JP5329784B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve throughput by providing a manufacturing technique for reducing the number of photolithographic steps using a photoresist and simplifying a manufacturing process of a semiconductor device. <P>SOLUTION: An etching mask for forming a pattern of a processing target layer such as a conductive layer and a semiconductor layer is produced without using a lithographic technique employing a photoresist. The etching mask consists of a light-absorbing layer made of a material absorbing a laser beam. The light-absorbing layer is irradiated with a laser beam via the photomask, and a mask is formed while utilizing laser ablation based on the energy of the laser beam absorbed by the light-absorbing layer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は半導体装置の作製方法に関する。特に、導電層、半導体層等のパターンを形成する方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a method of forming a pattern such as a conductive layer or a semiconductor layer.

従来、MOSトランジスタや薄膜トランジスタ(以下、TFTともいう)及びそれらを有する半導体装置は、基板上に絶縁層及び導電層などの多数の薄膜を形成し、適宜リソグラフィー技術を用いて製造されている。リソグラフィー技術とは、フォトマスクと呼ばれる透明な平板面上に遮光性の材料で形成された回路等のパターンを、光を利用して目的とする対象物に転写する技術であり、半導体集積回路等の製造工程において、広く用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, MOS transistors, thin film transistors (hereinafter also referred to as TFTs), and semiconductor devices having them are manufactured using a lithography technique as appropriate by forming a large number of thin films such as an insulating layer and a conductive layer on a substrate. Lithography technology is a technology that uses light to transfer a circuit pattern, etc., formed of a light-shielding material on a transparent flat plate called a photomask to a target object, such as a semiconductor integrated circuit. It is widely used in the manufacturing process.

しかし、リソグラフィー技術を用いた製造工程では、フォトレジストと呼ばれる感光性樹脂を用いたレジスト塗布、パターン露光、現像、レジストをマスクとしたエッチング、レジスト除去といった多段階の工程が必要になる。従って、リソグラフィー工程の回数が増える程、スループットが低下してしまう。   However, a manufacturing process using a lithography technique requires a multi-step process such as resist coating using a photosensitive resin called a photoresist, pattern exposure, development, etching using a resist as a mask, and resist removal. Accordingly, the throughput decreases as the number of lithography processes increases.

例えば、本出願人は、特許文献1に記載のフォトレジストを用いることなく線状のパターンを加工する技術を提案している。特許文献1には、透明導電膜(ITO)にエキシマレーザを線状に照射して、線状開溝を形成して、パターンを形成する技術が記載されている。   For example, the present applicant has proposed a technique for processing a linear pattern without using the photoresist described in Patent Document 1. Patent Document 1 describes a technique for forming a pattern by irradiating a transparent conductive film (ITO) linearly with an excimer laser to form a linear groove.

また、特許文献2には、脂肪族ポリエステルを含有するレジストを用い、選択的に紫外線を露光して紫外線照射領域のレジストを除去することで現像液による現像工程を不要に して、リソグラフィー工程を簡略化する技術が記載されている。
特開昭63−84789号公報 特開2005−099500号公報
In addition, Patent Document 2 uses a resist containing an aliphatic polyester, selectively exposes ultraviolet rays to remove the resist in the ultraviolet irradiation region, thereby eliminating the development step with a developer, and performing a lithography step. A technique to simplify is described.
JP-A 63-84789 JP 2005-099500 A

本発明は、半導体装置の製造工程において、リソグラフィー工程の回数を削減し、スループットを向上することを課題とする。   It is an object of the present invention to reduce the number of lithography processes and improve throughput in a semiconductor device manufacturing process.

また、本発明は、半導体装置の製造工程において、大面積基板にも適用できるパターン形成技術を提供することを課題とする。   It is another object of the present invention to provide a pattern forming technique that can be applied to a large-area substrate in a semiconductor device manufacturing process.

本発明は、半導体層、配線層、電極層等の層をパターン形成するためのマスクを、フォトレジストを用いることなく、レーザアブレーションを利用して形成することを特徴とする。本発明のように、レーザアブレーションを利用して、パターンを形成するプロセスをレーザ・アブレーション・パターニング・プロセス(LAPP;Laser Ablation Patterning Process)ともいう。まず、被加工層上に光吸収層を形成し、フォトマスクを介したレーザビームの照射によって、光吸収層からなるマスクを形成する。当該マスクをエッチングマスクとして用い、被加工層をエッチングして、所望のパターン形状を有する層を形成する。フォトマスクを介してレーザビームを照射することで、大面積でも一度に選択的に照射することができる。したがって、大面積を一度に加工するためのマスクを形成することが可能である。   The present invention is characterized in that a mask for patterning layers such as a semiconductor layer, a wiring layer, and an electrode layer is formed using laser ablation without using a photoresist. As in the present invention, a process for forming a pattern using laser ablation is also referred to as a laser ablation patterning process (LAPP). First, a light absorption layer is formed over a layer to be processed, and a mask made of the light absorption layer is formed by laser beam irradiation through a photomask. The layer to be processed is etched using the mask as an etching mask to form a layer having a desired pattern shape. By irradiating a laser beam through a photomask, even a large area can be selectively irradiated at a time. Therefore, it is possible to form a mask for processing a large area at a time.

光吸収層は、レーザビームを吸収する材料を用いて形成する。被加工層上に形成された光吸収層側からレーザビームを照射することで、当該レーザビームが光吸収層で吸収される。光吸収層は、吸収したレーザビームのエネルギーによって加熱され、照射領域において破壊され、除去される。このように、レーザビームのエネルギーにより、照射領域が除去される現象をレーザアブレーションという。   The light absorption layer is formed using a material that absorbs a laser beam. By irradiating the laser beam from the side of the light absorption layer formed on the layer to be processed, the laser beam is absorbed by the light absorption layer. The light absorption layer is heated by the energy of the absorbed laser beam, and is destroyed and removed in the irradiation region. Thus, the phenomenon in which the irradiated region is removed by the energy of the laser beam is called laser ablation.

レーザビームは、フォトマスクを介して照射される。フォトマスクは、レーザビームを透過する領域と、遮光する領域とで、所望のパターンが形成されている。本発明は、フォトマスクを介してレーザビームを照射するため、フォトマスクの透過領域を通過したレーザビームが、光吸収層で吸収される。したがって、フォトマスクに形成されたパターンに対応して、光吸収層がレーザアブレーションされ、除去される。   The laser beam is irradiated through a photomask. In the photomask, a desired pattern is formed by a region that transmits a laser beam and a region that shields light. In the present invention, since the laser beam is irradiated through the photomask, the laser beam that has passed through the transmission region of the photomask is absorbed by the light absorption layer. Therefore, the light absorption layer is laser ablated and removed corresponding to the pattern formed on the photomask.

次に、残存した光吸収層をマスクとして、被加工層をエッチングする。被加工層は、マスクとして用いた光吸収層に対応して残存する。したがって、被加工層は、フォトマスクに対応したパターンが形成される。被加工層を所望の形状に加工した後は、マスクとして用いた光吸収層は必要に応じて除去すればよい。   Next, the layer to be processed is etched using the remaining light absorption layer as a mask. The layer to be processed remains corresponding to the light absorption layer used as a mask. Therefore, a pattern corresponding to the photomask is formed on the layer to be processed. After the layer to be processed is processed into a desired shape, the light absorption layer used as a mask may be removed as necessary.

被加工層は、導電材料又は半導体材料を用いて形成する。レーザアブレーションを利用することにより、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程を用いることなく、導電層又は半導体層を形成することができる。   The layer to be processed is formed using a conductive material or a semiconductor material. By using laser ablation, a conductive layer or a semiconductor layer can be formed without using a lithography process using a photoresist.

本発明の一は、被加工層を形成し、被加工層上に光吸収層を形成し、フォトマスクを介して光吸収層にレーザビームを照射して、当該光吸収層の照射領域を除去し、残存した光吸収層をマスクとして被加工層をエッチングする。   One aspect of the present invention is to form a work layer, form a light absorption layer on the work layer, and irradiate the light absorption layer with a laser beam through a photomask to remove an irradiation region of the light absorption layer. Then, the layer to be processed is etched using the remaining light absorption layer as a mask.

本発明の一は、被加工層を形成し、被加工層上に光吸収層を形成し、フォトマスクを介して光吸収層にレーザビームを照射して、当該光吸収層の照射領域を除去し、残存した光吸収層をマスクとして被加工層をエッチングし、テーパ形状を有する層を形成する。   One aspect of the present invention is to form a work layer, form a light absorption layer on the work layer, and irradiate the light absorption layer with a laser beam through a photomask to remove an irradiation region of the light absorption layer. Then, the layer to be processed is etched using the remaining light absorption layer as a mask to form a layer having a tapered shape.

また、テーパ形状を有する層は、ウェットエッチング法、又はドライエッチング法及びウェットエッチングを組み合わせたエッチングにより形成する。   In addition, the layer having a tapered shape is formed by wet etching or etching in which dry etching and wet etching are combined.

本発明の一は、被加工層を形成し、被加工層上に光吸収層を形成し、フォトマスクを介して光吸収層にレーザビームを照射して、当該光吸収層の照射領域を除去し、残存した光吸収層をマスクとして被加工層をエッチングし、垂直形状を有する層を形成する。   One aspect of the present invention is to form a work layer, form a light absorption layer on the work layer, and irradiate the light absorption layer with a laser beam through a photomask to remove an irradiation region of the light absorption layer. Then, the layer to be processed is etched using the remaining light absorption layer as a mask to form a layer having a vertical shape.

また、垂直形状を有する層は、ドライエッチング法を用いてエッチングすることにより形成する。   The layer having a vertical shape is formed by etching using a dry etching method.

また、本発明の一は、導電材料又は半導体材料を用いて被加工層を形成する。   In one embodiment of the present invention, a layer to be processed is formed using a conductive material or a semiconductor material.

また、本発明の一は、レーザビームを吸収する材料を用いて光吸収層を形成する。   In one embodiment of the present invention, a light absorption layer is formed using a material that absorbs a laser beam.

また、本発明の一は、導電材料、半導体材料、又は絶縁材料を用いて光吸収層を形成する。   In one embodiment of the present invention, the light absorption layer is formed using a conductive material, a semiconductor material, or an insulating material.

また、本発明の一は、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)のうち、少なくとも1つの元素を用いて光吸収層を形成する。   According to another aspect of the present invention, at least one element of chromium (Cr), molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), cobalt (Co), copper (Cu), and aluminum (Al) is added. A light absorption layer is formed using the same.

また、本発明の一は、レーザビームを透過する領域と、レーザビームを遮光する領域とでパターンが形成されたフォトマスクを用いる。   One embodiment of the present invention uses a photomask in which a pattern is formed by a region through which a laser beam is transmitted and a region through which the laser beam is shielded.

本発明は、フォトマスクを介してレーザビームを照射することにより、光吸収層からなるマスクを作製することができる。当該マスクを用いることにより、半導体層、導電層等を所望の形状に加工することが可能になる。   In the present invention, a mask formed of a light absorption layer can be manufactured by irradiating a laser beam through a photomask. By using the mask, a semiconductor layer, a conductive layer, or the like can be processed into a desired shape.

本発明を適用することで、半導体装置を製造する際のリソグラフィー工程を削減することができ、スループットを向上することができる。   By applying the present invention, a lithography process when manufacturing a semiconductor device can be reduced, and throughput can be improved.

また、本発明を適用することで、大面積基板上に配線、電極等として機能する導電層や、半導体層等のパターンを形成することが可能になり、スループットを向上することができる。   Further, by applying the present invention, a conductive layer functioning as a wiring, an electrode, or the like, a semiconductor layer, or the like can be formed over a large-area substrate, so that throughput can be improved.

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細をさまざまに変更しうることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals may be used in common in different drawings.

(実施の形態1)
本発明は、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術を用いることなく、所望の形状を有する導電層、半導体層などの層を形成することを特徴とする。本発明を適用して加工する層を被加工層ともいう。本実施の形態においては、例えばトランジスタ等を構成する配線層、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層等の導電層、半導体層などを加工する。
(Embodiment 1)
The present invention is characterized in that a layer such as a conductive layer or a semiconductor layer having a desired shape is formed without using a lithography technique using a photoresist. A layer processed by applying the present invention is also referred to as a layer to be processed. In this embodiment mode, for example, a wiring layer, a gate electrode layer, a source electrode layer, a conductive layer such as a drain electrode layer, a semiconductor layer, and the like that form a transistor or the like are processed.

本発明を適用した被加工層の作製方法の一形態について、図1、図2を用いて説明する。   One mode of a method for manufacturing a layer to be processed to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.

まず、被加工層102、光吸収層104が順次積層形成された基板100を用意する。そして、フォトマスク108を介し、光吸収層104側からレーザビーム114を照射する(図1(A)参照)。   First, a substrate 100 on which a layer to be processed 102 and a light absorption layer 104 are sequentially stacked is prepared. Then, the laser beam 114 is irradiated from the light absorption layer 104 side through the photomask 108 (see FIG. 1A).

基板100は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、半導体基板等を用いる。なお、基板100上に下地絶縁層を形成することもできる。その場合、下地絶縁層は、酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の絶縁材料を用いて形成すればよい。   As the substrate 100, a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, a semiconductor substrate, or the like is used. Note that a base insulating layer can also be formed over the substrate 100. In that case, the base insulating layer is formed using an insulating material such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y). What is necessary is just to form.

被加工層102は、目的に応じた材料を用いて形成する。例えば、被加工層102として、電極や配線として機能する導電層を形成したい場合は、導電材料を用いて形成する。導電材料としては、銀(Ag)、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)から選ばれた元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いることができる。被加工層102は、これらの導電材料を用いて、スパッタリング法、CVD法等により、単層構造又は積層構造で形成することができる。   The workpiece layer 102 is formed using a material in accordance with the purpose. For example, when a conductive layer functioning as an electrode or a wiring is to be formed as the work layer 102, the conductive layer is formed using a conductive material. As the conductive material, silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), tantalum (Ta), tungsten (W), An element selected from titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), and copper (Cu), or an alloy material or a compound material containing the element as a main component can be used. The processed layer 102 can be formed using a single layer structure or a stacked layer structure using these conductive materials by a sputtering method, a CVD method, or the like.

また、被加工層102として、チャネル等を形成する半導体層を形成したい場合は、半導体材料を用いて形成する。半導体材料としては、シリコン、シリコンゲルマニウム等を用いることができる。また、被加工層102は、非晶質半導体層を形成してもよいし、結晶性半導体層を形成してもよい。被加工層102は、これらの半導体材料を用い、スパッタリング法、CVD法等により、単層構造又は積層構造で形成することができる。   In the case where a semiconductor layer for forming a channel or the like is to be formed as the layer to be processed 102, a semiconductor material is used. As the semiconductor material, silicon, silicon germanium, or the like can be used. Further, the processed layer 102 may be an amorphous semiconductor layer or a crystalline semiconductor layer. The processed layer 102 can be formed using a single layer structure or a stacked layer structure using these semiconductor materials by a sputtering method, a CVD method, or the like.

光吸収層104は、レーザビームを吸収することができる材料を用いて形成する。また、光吸収層104は、下層の被加工層102の融点の温度よりも、沸点又は昇華点の温度が低い材料を用いることが好ましい。例えば、光吸収層104は、導電材料、半導体材料、又は絶縁材料を用いて形成することができる。具体的には、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)のうちいずれかの元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物等の導電材料を用いることができる。当該元素を主成分とする化合物としては、窒素化合物、酸素化合物、炭素化合物、ハロゲン化合物などを用いることができ、例えば窒化アルミニウム、窒化タングステン、窒化タンタル等を用いることができる。その他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、酸化インジウム、リン化インジウム、窒化インジウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、チタン酸ストロンチウム等の半導体材料を用いることができる。また、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の有機樹脂材料や、シロキサン、ポリシラザン等の絶縁材料を用いることができる。また、硫化亜鉛、窒化シリコン、硫化水銀、塩化アルミニウム等を用いることができる。光吸収層104は、上述したような材料を用いて、蒸着法、スパッタリング法、又はCVD法等により、単層構造又は積層構造で形成することができる。また、絶縁材料を用いて光吸収層104を形成する場合、塗布法により形成することができる。また、光吸収層104に、水素や不活性気体(ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、ネオン(Ne)、キセノン(Xe)等の希ガス)を添加することもできる。光吸収層104に水素や不活性気体を添加することで、後にレーザビームを照射する際、光吸収層104内での気体の放出や光吸収層104の蒸発を起こしやすくすることができる。   The light absorption layer 104 is formed using a material that can absorb a laser beam. The light absorption layer 104 is preferably made of a material having a boiling point or a sublimation point lower than the melting point of the lower layer 102 to be processed. For example, the light absorption layer 104 can be formed using a conductive material, a semiconductor material, or an insulating material. Specifically, any one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), cobalt (Co), copper (Cu), and aluminum (Al), or the element A conductive material such as an alloy material or a compound as a main component can be used. As the compound containing the element as a main component, a nitrogen compound, an oxygen compound, a carbon compound, a halogen compound, or the like can be used. For example, aluminum nitride, tungsten nitride, tantalum nitride, or the like can be used. In addition, silicon, germanium, silicon germanium, molybdenum oxide, tin oxide, bismuth oxide, vanadium oxide, nickel oxide, zinc oxide, gallium arsenide, gallium nitride, indium oxide, indium phosphide, indium nitride, cadmium sulfide, cadmium telluride A semiconductor material such as strontium titanate can be used. Alternatively, an organic resin material such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene, or an insulating material such as siloxane or polysilazane can be used. Further, zinc sulfide, silicon nitride, mercury sulfide, aluminum chloride, or the like can be used. The light absorption layer 104 can be formed with a single layer structure or a stacked layer structure using the above-described materials by a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like. In the case where the light absorption layer 104 is formed using an insulating material, it can be formed by a coating method. Further, hydrogen or an inert gas (a rare gas such as helium (He), argon (Ar), krypton (Kr), neon (Ne), or xenon (Xe)) can be added to the light absorption layer 104. By adding hydrogen or an inert gas to the light absorption layer 104, when the laser beam is irradiated later, gas emission in the light absorption layer 104 or evaporation of the light absorption layer 104 can be easily caused.

フォトマスク108は、レーザビームを透過する領域(以下、透過領域ともいう)110と、レーザビームを遮光する領域(以下、遮光領域ともいう)112と、を有し、透過領域110と遮光領域112とで所望のパターンが形成されている。例えば、フォトマスク108は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料を用いて所望のパターンが形成されている。なお、遮光領域112を構成する材料は、遮光性が優れ、且つレーザビーム114のエネルギーに耐性のある材料を用いる必要がある。例えば、レーザビーム114にエキシマレーザを用いる場合、タングステン、モリブデン、アルミニウムを用いることができる。   The photomask 108 includes a region 110 that transmits a laser beam (hereinafter also referred to as a transmission region) 110 and a region 112 that shields the laser beam (hereinafter also referred to as a light shielding region). A desired pattern is formed. For example, in the photomask 108, a desired pattern is formed on a light-transmitting substrate surface using a light-blocking material. Note that the material forming the light shielding region 112 needs to be a material that has excellent light shielding properties and is resistant to the energy of the laser beam 114. For example, when an excimer laser is used for the laser beam 114, tungsten, molybdenum, or aluminum can be used.

レーザビーム114としては、光吸収層104に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択する。代表的には、紫外領域、可視領域、又は赤外領域のレーザビームを適宜選択して照射することができる。   As the laser beam 114, one having energy absorbed by the light absorption layer 104 is appropriately selected. Typically, a laser beam in an ultraviolet region, a visible region, or an infrared region can be appropriately selected and irradiated.

このようなレーザビームを発振することが可能なレーザ発振器としては、KrF、ArF、XeCl等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、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固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波から第5高調波を適宜選択して用いることが好ましい。 Laser oscillators that can oscillate such a laser beam include excimer laser oscillators such as KrF, ArF, and XeCl, gas laser oscillators such as He, He—Cd, Ar, He—Ne, and HF, and 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 , Nd, Yb, A solid laser oscillator or a semiconductor laser oscillator such as GaN, GaAs, GaAlAs, or InGaAsP using one or more of Cr, Ti, Ho, Er, Tm, and Ta as a medium can be used. In the solid-state laser oscillator, it is preferable to select and use the fifth harmonic from the fundamental wave as appropriate.

また、レーザビーム114は、連続発振のレーザビームやパルス発振のレーザビームを適宜用いることができる。パルス発振のレーザビームにおいては、通常、数十Hz〜数KHzの発振周波数を用いるが、それよりも著しく高い10MHz以上の発振周波数、パルス幅がピコ秒台、或いはフェムト秒(10−15秒)台のレーザビームが得られるパルス発振レーザを用いてもよい。 As the laser beam 114, a continuous wave laser beam or a pulsed laser beam can be used as appropriate. In a pulsed laser beam, an oscillation frequency of several tens to several kilohertz is normally used, but an oscillation frequency of 10 MHz or higher and a pulse width in the picosecond range or a femtosecond ( 10-15 seconds), which is significantly higher than that. A pulsed laser capable of obtaining a single laser beam may be used.

レーザビーム114の断面形状は、円形、楕円形、矩形、または線状(厳密には細長い長方形状)を適宜用いればよい。また、レーザビーム114は、このような断面形状となるように光学系で加工することが好ましい。   As the cross-sectional shape of the laser beam 114, a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, or a linear shape (strictly, an elongated rectangular shape) may be used as appropriate. The laser beam 114 is preferably processed by an optical system so as to have such a cross-sectional shape.

また、レーザビーム114のエネルギーは、光吸収層104内における気体の放出や光吸収層104の蒸発を起こさせる程度が好ましい。   Further, it is preferable that the energy of the laser beam 114 be sufficient to cause gas emission in the light absorption layer 104 or evaporation of the light absorption layer 104.

図1(A)において、レーザビーム114は、フォトマスク108の透過領域110を透過し、光吸収層104で吸収される。光吸収層104は、レーザビーム114の到達した領域(以下、照射領域ともいう)でレーザアブレーションされ、除去される(図1(B)参照)。残存した光吸収層104は、光吸収層116a、光吸収層116b、光吸収層116c、光吸収層116dに分離されている。残存する光吸収層116a〜116dは、被加工層102をエッチング加工する際のエッチングマスクとして機能する。また、残存する光吸収層116a〜116dのパターンは、フォトマスク108に形成されたパターン、具体的には遮光領域112が形成するパターンに対応している。   In FIG. 1A, a laser beam 114 passes through the transmission region 110 of the photomask 108 and is absorbed by the light absorption layer 104. The light absorption layer 104 is removed by laser ablation in a region where the laser beam 114 has reached (hereinafter also referred to as an irradiation region) (see FIG. 1B). The remaining light absorption layer 104 is separated into a light absorption layer 116a, a light absorption layer 116b, a light absorption layer 116c, and a light absorption layer 116d. The remaining light absorption layers 116a to 116d function as an etching mask when the processed layer 102 is etched. Further, the pattern of the remaining light absorption layers 116a to 116d corresponds to the pattern formed on the photomask 108, specifically, the pattern formed by the light shielding region 112.

ここで起こるレーザアブレーションとは、光吸収層104で吸収されたレーザビーム114のエネルギーにより、光吸収層104の照射領域が蒸発し、除去(あるいは飛散)されることを示す。   The laser ablation that occurs here indicates that the irradiation region of the light absorption layer 104 is evaporated and removed (or scattered) by the energy of the laser beam 114 absorbed by the light absorption layer 104.

このように、レーザアブレーションを利用してエッチングマスクを形成するため、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程におけるレジスト塗布工程及び現像液による現像工程を省略することができる。したがって、フォトレジスト材料及び現像液等の材料のロスを防ぐことができる。また、基板を回転させる必要がなくなり、大面積基板にも適用しやすくなる。さらに、フォトマスクを介してレーザビームを照射するため、大面積でも一度に選択的に照射することができる。その結果、大面積に一度にマスクパターンを形成することもできる。   As described above, since the etching mask is formed using laser ablation, the resist coating process and the developing process using the developer in the lithography process using the photoresist can be omitted. Therefore, loss of materials such as a photoresist material and a developer can be prevented. Further, it is not necessary to rotate the substrate, and it is easy to apply to a large area substrate. Further, since the laser beam is irradiated through the photomask, even a large area can be selectively irradiated at a time. As a result, a mask pattern can be formed on a large area at a time.

また、通常のリソグラフィー工程では、被加工層をエッチングするためのマスクパターンは、ステッパー等の複雑な光学系を有する露光装置を用い、レジスト塗布、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離等の工程を経て形成する。一方、本発明は、レーザアブレーションを利用してマスクパターンを形成するため、レジスト塗布、現像、レジスト剥離等に係る装置は不要となる。本発明を適用することで、パターンを形成するための装置のメンテナンスを容易にすることができる。   In a normal lithography process, a mask pattern for etching a layer to be processed is a resist coating, pattern exposure, development, etching, resist stripping, etc., using an exposure apparatus having a complicated optical system such as a stepper. After forming. On the other hand, since the present invention forms a mask pattern using laser ablation, an apparatus for resist application, development, resist stripping, etc. is not required. By applying the present invention, maintenance of an apparatus for forming a pattern can be facilitated.

また、レーザビーム114の照射後、基板100のレーザビーム114の照射側に、N、空気等の気体を噴射してもよい。また、基板100は、水等の無反応物質である液体を用いて洗浄してもよい。このように気体を噴射、又は液体で洗浄することで、アブレーションに起因するゴミや残渣等を低減することができる。 In addition, after irradiation with the laser beam 114, a gas such as N 2 or air may be injected to the irradiation side of the laser beam 114 of the substrate 100. Further, the substrate 100 may be cleaned using a liquid which is a non-reactive substance such as water. In this way, dust, residue, and the like resulting from ablation can be reduced by jetting gas or washing with liquid.

次に、残存した光吸収層116a〜116dをマスクとして、被加工層102をエッチングし、被加工層120a、被加工層120b、被加工層120c、被加工層120dを形成する(図1(C)参照)。被加工層120a〜120dは、所望のパターン形状を構成しており、配線、電極等として機能する導電層や、半導体層を形成する。被加工層120a〜120dが構成するパターン形状は、フォトマスク108に形成されたパターンに対応している。具体的には、フォトマスク108に形成された遮光領域112のパターンに対応している。残存する光吸収層116a〜116dは、エッチングマスクとして機能する。   Next, the processed layer 102 is etched using the remaining light absorption layers 116a to 116d as a mask to form the processed layer 120a, the processed layer 120b, the processed layer 120c, and the processed layer 120d (FIG. 1C )reference). The processed layers 120a to 120d have a desired pattern shape, and form a conductive layer functioning as a wiring, an electrode, or the like, or a semiconductor layer. The pattern shape formed by the layers to be processed 120 a to 120 d corresponds to the pattern formed on the photomask 108. Specifically, this corresponds to the pattern of the light shielding region 112 formed on the photomask 108. The remaining light absorption layers 116a to 116d function as an etching mask.

被加工層102は、異方性エッチング又は等方性エッチングが行われ、被加工層120a〜120dが形成される。エッチングは、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又はドライエッチング法とウェットエッチング法を組み合わせて行えばよい。   The processed layer 102 is subjected to anisotropic etching or isotropic etching to form processed layers 120a to 120d. Etching may be performed by dry etching, wet etching, or a combination of dry etching and wet etching.

一般に、ウェットエッチング法を用いるとエッチング加工物(本実施の形態では、被加工層120a〜120d)は等方的形状となる。そのため、ウェットエッチング法は等方性エッチングに適用される。一方、ドライエッチング法は、化学反応によりエッチングが進行する化学的エッチング要素と、スパッタ効果等により物理的にエッチングが進行する物理的エッチング要素を備えている。化学的エッチングは等方性を、物理的エッチングは異方性を示し、両者の比率は装置の構成等により変化する。ドライエッチング法は、化学的エッチング要素と物理的エッチング要素の比率により、異方性エッチング又は等方性エッチングを行うことが可能であるため、両者のエッチングに適用できる。   In general, when a wet etching method is used, an etching processed product (processed layers 120a to 120d in this embodiment) has an isotropic shape. Therefore, the wet etching method is applied to isotropic etching. On the other hand, the dry etching method includes a chemical etching element in which etching proceeds by a chemical reaction and a physical etching element in which etching proceeds physically by a sputtering effect or the like. Chemical etching shows isotropic property and physical etching shows anisotropy, and the ratio of both changes depending on the configuration of the apparatus. The dry etching method can be applied to both etching because anisotropic etching or isotropic etching can be performed depending on the ratio of the chemical etching element and the physical etching element.

ドライエッチング法を用いる場合、エッチングガスは、被加工層102と、光吸収層116a〜116dとの選択比が高く取れるガスを用いる。例えば、CF、CHF、NF、Cl、BCl等のフッ素系又は塩素系のガスを用いることができる。また、エッチングガスにHeやアルゴンなどの不活性ガスやOガス等を適宜加えても良い。例えば、被加工層102をタングステン、光吸収層116a〜116dをクロムを用いて形成する場合、エッチングガスとしてCFとClとOとの混合ガスを用いることができる。 In the case of using a dry etching method, an etching gas is a gas that can take a high selection ratio between the layer to be processed 102 and the light absorption layers 116a to 116d. For example, a fluorine or chlorine gas such as CF 4 , CHF 3 , NF 3 , Cl 2 , or BCl 3 can be used. Further, an inert gas such as He or argon, an O 2 gas, or the like may be appropriately added to the etching gas. For example, in the case where the layer to be processed 102 is formed using tungsten and the light absorption layers 116a to 116d are formed using chromium, a mixed gas of CF 4 , Cl 2, and O 2 can be used as an etching gas.

なお、ドライエッチング法を用いる場合は、最上層部、すなわちここでは光吸収層116a〜116dの上層部もエッチングされ、膜厚が減少する(膜減りといわれる)ことがある。   Note that when the dry etching method is used, the uppermost layer portion, that is, the upper layer portion of the light absorption layers 116a to 116d in this case, is also etched, and the film thickness may be reduced (referred to as film reduction).

ウェットエッチング法を用いる場合、エッチング液は、被加工層102と、光吸収層116a〜116dとの選択比が高く取れる溶液を用いる。例えば、フッ酸、リン酸、硝酸、酢酸、硫酸等の酸性の溶液、水酸化カリウム、ヒドラジン、エチレンジアミン等のアルカリ性の溶液を用いることができる。また、エッチング溶液に純水や緩衝剤を適宜加えてもよい。例えば、被加工層102をモリブデン、光吸収層104をクロムを用いて形成する場合、エッチング液として、リン酸、酢酸、硝酸、純水を体積%で、85:5:5:5の比率で混合した酸(本明細書では、以下混酸アルミ液ともいう)を用いることができる。また、被加工層102をタングステンを用いて形成する場合は、28wt%のアンモニア、31wt%の過酸化水素水、純水を体積%で3:5:2の比率で混合した溶液(本明細書では、以下、過水アンモニウムともいう)を用いることができる。例えば、タングステン(W)は、過水アンモニウムに対するエッチング速度が24nm/min程度である。また、窒化タングステンは、過水アンモニウムに対するエッチング速度が250nm/min程度である。   In the case of using the wet etching method, a solution that can obtain a high selection ratio between the layer 102 to be processed and the light absorption layers 116a to 116d is used as the etching solution. For example, an acidic solution such as hydrofluoric acid, phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, or sulfuric acid, or an alkaline solution such as potassium hydroxide, hydrazine, or ethylenediamine can be used. Moreover, you may add a pure water and a buffering agent suitably to etching solution. For example, when the layer to be processed 102 is formed using molybdenum and the light absorption layer 104 is formed using chromium, phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, and pure water are used as an etchant in a volume ratio of 85: 5: 5: 5. A mixed acid (hereinafter, also referred to as mixed acid aluminum liquid) can be used. In the case where the layer to be processed 102 is formed using tungsten, a solution in which 28 wt% ammonia, 31 wt% hydrogen peroxide water, and pure water are mixed at a volume ratio of 3: 5: 2 (this specification) In the following, it is also possible to use ammonium perhydrate). For example, tungsten (W) has an etching rate of about 24 nm / min with respect to ammonium perhydrate. Tungsten nitride has an etching rate of about 250 nm / min with respect to ammonium perhydrate.

図1(C)には、異方性エッチングにより被加工層102の一部を除去して、被加工層120a〜120dを形成した例を示している。異方性エッチングでエッチング加工された被加工層120a〜120dの側面(側壁)は垂直形状を有している。   FIG. 1C illustrates an example in which a part of the processing layer 102 is removed by anisotropic etching to form the processing layers 120a to 120d. The side surfaces (side walls) of the processed layers 120a to 120d etched by anisotropic etching have a vertical shape.

また、図2(A)に、等方性エッチングにより被加工層102の一部を除去して、被加工層220a、被加工層220b、被加工層220c、被加工層220dを形成した例を示す。エッチングマスクとなる光吸収層116a〜116dを形成する工程までは、図1(B)と同じである。等方性エッチングによりエッチング加工された被加工層220a〜220dの側面(側壁)は、テーパ形状を有している。   2A shows an example in which a part of the processing layer 102 is removed by isotropic etching to form a processing layer 220a, a processing layer 220b, a processing layer 220c, and a processing layer 220d. Show. The process up to the step of forming the light absorption layers 116a to 116d to be etching masks is the same as that in FIG. The side surfaces (side walls) of the processed layers 220a to 220d etched by isotropic etching have a tapered shape.

なお、レーザアブレーションにより光吸収層からなるマスクを形成する際、下層にある被加工層への影響が懸念される。しかしながら、レーザビームの照射領域下方に位置する被加工層は、エッチングの際に除去されるため、特に問題はない。   Note that when a mask made of a light absorption layer is formed by laser ablation, there is a concern about an influence on a layer to be processed which is a lower layer. However, the layer to be processed located below the laser beam irradiation region is not particularly problematic because it is removed during etching.

次に、光吸収層116a〜116dを除去する(図1(D)、図2(B)参照)。光吸収層116a〜116dは、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を利用してエッチング除去する方法や、レーザビームを照射し、レーザアブレーションして除去する方法を、適宜選択すればよい。また、レーザアブレーションして除去する場合は、レーザビーム照射側から、N、空気等の気体の噴射や、液体を用いた洗浄などを行ってもよい。以上で、所望のパターン形状を構成する被加工層120a〜120dを得ることができる。 Next, the light absorption layers 116a to 116d are removed (see FIGS. 1D and 2B). The light absorption layers 116a to 116d may be appropriately selected from a method of removing by etching using a dry etching method or a wet etching method, or a method of removing by laser ablation by irradiating a laser beam. Furthermore, if removed by laser ablation, the laser beam irradiation side, N 2, injection or gas such as air, may be performed such as cleaning with liquid. As described above, the processed layers 120a to 120d constituting a desired pattern shape can be obtained.

また、本発明を適用して、配線基板上に形成される導電層や、RFタグ等に用いられるアンテナとして機能する導電層を形成することもできる。   In addition, by applying the present invention, a conductive layer formed over a wiring substrate or a conductive layer functioning as an antenna used for an RF tag or the like can be formed.

本発明を適用することで、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程を用いることなく、所望のパターン形状を有する層を形成することができる。したがって、リソグラフィー工程が簡略化するため、スループットを向上させることができる。   By applying the present invention, a layer having a desired pattern shape can be formed without using a lithography process using a photoresist. Accordingly, since the lithography process is simplified, the throughput can be improved.

また、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、本発明を大面積基板に適用することで、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、量産性を向上させることができる。   In addition, by using a planar laser beam having a large area such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. Therefore, by applying the present invention to a large-area substrate, a large number of patterns can be formed in a short time, and mass productivity can be improved.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明を適用してゲート電極層、配線層として機能する複数の導電層を作製する方法について、図4を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a method for manufacturing a plurality of conductive layers functioning as a gate electrode layer and a wiring layer by applying the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、導電層402、光吸収層404が順次積層形成された基板400を用意する。そして、フォトマスク408を介し、光吸収層404側からレーザビーム414を照射する(図4(A1)参照)。   First, a substrate 400 in which a conductive layer 402 and a light absorption layer 404 are sequentially stacked is prepared. Then, the laser beam 414 is irradiated from the light absorption layer 404 side through the photomask 408 (see FIG. 4A1).

基板400は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、半導体基板等を用いればよい。なお、基板400上に、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて下地絶縁層を形成してもよい。   As the substrate 400, a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, a semiconductor substrate, or the like may be used. Note that a base insulating layer may be formed over the substrate 400 using an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide.

導電層402は、銀(Ag)、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)から選ばれた元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料等の導電材料を用いて形成する。また、導電層402は、単層構造でも積層構造でもよい。例えば、タングステン層の単層構造、窒化タンタル層、タングステン層若しくは窒化タングステン層、モリブデン層が積層された2層構造、モリブデン層、アルミニウム層、モリブデン層が積層された3層構造等を形成することができる。   The conductive layer 402 includes silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), tantalum (Ta), tungsten (W), It is formed using an element selected from titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), and copper (Cu), or a conductive material such as an alloy material or a compound material containing the element as a main component. The conductive layer 402 may have a single-layer structure or a stacked structure. For example, a single layer structure of a tungsten layer, a tantalum nitride layer, a tungsten layer or a tungsten nitride layer, a two-layer structure in which a molybdenum layer is stacked, a three-layer structure in which a molybdenum layer, an aluminum layer, or a molybdenum layer is stacked Can do.

導電層402は、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などにより形成する。   The conductive layer 402 is formed by a sputtering method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a low pressure CVD method (LPCVD method), or a CVD method (Chemical Vapor Deposition) such as a plasma CVD method.

光吸収層404は、レーザビーム414を吸収することができる材料を用いて形成する。また、光吸収層404は、下層の導電層402の融点の温度よりも、沸点又は昇華点の温度が低い材料を用いることが好ましい。例えば、光吸収層404は、導電材料、半導体材料、又は絶縁材料を用いて形成することができる。光吸収層404は、Cr、Mo、Ni、Ti、Co、Cu、又はAl等の元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物等の導電性材料を用いることができる。当該化合物としては、窒素化合物、酸素化合物、炭素化合物、ハロゲン化合物などを用いることができ、例えば、窒化アルミニウム、窒化タングステン、窒化タンタル等を用いることができる。その他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、酸化インジウム、リン化インジウム、窒化インジウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、チタン酸ストロンチウム等の半導体材料を用いることができる。また、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の有機樹脂材料や、シロキサン、ポリシラザン等の絶縁材料を用いることができる。また、硫化亜鉛、窒化シリコン、硫化水銀、塩化アルミニウム等を用いることができる。光吸収層404は、単層構造でも積層構造でもよい。   The light absorption layer 404 is formed using a material that can absorb the laser beam 414. The light absorption layer 404 is preferably formed using a material whose boiling point or sublimation point is lower than the melting point of the lower conductive layer 402. For example, the light absorption layer 404 can be formed using a conductive material, a semiconductor material, or an insulating material. The light absorption layer 404 can be formed using an element such as Cr, Mo, Ni, Ti, Co, Cu, or Al, or a conductive material such as an alloy material or a compound containing the element as a main component. As the compound, a nitrogen compound, an oxygen compound, a carbon compound, a halogen compound, or the like can be used. For example, aluminum nitride, tungsten nitride, tantalum nitride, or the like can be used. In addition, silicon, germanium, silicon germanium, molybdenum oxide, tin oxide, bismuth oxide, vanadium oxide, nickel oxide, zinc oxide, gallium arsenide, gallium nitride, indium oxide, indium phosphide, indium nitride, cadmium sulfide, cadmium telluride A semiconductor material such as strontium titanate can be used. Alternatively, an organic resin material such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene, or an insulating material such as siloxane or polysilazane can be used. Further, zinc sulfide, silicon nitride, mercury sulfide, aluminum chloride, or the like can be used. The light absorption layer 404 may have a single layer structure or a stacked structure.

