JP4954495B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光を被処理物に照射するためのレーザ照射装置およびそれを用いた結晶構造を有する半導体膜の製造方法および半導体装置の作製方法に関する。加えて、本発明は薄膜トランジスタ(以下、TFTという)や、光起電力素子(光センサや太陽電池など)で構成された回路を有する半導体装置に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や、有機発光素子を有する発光表示装置や、ラインセンサなどのセンサ装置、SRAMなどのメモリ装置を部品として搭載した電子機器に関する。   The present invention relates to a laser irradiation apparatus for irradiating an object to be processed with laser light, a method for manufacturing a semiconductor film having a crystal structure using the apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device. In addition, the present invention relates to a semiconductor device having a circuit formed of a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) and a photovoltaic element (such as a photosensor or a solar cell). For example, the present invention relates to an electronic apparatus in which an electro-optical device typified by a liquid crystal display panel, a light-emitting display device having an organic light-emitting element, a sensor device such as a line sensor, and a memory device such as SRAM are mounted as components.

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。   Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.

近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜(厚さ数〜数百nm程度)を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはICや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。   In recent years, a technique for forming a thin film transistor (TFT) using a semiconductor thin film (having a thickness of about several to several hundred nm) formed on a substrate having an insulating surface has attracted attention. Thin film transistors are widely applied to electronic devices such as ICs and electro-optical devices, and development of switching devices for image display devices is urgently required.

また、昨今では画像表示装置やイメージセンサの大型化、画素の高密度化(高精細化)が進み、より高速な駆動に追随できる半導体薄膜が要求されている。また、軽量化や低コスト化を図るため、画像表示装置のスイッチング素子だけでなく、表示領域の周辺のドライバ素子にも薄膜トランジスタが適用されるようになっている。   In recent years, image display devices and image sensors have been increased in size and pixels have been increased in density (high definition), and a semiconductor thin film capable of following higher-speed driving has been demanded. In order to reduce the weight and cost, the thin film transistor is applied not only to the switching element of the image display apparatus but also to the driver element around the display area.

そこで、結晶構造を有する半導体薄膜を形成し、電界効果移動度(モビリティともいう)等の電気的特性を向上させる手法、例えば、固相成長法やレーザアニール法が研究されている。   Therefore, methods for forming a semiconductor thin film having a crystal structure and improving electric characteristics such as field effect mobility (also referred to as mobility), for example, a solid phase growth method and a laser annealing method have been studied.

固相成長法は、基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成し、加熱して多結晶シリコン薄膜を形成するもので、主として600℃〜1000℃程度の温度で長時間熱処理を行うものであり、高温に耐える高価な石英基板が必要とされる。   In the solid phase growth method, an amorphous silicon thin film is formed on a substrate and heated to form a polycrystalline silicon thin film, and heat treatment is mainly performed at a temperature of about 600 ° C. to 1000 ° C. for a long time. There is a need for an expensive quartz substrate to withstand.

基板は、コストの面から石英基板や単結晶半導体基板よりも、ガラス基板が有望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形しやすいため、ガラス基板上に多結晶半導体膜を用いたTFTを形成する場合には、ガラス基板の熱変形を避けるために、半導体膜の結晶化にレーザアニール法が用いられる。 From the viewpoint of cost, a glass substrate is considered promising as a substrate rather than a quartz substrate or a single crystal semiconductor substrate. Since glass substrates are inferior in heat resistance and easily deformed by heat, when a TFT using a polycrystalline semiconductor film is formed on a glass substrate, a laser is used to crystallize the semiconductor film in order to avoid thermal deformation of the glass substrate. An annealing method is used.

レーザアニール法の特徴は、輻射加熱あるいは伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を大幅に短縮できることや、半導体基板又は半導体膜を選択的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えないことなどがあげられている。(例えば、特許文献1参照)   The characteristics of the laser annealing method are that the processing time can be greatly shortened compared to the annealing method using radiation heating or conduction heating, and the semiconductor substrate or semiconductor film is selectively heated to cause almost no thermal damage to the substrate. There are things not to give. (For example, see Patent Document 1)

特開2001−230420号公報JP 2001-230420 A

レーザアニール法に用いられるレーザ発振器はその発振方法により、パルス発振と連続発振の2種類に大別される。レーザアニール法には、しばしばパルス発振のエキシマレーザから発振されたレーザ光が用いられる。エキシマレーザは出力が大きく、高周波数での繰り返し照射が可能であるという利点を有している。   Laser oscillators used in laser annealing are roughly classified into two types, pulse oscillation and continuous oscillation, depending on the oscillation method. In laser annealing, laser light emitted from a pulsed excimer laser is often used. The excimer laser has an advantage that it has a large output and can be repeatedly irradiated at a high frequency.

また、エキシマレーザから発振されるレーザ光は半導体薄膜としてよく用いられるシリコン薄膜に対する吸収係数が高いという利点を有する。   Further, laser light oscillated from an excimer laser has an advantage of a high absorption coefficient with respect to a silicon thin film often used as a semiconductor thin film.

パルス発振のエキシマレーザから発振されたレーザ光を用いた従来のレーザアニール法において解決すべきいくつかの課題があり、例えば、加熱する半導体膜の膜厚や膜質により吸収率が大きく変化するとともに、パルス発振の不安定さに起因してビーム強度がばらつくので、加熱を均一に行うことが困難であった。このため、素子特性がばらついて歩留まりが低下するという問題点があった。   There are several problems to be solved in the conventional laser annealing method using laser light oscillated from a pulsed excimer laser. For example, the absorptance changes greatly depending on the film thickness and film quality of the semiconductor film to be heated, Since the beam intensity varies due to the instability of pulse oscillation, it is difficult to perform heating uniformly. For this reason, there is a problem that the device characteristics vary and the yield decreases.

そこで、これらの課題を解決するための方法の一つとして、YAGレーザやYVO4レーザのようなレーザ媒質としてガスの代わりに結晶を用いたレーザ発振器(以下、固体レーザと称す)を用いる方法が挙げられる。固体レーザは、エキシマレーザ等のガスレーザに比べて安定した出力が得られる。 Therefore, as one of methods for solving these problems, there is a method using a laser oscillator (hereinafter referred to as a solid-state laser) using a crystal instead of a gas as a laser medium such as a YAG laser or a YVO 4 laser. Can be mentioned. Solid-state lasers can output more stable than gas lasers such as excimer lasers.

しかし、固体レーザを適用する場合、その基本波の発振波長域は赤外域から近赤外域であり、半導体膜での吸収効率は極めて低い。一方、半導体膜への吸収効率が高いレーザ光の波長は、可視あるいは紫外域である。   However, when a solid-state laser is applied, the oscillation wavelength region of the fundamental wave is from the infrared region to the near infrared region, and the absorption efficiency in the semiconductor film is extremely low. On the other hand, the wavelength of laser light with high absorption efficiency into the semiconductor film is in the visible or ultraviolet region.

従って、固体レーザから発振したレーザ光により半導体膜をレーザアニールする場合は、非線形光学素子を用いて波長を可視域以下の高調波に変換して用いる。例えば、近赤外の基本波を第二高調波であるグリーンのレーザ光に変換すると変換効率が高く好ましい。   Therefore, when the semiconductor film is laser-annealed with laser light oscillated from a solid-state laser, the wavelength is converted into a harmonic having a wavelength below the visible range using a nonlinear optical element. For example, it is preferable to convert a near-infrared fundamental wave into green laser light that is a second harmonic because of high conversion efficiency.

高調波はレーザ媒質から発振した基本波を非線形光学素子に入射させることで得られる。しかし、レーザ光の出力が大きくなると、多光子吸収などの非線形光学効果により、非線形光学素子にダメージが与えられ、ブレークダウンにつながるなどの問題がある。よって、現在、生産されている可視域の固体レーザは、非線形光学素子の問題から、最大でも15W程度である。   Harmonics are obtained by making a fundamental wave oscillated from a laser medium enter a nonlinear optical element. However, when the output of the laser beam increases, there is a problem that the nonlinear optical element is damaged due to nonlinear optical effects such as multiphoton absorption, leading to breakdown. Therefore, the solid-state laser in the visible range currently produced is about 15 W at the maximum due to the problem of nonlinear optical elements.

上記理由から、固体レーザを用いてレーザアニールを行った場合、エキシマレーザを用いた場合に比べ出力が低く、更なる生産性の向上が必要である。   For the above reasons, when laser annealing is performed using a solid laser, the output is lower than when an excimer laser is used, and further improvement in productivity is required.

さらに、CWレーザまたは擬似CWレーザを半導体膜状で線状のビームスポットにし、このビームスポットを半導体膜に対して相対的に移動させることで、半導体膜に大きな結晶粒が形成できることが見出されている。(以下、そのような結晶粒径の大きな結晶を大粒径結晶と称する。)     Furthermore, it has been found that large crystal grains can be formed in a semiconductor film by making the CW laser or pseudo CW laser into a semiconductor film-like linear beam spot and moving the beam spot relative to the semiconductor film. ing. (Hereinafter, such a crystal having a large crystal grain size is referred to as a large crystal grain.)

これは、レーザ光の照射によりレーザ光が半導体膜に吸収されることで半導体膜が溶融した部分と、レーザが照射された後に熱拡散により冷却が起こり結晶化した部分との界面(以下、固液界面と呼ぶ)が、レーザの走査方向に移動することで、走査方向に長く伸びた大粒径結晶粒が形成されるものである。   This is because the laser beam is absorbed by the semiconductor film by the laser beam irradiation, and the interface between the part where the semiconductor film is melted and the part that is cooled and crystallized by thermal diffusion after the laser irradiation (hereinafter referred to as solid phase). (Referred to as the liquid interface) moves in the scanning direction of the laser, thereby forming large grain crystals extending long in the scanning direction.

一般に多結晶シリコン薄膜では結晶の粒径が大きければ大きいほど移動度などの電気的特性が高くなる。また、半導体膜の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるTFTのチャネル形成領域に位置する粒界の数が減るので移動度が高くなり、より高性能なデバイスの開発に利用できる。   In general, the polycrystalline silicon thin film has higher electrical characteristics such as mobility as the crystal grain size is larger. In addition, when the crystal grain size of the semiconductor film is increased, the number of grain boundaries located in the channel formation region of the TFT formed using the semiconductor film is reduced, so that the mobility is increased, which leads to the development of a higher performance device. Available.

よって、CWレーザまたは擬似CWレーザを半導体膜状で線状のビームスポットにし、このビームスポットを半導体膜に対して相対的に移動させた場合、線状ビームの走査方向と、TFTのチャネル方向を合わせることで、全体的により良い電気特性を得ることが可能である。   Therefore, when the CW laser or the pseudo CW laser is made into a semiconductor film-like linear beam spot and this beam spot is moved relative to the semiconductor film, the scanning direction of the linear beam and the channel direction of the TFT are changed. By combining them, it is possible to obtain better electrical characteristics as a whole.

しかし、チャネルを横切る結晶粒界の数が少なくなるため、チャネル中に含まれる結晶粒界1本あたりの影響が大きくなる。チャネル中に含まれる結晶粒界の数により、電気特性のばらつきが大きくなることが問題となる。   However, since the number of crystal grain boundaries crossing the channel is reduced, the influence per crystal grain boundary included in the channel is increased. There is a problem that variation in electrical characteristics increases depending on the number of crystal grain boundaries included in the channel.

そこで、本発明は、固体レーザのレーザ光を非線形光学素子に通すことなく基本波のままとし、半導体膜にレーザ光が直接吸収されること無く、半導体膜上方あるいは下方に設けられた島状に形成された光吸収層のみに吸収されて発生した熱により、間接的に半導体膜のレーザアニールを行うことを特徴とする。また、島状にパターニングされた光吸収層にレーザ光を照射するため、用いるレーザ光のビームスポットの大きさに影響されないことが特徴である。また、このときTFTのキャリアが移動する方向と島状に形成された光吸収層の長手方向は、直交する関係にあるように設けることが特徴である。   Therefore, the present invention keeps the laser beam of the solid-state laser as a fundamental wave without passing it through the nonlinear optical element, and does not directly absorb the laser beam into the semiconductor film, but in an island shape provided above or below the semiconductor film. The semiconductor film is indirectly laser-annealed by heat generated by being absorbed only by the formed light absorption layer. In addition, since the light absorption layer patterned in an island shape is irradiated with laser light, it is not affected by the size of the beam spot of the laser light used. Further, at this time, the TFT carrier is provided so that the direction in which the carrier of the TFT moves and the longitudinal direction of the light absorption layer formed in an island shape are orthogonal to each other.

本発明の要旨は、半導体膜での吸収効率が極めて低い赤外域から近赤外域の発振波長の固体レーザを用いて大粒径結晶をスループットよく形成するものである。そのために、レーザ光を高調波に変換することなく基本波のままとし、基板の少なくとも薄膜トランジスタ等の薄膜素子が形成される部分に基本波の吸収が可能な光吸収層を島状に形成してレーザアニールを行うものである。この光吸収層に重なるように非晶質構造を有する半導体膜を形成しておくと、光吸収層と重なる領域が高温に加熱され熱処理が行われる。このとき、光吸収層に重なる領域は重ならない領域よりも温度が高い状態となるので、その温度分布を利用して半導体膜を所定の方向に結晶成長させ大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を形成することができる。   The gist of the present invention is to form a large grain crystal with a high throughput by using a solid-state laser having an oscillation wavelength from the infrared region to the near infrared region where the absorption efficiency in the semiconductor film is extremely low. For this purpose, the laser beam is left as a fundamental wave without being converted into a harmonic, and a light absorption layer capable of absorbing the fundamental wave is formed in an island shape at least on a portion where a thin film element such as a thin film transistor is formed on the substrate. Laser annealing is performed. When a semiconductor film having an amorphous structure is formed so as to overlap with the light absorption layer, a region overlapping with the light absorption layer is heated to a high temperature and heat treatment is performed. At this time, since the region overlapping the light absorption layer is in a higher temperature than the region not overlapping, the semiconductor film is grown in a predetermined direction using the temperature distribution, and the polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal Can be formed.

本発明は基本波の固体レーザを用いることができるためエキシマレーザなどのガスレーザに比べて製造コストを抑えることができる。また、固体レーザは安定性が良いためばらつきの小さい多結晶半導体膜を形成することが可能である。さらに、本発明は固体レーザの基本波をそのまま用いることができるため高調波に変換するときに用いる非線形光学素子を用いる必要がない。つまり、非線形光学素子へのダメージを考慮してレーザの出力を下げる必要がなくなる。よって、従来に比べて高出力のレーザを用いることができるため、一度に大面積をレーザアニールでき、生産性を向上することができる。このように、本発明は量産プロセスで使用されるサイズの大型基板の全面を結晶化するために何百回、何千回と走査を繰り返す必要がなく量産プロセスに適した技術といえる。   Since a fundamental wave solid-state laser can be used in the present invention, the manufacturing cost can be reduced as compared with a gas laser such as an excimer laser. In addition, since the solid-state laser has good stability, it is possible to form a polycrystalline semiconductor film with little variation. Furthermore, since the fundamental wave of the solid-state laser can be used as it is in the present invention, it is not necessary to use a nonlinear optical element used when converting to a harmonic. That is, it is not necessary to reduce the laser output in consideration of damage to the nonlinear optical element. Therefore, since a laser having a higher output than conventional ones can be used, a large area can be laser-annealed at a time, and productivity can be improved. Thus, the present invention does not require repeated scanning hundreds or thousands of times to crystallize the entire surface of a large-sized substrate used in the mass production process, and can be said to be a technique suitable for the mass production process.

このような本発明の要旨に基づく半導体装置の作製方法は、以下に示す構成を包含することができる。   Such a method for manufacturing a semiconductor device based on the gist of the present invention can include the following structures.

固体レーザの基本波の照射により多結晶半導体膜を形成する工程を含む半導体装置の作製方法であって、絶縁表面を有する基板上に下地絶縁膜を形成し、下地絶縁膜上に半導体膜を形成し、半導体膜上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に島状に基本波の吸収が可能な光吸収層を形成し、基本波の照射により島状の光吸収層を選択的に加熱することによって、半導体膜を所定の方向に結晶成長させて多結晶半導体膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法である。   A method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming a polycrystalline semiconductor film by irradiation with a fundamental wave of a solid-state laser, wherein a base insulating film is formed on a substrate having an insulating surface, and the semiconductor film is formed on the base insulating film Then, an insulating film is formed on the semiconductor film, a light absorption layer capable of absorbing the fundamental wave is formed on the insulating film, and the island-shaped light absorption layer is selectively heated by irradiation with the fundamental wave. Thus, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, including a step of forming a polycrystalline semiconductor film by crystal growth of a semiconductor film in a predetermined direction.

絶縁表面を有する基板上に下地絶縁膜を形成し、下地絶縁膜上に半導体膜を形成し、半導体膜上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に島状に基本波の吸収が可能な光吸収層を形成し、固体レーザの基本波を照射することにより島状の光吸収層を選択的に加熱することによって、半導体膜を所定の方向に結晶成長させて多結晶半導体膜を形成し、多結晶半導体膜をパターニングして島状の半導体膜を形成し、島状の半導体膜に不純物元素を添加してソース領域及びドレイン領域と、ソース領域及び前記ドレイン領域の間にチャネル形成領域とを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法である。   Light with which a base insulating film is formed over a substrate having an insulating surface, a semiconductor film is formed over the base insulating film, an insulating film is formed over the semiconductor film, and the fundamental wave can be absorbed in an island shape over the insulating film By forming the absorption layer and selectively heating the island-shaped light absorption layer by irradiating the fundamental wave of the solid-state laser, the semiconductor film is grown in a predetermined direction to form a polycrystalline semiconductor film, The polycrystalline semiconductor film is patterned to form an island-shaped semiconductor film, and an impurity element is added to the island-shaped semiconductor film to form a source region and a drain region, and a channel formation region between the source region and the drain region. A manufacturing method of a semiconductor device including a forming step.

上記発明の構成において、下地絶縁膜上に形成する半導体膜としては、非晶質構造を有する半導体膜を用いる。非晶質構造を有する半導体膜としては、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などを用いることができる。   In the structure of the above invention, a semiconductor film having an amorphous structure is used as the semiconductor film formed over the base insulating film. As the semiconductor film having an amorphous structure, a semiconductor material containing silicon as a main component is used. Typically, an amorphous silicon film, an amorphous silicon germanium film, or the like can be used.

また、非晶質構造を有する半導体膜に代えて、成膜を行うだけで結晶構造を有する半導体膜(多結晶シリコン膜、微結晶半導体膜(マイクロクリスタル半導体膜とも呼ぶ)など)を用いてもよい。   Further, instead of a semiconductor film having an amorphous structure, a semiconductor film having a crystal structure (such as a polycrystalline silicon film or a microcrystalline semiconductor film (also referred to as a microcrystal semiconductor film)) can be used by simply forming the film. Good.

上記発明の構成において、基本波の照射により島状の光吸収層を選択的に加熱して半導体膜を溶融させ、光吸収層が形成されていない領域から光吸収層が形成されている領域に向かって半導体膜を結晶成長させることができる。このように温度分布を利用することによって、半導体膜を所定の方向に結晶成長させることができる。
上記発明の構成において、島状の光吸収層が長手方向を有することにより半導体膜を光吸収層の長手方向と直交する方向に結晶成長させることができる。この結晶成長方向と薄膜トランジスタのキャリアが移動する方向とが一致するように多結晶半導体膜のパターニングを行うことができる。つまり、ソース領域及びドレイン領域を結ぶ方向と光吸収層の長手方向とが直交するように多結晶半導体膜のパターニングを行うことができる。これにより、電界効果移動度などの電気的特性が高い薄膜トランジスタを得ることができる。
In the structure of the above invention, the island-shaped light absorption layer is selectively heated by the fundamental wave irradiation to melt the semiconductor film, and the region where the light absorption layer is not formed is changed from the region where the light absorption layer is not formed. A semiconductor film can be crystal-grown. By utilizing the temperature distribution in this way, the semiconductor film can be crystal-grown in a predetermined direction.
In the structure of the above invention, the island-shaped light absorption layer has a longitudinal direction, so that the semiconductor film can be grown in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the light absorption layer. The polycrystalline semiconductor film can be patterned so that the crystal growth direction coincides with the direction in which the carrier of the thin film transistor moves. That is, the polycrystalline semiconductor film can be patterned so that the direction connecting the source region and the drain region is orthogonal to the longitudinal direction of the light absorption layer. Accordingly, a thin film transistor having high electrical characteristics such as field effect mobility can be obtained.

上記発明の構成において、光吸収層に重なる領域は重ならない領域よりも温度が高い状態となるので、その温度分布を利用して光吸収層が形成されていない領域から光吸収層が形成されている領域に向かって半導体膜を結晶成長させることができる。その結果、光吸収層の中央付近で両サイドから相反する方向に成長した2つの結晶が衝突し粒界が形成される。
上記発明の構成において、この粒界がチャネル形成領域に含まれないように多結晶半導体膜のパターニングを行うことができる。これにより、結晶成長方向の粒界を避けてチャネル形成領域を形成することができるため、電界効果移動度などの電気的特性が高い薄膜トランジスタを得ることができる。
In the structure of the present invention, the region that overlaps the light absorption layer is in a higher temperature than the region that does not overlap. Therefore, the light absorption layer is formed from the region where the light absorption layer is not formed using the temperature distribution. The semiconductor film can be crystal-grown toward the region. As a result, two crystals grown in opposite directions from both sides in the vicinity of the center of the light absorption layer collide to form a grain boundary.
In the structure of the above invention, the polycrystalline semiconductor film can be patterned so that the grain boundary is not included in the channel formation region. Accordingly, since a channel formation region can be formed while avoiding a grain boundary in the crystal growth direction, a thin film transistor having high electrical characteristics such as field effect mobility can be obtained.

上記発明の構成において、長手方向を有する島状の光吸収層の幅を0.5〜50μmに形成することにより、半導体膜を所定の方向に結晶成長させ大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を形成することができる。   In the configuration of the above invention, the width of the island-shaped light absorption layer having the longitudinal direction is formed to be 0.5 to 50 μm, so that the semiconductor film is crystal-grown in a predetermined direction and has a large grain crystal. Can be formed.

上記発明の構成において、長手方向を有する島状の光吸収層を所定の間隔を空けて複数形成することができる。例えば、島状の光吸収層を縞状(ストライプ状)に形成することができる。このとき、光吸収層同士の間隔を1μm以上、好ましくは10μm以上空けて形成することにより、複数の光吸収層を形成した領域全体に大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を形成することができる。   In the structure of the invention, a plurality of island-shaped light absorption layers having a longitudinal direction can be formed with a predetermined interval. For example, the island-shaped light absorption layer can be formed in a striped shape. At this time, a polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal can be formed over the entire region where the plurality of light absorption layers are formed by forming the light absorption layers at an interval of 1 μm or more, preferably 10 μm or more. it can.

上記発明の構成において、半導体膜と光吸収層の間の絶縁膜をゲート絶縁膜に用いることができる。そして、光吸収層を用いてゲート電極を形成することができる。また、光吸収層を用いて配線を形成することができる。このように、結晶化工程の際に使用する光吸収層や絶縁膜を用いて薄膜素子の一部を形成することができる。そうすることによって、成膜工程数を増加させることなく大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を有する薄膜素子を形成することができる。ここで、薄膜素子は基板上に半導体、絶縁体又は導電体の薄膜を適宜積層して形成したものであり、代表的には薄膜トランジスタがあげられる。   In the structure of the above invention, an insulating film between the semiconductor film and the light absorption layer can be used as the gate insulating film. A gate electrode can be formed using the light absorption layer. Further, the wiring can be formed using the light absorption layer. Thus, a part of the thin film element can be formed using the light absorption layer and the insulating film used in the crystallization process. By doing so, a thin film element having a polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal can be formed without increasing the number of film forming steps. Here, the thin film element is formed by appropriately laminating a thin film of a semiconductor, an insulator or a conductor on a substrate, and typically includes a thin film transistor.

上記発明の構成において、光吸収層を島状にパターニングしておくことで半導体膜に温度分布を形成できるため、照射面におけるレーザ光の形状に左右されること無く大粒径結晶を形成することができる。照射面におけるレーザ光の形状は、島状にパターニングされた光吸収層に比べて大きければどのような形状であってもよい。例えば、矩形、楕円形、円形などのレーザ光の形状が面状のレーザ光を用いることができる。本発明は、レーザ光の集光性能を問わないためシングルモードの集光性が良いものを用いる必要がなく、高い出力が得られるマルチモードの基本波レーザを用いることが可能になる。   In the structure of the above invention, since the temperature distribution can be formed in the semiconductor film by patterning the light absorption layer in an island shape, a large grain crystal can be formed without being influenced by the shape of the laser beam on the irradiated surface. Can do. The shape of the laser beam on the irradiation surface may be any shape as long as it is larger than the light absorption layer patterned in an island shape. For example, a laser beam with a planar laser beam shape such as a rectangle, an ellipse, or a circle can be used. The present invention does not require laser beam condensing performance, so that it is not necessary to use a single-mode condensing device, and a multimode fundamental laser capable of obtaining high output can be used.

上記発明の構成において、レーザ光の照射位置を照射面に対し相対的に移動させて照射することにより、広い面積の半導体膜を結晶化させることができる。   In the structure of the above invention, a semiconductor film with a large area can be crystallized by moving the irradiation position of the laser light relative to the irradiation surface.

上記発明の構成において、パルス発振の固体レーザを用いることができる。この場合は、一か所につき1ショットのレーザパルスを照射して半導体膜を結晶化することができる。また、一か所につき2ショット、あるいはそれ以上レーザパルスを照射して半導体膜を結晶化させてもよい。
また、連続発振のレーザ発振器(以下、CWレーザと称す。)、或いは繰り返し周波数が10MHz以上と非常に高いパルス発振のレーザ発振器(以下、擬似CWレーザと称す)を用いることができる。この場合は、一か所の照射時間を短くすることによって半導体膜の温度分布を利用した結晶化を行うことができる。これらのレーザを用いることにより、半導体膜に形成される結晶の粒径を大きくすることができる。
In the configuration of the above invention, a pulsed solid-state laser can be used. In this case, the semiconductor film can be crystallized by irradiating one shot of a laser pulse at one place. Alternatively, the semiconductor film may be crystallized by irradiating with two or more laser pulses at one place.
Alternatively, a continuous wave laser oscillator (hereinafter referred to as a CW laser) or a pulse oscillation laser oscillator (hereinafter referred to as a pseudo CW laser) having a very high repetition frequency of 10 MHz or more can be used. In this case, crystallization using the temperature distribution of the semiconductor film can be performed by shortening the irradiation time at one place. By using these lasers, the grain size of crystals formed in the semiconductor film can be increased.

