JP5110821B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程で用いる露光マスク、およびそれを用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成される回路を有する半導体装置の作製方法に関する。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を部品として搭載した電子機器の作製方法に関する。   The present invention relates to an exposure mask used in a photolithography process and a method for manufacturing a semiconductor device having a circuit including a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using the exposure mask. For example, the present invention relates to a method for manufacturing an electronic device in which an electro-optical device typified by a liquid crystal display panel or a light-emitting display device having an organic light-emitting element is mounted as a component.

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.

薄膜トランジスタ(以下、TFTという)を備えた半導体装置を作製する上でフォトレジストからなるマスクを形成するには前後に多くの工程を必要とする。例えば、基板洗浄、レジスト材料塗布、プリベーク、露光、現像及びポストベーク等である。 In manufacturing a semiconductor device including a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT), many steps are required before and after forming a mask made of a photoresist. For example, substrate cleaning, resist material application, pre-baking, exposure, development, and post-baking.

また、前記フォトレジストからなるマスクはエッチング処理またはドーピング処理後に除去する必要があり、除去する際にも多くの工程を要する。例えば、O、HOあるいはCFなどから選ばれたガスによるアッシング処理、各種薬液を利用した剥離処理あるいは前記アッシング処理と薬液を用いた処理とを組み合わせた剥離処理などがある。この時、薬液を用いた剥離処理には薬液処理、純水でのリンス処理、基板乾燥等の工程が必要となる。
そのためフォトレジストからなるマスクを用いることは半導体装置の製造工程数を増加させてしまうという問題があった。処理期間の短期化およびコスト低減のためにフォトリソグラフィ工程数の削減、すなわちフォトリソグラフィ工程で用いるマスク枚数の削減が求められている。
Further, the mask made of the photoresist needs to be removed after the etching process or the doping process, and many processes are required for the removal. For example, there are an ashing process using a gas selected from O 2 , H 2 O, CF 4 or the like, a peeling process using various chemical solutions, or a peeling process combining the ashing process and a process using a chemical solution. At this time, a peeling process using a chemical solution requires a process such as a chemical solution process, a rinse process with pure water, and a substrate drying process.
Therefore, the use of a mask made of a photoresist has a problem that the number of manufacturing steps of the semiconductor device is increased. In order to shorten the processing period and reduce costs, it is required to reduce the number of photolithography processes, that is, to reduce the number of masks used in the photolithography process.

このマスクの枚数を削減する方法として、露光光を透過可能な透光性基板と、透光性基板に形成されたクロム等からなる遮光部と、所定の線幅で遮光材料からなるラインおよびスペースが繰り返し形成された光強度低減機能を有する半透過部とを備えた露光マスクを用いた露光方法が提案されている。ラインおよびスペースで形成された半透過部を備えた露光マスクをグレートーン露光用マスクともいい、この露光マスクを用いた露光をグレートーン露光ともいう。この露光マスクを用いることで1つのフォトレジスト層を少なくとも2つの異なる膜厚に現像することができる。そして、このフォトレジストをアッシングしながら被エッチング層をエッチングすることで、1回のフォトリソグラフィ工程で2層の被エッチング層をそれぞれ別のパターンに形成することができる。これによれば1回分のフォトリソグラフィ工程、すなわち1枚のマスクの枚数を削減することができる(例えば、特許文献1参照)。 As a method for reducing the number of masks, a light-transmitting substrate capable of transmitting exposure light, a light-shielding portion made of chromium or the like formed on the light-transmitting substrate, and lines and spaces made of a light-shielding material with a predetermined line width There has been proposed an exposure method using an exposure mask provided with a transflective portion having a light intensity reduction function in which is repeatedly formed. An exposure mask having a semi-transmissive portion formed by lines and spaces is also referred to as a gray tone exposure mask, and exposure using this exposure mask is also referred to as gray tone exposure. By using this exposure mask, one photoresist layer can be developed to at least two different film thicknesses. Then, by etching the layer to be etched while ashing the photoresist, two layers to be etched can be formed in different patterns in one photolithography process. According to this, one photolithography process, that is, the number of masks can be reduced (see, for example, Patent Document 1).

この半透過部を備えた露光マスクは、例えば投影倍率が等倍の露光装置の場合、半透過部のラインおよびスペースの幅がそれぞれ露光装置の解像度(解像限界)より小さく形成されている。これにより、ラインおよびスペースは基板上で解像せずにぼけるため、半透過部を通過した露光光の基板上における露光量は半透過部のほぼ全体にわたってほぼ均一化された光量となる。その結果、半透過部においてフォトレジスト層の膜厚を薄く形成することができる。
特開2002−151523
For example, in the case of an exposure apparatus with an equal projection magnification, the exposure mask provided with the semi-transmissive part is formed so that the line and space widths of the semi-transmissive part are smaller than the resolution (resolution limit) of the exposure apparatus. As a result, the lines and spaces are blurred without being resolved on the substrate, so that the exposure amount of the exposure light that has passed through the semi-transmissive portion on the substrate is an amount of light that is substantially uniform over almost the entire semi-transmissive portion. As a result, the thickness of the photoresist layer can be reduced in the semi-transmissive portion.
JP2002-151523

しかし、露光装置が高い解像度を有する場合、ラインおよびスペースが解像度より小さく形成されていても、フォトレジスト層の膜厚を薄く形成できないことや、膜厚は薄くすることができても均一な厚さに形成することができないことがあった。
図13にその例を示す。図13(A)は露光マスクの断面図を模式的に示したものであり、図13(B)はこの露光マスクを用いて露光および現像を行って得られたフォトレジスト層の断面写真を示す。図13(A)の露光マスクの位置と、図13(B)のフォトレジスト層の断面写真の位置とは、ほぼ対応している。投影倍率は等倍、解像度は1.5μmの露光装置を用いた。図13(A)に示すようにラインおよびスペースが解像度より小さい露光マスクを用いた場合でも、膜厚の薄い領域を有し、かつ膜厚の薄い領域においてその膜厚が均一なフォトレジスト層を形成できないことがあった。図13(A)の露光マスクにおいて、ラインおよびスペースの幅がライン幅1.0μm、スペース幅0.5μmの領域では、フォトレジスト層の膜厚が薄く形成されず、遮光部とほぼ同じ厚い膜厚に形成されてしまった
However, when the exposure apparatus has a high resolution, even if the lines and spaces are formed smaller than the resolution, the thickness of the photoresist layer cannot be reduced, or the thickness can be reduced evenly. In some cases, it could not be formed.
An example is shown in FIG. FIG. 13A schematically shows a cross-sectional view of an exposure mask, and FIG. 13B shows a cross-sectional photograph of a photoresist layer obtained by exposure and development using this exposure mask. . The position of the exposure mask in FIG. 13A substantially corresponds to the position of the cross-sectional photograph of the photoresist layer in FIG. An exposure apparatus having a projection magnification of the same magnification and a resolution of 1.5 μm was used. As shown in FIG. 13A, even when an exposure mask whose lines and spaces are smaller than the resolution is used, a photoresist layer having a thin film thickness and a uniform film thickness in the thin film thickness area is formed. Sometimes it could not be formed. In the exposure mask of FIG. 13A, in the region where the line and space width are 1.0 μm and the space width is 0.5 μm, the photoresist layer is not thin, and is almost the same as the light shielding portion. It was formed thick .

そこで本発明は、TFTを備えた半導体装置の生産性向上あるいはコスト低減を目的として、膜厚の薄い領域を有するフォトレジスト層を形成することができ、かつ膜厚の薄い領域においてもその膜厚を均一に形成することができる露光マスクを提供する。そして、その露光マスクを用いてTFT基板を製造するために必要なフォトリソグラフィ工程の回数(マスク枚数)を削減した半導体装置の作製方法を提供する。 Therefore, the present invention can form a photoresist layer having a thin region for the purpose of improving the productivity or reducing the cost of a semiconductor device provided with a TFT, and also in the thin region. An exposure mask that can be uniformly formed is provided. A method for manufacturing a semiconductor device is provided in which the number of photolithography steps (number of masks) required for manufacturing a TFT substrate using the exposure mask is reduced.

上記課題を解決するため、本発明は、透過部と、遮光部と、ラインおよびスペースが繰り返し形成された光強度低減機能を有する半透過部とを備えた露光マスクにおいて、半透過部における遮光材料のライン幅Lと遮光材料間のスペース幅Sとの和は、露光装置の解像度をn、投影倍率を1/m(m≧1)とすると、n、mとの関係が、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たす露光マスクを用いることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a light-shielding material in a semi-transmissive part in an exposure mask comprising a transmissive part, a light-shielding part, and a semi-transmissive part having a light intensity reducing function in which lines and spaces are repeatedly formed. The sum of the line width L and the space width S between the light-shielding materials is expressed as follows. When the exposure apparatus resolution is n and the projection magnification is 1 / m (m ≧ 1), the relationship between n and m is (n / 3). ) meets × m ≦ L + S ≦ ( 3n / 2) × conditional expression m, and, n, m, the relationship of L is characterized by using the L <(2n / 3) exposure mask that meets the × m And

望ましくは、LとSとの和は、n、mとの関係が、(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たす露光マスクを用いることを特徴とする Desirably, the sum of the L and S, n, the relationship between the m is, meets the (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) × conditional expression m, and, n, m, L relationship is characterized by using the exposure mask that meets the L <(2n / 3) × m.

えば、露光装置の解像度nが1.5μm、投影倍率1/mが等倍(m=1)のとき、半透過部のライン幅LはL<1.0μmを満たす。 For example, the resolution n is 1.5μm exposure apparatus, when the projection magnification 1 / m is equal magnification (m = 1), the line width L of the semi-transmissive portion satisfying the L <1.0 .mu.m.

露光マスクは、フォトマスクあるいはレチクルとも呼ばれる。露光装置は、投影型の露光装置を用いることができる。投影倍率 は、等倍の露光装置を用いることもできるし、投影倍率(縮小倍率)が1/m倍の縮小投影型露光装置を用いることもできる。 The exposure mask is also called a photomask or a reticle. As the exposure apparatus, a projection type exposure apparatus can be used. As the projection magnification, an exposure device having the same magnification can be used, or a reduction projection type exposure device having a projection magnification (reduction magnification) of 1 / m times can be used.

解像度nは、被露光面における解像限界の大きさを示しているのに対し、ライン幅Lおよびスペース幅Sは、露光マスク上の大きさである。そのため、投影倍率が等倍の露光装置を用いたときは、解像度nと、L、Sとの大小関係を単純に比較することができるが、投影倍率(縮小倍率)が1/m倍の縮小投影型露光装置を用いたときは、解像度nと、L、Sとの大小関係を単純に比較することはできない。この場合は、投影倍率(縮小倍率)1/mの逆数mを解像度nに乗じることで、縮小投影型露光装置においても解像度nと、L、Sとの大小関係の比較を行うことができる。上の関係式において解像度nに投影倍率(縮小倍率)の逆数m(m≧1)を乗じているのは、このような理由による。投影倍率が等倍の露光装置を用いるときは、投影倍率1/mの逆数mは1である。 The resolution n indicates the resolution limit on the surface to be exposed, while the line width L and the space width S are the sizes on the exposure mask. Therefore, when using an exposure apparatus with an equal projection magnification, the magnitude relationship between the resolution n and L and S can be simply compared, but the projection magnification (reduction magnification) is reduced by 1 / m times. When a projection type exposure apparatus is used, the magnitude relationship between the resolution n and L and S cannot be simply compared. In this case, by multiplying the resolution n by the reciprocal m of the projection magnification (reduction magnification) 1 / m, it is possible to compare the magnitude relationship between the resolution n and L and S even in the reduced projection exposure apparatus. This is the reason why the resolution n is multiplied by the reciprocal m (m ≧ 1) of the projection magnification (reduction magnification) in the above relational expression. When an exposure apparatus having a projection magnification of 1 × is used, the reciprocal m of the projection magnification 1 / m is 1.

また、本発明は、上記露光マスクを用いて、膜厚の厚い第1の領域と、該第1の領域の側部に該第1の領域より膜厚の薄い第2の領域を有するレジストパターンを形成し、前記レジストパターンを用いて被エッチング膜を選択的にエッチングすることを特徴とする。 According to the present invention, there is provided a resist pattern having a first region having a large film thickness and a second region having a smaller film thickness than the first region on a side portion of the first region, using the exposure mask. And the etching target film is selectively etched using the resist pattern.

上記露光マスクの半透過部は、縞状(ストライプ状、スリット状)にラインおよびスペースが繰り返し設けられているものを用いることができる。また、遮光材料からなる矩形パターンが、格子状または幾何学的に周期的に配置されたものを用いることもできる。また、一定の幅を有していればその他のパターンを用いることもできる。また、半透過部を構成するラインは遮光材料からなり、遮光部と同じ遮光材料を用いて設けることができる。 As the semi-transmission part of the exposure mask, one in which lines and spaces are repeatedly provided in a striped shape (stripe shape, slit shape) can be used. In addition, a rectangular pattern made of a light shielding material in which a lattice pattern or a geometrically arranged periodic pattern can be used. Other patterns can also be used as long as they have a certain width. Moreover, the line which comprises a translucent part consists of a light shielding material, and can be provided using the same light shielding material as a light shielding part.

上の関係を満たす露光マスクは、その半透過部が遮光部の側部に配置されるものに用いることが特に有効である。 It is particularly effective to use an exposure mask satisfying the above relationship in which the transflective portion is disposed on the side of the light shielding portion.

また、本発明の半導体装置の作製方法は、半導体層上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に導電膜を形成し、前記導電膜上に、半透過部を備えた露光マスクを用いて、膜厚の厚い第1の領域と、該第1の領域の側部に該第1の領域より膜厚の薄い第2の領域を有するレジストパターンを形成し、前記レジストパターンを用いて前記導電膜のエッチングを行って、膜厚の厚い第1の領域と、該第1の領域の側部に該第1の領域より膜厚の薄い第2の領域を有するゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物元素を注入して、前記ゲート電極の外側にソース領域及びドレイン領域と、前記ゲート電極の前記第2の領域を通過させて前記ゲート電極の前記第2の領域と重なる領域に第1の不純物領域及び第2の不純物領域とを形成する。前記レジストパターンの形成は、前記半透過部における遮光材料のライン幅Lと遮光材料間のスペース幅Sとの和が、露光装置の解像度をn、投影倍率を1/m(m≧1)とすると、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たす露光マスクを用いて行うことを特徴とする。 In addition, in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an insulating film is formed over a semiconductor layer, a conductive film is formed over the insulating film, and an exposure mask including a semi-transmissive portion is formed over the conductive film. Forming a resist pattern having a first region having a large film thickness and a second region having a film thickness smaller than that of the first region on a side portion of the first region, and using the resist pattern, the conductive pattern The film is etched to form a gate electrode having a first region having a large thickness and a second region having a thickness smaller than that of the first region on a side portion of the first region. An impurity element is implanted into the semiconductor layer using the electrode as a mask, and the source region and the drain region are passed outside the gate electrode, and the second region of the gate electrode is passed through the second region of the gate electrode. A first impurity region and a second impurity region in a region overlapping with To form the door. In the formation of the resist pattern, the sum of the line width L of the light-shielding material and the space width S between the light-shielding materials in the semi-transmissive portion is n as the resolution of the exposure apparatus and 1 / m (m ≧ 1) as the projection magnification. then, (n / 3) × m ≦ L + S ≦ (3n / 2) meets the condition of × m, and, n, m, the relationship of L is, L <(2n / 3) exposure that meets the × m It is characterized by using a mask.

望ましくは、LとSとの和は、n、mとの関係が、(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たす露光マスクを用いることを特徴とする Desirably, the sum of the L and S, n, the relationship between the m is, meets the (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) × conditional expression m, and, n, m, L relationship is characterized by using the exposure mask that meets the L <(2n / 3) × m.

えば、露光装置の解像度nが1.5μm、投影倍率1/mが等倍(m=1)のとき、半透過部のライン幅LはL<1.0μmを満たす。 For example, the resolution n is 1.5μm exposure apparatus, when the projection magnification 1 / m is equal magnification (m = 1), the line width L of the semi-transmissive portion satisfying the L <1.0 .mu.m.

上記第1及び第2の不純物領域は、ソース領域及びドレイン領域よりも低い濃度でn型またはp型の不純物元素を含むことを特徴とする。 The first and second impurity regions include an n-type or p-type impurity element at a lower concentration than the source region and the drain region.

実際に上の関係を満たす露光マスクを用いて露光および現像を行った例を図12に示す。図12(A)は露光マスクの断面図を模式的に示したものであり、図12(B)はこの露光マスクを用いて露光および現像を行って得られたフォトレジスト層の断面写真を示す。図12(A)の露光マスクの位置と、図12(B)のフォトレジスト層の断面写真の位置とは、ほぼ対応している。投影倍率は等倍、解像度は1.5μmの露光装置を用いた。図12(A)の露光マスクにおいて、ラインおよびスペースの幅はライン幅0.5μm、スペース幅1.0μmであり、ラインおよびスペースは上の関係を満たしている。この露光マスクを用いて露光および現像を行うと、図12(B)に示すような膜厚の薄い領域を有し、かつ膜厚の薄い領域においてその膜厚がほぼ均一なフォトレジスト層を形成することができた。 An example of exposure and development using an exposure mask that actually satisfies the above relationship is shown in FIG. FIG. 12A schematically shows a cross-sectional view of an exposure mask, and FIG. 12B shows a cross-sectional photograph of a photoresist layer obtained by exposure and development using this exposure mask. . The position of the exposure mask in FIG. 12A substantially corresponds to the position of the cross-sectional photograph of the photoresist layer in FIG. An exposure apparatus having a projection magnification of the same magnification and a resolution of 1.5 μm was used. In the exposure mask of FIG. 12A, the line and space widths are 0.5 μm and 1.0 μm, and the lines and spaces satisfy the above relationship. When exposure and development are performed using this exposure mask, a photoresist layer having a thin film thickness as shown in FIG. 12B and a substantially uniform film thickness is formed in the thin film thickness area. We were able to.

上の関係を満たす半透過部を備えた露光マスクを用いて露光することによって、半透過部を通過した露光光の被露光面における露光量は半透過部においてほぼ均一化された光量となり、半透過部のフォトレジスト層の膜厚を薄く、かつその膜厚を均一に形成することができる。このフォトレジスト層の膜厚が薄い部分を使って被エッチング層をエッチングすることができる。フォトレジスト層の膜厚が薄い部分は、膜厚が厚い部分と比べて被エッチング層の膜厚を薄く形成することができる。フォトレジスト層の膜厚が薄い部分は、膜厚が厚い部分とは異なる形状に被エッチング層のパターンを形成することができる。そして、このレジストパターンを利用して精度よく所望のパターンのゲート電極や他の電極、配線等を形成することができる。この露光マスクを用いて、膜厚の厚い第1の領域と、第1の領域の側部に第1の領域より膜厚の薄い第2の領域とを有するゲート電極を形成した場合は、ゲート電極をイオンドーピング時のマスクとして用いることで、チャネル形成領域の両側もしくは一方の側にゲート電極とオーバーラップする低濃度不純物領域(Lov領域)を自己整合的に形成することができる。 By performing exposure using an exposure mask having a semi-transmissive portion that satisfies the above relationship, the exposure amount of the exposure light that has passed through the semi-transmissive portion is substantially uniform in the semi-transmissive portion. The thickness of the photoresist layer in the transmission portion can be reduced and the thickness can be formed uniformly. The etched layer can be etched using the thin portion of the photoresist layer. The portion where the thickness of the photoresist layer is thin can be formed to be thinner than the portion where the thickness is thick. The pattern of the layer to be etched can be formed in a portion where the thickness of the photoresist layer is thin different from that of the portion where the thickness is thick. By using this resist pattern, it is possible to accurately form a gate electrode, other electrode, wiring, or the like having a desired pattern. When a gate electrode having a thick first region and a second region thinner than the first region is formed on the side of the first region using the exposure mask, By using the electrode as a mask for ion doping, a low concentration impurity region (L ov region) overlapping with the gate electrode can be formed in a self-aligned manner on both sides or one side of the channel formation region.

このように、自己整合的にゲート電極とオーバーラップする低濃度不純物領域(Lov領域)を有するTFT(GOLD構造:Gate−drain overlapped LDD)を備えた半導体装置を作製することにより、マスク枚数の削減が実現でき、同時にGOLD構造を作製する際の微細な位置合わせが不要となる。これにより多くの工程、例えば基板洗浄、レジスト材料塗布、プリベーク、露光、現像及びポストベーク等を削減でき、処理時間を短縮することができる。そして、製造コストを低減でき、製品の歩留まりを向上させることができる。 Thus, by manufacturing a semiconductor device including a TFT (GOLD structure: Gate-drain overlapped LDD) having a low concentration impurity region (L ov region) overlapping with the gate electrode in a self-aligning manner, the number of masks can be increased. Reduction can be realized, and at the same time, fine alignment is not required when producing the GOLD structure. As a result, many processes such as substrate cleaning, resist material application, pre-baking, exposure, development, and post-baking can be reduced, and the processing time can be shortened. And manufacturing cost can be reduced and the yield of a product can be improved.

上の関係を満たす半透過部を備えた露光マスクを用いることにより、Lov領域は自己整合的に形成できるうえ、長さ(チャネル長方向の長さ)に制約はなく、その長さを十分に確保することができる。また、チャネル形成領域の両側のLov領域の長さを異ならせることもできる。 By using an exposure mask with a transflective portion that satisfies the above relationship, the L ov region can be formed in a self-aligned manner, and the length (length in the channel length direction) is not limited, and the length is sufficient. Can be secured. In addition, the lengths of the L ov regions on both sides of the channel formation region can be made different.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容するものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications are allowed without departing from the spirit of the present invention.

(実施の形態1)
本実施の形態では、ラインおよびスペース、または矩形パターンおよびスペースで形成された半透過部を備えた露光マスクについて図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, an exposure mask including a semi-transmissive portion formed with lines and spaces or rectangular patterns and spaces will be described with reference to FIG.

