆動用TFTであり、他に容量素子742及び発光素子744を有する。図47(F)に示す画素は、TFT745と走査線754を追加している以外は、図47(E)に示す画素構成と同じである。なお、図47(F)の構成も、TFT745の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。   In the pixel shown in FIG. 47E, a signal line 750, a power supply line 751, a power supply line 752, and a scanning line 753 are arranged in the column direction. Further, the TFT 741 is a switching TFT, the TFT 743 is a driving TFT, and further includes a capacitor element 742 and a light emitting element 744. The pixel shown in FIG. 47F has the same pixel structure as that shown in FIG. 47E except that a TFT 745 and a scanning line 754 are added. Note that the duty ratio of the structure in FIG. 47F can also be improved by the arrangement of the TFTs 745.

以上のように、本発明を用いると、配線等のパターンを形成不良を生じることなく精密に安定して形成することが出来るので、TFTに高い電気的特性や信頼性をも付与することができ、使用目的に合わせて画素の表示能力を向上するための応用技術にも十分対応できる。     As described above, when the present invention is used, a pattern such as a wiring can be accurately and stably formed without causing defective formation, so that high electrical characteristics and reliability can be imparted to the TFT. Therefore, it can sufficiently cope with applied technology for improving the display capability of the pixel in accordance with the purpose of use.

本実施の形態は、実施の形態1乃至14とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 14.

(実施の形態16)
図20は、本発明を適用して作製されるTFT基板2800を用いてEL表示モジュールを構成する一例を示している。図20において、TFT基板2800上には、画素により構成された画素部が形成されている。
(Embodiment 16)
FIG. 20 shows an example in which an EL display module is formed using a TFT substrate 2800 manufactured by applying the present invention. In FIG. 20, a pixel portion including pixels is formed over the TFT substrate 2800.

図20では、画素部の外側であって、駆動回路と画素との間に、画素に形成されたものと同様なTFT又はそのTFTのゲートとソース若しくはドレインの一方とを接続してダイオードと同様に動作させた保護回路部2801が備えられている。駆動回路2809は、単結晶半導体で形成されたドライバIC、ガラス基板上に多結晶半導体膜で形成されたスティックドライバIC、若しくはSASで形成された駆動回路などが適用されている。   In FIG. 20, the same TFT as that formed in the pixel or the gate of the TFT and one of the source and the drain is connected between the driving circuit and the pixel, outside the pixel portion. The protection circuit portion 2801 operated in the above is provided. As the driver circuit 2809, a driver IC formed of a single crystal semiconductor, a stick driver IC formed of a polycrystalline semiconductor film over a glass substrate, a driver circuit formed of SAS, or the like is applied.

TFT基板2800は、液滴吐出法で形成されたスペーサ2806a、スペーサ2806bを介して封止基板2820と固着されている。スペーサは、基板の厚さが薄く、また画素部の面積が大型化した場合にも、2枚の基板の間隔を一定に保つために設けておくことが好ましい。TFT2802、TFT2803とそれぞれ接続する発光素子2804、発光素子2805上であって、TFT基板2800と封止基板2820との間にある空隙には透光性の樹脂材料を充填して固体化しても良いし、無水化した窒素若しくは不活性気体を充填させても良い。   The TFT substrate 2800 is fixed to the sealing substrate 2820 through spacers 2806a and 2806b formed by a droplet discharge method. The spacer is preferably provided to keep the distance between the two substrates constant even when the substrate is thin and the area of the pixel portion is increased. A space between the TFT substrate 2800 and the sealing substrate 2820 on the light-emitting element 2804 and the light-emitting element 2805 connected to the TFT 2802 and the TFT 2803, respectively, may be solidified by filling a light-transmitting resin material. Then, it may be filled with dehydrated nitrogen or inert gas.

図20では発光素子2804、発光素子2805、発光素子2815を上面放射型(トップエミッション型)の構成とした場合を示し、図中に示す矢印の方向に光を放射する構成としている。各画素は、画素を赤色、緑色、青色として発光色を異ならせておくことで、多色表示を行うことができる。また、このとき封止基板2820側に各色に対応した着色層2807a、着色層2807b、着色層2807cを形成しておくことで、外部に放射される発光の色純度を高めることができる。また、画素を白色発光素子として着色層2807a、着色層2807b、着色層2807cと組み合わせても良い。   FIG. 20 shows a case where the light-emitting element 2804, the light-emitting element 2805, and the light-emitting element 2815 have a top emission type (top emission type) structure, in which light is emitted in the direction of the arrow shown in the drawing. Each pixel can perform multicolor display by changing the emission color of the pixels to red, green, and blue. At this time, by forming the colored layer 2807a, the colored layer 2807b, and the colored layer 2807c corresponding to each color on the sealing substrate 2820 side, the color purity of the emitted light can be increased. Alternatively, the pixel may be combined with a colored layer 2807a, a colored layer 2807b, or a colored layer 2807c as a white light emitting element.

外部回路である駆動回路2809は、外部回路基板2811の一端に設けられた走査線若しくは信号線接続端子と、配線基板2810で接続される。また、TFT基板2800に接して若しくは近接させて、ヒートパイプ2813と放熱板2812を設け、放熱効果を高める構成としても良い。   A driver circuit 2809 which is an external circuit is connected to a scanning line or a signal line connection terminal provided at one end of the external circuit board 2811 through a wiring board 2810. Further, a heat pipe 2813 and a heat radiating plate 2812 may be provided in contact with or in proximity to the TFT substrate 2800 to enhance the heat radiation effect.

なお、図20では、トップエミッションのELモジュールとしたが、発光素子の構成や外部回路基板の配置を変えてボトムエミッション構造、もちろん上面、下面両方から光が放射する両面放射構造としても良い。トップエミッション型の構成の場合、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法により形成することができ、ポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック等を混合させて形成すればよく、その積層でもよい。   In FIG. 20, the top emission EL module is used. However, the configuration of the light emitting element and the arrangement of the external circuit board may be changed to have a bottom emission structure, of course, a dual emission structure in which light is emitted from both the upper and lower surfaces. In the case of a top emission type structure, an insulating layer serving as a partition wall may be colored and used as a black matrix. The partition walls can be formed by a droplet discharge method, and may be formed by mixing a resin material such as polyimide with a pigment-based black resin, carbon black, or the like, or may be a laminate thereof.

また、TFT基板2800において、画素部が形成された側にシール材や接着性の樹脂を用いて樹脂フィルムを貼り付けて封止構造を形成してもよい。本実施の形態では、ガラス基板を用いるガラス封止を示したが、樹脂による樹脂封止、プラスチックによるプラスチック封止、フィルムによるフィルム封止、など様々な封止方法を用いることができる。樹脂フィルムの表面には水蒸気の透過を防止するガスバリア膜を設けておくと良い。フィルム封止構造とすることで、さらなる薄型化及び軽量化を図ることができる。   Further, in the TFT substrate 2800, a sealing structure may be formed by attaching a resin film to the side where the pixel portion is formed using a sealing material or an adhesive resin. Although glass sealing using a glass substrate is described in this embodiment mode, various sealing methods such as resin sealing using a resin, plastic sealing using a plastic, and film sealing using a film can be used. A gas barrier film for preventing the permeation of water vapor may be provided on the surface of the resin film. By adopting a film sealing structure, further reduction in thickness and weight can be achieved.

本実施の形態は、実施の形態1乃至15とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 15.

(実施の形態17)
上記実施の形態により作製される表示パネル(液晶表示パネル、EL表示パネル)によって、テレビジョン装置(液晶テレビジョン装置、ELテレビジョン装置)を完成させることができる。表示パネルには、図29(A)で示すような構成として画素部のみが形成されて走査線側駆動回路と信号線側駆動回路とが、図30(B)のようなTAB方式により実装される場合と、図30(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図29(B)に示すようにSASでTFTを形成し、画素部と走査線側駆動回路を基板上に一体形成し信号線側駆動回路を別途ドライバICとして実装する場合、また図29(C)のように画素部と信号線側駆動回路と走査線側駆動回路を基板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
(Embodiment 17)
A television device (a liquid crystal television device or an EL television device) can be completed by using the display panel (a liquid crystal display panel or an EL display panel) manufactured according to the above embodiment mode. In the display panel, only the pixel portion is formed as shown in FIG. 29A, and the scanning line side driver circuit and the signal line side driver circuit are mounted by the TAB method as shown in FIG. And a case where the TFT is formed by SAS as shown in FIG. 29B, and the pixel portion and the scanning line side driver circuit are integrated on the substrate. In some cases, the signal line side driver circuit is separately mounted as a driver IC, and the pixel portion, the signal line side driver circuit, and the scanning line side driver circuit are integrally formed over the substrate as shown in FIG. However, any form is acceptable.

その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナで受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路などからなっている。コントロール回路は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。   As other external circuit configurations, on the video signal input side, among the signals received by the tuner, the video signal amplification circuit that amplifies the video signal, and the signal output from it corresponds to each color of red, green, and blue And a control circuit for converting the video signal into the input specification of the driver IC. The control circuit outputs signals to the scanning line side and the signal line side, respectively. In the case of digital driving, a signal dividing circuit may be provided on the signal line side and an input digital signal may be divided into m pieces and supplied.

チューナで受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路に送られ、その出力は音声信号処理回路を経てスピーカに供給される。制御回路は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部から受け、チューナや音声信号処理回路に信号を送出する。   Of the signals received by the tuner, the audio signal is sent to the audio signal amplifier circuit, and the output is supplied to the speaker via the audio signal processing circuit. The control circuit receives control information of the receiving station (reception frequency) and volume from the input unit, and sends a signal to the tuner and the audio signal processing circuit.

表示モジュールを、図37(A)、(B)に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。図20のようなEL表示モジュールを用いると、ELテレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカ部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。   As shown in FIGS. 37A and 37B, the display module can be incorporated into a housing to complete the television device. When an EL display module as shown in FIG. 20 is used, an EL television device can be completed. A main screen 2003 is formed by the display module, and a speaker portion 2009, operation switches, and the like are provided as other accessory equipment. Thus, a television device can be completed according to the present invention.

また、EL表示モジュールは、図21に示すように、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断する構成にしてもよい。図21はトップエミッション型の構成であり、隔壁となる絶縁層3605を着色しブラックマトリクスとして用いている。この隔壁は液滴吐出法により形成することができ、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。本実施の形態では、顔料系の黒色樹脂を用いる。位相差板3603、位相差板3604としてはλ/4板、λ/2板を用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、順にTFT基板2800、発光素子2804、封止基板(封止材)2820、位相差板3603、位相差3604(λ/4板、λ/2板)、偏光板3602の構成となり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の表示装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜3601を有していても良い。これにより、より高精細で精密な画像を表示することができる。   Further, as shown in FIG. 21, the EL display module may be configured to block reflected light of light incident from the outside using a phase difference plate or a polarizing plate. FIG. 21 shows a top emission type structure in which an insulating layer 3605 serving as a partition is colored and used as a black matrix. This partition wall can be formed by a droplet discharge method, and carbon black or the like may be mixed with a resin material such as polyimide, or may be a laminate thereof. A different material may be discharged to the same region a plurality of times by a droplet discharge method to form a partition wall. In the present embodiment, a pigment-based black resin is used. A λ / 4 plate or a λ / 2 plate may be used as the phase difference plate 3603 and the phase difference plate 3604 so that light can be controlled. As a structure, it becomes the structure of the TFT substrate 2800, the light emitting element 2804, the sealing substrate (sealing material) 2820, the phase difference plate 3603, the phase difference 3604 (λ / 4 plate, λ / 2 plate), and the polarizing plate 3602. The light emitted from the light emitting element passes through these and is emitted to the outside from the polarizing plate side. The retardation plate and the polarizing plate may be installed on the side from which light is emitted, and may be installed on both sides as long as the display is a double-sided emission type that emits light on both sides. Further, an antireflection film 3601 may be provided outside the polarizing plate. Thereby, it is possible to display a higher-definition and precise image.

図61は液晶表示モジュールの一例であり、TFT基板6600と対向基板6601がシール材6602により固着され、その間に画素部6603と液晶層6604が設けられ表示領域を形成している。着色層6605はカラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。TFT基板6600と対向基板6601の外側には偏光板6606、6607、レンズフィルム6613が配設されている。光源は冷陰極管6610と反射板6611により構成され、回路基板6612は、フレキシブル配線基板6609によりTFT基板6600と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。   FIG. 61 illustrates an example of a liquid crystal display module. A TFT substrate 6600 and a counter substrate 6601 are fixed to each other with a sealant 6602, and a pixel portion 6603 and a liquid crystal layer 6604 are provided therebetween to form a display region. The colored layer 6605 is necessary for color display. In the case of the RGB method, a colored layer corresponding to each color of red, green, and blue is provided corresponding to each pixel. Polarizing plates 6606 and 6607 and a lens film 6613 are disposed outside the TFT substrate 6600 and the counter substrate 6601. The light source is composed of a cold cathode tube 6610 and a reflection plate 6611. The circuit board 6612 is connected to the TFT substrate 6600 by a flexible wiring board 6609, and external circuits such as a control circuit and a power supply circuit are incorporated.

また、本発明で作製する液晶表示装置は高速応答が可能なOCBモードを用いることでより高性能化することができる。図71は図61の液晶表示モジュールにOCBモードを適用した一例であり、FS−LCD(Field seqential−LCD)となっている。FS−LCDは、1フレーム期間に赤色発光と緑発光と青発光をそれぞれ行うものであり、各発光を発光ダイオード等で行うので、カラーフィルタが不要である。よって、3原色のカラーフィルタを並べる必要がないため同じ面積で9倍の画素を表示できる。一方、1フレーム期間に3色の発光を行うため、液晶の高速な応答が求められる。本発明の液晶表示装置の有する薄膜トランジスタは高速作動することができるため、OCBモードを用いることができる。よって、本発明の液晶表示装置に、FS方式、及びOCBモードを適用することができ、一層高性能で高画質な液晶表示装置、また液晶テレビジョンを完成させることができる。また、FS方式に対応するモードとして、強誘電性液晶(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal)を用いたHV−FLC、SS−FLCなども用いることができる。OCBモードは粘度の比較的低いネマチック液晶が用いられ、HV−FLC、SS−FLCには、スメクチック液晶が用いられる。図71の液晶表示モジュールは透過型の液晶表示モジュールを示しており、光源として赤色光源6910a、緑色光源6910b、青色光源6910cが設けられている。光源は赤色光源6910a、緑色光源6910b、青色光源6910cを、それぞれオンオフを制御するために、制御部6912が設置されている。制御部6912によって、各色の発光は制御され、液晶に光は入射し、画像として表示される。   Further, the liquid crystal display device manufactured according to the present invention can have higher performance by using an OCB mode capable of high-speed response. FIG. 71 shows an example in which the OCB mode is applied to the liquid crystal display module of FIG. 61, which is an FS-LCD (Field sequential-LCD). The FS-LCD emits red light, green light, and blue light in one frame period, and each light emission is performed by a light emitting diode or the like, so that a color filter is unnecessary. Therefore, since it is not necessary to arrange the color filters of the three primary colors, 9 times as many pixels can be displayed with the same area. On the other hand, since three colors of light are emitted in one frame period, a high-speed response of the liquid crystal is required. Since the thin film transistor included in the liquid crystal display device of the present invention can operate at high speed, an OCB mode can be used. Therefore, the FS mode and the OCB mode can be applied to the liquid crystal display device of the present invention, and a liquid crystal display device and a liquid crystal television with higher performance and higher image quality can be completed. Further, as a mode corresponding to the FS mode, HV-FLC, SS-FLC using a ferroelectric liquid crystal (FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), or the like can be used. In the OCB mode, nematic liquid crystal having a relatively low viscosity is used, and smectic liquid crystal is used in HV-FLC and SS-FLC. The liquid crystal display module in FIG. 71 is a transmissive liquid crystal display module, and a red light source 6910a, a green light source 6910b, and a blue light source 6910c are provided as light sources. A control unit 6912 is provided to control on / off of the red light source 6910a, the green light source 6910b, and the blue light source 6910c. Light emission of each color is controlled by the control unit 6912, and light enters the liquid crystal and is displayed as an image.