上記発明の構成において、光吸収層は、近赤外域から赤外域の波長域において、半導体膜や絶縁膜や絶縁表面を有する基板に比べて吸収率が高い材料を用いる。例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)又はコバルト(Co)の高融点金属、或いはこれら金属の合金、或いは窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)又は窒化タングステン(WN)の金属窒化物、或いはタングステンシリサイド(WSi2)、モリブデンシリサイド(MoSi2)、チタンシリサイド(TiSi2)、タンタルシリサイド(TaSi2)、クロムシリサイド(CrSi2)、コバルトシリサイド(CoSi2)又は白金シリサイド(PtSi2)の金属珪化物で形成する。
これらの近赤外域から赤外域の波長域のレーザ光の吸収率が高い光吸収層と、当該波長域のレーザ光の吸収率が低い半導体膜、絶縁膜及び絶縁表面を有する基板と組み合わせることにより、当該光吸収層を形成した領域を選択的に加熱することができる。
In the structure of the above invention, the light absorption layer uses a material having a higher absorptance than the substrate having a semiconductor film, an insulating film, or an insulating surface in a wavelength range from the near infrared region to the infrared region. For example, tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), chrome (Cr) or cobalt (Co) refractory metal, alloys of these metals, titanium nitride (TiN), nitriding Metal nitride of tantalum (TaN) or tungsten nitride (WN), or tungsten silicide (WSi 2 ), molybdenum silicide (MoSi 2 ), titanium silicide (TiSi 2 ), tantalum silicide (TaSi 2 ), chromium silicide (CrSi 2 ) , Cobalt silicide (CoSi 2 ) or platinum silicide (PtSi 2 ) metal silicide.
By combining a light-absorbing layer having a high absorption rate of laser light in the near-infrared to infrared wavelength range with a substrate having a semiconductor film, an insulating film, and an insulating surface having a low absorption rate of laser light in the wavelength range. The region where the light absorption layer is formed can be selectively heated.

上記発明の構成において、光吸収層は第1の層と第2の層からなり、第1の層と第2の層は互いに重なる部分と重ならない部分を有することができる。また、光吸収層は第1の層と第2の層を積層した積層膜であり、第1の層と第2の層の幅が異なるものを用いることができる。このように光吸収層を多層で形成し、一部が重なり一部が重ならないものを用いることにより、多層の光吸収層が重なる部分を最も高温にすることができる。そして、その部分に結晶成長の終端となる粒界を形成することができる。このように光吸収層のなかにさらに温度分布をつけることにより粒界の位置をより正確に制御することができる。また、多層の光吸収層が重ならない部分、すなわち他の部分よりも光吸収層の厚さが薄い部分には結晶成長の終端となる粒界が形成されないため、この部分の光吸収層を用いてゲート電極を形成することができるとともに、チャネル長方向に結晶粒界が一つも含まれないようにチャネル形成領域を形成することができる。   In the structure of the above invention, the light absorption layer includes a first layer and a second layer, and the first layer and the second layer can have a portion that does not overlap with a portion that overlaps with each other. The light absorption layer is a laminated film in which the first layer and the second layer are laminated, and the first layer and the second layer having different widths can be used. In this way, by forming the light absorption layer in multiple layers and using a layer that partially overlaps and does not overlap, the portion where the multilayer light absorption layers overlap can be brought to the highest temperature. And the grain boundary used as the terminal of crystal growth can be formed in the part. In this way, by further providing a temperature distribution in the light absorption layer, the position of the grain boundary can be controlled more accurately. In addition, since the grain boundary that terminates the crystal growth is not formed in the part where the multilayer light absorption layer does not overlap, that is, the part where the light absorption layer is thinner than other parts, the light absorption layer of this part is used. Thus, a gate electrode can be formed, and a channel formation region can be formed so that no crystal grain boundary is included in the channel length direction.

上記発明の構成において、絶縁表面を有する基板は固体レーザの基本波の波長域(つまり近赤外域から赤外域の波長域)の吸収率が低い基板を用いることができる。近赤外域から赤外域の波長域の吸収率が低い絶縁表面を有する基板上に、当該波長域の吸収率が高い光吸収層を形成することで、光吸収層を形成した領域を選択的に加熱することができる。よって、絶縁表面を有する基板としては、ガラス基板又は前記結晶化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ことができる。また、近赤外域から赤外域の吸収率が低い基板であれば石英基板等の他の基板を用いることもできる。   In the structure of the above invention, a substrate having an insulating surface may be a substrate having a low absorptance in the fundamental wavelength range of the solid-state laser (that is, the near-infrared to infrared wavelength range). By selectively forming a light absorption layer with a high absorption rate in the wavelength region on a substrate having an insulating surface with a low absorption rate in the near-infrared to infrared wavelength range, the region where the light absorption layer is formed is selectively used. Can be heated. Therefore, as the substrate having an insulating surface, a glass substrate or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of the crystallization step can be used. Further, other substrates such as a quartz substrate can be used as long as the substrate has a low absorptance from the near infrared region to the infrared region.

上記発明の構成において、非晶質構造を有する半導体膜に接する絶縁膜には、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を用いる。または、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜のいずれかを積層した積層膜を用いる。これらの材料を用いることにより、光吸収層の熱を熱損失が少ない状態で非晶質構造を有する半導体膜に伝導させて非晶質構造を有する半導体膜を結晶化することができる。また、光吸収層と非晶質構造を有する半導体膜との間に絶縁膜を介在させることにより、光吸収層の材料により半導体膜が汚染されることを防止することができる。   In the above structure, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film is used as the insulating film in contact with the semiconductor film having an amorphous structure. Alternatively, a stacked film in which any of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film is stacked is used. By using these materials, the heat of the light absorption layer can be conducted to the semiconductor film having an amorphous structure with little heat loss, and the semiconductor film having an amorphous structure can be crystallized. In addition, by interposing the insulating film between the light absorption layer and the semiconductor film having an amorphous structure, the semiconductor film can be prevented from being contaminated by the material of the light absorption layer.

本発明によれば、レーザ光の照射により半導体膜を所定の方向に結晶成長させて大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を形成することができる。レーザは、基本波の固体レーザを用いることができるためエキシマレーザなどのガスレーザに比べて製造コストを抑えることができる。また、固体レーザは安定性が良いためばらつきの小さい多結晶半導体膜を形成することが可能である。また、本発明は固体レーザの基本波をそのまま用いることができるため高出力のレーザを用いることができ、生産性を向上することができる。また、本発明はチャネルを横切る結晶粒界の位置を制御できるため、電界効果移動度などの電気的特性が高い薄膜トランジスタを得ることができる。   According to the present invention, a polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal can be formed by crystal growth of a semiconductor film in a predetermined direction by laser light irradiation. Since a fundamental solid-state laser can be used as the laser, the manufacturing cost can be reduced compared to a gas laser such as an excimer laser. In addition, since the solid-state laser has good stability, it is possible to form a polycrystalline semiconductor film with little variation. In addition, since the fundamental wave of the solid-state laser can be used as it is in the present invention, a high-power laser can be used and productivity can be improved. Further, according to the present invention, since the position of the crystal grain boundary crossing the channel can be controlled, a thin film transistor having high electric characteristics such as field effect mobility can be obtained.

本発明の実施の形態について以下に説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiment modes.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について図1を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1(A)はレーザアニールされる基板全体の上面図を示しており、図1(B)は図1(A)中a−a’の断面の図を示している。また、図1(C)はレーザ照射によってできる半導体膜103の温度分布を示している。   FIG. 1A is a top view of the entire substrate to be laser annealed, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line a-a ′ in FIG. FIG. 1C shows a temperature distribution of the semiconductor film 103 formed by laser irradiation.

図1(B)の構造は、以下の手順で形成される。まず、絶縁表面を有する基板101上に下地絶縁膜102を形成し、さらに半導体膜103を成膜後、絶縁膜104及び光吸収層105を成膜する。次に、光吸収層105を、図1(A)に示すように所定の幅で島状にパターニングする。図1(A)に示すように、光吸収層は基板の縁を除く基板のほぼ全体にわたって所定の間隔を空けて縞状にパターニングしても良いし、その他のパターンに形成しても良い。   The structure of FIG. 1B is formed by the following procedure. First, the base insulating film 102 is formed over the substrate 101 having an insulating surface, the semiconductor film 103 is further formed, and then the insulating film 104 and the light absorption layer 105 are formed. Next, the light absorption layer 105 is patterned into an island shape with a predetermined width as shown in FIG. As shown in FIG. 1A, the light absorption layer may be patterned in a striped pattern with a predetermined interval over almost the entire substrate except the edge of the substrate, or may be formed in another pattern.

ただし、図2で示すように、TFTのキャリアが移動する方向302の温度分布がこれと垂交する方向に比べて急峻になるようにする必要があるため、キャリアの移動方向302と島状に形成された光吸収層105の長手方向301は、直交する関係にあるように設ける必要がある。なお、図2は基板の一部の上面図を示したものであり、図2中において用いた記号は図1と共通する記号を用いている。   However, as shown in FIG. 2, the temperature distribution in the direction 302 in which the TFT carrier moves needs to be steeper than that in the direction perpendicular thereto, so that the carrier direction 302 and the island move in an island shape. The longitudinal direction 301 of the formed light absorption layer 105 needs to be provided so as to be orthogonal. FIG. 2 shows a top view of a part of the substrate, and the symbols used in FIG. 2 are the same symbols as those in FIG.

図1は、半導体膜の上に光吸収層を設けた例を示したが、半導体膜の下に光吸収層を設けておいてもよい。   Although FIG. 1 shows an example in which a light absorption layer is provided on a semiconductor film, a light absorption layer may be provided below the semiconductor film.

本発明では半導体膜には吸収を持たない波長のレーザ光115を用いるため、パターニングされた光吸収層105にのみ光が吸収される。レーザ光の吸収により生じた熱が絶縁膜104を通して半導体膜103に拡散し、図1(C)に示すように基板面内方向に温度分布ができる。すると半導体膜103は溶融し、前記温度分布に従うため、低温部(つまりは半導体膜103の真上に光吸収層105がない領域)から高温部(つまりは半導体膜103の真上に光吸収層105がある領域)に向かって結晶化が進む。そして、両側から光吸収層105がある領域の中心に向かって結晶成長した2つの単結晶が衝突する。このようにして多結晶半導体膜103’が形成される。ここで、図2に示すようにキャリアの移動方向302と光吸収層105の長手方向301が直交するように多結晶半導体膜103’をパターニングして島状の半導体膜304を形成することにより、多結晶半導体膜103’の結晶成長方向303とキャリアの移動方向302とをほぼ一致させることができる。   In the present invention, since the semiconductor film uses the laser light 115 having a wavelength that does not absorb, light is absorbed only by the patterned light absorption layer 105. Heat generated by the absorption of the laser light diffuses into the semiconductor film 103 through the insulating film 104, and a temperature distribution can be generated in the in-plane direction of the substrate as shown in FIG. Then, since the semiconductor film 103 is melted and follows the temperature distribution, the light absorption layer is formed from the low temperature portion (that is, the region where the light absorption layer 105 is not directly above the semiconductor film 103) to the high temperature portion (that is, directly above the semiconductor film 103). Crystallization proceeds toward a region 105). Then, two single crystals grown from both sides collide toward the center of the region where the light absorption layer 105 is present. In this way, a polycrystalline semiconductor film 103 'is formed. Here, as shown in FIG. 2, by patterning the polycrystalline semiconductor film 103 ′ so that the carrier moving direction 302 and the longitudinal direction 301 of the light absorption layer 105 are orthogonal to each other, an island-shaped semiconductor film 304 is formed. The crystal growth direction 303 of the polycrystalline semiconductor film 103 ′ and the carrier movement direction 302 can be substantially matched.

本発明では光吸収層105を島状にパターニングしておくことで、半導体膜に温度分布を形成できるため、レーザ光のビームスポット形状に左右されること無く大粒径結晶が形成できる。よって、レーザ光の集光性能を問わないため、シングルモードの集光性が良いものを用いる必要がなく、高い出力が得られる基本波レーザを用いることが可能になる。   In the present invention, since the temperature distribution can be formed in the semiconductor film by patterning the light absorption layer 105 into an island shape, a large grain crystal can be formed regardless of the beam spot shape of the laser light. Therefore, since the condensing performance of the laser beam is not limited, it is not necessary to use a laser having good single mode condensing property, and it is possible to use a fundamental wave laser capable of obtaining a high output.

数kWの高出力が可能なレーザは発振器の構造上、出力されるビームの品質が比較的悪く、微細なビームスポットを形成することができないが、本発明を用いることで高出力のレーザを用いることができる。   A laser capable of high output of several kW is relatively poor in quality of the output beam due to the structure of the oscillator and cannot form a fine beam spot. However, a high output laser is used by using the present invention. be able to.

数kWの出力が可能な基本波のレーザとしては、ファイバーレーザやダイオードレーザ、ランプ励起またはLD励起固体レーザ等が挙げられる。   Examples of the fundamental laser that can output several kW include a fiber laser, a diode laser, a lamp pumped laser diode, or an LD pumped solid laser.

本発明は基本波の固体レーザを用いることができるため、エキシマレーザなどのガスレーザに比べて製造コストを抑えることができる。また、固体レーザは安定性が良いため、ばらつきの小さい多結晶半導体膜を形成することが可能である。さらに、従来に比べ1000倍程度の高出力のレーザが用いられるため、一度に大面積をレーザアニールでき、生産性の向上に効果がある。   Since a fundamental wave solid-state laser can be used in the present invention, the manufacturing cost can be reduced as compared with a gas laser such as an excimer laser. In addition, since the solid-state laser has good stability, it is possible to form a polycrystalline semiconductor film with little variation. Furthermore, since a laser having a high output of about 1000 times that of the prior art is used, a large area can be laser-annealed at a time, which is effective in improving productivity.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態として、高出力のファイバーレーザで大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を形成し、TFTのチャネル方向に結晶粒界を一つも含まないTFTの作製方法を示す。
(Embodiment 2)
As an embodiment of the present invention, a manufacturing method of a TFT in which a polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal is formed with a high-power fiber laser and no crystal grain boundary is included in the channel direction of the TFT will be described.

まず、図1(B)に示すように、絶縁表面を有する基板101上に、下地絶縁膜102と、非晶質構造を有する半導体膜103を形成する。   First, as illustrated in FIG. 1B, a base insulating film 102 and a semiconductor film 103 having an amorphous structure are formed over a substrate 101 having an insulating surface.

絶縁表面を有する基板101として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などのガラス基板を用いる。また、本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、例えば直径数nmの無機粒子が有機ポリマーマトリックスに分散した材料をシート状に加工したプラスチック基板を用いてもよい。   As the substrate 101 having an insulating surface, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass is used. Further, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this step, for example, a plastic substrate obtained by processing a material in which inorganic particles having a diameter of several nm are dispersed in an organic polymer matrix into a sheet shape may be used.

絶縁表面を有する基板101上に形成する下地絶縁膜102としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等の絶縁膜を用いる。代表的な一例は下地絶縁膜102として2層構造から成り、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される窒化酸化珪素膜を50〜100nm、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜を100〜150nmの厚さに積層形成する構造が採用される。また、下地絶縁膜102の一層として膜厚10nm以下の窒化シリコン膜(SiN膜)、或いは酸化窒化珪素膜(SiNxy膜(X>Y))を用いることが好ましい。また、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化シリコン膜を順次積層した3層構造を用いてもよい。下地絶縁膜102は基板からTFTにナトリウム等の可動イオンが侵入することを防ぐためのブロッキング層として機能する。また、下地絶縁膜102はバッファ層として機能する。 As the base insulating film 102 formed over the substrate 101 having an insulating surface, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is used. As a typical example, the base insulating film 102 has a two-layer structure, and a silicon nitride oxide film formed by using SiH 4 , NH 3 , and N 2 O as a reactive gas is 50 to 100 nm, SiH 4 , and N 2 O. A structure is employed in which a silicon oxynitride film is deposited to a thickness of 100 to 150 nm formed using a reactive gas as a reactive gas. In addition, a silicon nitride film (SiN film) or a silicon oxynitride film (SiN x O y film (X> Y)) with a thickness of 10 nm or less is preferably used as one layer of the base insulating film 102. Alternatively, a three-layer structure in which a silicon nitride oxide film, a silicon oxynitride film, and a silicon nitride film are sequentially stacked may be used. The base insulating film 102 functions as a blocking layer for preventing mobile ions such as sodium from entering the TFT from the substrate. The base insulating film 102 functions as a buffer layer.

また、非晶質構造を有する半導体膜103としては、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などを公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜することによって得る。   For the semiconductor film 103 having an amorphous structure, a semiconductor material containing silicon as its main component is used. Typically, an amorphous silicon film, an amorphous silicon germanium film, or the like is formed by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like).

また、非晶質構造を有する半導体膜103に代えて、成膜を行うだけで結晶構造を有する半導体膜(多結晶シリコン膜、微結晶半導体膜(マイクロクリスタル半導体膜、セミアモルファス半導体膜とも呼ぶ)など)を用いてもよい。   Further, instead of the semiconductor film 103 having an amorphous structure, a semiconductor film having a crystalline structure by simply forming the film (polycrystalline silicon film, microcrystalline semiconductor film (also referred to as a microcrystalline semiconductor film or a semi-amorphous semiconductor film)) Etc.) may be used.

そして、半導体膜103上に、絶縁膜104と金属元素あるいは半導体元素等からなる光吸収層105を形成する。   Then, the insulating film 104 and the light absorption layer 105 made of a metal element, a semiconductor element, or the like are formed over the semiconductor film 103.

絶縁膜104には酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等の絶縁膜を50〜300nm程度成膜して用いる。酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等を2層以上積層しても良い。また、絶縁膜104は、光吸収層105として用いる元素などが半導体中に深い準位を形成する不純物元素の拡散を防ぐ役割がある。 As the insulating film 104, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is formed to a thickness of about 50 to 300 nm. Two or more silicon oxide films, silicon nitride films, silicon oxynitride films (SiO x N y ), or the like may be stacked. In addition, the insulating film 104 has a role of preventing diffusion of an impurity element in which an element used as the light absorption layer 105 forms a deep level in the semiconductor.

光吸収層105は、近赤外から赤外の波長において半導体膜103に比べて吸収率の高い材料を用いる。例えば、W、Mo、Ti、Ta、Cr、Coなどの高融点金属から選ばれる1種、またはこれらの合金を用いる。また、これらの高融点金属の窒化物(WN、MoN、TiN、TaNなど)或いは金属の珪化物(WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2、CrSi2、CoSi2、PtSi2など)を用いて2層以上の積層としてもよい。 The light absorption layer 105 is formed using a material having a higher absorption rate than the semiconductor film 103 in the near-infrared to infrared wavelengths. For example, one kind selected from refractory metals such as W, Mo, Ti, Ta, Cr, Co, or an alloy thereof is used. Further, a nitride of these refractory metals (WN, MoN, TiN, TaN, etc.) or a silicide of the metal (WSi 2, etc. MoSi 2, TiSi 2, TaSi 2 , CrSi 2, CoSi 2, PtSi 2) using Two or more layers may be stacked.

光吸収層105は成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて図1(B)に示すようにパターニングし形成する。このとき、パターニングされた光吸収層105は、半導体膜103に温度分布ができるよう、その幅が0.5〜50μm程度であることが好ましい。また、その間隔は1μm以上であることが好ましい。     The light absorption layer 105 is formed by patterning as shown in FIG. 1B using a photolithography method after film formation. At this time, the patterned light absorption layer 105 preferably has a width of about 0.5 to 50 μm so that the semiconductor film 103 can have a temperature distribution. Moreover, it is preferable that the space | interval is 1 micrometer or more.

次に、固体レーザの基本波を上記光吸収層105に照射することで、光が吸収され熱に変わり、絶縁膜104を介して半導体膜103に熱が伝導し、半導体膜103は溶融する。このとき、半導体膜103には本発明の特徴である図1(C)で示すような温度分布ができる。パターニングされた光吸収層の幅に比べ十分に固体レーザの基本波のビームスポットが大きい場合には、この温度分布は光吸収層105の形状に依存し、固体レーザ光のビームスポットの形状には依存しない。     Next, by irradiating the light absorption layer 105 with a fundamental wave of a solid-state laser, light is absorbed and changed to heat, and heat is conducted to the semiconductor film 103 through the insulating film 104, so that the semiconductor film 103 is melted. At this time, the semiconductor film 103 has a temperature distribution as shown in FIG. When the beam spot of the fundamental wave of the solid laser is sufficiently larger than the width of the patterned light absorption layer, this temperature distribution depends on the shape of the light absorption layer 105, and the shape of the beam spot of the solid laser light is Do not depend.

また、本発明の実施例では光吸収層側からレーザ光を照射したが、ガラス基板に吸収が少ない波長を用いることができるため、ガラス基板側からレーザ光を照射しても良い。     In the embodiment of the present invention, the laser beam is irradiated from the light absorption layer side. However, since a wavelength with little absorption can be used for the glass substrate, the laser beam may be irradiated from the glass substrate side.

溶融した半導体膜103は、低温領域(つまりは半導体膜103の真上に光吸収層105がない領域)から徐々に高温領域(つまりは半導体膜103の真上に光吸収層105がある領域)に向かって結晶化が始まる。本発明においては、光吸収層105が形成されている領域の真下の位置で最も高温になるため、この部分で相反する方向に結晶成長した2つの単結晶同士が衝突することとなる。このようにして形成された一つの大粒径の単結晶は、短辺2〜5μm、長辺5〜30μm程度の長方形に近い形状となる。     The molten semiconductor film 103 gradually increases from a low temperature region (that is, a region where the light absorption layer 105 is not directly above the semiconductor film 103) to a high temperature region (that is, a region where the light absorption layer 105 is directly above the semiconductor film 103). Crystallization begins toward. In the present invention, since the temperature is highest at a position directly below the region where the light absorption layer 105 is formed, two single crystals that have grown in opposite directions collide with each other. One large grain single crystal formed in this way has a shape close to a rectangle having a short side of 2 to 5 μm and a long side of about 5 to 30 μm.

固体レーザには、近赤外の波長を持つYbドープファイバーレーザを用いる。出力は10kWの出力が可能である。本実施例はこれに限らず、ダイオードレーザやLD励起固体レーザ等を用いても良い。また、本実施例では、半導体膜を10ナノ秒〜1ミリ秒程度の間、溶融できる程度のパルス発振のレーザを用いてもよい。パルス幅が10ナノ秒〜1ミリ秒程度であれば、1ショットの照射で良いが、それ以下の場合には熱が半導体膜まで十分に伝導し、半導体膜の溶融状態を保てるよう、10MHz以上の繰り返し周波数で連続的に照射する必要がある。     As the solid-state laser, a Yb-doped fiber laser having a near-infrared wavelength is used. The output can be 10 kW. The present embodiment is not limited to this, and a diode laser, an LD-pumped solid state laser, or the like may be used. In this embodiment, a pulsed laser that can melt the semiconductor film for about 10 nanoseconds to 1 millisecond may be used. If the pulse width is about 10 nanoseconds to 1 millisecond, it is possible to irradiate one shot, but if it is less than that, heat is sufficiently conducted to the semiconductor film so that the semiconductor film can be kept in a molten state at 10 MHz or more. It is necessary to irradiate continuously with a repetition frequency of.

図3は島状にパターニングした光吸収層105の一部を拡大したものである。図中の記号は図1(B)のものと共通のものである。     FIG. 3 is an enlarged view of a part of the light absorption layer 105 patterned in an island shape. The symbols in the figure are the same as those in FIG.

図3(A)には、レーザアニールにより、大粒径結晶を有する多結晶半導体膜103’が形成される。     In FIG. 3A, a polycrystalline semiconductor film 103 'having a large grain crystal is formed by laser annealing.

次いで、絶縁膜104及び光吸収層105をエッチングにより取り除く。ここで、絶縁膜104及び光吸収層105は、エッチングせずにパターニングし、ゲート絶縁膜およびゲート電極や配線として用いても良い。あるいは、絶縁膜104のみを残し、光吸収層105をエッチングしても良い。   Next, the insulating film 104 and the light absorption layer 105 are removed by etching. Here, the insulating film 104 and the light absorption layer 105 may be patterned without etching and used as a gate insulating film, a gate electrode, and a wiring. Alternatively, the light absorption layer 105 may be etched while leaving only the insulating film 104.

次いで、フォトリソグラフィー技術を用いて多結晶半導体膜103’のパターニングを行い島状の半導体膜304を形成する。(図3(B))パターニングは、結晶成長の終端部分の粒界がチャネル形成領域に含まれないように行う。これにより、結晶成長方向の粒界を避けてチャネル形成領域を形成することができる。ここでは、パターニングは結晶成長の終端部分の粒界が島状の半導体膜304に含まれないように行う。また、パターニングは図2に示したように薄膜トランジスタのキャリアが移動する方向と光吸収層の長手方向とが直交するように行う。これにより、チャネル長方向に結晶粒界が一つも含まれないように形成することができる。本発明において上記のようにパターニングを行うことにより、電気的特性が高い薄膜トランジスタを得ることができる。パターニングにおけるレジストマスク形成を行う前には多結晶半導体膜を保護するためにオゾン含有水溶液、または酸素雰囲気でのUV照射によってオゾンを発生させて酸化膜を形成している。ここでの酸化膜はレジストのぬれ性を向上させる効果もある。 Next, the polycrystalline semiconductor film 103 ′ is patterned using a photolithography technique to form an island-shaped semiconductor film 304. (FIG. 3B) Patterning is performed so that the grain boundary at the end of crystal growth is not included in the channel formation region. Thereby, a channel formation region can be formed while avoiding a grain boundary in the crystal growth direction. Here, patterning is performed so that the grain boundary at the end of crystal growth is not included in the island-shaped semiconductor film 304. Further, the patterning is performed so that the direction in which the carrier of the thin film transistor moves and the longitudinal direction of the light absorption layer are orthogonal as shown in FIG. Thereby, it can be formed so that no crystal grain boundary is included in the channel length direction. By performing patterning as described above in the present invention, a thin film transistor having high electrical characteristics can be obtained. Before forming a resist mask in patterning, an oxide film is formed by generating ozone by UV irradiation in an aqueous solution containing ozone or in an oxygen atmosphere in order to protect the polycrystalline semiconductor film. The oxide film here also has the effect of improving the wettability of the resist.