光吸収層404は、蒸着法、スパッタリング法、又はCVD法等により形成する。また、絶縁材料を用いて光吸収層404を形成する場合、塗布法により形成することができる。また、光吸収層404に、水素や不活性気体(ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、ネオン(Ne)、キセノン(Xe)等の希ガス)を添加してもよい。光吸収層404に水素や不活性気体を添加することで、後にレーザビームを照射する際、光吸収層404内での気体の放出や光吸収層404の蒸発を起こしやすくすることができる。   The light absorption layer 404 is formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, or the like. In the case where the light absorption layer 404 is formed using an insulating material, it can be formed by a coating method. Further, hydrogen or an inert gas (a rare gas such as helium (He), argon (Ar), krypton (Kr), neon (Ne), or xenon (Xe)) may be added to the light absorption layer 404. By adding hydrogen or an inert gas to the light absorption layer 404, when the laser beam is irradiated later, gas emission in the light absorption layer 404 or evaporation of the light absorption layer 404 can be easily caused.

フォトマスク408は、レーザビーム414の透過領域410と、遮光領域412と、を有し、透過領域410と遮光領域412とで所望のパターンが形成されている。例えば、フォトマスク408は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料を用いて所望のパターンを形成したものを用いる。なお、遮光領域412を構成する材料は、遮光性が優れ、且つレーザビーム414のエネルギーに耐性のある材料を用いる必要がある。例えば、エキシマレーザを用いる場合、タングステン、モリブデン、アルミニウムを用いることができる。   The photomask 408 includes a transmission region 410 of the laser beam 414 and a light shielding region 412, and a desired pattern is formed by the transmission region 410 and the light shielding region 412. For example, the photomask 408 is formed by forming a desired pattern using a light-blocking material on a light-transmitting substrate surface. Note that a material that forms the light-blocking region 412 needs to be a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 414. For example, when an excimer laser is used, tungsten, molybdenum, or aluminum can be used.

レーザビーム414としては、光吸収層404に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択すればよく、代表的には、紫外領域、可視領域、又は赤外領域のレーザビームを適宜選択すればよい。   As the laser beam 414, one having energy absorbed by the light absorption layer 404 may be selected as appropriate, and typically, a laser beam in the ultraviolet region, the visible region, or the infrared region may be appropriately selected.

このようなレーザビームを発振することが可能なレーザ発振器としては、KrF、ArF、XeCl等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、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固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波から第5高調波を適宜選択して用いることが好ましい。 Laser oscillators that can oscillate such a laser beam include excimer laser oscillators such as KrF, ArF, and XeCl, gas laser oscillators such as He, He—Cd, Ar, He—Ne, and HF, and 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 , Nd, Yb, A solid laser oscillator or a semiconductor laser oscillator such as GaN, GaAs, GaAlAs, or InGaAsP using one or more of Cr, Ti, Ho, Er, Tm, and Ta as a medium can be used. In the solid-state laser oscillator, it is preferable to select and use the fifth harmonic from the fundamental wave as appropriate.

また、レーザビーム414は、連続発振のレーザビームやパルス発振のレーザビームを適宜用いることができる。パルス発振のレーザビームにおいては、通常、数十Hz〜数KHzの発振周波数を用いるが、それよりも著しく高い10MHz以上の発振周波数、パルス幅がピコ秒台、或いはフェムト秒(10−15秒)台のレーザビームが得られるパルス発振レーザを用いてもよい。 As the laser beam 414, a continuous wave laser beam or a pulsed laser beam can be used as appropriate. In a pulsed laser beam, an oscillation frequency of several tens to several kilohertz is normally used, but an oscillation frequency of 10 MHz or higher and a pulse width in the picosecond range or a femtosecond ( 10-15 seconds), which is significantly higher than that. A pulsed laser capable of obtaining a single laser beam may be used.

レーザビーム414の断面形状は、円形、楕円形、矩形、または線状(厳密には細長い長方形状)を適宜用いればよく、このような断面形状となるように光学系で加工すると好ましい。また、レーザビーム414のエネルギーは、光吸収層404内における気体の放出や光吸収層404の蒸発を起こさせる程度が好ましい。   As the cross-sectional shape of the laser beam 414, a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, or a linear shape (strictly, an elongated rectangular shape) may be used as appropriate, and it is preferable that the cross-sectional shape be processed with an optical system. Further, it is preferable that the energy of the laser beam 414 be such that gas is emitted from the light absorption layer 404 or the light absorption layer 404 is evaporated.

図4(A2)には、図4(A1)の上面の模式図を示す。図4(A1)は、図4(A2)の線分OPにおける断面図に相当する。なお、上面図では、フォトマスク408及びレーザビーム414は省略している。   FIG. 4A2 is a schematic view of the top surface of FIG. 4A1 corresponds to a cross-sectional view taken along the line OP in FIG. 4A2. Note that the photomask 408 and the laser beam 414 are omitted in the top view.

図4(A1)において、レーザビーム414は、フォトマスク408の透過領域410を透過し、光吸収層404で吸収される。光吸収層404は、レーザビーム414の照射領域でレーザアブレーションされ、除去される。そして、光吸収層416a、光吸収層416b、光吸収層416c、光吸収層416dが残存する(図4(B1)、図4(B2)参照)。残存する光吸収層416a〜416dのパターンは、フォトマスク408に形成されたパターン、具体的には遮光領域412が形成するパターンに対応している。   In FIG. 4A 1, the laser beam 414 passes through the transmission region 410 of the photomask 408 and is absorbed by the light absorption layer 404. The light absorption layer 404 is removed by laser ablation in the irradiation region of the laser beam 414. Then, the light absorption layer 416a, the light absorption layer 416b, the light absorption layer 416c, and the light absorption layer 416d remain (see FIGS. 4B1 and 4B2). The pattern of the remaining light absorption layers 416 a to 416 d corresponds to the pattern formed on the photomask 408, specifically, the pattern formed by the light shielding region 412.

ここで起こるレーザアブレーションとは、光吸収層404で吸収されたレーザビーム414のエネルギーにより、光吸収層404の照射領域が蒸発し、除去(あるいは飛散)されることを示す。   The laser ablation that occurs here indicates that the irradiation region of the light absorption layer 404 is evaporated and removed (or scattered) by the energy of the laser beam 414 absorbed by the light absorption layer 404.

また、レーザビーム414の照射後、基板400のレーザビーム414の照射側に、N、空気等の気体を噴射してもよい。また、基板400は、水等の無反応物質である液体を用いて洗浄してもよい。このように気体を噴射、又は液体で洗浄することで、アブレーションに起因するゴミや残渣等を低減することができる。 Further, after irradiation with the laser beam 414, a gas such as N 2 or air may be injected to the irradiation side of the laser beam 414 of the substrate 400. Further, the substrate 400 may be cleaned using a liquid which is a non-reactive substance such as water. In this way, dust, residue, and the like resulting from ablation can be reduced by jetting gas or washing with liquid.

次に、光吸収層416a〜416dをマスクとして導電層402をエッチングし、導電層420a、導電層420b、導電層420c、導電層420dを形成する(図4(C1)、図4(C2)参照)。導電層420a〜420dが形成するパターンは、フォトマスク408に形成されたパターンに対応している。   Next, the conductive layer 402 is etched using the light absorption layers 416a to 416d as a mask to form a conductive layer 420a, a conductive layer 420b, a conductive layer 420c, and a conductive layer 420d (see FIGS. 4C1 and 4C2). ). The pattern formed by the conductive layers 420 a to 420 d corresponds to the pattern formed on the photomask 408.

導電層420a〜420dは、光吸収層416a〜416dをエッチングマスクとして、導電層402を異方性エッチング又は等方性エッチングして形成することができる。エッチングは、導電層402と光吸収層416a〜416dとの選択比が高く取れる条件で、適宜エッチング方法やエッチングガス、エッチング液等を選択して行えばよい。   The conductive layers 420a to 420d can be formed by anisotropic etching or isotropic etching of the conductive layer 402 using the light absorption layers 416a to 416d as an etching mask. Etching may be performed by appropriately selecting an etching method, an etching gas, an etching solution, or the like under a condition that a high selection ratio between the conductive layer 402 and the light absorption layers 416a to 416d can be obtained.

本実施の形態では、異方性エッチングを行い、側面が垂直形状を有する導電層420a〜420dを形成する(図4(C1)参照)。異方性エッチングには、ドライエッチング法を用いることができる。エッチングガスとしては、CF、CHF、NF、Cl、BClなどのフッ素系又は塩素系のガスを用いることができる。また、エッチングガスに、HeやArなどの不活性ガス、Oガス等を適宜加えても良い。 In this embodiment mode, anisotropic etching is performed to form conductive layers 420a to 420d whose side surfaces have a vertical shape (see FIG. 4C1). A dry etching method can be used for the anisotropic etching. As an etching gas, a fluorine-based or chlorine-based gas such as CF 4 , CHF 3 , NF 3 , Cl 2 , or BCl 3 can be used. Further, an inert gas such as He or Ar, an O 2 gas, or the like may be appropriately added to the etching gas.

異方性エッチングの後に、続けて等方性エッチングを行い、側面(側壁)にテーパ形状を有する導電層を形成してもよい(図34参照)。例えば、ドライエッチング法により側面が垂直形状の導電層420a〜420dを形成し(図34(A)参照)、続けてウェットエッチング法により側面がテーパ形状の導電層422a、導電層422b、導電層422c、導電層422dを形成する(図34(B)参照)。ウェットエッチング法によりマスクとなる光吸収層416a〜416dの下にエッチング液が回り込むことで、導電層420a〜420dの側面にテーパ形状が形成される。その結果、図34(C)に示すような導電層422a〜422dを形成することができる。ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、HF、HPO、HNO、CHCOOH、HSO等の酸性の溶液、KOH、N、NH(CHNH等のアルカリ性の溶液を用いることができる。また、エッチング液に純水や緩衝剤を適宜加えてもよい。 After the anisotropic etching, isotropic etching may be performed subsequently to form a conductive layer having a tapered shape on the side surface (side wall) (see FIG. 34). For example, the conductive layers 420a to 420d whose side surfaces are vertical are formed by dry etching (see FIG. 34A), and then the conductive layers 422a, 422b, and 422c whose side surfaces are tapered are formed by wet etching. A conductive layer 422d is formed (see FIG. 34B). When the etching solution flows under the light absorption layers 416a to 416d serving as masks by the wet etching method, tapered shapes are formed on the side surfaces of the conductive layers 420a to 420d. As a result, conductive layers 422a to 422d as shown in FIG. 34C can be formed. As an etchant used for wet etching, an acidic solution such as HF, H 3 PO 4 , HNO 3 , CH 3 COOH, H 2 SO 4 , KOH, N 2 H 2 , NH 2 (CH 2 ) 2 NH 2, etc. An alkaline solution can be used. Moreover, you may add a pure water and a buffering agent suitably to etching liquid.

また、ウェットエッチングのみを行って、側面がテーパ形状を有する導電層を形成してもよい。   Alternatively, only the wet etching may be performed to form a conductive layer having a tapered side surface.

例えば、導電層402をタングステン、光吸収層404(416a〜416d)をクロムを用いて形成する場合、CF、Cl、Oとの混合ガスを用いてドライエッチングを行うことができる。 For example, when the conductive layer 402 is formed using tungsten and the light absorption layer 404 (416a to 416d) is formed using chromium, dry etching can be performed using a mixed gas of CF 4 , Cl 2 , and O 2 .

また、導電層402をモリブデン、光吸収層404(416a〜416d)をクロムを用いて形成した場合は、混酸アルミ液を用いてウェットエッチングを行うことができる。導電層をタングステンを用いて形成する場合は、過水アンモニウムを用いてエッチングすることができる。   In the case where the conductive layer 402 is formed using molybdenum and the light absorption layer 404 (416a to 416d) is formed using chromium, wet etching can be performed using a mixed acid aluminum solution. In the case where the conductive layer is formed using tungsten, etching can be performed using ammonium perhydrate.

なお、エッチングにドライエッチング法を用いる場合は、マスクとなる光吸収層416a〜416dの上層部がエッチングされて、当該光吸収層416a〜416dの膜厚が減少する(膜減りといわれる)ことがある。   Note that in the case of using a dry etching method for etching, the upper layer portions of the light absorption layers 416a to 416d serving as masks are etched, and the film thickness of the light absorption layers 416a to 416d is reduced (referred to as film reduction). is there.

次に、マスクとして用いた光吸収層416a〜416dを除去する(図4(D1)、図4(D2)参照)。光吸収層416a〜416dは、ドライエッチング法やウェットエッチング法を利用して除去する方法や、レーザビームを照射し、レーザアブレーションして除去する方法を用いて除去すればよい。レーザアブレーションを利用して、光吸収層416a〜416dを除去する場合は、レーザアブレーション後に、N、空気等の気体の噴射又は水等の無反応物質である液体を用いた洗浄により、ゴミや残渣等を除去することが好ましい。以上で、所望のパターン形状を構成する導電層420a〜420dを得ることができる。 Next, the light absorption layers 416a to 416d used as the mask are removed (see FIGS. 4D1 and 4D2). The light absorption layers 416a to 416d may be removed by a method of removing using a dry etching method or a wet etching method, or a method of removing by laser ablation with laser beam irradiation. When removing the light absorption layers 416a to 416d using laser ablation, after laser ablation, cleaning with a jet of a gas such as N 2 or air or a liquid that is a non-reacting substance such as water is used. It is preferable to remove residues and the like. As described above, the conductive layers 420a to 420d having a desired pattern shape can be obtained.

なお、光吸収層416a〜416d(光吸収層404)を導電材料を用いて形成し、そのまま除去せずに、光吸収層416a〜416dと導電層420a〜420dとの積層構造でなる導電層とすることもできる(図4(C1)参照)。   Note that the light absorption layers 416a to 416d (light absorption layer 404) are formed using a conductive material and are not removed as they are, and a conductive layer having a stacked structure of the light absorption layers 416a to 416d and the conductive layers 420a to 420d (See FIG. 4 (C1)).

また、本発明を適用して、配線基板上に形成される導電層や、RFタグ等に用いられるアンテナとして機能する導電層を形成することもできる。   In addition, by applying the present invention, a conductive layer formed over a wiring substrate or a conductive layer functioning as an antenna used for an RF tag or the like can be formed.

本発明を適用することで、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程を用いることなく、所望のパターン形状を有する層を形成することができる。したがって、リソグラフィー工程を簡略化することが可能になり、スループットを向上させることができる。   By applying the present invention, a layer having a desired pattern shape can be formed without using a lithography process using a photoresist. Therefore, the lithography process can be simplified and the throughput can be improved.

また、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、本発明を大面積基板に適用することで、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、量産性を向上させることができる。   In addition, by using a planar laser beam having a large area such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. Therefore, by applying the present invention to a large-area substrate, a large number of patterns can be formed in a short time, and mass productivity can be improved.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明を適用する際に用いるレーザ照射装置の一構成例について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a structural example of a laser irradiation apparatus used when the present invention is applied will be described.

図3に、レーザ照射装置の模式図を示す。図3において、レーザ照射装置700は、レーザ発振装置702と、レーザビームを整形する第1の光学系704と、レーザビームを均一化する第2の光学系706と、マスクホルダ720と、第3の光学系710と、ステージ712とを具備している。マスクホルダ720には、フォトマスク708が配置される。ステージ712には、基板714が配置される。   FIG. 3 shows a schematic diagram of a laser irradiation apparatus. In FIG. 3, a laser irradiation apparatus 700 includes a laser oscillation apparatus 702, a first optical system 704 that shapes a laser beam, a second optical system 706 that makes the laser beam uniform, a mask holder 720, and a third The optical system 710 and the stage 712 are provided. A photomask 708 is disposed on the mask holder 720. A substrate 714 is disposed on the stage 712.

レーザ発振装置702の発振器で発振して得られたレーザビームは、第1の光学系704を通り整形される。整形されたレーザビームは、第2の光学系706を通り、均一化される。そして、整形され、均一化されたレーザビームがフォトマスク708を通過し、第3の光学系710内で所望の倍率に縮小され、ステージ712上に保持された基板714上にパターンを結像する。   A laser beam obtained by oscillating with an oscillator of the laser oscillation device 702 is shaped through the first optical system 704. The shaped laser beam passes through the second optical system 706 and is made uniform. Then, the shaped and uniform laser beam passes through the photomask 708, is reduced to a desired magnification in the third optical system 710, and forms a pattern on the substrate 714 held on the stage 712. .

レーザ発振装置702は、大出力を得られるレーザ発振器を備える。例えば、エキシマレーザ発振器、気体レーザ発振器、固体レーザ発振器、半導体レーザ発振器等を備える。連続発振のレーザビームやパルス発振のレーザビームが得られるものを、適宜用いることができる。具体的には、上記実施の形態1で挙げたレーザ発振器等を用いることができる。   The laser oscillation device 702 includes a laser oscillator that can obtain a large output. For example, an excimer laser oscillator, a gas laser oscillator, a solid-state laser oscillator, a semiconductor laser oscillator, and the like are provided. What can obtain a continuous wave laser beam or a pulsed laser beam can be used as appropriate. Specifically, the laser oscillator described in Embodiment 1 can be used.

第1の光学系704は、レーザ発振装置702から得られたレーザビームを所望の形状に整形するための光学系である。具体的には、レーザビームの断面形状を、円形、楕円形、矩形等の面状、または線状(厳密には、細長い長方形状)等に整形する。例えば、第1の光学系704にエキスパンダ等を用いて、レーザビームのビーム径を調整すればよい。その他、レーザビームの偏光方向を揃えるポーラライザーや、レーザビームのエネルギーを調整するアテニュエーター、スペクトロメーター等を設けてもよい。   The first optical system 704 is an optical system for shaping the laser beam obtained from the laser oscillation device 702 into a desired shape. Specifically, the cross-sectional shape of the laser beam is shaped into a surface shape such as a circle, an ellipse, or a rectangle, or a linear shape (strictly, an elongated rectangle). For example, the beam diameter of the laser beam may be adjusted using an expander or the like for the first optical system 704. In addition, a polarizer that aligns the polarization direction of the laser beam, an attenuator that adjusts the energy of the laser beam, a spectrometer, and the like may be provided.

第2の光学系706は、第1の光学系704により整形されたレーザビームのエネルギー分布を均一化するための光学系である。具体的には、フォトマスク708に照射されるレーザビームのエネルギー分布を均一化する。例えば、ホモジナイザ等を用いて、レーザビームのエネルギー分布を均一化すればよい。また、レーザビームが効率良くフォトマスク708に照射されるように、ホモジナイザとフォトマスク708との間にフィールドレンズ等を設けて集光させてもよい。   The second optical system 706 is an optical system for making the energy distribution of the laser beam shaped by the first optical system 704 uniform. Specifically, the energy distribution of the laser beam applied to the photomask 708 is made uniform. For example, the energy distribution of the laser beam may be made uniform using a homogenizer or the like. Further, a field lens or the like may be provided between the homogenizer and the photomask 708 so that the photomask 708 is efficiently irradiated with the laser beam.

フォトマスク708は、本発明を適用する際に用いるマスクであり、上記実施の形態1、2等で用いるフォトマスクに相当する。つまり、フォトマスク708は、透過領域と遮光領域とで、所望のパターンが形成されているマスクである。遮光領域は、遮光性が優れ、且つ照射されるレーザビームのエネルギーに耐性のある材料を用いる。また、透過領域は、透光性を有する材料を用いてもよいし、スリットとしてもよい。   A photomask 708 is a mask used when the present invention is applied, and corresponds to a photomask used in the first and second embodiments. That is, the photomask 708 is a mask in which a desired pattern is formed by a transmission region and a light shielding region. The light shielding region is made of a material that has excellent light shielding properties and is resistant to the energy of the irradiated laser beam. The transmissive region may be made of a light-transmitting material or may be a slit.

第3の光学系710は、フォトマスク708を通過してパターン化されたレーザビームを縮小するための光学系である。レーザビームはフォトマスク708の透過領域のみ透過するため、フォトマスク708を通過したレーザビームは、透過領域で形成されるパターンに対応したものとなる。第3の光学系710は、フォトマスク708によるレーザビームのパターン形状を維持したまま、縮小して基板714に結像する光学系である。例えば、レーザビームのパターン形状が5分の1、10分の1等に縮小される縮小レンズを用いればよい。   The third optical system 710 is an optical system for reducing the laser beam patterned through the photomask 708. Since the laser beam passes through only the transmission region of the photomask 708, the laser beam that has passed through the photomask 708 corresponds to the pattern formed in the transmission region. The third optical system 710 is an optical system that reduces and forms an image on the substrate 714 while maintaining the pattern shape of the laser beam by the photomask 708. For example, a reduction lens that reduces the pattern shape of the laser beam to 1/5, 1/10, or the like may be used.

基板714は、上記実施の形態1、2で示したように、基板上に被加工層(半導体層、導電層等)、光吸収層が積層形成されているものを用いる。光吸収層の材料等は、上記実施の形態1、2に準じる。光吸収層は、レーザビームのエネルギーを吸収する材料を用いる。基板714は、ステージ712で保持され、XYZθ方向に移動することができる。   As the substrate 714, a substrate in which a layer to be processed (semiconductor layer, conductive layer, or the like) and a light absorption layer are stacked over the substrate is used as described in Embodiments 1 and 2. The material of the light absorption layer is the same as in the first and second embodiments. For the light absorption layer, a material that absorbs the energy of the laser beam is used. The substrate 714 is held by the stage 712 and can move in the XYZθ directions.

レーザ照射装置700には、フォトマスク708にレーザビームが均一に照射されているかを監視、制御するための受光素子716を設けてもよい。その他、基板にレーザビームの焦点を合わせるためのオートフォーカス機構として、受光素子718を設けてもよい。受光素子716、718としては、CCDカメラ等を用いればよい。   The laser irradiation apparatus 700 may be provided with a light receiving element 716 for monitoring and controlling whether the photomask 708 is uniformly irradiated with the laser beam. In addition, a light receiving element 718 may be provided as an autofocus mechanism for focusing the laser beam on the substrate. A CCD camera or the like may be used as the light receiving elements 716 and 718.

また、レーザ照射装置700にミラー等を適宜設けて、レーザビームの進行方向を制御してもよい。   In addition, a mirror or the like may be appropriately provided in the laser irradiation apparatus 700 to control the traveling direction of the laser beam.

本発明は、レーザアブレーションを利用して半導体層、配線層、電極層等の層をパターン形成するためのマスクを形成することを特徴の1つとしている。本実施の形態で示すレーザ照射装置を用いることで、より微細なパターン形状を有するマスクも作製することができる。   One feature of the present invention is that a mask for patterning layers such as a semiconductor layer, a wiring layer, and an electrode layer is formed using laser ablation. By using the laser irradiation apparatus described in this embodiment mode, a mask having a finer pattern shape can be manufactured.

また、光学系を用いて、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームに加工することで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、大面積基板に、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、量産性を向上させることができる。   Further, by using an optical system to process a linear laser beam, or a planar laser beam having a large area such as a rectangular laser beam or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. It becomes possible. Accordingly, a large number of patterns can be formed on a large-area substrate in a short time, and mass productivity can be improved.

本実施の形態は、実施の形態1、2と、適宜組み合わせることができる。   This embodiment can be combined with Embodiments 1 and 2 as appropriate.

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明を適用して逆スタガ型トランジスタを作製する方法について、図5〜図9を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for manufacturing an inverted staggered transistor by applying the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図5に、本発明を適用して作製した逆スタガ型トランジスタの一形態を示す。図5に示すトランジスタは、基板500上に下地絶縁層502を介してゲート電極として機能する導電層504が設けられている。当該導電層504上には、ゲート絶縁層506を介して、半導体層508と一導電性を有する半導体層510a、510bと、が設けられている。一導電性を有する半導体層510a、510bは、分離されている。さらに、半導体層510a、510b上に、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層512a、導電層512bが設けられている。導電層512a、512bは分離されている。また、導電層512aは半導体層510aに接して設けられ、導電層512bは半導体層510bに接して設けられている。以下に、具体的な作製方法について説明する。   First, FIG. 5 shows one mode of an inverted staggered transistor manufactured by applying the present invention. In the transistor illustrated in FIG. 5, a conductive layer 504 functioning as a gate electrode is provided over a substrate 500 with a base insulating layer 502 interposed therebetween. Over the conductive layer 504, a semiconductor layer 508 and semiconductor layers 510a and 510b having one conductivity are provided with a gate insulating layer 506 provided therebetween. The semiconductor layers 510a and 510b having one conductivity are separated. Further, a conductive layer 512a and a conductive layer 512b functioning as a source electrode or a drain electrode are provided over the semiconductor layers 510a and 510b. The conductive layers 512a and 512b are separated. The conductive layer 512a is provided in contact with the semiconductor layer 510a, and the conductive layer 512b is provided in contact with the semiconductor layer 510b. A specific manufacturing method will be described below.

基板500上に下地絶縁層502を形成し、当該下地絶縁層502上に導電層503を形成する(図6(A)参照)。基板500は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等を含むガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、又は本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いる。また、基板500の表面が平坦化されるようにCMP法などによって、研磨しても良い。   A base insulating layer 502 is formed over the substrate 500, and a conductive layer 503 is formed over the base insulating layer 502 (see FIG. 6A). As the substrate 500, a glass substrate containing barium borosilicate glass, alumino borosilicate glass, or the like, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process is used. Further, polishing may be performed by a CMP method or the like so that the surface of the substrate 500 is planarized.

下地絶縁層502は、CVD法、スパッタリング法、スピンコート法等の種々の方法により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて、単層構造又は積層構造で形成する。下地絶縁層502は形成しなくとも良いが、基板500からの汚染物質などを遮断する効果がある。   The base insulating layer 502 has a single-layer structure or a stacked structure by using an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide by a variety of methods such as a CVD method, a sputtering method, or a spin coating method. Form. The base insulating layer 502 is not necessarily formed, but has an effect of blocking contaminants from the substrate 500.

導電層503は、Ag、Au、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、又は当該元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。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に代表される半導体材料や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、単層構造でも積層構造でもよく、例えば、窒化タングステン膜とモリブデン(Mo)膜との2層構造としてもよいし、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。また、3層構造とする場合、第1の導電層のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電層のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電層の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。   The conductive layer 503 is an element selected from Ag, Au, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. What is necessary is just to form. Alternatively, a semiconductor material typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy may be used. Alternatively, a single layer structure or a stacked structure may be used. For example, a two-layer structure of a tungsten nitride film and a molybdenum (Mo) film may be used, a tungsten film with a thickness of 50 nm, an alloy of aluminum and silicon with a thickness of 500 nm (Al A three-layer structure in which a -Si) film and a titanium nitride film with a thickness of 30 nm are sequentially stacked may be employed. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive layer, or aluminum instead of the aluminum and silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive layer. A titanium alloy film (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used in place of the titanium nitride film of the third conductive layer.

導電層503は、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などにより形成する。   The conductive layer 503 is formed by a sputtering method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a low pressure CVD method (LPCVD method), a CVD method (Chemical Vapor Deposition) such as a plasma CVD method, or the like.

導電層503上に光吸収層550を形成する。そして、レーザアブレーション用のフォトマスク554を介して、光吸収層550側からレーザビーム560を照射する。レーザビーム560は、フォトマスク554の透過領域556を透過し、遮光領域558では遮光される(図6(A)参照)。   A light absorption layer 550 is formed over the conductive layer 503. Then, a laser beam 560 is irradiated from the light absorption layer 550 side through a photomask 554 for laser ablation. The laser beam 560 is transmitted through the transmission region 556 of the photomask 554 and is blocked by the light-blocking region 558 (see FIG. 6A).

光吸収層550は、レーザビームを吸収することができる材料を用いて形成する。例えば、光吸収層550は、導電材料、半導体材料、又は絶縁材料を用いて形成することができる。具体的には、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、銅(Cu)、又はアルミニウム(Al)の元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物(窒素化合物、酸素化合物、炭素化合物、ハロゲン化合物など)等の導電材料を用いて形成すればよい。その他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、酸化インジウム、リン化インジウム、窒化インジウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、チタン酸ストロンチウム等の半導体材料を用いて形成してもよい。また、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の有機樹脂材料や、シロキサン、ポリシラザン等の絶縁材料を用いることができる。その他にも、硫化亜鉛、窒化シリコン、硫化水銀、塩化アルミニウム等を用いることができる。また、光吸収層550は、単層構造でも積層構造でもよく、例えば、膜厚20nmのクロム(Cr)膜や酸化亜鉛膜、窒化アルミニウム膜を用いることができる。   The light absorption layer 550 is formed using a material that can absorb a laser beam. For example, the light absorption layer 550 can be formed using a conductive material, a semiconductor material, or an insulating material. Specifically, an element of chromium (Cr), molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), cobalt (Co), copper (Cu), or aluminum (Al), or the element as a main component It may be formed using a conductive material such as an alloy material or a compound (a nitrogen compound, an oxygen compound, a carbon compound, a halogen compound, or the like). In addition, silicon, germanium, silicon germanium, molybdenum oxide, tin oxide, bismuth oxide, vanadium oxide, nickel oxide, zinc oxide, gallium arsenide, gallium nitride, indium oxide, indium phosphide, indium nitride, cadmium sulfide, cadmium telluride Alternatively, a semiconductor material such as strontium titanate may be used. Alternatively, an organic resin material such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene, or an insulating material such as siloxane or polysilazane can be used. In addition, zinc sulfide, silicon nitride, mercury sulfide, aluminum chloride, or the like can be used. The light absorption layer 550 may have a single-layer structure or a stacked structure, and for example, a 20 nm-thick chromium (Cr) film, a zinc oxide film, or an aluminum nitride film can be used.

光吸収層550は、蒸着法、スパッタリング法、又はCVD法等により形成する。また、絶縁材料を用いて光吸収層550を形成する場合、塗布法により形成すればよい。また、光吸収層550に、水素や不活性気体(ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、ネオン(Ne)、キセノン(Xe)等の希ガス)を添加することもできる。   The light absorption layer 550 is formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, or the like. In the case where the light absorption layer 550 is formed using an insulating material, it may be formed by a coating method. Alternatively, hydrogen or an inert gas (a rare gas such as helium (He), argon (Ar), krypton (Kr), neon (Ne), or xenon (Xe)) can be added to the light absorption layer 550.

フォトマスク554は、レーザビーム560を透過する透過領域556と、レーザビーム560を遮光する遮光領域558とを有し、透過領域556と遮光領域558とで所望のパターンが形成されている。具体的には、導電層503は、遮光領域558のパターンに対応して加工され、残存することになる。フォトマスク554は、例えば透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料でパターンを形成したものを用いればよい。なお、フォトマスク554を構成する遮光領域558は、遮光性に優れ、且つレーザビーム560のエネルギーに耐性のある材料を用いて形成する。   The photomask 554 includes a transmission region 556 that transmits the laser beam 560 and a light-blocking region 558 that blocks the laser beam 560, and a desired pattern is formed by the transmission region 556 and the light-blocking region 558. Specifically, the conductive layer 503 is processed corresponding to the pattern of the light shielding region 558 and remains. As the photomask 554, for example, a light-transmitting substrate surface with a pattern formed using a light-blocking material may be used. Note that the light-blocking region 558 included in the photomask 554 is formed using a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 560.

レーザビーム560としては、光吸収層550に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択する。代表的には、紫外領域、可視領域、又は赤外領域のレーザビームを適宜選択して照射する。   As the laser beam 560, one having energy absorbed by the light absorption layer 550 is appropriately selected. Typically, irradiation is performed by appropriately selecting a laser beam in an ultraviolet region, a visible region, or an infrared region.

このようなレーザビーム560を発振することが可能なレーザ発振器としては、KrF、ArF、XeCl等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、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固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波から第5高調波を適宜選択して用いることが好ましい。 Examples of laser oscillators that can oscillate such a laser beam 560 include excimer laser oscillators such as KrF, ArF, and XeCl, gas laser oscillators such as He, He—Cd, Ar, He—Ne, and HF, and single crystals. 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 , and Nd, Yb as dopants , Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta, or a semiconductor laser oscillator such as GaN, GaAs, GaAlAs, InGaAsP, or the like using one or more of them added as a medium can be used. In the solid-state laser oscillator, it is preferable to select and use the fifth harmonic from the fundamental wave as appropriate.

また、レーザビーム560は、連続発振のレーザビームやパルス発振のレーザビームを適宜用いることができる。パルス発振のレーザビームにおいては、通常、数十Hz〜数KHzの発振周波数を用いるが、それよりも著しく高い10MHz以上の発振周波数、パルス幅がピコ秒台、或いはフェムト秒(10−15秒)台のレーザビームが得られるパルス発振レーザを用いてもよい。 As the laser beam 560, a continuous wave laser beam or a pulsed laser beam can be used as appropriate. In a pulsed laser beam, an oscillation frequency of several tens to several kilohertz is normally used, but an oscillation frequency of 10 MHz or higher and a pulse width in the picosecond range or a femtosecond ( 10-15 seconds), which is significantly higher than that. A pulsed laser capable of obtaining a single laser beam may be used.

レーザビーム560の断面形状は、円形、楕円形、矩形、または線状(厳密には細長い長方形状)を適宜用いればよい。また、このような断面形状となるように光学系で加工すると好ましい。   As the cross-sectional shape of the laser beam 560, a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, or a linear shape (strictly, an elongated rectangular shape) may be used as appropriate. Further, it is preferable to process with an optical system so as to have such a cross-sectional shape.

また、レーザビーム560のエネルギーは、光吸収層550内における気体の放出や光吸収層550の蒸発等を起こす程度が好ましい。   Further, it is preferable that the energy of the laser beam 560 be such as to cause gas emission in the light absorption layer 550 or evaporation of the light absorption layer 550.

フォトマスク554を透過したレーザビーム560は、光吸収層550で吸収される。光吸収層550は、レーザビーム560の照射領域でレーザアブレーションされ、除去される。つまり、光吸収層550で吸収されたレーザビーム560のエネルギーにより、光吸収層550の照射領域がレーザアブレーションされ、照射領域の光吸収層550が除去される。そして、光吸収層551が残存する(図6(B)参照)。   The laser beam 560 that has passed through the photomask 554 is absorbed by the light absorption layer 550. The light absorption layer 550 is removed by laser ablation in the irradiation region of the laser beam 560. That is, the irradiation region of the light absorption layer 550 is laser ablated by the energy of the laser beam 560 absorbed by the light absorption layer 550, and the light absorption layer 550 in the irradiation region is removed. Then, the light absorption layer 551 remains (see FIG. 6B).

レーザビーム560の照射後、レーザビームの照射側から、N、空気等の気体を噴射、又は水等の無反応物質である液体等を用いた洗浄を行ってもよい。このように気体を噴射、又は液体で洗浄することで、アブレーションに起因するゴミや残渣等を除去することができる。 After irradiation with the laser beam 560, N 2 , gas such as air may be jetted from the laser beam irradiation side, or cleaning using a liquid that is a non-reactive substance such as water may be performed. In this way, by jetting gas or washing with liquid, dust, residues, and the like resulting from ablation can be removed.

次に、光吸収層551をエッチングマスクとして、導電層503の一部をエッチング除去し、導電層504を形成する(図6(C)参照)。導電層504は、適宜ドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて、異方性エッチング又は等方性エッチングを行えばよい。   Next, part of the conductive layer 503 is removed by etching using the light absorption layer 551 as an etching mask, so that the conductive layer 504 is formed (see FIG. 6C). The conductive layer 504 may be anisotropically etched or isotropically etched using a dry etching method or a wet etching method as appropriate.

本実施の形態では、等方性エッチングで導電層504を形成する。形成された導電層504の側面は、テーパ形状を有する。等方性エッチングには、ウェットエッチング法を適用すればよい。なお、エッチング液は、光吸収層551と、導電層503との選択比が高く取れるものを用いる。例えば、フッ酸、リン酸、硝酸、酢酸、硫酸等の酸性の溶液、水酸化カリウム、ヒドラジン、エチレンジアミン等のアルカリ性の溶液を用いることができる。また、エッチング溶液に純水や緩衝剤を適宜加えてもよい。   In this embodiment, the conductive layer 504 is formed by isotropic etching. The side surface of the formed conductive layer 504 has a tapered shape. A wet etching method may be applied to the isotropic etching. Note that an etchant having a high selection ratio between the light absorption layer 551 and the conductive layer 503 is used. For example, an acidic solution such as hydrofluoric acid, phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, or sulfuric acid, or an alkaline solution such as potassium hydroxide, hydrazine, or ethylenediamine can be used. Moreover, you may add a pure water and a buffering agent suitably to etching solution.

また、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)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り、導電層の側面をテーパ形状にエッチングすることもできる。なお、エッチングガスとしては、Cl、BCl、SiClもしくはCClなどを代表とする塩素系ガス、CF、CHF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガス又はOを適宜用いることができる。また、エッチングガスにHeやアルゴンなどの不活性ガスやOガス等を適宜加えても良い。 In addition, using ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method, etching conditions (amount of power applied to coil-type electrode, amount of power applied to substrate-side electrode, substrate-side electrode temperature, etc.) The side surface of the conductive layer can be etched into a tapered shape by appropriately adjusting. As an etching gas, a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 or CCl 4 , a fluorine-based gas typified by CF 4 , CHF 3 , SF 6 or NF 3, or O 2 is used. It can be used as appropriate. Further, an inert gas such as He or argon, an O 2 gas, or the like may be appropriately added to the etching gas.

例えば、モリブデンを用いて導電層503を形成した場合、混酸アルミ液を用いたウェットエッチング法を行うことができる。また、導電層503をタングステンを用いて形成する場合、過水アンモニウムを用いたウェットエッチング法を行うことができる。   For example, when the conductive layer 503 is formed using molybdenum, a wet etching method using a mixed acid aluminum solution can be performed. In the case where the conductive layer 503 is formed using tungsten, a wet etching method using ammonium perhydrate can be performed.

また、異方性エッチングを適用して、垂直形状の側面(側壁)を有する導電層504を形成してもよい。下地絶縁層502は、ドライエッチング法を用いた場合、基板500までエッチングされてしまうのを防ぐ効果がある。   Alternatively, the conductive layer 504 having a vertical side surface (side wall) may be formed by applying anisotropic etching. The base insulating layer 502 has an effect of preventing the substrate 500 from being etched when a dry etching method is used.

エッチングにより、所望の形状を有する導電層504を形成した後、マスクとして用いた光吸収層551は除去する。光吸収層551は、ウェットエッチング法又はドライエッチング法を用いてエッチング除去する方法や、レーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用して除去する方法を、適宜選択して除去すればよい。レーザアブレーションを利用する場合は、アブレーション後にN等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行うことにより、アブレーションに起因するゴミ、残渣等を除去することが好ましい。 After the conductive layer 504 having a desired shape is formed by etching, the light absorption layer 551 used as a mask is removed. The light absorption layer 551 may be removed by appropriately selecting a method for etching and removing using a wet etching method or a dry etching method or a method for removing using a laser ablation by laser beam irradiation. When laser ablation is used, it is preferable to remove dust, residues, and the like resulting from ablation by performing a jet of gas such as N 2 or cleaning using a liquid after ablation.