筐体2001に液晶素子、発光素子(EL素子)などの表示素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン装置2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。   A display panel 2002 using a display element such as a liquid crystal element or a light-emitting element (EL element) is incorporated in the housing 2001, and a general television broadcast is received by a receiver 2005, and is wired or wirelessly via a modem 2004. It is also possible to perform information communication in one direction (from the sender to the receiver) or two-way (between the sender and the receiver or between the receivers) by connecting to the communication network. The television device can be operated by a switch incorporated in the housing or a separate remote control device 2006, and the remote control device 2006 also includes a display unit 2007 for displaying information to be output. good.

また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面2003を視野角の優れたEL表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面2003を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をEL表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。本発明を用いると、このような大型基板を用いて、多くのTFTや電子部品を用いても、信頼性の高いEL表示装置とすることができる。   In addition, the television device may have a configuration in which a sub screen 2008 is formed using the second display panel in addition to the main screen 2003 to display channels, volume, and the like. In this configuration, the main screen 2003 may be formed using an EL display panel with an excellent viewing angle, and the sub screen may be formed using a liquid crystal display panel that can display with low power consumption. In order to prioritize the reduction in power consumption, the main screen 2003 may be formed using a liquid crystal display panel, the sub screen may be formed using an EL display panel, and the sub screen may blink. By using the present invention, a highly reliable EL display device can be obtained even when such a large substrate is used and a large number of TFTs and electronic components are used.

図37(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、表示部2011、操作部であるリモコン装置2012、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。図37(B)のテレビジョン装置は、壁かけ型となっており、設置するスペースを広く必要としない。   FIG. 37B illustrates a television device having a large display portion of 20 to 80 inches, for example, which includes a housing 2010, a display portion 2011, a remote control device 2012 as an operation portion, a speaker portion 2013, and the like. The present invention is applied to manufacture of the display portion 2011. The television set in FIG. 37B is a wall-hanging type and does not require a large installation space.

勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤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。   Of course, the present invention is not limited to a television device, but can be applied to various uses such as a monitor for a personal computer, an information display board in a railway station or airport, an advertisement display board in a street, etc. can do.

(実施の形態18)
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
(Embodiment 18)
Various display devices can be manufactured by applying the present invention. That is, the present invention can be applied to various electronic devices in which these display devices are incorporated in a display portion.

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの例を図28に示す。   Such electronic devices include cameras such as video cameras and digital cameras, projectors, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, game machines, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones or An electronic book), and an image reproducing apparatus (specifically, an apparatus having a display capable of reproducing a recording medium such as a digital versatile disc (DVD) and displaying the image). Examples thereof are shown in FIG.

図28(A)は、パーソナルコンピュータであり、本体2101、筐体2102、表示部2103、キーボード2104、外部接続ポート2105、ポインティングマウス2106等を含む。本発明は、表示部2103の作製に適用される。本発明を用いると、小型化し、配線等が精密化しても、信頼性の高い高画質な画像を表示することができる。   FIG. 28A illustrates a personal computer, which includes a main body 2101, a housing 2102, a display portion 2103, a keyboard 2104, an external connection port 2105, a pointing mouse 2106, and the like. The present invention is applied to manufacturing the display portion 2103. When the present invention is used, a highly reliable high-quality image can be displayed even if the size is reduced and wiring and the like are refined.

図28(B)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2201、筐体2202、表示部A2203、表示部B2204、記録媒体(DVD等)読み込み部2205、操作キー2206、スピーカー部2207等を含む。表示部A2203は主として画像情報を表示し、表示部B2204は主として文字情報を表示するが、本発明は、これら表示部A、B2203、2204の作製に適用される。本発明を用いると、小型化し、配線等が精密化しても、信頼性の高い高画質な画像を表示することができる。   FIG. 28B shows an image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion A 2203, a display portion B 2204, and a recording medium (DVD etc.) reading portion 2205. , An operation key 2206, a speaker portion 2207, and the like. The display portion A 2203 mainly displays image information, and the display portion B 2204 mainly displays character information. The present invention is applied to the production of the display portions A, B 2203, and 2204. When the present invention is used, a highly reliable high-quality image can be displayed even if the size is reduced and wiring and the like are refined.

図28(C)は携帯電話であり、本体2301、音声出力部2302、音声入力部2303、表示部2304、操作スイッチ2305、アンテナ2306等を含む。本発明により作製される表示装置を表示部2304に適用することで、小型化し、配線等が精密化する携帯電話であっても、信頼性の高い高画質な画像を表示できる。   FIG. 28C illustrates a mobile phone, which includes a main body 2301, an audio output portion 2302, an audio input portion 2303, a display portion 2304, operation switches 2305, an antenna 2306, and the like. By applying the display device manufactured according to the present invention to the display portion 2304, a highly reliable and high-quality image can be displayed even in a mobile phone that is downsized and wiring and the like are precise.

図28(D)はビデオカメラであり、本体2401、表示部2402、筐体2403、外部接続ポート2404、リモコン受信部2405、受像部2406、バッテリー2407、音声入力部2408、操作キー2409等を含む。本発明は、表示部2402に適用することができる。本発明により作製される表示装置を表示部2402に適用することで、小型化し、配線等が精密化するビデオカメラであっても、信頼性の高い高画質な画像を表示できる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。   FIG. 28D shows a video camera, which includes a main body 2401, a display portion 2402, a housing 2403, an external connection port 2404, a remote control receiving portion 2405, an image receiving portion 2406, a battery 2407, an audio input portion 2408, operation keys 2409, and the like. . The present invention can be applied to the display portion 2402. By applying the display device manufactured according to the present invention to the display portion 2402, a highly reliable and high-quality image can be displayed even with a video camera that is downsized and wiring and the like are precise. This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態19)
本発明の実施の形態について、図48乃至図53、図7、図8、図9を用いて説明する。より詳しくは、本発明を適用した液晶表示装置の作製方法について説明する。まず、本発明を適用した、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の作製方法について説明する。図49〜図53(A)は液晶表示装置画素部の上面図であり、図49〜図53の(B)は、図49〜図53(A)における線a−bによる断面図、図49〜図53の(C)は、図49〜図53(A)における線c−dによる断面図である。
(Embodiment 19)
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 48 to 53, FIG. 7, FIG. 8, and FIG. More specifically, a method for manufacturing a liquid crystal display device to which the present invention is applied will be described. First, a method for manufacturing a liquid crystal display device having a channel-etched thin film transistor to which the present invention is applied is described. 49 to 53A are top views of the pixel portion of the liquid crystal display device, and FIG. 49B to FIG. 53B are cross-sectional views taken along line ab in FIG. 49 to FIG. FIG. 53C is a cross-sectional view taken along line cd in FIGS. 49 to 53A.

基板5100は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板、ステンレス基板又は本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いる。また、基板5100の表面が平坦化されるようにCMP法などによって、研磨しても良い。なお、基板5100上に、絶縁層を形成してもよい。絶縁層は、CVD法、プラズマCVD法、スパッタリング法、スピンコート法等の公知の方法により、珪素を含む酸化物材料、窒化物材料を用いて、単層又は積層して形成される。この絶縁層は、形成しなくても良いが、基板5100からの汚染物質などを遮断する効果がある。基板5100として、大面積基板を用いることができる。     As the substrate 5100, a glass substrate made of barium borosilicate glass, alumino borosilicate glass, or the like, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process is used. Further, polishing may be performed by a CMP method or the like so that the surface of the substrate 5100 is planarized. Note that an insulating layer may be formed over the substrate 5100. The insulating layer is formed as a single layer or a stacked layer using an oxide material or a nitride material containing silicon by a known method such as a CVD method, a plasma CVD method, a sputtering method, or a spin coating method. This insulating layer is not necessarily formed, but has an effect of blocking contaminants from the substrate 5100. As the substrate 5100, a large-area substrate can be used.

基板5100上に導電膜5101を形成する。導電膜5101は、パターニングされゲート電極層と画素電極層となる。導電膜5101は、印刷法、電解メッキ法、PVD法、CVD法、蒸着法等の公知の手法により高融点材料を用いて形成することが好ましい。また形成方法としては、液滴吐出法によって所望のパターンに形成することもできる。高融点材料を用いることにより、後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)、ジルコニア(Zr)、ハフニウム(Hf)、ビスマス(Bi)、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、基板表面に窒化タンタル膜、その上にタングステン膜を積層してもよい。なお、後の加熱工程が、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプから選ばれた一種または複数種からの輻射により行うLRTA法、窒素やアルゴンなどの不活性気体を加熱媒質として用いるGRTA法を用いる場合、短時間による熱処理のため比較的融点の低いアルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Cu)を用いて導電膜を形成しても良い。このような反射性を有する金属は、反射型の液晶表示パネルを作製する場合には好ましい。また、珪素に一導電型を付与する不純物元素を添加した材料を用いても良い。例えば、非晶質珪素膜にリン(P)などのn型を付与する不純物元素が含まれたn型を有する珪素膜などを用いることができる。     A conductive film 5101 is formed over the substrate 5100. The conductive film 5101 is patterned into a gate electrode layer and a pixel electrode layer. The conductive film 5101 is preferably formed using a high melting point material by a known method such as a printing method, an electrolytic plating method, a PVD method, a CVD method, or an evaporation method. As a forming method, a desired pattern can be formed by a droplet discharge method. By using a high melting point material, a later heating step is possible. High melting point materials include tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconia (Zr), hafnium (Hf), bismuth (Bi), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co) A metal such as nickel (Ni) or platinum (Pt), an alloy thereof, or a metal nitride thereof can be used as appropriate. Further, a plurality of these layers may be stacked. Typically, a tantalum nitride film may be stacked on the substrate surface, and a tungsten film may be stacked thereon. In addition, the subsequent heating process is performed using radiation from one or more kinds selected from halogen lamps, metal halide lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, high pressure sodium lamps, high pressure mercury lamps, LRTA methods, nitrogen and argon, etc. When the GRTA method using an inert gas as a heating medium is used, the conductive film may be formed using aluminum (Al), silver (Ag), or gold (Cu) having a relatively low melting point for heat treatment in a short time. . Such a reflective metal is preferable when a reflective liquid crystal display panel is manufactured. Alternatively, a material in which an impurity element imparting one conductivity type is added to silicon may be used. For example, an n-type silicon film in which an amorphous silicon film contains an impurity element imparting n-type such as phosphorus (P) can be used.

導電膜5101は、画素電極層としても機能するので、透明導電性材料を用いて形成することもできる。画素電極層は、透過型の液晶表示パネルを作製する場合には、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(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)などにより形成してもよい。好ましくは、スパッタリング法により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(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)などで形成する。より好ましくは、ITOに酸化珪素が2〜10重量%含まれたターゲットを用いてスパッタリング法で形成された酸化珪素を含む酸化インジウムスズ膜を用いる。この他、酸化珪素を含み酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した酸化インジウム酸化亜鉛合金などの導電性材料を用いても良い。 Since the conductive film 5101 also functions as a pixel electrode layer, the conductive film 5101 can also be formed using a transparent conductive material. When a transmissive liquid crystal display panel is manufactured, the pixel electrode layer is made of indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ). You may form by. Preferably, it is formed of indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), zinc oxide (ZnO), or the like by a sputtering method. More preferably, an indium tin oxide film containing silicon oxide formed by a sputtering method using a target in which 2 to 10% by weight of silicon oxide is contained in ITO is used. In addition, a conductive material such as an indium zinc oxide alloy in which silicon oxide is included and indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO) may be used.

本実施の形態では、導電膜5101は、導電性材料としてインジウム錫酸化物を含む組成物を吐出して、550℃で焼成し、導電膜5101を形成する。     In this embodiment, the conductive film 5101 is formed by discharging a composition containing indium tin oxide as a conductive material and baking at 550 ° C.

また、液滴吐出法により、導電膜5101を組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。プレスする時に、加熱工程を行っても良い。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適用することができる。また、平坦化の工程は、マスク5102a、マスク5102bによって導電膜5101がパターニングされ、ゲート電極層5103、画素電極層5111が形成された後行っても良い。   Alternatively, after the conductive film 5101 is formed by discharging a composition by a droplet discharge method, the surface may be pressed and flattened by pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-like object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. A heating step may be performed when pressing. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the droplet discharge method. The planarization step may be performed after the conductive film 5101 is patterned by the masks 5102a and 5102b and the gate electrode layer 5103 and the pixel electrode layer 5111 are formed.

導電膜5101上にレジストからなるマスクを形成する。レジストからなるマスクは、レーザ光5170によって露光されることによって微細に加工され、マスク5102a、マスク5102bを形成する(図49参照。)。レーザ光による加工前のレジストマスクも液滴吐出法を用いて形成することができる。液滴吐出法を組み合わせることで、スピンコート法などによる全面塗布形成に比べ、材料のロスが防げ、コストダウンが可能になる。     A resist mask is formed over the conductive film 5101. The mask made of resist is finely processed by being exposed to laser light 5170 to form a mask 5102a and a mask 5102b (see FIG. 49). A resist mask before processing by laser light can also be formed by a droplet discharge method. By combining the droplet discharge method, material loss can be prevented and costs can be reduced as compared to the entire surface coating formation by spin coating or the like.