露光マスクの上面図の具体例を図1(A)〜(C)に示す。また、露光マスクを用いたときの光強度分布の例を図1(D)に示す。図1(A)〜(C)に示す露光マスクは、遮光部P、半透過部Q、透過部Rを備えている。図1(A)に示す露光マスクの半透過部Qは、縞状(ストライプ状、スリット状)にライン203およびスペース204が繰り返し設けられ、ライン203およびスペース204が遮光部Pの端部202に平行な方向に配置されている。この半透過部において、遮光材料からなるライン203の幅がL、遮光材料間のスペース204の幅がSであり、LとSの和と、露光装置の解像度n、投影倍率1/m(m≧1)との関係が、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。望ましくは、LとSの和と、n、mとの関係が、(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。ライン203は遮光材料からなり、遮光部Pと同じ遮光材料を用いて設けることができる。ライン203は矩形状に形成されているが、これに限定されない。一定の幅を有していればよい。例えば、角が丸みを帯びた形状でもよい。 Specific examples of top views of the exposure mask are shown in FIGS. An example of the light intensity distribution when using an exposure mask is shown in FIG. The exposure mask shown in FIGS. 1A to 1C includes a light shielding portion P, a semi-transmissive portion Q, and a transmissive portion R. In the semi-transmissive portion Q of the exposure mask shown in FIG. 1A, a line 203 and a space 204 are repeatedly provided in a stripe shape (stripe shape, slit shape), and the line 203 and the space 204 are formed at the end portion 202 of the light shielding portion P. They are arranged in parallel directions. In this semi-transmissive portion, the width of the line 203 made of the light shielding material is L, the width of the space 204 between the light shielding materials is S, the sum of L and S, the resolution n of the exposure apparatus, and the projection magnification 1 / m (m ≧ 1) relationship between the, (n / 3) × m ≦ L + S ≦ (3n / 2) meets the condition of × m, and, n, m, the relationship of L is, L <(2n / 3) × meet m using Suyo exposure mask. Desirably, the sum of L and S, n, the relationship between m, (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) meet the conditional expression × m, and, n, m, of L relationships using L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m. The line 203 is made of a light shielding material and can be provided using the same light shielding material as the light shielding portion P. The line 203 is formed in a rectangular shape, but is not limited to this. It is only necessary to have a certain width. For example, it may have a shape with rounded corners.

上の関係を満たす露光マスクを用いることにより、半透過部を通過した露光光の被露光面における露光量は半透過部においてほぼ均一化された光量となり、半透過部の露光部分のフォトレジスト層の膜厚を薄く、かつその膜厚を均一に形成することができ、精度よく所望のパターンを得ることができる。 By using an exposure mask that satisfies the above relationship, the exposure amount on the exposed surface of the exposure light that has passed through the semi-transmissive portion becomes a substantially uniform light amount in the semi-transmissive portion, and the photoresist layer in the exposed portion of the semi-transmissive portion The film thickness can be made thin and the film thickness can be formed uniformly, and a desired pattern can be obtained with high accuracy.

図1(B)は別の例であり、露光マスクの半透過部Qは、縞状にライン207およびスペース208が設けられ、ライン207およびスペース208が遮光部Pの端部206に垂直な方向に配置されている。この半透過部のライン207の幅L、スペース208の幅Sと露光装置の解像度n、投影倍率1/m(m≧1)との関係が図1(A)と同様の上の条件を満たす露光マスクを用いる。即ち、LとSの和と、露光装置の解像度n、投影倍率1/m(m≧1)との関係が、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。望ましくは、LとSの和と、n、mとの関係が、(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。また、遮光部Pの端部206と半透過部Qのライン207の端部とは接していてもよいし、図示したように距離Tを空けて配置してもよい。距離Tは、露光装置の解像度nに投影倍率の逆数mを乗じた(n×m)より小さければよい。ラインおよびスペースの配置以外は、図1(A)と同様のもの(材料、形状等)を用いることができる。 FIG. 1B shows another example, in which the semi-transmissive portion Q of the exposure mask is provided with a line 207 and a space 208 in stripes, and the line 207 and the space 208 are perpendicular to the end portion 206 of the light shielding portion P. Is arranged. The relationship between the width L of the line 207, the width S of the space 208, the resolution n of the exposure apparatus, and the projection magnification 1 / m (m ≧ 1) satisfies the same conditions as in FIG. An exposure mask is used. That is, the relationship between the sum of L and S, the resolution n of the exposure apparatus, and the projection magnification 1 / m (m ≧ 1) is a conditional expression of (n / 3) × m ≦ L + S ≦ (3n / 2) × m. meets, and, n, m, the relationship of L uses L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m. Desirably, the sum of L and S, n, the relationship between m, (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) meet the conditional expression × m, and, n, m, of L relationships using L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m. Further, the end portion 206 of the light shielding portion P and the end portion of the line 207 of the semi-transmissive portion Q may be in contact with each other, or may be arranged with a distance T as illustrated. The distance T should be smaller than (n × m) obtained by multiplying the resolution n of the exposure apparatus by the reciprocal m of the projection magnification. Except for the arrangement of lines and spaces, the same materials (materials, shapes, etc.) as those in FIG. 1A can be used.

半透過部Qのラインおよびスペースの方向は、図1(A)、図1(B)のいずれの方向を用いることもできる。また、図1(A)と図1(B)とを組み合わせて用いることもできる。また、半透過部Qのラインおよびスペースの方向は、図1(A)と図1(B)の間の方向、即ち、遮光部Pの端部に対して斜めの方向に配置することもできる。この場合もラインおよびスペースの配置以外は、図1(A)と同様のもの(材料、形状等)を用いることができる。 As the direction of the line and space of the semi-transmissive portion Q, any of the directions of FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B) can be used. Further, FIG. 1A and FIG. 1B can be used in combination. Further, the line and space directions of the semi-transmissive portion Q can be arranged in a direction between FIGS. 1A and 1B, that is, in an oblique direction with respect to the end portion of the light shielding portion P. . Also in this case, the same materials (materials, shapes, etc.) as those in FIG. 1A can be used except for the arrangement of lines and spaces.

また、半透過部Qは、図1(A)、図1(B)に示すようにラインおよびスペースが縞状に配置されたものを用いてもよいし、他のパターンを用いてもよい。例えば、図1(C)のように遮光材料からなる矩形パターン212が、格子状または幾何学的に周期的に配置されたものを用いてもよい。図1(C)において、矩形パターン212の短辺方向の幅Lがラインの幅Lに相当する。また、当該短辺方向のスペース213の幅Sがスペースの幅Sに相当する。この矩形パターン212の幅Lとスペース213の幅Sの和と、露光装置の解像度n、投影倍率1/m(m≧1)との関係が図1(A)と同様の上の条件を満たす露光マスクを用いる。即ち、LとSの和と、露光装置の解像度n、投影倍率1/m(m≧1)との関係が、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。望ましくは、LとSの和と、n、mとの関係が、(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。矩形パターン212は遮光材料からなり、遮光部Pと同じ遮光材料を用いて設けることができる。 Further, as the semi-transmissive portion Q, as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), lines and spaces arranged in stripes may be used, or other patterns may be used. For example, as shown in FIG. 1C, a rectangular pattern 212 made of a light shielding material may be used which is periodically arranged in a lattice shape or geometrically. In FIG. 1C, the width L in the short side direction of the rectangular pattern 212 corresponds to the line width L. The width S of the space 213 in the short side direction corresponds to the width S of the space. The relationship between the sum of the width L of the rectangular pattern 212 and the width S of the space 213, the resolution n of the exposure apparatus, and the projection magnification 1 / m (m ≧ 1) satisfies the same upper condition as in FIG. An exposure mask is used. That is, the relationship between the sum of L and S, the resolution n of the exposure apparatus, and the projection magnification 1 / m (m ≧ 1) is a conditional expression of (n / 3) × m ≦ L + S ≦ (3n / 2) × m. meets, and, n, m, the relationship of L uses L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m. Desirably, the sum of L and S, n, the relationship between m, (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) meet the conditional expression × m, and, n, m, of L relationships using L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m. The rectangular pattern 212 is made of a light shielding material and can be provided using the same light shielding material as the light shielding portion P.

また、半透過部のラインおよびスペース(または矩形パターンおよびスペース)は、図1(A)〜(C)のように周期的に配置されていてもよいし、非周期的に配置されてもよい。非周期的に配置されている場合は、隣り合うラインおよびスペース(または矩形パターンおよびスペース)が上の条件を満たしていればよい。
上の条件を満たす範囲内でラインおよびスペース(または矩形パターンおよびスペース)の幅を調節することにより、実質的な露光量を変えることが可能であり、露光されたレジストの現像後の膜厚を調節することが可能である。
Moreover, the line and space (or rectangular pattern and space) of a semi-transmissive part may be arrange | positioned periodically like FIG. 1 (A)-(C), and may be arrange | positioned aperiodically. . In the case of non-periodic arrangement, adjacent lines and spaces (or rectangular patterns and spaces) need only satisfy the above conditions.
By adjusting the width of lines and spaces (or rectangular patterns and spaces) within the range that satisfies the above conditions, it is possible to change the substantial exposure amount, and to reduce the film thickness after development of the exposed resist. It is possible to adjust.

なお、このフォトリソグラフィ工程で使用されるレジストはネガ型レジストが適用困難である為、露光マスクのパターンは、ポジ型レジストを前提にしている。露光装置は、投影型の露光装置を用いることができる。投影倍率は、等倍の露光装置を用いることもできるし、投影倍率が1/m倍の縮小投影型露光装置を用いることもできる。   Note that a negative resist is difficult to apply as a resist used in the photolithography process, and therefore, the pattern of the exposure mask is premised on a positive resist. As the exposure apparatus, a projection type exposure apparatus can be used. As the projection magnification, an exposure device with the same magnification can be used, or a reduction projection exposure device with a projection magnification of 1 / m can be used.

図1(A)〜(C)に示す露光マスクに露光光を照射した場合、遮光部Pの光強度はほぼゼロであり、透過部Rの光強度はほぼ100%である。一方、半透過部の光強度は、10〜70%の範囲で調整可能となっており、その代表的光強度分布の例を図1(D)中の光強度分布214に示す。露光マスクに於ける半透過部Qの光強度の調整は、ライン幅Lおよびスペース幅S(または矩形パターンの短辺方向の幅Lおよび当該短辺方向のスペースS)の調整により実現することができる。 When the exposure mask shown in FIGS. 1A to 1C is irradiated with exposure light, the light intensity of the light shielding portion P is almost zero and the light intensity of the transmission portion R is almost 100%. On the other hand, the light intensity of the semi-transmissive portion can be adjusted in a range of 10 to 70%, and an example of a typical light intensity distribution is shown in a light intensity distribution 214 in FIG. The adjustment of the light intensity of the semi-transmissive portion Q in the exposure mask can be realized by adjusting the line width L and the space width S (or the width L in the short side direction and the space S in the short side direction of the rectangular pattern). it can.

また、上の関係を満たす露光マスクは、その半透過部Qが遮光部Pの側部に配置されるもの、即ち半透過部Qが遮光部Pと透過部Rとの間に配置されるものに用いることが特に有効である。 An exposure mask that satisfies the above relationship is one in which the semi-transmissive portion Q is disposed on the side of the light-shielding portion P, that is, the semi-transmissive portion Q is disposed between the light-shielding portion P and the transmissive portion R. It is particularly effective to use it.

(実施の形態2)
本実施の形態は、実施の形態1で示した露光マスクを用いてTFTのゲート電極をパターン形成し、このゲート電極をイオンドーピング時のマスクとして用い、チャネル形成領域の両側に低濃度不純物領域を自己整合的に形成するための工程について、図2とともに示す。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a TFT gate electrode is patterned using the exposure mask shown in Embodiment Mode 1, and this gate electrode is used as a mask for ion doping, so that low-concentration impurity regions are formed on both sides of a channel formation region. A process for forming in a self-aligned manner is shown together with FIG.

まず、絶縁表面を有する基板101上に第1絶縁膜(下地絶縁膜)102を形成する。絶縁表面を有する基板101としては、透光性を有する基板、例えばガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチック基板を用いることができる。後に形成される薄膜トランジスタをトップエミッション型(上方射出型)の発光表示装置に適用する場合、或いは反射型の液晶表示装置に適用する場合にはセラミックス基板、半導体基板、金属基板等も用いることができる。   First, a first insulating film (base insulating film) 102 is formed over a substrate 101 having an insulating surface. As the substrate 101 having an insulating surface, a light-transmitting substrate such as a glass substrate, a crystallized glass substrate, or a plastic substrate can be used. When a thin film transistor to be formed later is applied to a top emission type (upward emission type) light emitting display device or a reflection type liquid crystal display device, a ceramic substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or the like can also be used. .

第1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(SiO)等の絶縁膜の単層、或いは積層を用いる。次いで、第1絶縁膜102上に半導体層103を形成する。 As the first insulating film 102, a single layer or a stacked layer of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is used. Next, the semiconductor layer 103 is formed over the first insulating film 102.

半導体層103は、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により非晶質構造を有する半導体膜を形成し、加熱処理により結晶化された結晶性半導体膜を形成し、結晶性半導体膜上にレジスト膜を形成した後、露光および現像を行って得られた第1のレジストマスクを用いて結晶性半導体膜を所望の形状に形成する。   The semiconductor layer 103 is formed by forming a semiconductor film having an amorphous structure by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like), forming a crystalline semiconductor film crystallized by heat treatment, After forming a resist film over the crystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film is formed into a desired shape using a first resist mask obtained by exposure and development.

この半導体層103の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜70nm)の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。   The semiconductor layer 103 is formed with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 70 nm). There is no limitation on the material of the crystalline semiconductor film, but the crystalline semiconductor film is preferably formed of silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy.

上記加熱処理とは、加熱炉、レーザ照射、若しくはレーザ光の代わりにランプから発する光の照射(以下、ランプアニールと表記する)、又はそれらを組み合わせて用いることができる。   The heat treatment may be a heating furnace, laser irradiation, irradiation of light emitted from a lamp instead of laser light (hereinafter referred to as lamp annealing), or a combination thereof.

また、ニッケルなどの触媒を添加した後に上記加熱処理を行う熱結晶化法により結晶性半導体膜を形成してもよい。なお、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法を用いて結晶化を行って結晶質半導体膜を得た場合は、結晶化後にニッケルなどの触媒を除去するゲッタリング処理を行うことが好ましい。   Alternatively, the crystalline semiconductor film may be formed by a thermal crystallization method in which the above heat treatment is performed after adding a catalyst such as nickel. Note that in the case where a crystalline semiconductor film is obtained by crystallization using a thermal crystallization method using a catalyst such as nickel, it is preferable to perform a gettering treatment for removing the catalyst such as nickel after crystallization.

また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、連続発振(CW:continuous−wave)型のレーザビーム(CWレーザビーム)やパルス発振型のレーザビーム(パルスレーザビーム)を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第2高調波から第4高調波のレーザビームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVOレーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このレーザは、CWで射出することも、パルス発振で射出することも可能である。CWで射出する場合は、レーザのパワー密度は0.01〜100MW/cm程度(好ましくは0.1〜10MW/cm)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。 When a crystalline semiconductor film is formed by a laser crystallization method, a continuous-wave (CW) laser beam (CW laser beam) or a pulsed laser beam (pulse laser beam) is used. be able to. The laser beam that can be used here is a gas laser such as an Ar laser, a Kr laser, or an excimer laser, single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline ( (Ceramics) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 with one or more of Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta added as dopants A laser oscillated from one or more of laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser, or gold vapor laser as a medium can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser beam and the second to fourth harmonic laser beams of these fundamental waves, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. This laser can be emitted by CW or pulsed oscillation. When injected at a CW, the power density of the laser is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec.

なお、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、Arイオンレーザ、またはTi:サファイアレーザは、連続発振をさせることが可能であり、Qスイッチ動作やモード同期などを行うことによって10MHz以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。10MHz以上の発振周波数でレーザビームを発振させると、半導体膜がレーザによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。 Note that single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline (ceramic) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 , dopants Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta, a laser using a medium added with one or more, an Ar ion laser, or a Ti: sapphire laser should oscillate continuously It is also possible to perform pulse oscillation at an oscillation frequency of 10 MHz or more by performing Q switch operation, mode synchronization, or the like. When the laser beam is oscillated at an oscillation frequency of 10 MHz or more, the semiconductor film is irradiated with the next pulse during the period from when the semiconductor film is melted by the laser to solidification. Therefore, unlike the case of using a pulse laser having a low oscillation frequency, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained.

媒質としてセラミック(多結晶)を用いると、短時間かつ低コストで自由な形状に媒質を形成することが可能である。単結晶を用いる場合、通常、直径数mm、長さ数十mmの円柱状の媒質が用いられているが、セラミックを用いる場合はさらに大きいものを作ることが可能である。   When ceramic (polycrystal) is used as the medium, it is possible to form the medium in a free shape in a short time and at low cost. When a single crystal is used, a cylindrical medium having a diameter of several millimeters and a length of several tens of millimeters is usually used. However, when ceramic is used, a larger one can be made.

発光に直接寄与する媒質中のNd、Ybなどのドーパントの濃度は、単結晶中でも多結晶中でも大きくは変えられないため、濃度を増加させることによるレーザの出力向上にはある程度限界がある。しかしながら、セラミックの場合、単結晶と比較して媒質の大きさを著しく大きくすることができるため大幅な出力向上が期待できる。   Since the concentration of dopants such as Nd and Yb in the medium that directly contributes to light emission cannot be changed greatly regardless of whether it is a single crystal or a polycrystal, there is a certain limit to improving the laser output by increasing the concentration. However, in the case of ceramic, since the size of the medium can be remarkably increased as compared with the single crystal, a great improvement in output can be expected.

さらに、セラミックの場合では、平行六面体形状や直方体形状の媒質を容易に形成することが可能である。このような形状の媒質を用いて、発振光を媒質の内部でジグザグに進行させると、発振光路を長くとることができる。そのため、増幅が大きくなり、大出力で発振させることが可能になる。また、このような形状の媒質から射出されるレーザビームは射出時の断面形状が四角形状であるため、丸状のビームと比較すると、線状ビームに整形するのに有利である。このように射出されたレーザビームを、光学系を用いて整形することによって、短辺の長さ1mm以下、長辺の長さ数mm〜数mの線状ビームを容易に得ることが可能となる。また、励起光を媒質に均一に照射することにより、線状ビームは長辺方向にエネルギー分布の均一なものとなる。   Further, in the case of ceramic, a medium having a parallelepiped shape or a rectangular parallelepiped shape can be easily formed. When a medium having such a shape is used to cause oscillation light to travel in a zigzag manner inside the medium, the oscillation optical path can be made longer. As a result, amplification is increased and oscillation can be performed with high output. Further, since the laser beam emitted from the medium having such a shape has a quadrangular cross-sectional shape at the time of emission, it is advantageous for shaping into a linear beam as compared with a round beam. By shaping the emitted laser beam using an optical system, it is possible to easily obtain a linear beam having a short side length of 1 mm or less and a long side length of several mm to several m. Become. In addition, by irradiating the medium with the excitation light uniformly, the linear beam has a uniform energy distribution in the long side direction.

この線状ビームを半導体膜に照射することによって、半導体膜の全面をより均一にアニールすることが可能になる。線状ビームの両端まで均一なアニールが必要な場合は、その両端にスリットを配置し、エネルギーの減衰部を遮光するなどの工夫が必要となる。   By irradiating the semiconductor film with this linear beam, the entire surface of the semiconductor film can be annealed more uniformly. When uniform annealing is required up to both ends of the linear beam, it is necessary to arrange a slit at both ends to shield the energy attenuating portion.

このようにして得られた強度が均一な線状ビームを用いて半導体膜をアニールし、この半導体膜を用いて電子機器を作製すると、その電子機器の特性は、良好かつ均一である。   When a semiconductor film is annealed using a linear beam having a uniform intensity obtained in this manner and an electronic device is manufactured using this semiconductor film, the characteristics of the electronic device are good and uniform.

次いで、必要があれば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)のドーピングを半導体層に対して行う。ここでは、ジボラン(B)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用いる。 Next, if necessary, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) is doped into the semiconductor layer in order to control the threshold value of the TFT. Here, an ion doping method in which diborane (B 2 H 6 ) is plasma-excited without mass separation is used.

次いで、第1のレジストマスクを除去した後、フッ酸を含むエッチャントで半導体層表面の酸化膜を除去すると同時に半導体層の表面を洗浄する。そして、半導体層を覆う第2絶縁膜(ゲート絶縁膜)104を形成する。第2絶縁膜104はプラズマCVD法またはスパッタ法または熱酸化法を用い、厚さを1〜200nm、好ましくは70nm〜120nmとする。第2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などの絶縁膜から成る膜を形成する。ここでは、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成する。   Next, after removing the first resist mask, the oxide film on the surface of the semiconductor layer is removed with an etchant containing hydrofluoric acid, and at the same time, the surface of the semiconductor layer is washed. Then, a second insulating film (gate insulating film) 104 covering the semiconductor layer is formed. The second insulating film 104 is formed by plasma CVD, sputtering, or thermal oxidation, and has a thickness of 1 to 200 nm, preferably 70 to 120 nm. As the second insulating film 104, a film formed of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed. Here, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) with a thickness of 115 nm is formed by plasma CVD.

また、基板、下地膜としての絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、または層間絶縁層などを形成した後、プラズマ処理を用いて酸化または窒化を行うことにより前記基板、下地膜としての絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、層間絶縁層の表面を酸化または窒化してもよい。プラズマ処理を用いて半導体層や絶縁層を酸化または窒化すると、当該半導体層や絶縁層の表面が改質され、CVD法やスパッタ法により形成した絶縁膜と比較してより緻密な絶縁膜とすることができる。よって、ピンホール等の欠陥を抑制し半導体装置の特性等を向上させることが可能となる。また上記の様なプラズマ処理は、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層、配線層などにも行うことができ、窒化又は酸化を行うことによって窒化膜、酸化膜を形成することができる。 In addition, after forming an insulating layer, a semiconductor layer, a gate insulating layer, an interlayer insulating layer, or the like as a substrate, a base film, the substrate, an insulating layer as a base film by performing oxidation or nitridation using plasma treatment, The surfaces of the semiconductor layer, the gate insulating layer, and the interlayer insulating layer may be oxidized or nitrided. When a semiconductor layer or an insulating layer is oxidized or nitrided using plasma treatment, the surface of the semiconductor layer or the insulating layer is modified, so that the insulating film becomes denser than an insulating film formed by a CVD method or a sputtering method. be able to. Therefore, defects such as pinholes can be suppressed and the characteristics of the semiconductor device can be improved. The plasma treatment as described above can also be performed on the gate electrode layer, the source electrode layer, the drain electrode layer, the wiring layer, and the like, and a nitride film or an oxide film can be formed by performing nitridation or oxidation.