また、導電層504は、実施の形態1等で説明したようなレーザアブレーションを利用してマスクを形成する方法を用いず、各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ナノインプリント法、液滴吐出法、ディスペンサ法、選択的な塗布法などを用いて形成してもよい。このような方法を用いると、所望の場所に選択的に導電層を形成することができる。   In addition, the conductive layer 504 does not use the method of forming a mask by using laser ablation as described in Embodiment 1 or the like, but uses various printing methods (screen (stencil) printing, offset (lithographic) printing, letterpress printing). Or a method of forming a desired pattern such as gravure (intaglio) printing), nanoimprint method, droplet discharge method, dispenser method, selective coating method, or the like. When such a method is used, a conductive layer can be selectively formed at a desired place.

また、導電層504は、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術により形成してもよい。   Further, the conductive layer 504 may be formed by a lithography technique using a photoresist.

形成された導電層504は、完成するトランジスタのゲート電極層として機能する。   The formed conductive layer 504 functions as a gate electrode layer of a completed transistor.

次に、導電層504上にゲート絶縁層506を形成する(図7(A)参照)。   Next, a gate insulating layer 506 is formed over the conductive layer 504 (see FIG. 7A).

ゲート絶縁層506は、CVD法、スパッタリング法等により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて形成する。ゲート絶縁層506は、単層構造でも積層構造でもよい。例えば、ゲート絶縁層506は、酸化窒化シリコン層の単層構造や、窒化シリコン層及び酸化シリコン層の2層の積層構造を用いればよい。また、これらを用いて、3層以上の積層構造としてもよい。好ましくは、緻密な膜質を有する窒化シリコンを用いるとよい。また、ゲート絶縁層506は、下層の導電層504を銀や銅を用いて液滴吐出法により形成した場合は、窒化シリコンやNiBを用いて形成することが好ましい。これらの膜は、不純物の拡散を防ぎ、表面を平坦化する効果がある。なお、ゲート絶縁層506の成膜中に、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませてもよい。希ガス元素を反応ガスに含ませることで、低い成膜温度で、リーク電流の少ない緻密な絶縁層を得ることができる。   The gate insulating layer 506 is formed using an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide by a CVD method, a sputtering method, or the like. The gate insulating layer 506 may have a single-layer structure or a stacked structure. For example, the gate insulating layer 506 may have a single-layer structure of a silicon oxynitride layer or a stacked structure of two layers of a silicon nitride layer and a silicon oxide layer. Moreover, it is good also as a laminated structure of three or more layers using these. Preferably, silicon nitride having a dense film quality is used. Further, the gate insulating layer 506 is preferably formed using silicon nitride or NiB when the lower conductive layer 504 is formed using silver or copper by a droplet discharge method. These films have the effect of preventing the diffusion of impurities and flattening the surface. Note that a rare gas element such as argon may be included in the reaction gas during the formation of the gate insulating layer 506. By including the rare gas element in the reaction gas, a dense insulating layer with low leakage current can be obtained at a low film formation temperature.

次に、ゲート絶縁層506上に半導体層を形成する(図7(A)参照)。本実施の形態では、半導体層507と一導電性を有する半導体層509との積層構造とする。なお、一導電性を有する半導体層509は必要に応じて形成すればよい。一導電性を有する半導体層509を形成すると、チャネルを形成する半導体層と、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層とのオーミック接触を良好にするため好ましい。   Next, a semiconductor layer is formed over the gate insulating layer 506 (see FIG. 7A). In this embodiment, a stacked structure of the semiconductor layer 507 and the semiconductor layer 509 having one conductivity is used. Note that the semiconductor layer 509 having one conductivity may be formed as needed. The semiconductor layer 509 having one conductivity is preferably formed in order to improve ohmic contact between the semiconductor layer forming a channel and the conductive layer functioning as a source electrode or a drain electrode.

例えば、半導体層507上にn型を有する半導体層509を形成してnチャネルトランジスタのNMOS構造、p型を有する半導体層509を形成してpチャネルトランジスタのPMOS構造を作製することができる。また、半導体層507に導電性を付与する元素をドーピングによって添加し、不純物領域を形成することで、nチャネルトランジスタ、pチャネルトランジスタを形成することもできる。また、n型を有する半導体層509を形成するかわりに、PHガスによるプラズマ処理を行うことによって、半導体層507に導電性を付与してもよい。 For example, an n-type semiconductor layer 509 can be formed over the semiconductor layer 507 to form an n-channel transistor NMOS structure, and a p-type semiconductor layer 509 can be formed to form a p-channel transistor PMOS structure. Alternatively, an n-channel transistor or a p-channel transistor can be formed by adding an element imparting conductivity to the semiconductor layer 507 by doping to form an impurity region. Further, instead of forming the n-type semiconductor layer 509, conductivity may be imparted to the semiconductor layer 507 by performing plasma treatment with a PH 3 gas.

半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製されるアモルファス半導体(以下「AS」ともいう)や、当該アモルファス半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス(微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう)半導体等の結晶性半導体などを用いることができる。半導体層は各種手段(スパッタリング法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により形成することができる。   As a material for forming the semiconductor layer, an amorphous semiconductor (hereinafter also referred to as “AS”) manufactured by a vapor deposition method or a sputtering method using a semiconductor material gas typified by silane or germane, or an optical energy of the amorphous semiconductor is used. Alternatively, a polycrystalline semiconductor crystallized using heat energy or a semi-amorphous (also referred to as microcrystal or microcrystal; hereinafter referred to as “SAS”) semiconductor or the like can be used. The semiconductor layer can be formed by various means (such as sputtering, LPCVD, or plasma CVD).

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

アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、セミアモルファス半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。   A typical example of an amorphous semiconductor is hydrogenated amorphous silicon, and a typical example of a crystalline semiconductor is polysilicon. Polysilicon (polycrystalline silicon) is mainly made of so-called high-temperature polysilicon using polysilicon formed through a process temperature of 800 ° C. or higher as a main material, or polysilicon formed at a process temperature of 600 ° C. or lower. And so-called low-temperature polysilicon, and polysilicon crystallized by adding an element that promotes crystallization. Of course, as described above, a semi-amorphous semiconductor or a semiconductor including a crystal phase in a part of the semiconductor layer can also be used.

半導体層に、多結晶半導体又はセミアモルファス半導体等の結晶性半導体を用いる場合、その半導体層の作製方法は、各種の方法(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等)を用いて形成すればよい。また、SASである微結晶半導体をレーザ照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。例えば、シリコンを用い、結晶化を助長する元素を導入しないで半導体層を作製する場合は、非晶質シリコン層にレーザビームを照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって非晶質シリコン層の含有水素濃度を1×1020atoms/cm以下にまで放出させるのが好ましい。これは水素を多く含んだ非晶質シリコン層にレーザビームを照射すると非晶質シリコン層が破壊されてしまうからである。 In the case where a crystalline semiconductor such as a polycrystalline semiconductor or a semi-amorphous semiconductor is used for the semiconductor layer, various methods (laser crystallization method, thermal crystallization method, or crystallization of nickel, etc. are promoted). For example, a thermal crystallization method using an element to be formed). In addition, a microcrystalline semiconductor that is a SAS can be crystallized by laser irradiation to improve crystallinity. For example, in the case where a semiconductor layer is formed using silicon and without introducing an element that promotes crystallization, the amorphous silicon layer is heated at 500 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere before being irradiated with a laser beam. It is preferable to release the hydrogen concentration of the amorphous silicon layer to 1 × 10 20 atoms / cm 3 or less. This is because the amorphous silicon layer is destroyed when the amorphous silicon layer containing a large amount of hydrogen is irradiated with a laser beam.

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

非晶質半導体層の結晶化は、熱処理とレーザビーム照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザビーム照射を単独で、複数回行っても良い。   For crystallization of the amorphous semiconductor layer, heat treatment and crystallization by laser beam irradiation may be combined, or heat treatment and laser beam irradiation may be performed several times independently.

また、結晶性半導体層を、直接基板にプラズマ法により形成しても良い。また、線状プラズマ法を用いて、結晶性半導体層を選択的に基板に形成してもよい。   Alternatively, the crystalline semiconductor layer may be directly formed over the substrate by a plasma method. Alternatively, the crystalline semiconductor layer may be selectively formed over the substrate by a linear plasma method.

また、半導体層507は、有機半導体材料を用いて形成することができる。有機半導体材料としては、低分子材料、高分子材料などが用いられ、導電性高分子材料などの材料も用いることができる。例えば、骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の高分子材料を用いることができ、具体的には、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリチオフェン誘導体や、可溶性の高分子材料を用いることができる。その他、有機半導体材料としては、可溶性の前駆体を成膜した後で処理することにより半導体層を形成することができる材料がある。なお、このような有機半導体材料としては、ポリチエニレンビニレン、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)、ポリアセチレン、ポリアセチレン誘導体、ポリアリレンビニレンなどがある。   The semiconductor layer 507 can be formed using an organic semiconductor material. As the organic semiconductor material, a low molecular material, a polymer material, or the like is used, and a material such as a conductive polymer material can also be used. For example, a π-electron conjugated polymer material whose skeleton is composed of conjugated double bonds can be used. Specifically, polythiophene, polyfluorene, poly (3-alkylthiophene), polythiophene derivatives, A polymeric material can be used. In addition, as an organic semiconductor material, there is a material capable of forming a semiconductor layer by processing after forming a soluble precursor. Examples of such an organic semiconductor material include polythienylene vinylene, poly (2,5-thienylene vinylene), polyacetylene, a polyacetylene derivative, and polyarylene vinylene.

前駆体を有機半導体に変換する際には、加熱処理だけではなく塩化水素ガスなどの反応触媒を添加することがなされる。また、これらの可溶性有機半導体材料を溶解させる代表的な溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アニソール、クロロフォルム、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、シクロヘキサノン、2−ブタノン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド(DMF)または、THF(テトラヒドロフラン)などを適用することができる。   When converting the precursor into an organic semiconductor, a reaction catalyst such as hydrogen chloride gas is added as well as heat treatment. Typical solvents for dissolving these soluble organic semiconductor materials include toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole, chloroform, dichloromethane, γ-butyllactone, butyl cellosolve, cyclohexane, NMP (N-methyl-2) -Pyrrolidone), cyclohexanone, 2-butanone, dioxane, dimethylformamide (DMF), THF (tetrahydrofuran), or the like can be applied.

本実施の形態では、半導体層507及び一導電性を有する半導体層509として非晶質半導体層を形成する。一導電性を有する半導体層509としては、n型を付与する不純物元素であるリン(P)を含むn型を有する半導体層を形成する。一導電性を有する半導体層509は、ソース領域及びドレイン領域として機能し、半導体層507と、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層と、のオーミック接触を良好にする。なお、一導電性を有する半導体層509は必要に応じて形成すればよく、n型を付与する不純物元素(P、As)を有するn型を有する半導体層やp型を付与する不純物元素(B)を有するp型を有する半導体層を形成することができる。   In this embodiment, an amorphous semiconductor layer is formed as the semiconductor layer 507 and the semiconductor layer 509 having one conductivity. As the semiconductor layer 509 having one conductivity, an n-type semiconductor layer containing phosphorus (P) which is an impurity element imparting n-type conductivity is formed. The semiconductor layer 509 having one conductivity functions as a source region and a drain region, and improves ohmic contact between the semiconductor layer 507 and the conductive layer functioning as a source electrode or a drain electrode. Note that the semiconductor layer 509 having one conductivity may be formed as necessary, and an n-type semiconductor layer including an n-type impurity element (P, As) or a p-type impurity element (B A p-type semiconductor layer can be formed.

次に、半導体層509上に光吸収層562を形成する。そして、フォトマスク566を介して、光吸収層562側からレーザビーム572を照射する。レーザビーム572は、フォトマスク566の透過領域568を透過し、遮光領域570では遮光される(図7(A)参照)。   Next, a light absorption layer 562 is formed over the semiconductor layer 509. Then, the laser beam 572 is irradiated from the light absorption layer 562 side through the photomask 566. The laser beam 572 is transmitted through the transmission region 568 of the photomask 566 and is blocked by the light-blocking region 570 (see FIG. 7A).

光吸収層562は、上述した光吸収層550と同様に形成すればよい。   The light absorption layer 562 may be formed in the same manner as the light absorption layer 550 described above.

フォトマスク566は、レーザビーム572を透過する透過領域568と、レーザビーム572を遮光する遮光領域570とを有し、透過領域568と遮光領域570とで所望のパターンが形成されている。フォトマスク566に形成されたパターン、具体的には遮光領域570のパターンに対応して半導体層507及び一導電性を有する半導体層509は加工され、残存することになる。フォトマスク566は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料でパターンを形成したものを用いればよい。もちろん、フォトマスク554と同様に、フォトマスク566を構成する遮光領域570は、遮光性に優れ、且つレーザビーム572のエネルギーに耐性のある材料を用いる。   The photomask 566 includes a transmission region 568 that transmits the laser beam 572 and a light-blocking region 570 that blocks the laser beam 572, and a desired pattern is formed by the transmission region 568 and the light-blocking region 570. The semiconductor layer 507 and the semiconductor layer 509 having one conductivity are processed and remain corresponding to the pattern formed on the photomask 566, specifically, the pattern of the light shielding region 570. As the photomask 566, a light-transmitting substrate surface with a pattern formed using a light-blocking material may be used. Needless to say, like the photomask 554, the light-blocking region 570 included in the photomask 566 is formed using a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 572.

レーザビーム572は、前述したレーザビーム560と同様に、光吸収層562に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択すればよい。また、レーザビーム572のエネルギーは、光吸収層562内における気体の放出や光吸収層562の蒸発等を起こす程度が好ましい。   As the laser beam 572, a laser beam having energy absorbed by the light absorption layer 562 may be selected as appropriate, similarly to the laser beam 560 described above. The energy of the laser beam 572 is preferably such that gas is emitted from the light absorption layer 562 or the light absorption layer 562 is evaporated.

フォトマスク566を透過したレーザビーム572は、光吸収層562で吸収される。光吸収層562は、レーザビーム572の照射領域でレーザアブレーションされ、除去される。つまり、光吸収層562で吸収されたレーザビーム572のエネルギーにより、光吸収層562の照射領域はレーザアブレーションされ、除去される。そして、光吸収層563が残存する(図7(B)参照)。レーザビーム572照射後は、N等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行ってもよい。このようにすることで、アブレーションに起因するゴミ、残渣等をより低減することができる。 The laser beam 572 that has passed through the photomask 566 is absorbed by the light absorption layer 562. The light absorption layer 562 is removed by laser ablation in the irradiation region of the laser beam 572. That is, the irradiation region of the light absorption layer 562 is laser ablated and removed by the energy of the laser beam 572 absorbed by the light absorption layer 562. Then, the light absorption layer 563 remains (see FIG. 7B). After irradiation with the laser beam 572, a gas such as N 2 may be jetted or cleaning using a liquid may be performed. By doing in this way, the dust, residue, etc. resulting from ablation can be reduced more.

次に、光吸収層563をマスクとして一導電性を有する半導体層509及び半導体層507の一部をエッチング除去し、一導電性を有する半導体層505及び半導体層508を形成する。一導電性を有する半導体層505及び半導体層508は、適宜ドライエッチング法やウェットエッチング法を適用して、異方性エッチング又は等方性エッチングを行うことで形成すればよい。   Next, part of the semiconductor layers 509 and 507 having one conductivity is etched using the light absorption layer 563 as a mask, so that the semiconductor layers 505 and 508 having one conductivity are formed. The semiconductor layers 505 and 508 having one conductivity may be formed by performing anisotropic etching or isotropic etching by appropriately applying a dry etching method or a wet etching method.

本実施の形態では、異方性エッチングで半導体層505及び半導体層508を形成する。半導体層505及び半導体層508の側面は、垂直形状を有する。異方性エッチングは、Cl、BCl、SiClもしくはCClなどを代表とする塩素系ガス、CF、CHF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガス又はO等を用いて、ドライエッチングを行えばよい。 In this embodiment, the semiconductor layer 505 and the semiconductor layer 508 are formed by anisotropic etching. Side surfaces of the semiconductor layer 505 and the semiconductor layer 508 have a vertical shape. The anisotropic etching is performed using chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 or CCl 4, fluorine-based gas typified by CF 4 , CHF 3 , SF 6 or NF 3, or O 2 . And dry etching may be performed.

所望の形状の半導体層505及び半導体層508を形成した後、マスクとして用いた光吸収層563は除去する(図7(C)参照)。   After the semiconductor layers 505 and 508 having desired shapes are formed, the light absorption layer 563 used as a mask is removed (see FIG. 7C).

光吸収層563は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法を用いてエッチング除去する方法や、レーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用して除去すればよい。レーザアブレーションを利用する場合は、N等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行うことにより、アブレーションに起因するゴミ、残渣等をより低減することができる。 The light absorption layer 563 may be removed by a method of etching and removing using a wet etching method or a dry etching method, or laser ablation by laser beam irradiation. When laser ablation is used, dust, residues, and the like resulting from ablation can be further reduced by performing jetting of a gas such as N 2 or cleaning using a liquid.

なお、半導体層505又は半導体層508は、実施の形態1等で説明したような方法を用いず、各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ナノインプリント法、液滴吐出法、ディスペンサ法、選択的な塗布法などを用いて形成してもよい。このような方法を用いると、所望の場所に選択的に半導体層を形成することができる。   Note that the semiconductor layer 505 or the semiconductor layer 508 is not printed using the method described in Embodiment 1 or the like, and various printing methods (screen (stencil printing), offset (lithographic printing), relief printing and gravure (intaglio printing) are used. Or the like, a nanoimprint method, a droplet discharge method, a dispenser method, a selective coating method, or the like. When such a method is used, a semiconductor layer can be selectively formed at a desired place.

また、半導体層505又は半導体層508は、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術により形成してもよい。   Further, the semiconductor layer 505 or the semiconductor layer 508 may be formed by a lithography technique using a photoresist.

半導体層508は、完成するトランジスタのチャネルを形成する。また、半導体層505は、完成するトランジスタのソース領域又はドレイン領域を形成する。   The semiconductor layer 508 forms a channel of the completed transistor. In addition, the semiconductor layer 505 forms a source region or a drain region of a completed transistor.

次に、半導体層505上に導電層511を形成する(図8(A)参照)。導電層511の一部は、完成するトランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する。   Next, a conductive layer 511 is formed over the semiconductor layer 505 (see FIG. 8A). Part of the conductive layer 511 functions as a source electrode or a drain electrode of the completed transistor.

導電層511は、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)、Mo(モリブデン)、Ta(タンタル)、Ti(チタン)から選ばれた元素、又は当該元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料等を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。また、導電層511は、単層構造でも積層構造でもよい。   The conductive layer 511 includes an element selected from Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), Al (aluminum), Mo (molybdenum), Ta (tantalum), and Ti (titanium). Alternatively, an alloy material or a compound material containing the element as a main component can be used. Alternatively, light-transmitting indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined. In addition, the conductive layer 511 may have a single-layer structure or a stacked structure.

導電層511は、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などを用いて形成することができる。   The conductive layer 511 can be formed by a sputtering method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a low pressure CVD method (LPCVD method), a CVD method such as a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition), or the like.

次に、導電層511上に光吸収層574を形成する。そして、フォトマスク578を介して、光吸収層574側からレーザビーム584を照射する。レーザビーム584は、フォトマスク578の透過領域580を透過し、遮光領域582では遮光される(図8(A)参照)。   Next, a light absorption layer 574 is formed over the conductive layer 511. Then, the laser beam 584 is irradiated from the light absorption layer 574 side through the photomask 578. The laser beam 584 is transmitted through the transmission region 580 of the photomask 578 and is blocked by the light-blocking region 582 (see FIG. 8A).

光吸収層574は、上述した光吸収層550、562と同様に形成すればよい。   The light absorption layer 574 may be formed in the same manner as the light absorption layers 550 and 562 described above.

フォトマスク578は、レーザビーム584を透過する透過領域580と、レーザビーム584を遮光する遮光領域582とを有し、透過領域580と遮光領域582とで、所望のパターンが形成されている。具体的には、遮光領域582のパターンに対応して導電層511及び一導電性を有する半導体層505は加工され、残存することになる。フォトマスク578は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料でパターンを形成したものを用いればよい。もちろん、フォトマスク578を構成する遮光領域582は、フォトマスク554、566と同様に、遮光性に優れ、且つレーザビーム584のエネルギーに耐性のある材料を用いる。   The photomask 578 includes a transmission region 580 that transmits the laser beam 584 and a light-blocking region 582 that blocks the laser beam 584, and a desired pattern is formed by the transmission region 580 and the light-blocking region 582. Specifically, the conductive layer 511 and the semiconductor layer 505 having one conductivity are processed and remain corresponding to the pattern of the light shielding region 582. As the photomask 578, a substrate in which a pattern is formed using a light-blocking material on a light-transmitting substrate surface may be used. Needless to say, the light-blocking region 582 included in the photomask 578 is formed using a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 584, similar to the photomasks 554 and 566.

レーザビーム584は、前述したレーザビーム560、572と同様に、光吸収層574に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択すればよい。また、レーザビーム584のエネルギーは、光吸収層574内における気体の放出や光吸収層574の蒸発等を起こす程度が好ましい。   As the laser beam 584, a laser beam having energy absorbed by the light absorption layer 574 may be selected as appropriate, similarly to the laser beams 560 and 572 described above. Further, it is preferable that the energy of the laser beam 584 cause gas emission in the light absorption layer 574, evaporation of the light absorption layer 574, and the like.

フォトマスク578を透過したレーザビーム584は、光吸収層574で吸収される。光吸収層574は、レーザビーム584の照射領域でレーザアブレーションされ、除去される。つまり、光吸収層574で吸収されたレーザビーム584のエネルギーにより、光吸収層574の照射領域はレーザアブレーションされ、除去される。そして、光吸収層575a、光吸収層575bが残存する(図8(B)参照)。レーザビーム584照射後は、N等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行ってもよい。このようにすることで、アブレーションに起因するゴミ、残渣等をより低減することができる。 The laser beam 584 that has passed through the photomask 578 is absorbed by the light absorption layer 574. The light absorption layer 574 is removed by laser ablation in the region irradiated with the laser beam 584. That is, the irradiation region of the light absorption layer 574 is laser ablated and removed by the energy of the laser beam 584 absorbed by the light absorption layer 574. Then, the light absorption layer 575a and the light absorption layer 575b remain (see FIG. 8B). After irradiation with the laser beam 584, gas such as N 2 may be jetted or cleaning using a liquid may be performed. By doing in this way, the dust, residue, etc. resulting from ablation can be reduced more.

次に、光吸収層575a、575bをマスクとして、導電層511の一部をエッチング除去する(図8(C)参照)。導電層511は、適宜ドライエッチング法又はウェットエッチング法を適用して、異方性エッチング又は等方性エッチングを行えばよい。   Next, part of the conductive layer 511 is removed by etching using the light absorption layers 575a and 575b as a mask (see FIG. 8C). The conductive layer 511 may be anisotropically etched or isotropically etched by appropriately applying a dry etching method or a wet etching method.

本実施の形態では、異方性エッチングで、側面が垂直形状を有する導電層512a、512bを形成する。例えば、異方性エッチングは、Cl、BCl、SiClもしくはCClなどを代表とする塩素系ガス、CF、CHF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガス又はO等のエッチングガスを用いてドライエッチングを行えばよい。 In this embodiment mode, the conductive layers 512a and 512b whose side surfaces have a vertical shape are formed by anisotropic etching. For example, anisotropic etching is performed using chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 or CCl 4, fluorine-based gas typified by CF 4 , CHF 3 , SF 6 or NF 3, or O 2. Dry etching may be performed using an etching gas such as.

所望の形状の導電層512a、512b等を形成した後、マスクとして用いた光吸収層575a、575bは除去する(図9(A)参照)。   After the conductive layers 512a and 512b having a desired shape are formed, the light absorption layers 575a and 575b used as masks are removed (see FIG. 9A).

光吸収層575a、575bは、ウェットエッチング法、ドライエッチング法を用いてエッチング除去する方法や、レーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用して除去すればよい。レーザアブレーションを利用する場合は、N、空気等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行うことにより、アブレーションに起因するゴミ、残渣等をより低減することができる。 The light absorption layers 575a and 575b may be removed by a method of etching and removing using a wet etching method or a dry etching method, or laser ablation by laser beam irradiation. When laser ablation is used, dust, residues, and the like due to ablation can be further reduced by performing jetting of a gas such as N 2 or air, or cleaning using a liquid.

なお、導電層512a、512bは、実施の形態1等で説明したようなレーザビームを照射して起きるアブレーション現象を利用してマスクを形成する方法を用いず、各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ナノインプリント法、液滴吐出法、ディスペンサ法、選択的な塗布法などを用いて形成してもよい。このような方法を用いると、所望の場所に選択的に導電層を形成することができる。   Note that the conductive layers 512a and 512b can be printed by various printing methods (screen (stencil) printing) without using a method of forming a mask by utilizing the ablation phenomenon caused by laser beam irradiation as described in the first embodiment or the like. , Offset (lithographic) printing, letterpress printing, gravure (intaglio printing) and other desired patterns), nanoimprinting, droplet ejection, dispenser, selective coating, etc. Good. When such a method is used, a conductive layer can be selectively formed at a desired place.

また、導電層512a、512bは、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術により形成してもよい。   In addition, the conductive layers 512a and 512b may be formed by a lithography technique using a photoresist.

導電層512a、512bは、完成するトランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する。   The conductive layers 512a and 512b function as a source electrode or a drain electrode of the completed transistor.

次に、導電層512a、導電層512bをマスクとして、一導電性を有する半導体層505の一部をエッチング除去し、半導体層508の一部を露出させる(図9(B)参照)。一導電性を有する半導体層505のエッチングは、適宜ドライエッチング法又はウェットエッチング法を適用して行えばよい。ドライエッチング法を適用した場合は、半導体層508の露出する部分が多少エッチングされて膜厚が減少し、半導体層508の他の部分に比べて露出部が凹むことがある。   Next, using the conductive layers 512a and 512b as masks, part of the semiconductor layer 505 having one conductivity is removed by etching, so that part of the semiconductor layer 508 is exposed (see FIG. 9B). Etching of the semiconductor layer 505 having one conductivity may be performed by appropriately applying a dry etching method or a wet etching method. In the case where the dry etching method is applied, an exposed portion of the semiconductor layer 508 is slightly etched to reduce the film thickness, and the exposed portion may be recessed compared to other portions of the semiconductor layer 508.

以上の工程で、逆スタガ型トランジスタ(ボトムゲート型トランジスタともいわれる)であるトランジスタ520を作製することができる(図9(B)参照)。   Through the above steps, a transistor 520 that is an inverted staggered transistor (also referred to as a bottom-gate transistor) can be manufactured (see FIG. 9B).

なお、本実施の形態では、種々の工程でレーザビームの照射によるアブレーションを利用してパターンを形成したが、本発明はこれに限らず、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術を用いて形成してもよい。もちろん、その他の選択的にパターンを形成できる技術を用いてもよい。本発明は、少なくとも1つの製造工程で、レーザビームの照射によるアブレーションを利用してマスクを形成し、当該マスクを用いてエッチング加工して所望のパターンを得る方法を用いることを特徴とする。   In this embodiment mode, a pattern is formed by utilizing ablation by laser beam irradiation in various steps. However, the present invention is not limited to this, and the pattern may be formed by using a lithography technique using a photoresist. Good. Of course, other techniques that can selectively form a pattern may be used. The present invention is characterized in that in at least one manufacturing process, a mask is formed using ablation by laser beam irradiation, and a desired pattern is obtained by etching using the mask.

本発明を適用することで、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程の回数を削減して、トランジスタを作製することができる。したがって、リソグラフィー工程が簡略化するため、スループットを向上させることができる。   By applying the present invention, a transistor can be manufactured by reducing the number of lithography steps using a photoresist. Accordingly, since the lithography process is simplified, the throughput can be improved.

また、本発明を適用することで、フォトレジストに含まれる不純物等の汚染を防ぐことができ、トランジスタの特性劣化を防止できる。その結果、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。   In addition, by applying the present invention, contamination such as impurities contained in a photoresist can be prevented, and deterioration of transistor characteristics can be prevented. As a result, a highly reliable semiconductor device can be obtained.

また、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、本発明を大面積基板に適用することで、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、半導体装置を量産性良く製造することができる。   In addition, by using a planar laser beam having a large area such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. Therefore, by applying the present invention to a large-area substrate, many patterns can be formed in a short time, and a semiconductor device can be manufactured with high productivity.

本実施の形態は、実施の形態1乃至3と、適宜自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3 as appropriate.

(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態4と異なる逆スタガ型トランジスタを作製する方法について、図21、図22を用いて説明する。なお、上記実施の形態4と重複する構成は同じ符号で示し、説明は一部省略又は簡略化する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a method for manufacturing an inverted staggered transistor, which is different from that in Embodiment 4, will be described with reference to FIGS. Note that the same components as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is partially omitted or simplified.

基板500上に、下地絶縁層502、導電層504を実施の形態4で示したように形成する(図6(C)参照)。導電層504は、ゲート電極として機能する。   A base insulating layer 502 and a conductive layer 504 are formed over the substrate 500 as described in Embodiment 4 (see FIG. 6C). The conductive layer 504 functions as a gate electrode.

導電層504上に、ゲート絶縁層1506、半導体層1507、一導電性を有する半導体層1509、光吸収層1511を順次積層形成する(図21(A)参照)。   A gate insulating layer 1506, a semiconductor layer 1507, a semiconductor layer 1509 having one conductivity, and a light absorption layer 1511 are sequentially stacked over the conductive layer 504 (see FIG. 21A).

ゲート絶縁層1506は、上記実施の形態4で示したゲート絶縁層506と同様に形成すればよい。例えば、CVD法、スパッタリング法等により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて形成すればよく、単層構造でも積層構造でもよい。   The gate insulating layer 1506 may be formed in a manner similar to that of the gate insulating layer 506 described in Embodiment 4. For example, an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide may be formed by a CVD method, a sputtering method, or the like, and may have a single-layer structure or a stacked structure.

半導体層1507、一導電性を有する半導体層1509は、上記実施の形態4で示した半導体層507、一導電性を有する半導体層509と同様に形成すればよい。例えば、シリコン、シリコンゲルマニウム等の半導体材料を用いて、スパッタリング法、CVD法により、単層構造又は積層構造で形成する。また、半導体層1507は、非晶質半導体でも結晶性半導体でもよい。結晶性半導体は、非晶質半導体をレーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等を用いて形成することができる。   The semiconductor layer 1507 and the semiconductor layer 1509 having one conductivity may be formed in a manner similar to that of the semiconductor layer 507 and the semiconductor layer 509 having one conductivity described in Embodiment 4. For example, a single layer structure or a stacked structure is formed by a sputtering method or a CVD method using a semiconductor material such as silicon or silicon germanium. The semiconductor layer 1507 may be an amorphous semiconductor or a crystalline semiconductor. The crystalline semiconductor can be formed using an amorphous semiconductor by a laser crystallization method, a thermal crystallization method, a thermal crystallization method using an element that promotes crystallization such as nickel, or the like.

一導電性を有する半導体層1509は、必要に応じて形成すればよい。当該半導体層1509を設けることで、チャネルを形成する半導体層1507とソース電極又はドレイン電極として機能する導電層とのオーミック接触を良好にすることができる。   The semiconductor layer 1509 having one conductivity may be formed as necessary. By providing the semiconductor layer 1509, ohmic contact between the semiconductor layer 1507 forming the channel and the conductive layer functioning as a source electrode or a drain electrode can be improved.

光吸収層1511は、レーザビーム1572を吸収することができる導電材料を用いて形成する。例えば、光吸収層1511は、導電材料、半導体材料、又は絶縁材料を用いて形成する。具体的には、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、銅(Cu)、又はアルミニウム(Al)の元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物(窒素化合物、酸素化合物、炭素化合物、ハロゲン化合物など)等の導電材料を用いて、蒸着法、スパッタリング法、又はCVD法等により形成する。なお、光吸収層1511としては、その他、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、酸化インジウム、リン化インジウム、窒化インジウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、チタン酸ストロンチウム等の半導体材料、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の有機樹脂材料や、シロキサン、ポリシラザン等の絶縁材料を用いることができる。また、硫化亜鉛、窒化シリコン、硫化水銀、塩化アルミニウム等を用いることができる。絶縁材料を用いて光吸収層1511を形成する場合、塗布法により形成すればよい。また、光吸収層1511は、単層構造でも積層構造でもよい。本実施の形態では、光吸収層1511の一部を、完成するトランジスタのソース電極又はドレイン電極として用いる。   The light absorption layer 1511 is formed using a conductive material that can absorb the laser beam 1572. For example, the light absorption layer 1511 is formed using a conductive material, a semiconductor material, or an insulating material. Specifically, an element of chromium (Cr), molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), cobalt (Co), copper (Cu), or aluminum (Al), or the element as a main component It is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like using a conductive material such as an alloy material or a compound (such as a nitrogen compound, an oxygen compound, a carbon compound, or a halogen compound). The light absorption layer 1511 includes silicon, germanium, silicon germanium, molybdenum oxide, tin oxide, bismuth oxide, vanadium oxide, nickel oxide, zinc oxide, gallium arsenide, gallium nitride, indium oxide, indium phosphide, Use semiconductor materials such as indium nitride, cadmium sulfide, cadmium telluride, strontium titanate, organic resin materials such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist or benzocyclobutene, and insulating materials such as siloxane and polysilazane. it can. Further, zinc sulfide, silicon nitride, mercury sulfide, aluminum chloride, or the like can be used. In the case where the light absorption layer 1511 is formed using an insulating material, it may be formed by a coating method. The light absorption layer 1511 may have a single-layer structure or a stacked structure. In this embodiment, part of the light absorption layer 1511 is used as a source electrode or a drain electrode of a completed transistor.

フォトマスク1566を介して、光吸収層1511側からレーザビーム1572を照射する。レーザビーム1572は、フォトマスク1566の透過領域1568を透過し、遮光領域1570では遮光される(図21(A)参照)。   Irradiation with a laser beam 1572 is performed from the light absorption layer 1511 side through the photomask 1566. The laser beam 1572 is transmitted through the transmission region 1568 of the photomask 1566 and is blocked by the light-blocking region 1570 (see FIG. 21A).

フォトマスク1566は、レーザビーム1572を透過する透過領域1568と、遮光する遮光領域1570とを有し、透過領域1568と遮光領域1570とで所望のパターンが形成されている。例えば、フォトマスク1566は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料でパターンを形成したものを用いればよい。なお、フォトマスク1566を構成する遮光領域1570は、遮光性に優れ、且つレーザビーム1572のエネルギーに耐性のある材料を用いて形成する。   The photomask 1566 includes a transmission region 1568 that transmits the laser beam 1572 and a light-shielding region 1570 that shields light, and a desired pattern is formed by the transmission region 1568 and the light-shielding region 1570. For example, the photomask 1566 may be formed by forming a pattern using a light-shielding material on a light-transmitting substrate surface. Note that the light-blocking region 1570 included in the photomask 1566 is formed using a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 1572.

レーザビーム1572としては、光吸収層1511に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択する。代表的には、紫外領域、可視領域、又は赤外領域のレーザビームを適宜選択して照射する。具体的に用いるレーザ発振器等は、上記実施の形態4に準じる。   As the laser beam 1572, one having energy absorbed by the light absorption layer 1511 is appropriately selected. Typically, irradiation is performed by appropriately selecting a laser beam in an ultraviolet region, a visible region, or an infrared region. A laser oscillator or the like specifically used is in accordance with the fourth embodiment.

レーザビーム1572の断面形状は、円形、楕円形、矩形、または線状(厳密には細長い長方形状)を適宜用いればよい。また、このような断面形状となるように光学系で加工すると好ましい。   As a cross-sectional shape of the laser beam 1572, a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, or a linear shape (strictly, an elongated rectangular shape) may be used as appropriate. Further, it is preferable to process with an optical system so as to have such a cross-sectional shape.

また、レーザビーム1572のエネルギーは、光吸収層1511内における気体の放出や光吸収層の蒸発等を起こす程度が好ましい。   The energy of the laser beam 1572 is preferably such that gas is emitted from the light absorption layer 1511 or the light absorption layer is evaporated.

フォトマスク1566を透過したレーザビーム1572は、光吸収層1511で吸収される。光吸収層1511は、レーザビーム1572の照射領域でレーザアブレーションされ、除去される。そして、光吸収層1513が残存する(図21(B)参照)。なお、レーザビーム1572照射後は、N、空気等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行ってもよい。 The laser beam 1572 transmitted through the photomask 1566 is absorbed by the light absorption layer 1511. The light absorption layer 1511 is removed by laser ablation in the irradiation region of the laser beam 1572. Then, the light absorption layer 1513 remains (see FIG. 21B). Note that after irradiation with the laser beam 1572, jetting of a gas such as N 2 or air, or cleaning using a liquid may be performed.

光吸収層1513をマスクとして一導電性を有する半導体層1509及び半導体層1507の一部をエッチング除去し、一導電性を有する半導体層1510及び半導体層1508を形成する(図21(C)参照)。一導電性を有する半導体層1510及び半導体層1508は、適宜ドライエッチング法やウェットエッチング法を適用して、異方性エッチング又は等方性エッチングを行えばよい。   The semiconductor layer 1509 having one conductivity and part of the semiconductor layer 1507 are removed by etching using the light absorption layer 1513 as a mask to form the semiconductor layer 1510 and the semiconductor layer 1508 having one conductivity (see FIG. 21C). . The semiconductor layer 1510 and the semiconductor layer 1508 having one conductivity may be anisotropically etched or isotropically etched by appropriately applying a dry etching method or a wet etching method.

本実施の形態では、異方性エッチングを行い、垂直形状の側面を有する半導体層1508、一導電性を有する半導体層1510を形成する。異方性エッチングは、Cl、BCl、SiClもしくはCClなどを代表とする塩素系ガス、CF、CHF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガス又はO等を用いたドライエッチングを行えばよい。 In this embodiment mode, anisotropic etching is performed to form a semiconductor layer 1508 having a side surface with a vertical shape and a semiconductor layer 1510 having one conductivity. The anisotropic etching is performed using chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 or CCl 4, fluorine-based gas typified by CF 4 , CHF 3 , SF 6 or NF 3, or O 2 . The dry etching used may be performed.

次に、フォトマスク1574を介して、光吸収層1513側からレーザビーム1576を照射する。レーザビーム1576は、フォトマスク1574の透過領域1578を透過し、遮光領域1580では遮光される(図21(D)参照)。   Next, the laser beam 1576 is irradiated from the light absorption layer 1513 side through the photomask 1574. The laser beam 1576 is transmitted through the transmission region 1578 of the photomask 1574 and is blocked by the light-blocking region 1580 (see FIG. 21D).

フォトマスク1574は、透過領域1578と遮光領域1580とで、所望のパターンを形成している。フォトマスク1574は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料でパターンを形成したものを用いればよい。フォトマスク1574を構成する遮光領域1580は、フォトマスク1566と同様に、遮光性に優れ、且つレーザビーム1576のエネルギーに耐性のある材料を用いる。   The photomask 1574 forms a desired pattern with a transmissive region 1578 and a light-shielding region 1580. As the photomask 1574, a light-transmitting substrate surface with a pattern formed using a light-blocking material may be used. For the light-blocking region 1580 included in the photomask 1574, a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 1576 is used, like the photomask 1566.