マスクは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、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、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。また導電膜5101に感光性を有する感光性物質を含む導電性材料を用いると、レジストからなるマスクを形成しなくても導電膜5101に直接レーザ光を照射し、露光、エッチャントによる除去を行うことで、所望のパターンにパターニングすることができる。この場合、マスクを形成せずともよいので工程が簡略化する利点がある。感光性物質を含む導電性材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Al、Ptなどの金属或いは合金と、有機高分子樹脂、光重合開始剤、光重合単量体、または溶剤などからなる感光性樹脂とを含んだものを用いればよい。有機高分子樹脂としては、ノボラック樹脂、アクリルコポリマー、メタクリルコポリマー、セルローズ誘導体、環化ゴム樹脂などを用いる。   For the mask, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol In addition, an acid generator or the like may be used. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like. When a conductive material containing a photosensitive photosensitive material is used for the conductive film 5101, the conductive film 5101 is directly irradiated with laser light without being formed with a resist mask, and is removed by exposure and an etchant. Thus, it can be patterned into a desired pattern. In this case, there is an advantage that the process is simplified because it is not necessary to form a mask. The conductive material containing a photosensitive substance is a photosensitive material composed of a metal or alloy such as Ag, Au, Cu, Ni, Al, Pt, and an organic polymer resin, a photopolymerization initiator, a photopolymerization monomer, or a solvent. What contains a functional resin may be used. As the organic polymer resin, a novolak resin, an acrylic copolymer, a methacrylic copolymer, a cellulose derivative, a cyclized rubber resin, or the like is used.

このように微細に加工されたマスク5102a、マスク5102bを用いて導電膜5101をパターニングし、ゲート電極層5103と画素電極層5111を形成する(図50参照。)。     The conductive film 5101 is patterned using the mask 5102a and the mask 5102b which are finely processed in this manner, so that the gate electrode layer 5103 and the pixel electrode layer 5111 are formed (see FIG. 50).

次に、ゲート電極層5103、画素電極層5111の上にゲート絶縁層5105a、ゲート絶縁層5105bを形成する。ゲート絶縁層5105a、ゲート絶縁層5105b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、ゲート電極層5103を陽極酸化して、ゲート絶縁層5105a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、ゲート絶縁層5105aとしては、窒化珪素(SiNx)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを用いて形成することが好ましい。また、ゲート絶縁層5105bとしては、後に形成される半導体層との界面特性から、酸化珪素(SiOx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)を用いて形成することが望ましい。しかしながら、該工程に限定されず、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)等のいずれかで形成される単層で形成してもよい。なお、上記ゲート絶縁層5105bには、水素が含まれている。また、液滴吐出法で形成される導電層に銀や銅などを用いる場合、その上にバリア膜として窒化珪素膜やNiB膜を形成すると、不純物の拡散を防ぎ、表面を平坦化する効果がある。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流が少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、SiH4、NH3を反応ガスとして窒化珪素膜を膜厚50nmでゲート絶縁層5105aを形成し、SiH4及びN2Oを反応ガスとして酸化珪素膜を膜厚100nmでゲート絶縁層5105bを形成する。また窒化酸化珪素膜の膜厚を140nm、積層する酸化窒化珪素膜の膜厚を100nmとしてもよく、ゲート絶縁層5105a及びゲート絶縁層5105bの膜厚をそれぞれ50nm〜100nmとすると好ましい。 Next, a gate insulating layer 5105 a and a gate insulating layer 5105 b are formed over the gate electrode layer 5103 and the pixel electrode layer 5111. As the gate insulating layer 5105a and the gate insulating layer 5105b, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like is used as appropriate. be able to. Further, the gate electrode layer 5103 may be anodized to form an anodized film instead of the gate insulating layer 5105a. Note that in order to prevent diffusion of impurities and the like from the substrate side, the gate insulating layer 5105a is preferably formed using silicon nitride (SiNx), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like. The gate insulating layer 5105b is preferably formed using silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) because of interface characteristics with a semiconductor layer to be formed later. However, the present invention is not limited to this step, and it is formed of any one of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), and the like. It may be formed of a single layer. Note that the gate insulating layer 5105b contains hydrogen. In addition, when silver or copper is used for a conductive layer formed by a droplet discharge method, if a silicon nitride film or a NiB film is formed thereon as a barrier film, diffusion of impurities can be prevented and the surface can be planarized. is there. Note that in order to form a dense insulating film with low gate leakage current at a low deposition temperature, a rare gas element such as argon is preferably contained in a reaction gas and mixed into the formed insulating film. In this embodiment, a gate insulating layer 5105a is formed with a silicon nitride film having a thickness of 50 nm using SiH 4 and NH 3 as a reaction gas, and a silicon oxide film is formed with a film thickness of 100 nm using SiH 4 and N 2 O as a reaction gas. An insulating layer 5105b is formed. The thickness of the silicon nitride oxide film may be 140 nm, the thickness of the stacked silicon oxynitride film may be 100 nm, and the thickness of the gate insulating layer 5105a and the gate insulating layer 5105b is preferably 50 nm to 100 nm, respectively.

次に半導体膜を形成する。半導体層の詳細な作製方法は、実施の形態1と同様な材料、工程で図9のように作製すればよい。よってここでは詳細な説明を省略する。図9(D)において、本実施の形態で作製する薄膜トランジスタは、半導体層107が半導体層5106に、n型を有する半導体層109がn型を有する半導体層5107aに、n型を有する半導体層111がn型を有する半導体層5107bに、ソース電極層又はドレイン電極層114はソース電極層又はドレイン電極層5108に、ソース電極層又はドレイン電極層115がソース電極層又はドレイン電極層5130にそれぞれ対応する。また、図9(D)(E)において、本実施の形態で作製する薄膜トランジスタは、半導体層147が半導体層5115に、n型を有する半導体層149aがn型を有する半導体層5116aに、n型を有する半導体層149bがn型を有する半導体層5116bに、n型を有する半導体層151aがn型を有する半導体層5117aに、n型を有する半導体層151bがn型を有する半導体層5117bにそれぞれ対応する。     Next, a semiconductor film is formed. The detailed manufacturing method of the semiconductor layer may be manufactured as shown in FIGS. 9A and 9B using the same materials and steps as those in Embodiment Mode 1. Therefore, detailed description is omitted here. 9D, in the thin film transistor manufactured in this embodiment, the semiconductor layer 107 is included in the semiconductor layer 5106, the n-type semiconductor layer 109 is included in the n-type semiconductor layer 5107a, and the n-type semiconductor layer 111 is included. Corresponds to the n-type semiconductor layer 5107b, the source or drain electrode layer 114 corresponds to the source or drain electrode layer 5108, and the source or drain electrode layer 115 corresponds to the source or drain electrode layer 5130, respectively. . 9D and 9E, in the thin film transistor manufactured in this embodiment, the semiconductor layer 147 is the semiconductor layer 5115, the n-type semiconductor layer 149a is the n-type semiconductor layer 5116a, and the n-type The n-type semiconductor layer 151a corresponds to the n-type semiconductor layer 5116b, the n-type semiconductor layer 151a corresponds to the n-type semiconductor layer 5117a, and the n-type semiconductor layer 151b corresponds to the n-type semiconductor layer 5117b. To do.

本実施の形態では、フォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層5106、n型を有する半導体層5107a、n型を有する半導体層5107bを形成する(図51参照。)。フォトマスクはマスク5102aを形成したときと同様にレジストをスピンコート法などによる全面塗布、または液滴吐出法によって選択的に形成し、レーザ光照射による露光によって微細なパターンのマスクを形成すればよい。微細なパターンのマスクによって半導体膜は微細かつ精巧に所望な形状にパターニングすることができる。     In this embodiment, a photomask is manufactured and a semiconductor layer 5106, an n-type semiconductor layer 5107a, and an n-type semiconductor layer 5107b are formed by a patterning process using a photolithography method (see FIG. 51). . As in the case of forming the mask 5102a, a photomask may be formed by selectively forming a resist on the entire surface by a spin coat method or the like, or a droplet discharge method, and forming a fine pattern mask by exposure by laser light irradiation. . The semiconductor film can be finely and finely patterned into a desired shape with a fine pattern mask.

マスクを露光加工せずに組成物を選択的に吐出して形成する場合、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、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、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサンポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて液滴吐出法で形成する。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。     When the mask is formed by selectively discharging the composition without performing exposure processing, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, an acrylic resin, a melamine resin, or a urethane resin can be used. Also, using organic materials such as benzocyclobutene, parylene, flare, permeable polyimide, compound materials made by polymerization of siloxane polymers, composition materials containing water-soluble homopolymers and water-soluble copolymers, etc. It is formed by a droplet discharge method. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like.

パターニングの際のエッチング加工は、プラズマエッチング(ドライエッチング)又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、CF4、NF3、SF6、CHF3などのフッ素系ガス又はCl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、あるいはO2のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。 As the etching process at the time of patterning, either plasma etching (dry etching) or wet etching may be employed, but plasma etching is suitable for processing a large area substrate. As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 , NF 3 , SF 6 , or CHF 3 , a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, or CCl 4 , or an O 2 gas is used. An inert gas such as He or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is also possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.

導電性材料を含む組成物を吐出して、ソース電極層又はドレイン電極層5130、ソース電極層又はドレイン電極層5108、容量配線層5104を形成し、該ソース電極層又はドレイン電極層5130、ソース電極層又はドレイン電極層5108をマスクとして、半導体層5106、n型を有する半導体層5107a及びn型を有する半導体層5107bをパターン加工して、半導体層5115、n型を有する半導体層5116a、n型を有する半導体層5116b、n型を有する半導体層5117a、n型を有する半導体層5117bを形成する(図52参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層5130、ソース電極層又はドレイン電極層5108を形成する工程も、前述したゲート電極層5103とを形成したときと同様に形成することができる。ソース電極層又はドレイン電極層5130は配線層としても機能する。     A composition containing a conductive material is discharged to form a source or drain electrode layer 5130, a source or drain electrode layer 5108, and a capacitor wiring layer 5104. The source or drain electrode layer 5130 and the source electrode The semiconductor layer 5106, the n-type semiconductor layer 5107a, and the n-type semiconductor layer 5107b are patterned using the layer or drain electrode layer 5108 as a mask, so that the semiconductor layer 5115, the n-type semiconductor layer 5116a, and the n-type semiconductor layer 5107b The semiconductor layer 5116b including the n-type, the semiconductor layer 5117a including the n-type, and the semiconductor layer 5117b including the n-type are formed (see FIG. 52). The step of forming the source or drain electrode layer 5130 and the source or drain electrode layer 5108 can be performed in a manner similar to that of forming the gate electrode layer 5103 described above. The source or drain electrode layer 5130 also functions as a wiring layer.

ソース電極層又はドレイン電極層5130、ソース電極層又はドレイン電極層5108を形成する導電性材料としては、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等の金属の粒子を主成分とした組成物を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。   As a conductive material for forming the source or drain electrode layer 5130 and the source or drain electrode layer 5108, Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), Al (aluminum) A composition mainly composed of metal particles such as the above can be used. Further, light-transmitting indium tin oxide (ITO), ITSO made of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined.

ソース電極層又はドレイン電極層は、実施の形態1において図7及び図8を用いて説明したように形成すればよい。よってここでの詳細な説明は省力する。ソース電極層又はドレイン電極層5130及びソース電極層又はドレイン電極層5108は、微細なパターンで形成されており、制御性よく形成しなければ形成不良によるショート等の不良を引き起こす。よって、半導体層上の微細なパターニングはレーザ光による微細な加工によって行う。レーザ光による微細な加工によりマスクを形成し、導電膜のパターニングを行うことで、制御性よく精密に導電膜をパターニングでき、所望な形状のソース電極層やドレイン電極層を形成することができる。よって形成不良が生じないために薄膜トランジスタの信頼性も向上する。   The source electrode layer or the drain electrode layer may be formed as described in Embodiment Mode 1 with reference to FIGS. Therefore, detailed description here is saved. The source or drain electrode layer 5130 and the source or drain electrode layer 5108 are formed in a fine pattern. If the source or drain electrode layer 5108 is not formed with good controllability, a defect such as a short circuit due to formation failure is caused. Therefore, fine patterning on the semiconductor layer is performed by fine processing with a laser beam. By forming a mask by fine processing using laser light and patterning the conductive film, the conductive film can be patterned with high controllability and a source electrode layer and a drain electrode layer having desired shapes can be formed. Therefore, since the formation failure does not occur, the reliability of the thin film transistor is also improved.

図8も図7と同様にレーザ光による露光工程を用いる導電膜のパターニング方法であるが、導電膜205を図7のように全面に形成せず、液滴吐出法によって選択的に形成する方法である。図8においては液滴吐出法により選択的に導電膜215a、導電膜215bを接せずに形成しているので、図7のように開口部232bを形成する必要がない。また、エッチングによるパターニングを行っていないので得られるソース電極層又はドレイン電極層218a、ソース電極層又はドレイン電極層218b、ソース電極層又はドレイン電極層218c、ソース電極層又はドレイン電極層218dの端部は曲率半径を有するような丸みを帯びた形状となりうる。よって液滴吐出法を用いると、材料のロスも軽減し、工程も簡略化するため、コストが低く生産性が上がるという利点がある。     FIG. 8 is also a conductive film patterning method using an exposure process using laser light as in FIG. 7, but the conductive film 205 is not formed on the entire surface as in FIG. 7, but is selectively formed by a droplet discharge method. It is. In FIG. 8, the conductive film 215a and the conductive film 215b are selectively formed by the droplet discharge method without being in contact with each other, so that it is not necessary to form the opening 232b as shown in FIG. In addition, end portions of the source or drain electrode layer 218a, the source or drain electrode layer 218b, the source or drain electrode layer 218c, and the source or drain electrode layer 218d that are obtained because patterning by etching is not performed. Can have a rounded shape with a radius of curvature. Therefore, when the droplet discharge method is used, material loss is reduced and the process is simplified, so that there is an advantage in that cost is low and productivity is increased.

ソース電極層又はドレイン電極層5130、ソース電極層又はドレイン電極層5108を形成後もゲート電極層5103の時と同様、プレス等による平坦化工程を行っても良い。また、ソース電極層又はドレイン電極層を液滴吐出法によって吐出し、仮焼成をしてから、本焼成の間にプレス工程を挟むことによって、電極層の平坦化の他に、電極層に含まれる酸素が放出され酸素濃度が低下するので、電気抵抗が下がるという効果もある。     After the source or drain electrode layer 5130 and the source or drain electrode layer 5108 are formed, a planarization step by pressing or the like may be performed as in the case of the gate electrode layer 5103. In addition to flattening the electrode layer, the source electrode layer or the drain electrode layer is included in the electrode layer by ejecting the source electrode layer or the drain electrode layer by a droplet discharge method and performing preliminary firing, and then sandwiching a pressing step during the main firing. The released oxygen is released and the oxygen concentration is lowered, so that the electrical resistance is also reduced.