なお、必要があれば、パターニングを行う前に、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを上記酸化膜を介して行う。上記酸化膜を介してドーピングを行った場合には、酸化膜を除去し、再度オゾン含有水溶液によって酸化膜を形成する。   If necessary, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) is doped through the oxide film in order to control the threshold value of the TFT before patterning. When doping is performed through the oxide film, the oxide film is removed, and an oxide film is formed again with an aqueous solution containing ozone.

次いで、パターニング時に発生する不要物(レジスト残りやレジスト剥離液など)を除去する洗浄を行った後、島状の半導体膜304の表面を覆って、ゲート絶縁膜106となる酸化珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。(図3(C))   Next, cleaning is performed to remove unnecessary materials (resist residue, resist stripping solution, and the like) generated during patterning, and then the surface of the island-shaped semiconductor film 304 is covered and silicon oxide to be the gate insulating film 106 is a main component. An insulating film is formed. (Fig. 3 (C))

次いで、ゲート絶縁膜106の表面を洗浄した後、ゲート電極107を形成する。ゲート電極107としては、ヒロックの発生が少ない高融点金属を含む材料を用いることが好ましい。ヒロックの発生が少ない高融点金属は、W、Mo、Ti、Ta、Coなどから選ばれる1種、またはこれらの合金を用いる。また、これらの高融点金属の窒化物(WN、MoN、TiN、TaNなど)を用いて2層以上の積層としてもよい。   Next, after cleaning the surface of the gate insulating film 106, the gate electrode 107 is formed. As the gate electrode 107, a material containing a refractory metal with less hillock generation is preferably used. As the refractory metal with less generation of hillocks, one kind selected from W, Mo, Ti, Ta, Co, or the like, or an alloy thereof is used. Moreover, it is good also as a laminated | stacked two or more layers using nitrides (WN, MoN, TiN, TaN, etc.) of these refractory metals.

次いで、島状の半導体膜304にn型を付与する不純物元素(P、As等)、ここではリンを適宜添加して、チャネル形成領域110を画定し、ソース領域108及びドレイン領域109を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザ光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。   Next, an impurity element imparting n-type conductivity (P, As, or the like), here phosphorus, is added as appropriate to the island-shaped semiconductor film 304 to define the channel formation region 110, and the source region 108 and the drain region 109 are formed. . After the addition, heat treatment, intense light irradiation, or laser light irradiation is performed to activate the impurity element. Simultaneously with activation, plasma damage to the gate insulating film and plasma damage to the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer can be recovered.

以降の工程は、層間絶縁膜111を形成し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、導電膜を成膜してパターニングを行ってソース電極112、ドレイン電極113を形成してTFT(nチャネル型TFT)を完成させる。(図3(D))ソース電極112、ドレイン電極113は、Mo、Ta、W、Ti、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料の単層、またはこれらの積層で形成する。例えば、Ti膜と、純Al膜と、Ti膜との3層構造、或いはTi膜と、NiとCを含むAl合金膜と、Ti膜との3層構造を用いる。さらに後の工程で層間絶縁膜等を形成することを考慮して、電極断面形状をテーパー形状とすることが好ましい。   In the subsequent steps, an interlayer insulating film 111 is formed, hydrogenation is performed, contact holes reaching the source region and the drain region are formed, a conductive film is formed and patterned, and the source electrode 112 and the drain electrode 113 are formed. To complete a TFT (n-channel TFT). (FIG. 3D) The source electrode 112 and the drain electrode 113 are each an element selected from Mo, Ta, W, Ti, Al, Cu, or a single layer of an alloy material or a compound material containing the element as a main component, Alternatively, these layers are formed. For example, a three-layer structure of a Ti film, a pure Al film, and a Ti film, or a three-layer structure of a Ti film, an Al alloy film containing Ni and C, and a Ti film is used. In consideration of forming an interlayer insulating film or the like in a later step, the electrode cross-sectional shape is preferably a tapered shape.

また、ここではトップゲート型TFTを例として説明したが、TFT構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型(逆スタガ型)TFTや順スタガ型TFTに適用することが可能である。   Although the top gate type TFT has been described as an example here, the present invention can be applied regardless of the TFT structure. For example, it can be applied to a bottom gate type (reverse stagger type) TFT or a forward stagger type TFT. Is possible.

また、本発明は図3(D)のTFT構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域(またはソース領域)との間にLDD領域を有する低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をLDD領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるGOLD(Gate−drain Overlapped LDD)構造としてもよい。   Further, the present invention is not limited to the TFT structure of FIG. 3D, and if necessary, a lightly doped drain (LDD) having an LDD region between a channel formation region and a drain region (or source region). ) Structure may be used. In this structure, a region to which an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region or a drain region formed by adding an impurity element at a high concentration, and this region is referred to as an LDD region. I'm calling. Further, a so-called GOLD (Gate-Drain Overlapped LDD) structure in which an LDD region is disposed so as to overlap with a gate electrode through a gate insulating film may be employed.

また、図4(A)および図4(B)にGOLD構造のTFTの例を図示する。なお、図3(D)とはゲート電極構造などが一部異なるだけであるので図4(A)における同一の箇所には同一の符号を用いる。図4(A)に示すGOLD構造のTFTは、チャネル形成領域110とソース領域108との間に第1のLDD領域26と、チャネル形成領域110とドレイン領域109との間に第2のLDD領域27とを有している。また、第1のLDD領域26および第2のLDD領域27は、ゲート絶縁膜106を介してゲート電極の下層29bと重ねて配置されている。なお、ゲート電極は上層29aと、上層29aよりも幅の広い下層29bとの積層で構成されている。また、図4(A)に示すGOLD構造のTFTは、窒化珪素膜からなる保護膜28を設けている。保護膜28としては、PCVD法による緻密な無機絶縁膜(SiN、SiNO膜など)、スパッタ法による緻密な無機絶縁膜(SiN、SiNO膜など)、炭素を主成分とする薄膜(DLC膜、CN膜、アモルファスカーボン膜)、金属酸化物膜(WO2、CaF2、Al23、AlNXYなど)などを用いることが好ましい。 4A and 4B illustrate examples of GOLD structure TFTs. Note that the same reference numerals are used for the same portions in FIG. 4A because the gate electrode structure and the like are only partially different from those in FIG. A TFT having a GOLD structure illustrated in FIG. 4A includes a first LDD region 26 between the channel formation region 110 and the source region 108, and a second LDD region between the channel formation region 110 and the drain region 109. 27. The first LDD region 26 and the second LDD region 27 are arranged so as to overlap the lower layer 29b of the gate electrode with the gate insulating film 106 interposed therebetween. The gate electrode is composed of a stack of an upper layer 29a and a lower layer 29b wider than the upper layer 29a. Further, the GOLD structure TFT shown in FIG. 4A is provided with a protective film 28 made of a silicon nitride film. As the protective film 28, a dense inorganic insulating film (SiN, SiNO film, etc.) by a PCVD method, a dense inorganic insulating film (SiN, SiNO film, etc.) by a sputtering method, a thin film (DLC film, CN) containing carbon as a main component. It is preferable to use a film, an amorphous carbon film), a metal oxide film (WO 2 , CaF 2 , Al 2 O 3 , AlN X O Y or the like).

また、図4(B)に示すGOLD構造のTFTは、チャネル形成領域32とソース領域30との間に第1のLDD領域36と、チャネル形成領域32とドレイン領域31との間に第2のLDD領域37とを有している。図4(A)ではLDD領域が全部ゲート電極と重なっているのに対し、図4(B)では、第1のLDD領域36および第2のLDD領域37は、ゲート電極39と一部重なっている。なお、図4(B)に示すTFTは、ゲート絶縁膜が2層となっており、酸化珪素膜からなる第1のゲート絶縁膜38aと、窒化珪素膜からなる第2のゲート絶縁膜38bとの積層となっている。窒化珪素膜からなる第2のゲート絶縁膜38bを用いることでゲート絶縁膜の薄膜化ができる。 In addition, the TFT having the GOLD structure illustrated in FIG. 4B includes a first LDD region 36 between the channel formation region 32 and the source region 30 and a second LD between the channel formation region 32 and the drain region 31. And an LDD region 37. In FIG. 4A, the entire LDD region overlaps the gate electrode, whereas in FIG. 4B, the first LDD region 36 and the second LDD region 37 partially overlap the gate electrode 39. Yes. Note that the TFT shown in FIG. 4B has two gate insulating films, a first gate insulating film 38a made of a silicon oxide film, and a second gate insulating film 38b made of a silicon nitride film. It becomes the lamination of. By using the second gate insulating film 38b made of a silicon nitride film, the gate insulating film can be thinned.

また、図4(B)に示すTFTは、第1の層間絶縁膜33aが窒化珪素膜となっており、窒化珪素膜で単層のゲート電極39を囲むように第2のゲート絶縁膜38bと第1の層間絶縁膜33aが設けられている。特にゲート電極39をMoなどのような酸化しやすい導電材料を用いる場合には、酸化膜と接しないように窒化珪素膜で囲むことは有効である。また、第1の層間絶縁膜33aを窒化珪素膜とすることによって、保護膜の機能を果たすとともに同じ材料からなる第2のゲート絶縁膜38bとの密着性を向上させることができる。   In the TFT shown in FIG. 4B, the first interlayer insulating film 33a is a silicon nitride film, and the second gate insulating film 38b and the silicon nitride film surround the single-layer gate electrode 39. A first interlayer insulating film 33a is provided. Particularly when the gate electrode 39 is made of an easily oxidizable conductive material such as Mo, it is effective to surround the gate electrode 39 with a silicon nitride film so as not to contact the oxide film. Further, by forming the first interlayer insulating film 33a as a silicon nitride film, it can function as a protective film and improve the adhesion with the second gate insulating film 38b made of the same material.

また、図4(B)に示すTFTは、第2の層間絶縁膜33bは酸化珪素膜とし、第2の層間絶縁膜33b上にソース電極24、ドレイン電極25を設けている。   In the TFT shown in FIG. 4B, the second interlayer insulating film 33b is a silicon oxide film, and the source electrode 24 and the drain electrode 25 are provided over the second interlayer insulating film 33b.

また、図3や図4ではnチャネル型TFTを用いて説明したが、n型不純物元素に代えてp型不純物元素を用いることによってpチャネル型TFTを形成することができることは言うまでもない。   3 and 4 are described using n-channel TFTs, it goes without saying that p-channel TFTs can be formed by using p-type impurity elements instead of n-type impurity elements.

また、シングルゲート構造のTFTに限定されず、TFTのオフ電流値のバラツキをさらに低減するため、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型TFT、例えばダブルゲート型TFTとしてもよい。   Further, the present invention is not limited to a single-gate TFT, and a multi-gate TFT having a plurality of channel formation regions, for example, a double-gate TFT may be used in order to further reduce variation in the off-current value of the TFT.

また、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができ、これらのTFTを組み合わせることによってCMOS回路を構成することもできる。CMOS回路とは、少なくとも一つのnチャネル型TFTと一つのpチャネル型TFTとを有する回路(インバータ回路、NAND回路、AND回路、NOR回路、OR回路、シフトレジスタ回路、サンプリング回路、D/Aコンバータ回路、A/Dコンバータ回路、ラッチ回路、バッファ回路など)を指している。加えて、これらのCMOS回路を組み合わせることによってSRAMやDRAMなどのメモリ素子やその他の素子を基板上に構成することができる。また、さまざまな素子や回路を集積してCPUを基板上に構成することも可能である。   Further, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed on the same substrate, and a CMOS circuit can be configured by combining these TFTs. A CMOS circuit is a circuit having at least one n-channel TFT and one p-channel TFT (inverter circuit, NAND circuit, AND circuit, NOR circuit, OR circuit, shift register circuit, sampling circuit, D / A converter) Circuit, A / D converter circuit, latch circuit, buffer circuit, etc.). In addition, by combining these CMOS circuits, memory elements such as SRAM and DRAM and other elements can be formed on the substrate. It is also possible to configure a CPU on a substrate by integrating various elements and circuits.

また、本実施の形態は実施の形態1と自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1.

(実施の形態3)
図5は、本発明の光吸収層を多層で形成する一例を示す図である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the light absorption layer of the present invention is formed in multiple layers.

図5は、光吸収層が第1の層と第2の層からなり、第1の層と第2の層は互いに重なる部分と重ならない部分を有する例である。図5(A)はレーザアニールされる基板の上面図を示しており、図5(B)は図5(A)の断面の図を示している。なお、図1とは光吸収層の構造が一部異なるだけであるので図5における同一の箇所には同一の符号を用いる。
まず、図5(B)に示すように、絶縁表面を有する基板101上に下地絶縁膜102と、半導体膜103と、絶縁膜104を形成する。そして、絶縁膜104上に金属元素あるいは半導体元素等からなる光吸収層の第1の層105aを形成する。
FIG. 5 shows an example in which the light absorption layer includes a first layer and a second layer, and the first layer and the second layer have a portion that does not overlap with each other. FIG. 5A shows a top view of a substrate to be laser annealed, and FIG. 5B shows a cross-sectional view of FIG. Note that the same reference numerals are used for the same portions in FIG. 5 since only the structure of the light absorption layer is partially different from that in FIG.
First, as illustrated in FIG. 5B, a base insulating film 102, a semiconductor film 103, and an insulating film 104 are formed over a substrate 101 having an insulating surface. Then, a light absorption layer first layer 105 a made of a metal element, a semiconductor element, or the like is formed over the insulating film 104.

第1の層105aは成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて図5(B)に示すようにパターニングし形成する。そして、第1の層105a上に光吸収層の第2の層105bを形成する。第2の層は、第1の層と異なる材料で形成することができる。第2の層105bは成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて図5(B)に示すように第1の層に互いに重なる部分と重ならない部分を有するようにパターニングし形成する。
このとき、第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層は、半導体膜103に温度分布ができるよう、その幅が0.5〜50μm程度であることが好ましい。また、その間隔は1μm以上であることが好ましい。
The first layer 105a is formed by patterning using a photolithography method as shown in FIG. 5B after film formation. Then, a second layer 105b of a light absorption layer is formed over the first layer 105a. The second layer can be formed of a material different from that of the first layer. The second layer 105b is formed by patterning using a photolithography method so as to have a portion that overlaps with a portion that does not overlap with the first layer, as shown in FIG. 5B.
At this time, the light absorption layer including the first layer 105 a and the second layer 105 b preferably has a width of about 0.5 to 50 μm so that the semiconductor film 103 can have a temperature distribution. Moreover, it is preferable that the space | interval is 1 micrometer or more.

次に、固体レーザの基本波を上記第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層に照射することで、光が吸収され熱に変わり、絶縁膜104を介して半導体膜103に熱が伝導し、半導体膜103は溶融する。このとき、半導体膜103には多層の光吸収層が重なる部分が最も高温となるような温度分布ができる。   Next, by irradiating the light absorption layer composed of the first layer 105 a and the second layer 105 b with the fundamental wave of the solid-state laser, the light is absorbed and changed to heat, and the semiconductor film 103 is formed through the insulating film 104. Heat is conducted and the semiconductor film 103 is melted. At this time, the semiconductor film 103 can have a temperature distribution such that the portion where the multiple light absorption layers overlap has the highest temperature.

溶融した半導体膜103は、低温領域(つまりは半導体膜103の真上に第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層がない領域)から徐々に高温領域(つまりは半導体膜103の真上に第1の層105aと第2の層105bが重なる領域)に向かって結晶化が始まる。本発明においては、第1の層105aと第2の層105bが重なる領域の真下の位置で最も高温になるため、この部分で相反する方向に結晶成長した2つの単結晶同士が衝突することとなる。このようにして大粒径結晶を有する多結晶半導体膜103’を形成することができる。   The molten semiconductor film 103 gradually increases from a low temperature region (that is, a region where the light absorption layer including the first layer 105a and the second layer 105b is not directly above the semiconductor film 103) to a high temperature region (that is, the semiconductor film 103). Crystallization starts toward a region where the first layer 105a and the second layer 105b overlap each other directly above. In the present invention, since the temperature is highest at a position directly below the region where the first layer 105a and the second layer 105b overlap, two single crystals grown in opposite directions in this portion collide with each other. Become. In this manner, a polycrystalline semiconductor film 103 'having a large grain crystal can be formed.

次いで、図5(C)に示すように第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層、絶縁膜104、及び多結晶半導体膜103’をパターニングして、第1の層105aからなるゲート電極107、絶縁膜104からなるゲート絶縁膜106、及び島状の半導体膜を形成する。このとき、多層の光吸収層が重なる部分の下に結晶成長の終端部分の粒界が形成されるので、その部分を避け多層の光吸収層が重ならない部分、つまり第1の層のみが形成されている部分を用いてゲート電極107を形成する。これにより、結晶成長方向の粒界を避けてチャネル形成領域を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 5C, the light absorption layer including the first layer 105a and the second layer 105b, the insulating film 104, and the polycrystalline semiconductor film 103 ′ are patterned to form the first layer 105a. A gate electrode 107, a gate insulating film 106 made of an insulating film 104, and an island-shaped semiconductor film are formed. At this time, since the grain boundary of the terminal portion of the crystal growth is formed below the portion where the multilayer light absorption layers overlap, only the portion where the multilayer light absorption layer does not overlap, that is, the first layer is formed. A gate electrode 107 is formed using the portion that has been formed. Thereby, a channel formation region can be formed while avoiding a grain boundary in the crystal growth direction.

次いで、島状の半導体膜にn型を付与する不純物元素(P、As等)、ここではリンを適宜添加して、ソース領域108及びドレイン領域109を形成し、チャネル形成領域110を画定する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザ光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。   Next, an impurity element imparting n-type conductivity (P, As, or the like), here phosphorus, is added as appropriate to the island-shaped semiconductor film to form the source region 108 and the drain region 109, thereby defining the channel formation region 110. After the addition, heat treatment, intense light irradiation, or laser light irradiation is performed to activate the impurity element. Simultaneously with activation, plasma damage to the gate insulating film and plasma damage to the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer can be recovered.

以降の工程は、実施の形態2と同様に行うことができる。   The subsequent steps can be performed in the same manner as in the second embodiment.

ここでは、光吸収層を2層で形成する例を示したが、光吸収層を3層以上の多層にすることもできる。   Here, an example in which the light absorption layer is formed of two layers is shown, but the light absorption layer may be a multilayer of three or more layers.

また、本実施の形態は実施の形態1、又は実施の形態2と自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1 or Embodiment Mode 2.

(実施の形態4)
図6は、光吸収層を多層で形成する他の例を示す図である。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a diagram illustrating another example in which the light absorption layer is formed in multiple layers.

図6は、光吸収層が第1の層と第2の層を積層した積層膜であり、第1の層と第2の層の幅が異なるものを用いる例である。図6(A)はレーザアニールされる基板の断面図を示している。なお、図1(B)や図5(B)とは光吸収層の構造が一部異なるだけであるので図6(A)における同一の箇所には同一の符号を用いる。   FIG. 6 illustrates an example in which the light absorption layer is a stacked film in which a first layer and a second layer are stacked, and the first layer and the second layer have different widths. FIG. 6A shows a cross-sectional view of a substrate to be laser annealed. Note that the same reference numerals are used for the same portions in FIG. 6A because only a part of the structure of the light absorption layer is different from that in FIGS.

まず、図6(A)に示すように、絶縁表面を有する基板101上に下地絶縁膜102と、半導体膜103と、絶縁膜104を形成する。そして、絶縁膜104上に金属元素あるいは半導体元素等からなる光吸収層の第1の層105aを形成する。   First, as illustrated in FIG. 6A, a base insulating film 102, a semiconductor film 103, and an insulating film 104 are formed over a substrate 101 having an insulating surface. Then, a light absorption layer first layer 105 a made of a metal element, a semiconductor element, or the like is formed over the insulating film 104.

第1の層105aは成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて図6(A)に示すようにパターニングし形成する。そして、第1の層105a上に光吸収層の第2の層105bを形成する。第2の層は、第1の層と異なる材料で形成することができる。第2の層105bは成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて図6(A)に示すように第1の層よりも幅が狭くなるようにパターニングし形成する。
このとき、第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層は、半導体膜103に温度分布ができるよう、その幅が0.5〜50μm程度のであることが好ましい。また、その間隔は1μm以上であることが好ましい。
The first layer 105a is formed by patterning using a photolithography method as shown in FIG. 6A after film formation. Then, a second layer 105b of a light absorption layer is formed over the first layer 105a. The second layer can be formed of a material different from that of the first layer. The second layer 105b is formed by patterning using a photolithography method so that the width of the second layer 105b is narrower than that of the first layer as shown in FIG. 6A.
At this time, the light absorption layer including the first layer 105 a and the second layer 105 b preferably has a width of about 0.5 to 50 μm so that the semiconductor film 103 can have a temperature distribution. Moreover, it is preferable that the space | interval is 1 micrometer or more.

この状態で、固体レーザの基本波を上記第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層に照射することで、半導体膜103は、低温領域(つまりは半導体膜103の真上に第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層がない領域)から徐々に高温領域(つまりは半導体膜103の真上に第1の層105aと第2の層105bが重なる領域)に向かって結晶化し、第1の層105aと第2の層105bが重なる領域で結晶成長した2つの単結晶同士が衝突し粒界が形成される。このようにして大粒径結晶を有する多結晶半導体膜103’を形成することができる。   In this state, the semiconductor film 103 is exposed to a low-temperature region (that is, directly above the semiconductor film 103) by irradiating the light absorption layer including the first layer 105a and the second layer 105b with the fundamental wave of the solid-state laser. A region where there is no light absorption layer including the first layer 105a and the second layer 105b) is gradually increased to a high temperature region (that is, a region where the first layer 105a and the second layer 105b overlap directly above the semiconductor film 103). The two single crystals that crystallize in the region where the first layer 105a and the second layer 105b overlap and collide with each other to form a grain boundary. In this manner, a polycrystalline semiconductor film 103 'having a large grain crystal can be formed.

次いで、図6(B)に示すように第1の層105aと第2の層105bからなる光吸収層、絶縁膜104、及び多結晶半導体膜103’をパターニングして、第1の層105aからなるゲート電極107、絶縁膜104からなるゲート絶縁膜106、及び島状の半導体膜を形成する。このとき、多層の光吸収層が重なる部分の下に結晶成長の終端部分の粒界が形成されるので、その部分を避け多層の光吸収層が重ならない部分、つまり第1の層のみが形成されている部分を用いてゲート電極107を形成する。これにより、結晶成長方向の粒界を避けてチャネル形成領域を形成することができる。   Next, as illustrated in FIG. 6B, the light absorption layer including the first layer 105a and the second layer 105b, the insulating film 104, and the polycrystalline semiconductor film 103 ′ are patterned to form the first layer 105a. A gate electrode 107, a gate insulating film 106 made of an insulating film 104, and an island-shaped semiconductor film are formed. At this time, since the grain boundary of the terminal portion of the crystal growth is formed below the portion where the multilayer light absorption layers overlap, only the portion where the multilayer light absorption layer does not overlap, that is, the first layer is formed. A gate electrode 107 is formed using the portion that has been formed. Thereby, a channel formation region can be formed while avoiding a grain boundary in the crystal growth direction.

次いで、島状の半導体膜にn型を付与する不純物元素(P、As等)、ここではリンを適宜添加して、チャネル形成領域110を画定し、ソース領域108及びドレイン領域109を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザ光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。   Next, an impurity element imparting n-type conductivity (P, As, or the like), here phosphorus, is added as appropriate to the island-shaped semiconductor film to define the channel formation region 110, and the source region 108 and the drain region 109 are formed. After the addition, heat treatment, intense light irradiation, or laser light irradiation is performed to activate the impurity element. Simultaneously with activation, plasma damage to the gate insulating film and plasma damage to the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer can be recovered.

以降の工程は、実施の形態2と同様に行うことができる。   The subsequent steps can be performed in the same manner as in the second embodiment.

ここでは、第1の層の上に第1の層より幅の狭い第2の層を形成する例を示したが、逆に第2の層上に第2の層より幅の広い第1の層を形成することもできる。   Here, an example in which the second layer narrower than the first layer is formed on the first layer is shown, but conversely, the first layer wider than the second layer is formed on the second layer. Layers can also be formed.

ここでは、光吸収層を2層で形成する例を示したが、光吸収層を3層以上の多層にすることもできる。   Here, an example in which the light absorption layer is formed of two layers is shown, but the light absorption layer may be a multilayer of three or more layers.

また、本実施の形態は実施の形態1、又は実施の形態2と自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1 or Embodiment Mode 2.

(実施の形態5)
図7は、半導体膜の下に光吸収層を設ける例を示す図である。まず、絶縁表面を有する基板101上に光吸収層105を形成する。光吸収層105は成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて図7(A)に示すようにパターニングし形成する。そして、光吸収層105上に絶縁膜104と、非晶質構造を有する半導体膜103を形成する。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which a light absorption layer is provided under a semiconductor film. First, the light absorption layer 105 is formed over the substrate 101 having an insulating surface. The light absorption layer 105 is formed by patterning as shown in FIG. 7A using a photolithography method after film formation. Then, the insulating film 104 and the semiconductor film 103 having an amorphous structure are formed over the light absorption layer 105.

絶縁表面を有する基板101として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などのガラス基板を用いる。また、本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、例えば直径数nmの無機粒子が有機ポリマーマトリックスに分散した材料をシート状に加工したプラスチック基板を用いてもよい。   As the substrate 101 having an insulating surface, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass is used. Further, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this step, for example, a plastic substrate obtained by processing a material in which inorganic particles having a diameter of several nm are dispersed in an organic polymer matrix into a sheet shape may be used.