レーザビーム1576は、前述したレーザビーム1572と同様に、光吸収層1513(光吸収層1511)に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択すればよい。また、レーザビーム1576のエネルギーは、光吸収層1513内における気体の放出や光吸収層の蒸発等を起こす程度が好ましい。   As the laser beam 1576, a laser beam having energy absorbed by the light absorption layer 1513 (light absorption layer 1511) may be selected as appropriate, similarly to the laser beam 1572 described above. Further, it is preferable that the energy of the laser beam 1576 be such as to cause gas emission in the light absorption layer 1513 or evaporation of the light absorption layer.

フォトマスク1574を透過したレーザビーム1576は、光吸収層1513で吸収される。光吸収層1513は、レーザビーム1576の照射領域でレーザアブレーションされ、除去される。そして、光吸収層1512a、光吸収層1512bが残存する(図22(A)参照)。光吸収層1512a、1512bは分離している。レーザビーム1576照射後は、N、空気等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行ってもよい。このようにすることで、アブレーションに起因するゴミ、残渣等を低減することができる。 The laser beam 1576 that has passed through the photomask 1574 is absorbed by the light absorption layer 1513. The light absorption layer 1513 is removed by laser ablation in the irradiation region of the laser beam 1576. Then, the light absorption layer 1512a and the light absorption layer 1512b remain (see FIG. 22A). The light absorption layers 1512a and 1512b are separated. After irradiation with the laser beam 1576, jetting of a gas such as N 2 or air, or cleaning using a liquid may be performed. By doing in this way, the dust, residue, etc. resulting from ablation can be reduced.

光吸収層1512a、1512bをマスクとして、半導体層1508の一部が露出するように一導電性を有する半導体層1510をエッチングし、一導電性を有する半導体層1514a、1514bを形成する(図22(B)参照)。エッチングは、ドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて、異方性エッチング又は等方性エッチングを行えばよい。   Using the light absorption layers 1512a and 1512b as masks, the semiconductor layer 1510 having one conductivity is etched so that a part of the semiconductor layer 1508 is exposed to form semiconductor layers 1514a and 1514b having one conductivity (FIG. 22 ( B)). Etching may be performed by anisotropic etching or isotropic etching using a dry etching method or a wet etching method.

本実施の形態では、異方性エッチングを用いて、側面が垂直形状の光吸収層1512a、1512b、及び半導体層1514a、1514bを形成する。例えば、異方性エッチングは、Cl、BCl、SiClもしくはCClなどを代表とする塩素系ガス、CF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガス又はO等のエッチングガスを用いたドライエッチングを行えばよい。ドライエッチングを行った場合は、半導体層1508の露出部分が多少エッチングされ膜厚が減少して、半導体層1508の他の部分に比べて露出部分が凹むことがある。 In this embodiment, light absorption layers 1512a and 1512b and semiconductor layers 1514a and 1514b whose side surfaces are vertical are formed by anisotropic etching. For example, the anisotropic etching is performed by etching a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 or CCl 4 , a fluorine-based gas typified by CF 4 , SF 6 or NF 3, or O 2. Dry etching using a gas may be performed. When dry etching is performed, the exposed portion of the semiconductor layer 1508 may be slightly etched to reduce the film thickness, and the exposed portion may be recessed compared to other portions of the semiconductor layer 1508.

次に、光吸収層1512a、1512b上に層間絶縁層1516を形成する(図22(C)参照)。   Next, an interlayer insulating layer 1516 is formed over the light absorption layers 1512a and 1512b (see FIG. 22C).

絶縁層1516は、レーザビームを透過することができる材料を用いて形成する。例えば、絶縁層1516は、スパッタリング法やCVD法等により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の透光性の無機絶縁材料を用いて形成する。また、絶縁層1516は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の透光性の有機絶縁材料を用いて形成してもよい。   The insulating layer 1516 is formed using a material that can transmit a laser beam. For example, the insulating layer 1516 is formed using a light-transmitting inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide by a sputtering method, a CVD method, or the like. The insulating layer 1516 may be formed using a light-transmitting organic insulating material such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene.

次に、フォトマスク1582を介して、絶縁層1516側からレーザビーム1584を照射する。レーザビーム1584は、フォトマスク1582の透過領域1586を透過し、遮光領域1588では遮光される(図22(C)参照)。   Next, the laser beam 1584 is irradiated from the insulating layer 1516 side through the photomask 1582. The laser beam 1584 is transmitted through the transmission region 1586 of the photomask 1582 and is blocked by the light-blocking region 1588 (see FIG. 22C).

フォトマスク1582は、透過領域1586と遮光領域1588とで、所望のパターンが形成されている。フォトマスク1582は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料でパターンを形成したものを用いればよい。フォトマスク1582を構成する遮光領域1588は、フォトマスク1566と同様に、遮光性に優れ、且つレーザビーム1584のエネルギーに耐性のある材料を用いる。   The photomask 1582 is formed with a desired pattern of a transmissive region 1586 and a light-shielding region 1588. The photomask 1582 may be formed using a light-transmitting substrate surface with a pattern formed using a light-blocking material. For the light-blocking region 1588 included in the photomask 1582, a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 1584 is used, like the photomask 1566.

レーザビーム1584は、前述したレーザビーム1572と同様に、光吸収層1512a、1512b(光吸収層1513)に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択すればよい。また、レーザビーム1584のエネルギーは、光吸収層1512a、1512b内における気体の放出や光吸収層の蒸発等を起こす程度が好ましい。   As the laser beam 1584, a laser beam having energy absorbed by the light absorption layers 1512 a and 1512 b (light absorption layer 1513) may be selected as appropriate, similarly to the laser beam 1572 described above. The energy of the laser beam 1584 is preferably such that gas is emitted from the light absorption layers 1512a and 1512b and the light absorption layer evaporates.

フォトマスク1582を透過したレーザビーム1584は、絶縁層1516を透過し、光吸収層1512a、1512bで吸収される。光吸収層1512a、1512bは、レーザビーム1584の照射領域でレーザアブレーションされ、照射領域の光吸収層1512a、1512bとともに上層の絶縁層1516が除去される。   The laser beam 1584 that has passed through the photomask 1582 passes through the insulating layer 1516 and is absorbed by the light absorption layers 1512a and 1512b. The light absorption layers 1512a and 1512b are laser ablated in the irradiation region of the laser beam 1584, and the upper insulating layer 1516 is removed together with the light absorption layers 1512a and 1512b in the irradiation region.

レーザビーム1584照射後は、N、空気等の気体の噴射、又は液体を用いた洗浄を行ってもよい。このようにすることで、アブレーションに起因するゴミ、残渣等を低減することができる。 After irradiation with the laser beam 1584, N 2 , gas such as air, or cleaning using a liquid may be performed. By doing in this way, the dust, residue, etc. resulting from ablation can be reduced.

なお、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術によって絶縁層1516に開口を形成してもよい。その場合、絶縁層は、レーザビームを透過する透光性の材料には限定されない。   Note that an opening may be formed in the insulating layer 1516 by a lithography technique using a photoresist. In that case, the insulating layer is not limited to a light-transmitting material which transmits a laser beam.

次に、絶縁層1516上、当該絶縁層1516及び光吸収層1512a、1512bに形成された開口に導電層1518a、導電層1518bを形成する(図22(D)参照)。導電層1518a、1518bは、光吸収層1512a、1512b、半導体層1514a、1514bと電気的に接続する。   Next, a conductive layer 1518a and a conductive layer 1518b are formed over the insulating layer 1516 in openings formed in the insulating layer 1516 and the light absorption layers 1512a and 1512b (see FIG. 22D). The conductive layers 1518a and 1518b are electrically connected to the light absorption layers 1512a and 1512b and the semiconductor layers 1514a and 1514b.

導電層1518a、1518bは、Ag(銀)、Au(金)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)、銅(Cu)等の元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物などの導電材料を用いて形成すればよい。また、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。   The conductive layers 1518a and 1518b include elements such as Ag (silver), Au (gold), aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium (Cr), and copper (Cu). Alternatively, a conductive material such as an alloy material or a compound containing the element as a main component may be used. Further, indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined.

以上の工程で、逆スタガ型トランジスタであるトランジスタを作製することができる。   Through the above steps, a transistor that is an inverted staggered transistor can be manufactured.

なお、本実施の形態では、種々の工程でレーザビームの照射によるアブレーションを利用してパターンを形成したが、本発明はこれに限らず、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィー技術を用いて形成してもよい。もちろん、その他の選択的にパターンを形成できる技術を用いてもよい。本発明は、少なくとも1つの製造工程で、レーザビームの照射によるアブレーションを利用してマスクを形成し、当該マスクを用いてエッチング加工して所望のパターンを得る方法を用いることを特徴とする。   In this embodiment mode, a pattern is formed by utilizing ablation by laser beam irradiation in various steps. However, the present invention is not limited to this, and the pattern is formed by using a lithography technique using a photoresist material. Also good. Of course, other techniques that can selectively form a pattern may be used. The present invention is characterized in that in at least one manufacturing process, a mask is formed using ablation by laser beam irradiation, and a desired pattern is obtained by etching using the mask.

本発明を適用することで、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程の回数を削減して、トランジスタを作製することができる。したがって、リソグラフィー工程が簡略化するため、スループットを向上させることができる。   By applying the present invention, a transistor can be manufactured by reducing the number of lithography steps using a photoresist. Accordingly, since the lithography process is simplified, the throughput can be improved.

また、本発明を適用することで、フォトレジストに含まれる不純物等の汚染を防ぐことができ、トランジスタの特性劣化を防止できる。その結果、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。   In addition, by applying the present invention, contamination such as impurities contained in a photoresist can be prevented, and deterioration of transistor characteristics can be prevented. As a result, a highly reliable semiconductor device can be obtained.

また、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、本発明を大面積基板に適用することで、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、半導体装置を量産性良く製造することができる。   In addition, by using a planar laser beam having a large area such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. Therefore, by applying the present invention to a large-area substrate, many patterns can be formed in a short time, and a semiconductor device can be manufactured with high productivity.

本実施の形態は、実施の形態1乃至4と、適宜組み合わせることができる。   This embodiment can be combined with any of Embodiments 1 to 4 as appropriate.

(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明に係る表示パネルの構成について説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, a structure of a display panel according to the present invention will be described.

図17(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス状に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであってRGBを用いたフルカラー表示であれば1024×768×3(RGB)、UXGAであってRGBを用いたフルカラー表示であれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させ、RGBを用いたフルカラー表示であれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。   FIG. 17A is a top view illustrating a structure of a display panel according to the present invention. A pixel portion 2701 in which pixels 2702 are arranged in a matrix over a substrate 2700 having an insulating surface, a scan line side input terminal 2703, a signal A line side input terminal 2704 is formed. The number of pixels may be provided in accordance with various standards. For full color display using XGA and RGB, 1024 × 768 × 3 (RGB), and for full color display using UXGA and RGB, 1600 × 1200. If it corresponds to x3 (RGB) and full spec high vision and is full color display using RGB, it may be 1920 x 1080 x 3 (RGB).

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

図17(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示装置の構成を示しているが、図18(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図18(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にトランジスタで回路を形成したものであっても良い。図18において、ドライバIC2751は、FPC2750と接続している。   FIG. 17A illustrates a structure of a display device in which signals input to the scan lines and the signal lines are controlled by an external driver circuit. As illustrated in FIG. 18A, COG (Chip on The driver IC 2751 may be mounted on the substrate 2700 by a glass method. As another mounting mode, a TAB (Tape Automated Bonding) method as shown in FIG. 18B may be used. The driver IC may be formed on a single crystal semiconductor substrate or may be a circuit in which a transistor is formed on a glass substrate. In FIG. 18, the driver IC 2751 is connected to the FPC 2750.

また、画素に設けるトランジスタを、結晶性が高い多結晶(微結晶)半導体で形成する場合には、図17(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成することもできる。図17(B)において、3701は画素部であり、信号線側駆動回路は、図17(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるトランジスタを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図17(C)に示すように、画素部4701、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704を基板4700上に一体形成することもできる。本実施の形態において、画素に設けられるトランジスタ等に、上記実施の形態1乃至5で示したような、所望のパターンを形成するためにレーザアブレーションを利用する本発明を適用することができる。   In the case where the transistor provided in the pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor with high crystallinity, the scan line driver circuit 3702 may be formed over the substrate 3700 as illustrated in FIG. it can. In FIG. 17B, reference numeral 3701 denotes a pixel portion, and the signal line side driver circuit is controlled by an external driver circuit as in FIG. In the case where a transistor provided in a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor, a single crystal semiconductor, or the like with high mobility, as illustrated in FIG. 17C, a pixel portion 4701, a scan line driver circuit 4702, and a signal The line driver circuit 4704 can be formed over the substrate 4700 integrally. In this embodiment mode, the present invention using laser ablation can be applied to a transistor or the like provided in a pixel in order to form a desired pattern as described in Embodiment Modes 1 to 5.

本発明を適用することで、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程の回数を削減して、トランジスタを作製することができる。したがって、リソグラフィー工程を簡略化することができ、表示パネルを作製する際のスループットを向上させることができる。   By applying the present invention, a transistor can be manufactured by reducing the number of lithography steps using a photoresist. Therefore, the lithography process can be simplified and the throughput when manufacturing a display panel can be improved.

また、フォトレジストを用いる工程を削減できるため、フォトレジストに含まれる不純物等の汚染を防ぐことができ、信頼性の高い表示パネルを作製することができる。   In addition, since the number of steps using a photoresist can be reduced, contamination such as impurities contained in the photoresist can be prevented, and a highly reliable display panel can be manufactured.

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明を適用して作製した逆スタガ型トランジスタを有する表示装置の作製方法の一形態について、図11、図12を用いて説明する。特に、発光素子を備えた表示装置の作製方法について説明する。なお、上述した実施の形態と重複する構成は同じ符号を用いて説明し、一部省略または簡略化して説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, one embodiment of a method for manufacturing a display device including an inverted staggered transistor manufactured by applying the present invention will be described with reference to FIGS. In particular, a method for manufacturing a display device including a light-emitting element will be described. Note that components that are the same as those in the above-described embodiment are described using the same reference numerals, and are partially omitted or simplified.

まず、基板5000上に下地絶縁層5002を介して、実施の形態4で示したトランジスタ520を形成する。次に、トランジスタ520を覆うように、絶縁層5010を形成する(図11(A)参照)。   First, the transistor 520 described in Embodiment 4 is formed over the substrate 5000 with the base insulating layer 5002 interposed therebetween. Next, an insulating layer 5010 is formed so as to cover the transistor 520 (see FIG. 11A).

基板5000は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等を含むガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、又は本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いる。また、基板5000の表面が平坦化されるようにCMP法などによって、研磨しても良い。   As the substrate 5000, a glass substrate containing barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, or the like, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process is used. Further, polishing may be performed by a CMP method or the like so that the surface of the substrate 5000 is planarized.

下地絶縁層5002は、CVD法、スパッタリング法、スピンコート法等の種々の方法により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて、単層構造又は積層構造で形成する。下地絶縁層5002は形成しなくとも良いが、基板5000からの汚染物質などを遮断する効果がある。   The base insulating layer 5002 has a single-layer structure or a stacked structure using an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide by various methods such as a CVD method, a sputtering method, and a spin coating method. Form. The base insulating layer 5002 is not necessarily formed, but has an effect of blocking contaminants from the substrate 5000.

絶縁層5010は、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)、スピンコート法などにより形成することができる。   The insulating layer 5010 can be formed by a sputtering method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a low pressure CVD method (LPCVD method), a CVD method such as a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition), a spin coating method, or the like.

絶縁層5010は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素、ポリシラザン、その他の無機絶縁材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサンを含む材料を用いてもよい。また、有機絶縁材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテンを用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。   The insulating layer 5010 was selected from materials including silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon, polysilazane, and other inorganic insulating materials. Can be made of material. Further, a material containing siloxane may be used. An organic insulating material may be used, and as the organic material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene can be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photocurable polybenzoxazole or the like can be used.

次に、絶縁層5010に導電層512bに達する開口部5038を形成する(図11(C)参照)。以下、開口部5038の形成方法の一例について説明する。   Next, an opening 5038 reaching the conductive layer 512b is formed in the insulating layer 5010 (see FIG. 11C). Hereinafter, an example of a method for forming the opening 5038 will be described.

図11(B)に示すように、フォトマスク5030を介してレーザビーム5036を照射する。フォトマスク5030は、レーザビーム5036の透過領域5032と、遮光領域5034とを有し、透過領域5032と、遮光領域5034とで所望の開口パターンを形成している。例えば、フォトマスク5030は、透光性を有する基板表面に、遮光性を有する材料を用いて所望の開口パターンを形成したものを用いる。なお、遮光領域5034を構成する材料は、遮光性が優れ、且つレーザビーム5036のエネルギーに耐性のある材料を用いる必要がある。   As shown in FIG. 11B, irradiation with a laser beam 5036 is performed through a photomask 5030. The photomask 5030 includes a transmission region 5032 for the laser beam 5036 and a light shielding region 5034, and a desired opening pattern is formed by the transmission region 5032 and the light shielding region 5034. For example, the photomask 5030 is formed by forming a desired opening pattern on a light-transmitting substrate surface using a light-blocking material. Note that a material that forms the light-blocking region 5034 needs to be a material that has excellent light-blocking properties and is resistant to the energy of the laser beam 5036.

この場合、導電層512b及び導電層512aはレーザビーム5036を吸収することができる材料を用いて形成し、絶縁層5010は、レーザビーム5036を透過することができる材料を用いて形成する。導電層512b及び導電層512aを形成する具体的な材料は、上記実施の形態1乃至6に示した光吸収層で用いることができる導電材料と同じである。   In this case, the conductive layer 512b and the conductive layer 512a are formed using a material that can absorb the laser beam 5036, and the insulating layer 5010 is formed using a material that can transmit the laser beam 5036. Specific materials for forming the conductive layers 512b and 512a are the same as the conductive materials that can be used for the light absorption layers described in Embodiments 1 to 6.

レーザビーム5036についても、上記実施の形態1乃至6に示したレーザビームと同様であり、上記実施の形態に示した光吸収層に相当する導電層512bに吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択すればよい。また、レーザビーム5036のエネルギーは、導電層512b内における気体の放出や導電層512bの蒸発等を起こす程度が好ましい。   The laser beam 5036 is similar to the laser beam described in any of Embodiments 1 to 6, and a laser beam having energy absorbed by the conductive layer 512b corresponding to the light absorption layer described in the above embodiment is appropriately selected. do it. The energy of the laser beam 5036 is preferably such that gas is released from the conductive layer 512b or the conductive layer 512b is evaporated.

図11(B)において、レーザビーム5036はフォトマスク5030の透過領域5032を透過し、絶縁層5010の表面に到達する。さらに、レーザビーム5036は、絶縁層5010を透過して導電層512bに吸収される。導電層512bは、レーザビーム5036の照射領域でレーザアブレーションされ、上層の絶縁層5010とともに除去され、開口部5038が形成される(図11(C)参照)。開口部5038は、フォトマスク5030に形成された開口パターンを反映する。このとき、導電層512bは、レーザアブレーションにより貫通するように除去される。   In FIG. 11B, a laser beam 5036 passes through the transmission region 5032 of the photomask 5030 and reaches the surface of the insulating layer 5010. Further, the laser beam 5036 passes through the insulating layer 5010 and is absorbed by the conductive layer 512b. The conductive layer 512b is laser ablated in the irradiation region of the laser beam 5036 and removed together with the upper insulating layer 5010, so that an opening 5038 is formed (see FIG. 11C). The opening 5038 reflects the opening pattern formed in the photomask 5030. At this time, the conductive layer 512b is removed so as to penetrate through the laser ablation.

また、絶縁層5010は、液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いて形成することもできる。このような方法を用いた場合、絶縁層5010を形成する際に同時に開口部5038を形成することができる。   The insulating layer 5010 can also be formed by a droplet discharge method, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing), a dipping method, a dispenser method, or the like. When such a method is used, the opening 5038 can be formed at the same time as the insulating layer 5010 is formed.

次に、トランジスタ520と電気的に接続する発光素子5020を形成する。発光素子5020としては、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のいずれかの発光を示すものを形成すればよい。また、発光素子5020として白色(W)の発光を示すものを形成し、カラーフィルタと組み合わせてRGBの発光を得てもよい。以下に、発光素子5020の形成方法について説明する。   Next, a light-emitting element 5020 that is electrically connected to the transistor 520 is formed. As the light-emitting element 5020, a light-emitting element that emits red (R), green (G), or blue (B) light may be formed. Alternatively, a light-emitting element 5020 that emits white (W) light may be formed, and RGB light emission may be obtained in combination with a color filter. A method for forming the light emitting element 5020 is described below.

まず、導電層512bが露出された開口部5038に画素電極として機能する第1の電極層5012を形成する。導電層512bと第1の電極層5012とは、電気的に接続する(図12(A)参照)。   First, a first electrode layer 5012 that functions as a pixel electrode is formed in the opening 5038 from which the conductive layer 512b is exposed. The conductive layer 512b and the first electrode layer 5012 are electrically connected (see FIG. 12A).

第1の電極層5012は、上記実施の形態1乃至6で示したフォトマスクを介したレーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用して、作製することができる。例えば、絶縁層5010上に、導電層、光吸収層を積層形成する。   The first electrode layer 5012 can be manufactured using laser ablation by laser beam irradiation through the photomask described in any of Embodiments 1 to 6. For example, a conductive layer and a light absorption layer are stacked over the insulating layer 5010.

第1の電極層5012となる導電層は、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などを用いて形成することができる。導電層は、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)などの導電材料で形成することができる。例えば、ITOに酸化シリコンが2wt%〜10wt%含まれたターゲットを用いて、スパッタリング法で酸化シリコンを含む酸化インジウムスズを形成することができる。その他、ZnOにガリウム(Ga)をドープした導電性材料、ITOに2wt%〜20wt%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したターゲットを用いて形成された酸化物導電性材料であるインジウム亜鉛酸化物(IZO(indium zinc oxide))を用いて形成してもよい。また、導電層は、導電層512bと電気的に接続している。   The conductive layer to be the first electrode layer 5012 is formed using a sputtering method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a low pressure CVD method (LPCVD method), a CVD method (Chemical Vapor Deposition) such as a plasma CVD method, or the like. be able to. The conductive layer can be formed using a conductive material such as indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), or zinc oxide (ZnO). For example, indium tin oxide containing silicon oxide can be formed by a sputtering method using a target containing 2 wt% to 10 wt% of silicon oxide in ITO. In addition, indium zinc oxide which is an oxide conductive material formed using a conductive material in which ZnO is doped with gallium (Ga) and a target in which 2 wt% to 20 wt% of zinc oxide (ZnO) is mixed in ITO ( It may be formed using IZO (indium zinc oxide). The conductive layer is electrically connected to the conductive layer 512b.

そして、透過領域と遮光領域とで所望のパターンが形成されたフォトマスクを介して、光吸収層側からレーザビームを照射する。光吸収層は、レーザビームを吸収し、そのエネルギーによって照射領域がレーザアブレーションされ、除去される。次に、残存した光吸収層をマスクとして用い、導電層をエッチングすることで、第1の電極層5012を形成する。導電層のエッチングは、適宜ドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて行えばよい。   Then, a laser beam is irradiated from the light absorption layer side through a photomask in which a desired pattern is formed in the transmission region and the light shielding region. The light absorption layer absorbs the laser beam, and the irradiation region is laser ablated by the energy to be removed. Next, the first electrode layer 5012 is formed by etching the conductive layer using the remaining light absorption layer as a mask. The conductive layer may be etched using a dry etching method or a wet etching method as appropriate.

導電層を所望の形状にエッチングした後は、マスクとして用いた光吸収層は、ドライエッチング法やウェットエッチング法等のエッチング、又はレーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用して除去すればよい。   After the conductive layer is etched into a desired shape, the light absorption layer used as a mask may be removed using etching such as a dry etching method or a wet etching method or laser ablation by laser beam irradiation.

第1の電極層5012は、液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いて、所望の場所に選択的に形成することもできる。   The first electrode layer 5012 is selectively formed at a desired place by a droplet discharge method, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing), a dipping method, a dispenser method, or the like. You can also.

また、第1の電極層5012は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、第1の電極層5012の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。   In addition, the first electrode layer 5012 may be wiped with a CMP method or a polyvinyl alcohol-based porous body and polished so that the surface thereof is planarized. In addition, after polishing using the CMP method, the surface of the first electrode layer 5012 may be subjected to ultraviolet irradiation, oxygen plasma treatment, or the like.

次に、第1の電極層5012上に開口部を有するように隔壁層5014を形成する(図12(B)参照)。隔壁層5014は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム等の無機絶縁材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾールなどの耐熱性高分子、又はシロキサン系材料を出発材料として形成されたシリコン、酸素、水素からなる化合物のうちSi−O−Si結合を含む無機シロキサン、シリコンに結合する水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シロキサン系の絶縁材料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。   Next, a partition layer 5014 is formed so as to have an opening over the first electrode layer 5012 (see FIG. 12B). A partition layer 5014 is formed using an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or aluminum oxynitride, acrylic acid, methacrylic acid, or a derivative thereof, polyimide, aromatic polyamide, polybenzo Heat-resistant polymers such as imidazole, or inorganic siloxanes containing Si-O-Si bonds among silicon, oxygen, and hydrogen compounds formed using siloxane-based materials as starting materials, and hydrogen bonded to silicon is methyl or phenyl. Such an organic siloxane-based insulating material substituted with an organic group can be used. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide.

隔壁層5014は、液滴吐出法、印刷法、ディスペンサ法などを用いて選択的に形成することができる。また、絶縁材料を用いて隔壁層を全面に形成し、リソグラフィー工程を利用してレジストマスク等を形成し、エッチング加工して所望の形状を有する隔壁層5014を形成してもよい。その他、感光性の材料を用いて隔壁層を全面に形成し、感光性の材料からなる隔壁層を露光及び現像することにより、所望の形状を有する隔壁層5014を形成することもできる。なお、隔壁層5014は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましい。隔壁層をこのような形状にすることで、上方に形成される層5016、第2の電極層5018の被覆性が向上する。   The partition layer 5014 can be selectively formed by a droplet discharge method, a printing method, a dispenser method, or the like. Alternatively, the partition layer 5014 having a desired shape may be formed by forming a partition layer over the entire surface using an insulating material, forming a resist mask or the like using a lithography process, and performing etching. In addition, the partition layer 5014 having a desired shape can be formed by forming a partition layer on the entire surface using a photosensitive material, and exposing and developing the partition layer made of the photosensitive material. Note that the partition wall layer 5014 preferably has a shape in which the radius of curvature continuously changes. With such a shape of the partition layer, the coverage with the layer 5016 and the second electrode layer 5018 formed above is improved.

また、液滴吐出法により、隔壁層5014を組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸を軽減する、或いは平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面を平坦化する目的で適用することができる。この工程により平坦性が向上すると、表示装置の表示ムラなどを防止することができ、高精細な画像を表示することができる。   Further, after the partition wall layer 5014 is formed by discharging a composition by a droplet discharge method, the surface may be pressed and flattened by pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-shaped object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied for the purpose of flattening the surface when irregularities are generated by the droplet discharge method. When flatness is improved by this step, display unevenness of the display device can be prevented and a high-definition image can be displayed.

次に、第1の電極層5012及び隔壁層5014上に層5016、第2の電極層5018を積層して形成する。そして、第1の電極層5012と第2の電極層5018との間に層5016が挟持された構造の発光素子5020を得る(図12(C)参照)。層5016は、少なくとも所望の発光波長を得ることができる発光材料を含む層(以下、発光層ともいう)で構成される。具体的には、層5016は、有機化合物、無機化合物、又は両者を含む層で形成される。   Next, a layer 5016 and a second electrode layer 5018 are stacked over the first electrode layer 5012 and the partition wall layer 5014. Then, a light-emitting element 5020 having a structure in which the layer 5016 is sandwiched between the first electrode layer 5012 and the second electrode layer 5018 is obtained (see FIG. 12C). The layer 5016 includes a layer containing a light-emitting material that can obtain at least a desired light emission wavelength (hereinafter also referred to as a light-emitting layer). Specifically, the layer 5016 is formed of an organic compound, an inorganic compound, or a layer containing both.

以上の工程で、発光素子5020を備えた表示装置を得ることができる。   Through the above steps, a display device including the light-emitting element 5020 can be obtained.

なお、本実施の形態では、様々な工程でレーザビームの照射によるアブレーションを利用してパターンを形成したが、本発明はこれに限らず、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術を利用してもよい。もちろん、その他の選択的にパターンを形成できる技術を用いてもよい。本実施の形態では、少なくとも1つの製造工程で、レーザビームの照射によるアブレーションを利用して、パターンを形成する方法を用いることを特徴とする。   Note that in this embodiment mode, a pattern is formed using ablation by laser beam irradiation in various steps. However, the present invention is not limited to this, and a lithography technique using a photoresist may be used. Of course, other techniques that can selectively form a pattern may be used. In this embodiment mode, a method of forming a pattern using ablation by laser beam irradiation is used in at least one manufacturing process.

本発明を適用することで、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程の回数を削減して、トランジスタ又はそれを具備する表示装置を作製することができる。したがって、リソグラフィー工程が簡略化するため、スループットを向上させることができる。   By applying the present invention, the number of lithography processes using a photoresist can be reduced, and a transistor or a display device including the transistor can be manufactured. Accordingly, since the lithography process is simplified, the throughput can be improved.

また、本発明を適用することで、フォトレジストに含まれる不純物等の汚染を防ぐことができ、信頼性の高い表示装置を得ることができる。   Further, by applying the present invention, contamination such as impurities contained in a photoresist can be prevented, and a highly reliable display device can be obtained.

また、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、本発明を大面積基板に適用することで、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、表示装置を量産性良く製造することができる。   In addition, by using a planar laser beam having a large area such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. Therefore, by applying the present invention to a large-area substrate, many patterns can be formed in a short time, and a display device can be manufactured with high productivity.

本実施の形態は、実施の形態1乃至6と、適宜組み合わせることができる。   This embodiment mode can be combined with any of Embodiment Modes 1 to 6 as appropriate.

(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明に係る表示装置の例について、図19を用いて説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, an example of a display device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図19(A)は、本実施の形態で示す表示装置の上面の模式図を示している。また、図19(B)には、図19(A)中の線分QRにおける断面図を示す。   FIG. 19A is a schematic view of the top surface of the display device described in this embodiment. FIG. 19B is a cross-sectional view taken along line QR in FIG.

図19に示す表示装置900は、基板901上に画素部902と、駆動回路部904と、を有する。また、基板901の上方には、シール材910を介して封止基板908が設けられている。さらに、基板901上には、端子部906が設けられている。画素部902を構成する複数の素子の動作を制御する信号や、電源電位は、端子部906を介して、外部から入力される。   A display device 900 illustrated in FIG. 19 includes a pixel portion 902 and a driver circuit portion 904 over a substrate 901. A sealing substrate 908 is provided above the substrate 901 with a sealant 910 interposed therebetween. Further, a terminal portion 906 is provided on the substrate 901. A signal for controlling operations of a plurality of elements included in the pixel portion 902 and a power supply potential are input from the outside through the terminal portion 906.

画素部902には発光素子930と、駆動用トランジスタ924と、スイッチング用トランジスタ922と、容量素子920と、が設けられている。発光素子930は、一対の電極層間に、少なくとも発光層を含む層が挟持されている。発光素子930は、駆動用トランジスタ924と電気的に接続している。   In the pixel portion 902, a light-emitting element 930, a driving transistor 924, a switching transistor 922, and a capacitor 920 are provided. In the light-emitting element 930, a layer including at least a light-emitting layer is sandwiched between a pair of electrode layers. The light-emitting element 930 is electrically connected to the driving transistor 924.

発光素子930の下方の電極層(駆動用トランジスタ924と電気的に接続する電極層)の端部は、隔壁層918で覆われている。隔壁層918は、酸化シリコン、窒化シリコン等の無機絶縁材料、アクリル、ポリイミド、レジスト等の有機絶縁材料、又はシロキサン材料等を用いて形成する。隔壁層918により、隣接して設けられる別の発光素子と分離することができる。なお、本実施の形態のように、曲率半径が連続的に変化するような丸みを帯びた形状の端部を有する隔壁層918とすることで、上方に積層して形成される層の被覆性が向上するので好ましい。   An end portion of an electrode layer (an electrode layer electrically connected to the driving transistor 924) below the light-emitting element 930 is covered with a partition wall layer 918. The partition layer 918 is formed using an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, an organic insulating material such as acrylic, polyimide, or resist, or a siloxane material. A partition layer 918 can be separated from another light-emitting element provided adjacent to the partition layer 918. Note that, as in this embodiment, the partition wall layer 918 having a rounded end portion whose curvature radius continuously changes so that the coverage of the layer formed by stacking upward is provided. Is preferable.

駆動回路部904には、複数のトランジスタ926が設けられており、画素部902の動作を制御する駆動回路を構成する。駆動回路部904には、例えばシフトレジスタ、デコーダ、バッファ、サンプリング回路、ラッチ等が設けられる。   The driver circuit portion 904 is provided with a plurality of transistors 926 and forms a driver circuit that controls the operation of the pixel portion 902. The drive circuit portion 904 is provided with, for example, a shift register, a decoder, a buffer, a sampling circuit, a latch, and the like.

基板901と封止基板908とは、画素部902及び駆動回路部904が封じ込められるように、シール材910を介して貼り合わされている。封止基板908には、カラーフィルタ942と、遮光層944とが設けられている。なお、本発明は特に限定されず、カラーフィルタ942と、遮光層944は設けなくともよい。   The substrate 901 and the sealing substrate 908 are attached to each other with a sealant 910 so that the pixel portion 902 and the driver circuit portion 904 are sealed. The sealing substrate 908 is provided with a color filter 942 and a light shielding layer 944. Note that the present invention is not particularly limited, and the color filter 942 and the light-blocking layer 944 are not necessarily provided.

本実施の形態と、上記実施の形態は、トランジスタのゲート電極層が半導体層よりも下方にあるか、上方にあるかが大きく異なる。その他の構成は、上記実施の形態7に準じる。   This embodiment is significantly different from the above embodiment in that the gate electrode layer of the transistor is below or above the semiconductor layer. Other configurations are the same as those in the seventh embodiment.

次に、具体的な作製方法の例について説明する。   Next, a specific example of a manufacturing method will be described.

基板901の上に下地絶縁層として、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などにより窒化酸化シリコンを用いて下地絶縁層903aを10nm〜200nm(好ましくは50nm〜150nm)形成し、酸化窒化シリコンを用いて下地絶縁層903bを50〜200nm(好ましくは100nm〜150nm)積層する。又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いてもよい。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリーレンエーテル、ポリイミドなどの有機材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いてもよい。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。   Silicon nitride oxide is used as a base insulating layer over the substrate 901 by sputtering, PVD (Physical Vapor Deposition), low pressure CVD (LPCVD), or CVD (Chemical Vapor Deposition) such as plasma CVD. The base insulating layer 903a is formed with a thickness of 10 nm to 200 nm (preferably 50 nm to 150 nm), and the base insulating layer 903b is stacked with a thickness of 50 to 200 nm (preferably 100 nm to 150 nm) using silicon oxynitride. Alternatively, heat-resistant polymers such as acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof, polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, or siloxane resin may be used. Moreover, resin materials such as vinyl resins such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, epoxy resins, phenol resins, novolac resins, acrylic resins, melamine resins, and urethane resins may be used. Alternatively, an organic material such as benzocyclobutene, parylene, fluorinated arylene ether, or polyimide, a composition material containing a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer, or the like may be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photocurable polybenzoxazole or the like can be used.

また、液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。本実施の形態では、プラズマCVD法を用いて下地絶縁層903a、下地絶縁層903bを形成する。基板901としてはガラス基板、石英基板やシリコン基板、金属基板、またはステンレス基板の表面に絶縁層を形成したものを用いて良い。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いても良い。プラスチック基板としてはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)からなる基板、可撓性基板としてはアクリル等の合成樹脂を用いることができる。   Further, a droplet discharge method, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing), a coating method such as a spin coating method, a dipping method, a dispenser method, or the like can also be used. In this embodiment, the base insulating layer 903a and the base insulating layer 903b are formed by a plasma CVD method. As the substrate 901, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless substrate on which an insulating layer is formed may be used. Further, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this embodiment may be used, or a flexible substrate such as a film may be used. As the plastic substrate, a substrate made of PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), or PES (polyethersulfone) can be used, and as the flexible substrate, a synthetic resin such as acrylic can be used.

また、下地絶縁層としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどを用いることができ、単層構造でも2層、3層といった積層構造でもよい。   As the base insulating layer, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, or the like can be used, and a single-layer structure or a stacked structure including two layers and three layers may be used.

次いで、下地絶縁層上に半導体層を形成する。半導体層は25nm〜200nm(好ましくは30nm〜150nm)の膜厚で各種手段(スパッタリング法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により形成すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体層を、レーザ結晶化し、結晶性半導体層とするものを用いるのが好ましい。   Next, a semiconductor layer is formed over the base insulating layer. The semiconductor layer may be formed with various thicknesses (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like) with a thickness of 25 nm to 200 nm (preferably 30 nm to 150 nm). In this embodiment mode, it is preferable to use a crystalline semiconductor layer obtained by crystallizing an amorphous semiconductor layer by laser crystallization.

このようにして得られた半導体層に対して、トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。この不純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体層に行ってもよい。非晶質半導体層の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善することができる。   In order to control the threshold voltage of the transistor, the semiconductor layer obtained in this manner may be doped with a trace amount of an impurity element (boron or phosphorus). This doping of the impurity element may be performed on the amorphous semiconductor layer before the crystallization step. When an impurity element is doped in the state of the amorphous semiconductor layer, the impurity can be activated by heat treatment for subsequent crystallization. In addition, defects and the like generated during doping can be improved.

次に結晶性半導体層を、所望な形状にパターン加工し、半導体層を形成する。   Next, the crystalline semiconductor layer is patterned into a desired shape to form a semiconductor layer.

本実施の形態では、半導体層の加工は、上記実施の形態で示したレーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用する。この場合、光吸収層からなる所望の形状を有するマスクを形成し、当該マスクを用いてエッチング加工を行えばよい。材料、方法等は、適宜選択すればよい。   In this embodiment mode, the semiconductor layer is processed using laser ablation by laser beam irradiation described in the above embodiment mode. In this case, a mask having a desired shape made of a light absorption layer may be formed and etched using the mask. Materials, methods, and the like may be selected as appropriate.

また、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィー技術により形成してもよい。所望の形状を得るレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いてエッチング加工を行えばよい。その他、各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ナノインプリント法、液滴吐出法、ディスペンサ法、選択的な塗布法などを用いて形成してもよい。   Further, it may be formed by a lithography technique using a photoresist material. A resist mask that obtains a desired shape may be formed, and etching may be performed using the resist mask. In addition, various printing methods (screen (stencil) printing, offset (planographic) printing, methods of forming a desired pattern such as relief printing or gravure (intaglio printing)), nanoimprinting, droplet ejection method, dispenser method, selective It may be formed using any coating method.

エッチング加工は、プラズマエッチング(ドライエッチング法)又はウェットエッチング法のどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、CF、CHF、NFなどのフッ素系、又はCl、BClなどの塩素系のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。このとき、後に完成する容量素子を構成する下部電極層も形成される。下部電極層は、トランジスタを構成する半導体層と同一層で形成される。 As the etching process, either plasma etching (dry etching method) or wet etching method may be employed, but plasma etching is suitable for processing a large area substrate. As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 , CHF 3 , or NF 3 or a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3 may be used, and an inert gas such as He or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate. At this time, a lower electrode layer constituting a capacitor element to be completed later is also formed. The lower electrode layer is formed of the same layer as the semiconductor layer constituting the transistor.