ソース電極層又はドレイン電極層、半導体層、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆うようにパッシベーション膜となる絶縁膜5109を成膜することが好ましい。絶縁膜5109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、半導体層5115の界面特性から酸化珪素、又は酸化窒化珪素を形成したのち、外部からの不純物が半導体素子内に侵入するのを防ぐため窒化珪素、又は窒化酸化珪素を形成する積層構造が好ましい。本実施の形態では、半導体層5115に接して、酸化珪素膜を膜厚150nm形成した後、同チャンバー内でガス切り替えを行い連続的に窒化珪素膜を膜厚200nm形成する積層構造で絶縁膜5109を形成する。     An insulating film 5109 serving as a passivation film is preferably formed so as to cover the source or drain electrode layer, the semiconductor layer, the gate electrode layer, and the gate insulating layer. The insulating film 5109 is formed using a thin film formation method such as a plasma CVD method or a sputtering method, and contains silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), and nitrogen. It can be formed using carbon (CN) or other insulating materials. Note that the passivation film may be a single layer or a laminated structure. Here, a stacked structure in which silicon oxide or silicon oxynitride is formed from the interface characteristics of the semiconductor layer 5115 and then silicon nitride or silicon nitride oxide is formed to prevent external impurities from entering the semiconductor element. preferable. In this embodiment mode, the silicon oxide film is formed to a thickness of 150 nm in contact with the semiconductor layer 5115, and then the gas is switched in the same chamber so that the silicon nitride film is continuously formed to a thickness of 200 nm. Form.

この後、半導体層5115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、絶縁膜5109として水素を含む絶縁膜を形成することが好ましい。     After that, the semiconductor layer 5115 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 insulating film 5109.

次に、絶縁層5110を形成する。本実施の形態では、絶縁層5110を全面に形成し、レジスト等のマスクによって、エッチングしパターニングする。絶縁層5110を、直接選択的に形成できる液滴吐出法や印刷法などを用いて形成する場合は、エッチングによるパターニングは必ずしも必要はない。     Next, the insulating layer 5110 is formed. In this embodiment, the insulating layer 5110 is formed over the entire surface, and is etched and patterned with a mask such as a resist. In the case where the insulating layer 5110 is formed using a droplet discharge method, a printing method, or the like that can be directly and selectively formed, patterning by etching is not necessarily required.

絶縁層5110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、酸化窒化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)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)、ベンゾシクロブテン、ポリシラザンなどの有機絶縁性材料、又はシロキサン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、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の絶縁材料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。     The insulating layer 5110 includes silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon film (CN), other inorganic insulating materials, or acrylic acid, Methacrylic acid and derivatives thereof, or polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, polybenzoimidazole, benzocyclobutene, polysilazane, or other organic insulating materials, or silicon formed using a siloxane material as a starting material, oxygen, Among compounds composed of hydrogen, an inorganic siloxane containing a Si—O—Si bond, or an organic siloxane insulating material in which hydrogen on silicon is substituted with an organic group such as methyl or phenyl can be used. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide.

本実施の形態では、絶縁層5110の材料としては、また、シロキサン樹脂を用いてもよい。     In this embodiment mode, a siloxane resin may be used as the material for the insulating layer 5110.

絶縁膜5109及び絶縁層5110にソース電極層又はドレイン電極層5108に達する開口部5135と、ゲート絶縁層5105a、ゲート絶縁層5105b、絶縁膜5109、絶縁層5110に、画素電極層5111に達する開口部5136、ゲート電極層5103に達する開口部5137を形成する。この開口部もレジストからなるマスクを用いてエッチングし形成する。パターニングに用いるマスクは、レーザ光の照射による露光を行うことで微細な形状を有するマスクとすることができる。このようにして形成した開口部5135及び開口部5137に配線層5113を形成し、ソース電極層又はドレイン電極層5108と画素電極層5111を電気的に接続する。また、開口部5137にもゲート電極層5103と電気的に接続するようにゲート配線層5112を形成する。ゲート配線層5112を低抵抗な材料によって形成することで、ゲート電極層5103が多少高抵抗の材料であっても、高速動作が可能となり、大きな電流も流すことができる。     An opening 5135 reaching the source or drain electrode layer 5108 in the insulating film 5109 and the insulating layer 5110, and an opening reaching the pixel electrode layer 5111 in the gate insulating layer 5105a, the gate insulating layer 5105b, the insulating film 5109, and the insulating layer 5110 An opening 5137 that reaches 5136 and the gate electrode layer 5103 is formed. This opening is also formed by etching using a resist mask. The mask used for patterning can be a mask having a fine shape by performing exposure by laser light irradiation. A wiring layer 5113 is formed in the opening 5135 and the opening 5137 thus formed, and the source or drain electrode layer 5108 and the pixel electrode layer 5111 are electrically connected. A gate wiring layer 5112 is also formed in the opening 5137 so as to be electrically connected to the gate electrode layer 5103. When the gate wiring layer 5112 is formed using a low-resistance material, high-speed operation is possible even when the gate electrode layer 5103 is made of a slightly high-resistance material, and a large current can flow.

以上の工程により、基板5100上にボトムゲート型(逆スタガ型ともいう。)の薄膜トランジスタと画素電極が接続された液晶表示パネル用のTFT基板が完成する。また本実施の形態の薄膜トランジスタはチャネルエッチ型である。     Through the above steps, a TFT substrate for a liquid crystal display panel in which a bottom gate type (also referred to as an inverted stagger type) thin film transistor and a pixel electrode are connected to the substrate 5100 is completed. The thin film transistor of this embodiment mode is a channel etch type.

次に、図48に示すように、画素電極層5111を覆うように、印刷法やスピンコート法により、配向膜と呼ばれる絶縁層5114を形成する。図48は図49乃至53で示した上面図の線A―Bによる断面図であり、液晶表示パネルの完成図である。なお、絶縁層5114は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビングを行う。続いて、シール材を液滴吐出法により画素を形成した周辺の領域に形成する(図示せず。)。     Next, as illustrated in FIG. 48, an insulating layer 5114 called an alignment film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the pixel electrode layer 5111. 48 is a cross-sectional view taken along line AB of the top view shown in FIGS. 49 to 53, and is a completed view of the liquid crystal display panel. Note that the insulating layer 5114 can be selectively formed by a screen printing method or an offset printing method. Then, rubbing is performed. Subsequently, a sealing material is formed in a peripheral region where pixels are formed by a droplet discharge method (not shown).

その後、配向膜として機能する絶縁層5121、カラーフィルタとして機能する着色層5122、対向電極として機能する導電体層5123、偏光板5125が設けられた対向基板5124とTFTを有する基板5100とをスペーサを介して貼り合わせ、その空隙に液晶層5120を設けることにより液晶表示パネルを作製することができる(図48参照。)。シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板5124には、遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。なお、液晶層を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)や、対向基板5124を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入するディップ式(汲み上げ式)を用いることができる。   After that, an insulating substrate 5121 functioning as an alignment film, a colored layer 5122 functioning as a color filter, a conductor layer 5123 functioning as a counter electrode, a counter substrate 5124 provided with a polarizing plate 5125, and a substrate 5100 having TFTs are provided with spacers. And a liquid crystal display panel can be manufactured by providing a liquid crystal layer 5120 in the gap (see FIG. 48). A filler may be mixed in the sealing material, and a shielding film (black matrix) or the like may be formed on the counter substrate 5124. Note that as a method for forming the liquid crystal layer, a dispenser type (dropping type) or a dip type (pumping type) in which liquid crystal is injected using a capillary phenomenon after the counter substrate 5124 is bonded can be used.

ディスペンサ方式を採用した液晶滴下注入法を図60を用いて説明する。図60において、40は制御装置、42は撮像手段、43はヘッド、33は液晶、35、41はマーカー、34はバリア層、32はシール材、30はTFT基板、20は対向基板である。シール材32で閉ループを形成し、その中にヘッド43より液晶33を1回若しくは複数回滴下する。ヘッド43は複数のノズルを備えており、一度に多量の液晶材料を滴下することができるためスループットが向上する。そのとき、シール材32と液晶33とが反応することを防ぐため、バリア層34を設ける。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、液晶が充填された状態とする。   A liquid crystal dropping injection method employing a dispenser method will be described with reference to FIG. In FIG. 60, 40 is a control device, 42 is an imaging means, 43 is a head, 33 is a liquid crystal, 35 and 41 are markers, 34 is a barrier layer, 32 is a sealing material, 30 is a TFT substrate, and 20 is a counter substrate. A closed loop is formed by the sealing material 32, and the liquid crystal 33 is dropped from the head 43 once or plural times therein. The head 43 includes a plurality of nozzles, and a large amount of liquid crystal material can be dropped at a time, thereby improving the throughput. At that time, a barrier layer 34 is provided to prevent the sealing material 32 and the liquid crystal 33 from reacting. Subsequently, the substrates are bonded together in a vacuum, and thereafter UV curing is performed to fill the liquid crystal.

以上の工程で形成された画素部と外部の配線基板を接続するために接続部を形成する。大気圧又は大気圧近傍下で、酸素ガスを用いたアッシング処理により、接続部の絶縁体層を除去する。この処理は、酸素ガスと、水素、CF4、NF3、H2O、CHF3から選択された一つ又は複数とを用いて行う。本工程では、静電気による損傷や破壊を防止するために、対向基板を用いて封止した後に、アッシング処理を行っているが、静電気による影響が少ない場合には、どのタイミングで行っても構わない。 A connection portion is formed in order to connect the pixel portion formed in the above steps and an external wiring substrate. The insulator layer in the connection portion is removed by ashing using oxygen gas at or near atmospheric pressure. This treatment is performed using oxygen gas and one or more selected from hydrogen, CF 4 , NF 3 , H 2 O, and CHF 3 . In this step, in order to prevent damage and destruction due to static electricity, ashing is performed after sealing using the counter substrate. However, if there is little influence from static electricity, it may be performed at any timing. .

続いて、異方性導電体層を介して、液晶表示装置内の配線層が電気的に接続するように、接続用の配線基板を設ける。配線基板は、外部からの信号や電位を伝達する役目を担い、FPC(Flexible printed circuit)などを用いることができる。上記工程を経て、チャネルエッチ型のスイッチング用TFTと容量素子を含む液晶表示パネルが完成する。容量素子は、容量配線層5104とゲート絶縁層5105a、ゲート絶縁層5105bと画素電極層5111とで形成される。   Subsequently, a wiring board for connection is provided so that the wiring layer in the liquid crystal display device is electrically connected via the anisotropic conductor layer. The wiring board plays a role of transmitting signals and potentials from the outside, and FPC (Flexible printed circuit) or the like can be used. Through the above steps, a liquid crystal display panel including a channel etch type switching TFT and a capacitor is completed. The capacitor is formed of a capacitor wiring layer 5104, a gate insulating layer 5105a, a gate insulating layer 5105b, and a pixel electrode layer 5111.

液晶表示装置内の配線層とFPCは端子電極層を用いて接続され、端子電極層はゲート電極層と同材料及び同工程、ソース電極層及びドレイン電極層を兼ねるソース配線層と同材料及び同工程、ゲート配線層と同材料同工程で、それぞれ作製することができる。FPCと液晶表示装置内の配線層との接続例を図69を用いて説明する。     The wiring layer in the liquid crystal display device and the FPC are connected using a terminal electrode layer. The terminal electrode layer is made of the same material and process as the gate electrode layer, and the same material and the same material as the source wiring layer that also serves as the source and drain electrode layers. It can be fabricated in the same process and the same material as the gate wiring layer. A connection example between the FPC and a wiring layer in the liquid crystal display device will be described with reference to FIG.

図69において、基板701上に薄膜トランジスタ709及び画素電極層706が形成され、シール材703で対向基板708と張り合わされている。液晶表示装置内から延長してシール材外部に形成される配線層とFPC702b及びFPC702aは異方性導電膜707a、異方性導電膜707bによって接着されている。     In FIG. 69, a thin film transistor 709 and a pixel electrode layer 706 are formed over a substrate 701 and bonded to a counter substrate 708 with a sealant 703. A wiring layer extending from the inside of the liquid crystal display device and formed outside the sealant is bonded to the FPC 702b and the FPC 702a by an anisotropic conductive film 707a and an anisotropic conductive film 707b.

図69(A1)、(B1)、(C1)は液晶表示装置の上面図であり、図69(A2)、(B2)、(C2)は図69(A1)、(B1)、(C1)における線O−P、線R−Qの断面図である。図69(A1)、(A2)において、端子電極層705a及び端子電極層705bはゲート電極層と同材料同工程で形成されている。端子電極層705aにシール材外部に延長して形成されたソース配線層704aが接続され、端子電極層705aとFPC702aとが異方性導電膜707aを介して接続されている。一方端子電極層705bにシール材外部に延長して形成されたゲート配線層704bが接続され、端子電極層705bとFPC702bとが異方性導電膜707bを介して接続されている。     69 (A1), (B1), and (C1) are top views of the liquid crystal display device, and FIGS. 69 (A2), (B2), and (C2) are FIGS. 69 (A1), (B1), and (C1). It is sectional drawing of line OP and line RQ in FIG. 69A1 and 69A2, the terminal electrode layer 705a and the terminal electrode layer 705b are formed of the same material and in the same step as the gate electrode layer. A source wiring layer 704a formed to extend to the outside of the sealant is connected to the terminal electrode layer 705a, and the terminal electrode layer 705a and the FPC 702a are connected to each other through an anisotropic conductive film 707a. On the other hand, a gate wiring layer 704b formed to extend outside the sealant is connected to the terminal electrode layer 705b, and the terminal electrode layer 705b and the FPC 702b are connected to each other through an anisotropic conductive film 707b.

図69(B1)、(B2)において、端子電極層755a及び端子電極層755bはソース配線層と同材料同工程で形成されている。端子電極層755aはシール材外部に延長して形成されたソース配線層で形成され、端子電極層755aとFPC702aとが異方性導電膜707aを介して接続されている。一方、端子電極層755bにシール材外部に延長して形成されたゲート配線層754bが接続され、端子電極層755bとFPC702bとが異方性導電膜707bを介して接続されている。     69B and 69B, the terminal electrode layer 755a and the terminal electrode layer 755b are formed of the same material and step as the source wiring layer. The terminal electrode layer 755a is formed of a source wiring layer formed to extend to the outside of the sealing material, and the terminal electrode layer 755a and the FPC 702a are connected to each other through an anisotropic conductive film 707a. On the other hand, a gate wiring layer 754b formed to extend to the outside of the sealant is connected to the terminal electrode layer 755b, and the terminal electrode layer 755b and the FPC 702b are connected through an anisotropic conductive film 707b.

図69(C1)、(C2)において、端子電極層764a及び端子電極層764bはゲート配線層と同材料同工程で形成されている。シール材外部に延長して形成されたソース配線層765aに端子電極層764aが接続され、端子電極層764aとFPC702aとが異方性導電膜707aを介して接続されている。一方、端子電極層764bはシール材外部に延長して形成されたゲート配線層で形成され、端子電極層764bとFPC702bとが異方性導電膜707bを介して接続されている。     69C1 and 69C2, the terminal electrode layer 764a and the terminal electrode layer 764b are formed using the same material and step as the gate wiring layer. A terminal electrode layer 764a is connected to a source wiring layer 765a formed outside the sealing material, and the terminal electrode layer 764a and the FPC 702a are connected through an anisotropic conductive film 707a. On the other hand, the terminal electrode layer 764b is formed of a gate wiring layer formed to extend outside the sealant, and the terminal electrode layer 764b and the FPC 702b are connected to each other through an anisotropic conductive film 707b.