なお、プラズマ処理により膜を酸化する場合には、酸素雰囲気下(例えば、酸素(O)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または酸素と水素(H)と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。一方、プラズマ処理により膜を窒化する場合には、窒素雰囲気下(例えば、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合したガスを用いてもよい。そのため、プラズマ処理によって形成される絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでおり、Arを用いた場合には絶縁膜にArが含まれている。 Note that in the case of oxidizing a film by plasma treatment, an oxygen atmosphere (for example, oxygen (O 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) atmosphere or oxygen and hydrogen are used. (H 2 ) and a rare gas atmosphere or dinitrogen monoxide and a rare gas atmosphere). On the other hand, in the case of nitriding a film by plasma treatment, in a nitrogen atmosphere (for example, nitrogen (N 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) or nitrogen and hydrogen And a rare gas atmosphere or NH 3 and a rare gas atmosphere). As the rare gas, for example, Ar can be used. A gas in which Ar and Kr are mixed may be used. Therefore, the insulating film formed by the plasma treatment contains a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) used for the plasma processing, and when Ar is used, the insulating film Contains Ar.

また、第2絶縁膜104にプラズマ処理を行う場合、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3以上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板上に形成された被処理物(ここでは、ゲート絶縁層として機能する第2絶縁膜104)付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化膜または窒化膜は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。なお、以下に特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。 In the case where the second insulating film 104 is subjected to plasma treatment, the plasma treatment is performed in an atmosphere of the gas at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and a plasma electron temperature of 1.5 eV or less. . More specifically, the electron density is 1 × 10 11 cm −3 to 1 × 10 13 cm −3 and the electron temperature of plasma is 0.5 eV to 1.5 eV. Since the electron density of plasma is high and the electron temperature in the vicinity of the object to be processed (here, the second insulating film 104 functioning as a gate insulating layer) formed on the substrate is low, Damage can be prevented. In addition, since the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or higher, an oxide film or a nitride film formed by oxidizing or nitriding an object to be irradiated using plasma treatment is a CVD method. Compared with a film formed by sputtering or the like, a film having excellent uniformity in film thickness and the like and a dense film can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1.5 eV or less, oxidation or nitridation can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, even if the plasma treatment is performed at a temperature lower by 100 degrees or more than the strain point of the glass substrate, the oxidation or nitridation treatment can be sufficiently performed. Note that a high frequency such as a microwave (2.45 GHz) can be used as a frequency for forming plasma. Note that the plasma treatment is performed using the above conditions unless otherwise specified.

次いで、第1導電層105aと第2導電層106aの積層を形成する。また、積層は、第1導電層と第2導電層の2層に限定されず、3層以上としてもよい。   Next, a stack of the first conductive layer 105a and the second conductive layer 106a is formed. Further, the stacking is not limited to two layers of the first conductive layer and the second conductive layer, and may be three or more layers.

第1導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)またはモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物を20〜50nmの厚さで形成する。また、第2導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)またはモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物で300〜600nmの厚さに形成する。   The first conductive layer is made of a refractory metal such as tungsten (W), chromium (Cr), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), or molybdenum (Mo), or an alloy or compound containing a refractory metal as a main component. It is formed with a thickness of ˜50 nm. The second conductive layer is made of a refractory metal such as tungsten (W), chromium (Cr), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN) or molybdenum (Mo), or an alloy or compound containing a refractory metal as a main component. To a thickness of 300 to 600 nm.

ここでは、2層、即ち、第1導電層と第2導電層をそれぞれ異なる導電材料として用い、後に行うエッチング工程でエッチングレートの差が生じるようにする。第1導電層としてはTaNを用い、第2導電層としてはタングステン膜を用いる。   Here, two layers, that is, the first conductive layer and the second conductive layer are used as different conductive materials so that a difference in etching rate is generated in an etching process performed later. TaN is used as the first conductive layer, and a tungsten film is used as the second conductive layer.

次いで、第2導電層106a上にレジスト膜を全面に塗布した後、図2(A)に示す露光マスクを用いて露光を行う。ここでは、膜厚1.5μmのレジスト膜を塗布し、露光は、解像度が1.5μm、投影倍率が等倍の露光装置を用いる。露光に用いる光は、i線(波長365nm)であり、露光エネルギーは、20〜140mJ/cmの範囲から選択する。また、i線に限定されず、i線とg線(波長436nm)とh線(波長405nm)とを混合させた光を露光に用いてもよい。 Next, after a resist film is applied over the entire surface of the second conductive layer 106a, exposure is performed using an exposure mask illustrated in FIG. Here, a resist film having a thickness of 1.5 μm is applied, and exposure is performed using an exposure apparatus having a resolution of 1.5 μm and a projection magnification of equal magnification. The light used for exposure is i-line (wavelength 365 nm), and the exposure energy is selected from the range of 20 to 140 mJ / cm 2 . The light is not limited to i-line, and light obtained by mixing i-line, g-line (wavelength 436 nm) and h-line (wavelength 405 nm) may be used for exposure.

図2(A)において、露光マスクは、露光光を透過可能な透光性基板400上にCrなどの金属膜からなる遮光部401と、所定の線幅でラインおよびスペースが繰り返し形成された光強度低減機能を有する半透過部402とが設けられている。露光マスクは、半透過部における遮光材料のライン幅がL、遮光材料間のスペース幅がSである場合、LとSの和と、露光装置の解像度n、投影倍率1/m(m≧1)との関係が、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすようなマスクを用いる。望ましくは、LとSの和と、n、mとの関係が、(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。 In FIG. 2A, an exposure mask is a light in which a light-blocking portion 401 made of a metal film such as Cr is formed on a light-transmitting substrate 400 that can transmit exposure light, and lines and spaces are repeatedly formed with a predetermined line width. A semi-transmissive portion 402 having a strength reducing function is provided. In the exposure mask, when the line width of the light shielding material in the semi-transmissive portion is L and the space width between the light shielding materials is S, the sum of L and S, the resolution n of the exposure apparatus, and the projection magnification 1 / m (m ≧ 1) ) relationship with the, (n / 3) meets × m ≦ L + S ≦ ( 3n / 2) × conditional expression m, and, n, m, the relationship of L is, L <(2n / 3) × m the less than using the Suyo mask. Desirably, the sum of L and S, n, the relationship between m, (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) meet the conditional expression × m, and, n, m, of L relationships using L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m.

例えば、解像度が1.5μm、投影倍率が等倍の露光装置を用い、半透過部のライン幅Lが0.5μm、半透過部のスペース幅Sが1.0μmの露光マスクを用いることができる。 For example, an exposure apparatus having a resolution of 1.5 μm and a projection magnification of 1 × can be used, and an exposure mask having a translucent portion line width L of 0.5 μm and a semi-transmissive portion space width S of 1.0 μm can be used. .

図2(A)に示す露光マスクを用いてレジスト膜の露光を行うと、レジスト膜には、非露光領域403aと露光領域403bが形成される。露光時には、露光光が遮光部401の回り込みや、半透過部402を通過することによって図2(A)に示す露光領域403bが形成される。 When the resist film is exposed using the exposure mask shown in FIG. 2A, a non-exposed region 403a and an exposed region 403b are formed in the resist film. At the time of exposure, exposure light wraps around the light shielding portion 401 or passes through the semi-transmissive portion 402, thereby forming an exposure region 403b shown in FIG.

そして、現像を行うと、露光領域403bが除去されて、図2(B)に示すように、膜厚の厚い領域と、該領域より膜厚の薄い領域を側部に有するレジストパターン107aが第2導電層106a上に得られる。レジストパターン107aにおいて、膜厚の薄い領域は、露光エネルギーを調節することでレジスト膜厚を調節することができる。図2(A)に示す露光マスクを用いることにより、レジスト膜厚の薄い領域においてもその膜厚を均一に形成することができる。 Then, when the development is performed, the exposed region 403b is removed, and as shown in FIG. 2B, a resist pattern 107a having a thick film region and a thin film region on the side portion is formed on the side. Obtained on two conductive layers 106a. In the resist pattern 107a, in a thin region, the resist film thickness can be adjusted by adjusting the exposure energy. By using the exposure mask shown in FIG. 2A, the film thickness can be uniformly formed even in a region where the resist film thickness is thin.

次に、ドライエッチングにより第2導電層106a及び第1導電層105aのエッチングを行う。ドライエッチングはレジストパターン107aをアッシングしながら行う。エッチングガスには、CF、SF、Cl、Oを用いる。エッチング速度の向上にはECR(Electron Cyclotron Resonance)やICP(Inductively Coupled Plasma)などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いる。なお、エッチング条件によっては、第2絶縁膜104もエッチングされて、部分的に膜厚が薄くなる。 Next, the second conductive layer 106a and the first conductive layer 105a are etched by dry etching. Dry etching is performed while ashing the resist pattern 107a. As the etching gas, CF 4 , SF 6 , Cl 2 , and O 2 are used. In order to improve the etching rate, a dry etching apparatus using a high-density plasma source such as ECR (Electron Cyclotron Resonance) or ICP (Inductively Coupled Plasma) is used. Note that, depending on the etching conditions, the second insulating film 104 is also etched, and the film thickness is partially reduced.

なお、ここでは、ICP型エッチング装置を用いた例を示すが、特に限定されず、例えば、平行平板型エッチング装置、マグネトロン型エッチング装置、ECR型エッチング装置、ヘリコン型エッチング装置を用いてもよい。また、ドライエッチング法に限定されず、ウェットエッチング法を用いてもよく、また、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを組み合わせて用いてもよい。   Although an example using an ICP etching apparatus is shown here, the invention is not particularly limited. For example, a parallel plate etching apparatus, a magnetron etching apparatus, an ECR etching apparatus, or a helicon etching apparatus may be used. Further, the method is not limited to the dry etching method, and a wet etching method may be used, or a combination of the dry etching method and the wet etching method may be used.

こうして図2(C)で示すように、第2絶縁膜104上に第1導電層105b、第2導電層106bからなる導電積層パターンが形成される。エッチングによって、第1導電層105bは、両側壁が露出し、さらに第2導電層106bと重ならない領域が露出される。なお、第1導電層105bの両側壁は、テーパー形状としてもよい。また、第2導電層106bの両側壁もテーパー形状としてもよい。 Thus, as shown in FIG. 2C, a conductive laminated pattern including the first conductive layer 105b and the second conductive layer 106b is formed over the second insulating film 104. By etching, both side walls of the first conductive layer 105b are exposed, and further, a region that does not overlap with the second conductive layer 106b is exposed. Note that both side walls of the first conductive layer 105b may have a tapered shape. Further, both side walls of the second conductive layer 106b may be tapered.

次いで、レジストパターン107bを除去した後、半導体層103への一導電型不純物の添加を行う。ここでは、一導電型不純物のイオンとしてリン(またはAs)を用い、nチャネル型TFTを作製する。サイドウォールを形成することなく、導電積層パターンを用いて自己整合的にLDD領域やソース領域やドレイン領域を形成することができる。   Next, after removing the resist pattern 107 b, one conductivity type impurity is added to the semiconductor layer 103. Here, phosphorus (or As) is used as an ion of one conductivity type impurity, and an n-channel TFT is manufactured. An LDD region, a source region, and a drain region can be formed in a self-aligning manner using a conductive laminated pattern without forming a sidewall.

ゲート電極の外側に位置するソース領域及びドレイン領域を形成するためのドーピング処理を行う場合、導電積層パターンをマスクとして一導電型不純物のイオンを半導体層103に添加して高濃度の一導電型不純物領域110、111を形成すればよい。ソース領域及びドレイン領域を形成するためのドーピング条件は、加速電圧を50〜100kVで行なう。高濃度の一導電型不純物領域110、111の不純物濃度は1×1019〜5×1021/cm(SIMS測定でのピーク値)とする。 In the case of performing a doping process for forming a source region and a drain region located outside the gate electrode, ions of one conductivity type impurity are added to the semiconductor layer 103 using the conductive layer pattern as a mask, and the one conductivity type impurity having a high concentration is added. The regions 110 and 111 may be formed. The doping conditions for forming the source region and the drain region are an acceleration voltage of 50 to 100 kV. The impurity concentration of the high-concentration one-conductivity type impurity regions 110 and 111 is 1 × 10 19 to 5 × 10 21 / cm 3 (peak value in SIMS measurement).

また、ゲート電極とオーバーラップするLDD領域を形成するためのドーピング処理を行う場合、第2導電層と積層していない領域の第1導電層105bを通過させて、一導電型不純物のイオンを半導体層103に添加して低濃度の一導電型不純物領域109a、109bを形成すればよい。このドーピング条件として、第2絶縁層や第1導電層の膜厚にもよるが、この場合には60〜100kVの加速電圧を要する。低濃度の一導電型不純物領域109a、109bの不純物濃度は、LDD領域を前提とすると1×1017〜5×1019/cm(SIMS測定でのピーク値)とする。 In addition, in the case of performing a doping process for forming an LDD region overlapping with the gate electrode, ions of one conductivity type impurity are passed through the first conductive layer 105b in a region not stacked with the second conductive layer. Low-concentration one-conductivity type impurity regions 109a and 109b may be formed by adding to the layer 103. This doping condition depends on the film thickness of the second insulating layer or the first conductive layer, but in this case, an acceleration voltage of 60 to 100 kV is required. The impurity concentration of the low-concentration one-conductivity type impurity regions 109a and 109b is 1 × 10 17 to 5 × 10 19 / cm 3 (peak value in SIMS measurement) assuming the LDD region.

なお、ドーピングの順序は特に限定されず、先にソース領域及びドレイン領域を形成するためのドーピング処理を行った後、LDD領域を形成するためのドーピング処理を行ってもよい。また、LDD領域を形成するためのドーピング処理を行った後、ソース領域及びドレイン領域を形成するためのドーピング処理を行ってもよい。 Note that the order of doping is not particularly limited, and the doping process for forming the LDD region may be performed after the doping process for forming the source region and the drain region is performed first. In addition, after performing the doping process for forming the LDD region, the doping process for forming the source region and the drain region may be performed.

また、ここではドーピング処理を2回に分けて異なる濃度の不純物領域の形成を行う例を示したが、処理条件を調節して1回のドーピング処理で異なる濃度の不純物領域の形成を行ってもよい。   Although an example in which the doping process is divided into two times to form impurity regions having different concentrations has been described here, the impurity regions having different concentrations can be formed by one doping process by adjusting the processing conditions. Good.

また、ドーピングの前にレジストパターンを除去した例を示したが、ドーピング処理を行った後でレジストパターンを除去してもよい。レジストパターンを残したままドーピングを行うと、第2導電層の表面をレジストパターンで保護しながらドーピングを行うことができる。 Moreover, although the example which removed the resist pattern before doping was shown, you may remove a resist pattern after performing a doping process. When doping is performed with the resist pattern remaining, doping can be performed while protecting the surface of the second conductive layer with the resist pattern.

なお、上記ドーピング処理の際、第2導電層と重なる位置の半導体層は、一導電型不純物のイオンは添加されない領域となり、後に形成されるTFTのチャネル形成領域として機能する部分となる。 Note that in the doping process, the semiconductor layer in a position overlapping with the second conductive layer is a region to which ions of one conductivity type impurity are not added, and functions as a channel formation region of a TFT to be formed later.

また、導電積層パターン(第1導電層105b及び第2導電層106b)は半導体層103と交差する部位においてゲート電極となる。また、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域109a、109bをLov領域という。第1導電層105bのうち、第2導電層106bと重ならない領域を用いてLov領域が形成される。TFTを有する回路の種類や用途に合わせて、必要なLov領域の長さを決定し、その長さに基づいてフォトマスクやエッチング条件を設定すればよい。 In addition, the conductive stacked pattern (the first conductive layer 105 b and the second conductive layer 106 b) serves as a gate electrode at a portion intersecting with the semiconductor layer 103. The low concentration impurity regions 109a and 109b overlapping with the gate electrode are referred to as L ov regions. The L ov region is formed using a region of the first conductive layer 105b that does not overlap the second conductive layer 106b. The length of the required L ov region may be determined in accordance with the type and application of the circuit having the TFT, and the photomask and etching conditions may be set based on the length.

その後、窒化酸化珪素を用いる第3絶縁膜112を形成する。そして、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。   Thereafter, a third insulating film 112 using silicon nitride oxide is formed. Then, the impurity element added to the semiconductor layer is activated and hydrogenated.

次いで、透光性を有する無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)または、低誘電率の有機化合物材料(感光性又は非感光性の有機樹脂材料、例えばポリイミドやポリベンゾオキサゾール)を用いて第4絶縁膜113を形成する。また、シロキサンを含む材料を用いて第4絶縁膜を形成してもよい。なお、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材料である。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, a light-transmitting inorganic material (silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, etc.) or a low dielectric constant organic compound material (photosensitive or non-photosensitive organic resin material such as polyimide or polybenzoxazole) is used. The fourth insulating film 113 is formed by using this. Alternatively, the fourth insulating film may be formed using a material containing siloxane. Siloxane is a material in which a skeleton structure is formed by 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、第3のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、層間絶縁膜として機能する第3絶縁膜112、及び第4絶縁膜113、及びゲート絶縁膜として機能する第2絶縁膜104を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。そして、レジストからなるマスクを除去する。   Next, a resist mask is formed using a third photomask, and a third insulating film 112 that functions as an interlayer insulating film, a fourth insulating film 113, and a second insulating film 104 that functions as a gate insulating film are formed. A contact hole is formed by selective etching. Then, the resist mask is removed.

次いで、第4絶縁膜113上にスパッタ法で金属積層膜を成膜した後、第4のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、選択的に金属積層膜をエッチングして、半導体層に接するソース電極114またはドレイン電極115を形成する。   Next, after a metal laminated film is formed over the fourth insulating film 113 by a sputtering method, a resist mask is formed using a fourth photomask, and the metal laminated film is selectively etched to form a semiconductor layer. A source electrode 114 or a drain electrode 115 in contact with the electrode is formed.

なお、TFTのソース電極114またはドレイン電極115と同時に接続電極(複数のTFT間を電気的に接続する電極)や端子電極(外部電源と接続するための電極)も第4絶縁膜113上に形成することができる。そして、レジストからなるマスクを除去する。なお、金属積層膜は、膜厚100nmのTi膜と、膜厚350nmのSiを微量に含むAl膜と、膜厚100nmのTi膜との3層積層とする。金属積層膜は、同じメタルスパッタ装置内で連続して形成することが好ましい。   A connection electrode (an electrode for electrically connecting a plurality of TFTs) and a terminal electrode (an electrode for connecting to an external power source) are also formed on the fourth insulating film 113 simultaneously with the source electrode 114 or the drain electrode 115 of the TFT. can do. Then, the resist mask is removed. Note that the metal stacked film is a three-layer stack including a Ti film with a thickness of 100 nm, an Al film containing a small amount of Si with a thickness of 350 nm, and a Ti film with a thickness of 100 nm. The metal laminated film is preferably formed continuously in the same metal sputtering apparatus.

以上の工程で、図2(D)に示したチャネル形成領域の両側に低濃度不純物領域109a、109bを有するトップゲート型TFTが完成する。   Through the above steps, a top-gate TFT having low-concentration impurity regions 109a and 109b on both sides of the channel formation region shown in FIG. 2D is completed.

以上のように、本実施形態は、図2(A)に示すような半透過部を備えた露光マスクを用いて露光することによって、半透過部のフォトレジスト層の膜厚が薄く、かつその膜厚が均一なレジストパターン107aを形成し、そのレジストパターンを利用してゲート電極を得ている。そして、このゲート電極をイオンドーピング時のマスクとして用い、チャネル形成領域の両側にゲート電極とオーバーラップする低濃度不純物領域を自己整合的に形成している。   As described above, in the present embodiment, by using an exposure mask having a semi-transmissive portion as shown in FIG. 2A, the thickness of the photoresist layer in the semi-transmissive portion is thin, and A resist pattern 107a having a uniform film thickness is formed, and a gate electrode is obtained using the resist pattern. The gate electrode is used as a mask during ion doping, and low-concentration impurity regions overlapping with the gate electrode are formed on both sides of the channel formation region in a self-aligned manner.

このように、自己整合的にゲート電極とオーバーラップする低濃度不純物領域(Lov領域という)を有するTFT(GOLD構造:Gate−drain overlapped LDD)を備えた半導体装置を作製することにより、マスク枚数の削減が実現でき、同時にGOLD構造を作製する際の微細な位置合わせが不要となる。これにより多くの工程、例えば基板洗浄、レジスト材料塗布、プリベーク、露光、現像及びポストベーク等を削減でき、処理時間を短縮することができる。そして、製造コストを低減でき、製品の歩留まりを向上させることができる。 Thus, by manufacturing a semiconductor device including a TFT (GOLD structure: Gate-drain overlapped LDD) having a low-concentration impurity region (referred to as a L ov region) overlapping with the gate electrode in a self-aligning manner, the number of masks Can be realized, and at the same time, fine alignment is not required when fabricating the GOLD structure. As a result, many processes such as substrate cleaning, resist material application, pre-baking, exposure, development, and post-baking can be reduced, and the processing time can be shortened. And manufacturing cost can be reduced and the yield of a product can be improved.

本実施形態は、Lov領域の形成によってホットキャリアの発生を抑制でき、半導体素子の劣化を防ぐことができる。このLov領域は自己整合的に形成できるうえ、長さ(チャネル長方向の長さ)に制約はなく、その長さを十分に確保することができる。また、チャネル形成領域の両側のLov領域の長さを異ならせることもできる。 In the present embodiment, generation of hot carriers can be suppressed by forming the L ov region, and deterioration of the semiconductor element can be prevented. The L ov region can be formed in a self-aligned manner, and the length (the length in the channel length direction) is not limited, and the length can be sufficiently secured. In addition, the lengths of the L ov regions on both sides of the channel formation region can be made different.

また、半導体装置には様々な回路が内包されており、回路によってはホットキャリア対策効果に優れたLov領域を有するGOLD構造が適している場合もあれば、オフ電流値の小さいLoff領域(ゲート電極と重ならない低濃度不純物領域)を有する構造が適している場合もある。場合によっては、低濃度不純物領域は有さずソース領域およびドレイン領域のみを有する構造が適している場合もある。本実施の形態では、同一基板上に回路毎にGOLD構造あるいはそれ以外の構造を別々に形成することもできる。 In addition, various circuits are included in the semiconductor device, and depending on the circuit, a GOLD structure having a L ov region that has an excellent hot carrier countermeasure effect may be suitable, or a L off region ( A structure having a low-concentration impurity region that does not overlap with the gate electrode may be suitable. In some cases, a structure having only a source region and a drain region without a low-concentration impurity region may be suitable. In this embodiment mode, a GOLD structure or other structures can be formed separately for each circuit over the same substrate.