半導体層を覆うゲート絶縁層を形成する。ゲート絶縁層はプラズマCVD法またはスパッタリング法などを用い、厚さを10nm〜150nmとしてシリコンを含む絶縁層で形成する。ゲート絶縁層としては、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の無機絶縁材料で形成すればよく、積層構造でも単層構造でもよい。また、ゲート絶縁層は窒化シリコン層、酸化シリコン層、窒化シリコン層の3層の積層構造、酸化窒化シリコン層の単層、2層からなる積層構造でも良い。   A gate insulating layer is formed to cover the semiconductor layer. The gate insulating layer is formed of an insulating layer containing silicon with a thickness of 10 nm to 150 nm by using a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. The gate insulating layer may be formed of an inorganic insulating material such as silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide, and may have a stacked structure or a single layer structure. Alternatively, the gate insulating layer may have a three-layer structure including a silicon nitride layer, a silicon oxide layer, and a silicon nitride layer, or a single layer or two layers of silicon oxynitride layers.

次いで、ゲート絶縁層上にゲート電極層を形成する。ゲート電極層は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等の手法により導電層を形成し、当該導電層を所望の形状に加工して形成することができる。ゲート電極層はタンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ネオジウム(Nd)から選ばれた元素、又は当該元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、ゲート電極層としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体層や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、ゲート電極層は単層構造でも積層構造でもよい。   Next, a gate electrode layer is formed over the gate insulating layer. The gate electrode layer can be formed by forming a conductive layer by a method such as sputtering, vapor deposition, or CVD, and processing the conductive layer into a desired shape. The gate electrode layer is an element selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), neodymium (Nd), or What is necessary is just to form with the alloy material or compound material which has the said element as a main component. Alternatively, a semiconductor layer typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy may be used as the gate electrode layer. The gate electrode layer may have a single layer structure or a stacked structure.

ゲート電極層は、導電層を所望な形状にパターン加工して得ることができる。導電層の加工は、上記実施の形態で示したレーザビームの照射によるアブレーションを利用することができる。この場合、光吸収層からなる所望の形状を有するマスクを形成し、当該マスクを用いてエッチング加工を行えばよい。材料、方法等は適宜選択すればよい。このとき、後に完成する容量素子の上部電極層も形成される。上部電極層は、ゲート電極層と同一材料でなる。   The gate electrode layer can be obtained by patterning a conductive layer into a desired shape. For the processing of the conductive layer, the ablation by laser beam irradiation described in the above embodiment mode can be used. In this case, a mask having a desired shape made of a light absorption layer may be formed and etched using the mask. What is necessary is just to select a material, a method, etc. suitably. At this time, an upper electrode layer of a capacitor element to be completed later is also formed. The upper electrode layer is made of the same material as the gate electrode layer.

また、本実施の形態では、ゲート電極層の側面はテーパ形状を有するように形成する。当該ゲート電極層のテーパ形状は、エッチング加工の際に、ウェットエッチング法を用いることで形成することができる。また、ドライエッチング法を行った後、続けてウェットエッチング法を行うことで形成することもできる。なお、本発明は特に限定されず、ドライエッチング法を用いて、垂直形状の側面を有するゲート電極層を形成してもよい。また、ゲート電極層を2層の積層構造とし、各層でテーパ角度が異なるようにしてもよい。ゲート電極層の側面をテーパ形状にすることで、上層に積層する層の被覆性を向上することができる。   In this embodiment, the side surface of the gate electrode layer is formed to have a tapered shape. The tapered shape of the gate electrode layer can be formed by using a wet etching method in the etching process. Alternatively, after the dry etching method, the wet etching method can be performed. Note that the present invention is not particularly limited, and a gate electrode layer having a vertical side surface may be formed using a dry etching method. Alternatively, the gate electrode layer may have a two-layer structure, and each layer may have a different taper angle. By making the side surface of the gate electrode layer into a tapered shape, coverage with a layer stacked on the upper layer can be improved.

また、ゲート電極層は、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィー技術によりレジストマスクを形成し、エッチング加工により形成してもよい。その他、各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ナノインプリント法、液滴吐出法、ディスペンサ法、選択的な塗布法などを用いて形成してもよい。   Further, the gate electrode layer may be formed by forming a resist mask by a lithography technique using a photoresist material and performing etching. In addition, various printing methods (screen (stencil) printing, offset (planographic) printing, methods of forming a desired pattern such as relief printing or gravure (intaglio printing)), nanoimprinting, droplet ejection method, dispenser method, selective It may be formed using any coating method.

なお、ゲート電極層を形成する際のエッチングによって、ゲート絶縁層の露出部は多少エッチングされ、膜厚が減る(いわゆる膜減り)ことがある。   Note that the exposed portion of the gate insulating layer may be slightly etched by etching when forming the gate electrode layer, and the film thickness may be reduced (so-called film reduction).

半導体層に不純物元素を添加し、一対の不純物領域を形成する。半導体層に形成された不純物領域は、ソース領域又はドレイン領域として機能する。添加する不純物元素は、n型を付与する不純物元素、又はp型を付与する不純物元素を適宜選択して添加すればよい。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)や砒素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。このとき、一対の不純物領域の間には、チャネル形成領域が形成される。   An impurity element is added to the semiconductor layer to form a pair of impurity regions. The impurity region formed in the semiconductor layer functions as a source region or a drain region. As the impurity element to be added, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity may be appropriately selected and added. As the impurity element imparting n-type conductivity, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the impurity element imparting p-type conductivity, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. At this time, a channel formation region is formed between the pair of impurity regions.

なお、半導体層において、ソース領域又はドレイン領域として機能する不純物領域とチャネル形成領域との間に、LDD(Light Doped Drain)領域といわれる不純物領域を形成してもよい。LDD領域は、ソース領域又はドレイン領域よりも、低濃度な不純物領域である。また、LDD領域は、ゲート電極層と重なる構造としてもよいし、重ならない構造としてもよい。   Note that in the semiconductor layer, an impurity region called an LDD (Light Doped Drain) region may be formed between an impurity region functioning as a source region or a drain region and a channel formation region. The LDD region is an impurity region having a lower concentration than the source region or the drain region. Further, the LDD region may have a structure overlapping with the gate electrode layer or a structure not overlapping.

また、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザビームの照射を行ってもよい。活性化と同時にゲート絶縁層のプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。   In order to activate the impurity element, heat treatment, intense light irradiation, or laser beam irradiation may be performed. Simultaneously with activation, plasma damage to the gate insulating layer and plasma damage to the interface between the gate insulating layer and the semiconductor layer can be recovered.

次いで、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆う第1の層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、絶縁層913と絶縁層914との積層構造とする。絶縁層913及び絶縁層914は、スパッタリング法、またはプラズマCVDを用いた窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、酸化シリコン層などを用いることができ、他のシリコンを含む絶縁層を単層構造または3層以上の積層構造として用いても良い。   Next, a first interlayer insulating layer is formed to cover the gate electrode layer and the gate insulating layer. In this embodiment, a stacked structure of the insulating layer 913 and the insulating layer 914 is employed. As the insulating layer 913 and the insulating layer 914, a silicon nitride layer, a silicon nitride oxide layer, a silicon oxynitride layer, a silicon oxide layer, or the like using a sputtering method or plasma CVD can be used, and other insulating layers containing silicon can be used. A single layer structure or a stacked structure of three or more layers may be used.

さらに、窒素雰囲気中で、300℃〜550℃で1時間〜12時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、400℃〜500℃で行う。この工程は層間絶縁層である絶縁層913に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。本実施の形態では、410℃で加熱処理を行う。   Further, a heat treatment is performed at 300 ° C. to 550 ° C. for 1 hour to 12 hours in a nitrogen atmosphere to perform a step of hydrogenating the semiconductor layer. Preferably, it is performed at 400 ° C to 500 ° C. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen contained in the insulating layer 913 which is an interlayer insulating layer. In this embodiment, heat treatment is performed at 410 ° C.

絶縁層913、絶縁層914としては、他に窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素、ポリシラザン、その他の無機絶縁材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサンを含む材料を用いてもよい。また、有機絶縁材料を用いてもよく、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテンを用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。   As the insulating layer 913 and the insulating layer 914, aluminum nitride, aluminum oxynitride, aluminum nitride oxide or aluminum oxide whose nitrogen content is higher than oxygen content, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon, polysilazane, etc. It can be formed of a material selected from substances including inorganic insulating materials. Further, a material containing siloxane may be used. An organic insulating material may be used, and polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene can be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photocurable polybenzoxazole or the like can be used.

次いで、絶縁層913、絶縁層914、ゲート絶縁層に半導体層に達する開口部を形成する。   Next, an opening reaching the semiconductor layer is formed in the insulating layer 913, the insulating layer 914, and the gate insulating layer.

開口部は、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィー技術により形成する。所望の開口パターンを有するレジストマスクを形成し、当該マスクを用いてエッチング加工を行えばよい。   The opening is formed by a lithography technique using a photoresist material. A resist mask having a desired opening pattern may be formed and etched using the mask.

また、開口部の形成は、レーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用してもよい。例えば、フォトマスクを介して、絶縁層913、絶縁層914側よりレーザビームを半導体層のソース領域及びドレイン領域に照射し、当該ソース領域及びドレイン領域で吸収されたレーザビームのエネルギーにより、ソース領域及びドレイン領域の照射領域上の絶縁層914、絶縁層913、ゲート絶縁層は除去され、開口部を形成することができる。   The opening may be formed by using laser ablation by laser beam irradiation. For example, the source region and the drain region of the semiconductor layer are irradiated with a laser beam from the insulating layer 913 and the insulating layer 914 side through a photomask, and the source region is absorbed by the energy of the laser beam absorbed in the source region and the drain region. Then, the insulating layer 914, the insulating layer 913, and the gate insulating layer over the irradiation region of the drain region and the drain region are removed, so that an opening can be formed.

上記フォトマスクには遮光領域と透過領域とで所望の開口パターンが形成されている。遮光領域を形成する遮光材料は、遮光性が優れ、且つレーザビームのエネルギーに耐性のある材料を用いる。レーザビームは、半導体層のソース領域又はドレイン領域に吸収されるエネルギーを有し、且つソース領域又はドレイン領域内における気体の放出やソース領域又はドレイン領域の蒸発等を起こす程度が好ましい。レーザビームのエネルギーを適宜選択することで、絶縁層914、913、ゲート絶縁層のみを除去することも可能である。レーザビームがフォトマスクを透過した領域が照射領域となり、絶縁層等が除去されて開口部が形成される。   In the photomask, a desired opening pattern is formed by a light shielding region and a transmission region. As the light shielding material for forming the light shielding region, a material having excellent light shielding properties and resistance to the energy of the laser beam is used. The laser beam preferably has energy absorbed by the source region or drain region of the semiconductor layer and causes gas emission or evaporation of the source region or drain region in the source region or drain region. By appropriately selecting the energy of the laser beam, only the insulating layers 914 and 913 and the gate insulating layer can be removed. The region where the laser beam has passed through the photomask becomes the irradiation region, and the insulating layer and the like are removed to form an opening.

半導体層のソース領域及びドレイン領域に達する開口部にソース電極層又はドレイン電極層を形成し、半導体層のソース領域又はドレイン領域とソース電極層又はドレイン電極層とは電気的に接続することができる。   A source electrode layer or a drain electrode layer is formed in an opening reaching the source region and the drain region of the semiconductor layer, and the source region or the drain region of the semiconductor layer and the source electrode layer or the drain electrode layer can be electrically connected. .

ソース電極層又はドレイン電極層は、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電層を形成し、当該導電層を所望の形状に加工して形成することができる。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等の元素、又は当該元素を主成分とする合金材料若しくは当該元素を主成分とする金属窒化物を用いて形成する。ソース電極層又はドレイン電極層は、単層構造でも積層構造でもよい。   The source electrode layer or the drain electrode layer can be formed by forming a conductive layer by a PVD method, a CVD method, an evaporation method, or the like, and processing the conductive layer into a desired shape. The material of the source electrode layer or the drain electrode layer is Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Zr, Ba Or an alloy material containing the element as a main component or a metal nitride containing the element as a main component. The source electrode layer or the drain electrode layer may have a single-layer structure or a stacked structure.

ソース電極層又はドレイン電極層は、導電層を所望な形状にパターン加工して得ることができる。導電層の加工は、上記実施の形態で示したレーザビームの照射によるアブレーションを利用することができる。   The source electrode layer or the drain electrode layer can be obtained by patterning a conductive layer into a desired shape. For the processing of the conductive layer, the ablation by laser beam irradiation described in the above embodiment mode can be used.

例えば、導電層上に光吸収層を形成し、フォトマスクを介してレーザビームを照射し、光吸収層で吸収されたレーザビームのエネルギーによるアブレーションを利用して、光吸収層からなるマスクを形成する。そして、当該マスクを用いて導電層をエッチング加工し、ソース電極層又はドレイン電極層を形成する。   For example, a light absorption layer is formed on a conductive layer, a laser beam is irradiated through a photomask, and a mask made of the light absorption layer is formed by utilizing ablation by the energy of the laser beam absorbed by the light absorption layer. To do. Then, the conductive layer is etched using the mask to form a source electrode layer or a drain electrode layer.

上記フォトマスクには遮光領域と透過領域とで所望のパターンが形成されている。遮光領域を形成する遮光材料は、遮光性が優れ、且つレーザビームのエネルギーに耐性のある材料を用いる。レーザビームは、光吸収層に吸収されるエネルギーを有し、且つ光吸収層内における気体の放出や光吸収層の蒸発等を起こす程度が好ましい。レーザビームがフォトマスクを透過した領域が照射領域となり、当該照射領域の光吸収層が除去され、フォトマスクに形成されたパターンを反映するように、光吸収層が残存する。そして、残存した光吸収層をエッチングマスクとして、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を用い、導電層をエッチング加工してソース電極層又はドレイン電極層を得る。なお、光吸収層、レーザビーム、フォトマスク等の詳細は、上記実施の形態に準じる。   On the photomask, a desired pattern is formed by a light shielding region and a transmission region. As the light shielding material for forming the light shielding region, a material having excellent light shielding properties and resistance to the energy of the laser beam is used. The laser beam preferably has energy that is absorbed by the light absorption layer and causes gas emission or evaporation of the light absorption layer in the light absorption layer. The region where the laser beam has passed through the photomask becomes the irradiation region, the light absorption layer in the irradiation region is removed, and the light absorption layer remains so as to reflect the pattern formed on the photomask. Then, using the remaining light absorption layer as an etching mask, the conductive layer is etched using a dry etching method or a wet etching method to obtain a source electrode layer or a drain electrode layer. Note that details of the light absorption layer, the laser beam, the photomask, and the like are the same as those in the above embodiment.

また、ソース電極層又はドレイン電極層は、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成し、エッチング加工により形成してもよい。   In addition, the source electrode layer or the drain electrode layer may be formed by etching using a resist mask formed by a lithography technique using a photoresist material.

また、ソース電極層又はドレイン電極層は、各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ナノインプリント法、液滴吐出法、ディスペンサ法、選択的な塗布法などを用いて形成してもよい。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。このような方法を用いると、所望の場所に選択的に導電層を形成することができる。なお、ソース電極層又はドレイン電極層の形成時に、端子部906の端子電極層950も形成される。   In addition, the source electrode layer or the drain electrode layer may be formed by various printing methods (a method of forming a desired pattern such as screen (stencil printing), offset (lithographic printing), relief printing or gravure printing (intaglio printing)), nanoimprinting method, liquid A droplet discharge method, a dispenser method, a selective coating method, or the like may be used. Furthermore, a reflow method or a damascene method may be used. When such a method is used, a conductive layer can be selectively formed at a desired place. Note that the terminal electrode layer 950 of the terminal portion 906 is also formed when the source electrode layer or the drain electrode layer is formed.

以上の工程で、画素部902にトランジスタ922、トランジスタ924、駆動回路部904に複数のトランジスタ926を有するアクティブマトリクス基板を作製することができる。   Through the above steps, an active matrix substrate including the transistor 922 and the transistor 924 in the pixel portion 902 and the plurality of transistors 926 in the driver circuit portion 904 can be manufactured.

なお、本発明は特に限定されず、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。   Note that the present invention is not particularly limited, and the transistor may have a single gate structure in which one channel formation region is formed, a double gate structure in which two channel formation regions are formed, or a triple gate structure in which three transistors are formed.

次に第2の層間絶縁層として絶縁層916を形成する。絶縁層916としては酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒素を含む酸化アルミニウム(酸化窒化アルミニウムともいう)、酸素を含む窒化アルミニウム(窒化酸化アルミニウムともいう)、酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、アルミナ、その他の無機絶縁材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。また、有機絶縁材料を用いてもよく、有機材料としては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザン、低誘電率(Low−k)材料を用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。平坦化のために設ける層間絶縁層としては、耐熱性および絶縁性が高く、且つ、平坦化率の高いものが要求されるので、絶縁層916の形成方法としては、スピンコート法で代表される塗布法を用いると好ましい。   Next, an insulating layer 916 is formed as a second interlayer insulating layer. As the insulating layer 916, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride, aluminum oxide containing nitrogen (also referred to as aluminum oxynitride), aluminum nitride containing oxygen (also referred to as aluminum nitride oxide), aluminum oxide , Diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon film, PSG (phosphorus glass), BPSG (phosphorus boron glass), alumina, and other materials selected from materials including inorganic insulating materials. A siloxane resin may also be used. An organic insulating material may be used. The organic material may be photosensitive or non-photosensitive, and may be polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist or benzocyclobutene, polysilazane, low dielectric constant (Low-k). ) Materials can be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photocurable polybenzoxazole or the like can be used. As an interlayer insulating layer provided for planarization, a layer having high heat resistance and high insulating property and a high planarization rate is required. Therefore, a method for forming the insulating layer 916 is represented by a spin coat method. It is preferable to use a coating method.

絶縁層916は、その他ディップ法、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、CVD法、蒸着法等を採用して形成することができる。液滴吐出法により絶縁層916を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)、ディスペンサ法なども用いることができる。   The insulating layer 916 can be formed by other dipping methods, spray coating, doctor knife, roll coater, curtain coater, knife coater, CVD method, vapor deposition method, or the like. The insulating layer 916 may be formed by a droplet discharge method. When the droplet discharge method is used, the material liquid can be saved. Further, a method capable of transferring or drawing a pattern, such as a droplet discharge method, for example, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing), a dispenser method, or the like can be used.

画素部902の絶縁層916に、トランジスタ924のソース電極層又はドレイン電極層に達する開口部を形成する。開口部は、ソース電極層又はドレイン電極層と、半導体層のソース領域又はドレイン領域と電気的に接続するための開口部と同様に形成すればよい。レーザビームの照射によるアブレーションを利用する場合は、絶縁層916側からレーザビームを照射し、ソース電極層又はドレイン電極層で吸収されたレーザビームのエネルギーにより、当該ソース電極層又はドレイン電極層の照射領域及びその上層の絶縁層916が除去され、開口部を形成することができる。レーザビームの照射には、所望の開口パターンが形成されたフォトマスクを用いる。なお、レーザビームの照射によるアブレーションを利用する場合には、ソース電極層又はドレイン電極層に比較的蒸発し易い低融点金属(本実施の形態ではクロム)を用いることが好ましい。   An opening reaching the source or drain electrode layer of the transistor 924 is formed in the insulating layer 916 of the pixel portion 902. The opening may be formed in the same manner as the opening for electrically connecting the source or drain electrode layer and the source or drain region of the semiconductor layer. In the case of using ablation by laser beam irradiation, a laser beam is irradiated from the insulating layer 916 side, and the source electrode or drain electrode layer is irradiated by the energy of the laser beam absorbed by the source electrode layer or the drain electrode layer. The region and the insulating layer 916 over the region are removed, so that an opening can be formed. For the laser beam irradiation, a photomask in which a desired opening pattern is formed is used. Note that in the case of utilizing ablation by laser beam irradiation, it is preferable to use a low-melting-point metal (chromium in this embodiment) that is relatively easy to evaporate in the source electrode layer or the drain electrode layer.

画素部902の絶縁層916上に発光素子930を形成する。発光素子930は、トランジスタ924と電気的に接続するようにする。   A light-emitting element 930 is formed over the insulating layer 916 in the pixel portion 902. The light-emitting element 930 is electrically connected to the transistor 924.

まず、絶縁層916に設けられ、トランジスタ924のソース電極層又はドレイン電極層が露出した開口部に、第1の電極層932を形成する。   First, the first electrode layer 932 is formed in the opening provided in the insulating layer 916 and from which the source electrode layer or the drain electrode layer of the transistor 924 is exposed.

次に、第1の電極層932の端部を覆い、当該第1の電極層932上に開口部を有するように隔壁層918を形成する。隔壁層918としては酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどを用いることができ、単層構造でも2層、3層といった積層構造でもよい。また、隔壁層918の他の材料として、窒化アルミニウム、酸素含有量が窒素含有量よりも多い酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素、ポリシラザン、その他の無機絶縁材料を含む物質から選ばれた材料を用いることができる。シロキサンを含む材料を用いてもよい。また、有機絶縁材料を用いてもよく、有機材料としては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。   Next, a partition layer 918 is formed so as to cover an end portion of the first electrode layer 932 and to have an opening over the first electrode layer 932. As the partition layer 918, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, or the like can be used, and a single-layer structure or a stacked structure including two layers and three layers may be used. As another material for the partition layer 918, aluminum nitride, aluminum oxynitride with an oxygen content higher than the nitrogen content, aluminum nitride oxide or aluminum oxide with a nitrogen content higher than the oxygen content, diamond like carbon (DLC) ), Nitrogen-containing carbon, polysilazane, and other materials including inorganic insulating materials can be used. A material containing siloxane may be used. An organic insulating material may be used, and the organic material may be either photosensitive or non-photosensitive, and polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, benzocyclobutene, or polysilazane can be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photocurable polybenzoxazole or the like can be used.

隔壁層918は、選択的にパターンを形成できる液滴吐出法や、パターンが転写または描写できる印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)、ディスペンサ法、その他スピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いて形成することができる。また、感光性の材料を用いて隔壁層を全面に形成し、感光性の材料からなる隔壁層を露光及び現像することで、所望の形状に加工することができる。また、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などを用いて全面に形成し、リソグラフィー技術を用いてレジスト等のマスクを形成し、所望の形状にエッチング加工してもよい。   The partition layer 918 is formed by a droplet discharge method that can selectively form a pattern, a printing method that can transfer or draw a pattern (a method that forms a pattern such as screen printing or offset printing), a dispenser method, and other spin coating methods. It can be formed using a coating method, a dipping method, or the like. In addition, a partition layer can be formed on the entire surface using a photosensitive material, and the partition layer made of a photosensitive material can be exposed and developed to be processed into a desired shape. Further, a sputtering method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a low pressure CVD method (LPCVD method), a CVD method such as a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition), or the like is formed on the entire surface, and a resist or the like is formed using a lithography technique. These masks may be formed and etched into a desired shape.

所望の形状に加工するエッチング加工は、ドライエッチング法又はウェットエッチング法のどちらを採用しても良い。大面積基板を処理するにはプラズマエッチング(ドライエッチング法の一種)が適している。エッチングガスとしては、CF、CHF、NFなどのフッ素系のガス、又はCl、BClなどの塩素系のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にレジスト等のマスクを形成する必要はない。 As an etching process for processing into a desired shape, either a dry etching method or a wet etching method may be employed. Plasma etching (a kind of dry etching method) is suitable for processing a large area substrate. As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 , CHF 3 , or NF 3 or a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3 may be used, and an inert gas such as He or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is possible, and it is not necessary to form a mask such as a resist on the entire surface of the substrate.

隔壁層918は、曲率半径が連続的に変化する形状が好ましい。隔壁層をこのような形状にすることで、上方に積層形成される層の被覆性が向上する。   The partition layer 918 preferably has a shape in which the radius of curvature continuously changes. By forming the partition layer in such a shape, the coverage of the layer formed on the upper side is improved.

次に、第1の電極層932及び隔壁層918上に層934、第2の電極層936を積層形成する。そして、第1の電極層932と第2の電極層936との間に層934が挟持された構造の発光素子930を得る。層934は、少なくとも所望の発光波長を得ることができる発光材料を含む層で構成される。   Next, a layer 934 and a second electrode layer 936 are stacked over the first electrode layer 932 and the partition wall layer 918. Then, a light-emitting element 930 having a structure in which the layer 934 is sandwiched between the first electrode layer 932 and the second electrode layer 936 is obtained. The layer 934 includes a layer containing a light emitting material that can obtain at least a desired light emission wavelength.

第1の電極層932及び第2の電極層936のいずれか一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。第1の電極層932及び第2の電極層936は、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物、ITOに2wt%〜20wt%の酸化亜鉛を混合したターゲットを用いて形成されるインジウム亜鉛酸化物(IZO)の他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)等を用いて形成することができる。また、アルミニウムの他、マグネシウムと銀との合金、アルミニウムとリチウムとの合金等も用いることができる。   One of the first electrode layer 932 and the second electrode layer 936 functions as an anode, and the other functions as a cathode. The first electrode layer 932 and the second electrode layer 936 are formed using a target in which indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide, and 2 wt% to 20 wt% zinc oxide are mixed in ITO. In addition to indium zinc oxide (IZO), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co ), Copper (Cu), palladium (Pd), or the like. In addition to aluminum, an alloy of magnesium and silver, an alloy of aluminum and lithium, or the like can also be used.

なお、層934で発光した光を外部に取り出すために、第1の電極層932と第2の電極層936のいずれか一方または両方は、インジウム錫酸化物等を用いるか、或いは銀、アルミニウム等を数nm〜数十nmの厚さとなるように形成して、可視光が透過できるように、形成することが好ましい。   Note that in order to extract light emitted from the layer 934 to the outside, one or both of the first electrode layer 932 and the second electrode layer 936 uses indium tin oxide or the like, or silver, aluminum, or the like Is preferably formed so as to allow visible light to pass therethrough.

第1の電極層932は、前述の材料を全面に形成した後、所望な形状にパターン加工して得ることができる。第1の電極層932の加工は、上記実施の形態で示したレーザビームの照射によるアブレーションを利用することができる。   The first electrode layer 932 can be obtained by forming the above-described material over the entire surface and then patterning it into a desired shape. For the processing of the first electrode layer 932, ablation by laser beam irradiation described in the above embodiment mode can be used.

例えば、第1の電極層となる導電層を全面に形成し、当該導電層上に光吸収層を形成し、フォトマスクを介してレーザビームを照射し、光吸収層で吸収されたレーザビームのエネルギーによるアブレーションを利用して、光吸収層からなるマスクを形成する。そして、当該マスクを用いて導電層をエッチング加工し、第1の電極層932を得る。   For example, a conductive layer to be a first electrode layer is formed over the entire surface, a light absorption layer is formed over the conductive layer, a laser beam is irradiated through a photomask, and the laser beam absorbed by the light absorption layer A mask composed of a light absorption layer is formed using ablation by energy. Then, the conductive layer is etched using the mask, so that the first electrode layer 932 is obtained.

上記フォトマスクには遮光領域と透過領域とで所望のパターンが形成されている。遮光領域を形成する遮光材料は、遮光性が優れ、且つレーザビームのエネルギーに耐性のある材料を用いる。レーザビームは、光吸収層に吸収されるエネルギーを有し、且つ光吸収層内における気体の放出や光吸収層の蒸発等を起こす程度が好ましい。レーザビームがフォトマスクを透過した領域が照射領域となり、当該照射領域の光吸収層が除去され、フォトマスクに形成されたパターンを反映するように、光吸収層が残存する。そして、残存した光吸収層をエッチングマスクとして、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を用い、導電層をエッチング加工して第1の電極層932を得る。なお、光吸収層、レーザビーム、フォトマスク等の詳細は、上記実施の形態に準じる。   On the photomask, a desired pattern is formed by a light shielding region and a transmission region. As the light shielding material for forming the light shielding region, a material having excellent light shielding properties and resistance to the energy of the laser beam is used. The laser beam preferably has energy that is absorbed by the light absorption layer and causes gas emission or evaporation of the light absorption layer in the light absorption layer. The region where the laser beam has passed through the photomask becomes the irradiation region, the light absorption layer in the irradiation region is removed, and the light absorption layer remains so as to reflect the pattern formed on the photomask. Then, using the remaining light absorption layer as an etching mask, the first electrode layer 932 is obtained by etching the conductive layer using a dry etching method or a wet etching method. Note that details of the light absorption layer, the laser beam, the photomask, and the like are the same as those in the above embodiment.

また、第1の電極層932は、フォトレジスト材料を用いたリソグラフィー技術を用いてレジストマスクを形成し、エッチング加工により形成してもよい。その他、第1の電極層932は、各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ナノインプリント法、液滴吐出法、ディスペンサ法、選択的な塗布法などを用いて形成してもよい。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。このような方法を用いると、所望の場所に選択的に導電層を形成することができる。   Alternatively, the first electrode layer 932 may be formed by etching using a resist mask formed by a lithography technique using a photoresist material. In addition, the first electrode layer 932 can be formed by various printing methods (screen (stencil) printing, offset (planographic printing) printing, a method of forming a desired pattern such as relief printing or gravure printing (intaglio printing)), nanoimprinting method, droplets. You may form using the discharge method, the dispenser method, the selective application method, etc. Furthermore, a reflow method or a damascene method may be used. When such a method is used, a conductive layer can be selectively formed at a desired place.

また、第1の電極層932は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、第1の電極層932の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。   Alternatively, the first electrode layer 932 may be wiped with a CMP method or a polyvinyl alcohol-based porous body and polished so that the surface thereof is planarized. Further, after polishing using the CMP method, the surface of the first electrode layer 932 may be subjected to ultraviolet irradiation, oxygen plasma treatment, or the like.

第1の電極層932を形成後、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により、第1の電極層932中に含まれる水分は放出される。よって、第1の電極層932は脱ガスなどを生じないため、第1の電極層932上に水分によって劣化しやすい発光材料を形成しても、発光材料は劣化せず、信頼性の高い表示装置を作製することができる。   Heat treatment may be performed after the first electrode layer 932 is formed. By this heat treatment, moisture contained in the first electrode layer 932 is released. Therefore, the first electrode layer 932 does not cause degassing. Therefore, even when a light-emitting material that easily deteriorates due to moisture is formed over the first electrode layer 932, the light-emitting material is not deteriorated and the display has high reliability. A device can be made.

第2の電極層936は、蒸着法、スパッタリング法等を用いて形成することができる。また、第2の電極層936上にパッシベーション層(保護層)として絶縁層を設けてもよい。このように第2の電極層936を覆うようにしてパッシベーション層を設けることは有効である。パッシベーション層としては、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜を含む絶縁層からなり、該絶縁層の単層構造もしくは組み合わせた積層構造を用いることができる。又はシロキサン樹脂を用いてもよい。   The second electrode layer 936 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, or the like. Further, an insulating layer may be provided as a passivation layer (protective layer) over the second electrode layer 936. In this way, it is effective to provide a passivation layer so as to cover the second electrode layer 936. As the passivation layer, silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, aluminum nitride oxide or aluminum oxide whose nitrogen content is higher than oxygen content, diamond like carbon (DLC), The insulating layer includes a nitrogen-containing carbon film, and a single layer structure of the insulating layer or a laminated structure in combination can be used. Alternatively, a siloxane resin may be used.

この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション層として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、層934の耐熱性が低い場合でも、容易に積層形成することができる。DLC膜は、プラズマCVD法(代表的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法、熱フィラメントCVD法など)、燃焼炎法、スパッタリング法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス(例えばCH、C、Cなど)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、窒素含有炭素膜は反応ガスとしてCガスとNガスとを用いて形成すればよい。DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、層934の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に層934が酸化するといった問題を防止できる。 At this time, it is preferable to use a film with good coverage as the passivation layer, and it is effective to use a carbon film, particularly a DLC film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C., even when the heat resistance of the layer 934 is low, the DLC film can be easily stacked. The DLC film is formed by a plasma CVD method (typically, an RF plasma CVD method, a microwave CVD method, an electron cyclotron resonance (ECR) CVD method, a hot filament CVD method, etc.), a combustion flame method, a sputtering method, or an ion beam evaporation method. It can be formed by laser vapor deposition. The reaction gas used for film formation was hydrogen gas and a hydrocarbon-based gas (for example, CH 4 , C 2 H 2 , C 6 H 6, etc.), ionized by glow discharge, and negative self-bias was applied. Films are formed by accelerated collision of ions with the cathode. The nitrogen-containing carbon film may be formed using C 2 H 4 gas and N 2 gas as reaction gases. The DLC film has a high blocking effect against oxygen and can suppress oxidation of the layer 934. Therefore, the problem that the layer 934 is oxidized during the subsequent sealing process can be prevented.

第1の電極層932上に形成される層934は、少なくとも発光材料を含む発光層で構成される。発光層は、有機化合物、無機化合物、又は有機化合物と無機化合物とを含む層で形成する。第1の電極層932と第2の電極層936との間に、層934が設けられて発光素子930を得ることができる。   The layer 934 formed over the first electrode layer 932 is a light-emitting layer containing at least a light-emitting material. The light-emitting layer is formed using an organic compound, an inorganic compound, or a layer containing an organic compound and an inorganic compound. A layer 934 is provided between the first electrode layer 932 and the second electrode layer 936, whereby the light-emitting element 930 can be obtained.

このように発光素子930が形成された基板901と、封止基板908とをシール材910によって固着し、発光素子930を封止する。シール材910としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、ビスフェノールA型液状樹脂、ビスフェノールA型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリジシルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる。なお、シール材で囲まれた領域948には充填材を充填してもよく、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入してもよい。充填材を透過して光を取り出す構造の場合は、充填材は透光性を有する必要がある。代表的には可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。以上の工程において、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する。また充填材は、液状の状態で滴下し、表示装置内に充填することもできる。充填材として、乾燥剤などの吸湿性を含む物質を用いると、さらなる吸水効果が得られ、発光素子930の劣化を防ぐことができる。   The substrate 901 over which the light-emitting element 930 is formed in this manner and the sealing substrate 908 are fixed with a sealant 910, and the light-emitting element 930 is sealed. As the sealant 910, typically, a visible light curable resin, an ultraviolet curable resin, or a thermosetting resin is preferably used. For example, bisphenol A type liquid resin, bisphenol A type solid resin, bromine-containing epoxy resin, bisphenol F type resin, bisphenol AD type resin, phenol type resin, cresol type resin, novolac type resin, cyclic aliphatic epoxy resin, epibis type epoxy Epoxy resins such as resins, glycidyl ester resins, glycidylamine resins, heterocyclic epoxy resins, and modified epoxy resins can be used. Note that the region 948 surrounded by the sealant may be filled with a filler, or nitrogen or the like may be sealed by sealing in a nitrogen atmosphere. In the case of a structure in which light is extracted through the filler, the filler needs to have translucency. Typically, a visible light curable, ultraviolet curable, or thermosetting epoxy resin may be used. Through the above steps, a display device having a display function using a light-emitting element is completed. Further, the filler can be dropped in a liquid state and filled in the display device. When a hygroscopic substance such as a desiccant is used as the filler, a further water absorption effect can be obtained and deterioration of the light-emitting element 930 can be prevented.

また、素子の水分による劣化を防ぐため、画素部902を取り囲むように乾燥剤を設けてもよい。例えば、封止基板に形成された凹部に乾燥剤を設置すればよく、このような構造にすることで、薄型化を妨げない構成とできる。また、ゲート配線層に対応する領域にも乾燥剤を形成し、吸水面積を広く取ると、吸水効果が高い。また、直接発光に寄与しないゲート配線層上に乾燥剤を形成すると、光取り出し効率を低下させることもない。   In order to prevent deterioration of the element due to moisture, a desiccant may be provided so as to surround the pixel portion 902. For example, a desiccant may be installed in the recess formed in the sealing substrate. With such a structure, it is possible to achieve a configuration that does not hinder thinning. Moreover, if a desiccant is formed also in the area | region corresponding to a gate wiring layer and a water absorption area is taken widely, the water absorption effect will be high. Further, if a desiccant is formed on the gate wiring layer that does not directly contribute to light emission, the light extraction efficiency is not lowered.

なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を示すが、封止の処理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を取り出す場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材の上に接して設けても良いし、発光素子からの光を妨げないような、隔壁層の上や周辺部に設けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。   Note that in this embodiment mode, a case where a light-emitting element is sealed with a glass substrate is shown; however, the sealing process is a process for protecting the light-emitting element from moisture and is mechanically sealed with a cover material. Any of a method, a method of encapsulating with a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin, or a method of encapsulating with a thin film having a high barrier ability such as a metal oxide or a nitride is used. As the cover material, glass, ceramics, plastic, or metal can be used. However, when light is extracted to the cover material side, it must be translucent. In addition, the cover material and the substrate on which the light emitting element is formed are bonded together using a sealing material such as a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin, and the resin is cured by heat treatment or ultraviolet light irradiation treatment to form a sealed space. Form. It is also effective to provide a hygroscopic material typified by barium oxide in this sealed space. This hygroscopic material may be provided in contact with the sealing material, or may be provided on or around the partition layer so as not to block light from the light emitting element. Further, the space between the cover material and the substrate on which the light emitting element is formed can be filled with a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin. In this case, it is effective to add a moisture absorbing material typified by barium oxide in the thermosetting resin or the ultraviolet light curable resin.

また、ソース電極層又はドレイン電極層と第1の電極層932が直接接して電気的な接続を行わず、配線層を介して接続していてもよい。   Alternatively, the source or drain electrode layer and the first electrode layer 932 may be in direct contact with each other and may not be electrically connected but may be connected through a wiring layer.

本実施の形態では、端子部906において、端子電極層950に異方性導電層952によってFPC954を接続し、外部と電気的に接続する構造とする。   In this embodiment mode, the terminal portion 906 has a structure in which the FPC 954 is connected to the terminal electrode layer 950 through the anisotropic conductive layer 952 and electrically connected to the outside.

また、図19(A)で示すように、本実施の形態において作製される表示装置は、画素部902と同一基板上に駆動回路部904が設けられている。なお、本発明は特に限定されず、周辺駆動回路としてICチップを前述したCOG方式やTAB方式によって実装したものでもよい。   As shown in FIG. 19A, the display device manufactured in this embodiment includes a driver circuit portion 904 over the same substrate as the pixel portion 902. Note that the present invention is not particularly limited, and an IC chip may be mounted as a peripheral driver circuit by the above-described COG method or TAB method.

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

なお、本実施の形態では、様々な工程でレーザビームの照射によるアブレーションを利用してパターンを形成したが、本発明はこれに限らず、フォトレジストを用いたリソグラフィー技術を利用してもよい。もちろん、その他の選択的にパターンを形成できる技術を用いてもよい。本実施の形態では、少なくとも1つの製造工程で、レーザビームの照射によるアブレーションを利用して、パターンを形成する方法を用いることを特徴とする。   Note that in this embodiment mode, a pattern is formed using ablation by laser beam irradiation in various steps. However, the present invention is not limited to this, and a lithography technique using a photoresist may be used. Of course, other techniques that can selectively form a pattern may be used. In this embodiment mode, a method of forming a pattern using ablation by laser beam irradiation is used in at least one manufacturing process.

本発明により、表示装置を構成する配線等の層を、所望の形状で形成できる。またフォトレジストを用いたリソグラフィー工程の回数を削減し、簡略化された工程で表示装置を作製することができる。したがって、スループットを向上させることができる。   According to the present invention, a layer such as a wiring included in a display device can be formed in a desired shape. In addition, the number of lithography processes using a photoresist can be reduced, and a display device can be manufactured through a simplified process. Therefore, throughput can be improved.