本実施の形態では、スイッチングTFTはシングルゲート構造を示したが、ダブルゲート構造などのマルチゲート構造でもよい。   In this embodiment mode, the switching TFT has a single gate structure, but a multi-gate structure such as a double gate structure may be used.

以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することができる。本実施の形態で形成される薄膜トランジスタは、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薄膜トランジスタと比較して移動度(2〜50cm2/Vsec程度)が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、一導電型を付与する不純物元素に加え、金属元素をも含む。このため、抵抗率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、高速動作が可能な液晶表示装置を作製することが可能である。よってOCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。 Through the above steps, an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be formed. Since the thin film transistor formed in this embodiment is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility (about 2 to 50 cm 2 / Vsec) than a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a metal element in addition to the impurity element imparting one conductivity type. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a liquid crystal display device capable of high-speed operation can be manufactured. Therefore, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.

また、非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して、しきい値のずれが生じにくく、薄膜トランジスタ特性のバラツキを低減することが可能である。   Further, compared with a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variations in thin film transistor characteristics can be reduced.

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。このため、このようなTFTを液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。   Further, since the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation stage is also gettered by the gettering step, off current can be reduced. For this reason, it is possible to improve contrast by providing such a TFT in a switching element of a liquid crystal display device.

また、レーザ光照射の微細な加工により、配線等の細線化も自由に設計できる。本発明により、所望なパターンを制御性よく形成でき、材料のロスも少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の液晶表示装置を歩留まりよく作製することができる。     In addition, it is possible to freely design thinning of wirings and the like by fine processing of laser light irradiation. According to the present invention, a desired pattern can be formed with good controllability, material loss is small, and cost reduction can be achieved. Accordingly, a high-performance and highly reliable liquid crystal display device can be manufactured with high yield.

(実施の形態20)
本実施の形態を、図54乃至59を用いて説明する。本実施の形態は、画素領域を実施の形態1で作製した画素領域で、画素が有する薄膜トランジスタがマルチゲート型である場合を適用したものである。また、周辺駆動回路領域も本発明を用いた薄膜トランジスタにより作製され、実施の形態2で作製されるnチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタからなるCMOSを適用している。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 20)
This embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the pixel region is a pixel region manufactured in Embodiment Mode 1 and the thin film transistor included in the pixel is a multi-gate type. In addition, the peripheral driver circuit region is also formed using a thin film transistor using the present invention, and a CMOS including an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor manufactured in Embodiment Mode 2 is applied. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

図59は本実施の形態で作製する液晶表示装置の画素領域の上面図であり、図54乃至図57、図58(B)は、各工程の図59における線e−f、g−hの断面図である。また、図54乃至図57におけるi−jの領域は、図58(A)の液晶表示装置の周辺駆動回路領域である線l−s、t−k、i−jに対応する断面図である。     59 is a top view of a pixel region of the liquid crystal display device manufactured in this embodiment mode, and FIGS. 54 to 57 and FIG. 58B show lines ef and gh in FIG. 59 in each step. It is sectional drawing. 54 to 57 are cross-sectional views corresponding to lines ls, tk, and ij, which are peripheral driver circuit regions of the liquid crystal display device of FIG. .

基板5300上に導電膜を形成し、レジストからなるマスクによってパターニングを行い、ゲート電極層5301、ゲート電極層5302、ゲート電極層5303a、ゲート電極層5303b、ゲート電極層5303c、画素電極層5304を形成する。本実施の形態では、ゲート電極層を透明導電膜の単層で形成するが、積層構造としてもよい。積層構造としては、Ta、Ti、W、Mo、Cr、前記元素の窒化膜などの積層を用いることはでき、具体的にはTaNとWとの積層、TaNとMoとの積層、TaNとCrとの積層、TiNとWとの積層、TiNとMoとの積層、TiNとCrとの積層などを用いることができる。本実施の形態では、液滴吐出法によって酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を含む組成物を吐出し、焼成してゲート電極層形成領域を含む近傍に導電膜を形成する。この導電膜をレーザ光による露光によって微細に加工されたマスクを用いて、精密にパターニングし、ゲート電極層5301、ゲート電極層5302、ゲート電極層5303a、ゲート電極層5303b、ゲート電極層5303c、画素電極層5304を形成する。   A conductive film is formed over the substrate 5300 and patterned with a resist mask to form a gate electrode layer 5301, a gate electrode layer 5302, a gate electrode layer 5303a, a gate electrode layer 5303b, a gate electrode layer 5303c, and a pixel electrode layer 5304. To do. In this embodiment mode, the gate electrode layer is formed using a single layer of a transparent conductive film, but may have a stacked structure. As the laminated structure, it is possible to use a laminated film of Ta, Ti, W, Mo, Cr, nitride films of the above elements, specifically, a laminated film of TaN and W, a laminated film of TaN and Mo, or a TaN and Cr film. , TiN and W, TiN and Mo, TiN and Cr, and the like can be used. In this embodiment, a composition containing indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO) is discharged by a droplet discharge method, and baked to form a conductive film in the vicinity including the gate electrode layer formation region. This conductive film is precisely patterned using a mask finely processed by exposure with laser light, and a gate electrode layer 5301, a gate electrode layer 5302, a gate electrode layer 5303a, a gate electrode layer 5303b, a gate electrode layer 5303c, and a pixel An electrode layer 5304 is formed.

ゲート電極層5301、ゲート電極層5302、ゲート電極層5303a、ゲート電極層5303b、ゲート電極層5303c、画素電極層5304上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に非晶質半導体膜5306を形成する(図54(A)参照。)。本実施の形態では、ゲート絶縁層として、窒化珪素からなるゲート絶縁層5305aと酸化珪素からなるゲート絶縁層5305bを積層する。非晶質半導体膜5306は、非晶質珪素膜を用いる。ゲート絶縁層5305a、ゲート絶縁層5305b及び非晶質半導体膜5306は、プラズマCVD法により、ガス種の切り替えのみで連続的に形成する。連続的に形成することで、工程が簡略化し、大気中の汚染物質が膜表面や界面に付着するのを防ぐことができる。     A gate insulating layer is formed over the gate electrode layer 5301, the gate electrode layer 5302, the gate electrode layer 5303a, the gate electrode layer 5303b, the gate electrode layer 5303c, and the pixel electrode layer 5304, and an amorphous semiconductor film 5306 is formed over the gate insulating layer. It is formed (see FIG. 54A). In this embodiment, a gate insulating layer 5305a made of silicon nitride and a gate insulating layer 5305b made of silicon oxide are stacked as the gate insulating layer. As the amorphous semiconductor film 5306, an amorphous silicon film is used. The gate insulating layer 5305a, the gate insulating layer 5305b, and the amorphous semiconductor film 5306 are continuously formed by a plasma CVD method only by switching the gas type. By forming continuously, a process is simplified and it can prevent that the pollutant in air | atmosphere adheres to the film | membrane surface and an interface.

非晶質半導体膜5306上に、結晶化を促進、助長する元素を導入する方法として、金属膜5307を形成する。金属膜5307は非常に膜厚が薄いため膜としての形状を保っていない場合がある。本実施の形態では、Niを100ppmを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布し、金属膜5307を形成する。金属膜5307を塗布された非晶質半導体膜5306を加熱し、結晶化させる。本実施の形態では、550℃で4時間加熱処理を行い、結晶性半導体膜5309を形成する(図54(B)参照。)。     A metal film 5307 is formed over the amorphous semiconductor film 5306 as a method for introducing an element that promotes or promotes crystallization. Since the metal film 5307 is very thin, the shape as a film may not be maintained. In this embodiment mode, a metal film 5307 is formed by applying an aqueous solution containing Ni of 100 ppm by a spin coating method. The amorphous semiconductor film 5306 coated with the metal film 5307 is heated and crystallized. In this embodiment, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours, so that a crystalline semiconductor film 5309 is formed (see FIG. 54B).

結晶性半導体膜5309上に、n型を有する半導体膜5308を形成する。本実施の形態では、n型を有する半導体膜5308として、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を含む非晶質珪素膜をプラズマCVD法により100nm形成する。n型を有する半導体膜5308をゲッタリングシンクとして、加熱処理を行い、結晶性半導体膜5309中の金属元素をゲッタリングする(図54(C)参照。)。結晶性半導体膜中の金属元素は加熱処理により矢印の方向へ移動し、n型を有する半導体膜5308中に捕獲される。よって、結晶性半導体膜5309は、膜中の金属元素が軽減された結晶性半導体膜5310となり、n型を有する半導体膜5308は、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではP)と金属元素(本実施の形態ではNi)を含むn型を有する半導体膜5311となる。     An n-type semiconductor film 5308 is formed over the crystalline semiconductor film 5309. In this embodiment, as the semiconductor film 5308 having n-type, an amorphous silicon film containing phosphorus (P) as an impurity element imparting n-type is formed to a thickness of 100 nm by a plasma CVD method. Heat treatment is performed using the n-type semiconductor film 5308 as a gettering sink, so that the metal element in the crystalline semiconductor film 5309 is gettered (see FIG. 54C). The metal element in the crystalline semiconductor film moves in the direction of the arrow by heat treatment, and is captured in the semiconductor film 5308 having n-type conductivity. Therefore, the crystalline semiconductor film 5309 becomes a crystalline semiconductor film 5310 in which the metal element in the film is reduced, and the n-type semiconductor film 5308 includes an impurity element imparting n-type (P in this embodiment). An n-type semiconductor film 5311 containing a metal element (Ni in this embodiment) is formed.

結晶性半導体膜5310及びn型を有する半導体膜5311をパターニングし、半導体層5312、半導体層5313、半導体層5314、n型を有する半導体層5315、n型を有する半導体層5316、及びn型を有する半導体層5317を形成することができる(図55(A)参照。)。これらの半導体層のパターニングも、本発明のレーザ光による露光によって微細に加工されたマスクを用いて、精密にパターニングすることができる。     The crystalline semiconductor film 5310 and the n-type semiconductor film 5311 are patterned to have a semiconductor layer 5312, a semiconductor layer 5313, a semiconductor layer 5314, an n-type semiconductor layer 5315, an n-type semiconductor layer 5316, and an n-type. A semiconductor layer 5317 can be formed (see FIG. 55A). The patterning of these semiconductor layers can also be performed precisely using a mask finely processed by exposure with the laser beam of the present invention.

次に、半導体層5312、n型を有する半導体層5315を覆うマスク5318a、半導体層5316のチャネル形成領域及びn型を有する半導体層5316のチャネル形成領域を覆うマスク5318b、半導体層5314及びn型を有する半導体層5317を覆うマスク5318cを形成する。p型を付与する不純物元素5319を添加し、p型を有する半導体層5316中に、p型の不純物領域5320a、p型の不純物領域5320bを形成する(図55(B)参照。)。本実施の形態では、イオンドーピング法を用いてp型を付与する不純物元素を添加する。その後、550℃で4時間加熱処理を行い、不純物元素の添加領域を活性化する。     Next, the mask 5318a covering the semiconductor layer 5312, the n-type semiconductor layer 5315, the channel formation region of the semiconductor layer 5316, and the mask 5318b covering the channel formation region of the n-type semiconductor layer 5316, the semiconductor layer 5314, and the n-type are formed. A mask 5318c which covers the semiconductor layer 5317 is formed. An impurity element 5319 imparting p-type conductivity is added to form a p-type impurity region 5320a and a p-type impurity region 5320b in the p-type semiconductor layer 5316 (see FIG. 55B). In this embodiment mode, an impurity element imparting p-type conductivity is added using an ion doping method. After that, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours to activate the impurity element addition region.

次に、駆動回路領域において、一部のTFTのゲート電極とソース電極又はドレイン電極とを接続させるために、フォトマスクを用いてゲート絶縁層5305a、ゲート絶縁層5305bの一部をエッチングして、図40に示すようなコンタクトホール890を形成する。図40において、本実施の形態では、ゲート電極層301はゲート電極層5301に、ゲート電極層302はゲート電極層5302に、半導体層371は半導体層5371に、半導体層372は半導体層5372に、ソース電極層又はドレイン電極層327aはソース電極層又はドレイン電極層5327aに、ソース電極層又はドレイン電極層327bはソース電極層又はドレイン電極層5327bに、ソース電極層又はドレイン電極層327cはソース電極層又はドレイン電極層5327cにそれぞれ対応している。本実施の形態では、画素電極層とソース電極層又はドレイン電極層との接続を、層間絶縁層に形成するコンタクトホールを介して行うが、ソース電極層又はドレイン電極層と画素電極層を層間絶縁層を介さないで接続してもよい。この場合、画素電極層に達する開口部を、コンタクトホール890と同時に形成することができる。その後、これらのコンタクトホールにソース電極層又はドレイン電極層を形成し、それぞれゲート電極層、又は画素電極層と電気的に接続する。     Next, in the driver circuit region, part of the gate insulating layer 5305a and the gate insulating layer 5305b is etched using a photomask in order to connect the gate electrode and the source or drain electrode of some TFTs. A contact hole 890 as shown in FIG. 40 is formed. 40, in this embodiment, the gate electrode layer 301 is the gate electrode layer 5301, the gate electrode layer 302 is the gate electrode layer 5302, the semiconductor layer 371 is the semiconductor layer 5371, the semiconductor layer 372 is the semiconductor layer 5372, The source or drain electrode layer 327a is the source or drain electrode layer 5327a, the source or drain electrode layer 327b is the source or drain electrode layer 5327b, and the source or drain electrode layer 327c is the source electrode layer. Alternatively, it corresponds to the drain electrode layer 5327c. In this embodiment mode, the pixel electrode layer and the source or drain electrode layer are connected to each other through a contact hole formed in the interlayer insulating layer. However, the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer are interlayer-insulated. You may connect without passing through a layer. In this case, an opening reaching the pixel electrode layer can be formed at the same time as the contact hole 890. After that, a source electrode layer or a drain electrode layer is formed in these contact holes, and electrically connected to the gate electrode layer or the pixel electrode layer, respectively.

マスク5318a、マスク5318b及びマスク5318cを除去した後、半導体層5312、半導体層5313及び半導体層5314上に、導電層5321、導電層5322を形成する。本実施の形態では、液滴吐出法を用いて、選択的に導電層5321、導電層5322を形成し、材料のロスを軽減する。導電性材料として銀(Ag)を用い、液滴吐出装置5380a、液滴吐出装置5380bよりAgを含む組成物を吐出し、300℃で焼成して、導電層5321、導電層5322を形成する(図55(C)参照。)。また、同工程で、容量配線層となる導電層370も、画素電極層5304上のゲート絶縁層5305b上に形成する。     After the mask 5318a, the mask 5318b, and the mask 5318c are removed, a conductive layer 5321 and a conductive layer 5322 are formed over the semiconductor layer 5312, the semiconductor layer 5313, and the semiconductor layer 5314. In this embodiment, the conductive layer 5321 and the conductive layer 5322 are selectively formed by a droplet discharge method, so that material loss is reduced. Silver (Ag) is used as the conductive material, and a composition containing Ag is discharged from the droplet discharge device 5380a and the droplet discharge device 5380b and is baked at 300 ° C., so that the conductive layer 5321 and the conductive layer 5322 are formed ( (See FIG. 55C). In the same step, a conductive layer 370 serving as a capacitor wiring layer is also formed over the gate insulating layer 5305b over the pixel electrode layer 5304.