本実施の形態では、図2(A)に示すような半透過部を備えた露光マスクを用いて膜厚の厚い第1の領域と、第1の領域の側部に第1の領域より膜厚の薄い第2の領域とを有するゲート電極を形成する例を示した。しかし、ゲート電極に限らず、必要な場合には他の電極や配線等を形成する際にも、図2(A)に示すような半透過部を備えた露光マスクを用いて、膜厚の厚い領域と、その領域の側部に膜厚の薄い領域とを有する電極や配線等を得ることができる。   In this embodiment mode, a thicker first region is formed using an exposure mask provided with a semi-transmissive portion as shown in FIG. 2A, and a film is formed on the side of the first region than the first region. An example of forming a gate electrode having a thin second region is shown. However, not only the gate electrode, but also when forming other electrodes, wirings, etc., if necessary, using an exposure mask having a semi-transmissive portion as shown in FIG. An electrode, wiring, or the like having a thick region and a thin region on the side of the region can be obtained.

本実施の形態では、nチャネル型TFTを用いて説明したが、n型不純物元素(リンやヒ素などに代表される周期表における15族の不純物元素)に代えてp型不純物元素(ボロンなどに代表される周期表における13族の不純物元素)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。   In this embodiment mode, an n-channel TFT has been described. However, a p-type impurity element (such as boron) is used instead of an n-type impurity element (group 15 impurity element represented by phosphorus or arsenic). A p-channel TFT can be formed by using a typical Group 13 impurity element in the periodic table.

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を相補的に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 in a complementary manner. 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、露光マスクを変更するだけで、工程数を増やすことなく、同一基板上に上記構造(チャネル形成領域の両側に同じ幅のLov領域を有する構造)のトップゲート型TFTと、チャネル形成領域の一方側がもう一方側より幅広いLov領域を有する構造であるトップゲート型TFTの両方を形成することもできる。 Further, the top gate type TFT having the above structure (the structure having the L ov region having the same width on both sides of the channel formation region) and the channel formation region on the same substrate without increasing the number of steps only by changing the exposure mask. Both top-gate TFTs having a structure in which one side of each has a wider L ov region than the other side can also be formed.

また、本実施の形態では、シングルゲート構造のトップゲート型TFTを用いて説明したが、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造であるトップゲート型TFTも形成することができる。また、露光マスクを変更するだけで、工程数を増やすことなく、同一基板上にシングルゲート構造のトップゲート型TFTと、マルチゲート構造であるトップゲート型TFTを形成することもできる。   Although this embodiment mode is described using a single-gate top-gate TFT, a top-gate TFT having a multi-gate structure having a plurality of channel formation regions can also be formed. In addition, a single-gate top gate TFT and a multi-gate top gate TFT can be formed on the same substrate without changing the number of steps simply by changing the exposure mask.

従って、工程数を増やすことなく、同一基板上に最適な構造のトランジスタを割り当てて様々な回路を構成することができる。   Therefore, various circuits can be configured by assigning transistors having an optimal structure on the same substrate without increasing the number of steps.

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)
実施の形態2に示す導電積層パターンの形成は、特に限定されないが、ここでは、エッチング条件を途中で複数回変更して導電積層パターンの形成を行う例を図3に示す。
(Embodiment 3)
Although formation of the conductive laminated pattern shown in Embodiment 2 is not particularly limited, an example in which the conductive laminated pattern is formed by changing the etching conditions a plurality of times in the middle is shown in FIG.

まず、実施の形態2と同様にして、第2導電層306a上にレジストパターン307aを形成する。図3(A)は、図2(B)に相当する。   First, in the same manner as in Embodiment Mode 2, a resist pattern 307a is formed on the second conductive layer 306a. FIG. 3A corresponds to FIG.

なお、図3(A)において基板301上に第1絶縁膜(下地絶縁膜)302、半導体層303、第2絶縁膜(ゲート絶縁膜)304が形成され、その上に第1導電層305a、第2導電層306aが形成されている。 In FIG. 3A, a first insulating film (base insulating film) 302, a semiconductor layer 303, and a second insulating film (gate insulating film) 304 are formed over a substrate 301, and a first conductive layer 305a, A second conductive layer 306a is formed.

次いで、第1のエッチング条件でエッチングを行って、図3(B)に示すような段差のある形状のレジストパターン307b及び第2導電層306bを形成する。第1のエッチング条件で第2導電層306bの一部にテーパー形状となる部分を形成する。   Next, etching is performed under a first etching condition, so that a resist pattern 307b and a second conductive layer 306b having a step shape as shown in FIG. 3B are formed. A tapered portion is formed in part of the second conductive layer 306b under the first etching conditions.

次いで、第1のエッチング条件で引き続きエッチングを行って図3(C)の状態を得る。この段階で、段差のないレジストパターン307cとする。また、第2導電層306cの一部にテーパー形状となる部分を形成しつつ、膜厚を薄くする。   Next, etching is continuously performed under the first etching condition to obtain the state of FIG. At this stage, a resist pattern 307c having no step is formed. In addition, the thickness of the second conductive layer 306c is reduced while forming a tapered portion.

次いで、第1のエッチング条件で引き続きエッチングを行って図3(D)の状態を得る。さらにレジストパターンを小さくしてレジストパターン307dとする。また、膜厚の厚い第1の領域と、該第1の領域の両側部に該第1の領域より膜厚の薄い第2の領域を有する凸状の第2導電層306dを形成し、第1導電層305aの一部を露出させる。   Next, etching is continued under the first etching condition to obtain the state of FIG. Further, the resist pattern is reduced to form a resist pattern 307d. A convex second conductive layer 306d having a thick first region and a second region having a smaller thickness than the first region is formed on both sides of the first region. A part of one conductive layer 305a is exposed.

次いで、第2のエッチング条件でエッチングを行って、凸状の第2導電層306dをマスクとしてエッチングして第1導電層305bを形成する。   Next, etching is performed under the second etching condition, and the first conductive layer 305b is formed by etching using the convex second conductive layer 306d as a mask.

次いで、第3のエッチング条件で異方性エッチングを行って、第2導電層306eを形成する。この異方性エッチングにおいて、第1導電層と第2導電層のエッチングレートの差が大きいことが重要であり、第1導電層と第2導電層には異なる導電材料を用いることが好ましい。また、第3のエッチング条件を調整することによって、この異方性エッチングで第2絶縁膜が部分的に薄くならないようにすることもできる。   Next, anisotropic etching is performed under a third etching condition to form the second conductive layer 306e. In this anisotropic etching, it is important that the difference in etching rate between the first conductive layer and the second conductive layer is large, and it is preferable to use different conductive materials for the first conductive layer and the second conductive layer. Further, by adjusting the third etching condition, it is possible to prevent the second insulating film from being partially thinned by this anisotropic etching.

こうして、エッチング条件を細かく変えて導電積層パターンの形成を行うことによって、導電積層パターンの形状のバラツキを抑えることができる。   Thus, by forming the conductive laminated pattern by finely changing the etching conditions, variations in the shape of the conductive laminated pattern can be suppressed.

以降の工程は、実施の形態2と同一であるのでここでは詳細な説明を省略する。   Since the subsequent steps are the same as those of the second embodiment, detailed description thereof is omitted here.

また、本実施の形態は実施の形態1または実施の形態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)
ここでは、露光マスクを変更するだけで、工程数を増やすことなく、同一基板上に上記構造(チャネル形成領域の両側に同じ幅のLov領域を有する構造)のトップゲート型TFTと、ドレイン側がソース側よりも幅の広いLov領域を有する構造であるトップゲート型TFTを形成する例を図4に示す。
(Embodiment 4)
Here, only by changing the exposure mask, without increasing the number of processes, the top gate TFT of the above structure (structure having L ov regions of the same width on both sides of the channel formation region) on the same substrate and the drain side FIG. 4 shows an example of forming a top gate type TFT having a structure having a L ov region wider than the source side.

図4(A)において、基板500及び絶縁層508上に半導体層502、及び半導体層503が形成されている。半導体層502、及び半導体層503を覆うようにゲート絶縁層504、第1の導電膜505、及び第2の導電膜506が形成され、露光マスクを用いて形状の異なるレジストパターン529、レジストパターン539、及びレジストパターン549が形成されている。   In FIG. 4A, a semiconductor layer 502 and a semiconductor layer 503 are formed over a substrate 500 and an insulating layer 508. A gate insulating layer 504, a first conductive film 505, and a second conductive film 506 are formed so as to cover the semiconductor layer 502 and the semiconductor layer 503, and a resist pattern 529 and a resist pattern 539 having different shapes using an exposure mask , And a resist pattern 549 are formed.

これらのレジストパターンは、図4(A)に示す露光マスクを用いて形成することができる。実施の形態1あるいは実施の形態2と同様に、半透過部における遮光材料からなるラインの幅がL、遮光材料間のスペースの幅がSであり、LとSの和と、露光装置の解像度n、投影倍率1/m(m≧1)との関係が、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。望ましくは、LとSの和と、n、mとの関係が、(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすような露光マスクを用いる。半透過部の配置、材料、形状等については実施の形態1や実施の形態2で示したものと同様のものを用いることができる。露光装置は、投影型の露光装置を用いることができる。投影倍率は、等倍の露光装置を用いることもできるし、投影倍率が1/m倍の縮小投影型露光装置を用いることもできる。 These resist patterns can be formed using an exposure mask shown in FIG. As in the first or second embodiment, the width of the line made of the light shielding material in the semi-transmissive portion is L, the width of the space between the light shielding materials is S, the sum of L and S, and the resolution of the exposure apparatus n, the relationship between the projection magnification 1 / m (m ≧ 1) is, (n / 3) × meets m ≦ L + S ≦ (3n / 2) × conditional expression m, and, n, m, the relationship of L uses L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m. Desirably, the sum of L and S, n, the relationship between m, (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) meet the conditional expression × m, and, n, m, of L relationships using L <(2n / 3) Suyo exposure mask meet × m. The arrangement, material, shape, etc. of the semi-transmissive portion can be the same as those shown in the first and second embodiments. As the exposure apparatus, a projection type exposure apparatus can be used. As the projection magnification, an exposure device with the same magnification can be used, or a reduction projection exposure device with a projection magnification of 1 / m can be used.

レジストパターン529は遮光部551の両側に同じ幅の半透過部552が設けられたマスクにより形成される。レジストパターン539は遮光部553の片側に幅の広い半透過部554が設けられ、もう片側に幅の狭い半透過部554が設けられた露光マスクにより形成される。レジストパターン549は遮光部555のみが設けられた露光マスクにより形成される。レジストパターン529は両側になだらかな段差を有する形状(図4(A)の断面において左右対称の形状)であり、レジストパターン539は凸部が中央よりずれた位置にある形状(図4(A)の断面において左右非対称の形状)であり、レジストパターン549は段差も凹凸もない形状(図4(A)の断面において左右対称の形状)である。   The resist pattern 529 is formed by a mask provided with a semi-transmissive portion 552 having the same width on both sides of the light shielding portion 551. The resist pattern 539 is formed by an exposure mask in which a wide semi-transmissive portion 554 is provided on one side of the light shielding portion 553 and a narrow semi-transmissive portion 554 is provided on the other side. The resist pattern 549 is formed by an exposure mask provided with only the light shielding portion 555. The resist pattern 529 has a shape having gentle steps on both sides (symmetrical shape in the cross section of FIG. 4A), and the resist pattern 539 has a shape in which the convex portion is shifted from the center (FIG. 4A). The resist pattern 549 has a shape with no step and unevenness (a shape that is symmetrical in the cross section of FIG. 4A).

レジストパターン529、レジストパターン539、及びレジストパターン549を用いてエッチング処理によるパターニングを行い、第1のゲート電極層521、第2のゲート電極層522、第1のゲート電極層531、第2のゲート電極層532、第1の配線層541、及び第2の配線層542を形成する。   Patterning is performed by etching using the resist pattern 529, the resist pattern 539, and the resist pattern 549, and the first gate electrode layer 521, the second gate electrode layer 522, the first gate electrode layer 531, and the second gate are formed. An electrode layer 532, a first wiring layer 541, and a second wiring layer 542 are formed.

第2のゲート電極層522、及び第2のゲート電極層532をマスクとして、半導体層502、及び半導体層503に一導電型を有する不純物元素を添加し、低濃度不純物領域524a、低濃度不純物領域524b、低濃度不純物領域534a、及び低濃度不純物領域534bを形成する(図4(B)参照。)。   Using the second gate electrode layer 522 and the second gate electrode layer 532 as masks, an impurity element having one conductivity type is added to the semiconductor layer 502 and the semiconductor layer 503, so that the low concentration impurity region 524a and the low concentration impurity region are added. A low concentration impurity region 534a and a low concentration impurity region 534b are formed (see FIG. 4B).

さらに、第1のゲート電極層521、第2のゲート電極層522、第1のゲート電極層531、第2のゲート電極層532をマスクとして、半導体層502、半導体層503に一導電型を有する不純物元素を添加し、高濃度不純物領域525a、高濃度不純物領域525b、高濃度不純物領域535a、高濃度不純物領域535bを形成する。   Further, the semiconductor layer 502 and the semiconductor layer 503 have one conductivity type using the first gate electrode layer 521, the second gate electrode layer 522, the first gate electrode layer 531 and the second gate electrode layer 532 as a mask. An impurity element is added to form a high concentration impurity region 525a, a high concentration impurity region 525b, a high concentration impurity region 535a, and a high concentration impurity region 535b.

また、レジストパターン523、レジストパターン533、レジストパターン543を除去する。   Further, the resist pattern 523, the resist pattern 533, and the resist pattern 543 are removed.

こうして、同一基板上に、第1のTFT部520と、第2のTFT部530と、配線部540とを形成することができる。第1のTFT部520には、ソース側に低濃度不純物領域526aを有し、ドレイン側に低濃度不純物領域526bを有するTFTが形成される。低濃度不純物領域526aと低濃度不純物領域526bは、同じ幅で形成される。また、第2のTFT部530には、チャネル形成領域の両側に低濃度不純物領域536a、536bを有するTFTが作製される。なお、低濃度不純物領域536bは、低濃度不純物領域536aよりも幅が広い(図4(C)参照。)。また、配線部540には、端面の位置が一致している積層、即ち、第1の配線層541と第2の配線層542の積層が得られる。   Thus, the first TFT portion 520, the second TFT portion 530, and the wiring portion 540 can be formed on the same substrate. In the first TFT portion 520, a TFT having a low concentration impurity region 526a on the source side and a low concentration impurity region 526b on the drain side is formed. The low concentration impurity region 526a and the low concentration impurity region 526b are formed with the same width. In the second TFT portion 530, a TFT having low-concentration impurity regions 536a and 536b on both sides of the channel formation region is manufactured. Note that the low concentration impurity region 536b is wider than the low concentration impurity region 536a (see FIG. 4C). Further, in the wiring portion 540, a stack in which the positions of the end faces coincide, that is, a stack of the first wiring layer 541 and the second wiring layer 542 is obtained.

加えて、同じレジストパターンを利用して、第2のTFT部530と同じ構造を形成して、同一基板上に容量とTFTとを形成することができる。その場合、ゲート絶縁層504を誘電体とする容量を形成することもできる。   In addition, by using the same resist pattern, the same structure as the second TFT portion 530 can be formed, and the capacitor and the TFT can be formed on the same substrate. In that case, a capacitor using the gate insulating layer 504 as a dielectric can be formed.

また、本実施の形態は実施の形態1、実施の形態2、または実施の形態3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, or Embodiment Mode 3.

(実施の形態5)
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置の構造について、図5、及び図6を用いて作製方法とともに、以下に説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, a structure of an active matrix light-emitting device will be described below together with a manufacturing method with reference to FIGS.

まず、絶縁表面を有する基板610上に下地絶縁膜を形成する。基板610側を表示面として発光を取り出す場合、基板610としては、光透過性を有するガラス基板や石英基板を用いればよい。また、処理温度に耐えうる耐熱性を有する光透過性のプラスチック基板を用いてもよい。また、基板610側とは逆の面を表示面として発光を取り出す場合、前述の基板の他にシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。ここでは基板610としてガラス基板を用いる。なお、ガラス基板の屈折率は1.55前後である。 First, a base insulating film is formed over the substrate 610 having an insulating surface. In the case where light emission is extracted using the substrate 610 side as a display surface, a light-transmitting glass substrate or quartz substrate may be used as the substrate 610. Alternatively, a light-transmitting plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature may be used. In the case where light emission is extracted using a surface opposite to the substrate 610 side as a display surface, a substrate in which an insulating film is formed on the surface of a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate in addition to the above substrate may be used. Here, a glass substrate is used as the substrate 610. The refractive index of the glass substrate is around 1.55.

下地絶縁膜611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などの絶縁膜から成る下地膜を形成する。ここでは下地膜として単層構造を用いた例を示すが、前記絶縁膜を2層以上積層させた構造を用いても良い。なお、基板の凹凸や、基板からの不純物拡散が問題にならないのであれば、特に下地絶縁膜を形成しなくてもよい。   As the base insulating film 611, a base film made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed. Here, an example in which a single layer structure is used as the base film is shown, but a structure in which two or more insulating films are stacked may be used. Note that the base insulating film is not necessarily formed if unevenness of the substrate or impurity diffusion from the substrate is not a problem.

次いで、下地絶縁膜上に半導体層を形成する。半導体層は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜した後、公知の結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を第1のフォトマスクを用いて所望の形状にパターニングして、半導体層を形成する。なお、プラズマCVD法を用いれば、下地絶縁膜と、非晶質構造を有する半導体膜とを大気に触れることなく連続的に積層することができる。この半導体膜の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜70nm)の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。   Next, a semiconductor layer is formed over the base insulating film. The semiconductor layer is formed by forming a semiconductor film having an amorphous structure by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.), and then known crystallization treatment (laser crystallization method, thermal crystallization method). The crystalline semiconductor film obtained by performing a thermal crystallization method using a catalyst such as nickel or the like is patterned into a desired shape using a first photomask to form a semiconductor layer. Note that when a plasma CVD method is used, a base insulating film and a semiconductor film having an amorphous structure can be stacked successively without being exposed to the air. The semiconductor film is formed with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 70 nm). There is no limitation on the material of the crystalline semiconductor film, but the crystalline semiconductor film is preferably formed of silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy.

ここでは、非晶質構造を有する半導体膜を結晶化させる技術として、特開平8−78329号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記載の技術は、非晶質シリコン膜(アモルファスシリコン膜とも呼ばれる)に対して結晶化を助長する金属元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶構造を有する半導体膜を形成するものである。   Here, as a technique for crystallizing a semiconductor film having an amorphous structure, the technique described in JP-A-8-78329 is used for crystallization. The technology described in this publication is based on a crystal structure in which an amorphous silicon film (also referred to as an amorphous silicon film) is selectively added with a metal element that promotes crystallization, and heat treatment is performed to expand the added region as a starting point. The semiconductor film which has this is formed.

以下に結晶質半導体膜の形成方法の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of a method for forming a crystalline semiconductor film will be described in detail.

まず、非晶質構造を有する半導体膜の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素(ここでは、ニッケル)を重量換算で1〜100ppm含む酢酸ニッケル溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層を形成する。塗布によるニッケル含有層の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。   First, a nickel acetate solution is applied to a surface of a semiconductor film having an amorphous structure by applying a nickel acetate solution containing 1 to 100 ppm of a metal element having a catalytic action for promoting crystallization (here, nickel) by weight with a spinner. Form a layer. As a means other than the method for forming the nickel-containing layer by coating, a means for forming an extremely thin film by sputtering, vapor deposition, or plasma treatment may be used. Although an example in which the coating is performed on the entire surface is shown here, a nickel-containing layer may be selectively formed by forming a mask.

次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、結晶構造を有する半導体膜が形成される。なお、結晶化後の半導体膜に含まれる酸素濃度は、5×1018/cm以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための熱処理(500℃、1時間)の後、結晶化のための熱処理(550℃〜650℃で4〜24時間)を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する半導体膜に含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。 Next, heat treatment is performed to perform crystallization. In this case, in crystallization, silicide is formed in a portion of the semiconductor film in contact with a metal element that promotes crystallization of the semiconductor, and crystallization proceeds using the silicide as a nucleus. Thus, a semiconductor film having a crystal structure is formed. Note that the concentration of oxygen contained in the crystallized semiconductor film is desirably 5 × 10 18 / cm 3 or less. Here, after heat treatment for dehydrogenation (500 ° C., 1 hour), heat treatment for crystallization (550 ° C. to 650 ° C. for 4 to 24 hours) is performed. When crystallization is performed by irradiation with strong light, any one of infrared light, visible light, and ultraviolet light, or a combination thereof can be used. Note that if necessary, heat treatment for releasing hydrogen contained in the semiconductor film having an amorphous structure may be performed before irradiation with strong light. In addition, crystallization may be performed by simultaneously performing heat treatment and irradiation with strong light. In consideration of productivity, it is desirable to perform crystallization by irradiation with strong light.

このようにして得られる結晶質半導体膜には、金属元素(ここではニッケル)が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、1×1019/cmを越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもTFTをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示すゲッタリング方法で当該元素を除去する。 In the crystalline semiconductor film thus obtained, a metal element (here, nickel) remains. Although it is not uniformly distributed in the film, it remains at a concentration exceeding 1 × 10 19 / cm 3 in terms of an average concentration. Of course, various semiconductor elements including TFT can be formed even in such a state, but the element is removed by a gettering method described below.

ここで、レーザ光の照射を行う前に結晶化工程で形成される自然酸化膜を除去する。この自然酸化膜にはニッケルが高濃度に含まれているため、除去することが好ましい。   Here, the natural oxide film formed in the crystallization step is removed before the laser light irradiation. Since this natural oxide film contains nickel in high concentration, it is preferably removed.

次いで、結晶化率(膜の全体積における結晶成分の割合)を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、結晶質半導体膜に対してレーザ光を照射する。レーザ光を照射した場合、半導体膜に歪みやリッジが形成され、表面に薄い表面酸化膜(図示しない)が形成される。このレーザ光としてはパルス発振であるレーザ光源から射出される波長400nm以下のエキシマレーザ光や、YAGレーザの第2高調波、第3高調波を用いればよい。また、レーザ光としては連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を用いてもよい。代表的には、Nd:YVOレーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を適用すればよい。 Next, the crystalline semiconductor film is irradiated with laser light in order to increase the crystallization rate (the ratio of the crystal component in the total volume of the film) and repair defects remaining in the crystal grains. When laser light is irradiated, distortion and ridges are formed in the semiconductor film, and a thin surface oxide film (not shown) is formed on the surface. As this laser light, an excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less emitted from a pulsed laser light source, or a second harmonic or a third harmonic of a YAG laser may be used. In addition, a solid-state laser capable of continuous oscillation may be used as the laser light, and the second to fourth harmonics of the fundamental wave may be used. Typically, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) may be applied.