また、本発明を適用することで、フォトレジストに含まれる不純物等の汚染を防ぐことができ、信頼性の高い表示装置を得ることができる。   Further, by applying the present invention, contamination such as impurities contained in a photoresist can be prevented, and a highly reliable display device can be obtained.

また、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、本発明を大面積基板に適用することで、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、表示装置を量産性良く製造することができる。   In addition, by using a planar laser beam having a large area such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. Therefore, by applying the present invention to a large-area substrate, many patterns can be formed in a short time, and a display device can be manufactured with high productivity.

本実施の形態は、実施の形態1乃至7と、適宜組み合わせることができる。   This embodiment mode can be combined with any of Embodiment Modes 1 to 7 as appropriate.

(実施の形態9)
表示装置の表示機能を有する発光素子は、様々な素子構造を適用することができる。一般的に、発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。ここでは、図13〜図15を用いて、本発明に適用できる発光素子の例について説明する。
(Embodiment 9)
Various element structures can be applied to a light-emitting element having a display function of a display device. Generally, light-emitting elements are distinguished depending on whether the light-emitting material is an organic compound or an inorganic compound. The former is called an organic EL element, and the latter is called an inorganic EL element. Here, examples of light-emitting elements that can be applied to the present invention will be described with reference to FIGS.

図13は、有機EL素子について示している。図13に示す発光素子は、第1の電極層870と第2の電極層850との間に、層860が挟持されている。第1の電極層870及び第2の電極層850のいずれか一方は陽極となり、他方は陰極となる。なお、陽極とは、発光層に正孔を注入する電極のことを示し、陰極とは発光層に電子を注入する電極のことを示す。本実施の形態では、第1の電極層870を陽極とし、第2の電極層850を陰極とする。また、層860は、正孔注入層862、正孔輸送層864、発光層866、電子輸送層868、電子注入層869が順次積層された構成とする。   FIG. 13 shows an organic EL element. In the light-emitting element illustrated in FIG. 13, the layer 860 is sandwiched between the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850. One of the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 serves as an anode, and the other serves as a cathode. The anode refers to an electrode that injects holes into the light emitting layer, and the cathode refers to an electrode that injects electrons into the light emitting layer. In this embodiment mode, the first electrode layer 870 is an anode and the second electrode layer 850 is a cathode. The layer 860 has a structure in which a hole injection layer 862, a hole transport layer 864, a light-emitting layer 866, an electron transport layer 868, and an electron injection layer 869 are sequentially stacked.

第1の電極層870と第2の電極層850は、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物、ITOに2wt%〜20wt%の酸化亜鉛を混合したターゲットを用いて形成されたインジウム亜鉛酸化物の他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)等を用いて形成することができる。また、アルミニウムの他、マグネシウムと銀との合金、アルミニウムとリチウムとの合金等も第1の電極層870を形成するのに用いることができる。第1の電極層870の形成方法については、上記第1の電極層5012と同じである。また、第2の電極層850の形成方法について特に限定はなく、例えばスパッタリング法や蒸着法等を用いて形成することができる。   The first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are formed using a target in which indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide, and 2 wt% to 20 wt% zinc oxide are mixed in ITO. In addition to indium zinc oxide, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), or the like can be used. In addition to aluminum, an alloy of magnesium and silver, an alloy of aluminum and lithium, or the like can be used to form the first electrode layer 870. The method for forming the first electrode layer 870 is the same as that of the first electrode layer 5012. There is no particular limitation on the method for forming the second electrode layer 850, and the second electrode layer 850 can be formed using, for example, a sputtering method or an evaporation method.

なお、発光した光を外部に取り出すために、第1の電極層870と第2の電極層850のいずれか一方または両方は、インジウム錫酸化物等を用いるか、或いは銀、アルミニウム等を数nm〜数十nmの厚さとなるように形成して、可視光が透過できるように、形成することが好ましい。   Note that in order to extract emitted light to the outside, either one or both of the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 uses indium tin oxide or the like, or silver, aluminum, or the like is several nm. It is preferably formed so as to have a thickness of ˜tens of nm so that visible light can be transmitted.

正孔注入層862は、第1の電極層870から正孔輸送層864へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層862を設けることによって、第1の電極層870と正孔輸送層864との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層862は、正孔輸送層864を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第1の電極層870を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質、または正孔輸送層864と第1の電極層870との間に1nm〜2nmの薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるような物質を用いて形成することが好ましい。正孔注入層862を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン(略称:HPc)や銅フタロシアニン(CuPC)等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)等の高分子等が挙げられる。つまり、正孔注入層862におけるイオン化ポテンシャルが正孔輸送層864におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に小さくなるような物質を正孔輸送性物質の中から選択することによって、正孔注入層862を形成することができる。正孔注入層862を設ける場合、第1の電極層870は、インジウム錫酸化物等の仕事関数の高い物質を用いて形成することが好ましい。なお、本発明は特に限定されず、正孔注入層862は設けなくともよい。 The hole injection layer 862 is a layer having a function of assisting injection of holes from the first electrode layer 870 to the hole transport layer 864. By providing the hole-injecting layer 862, the difference in ionization potential between the first electrode layer 870 and the hole-transporting layer 864 is reduced, and holes are easily injected. The hole injection layer 862 has a lower ionization potential than the material forming the hole transport layer 864 and has a higher ionization potential than the material forming the first electrode layer 870, or the hole transport layer. It is preferable to use a substance whose energy band bends when it is provided as a thin film having a thickness of 1 nm to 2 nm between 864 and the first electrode layer 870. Specific examples of a substance that can be used to form the hole-injection layer 862 include phthalocyanine-based compounds such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) and copper phthalocyanine (CuPC), or poly (ethylenedioxythiophene) / Examples thereof include a polymer such as a poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS). In other words, the hole injection layer 862 is formed by selecting a substance from which the ionization potential in the hole injection layer 862 is relatively smaller than the ionization potential in the hole transport layer 864 from among the hole transport materials. can do. In the case where the hole injecting layer 862 is provided, the first electrode layer 870 is preferably formed using a substance having a high work function such as indium tin oxide. Note that the present invention is not particularly limited, and the hole injection layer 862 may not be provided.

正孔輸送層864とは、第1の電極層870側から注入された正孔を発光層866へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層864を設けることによって、第1の電極層870と発光層866との距離を離すことができ、その結果、第1の電極層870等に含まれている金属に起因して発光が消滅することを防ぐことができる。正孔輸送層864は、正孔輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高く、電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値(=正孔移動度/電子移動度)が好ましくは100よりも大きい物質をいう。正孔輸送層864を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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:NPB)、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’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、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)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)、4,4’−ビス[N−(4−ビフェニリル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BBPB)等が挙げられる。なお、正孔輸送層864は、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。 The hole-transport layer 864 is a layer having a function of transporting holes injected from the first electrode layer 870 side to the light-emitting layer 866. In this manner, by providing the hole transport layer 864, the distance between the first electrode layer 870 and the light-emitting layer 866 can be increased. As a result, the metal contained in the first electrode layer 870 and the like can be separated from the metal. This can prevent the emission of light from disappearing. The hole-transport layer 864 is preferably formed using a hole-transport substance, and particularly preferably formed using a substance having a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that the hole-transporting substance has higher hole mobility than electrons, and the ratio of the hole mobility to the electron mobility (= hole mobility / electron mobility) is preferably 100. Larger than the substance. Specific examples of a substance that can be used for forming the hole-transport layer 864 include 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), 4, 4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: TPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenylamino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 4,4′-bis {N- [4- ( N, N-di-m-tolylamino) phenyl] -N-phenylamino} biphenyl (abbreviation: DNTPD), 1,3,5-tris [N, N-di (m-tolyl) amino] benzene (abbreviation: m -MTDAB), 4,4 ', 4''- Squirrel (N- carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA), phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), or vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), 4,4'-bis [N- ( 4-biphenylyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: BBPB) and the like. Note that the hole-transport layer 864 may have a single-layer structure or a stacked structure.

発光層866は、発光機能を有する層であり、有機化合物でなる発光材料を含む。また、無機化合物を含んでいてもよい。発光層866に含まれる有機化合物は、発光性の有機化合物であれば特に限定はなく、種々の低分子系有機化合物、高分子系有機化合物を用いることができる。また、発光性の有機化合物は、蛍光発光材料、又は燐光発光材料のどちらを用いることも可能である。発光層866は、発光性の有機化合物のみからなる層としてもよいし、発光性の有機化合物を当該有機化合物よりも大きいエネルギーギャップを有するホスト材料に分散した構成としてもよい。なお、発光層866を、有機化合物でなる発光材料とホスト材料とを含む層のように複数の化合物を混合した層とする場合は、共蒸着法を用いて形成することができる。ここで、共蒸着とは、一つの処理室内に設けられた複数の蒸着源からそれぞれ原料を気化させ、気化した原料を気相状態で混合し、被処理物上に堆積させる蒸着法をいう。   The light-emitting layer 866 is a layer having a light-emitting function and includes a light-emitting material made of an organic compound. Moreover, the inorganic compound may be included. The organic compound contained in the light-emitting layer 866 is not particularly limited as long as it is a light-emitting organic compound, and various low-molecular organic compounds and high-molecular organic compounds can be used. As the light-emitting organic compound, either a fluorescent light-emitting material or a phosphorescent light-emitting material can be used. The light-emitting layer 866 may be a layer including only a light-emitting organic compound, or may have a structure in which a light-emitting organic compound is dispersed in a host material having an energy gap larger than that of the organic compound. Note that in the case where the light-emitting layer 866 is a layer in which a plurality of compounds is mixed, such as a layer including a light-emitting material formed using an organic compound and a host material, the light-emitting layer 866 can be formed by a co-evaporation method. Here, co-evaporation refers to a vapor deposition method in which raw materials are vaporized from a plurality of vapor deposition sources provided in one processing chamber, the vaporized raw materials are mixed in a gas phase state, and deposited on an object to be processed.

電子輸送層868は、第2の電極層850から注入された電子を発光層866へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層868を設けることによって、第2の電極層850と発光層866との距離を離すことができ、その結果、第2の電極層850等に含まれている金属に起因して発光が消滅することを防ぐことができる。電子輸送層868は、電子輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高く、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値(=電子移動度/正孔移動度)が好ましくは100よりも大きい物質をいう。電子輸送層868を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))等の金属錯体の他、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4−ビス(5−メチルベンズオキサゾル−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)等が挙げられる。また、電子輸送層868は、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。 The electron transport layer 868 is a layer having a function of transporting electrons injected from the second electrode layer 850 to the light emitting layer 866. In this manner, by providing the electron transport layer 868, the distance between the second electrode layer 850 and the light-emitting layer 866 can be increased, and as a result, the metal is contained in the second electrode layer 850 and the like. Thus, it is possible to prevent the light emission from disappearing. The electron transporting layer 868 is preferably formed using an electron transporting substance, and particularly preferably formed using a substance having an electron mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that the electron transporting substance has higher electron mobility than holes, and the ratio of the electron mobility to the hole mobility (= electron mobility / hole mobility) is preferably from 100. Also refers to a large substance. Specific examples of a substance that can be used for forming the electron-transport layer 868 include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3). ), Bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- In addition to metal complexes such as (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (approximately) Name: PBD), 1,3-bis [5- (p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4- tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), 4,4-bis (5-methylbenzoxa) And sol-2-yl) stilbene (abbreviation: BzOs). The electron transport layer 868 may have a single layer structure or a stacked structure.

電子注入層869は、第2の電極層850から電子輸送層868へ電子の注入を補助する機能を有する層である。電子注入層869は、BPhen、BCP、p−EtTAZ、TAZ、BzOs等の電子輸送層868を形成するのに用いることのできる物質の中から、電子輸送層868の形成に用いる物質よりも電子親和力が相対的に大きい物質を選択して用いることによって形成することができる。このようにして電子注入層869を形成することによって第2の電極層850と電子輸送層868との間の電子親和力の差が緩和され、電子が注入され易くなる。また、電子注入層869には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)等のアルカリ金属、リチウム酸化物、カリウム酸化物、ナトリウム酸化物等のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物等のアルカリ土類金属の酸化物、フッ化リチウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属のフッ化物、フッ化カルシウム等のアルカリ土類金属のフッ化物、またはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)等のアルカリ土類金属等の無機物が含まれていてもよい。また、電子注入層869はBPhen、BCP、p−EtTAZ、TAZ、BzOs等の有機化合物を含む構成であってもよいし、LiF等のアルカリ金属のフッ化物、またはCaF等のアルカリ土類金属のフッ化物等の無機化合物からなる構成であってもよい。このようにLiF等のアルカリ金属のフッ化物、またはCaF等のアルカリ土類金属のフッ化物等の無機化合物を用いて1nm〜2nmの薄膜として電子注入層869が設けられることによって電子注入層869のエネルギーバンドが曲がる、或いは電子注入層869にトンネル電流が流れることにより、第2の電極層850から電子輸送層868へ電子の注入が容易となる。 The electron injection layer 869 is a layer having a function of assisting injection of electrons from the second electrode layer 850 to the electron transport layer 868. The electron injection layer 869 has an electron affinity higher than that of a material used for forming the electron transport layer 868 among materials that can be used to form the electron transport layer 868 such as BPhen, BCP, p-EtTAZ, TAZ, and BzOs. It can be formed by selecting and using a substance having a relatively large value. By forming the electron injecting layer 869 in this manner, the difference in electron affinity between the second electrode layer 850 and the electron transporting layer 868 is reduced, and electrons are easily injected. The electron injection layer 869 includes an alkali metal such as lithium (Li) or cesium (Cs), an oxide of alkali metal such as lithium oxide, potassium oxide, or sodium oxide, calcium oxide, or magnesium oxide. Alkali earth metal oxides, fluorides of alkali metals such as lithium fluoride and cesium fluoride, fluorides of alkaline earth metals such as calcium fluoride, or alkalis such as magnesium (Mg) and calcium (Ca) Inorganic materials such as earth metals may be included. Further, the electron injection layer 869 may include an organic compound such as BPhen, BCP, p-EtTAZ, TAZ, or BzOs, an alkali metal fluoride such as LiF, or an alkaline earth metal such as CaF 2. It may be composed of an inorganic compound such as fluoride. In this way, the electron injection layer 869 is provided as a 1 nm to 2 nm thin film using an inorganic compound such as an alkali metal fluoride such as LiF or an alkaline earth metal fluoride such as CaF 2. When the energy band is bent or a tunnel current flows through the electron injection layer 869, injection of electrons from the second electrode layer 850 to the electron transport layer 868 is facilitated.

なお、正孔注入層862に換えて正孔発生層が設けられていてもよいし、または電子注入層869に換えて電子発生層が設けられていてもよい。   Note that a hole generation layer may be provided instead of the hole injection layer 862, or an electron generation layer may be provided instead of the electron injection layer 869.

ここで、正孔発生層とは、正孔を発生する層である。正孔輸送性物質の中から選ばれた少なくとも一の物質と、正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質とを混合することによって正孔発生層を形成することができる。ここで、正孔輸送性物質としては、正孔輸送層864を形成するのに用いることのできる物質と同様の物質を用いることができる。また、電子受容性を示す物質としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いることが好ましい。   Here, the hole generation layer is a layer that generates holes. The hole generating layer can be formed by mixing at least one substance selected from the hole transporting substances and a substance that exhibits an electron accepting property with respect to the hole transporting substance. Here, as the hole transporting substance, a substance similar to the substance that can be used for forming the hole transporting layer 864 can be used. As the substance exhibiting electron accepting properties, it is preferable to use a metal oxide such as molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, or rhenium oxide.

また、電子発生層とは、電子を発生する層である。電子輸送性物質の中から選ばれた少なくとも一の物質と、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質とを混合することによって電子発生層を形成することができる。ここで、電子輸送性物質としては電子輸送層868を形成するのに用いることのできる物質と同様の物質を用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム(Li)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、マグネシウム(Mg)等を用いることができる。   The electron generating layer is a layer that generates electrons. The electron generating layer can be formed by mixing at least one substance selected from electron transporting substances and a substance exhibiting an electron donating property with respect to the electron transporting substance. Here, as the electron transporting substance, a substance similar to the substance that can be used to form the electron transporting layer 868 can be used. Moreover, as the substance exhibiting electron donating property, a substance selected from alkali metals and alkaline earth metals, specifically, lithium (Li), calcium (Ca), sodium (Na), potassium (K), Magnesium (Mg) or the like can be used.

正孔注入層862、正孔輸送層864、発光層866、電子輸送層868、電子注入層869は、それぞれ、蒸着法、液滴吐出法、または塗布法等を用いて形成すればよい。第1の電極層870又は第2の電極層850は、スパッタリング法または蒸着法等を用いて形成すればよい。   The hole injection layer 862, the hole transport layer 864, the light-emitting layer 866, the electron transport layer 868, and the electron injection layer 869 may be formed using an evaporation method, a droplet discharge method, a coating method, or the like, respectively. The first electrode layer 870 or the second electrode layer 850 may be formed by a sputtering method, an evaporation method, or the like.

本実施の形態において、層860は、少なくとも発光層866を含んでいればよく、その他の機能を有する層(正孔注入層862、正孔輸送層864、電子輸送層868、電子注入層869等)は適宜設ければよい。   In this embodiment mode, the layer 860 only needs to include at least the light-emitting layer 866, and has other functions (a hole injection layer 862, a hole transport layer 864, an electron transport layer 868, an electron injection layer 869, or the like). ) May be provided as appropriate.

また、第1の電極層870を陰極とし、第2の電極層850を陽極としてもよい。その場合、層860は、第1の電極層870側から、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層が順次積層された構成となる。   Alternatively, the first electrode layer 870 may be a cathode and the second electrode layer 850 may be an anode. In that case, the layer 860 has a structure in which an electron injection layer, an electron transport layer, a light-emitting layer, a hole transport layer, and a hole injection layer are sequentially stacked from the first electrode layer 870 side.

次に、無機EL素子について、図14、図15を用いて説明する。無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ELではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機EL素子では局在型発光である場合が多い。   Next, an inorganic EL element will be described with reference to FIGS. Inorganic EL elements are classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element depending on the element structure. The former has a light-emitting layer in which particles of a light-emitting material are dispersed in a binder, and the latter has a light-emitting layer made of a thin film of the light-emitting material. It is common in the point that requires. Note that the obtained light emission mechanism includes donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level, and localized light emission using inner-shell electron transition of a metal ion. In general, the dispersion-type inorganic EL often has donor-acceptor recombination light emission, and the thin-film inorganic EL element often has localized light emission.

本発明で用いることのできる発光材料は、母体材料と不純物元素とで構成される。不純物元素は、発光中心として機能する。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法(共沈法)などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。   A light-emitting material that can be used in the present invention includes a base material and an impurity element. The impurity element functions as a light emission center. By changing the impurity element to be contained, light emission of various colors can be obtained. As a method for manufacturing the light-emitting material, various methods such as a solid phase method and a liquid phase method (coprecipitation method) can be used. Also, spray pyrolysis method, metathesis method, precursor thermal decomposition method, reverse micelle method, method combining these methods with high temperature firing, liquid phase method such as freeze-drying method, etc. can be used.

固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度は、700℃〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。   The solid phase method is a method in which a base material and an impurity element or a compound containing the impurity element are weighed, mixed in a mortar, heated and fired in an electric furnace, reacted, and the base material contains the impurity element. The firing temperature is preferably 700 ° C to 1500 ° C. This is because the solid phase reaction does not proceed when the temperature is too low, and the base material is decomposed when the temperature is too high. In addition, although baking may be performed in a powder state, it is preferable to perform baking in a pellet state. Although firing at a relatively high temperature is required, it is a simple method, so it has high productivity and is suitable for mass production.

液相法(共沈法)は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。   The liquid phase method (coprecipitation method) is a method in which a base material or a compound containing the base material and an impurity element or a compound containing the impurity element are reacted in a solution, dried, and then fired. The particles of the luminescent material are uniformly distributed, and the reaction can proceed even at a low firing temperature with a small particle size.

発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化イットリウム等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム(CaGa)、硫化ストロンチウム−ガリウム(SrGa)、硫化バリウム−ガリウム(BaGa)、等の3元系の混晶であってもよい。 As a base material used for the light-emitting material, sulfide, oxide, or nitride can be used. Examples of sulfides that can be used include zinc sulfide, cadmium sulfide, calcium sulfide, yttrium sulfide, gallium sulfide, strontium sulfide, and barium sulfide. As the oxide, for example, zinc oxide, yttrium oxide, or the like can be used. As the nitride, for example, aluminum nitride, gallium nitride, indium nitride, or the like can be used. Furthermore, zinc selenide, zinc telluride, and the like can also be used, such as calcium sulfide-gallium sulfide (CaGa 2 S 4 ), strontium sulfide-gallium sulfide (SrGa 2 S 4 ), barium sulfide-gallium sulfide (BaGa 2 S 4 ), and the like. Or a ternary mixed crystal.

局在型発光の不純物元素として、マンガン(Mn)、銅(Cu)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、ユーロピウム(Eu)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)などを用いることができる。なお、フッ素(F)、塩素(Cl)などのハロゲン元素が添加されていてもよい。ハロゲン元素は電荷補償として機能することもできる。   As impurity elements for localized emission, manganese (Mn), copper (Cu), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), praseodymium (Pr) or the like can be used. Note that a halogen element such as fluorine (F) or chlorine (Cl) may be added. The halogen element can also function as charge compensation.

一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の不純物元素として、ドナー準位を形成する第1の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第2の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。第1の不純物元素は、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、アルミニウム(Al)等を用いることができる。第2の不純物元素としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)等を用いることができる。   On the other hand, a light-emitting material containing a first impurity element that forms a donor level and a second impurity element that forms an acceptor level can be used as the impurity element for donor-acceptor recombination light emission. As the first impurity element, for example, fluorine (F), chlorine (Cl), aluminum (Al), or the like can be used. For example, copper (Cu), silver (Ag), or the like can be used as the second impurity element.

ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料と、第1の不純物元素又は第1の不純物元素を含む化合物と、第2の不純物元素又は第2の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第1の不純物元素又は第1の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、硫化アルミニウム等を用いることができ、第2の不純物元素又は第2の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、硫化銅、硫化銀等を用いることができる。焼成温度は、700℃〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。   In the case where a light-emitting material for donor-acceptor recombination light emission is synthesized using a solid-phase method, a base material, a first impurity element or a compound containing the first impurity element, a second impurity element, or a second impurity element Each compound containing an impurity element is weighed and mixed in a mortar, and then heated and fired in an electric furnace. As the base material, the above-described base material can be used, and as the first impurity element or the compound containing the first impurity element, for example, fluorine (F), chlorine (Cl), aluminum sulfide, or the like is used. As the second impurity element or the compound containing the second impurity element, for example, copper (Cu), silver (Ag), copper sulfide, silver sulfide, or the like can be used. The firing temperature is preferably 700 ° C to 1500 ° C. This is because the solid phase reaction does not proceed when the temperature is too low, and the base material is decomposed when the temperature is too high. In addition, although baking may be performed in a powder state, it is preferable to perform baking in a pellet state.

また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第1の不純物元素と第2の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第1の不純物元素と第2の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅、塩化銀等を用いることができる。   In addition, as an impurity element in the case of using a solid phase reaction, a compound including a first impurity element and a second impurity element may be used in combination. In this case, since the impurity element is easily diffused and the solid-phase reaction easily proceeds, a uniform light emitting material can be obtained. Further, since no extra impurity element is contained, a light-emitting material with high purity can be obtained. As the compound constituted by the first impurity element and the second impurity element, for example, copper chloride, silver chloride, or the like can be used.

なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して0.01atom%〜10atom%であればよく、好ましくは0.05atom%〜5atom%の範囲である。   Note that the concentration of these impurity elements may be 0.01 atom% to 10 atom% with respect to the base material, and is preferably in the range of 0.05 atom% to 5 atom%.

薄膜型無機ELの場合、発光層は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着(EB蒸着)法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法(PVD)、有機金属CVD法、ハイドライド輸送減圧CVD法等の化学気相成長法(CVD)、原子エピタキシ層法(ALE)等を用いて形成することができる。 In the case of a thin-film inorganic EL, the light emitting layer is a layer containing the above light emitting material, and a physical vapor deposition method (PVD) such as a resistance heating vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method such as an electron beam vapor deposition (EB vapor deposition) method, or a sputtering method. ), Chemical vapor deposition (CVD) such as metal organic CVD, hydride transport low pressure CVD, atomic epitaxy (ALE), or the like.

図14(A)〜(C)に発光素子として用いることのできる薄膜型無機EL素子の一例を示す。図14(A)〜(C)において、発光素子は、第1の電極層50、層51、第2の電極層53を含む。層51は、少なくとも発光層52を含む構成とする。   FIGS. 14A to 14C illustrate an example of a thin-film inorganic EL element that can be used as a light-emitting element. 14A to 14C, the light-emitting element includes a first electrode layer 50, a layer 51, and a second electrode layer 53. The layer 51 includes at least the light emitting layer 52.

図14(A)に示す発光素子は、第1の電極層50と第2の電極層53との間に、発光層52のみで構成される層51が挟持されている。図14(B)及び図14(C)に示す発光素子は、図14(A)の発光素子において、第1の電極層50又は第2の電極層53と、発光層52と、の間に絶縁層を設ける構造である。図14(B)に示す発光素子は、第1の電極層50と発光層52との間に絶縁層54を有し、図14(C)に示す発光素子は、第1の電極層50と発光層52との間に絶縁層54a、第2の電極層53と発光層52との間に絶縁層54bとを有している。このように絶縁層は発光層を挟持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層構造でもよいし、積層構造でもよい。   In the light-emitting element illustrated in FIG. 14A, a layer 51 including only the light-emitting layer 52 is sandwiched between the first electrode layer 50 and the second electrode layer 53. 14B and 14C is the same as the light-emitting element in FIG. 14A between the first electrode layer 50 or the second electrode layer 53 and the light-emitting layer 52. In this structure, an insulating layer is provided. 14B includes an insulating layer 54 between the first electrode layer 50 and the light-emitting layer 52, and the light-emitting element illustrated in FIG. 14C includes the first electrode layer 50 and the light-emitting element. An insulating layer 54 a is provided between the light emitting layer 52 and an insulating layer 54 b is provided between the second electrode layer 53 and the light emitting layer 52. Thus, the insulating layer may be provided only between one of the pair of electrode layers sandwiching the light emitting layer, or may be provided between both. The insulating layer may have a single layer structure or a laminated structure.

また、図14(B)では第1の電極層50に接するように絶縁層54が設けられているが、絶縁層と発光層の順番を逆にして、第2の電極層53に接するように絶縁層54を設けてもよい。   14B, the insulating layer 54 is provided so as to be in contact with the first electrode layer 50. However, the order of the insulating layer and the light emitting layer is reversed so as to be in contact with the second electrode layer 53. An insulating layer 54 may be provided.

次に、分散型無機EL素子について説明する。分散型無機EL素子の場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の発光層を形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって発光層中に均一に分散し固定される。   Next, a dispersion-type inorganic EL element will be described. In the case of a dispersion-type inorganic EL element, a particulate light emitting material is dispersed in a binder to form a film light emitting layer. When particles having a desired size cannot be obtained sufficiently by the method for manufacturing a light emitting material, the particles may be processed into particles by pulverization or the like in a mortar or the like. A binder is a substance for fixing a granular light emitting material in a dispersed state and maintaining the shape as a light emitting layer. The light emitting material is uniformly dispersed and fixed in the light emitting layer by the binder.

分散型無機EL素子の場合、発光層の形成方法は、選択的に発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷など)、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、10nm〜1000nmの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む発光層において、発光材料の割合は50wt%以上80wt%以下とするよい。   In the case of a dispersion-type inorganic EL element, a light emitting layer can be formed by a droplet discharge method capable of selectively forming a light emitting layer, a printing method (screen printing, offset printing, etc.), a coating method such as a spin coating method, or a dipping method. A dispenser method or the like can also be used. The film thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 nm to 1000 nm. In the light-emitting layer including the light-emitting material and the binder, the ratio of the light-emitting material may be 50 wt% or more and 80 wt% or less.

図15(A)〜(C)に発光素子として用いることのできる分散型無機EL素子の一例を示す。図15(A)〜(C)において、発光素子は、第1の電極層60、層65、第2の電極層63を含む。層65は、少なくとも発光層を含む構成とする。   FIGS. 15A to 15C illustrate an example of a dispersion-type inorganic EL element that can be used as a light-emitting element. 15A to 15C, the light-emitting element includes a first electrode layer 60, a layer 65, and a second electrode layer 63. The layer 65 includes at least a light emitting layer.

図15(A)における発光素子は、第1の電極層60、発光層62、第2の電極層63の積層構造を有し、発光層62中にバインダによって保持された発光材料61を含む。   The light-emitting element in FIG. 15A has a stacked structure of a first electrode layer 60, a light-emitting layer 62, and a second electrode layer 63, and includes a light-emitting material 61 held in the light-emitting layer 62 by a binder.

本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁材料を用いることができる。具体的には、有機絶縁材料や無機絶縁材料を用いることができ、有機絶縁材料及び無機絶縁材料の混合材料を用いてもよい。有機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂(ポリベンゾオキサゾール)等の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂に、チタン酸バリウム(BaTiO)やチタン酸ストロンチウム(SrTiO)などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。 As a binder that can be used in this embodiment mode, an insulating material can be used. Specifically, an organic insulating material or an inorganic insulating material can be used, and a mixed material of an organic insulating material and an inorganic insulating material may be used. As the organic insulating material, a polymer having a relatively high dielectric constant such as a cyanoethyl cellulose resin, or a resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene resin, silicone resin, epoxy resin, or vinylidene fluoride can be used. Alternatively, a heat-resistant polymer such as aromatic polyamide, polybenzimidazole, or siloxane resin may be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Moreover, resin materials such as vinyl resins such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, phenol resins, novolac resins, acrylic resins, melamine resins, urethane resins, and oxazole resins (polybenzoxazole) may be used. The dielectric constant can be adjusted by appropriately mixing fine particles of high dielectric constant such as barium titanate (BaTiO 3 ) and strontium titanate (SrTiO 3 ) with these resins.

バインダに含まれる無機材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸素及び窒素を含むシリコン、窒化アルミニウム、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム、酸化チタン、BaTiO、SrTiO、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸鉛、酸化タンタル、タンタル酸バリウム、タンタル酸リチウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、その他の無機材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる(添加等によって)ことによって、発光材料及びバインダよりなる発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。バインダに無機絶縁材料と有機絶縁材料との混合層を用い、高い誘電率とすると、発光材料により大きい電荷を誘起することができる。 Examples of the inorganic material contained in the binder include silicon oxide, silicon nitride, silicon containing oxygen and nitrogen, aluminum nitride, aluminum or aluminum oxide containing oxygen and nitrogen, titanium oxide, BaTiO 3 , SrTiO 3 , lead titanate, niobic acid It can be formed of a material selected from materials including potassium, lead niobate, tantalum oxide, barium tantalate, lithium tantalate, yttrium oxide, zirconium oxide, and other inorganic materials. By including an inorganic material having a high dielectric constant in the organic material (by addition or the like), the dielectric constant of the light emitting layer made of the light emitting material and the binder can be further controlled, and the dielectric constant can be further increased. When a mixed layer of an inorganic insulating material and an organic insulating material is used for the binder and the dielectric constant is high, a larger charge can be induced in the light emitting material.

作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが、本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、発光層を形成する方法(種々のウエットプロセス)及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEAともいう)、3−メトシキ−3−メチル−1−ブタノール(MMBともいう)などを用いることができる。   In the manufacturing process, the light-emitting material is dispersed in a solution containing a binder. As a solvent for the solution containing a binder that can be used in this embodiment mode, a method for forming a light-emitting layer by dissolving the binder material (various methods) The wet process) and a solvent capable of producing a solution having a viscosity suitable for a desired film thickness may be selected as appropriate. For example, when a siloxane resin is used as the binder, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (also referred to as PGMEA), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (also referred to as MMB) can be used. ) Etc. can be used.

図15(B)及び図15(C)に示す発光素子は、図15(A)の発光素子において、第1の電極層60又は第2の電極層63と、発光層62と、の間に絶縁層を設ける構造である。図15(B)に示す発光素子は、第1の電極層60と発光層62との間に絶縁層64を有し、図15(C)に示す発光素子は、第1の電極層60と発光層62との間に絶縁層64a、第2の電極層63と発光層62との間に絶縁層64bとを有している。このように絶縁層は発光層を挟持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層構造でもよいし、積層構造でもよい。   The light-emitting element illustrated in FIGS. 15B and 15C includes the light-emitting element in FIG. 15A between the first electrode layer 60 or the second electrode layer 63 and the light-emitting layer 62. In this structure, an insulating layer is provided. The light-emitting element illustrated in FIG. 15B includes an insulating layer 64 between the first electrode layer 60 and the light-emitting layer 62, and the light-emitting element illustrated in FIG. An insulating layer 64 a is provided between the light emitting layer 62 and an insulating layer 64 b is provided between the second electrode layer 63 and the light emitting layer 62. Thus, the insulating layer may be provided only between one of the pair of electrode layers sandwiching the light emitting layer, or may be provided between both. The insulating layer may have a single layer structure or a laminated structure.

また、図15(B)では第1の電極層60に接するように絶縁層64が設けられているが、絶縁層と発光層の順番を逆にして、第2の電極層63に接するように絶縁層64を設けてもよい。   In FIG. 15B, the insulating layer 64 is provided so as to be in contact with the first electrode layer 60, but the order of the insulating layer and the light emitting layer is reversed so as to be in contact with the second electrode layer 63. An insulating layer 64 may be provided.

図14における絶縁層54、図15における絶縁層64のような絶縁層は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましい。さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、窒化シリコン、酸化ジルコニウム等やこれらの混合層又は2種以上の積層を用いることができる。これらの絶縁層は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等により形成することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して形成してもよい。バインダ材料は、発光層に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは10nm〜1000nmの範囲である。   Insulating layers such as the insulating layer 54 in FIG. 14 and the insulating layer 64 in FIG. 15 are not particularly limited, but preferably have a high withstand voltage and a dense film quality. Furthermore, it is preferable that the dielectric constant is high. For example, silicon oxide, yttrium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, barium titanate, strontium titanate, lead titanate, silicon nitride, zirconium oxide, etc. Can be used. These insulating layers can be formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or the like. The insulating layer may be formed by dispersing particles of these insulating materials in a binder. The binder material may be formed using the same material and method as the binder contained in the light emitting layer. The film thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 nm to 1000 nm.

図14、図15に示す無機EL素子は、発光層を挟持する一対の電極層間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。   The inorganic EL elements shown in FIGS. 14 and 15 can emit light by applying a voltage between a pair of electrode layers sandwiching the light emitting layer, but can operate in either DC driving or AC driving.

本実施の形態(図13〜図15)で示した発光素子は、上記実施の形態で示した表示装置の表示素子として具備されることができる。   The light-emitting element described in this embodiment (FIGS. 13 to 15) can be provided as the display element of the display device described in the above embodiment.

例えば、図12に示す表示装置に、図13に示す有機EL素子を適用する場合、第1の電極層5012又は第2の電極層5018は、第1の電極層870又は第2の電極層850に相当する。層5016は、層860に相当する。同様に、図19に示す表示装置の場合も、第1の電極層932又は第2の電極層936は、第1の電極層870又は第2の電極層850に相当する。層934は、層860に相当する。   For example, when the organic EL element shown in FIG. 13 is applied to the display device shown in FIG. 12, the first electrode layer 5012 or the second electrode layer 5018 is the first electrode layer 870 or the second electrode layer 850. It corresponds to. The layer 5016 corresponds to the layer 860. Similarly, in the display device illustrated in FIG. 19, the first electrode layer 932 or the second electrode layer 936 corresponds to the first electrode layer 870 or the second electrode layer 850. The layer 934 corresponds to the layer 860.

また、図12に示す表示装置に、図14、図15で示す無機EL素子を適用する場合も同様である。第1の電極層5012若しくは第2の電極層5018は、図14の第1の電極層50若しくは第2の電極層53、又は図15の第1の電極層60若しくは第2の電極層63に相当する。層5016は、層51若しくは層65に相当する。同様に、図19に示す表示装置の場合も、第1の電極層932若しくは第2の電極層936は、図14の第1の電極層50若しくは第2の電極層53、又は図15の第1の電極層60若しくは第2の電極層63に相当する。層934は、層51若しくは層65に相当する。   The same applies to the case where the inorganic EL element shown in FIGS. 14 and 15 is applied to the display device shown in FIG. The first electrode layer 5012 or the second electrode layer 5018 is formed on the first electrode layer 50 or the second electrode layer 53 in FIG. 14 or the first electrode layer 60 or the second electrode layer 63 in FIG. Equivalent to. The layer 5016 corresponds to the layer 51 or the layer 65. Similarly, in the case of the display device illustrated in FIG. 19, the first electrode layer 932 or the second electrode layer 936 includes the first electrode layer 50 or the second electrode layer 53 in FIG. This corresponds to the first electrode layer 60 or the second electrode layer 63. The layer 934 corresponds to the layer 51 or the layer 65.

本発明により、素子を構成する電極等の層を、所望の形状で形成できる。また、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程の回数を削減、簡略化でき、スループットを向上することができる。   According to the present invention, a layer such as an electrode constituting an element can be formed in a desired shape. In addition, the number of lithography processes using a photoresist can be reduced and simplified, and throughput can be improved.

本実施の形態は、実施の形態1乃至8と適宜自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with any of Embodiment Modes 1 to 8 as appropriate.

(実施の形態10)
本実施の形態では、液晶表示装置について説明する。
(Embodiment 10)
In this embodiment, a liquid crystal display device is described.

図26(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図26(B)は図26(A)の線分GHにおける断面図である。   26A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 26B is a cross-sectional view taken along line GH in FIG.

図26(A)で示すように、画素領域606、走査線駆動回路である駆動回路領域608a、走査線駆動領域である駆動回路領域608bが、シール材692によって、基板600と封止基板695との間に封止され、基板600上にICドライバによって形成された信号線駆動回路である駆動回路領域607が設けられている。画素領域606にはトランジスタ622及び容量素子623が設けられ、駆動回路領域608bにはトランジスタ620及びトランジスタ621を有する駆動回路が設けられている。基板600には、上記実施の形態と同様の基板を適用することができる。また一般的に合成樹脂からなる基板は、他の基板と比較して耐熱温度が低いことが懸念されるが、耐熱性の高い基板を用いた作製工程の後、転置することによって採用することが可能となる。   As shown in FIG. 26A, a pixel region 606, a driving circuit region 608a that is a scanning line driving circuit, and a driving circuit region 608b that is a scanning line driving region are separated from each other with a substrate 600 and a sealing substrate 695 by a sealant 692. A driving circuit region 607 which is a signal line driving circuit which is sealed between and formed on the substrate 600 by an IC driver is provided. A transistor 622 and a capacitor 623 are provided in the pixel region 606, and a driver circuit including a transistor 620 and a transistor 621 is provided in the driver circuit region 608b. As the substrate 600, a substrate similar to that in the above embodiment can be used. In general, a substrate made of a synthetic resin is feared to have a lower heat-resistant temperature than other substrates, but it can be adopted by transposing after a manufacturing process using a substrate with high heat resistance. It becomes possible.