実施の形態1で、図8を用いて説明したように、導電層5321、導電層5322を精密にパターニングし、ソース電極層又はドレイン電極層5327a、ソース電極層又はドレイン電極層5327b、ソース電極層又はドレイン電極層5327c、ソース電極層又はドレイン電極層5328a、ソース電極層又はドレイン電極層5328b、ソース電極層又はドレイン電極層5328c、容量配線層5332を形成する。ソース電極層又はドレイン電極層5327a、ソース電極層又はドレイン電極層5327b、ソース電極層又はドレイン電極層5327c、ソース電極層又はドレイン電極層5328a、ソース電極層又はドレイン電極層5328b、ソース電極層又はドレイン電極層5328cを、マスクとして、半導体層5312、半導体層5313、半導体層5314、n型を有する半導体層5315、n型を有する半導体層5316、及びn型を有する半導体層5317をエッチングし、半導体層371、半導体層372、半導体層373、n型を有する半導体層5324a、n型を有する半導体層5324b、p型を有する半導体層5325a、p型を有する半導体層5325b、n型を有する半導体層5326a、n型を有する半導体層5326b、n型を有する半導体層5326cを形成する。エッチングはドライエッチング又はウェットエッチングを用いることができる。本実施の形態では、ドライエッチング法を用いる。     As described in Embodiment Mode 1 with reference to FIGS. 8A and 8B, the conductive layer 5321 and the conductive layer 5322 are precisely patterned to form a source or drain electrode layer 5327a, a source or drain electrode layer 5327b, and a source electrode layer. Alternatively, the drain electrode layer 5327c, the source or drain electrode layer 5328a, the source or drain electrode layer 5328b, the source or drain electrode layer 5328c, and the capacitor wiring layer 5332 are formed. Source or drain electrode layer 5327a, Source or drain electrode layer 5327b, Source or drain electrode layer 5327c, Source or drain electrode layer 5328a, Source or drain electrode layer 5328b, Source or drain electrode layer 5328b The semiconductor layer 5312, the semiconductor layer 5313, the semiconductor layer 5314, the n-type semiconductor layer 5315, the n-type semiconductor layer 5316, and the n-type semiconductor layer 5317 are etched using the electrode layer 5328c as a mask, and the semiconductor layer 371, a semiconductor layer 372, a semiconductor layer 373, an n-type semiconductor layer 5324a, an n-type semiconductor layer 5324b, a p-type semiconductor layer 5325a, a p-type semiconductor layer 5325b, an n-type semiconductor layer 5326a, Semiconductor layer 5326 having n-type To form a semiconductor layer 5326c having n-type. Etching can be dry etching or wet etching. In this embodiment mode, a dry etching method is used.

以上の工程で、CMOSを構成するnチャネル型薄膜トランジスタ5335及びpチャネル型薄膜トランジスタ5336、nチャネル型薄膜トランジスタ5337、容量素子5338を形成することができる(図56(A)参照。)。本実施の形態ではCMOS構造としたが、本発明はそれに限定されず、PMOS構造でもNMOS構造としてもよい。     Through the above steps, an n-channel thin film transistor 5335, a p-channel thin film transistor 5336, an n-channel thin film transistor 5337, and a capacitor 5338 which form a CMOS can be formed (see FIG. 56A). Although a CMOS structure is used in this embodiment mode, the present invention is not limited to this, and a PMOS structure or an NMOS structure may be used.

パッシベーション膜となる絶縁膜5330を形成する。本実施の形態では、絶縁膜5330を、半導体層に接する側から、膜厚150nmの酸化珪素膜と膜厚200nmの窒化珪素膜との積層膜で形成する。絶縁膜5330は、他の珪素を含む膜で形成しても良く、酸化珪素膜の代わりに酸化窒化珪素膜を用い、酸化窒化珪素膜と窒化珪素膜の積層としてもよい。     An insulating film 5330 to be a passivation film is formed. In this embodiment, the insulating film 5330 is formed using a stacked film of a silicon oxide film with a thickness of 150 nm and a silicon nitride film with a thickness of 200 nm from the side in contact with the semiconductor layer. The insulating film 5330 may be formed using another silicon-containing film, or a silicon oxynitride film may be used instead of the silicon oxide film, and a silicon oxynitride film and a silicon nitride film may be stacked.

絶縁膜5330には酸素を含ませるように形成し、温度300〜500℃窒素雰囲気下で加熱処理を行い、半導体層の水素化を行う。     The insulating film 5330 is formed so as to contain oxygen, and heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 300 to 500 ° C. to hydrogenate the semiconductor layer.

絶縁膜5330上に絶縁層5339を形成する。本実施の形態では、スリットコーターを用いて、アルキル基を含む酸化珪素膜を形成する。絶縁層5339、絶縁膜5330にソース電極層又はドレイン電極層5328bに達する開口部5340aを、絶縁層5339、絶縁膜5330、ゲート絶縁層5305a、ゲート絶縁層5305bに、画素電極層5304に達する開口部5340b及びゲート電極層5303cに達する開口部5340cを形成する(図56(B)参照。)。開口部を形成するパターニングには、本発明のレーザ光による微細加工を用いることができる。また、本実施の形態では、ドライエッチングにより開口部を形成する。     An insulating layer 5339 is formed over the insulating film 5330. In this embodiment, a silicon oxide film including an alkyl group is formed using a slit coater. An opening 5340a reaching the source or drain electrode layer 5328b is formed in the insulating layer 5339 and the insulating film 5330, and an opening reaching the pixel electrode layer 5304 is formed in the insulating layer 5339, the insulating film 5330, the gate insulating layer 5305a, and the gate insulating layer 5305b. An opening 5340c reaching 5340b and the gate electrode layer 5303c is formed (see FIG. 56B). For the patterning for forming the opening, the fine processing by the laser beam of the present invention can be used. In this embodiment mode, the opening is formed by dry etching.

次にゲート配線層5341及びゲート配線層5342を形成する。本実施の形態では、ゲート配線層を、Agを用い、液滴吐出法によって形成する。導電性材料としてAgを含む組成物を開口部5340a、開口部5340b、開口部5340cに吐出し、300℃で焼成する。以上の工程より、ソース電極層又はドレイン電極層5328bと画素電極層5304を電気的に接続するゲート配線層5341と、ゲート電極層5303cと電気的に接続するゲート配線層5342を形成する(図56(C)参照。)。     Next, a gate wiring layer 5341 and a gate wiring layer 5342 are formed. In this embodiment mode, the gate wiring layer is formed using Ag and a droplet discharge method. A composition containing Ag as a conductive material is discharged into the opening 5340a, the opening 5340b, and the opening 5340c and is baked at 300 ° C. Through the above steps, a gate wiring layer 5341 that electrically connects the source or drain electrode layer 5328b and the pixel electrode layer 5304 and a gate wiring layer 5342 that is electrically connected to the gate electrode layer 5303c are formed (FIG. 56). (See (C).)

図59に本実施の形態で作製する液晶表示装置の画素領域の上面図を示す。画素領域に設けられる薄膜トランジスタはマルチゲート型である。画素領域には、ゲート電極層5303a、ゲート電極層5303b、画素電極層5304、半導体層373、ソース電極層又はドレイン電極層5328a、ソース電極層又はドレイン電極層5328b、ソース電極層又はドレイン電極層5328c、容量配線層5332、ゲート配線層5342、ゲート配線層5341である。     FIG. 59 shows a top view of a pixel region of a liquid crystal display device manufactured in this embodiment mode. The thin film transistor provided in the pixel region is a multi-gate type. In the pixel region, a gate electrode layer 5303a, a gate electrode layer 5303b, a pixel electrode layer 5304, a semiconductor layer 373, a source or drain electrode layer 5328a, a source or drain electrode layer 5328b, a source or drain electrode layer 5328c , Capacitor wiring layer 5332, gate wiring layer 5342, and gate wiring layer 5341.

次に、図57に示すように、画素電極層5304を覆って、印刷法やスピンコート法により、配向膜と呼ばれる絶縁層5343を形成する。なお、絶縁層5343は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビング処理を行う。続いて、シール材5351を画素を形成した周辺の領域に形成する。   Next, as illustrated in FIG. 57, an insulating layer 5343 called an alignment film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the pixel electrode layer 5304. Note that the insulating layer 5343 can be selectively formed by a screen printing method or an offset printing method. Thereafter, a rubbing process is performed. Subsequently, a sealant 5351 is formed in a peripheral region where the pixels are formed.

その後、配向膜として機能する絶縁層5345、カラーフィルタとして機能する着色層5346、対向電極として機能する導電体層5347、偏光板5350が設けられた対向基板5348と基板5300とをスペーサ5375を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層5344を設けることにより液晶表示パネルを作製することができる(図58参照。)。スペーサは、スペーサは数μmの粒子を散布して設ける方法でも良いが、本実施の形態では基板全面に樹脂膜を形成した後これをパターニングして形成する方法を採用した。このようなスペーサの材料を、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにクリーンオーブンなどで150〜200℃で加熱して硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは、スペーサの形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示パネルとしての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状などを用いることができ、特別な限定はない。シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板5348には、遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。また、液晶表示装置内部と外部を電気的に接続するための端子電極層5352に、異方性導電膜5353によってFPC5354が接着され、端子電極層5352と電気的に接続する。   After that, an insulating substrate 5345 functioning as an alignment film, a colored layer 5346 functioning as a color filter, a conductor layer 5347 functioning as a counter electrode, a counter substrate 5348 provided with a polarizing plate 5350 and a substrate 5300 are interposed through a spacer 5375. A liquid crystal display panel can be manufactured by bonding and providing a liquid crystal layer 5344 in the gap (see FIG. 58). The spacer may be provided by dispersing particles having a size of several μm, but in this embodiment, a method of forming a resin film on the entire surface of the substrate and then patterning it is employed. After applying such a spacer material with a spinner, it is formed into a predetermined pattern by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like. The spacers produced in this way can have different shapes depending on the conditions of exposure and development processing, but preferably, the spacers are columnar and the top is flat, so that the opposite substrate is When combined, the mechanical strength of the liquid crystal display panel can be ensured. The shape can be a conical shape, a pyramid shape or the like, and there is no particular limitation. A filler may be mixed in the sealing material, and a shielding film (black matrix) or the like may be formed on the counter substrate 5348. In addition, an FPC 5354 is bonded to a terminal electrode layer 5352 for electrically connecting the inside and the outside of the liquid crystal display device with an anisotropic conductive film 5353 so as to be electrically connected to the terminal electrode layer 5352.

図58(A)に、表示装置の上面図を示す。図58(A)で示すように、画素領域5360、走査線駆動領域5361a、走査線駆動領域5361bが、シール材5351によって、基板5300と封止基板5348との間に封止され、基板5300上にICドライバによって形成された信号線駆動回路5362が設けられている。本実施の形態において、偏光板は対向基板3548側にしか設けられていないが、TFTを有する基板5300側にも設けてもよい。     FIG. 58A is a top view of the display device. As shown in FIG. 58A, the pixel region 5360, the scan line drive region 5361a, and the scan line drive region 5361b are sealed between the substrate 5300 and the sealing substrate 5348 with a sealant 5351, and are formed on the substrate 5300. A signal line driver circuit 5362 formed by an IC driver is provided. In this embodiment mode, the polarizing plate is provided only on the counter substrate 3548 side; however, the polarizing plate may also be provided on the substrate 5300 side including a TFT.

本実施の形態で示す図58の液晶表示装置は、ゲート電極層5301、ゲート電極層5302、ゲート電極層5303a、ゲート電極層5303b、画素電極層5304を単層構造で示しているが、前述したように、ゲート電極層を2層以上の複数層積層してもよい。ゲート電極層及び画素電極層を積層構造にした例を図70に示す。     In the liquid crystal display device in FIGS. 58A and 58B described in this embodiment, the gate electrode layer 5301, the gate electrode layer 5302, the gate electrode layer 5303a, the gate electrode layer 5303b, and the pixel electrode layer 5304 have a single-layer structure. As described above, two or more gate electrode layers may be stacked. An example in which the gate electrode layer and the pixel electrode layer are stacked is shown in FIG.

積層構造としては、Ta、Ti、W、Mo、Cr、前記元素の窒化膜などの積層を用いることはでき、具体的にはTaN\W、TaN\Mo、TaN\Cr、TiN\W、TiN\Mo、TiN\Crなどを用いることができる。本実施の形態では第1のゲート電極層5301a、第1のゲート電極層5302a、第1のゲート電極層5303a1、第1のゲート電極層5303b1、第1のゲート電極層5303c1としてTaNを用い、第2のゲート電極層5301b、第2のゲート電極層5302b、第2のゲート電極層5303a2、第2のゲート電極層5303b2、第2のゲート電極層5303c2としてWを用いる。同工程で形成される画素電極層においても、第1の画素電極層5304aとしてTaN膜を、第2の画素電極層5304bとしてW膜を形成する。このようにゲート電極層及び画素電極層を積層構造とすることができる。また、画素電極層を単層構造で形成し、ゲート電極層を積層構造としてもよく、反対に、画素電極層を積層構造としゲート電極層を単層構造としてもよい。液晶表示装置に要求される機能に応じて適宜設定すればよい。   As the stacked structure, Ta, Ti, W, Mo, Cr, and a nitride film of the above elements can be used. Specifically, TaN \ W, TaN \ Mo, TaN \ Cr, TiN \ W, TiN \ Mo, TiN \ Cr, etc. can be used. In this embodiment, TaN is used as the first gate electrode layer 5301a, the first gate electrode layer 5302a, the first gate electrode layer 5303a1, the first gate electrode layer 5303b1, and the first gate electrode layer 5303c1, W is used as the second gate electrode layer 5301b, the second gate electrode layer 5302b, the second gate electrode layer 5303a2, the second gate electrode layer 5303b2, and the second gate electrode layer 5303c2. Also in the pixel electrode layer formed in the same step, a TaN film is formed as the first pixel electrode layer 5304a, and a W film is formed as the second pixel electrode layer 5304b. Thus, the gate electrode layer and the pixel electrode layer can have a stacked structure. In addition, the pixel electrode layer may be formed in a single layer structure, and the gate electrode layer may be formed in a laminated structure. Conversely, the pixel electrode layer may be formed in a laminated structure and the gate electrode layer may be formed in a single layer structure. What is necessary is just to set suitably according to the function requested | required of a liquid crystal display device.

以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することができる。本実施の形態で形成される薄膜トランジスタは、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薄膜トランジスタ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、一導電型を付与する不純物元素に加え、金属元素をも含む。このため、抵抗率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、高速動作が可能な液晶表示装置を作製することが可能である。よってOCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。     Through the above steps, an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be formed. Since the thin film transistor formed in this embodiment is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility than a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a metal element in addition to the impurity element imparting one conductivity type. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a liquid crystal display device capable of high-speed operation can be manufactured. Therefore, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.