次いで、結晶質半導体膜の歪みを低減するための第1の熱処理(半導体膜が瞬間的に400〜1000℃程度にまで加熱される熱処理)を窒素雰囲気にて行い、平坦な半導体膜を得る。瞬間的に加熱する熱処理としては、強光を照射する熱処理、または加熱されたガス中に基板を投入し、数分放置した後に基板を取りだす熱処理によって加熱を行えばよい。また、この熱処理の条件によっては、歪みを低減すると同時に結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。また、この熱処理により、歪みを低減してニッケルが後のゲッタリング工程でゲッタリングされやすくなる。なお、この熱処理における温度が結晶化の温度よりも低い場合、シリコン膜が固相状態のまま、膜中でニッケルが移動することになる。   Next, first heat treatment (heat treatment in which the semiconductor film is instantaneously heated to about 400 to 1000 ° C.) for reducing distortion of the crystalline semiconductor film is performed in a nitrogen atmosphere to obtain a flat semiconductor film. As the heat treatment for instantaneously heating, heating may be performed by heat treatment for irradiating strong light, or heat treatment for putting a substrate into a heated gas and leaving it for several minutes, and then removing the substrate. Further, depending on the conditions of this heat treatment, it is possible to reduce the distortion and repair defects left in the crystal grains, that is, improve the crystallinity. This heat treatment also reduces the strain and makes it easier for the nickel to be gettered in a later gettering step. When the temperature in this heat treatment is lower than the crystallization temperature, nickel moves in the film while the silicon film remains in a solid state.

次いで、結晶質半導体膜上方に希ガス元素を含む半導体膜を形成する。希ガス元素を含む半導体膜を形成する前にエッチングストッパーとなる酸化膜(バリア層と呼ばれる)を1〜10nmの膜厚で形成してもよい。バリア層は、半導体膜の歪みを低減するための熱処理で同時に形成してもよい。   Next, a semiconductor film containing a rare gas element is formed above the crystalline semiconductor film. An oxide film (referred to as a barrier layer) serving as an etching stopper may be formed with a thickness of 1 to 10 nm before forming a semiconductor film containing a rare gas element. The barrier layer may be formed at the same time by heat treatment for reducing distortion of the semiconductor film.

希ガス元素を含む半導体膜は、プラズマCVD法、またはスパッタ法にて形成し、膜厚10nm〜300nmのゲッタリングサイトを形成する。希ガス元素としてはヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン(Ar)が好ましい。   The semiconductor film containing a rare gas element is formed by a plasma CVD method or a sputtering method to form a gettering site with a thickness of 10 nm to 300 nm. As the rare gas element, one or more selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used. Among them, argon (Ar) which is an inexpensive gas is preferable.

ここではPCVD法を用い、原料ガスとしてモノシランとアルゴンを用い、比率(モノシラン:アルゴン)を0.1:99.9〜1:9、好ましくは、1:99〜5:95に制御して成膜する。また、成膜時のRFパワー密度は、0.0017W/cm〜0.48W/cmとすることが望ましい。RFパワー密度は、高いとゲッタリング効果が得られる膜質となり、加えて成膜速度が向上する。また、成膜時の圧力は、1.333Pa(0.01Torr)〜133.322Pa(1Torr)とすることが望ましい。圧力は、高ければ高いほど成膜速度が向上するが、圧力が高いと膜中に含まれるAr濃度は減少する。また、成膜温度は300℃〜500℃とすることが望ましい。こうして、膜中にアルゴンを1×1018/cm〜1×1022/cm、好ましくは、1×1020/cm〜1×1021/cmの濃度で含む半導体膜をプラズマCVD法で成膜することができる。上記希ガス元素を含む半導体膜の成膜条件を上記範囲内で調節することで、成膜の際、バリア層に与えるダメージを低減することができ、半導体膜の膜厚のバラツキ発生や半導体膜に穴が形成されるという不良の発生を防ぐことができる。 Here, the PCVD method is used, monosilane and argon are used as source gases, and the ratio (monosilane: argon) is controlled to 0.1: 99.9 to 1: 9, preferably 1:99 to 5:95. Film. In addition, the RF power density during film formation is desirably 0.0017 W / cm 2 to 0.48 W / cm 2 . When the RF power density is high, the film quality is such that a gettering effect can be obtained, and in addition, the film formation speed is improved. The pressure during film formation is preferably 1.333 Pa (0.01 Torr) to 133.322 Pa (1 Torr). The higher the pressure, the higher the deposition rate. However, the higher the pressure, the lower the concentration of Ar contained in the film. Further, it is desirable that the film forming temperature be 300 ° C. to 500 ° C. Thus, plasma CVD is performed on a semiconductor film containing argon at a concentration of 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 in the film. The film can be formed by the method. By adjusting the film formation conditions of the semiconductor film containing the rare gas element within the above range, damage to the barrier layer during film formation can be reduced. It is possible to prevent the occurrence of a defect that a hole is formed in the surface.

膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つは不対結合手を形成することであり、他の一つは半導体膜に歪みを与えることである。半導体膜に歪みを与えるにはアルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、半導体膜に歪みを与えるだけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。 There are two meanings of including a rare gas element ion which is an inert gas in the film. One is to form a dangling bond, and the other is to strain the semiconductor film. Distortion of the semiconductor film is remarkably obtained when an element having a larger atomic radius than silicon, such as argon (Ar), krypton (Kr), or xenon (Xe), is used. In addition, by including a rare gas element in the film, not only the semiconductor film is distorted but also a dangling bond is formed, which contributes to the gettering action.

次いで、加熱処理を行い、結晶質半導体膜中における金属元素(ニッケル)の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。ここでは、ゲッタリングを行うための第2の熱処理(半導体膜が瞬間的に400〜1000℃程度にまで加熱される熱処理)を窒素雰囲気にて行う。   Next, heat treatment is performed to perform gettering for reducing or removing the concentration of the metal element (nickel) in the crystalline semiconductor film. As the heat treatment for performing gettering, heat treatment may be performed by irradiating with strong light, heat treatment using a furnace, or by putting the substrate into a heated gas, leaving it for a few minutes, and taking it out. Here, second heat treatment for performing gettering (heat treatment in which the semiconductor film is instantaneously heated to about 400 to 1000 ° C.) is performed in a nitrogen atmosphere.

この第2の熱処理により、金属元素が希ガス元素を含む半導体膜に移動し、バリア層で覆われた結晶質半導体膜に含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。結晶質半導体膜に含まれる金属元素は、基板面と垂直な方向、且つ、希ガス元素を含む半導体膜に向かって移動する。   By this second heat treatment, the metal element moves to the semiconductor film containing the rare gas element, and the metal element contained in the crystalline semiconductor film covered with the barrier layer is removed or the concentration of the metal element is reduced. The metal element contained in the crystalline semiconductor film moves in a direction perpendicular to the substrate surface and toward the semiconductor film containing a rare gas element.

金属元素がゲッタリングの際に移動する距離は、結晶質半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが結晶質半導体膜に偏析しないよう希ガス元素を含む半導体膜に移動させ、結晶質半導体膜に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が1×1018/cm以下、望ましくは1×1017/cm以下になるように十分ゲッタリングする。なお、希ガス元素を含む半導体膜だけでなくバリア層もゲッタリングサイトとして機能する。 The distance that the metal element moves during gettering may be about the thickness of the crystalline semiconductor film, and the gettering can be completed in a relatively short time. Here, nickel is transferred to a semiconductor film containing a rare gas element so as not to segregate in the crystalline semiconductor film, and the nickel contained in the crystalline semiconductor film is almost absent, that is, the nickel concentration in the film is 1 × 10 18 / cm. Gettering is sufficiently performed so that it is 3 or less, preferably 1 × 10 17 / cm 3 or less. Note that not only a semiconductor film containing a rare gas element but also a barrier layer functions as a gettering site.

次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、希ガス元素を含む半導体膜のみを選択的に除去する。希ガス元素を含む半導体膜のみを選択的にエッチングする方法としては、ClFによるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(化学式 (CHNOH)(略称TMAH)を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。なお、ここでのエッチングで結晶質半導体膜にピンホールが形成されるのを防止するため、オーバーエッチング時間を少なめにする。 Next, only the semiconductor film containing a rare gas element is selectively removed using the barrier layer as an etching stopper. As a method of selectively etching only a semiconductor film containing a rare gas element, dry etching without using plasma with ClF 3 , hydrazine, tetramethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 ) 4 NOH) (abbreviation TMAH) It can be performed by wet etching with an alkaline solution such as an aqueous solution containing. Note that in order to prevent pinholes from being formed in the crystalline semiconductor film by this etching, the overetching time is reduced.

次いで、フッ酸を含むエッチャントによりバリア層を除去する。   Next, the barrier layer is removed with an etchant containing hydrofluoric acid.

また、希ガス元素を含む半導体膜の形成前に、チャンバー内のFなどの不純物を除去するため、フラッシュ物質を使用してフラッシングする処理を行ってもよい。モノシランをフラッシュ物質として用い、ガス流量8〜10SLMをチャンバーに5〜20分間、好ましくは10分〜15分間導入し続けることでチャンバー内壁をコーティングし、基板への不純物の付着を妨げる処理(フラッシングする処理、シランフラッシュとも呼ぶ)を行う。なお、1SLMは1000sccm、即ち、0.06m/hである。 Further, before the semiconductor film containing a rare gas element is formed, a flushing process may be performed using a flash substance in order to remove impurities such as F in the chamber. A process (flushing) that coats the inner wall of the chamber by using monosilane as a flash substance and continuously introduces a gas flow rate of 8 to 10 SLM into the chamber for 5 to 20 minutes, preferably 10 to 15 minutes, and prevents adhesion of impurities to the substrate. Treatment, also called silane flash). Note that 1 SLM is 1000 sccm, that is, 0.06 m 3 / h.

以上の工程で、良好な結晶質半導体膜を得ることができる。   Through the above steps, a good crystalline semiconductor film can be obtained.

結晶質半導体膜を第1のフォトマスクを用いて所望の形状にパターニングした後、レジストマスクを除去する。次いで、必要があれば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)のドーピングを半導体層に対して行う。ここでは、ジボラン(B)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用いる。 After the crystalline semiconductor film is patterned into a desired shape using a first photomask, the resist mask is removed. Next, if necessary, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) is doped into the semiconductor layer in order to control the threshold value of the TFT. Here, an ion doping method in which diborane (B 2 H 6 ) is plasma-excited without mass separation is used.

次いで、フッ酸を含むエッチャントで半導体層表面の酸化膜を除去すると同時に半導体層の表面を洗浄する。   Next, the oxide film on the surface of the semiconductor layer is removed with an etchant containing hydrofluoric acid, and at the same time, the surface of the semiconductor layer is washed.

そして、半導体層を覆う絶縁膜を形成する。絶縁膜はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを1〜200nmとする。好ましくは10nm〜50nmと薄くしてシリコンを含む絶縁膜の単層または積層構造で形成した後にマイクロ波によるプラズマを用いた表面窒化処理を行う。絶縁膜は、後に形成されるTFTのゲート絶縁膜として機能する。 Then, an insulating film covering the semiconductor layer is formed. The insulating film is formed by plasma CVD or sputtering and has a thickness of 1 to 200 nm. It is preferably formed as a single layer or a laminated structure of an insulating film containing silicon by thinning to 10 nm to 50 nm, and then surface nitriding treatment using plasma by microwave is performed. The insulating film functions as a gate insulating film of a TFT formed later.

次いで、絶縁膜上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜とを積層形成する。本実施の形態では、絶縁膜613上に膜厚30nmの窒化タンタル膜、膜厚370nmのタングステン膜を順次積層し、実施の形態1や実施の形態2に示した光強度低減機能を有する半透過部を備えた露光マスクを用いて各ゲート電極及び各配線を形成する。露光装置は、投影型の露光装置を用いることができる。投影倍率は、等倍の露光装置を用いることもできるし、投影倍率が1/m倍の縮小投影型露光装置を用いることもできる。 Next, a first conductive film with a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film with a thickness of 100 to 400 nm are stacked over the insulating film. In this embodiment mode, a tantalum nitride film with a thickness of 30 nm and a tungsten film with a thickness of 370 nm are sequentially stacked over the insulating film 613, and the transflective function having the light intensity reduction function described in Embodiment Modes 1 and 2 is applied. Each gate electrode and each wiring are formed using the exposure mask provided with the part. As the exposure apparatus, a projection type exposure apparatus can be used. As the projection magnification, an exposure device with the same magnification can be used, or a reduction projection exposure device with a projection magnification of 1 / m can be used.

なお、ここでは導電膜をTaN膜とW膜との積層としたが、特に限定されず、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若しくは化合物材料の積層で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。 Here, the conductive film is a laminate of a TaN film and a W film, but is not particularly limited, and an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy containing the above element as a main component You may form by lamination | stacking of material or a compound material. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, the present invention is not limited to the two-layer structure. For example, a three-layer structure in which a 50 nm-thickness tungsten film, a 500 nm-thickness aluminum and silicon alloy (Al-Si) film, and a 30 nm-thickness titanium nitride film are sequentially stacked. Also good.

上記第1の導電膜及び第2の導電膜のエッチング(第1のエッチング処理および第2のエッチング処理)にはICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いると良い。ICPエッチング法を用い、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節することによって所望の形状に膜をエッチングすることができる。   An ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method may be used for etching the first conductive film and the second conductive film (first etching process and second etching process). Using the ICP etching method, the film is formed into a desired shape by appropriately adjusting the etching conditions (the amount of power applied to the coil-type electrode, the amount of power applied to the electrode on the substrate side, the electrode temperature on the substrate side, etc.). It can be etched.

次いで、n型を付与する不純物元素を半導体層に添加するため、ゲート電極をマスクとして全面にドーピングする第1のドーピング工程を行う。第1のドーピング工程はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1.5×1014atoms/cmとし、加速電圧を60〜100kVとして行う。第1のドーピング工程により、第2の導電膜と積層していない領域の第1の導電膜を通過させて不純物元素を半導体層に添加することにより、ゲート電極とオーバーラップする低濃度不純物領域を形成することができる。n型を付与する不純物元素として、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いる。 Next, in order to add an impurity element imparting n-type conductivity to the semiconductor layer, a first doping step is performed in which the entire surface is doped using the gate electrode as a mask. The first doping step may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The conditions of the ion doping method are a dose amount of 1.5 × 10 14 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 60 to 100 kV. By adding the impurity element to the semiconductor layer through the first conductive film in the region not stacked with the second conductive film in the first doping step, the low-concentration impurity region overlapping the gate electrode is formed. Can be formed. Typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used as the impurity element imparting n-type conductivity.

次いで、レジストからなるマスクを形成した後、半導体にn型を付与する不純物元素を第1のドーピング工程よりも高濃度にドープするための第2のドーピング工程を行う。マスクは、画素部のpチャネル型TFTを形成する半導体層のソース領域、ドレイン領域、及びそれらの周辺の領域と、画素部のnチャネル型TFTの一部と、駆動回路部のpチャネル型TFTを形成する半導体層のソース領域、ドレイン領域、及びそれらの周辺の領域と、を保護するために設ける。   Next, after forming a mask made of a resist, a second doping step is performed for doping the semiconductor with an impurity element imparting n-type at a higher concentration than in the first doping step. The mask includes a source region and a drain region of a semiconductor layer forming a p-channel TFT in the pixel portion, and a peripheral region thereof, a part of the n-channel TFT in the pixel portion, and a p-channel TFT in the driver circuit portion. Are provided to protect the source region, the drain region, and the peripheral region of the semiconductor layer forming the semiconductor layer.

第2のドーピング工程におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を5×1014〜5×1015/cmとし、加速電圧を50〜100kVとして行う。第2のドーピング工程により、nチャネル型TFTのソース領域、ドレイン領域が形成される。なお、第2のドーピング工程における加速電圧は、第1のドーピング工程よりも低くする。 The conditions of the ion doping method in the second doping step are a dose amount of 5 × 10 14 to 5 × 10 15 / cm 2 and an acceleration voltage of 50 to 100 kV. The source region and the drain region of the n-channel TFT are formed by the second doping process. Note that the acceleration voltage in the second doping step is lower than that in the first doping step.

次いで、マスクを除去した後、新たにレジストからなるマスクを形成し、半導体にp型を付与する不純物元素(代表的にはボロン)を高濃度にドープするための第3のドーピング工程を行う。マスクは、画素部のnチャネル型TFTを形成する半導体層のソース領域、ドレイン領域、及びそれらの周辺の領域と、駆動回路部のnチャネル型TFTを形成する半導体層のソース領域、ドレイン領域、及びそれらの周辺の領域と、を保護するために設ける。第3のドーピング工程により、pチャネル型TFTのソース領域、ドレイン領域が形成される。   Next, after removing the mask, a new mask made of resist is formed, and a third doping step for doping the semiconductor with p-type impurity element (typically boron) at a high concentration is performed. The mask includes a source region and a drain region of a semiconductor layer in which an n-channel TFT in the pixel portion is formed, and a peripheral region thereof, and a source region and a drain region in a semiconductor layer in which the n-channel TFT in the driver circuit portion is formed, And their surrounding areas are provided for protection. The source region and drain region of the p-channel TFT are formed by the third doping step.

この後、レジストマスクを除去する。以上までの工程でそれぞれの半導体層にn型またはp型の導電型を有する不純物領域が形成される。   Thereafter, the resist mask is removed. Through the above steps, impurity regions having n-type or p-type conductivity are formed in each semiconductor layer.

次いで、LPCVD法、またはプラズマCVD法等を用いて、水素を含む絶縁膜を成膜した後、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。水素を含む絶縁膜は、PCVD法により得られる窒化酸化珪素膜(SiNO膜)を用いる。ここでは、水素を含む絶縁膜の膜厚は、50nm〜200nmとする。なお、水素を含む絶縁膜は、層間絶縁膜の1層目であり、酸化珪素を含んでいる。   Next, after an insulating film containing hydrogen is formed by an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like, the impurity element added to the semiconductor layer is activated and hydrogenated. As the insulating film containing hydrogen, a silicon nitride oxide film (SiNO film) obtained by a PCVD method is used. Here, the thickness of the insulating film containing hydrogen is 50 nm to 200 nm. Note that the insulating film containing hydrogen is the first layer of the interlayer insulating film and contains silicon oxide.

次いで、スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等を用いて層間絶縁膜の2層目となる無機絶縁膜を形成する。無機絶縁膜としては、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などの絶縁膜の単層または積層を用いる。ここでは無機絶縁膜の膜厚は600nm〜800nmとする。   Next, an inorganic insulating film serving as a second layer of the interlayer insulating film is formed by a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like. As the inorganic insulating film, a single layer or a stacked layer of insulating films such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is used. Here, the thickness of the inorganic insulating film is 600 nm to 800 nm.

次いで、フォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、絶縁膜を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。そして、レジストからなるマスクを除去する。 Next, a resist mask is formed using a photomask, and the insulating film is selectively etched to form contact holes. Then, the resist mask is removed.

次いで、スパッタ法により金属膜を積層した後、フォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、選択的に金属積層膜をエッチングして、TFTのソース電極またはドレイン電極として機能する電極を形成する。なお、金属積層膜は、同じメタルスパッタ装置内で連続して形成する。そして、レジストからなるマスクを除去する。   Next, after a metal film is stacked by sputtering, a mask made of a resist is formed using a photomask, and the metal stacked film is selectively etched to form an electrode that functions as a source electrode or a drain electrode of the TFT. . The metal laminated film is continuously formed in the same metal sputtering apparatus. Then, the resist mask is removed.

以上の工程で、同一基板上にポリシリコン膜を活性層とするトップゲート型のTFT636、637、638、639が作製できる。   Through the above steps, top-gate TFTs 636, 637, 638, and 639 using a polysilicon film as an active layer can be manufactured over the same substrate.

なお、画素部に配置されるTFT638は、一つのTFTに複数のチャネル形成領域を有するnチャネル型TFTである。TFT638は、ダブルゲート型のTFTである。TFT638は、チャネル形成領域の両側に低濃度不純物領域を備えている。低濃度不純物領域は、ゲート電極と重なる領域(Lov領域)とゲート電極と重ならない領域(Loff領域)とを有する。また、画素部には、後に形成される発光素子と電気的に接続するTFT639が設けられる。ここでは、オフ電流低減のため、TFT639として、ダブルゲート型のpチャネル型TFTを示したが、特に限定されず、シングルゲート型のTFTとしてもよい。 Note that the TFT 638 arranged in the pixel portion is an n-channel TFT having a plurality of channel formation regions in one TFT. The TFT 638 is a double gate type TFT. The TFT 638 includes low-concentration impurity regions on both sides of the channel formation region. The low concentration impurity region has a region overlapping with the gate electrode (L ov region) and a region not overlapping with the gate electrode (L off region). In the pixel portion, a TFT 639 that is electrically connected to a light-emitting element to be formed later is provided. Here, a double gate p-channel TFT is shown as the TFT 639 in order to reduce off-state current; however, there is no particular limitation, and a single gate TFT may be used.

また、駆動回路部に配置されるTFT636は、チャネル形成領域の両側に低濃度不純物領域(Lov領域)を備えたnチャネル型TFTである。低濃度不純物領域は、自己整合的にゲート電極と重なっている。また、TFT637は、ソース側とドレイン側の両方に同じ幅の不純物領域を備えたpチャネル型TFTである。いずれもシングルゲート構造のTFTである。駆動回路部においては、TFT636とTFT637を相補的に接続することでCMOS回路を構成し、様々な種類の回路を実現することができる。また、必要であれば、マルチゲート構造のTFTとすることができる。 Further, the TFT 636 disposed in the driver circuit portion is an n-channel TFT provided with low-concentration impurity regions (L ov regions) on both sides of the channel formation region. The low concentration impurity region overlaps the gate electrode in a self-aligning manner. The TFT 637 is a p-channel TFT provided with impurity regions having the same width on both the source side and the drain side. Both are single-gate TFTs. In the driver circuit portion, a CMOS circuit can be configured by complementarily connecting the TFT 636 and the TFT 637, and various types of circuits can be realized. If necessary, a multi-gate TFT can be formed.