画素領域606には、下地絶縁層604a、下地絶縁層604bを介して基板600上にスイッチング素子となるトランジスタ622が設けられている。本実施の形態では、トランジスタ622にマルチゲート型薄膜トランジスタを用いる。トランジスタ622は、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物領域を有する半導体層、ゲート絶縁層、2層の積層構造であるゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有し、ソース電極層又はドレイン電極層は、半導体層の不純物領域と画素電極層630に接して電気的に接続している。   In the pixel region 606, a transistor 622 serving as a switching element is provided over the substrate 600 with the base insulating layer 604a and the base insulating layer 604b interposed therebetween. In this embodiment, a multi-gate thin film transistor is used as the transistor 622. The transistor 622 includes a semiconductor layer having an impurity region functioning as a source region and a drain region, a gate insulating layer, a gate electrode layer having a two-layer structure, a source electrode layer, and a drain electrode layer. The electrode layer is in contact with and electrically connected to the impurity region of the semiconductor layer and the pixel electrode layer 630.

ソース電極層又はドレイン電極層は積層構造となっており、ソース電極層又はドレイン電極層644a、644bは絶縁層615に形成された開口で画素電極層630と電気的に接続している。絶縁層615に形成される開口は、上記実施の形態で示したようにレーザビームを照射によるアブレーションを利用して形成することができる。本実施の形態は、ソース電極層又はドレイン電極層644bに比較的蒸発し易い低融点金属(本実施の形態ではクロム)を用い、ソース電極層又はドレイン電極層644aにはソース電極層又はドレイン電極層644bよりも蒸発しにくい高融点金属(本実施の形態ではタングステン)を用いる。絶縁層615側より、フォトマスクを介して、ソース電極層又はドレイン電極層644bにレーザビームを照射し、照射されたエネルギーによりソース電極層又はドレイン電極層644bの照射領域及び当該照射領域上の絶縁層615は除去され、ソース電極層又はドレイン電極層644bに達する開口を形成することができる。さらに、絶縁層615をマスクとして、ソース電極層又はドレイン電極層644bをエッチングにより除去し、ソース電極層又はドレイン電極層644aに達する開口を形成する。エッチングにより開口を形成する際は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又はその両方を用いて行ってもよく、複数回行ってもよい。   The source or drain electrode layer has a stacked structure, and the source or drain electrode layers 644 a and 644 b are electrically connected to the pixel electrode layer 630 through openings formed in the insulating layer 615. The opening formed in the insulating layer 615 can be formed using ablation by irradiation with a laser beam as described in the above embodiment mode. In this embodiment, a low-melting point metal (chromium in this embodiment) that is relatively easily evaporated is used for the source electrode layer or the drain electrode layer 644b, and the source electrode layer or the drain electrode is used for the source electrode layer or the drain electrode layer 644a. A refractory metal (tungsten in this embodiment) that is harder to evaporate than the layer 644b is used. A source or drain electrode layer 644b is irradiated with a laser beam from the insulating layer 615 side through a photomask, and an irradiation region of the source or drain electrode layer 644b and insulation on the irradiation region are irradiated by the irradiated energy. The layer 615 can be removed to form an opening reaching the source or drain electrode layer 644b. Further, with the insulating layer 615 as a mask, the source or drain electrode layer 644b is removed by etching, so that an opening reaching the source or drain electrode layer 644a is formed. When the opening is formed by etching, the opening may be performed using a wet etching method, a dry etching method, or both, or may be performed a plurality of times.

ソース電極層又はドレイン電極層644a、644bが露出された開口に画素電極層630を形成し、ソース電極層又はドレイン電極層644a、644bと画素電極層630は電気的に接続することができる。なお、ソース電極層又はドレイン電極層644bに開口を形成せず、画素電極層630を形成してもよい。   The pixel electrode layer 630 is formed in the opening from which the source or drain electrode layers 644a and 644b are exposed, and the source or drain electrode layers 644a and 644b and the pixel electrode layer 630 can be electrically connected. Note that the pixel electrode layer 630 may be formed without forming an opening in the source or drain electrode layer 644b.

薄膜トランジスタは、多くの方法で作製することができる。例えば、活性層として、結晶性半導体層を適用する。結晶性半導体層上には、ゲート絶縁層を介してゲート電極層が設けられる。該ゲート電極層を用いて該活性層へ不純物元素を添加することができる。このようにゲート電極層を用いた不純物元素の添加により、不純物元素添加のためのマスクを形成する必要はない。ゲート電極層は、単層構造、又は積層構造とすることができる。不純物領域は、その濃度を制御することにより高濃度不純物領域及び低濃度不純物領域とすることができる。このように低濃度不純物領域を有する薄膜トランジスタを、LDD(Light doped drain)構造と呼ぶ。また低濃度不純物領域は、ゲート電極と重なるように形成することができ、このような薄膜トランジスタを、GOLD(Gate Overlaped LDD)構造と呼ぶ。また薄膜トランジスタの極性は、不純物領域にリン(P)等を用いることによりn型とする。p型とする場合は、ボロン(B)等を添加すればよい。その後、ゲート電極層等を覆う絶縁層611及び絶縁層612を形成する。絶縁層611(及び絶縁層612)に混入された水素により、結晶性半導体層のダングリングボンドを終端することができる。   Thin film transistors can be manufactured by a number of methods. For example, a crystalline semiconductor layer is applied as the active layer. A gate electrode layer is provided over the crystalline semiconductor layer with a gate insulating layer interposed therebetween. An impurity element can be added to the active layer using the gate electrode layer. In this manner, by adding the impurity element using the gate electrode layer, it is not necessary to form a mask for adding the impurity element. The gate electrode layer can have a single-layer structure or a stacked structure. The impurity region can be a high concentration impurity region and a low concentration impurity region by controlling the concentration thereof. A thin film transistor having such a low concentration impurity region is referred to as an LDD (Light Doped Drain) structure. The low-concentration impurity region can be formed so as to overlap with the gate electrode. Such a thin film transistor is referred to as a GOLD (Gate Overlapped LDD) structure. The polarity of the thin film transistor is n-type by using phosphorus (P) or the like in the impurity region. When p-type is used, boron (B) or the like may be added. After that, an insulating layer 611 and an insulating layer 612 that cover the gate electrode layer and the like are formed. A dangling bond in the crystalline semiconductor layer can be terminated by hydrogen mixed in the insulating layer 611 (and the insulating layer 612).

さらに平坦性を高めるため、層間絶縁層として絶縁層615を形成してもよい。絶縁層615は、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料を用いて、単層構造又は積層構造で形成することができる。例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、ポリシラザン、窒素含有炭素(CN)、リンガラス(PSG)、リンボロンガラス(BPSG)、アルミナ、その他の無機絶縁材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、有機絶縁材料を用いてもよく、有機材料としては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン樹脂などを用いることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。   In order to further improve the flatness, an insulating layer 615 may be formed as an interlayer insulating layer. The insulating layer 615 can be formed with a single-layer structure or a stacked structure using an organic insulating material or an inorganic insulating material. For example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, aluminum nitride oxide or aluminum oxide whose nitrogen content is higher than oxygen content, diamond like carbon (DLC), polysilazane, nitrogen content It can be formed of a material selected from substances including carbon (CN), phosphorus glass (PSG), phosphorus boron glass (BPSG), alumina, and other inorganic insulating materials. An organic insulating material may be used, and the organic material may be either photosensitive or non-photosensitive, and polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, benzocyclobutene, siloxane resin, or the like can be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

また結晶性半導体層を用いることにより、画素領域と駆動回路領域を同一基板上に一体形成することができる。その場合、画素領域のトランジスタと、駆動回路領域608bのトランジスタとは同時に形成される。駆動回路領域608bに用いるトランジスタは、CMOS回路を構成する。CMOS回路を構成する薄膜トランジスタはGOLD構造であるが、トランジスタ622のようなLDD構造を用いることもできる。   In addition, by using a crystalline semiconductor layer, the pixel region and the driver circuit region can be formed over the same substrate. In that case, the transistor in the pixel region and the transistor in the driver circuit region 608b are formed at the same time. Transistors used for the driver circuit region 608b constitute a CMOS circuit. Although the thin film transistor included in the CMOS circuit has a GOLD structure, an LDD structure such as the transistor 622 can also be used.

本実施の形態に限定されず、画素領域606の薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域の薄膜トランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。   Although not limited to this embodiment mode, the thin film transistor in the pixel region 606 may have a single gate structure in which one channel formation region is formed, a double gate structure in which two channel formation regions are formed, or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed. good. The thin film transistor in the peripheral driver circuit region may have a single gate structure, a double gate structure, or a triple gate structure.

なお、本実施の形態で示した薄膜トランジスタの作製方法に限らず、トップゲート型(例えば順スタガ型)、ボトムゲート型(例えば、逆スタガ型)、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造も適用できる。   Note that not only the method for manufacturing the thin film transistor described in this embodiment mode, but a top gate type (for example, a forward staggered type), a bottom gate type (for example, an inverted staggered type), or a gate insulating film above and below a channel region is used. A dual gate type or other structure having two arranged gate electrode layers can also be applied.

次に、画素電極層630を覆うように、印刷法や液滴吐出法により、配向膜と呼ばれる絶縁層631を形成する。なお、絶縁層631は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビング処理を行う。このラビング処理は液晶のモード、例えばVAモードのときには処理を行わないときがある。配向膜として機能する絶縁層633も絶縁層631と同様である。続いて、シール材692を液滴吐出法により画素を形成した周辺の領域に形成する。   Next, an insulating layer 631 called an alignment film is formed by a printing method or a droplet discharge method so as to cover the pixel electrode layer 630. Note that the insulating layer 631 can be selectively formed by a screen printing method or an offset printing method. Thereafter, a rubbing process is performed. This rubbing process may not be performed in the liquid crystal mode, for example, the VA mode. The insulating layer 633 functioning as an alignment film is similar to the insulating layer 631. Subsequently, a sealant 692 is formed in a peripheral region where pixels are formed by a droplet discharge method.

その後、配向膜として機能する絶縁層633、対向電極として機能する導電層634、カラーフィルタとして機能する着色層635、偏光子641(偏光板ともいう)、及び偏光子642が設けられた封止基板695と、TFT基板である基板600とをスペーサ637を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層632を設ける。本実施の形態の液晶表示装置は透過型であるため、基板600の素子を有する面と反対側にも偏光子(偏光板)643を設ける。偏光子は、接着層によって基板に設けることができる。シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに封止基板695には、遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。なお、カラーフィルタ等は、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、着色層を無くす、もしくは少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。   After that, a sealing substrate provided with an insulating layer 633 that functions as an alignment film, a conductive layer 634 that functions as a counter electrode, a colored layer 635 that functions as a color filter, a polarizer 641 (also referred to as a polarizing plate), and a polarizer 642. 695 and a substrate 600 which is a TFT substrate are attached to each other with a spacer 637, and a liquid crystal layer 632 is provided in the gap. Since the liquid crystal display device in this embodiment is a transmissive type, a polarizer (polarizing plate) 643 is provided on the side opposite to the surface of the substrate 600 having elements. The polarizer can be provided on the substrate by an adhesive layer. A filler may be mixed in the sealing material, and a sealing film (black matrix) or the like may be formed on the sealing substrate 695. Note that the color filter or the like may be formed from a material exhibiting red (R), green (G), and blue (B) when the liquid crystal display device is set to full color display. It may be formed of a material that eliminates or exhibits at least one color.

なお、バックライトにRGBの発光ダイオード(LED)等を配置し、時分割によりカラー表示する継続加法混色法(フィールドシーケンシャル法)を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合がある。ブラックマトリクスは、トランジスタやCMOS回路の配線による外光の反射を低減するため、トランジスタやCMOS回路と重なるように設けるとよい。なお、ブラックマトリクスは、容量素子に重なるように形成してもよい。容量素子を構成する金属膜による反射を防止することができるからである。   When a continuous additive color mixing method (field sequential method) in which RGB light emitting diodes (LEDs) are arranged in the backlight and color display is performed in a time-sharing manner, a color filter may not be provided. The black matrix is preferably provided so as to overlap with the transistor or the CMOS circuit in order to reduce reflection of external light due to the wiring of the transistor or the CMOS circuit. Note that the black matrix may be formed so as to overlap with the capacitor. This is because reflection by the metal film constituting the capacitor element can be prevented.

液晶層を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)や、素子を有する基板600と封止基板695とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。滴下法は、注入法を適用しづらい大面積基板を扱うときに適用するとよい。   As a method for forming the liquid crystal layer, a dispenser method (dropping method) or an injection method in which liquid crystal is injected by using a capillary phenomenon after the substrate 600 having an element and the sealing substrate 695 are bonded to each other can be used. The dropping method is preferably applied when handling a large-area substrate to which it is difficult to apply the implantation method.

スペーサは数μmの粒子を散布して設ける方法でも良いが、本実施の形態では基板全面に樹脂膜を形成した後これをエッチング加工して形成する方法を採用した。このようなスペーサの材料を、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにクリーンオーブンなどで150℃〜200℃で加熱して硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは、スペーサの形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示装置としての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状などを用いることができ、特別な限定はない。   The spacer may be provided by spraying particles of several μm, but in this embodiment, a method of forming a resin film on the entire surface of the substrate and then etching it is employed. After applying such a spacer material with a spinner, it is formed into a predetermined pattern by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 ° C. to 200 ° C. in a clean oven or the like. The spacers produced in this way can have different shapes depending on the conditions of exposure and development processing, but preferably, the spacers are columnar and the top is flat, so that the opposite substrate is When combined, the mechanical strength of the liquid crystal display device can be ensured. The shape can be a conical shape, a pyramid shape or the like, and there is no particular limitation.

続いて、画素領域と電気的に接続されている端子電極層678a、678bに、異方性導電体層696を介して、接続用の配線基板であるFPC694を設ける。FPC694は、外部からの信号や電位を伝達する役目を担う。上記工程を経て、表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。   Subsequently, an FPC 694 which is a wiring board for connection is provided on the terminal electrode layers 678a and 678b electrically connected to the pixel region with an anisotropic conductive layer 696 interposed therebetween. The FPC 694 plays a role of transmitting an external signal or potential. Through the above steps, a liquid crystal display device having a display function can be manufactured.

なおトランジスタが有する配線、ゲート電極層、画素電極層630、対向電極層である導電層634は、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウムに酸化亜鉛(ZnO)を混合したターゲットを用いて形成したIZO(indium zinc oxide)、酸化インジウムに酸化シリコン(SiO)を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、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、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等の金属又は当該金属を主成分とする合金若しくは金属窒化物から選ぶことができる。 Note that a wiring included in the transistor, a gate electrode layer, a pixel electrode layer 630, and a conductive layer 634 which is a counter electrode layer were formed using a target in which indium tin oxide (ITO) and indium oxide were mixed with zinc oxide (ZnO). IZO (indium zinc oxide), conductive material in which silicon oxide (SiO 2 ) is mixed with indium oxide, organic indium, organic tin, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium containing titanium oxide Oxide, indium tin oxide including titanium oxide, tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr ), Cobalt (Co), nickel (Ni), h It can be selected from metals such as tan (Ti), platinum (Pt), aluminum (Al), copper (Cu), and silver (Ag), or alloys or metal nitrides based on the metal.

偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。   You may laminate | stack in the state which had the phase difference plate between the polarizing plate and the liquid-crystal layer.

なお、本実施の形態ではTN型の液晶パネルについて示しているが、上記のプロセスは他の方式の液晶パネルに対しても同様に適用することができる。例えば、ガラス基板と平行に電界を印加して液晶を配向させる横電界方式の液晶パネルに本実施の形態を適用することができる。また、VA(Vertical Aligment)方式の液晶パネルに本実施の形態を適用することができる。   Note that although a TN liquid crystal panel is described in this embodiment mode, the above process can be similarly applied to other types of liquid crystal panels. For example, the present embodiment can be applied to a horizontal electric field type liquid crystal panel in which an electric field is applied in parallel with a glass substrate to align liquid crystals. Further, the present embodiment can be applied to a VA (Vertical Alignment) liquid crystal panel.

図23と図24は、VA型液晶パネルの画素構造を示している。図23は平面図であり、図中に示す線分IJに対応する断面構造を図24に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。   23 and 24 show the pixel structure of the VA liquid crystal panel. FIG. 23 is a plan view, and FIG. 24 shows a cross-sectional structure corresponding to the line segment IJ shown in the figure. The following description will be given with reference to both the drawings.

この画素構造は、一つの画素に複数の画素電極が有り、それぞれの画素電極にTFTが接続されている。各TFTは、異なるゲート信号で駆動されるように構成されている。すなわち、マルチドメイン設計された画素において、個々の画素電極に印加する信号を、独立して制御する構成を有している。   In this pixel structure, a single pixel has a plurality of pixel electrodes, and a TFT is connected to each pixel electrode. Each TFT is configured to be driven by a different gate signal. In other words, a multi-domain designed pixel has a configuration in which signals applied to individual pixel electrodes are controlled independently.

画素電極層1624は開口(コンタクトホール)1623により、配線層1618でTFT1628と接続している。また、画素電極層1626は開口(コンタクトホール)1627により、配線層1619でTFT1629と接続している。TFT1628のゲート配線層1602と、TFT1629のゲート電極層1603は、異なるゲート信号を与えることができるように分離されている。一方、データ線として機能する配線層1616は、TFT1628とTFT1629で共通に用いられている。   The pixel electrode layer 1624 is connected to the TFT 1628 through a wiring layer 1618 through an opening (contact hole) 1623. The pixel electrode layer 1626 is connected to the TFT 1629 through an opening (contact hole) 1627 through a wiring layer 1619. The gate wiring layer 1602 of the TFT 1628 and the gate electrode layer 1603 of the TFT 1629 are separated so that different gate signals can be given. On the other hand, the wiring layer 1616 functioning as a data line is used in common by the TFT 1628 and the TFT 1629.

画素電極層1624と画素電極層1626は、上記実施の形態で示すように、フォトマスクを介したレーザビームの照射によるアブレーションを利用して形成してもよい。レーザアブレーションにより光吸収層からなるマスクを形成し、当該マスクを用いて下層の被加工層をエッチング加工して所望の画素電極層を得ることができる。このように、本発明を用いると、リソグラフィー工程の回数を削減することができるので、工程が簡略化し、スループットを向上することができる。また、フォトレジストによる不純物汚染等も防ぐことができる。   The pixel electrode layer 1624 and the pixel electrode layer 1626 may be formed by ablation by laser beam irradiation through a photomask as described in the above embodiment mode. A desired pixel electrode layer can be obtained by forming a mask made of a light absorption layer by laser ablation and etching the lower layer to be processed using the mask. Thus, when the present invention is used, the number of lithography processes can be reduced, so that the process can be simplified and the throughput can be improved. In addition, impurity contamination caused by photoresist can be prevented.

画素電極層1624と画素電極層1626の形状は異なっており、スリット1625によって分離されている。V字型に広がる画素電極層1624の外側を囲むように画素電極層1626が形成されている。画素電極層1624と画素電極層1626に印加する電圧のタイミングを、TFT1628及びTFT1629により異ならせることで、液晶の配向を制御している。対向基板1601には、遮光層1632、着色層1636、対向電極層1640が形成されている。また、着色層1636と対向電極層1640の間には平坦化層1637が形成され、液晶の配向乱れを防いでいる。図25に対向基板側の構造を示す。対向電極層1640は異なる画素間で共通化されている電極であるが、スリット1641が形成されている。このスリット1641と、画素電極層1624及び画素電極層1626側のスリット1625とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界を効果的に発生させて液晶の配向を制御することができる。これにより、液晶が配向する方向を場所によって異ならせることができ、視野角を広げている。   The pixel electrode layer 1624 and the pixel electrode layer 1626 have different shapes and are separated by a slit 1625. A pixel electrode layer 1626 is formed so as to surround the outside of the V-shaped pixel electrode layer 1624. The timing of the voltage applied to the pixel electrode layer 1624 and the pixel electrode layer 1626 is varied depending on the TFT 1628 and the TFT 1629, thereby controlling the alignment of the liquid crystal. A counter substrate 1601 is provided with a light-blocking layer 1632, a coloring layer 1636, and a counter electrode layer 1640. In addition, a planarization layer 1637 is formed between the colored layer 1636 and the counter electrode layer 1640 to prevent alignment disorder of the liquid crystal. FIG. 25 shows a structure on the counter substrate side. The counter electrode layer 1640 is a common electrode between different pixels, but a slit 1641 is formed. By arranging the slits 1641 and the slits 1625 on the pixel electrode layer 1624 side and the pixel electrode layer 1626 side to alternately engage with each other, an oblique electric field can be effectively generated to control the alignment of the liquid crystal. Thereby, the direction in which the liquid crystal is aligned can be varied depending on the location, and the viewing angle is widened.

本実施の形態は、上記の実施の形態1乃至6と適宜自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with any of Embodiment Modes 1 to 6 as appropriate.

本発明を適用することで、リソグラフィー工程の回数を削減でき、製造工程を簡略化できるため、スループットを向上させることができるその結果、量産性よく表示装置を製造することができる。   By applying the present invention, the number of lithography processes can be reduced and the manufacturing process can be simplified; thus, throughput can be improved. As a result, a display device can be manufactured with high productivity.

また、レジスト塗布、現像工程等を省略することも可能になるため、基板を回転させる必要がなくなり、大面積基板が処理しやすくなる。さらに、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。その結果、大面積基板に、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、表示装置を量産性良く製造することができる。   In addition, since it is possible to omit the resist coating, the developing process, etc., it is not necessary to rotate the substrate, and the large area substrate can be easily processed. Further, by using a planar laser beam having a large area, such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. As a result, many patterns can be formed on a large-area substrate in a short time, and a display device can be manufactured with high productivity.

(実施の形態11)
本実施の形態では、表示素子に液晶表示素子を用いる液晶表示装置について説明する。
(Embodiment 11)
In this embodiment, a liquid crystal display device using a liquid crystal display element as a display element will be described.

図27に示す表示装置は、基板250上に、画素領域に逆スタガ型トランジスタであるトランジスタ220、画素電極層251、絶縁層252、絶縁層253、液晶層254、スペーサ281、絶縁層235、対向電極層256、カラーフィルタ258、ブラックマトリクス257、対向基板210、偏光板(偏光子)231、偏光板(偏光子)233、封止領域にシール材282、端子電極層287、異方性導電層288、FPC286が設けられている。   In the display device illustrated in FIG. 27, a transistor 220 which is an inverted staggered transistor, a pixel electrode layer 251, an insulating layer 252, an insulating layer 253, a liquid crystal layer 254, a spacer 281, an insulating layer 235, and a counter region are formed over a substrate 250. Electrode layer 256, color filter 258, black matrix 257, counter substrate 210, polarizing plate (polarizer) 231, polarizing plate (polarizer) 233, sealing material 282 in sealing region, terminal electrode layer 287, anisotropic conductive layer 288 and FPC 286 are provided.

本実施の形態で作製される逆スタガ型トランジスタであるトランジスタ220のゲート電極層、半導体層、ソース電極層、ドレイン電極層、及び画素電極層251は実施の形態1等で示すように、レーザビームの照射によるアブレーションを利用してマスクを形成し、当該マスクを用いてエッチング加工して形成すればよい。このように本発明を用いると、フォトレジストを用いるリソグラフィー工程の回数を削減・簡略化することができ、スループットを向上させることができる。   A gate electrode layer, a semiconductor layer, a source electrode layer, a drain electrode layer, and a pixel electrode layer 251 of the transistor 220 which is an inverted staggered transistor manufactured in this embodiment are formed using a laser beam as described in Embodiment 1 and the like. A mask may be formed by using ablation by irradiation and then etched using the mask. As described above, when the present invention is used, the number of lithography processes using a photoresist can be reduced and simplified, and the throughput can be improved.

本実施の形態では、チャネルを形成する半導体層として非晶質半導体層を用いており、ソース電極層又はドレイン電極層と半導体層との間に設けられる一導電性型を有する半導体層は、必要に応じて形成すればよい。本実施の形態では、半導体層と一導電型を有する半導体層として非晶質n型半導体層を積層する。またチャネルを形成する半導体層としてn型半導体層を形成し、nチャネル型薄膜トランジスタのNMOS構造、p型半導体層を形成したpチャネル型薄膜トランジスタのPMOS構造、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとのCMOS構造を作製することができる。   In this embodiment, an amorphous semiconductor layer is used as a semiconductor layer for forming a channel, and a semiconductor layer having one conductivity type provided between the source or drain electrode layer and the semiconductor layer is necessary. It may be formed according to. In this embodiment mode, an amorphous n-type semiconductor layer is stacked as a semiconductor layer and a semiconductor layer having one conductivity type. In addition, an n-type semiconductor layer is formed as a semiconductor layer for forming a channel, and an NMOS structure of an n-channel thin film transistor, a PMOS structure of a p-channel thin film transistor in which a p-type semiconductor layer is formed, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor A CMOS structure can be produced.

また、導電性を付与するために、導電性を付与する元素をドーピングによって添加し、不純物領域を半導体層に形成することで、nチャネル型トランジスタ、Pチャネル型トランジスタを形成することもできる。n型半導体層を形成するかわりに、PHガスによるプラズマ処理を行うことによって、半導体層に導電性を付与してもよい。 In order to impart conductivity, an element imparting conductivity is added by doping, and an impurity region is formed in the semiconductor layer, whereby an n-channel transistor or a P-channel transistor can be formed. Instead of forming the n-type semiconductor layer, conductivity may be imparted to the semiconductor layer by performing plasma treatment with PH 3 gas.

本実施の形態では、トランジスタ220はnチャネル型の逆スタガ型薄膜トランジスタとなっている。また、半導体層のチャネル領域上に保護層を設けたチャネル保護型の逆スタガ型薄膜トランジスタを用いることもできる。   In this embodiment, the transistor 220 is an n-channel inverted staggered thin film transistor. Alternatively, a channel-protective inverted staggered thin film transistor in which a protective layer is provided over the channel region of the semiconductor layer can be used.

次いで、バックライトユニット352の構成について説明する。バックライトユニット352は、蛍光を発する光源361として冷陰極管、熱陰極管、発光ダイオード、無機EL、有機ELが、蛍光を効率よく導光板365に導くためのランプリフレクタ362、蛍光が全反射しながら全面に光を導くための導光板365、明度のムラを低減するための拡散板366、導光板365の下に漏れた光を再利用するための反射板364を有するように構成されている。   Next, the configuration of the backlight unit 352 will be described. The backlight unit 352 includes a cold cathode tube, a hot cathode tube, a light emitting diode, an inorganic EL, and an organic EL as a light source 361 that emits fluorescence, a lamp reflector 362 that efficiently guides the fluorescence to the light guide plate 365, and total reflection of the fluorescence. However, a light guide plate 365 for guiding light to the entire surface, a diffusion plate 366 for reducing unevenness in brightness, and a reflection plate 364 for reusing light leaked under the light guide plate 365 are provided. .

バックライトユニット352には、光源361の輝度を調整するための制御回路が接続されている。制御回路からの信号供給により、光源361の輝度を制御することができる。   A control circuit for adjusting the luminance of the light source 361 is connected to the backlight unit 352. The luminance of the light source 361 can be controlled by supplying a signal from the control circuit.

トランジスタ220のソース電極層又はドレイン電極層は絶縁層252に形成された開口で画素電極層251と電気的に接続している。絶縁層252に形成される開口は上記実施の形態で示したようにレーザビームの照射によるアブレーションを利用して形成してもよいし、リソグラフィー技術を用いて形成してもよい。本実施の形態は、ソース電極層又はドレイン電極層に比較的蒸発し易い低融点金属(本実施の形態ではクロム)を用いる。絶縁層252側より、フォトマスクを介して、ソース電極層又はドレイン電極層にレーザビームを照射し、照射されたエネルギーによりソース電極層又はドレイン電極層の照射領域及び当該照射領域上の絶縁層252は除去され、一導電型の半導体層に達する開口を形成することができる。   A source electrode layer or a drain electrode layer of the transistor 220 is electrically connected to the pixel electrode layer 251 through an opening formed in the insulating layer 252. The opening formed in the insulating layer 252 may be formed using ablation by laser beam irradiation as shown in the above embodiment mode or may be formed using a lithography technique. In this embodiment, a low-melting-point metal (chromium in this embodiment) that is relatively easily evaporated is used for the source electrode layer or the drain electrode layer. The source electrode layer or the drain electrode layer is irradiated with a laser beam from the insulating layer 252 side through a photomask, and the irradiation region of the source electrode layer or the drain electrode layer and the insulating layer 252 on the irradiation region are irradiated with the irradiated energy. Can be removed to form an opening reaching the semiconductor layer of one conductivity type.

ソース電極層又はドレイン電極層及び一導電型の半導体層が露出された開口に画素電極層251を形成し、一導電型の半導体層、ソース電極層又はドレイン電極層と画素電極層251とを電気的に接続することができる。   A pixel electrode layer 251 is formed in the opening from which the source or drain electrode layer and the one-conductivity type semiconductor layer are exposed, and the one-conductivity type semiconductor layer, the source or drain electrode layer, and the pixel electrode layer 251 are electrically connected. Can be connected.

本発明を適用することで、リソグラフィー工程の回数を削減でき、製造工程を簡略化できるため、スループットを向上させることができる。その結果、量産性良く表示装置を製造することができる。   By applying the present invention, the number of lithography processes can be reduced and the manufacturing process can be simplified, so that throughput can be improved. As a result, a display device can be manufactured with high productivity.

また、レジスト塗布、現像工程等を省略することも可能になるため、基板を回転させる必要がなくなり、大面積基板が処理しやすくなる。さらに、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いることで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。その結果、大面積基板に、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、表示装置を量産性良く製造することができる。   In addition, since it is possible to omit the resist coating, the developing process, etc., it is not necessary to rotate the substrate, and the large area substrate can be easily processed. Further, by using a planar laser beam having a large area, such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. As a result, many patterns can be formed on a large-area substrate in a short time, and a display device can be manufactured with high productivity.

本実施の形態は実施の形態1乃至6と適宜組み合わせることができる。   This embodiment mode can be combined with any of Embodiment Modes 1 to 6 as appropriate.

(実施の形態12)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる表示装置の一例について説明する。
(Embodiment 12)
In this embodiment, an example of a display device which is different from the above embodiment will be described.

図29は、本発明を適用したアクティブマトリクス型の電子ペーパーを示す。図29ではアクティブマトリクス型を示すが、本発明はパッシブマトリクス型にも適用することができる。   FIG. 29 shows active matrix electronic paper to which the present invention is applied. Although an active matrix type is shown in FIG. 29, the present invention can also be applied to a passive matrix type.

電子ペーパーとしてツイストボール表示方式を用いることができる。ツイストボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を第1の電極層及び第2の電極層の間に配置し、第1の電極層及び第2の電極層に電位差を生じさせての球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。   A twist ball display system can be used as the electronic paper. In the twist ball display system, spherical particles that are separately painted in white and black are arranged between the first electrode layer and the second electrode layer, and a potential difference is generated between the first electrode layer and the second electrode layer. In this method, display is performed by controlling the orientation of the spherical particles.

トランジスタ5801は逆コプラナ型の薄膜トランジスタであり、ゲート電極層5802、ゲート絶縁層5804、配線層5805a、配線層5805b、半導体層5806を含む。配線層5805a、配線層5805bは、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する。また配線層5805bは第1の電極層5807と絶縁層5908に形成する開口で接しており電気的に接続している。第1の電極層5807と第2の電極層5808との間には黒色領域5900a及び白色領域5900bを有し、周りに液体で満たされているキャビティ5904を含む球形粒子5809が設けられており、球形粒子5809の周囲は樹脂等の充填材5905で充填されている。   The transistor 5801 is an inverse coplanar thin film transistor and includes a gate electrode layer 5802, a gate insulating layer 5804, a wiring layer 5805a, a wiring layer 5805b, and a semiconductor layer 5806. The wiring layer 5805a and the wiring layer 5805b function as a source electrode layer or a drain electrode layer. The wiring layer 5805b is in contact with and electrically connected to the first electrode layer 5807 through an opening formed in the insulating layer 5908. Between the first electrode layer 5807 and the second electrode layer 5808, spherical particles 5809 including a cavity 5904 having a black region 5900a and a white region 5900b and being filled with a liquid are provided. The periphery of the spherical particle 5809 is filled with a filler 5905 such as a resin.

本実施の形態において、トランジスタ5801を構成するゲート電極層5802、半導体層5806、配線層5805a、5805bなどは、上記実施の形態で示すように、目的の層となる被加工層上に光吸収層を形成し、フォトマスクを介したレーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用してマスクを形成し、当該マスクを用いて被加工層をエッチング加工することで形成することができる。   In this embodiment, the gate electrode layer 5802, the semiconductor layer 5806, the wiring layers 5805a, 5805b, and the like included in the transistor 5801 are formed over a processed layer which is a target layer as described in the above embodiment. The mask is formed using laser ablation by laser beam irradiation through a photomask, and the layer to be processed is etched using the mask.

配線層5805bは絶縁層5908に形成された開口で第1の電極層5807と電気的に接続している。絶縁層5908に形成される開口は、上記実施の形態で示したようにレーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用することによって形成することができる。本実施の形態は、配線層5805bに比較的蒸発し易い低融点金属(本実施の形態ではクロム)を用いる。絶縁層5908側よりレーザビームを選択的に配線層5805bに照射し、照射されたエネルギーにより配線層5805bの照射領域及びその上層の絶縁層5908は除去され、配線層5805bに達する開口を形成することができる。開口を形成する際のエッチングは、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、またその両方を用いて行ってもよく、複数回行ってもよい。   The wiring layer 5805b is electrically connected to the first electrode layer 5807 through an opening formed in the insulating layer 5908. The opening formed in the insulating layer 5908 can be formed by utilizing laser ablation by laser beam irradiation as described in the above embodiment mode. In this embodiment mode, a low melting point metal (chromium in this embodiment mode) that is relatively easily evaporated is used for the wiring layer 5805b. The wiring layer 5805b is selectively irradiated with a laser beam from the insulating layer 5908 side, and the irradiated region of the wiring layer 5805b and the insulating layer 5908 thereabove are removed by the irradiated energy to form an opening reaching the wiring layer 5805b. Can do. Etching for forming the opening may be performed using a wet etching method, a dry etching method, or both, or may be performed a plurality of times.

配線層5805bが貫通された開口に第1の電極層5807を形成し、配線層5805bと第1の電極層5807は電気的に接続することができる。   A first electrode layer 5807 is formed in an opening through which the wiring layer 5805b is penetrated, and the wiring layer 5805b and the first electrode layer 5807 can be electrically connected.

レーザアブレーションを利用することで、複雑なリソグラフィー工程を行うことなく、レーザビーム照射によって絶縁層に開口を形成することもできる。   By utilizing laser ablation, an opening can be formed in the insulating layer by laser beam irradiation without performing a complicated lithography process.

また、ツイストボールの代わりに、電気泳動素子を用いることも可能である。透明な液体と、正に帯電した白い微粒子と負に帯電した黒い微粒子とを封入した直径10μm〜200μm程度のマイクロカプセルを用いる。第1の電極層と第2の電極層との間に設けられるマイクロカプセルは、第1の電極層と第2の電極層によって、電場が与えられると、白い微粒子と、黒い微粒子が逆の方向に移動し、白または黒を表示することができる。この原理を応用した表示素子が電気泳動表示素子であり、一般的に電子ペーパーとよばれている。電気泳動表示素子は、液晶表示素子に比べて反射率が高いため、補助ライトは不要であり、また消費電力が小さく、薄暗い場所でも表示部を認識することが可能である。また、表示部に電源が供給されない場合であっても、一度表示した像を保持することが可能であるため、電波発信源から表示機能付き表示装置を遠ざけた場合であっても、表示された像を保存しておくことが可能となる。   Further, instead of the twisting ball, an electrophoretic element can be used. A microcapsule having a diameter of about 10 μm to 200 μm in which transparent liquid, positively charged white microparticles, and negatively charged black microparticles are enclosed is used. In the microcapsule provided between the first electrode layer and the second electrode layer, when an electric field is applied by the first electrode layer and the second electrode layer, the white particles and the black particles are in opposite directions. And can display white or black. A display element using this principle is an electrophoretic display element, and is generally called electronic paper. Since the electrophoretic display element has higher reflectance than the liquid crystal display element, an auxiliary light is unnecessary, power consumption is small, and the display portion can be recognized even in a dim place. In addition, even when power is not supplied to the display unit, it is possible to retain the image once displayed. Therefore, even when the display device with a display function is moved away from the radio wave source, it is displayed. The image can be stored.

トランジスタはスイッチング素子として機能し得るものであれば、どのような構成で設けてもよい。半導体層も非晶質半導体、結晶性半導体、多結晶半導体、微結晶半導体など様々な半導体を用いることができ、有機化合物を用いて有機トランジスタを形成してもよい。   The transistor may have any structure as long as it can function as a switching element. As the semiconductor layer, various semiconductors such as an amorphous semiconductor, a crystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, and a microcrystalline semiconductor can be used, and an organic transistor may be formed using an organic compound.

本実施の形態では、具体的には、表示装置の構成がアクティブマトリクス型の場合に関して示すが、勿論本発明はパッシブマトリクス型の表示装置にも適用できる。パッシブマトリクス型の表示装置においても、フォトマスクを介したレーザビームの照射によるレーザアブレーションを利用して形成したマスクを用い、エッチング加工することで、配線層、電極層などを所望の形状に形成することができる。   In this embodiment mode, specifically, the case where the structure of the display device is an active matrix type is shown; however, the present invention can also be applied to a passive matrix type display device. Even in a passive matrix display device, a wiring layer, an electrode layer, or the like is formed into a desired shape by etching using a mask formed by laser ablation by laser beam irradiation through a photomask. be able to.

本発明を適用することで、リソグラフィー工程の回数を削減でき、製造工程を簡略化できるため、スループットを向上させることができる。したがって、量産性良く表示装置を製造することができる。   By applying the present invention, the number of lithography processes can be reduced and the manufacturing process can be simplified, so that throughput can be improved. Therefore, a display device can be manufactured with high productivity.

また、レジスト塗布、現像工程等を省略することも可能になるため、基板を回転させる必要がなくなり、大面積基板が処理しやすくなる。さらに、線状レーザビーム、または矩形状レーザビームあるいは円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームを用いる場合は、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。その結果、大面積基板に、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、表示装置を量産性良く製造することができる。   In addition, since it is possible to omit the resist coating, the developing process, etc., it is not necessary to rotate the substrate, and the large area substrate can be easily processed. Further, in the case of using a planar laser beam having a large area such as a linear laser beam, a rectangular laser beam, or a circular laser beam, a plurality of regions can be irradiated with a laser beam in a short time. As a result, many patterns can be formed on a large-area substrate in a short time, and a display device can be manufactured with high productivity.

本実施の形態は、上記の実施の形態1乃至6と適宜自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with any of Embodiment Modes 1 to 6 as appropriate.

(実施の形態13)
次に、実施の形態6乃至11によって作製される表示パネルに駆動用のドライバ回路を実装する態様について説明する。
(Embodiment 13)
Next, a mode in which a driver circuit for driving is mounted on the display panel manufactured according to Embodiments 6 to 11 will be described.