また、非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して、しきい値のずれが生じにくく、薄膜トランジスタ特性のバラツキを低減することが可能である。     Further, compared with a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variations in thin film transistor characteristics can be reduced.

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。このため、このような薄膜トランジスタを液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。     Further, since the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation stage is also gettered by the gettering step, off current can be reduced. Therefore, the contrast can be improved by providing such a thin film transistor in the switching element of the liquid crystal display device.

(実施の形態21)
実施の形態1では、ゲート電極層と、ソース電極層又はドレイン電極層(ソース配線層も含む)及び容量配線層とがゲート絶縁層を介して積層し、ソース電極層又はドレイン電極層(ソース配線層も含む)とゲート配線層とが層間絶縁層を介して積層している多層構造を用いている。本実施の形態では、これらの積層構造が異なる例を図62乃至図67、及び図68を用いて説明する。図62(A)乃至図67(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図62(B)乃至図64(B)は、図62(A)乃至図64(A)において線x1−v1、線x2−v2、線x3−v3による断面図である。図65(A)乃至図68(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図65(B)乃至図68(B)は、図65(A)乃至図68(A)において線y1−z1、線y2−z2、線y3−z3による断面図である。
(Embodiment 21)
In Embodiment 1, a gate electrode layer, a source electrode layer or a drain electrode layer (including a source wiring layer) and a capacitor wiring layer are stacked with a gate insulating layer interposed therebetween, and a source electrode layer or a drain electrode layer (source wiring) A multilayer structure in which a gate wiring layer and a gate wiring layer are stacked with an interlayer insulating layer interposed therebetween. In this embodiment, an example in which these stacked structures are different will be described with reference to FIGS. 62 to 67 and FIG. 62A to 67A are top views of the liquid crystal display device, and FIGS. 62B to 64B are lines x1− in FIGS. 62A to 64A. It is sectional drawing by v1, line x2-v2, and line x3-v3. 65A to 68A are top views of the liquid crystal display device, and FIGS. 65B to 68B are illustrated in FIG. 65A to FIG. It is sectional drawing by z1, line y2-z2, and line y3-z3.

図62(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図62(B)は、図62(A)における線x1−v1による断面図、図62(C)は、図62(A)における線M−Nによる断面図である。図62に示す液晶表示装置は、実施の形態1で示すようにソース電極層又はドレイン電極層と画素電極層が、ゲート配線層によって電気的に接続されている構造ではなく、ソース電極層又はドレイン電極層5600が直接画素電極層5611と接するように形成され、電気的に接続している構造である。このように直接ソース電極層又はドレイン電極層5610が画素電極層5611に接続する構造でもよく、反射型液晶表示装置ならば、反射性を有する材料をソース電極層又はドレイン電極層5610に用い、画素電極層5611と積層するような構造であってもよい。     62A is a top view of the liquid crystal display device, FIG. 62B is a cross-sectional view taken along line x1-v1 in FIG. 62A, and FIG. 62C is in FIG. It is sectional drawing by line MN. The liquid crystal display device illustrated in FIG. 62 does not have a structure in which the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected to each other through the gate wiring layer as described in Embodiment Mode 1. The electrode layer 5600 is formed to be in direct contact with the pixel electrode layer 5611 and is electrically connected. In this manner, the source or drain electrode layer 5610 may be directly connected to the pixel electrode layer 5611. In the case of a reflective liquid crystal display device, a reflective material is used for the source or drain electrode layer 5610, and the pixel A structure in which the electrode layer 5611 is stacked may be employed.

図62において、液晶表示装置の画素領域内には、基板5600上にゲート電極層5601a、ゲート電極層5601b、画素電極層5601、ゲート絶縁層5602a、ゲート絶縁層5602b、容量配線層5604、ソース電極層又はドレイン電極層5603a、ソース電極層又はドレイン電極層5603b、ゲート配線層5607、半導体層5608、n型を有する半導体層5609a、n型を有する半導体層5609b、パッシベーション膜である絶縁膜5605、絶縁層5606が形成されている。     62, in a pixel region of the liquid crystal display device, a gate electrode layer 5601a, a gate electrode layer 5601b, a pixel electrode layer 5601, a gate insulating layer 5602a, a gate insulating layer 5602b, a capacitor wiring layer 5604, and a source electrode are formed over a substrate 5600. Layer or drain electrode layer 5603a, source or drain electrode layer 5603b, gate wiring layer 5607, semiconductor layer 5608, n-type semiconductor layer 5609a, n-type semiconductor layer 5609b, insulating film 5605 which is a passivation film, insulating Layer 5606 is formed.

絶縁膜5605は必ずしも必要ではないが、絶縁膜5605を形成すると、パッシベーション膜として機能するので、より液晶表示装置の信頼性が向上する。また、絶縁膜5605を形成し、熱処理を行うと、絶縁膜5605中に含まれる水素によって半導体層の水素化を行うことができる。     Although the insulating film 5605 is not necessarily required, when the insulating film 5605 is formed, the insulating film 5605 functions as a passivation film, and thus the reliability of the liquid crystal display device is further improved. In addition, when the insulating film 5605 is formed and heat treatment is performed, the semiconductor layer can be hydrogenated with hydrogen contained in the insulating film 5605.

図62(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層5603bは、層間絶縁層である絶縁層5606を介して、ゲート配線層5607と積層しており、ゲート配線層5607は、ゲート電極層5601a、ゲート電極層5601bと絶縁層5606、絶縁膜5605、ゲート絶縁層5602a、ゲート絶縁層5602bに形成されたコンタクトホールで接続されている。よってゲート配線層5607と、ソース電極層又はドレイン電極層5603b及び容量配線層5604とはショートしない構造となっている。     As shown in FIG. 62B, the source or drain electrode layer 5603b is stacked with the gate wiring layer 5607 with the insulating layer 5606 which is an interlayer insulating layer interposed therebetween. 5601a and the gate electrode layer 5601b are connected to the insulating layer 5606, the insulating film 5605, the gate insulating layer 5602a, and the contact hole formed in the gate insulating layer 5602b. Therefore, the gate wiring layer 5607 is not short-circuited with the source or drain electrode layer 5603b and the capacitor wiring layer 5604.

図63(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図63(B)は、図63(A)における線x2−v2による断面図である。図63において、液晶表示装置の画素領域内には、基板5620上にゲート電極層5621a、ゲート電極層5621b、ゲート絶縁層5622a、ゲート絶縁層5622b、容量配線層5624、ソース電極層又はドレイン電極層5623a、ソース電極層又はドレイン電極層5623b、ゲート配線層5627a、ゲート配線層5627b、パッシベーション膜である絶縁膜5625、絶縁層5626が形成されている。     63A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 63B is a cross-sectional view taken along line x2-v2 in FIG. 63A. 63, a gate electrode layer 5621a, a gate electrode layer 5621b, a gate insulating layer 5622a, a gate insulating layer 5622b, a capacitor wiring layer 5624, a source electrode layer or a drain electrode layer are formed over a substrate 5620 in a pixel region of the liquid crystal display device. 5623a, a source or drain electrode layer 5623b, a gate wiring layer 5627a, a gate wiring layer 5627b, an insulating film 5625 which is a passivation film, and an insulating layer 5626 are formed.

図63(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層5623bは、層間絶縁層である絶縁層5626を介して、ゲート配線層5627bと積層しており、ゲート配線層5627bは、ゲート電極層5621a、ゲート電極層5621bと絶縁層5626、絶縁膜5625、ゲート絶縁層5622a、ゲート絶縁層5622bに形成されたコンタクトホールで接続されている。よってゲート配線層5627bと、ソース電極層又はドレイン電極層5623b及び容量配線層5624とはショートしない構造となっている。また、図63で示す液晶表示装置は、ゲート配線層とゲート電極層は連続的ではなく断続的に形成され、お互いにコンタクトホールを介して電気的な接続を取りながら形成されている構造となっている。よって、ソース電極層又はドレイン電極層5623b、容量配線層5624が形成されている領域では、ゲート電極層5621aとゲート電極層5621bとは、絶縁膜5626上に形成するゲート配線層5627bとコンタクトホールにおいて接続することで電気的に接続されている。     As shown in FIG. 63B, the source or drain electrode layer 5623b is stacked over the gate wiring layer 5627b with the insulating layer 5626 which is an interlayer insulating layer interposed therebetween. 5621a, the gate electrode layer 5621b, the insulating layer 5626, the insulating film 5625, the gate insulating layer 5622a, and the contact hole formed in the gate insulating layer 5622b. Therefore, the gate wiring layer 5627b, the source or drain electrode layer 5623b, and the capacitor wiring layer 5624 are not short-circuited. The liquid crystal display device shown in FIG. 63 has a structure in which the gate wiring layer and the gate electrode layer are formed intermittently rather than continuously, and are electrically connected to each other through contact holes. ing. Therefore, in the region where the source or drain electrode layer 5623b and the capacitor wiring layer 5624 are formed, the gate electrode layer 5621a and the gate electrode layer 5621b are formed in contact with the gate wiring layer 5627b and the contact hole formed over the insulating film 5626. It is electrically connected by connecting.

図64(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図64(B)は、図64(A)における線x3−v3による断面図である。図64において、液晶表示装置の画素領域内には、基板5630上にゲート電極層5631a、ゲート電極層5631b、ゲート絶縁層5632a、ゲート絶縁層5632b、容量配線層5634、ソース電極層又はドレイン電極層5633a、ソース電極層又はドレイン電極層5633b、ゲート配線層5637a、ゲート配線層5637b、配線層5638a、配線層5638b、パッシベーション膜である絶縁膜5635、絶縁層5636が形成されている。     64A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 64B is a cross-sectional view taken along line x3-v3 in FIG. 64A. In FIG. 64, in a pixel region of the liquid crystal display device, a gate electrode layer 5631a, a gate electrode layer 5632b, a gate insulating layer 5632a, a gate insulating layer 5632b, a capacitor wiring layer 5634, a source electrode layer or a drain electrode layer are formed over a substrate 5630. 5633a, a source or drain electrode layer 5633b, a gate wiring layer 5537a, a gate wiring layer 5537b, a wiring layer 5638a, a wiring layer 5638b, an insulating film 5635 which is a passivation film, and an insulating layer 5636 are formed.

図64(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層5633bは、層間絶縁層である絶縁層5636を介して、ゲート配線層5637bと積層している。図63で示す液晶表示装置において、ゲート電極層5621aとゲート配線層5627a及びゲート配線層5627bとは直接接続している。しかし図64で示す液晶表示装置では、ゲート電極層5631aと、ゲート配線層5637a及びゲート配線層5637bとは、ソース電極層と同材料、同工程で形成される配線層5638aを介して電気的に接続される。よって、ゲート電極層5631aはゲート絶縁層5632a、ゲート絶縁層5632b上に形成される配線層5638aとコンタクトホールで接続し、配線層5638aは、ゲート配線層5637a及びゲート配線層5637bとコンタクトホールを介して接続する。よって、ゲート電極層5631a、ゲート配線層5637a、及びゲート配線層5637bは電気的に接続する。ソース電極層又はドレイン電極層5633b、容量配線層5634は層間絶縁層である絶縁層5636を介してゲート配線層5637bと積層されるので、ソース電極層又はドレイン電極層5633b及び容量配線層5634とゲート配線層5637bとはショートしない構造となっている。     As shown in FIG. 64B, the source or drain electrode layer 5633b is stacked with the gate wiring layer 5537b with the insulating layer 5636 which is an interlayer insulating layer interposed therebetween. In the liquid crystal display device illustrated in FIG. 63, the gate electrode layer 5621a is directly connected to the gate wiring layer 5627a and the gate wiring layer 5627b. However, in the liquid crystal display device illustrated in FIG. 64, the gate electrode layer 5631a, the gate wiring layer 5537a, and the gate wiring layer 5537b are electrically connected to each other through the wiring layer 5638a formed in the same process and using the same material as the source electrode layer. Connected. Accordingly, the gate electrode layer 5632a is connected to the wiring layer 5638a formed over the gate insulating layer 5632a and the gate insulating layer 5632b through a contact hole, and the wiring layer 5638a is connected to the gate wiring layer 5537a and the gate wiring layer 5637b through the contact hole. Connect. Therefore, the gate electrode layer 5631a, the gate wiring layer 5637a, and the gate wiring layer 5637b are electrically connected. Since the source or drain electrode layer 5633b and the capacitor wiring layer 5634 are stacked with the gate wiring layer 5537b through the insulating layer 5636 which is an interlayer insulating layer, the source or drain electrode layer 5633b and the capacitor wiring layer 5634 and the gate are stacked. The wiring layer 5637b is not short-circuited.

図62、図63及び図64は層間絶縁層として絶縁層を、広範囲にわたって覆うように形成した場合を示した。図65、図66及び図67は配線層間を隔てる層間絶縁層を、液滴吐出法を用いて必要な個所のみに選択的に形成する例を示す。     62, 63 and 64 show the case where an insulating layer is formed as an interlayer insulating layer so as to cover a wide range. FIG. 65, FIG. 66 and FIG. 67 show an example in which an interlayer insulating layer separating wiring layers is selectively formed only at a necessary portion using a droplet discharge method.

図65は図62に、図66は図63に、図67は図64の液晶表示装置にそれぞれ対応しており、層間絶縁層の構造が異なる構造となっている。図65(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図65(B)は、図65(A)における線Y1−Z1による断面図である。図65において、ソース電極層又はドレイン電極層5603b及び容量配線層5604を覆うように絶縁層5650が液滴吐出法により形成されている。その絶縁層5650上を跨ぐようにゲート配線層5607が形成されている。ゲート配線層5607上には、パッシベーション膜として絶縁膜5660が形成されている。絶縁膜5660は必ずしも必要ではないが、形成することで信頼性を向上させることができる。また本実施の形態では、絶縁層5650単層で形成するが、絶縁層5650の上、または下に絶縁膜を形成して積層構造としてもよい。     FIG. 65 corresponds to FIG. 62, FIG. 66 corresponds to FIG. 63, and FIG. 67 corresponds to the liquid crystal display device of FIG. 64. The structure of the interlayer insulating layer is different. FIG. 65A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 65B is a cross-sectional view taken along line Y1-Z1 in FIG. In FIG. 65, an insulating layer 5650 is formed by a droplet discharge method so as to cover the source or drain electrode layer 5603b and the capacitor wiring layer 5604. A gate wiring layer 5607 is formed so as to straddle over the insulating layer 5650. Over the gate wiring layer 5607, an insulating film 5660 is formed as a passivation film. Although the insulating film 5660 is not necessarily required, formation of the insulating film 5660 can improve reliability. In this embodiment mode, the insulating layer 5650 is a single layer; however, an insulating film may be formed over or below the insulating layer 5650 to have a stacked structure.