光吸収層105は、近赤外から赤外の波長において半導体膜103に比べて吸収率の高い材料を用いる。例えば、W、Mo、Ti、Ta、Cr、Coなどの高融点金属から選ばれる1種、またはこれらの合金を用いる。また、これらの高融点金属の窒化物(WN、MoN、TiN、TaNなど)或いは金属の珪化物(WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2、CrSi2、CoSi2、PtSi2など)を用いて2層以上の積層としてもよい。 The light absorption layer 105 is formed using a material having a higher absorption rate than the semiconductor film 103 in the near-infrared to infrared wavelengths. For example, one kind selected from refractory metals such as W, Mo, Ti, Ta, Cr, Co, or an alloy thereof is used. Further, a nitride of these refractory metals (WN, MoN, TiN, TaN, etc.) or a silicide of the metal (WSi 2, etc. MoSi 2, TiSi 2, TaSi 2 , CrSi 2, CoSi 2, PtSi 2) using Two or more layers may be stacked.

絶縁膜104としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等の絶縁膜を用いる。代表的な一例は窒化珪素膜上に酸化珪素膜を積層形成する構造が採用される。 As the insulating film 104, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is used. As a typical example, a structure in which a silicon oxide film is stacked on a silicon nitride film is employed.

非晶質構造を有する半導体膜103としては、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などを公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜することによって得る。
また、非晶質構造を有する半導体膜103に代えて、成膜を行うだけで結晶構造を有する半導体膜(多結晶シリコン膜、微結晶半導体膜(マイクロクリスタル半導体膜、セミアモルファス半導体膜とも呼ぶ)など)を用いてもよい。
As the semiconductor film 103 having an amorphous structure, a semiconductor material containing silicon as its main component is used. Typically, an amorphous silicon film, an amorphous silicon germanium film, or the like is formed by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like).
Further, instead of the semiconductor film 103 having an amorphous structure, a semiconductor film having a crystalline structure by simply forming the film (polycrystalline silicon film, microcrystalline semiconductor film (also referred to as a microcrystalline semiconductor film or a semi-amorphous semiconductor film)) Etc.) may be used.

そして、半導体膜103上に絶縁膜704を形成し、この状態で固体レーザの基本波を光吸収層105に照射することで、半導体膜103は、低温領域(つまりは半導体膜103の真下に光吸収層105がない領域)から徐々に高温領域(つまりは半導体膜103の真下に光吸収層105がある領域)に向かって結晶化が始まり、光吸収層105が形成されている領域の真上の位置で結晶成長した2つの単結晶同士が衝突し粒界が形成される。このようにして多結晶半導体膜103’を形成する。絶縁膜704を形成し、絶縁膜704によって半導体膜103を物理的に押さえた状態で結晶化を行うことにより、結晶の衝突部分に凹凸ができないようにすることができる。凹凸ができたとしてもその大きさを小さくすることができる。また、結晶化工程において不純物が半導体膜中に混入し、半導体膜が汚染されることを防ぐことができる。絶縁膜704には酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等の絶縁膜を50〜300nm程度成膜して用いる。酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等を2層以上積層しても良い。 Then, an insulating film 704 is formed over the semiconductor film 103, and in this state, the light absorption layer 105 is irradiated with a fundamental wave of a solid-state laser. Crystallization starts from a region where the absorption layer 105 is not present) gradually toward a high temperature region (that is, a region where the light absorption layer 105 is located immediately below the semiconductor film 103), and immediately above the region where the light absorption layer 105 is formed. The two single crystals grown at the position collide with each other to form a grain boundary. In this way, a polycrystalline semiconductor film 103 ′ is formed. By forming the insulating film 704 and performing crystallization in a state where the semiconductor film 103 is physically pressed by the insulating film 704, unevenness can be prevented from occurring in the crystal collision portion. Even if irregularities are formed, the size can be reduced. In addition, impurities can be prevented from being mixed into the semiconductor film in the crystallization step and contaminating the semiconductor film. As the insulating film 704, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is formed to a thickness of about 50 to 300 nm. Two or more silicon oxide films, silicon nitride films, silicon oxynitride films (SiO x N y ), or the like may be stacked.

次いで、図7(B)に示すように多結晶半導体膜103’をパターニングし、n型を付与する不純物元素(P、As等)を添加して、チャネル形成領域110、ソース領域108及びドレイン領域109、チャネル形成領域110とソース領域108との間に第1のLDD領域706及びチャネル形成領域110とドレイン領域109との間に第2のLDD領域707を有する多結晶半導体膜を形成する。ここでは、絶縁膜104及び光吸収層105はエッチングせずにゲート絶縁膜106及びゲート電極107として用いる。このように、光吸収層105をゲート電極107に用いることによりチャネル長方向の粒界の数を一つに定めることができ、同一基板上の複数の薄膜素子の特性を揃えることができる。   Next, as shown in FIG. 7B, the polycrystalline semiconductor film 103 ′ is patterned, and an impurity element imparting n-type (P, As, or the like) is added to form a channel formation region 110, a source region 108, and a drain region. 109, a polycrystalline semiconductor film having a first LDD region 706 between the channel formation region 110 and the source region 108 and a second LDD region 707 between the channel formation region 110 and the drain region 109 is formed. Here, the insulating film 104 and the light absorption layer 105 are used as the gate insulating film 106 and the gate electrode 107 without being etched. Thus, by using the light absorption layer 105 as the gate electrode 107, the number of grain boundaries in the channel length direction can be determined to be one, and the characteristics of a plurality of thin film elements on the same substrate can be made uniform.

次いで、層間絶縁膜111を形成し、ソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、導電膜を成膜してパターニングを行ってソース電極112、ドレイン電極113を形成してボトムゲート型のTFT(nチャネル型TFT)を完成させる。層間絶縁膜111としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等の絶縁膜を用いる。代表的な一例は窒化珪素膜上に酸化珪素膜を積層形成する構造が採用される。 Next, an interlayer insulating film 111 is formed, contact holes reaching the source region and the drain region are formed, a conductive film is formed and patterned to form the source electrode 112 and the drain electrode 113, thereby forming a bottom gate type TFT. (N-channel TFT) is completed. As the interlayer insulating film 111, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is used. As a typical example, a structure in which a silicon oxide film is stacked on a silicon nitride film is employed.

また、図7ではnチャネル型TFTを用いて説明したが、n型不純物元素に代えてp型不純物元素を用いることによってpチャネル型TFTを形成することができることは言うまでもない。   In FIG. 7, the n-channel TFT is used for explanation, but it goes without saying that a p-channel TFT can be formed by using a p-type impurity element instead of the n-type impurity element.

また、シングルゲート構造のTFTに限定されず、TFTのオフ電流値のバラツキをさらに低減するため、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型TFT、例えばダブルゲート型TFTとしてもよい。   Further, the present invention is not limited to a single-gate TFT, and a multi-gate TFT having a plurality of channel formation regions, for example, a double-gate TFT may be used in order to further reduce variation in the off-current value of the TFT.

また、本実施の形態は実施の形態1、又は実施の形態2と自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1 or Embodiment Mode 2.

(実施の形態6)
図8は、本発明の光吸収層を基板全体に形成するのではなく、基板の特定の領域に選択的に形成する例を示す図である。
(Embodiment 6)
FIG. 8 is a diagram showing an example in which the light absorption layer of the present invention is not formed over the entire substrate but selectively formed in a specific region of the substrate.

図8(A)は、薄膜素子を形成する領域のみに選択的に光吸収層を形成する例を示す。ここで、薄膜素子は基板上に半導体、絶縁体又は導電体の薄膜を適宜積層して形成したものであり、代表的には薄膜トランジスタがあげられる。
基板上には端子部1208やシール材1205を設ける部分等に薄膜素子を形成しない領域がある。それらの領域は、非晶質構造を有する半導体膜を結晶成長させる必要がない。よって、それらの領域には光吸収層を形成せずに薄膜素子を形成する領域のみに選択的に光吸収層を形成することによって、必要な領域のみを結晶成長させ必要な領域のみに多結晶半導体膜を形成することができる。図8(A)は、端子部1208やシール材1205を設ける部分には光吸収層105を形成せず、ソース側駆動回路1201、ゲート側駆動回路1203及び画素部1202には光吸収層105を形成する例を示す。
FIG. 8A shows an example in which a light absorption layer is selectively formed only in a region where a thin film element is formed. Here, the thin film element is formed by appropriately laminating a thin film of a semiconductor, an insulator or a conductor on a substrate, and typically includes a thin film transistor.
On the substrate, there is a region where a thin film element is not formed in a portion where the terminal portion 1208 and the sealant 1205 are provided. These regions do not require crystal growth of a semiconductor film having an amorphous structure. Therefore, by selectively forming the light absorption layer only in the region where the thin film element is formed without forming the light absorption layer in those regions, only the necessary region is crystal-grown, and only the necessary region is polycrystalline. A semiconductor film can be formed. In FIG. 8A, the light absorption layer 105 is not formed in a portion where the terminal portion 1208 or the sealant 1205 is provided, and the light absorption layer 105 is formed in the source side driver circuit 1201, the gate side driver circuit 1203, and the pixel portion 1202. An example of forming is shown.

図8(B)は、端子部1208やシール材1205を設ける部分や画素部1202には光吸収層105を形成せず、ソース側駆動回路1201及びゲート側駆動回路1203等の駆動回路部のみに光吸収層105を形成する例を示す。図8(B)のように選択的に駆動回路部のみに光吸収層を形成することにより、駆動回路部のみに大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を形成することができる。その結果、駆動回路部は大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を用いて薄膜素子を形成することができる。一方、画素部は半導体膜が結晶化されないので、画素部は非晶質構造を有する半導体膜を用いて薄膜素子を形成することができる。このように、大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を用いる領域のみに選択的に光吸収層を形成することにより、一枚の基板上に多結晶半導体膜と非晶質構造を有する半導体膜とを作り分けることができ、一枚の基板上に異なる特性を有する薄膜素子を作り分けることができる。   In FIG. 8B, the light absorption layer 105 is not formed in a portion where the terminal portion 1208 and the sealant 1205 are provided, or in the pixel portion 1202, and only in the driver circuit portion such as the source side driver circuit 1201 and the gate side driver circuit 1203. An example in which the light absorption layer 105 is formed is shown. By selectively forming the light absorption layer only in the driver circuit portion as shown in FIG. 8B, a polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal can be formed only in the driver circuit portion. As a result, the driver circuit portion can form a thin film element using a polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal. On the other hand, since the semiconductor film of the pixel portion is not crystallized, the pixel portion can form a thin film element using a semiconductor film having an amorphous structure. Thus, by selectively forming a light absorption layer only in a region using a polycrystalline semiconductor film having a large grain crystal, a polycrystalline semiconductor film and a semiconductor film having an amorphous structure on a single substrate And thin film elements having different characteristics can be formed on a single substrate.

また、本実施の形態は実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、又は実施の形態5と自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 3, Embodiment Mode 4, or Embodiment Mode 5.

(実施の形態7)
以下に、本発明を用いたデュアルゲート構造のTFTの一例を図9を用いて示す。
(Embodiment 7)
An example of a dual gate TFT using the present invention will be described below with reference to FIG.

図9に示すTFTは、絶縁表面を有する基板710上に下地絶縁膜711が設けられ、下地絶縁膜711上に下部電極712が設けられている。   In the TFT illustrated in FIG. 9, a base insulating film 711 is provided over a substrate 710 having an insulating surface, and a lower electrode 712 is provided over the base insulating film 711.

下部電極712は光吸収層を兼ねる。したがって、近赤外から赤外の波長において半導体膜103に比べて吸収率の高い材料を用いる。例えば、W、Mo、Ti、Ta、Cr、Coなどの高融点金属から選ばれる1種、またはこれらの合金を用いる。また、これらの高融点金属の窒化物(WN、MoN、TiN、TaNなど)或いは金属の珪化物(WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2、CrSi2、CoSi2、PtSi2など)を用いて2層以上の積層としてもよい。ここでは、下部電極712としてタングステンを用い、タングステン層を50nmの厚さで形成する。なお、下部電極712の厚さは、20nm〜50nmの厚さであればよい。 The lower electrode 712 also serves as a light absorption layer. Therefore, a material having a higher absorptance than the semiconductor film 103 is used in the near-infrared to infrared wavelengths. For example, one kind selected from refractory metals such as W, Mo, Ti, Ta, Cr, Co, or an alloy thereof is used. Further, a nitride of these refractory metals (WN, MoN, TiN, TaN, etc.) or a silicide of the metal (WSi 2, etc. MoSi 2, TiSi 2, TaSi 2 , CrSi 2, CoSi 2, PtSi 2) using Two or more layers may be stacked. Here, tungsten is used for the lower electrode 712, and a tungsten layer is formed to a thickness of 50 nm. The thickness of the lower electrode 712 may be 20 nm to 50 nm.

その後、マスク(例えばレジストマスク)を用いてエッチングすることによって下部電極712を形成する。このとき、例えば、酸素プラズマをあてることにより、レジストマスクを細めることができる。このような工程を経た後にエッチングを行うと、ゲート電極となる下部電極712の側面をテーパー形状とすることができる。 Thereafter, the lower electrode 712 is formed by etching using a mask (for example, a resist mask). At this time, for example, the resist mask can be thinned by applying oxygen plasma. When etching is performed after such a step, the side surface of the lower electrode 712 to be a gate electrode can be tapered.

なお、所定の場所に材料を吐出することが可能な印刷法や、インクジェット法に代表される液滴吐出法により、下部電極712を直接形成することも可能である。この方法を用いると、マスクを用いることなく下部電極712を形成することができる。 Note that the lower electrode 712 can also be directly formed by a printing method capable of discharging a material to a predetermined place or a droplet discharging method typified by an inkjet method. When this method is used, the lower electrode 712 can be formed without using a mask.

また、下部電極712は、第1のゲート絶縁膜となる第1絶縁膜713および第2絶縁膜714で覆われている。第1のゲート絶縁膜は少なくとも酸素または窒素を有する絶縁膜である。なお、ここでは、第1絶縁膜713として窒化酸化珪素膜(SiNxOy(ただし、x>y))を50nmの厚さで成膜し、第2絶縁膜714として酸化窒化珪素膜(SiOxNy(ただし、x>y))を100nmの厚さで形成するが、これに限定されるものではない。   The lower electrode 712 is covered with a first insulating film 713 and a second insulating film 714 that serve as a first gate insulating film. The first gate insulating film is an insulating film containing at least oxygen or nitrogen. Note that here, a silicon nitride oxide film (SiNxOy (where x> y)) is formed as the first insulating film 713 with a thickness of 50 nm, and a silicon oxynitride film (SiOxNy (wherein x> y) is used as the second insulating film 714. x> y)) is formed with a thickness of 100 nm, but is not limited thereto.

第2絶縁膜714上には、第1のゲート絶縁膜を介して下部電極712と重なる半導体層が設けられている。この半導体層は、減圧熱CVD法、プラズマCVD法またはスパッタ法などの成膜法で形成された半導体膜を実施の形態5に示すレーザ照射方法によって結晶化し、その後パターニングされたものである。実施の形態5に示す固体レーザの基本波を用いたレーザ照射方法により、チャネル長方向の結晶粒界を一つに定めることができ、同一基板上の複数の薄膜素子同士の特性を揃えることができる。   A semiconductor layer which overlaps with the lower electrode 712 is provided over the second insulating film 714 with the first gate insulating film interposed therebetween. This semiconductor layer is formed by crystallizing a semiconductor film formed by a film forming method such as a low pressure thermal CVD method, a plasma CVD method, or a sputtering method by the laser irradiation method described in the fifth embodiment and then patterning. With the laser irradiation method using the fundamental wave of the solid-state laser shown in Embodiment Mode 5, a single crystal grain boundary in the channel length direction can be determined, and the characteristics of a plurality of thin film elements on the same substrate can be aligned. it can.

また、半導体層は、少なくとも酸素または窒素を有する絶縁膜からなる第2のゲート絶縁膜718で覆われている。また、結晶化のためのレーザ光照射を行わずに第2のゲート絶縁膜718を形成し、第2のゲート絶縁膜718によって半導体層を物理的に押さえつけ、図1に示すレーザ装置でレーザ照射を行ってもよい。その場合、第2のゲート絶縁膜718によりレーザ照射による膜飛びを防止できる。   The semiconductor layer is covered with a second gate insulating film 718 made of an insulating film containing at least oxygen or nitrogen. In addition, the second gate insulating film 718 is formed without performing laser irradiation for crystallization, the semiconductor layer is physically pressed by the second gate insulating film 718, and laser irradiation is performed with the laser device illustrated in FIG. May be performed. In that case, film jump due to laser irradiation can be prevented by the second gate insulating film 718.

また、第2のゲート絶縁膜718上に上部電極の下層720bと、上部電極の上層720aとが設けられている。なお、上部電極の下層720bは上部電極の上層720aよりも幅が広いパターンとなっている。上部電極の下層720bと、上部電極の上層720aはともに導電性を有する材料を用いればよい。   An upper electrode lower layer 720 b and an upper electrode upper layer 720 a are provided over the second gate insulating film 718. The lower layer 720b of the upper electrode has a pattern wider than the upper layer 720a of the upper electrode. Both the lower layer 720b of the upper electrode and the upper layer 720a of the upper electrode may be made of a conductive material.

また、半導体層は、高濃度に不純物元素が添加されたソース領域716と、チャネル形成領域715と、高濃度に不純物元素が添加されたドレイン領域717を少なくとも有している。ここでは、上部電極の下層720bを設けた状態で、不純物元素を添加することによって、上部電極の下層720bに重なる第1低濃度不純物領域(第1LDD領域)719aをソース領域716とチャネル形成領域715との間に形成している。また、同様に上部電極の下層720bに重なる第2低濃度不純物領域(第2LDD領域)719bをドレイン領域717とチャネル形成領域715との間に形成している。   The semiconductor layer includes at least a source region 716 to which an impurity element is added at a high concentration, a channel formation region 715, and a drain region 717 to which an impurity element is added at a high concentration. Here, the first low-concentration impurity region (first LDD region) 719a overlapping the lower layer 720b of the upper electrode is added to the source region 716 and the channel formation region 715 by adding an impurity element with the lower layer 720b of the upper electrode provided. And formed between. Similarly, a second low-concentration impurity region (second LDD region) 719 b that overlaps the lower layer 720 b of the upper electrode is formed between the drain region 717 and the channel formation region 715.

また、上部電極の下層720bと、上部電極の上層720aを覆う絶縁膜721が設けられ、絶縁膜721上には平坦性を高める絶縁膜722が設けられている。平坦性を高める絶縁膜722としては、有機材料や無機材料を用いることができる。有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。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。またポリシラザンとは、珪素(Si)と窒素(N)の結合を有するポリマー材料、いわゆるポリシラザンを含む液体材料を出発原料として形成される。無機材料としては、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy(ただし、x>y))、窒化酸化珪素(SiNxOy(ただし、x>y))等の、少なくとも酸素又は窒素を有する絶縁膜を用いることができる。また、平坦性を高める絶縁膜722として、これらの絶縁膜を積層したものを用いてもよい。特に、有機材料を用いて平坦性を高める絶縁膜を形成すると、平坦性は高まる一方で、有機材料によって水分や酸素が吸収されてしまう。これを防止するため、有機材料上に、無機材料を有する絶縁膜を形成するとよい。無機材料に窒素を有する絶縁膜を用いると、Na等のアルカリイオンの侵入を防ぐことができる。   An insulating film 721 covering the lower layer 720b of the upper electrode and the upper layer 720a of the upper electrode is provided, and an insulating film 722 for improving flatness is provided on the insulating film 721. As the insulating film 722 that improves planarity, an organic material or an inorganic material can be used. As the organic material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, benzocyclobutene, siloxane, or polysilazane can be used. 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. Polysilazane is formed using a polymer material having a bond of silicon (Si) and nitrogen (N), that is, a liquid material containing so-called polysilazane as a starting material. Examples of the inorganic material include at least oxygen or silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy (where x> y)), silicon nitride oxide (SiNxOy (where x> y)), or the like. An insulating film containing nitrogen can be used. Alternatively, a stacked film of these insulating films may be used as the insulating film 722 for improving flatness. In particular, when an insulating film that increases flatness is formed using an organic material, the flatness is increased, but moisture and oxygen are absorbed by the organic material. In order to prevent this, an insulating film containing an inorganic material is preferably formed over the organic material. When an insulating film containing nitrogen is used as the inorganic material, entry of alkali ions such as Na can be prevented.

また、平坦性を高める絶縁膜722上には、ソース領域716に達するコンタクトホールを介してソース配線723が設けられている。同様に平坦性を高める絶縁膜722上には、ドレイン領域717に達するコンタクトホールを介してドレイン配線724が設けられている。   Further, a source wiring 723 is provided over the insulating film 722 that improves planarity through a contact hole reaching the source region 716. Similarly, a drain wiring 724 is provided over the insulating film 722 for improving flatness through a contact hole reaching the drain region 717.

図9に示す構造を有するTFTは、一つの半導体層の上下にチャネル(デュアルチャネル)を形成するデュアルゲート構造のTFTである。デュアルゲート構造のTFTの下部電極712は、上部電極と別にTFTを制御できる特徴を有しており、閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。また、デュアルゲート構造のTFTは、絶縁膜を挟んだ下部電極と半導体層とで容量を形成することができる。   The TFT having the structure shown in FIG. 9 is a dual-gate TFT in which a channel (dual channel) is formed above and below one semiconductor layer. The lower electrode 712 of the dual-gate TFT has a feature that the TFT can be controlled separately from the upper electrode, can suppress variation in threshold value, and can suppress off-state current. In the dual gate TFT, a capacitor can be formed by a lower electrode and a semiconductor layer with an insulating film interposed therebetween.

また、本実施の形態は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態5、または実施の形態6と自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 5, or Embodiment Mode 6.

(実施の形態8)
本発明は、液晶表示装置または発光表示装置の作製方法に適用することができる。ここでは、画素部と駆動回路と端子部とを同一基板上に形成した表示装置の例を示す。本発明により、高速な駆動に追随できる半導体薄膜が得られ、より高性能なTFTを用いて駆動回路を構成することができる。図10では表示装置として有機発光素子を有する発光装置の一例を示す。
(Embodiment 8)
The present invention can be applied to a method for manufacturing a liquid crystal display device or a light-emitting display device. Here, an example of a display device in which a pixel portion, a driver circuit, and a terminal portion are formed over the same substrate is shown. According to the present invention, a semiconductor thin film that can follow high-speed driving can be obtained, and a driving circuit can be configured using higher-performance TFTs. FIG. 10 shows an example of a light-emitting device having an organic light-emitting element as a display device.

基板610上に下地絶縁膜を形成した後、各半導体層を形成する。半導体層の結晶化は実施の形態1〜4のいずれかに従って行う。実施の形態1〜4のいずれかに従って結晶化を行えば、一度に大面積の半導体膜を所定の方向に結晶成長させて大粒径結晶を有する多結晶半導体膜を形成することができる。また、結晶粒界の位置を制御できる。従って、チャネル長方向に結晶粒界を一つも含まない薄膜素子を形成でき、電気的特性の高い薄膜素子を形成することができる。 After a base insulating film is formed over the substrate 610, each semiconductor layer is formed. Crystallization of the semiconductor layer is performed according to any of Embodiments 1 to 4. When crystallization is performed according to any of Embodiments 1 to 4, a semiconductor film having a large grain size can be formed by growing a semiconductor film having a large area at a time in a predetermined direction. In addition, the position of the crystal grain boundary can be controlled. Therefore, a thin film element including no crystal grain boundary in the channel length direction can be formed, and a thin film element having high electrical characteristics can be formed.

次いで、半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成した後、各ゲート電極、端子電極を形成する。次いで、nチャネル型TFT636を形成するため、半導体にn型を付与する不純物元素(代表的にはリン、またはAs)をドープし、pチャネル型TFT637を形成するため、半導体にp型を付与する不純物元素(代表的にはボロン)をドープしてソース領域およびドレイン領域、必要であればLDD領域を適宜形成する。次いで、PCVD法により得られる水素を含む窒化酸化珪素膜(SiNO膜)を形成した後、半導体層に添加された不純物元素の活性化および水素化を行う。   Next, after forming a gate insulating film covering the semiconductor layer, each gate electrode and terminal electrode are formed. Next, an impurity element imparting n-type conductivity (typically phosphorus or As) is doped into the semiconductor in order to form an n-channel TFT 636, and p-type is imparted to the semiconductor in order to form a p-channel TFT 637. A source region and a drain region, and if necessary, an LDD region are appropriately formed by doping with an impurity element (typically boron). Next, after forming a silicon nitride oxide film (SiNO film) containing hydrogen obtained by a PCVD method, the impurity element added to the semiconductor layer is activated and hydrogenated.

次いで、層間絶縁膜となる平坦化絶縁膜616を形成する。平坦化絶縁膜616としては、塗布法によって得られるシリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。   Next, a planarization insulating film 616 to be an interlayer insulating film is formed. As the planarization insulating film 616, an insulating film having a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O) obtained by a coating method is used.

次いで、マスクを用いて平坦化絶縁膜にコンタクトホールを形成すると同時に周縁部の平坦化絶縁膜を除去する。 Next, a contact hole is formed in the planarization insulating film using a mask, and at the same time, the planarization insulating film at the peripheral portion is removed.

次いで、平坦化絶縁膜616をマスクとしてエッチングを行い、露呈している水素を含むSiNO膜またはゲート絶縁膜を選択的に除去する。 Next, etching is performed using the planarization insulating film 616 as a mask to selectively remove the exposed SiNO film or gate insulating film containing hydrogen.

次いで、導電膜を形成した後、マスクを用いてエッチングを行い、ドレイン配線やソース配線を形成する。 Next, after forming a conductive film, etching is performed using a mask to form drain wirings and source wirings.