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、仕事関数の大きい材料、例えば、Ni、W、Cr、Pt、Zn、Sn、InまたはMo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、例えばTiN、TiSi、WSi、WN、WSi、NbNを用いて、単層膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。 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 material having a high work function, for example, an element selected from Ni, W, Cr, Pt, Zn, Sn, In, or Mo, or an alloy material containing the element as a main component, for example, TiN, A single layer film or a laminated film thereof may be used in a total film thickness range of 100 nm to 800 nm using TiSi X N Y , WSi X , WN X , WSi X N Y , and NbN.

具体的には第1の電極623として、透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜を用いればよく、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)なども用いることができる。   Specifically, a transparent conductive film formed using a light-transmitting conductive material may be used as the first electrode 623, and includes indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, and titanium oxide. Indium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used. Needless to say, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide added with silicon oxide (ITSO), or the like can also be used.

また、各透光性を有する導電性材料の、組成比例を述べる。酸化タングステンを含むインジウム酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%とすればよい。酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、酸化亜鉛0.5wt%、インジウム酸化物98.5wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム酸化物は、酸化チタン1.0wt%〜5.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%〜95.0wt%とすればよい。インジウム錫酸化物(ITO)の組成比は、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物90.0wt%とすればよい。インジウム亜鉛酸化物(IZO)の組成比は、酸化亜鉛10.7wt%、インジウム酸化物89.3wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム錫酸化物の組成比は、酸化チタン5.0wt%、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物85.0wt%とすればよい。上記組成比は例であり、適宜その組成比の割合は設定すればよい。   In addition, compositional proportions of each light-transmitting conductive material will be described. The composition ratio of indium oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide and 99.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide, 0.5 wt% zinc oxide, and 98.5 wt% indium oxide. The indium oxide containing titanium oxide may be 1.0 wt% to 5.0 wt% titanium oxide and 99.0 wt% to 95.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide (ITO) may be 10.0 wt% tin oxide and 90.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide (IZO) may be 10.7 wt% zinc oxide and 89.3 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide containing titanium oxide may be 5.0 wt% titanium oxide, 10.0 wt% tin oxide, and 85.0 wt% indium oxide. The above composition ratio is an example, and the ratio of the composition ratio may be set as appropriate.

なお、TFTのソース電極またはドレイン電極として機能する電極を形成した後、無機絶縁膜からなる第2の層間絶縁膜を100nm〜150nmで形成し、TFT639に達するコンタクトホールを形成した後に、第1の電極623を形成してもよい。第2の層間絶縁膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの無機絶縁膜を用いることができ、これらの絶縁膜を単層又は2以上の複数層で形成すればよい。また、無機絶縁膜を形成する方法としてはスパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等を用いればよい。第2の層間絶縁膜の膜厚は50nm〜500nm(好ましくは100nm〜300nm)の範囲で形成すればよい。
第2の層間絶縁膜を形成することで、駆動回路部のTFTや配線等が露出することを防ぎ、保護することができる。
Note that after forming an electrode functioning as a source electrode or a drain electrode of the TFT, a second interlayer insulating film made of an inorganic insulating film is formed with a thickness of 100 to 150 nm, a contact hole reaching the TFT 639 is formed, and then the first interlayer insulating film is formed. An electrode 623 may be formed. As the second interlayer insulating film, an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film can be used, and these insulating films may be formed as a single layer or two or more layers. . As a method for forming the inorganic insulating film, a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like may be used. The thickness of the second interlayer insulating film may be formed in the range of 50 nm to 500 nm (preferably 100 nm to 300 nm).
By forming the second interlayer insulating film, it is possible to prevent and protect the TFT, the wiring, and the like of the driving circuit portion from being exposed.

次いで、塗布法により得られる絶縁膜(例えば、有機樹脂膜)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。なお、絶縁物629の形成は、マスクを用いるパターニングに限定されず、感光性材料を用いて露光と現像のみで形成してもよい。 Next, an insulating film (e.g., an organic resin film) obtained by a coating method 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. Note that the formation of the insulator 629 is not limited to patterning using a mask, and may be formed only by exposure and development using a photosensitive material.

次いで、有機化合物を含む層624を、蒸着法または塗布法を用いて形成する。   Next, a layer 624 containing an organic compound is formed by an evaporation method or a coating method.

有機化合物を含む層624は、積層であり、有機化合物を含む層624の一層としてバッファ層を用いてもよい。バッファ層は、有機化合物と無機化合物とを含む複合材料であり、前記無機化合物は、前記有機化合物に対して電子受容性を示す。バッファ層は、有機化合物と無機化合物とを含む複合材料であり、前記無機化合物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、および酸化レニウムからなる群より選ばれるいずれか一または複数である。バッファ層は、ホール輸送性を有する有機化合物と、無機化合物とを含む複合材料である。 The layer 624 containing an organic compound is a stacked layer, and a buffer layer may be used as one layer of the layer 624 containing an organic compound. The buffer layer is a composite material including an organic compound and an inorganic compound, and the inorganic compound exhibits an electron accepting property with respect to the organic compound. The buffer layer is a composite material including an organic compound and an inorganic compound, and the inorganic compound includes titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and oxide. One or more selected from the group consisting of manganese and rhenium oxide. The buffer layer is a composite material including an organic compound having a hole transporting property and an inorganic compound.

例えば、第1の電極623と第2の電極の間には有機化合物を含む積層(バッファ層と有機化合物層の積層)を設けることが好ましい。バッファ層は、金属酸化物(酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムなど)と有機化合物(ホール輸送性を有する材料(例えば4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:α−NPD)、4,4’−ビス{N−[4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル]−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)など))とを含む複合層である。バッファ層の上にはEL層が設けられ、EL層は、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)や、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)や、α−NPDなどを用いることができる。また、EL層は、ドーパント材料を含ませてもよく、例えば、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)や、クマリン6や、ルブレンなどを用いることができる。第1の電極と第2の電極の間に設けられる有機化合物を含む積層は、抵抗加熱法などの蒸着法によって形成すればよい。 For example, a stack containing an organic compound (a stack of a buffer layer and an organic compound layer) is preferably provided between the first electrode 623 and the second electrode. The buffer layer includes a metal oxide (molybdenum oxide, tungsten oxide, rhenium oxide, etc.) and an organic compound (a material having a hole transporting property (for example, 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino). ] Biphenyl (abbreviation: TPD), 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: α-NPD), 4,4′-bis {N- [4- ( N, N-di-m-tolylamino) phenyl] -N-phenylamino} biphenyl (abbreviation: DNTPD) and the like)). An EL layer is provided on the buffer layer. The EL layer is formed of, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ) or tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ). Alternatively, α-NPD or the like can be used. The EL layer may contain a dopant material. For example, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, rubrene, or the like can be used. A stack including an organic compound provided between the first electrode and the second electrode may be formed by an evaporation method such as a resistance heating method.

バッファ層の膜厚を調節することによって、第1の電極と有機化合物層との距離を制御し、発光効率を高めることができる。バッファ層の膜厚を調節することによって、各発光素子からの発光色がきれいに表示された優れた映像を表示でき、低消費電力化された発光装置を実現することができる。   By adjusting the thickness of the buffer layer, the distance between the first electrode and the organic compound layer can be controlled to increase the light emission efficiency. By adjusting the thickness of the buffer layer, it is possible to display an excellent image in which the emission color from each light emitting element is clearly displayed, and to realize a light emitting device with low power consumption.

次いで、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。第2の電極625としては、MgAg、MgIn、AlLiなどの合金、または透明導電膜(ITOなど)を用いる。   Next, a second electrode 625, that is, a cathode (or an anode) of the organic light emitting element is formed. As the second electrode 625, an alloy such as MgAg, MgIn, or AlLi, or a transparent conductive film (such as ITO) is used.

次いで、蒸着法またはスパッタ法により保護層626を形成する。保護層626は、第2の電極625を保護する。保護層626を通過させて発光素子の発光を取り出す場合、透明な材料とすることが好ましい。なお、必要でなければ保護層626は設けなくともよい。   Next, the protective layer 626 is formed by an evaporation method or a sputtering method. The protective layer 626 protects the second electrode 625. In the case where light emitted from the light-emitting element is extracted through the protective layer 626, a transparent material is preferably used. Note that the protective layer 626 is not necessarily provided if not necessary.

次いで、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充填材627を充填する。或いは、シール材628で囲まれた領域には乾燥した不活性ガスを充填する。   Next, the 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. Therefore, the outer periphery of the 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 as to cover the end portion of the insulating film. Note that a region surrounded by the sealant 628 is filled with a filler 627. Alternatively, the region surrounded by the sealant 628 is filled with a dry inert gas.

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。この段階での断面図を図5に示す。なお、端子電極は、第1の電極623と同じ工程で得られる透明導電膜を最上層に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。   Finally, the FPC 632 is attached to the terminal electrode by an anisotropic conductive film 631 by a known method. A cross-sectional view at this stage is shown in FIG. Note that the transparent conductive film obtained in the same step as the first electrode 623 is preferably used for the terminal electrode, and the terminal electrode is formed over the terminal electrode formed at the same time as the gate wiring.

また、図6は、画素部の上面図を示しており、図6中の鎖線E−Fで切断した断面が、図5における画素部のpチャネル型TFT639の断面構造に対応している。また、図6中の鎖線M−Lで切断した断面が、図5における画素部のnチャネル型TFT638の断面構造に対応している。なお、図6中の680で示した実線は、絶縁物629の周縁を示している。ただし、図6においては、第2導電層のみを図示しており、第1導電層は図示していない。画素部のnチャネル型TFT638およびpチャネル型TFT639のソース電極またはドレイン電極として機能する電極は、半導体層に重なるように配置してもよいし、寄生容量を減らしたい場合は必要な箇所以外は半導体層に重ならないように配置してもよい。   6 shows a top view of the pixel portion, and a cross section taken along a chain line EF in FIG. 6 corresponds to the cross-sectional structure of the p-channel TFT 639 in the pixel portion in FIG. A cross section taken along a chain line ML in FIG. 6 corresponds to the cross-sectional structure of the n-channel TFT 638 in the pixel portion in FIG. Note that the solid line indicated by 680 in FIG. 6 indicates the periphery of the insulator 629. However, in FIG. 6, only the second conductive layer is shown, and the first conductive layer is not shown. The electrodes functioning as the source electrode or the drain electrode of the n-channel TFT 638 and the p-channel TFT 639 in the pixel portion may be arranged so as to overlap with the semiconductor layer. You may arrange | position so that it may not overlap a layer.

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.

本実施の形態において、オフ電流低減のために画素部のTFTをダブルゲート構造とし、画素部および駆動回路のTFTに本実施の形態2のTFTを用いている。 In this embodiment mode, in order to reduce off-state current, the TFT in the pixel portion has a double gate structure, and the TFT in Embodiment Mode 2 is used for the TFT in the pixel portion and the driver circuit.

また、発光装置において、発光装置の発光表示面は、一面または両面であってもよい。第1の電極623と第2の電極625とを透明導電膜で形成した場合、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。この場合、封止基板633や充填材627は透明な材料を用いることが好ましい。   In the light emitting device, the light emitting display surface of the light emitting device may be one surface or both surfaces. In the case where the first electrode 623 and the second electrode 625 are formed using a transparent conductive film, light from the light-emitting element passes through the substrate 610 and the sealing substrate 633 and is extracted to both sides. In this case, it is preferable to use a transparent material for the sealing substrate 633 and the filler 627.

また、第2の電極625を金属膜で形成し、第1の電極623を透明導電膜で形成した場合、発光素子の光は、基板610のみを通過して一方に取り出される構造、即ちボトムエミッション型となる。この場合、封止基板633や充填材627は透明な材料を用いなくともよい。   In the case where the second electrode 625 is formed using a metal film and the first electrode 623 is formed using a transparent conductive film, light emitted from the light-emitting element passes through only the substrate 610 and is extracted to one side, that is, bottom emission. Become a mold. In this case, the sealing substrate 633 and the filler 627 need not use a transparent material.

また、第1の電極623を金属膜で形成し、第2の電極625を透明導電膜で形成した場合、発光素子の光は、封止基板633のみを通過して一方に取り出される構造、即ちトップエミッション型となる。この場合、基板610は透明な材料を用いなくともよい。   In the case where the first electrode 623 is formed using a metal film and the second electrode 625 is formed using a transparent conductive film, light emitted from the light-emitting element passes through only the sealing substrate 633 and is extracted to one side, that is, Top emission type. In this case, the substrate 610 need not use a transparent material.

また、第1の電極623及び第2の電極625は仕事関数を考慮して材料を選択する必要がある。但し第1の電極及び第2の電極は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用TFTの極性がpチャネル型である場合、第1の電極を陽極、第2の電極を陰極とするとよい。また、駆動用TFTの極性がNチャネル型である場合、第1の電極を陰極、第2の電極を陽極とすると好ましい。 In addition, materials for the first electrode 623 and the second electrode 625 need to be selected in consideration of a work function. However, each of the first electrode and the second electrode can be an anode or a cathode depending on the pixel configuration. When the polarity of the driving TFT is a p-channel type, the first electrode may be an anode and the second electrode may be a cathode. In the case where the polarity of the driving TFT is an N-channel type, it is preferable that the first electrode be a cathode and the second electrode be an anode.

また、フルカラー表示する場合、本実施の形態の画素部における等価回路図を図7に示す。図7中のスイッチングTFT638が図5のTFT638に対応しており、図7中の電流制御用TFT639が図5のTFT639に対応している。図7中の704はソース配線、705はゲート配線である。赤色を表示する画素は、電流制御用TFT639のドレイン領域に赤色を発光するOLED703Rが接続され、ソース領域にはアノード側電源線(R)706Rが設けられている。また、OLED703Rには、カソード側電源線700が設けられている。また、緑色を表示する画素は、電流制御用TFTのドレイン領域に緑色を発光するOLED703Gが接続され、ソース領域にはアノード側電源線(G)706Gが設けられている。また、青色を表示する画素は、電流制御用TFTのドレイン領域に青色を発光するOLED703Bが接続され、ソース領域にはアノード側電源線(B)706Bが設けられている。それぞれ色の異なる画素にはEL材料に応じて異なる電圧をそれぞれ印加する。   FIG. 7 shows an equivalent circuit diagram in the pixel portion of this embodiment in the case of full color display. The switching TFT 638 in FIG. 7 corresponds to the TFT 638 in FIG. 5, and the current control TFT 639 in FIG. 7 corresponds to the TFT 639 in FIG. In FIG. 7, reference numeral 704 denotes a source wiring, and reference numeral 705 denotes a gate wiring. In the pixel displaying red, an OLED 703R that emits red light is connected to the drain region of the current control TFT 639, and an anode-side power supply line (R) 706R is provided in the source region. The OLED 703R is provided with a cathode side power supply line 700. In the pixel displaying green, an OLED 703G that emits green light is connected to the drain region of the current control TFT, and an anode power supply line (G) 706G is provided in the source region. In the pixel displaying blue, an OLED 703B that emits blue light is connected to the drain region of the current control TFT, and an anode power supply line (B) 706B is provided in the source region. Different voltages are applied to the pixels of different colors depending on the EL material.

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信号の電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される信号の電流が一定のもの(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信号の電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される信号の電流が一定のもの(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 signal having a constant voltage applied to the light emitting element (CVCV) and a signal having a constant current applied to the light emitting element (CVCC). . In addition, when the video signal has a constant current (CC), the signal voltage applied to the light emitting element is constant (CCCV), and the signal applied to the light emitting element has a constant current (CCCC). There is.

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.

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。アクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用する場合も、実施の形態1や実施の形態2に示した光強度低減機能を有する半透過部を備えた露光マスクを用いて画素部や駆動回路部に配置される各ゲート電極や各配線を形成することができる。これによりマスク枚数の削減が実現でき、同時にGOLD構造を作製する際の微細な位置合わせが不要となる。そして、多くの工程、例えば基板洗浄、レジスト材料塗布、プリベーク、露光、現像及びポストベーク等を削減でき、処理時間を短縮することができる。 Although an example of an active matrix light-emitting device is described here as a display device, the present invention can also be applied to an active matrix liquid crystal display device. Even when applied to an active matrix liquid crystal display device, the exposure mask including the semi-transmissive portion having the light intensity reduction function described in Embodiment Mode 1 or Embodiment Mode 2 is used for the pixel portion or the driver circuit portion. Each gate electrode and each wiring to be formed can be formed. As a result, a reduction in the number of masks can be realized, and at the same time, fine alignment is not required when the GOLD structure is manufactured. And many processes, such as a board | substrate washing | cleaning, resist material application | coating, prebaking, exposure, image development, and post-baking, can be reduced and processing time can be shortened.

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、または実施の形態4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, or Embodiment Mode 4.

(実施の形態6)
実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、実施の形態5では、光強度低減機能を有する半透過部を備えた露光マスクをゲート電極および配線の形成に用いた例を示したが、光強度低減機能を有する半透過部を備えた露光マスクを層間絶縁膜のコンタクト開口形成に用いてもよい。
(Embodiment 6)
In the second embodiment, the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment, the example in which the exposure mask provided with the semi-transmissive portion having the light intensity reducing function is used for forming the gate electrode and the wiring is shown. An exposure mask having a transflective portion having a light intensity reducing function may be used for forming contact openings in the interlayer insulating film.

本実施の形態では、層間絶縁膜のコンタクト開口形成の際と、接続配線のパターン形成の際とに、光強度低減機能を有する半透過部を備えた露光マスクを用いた例を図8を用いて説明する。   In this embodiment, an example in which an exposure mask having a transflective portion having a light intensity reduction function is used when forming a contact opening in an interlayer insulating film and when forming a pattern of a connection wiring is shown in FIG. I will explain.

実施の形態2に従って、絶縁表面を有する基板710上に下地絶縁膜718を設けた後、半導体層と、該半導体層を覆うゲート絶縁膜714を形成する。そして、第1導電膜と第2導電膜を積層し、光強度低減機能を有する半透過部を備えた露光マスクを用いてレジストパターンを形成し、エッチングしてゲート電極および配線を形成する。   In accordance with Embodiment 2, a base insulating film 718 is provided over a substrate 710 having an insulating surface, and then a semiconductor layer and a gate insulating film 714 covering the semiconductor layer are formed. Then, the first conductive film and the second conductive film are stacked, a resist pattern is formed using an exposure mask provided with a semi-transmissive portion having a light intensity reducing function, and etching is performed to form a gate electrode and a wiring.

ここでは、実施の形態2と同様に、第1のTFT部730に第1導電層731及び第2導電層732を形成し、第2のTFT部720に第1導電層721及び第2導電層722を形成する。なお、これらの電極構造は、実施の形態2に説明したのでここでは詳細な説明を省略する。 Here, as in Embodiment Mode 2, the first conductive layer 731 and the second conductive layer 732 are formed in the first TFT portion 730, and the first conductive layer 721 and the second conductive layer are formed in the second TFT portion 720. 722 is formed. Since these electrode structures have been described in the second embodiment, detailed description thereof is omitted here.

また、図8(A)に示すように、配線部及びコンタクト部740では、上方の配線とコンタクトさせる場所は、第1導電層744の幅が第2導電層745よりも広い形状とする。こうして、上層との配線のアライメントずれが生じても第1導電層ともコンタクトさせることができる。また、コンタクトさせる箇所以外の配線においては、第1導電層741と第2導電層742との端部が一致する形状とする。   8A, in the wiring portion and the contact portion 740, the first conductive layer 744 is wider than the second conductive layer 745 at a place where it is in contact with the upper wiring. In this way, even if a misalignment of the wiring with the upper layer occurs, the first conductive layer can be contacted. In addition, in the wiring other than the portion to be contacted, the end portions of the first conductive layer 741 and the second conductive layer 742 are formed to coincide with each other.

次いで、第2のTFT部720を覆うレジストパターンを形成した後、半導体層にn型を付与する不純物元素を添加する。このn型を付与する不純物元素の添加によって、ドレイン領域735a、ソース領域735b、第1のLDD領域736a、第2のLDD領域736bが自己整合的に形成される。なお、n型を付与する不純物元素の添加は、1回のドーピング処理で行ってもよいし、複数回に分けてドーピング処理を行ってもよい。   Next, after forming a resist pattern covering the second TFT portion 720, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer. By adding the impurity element imparting n-type conductivity, the drain region 735a, the source region 735b, the first LDD region 736a, and the second LDD region 736b are formed in a self-aligned manner. Note that the addition of the impurity element imparting n-type conductivity may be performed by one doping process, or the doping process may be performed in a plurality of times.

図8(A)に示すように、第1のLDD領域736aは、第2のLDD領域736bとチャネル長方向における幅がほぼ同じである。また、第1のLDD領域736a及び第2のLDD領域736bは、ゲート絶縁膜714を介して第1導電層731と重なっている。   As shown in FIG. 8A, the first LDD region 736a has substantially the same width in the channel length direction as the second LDD region 736b. In addition, the first LDD region 736 a and the second LDD region 736 b overlap with the first conductive layer 731 with the gate insulating film 714 interposed therebetween.

次いで、レジストパターンを除去した後、新たに第1のTFT部730を覆うレジストパターンを形成する。そして、半導体層にp型を付与する不純物元素を添加する。このp型を付与する不純物元素の添加によって、ドレイン領域725a、ソース領域725b、第3のLDD領域726a、第4のLDD領域726bが自己整合的に形成される。   Next, after removing the resist pattern, a resist pattern covering the first TFT portion 730 is newly formed. Then, an impurity element imparting p-type conductivity is added to the semiconductor layer. By the addition of the impurity element imparting p-type, the drain region 725a, the source region 725b, the third LDD region 726a, and the fourth LDD region 726b are formed in a self-aligned manner.

図8(A)に示すように、第3のLDD領域726aは、第4のLDD領域726bとチャネル長方向における幅がほぼ同じである。また、第3のLDD領域726a及び第4のLDD領域726bは、ゲート絶縁膜714を介して第1導電層721と重なっている。 As shown in FIG. 8A, the third LDD region 726a has substantially the same width in the channel length direction as the fourth LDD region 726b. In addition, the third LDD region 726 a and the fourth LDD region 726 b overlap with the first conductive layer 721 with the gate insulating film 714 interposed therebetween.