図66(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図66(B)は、図66(A)における線Y2−Z2による断面図である。図66においても図65と同様に、ソース電極層又はドレイン電極層5623b及び容量配線層5624を覆うように絶縁層5651が、液滴吐出法により選択的に形成されている。その絶縁層5651上を跨ぐようにゲート配線層5627bが形成され、ゲート電極層5621aとコンタクトホールにより接続されている。ゲート配線層5627a上には、パッシベーション膜として絶縁膜5661が形成されている。     66A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 66B is a cross-sectional view taken along line Y2-Z2 in FIG. 66A. 66, as in FIG. 65, an insulating layer 5651 is selectively formed by a droplet discharge method so as to cover the source or drain electrode layer 5623b and the capacitor wiring layer 5624. A gate wiring layer 5627b is formed so as to straddle over the insulating layer 5651, and is connected to the gate electrode layer 5621a through a contact hole. An insulating film 5661 is formed as a passivation film over the gate wiring layer 5627a.

図67(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図67(B)は、図67(A)における線Y3−Z3による断面図である。図67においても図65と同様に、ソース電極層又はドレイン電極層5633b及び容量配線層5634を覆うように絶縁層5652が、液滴吐出法により選択的に形成されている。その絶縁層5652上を跨ぐようにゲート配線層5637bが形成され、配線層5638aを介してゲート配線層5637a及びゲート電極層5631aと電気的に接続している。     67A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 67B is a cross-sectional view taken along line Y3-Z3 in FIG. 67A. In FIG. 67, as in FIG. 65, an insulating layer 5562 is selectively formed by a droplet discharge method so as to cover the source or drain electrode layer 5633b and the capacitor wiring layer 5634. A gate wiring layer 5637b is formed so as to straddle over the insulating layer 5562, and is electrically connected to the gate wiring layer 5637a and the gate electrode layer 5631a through the wiring layer 5638a.

絶縁層5650、絶縁層5651、絶縁層5652のように配線層間のショートを防ぐための絶縁層を、液滴吐出法を用いて選択的に形成すると、材料のロスが軽減する。また、直接配線間が接するように形成することができるので、絶縁層にコンタクトホールを形成する工程が減る。よって、工程が簡略化し低いコスト、高い生産性を得ることができる。     When an insulating layer for preventing a short circuit between wiring layers such as the insulating layer 5650, the insulating layer 5651, and the insulating layer 5562 is selectively formed by a droplet discharge method, material loss is reduced. Further, since the wirings can be formed so as to be in direct contact with each other, the number of steps for forming a contact hole in the insulating layer is reduced. Therefore, the process can be simplified and low cost and high productivity can be obtained.

図68の液晶表示装置もソース電極層又はドレイン電極層5643b及び容量配線層5644と配線層5647bを物理的に隔てるために設ける絶縁層5653を液滴吐出法を用いて選択的に形成する例である。図65乃至図67における液晶表示装置では、絶縁層上にゲート配線層を跨ぐように形成することで、ソース電極層又はドレイン電極層とゲート配線層とのショートを防いでいた。図68の液晶表示装置では、ゲート電極層5641a、ゲート電極層5641bを形成する工程で、配線層5647a、配線層5647bを形成する。その後ソース電極層又はドレイン電極層5643a、容量配線層5644を形成する前に、配線層5647a、配線層5647bを覆うゲート絶縁層の一部をエッチングによって除去する。配線層5647b上の一部に絶縁層5653を液滴吐出法によって選択的に形成し、絶縁層5653上にソース電極層又はドレイン電極層5643a、容量配線層5644を形成する。ソース電極層又はドレイン電極層5643b及び容量配線層5644を形成するのと同工程で、配線層5648a、配線層5648bをゲート電極層5641a、ゲート電極層5641bとそれぞれ接するように形成する。配線層5648aと配線層5648bとは、絶縁層5653の下で配線層5647bによって電気的に接続されている。このように、絶縁層5653の下層でゲート配線層とゲート電極層を電気的に接続することができる。     The liquid crystal display device in FIG. 68 is also an example in which an insulating layer 5653 provided to physically separate the source or drain electrode layer 5634b and the capacitor wiring layer 5644 from the wiring layer 5647b is selectively formed by a droplet discharge method. is there. In the liquid crystal display device in FIGS. 65 to 67, the source electrode layer or the drain electrode layer and the gate wiring layer are prevented from being short-circuited by being formed on the insulating layer so as to straddle the gate wiring layer. In the liquid crystal display device in FIG. 68, the wiring layer 5647a and the wiring layer 5647b are formed in the step of forming the gate electrode layer 5541a and the gate electrode layer 5541b. After that, part of the gate insulating layer covering the wiring layers 5647a and 5647b is removed by etching before forming the source or drain electrode layer 5634a and the capacitor wiring layer 5644. An insulating layer 5653 is selectively formed over part of the wiring layer 5647b by a droplet discharge method, and a source or drain electrode layer 5634a and a capacitor wiring layer 5644 are formed over the insulating layer 5653. In the same process as the formation of the source or drain electrode layer 5634b and the capacitor wiring layer 5644, the wiring layer 5648a and the wiring layer 5648b are formed in contact with the gate electrode layer 5541a and the gate electrode layer 5541b, respectively. The wiring layer 5648a and the wiring layer 5648b are electrically connected to each other by the wiring layer 5647b under the insulating layer 5653. In this manner, the gate wiring layer and the gate electrode layer can be electrically connected under the insulating layer 5653.

以上の工程で示すように、信頼性の高い液晶表示装置を低コストで生産性よく作製することができる。     As shown in the above steps, a highly reliable liquid crystal display device can be manufactured with low cost and high productivity.

本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明のEL表示モジュールの構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of an EL display module of the present invention. 本発明のEL表示モジュールの構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of an EL display module of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明に適用することのできるレーザビーム直接描画装置の構成を説明する図。1A and 1B illustrate a structure of a laser beam direct drawing apparatus that can be applied to the present invention. 本発明に適用することのできる液滴吐出装置の構成を説明する図。2A and 2B illustrate a structure of a droplet discharge device that can be applied to the present invention. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明のEL表示パネルを説明する上面図。FIG. 14 is a top view illustrating an EL display panel of the present invention. 本発明のEL表示パネルを説明する上面図。FIG. 14 is a top view illustrating an EL display panel of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明が適用される保護回路を示す図。The figure which shows the protection circuit to which this invention is applied. 本発明のEL表示パネルを説明する図。4A and 4B illustrate an EL display panel of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。3A and 3B each illustrate a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明のEL表示パネルに適用できる画素の構成を説明する回路図。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a structure of a pixel that can be applied to an EL display panel of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明に適用することのできる液晶滴下方法を説明する図。4A and 4B illustrate a liquid crystal dropping method that can be applied to the present invention. 本発明の表示モジュールの構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of a display module of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示パネルを説明する図。4A and 4B illustrate a display panel of the present invention. 本発明の表示装置の説明する図。3A and 3B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示モジュールの構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of a display module of the present invention.

Claims (10)

絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、
前記ゲート電極層上に設けられたゲート絶縁層を有し、
前記ゲート絶縁層上に設けられた結晶性半導体層を有し、
前記結晶性半導体層に接して設けられた一導電型を有する半導体層を有し、
前記一導電を有する半導体層に接して設けられたソース電極層及びドレイン電極層を有し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記画素電極層上に設けられた絶縁層を有し、
前記絶縁層は前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、
前記ゲート絶縁層及び前記絶縁層は前記画素電極層に達する第2の開口部を有し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に設けられた、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層と前記画素電極層とを電気的に接続する配線層を有することを特徴とする表示装置。
A gate electrode layer and a pixel electrode layer provided on the insulating surface;
A gate insulating layer provided on the gate electrode layer;
A crystalline semiconductor layer provided on the gate insulating layer;
A semiconductor layer having one conductivity type provided in contact with the crystalline semiconductor layer;
A source electrode layer and a drain electrode layer provided in contact with the semiconductor layer having the one conductivity type ;
An insulating layer provided on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the pixel electrode layer;
The insulating layer has a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer;
The gate insulating layer and the insulating layer has a second opening reaching the pixel electrode layer,
A display device comprising: a wiring layer that is provided in the first opening and the second opening and electrically connects the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer. .
請求項1において、
前記一導電を有する半導体層は前記半導体層の結晶化を促進又は助長させる金属元素を含むことを特徴とする表示装置。
Oite to claim 1,
The display device, wherein the semiconductor layer having one conductivity type includes a metal element that promotes or promotes crystallization of the semiconductor layer.
絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、
前記ゲート電極層上に設けられたゲート絶縁層を有し、
前記ゲート絶縁層上に設けられた、ソース領域及びドレイン領域が形成された結晶性半導体層を有し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域に接して設けられたソース電極層及びドレイン電極層を有し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記画素電極層上に設けられた絶縁層を有し、
前記絶縁層は前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、
前記ゲート絶縁層及び前記絶縁層は前記画素電極層に達する第2の開口部を有し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に設けられた、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層と前記画素電極層とを電気的に接続する配線層を有することを特徴とする表示装置。
A gate electrode layer and a pixel electrode layer provided on the insulating surface;
A gate insulating layer provided on the gate electrode layer;
A crystalline semiconductor layer having a source region and a drain region provided on the gate insulating layer;
A source electrode layer and a drain electrode layer provided in contact with the source region and the drain region;
An insulating layer provided on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the pixel electrode layer;
The insulating layer has a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer;
The gate insulating layer and the insulating layer has a second opening reaching the pixel electrode layer,
A display device comprising: a wiring layer that is provided in the first opening and the second opening and electrically connects the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer. .
請求項において、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域は前記半導体層の結晶化を促進又は助長させる金属元素を含むことを特徴とする表示装置。
In claim 3 ,
The display device, wherein the source region and the drain region contain a metal element that promotes or promotes crystallization of the semiconductor layer.
請求項1乃至のいずれか一項において、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層は同一面上に形成され、タングステン、モリブデン、ジルコニア、ハフニウム、ビスマス、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、及び白金から選ばれる一つ又は複数からなることを特徴とする表示装置。
In any one of claims 1 to 4,
The gate electrode layer and the pixel electrode layer are formed on the same surface and are made of one or more selected from tungsten, molybdenum, zirconia, hafnium, bismuth, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel, and platinum. Characteristic display device.
請求項1乃至のいずれか一項において、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層は同一面上に形成され、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム酸化亜鉛合金からなることを特徴とする表示装置。
In any one of claims 1 to 4,
The gate electrode layer and the pixel electrode layer are formed on the same surface and are made of indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, zinc oxide, tin oxide, or an indium zinc oxide alloy. apparatus.
請求項1乃至のいずれか一項において、
前記ゲート絶縁層及び前記絶縁層は前記ゲート電極層に達する第3の開口部を有し、
前記第3の開口部に設けられた前記ゲート電極層に接するゲート配線層を有することを特徴とする表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6 ,
The gate insulating layer and before Kize' Enso has a third opening reaching the gate electrode layer,
A display device comprising a gate wiring layer in contact with the gate electrode layer provided in the third opening.
絶縁表面上に導電層を形成し、
前記導電層上にレジストを形成し、
前記レジストをレーザ光で露光してパターニングして、マスクを形成し、
前記マスクを用いて前記導電層をパターニングして、ゲート電極層及び画素電極層を形成し、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に非晶質半導体層を形成し、
前記非晶質半導体層に前記非晶質半導体層の結晶化を促進又は助長させる金属元素を添加して加熱することにより、前記非晶質半導体層を結晶化して、結晶性半導体層を形成し、
前記結晶性半導体層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、
前記結晶性半導体層及び前記一導電型を有する半導体層を加熱し、
前記一導電型を有する半導体層をパターニングして、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記ゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層に対して前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部、及び前記絶縁層と前記ゲート絶縁層に対して前記画素電極層に達する第2の開口部を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層と、前記画素電極層とを電気的に接続する配線層を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
Forming a conductive layer on the insulating surface;
Forming a resist on the conductive layer;
The resist is exposed to a laser beam and patterned to form a mask,
Patterning the conductive layer using the mask to form a gate electrode layer and a pixel electrode layer;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer and the pixel electrode layer;
Forming an amorphous semiconductor layer on the gate insulating layer;
A metal element that promotes or promotes crystallization of the amorphous semiconductor layer is added to the amorphous semiconductor layer and heated to crystallize the amorphous semiconductor layer to form a crystalline semiconductor layer. ,
Forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the crystalline semiconductor layer;
Heating the crystalline semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity type;
Patterning the semiconductor layer having one conductivity type to form a source region and a drain region;
Forming a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the source region and the drain region;
Forming an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer;
Forming a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer with respect to the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer with respect to the insulating layer and the gate insulating layer;
In the display device, a wiring layer that electrically connects the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening. Manufacturing method.
絶縁表面上に導電層を形成し、
前記導電層上にレジストを形成し、
前記レジストをレーザ光で露光してパターニングして、マスクを形成し、
前記マスクを用いて前記導電層をパターニングして、ゲート電極層及び画素電極層を形成し、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に第1の半導体層を形成し、
前記第1の半導体層に前記第1の半導体層の結晶化を促進又は助長させる金属元素を添加して加熱し、
前記第1の半導体層に接して第1の不純物元素を有する第2の半導体層を形成し、
前記第1の半導体層及び前記第1の不純物元素を有する第2の半導体層を加熱することにより、前記金属元素を前記第2の半導体層へ移動させ、
前記第1の不純物元素を有する第2の半導体層を除去し、
前記第1の半導体層に第2の不純物元素を添加してソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域に接してソース電極層またはドレイン電極層を形成し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記ゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層に対して前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部、及び前記絶縁層と前記ゲート絶縁層とに対して前記画素電極層に達する第2の開口部を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層と、前記画素電極層とを電気的に接続する配線層を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
Forming a conductive layer on the insulating surface;
Forming a resist on the conductive layer;
The resist is exposed to a laser beam and patterned to form a mask,
Patterning the conductive layer using the mask to form a gate electrode layer and a pixel electrode layer;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer and the pixel electrode layer;
Forming a first semiconductor layer on the gate insulating layer;
Adding and heating a metal element that promotes or promotes crystallization of the first semiconductor layer to the first semiconductor layer;
Forming a second semiconductor layer having a first impurity element in contact with the first semiconductor layer;
By heating the first semiconductor layer and the second semiconductor layer having the first impurity element, the metal element is moved to the second semiconductor layer,
Removing the second semiconductor layer having the first impurity element;
Adding a second impurity element to the first semiconductor layer to form a source region and a drain region;
Forming a source electrode layer or a drain electrode layer in contact with the source region and the drain region;
Forming an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer;
A first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer is formed with respect to the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer is formed with respect to the insulating layer and the gate insulating layer. ,
In the display device, a wiring layer that electrically connects the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening. Manufacturing method.
請求項8または9において、
前記導電層、前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層は、導電性材料を含む組成物を吐出して選択的に形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
Oite to claim 8 or 9,
The conductive layer, the source electrode layer and the drain electrode layer, a method for manufacturing a display device characterized by selectively forming by discharging a composition comprising an electrically conductive material.
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