次いで、第1の電極623、即ち、有機発光素子の陽極(或いは陰極)を形成する。第1の電極623としては、仕事関数の高い導電膜を用いることが好ましく、インジウム錫酸化物(ITO)の他、例えば、Si元素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)や酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料、もしくはこれらを組み合わせた化合物を含む膜を用いることができる。中でもITSOは、ベークを行ってもITOのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ITSOは、ITOよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも陰極とのショートが生じにくく、発光素子の陽極として適している。 Next, the first electrode 623, that is, the anode (or cathode) of the organic light emitting element is formed. As the first electrode 623, a conductive film having a high work function is preferably used, and in addition to indium tin oxide (ITO), for example, indium tin oxide containing Si element (ITSO) or indium oxide is 2 to 20%. A film containing a transparent conductive material such as IZO (Indium Zinc Oxide) mixed with 1% zinc oxide (ZnO) or a combination thereof can be used. In particular, ITSO does not crystallize like ITO even when baked and remains in an amorphous state. Therefore, ITSO has higher flatness than ITO, and even if the layer containing an organic compound is thin, short-circuiting with the cathode hardly occurs, so that ITSO is suitable as an anode of a light-emitting element.

次いで、塗布法により得られるSOG膜(例えば、アルキル基を含むSiOx膜)をパターニングして、第1の電極623の端部を覆う絶縁物629(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)を形成する。絶縁物629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。また、絶縁物629の材料として、黒色顔料やカーボンブラックを分散させてなる感光性または非感光性の有機材料を用いてもよく、ブラックマトリクス(BM)として機能させてもよい。 Next, an SOG film obtained by a coating method (for example, an SiOx film containing an alkyl group) is patterned to form an insulator 629 (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) that covers an end portion of the first electrode 623. Form. The insulator 629 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. Further, as a material of the insulator 629, a photosensitive or non-photosensitive organic material in which a black pigment or carbon black is dispersed may be used, and the insulator 629 may function as a black matrix (BM).

次いで、有機化合物を含む層624を、蒸着法、熱転写法、液滴吐出法、またはスクリーン印刷法を用いて形成する。有機化合物を含む層624は、積層構造であり、例えば、電子輸送層(電子注入層)、発光層、正孔輸送層、正孔注入層と順次積層する。   Next, a layer 624 containing an organic compound is formed by an evaporation method, a thermal transfer method, a droplet discharge method, or a screen printing method. The layer 624 containing an organic compound has a stacked structure, and is sequentially stacked with, for example, an electron transport layer (electron injection layer), a light emitting layer, a hole transport layer, and a hole injection layer.

ここでは、蒸着法を用いてモリブデン酸化物(MoOx)と、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(α−NPD)と、ルブレンとを共蒸着して第1の有機化合物を含む層(第1の層)を第1の電極623上に形成する。次いで、蒸着マスクを用いて選択的にα−NPDを蒸着し、第1の有機化合物を含む層の上に正孔輸送層(第2の層)を形成する。また、モリブデン酸化物(MoOx)に代えて、MoNx、VOx、RuOx、CoOx、CuOx、ZnNx、WNx、InOx、InNx、SnOx、SnNx、SbOx、SbNxから選ばれる1種または複数腫を用いることができる。   Here, molybdenum oxide (MoOx), 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (α-NPD), and rubrene are used together by vapor deposition. A layer containing a first organic compound (first layer) is formed over the first electrode 623 by vapor deposition. Next, α-NPD is selectively deposited using a deposition mask to form a hole transport layer (second layer) on the layer containing the first organic compound. Further, in place of molybdenum oxide (MoOx), one or more tumors selected from MoNx, VOx, RuOx, CoOx, CuOx, ZnNx, WNx, InOx, InNx, SnOx, SnNx, SbOx, and SbNx can be used. .

次いで、選択的に発光層(第3の層)を形成する。発光層は、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物(昇華性を有さず、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)、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。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。
Next, a light emitting layer (third layer) is selectively formed. The light-emitting layer is formed of a charge injecting and transporting substance containing an organic compound or an inorganic compound and a light-emitting material. From the number of molecules thereof, a low molecular weight organic compound or a medium molecular weight organic compound (having no sublimation property and a molecular number of 20 Or an organic compound having a chain molecule length of 10 μm or less), including one or a plurality of layers selected from high-molecular organic compounds, and having an electron injection / transport property or a hole injection / transport property You may combine with a compound. 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.

フルカラー表示装置とするためには発光色(R、G、B)ごとに蒸着マスクのアライメントを行ってそれぞれ選択的に蒸着する。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を画素毎に形成する。   In order to obtain a full-color display device, the vapor deposition mask is aligned for each of the emission colors (R, G, B) to selectively deposit each. Typically, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed for each pixel.

次いで、蒸着マスクを用いて選択的にAlq3(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム)を蒸着し、発光層上に電子輸送層(第4の層)を形成する。次いで、4,4−ビス(5−メチルベンズオキサゾル−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)とリチウム(Li)とを共蒸着し、電子輸送層および絶縁物を覆って全面に電子注入層(第5の層)を形成する。なお、有機化合物を含む層624(第1の層〜第5の層)の各材料は適宜選択し、各膜厚も調整する。 Next, Alq 3 (tris (8-quinolinolato) aluminum) is selectively deposited using a deposition mask to form an electron transport layer (fourth layer) on the light emitting layer. Next, 4,4-bis (5-methylbenzoxazol-2-yl) stilbene (abbreviation: BzOs) and lithium (Li) are co-evaporated to cover the electron transport layer and the insulator, and an electron injection layer is formed over the entire surface. (Fifth layer) is formed. Note that each material of the layer 624 (the first layer to the fifth layer) containing an organic compound is appropriately selected, and each film thickness is also adjusted.

以上に掲げる有機化合物を含む層624を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。   The above-described substances forming the layer 624 containing an organic compound are examples, and include a hole injection transport layer, a hole transport layer, an electron injection transport layer, an electron transport layer, a light emitting layer, an electron block layer, a hole block layer, and the like. A light-emitting element can be formed by appropriately stacking these functional layers. Moreover, you may form the mixed layer or mixed junction which combined these each layer. The layer structure of the light-emitting layer can be changed, and instead of having a specific electron injection region or light-emitting region, it is possible to provide a modification with an electrode for this purpose or a dispersed light-emitting material. Can be permitted without departing from the spirit of the present invention.

次いで、有機化合物を含む層624上に透明導電膜からなる第2の電極625、即ち、有機発光素子の陰極(或いは陽極)を形成する。次いで、蒸着法またはスパッタ法により透明保護層626を形成する。透明保護層626は、第2の電極625を保護する。透明保護層626としては、PCVD法による緻密な無機絶縁膜(SiN、SiNO膜など)、スパッタ法による緻密な無機絶縁膜(SiN、SiNO膜など)、炭素を主成分とする薄膜(DLC膜、CN膜、アモルファスカーボン膜)、金属酸化物膜(WO2、Al23、AlNXYなど)などを用いることが好ましい。透明とは、可視光の透過率が8
0〜100%であることを指す。
Next, a second electrode 625 made of a transparent conductive film, that is, a cathode (or an anode) of the organic light-emitting element is formed over the layer 624 containing an organic compound. Next, a transparent protective layer 626 is formed by vapor deposition or sputtering. The transparent protective layer 626 protects the second electrode 625. As the transparent protective layer 626, a dense inorganic insulating film (SiN, SiNO film, etc.) by a PCVD method, a dense inorganic insulating film (SiN, SiNO film, etc.) by a sputtering method, a thin film (DLC film, CN film, amorphous carbon film), metal oxide film (WO 2 , Al 2 O 3 , AlN X O Y etc.) are preferably used. Transparent means a visible light transmittance of 8
It indicates 0 to 100%.

次いで、透明な封止基板633をシール材628で貼り合わせて発光素子を封止する。即ち、発光表示装置は、表示領域の外周をシール材で囲み、一対の基板で封止される。TFTの層間絶縁膜は、基板全面に設けられているため、シール材のパターンが層間絶縁膜の外周縁よりも内側に描画された場合、シール材のパターンの外側に位置する層間絶縁膜の一部から水分や不純物が浸入する恐れがある。従って、TFTの層間絶縁膜として用いる平坦化絶縁膜の外周は、シール材のパターンの内側、好ましくは、シール材パターンと重なるようにして平坦化絶縁膜の端部をシール材が覆うようにする。なお、シール材628で囲まれた領域には透明な充填材627を充填する。透明な充填材627としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド
樹脂、フェノール樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることが可能である。
Next, a transparent sealing substrate 633 is attached with a sealant 628 to seal the light emitting element. That is, the light emitting display device is sealed with a pair of substrates by surrounding the outer periphery of the display region with a sealant. Since the interlayer insulating film of the TFT is provided on the entire surface of the substrate, when the sealing material pattern is drawn on the inner side of the outer peripheral edge of the interlayer insulating film, one of the interlayer insulating films located outside the sealing material pattern. There is a risk of moisture and impurities entering from the part. Accordingly, the outer periphery of the planarization insulating film used as the interlayer insulating film of the TFT is overlapped with the inside of the sealing material pattern, preferably, the sealing material pattern so that the end of the planarizing insulating film covers the sealing material. . Note that a region surrounded by the sealant 628 is filled with a transparent filler 627. As the transparent filler 627, ultraviolet curable resin, thermosetting resin, silicone resin, epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, phenol resin, PVC (polyvinyl chloride), PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) Can be used.

また、シール材628で囲まれた領域に透明な充填材を充填する代わりに、乾燥した不活性ガスを充填してもよく、その場合には、表示を妨げない箇所に酸化カルシウムや酸化バリウムなどのような化学吸着によって水分を吸収する乾燥剤を配置する。   Further, instead of filling the region surrounded by the sealing material 628 with a transparent filler, it may be filled with a dry inert gas. In that case, calcium oxide, barium oxide, etc. A desiccant that absorbs moisture by chemical adsorption is disposed.

最後にFPC632を異方性導電膜631により公知の方法で端子電極と貼りつける。端子電極は、透明導電膜を用いることが好ましく、ゲート配線と同時に形成された端子電極上に形成する。(図10)   Finally, the FPC 632 is attached to the terminal electrode by an anisotropic conductive film 631 by a known method. The terminal electrode is preferably made of a transparent conductive film, and is formed on the terminal electrode formed simultaneously with the gate wiring. (Fig. 10)

以上の工程によって、画素部と駆動回路と端子部とを同一基板上に形成することができる。 Through the above steps, the pixel portion, the driver circuit, and the terminal portion can be formed over the same substrate.

また、発光素子の光は、基板610及び封止基板633を通過して両側に取り出される。図10に示す構造は、基板と封止基板の両方を通過させて光を取り出す構造の発光装置である。   In addition, light from the light-emitting element passes through the substrate 610 and the sealing substrate 633 and is extracted to both sides. The structure illustrated in FIG. 10 is a light-emitting device having a structure in which light is extracted through both a substrate and a sealing substrate.

基板と封止基板の両方を通過させて光を取り出す構造の発光装置の構成に応じて、偏光板、円偏光板、またはそれらを組み合わせて設けることができる。その結果、きれいな黒表示を行え、コントラストが向上する。さらに、円偏光板を設けることにより反射光を防止することができる。   A polarizing plate, a circularly polarizing plate, or a combination thereof can be provided depending on the structure of the light-emitting device in which light is extracted through both the substrate and the sealing substrate. As a result, a clear black display can be performed and the contrast is improved. Furthermore, reflection light can be prevented by providing a circularly polarizing plate.

また、透明導電膜からなる第2の電極625に代えて反射性の金属材料を用いれば、下方出射型の発光装置とすることができる。また、透明導電膜からなる第1の電極623を用いれば上方出射型の発光装置とすることができる。   In addition, when a reflective metal material is used instead of the second electrode 625 formed of a transparent conductive film, a bottom emission type light-emitting device can be obtained. When the first electrode 623 made of a transparent conductive film is used, a top emission light-emitting device can be obtained.

また、必要であれば、偏光板や円偏光板だけでなく、他の光学フィルム(位相差板、カラーフィルター、色変換フィルターなど)やマイクロレンズアレイを設けてもよい。例えば、表示領域と重なる封止基板の発光素子側の面あるいは、観察者側の面にカラーフィルターを設け、表示部に設けたRGBの発光素子からそれぞれの発光の色純度を向上させてもよい。また、表示部に白色の発光素子を設け、カラーフィルター、又はカラーフィルター及び色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示を可能とさせてもよい。   Further, if necessary, not only a polarizing plate and a circularly polarizing plate, but also other optical films (such as a phase difference plate, a color filter, a color conversion filter) and a micro lens array may be provided. For example, a color filter may be provided on the light emitting element side surface or the viewer side surface of the sealing substrate that overlaps the display region, and the color purity of each light emission may be improved from the RGB light emitting elements provided in the display unit. . Alternatively, a white light emitting element may be provided in the display portion, and a color filter or a color filter and a color conversion layer may be separately provided to enable full color display.

また、発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。   In the light emitting device, a driving method for screen display is not particularly limited, and for example, a dot sequential driving method, a line sequential driving method, a surface sequential driving method, or the like may be used. Typically, a line sequential driving method is used, and a time-division gray scale driving method or an area gray scale driving method may be used as appropriate. The video signal input to the source line of the light-emitting device may be an analog signal or a digital signal, and a drive circuit or the like may be designed in accordance with the video signal as appropriate.

さらに、ビデオ信号がデジタルの発光装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧(CV)のものと、定電流(CC)のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの(CV)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CVCC)とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの(CC)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CCCC)とがある。   Further, in a light emitting device in which a video signal is digital, there are a video signal input to a pixel having a constant voltage (CV) and a constant current (CC). A video signal having a constant voltage (CV) includes a constant voltage (CVCV) applied to the light emitting element and a constant current (CVCC) applied to the light emitting element. In addition, a video signal having a constant current (CC) includes a constant voltage (CCCV) applied to the light emitting element and a constant current (CCCC) applied to the light emitting element.

また、発光装置において、静電破壊防止のための保護回路(保護ダイオードなど)を設けてもよい。   In the light emitting device, a protection circuit (such as a protection diode) for preventing electrostatic breakdown may be provided.

さらに、上記作製方法によって作製される発光表示パネルにFPCや、駆動用の駆動ICを実装する例について説明する。 Further, an example in which an FPC or a driving IC for driving is mounted on a light-emitting display panel manufactured by the above manufacturing method will be described.

図11(A)に示す図は、FPC1209を4カ所の端子部1208に貼り付けた発光装置の上面図の一例を示している。基板1210上には発光素子及びTFTを含む画素部1202と、TFTを含むゲート側駆動回路1203と、TFTを含むソース側駆動回路1201とが形成されている。TFTの活性層が結晶構造を有する半導体膜で構成されており、同一基板上にこれらの回路を形成している。従って、システムオンパネル化を実現したEL表示パネルを作製することができる。   FIG. 11A illustrates an example of a top view of a light-emitting device in which an FPC 1209 is attached to four terminal portions 1208. Over a substrate 1210, a pixel portion 1202 including a light emitting element and a TFT, a gate side driver circuit 1203 including a TFT, and a source side driver circuit 1201 including a TFT are formed. The active layer of the TFT is composed of a semiconductor film having a crystal structure, and these circuits are formed on the same substrate. Therefore, an EL display panel that realizes system-on-panel can be manufactured.

なお、基板1210はコンタクト部以外において保護膜で覆われており、保護膜上に光触媒機能を有する物質を含む下地層が設けられている。 Note that the substrate 1210 is covered with a protective film except for the contact portion, and a base layer containing a substance having a photocatalytic function is provided over the protective film.

また、画素部を挟むように2カ所に設けられた接続領域1207は、発光素子の第2の電極を下層の配線とコンタクトさせるために設けている。なお、発光素子の第1の電極は画素部に設けられたTFTと電気的に接続している。   In addition, connection regions 1207 provided at two positions so as to sandwich the pixel portion are provided in order to contact the second electrode of the light emitting element with a lower wiring. Note that the first electrode of the light-emitting element is electrically connected to a TFT provided in the pixel portion.

また、封止基板1204は、画素部および駆動回路を囲むシール材1205、およびシール材に囲まれた充填材料によって基板1210と固定されている。また、透明な乾燥剤を含む充填材料を充填する構成としてもよい。また、画素部と重ならない領域に乾燥剤を配置してもよい。   Further, the sealing substrate 1204 is fixed to the substrate 1210 with a sealant 1205 that surrounds the pixel portion and the driver circuit and a filling material that is surrounded by the sealant. Moreover, it is good also as a structure filled with the filling material containing a transparent desiccant. Further, a desiccant may be disposed in a region that does not overlap with the pixel portion.

また、図11(A)に示した構造は、XGAクラスの比較的大きなサイズ(例えば対角4.3インチ)の発光装置で好適な例を示したが、図11(B)は、狭額縁化させた小型サイズ(例えば対角1.5インチ)で好適なCOG方式を採用した例である。   In addition, the structure shown in FIG. 11A shows a preferable example of a light emitting device having a relatively large size (for example, 4.3 inches diagonal) of the XGA class, but FIG. 11B shows a narrow frame. This is an example in which a suitable COG method is adopted with a small size (for example, a diagonal of 1.5 inches).

図11(B)において、基板1310上に駆動IC1301が実装され、駆動ICの先に配置された端子部1308にFPC1309を実装している。実装される駆動IC1301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。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、最後に分割して駆動ICを個別に取り出せばよい。駆動ICに用いるTFTの半導体層は、実施の形態1〜4のいずれかに従って結晶化させたものを用いると高性能な駆動ICが得られる。駆動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。 In FIG. 11B, a driver IC 1301 is mounted on a substrate 1310, and an FPC 1309 is mounted on a terminal portion 1308 arranged at the tip of the driver IC. A plurality of driver ICs 1301 to be mounted may be formed on a rectangular substrate having a side of 300 mm to 1000 mm or more from the viewpoint of improving productivity. That is, a plurality of circuit patterns having a drive circuit portion and an input / output terminal as one unit are formed on the substrate, and finally, the drive ICs may be taken out by dividing them. When the semiconductor layer of the TFT used for the driving IC is crystallized according to any of Embodiments 1 to 4, a high-performance driving IC can be obtained. The long side of the driving 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.

駆動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で形成された駆動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、ガラス基板上に駆動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 driving IC over the IC chip is the length of the long side. When a driving IC having a long side of 15 to 80 mm is used, the number required for mounting corresponding to the pixel portion is obtained. This is less than when an IC chip is used, and the manufacturing yield can be improved. Further, when the driving IC is formed over the 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、TAB方式を採用してもよく、その場合は、複数のテープを貼り付けて、該テープに駆動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駆動ICを実装してもよく、この場合には、強度の問題から、駆動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 a driving IC may be mounted on the tapes. As in the case of the COG method, a single drive IC may be mounted on a single tape. In this case, a metal piece or the like for fixing the drive IC may be attached together due to strength problems.

また、基板1310もコンタクト部以外において保護膜で覆われており、保護膜上に光触媒機能を有する物質を含む下地層が設けられている。 The substrate 1310 is also covered with a protective film other than the contact portion, and a base layer containing a substance having a photocatalytic function is provided on the protective film.

また、画素部1302と駆動IC1301の間に設けられた接続領域1307は、発光素子の第2の電極を下層の配線とコンタクトさせるために設けている。なお、発光素子の第1の電極は画素部に設けられたTFTと電気的に接続している。   A connection region 1307 provided between the pixel portion 1302 and the driver IC 1301 is provided in order to contact the second electrode of the light-emitting element with a lower wiring. Note that the first electrode of the light-emitting element is electrically connected to a TFT provided in the pixel portion.

また、封止基板1304は、画素部1302を囲むシール材1305、およびシール材に囲まれた充填材料によって基板1310と固定されている。   In addition, the sealing substrate 1304 is fixed to the substrate 1310 with a sealing material 1305 surrounding the pixel portion 1302 and a filling material surrounded by the sealing material.

また、画素部のTFTの活性層として非晶質半導体膜を用いる場合には図11(B)の構成とするか、もしくは実施の形態6に従って、駆動回路を形成する領域のみに光吸収層を形成することにより、駆動回路を形成する領域のみに多結晶半導体膜を形成することができる。   In the case where an amorphous semiconductor film is used as the active layer of the TFT in the pixel portion, the structure shown in FIG. 11B is used, or a light absorption layer is formed only in a region where a driver circuit is formed according to Embodiment 6. By forming, a polycrystalline semiconductor film can be formed only in a region where a driver circuit is formed.

また、ここでは表示装置としてアクティブマトリクス型の発光装置の例を示したが、アクティブマトリクス型の液晶表示装置にも適用できることはいうまでもない。アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、素子基板に設けられた画素電極と対向基板に設けられた対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。対向基板と素子基板は、等間隔で配置され、液晶材料が充填されている。液晶材料は、シール材を閉パターンとして気泡が入らないように減圧下で液晶の滴下を行い、両方の基板を貼り合わせる方法を用いてもよいし、開口部を有するシールパターンを設け、TFT基板を貼りあわせた後に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)を用いてもよい。   Although an example of an active matrix light-emitting device is shown here as a display device, it is needless to say that the present invention can also be applied to an active matrix liquid crystal display device. In an active matrix liquid crystal display device, a display pattern is formed on a screen by driving pixel electrodes arranged in a matrix. Specifically, a voltage is applied between a selected pixel electrode and a counter electrode corresponding to the pixel electrode, thereby arranging the pixel electrode provided on the element substrate and the counter electrode provided on the counter substrate. The optical modulation of the liquid crystal layer is performed, and this optical modulation is recognized by the observer as a display pattern. The counter substrate and the element substrate are arranged at equal intervals and filled with a liquid crystal material. The liquid crystal material may be a method of dropping the liquid crystal under reduced pressure so that bubbles do not enter with the sealing material as a closed pattern, and bonding both substrates together, or providing a sealing pattern having an opening, and a TFT substrate Alternatively, a dip type (pumping type) in which liquid crystal is injected by using a capillary phenomenon after bonding may be used.

また、カラーフィルターを用いずに、光シャッタを行い、RGBの3色のバックライト光源を高速で点滅させるフィールドシーケンシャル方式の駆動方法を用いた液晶表示装置にも本発明は、適用できる。   The present invention can also be applied to a liquid crystal display device using a field sequential driving method in which an optical shutter is used without using a color filter, and the backlight light sources of three colors of RGB blink at high speed.

また、本実施の形態は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、実施の形態5、実施の形態6、または実施の形態7と自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 3, Embodiment Mode 4, Embodiment Mode 5, Embodiment Mode 6, or Embodiment Mode 7. .

(実施の形態9)
本実施の形態では、本発明を用いてCPU(中央演算装置:Central Processing Unit)を作製した例を図12(A)〜図12(C)、図13(A)〜図13(C)、図14(A)〜図14(C)、図15(A)、図15(B)、及び、図16を用いて示す。
(Embodiment 9)
In this embodiment, an example in which a CPU (Central Processing Unit) is manufactured using the present invention is shown in FIGS. 12A to 12C, FIGS. 13A to 13C, 14 (A) to 14 (C), FIG. 15 (A), FIG. 15 (B), and FIG.

図12(A)に示すように、絶縁表面を有する基板1400上に下地絶縁膜1401を形成する。基板1400には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。また、PET、PES、PENに代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、本作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。   As shown in FIG. 12A, a base insulating film 1401 is formed over a substrate 1400 having an insulating surface. As the substrate 1400, for example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass can be used. In addition, plastics typified by PET, PES, PEN, and substrates made of flexible synthetic resin such as acrylic generally tend to have lower heat-resistant temperatures than other substrates. Any material that can withstand the processing temperature in the process can be used.

下地絶縁膜1401は基板1400中に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。   The base insulating film 1401 is provided to prevent alkali metal such as Na or alkaline earth metal contained in the substrate 1400 from diffusing into the semiconductor film and adversely affecting the characteristics of the semiconductor element. Therefore, an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxide containing nitrogen, or the like that can suppress diffusion of alkali metal or alkaline earth metal into the semiconductor film is used.

下地絶縁膜1401上に非晶質半導体膜1402を形成する。非晶質半導体膜1402の膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜60nm)とする。また非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。ここでは66nmの珪素を主成分とする半導体膜(非晶質珪素膜、アモルファスシリコンとも表記する)を用いる。   An amorphous semiconductor film 1402 is formed over the base insulating film 1401. The thickness of the amorphous semiconductor film 1402 is 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm). As the amorphous semiconductor, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%. Here, a semiconductor film containing 66 nm silicon as a main component (also referred to as an amorphous silicon film or amorphous silicon) is used.

その後、実施の形態1または実施の形態2と同様に、非晶質半導体膜1402上に、絶縁膜1434と金属元素あるいは半導体元素等からなる光吸収層1435を形成する。   After that, as in Embodiment Mode 1 or Embodiment Mode 2, an insulating film 1434 and a light absorption layer 1435 made of a metal element, a semiconductor element, or the like are formed over the amorphous semiconductor film 1402.

光吸収層1435は成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて長手方向を有するパターンに形成する。このとき、パターニングされた光吸収層1435は、非晶質半導体膜1402に温度分布ができるよう、その幅が0.5〜50μm程度であることが好ましい。また、その間隔は1μm以上であることが好ましい。     The light absorption layer 1435 is formed into a pattern having a longitudinal direction using a photolithography method after film formation. At this time, the patterned light absorption layer 1435 preferably has a width of about 0.5 to 50 μm so that the amorphous semiconductor film 1402 has a temperature distribution. Moreover, it is preferable that the space | interval is 1 micrometer or more.

この状態で、固体レーザの基本波を光吸収層1435に照射することで、非晶質半導体膜1402は、低温領域(つまりは非晶質半導体膜1402の真上に光吸収層1435がない領域)から徐々に高温領域(つまりは非晶質半導体膜1402の真上に光吸収層1435がある領域)に向かって結晶化が始まり、多結晶半導体膜が形成される。そして、光吸収層1435が形成されている領域の真上の位置に粒界が形成される。   By irradiating the light absorption layer 1435 with the fundamental wave of the solid-state laser in this state, the amorphous semiconductor film 1402 has a low temperature region (that is, a region where the light absorption layer 1435 is not directly above the amorphous semiconductor film 1402). ) Gradually starts from a high temperature region (that is, a region where the light absorption layer 1435 is directly above the amorphous semiconductor film 1402), and a polycrystalline semiconductor film is formed. Then, a grain boundary is formed at a position immediately above the region where the light absorption layer 1435 is formed.