また、不純物元素の添加の順序は特に限定されず、例えば、先に半導体層にp型を付与する不純物元素を添加した後、半導体層にn型を付与する不純物元素を添加してもよい。   The order of adding the impurity elements is not particularly limited. For example, the impurity element imparting p-type conductivity may be added to the semiconductor layer first, and then the impurity element imparting n-type conductivity may be added to the semiconductor layer.

次いで、半導体層に添加した不純物元素の活性化を行った後、層間絶縁膜715を形成し、その上にレジスト膜を塗布する。   Next, after the impurity element added to the semiconductor layer is activated, an interlayer insulating film 715 is formed, and a resist film is applied thereon.

次いで、図8(A)に示す光強度低減機能を有する半透過部781を備えた露光マスクを用いて、レジスト膜の露光及び現像を行い、図8(A)に示すレジストパターン750を形成する。このレジストパターン750は、下方の絶縁膜に開口を形成するためのマスクであり、半透過部781を備えた露光マスクによって、異なる深さの開口が設けられる。配線部及びコンタクト部740では、第2導電層745の上に層間絶縁膜715の一層だけが設けられているので、第2導電層745の上方には浅い開口が設けられる。これに対し、第1のTFT部730および第2のTFT部720では、それぞれソース領域およびドレイン領域の上に層間絶縁膜715とゲート絶縁膜714の二層が設けられているので、ソース領域およびドレイン領域の上方には深い開口が設けられる。ここで用いる露光マスクの半透過部781の条件(ラインおよびスペースの形状、サイズ、配置等)は、実施の形態1等で示した条件とは別の条件の露光マスクを用いることができる。このように本発明は、実施の形態1等で示した条件の露光マスクと、それとは別の条件の露光マスクとを組み合わせて用いることが可能である。   Next, the resist film is exposed and developed using an exposure mask provided with a semi-transmissive portion 781 having a light intensity reducing function shown in FIG. 8A to form a resist pattern 750 shown in FIG. . The resist pattern 750 is a mask for forming an opening in a lower insulating film, and openings having different depths are provided by an exposure mask provided with a semi-transmissive portion 781. In the wiring portion and contact portion 740, since only one layer of the interlayer insulating film 715 is provided on the second conductive layer 745, a shallow opening is provided above the second conductive layer 745. In contrast, in the first TFT portion 730 and the second TFT portion 720, two layers of an interlayer insulating film 715 and a gate insulating film 714 are provided on the source region and the drain region, respectively. A deep opening is provided above the drain region. As the conditions for the semi-transmissive portion 781 of the exposure mask used here (the shape, size, arrangement, etc. of the lines and spaces), an exposure mask having conditions different from those shown in Embodiment Mode 1 can be used. As described above, the present invention can be used in combination with the exposure mask having the conditions described in the first embodiment and the like and the exposure mask having other conditions.

次いで、レジストパターン750を用いてエッチングを行い、層間絶縁膜715及びゲート絶縁膜714に開口を形成する。このエッチングでは、レジストパターン750をエッチングしながら、層間絶縁膜715及びゲート絶縁膜714の開口形成が行われ、異なる深さの開口を形成することができる。   Next, etching is performed using the resist pattern 750 to form openings in the interlayer insulating film 715 and the gate insulating film 714. In this etching, openings of the interlayer insulating film 715 and the gate insulating film 714 are formed while the resist pattern 750 is etched, so that openings with different depths can be formed.

次いで、レジストパターンを除去する。この段階での断面図を図8(B)に示す。   Next, the resist pattern is removed. A cross-sectional view at this stage is illustrated in FIG.

次いで、第3導電層(窒化チタン膜など)と第4導電層(アルミニウム膜など)の積層を形成する。そして、パターニングを行って、接続配線の第3導電層761、接続配線の第4導電層766と、ドレイン配線の第3導電層762、ドレイン配線の第4導電層767と、ソース配線の第3導電層763、ソース配線の第4導電層768とを形成する。加えて、第2のTFT部においては、接続電極の第3導電層765、接続電極の第4導電層770とソース電極の第3導電層769、ソース電極の第4導電層764を形成する。ここでは、光強度低減機能を有する半透過部を備えた露光マスクを接続電極のパターン形成に用いている。接続電極の第3導電層765は、接続電極の第4導電層770よりも面積が広い。   Next, a stack of a third conductive layer (such as a titanium nitride film) and a fourth conductive layer (such as an aluminum film) is formed. Then, patterning is performed to connect the third conductive layer 761 of the connection wiring, the fourth conductive layer 766 of the connection wiring, the third conductive layer 762 of the drain wiring, the fourth conductive layer 767 of the drain wiring, and the third conductive layer of the source wiring. A conductive layer 763 and a fourth conductive layer 768 of a source wiring are formed. In addition, in the second TFT portion, a third conductive layer 765 as a connection electrode, a fourth conductive layer 770 as a connection electrode, a third conductive layer 769 as a source electrode, and a fourth conductive layer 764 as a source electrode are formed. Here, an exposure mask provided with a semi-transmissive portion having a light intensity reducing function is used for pattern formation of the connection electrodes. The third conductive layer 765 of the connection electrode has a larger area than the fourth conductive layer 770 of the connection electrode.

次いで、プラズマ処理を行い、第4導電層を酸化させて第4導電層の表面に酸化膜771を形成する。   Next, plasma treatment is performed to oxidize the fourth conductive layer to form an oxide film 771 on the surface of the fourth conductive layer.

なお、プラズマ処理により第4導電層を酸化する場合には、酸素雰囲気下(例えば、酸素(O)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または酸素と水素(H)と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。一方、プラズマ処理により膜を窒化する場合には、窒素雰囲気下(例えば、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合したガスを用いてもよい。そのため、プラズマ処理によって形成される絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでおり、Arを用いた場合には絶縁膜にArが含まれている。 Note that when the fourth conductive layer is oxidized by plasma treatment, the atmosphere is an oxygen atmosphere (for example, an atmosphere of oxygen (O 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) or Plasma treatment is performed in an atmosphere of oxygen and hydrogen (H 2 ) and a rare gas atmosphere or a dinitrogen monoxide and rare gas atmosphere. On the other hand, in the case of nitriding a film by plasma treatment, in a nitrogen atmosphere (for example, nitrogen (N 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) or nitrogen and hydrogen And a rare gas atmosphere or NH 3 and a rare gas atmosphere). As the rare gas, for example, Ar can be used. A gas in which Ar and Kr are mixed may be used. Therefore, the insulating film formed by the plasma treatment contains a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) used for the plasma processing, and when Ar is used, the insulating film Contains Ar.

また、第4導電層にプラズマ処理を行う場合、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3以上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板上に形成された被処理物(ここでは、第4導電層)付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化膜は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。 In addition, when plasma treatment is performed on the fourth conductive layer, the plasma treatment is performed in an atmosphere of the above gas with an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and an electron temperature of plasma of 1.5 eV or less. More specifically, the electron density is 1 × 10 11 cm −3 to 1 × 10 13 cm −3 and the electron temperature of plasma is 0.5 eV to 1.5 eV. Since the electron density of the plasma is high and the electron temperature in the vicinity of the object to be processed (herein, the fourth conductive layer) formed on the substrate is low, damage to the object to be processed can be prevented. . In addition, since the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or more, an oxide or a nitride film formed by oxidizing or nitriding an irradiation object using plasma treatment is a CVD method. Compared with a film formed by sputtering or the like, a film having excellent uniformity in film thickness and the like and a dense film can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1.5 eV or less, oxidation or nitridation can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, even if the plasma treatment is performed at a temperature lower by 100 degrees or more than the strain point of the glass substrate, the oxidation or nitridation treatment can be sufficiently performed. Note that a high frequency such as a microwave (2.45 GHz) can be used as a frequency for forming plasma.

次いで、発光素子を構成する一方の電極772を形成する。この電極772は、接続電極の第3導電層765と一部が重なるように配置し、TFTと電気的に接続している。電極772は、仕事関数の大きい材料、例えば、Ni、W、Cr、Pt、Zn、Sn、InまたはMo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、例えばTiN、TiSi、WSi、WN、WSi、NbNを用いて、単層膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。 Next, one electrode 772 included in the light-emitting element is formed. The electrode 772 is disposed so as to partially overlap with the third conductive layer 765 of the connection electrode, and is electrically connected to the TFT. The electrode 772 is made of a material having a high work function, for example, an element selected from Ni, W, Cr, Pt, Zn, Sn, In, or Mo, or an alloy material containing the element as a main component, for example, TiN, TiSi X N A single layer film or a stacked film thereof may be used in a total film thickness range of 100 nm to 800 nm using Y , WSi X , WN X , WSi X N Y , and NbN.

次いで、発光素子を構成する一方の電極772の端部を覆う絶縁物773(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)を形成する。   Next, an insulator 773 (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) is formed to cover an end portion of one electrode 772 included in the light-emitting element.

次いで、電極772上に有機化合物を含む層774を、蒸着法または塗布法を用いて形成する。   Next, a layer 774 containing an organic compound is formed over the electrode 772 by an evaporation method or a coating method.

次いで、有機化合物を含む層774上に、発光素子を構成するもう一方の電極775を形成する。電極775は、MgAg、MgIn、AlLiなどの合金、または透明導電膜(ITOなど)を用いればよい。   Next, another electrode 775 which forms a light-emitting element is formed over the layer 774 containing an organic compound. For the electrode 775, an alloy such as MgAg, MgIn, or AlLi, or a transparent conductive film (such as ITO) may be used.

こうして、第2のTFT部720には、一方の電極772と、有機化合物を含む層774と、もう一方の電極775とで構成される発光素子と、該発光素子と接続されるpチャネル型TFTが形成される。発光素子に接続するTFTとしては、オフ電流低減のため、同じ幅のLDD領域を有することが望ましい。   Thus, the second TFT portion 720 includes a light-emitting element including one electrode 772, a layer 774 containing an organic compound, and the other electrode 775, and a p-channel TFT connected to the light-emitting element. Is formed. The TFT connected to the light emitting element preferably has an LDD region having the same width in order to reduce off current.

また、駆動回路のバッファ回路の一部を構成するTFTとしては、第1のTFT部730に示すnチャネル型TFTを配置することが望ましい。第1のTFT部730に示すnチャネル型TFTは、ドレイン近傍の電界強度を緩和でき、回路の劣化を抑えることができる。   In addition, as a TFT constituting a part of the buffer circuit of the driver circuit, an n-channel TFT shown in the first TFT portion 730 is preferably arranged. The n-channel TFT shown in the first TFT portion 730 can alleviate electric field strength near the drain and suppress circuit deterioration.

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、または実施の形態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)
ここでは、図9を用いて、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。
(Embodiment 7)
Here, an example in which an FPC or a driving IC for driving is mounted on a light-emitting display panel will be described with reference to FIG.

図9(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. 9A 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9(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9(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。   Further, the structure shown in FIG. 9A 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. 9B 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9(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、さらには1000mm以上の一辺を有する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. 9B, 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. From the viewpoint of improving productivity, a plurality of driver ICs 1301 to be mounted are preferably formed on a rectangular substrate having one side of 300 mm to 1000 mm, and more than 1000 mm. 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. 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を固定するための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、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、駆動回路を同一基板上に形成することは困難であるため、大きなサイズであっても図9(B)の構成となる。   In the case where an amorphous semiconductor film is used as the active layer of the TFT in the pixel portion, it is difficult to form a driver circuit over the same substrate. It becomes.

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、カラーフィルタを用いずに、光シャッターを用い、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 that uses an optical shutter and flashes RGB three-color backlight light sources at high speed without using a color filter.

以上の様に、本発明を実施する、即ち実施の形態1乃至6のいずれか一の作製方法または構成を用いて、様々な電子機器を完成させることができる。   As described above, various electronic devices can be completed by implementing the present invention, that is, by using any one of the manufacturing methods or configurations of Embodiments 1 to 6.

(実施の形態8)
本発明の半導体装置、及び電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、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)、ノート型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、携帯型ゲーム機又は電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図10および図11に示す。
(Embodiment 8)
As a semiconductor device and an electronic device of the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook personal computer, a game device, a mobile phone An information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image playback device (specifically, a digital versatile disc (DVD)) provided with a recording medium, and the image is displayed. And a device equipped with a display that can be used. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図10(A)はデジタルカメラであり、本体2101、表示部2102、撮像部、操作キー2104、シャッター2106等を含む。なお、図10(A)は表示部2102側からの図であり、撮像部は示していない。本発明により、高精細な表示部を有し、且つ、信頼性の高いデジタルカメラが実現できる。 FIG. 10A illustrates a digital camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an imaging portion, operation keys 2104, a shutter 2106, and the like. Note that FIG. 10A is a view from the display portion 2102 side, and the imaging portion is not shown. According to the present invention, a highly reliable digital camera having a high-definition display portion can be realized.

図10(B)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明により、高精細な表示部を有し、且つ、信頼性の高いノート型パーソナルコンピュータを実現することができる。   FIG. 10B illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion 2203, a keyboard 2204, an external connection port 2205, a pointing mouse 2206, and the like. According to the present invention, a notebook personal computer having a high-definition display portion and high reliability can be realized.

図10(C)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読込部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示する。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明により、高精細な表示部を有し、且つ、信頼性の高い画像再生装置を実現することができる。   FIG. 10C illustrates a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2401, a housing 2402, a display portion A2403, a display portion B2404, and a recording medium (DVD or the like). A reading unit 2405, operation keys 2406, a speaker unit 2407, and the like are included. A display portion A2403 mainly displays image information, and a display portion B2404 mainly displays character information. Note that an image reproducing device provided with a recording medium includes a home game machine and the like. According to the present invention, a highly reliable image reproducing device having a high-definition display portion can be realized.

また、図10(D)は表示装置であり、筐体1901、支持台1902、表示部1903、スピーカー1904、ビデオ入力端子1905などを含む。この表示装置は、上述した実施の形態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。本発明により、高精細な表示部を有し、且つ、信頼性の高い表示装置、特に22インチ〜50インチの大画面を有する大型の表示装置を実現することができる。 FIG. 10D illustrates a display device, which includes a housing 1901, a supporting base 1902, a display portion 1903, speakers 1904, a video input terminal 1905, and the like. This display device is manufactured by using a thin film transistor formed by the manufacturing method described in the above 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. According to the present invention, a highly reliable display device having a high-definition display portion and particularly a large display device having a large screen of 22 inches to 50 inches can be realized.

また、本発明のTFTを有する薄膜集積回路に加えてアンテナなどを形成することによって、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。 Further, by forming an antenna or the like in addition to the thin film integrated circuit having the TFT of the present invention, it can be used as a non-contact type thin film integrated circuit device (also referred to as a wireless IC tag, RFID (also referred to as radio frequency identification)). it can. In addition, by attaching the IC tag to various electronic devices, the distribution route of the electronic devices can be clarified.

また、図10(E)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。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。また、無線ICタグを包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に設けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。 FIG. 10E shows 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. In addition, a wireless IC tag can be used as a memory. In addition, by providing wireless IC tags in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, and the like, it is possible to improve the efficiency of systems such as inspection systems.

また、図11で示す携帯電話機は、操作スイッチ類904、マイクロフォン905などが備えられた本体(A)901と、表示パネル(A)908、表示パネル(B)909、スピーカー906などが備えられた本体(B)902とが、蝶番910で開閉可能に連結されている。表示パネル(A)908と表示パネル(B)909は、回路基板907と共に本体(B)902の筐体903の中に収納される。表示パネル(A)908及び表示パネル(B)909の画素部は筐体903に形成された開口窓から視認できるように配置される。   11 includes a main body (A) 901 provided with operation switches 904, a microphone 905, and the like, a display panel (A) 908, a display panel (B) 909, a speaker 906, and the like. A main body (B) 902 is connected with a hinge 910 so as to be opened and closed. The display panel (A) 908 and the display panel (B) 909 are housed in the housing 903 of the main body (B) 902 together with the circuit board 907. The pixel portions of the display panel (A) 908 and the display panel (B) 909 are arranged so as to be visible from an opening window formed in the housing 903.

表示パネル(A)908と表示パネル(B)909は、その携帯電話機900の機能に応じて画素数などの仕様を適宜設定することができる。例えば、表示パネル(A)908を主画面とし、表示パネル(B)909を副画面として組み合わせることができる。   In the display panel (A) 908 and the display panel (B) 909, specifications such as the number of pixels can be set as appropriate in accordance with the function of the mobile phone 900. For example, the display panel (A) 908 can be combined as a main screen and the display panel (B) 909 can be combined as a sub-screen.

本発明により、高精細な表示部を有し、且つ、信頼性の高い携帯電話機を実現することができる。   According to the present invention, a highly reliable mobile phone having a high-definition display portion can be realized.

本実施の形態に係る携帯電話機は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る。例えば、蝶番910の部位に撮像素子を組み込んで、カメラ付きの携帯電話機としても良い。また、操作スイッチ類904、表示パネル(A)908、表示パネル(B)909を一つの筐体内に納めた構成としても、上記した作用効果を奏することができる。また、表示部を複数個そなえた情報表示端末に本実施の形態の構成を適用しても、同様な効果を得ることができる。   The mobile phone according to the present embodiment can be transformed into various modes depending on the function and application. For example, a mobile phone with a camera may be obtained by incorporating an image sensor at the hinge 910. In addition, the above-described effects can be obtained even when the operation switches 904, the display panel (A) 908, and the display panel (B) 909 are housed in one housing. Moreover, even if the configuration of the present embodiment is applied to an information display terminal having a plurality of display units, the same effect can be obtained.

以上の様に、本発明を実施する、即ち実施の形態1乃至7のいずれか一の作製方法または構成を用いて、様々な電子機器を完成させることができる。   As described above, various electronic devices can be completed using the manufacturing method or the structure according to any one of Embodiments 1 to 7 according to the present invention.

(実施の形態9)
実際に、半透過部における遮光材料のライン幅Lと遮光材料間のスペース幅Sとの和は、露光装置の解像度をn、投影倍率を1/m(m≧1)とすると、n、mとの関係が、(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ、n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たす露光マスクを用いて露光および現像を行った例を図14に示す。図14(A)は露光マスクの断面図を模式的に示したものであり、図14(B)はこの露光マスクを用いて露光および現像を行って得られたレジストパターンの断面写真を示す。図14(A)の露光マスクの位置と、図14(B)のレジストパターンの断面写真の位置とは、ほぼ対応している。投影倍率は等倍、解像度は1.5μmの露光装置を用いた。図14(A)の露光マスクにおいて、ラインおよびスペースの幅はライン幅0.5μm、スペース幅1.0μmであり、ラインおよびスペースは上の関係を満たしている。この露光マスクを用いて露光および現像を行うと、図14(B)に示すような膜厚の薄い領域を有し、かつ膜厚の薄い領域においてその膜厚がほぼ均一なレジストパターンを形成することができた。
(Embodiment 9)
Actually, the sum of the line width L of the light-shielding material and the space width S between the light-shielding materials in the semi-transmissive portion is n, m when the resolution of the exposure apparatus is n and the projection magnification is 1 / m (m ≧ 1). relationship, and meets the expression (n / 3) × m ≦ L + S ≦ (3n / 2) × m, and, n, m, the relationship of L is, L <a (2n / 3) × m an example of exposed and developed by using an exposure mask that meets shown in FIG. FIG. 14A schematically shows a sectional view of an exposure mask, and FIG. 14B shows a sectional photograph of a resist pattern obtained by performing exposure and development using this exposure mask. The position of the exposure mask in FIG. 14A substantially corresponds to the position of the cross-sectional photograph of the resist pattern in FIG. An exposure apparatus having a projection magnification of the same magnification and a resolution of 1.5 μm was used. In the exposure mask of FIG. 14A, the line and space widths are 0.5 μm and 1.0 μm, and the lines and spaces satisfy the above relationship. When exposure and development are performed using this exposure mask, a resist pattern having a thin region as shown in FIG. 14B and a substantially uniform thickness in the thin region is formed. I was able to.

このレジストパターンは、第1導電層上に第2導電層が積層された二層の導電層の上に形成されている。ここでは、第1導電層としてTaNを用い、第2導電層としてタングステン膜を用いている。   The resist pattern is formed on two conductive layers in which a second conductive layer is stacked on the first conductive layer. Here, TaN is used as the first conductive layer, and a tungsten film is used as the second conductive layer.

次に、ドライエッチングにより第2導電層及び第1導電層のエッチングを行う。ドライエッチングはレジストパターンをアッシングしながら行う。エッチングガスには、CF、SF、Cl、Oを用いる。エッチング速度の向上にはECR(Electron Cyclotron Resonance)やICP(Inductively Coupled Plasma)などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いる。ここでは、ICP型エッチング装置を用いた例を示す。 Next, the second conductive layer and the first conductive layer are etched by dry etching. Dry etching is performed while ashing the resist pattern. As the etching gas, CF 4 , SF 6 , Cl 2 , and O 2 are used. In order to improve the etching rate, a dry etching apparatus using a high-density plasma source such as ECR (Electron Cyclotron Resonance) or ICP (Inductively Coupled Plasma) is used. Here, an example using an ICP etching apparatus is shown.

こうして図14(C)に示すように、第1導電層、第2導電層からなる導電積層パターンが形成される。図14(C)には、斜方からの観察写真を示している。ドライエッチングにより、透過部、即ちレジストパターンが形成されていない領域では、第1導電層および第2導電層はエッチングされ、除去される。遮光部、即ちレジストパターンの膜厚が厚い領域では、第1導電層および第2導電層は、レジストパターンがマスクとなるためエッチングされずに残る。半透過部、即ちレジストパターンの膜厚が薄い領域では、第2導電層はエッチングされ、除去されるが、第1導電層はエッチングされずに残る。このように、エッチングによって、第1導電層は、両側壁が露出し、さらに第2導電層と重ならない領域が露出される。 Thus, as shown in FIG. 14C, a conductive laminated pattern including the first conductive layer and the second conductive layer is formed. FIG. 14C shows an observation photograph from an oblique direction. By dry etching, the first conductive layer and the second conductive layer are etched and removed in the transmission part, that is, in the region where the resist pattern is not formed. In the light shielding portion, that is, the region where the resist pattern is thick, the first conductive layer and the second conductive layer remain without being etched because the resist pattern serves as a mask. In the semi-transmissive portion, that is, in the region where the resist pattern is thin, the second conductive layer is etched and removed, but the first conductive layer remains without being etched. As described above, both the side walls of the first conductive layer are exposed by etching, and further, the region that does not overlap the second conductive layer is exposed.