次いで、絶縁膜1434及び光吸収層1435をエッチングにより取り除く。ここで、絶縁膜1434及び光吸収層1435は、エッチングせずにパターニングし、ゲート絶縁膜およびゲート電極や配線として用いても良い。あるいは、絶縁膜1434のみを残し、光吸収層1435をエッチングしても良い。   Next, the insulating film 1434 and the light absorption layer 1435 are removed by etching. Here, the insulating film 1434 and the light absorption layer 1435 may be patterned without etching and used as a gate insulating film, a gate electrode, and a wiring. Alternatively, the light absorption layer 1435 may be etched while leaving only the insulating film 1434.

次いで、図12(C)に示すように、多結晶半導体膜を所定の形状にパターニングし、島状の半導体層1406a〜1406eを得る。パターニングは、結晶成長の終端部分の粒界がチャネル形成領域に含まれないように行う。これにより、結晶成長方向の粒界を避けてチャネル形成領域を形成することができる。また、パターニングは薄膜トランジスタのキャリアが移動する方向と光吸収層の長手方向とが直交するように行う。これにより、チャネル長方向に結晶粒界が一つも含まれないように形成することができる。本発明において上記のようにパターニングを行うことにより、電気的特性が高い薄膜トランジスタを得ることができる。   Next, as illustrated in FIG. 12C, the polycrystalline semiconductor film is patterned into a predetermined shape to obtain island-shaped semiconductor layers 1406a to 1406e. The patterning is performed so that the grain boundary at the end of crystal growth is not included in the channel formation region. Thereby, a channel formation region can be formed while avoiding a grain boundary in the crystal growth direction. Patterning is performed so that the direction in which the carrier of the thin film transistor moves and the longitudinal direction of the light absorption layer are orthogonal. Thereby, it can be formed so that no crystal grain boundary is included in the channel length direction. By performing patterning as described above in the present invention, a thin film transistor having high electrical characteristics can be obtained.

次いで、必要があれば、薄膜トランジスタの電気特性であるしきい値をよりゼロに近づかせるために不純物元素(ボロンなど)を微量に添加する。   Next, if necessary, a small amount of an impurity element (such as boron) is added in order to bring the threshold value, which is an electrical characteristic of the thin film transistor, closer to zero.

次いで、島状の半導体層1406a〜1406eを覆う絶縁膜、いわゆるゲート絶縁膜1408を形成する。なお、ゲート絶縁膜1408の形成前に、島状の半導体膜の表面をフッ酸等により洗浄する。ゲート絶縁膜1408はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを10〜150nm、好ましくは20〜40nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化珪素膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜(窒化珪素膜や酸化窒化珪素膜など)を単層または積層構造として用いてもよい。   Next, an insulating film that covers the island-shaped semiconductor layers 1406a to 1406e, that is, a so-called gate insulating film 1408 is formed. Note that the surface of the island-shaped semiconductor film is washed with hydrofluoric acid or the like before the gate insulating film 1408 is formed. The gate insulating film 1408 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 150 nm, preferably 20 to 40 nm, using a plasma CVD method or a sputtering method. Needless to say, the gate insulating film is not limited to the silicon oxide film, and another insulating film containing silicon (such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film) may be used as a single layer or a stacked structure.

その後、ゲート絶縁膜1408上にゲート電極となる導電膜1409a、1409bを形成する。ここではゲート電極を2層構造としたが、勿論、単層であっても3層以上の積層であってもよい。導電膜1409a、1409bは、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。   After that, conductive films 1409a and 1409b to be gate electrodes are formed over the gate insulating film 1408. Although the gate electrode has a two-layer structure here, it may of course be a single layer or a laminate of three or more layers. The conductive films 1409a and 1409b may be formed using an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component.

次いで、図13(A)に示すように、第1の導電膜1409a、第2の導電膜1409bを、エッチングするためのレジストマスク1410を形成する。なお、レジストマスク1410の端部はテーパー形状を有すればよく、レジストマスクの形状は扇形、又は台形となってもよい。   Next, as illustrated in FIG. 13A, a resist mask 1410 for etching the first conductive film 1409a and the second conductive film 1409b is formed. Note that the end portion of the resist mask 1410 may have a tapered shape, and the shape of the resist mask may be a sector shape or a trapezoid shape.

次いで、図13(B)に示すように、レジストマスク1410を用いて、第2の導電膜1409bを選択的にエッチングする。なお、第1の導電膜1409aは、ゲート絶縁膜や半導体膜がエッチングされないよう、いわゆるエッチングストッパーとして機能する。エッチングされた第2の導電膜1409bは、0.2μm以上1.0μm以下のゲート長1413を有する。   Next, as illustrated in FIG. 13B, the second conductive film 1409 b is selectively etched using a resist mask 1410. Note that the first conductive film 1409a functions as a so-called etching stopper so that the gate insulating film and the semiconductor film are not etched. The etched second conductive film 1409b has a gate length 1413 of 0.2 μm to 1.0 μm.

次いで、図13(C)に示すように、レジストマスク1410を設けた状態で、第1の導電膜1409aをエッチングする。このとき、ゲート絶縁膜1408と、第1の導電膜1409aとの選択比の高い条件で第1の導電膜1409aをエッチングする。この工程により、レジストマスク1410、第2の導電膜1409bも多少エッチングされ、さらに細くなることがある。以上のようにゲート長が1.0μm以下と非常に小さいゲート電極が形成される。   Next, as illustrated in FIG. 13C, the first conductive film 1409a is etched with the resist mask 1410 provided. At this time, the first conductive film 1409a is etched under a condition with a high selection ratio between the gate insulating film 1408 and the first conductive film 1409a. Through this step, the resist mask 1410 and the second conductive film 1409b may be slightly etched and further thinned. As described above, a gate electrode having a very small gate length of 1.0 μm or less is formed.

次いで、レジストマスク1410をO2アッシングやレジスト剥離液により除去し、不純物添加用のレジストマスク1415を適宜、形成する。ここでは、pチャネル型TFTとなる領域を覆うようにレジストマスク1415を形成する。 Next, the resist mask 1410 is removed by O 2 ashing or a resist stripping solution, and a resist mask 1415 for adding impurities is appropriately formed. Here, a resist mask 1415 is formed so as to cover a region to be a p-channel TFT.

次いで、図14(A)に示すように、nチャネル型TFTとなる領域に、ゲート電極をマスクとして自己整合的に不純物元素であるリン(P)を添加する。ここでは、ホスフィン(PH3)を60〜80keVでドーピングする。この工程によって、nチャネル型のTFTとなる領域に、不純物領域1416a〜1416cが形成される。 Next, as shown in FIG. 14A, phosphorus (P), which is an impurity element, is added in a self-aligning manner to a region to be an n-channel TFT using the gate electrode as a mask. Here, phosphine (PH 3 ) is doped at 60 to 80 keV. Through this step, impurity regions 1416a to 1416c are formed in a region to be an n-channel TFT.

次いで、レジストマスク1415を除去して、nチャネル型TFTとなる領域を覆うようにレジストマスク1417を形成する。次いで、図14(B)に示すように、ゲート電極をマスクとして、自己整合的に不純物元素であるボロン(B)を添加する。この工程によって、pチャネル型TFTとなる領域に不純物領域1418a、1418bが形成される。   Next, the resist mask 1415 is removed, and a resist mask 1417 is formed so as to cover a region to be an n-channel TFT. Next, as shown in FIG. 14B, boron (B) which is an impurity element is added in a self-aligning manner using the gate electrode as a mask. By this step, impurity regions 1418a and 1418b are formed in a region to be a p-channel TFT.

次いで、レジストマスク1417を除去した後、図14(C)に示すように、ゲート電極の側面を覆う絶縁膜、いわゆるサイドウォール1419a〜1419cを形成する。サイドウォールは、プラズマCVD法や減圧CVD(LPCVD)法を用いて、珪素を有する絶縁膜を形成した後、適宜、エッチングを行うことにより形成することができる。   Next, after removing the resist mask 1417, as shown in FIG. 14C, insulating films covering the side surfaces of the gate electrode, so-called sidewalls 1419a to 1419c, are formed. The sidewall can be formed by performing etching as appropriate after an insulating film containing silicon is formed by a plasma CVD method or a low pressure CVD (LPCVD) method.

次いで、pチャネル型のTFT上にレジストマスク1421を形成し、フォスフィン(PH3)を15〜25keVでドーピングし、高濃度不純物領域、いわゆるソース領域及びドレイン領域を形成する。この工程によって、図14(C)に示すように、サイドウォール1419a〜1419cをマスクとして、自己整合的に高濃度不純物領域1420a〜1420cが形成される。 Next, a resist mask 1421 is formed over the p-channel TFT, and phosphine (PH 3 ) is doped at 15 to 25 keV to form high-concentration impurity regions, so-called source regions and drain regions. By this step, as shown in FIG. 14C, high-concentration impurity regions 1420a to 1420c are formed in a self-aligning manner using the side walls 1419a to 1419c as masks.

次いで、レジストマスク1421をO2アッシングやレジスト剥離液により除去する。 Next, the resist mask 1421 is removed by O 2 ashing or a resist stripping solution.

次いで、各不純物領域を活性化するための加熱処理を行う。ここでは、レーザ照射により不純物領域の活性化を行う。また、基板を窒素雰囲気中で550℃に加熱することにより不純物領域の活性化を行ってもよい。   Next, heat treatment for activating each impurity region is performed. Here, the impurity region is activated by laser irradiation. Alternatively, the impurity region may be activated by heating the substrate to 550 ° C. in a nitrogen atmosphere.

次いで、ゲート絶縁膜1408およびゲート電極を覆う第1の層間絶縁膜1422を形成する。第1の層間絶縁膜1422は水素を有する無機絶縁膜、例えば窒化珪素膜を用いる。   Next, a first interlayer insulating film 1422 covering the gate insulating film 1408 and the gate electrode is formed. As the first interlayer insulating film 1422, an inorganic insulating film containing hydrogen, for example, a silicon nitride film is used.

その後、加熱処理を行い、水素化を施す。第1の層間絶縁膜1422である窒化珪素膜から放出される水素により、酸化珪素膜や珪素膜のダングリングボンドを終端する。   Thereafter, heat treatment is performed and hydrogenation is performed. A dangling bond of the silicon oxide film or the silicon film is terminated by hydrogen released from the silicon nitride film which is the first interlayer insulating film 1422.

次いで、図15(A)に示すように、第1の層間絶縁膜1422を覆うように第2の層間絶縁膜1423を形成する。第2の層間絶縁膜1423は、無機材料(酸化珪素、窒化珪素、酸素を含む窒化珪素など)、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、シロキサン、又はそれらの積層構造を用いることができる。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。   Next, as shown in FIG. 15A, a second interlayer insulating film 1423 is formed so as to cover the first interlayer insulating film 1422. The second interlayer insulating film 1423 is formed using an inorganic material (silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride containing oxygen, etc.), a photosensitive or non-photosensitive organic material (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene). ), Siloxane, or a laminated structure thereof. 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.

次いで、ゲート絶縁膜1408、第1の層間絶縁膜1422、第2の層間絶縁膜1423に開口部、いわゆるコンタクトホールを形成する。そして、図15(B)に示すように各不純物領域と接続する配線1425a〜1425eを形成する。また、必要であれば、同時にゲート電極と接続する配線も形成する。なお、これらの配線は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いればよい。加えて、これらの配線は、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくとも1種の元素、及び炭素を含むアルミニウム合金膜で形成してもよい。   Next, openings, so-called contact holes, are formed in the gate insulating film 1408, the first interlayer insulating film 1422, and the second interlayer insulating film 1423. Then, as shown in FIG. 15B, wirings 1425a to 1425e connected to the impurity regions are formed. Further, if necessary, a wiring connected to the gate electrode is formed at the same time. Note that these wirings may be formed using a film made of an element of aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), or silicon (Si), or an alloy film using these elements. In addition, these wirings may be formed of an aluminum alloy film containing at least one element selected from nickel, cobalt, and iron, and carbon.

以上のようにして、低濃度不純物領域を有するように形成するLDD構造からなり、ゲート長が1.0μm以下となるnチャネル型の薄膜トランジスタを形成することができる。また、低濃度不純物領域を有さないように形成するいわゆるシングル・ドレイン構造からなり、ゲート長が1.0μm以下となるpチャネル型の薄膜トランジスタが完成する。なおゲート長が1.0μm以下となるTFTをサブミクロンTFTとも表記できる。pチャネル型の薄膜トランジスタは、ホットキャリアによる劣化や短チャネル効果が生じにくいことから、シングル・ドレイン構造とすることができる。   As described above, an n-channel thin film transistor having an LDD structure formed so as to have a low-concentration impurity region and a gate length of 1.0 μm or less can be formed. Further, a p-channel thin film transistor having a so-called single drain structure formed so as not to have a low concentration impurity region and having a gate length of 1.0 μm or less is completed. A TFT having a gate length of 1.0 μm or less can be expressed as a submicron TFT. A p-channel thin film transistor can hardly have deterioration due to hot carriers and a short channel effect, and thus can have a single-drain structure.

なお本発明において、pチャネル型の薄膜トランジスタをLDD構造としてもよい。さらにnチャネル型の薄膜トランジスタ、及びpチャネル型の薄膜トランジスタにおいて、LDD構造に代えて、低濃度不純物領域がゲート電極と重なる、いわゆるGOLD構造を有してもよい。   Note that in the present invention, a p-channel thin film transistor may have an LDD structure. Further, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor may have a so-called GOLD structure in which a low-concentration impurity region overlaps with a gate electrode instead of the LDD structure.

以上のように形成された薄膜トランジスタを有する半導体装置、本実施例においてはCPUを作製することができ、駆動電圧5Vで、動作周波数30MHzと高速動作が可能となる。   A semiconductor device having a thin film transistor formed as described above, a CPU in this embodiment, can be manufactured, and a driving voltage of 5 V enables an operation frequency of 30 MHz.

次に、上述の薄膜トランジスタを適宜用いて各種回路を構成する例を図16を用いて説明する。図16はガラス基板1600上に形成したCPUのブロック図を示している。   Next, an example in which various circuits are formed using the above-described thin film transistors as appropriate will be described with reference to FIGS. FIG. 16 shows a block diagram of the CPU formed on the glass substrate 1600.

図16に示すCPUは、基板1600上に、演算回路(ALU:Arithmetic logic unit)1601、演算回路用の制御部(ALU Controller)1602、命令解析部(Instruction Decoder)1603、割り込み制御部(Interrupt Controller)1604、タイミング制御部(Timing Controller)1605、レジスタ(Register)1606、レジスタ制御部(Register Controller)1607、バスインターフェース(Bus I/F)1608、書き換え可能なROM1609、ROMインターフェース(ROM I/F)1620とを主に有している。またROM1609及びROM I/F1620は、別チップに設けても良い。   16 includes an arithmetic circuit (ALU) 1601, an arithmetic circuit control unit (ALU Controller) 1602, an instruction analysis unit (Instruction Decoder) 1603, and an interrupt control unit (Interrupt Controller). ) 1604, timing controller 1605, register 1606, register controller 1607, bus interface 1608, rewritable ROM 1609, ROM interface (ROM I / F) 1620 mainly. The ROM 1609 and the ROM I / F 1620 may be provided in separate chips.

勿論、図16に示すCPUは、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際のCPUはその用途によって多種多様な構成を有している。   Needless to say, the CPU illustrated in FIG. 16 is just an example in which the configuration is simplified, and an actual CPU may have various configurations depending on the application.

バスインターフェース1608を介してCPUに入力された命令は、命令解析部1603に入力され、デコードされた後、演算回路用の制御部1602、割り込み制御部1604、レジスタ制御部1607、タイミング制御部1605に入力される。   The instruction input to the CPU via the bus interface 1608 is input to the instruction analysis unit 1603 and decoded, and then is input to the control unit 1602 for the arithmetic circuit, the interrupt control unit 1604, the register control unit 1607, and the timing control unit 1605. Entered.

演算回路用の制御部1602、割り込み制御部1604、レジスタ制御部1607、タイミング制御部1605は、デコードされた命令に基づき、各種制御を行う。具体的に演算回路用の制御部1602は、演算回路1601の動作を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部1604は、CPUのプログラム実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断し、処理する。レジスタ制御部1607は、レジスタ1606のアドレスを生成し、CPUの状態に応じてレジスタ1606の読み出しや書き込みを行う。   An arithmetic circuit control unit 1602, an interrupt control unit 1604, a register control unit 1607, and a timing control unit 1605 perform various controls based on the decoded instruction. Specifically, the arithmetic circuit control unit 1602 generates a signal for controlling the operation of the arithmetic circuit 1601. The interrupt control unit 1604 determines and processes an interrupt request from an external input / output device or a peripheral circuit from the priority or mask state during execution of the CPU program. The register control unit 1607 generates an address of the register 1606, and reads and writes the register 1606 according to the state of the CPU.

また、タイミング制御部1605は、演算回路1601、演算回路用の制御部1602、命令解析部1603、割り込み制御部1604、レジスタ制御部1607の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミング制御部1605は、基準クロック信号CLK1(1621)を元に、内部クロック信号CLK2(1622)を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号CLK2を上記各種回路に供給する。   In addition, the timing control unit 1605 generates a signal for controlling the operation timing of the arithmetic circuit 1601, the arithmetic circuit control unit 1602, the instruction analysis unit 1603, the interrupt control unit 1604, and the register control unit 1607. For example, the timing control unit 1605 includes an internal clock generation unit that generates an internal clock signal CLK2 (1622) based on the reference clock signal CLK1 (1621), and supplies the clock signal CLK2 to the various circuits.

本発明により、一度の走査で広い面積のレーザ光照射を行うことができるので、低コストなCPUを作製することができる。   According to the present invention, laser light irradiation with a large area can be performed by one scan, so that a low-cost CPU can be manufactured.

また、本実施の形態は実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、実施の形態5、実施の形態6、または実施の形態7と自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 3, Embodiment Mode 4, Embodiment Mode 5, Embodiment Mode 6, or Embodiment Mode 7.

(実施の形態10)
ここでは、本発明を用いてICタグを作製した例を図17(A)〜図17(E)、図18(A)〜図18(E)、図19(A)〜図19(C)、図20(A)、及び図20(B)を用いて示す。
(Embodiment 10)
Here, examples of manufacturing an IC tag using the present invention are shown in FIGS. 17 (A) to 17 (E), FIGS. 18 (A) to 18 (E), and FIGS. 19 (A) to 19 (C). 20 (A) and FIG. 20 (B).

なお、ICタグの集積回路に用いられる半導体素子として絶縁分離されたTFTを用いた例を以下に示すが、ICタグの集積回路に用いられる半導体素子はTFTに限定されず、あらゆる素子を用いることができる。例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが代表的に挙げられる。   An example of using an insulated TFT as a semiconductor element used in an IC tag integrated circuit is shown below, but the semiconductor element used in an IC tag integrated circuit is not limited to a TFT, and any element can be used. Can do. For example, in addition to the TFT, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, and the like can be typically given.

まず、図17(A)に示すように、スパッタ法を用いてガラス基板(第1の基板)1500上に剥離層1501を形成する。剥離層1501は、スパッタ法、減圧CVD法、プラズマCVD法等を用いて形成することができる。本実施例では、膜厚50nm程度の非晶質シリコンを減圧CVD法で形成し、剥離層1501として用いる。なお剥離層1501はシリコンに限定されない。剥離層1501には、近赤外域から赤外域の吸収率が低い材料を用いることができる。剥離層1501の膜厚は、50〜60nmとするのが望ましい。   First, as illustrated in FIG. 17A, a separation layer 1501 is formed over a glass substrate (first substrate) 1500 by a sputtering method. The peeling layer 1501 can be formed by a sputtering method, a low pressure CVD method, a plasma CVD method, or the like. In this embodiment, amorphous silicon having a thickness of about 50 nm is formed by a low pressure CVD method and used as the peeling layer 1501. Note that the peeling layer 1501 is not limited to silicon. For the peeling layer 1501, a material having a low absorptance from the near infrared region to the infrared region can be used. The thickness of the release layer 1501 is desirably 50 to 60 nm.

次いで、剥離層1501上に、下地絶縁膜1502を形成する。下地絶縁膜1502は第1の基板中に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、TFTなどの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。また、下地絶縁膜1502は、後の半導体素子を剥離する工程において、半導体素子を保護する役目も有している。下地絶縁膜1502は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素(SiON)、酸素を含む窒化珪素(SiNO)などの絶縁膜を用いて形成する。   Next, a base insulating film 1502 is formed over the peeling layer 1501. The base insulating film 1502 is provided to prevent an alkali metal such as Na or an alkaline earth metal contained in the first substrate from diffusing into the semiconductor film and adversely affecting the characteristics of a semiconductor element such as a TFT. The base insulating film 1502 also has a role of protecting the semiconductor element in a process of peeling the semiconductor element later. The base insulating film 1502 may be a single layer or a stack of a plurality of insulating films. Therefore, an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxide containing nitrogen (SiON), or silicon nitride containing oxygen (SiNO) that can suppress diffusion of alkali metal or alkaline earth metal into the semiconductor film is used. Form.

次に、下地絶縁膜1502上に非晶質構造を有する半導体膜1503を形成する。半導体膜1503は、下地絶縁膜1502を形成した後、大気に曝さずに形成することが望ましい。半導体膜の膜厚は20〜200nm(望ましくは40〜170nm、好ましくは50〜150nm)とする。   Next, a semiconductor film 1503 having an amorphous structure is formed over the base insulating film 1502. The semiconductor film 1503 is preferably formed without being exposed to the air after the base insulating film 1502 is formed. The thickness of the semiconductor film is 20 to 200 nm (desirably 40 to 170 nm, preferably 50 to 150 nm).

その後、実施の形態1または実施の形態2と同様に、非晶質構造を有する半導体膜1503上に、絶縁膜1561と金属元素あるいは半導体元素等からなる光吸収層1562を形成する。 After that, as in Embodiment Mode 1 or 2, the insulating film 1561 and the light absorption layer 1562 made of a metal element, a semiconductor element, or the like are formed over the semiconductor film 1503 having an amorphous structure.

光吸収層1562は成膜後、フォトリソグラフィー法を用いて長手方向を有するパターンに形成する。このとき、パターニングされた光吸収層1562は、非晶質構造を有する半導体膜1503に温度分布ができるよう、その幅が0.5〜50μm程度であることが好ましい。また、その間隔は1μm以上であることが好ましい。   The light absorption layer 1562 is formed into a pattern having a longitudinal direction using a photolithography method after film formation. At this time, the patterned light absorption layer 1562 preferably has a width of about 0.5 to 50 μm so that the semiconductor film 1503 having an amorphous structure has a temperature distribution. Moreover, it is preferable that the space | interval is 1 micrometer or more.

この状態で、実施の形態1または実施の形態2と同様に固体レーザの基本波を光吸収層1562に照射することによって非晶質構造を有する半導体膜1503を結晶化する。そして、多結晶半導体膜1503’が形成される。   In this state, the semiconductor film 1503 having an amorphous structure is crystallized by irradiating the light absorption layer 1562 with a fundamental wave of a solid-state laser in the same manner as in the first embodiment or the second embodiment. Then, a polycrystalline semiconductor film 1503 'is formed.

次いで、絶縁膜1561及び光吸収層1562をエッチングにより取り除く。ここで、絶縁膜1561及び光吸収層1562は、エッチングせずにパターニングし、ゲート絶縁膜およびゲート電極や配線として用いても良い。あるいは、絶縁膜1561のみを残し、光吸収層1562をエッチングしても良い。   Next, the insulating film 1561 and the light absorption layer 1562 are removed by etching. Here, the insulating film 1561 and the light absorption layer 1562 may be patterned without etching and used as a gate insulating film, a gate electrode, and a wiring. Alternatively, the light absorption layer 1562 may be etched while leaving only the insulating film 1561.

次いで、図17(B)に示すように、多結晶半導体1503’をパターニングする。パターニングは、結晶成長の終端部分の粒界がチャネル形成領域に含まれないように行う。また、パターニングは薄膜トランジスタのキャリアが移動する方向と光吸収層の長手方向とが直交するように行う。これにより、電気的特性が高い薄膜トランジスタを得ることができる。そして、島状の半導体膜1506〜1508を形成した後、ゲート絶縁膜1509を形成する。ゲート絶縁膜1509は、プラズマCVD法又はスパッタリング法などを用い、窒化珪素、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素又は酸素を含む窒化珪素を含む膜を、単層で、又は積層させて形成することができる。   Next, as shown in FIG. 17B, the polycrystalline semiconductor 1503 'is patterned. The patterning is performed so that the grain boundary at the end of crystal growth is not included in the channel formation region. Patterning is performed so that the direction in which the carrier of the thin film transistor moves and the longitudinal direction of the light absorption layer are orthogonal. Thereby, a thin film transistor having high electrical characteristics can be obtained. Then, after the island-shaped semiconductor films 1506 to 1508 are formed, a gate insulating film 1509 is formed. The gate insulating film 1509 can be formed using a single layer or a stack of films containing silicon nitride, silicon oxide, silicon oxide containing nitrogen, or silicon nitride containing oxygen using a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. it can.

なお、ゲート絶縁膜1509を形成した後、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行ない、島状の半導体膜1506〜1508を水素化する工程を行なっても良い。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。   Note that after the gate insulating film 1509 is formed, heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to hydrogenate the island-shaped semiconductor films 1506 to 1508. May be performed. Further, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed as another means of hydrogenation.

次に図17(C)に示すように、ゲート電極1510〜1512を形成する。ここでは、SiとWをスパッタ法で積層するように形成した後、レジスト1513をマスクとしてエッチングを行なうことにより、ゲート電極1510〜1512を形成した。勿論、ゲート電極1510〜1512の導電材料、構造、作製方法は、これに限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、n型を付与する不純物がドーピングされたSiとNiSi(ニッケルシリサイド)との積層構造や、TaN(窒化タンタル)とW(タングステン)の積層構造としてもよい。また、種々の導電材料を用いて単層で形成しても良い。また、ゲート電極とアンテナとを同時に形成する場合には、それらの機能を考慮して材料を選択すればよい。   Next, as shown in FIG. 17C, gate electrodes 1510 to 1512 are formed. Here, after forming Si and W to be laminated by sputtering, the gate electrodes 1510 to 1512 are formed by etching using the resist 1513 as a mask. Needless to say, the conductive material, structure, and manufacturing method of the gate electrodes 1510 to 1512 are not limited to these, and can be selected as appropriate. For example, a stacked structure of Si and NiSi (nickel silicide) doped with an n-type impurity or a stacked structure of TaN (tantalum nitride) and W (tungsten) may be used. Alternatively, a single layer may be formed using various conductive materials. In the case where the gate electrode and the antenna are formed at the same time, materials may be selected in consideration of their functions.

また、レジストマスクの代わりに、SiOx等のマスクを用いてもよい。この場合、パターニングしてSiOx、SiON等のマスク(ハードマスクと呼ばれる。)を形成する工程が加わるが、エッチング時におけるマスクの膜減りがレジストよりも少ないため、所望の幅のゲート電極1510〜1512を形成することができる。また、レジスト1513を用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極1510〜1512を形成しても良い。   In place of the resist mask, a mask such as SiOx may be used. In this case, a step of patterning to form a mask (referred to as a hard mask) of SiOx, SiON or the like is added. However, since the film thickness of the mask during etching is less than that of the resist, the gate electrodes 1510 to 1512 having a desired width. Can be formed. Alternatively, the gate electrodes 1510 to 1512 may be selectively formed using a droplet discharge method without using the resist 1513.

次いで、図17(D)に示すように、pチャネル型TFTとなる島状の半導体膜1507をレジスト1515で覆い、ゲート電極1510、1512をマスクとして、島状の半導体膜1506、1508に、n型を付与する不純物元素(代表的にはP(リン)又はAs(砒素))を低濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜1509を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜1506、1508に、一対の低濃度不純物領域1516、1517が形成される。なお、このドーピング工程は、pチャネル型TFTとなる島状の半導体膜1507をレジストで覆わずに行っても良い。   Next, as illustrated in FIG. 17D, an island-shaped semiconductor film 1507 to be a p-channel TFT is covered with a resist 1515, and the island-shaped semiconductor films 1506 and 1508 are formed on the island-shaped semiconductor films 1506 and 1508 using the gate electrodes 1510 and 1512 as masks. An impurity element imparting a mold (typically, P (phosphorus) or As (arsenic)) is doped at a low concentration. By this doping step, doping is performed through the gate insulating film 1509, and a pair of low-concentration impurity regions 1516 and 1517 are formed in the island-shaped semiconductor films 1506 and 1508. Note that this doping step may be performed without covering the island-shaped semiconductor film 1507 to be a p-channel TFT with a resist.

次いで、図17(E)に示すように、レジスト1515をアッシング等により除去した後、nチャネル型TFTとなる島状の半導体膜1506、1508を覆うように、レジスト1518を新たに形成し、ゲート電極1511をマスクとして、島状の半導体膜1507に、p型を付与する不純物元素(代表的にはB(ホウ素))を高濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜1509を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜1507に、一対のp型の高濃度不純物領域1520が形成される。   Next, as shown in FIG. 17E, after the resist 1515 is removed by ashing or the like, a resist 1518 is newly formed so as to cover the island-shaped semiconductor films 1506 and 1508 to be n-channel TFTs. Using the electrode 1511 as a mask, the island-shaped semiconductor film 1507 is doped with an impurity element imparting p-type conductivity (typically B (boron)) at a high concentration. By this doping step, doping is performed through the gate insulating film 1509, and a pair of p-type high concentration impurity regions 1520 are formed in the island-shaped semiconductor film 1507.

次いで、図18(A)に示すように、レジスト1518をアッシング等により除去した後、ゲート絶縁膜1509及びゲート電極1510〜1512を覆うように、絶縁膜1521を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 18A, after the resist 1518 is removed by ashing or the like, an insulating film 1521 is formed so as to cover the gate insulating film 1509 and the gate electrodes 1510 to 1512.

その後、エッチバック法により、絶縁膜1521、ゲート絶縁膜1509を部分的にエッチングし、図18(B)に示すように、ゲート電極1510〜1512の側壁に接するサイドウォール1522〜1524を自己整合的(セルフアライン)に形成する。エッチングガスとしては、CHF3とHeの混合ガスを用いた。なお、サイドウォールを形成する工程は、これらに限定されるものではない。 After that, the insulating film 1521 and the gate insulating film 1509 are partially etched by an etch back method, and the side walls 1522 to 1524 in contact with the side walls of the gate electrodes 1510 to 1512 are self-aligned as shown in FIG. (Self-aligned). As the etching gas, a mixed gas of CHF 3 and He was used. Note that the step of forming the sidewall is not limited to these.

次いで、図18(C)に示すように、pチャネル型TFTとなる島状の半導体膜1507を覆うように、レジスト1526を新たに形成し、ゲート電極1510、1512及びサイドウォール1522、1524をマスクとして、n型を付与する不純物元素(代表的にはP又はAs)を高濃度にドープする。このドーピング工程によって、ゲート絶縁膜1509を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜1506、1508に、一対のn型の高濃度不純物領域1527、1528が形成される。   Next, as illustrated in FIG. 18C, a resist 1526 is newly formed so as to cover the island-shaped semiconductor film 1507 to be a p-channel TFT, and the gate electrodes 1510 and 1512 and the sidewalls 1522 and 1524 are masked. As described above, an impurity element imparting n-type (typically P or As) is doped at a high concentration. By this doping step, doping is performed through the gate insulating film 1509, and a pair of n-type high concentration impurity regions 1527 and 1528 are formed in the island-shaped semiconductor films 1506 and 1508.

次に、レジスト1526をアッシング等により除去した後、不純物領域の熱活性化を行っても良い。例えば、50nmのSiON膜を成膜した後、550℃、4時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行なえばよい。また、水素を含むSiNx膜を、100nmの膜厚に形成した後、410℃、1時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行なうことにより、多結晶半導体膜の欠陥を改善することができる。これは、例えば、多結晶半導体膜中に存在するダングリングボンドを終端させるものであり、水素化処理工程などと呼ばれる。   Next, after removing the resist 1526 by ashing or the like, the impurity regions may be thermally activated. For example, after a 50 nm SiON film is formed, heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours. In addition, after the SiNx film containing hydrogen is formed to a thickness of 100 nm, defects in the polycrystalline semiconductor film can be improved by performing heat treatment at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. This terminates dangling bonds existing in the polycrystalline semiconductor film, for example, and is called a hydrogenation process.

上述した一連の工程により、nチャネル型TFT1530、pチャネル型TFT1531、nチャネル型TFT1532が形成される。上記作製工程において、エッチバック法の条件を適宜変更し、サイドウォールのサイズを調整することで、チャネル長0.2μm〜2μmのTFTを形成することができる。   Through the series of steps described above, an n-channel TFT 1530, a p-channel TFT 1531, and an n-channel TFT 1532 are formed. In the manufacturing process, a TFT having a channel length of 0.2 μm to 2 μm can be formed by appropriately changing the conditions of the etch back method and adjusting the size of the sidewall.

さらに、この後、TFT1530〜1532を保護するためのパッシベーション膜を形成しても良い。   Further, after that, a passivation film for protecting the TFTs 1530 to 1532 may be formed.

次いで、図18(D)に示すように、TFT1530〜1532を覆うように、第1の層間絶縁膜1533を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 18D, a first interlayer insulating film 1533 is formed so as to cover the TFTs 1530 to 1532.

さらに、第1の層間絶縁膜1533上に、第2の層間絶縁膜1534を形成する。なお、第1の層間絶縁膜1533又は第2の層間絶縁膜1534と、後に形成される配線を構成する導電材料等との熱膨張率の差から生じる応力によって、第1の層間絶縁膜1533又は第2の層間絶縁膜1534の膜剥がれや割れが生じるのを防ぐために、第1の層間絶縁膜1533又は第2の層間絶縁膜1534中にフィラーを混入させておいても良い。   Further, a second interlayer insulating film 1534 is formed over the first interlayer insulating film 1533. Note that the first interlayer insulating film 1533 or the second interlayer insulating film 1534 and the first interlayer insulating film 1533 or the first interlayer insulating film 1533 or the second interlayer insulating film 1534 due to a stress generated from a difference in thermal expansion coefficient between a conductive material or the like that forms a wiring to be formed later. In order to prevent peeling or cracking of the second interlayer insulating film 1534, a filler may be mixed in the first interlayer insulating film 1533 or the second interlayer insulating film 1534.

次いで、図18(D)に示すように、第1の層間絶縁膜1533、第2の層間絶縁膜1534及びゲート絶縁膜1509にコンタクトホールを形成し、TFT1530〜1532に接続する配線1535〜1539を形成する。なお、配線1535、1536はnチャネル型TFT1530の高濃度不純物領域1527に、配線1536、1537はpチャネル型TFT1531の高濃度不純物領域1520に、配線1538、1539はnチャネル型TFT1532の高濃度不純物領域1528に、それぞれ接続されている。さらに配線1539は、nチャネル型TFT1532のゲート電極1512にも接続されている。nチャネル型TFT1532は、乱数ROMのメモリ素子として用いることができる。   Next, as illustrated in FIG. 18D, contact holes are formed in the first interlayer insulating film 1533, the second interlayer insulating film 1534, and the gate insulating film 1509, and wirings 1535 to 1539 connected to the TFTs 1530 to 1532 are formed. Form. Note that the wirings 1535 and 1536 are in the high concentration impurity region 1527 of the n-channel TFT 1530, the wirings 1536 and 1537 are in the high concentration impurity region 1520 of the p-channel TFT 1531, and the wirings 1538 and 1539 are in the high concentration impurity region of the n-channel TFT 1532. 1528, respectively. Further, the wiring 1539 is connected to the gate electrode 1512 of the n-channel TFT 1532. The n-channel TFT 1532 can be used as a memory element of a random number ROM.

次いで、図18(E)に示すように、配線1535〜1539を覆うように、第2の層間絶縁膜1534上に第3の層間絶縁膜1541を形成する。第3の層間絶縁膜1541は、配線1535が一部露出する様な位置に開口部を有するように形成する。なお、第3の層間絶縁膜1541は、第1の層間絶縁膜1533と同様の材料を用いて形成することが可能である。   Next, as illustrated in FIG. 18E, a third interlayer insulating film 1541 is formed over the second interlayer insulating film 1534 so as to cover the wirings 1535 to 1539. The third interlayer insulating film 1541 is formed to have an opening at a position where the wiring 1535 is partially exposed. Note that the third interlayer insulating film 1541 can be formed using a material similar to that of the first interlayer insulating film 1533.

次に、第3の層間絶縁膜1541上にアンテナ1542を形成する。アンテナ1542は、Ag、Au、Cu、Pd、Cr、Mo、Ti、Ta、W、Al、Fe、Co、Zn、Sn、Niなどの金属、金属化合物を1つまたは複数有する導電材料を用いることができる。そしてアンテナ1542は、配線1535と接続されている。なお、図18(E)では、アンテナ1542が配線1535と直接接続されているが、本実施の形態のICタグはこの構成に限定されない。例えば別途形成した配線を用いて、アンテナ1542と配線1535とを電気的に接続するようにしても良い。   Next, an antenna 1542 is formed over the third interlayer insulating film 1541. The antenna 1542 is formed using a conductive material including one or more metals such as Ag, Au, Cu, Pd, Cr, Mo, Ti, Ta, W, Al, Fe, Co, Zn, Sn, and Ni, and a metal compound. Can do. The antenna 1542 is connected to the wiring 1535. Note that in FIG. 18E, the antenna 1542 is directly connected to the wiring 1535; however, the IC tag of this embodiment is not limited to this structure. For example, the antenna 1542 and the wiring 1535 may be electrically connected using a separately formed wiring.

アンテナ1542は印刷法、フォトリソグラフィ法、蒸着法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。図18(E)では、アンテナ1542が単層の導電膜で形成されているが、複数の導電膜が積層されたアンテナ1542を形成することも可能である。例えば、Niなどで形成した配線に、Cuを無電解めっきでコーティングして、アンテナ1542を形成しても良い。   The antenna 1542 can be formed by a printing method, a photolithography method, an evaporation method, a droplet discharge method, or the like. In FIG. 18E, the antenna 1542 is formed using a single-layer conductive film; however, an antenna 1542 in which a plurality of conductive films are stacked can be formed. For example, the antenna 1542 may be formed by coating a wiring formed of Ni or the like with electroless plating.

なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出して所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。また印刷法にはスクリーン印刷法、オフセット印刷法などが含まれる。印刷法、液滴吐出法を用いることで、露光用のマスクを用いずとも、アンテナ1542を形成することが可能になる。また、液滴吐出法、印刷法だと、フォトリソグラフィ法と異なり、エッチングにより除去されてしまうような材料の無駄がない。また高価な露光用のマスクを用いなくとも良いので、ICタグの作製に費やされるコストを抑えることができる。   The droplet discharge method means a method of forming a predetermined pattern by discharging droplets containing a predetermined composition from the pores, and includes an ink jet method and the like in its category. The printing method includes a screen printing method and an offset printing method. By using a printing method or a droplet discharge method, the antenna 1542 can be formed without using an exposure mask. In addition, unlike the photolithography method, there is no waste of material that is removed by etching in the droplet discharge method and the printing method. Further, since it is not necessary to use an expensive exposure mask, the cost for manufacturing the IC tag can be suppressed.

液滴吐出法または各種印刷法を用いる場合、例えば、CuをAgでコートした導電粒子なども用いることが可能である。なお液滴吐出法を用いてアンテナ1542を形成する場合、該アンテナ1542の密着性が高まるような処理を、第3の層間絶縁膜1541の表面に施すことが望ましい。 In the case of using a droplet discharge method or various printing methods, for example, conductive particles in which Cu is coated with Ag can be used. Note that in the case where the antenna 1542 is formed by a droplet discharge method, it is preferable to perform treatment on the surface of the third interlayer insulating film 1541 so that the adhesion of the antenna 1542 is increased.

密着性を高めることができる方法として、具体的には、例えば触媒作用により導電膜または絶縁膜の密着性を高めることができる金属または金属化合物を第3の層間絶縁膜1541の表面に付着させる方法、形成される導電膜または絶縁膜との密着性が高い有機系の絶縁膜、金属、金属化合物を第3の層間絶縁膜1541の表面に付着させる方法、第3の層間絶縁膜1541の表面に大気圧下または減圧下においてプラズマ処理を施し、表面改質を行なう方法などが挙げられる。   As a method for improving the adhesion, specifically, for example, a method of attaching a metal or a metal compound capable of enhancing the adhesion of the conductive film or the insulating film to the surface of the third interlayer insulating film 1541 by catalytic action. An organic insulating film having high adhesion to the conductive film or insulating film to be formed, a method of attaching a metal or a metal compound to the surface of the third interlayer insulating film 1541, and a surface of the third interlayer insulating film 1541 Examples include a method of performing surface modification by performing plasma treatment under atmospheric pressure or reduced pressure.

第3の層間絶縁膜1541に付着させる金属または金属化合物が導電性を有する場合、アンテナの正常な動作が妨げられないように、そのシート抵抗を制御する。具体的には、導電性を有する金属または金属化合物の平均の厚さを、例えば1〜10nmとなるように制御したり、該金属または金属化合物を酸化により部分的に、または全体的に絶縁化したりすれば良い。或いは、密着性を高めたい領域以外は、付着した金属または金属化合物をエッチングにより選択的に除去しても良い。また金属または金属化合物を、予め基板の全面に付着させるのではなく、液滴吐出法、印刷法、ゾル−ゲル法などを用いて特定の領域にのみ選択的に付着させても良い。なお金属または金属化合物は、第3の層間絶縁膜1541の表面において完全に連続した膜状である必要はなく、ある程度分散した状態であっても良い。   When the metal or metal compound attached to the third interlayer insulating film 1541 has conductivity, the sheet resistance is controlled so that the normal operation of the antenna is not hindered. Specifically, the average thickness of the conductive metal or metal compound is controlled to be, for example, 1 to 10 nm, or the metal or metal compound is partially or entirely insulated by oxidation. You can do it. Alternatively, the deposited metal or metal compound may be selectively removed by etching except for the region where the adhesion is desired to be improved. Alternatively, the metal or the metal compound may be selectively attached only to a specific region by using a droplet discharge method, a printing method, a sol-gel method, or the like, instead of attaching the metal or the metal compound to the entire surface of the substrate in advance. Note that the metal or metal compound does not need to be a completely continuous film on the surface of the third interlayer insulating film 1541, and may be dispersed to some extent.

そして、図19(A)に示すように、アンテナ1542を形成した後、アンテナ1542を覆うように、第3の層間絶縁膜1541上に保護層1545を形成する。保護層1545は、後に剥離層1501をエッチングにより除去する際に、アンテナ1542を保護することができる材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層1545を形成することができる。   Then, as shown in FIG. 19A, after the antenna 1542 is formed, a protective layer 1545 is formed over the third interlayer insulating film 1541 so as to cover the antenna 1542. The protective layer 1545 is formed using a material that can protect the antenna 1542 when the peeling layer 1501 is removed later by etching. For example, the protective layer 1545 can be formed by applying an epoxy resin, an acrylate resin, or a silicon resin soluble in water or alcohols to the entire surface.

次いで、図19(B)に示すように、ICタグを個別に分離するために溝1546を形成する。溝1546は、剥離層1501が露出する程度であれば良い。溝1546の形成は、ダイシング、スクライビングなどを用いることができる。なお、第1の基板1500上に形成されているICタグを分離する必要がない場合、必ずしも溝1546を形成する必要はない。   Next, as shown in FIG. 19B, grooves 1546 are formed to separate the IC tags individually. The groove 1546 may be formed so long as the peeling layer 1501 is exposed. The groove 1546 can be formed by dicing, scribing, or the like. Note that the groove 1546 is not necessarily formed when the IC tag formed over the first substrate 1500 does not need to be separated.

次いで、図19(C)に示すように、剥離層1501をエッチングにより除去する。ここでは、エッチングガスとしてハロゲン化フッ素を用い、該ガスを溝1546から導入する。例えばClF3(三フッ化塩素)を用い、温度を350℃とし、流量を300sccm(standard cm3 /min)とし、気圧を798Paとし、処理時間を3時間とした条件で行なう。また、ClF3ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ClF3等のハロゲン化フッ素を用いることで、剥離層1501が選択的にエッチングされ、第1の基板1500をTFT1530〜1532から剥離することができる。なおハロゲン化フッ素は、気体であっても液体であってもどちらでも良い。 Next, as illustrated in FIG. 19C, the peeling layer 1501 is removed by etching. Here, fluorine halide is used as an etching gas, and the gas is introduced from the groove 1546. For example, ClF 3 (chlorine trifluoride) is used, the temperature is 350 ° C., the flow rate is 300 sccm (standard cm 3 / min), the atmospheric pressure is 798 Pa, and the treatment time is 3 hours. Alternatively, a gas in which nitrogen is mixed with ClF 3 gas may be used. By using a halogenated fluorine such as ClF 3 , the peeling layer 1501 is selectively etched, and the first substrate 1500 can be peeled from the TFTs 1530 to 1532. The halogenated fluorine may be a gas or a liquid.

次に図20(A)に示すように、剥離されたTFT1530〜1532及びアンテナ1542を、接着剤1550を用いて第2の基板1551に貼り合わせる。接着剤1550は、第2の基板1551と下地絶縁膜1502とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤1550は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。   Next, as illustrated in FIG. 20A, the peeled TFTs 1530 to 1532 and the antenna 1542 are attached to the second substrate 1551 with an adhesive 1550. As the adhesive 1550, a material capable of bonding the second substrate 1551 and the base insulating film 1502 is used. As the adhesive 1550, for example, various curable adhesives such as a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic adhesive can be used.

なお、第2の基板1551として、フレキシブルな紙またはフレキシブルなプラスチックなどの有機材料を用いることができる。   Note that the second substrate 1551 can be formed using an organic material such as flexible paper or flexible plastic.

次いで、図20(B)に示すように、保護層1545を除去した後、アンテナ1542を覆うように接着剤1552を第3の層間絶縁膜1541上に塗布し、カバー材1553を貼り合わせる。カバー材1553は第2の基板1551と同様に、フレキシブルな紙またはプラスチックなどの有機材料を用いることができる。接着剤1552の厚さは、例えば10〜200μmとすれば良い。   Next, as illustrated in FIG. 20B, after the protective layer 1545 is removed, an adhesive 1552 is applied over the third interlayer insulating film 1541 so as to cover the antenna 1542, and a cover material 1553 is attached thereto. The cover material 1553 can be formed using a flexible organic material such as paper or plastic similarly to the second substrate 1551. The thickness of the adhesive 1552 may be, for example, 10 to 200 μm.

また接着剤1552は、カバー材1553と第3の層間絶縁膜1541及びアンテナ1542とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤1552は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。   For the adhesive 1552, a material capable of bonding the cover material 1553 to the third interlayer insulating film 1541 and the antenna 1542 is used. As the adhesive 1552, for example, various curable adhesives such as a reaction curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic adhesive can be used.

上述した各工程を経て、ICタグが完成する。上記作製方法によって、トータルの膜厚0.3μm以上3μm以下、代表的には2μm程度の飛躍的に薄い集積回路を第2の基板1551とカバー材1553との間に形成することができる。   The IC tag is completed through the above-described steps. By the above manufacturing method, an extremely thin integrated circuit with a total film thickness of 0.3 μm to 3 μm, typically about 2 μm, can be formed between the second substrate 1551 and the cover material 1553.

なお、集積回路の厚さは、半導体素子自体の厚さのみならず、接着剤1550と接着剤1552との間に形成された各種絶縁膜及び層間絶縁膜の厚さを含めるものとする。また、ICタグが有する集積回路の占める面積を、5mm四方(25mm2)以下、より望ましくは0.3mm四方(0.09mm2)〜4mm四方(16mm2)程度とすることができる。 Note that the thickness of the integrated circuit includes not only the thickness of the semiconductor element itself but also the thicknesses of various insulating films and interlayer insulating films formed between the adhesive 1550 and the adhesive 1552. Further, the area occupied by the integrated circuit included in the IC tag, 5 mm square (25 mm 2) or less, and more preferably may be 0.3mm square (0.09 mm 2) to 4 mm square (16 mm 2) degree.

なお、本実施の形態では、耐熱性の高い第1の基板1500と集積回路の間に剥離層を設け、エッチングにより該剥離層を除去することで基板と集積回路とを剥離する方法について示したが、本発明のICタグの作製方法は、この構成に限定されない。例えば、耐熱性の高い基板と集積回路の間に金属酸化膜を設け、該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して集積回路を剥離しても良い。或いは、耐熱性の高い基板と集積回路の間に、水素を含む非晶質半導体膜を用いた剥離層を設け、レーザ光の照射により該剥離層を除去することで基板と集積回路とを剥離しても良い。或いは、集積回路が形成された耐熱性の高い基板を機械的に削除または溶液やガスによるエッチングで除去することで集積回路を基板から切り離しても良い。   Note that this embodiment mode describes a method for separating a substrate and an integrated circuit by providing a separation layer between the first substrate 1500 having high heat resistance and the integrated circuit and removing the separation layer by etching. However, the manufacturing method of the IC tag of the present invention is not limited to this configuration. For example, a metal oxide film may be provided between a substrate having high heat resistance and the integrated circuit, and the integrated circuit may be peeled by weakening the metal oxide film by crystallization. Alternatively, a separation layer using an amorphous semiconductor film containing hydrogen is provided between a substrate with high heat resistance and an integrated circuit, and the separation layer is removed by laser light irradiation to separate the substrate and the integrated circuit. You may do it. Alternatively, the integrated circuit may be separated from the substrate by mechanically removing the highly heat-resistant substrate on which the integrated circuit is formed or removing the substrate by etching with a solution or gas.

なお、本実施の形態では、アンテナを集積回路と同じ基板上に形成している例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。別の基板上に形成したアンテナと集積回路とを、後に貼り合わせることで、電気的に接続するようにしても良い。   Note that although an example in which the antenna is formed over the same substrate as the integrated circuit has been described in this embodiment, the present invention is not limited to this structure. An antenna formed over another substrate and the integrated circuit may be bonded later to be electrically connected.

なお一般的にRFICで用いられている電波の周波数は、13.56MHz、2.45GHzが多く、該周波数の電波を検波できるようにICタグを形成することが、汎用性を高める上で非常に重要である。   In general, the frequency of radio waves used in RFIC is 13.56 MHz and 2.45 GHz, and it is very important to improve the versatility by forming an IC tag so that radio waves of this frequency can be detected. is important.

また本実施例のICタグでは、半導体基板を用いて形成されたRFICよりも電波が遮蔽されにくく、電波の遮蔽により信号が減衰するのを防ぐことができるというメリットを有している。よって、半導体基板を用いずに済むので、ICタグのコストを大幅に低くすることができる。   Further, the IC tag of this embodiment has an advantage that radio waves are less shielded than an RFIC formed using a semiconductor substrate, and the signal can be prevented from being attenuated by shielding the radio waves. Therefore, it is not necessary to use a semiconductor substrate, so that the cost of the IC tag can be significantly reduced.

なお、本実施の形態では、集積回路を剥離して、可撓性を有する基板に貼り合わせる例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えばガラス基板のように、集積回路の作製工程における熱処理に耐えうるような、耐熱温度を有している基板を用いる場合、必ずしも集積回路を剥離する必要はない。   Note that although an example in which the integrated circuit is separated and attached to a flexible substrate is described in this embodiment, the present invention is not limited to this structure. For example, in the case of using a substrate having a heat resistant temperature that can withstand heat treatment in a manufacturing process of an integrated circuit such as a glass substrate, the integrated circuit is not necessarily peeled off.

また、本実施の形態は実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、実施の形態5、実施の形態6、または実施の形態7と自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 3, Embodiment Mode 4, Embodiment Mode 5, Embodiment Mode 6, or Embodiment Mode 7.

(実施の形態11)
本発明のレーザ照射方法を用いて作製したTFTを様々な電子機器を完成させることができる。そのような電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、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、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、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。
(Embodiment 11)
Various electronic devices can be completed using TFTs manufactured using the laser irradiation method of the present invention. Such electronic devices include video cameras, digital cameras, goggles-type displays, navigation systems, sound playback devices (car audio, audio components, etc.), personal computers, game devices, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, mobile phones) Type game machine or electronic book), an image playback device (specifically, a device equipped with a display capable of playing back a recording medium such as Digital Versatile Disc (DVD) and displaying the image), etc. Is mentioned.