以上のように、上の関係を満たす半透過部を備えた露光マスクを用いて露光することによって、半透過部を通過した露光光の被露光面における露光量は半透過部においてほぼ均一化された光量となり、半透過部のレジストパターンの膜厚を薄く、かつその膜厚を均一に形成することができる。このレジストパターンの膜厚が薄い部分を使って被エッチング層をエッチングすることができる。レジストパターンの膜厚が薄い部分は、膜厚が厚い部分と比べて被エッチング層の膜厚を薄く形成することができる。レジストパターンの膜厚が薄い部分は、膜厚が厚い部分とは異なる形状に被エッチング層のパターンを形成することができる。このレジストパターンを利用して精度よく所望のパターンのゲート電極や他の電極、配線等を形成することができる。この露光マスクを用いて、膜厚の厚い第1の領域と、第1の領域の側部に第1の領域より膜厚の薄い第2の領域とを有するゲート電極を形成した場合は、ゲート電極をイオンドーピング時のマスクとして用いることで、チャネル形成領域の両側もしくは一方の側にゲート電極とオーバーラップする低濃度不純物領域(Lov領域)を自己整合的に形成することができる。 As described above, by using an exposure mask having a semi-transmissive portion that satisfies the above relationship, the exposure amount of the exposure light that has passed through the semi-transmissive portion on the exposed surface is substantially uniformized in the semi-transmissive portion. Accordingly, the resist pattern in the semi-transmissive portion can be made thin and the film thickness can be formed uniformly. The layer to be etched can be etched using the thin portion of the resist pattern. The portion where the resist pattern is thin can be formed to have a thinner film thickness compared to the portion where the thickness is thick. The pattern of the layer to be etched can be formed in a portion having a thin resist pattern in a shape different from that of the thick portion. By using this resist pattern, it is possible to accurately form gate electrodes, other electrodes, wirings, and the like having a desired pattern. When a gate electrode having a thick first region and a second region thinner than the first region is formed on the side of the first region using the exposure mask, By using the electrode as a mask for ion doping, a low concentration impurity region (L ov region) overlapping with the gate electrode can be formed in a self-aligned manner on both sides or one side of the channel formation region.

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、または実施の形態8と自由に組み合わせることができる。 In addition, this embodiment mode can be freely combined with the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, the fourth embodiment, the fifth embodiment, the sixth embodiment, the seventh embodiment, or the eighth embodiment. Can be combined.

本発明は、半透過部においてフォトレジスト層の膜厚を薄く、かつその膜厚を均一に形成することができるフォトマスクを提供することによって、フォトリソグラフィ工程の回数(マスク枚数)を削減し、半導体装置の生産性向上、コスト低減を実現できる。
本発明は、同一基板上に様々な回路を形成し、各回路に最適な幅を有するLDD領域を自己整合的に形成することができる。また、LDD領域の幅を個々の回路に応じて精密に制御することができる。各回路のTFTのLDD領域の最適化を図ることによって、信頼性向上や、消費電力の低減や、高速駆動を実現できる。
The present invention reduces the number of photolithography steps (number of masks) by providing a photomask capable of forming a thin film thickness of the photoresist layer in the transflective portion and forming the film thickness uniformly. Improve productivity and reduce costs of semiconductor devices.
According to the present invention, various circuits can be formed on the same substrate, and an LDD region having an optimum width for each circuit can be formed in a self-aligned manner. Further, the width of the LDD region can be precisely controlled according to individual circuits. By optimizing the LDD region of the TFT of each circuit, it is possible to improve reliability, reduce power consumption, and drive at high speed.

例えば、幅の異なるLDD領域をチャネル形成領域の両側に有するTFTや、同じ幅のLDD領域をチャネル形成領域の両側に有するTFTや、LDD領域を設けないTFTなどを工程数を増やすことなく、同一基板上に形成することができる。   For example, TFTs having LDD regions with different widths on both sides of the channel formation region, TFTs having LDD regions of the same width on both sides of the channel formation region, TFTs without an LDD region, etc., are the same without increasing the number of steps. It can be formed on a substrate.

露光マスクの上面図及び光強度分布を示す図。(実施の形態1)The top view of an exposure mask and the figure which shows light intensity distribution. (Embodiment 1) 半導体装置の作製工程を示す断面図。(実施の形態2)10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device. (Embodiment 2) 半導体装置の作製工程を示す断面図。(実施の形態3)10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device. (Embodiment 3) 半導体装置の作製工程を示す断面図。(実施の形態4)10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device. (Embodiment 4) 発光装置の断面図。(実施の形態5)Sectional drawing of a light-emitting device. (Embodiment 5) 画素部における上面図。(実施の形態5)The top view in a pixel part. (Embodiment 5) 画素部における等価回路を示す図。(実施の形態5)FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit in a pixel portion. (Embodiment 5) 発光装置の断面図。(実施の形態6)Sectional drawing of a light-emitting device. (Embodiment 6) モジュールの一例を示す図。(実施の形態7)The figure which shows an example of a module. (Embodiment 7) 電子機器の一例を示す図。(実施の形態8)FIG. 14 illustrates an example of an electronic device. (Embodiment 8) 電子機器の一例を示す図。(実施の形態8)FIG. 14 illustrates an example of an electronic device. (Embodiment 8) 露光マスクの断面図及びフォトレジスト層の断面写真。Sectional drawing of exposure mask and sectional photograph of photoresist layer. 露光マスクの断面図及びフォトレジスト層の断面写真。Sectional drawing of exposure mask and sectional photograph of photoresist layer. 露光マスクの断面図及びレジストパターンの断面写真及び導電積層パターンの斜方からの観察写真。Sectional drawing of exposure mask, sectional photograph of resist pattern, and observation photograph from oblique direction of conductive laminated pattern.

符号の説明Explanation of symbols

101 絶縁表面を有する基板
102 第1絶縁膜
103 半導体層
104 第2絶縁膜
105a 第1導電層
105b 第1導電層
106a 第2導電層
106b 第2導電層
107a レジストパターン
107b レジストパターン
109a 低濃度不純物領域
109b 低濃度不純物領域
110 高濃度の一導電型不純物領域
111 高濃度の一導電型不純物領域
112 第3絶縁膜
113 第4絶縁膜
114 ソース電極
115 ドレイン電極
202 遮光部Pの端部
203 ライン
204 スペース
206 遮光部Pの端部
207 ライン
208 スペース
212 矩形パターン
213 スペース
214 光強度分布
301 基板
302 第1絶縁膜
303 半導体層
304 第2絶縁膜
305a 第1導電層
305b 第1導電層
306a 第2導電層
306b 第2導電層
306c 第2導電層
306d 第2導電層
306e 第2導電層
307a レジストパターン
307b レジストパターン
307c レジストパターン
307d レジストパターン
400 透光性基板
401 遮光部
402 半透過部
403a 非露光領域
403b 露光領域
500 基板
502 半導体層
503 半導体層
504 ゲート絶縁層
505 第1の導電膜
506 第2の導電膜
508 絶縁層
520 第1のTFT部
521 第1のゲート電極層
522 第2のゲート電極層
523 レジストパターン
524a 低濃度不純物領域
524b 低濃度不純物領域
525a 高濃度不純物領域
525b 高濃度不純物領域
526a 低濃度不純物領域
526b 低濃度不純物領域
529 レジストパターン
530 第2のTFT部
531 第1のゲート電極層
532 第2のゲート電極層
533 レジストパターン
534a 低濃度不純物領域
534b 低濃度不純物領域
535a 高濃度不純物領域
535b 高濃度不純物領域
536a 低濃度不純物領域
536b 低濃度不純物領域
539 レジストパターン
540 配線部
541 第1の配線層
542 第2の配線層
543 レジストパターン
549 レジストパターン
551 遮光部
552 半透過部
553 遮光部
554 半透過部
555 遮光部
610 絶縁表面を有する基板
611 下地絶縁膜
623 第1の電極
624 有機化合物を含む層
625 第2の電極
626 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
638 nチャネル型TFT
639 pチャネル型TFT
680 絶縁物の周縁
700 カソード側電源線
703R 赤色を発光するOLED
703G 緑色を発光するOLED
703B 青色を発光するOLED
704 ソース配線
705 ゲート配線
706R アノード側電源線
706G アノード側電源線
706B アノード側電源線
710 絶縁表面を有する基板
714 ゲート絶縁膜
715 層間絶縁膜
718 下地絶縁膜
720 第2のTFT部
721 第1導電層
722 第2導電層
725a ドレイン領域
725b ソース領域
726a 第3のLDD領域
726b 第4のLDD領域
730 第1のTFT部
731 第1導電層
732 第2導電層
735a ドレイン領域
735b ソース領域
736a 第1のLDD領域
736b 第2のLDD領域
740 配線部及びコンタクト部
741 第1導電層
742 第2導電層
744 第1導電層
745 第2導電層
750 レジストパターン
761 接続配線の第3導電層
762 ドレイン配線の第3導電層
763 ソース配線の第3導電層
764 ソース電極の第4導電層
765 接続電極の第3導電層
766 接続配線の第4導電層
767 ドレイン配線の第4導電層
768 ソース配線の第4導電層
769 ソース電極の第3導電層
770 接続電極の第4導電層
771 酸化膜
772 電極
773 絶縁物
774 有機化合物を含む層
775 電極
781 半透過部
901 本体(A)
902 本体(B)
903 筐体
904 操作スイッチ類
905 マイクロフォン
906 スピーカー
907 回路基板
908 表示パネル(A)
909 表示パネル(B)
910 蝶番
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
1901 筐体
1902 支持台
1903 表示部
1904 スピーカー
1905 ビデオ入力端子
1941 パスポート
1942 無線ICタグ
2101 本体
2102 表示部
2104 操作キー
2106 シャッター
2201 本体
2202 筐体
2203 表示部
2204 キーボード
2205 外部接続ポート
2206 ポインティングマウス
2401 本体
2402 筐体
2403 表示部A
2404 表示部B
2405 記録媒体読込部
2406 操作キー
2407 スピーカー部
101 substrate 102 having insulating surface first insulating film 103 semiconductor layer 104 second insulating film 105a first conductive layer 105b first conductive layer 106a second conductive layer 106b second conductive layer 107a resist pattern 107b resist pattern 109a low concentration impurity region 109b Low-concentration impurity region 110 High-concentration one-conductivity type impurity region 111 High-concentration one-conductivity-type impurity region 112 Third insulating film 113 Fourth insulating film 114 Source electrode 115 Drain electrode 202 Edge 203 of light-shielding portion P Line 204 Space 206 End portion 207 of light shielding portion P 207 line 208 space 212 rectangular pattern 213 space 214 light intensity distribution 301 substrate 302 first insulating film 303 semiconductor layer 304 second insulating film 305a first conductive layer 305b first conductive layer 306a second conductive layer 306b Second conductive layer 30 c Second conductive layer 306d Second conductive layer 306e Second conductive layer 307a Resist pattern 307b Resist pattern 307c Resist pattern 307d Resist pattern 400 Translucent substrate 401 Light shielding portion 402 Transflective portion 403a Non-exposed region 403b Exposed region 500 Substrate 502 Semiconductor Layer 503 semiconductor layer 504 gate insulating layer 505 first conductive film 506 second conductive film 508 insulating layer 520 first TFT portion 521 first gate electrode layer 522 second gate electrode layer 523 resist pattern 524a low concentration impurity Region 524b low concentration impurity region 525a high concentration impurity region 525b high concentration impurity region 526a low concentration impurity region 526b low concentration impurity region 529 resist pattern 530 second TFT portion 531 first gate electrode layer 532 second gate electrode Polar layer 533 Resist pattern 534a Low concentration impurity region 534b Low concentration impurity region 535a High concentration impurity region 535b High concentration impurity region 536a Low concentration impurity region 536b Low concentration impurity region 539 Resist pattern 540 Wiring portion 541 First wiring layer 542 Second Wiring layer 543 Resist pattern 549 Resist pattern 551 Light-shielding portion 552 Semi-transmissive portion 553 Light-shielding portion 554 Semi-transmissive portion 555 Light-shielding portion 610 Substrate having an insulating surface 611 Base insulating film 623 First electrode 624 Layer 625 containing an organic compound 625 Second Electrode 626 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
638 n-channel TFT
639 p-channel TFT
680 Insulator peripheral edge 700 Cathode side power supply line 703R OLED emitting red light
703G OLED emitting green light
703B OLED emitting blue light
704 Source wiring 705 Gate wiring 706R Anode-side power supply line 706G Anode-side power supply line 706B Anode-side power supply line 710 Substrate having an insulating surface 714 Gate insulating film 715 Interlayer insulating film 718 Base insulating film 720 Second TFT portion 721 First conductive layer 722 Second conductive layer 725a Drain region 725b Source region 726a Third LDD region 726b Fourth LDD region 730 First TFT portion 731 First conductive layer 732 Second conductive layer 735a Drain region 735b Source region 736a First LDD Region 736b Second LDD region 740 Wiring portion and contact portion 741 First conductive layer 742 Second conductive layer 744 First conductive layer 745 Second conductive layer 750 Resist pattern 761 Third conductive layer 762 of connection wiring Third drain wiring Conductive layer 763 Source wiring Third conductive layer 764 Fourth conductive layer 765 of the source electrode Third conductive layer 766 of the connection electrode Fourth conductive layer 767 of the connection wiring Fourth conductive layer 768 of the drain wiring Fourth conductive layer 769 of the source wiring Third conductivity of the source electrode Layer 770 Fourth conductive layer 771 of connection electrode Oxide film 772 Electrode 773 Insulator 774 Layer containing organic compound 775 Electrode 781 Transflective portion 901 Main body (A)
902 Body (B)
903 Housing 904 Operation switches 905 Microphone 906 Speaker 907 Circuit board 908 Display panel (A)
909 Display panel (B)
910 Hinge 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 1901 Case 1902 Support base 1903 Display unit 1904 Speaker 1905 Video input terminal 1941 Passport 1942 Wireless IC tag 2101 Main unit 2102 Display unit 2104 Operation key 2106 Shutter 2201 Main unit 2202 Case 2203 Display unit 2204 Keyboard 2205 External connection port 2206 Pointing mouse 2401 body 2402 housing 2403 display part A
2404 Display B
2405 Recording medium reading unit 2406 Operation key 2407 Speaker unit

Claims (4)

半導体層上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に、半透過部を備えた露光マスクを用いて、第1の領域と、前記第1の領域の側部に前記第1の領域より膜厚の薄い第2の領域とを有するレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンを用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜のエッチングを行って、前記第1の領域の下方に、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜を有する第3の領域と、前記第2の領域の下方に、前記第1の導電膜を有する一対の第4の領域とを有するゲート電極を形成し、
前記レジストパターンを除去し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物元素を注入して、前記ゲート電極の外側にソース領域及びドレイン領域と、前記一対のの領域の前記第1の導電膜を通過させて前記一対のの領域と重なる領域に第1のLDD領域及び第2のLDD領域とを形成し、
前記露光マスクは、前記半透過部における遮光材料のライン幅Lと遮光材料間のスペース幅Sとの和が、露光装置の解像度をn、投影倍率を1/m(m≧1)とすると、
(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ前記n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming an insulating film on the semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Wherein on the second conductive film, using an exposure mask having a semi-transmissive portion, and the first region, said first region side to the first region having a small thickness the second region than in the Forming a resist pattern having
Wherein by etching said first conductive film and the second conductive film by using the resist pattern, below the first region, the second having the first conductive film and the second conductive film 3 and a pair of fourth regions having the first conductive film are formed below the second region, and a gate electrode is formed.
Removing the resist pattern;
An impurity element is implanted into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, and the source region and the drain region outside the gate electrode and the first conductive film in the pair of fourth regions are passed through the pair. and a first LDD region and the second LDD region is formed in the fourth region and the overlap region of,
In the exposure mask , the sum of the line width L of the light-shielding material and the space width S between the light-shielding materials in the semi-transmissive portion is set such that the resolution of the exposure apparatus is n and the projection magnification is 1 / m (m ≧ 1).
(N / 3) × meets m ≦ L + S ≦ (3n / 2) × conditional expression m, and the n, m, the relationship of L is, L <(2n / 3), wherein the Mitasuko a × m A method for manufacturing a semiconductor device.
半導体層上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に、半透過部を備えた露光マスクを用いて、第1の領域と、前記第1の領域の側部に前記第1の領域より膜厚の薄い第2の領域とを有するレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンを用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜のエッチングを行って、前記第1の領域の下方に、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜を有する第3の領域と、前記第2の領域の下方に、前記第1の導電膜を有する一対の第4の領域とを有するゲート電極を形成し、
前記レジストパターンを除去し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物元素を注入して、前記ゲート電極の外側にソース領域及びドレイン領域と、前記一対のの領域の前記第1の導電膜を通過させて前記一対のの領域と重なる領域に第1のLDD領域及び第2のLDD領域とを形成し、
前記露光マスクは、前記半透過部における遮光材料のライン幅Lと遮光材料間のスペース幅Sとの和が、露光装置の解像度をn、投影倍率を1/m(m≧1)とすると、
(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ前記n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming an insulating film on the semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Wherein on the second conductive film, using an exposure mask having a semi-transmissive portion, and the first region, said first region side to the first region having a small thickness the second region than in the Forming a resist pattern having
Wherein by etching said first conductive film and the second conductive film by using the resist pattern, below the first region, the second having the first conductive film and the second conductive film 3 and a pair of fourth regions having the first conductive film are formed below the second region, and a gate electrode is formed.
Removing the resist pattern;
An impurity element is implanted into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, and the source region and the drain region outside the gate electrode and the first conductive film in the pair of fourth regions are passed through the pair. and a first LDD region and the second LDD region is formed in the fourth region and the overlap region of,
In the exposure mask , the sum of the line width L of the light-shielding material and the space width S between the light-shielding materials in the semi-transmissive portion is set such that the resolution of the exposure apparatus is n and the projection magnification is 1 / m (m ≧ 1).
(2n / 3) × meets m ≦ L + S ≦ (6n / 5) × conditional expression m, and the n, m, the relationship of L is, L <(2n / 3), wherein the Mitasuko a × m A method for manufacturing a semiconductor device.
半導体層上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に、半透過部を備えた露光マスクを用いて、第1の領域と、前記第1の領域の側部に前記第1の領域より膜厚の薄い第2の領域とを有し、前記第1の領域は、中央よりずれた位置にある形状のレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンを用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜のエッチングを行って、前記第1の領域の下方に、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜を有する第3の領域と、前記第2の領域の下方に、前記第1の導電膜を有する一対の第4の領域とを有するゲート電極を形成し、
前記レジストパターンを除去し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物元素を注入して、前記ゲート電極の外側にソース領域及びドレイン領域と、前記一対のの領域の前記第1の導電膜を通過させて前記一対のの領域と重なる領域に第1のLDD領域及び第2のLDD領域とを形成し、
前記第1のLDD領域は、前記第2のLDD領域よりも幅が広く、
前記露光マスクは、前記半透過部における遮光材料のライン幅Lと遮光材料間のスペース幅Sとの和が、露光装置の解像度をn、投影倍率を1/m(m≧1)とすると、
(n/3)×m ≦ L+S ≦ (3n/2)×m の条件式を満たし、かつ前記n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming an insulating film on the semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Using an exposure mask having a semi-transmissive portion on the second conductive film, a first region and a second region having a thickness smaller than that of the first region on a side portion of the first region And the first region forms a resist pattern having a shape at a position shifted from the center,
Wherein by etching said first conductive film and the second conductive film by using the resist pattern, below the first region, the second having the first conductive film and the second conductive film 3 and a pair of fourth regions having the first conductive film are formed below the second region, and a gate electrode is formed.
Removing the resist pattern;
An impurity element is implanted into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, and the source region and the drain region outside the gate electrode and the first conductive film in the pair of fourth regions are passed through the pair. and a first LDD region and the second LDD region is formed in the fourth region and the overlap region of,
The first LDD region is wider than the second LDD region,
In the exposure mask, the sum of the line width L of the light-shielding material and the space width S between the light-shielding materials in the semi-transmissive portion is set such that the resolution of the exposure apparatus is n and the projection magnification is 1 / m (m ≧ 1).
The condition of (n / 3) × m ≦ L + S ≦ (3n / 2) × m is satisfied, and the relationship between the n, m, and L satisfies L <(2n / 3) × m. A method for manufacturing a semiconductor device.
半導体層上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に、半透過部を備えた露光マスクを用いて、第1の領域と、前記第1の領域の側部に前記第1の領域より膜厚の薄い第2の領域とを有し、前記第1の領域は、中央よりずれた位置にある形状のレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンを用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜のエッチングを行って、前記第1の領域の下方に、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜を有する第3の領域と、前記第2の領域の下方に、前記第1の導電膜を有する一対の第4の領域とを有するゲート電極を形成し、
前記レジストパターンを除去し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物元素を注入して、前記ゲート電極の外側にソース領域及びドレイン領域と、前記一対のの領域の前記第1の導電膜を通過させて前記一対のの領域と重なる領域に第1のLDD領域及び第2のLDD領域とを形成し、
前記第1のLDD領域は、前記第2のLDD領域よりも幅が広く、
前記露光マスクは、前記半透過部における遮光材料のライン幅Lと遮光材料間のスペース幅Sとの和が、露光装置の解像度をn、投影倍率を1/m(m≧1)とすると、
(2n/3)×m ≦ L+S ≦ (6n/5)×m の条件式を満たし、かつ前記n、m、Lの関係は、L < (2n/3)×m を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming an insulating film on the semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Using an exposure mask having a semi-transmissive portion on the second conductive film, a first region and a second region having a thickness smaller than that of the first region on a side portion of the first region And the first region forms a resist pattern having a shape at a position shifted from the center,
Wherein by etching said first conductive film and the second conductive film by using the resist pattern, below the first region, the second having the first conductive film and the second conductive film 3 and a pair of fourth regions having the first conductive film are formed below the second region, and a gate electrode is formed.
Removing the resist pattern;
An impurity element is implanted into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, and the source region and the drain region outside the gate electrode and the first conductive film in the pair of fourth regions are passed through the pair. and a first LDD region and the second LDD region is formed in the fourth region and the overlap region of,
The first LDD region is wider than the second LDD region,
In the exposure mask, the sum of the line width L of the light-shielding material and the space width S between the light-shielding materials in the semi-transmissive portion is set such that the resolution of the exposure apparatus is n and the projection magnification is 1 / m (m ≧ 1).
The condition of (2n / 3) × m ≦ L + S ≦ (6n / 5) × m is satisfied, and the relationship of n, m, and L satisfies L <(2n / 3) × m. A method for manufacturing a semiconductor device.
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