本発明を用いることにより、半導体膜に対して良好にレーザ照射処理を行うことができるため、集積度を向上することが可能となる。また、作製した半導体素子の製品の品質は良好な状態であり、かつばらつきをなくすことが可能になる。その具体例を図21を用いて説明する。   By using the present invention, the semiconductor film can be favorably subjected to laser irradiation treatment, so that the degree of integration can be improved. Further, the quality of the manufactured semiconductor element product is in a good state, and variations can be eliminated. A specific example will be described with reference to FIG.

図21(A)は表示装置であり、筐体1901、支持台1902、表示部1903、スピーカー部1904、ビデオ入力端子1905などを含む。この表示装置は、他の実施例で示した作製方法により形成した薄膜トランジスタをその表示部1903および駆動回路に用いることにより作製される。なお、表示装置には液晶表示装置、発光装置などがあり、具体的にはコンピュータ用、テレビ受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。   FIG. 21A illustrates a display device, which includes a housing 1901, a support base 1902, a display portion 1903, speaker portions 1904, a video input terminal 1905, and the like. This display device is manufactured by using a thin film transistor formed by a manufacturing method shown in another embodiment for the display portion 1903 and a driver circuit. The display device includes a liquid crystal display device, a light emitting device, and the like, and specifically includes all information display devices such as a computer, a television receiver, and an advertisement display.

図21(B)はコンピュータであり、筐体1911、表示部1912、キーボード1913、外部接続ポート1914、ポインティングマウス1915などを含む。上述した実施の形態で示した作製方法を用いることにより、表示部1912やその他の回路への適用が可能である。さらに、本発明は本体内部のCPU、メモリなどの半導体装置にも適用が可能である。   FIG. 21B illustrates a computer, which includes a housing 1911, a display portion 1912, a keyboard 1913, an external connection port 1914, a pointing mouse 1915, and the like. By using the manufacturing methods described in the above embodiments, application to the display portion 1912 and other circuits is possible. Furthermore, the present invention can also be applied to semiconductor devices such as a CPU and a memory inside the main body.

また、図21(C)は携帯電話であり、携帯情報端末の1つの代表例である。この携帯電話は筐体1921、表示部1922、センサ部1924、操作キー1923などを含む。センサ部1924は、光センサ素子を有しており、センサ部1924で得られる照度に合わせて表示部1922の輝度コントロールを行ったり、センサ部1924で得られる照度に合わせて操作キー1923の照明制御を行うことで携帯電話の消費電流を抑えることができる。また、CCDなどの撮像機能を有する携帯電話であれば、光学ファインダーの近くに設けられたセンサ部1924のセンサ受光量が変化することで撮影者が光学ファインダーを覗いたか否かを検出する。撮影者が光学ファインダーを覗いている場合には、表示部1922をオフとすることで消費電力を抑えることができる。 FIG. 21C illustrates a mobile phone, which is a typical example of a portable information terminal. This mobile phone includes a housing 1921, a display portion 1922, a sensor portion 1924, operation keys 1923, and the like. The sensor unit 1924 includes an optical sensor element, and controls the luminance of the display unit 1922 according to the illuminance obtained by the sensor unit 1924 or controls illumination of the operation key 1923 according to the illuminance obtained by the sensor unit 1924. By doing so, the current consumption of the mobile phone can be suppressed. In the case of a mobile phone having an imaging function such as a CCD, it is detected whether or not the photographer has looked into the optical viewfinder by changing the amount of light received by the sensor unit 1924 provided near the optical viewfinder. When the photographer is looking into the optical viewfinder, power consumption can be suppressed by turning off the display portion 1922.

上記の携帯電話を初めとして、PDA(Personal Digital Assistants、情報携帯端末)、デジタルカメラ、小型ゲーム機などの電子機器は携帯情報端末であるため、表示画面が小さい。従って、上述した実施の形態で示した微細なトランジスタを用いてCPU、メモリ、センサなどの機能回路を形成することによって、小型・軽量化を図ることができる。   Since electronic devices such as PDAs (Personal Digital Assistants, information portable terminals), digital cameras, and small game machines are portable information terminals, the display screen is small. Therefore, by forming a functional circuit such as a CPU, a memory, or a sensor using the fine transistor described in the above embodiment, the size and weight can be reduced.

また、本発明のレーザ照射装置を用いて作成したTFTを薄膜集積回路、または非接触型薄膜集積回路装置(無線ICタグ、RFID(無線認証、Radio Frequency Identification)とも呼ばれる)として用いることもできる。また、ICタグを様々な電子機器に貼り付けることにより、電子機器の流通経路などを明確にすることができる。 In addition, a TFT formed using the laser irradiation apparatus of the present invention can also be used as a thin film integrated circuit or a non-contact thin film integrated circuit device (a wireless IC tag, also referred to as RFID (radio frequency identification)). In addition, by attaching the IC tag to various electronic devices, the distribution route of the electronic devices can be clarified.

図21(D)は、パスポート1941に無線ICタグ1942を付けている状態を示している。また、パスポート1941に無線ICタグを埋め込んでもよい。同様にして、運転免許証、クレジットカード、紙幣、硬貨、証券、商品券、チケット、トラベラーズチェック(T/C)、健康保険証、住民票、戸籍謄本などに無線ICタグを付けたり埋め込むことができる。この場合、本物であることを示す情報のみを無線ICタグに入力しておき、不正に情報を読み取ったり書き込んだりできないようにアクセス権を設定する。これは、他の実施例で示したメモリを用いることにより実現できる。このようにタグとして利用することによって、偽造されたものと区別することが可能になる。 FIG. 21D illustrates a state where the wireless IC tag 1942 is attached to the passport 1941. A wireless IC tag may be embedded in the passport 1941. Similarly, you can attach or embed a wireless IC tag to a driver's license, credit card, banknote, coin, securities, gift certificate, ticket, traveler's check (T / C), health insurance card, resident card, family register copy, etc. it can. In this case, only information indicating authenticity is input to the wireless IC tag, and an access right is set so that information cannot be read or written illegally. This can be realized by using the memory shown in the other embodiments. By using it as a tag in this way, it becomes possible to distinguish it from a forged one.

このほかに、無線ICタグをメモリとして用いることも可能である。図21(E)は無線ICタグ1951を野菜の包装に貼り付けるラベルに用いた場合の例を示している。また、包装そのものに無線ICタグを貼り付けたり埋め込んだりしても構わない。無線ICタグ1951には、生産地、生産者、製造年月日、加工方法などの生産段階のプロセスや、商品の流通プロセス、価格、数量、用途、形状、重量、賞味期限、各種認証情報などを記録することが可能になる。無線ICタグ1951からの情報は、無線式のリーダ1952のアンテナ部1953で受信して読み取り、リーダ1952の表示部1954に表示することによって、卸売業者、小売業者、消費者が把握することが容易になる。また、生産者、取引業者、消費者のそれぞれに対してアクセス権を設定することによって、アクセス権を有しない場合は読み込み、書き込み、書き換え、または消去ができない仕組みになっている。 In addition, a wireless IC tag can be used as a memory. FIG. 21E illustrates an example in which the wireless IC tag 1951 is used as a label attached to a vegetable package. Further, a wireless IC tag may be attached or embedded in the package itself. The wireless IC tag 1951 includes a production stage process such as production place, producer, date of manufacture, processing method, product distribution process, price, quantity, usage, shape, weight, expiration date, various authentication information, etc. Can be recorded. Information from the wireless IC tag 1951 is received and read by the antenna unit 1953 of the wireless reader 1952 and displayed on the display unit 1954 of the reader 1952 so that the wholesaler, retailer, and consumer can easily grasp the information. become. In addition, by setting access rights for each of producers, traders, and consumers, the system is such that it cannot be read, written, rewritten or erased if it does not have access rights.

また、無線ICタグは以下のように用いることができる。会計の際に無線ICタグに会計を済ませたことを記入し、出口にチェック手段を設け、会計済みであることを無線ICタグに書き込まれているかをチェックする。会計を済ませていないで店を出ようとすると、警報が鳴る。この方法によって、会計のし忘れや万引きを予防することができる。 The wireless IC tag can be used as follows. At the time of accounting, the fact that accounting has been completed is entered in the wireless IC tag, and a check means is provided at the exit to check whether accounting has been written on the wireless IC tag. If you try to leave the store without checking out, an alarm will sound. This method can prevent forgetting to pay and shoplifting.

さらに、顧客のプライバシー保護を考慮すると、次のような方法にすることも可能である。レジで会計をする段階で、(1)無線ICタグに入力されているデータを暗証番号などでロックする、(2)無線ICタグに入力されているデータそのものを暗号化する、(3)無線ICタグに入力されているデータを消去する、(4)無線ICタグに入力されているデータを破壊する、のいずれかを行う。これらは他の実施例にて挙げたメモリを用いることによって実現することができる。そして、出口にチェック手段を設け、(1)〜(4)のいずれかの処理が行われたか、または無線ICタグのデータに何も処理が行われていない状態であるかをチェックすることによって、会計の有無をチェックする。このようにすると、店内では会計の有無を確認することが可能であり、店外では所有者の意志に反して無線ICタグの情報を読み取られることを防止することができる。 Further, in consideration of customer privacy protection, the following method can be used. At the stage of accounting at the cash register, (1) lock the data input to the wireless IC tag with a password, (2) encrypt the data itself input to the wireless IC tag, (3) wireless Either the data input to the IC tag is deleted, or (4) the data input to the wireless IC tag is destroyed. These can be realized by using the memory described in the other embodiments. Then, by providing a check means at the exit, it is checked whether any of the processes (1) to (4) has been performed, or whether the wireless IC tag data has not been processed. Check for accounting. In this way, it is possible to check whether or not there is a transaction in the store, and it is possible to prevent information on the wireless IC tag from being read outside the store against the will of the owner.

以上に挙げた無線ICタグは、従来用いているバーコードより製造コストが高いため、コスト低減を図る必要がある。本発明を用いることによって、一度の走査で大粒径結晶が形成される領域を拡大することができるため、コストの低減に有効である。また、どの無線ICタグも品質が高く、かつ性能のばらつきがないように製作することができる。 Since the wireless IC tag mentioned above has a higher manufacturing cost than a conventionally used barcode, it is necessary to reduce the cost. By using the present invention, it is possible to enlarge the region where large grain crystals are formed by one scan, which is effective in reducing the cost. In addition, any wireless IC tag can be manufactured with high quality and no variation in performance.

以上のように、本発明により作製された半導体装置の適用範囲は極めて広く、本発明により作製された半導体装置を様々な分野の電子機器に用いることができる。   As described above, the applicable range of the semiconductor device manufactured according to the present invention is so wide that the semiconductor device manufactured according to the present invention can be used for electronic devices in various fields.

また、本実施の形態は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、実施の形態5、実施の形態6、実施の形態7、実施の形態8、実施の形態9、または実施の形態10と自由に組み合わせることができる。   In addition, this embodiment is the same as that in Embodiment 1, Embodiment 2, Embodiment 3, Embodiment 4, Embodiment 5, Embodiment 6, Embodiment 7, Embodiment 8, Embodiment 8. It can be freely combined with Embodiment 9 or Embodiment 10.

本発明により、波長変換のための非線形光学素子を必要とせず、非常に大出力な固体レーザの基本波を用いて半導体膜の結晶化を行うことができる。従って、格段に生産性を向上させることができる。   According to the present invention, a semiconductor film can be crystallized using a fundamental wave of a solid laser having a very high output without using a nonlinear optical element for wavelength conversion. Therefore, productivity can be significantly improved.

レーザアニールされる基板全体の上面図、断面図、及びレーザ照射によってできる半導体膜の温度分布を示す図。The top view of the whole board | substrate by which laser annealing is carried out, sectional drawing, and the figure which shows the temperature distribution of the semiconductor film formed by laser irradiation. 基板の一部の上面図。The top view of a part of board | substrate. TFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT. GOLD構造のTFTの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of TFT of a GOLD structure. 光吸収層を多層で形成する一例を示す図。The figure which shows an example which forms a light absorption layer in a multilayer. 光吸収層を多層で形成する一例を示す図。The figure which shows an example which forms a light absorption layer in a multilayer. ボトムゲート構造のTFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT of a bottom gate structure. 光吸収層を部分的に形成する例を示す図。The figure which shows the example which forms a light absorption layer partially. デュアルゲート構造のTFTの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of TFT of a dual gate structure. 表示装置の断面図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sectional drawing of a display apparatus. 表示装置の上面図を示す図である。It is a figure which shows the top view of a display apparatus. CPUの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the preparation processes of CPU. CPUの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the preparation processes of CPU. CPUの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the preparation processes of CPU. CPUの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the preparation processes of CPU. CPUのブロック図。The block diagram of CPU. ICタグの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of IC tag. ICタグの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of IC tag. ICタグの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of IC tag. ICタグの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of IC tag. 電子機器の一例を示す図。FIG. 14 illustrates an example of an electronic device.

符号の説明Explanation of symbols

24 ソース電極
25 ドレイン電極
26 第1のLDD領域
27 第2のLDD領域
28 保護膜
29a ゲート電極の上層
29b ゲート電極の下層
30 ソース領域
31 ドレイン領域
32 チャネル形成領域
33a 第1の層間絶縁膜
33b 第2の層間絶縁膜
36 第1のLDD領域
37 第2のLDD領域
38a 第1のゲート絶縁膜
38b 第2のゲート絶縁膜
39 ゲート電極
101 絶縁表面を有する基板
102 下地絶縁膜
103 半導体膜
104 絶縁膜
105 光吸収層
105a 光吸収層の第1の層
105b 光吸収層の第2の層
106 ゲート絶縁膜
107 ゲート電極
108 ソース領域
109 ドレイン領域
110 チャネル形成領域
111 層間絶縁膜
112 ソース電極
113 ドレイン電極
115 レーザ光
301 光吸収層の長手方向
302 キャリアの移動方向
303 結晶成長方向
304 島状の半導体膜
610 基板
616 平坦化絶縁膜
623 第1の電極
624 有機化合物を含む層
625 第2の電極
626 透明保護層
627 充填材
628 シール材
629 絶縁物
631 異方性導電膜
632 FPC
633 封止基板
636 nチャネル型TFT
637 pチャネル型TFT
704 絶縁膜
706 第1のLDD領域
707 第2のLDD領域
710 絶縁表面を有する基板
711 下地絶縁膜
712 下部電極
713 第1絶縁膜
714 第2絶縁膜
715 チャネル形成領域
716 ソース領域
717 ドレイン領域
718 第2のゲート絶縁膜
719a 第1低濃度不純物領域
719b 第2低濃度不純物領域
720a 上部電極の上層
720b 上部電極の下層
721 絶縁膜
722 絶縁膜
723 ソース配線
724 ドレイン配線
1201 ソース側駆動回路
1202 画素部
1203 ゲート側駆動回路
1204 封止基板
1205 シール材
1207 接続領域
1208 端子部
1209 FPC
1210 基板
1301 駆動IC
1302 画素部
1304 封止基板
1305 シール材
1307 接続領域
1308 端子部
1309 FPC
1310 基板
1400 基板
1401 下地絶縁膜
1402 非晶質半導体膜
1406a 島状の半導体層
1406b 島状の半導体層
1406c 島状の半導体層
1406d 島状の半導体層
1406e 島状の半導体層
1408 ゲート絶縁膜
1409a 導電膜
1409b 導電膜
1410 レジストマスク
1413 ゲート長
1415 レジストマスク
1416a 不純物領域
1416b 不純物領域
1416c 不純物領域
1417 レジストマスク
1418a 不純物領域
1418b 不純物領域
1419a サイドウォール
1419b サイドウォール
1419c サイドウォール
1420a 高濃度不純物領域
1420b 高濃度不純物領域
1420c 高濃度不純物領域
1421 レジストマスク
1422 第1の層間絶縁膜
1423 第2の層間絶縁膜
1425a 配線
1425b 配線
1425c 配線
1425d 配線
1425e 配線
1434 絶縁層
1435 光吸収層
1500 基板
1501 剥離層
1502 下地絶縁膜
1503 半導体膜
1506 島状の半導体膜
1507 島状の半導体膜
1508 島状の半導体膜
1509 ゲート絶縁膜
1510 ゲート電極
1511 ゲート電極
1512 ゲート電極
1513 レジスト
1515 レジスト
1516 低濃度不純物領域
1517 低濃度不純物領域
1518 レジスト
1520 高濃度不純物領域
1521 絶縁膜
1522 サイドウォール
1523 サイドウォール
1524 サイドウォール
1526 レジスト
1527 高濃度不純物領域
1528 高濃度不純物領域
1530 nチャネル型TFT
1531 pチャネル型TFT
1532 nチャネル型TFT
1533 第1の層間絶縁膜
1534 第2の層間絶縁膜
1535 配線
1536 配線
1537 配線
1538 配線
1539 配線
1541 第3の層間絶縁膜
1542 アンテナ
1545 保護層
1546 溝
1550 接着剤
1551 第2の基板
1552 接着剤
1553 カバー材
1561 絶縁膜
1562 光吸収層
1600 基板
1601 演算回路
1602 演算回路用制御部
1603 命令解析部
1604 割り込み制御部
1605 タイミング制御部
1606 レジスタ
1607 レジスタ制御部
1608 バスインターフェース
1609 ROM
1620 ROMインターフェース
1621 基準クロック信号CLK1
1622 内部クロック信号CLK2
1901 筐体
1902 支持台
1903 表示部
1904 スピーカー部
1905 ビデオ入力端子
1911 筐体
1912 表示部
1913 キーボード
1914 外部接続ポート
1915 ポインティングマウス
1921 筐体
1922 表示部
1923 操作キー
1924 センサ部
1941 パスポート
1942 無線ICタグ
1951 無線ICタグ
1952 リーダ
1953 アンテナ部
1954 表示部
24 source electrode 25 drain electrode 26 first LDD region 27 second LDD region 28 protective film 29a gate electrode upper layer 29b gate electrode lower layer 30 source region 31 drain region 32 channel formation region 33a first interlayer insulating film 33b first Second interlayer insulating film 36 First LDD region 37 Second LDD region 38a First gate insulating film 38b Second gate insulating film 39 Gate electrode 101 Substrate having an insulating surface 102 Base insulating film 103 Semiconductor film 104 Insulating film 105 light absorption layer 105a light absorption layer first layer 105b light absorption layer second layer 106 gate insulating film 107 gate electrode 108 source region 109 drain region 110 channel formation region 111 interlayer insulating film 112 source electrode 113 drain electrode 115 Laser beam 301 Light absorption layer longitudinal direction 302 Moving direction 303 Crystal growth direction 304 Island-like semiconductor film 610 Substrate 616 Flattened insulating film 623 First electrode 624 Layer 625 containing organic compound Second electrode 626 Transparent protective layer 627 Filler 628 Sealant 629 Insulator 631 Anisotropic Conductive Film 632 FPC
633 Sealing substrate 636 n-channel TFT
637 p-channel TFT
704 Insulating film 706 First LDD region 707 Second LDD region 710 Substrate having insulating surface 711 Underlying insulating film 712 Lower electrode 713 First insulating film 714 Second insulating film 715 Channel forming region 716 Source region 717 Drain region 718 First Second gate insulating film 719a First low-concentration impurity region 719b Second low-concentration impurity region 720a Upper electrode upper layer 720b Upper electrode lower layer 721 Insulating film 722 Source film 723 Drain wiring 1201 Source side driving circuit 1202 Pixel portion 1203 Gate side driving circuit 1204 Sealing substrate 1205 Sealing material 1207 Connection region 1208 Terminal portion 1209 FPC
1210 Substrate 1301 Drive IC
1302 Pixel portion 1304 Sealing substrate 1305 Sealing material 1307 Connection region 1308 Terminal portion 1309 FPC
1310 Substrate 1400 Substrate 1401 Base insulating film 1402 Amorphous semiconductor film 1406a Insular semiconductor layer 1406b Insular semiconductor layer 1406c Insular semiconductor layer 1406d Insular semiconductor layer 1406e Insular semiconductor layer 1408 Gate insulating film 1409a Conductive Film 1409b Conductive film 1410 Resist mask 1413 Gate length 1415 Resist mask 1416a Impurity region 1416b Impurity region 1416c Impurity region 1417 Resist mask 1418a Impurity region 1418b Impurity region 1419a Side wall 1419b Side wall 1419c Side wall 1420a High concentration impurity region 1420b High concentration impurity region 1420c High-concentration impurity region 1421 Resist mask 1422 First interlayer insulating film 1423 Second interlayer insulating film 1425 Wiring 1425b wiring 1425c wiring 1425d wiring 1425e wiring 1434 insulating layer 1435 light absorption layer 1500 substrate 1501 peeling layer 1502 base insulating film 1503 semiconductor film 1506 island-shaped semiconductor film 1507 island-shaped semiconductor film 1508 island-shaped semiconductor film 1509 gate insulating film 1510 Gate electrode 1511 Gate electrode 1512 Gate electrode 1513 Resist 1515 Resist 1516 Low concentration impurity region 1517 Low concentration impurity region 1518 Resist 1520 High concentration impurity region 1521 Insulating film 1522 Side wall 1523 Side wall 1524 Side wall 1526 Resist 1527 High concentration impurity region 1528 High-concentration impurity region 1530 n-channel TFT
1531 p-channel TFT
1532 n-channel TFT
1533 1st interlayer insulating film 1534 2nd interlayer insulating film 1535 Wiring 1536 Wiring 1537 Wiring 1538 Wiring 1539 Wiring 1541 Third interlayer insulating film 1542 Antenna 1545 Protective layer 1546 Groove 1550 Adhesive 1551 Adhesive 1553 Adhesive 1553 Cover material 1561 Insulating film 1562 Light absorption layer 1600 Substrate 1601 Arithmetic circuit 1602 Arithmetic circuit controller 1603 Instruction analyzer 1604 Interrupt controller 1605 Timing controller 1606 Register 1607 Register controller 1608 Bus interface 1609 ROM
1620 ROM interface 1621 Reference clock signal CLK1
1622 Internal clock signal CLK2
1901 Housing 1902 Support 1903 Display 1904 Speaker 1905 Video input terminal 1911 Housing 1912 Display 1913 Keyboard 1914 External connection port 1915 Pointing mouse 1921 Housing 1922 Display 1923 Operation key 1924 Sensor 1941 Passport 1942 Wireless IC tag 1951 Wireless IC tag 1952 Reader 1953 Antenna unit 1954 Display unit

Claims (7)

半導体膜上に絶縁膜を形成し、Forming an insulating film on the semiconductor film;
前記絶縁膜上に、複数の島状の光吸収層を形成し、Forming a plurality of island-shaped light absorption layers on the insulating film;
固体レーザの基本波を照射して前記島状の光吸収層を加熱することによって、前記半導体膜の前記島状の光吸収層と重ならない領域から前記島状の光吸収層と重なる領域に向かう方向に、前記半導体膜を結晶成長させ、By irradiating a fundamental wave of a solid-state laser and heating the island-shaped light absorption layer, the semiconductor film moves from a region not overlapping with the island-shaped light absorption layer to a region overlapping with the island-shaped light absorption layer. Crystal growth of the semiconductor film in the direction,
前記島状の光吸収層をパターニングすることによって、ゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a gate electrode is formed by patterning the island-shaped light absorption layer.
半導体膜上に絶縁膜を形成し、Forming an insulating film on the semiconductor film;
前記絶縁膜上に、複数の島状の光吸収層を形成し、Forming a plurality of island-shaped light absorption layers on the insulating film;
固体レーザの基本波を照射して前記島状の光吸収層を加熱することによって、前記半導体膜の前記島状の光吸収層と重ならない領域から前記島状の光吸収層と重なる領域に向かう方向に、前記半導体膜を結晶成長させ、By irradiating a fundamental wave of a solid-state laser and heating the island-shaped light absorption layer, the semiconductor film moves from a region not overlapping with the island-shaped light absorption layer to a region overlapping with the island-shaped light absorption layer. Crystal growth of the semiconductor film in the direction,
前記絶縁膜及び前記島状の光吸収層をパターニングすることによって、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a gate insulating film and a gate electrode are formed by patterning the insulating film and the island-shaped light absorption layer.
半導体膜上に絶縁膜を形成し、Forming an insulating film on the semiconductor film;
前記絶縁膜上に、複数の島状の光吸収層を形成し、Forming a plurality of island-shaped light absorption layers on the insulating film;
固体レーザの基本波を照射して前記島状の光吸収層を加熱することによって、前記半導体膜の前記島状の光吸収層と重ならない領域から前記島状の光吸収層と重なる領域に向かう方向に、前記半導体膜を結晶成長させ、By irradiating a fundamental wave of a solid-state laser and heating the island-shaped light absorption layer, the semiconductor film moves from a region not overlapping with the island-shaped light absorption layer to a region overlapping with the island-shaped light absorption layer. Crystal growth of the semiconductor film in the direction,
前記島状の光吸収層をパターニングすることによって、配線を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a wiring is formed by patterning the island-shaped light absorption layer.
請求項1乃至のいずれか一において、
前記固体レーザの基本波の波長は、近赤外域から赤外域の波長域を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the wavelength of the fundamental wave of the solid-state laser is in the near-infrared to infrared wavelength range.
請求項1乃至のいずれか一において、
前記島状の光吸収層は第1の層と第2の層を有し
前記第1の層と前記第2の層はそれぞれ、互いに重なる部分と重ならない部分有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The island-shaped light-absorbing layer has a first layer and a second layer,
Wherein each of the first layer and the second layer, the method for manufacturing a semiconductor device characterized by having a portion not overlapping the overlapping portion.
請求項1乃至のいずれか一において、
前記島状の光吸収層は第1の層と第2の層を有し
前記第1の層と前記第2の層の幅は異なることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The island-shaped light-absorbing layer has a first layer and a second layer,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first layer and the second layer have different widths.
請求項1乃至6のいずれか一において、In any one of Claims 1 thru | or 6,
前記半導体膜を結晶成長させることによって、多結晶半導体膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a polycrystalline semiconductor film is formed by crystal growth of the semiconductor film.
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