まず、COG方式を採用した表示装置について、図18(A)を用いて説明する。基板2700上には、文字や画像などの情報を表示する画素部2701が設けられる。複数の駆動回路が設けられた基板を、矩形状に分断し、分断後の駆動回路(ドライバICとも表記)2751は、基板2700上に実装される。図18(A)は複数のドライバIC2751、ドライバIC2751の先にFPC2750を実装する形態を示す。また、分割する大きさを画素部の信号線側の辺の長さとほぼ同じにし、単数のドライバICに、該ドライバICの先にテープを実装してもよい。   First, a display device employing a COG method is described with reference to FIG. A pixel portion 2701 for displaying information such as characters and images is provided over the substrate 2700. A substrate provided with a plurality of drive circuits is divided into a rectangular shape, and a divided drive circuit (also referred to as a driver IC) 2751 is mounted on the substrate 2700. FIG. 18A illustrates a mode in which an FPC 2750 is mounted on the tip of a plurality of driver ICs 2751 and driver ICs 2751. Further, the size to be divided may be substantially the same as the length of the side of the pixel portion on the signal line side, and a tape may be mounted on the tip of the driver IC on a single driver IC.

また、TAB方式を採用してもよく、その場合は、図18(B)で示すように複数のテープを貼り付けて、該テープにドライバICを実装すればよい。COG方式の場合と同様に、単数のテープに単数のドライバICを実装してもよく、この場合には、強度の問題から、ドライバICを固定する金属片等を一緒に貼り付けるとよい。   Alternatively, a TAB method may be employed. In that case, a plurality of tapes may be attached and driver ICs may be mounted on the tapes as shown in FIG. As in the case of the COG method, a single driver IC may be mounted on a single tape. In this case, a metal piece or the like for fixing the driver IC may be attached together due to strength problems.

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

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

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

また、図17(B)のように走査線側駆動回路3702は基板上に一体形成される場合、画素部3701の外側の領域には、信号線側の駆動回路が形成されたドライバICが実装される。これらのドライバICは、信号線側の駆動回路である。RGBフルカラーに対応した画素領域を形成するためには、XGAクラスで信号線の本数が3072本必要であり、UXGAクラスでは4800本が必要となる。このような本数で形成された信号線は、画素部3701の端部で数ブロック毎に区分して引出線を形成し、ドライバICの出力端子のピッチに合わせて集められる。   In the case where the scan line side driver circuit 3702 is formed over the substrate as shown in FIG. 17B, a driver IC in which a signal line side driver circuit is formed is mounted in a region outside the pixel portion 3701. Is done. These driver ICs are drive circuits on the signal line side. In order to form a pixel region corresponding to RGB full color, the number of signal lines in the XGA class is 3072 and the number in the UXGA class is 4800. The signal lines formed in such a number are divided into several blocks at the end of the pixel portion 3701 to form lead lines, and are collected according to the pitch of the output terminals of the driver IC.

ドライバICは、基板上に形成された結晶質半導体により形成されることが好適であり、該結晶質半導体は連続発振のレーザビームを照射することで形成されることが好適である。従って、当該レーザビームを発生させる発振器としては、連続発振の固体レーザ又は気体レーザを用いる。連続発振のレーザを用いると、結晶欠陥が少なく、大粒径の多結晶半導体層を用いて、トランジスタを作製することが可能となる。また移動度や応答速度が良好なために高速駆動が可能で、従来よりも素子の動作周波数を向上させることができ、特性バラツキが少ないために高い信頼性を得ることができる。なお、さらなる動作周波数の向上を目的として、トランジスタのチャネル長方向とレーザビームの走査方向と一致させるとよい。これは、連続発振レーザによるレーザ結晶化工程では、トランジスタのチャネル長方向とレーザビームの基板に対する走査方向とが概ね並行(好ましくは−30度以上30度以下)であるときに、最も高い移動度が得られるためである。なおチャネル長方向とは、チャネル形成領域において、電流が流れる方向、換言すると電荷が移動する方向と一致する。このように作製したトランジスタは、結晶粒がチャネル方向に延在する多結晶半導体層によって構成される活性層を有し、このことは結晶粒界が概ねチャネル方向に沿って形成されていることを意味する。   The driver IC is preferably formed of a crystalline semiconductor formed over a substrate, and the crystalline semiconductor is preferably formed by irradiation with a continuous wave laser beam. Therefore, a continuous wave solid laser or gas laser is used as an oscillator for generating the laser beam. When a continuous wave laser is used, a transistor can be manufactured using a polycrystalline semiconductor layer having a large grain size with few crystal defects. In addition, since the mobility and response speed are good, high-speed driving is possible, the operating frequency of the element can be improved as compared with the prior art, and there is less variation in characteristics, so that high reliability can be obtained. Note that for the purpose of further improving the operating frequency, the channel length direction of the transistor and the scanning direction of the laser beam are preferably matched. This is because, in the laser crystallization process using a continuous wave laser, the highest mobility is obtained when the channel length direction of the transistor and the scanning direction of the laser beam with respect to the substrate are substantially parallel (preferably −30 ° to 30 °). Is obtained. Note that the channel length direction corresponds to the direction in which current flows in the channel formation region, in other words, the direction in which charges move. The transistor thus fabricated has an active layer composed of a polycrystalline semiconductor layer in which crystal grains extend in the channel direction, which means that the crystal grain boundaries are formed substantially along the channel direction. means.

レーザ結晶化を行うには、レーザビームの大幅な絞り込みを行うことが好ましく、そのレーザビームの形状(ビームスポット)の幅は、ドライバICの短辺の同じ幅の1mm以上3mm以下程度とすることがよい。また、被照射体に対して、十分に且つ効率的なエネルギー密度を確保するために、レーザビームの照射領域は、線状であることが好ましい。但し、ここでいう線状とは、厳密な意味で線を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形もしくは長楕円形を意味する。例えば、アスペクト比が2以上(好ましくは10以上10000以下)のものを指す。このように、レーザビームの形状(ビームスポット)の幅をドライバICの短辺と同じ長さとすることで、生産性を向上させた表示装置の作製方法を提供することができる。   In order to perform laser crystallization, it is preferable to significantly narrow the laser beam, and the width of the shape (beam spot) of the laser beam should be about 1 mm to 3 mm which is the same width of the short side of the driver IC. Is good. In order to ensure a sufficient and efficient energy density for the irradiated object, the laser beam irradiation region is preferably linear. However, the line shape here does not mean a line in a strict sense, but means a rectangle or an ellipse having a large aspect ratio. For example, the aspect ratio is 2 or more (preferably 10 or more and 10,000 or less). In this manner, a method for manufacturing a display device with improved productivity can be provided by setting the width of the shape of the laser beam (beam spot) to the same length as the short side of the driver IC.

図18(A)、(B)のように走査線駆動回路及び信号線駆動回路の両方として、ドライバICを実装してもよい。その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの仕様を異なるものにするとよい。   As shown in FIGS. 18A and 18B, driver ICs may be mounted as both the scanning line driver circuit and the signal line driver circuit. In that case, the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side may be different.

画素領域は、信号線と走査線が交差してマトリクスを形成し、各交差部に対応してトランジスタが配置される。本実施の形態は、画素領域に配置されるトランジスタとして、非晶質半導体又はセミアモルファス半導体をチャネル部としたTFTを用いることを特徴とする。非晶質半導体は、プラズマCVD法やスパッタリング法等の方法により形成する。セミアモルファス半導体は、プラズマCVD法で300℃以下の温度で形成することが可能であり、例えば、外寸550mm×650mmの無アルカリガラス基板であっても、トランジスタを形成するのに必要な膜厚を短時間で形成するという特徴を有する。このような製造技術の特徴は、大画面の表示装置を作製する上で有効である。また、セミアモルファスTFTは、SASでチャネル形成領域を構成することにより2cm/V・sec〜10cm/V・secの電界効果移動度を得ることができる。このように、システムオンパネル化を実現した表示パネルを作製することができる。また、画素領域に配置されるトランジスタは、本発明を適用して作製することができる。したがって、製造工程が簡略化し、量産性良く表示パネルを作製することができる。 In the pixel region, signal lines and scanning lines intersect to form a matrix, and transistors are arranged corresponding to the respective intersections. This embodiment is characterized in that a TFT having an amorphous semiconductor or a semi-amorphous semiconductor as a channel portion is used as a transistor arranged in a pixel region. The amorphous semiconductor is formed by a method such as a plasma CVD method or a sputtering method. A semi-amorphous semiconductor can be formed at a temperature of 300 ° C. or less by a plasma CVD method. For example, even a non-alkali glass substrate having an outer dimension of 550 mm × 650 mm has a film thickness necessary for forming a transistor. Is formed in a short time. Such a feature of the manufacturing technique is effective in manufacturing a large-screen display device. Further, a semi-amorphous TFT can obtain field effect mobility of 2cm 2 / V · sec~10cm 2 / V · sec by forming a channel formation region using a SAS. Thus, a display panel that realizes system-on-panel can be manufactured. In addition, a transistor arranged in the pixel region can be manufactured by applying the present invention. Therefore, the manufacturing process is simplified, and a display panel can be manufactured with high productivity.

半導体層をSASで形成したTFTを用いることにより、走査線側駆動回路も基板上に一体形成することができる。半導体層をSASで形成したTFTを用いる場合には、走査線側駆動回路及び信号線側駆動回路の両方にドライバICを実装するとよい。   By using a TFT in which the semiconductor layer is formed of SAS, the scanning line side driver circuit can also be integrally formed on the substrate. In the case of using a TFT having a semiconductor layer formed of SAS, driver ICs may be mounted on both the scanning line side driver circuit and the signal line side driver circuit.

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

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

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

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

(実施の形態14)
実施の形態6乃至11によって作製される表示パネル(EL表示パネル又は液晶表示パネル)において、半導体層を非晶質半導体、又はSASで形成し、走査線側の駆動回路を基板上に形成する例を示す。
(Embodiment 14)
In a display panel (an EL display panel or a liquid crystal display panel) manufactured according to Embodiments 6 to 11, an example in which a semiconductor layer is formed using an amorphous semiconductor or SAS and a driver circuit on the scan line side is formed over a substrate Indicates.

図31は、1cm/V・sec〜15cm/V・secの電界効果移動度が得られるSASを使ったnチャネル型のTFTで構成する走査線側駆動回路のブロック図を示している。 Figure 31 shows a block diagram of a scanning line driver circuit including the n-channel TFT using the SAS that field-effect mobility of 1cm 2 / V · sec~15cm 2 / V · sec can be obtained.

図31において8500で示すブロックが1段分のサンプリングパルスを出力するパルス出力回路に相当し、シフトレジスタはn個のパルス出力回路により構成される。8501はバッファ回路であり、その先に画素8502が接続される。   In FIG. 31, a block denoted by reference numeral 8500 corresponds to a pulse output circuit that outputs a sampling pulse for one stage, and the shift register includes n pulse output circuits. Reference numeral 8501 denotes a buffer circuit to which a pixel 8502 is connected.

図32は、パルス出力回路8500の具体的な構成を示したものであり、nチャネル型のTFT8601〜8612で回路が構成されている。このとき、SASを使ったnチャネル型のTFTの動作特性を考慮して、TFTのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を8μmとすると、チャネル幅は10〜80μmの範囲で設定することができる。   FIG. 32 shows a specific structure of the pulse output circuit 8500, and the circuit is composed of n-channel TFTs 8601 to 8612. At this time, the size of the TFT may be determined in consideration of the operating characteristics of the n-channel TFT using SAS. For example, if the channel length is 8 μm, the channel width can be set in the range of 10 to 80 μm.

また、バッファ回路8501の具体的な構成を図33に示す。バッファ回路も同様にnチャネル型のTFT8620〜8635で構成されている。このとき、SASを使ったnチャネル型のTFTの動作特性を考慮して、TFTのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を10μmとすると、チャネル幅は10μm〜1800μmの範囲で設定することとなる。   A specific configuration of the buffer circuit 8501 is shown in FIG. Similarly, the buffer circuit includes n-channel TFTs 8620 to 8635. At this time, the size of the TFT may be determined in consideration of the operating characteristics of the n-channel TFT using SAS. For example, if the channel length is 10 μm, the channel width is set in the range of 10 μm to 1800 μm.

このような回路を実現するには、TFT相互を配線によって接続する必要がある。   In order to realize such a circuit, it is necessary to connect the TFTs by wiring.

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

(実施の形態15)
本実施の形態について図10を用いて説明する。図10は、本発明を適用して作製されるTFT基板2800を用いてEL表示モジュールを構成する一例を示している。図10において、TFT基板2800上には、画素により構成された画素部が形成されている。
(Embodiment 15)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows an example in which an EL display module is formed using a TFT substrate 2800 manufactured by applying the present invention. In FIG. 10, a pixel portion including pixels is formed on the TFT substrate 2800.

図10では、画素部の外側であって、駆動回路と画素との間に、画素に形成されたものと同様なTFT又は画素に形成されたものと同様なTFTのゲート電極層とソース電極層若しくはドレイン電極層の一方とを接続してダイオードと同様に動作させた保護回路部2801が備えられている。駆動回路2809は、単結晶半導体で形成されたドライバIC、ガラス基板上に多結晶半導体層で形成されたスティックドライバIC、若しくはSASで形成された駆動回路などが適用されている。   In FIG. 10, outside the pixel portion and between the driver circuit and the pixel, a TFT similar to that formed in the pixel or a gate electrode layer and a source electrode layer of a TFT similar to those formed in the pixel. Alternatively, a protection circuit portion 2801 that is connected to one of the drain electrode layers and operated in the same manner as a diode is provided. As the driver circuit 2809, a driver IC formed of a single crystal semiconductor, a stick driver IC formed of a polycrystalline semiconductor layer over a glass substrate, a driver circuit formed of SAS, or the like is applied.

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

図10では発光素子2804、発光素子2805を上方放射型(トップエミッション型)の構成とした場合を示し、図中に示す矢印の方向に光を放射する構成としている。各画素は、画素を赤色、緑色、青色として発光色を異ならせておくことで、多色表示を行うことができる。また、このとき封止基板2820側に各色に対応した着色層2807a、着色層2807b、着色層2807cを形成しておくことで、外部に放射される発光の色純度を高めることができる。また、画素を白色発光素子として着色層2807a、着色層2807b、着色層2807cと組み合わせても良い。   FIG. 10 shows a case where the light-emitting element 2804 and the light-emitting element 2805 are configured as an upward emission type (top emission type), in which light is emitted in the direction of the arrow shown in the drawing. Each pixel can perform multicolor display by changing the emission color of the pixels to red, green, and blue. At this time, by forming the colored layer 2807a, the colored layer 2807b, and the colored layer 2807c corresponding to each color on the sealing substrate 2820 side, the color purity of the emitted light can be increased. Alternatively, the pixel may be combined with a colored layer 2807a, a colored layer 2807b, or a colored layer 2807c as a white light emitting element.

外部回路である駆動回路2809は、外部回路基板2811の一端に設けられた走査線若しくは信号線接続端子と、配線基板2810で接続される。また、TFT基板2800に接して若しくは近接させて、熱を機器の外部へ伝えるために使われる、パイプ状の高効率な熱伝導デバイスであるヒートパイプ2813と放熱板2812を設け、放熱効果を高める構成としても良い。   A driver circuit 2809 which is an external circuit is connected to a scanning line or a signal line connection terminal provided at one end of the external circuit board 2811 through a wiring board 2810. Further, a heat pipe 2813 and a heat radiating plate 2812 which are pipe-like high-efficiency heat conduction devices used for transferring heat to the outside of the device in contact with or close to the TFT substrate 2800 are provided to enhance the heat radiation effect. It is good also as a structure.

なお、図10では、トップエミッショ型のEL表示モジュールとしたが、発光素子の構成や外部回路基板の配置を変えてボトムエミッション構造、又は上面及び下面両方から光が放射する両方放射構造としても良い。トップエミッション型の構成の場合、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法により形成することができ、ポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック等を混合させて形成すればよく、その積層でもよい。   In FIG. 10, the top emission type EL display module is used. However, the configuration of the light emitting element and the arrangement of the external circuit board may be changed to have a bottom emission structure or a dual emission structure in which light is emitted from both the upper and lower surfaces. . In the case of a top emission type structure, an insulating layer serving as a partition wall may be colored and used as a black matrix. The partition walls can be formed by a droplet discharge method, and may be formed by mixing a resin material such as polyimide with a pigment-based black resin, carbon black, or the like, or may be a laminate thereof.

また、EL表示モジュールは、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。また上方放射型の表示装置ならば、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法などによっても形成することができ、顔料系の黒色樹脂や、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板としてはλ/4板又はλ/2板を用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、TFT素子基板側から順に、発光素子、封止基板(封止材)、位相差板(λ/4板、又はλ/2板)、偏光板という構成になり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両方放射される両方放射型の表示装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高繊細で精密な画像を表示することができる。   In addition, the EL display module may block reflected light of light incident from the outside using a retardation plate or a polarizing plate. In the case of an upward emission display device, an insulating layer serving as a partition wall may be colored and used as a black matrix. This partition wall can also be formed by a droplet discharge method or the like. Carbon black or the like may be mixed with a pigment-based black resin or a resin material such as polyimide, or may be laminated. A different material may be discharged to the same region a plurality of times by a droplet discharge method to form a partition wall. As the retardation plate, a λ / 4 plate or a λ / 2 plate may be used and designed so that light can be controlled. The structure is a light emitting element, a sealing substrate (sealing material), a retardation plate (λ / 4 plate or λ / 2 plate), and a polarizing plate in order from the TFT element substrate side. The emitted light passes through these and is emitted to the outside from the polarizing plate side. The retardation plate and the polarizing plate may be installed on the side from which light is emitted, and may be installed on both in the case of a dual emission type display device that emits both. Further, an antireflection film may be provided outside the polarizing plate. This makes it possible to display a higher-definition and precise image.

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

本発明を適用して作製したTFT基板等を備えた表示装置は、工程が一部簡略化し、その製造においてスループットが向上する。したがって、量産性良く表示モジュールを製造することが可能になる。   In a display device including a TFT substrate or the like manufactured by applying the present invention, a part of the process is simplified, and the throughput is improved in manufacturing the display device. Therefore, a display module can be manufactured with high productivity.

本実施の形態は、実施の形態1乃至9、実施の形態13、14と適宜組み合わせて用いることが可能である。   This embodiment mode can be combined with any of Embodiment Modes 1 to 9 and Embodiments 13 and 14 as appropriate.

(実施の形態16)
本実施の形態を図28(A)及び図28(B)を用いて説明する。図28(A)、図28(B)は、本発明を適用して作製されるTFT基板2600を用いて液晶表示モジュールを構成する一例を示している。
(Embodiment 16)
This embodiment will be described with reference to FIGS. 28A and 28B. 28A and 28B illustrate an example in which a liquid crystal display module is formed using a TFT substrate 2600 manufactured by applying the present invention.

図28(A)は液晶表示モジュールの一例であり、TFT基板2600と対向基板2601がシール材2602により固着され、その間に画素部2603と液晶層2604が設けられ表示領域を形成している。着色層2605はカラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。TFT基板2600と対向基板2601の外側には偏光板2606、2607、拡散板2613が配設されている。光源は冷陰極管2610と反射板2611により構成され、回路基板2612は、フレキシブル配線基板2609によりTFT基板2600と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。   FIG. 28A illustrates an example of a liquid crystal display module, in which a TFT substrate 2600 and a counter substrate 2601 are fixed to each other with a sealant 2602, and a pixel portion 2603 and a liquid crystal layer 2604 are provided therebetween to form a display region. The colored layer 2605 is necessary for color display. In the case of the RGB method, a colored layer corresponding to each color of red, green, and blue is provided corresponding to each pixel. Polarizing plates 2606 and 2607 and a diffusion plate 2613 are disposed outside the TFT substrate 2600 and the counter substrate 2601. The light source is composed of a cold cathode tube 2610 and a reflection plate 2611. The circuit board 2612 is connected to the TFT substrate 2600 by a flexible wiring board 2609, and an external circuit such as a control circuit or a power supply circuit is incorporated. Moreover, you may laminate | stack in the state which had the phase difference plate between the polarizing plate and the liquid-crystal layer.

液晶表示モジュールには、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる。   The liquid crystal display module includes a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane-Switching) mode, an FFS (Fringe Field Switching) mode, an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, and a PVA (Pattern Vertical Alignment) mode. (Axial Symmetrical Aligned Micro-cell) mode, OCB (Optical Compensated Birefringence) mode, FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, AFLC (Anti-Ferroelectric Crystal) mode, etc. It is possible to have.

図28(B)は図28(A)の液晶表示モジュールにOCBモードを適用した一例であり、FS−LCD(Field sequential−LCD)となっている。FS−LCDは、1フレーム期間に赤色発光と緑色発光と青色発光をそれぞれ行うものであり、時間分割を用いて画像を合成しカラー表示を行うことが可能である。また、各発光を発光ダイオードまたは冷陰極管等で行うので、カラーフィルタが不要である。よって、3原色のカラーフィルタを並べ、各色の表示領域を限定する必要がなく、どの領域でも3色全ての表示を行うことができる。一方、1フレーム期間に3色の発光を行うため、液晶の高速な応答が求められる。本発明の表示装置に、FS方式を用いたFLCモード、及びOCBモードを適用し、高性能で高画質な表示装置、また液晶テレビジョン装置を完成させることができる。   FIG. 28B shows an example in which the OCB mode is applied to the liquid crystal display module of FIG. 28A, which is an FS-LCD (Field sequential-LCD). The FS-LCD emits red light, green light, and blue light in one frame period, and can perform color display by combining images using time division. Further, since each light emission is performed by a light emitting diode or a cold cathode tube, a color filter is unnecessary. Therefore, it is not necessary to arrange the color filters of the three primary colors and limit the display area of each color, and it is possible to display all three colors in any area. On the other hand, since three colors of light are emitted in one frame period, a high-speed response of the liquid crystal is required. By applying the FLC mode using the FS method and the OCB mode to the display device of the present invention, a high-performance and high-quality display device and a liquid crystal television device can be completed.

OCBモードの液晶層は、いわゆるπセル構造を有している。πセル構造とは、液晶分子のプレチルト角がアクティブマトリクス基板と対向基板との基板間の中心面に対して面対称の関係で配向された構造である。πセル構造の配向状態は、基板間に電圧が印加されていない時はスプレイ配向となり、電圧を印加するとベンド配向に移行する。このベンド配向が白表示となる。さらに電圧を印加するとベンド配向の液晶分子が両基板と垂直に配向し、光が透過しない状態となる。なお、OCBモードにすると、従来のTNモードより約10倍速い高速応答性を実現できる。   The liquid crystal layer in the OCB mode has a so-called π cell structure. The π cell structure is a structure in which the pretilt angles of liquid crystal molecules are aligned in a plane-symmetric relationship with respect to the center plane between the active matrix substrate and the counter substrate. The alignment state of the π cell structure is splay alignment when no voltage is applied between the substrates, and shifts to bend alignment when a voltage is applied. This bend orientation is white. When a voltage is further applied, the bend-aligned liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to both substrates, and light is not transmitted. In the OCB mode, high-speed response that is about 10 times faster than the conventional TN mode can be realized.

また、FS方式に対応するモードとして、高速動作が可能な強誘電性液晶(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal)を用いたHV(Half V)−FLC、SS(Surface Stabilized)−FLCなども用いることができる。OCBモードは粘度の比較的低いネマチック液晶を用い、HV−FLC、SS−FLCには、強誘電相を有するスメクチック液晶を用いることができる。   Further, as a mode corresponding to the FS method, HV (Half V) -FLC using a ferroelectric liquid crystal (FLC) capable of high-speed operation, SS (Surface Stabilized) -FLC, or the like can be used. . A nematic liquid crystal having a relatively low viscosity is used for the OCB mode, and a smectic liquid crystal having a ferroelectric phase can be used for HV-FLC and SS-FLC.

また、液晶表示モジュールの高速光学応答速度は、液晶表示モジュールのセルギャップを狭くすることで高速化する。また液晶材料の粘度を下げることでも高速化できる。上記高速化は、TNモードの液晶表示モジュールの画素領域の画素ピッチが30μm以下の場合に、より効果的である。また、印加電圧を一瞬だけ高く(または低く)するオーバードライブ法により、より高速化が可能である。   In addition, the high-speed optical response speed of the liquid crystal display module is increased by narrowing the cell gap of the liquid crystal display module. The speed can also be increased by reducing the viscosity of the liquid crystal material. The increase in speed is more effective when the pixel pitch of the pixel region of the TN mode liquid crystal display module is 30 μm or less. Further, the speed can be further increased by the overdrive method in which the applied voltage is increased (or decreased) for a moment.

図28(B)の液晶表示モジュールは透過型の液晶表示モジュールを示しており、光源として赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cが設けられている。光源は赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cのそれぞれオンオフを制御するために、制御部2912が設置されている。制御部2912によって、各色の発光は制御され、液晶に光は入射し、時間分割を用いて画像を合成し、カラー表示が行われる。   The liquid crystal display module in FIG. 28B is a transmissive liquid crystal display module, and a red light source 2910a, a green light source 2910b, and a blue light source 2910c are provided as light sources. The light source is provided with a controller 2912 for controlling on / off of the red light source 2910a, the green light source 2910b, and the blue light source 2910c. The light emission of each color is controlled by the control unit 2912, light enters the liquid crystal, an image is synthesized using time division, and color display is performed.

以上に示す液晶表示モジュールは、本発明を適用して作製したTFT基板等を用いている。したがって、一部工程を簡略化することができ、スループットも向上するため、量産性良く製造することができる。また、フォトレジストを用いたリソグラフィー工程の回数を削減できるため、高信頼性の液晶表示モジュールを作製することができる。   The liquid crystal display module described above uses a TFT substrate manufactured by applying the present invention. Accordingly, part of the steps can be simplified and the throughput can be improved, so that it can be manufactured with high productivity. In addition, since the number of lithography steps using a photoresist can be reduced, a highly reliable liquid crystal display module can be manufactured.

本実施の形態は、実施の形態1乃至6、実施の形態10、11と適宜組み合わせて用いることが可能である。   This embodiment mode can be combined with any of Embodiment Modes 1 to 6 and Embodiments 10 and 11, as appropriate.

(実施の形態17)
本発明によって形成される表示装置によって、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)を完成させることができる。図30はテレビジョン装置の主要な構成を示すブロック図を示している。
(Embodiment 17)
With the display device formed according to the present invention, a television device (also simply referred to as a television or a television receiver) can be completed. FIG. 30 is a block diagram illustrating a main configuration of the television device.

図17(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス状に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであってRGBを用いたフルカラー表示であれば1024×768×3(RGB)、UXGAであってRGBを用いたフルカラー表示であれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させ、RGBを用いたフルカラー表示であれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。   FIG. 17A is a top view illustrating a structure of a display panel according to the present invention. A pixel portion 2701 in which pixels 2702 are arranged in a matrix over a substrate 2700 having an insulating surface, a scan line side input terminal 2703, a signal A line side input terminal 2704 is formed. The number of pixels may be provided in accordance with various standards. For full color display using XGA and RGB, 1024 × 768 × 3 (RGB), and for full color display using UXGA and RGB, 1600 × 1200. If it corresponds to x3 (RGB) and full spec high vision and is full color display using RGB, it may be 1920 x 1080 x 3 (RGB).

画素2702は、走査線側入力端子2703から延在する走査線と、信号線側入力端子2704から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素部2701の画素それぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極層が備えられている。スイッチング素子の代表的な一例はTFTであり、TFTのゲート電極層側が走査線と、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する信号によって独立して制御可能としている。   The pixels 2702 are arranged in a matrix by a scan line extending from the scan line side input terminal 2703 and a signal line extending from the signal line side input terminal 2704 intersecting. Each pixel of the pixel portion 2701 is provided with a switching element and a pixel electrode layer connected to the switching element. A typical example of a switching element is a TFT. By connecting the gate electrode layer side of the TFT to a scanning line and the source or drain side to a signal line, each pixel can be controlled independently by a signal input from the outside. It is said.

図17(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示パネルの構成を示しているが、図18(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図18(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図18において、ドライバIC2751は、FPC(Flexible printed circuit)2750と接続している。   FIG. 17A shows the structure of a display panel in which signals input to the scan lines and signal lines are controlled by an external driver circuit. As shown in FIG. 18A, COG (Chip on The driver IC 2751 may be mounted on the substrate 2700 by a glass method. As another mounting mode, a TAB (Tape Automated Bonding) method as shown in FIG. 18B may be used. The driver IC may be formed on a single crystal semiconductor substrate or may be a circuit in which a TFT is formed on a glass substrate. In FIG. 18, the driver IC 2751 is connected to an FPC (Flexible Printed Circuit) 2750.

また、画素に設けるTFTを結晶性を有する半導体で形成する場合には、図17(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成することもできる。図17(B)において、画素部3701は、信号線側入力端子3704と接続した図17(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図17(C)に示すように、画素部4701、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704を基板4700上に一体形成することもできる。   In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a crystalline semiconductor, a scan line driver circuit 3702 can be formed over a substrate 3700 as shown in FIG. In FIG. 17B, the pixel portion 3701 is controlled by an external driver circuit as in FIG. 17A connected to the signal line side input terminal 3704. In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor, a single crystal semiconductor, or the like with high mobility, as illustrated in FIG. 17C, a pixel portion 4701, a scan line driver circuit 4702, and a signal The line driver circuit 4704 can be formed over the substrate 4700 integrally.

表示パネルには、図17(A)で示すような構成として、図30において、画素部9011のみが形成されて走査線側駆動回路9013と信号線側駆動回路9012とが、図18(B)のようなTAB方式により実装される場合と、図18(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図17(B)に示すようにTFTを形成し、画素部9011と走査線側駆動回路9013を基板上に形成し信号線側駆動回路9012を別途ドライバICとして実装する場合、また図17(C)で示すように画素部9011と信号線側駆動回路9012と走査線側駆動回路9013を基板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。   In the display panel, as shown in FIG. 17A, only the pixel portion 9011 in FIG. 30 is formed, and the scan line side driver circuit 9013 and the signal line side driver circuit 9012 are formed as shown in FIG. TFTs are formed as shown in FIG. 17B when mounted by the TAB method as shown in FIG. 18A, when mounted by the COG method as shown in FIG. In the case where the driver circuit 9013 is formed over the substrate and the signal line driver circuit 9012 is separately mounted as a driver IC, as shown in FIG. 17C, the pixel portion 9011, the signal line driver circuit 9012, and the scanning line driver circuit Although 9013 may be integrally formed on the substrate, any form may be used.

図30において、その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ9014で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路9015と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路9016と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路9017などからなっている。コントロール回路9017は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路9018を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。   In FIG. 30, as other external circuit configurations, on the video signal input side, among the signals received by the tuner 9014, the video signal amplification circuit 9015 for amplifying the video signal and the signal output therefrom are red, green The video signal processing circuit 9016 converts the color signal into a color signal corresponding to each blue color, and the control circuit 9017 converts the video signal into the input specifications of the driver IC. The control circuit 9017 outputs a signal to each of the scanning line side and the signal line side. In the case of digital driving, a signal dividing circuit 9018 may be provided on the signal line side so that an input digital signal is divided into m pieces and supplied.

チューナ9014で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路9019に送られ、その出力は音声信号処理回路9110を経てスピーカー9113に供給される。制御回路9111は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部9112から受け、チューナ9014や音声信号処理回路9110に信号を送出する。   Of the signals received by the tuner 9014, the audio signal is sent to the audio signal amplifier circuit 9019, and the output is supplied to the speaker 9113 through the audio signal processing circuit 9110. The control circuit 9111 receives control information on the receiving station (reception frequency) and volume from the input unit 9112, and sends a signal to the tuner 9014 and the audio signal processing circuit 9110.

これらの表示モジュールを、図16(A)、(B)に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。表示モジュールとして液晶表示モジュールを用いれば液晶テレビジョン装置、ELモジュールを用いればELテレビジョン装置、またプラズマテレビジョン、電子ペーパーなども作製することができる。図16(A)において、表示モジュールにより主画面2403が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2409、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。   As shown in FIGS. 16A and 16B, these display modules can be incorporated into a housing to complete a television device. If a liquid crystal display module is used as the display module, a liquid crystal television device can be manufactured. If an EL module is used, an EL television device, plasma television, electronic paper, or the like can be manufactured. In FIG. 16A, a main screen 2403 is formed by a display module, and a speaker portion 2409, operation switches, and the like are provided as accessory equipment. Thus, a television device can be completed according to the present invention.

図16(A)において、筐体2401に表示用パネル2402が組みこまれ、受信機2405により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2404を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン装置2406により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2407が設けられていても良い。   In FIG. 16A, a display panel 2402 is incorporated in a housing 2401, and by receiving a general television broadcast by a receiver 2405, it is connected to a wired or wireless communication network through a modem 2404. Information communication can be performed in the direction (from the sender to the receiver) or in both directions (between the sender and the receiver, or between the receivers). The television device can be operated by a switch incorporated in the housing or a separate remote control device 2406. Even if this remote control device is provided with a display portion 2407 for displaying information to be output. good.

また、テレビジョン装置にも、主画面2403の他にサブ画面2408を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面2403及びサブ画面2408を本発明の液晶表示用パネルで形成することができる。また、主画面2403を視野角の優れたEL表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面2403を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をEL表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。本発明を用いると、このような大面積基板を用いて、多くのTFTや電子部品を用いても、信頼性の高い表示装置とすることができる。   In addition, the television device may have a configuration in which a sub screen 2408 is formed using the second display panel in addition to the main screen 2403 to display a channel, a volume, and the like. In this structure, the main screen 2403 and the sub-screen 2408 can be formed using the liquid crystal display panel of the present invention. Alternatively, the main screen 2403 may be formed using an EL display panel with an excellent viewing angle, and the sub screen may be formed using a liquid crystal display panel that can display with low power consumption. In order to prioritize low power consumption, the main screen 2403 may be formed of a liquid crystal display panel, the sub screen may be formed of an EL display panel, and the sub screen may be blinkable. When the present invention is used, a highly reliable display device can be obtained even when such a large-area substrate is used and a large number of TFTs and electronic components are used.

図16(B)は例えば20インチ〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2410、表示部2411、操作部であるリモコン装置2412、スピーカー部2413等を含む。本発明は、表示部2411の作製に適用される。図16(B)のテレビジョン装置は、壁かけ型となっており、設置するスペースを広く必要としない。   FIG. 16B illustrates a television device having a large display portion of 20 inches to 80 inches, for example, which includes a housing 2410, a display portion 2411, a remote control device 2412 that is an operation portion, a speaker portion 2413, and the like. The present invention is applied to manufacturing the display portion 2411. The television device in FIG. 16B is a wall-hanging type and does not require a large installation space.

勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。   Of course, the present invention is not limited to a television device, but can be applied to various uses such as a monitor for a personal computer, an information display board in a railway station or airport, an advertisement display board in a street, etc. can do.

本発明を適用して、表示装置のTFT等を作製することができる。その結果、簡略化した工程で作製できるため、量産性良く表示装置を製造することが可能になる。   By applying the present invention, a TFT or the like of a display device can be manufactured. As a result, a display device can be manufactured with high productivity by being manufactured through a simplified process.

本実施の形態は、上記の実施の形態1乃至16と適宜自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with any of Embodiment Modes 1 to 16 as appropriate.

(実施の形態18)
本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニタ、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図20を参照して説明する。
(Embodiment 18)
As electronic devices according to the present invention, portable information such as a television device (also simply referred to as a television or a television receiver), a digital camera, a digital video camera, a cellular phone device (also simply referred to as a cellular phone or a cellular phone), a PDA, etc. Examples include a terminal, a portable game machine, a computer monitor, a computer, an audio playback device such as a car audio, and an image playback device including a recording medium such as a home game machine. A specific example will be described with reference to FIG.

図20(A)に示す携帯情報端末機器は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、本発明に係る表示装置を適用することができる。その結果、簡略化した工程で作製できるため、量産性良く、携帯情報端末機器を製造することができる。   A portable information terminal device illustrated in FIG. 20A includes a main body 9201, a display portion 9202, and the like. The display device according to the present invention can be applied to the display portion 9202. As a result, since it can be manufactured by a simplified process, a portable information terminal device can be manufactured with high mass productivity.

図20(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701は本発明に係る表示装置を適用することができる。その結果、簡略化した工程で作製できるため、量産性良く、デジタルビデオカメラを製造することができる。   A digital video camera shown in FIG. 20B includes a display portion 9701, a display portion 9702, and the like. The display device according to the present invention can be applied to the display portion 9701. As a result, since it can be manufactured by a simplified process, a digital video camera can be manufactured with high mass productivity.

図20(C)に示す携帯電話機は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、本発明に係る表示装置を適用することができる。その結果、簡略化した工程で作製できるため、量産性良く、携帯電話機を製造することができる。   A cellular phone shown in FIG. 20C includes a main body 9101, a display portion 9102, and the like. The display device according to the present invention can be applied to the display portion 9102. As a result, since it can be manufactured through a simplified process, a mobile phone can be manufactured with high productivity.

図20(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302は、本発明に係る表示装置を適用することができる。その結果、簡略化した工程で作製できるため、量産性良く、携帯型のテレビジョン装置を製造することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広いものに、本発明に係る表示装置を適用することができる。   A portable television device illustrated in FIG. 20D includes a main body 9301, a display portion 9302, and the like. The display device according to the present invention can be applied to the display portion 9302. As a result, since it can be manufactured through a simplified process, a portable television device can be manufactured with high productivity. In addition, the present invention can be applied to a wide variety of television devices, from a small one mounted on a portable terminal such as a cellular phone to a medium-sized one that can be carried and a large one (for example, 40 inches or more). A display device according to the above can be applied.

図20(E)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、本発明に係る表示装置を適用することができる。その結果、簡略化した工程で作製できるため、量産性良く、携帯型のコンピュータを製造することができる。   A portable computer illustrated in FIG. 20E includes a main body 9401, a display portion 9402, and the like. The display device according to the present invention can be applied to the display portion 9402. As a result, since it can be manufactured by a simplified process, a portable computer can be manufactured with high productivity.

このように、本発明に係る表示装置により、量産性良く電子機器を提供することができる。   As described above, the display device according to the present invention can provide an electronic device with high productivity.

本実施の形態は、上記の実施の形態1乃至17と適宜自由に組み合わせることができる。   This embodiment mode can be freely combined with any of Embodiment Modes 1 to 17 as appropriate.

本実施例では、本発明を適用して作製した逆スタガ型トランジスタの特性について説明する。まず、測定に用いたトランジスタの作製方法について説明する。   In this embodiment, characteristics of an inverted staggered transistor manufactured by applying the present invention will be described. First, a method for manufacturing a transistor used for measurement is described.

図35(A)に示すように、ガラス基板7000上に窒化酸化シリコン層7002(層厚50nm)、酸化窒化シリコン層7004(層厚100nm)、タングステン層7006(層厚100nm)、窒化シリコン層7008(層厚300nm)、第1アモルファスシリコン層7010(膜厚150nm)、リンが添加された第2アモルファスシリコン層7012(膜厚50nm)、モリブデン層7014(膜厚200nm)、ポリイミド層7016(膜厚100nm)を順に積層した積層構造を設けた。なお、窒化酸化シリコン層7002及び酸化窒化シリコン層7004は下地絶縁層を形成し、窒化シリコン層7008はゲート絶縁層を形成する。第1アモルファスシリコン層7010は、後にチャネルを形成する領域を含む半導体層を形成する。第2アモルファスシリコン層7012は、チャネルを形成する半導体層とソース電極又はドレイン電極とのオーミック接触を良好にする半導体層として機能する。また、タングステン層7006はゲート電極を形成し、モリブデン層7014はソース電極又はドレイン電極を形成する。ポリイミド層7016は、光吸収層を形成する。   As shown in FIG. 35A, a silicon nitride oxide layer 7002 (layer thickness 50 nm), a silicon oxynitride layer 7004 (layer thickness 100 nm), a tungsten layer 7006 (layer thickness 100 nm), and a silicon nitride layer 7008 are formed over a glass substrate 7000. (Layer thickness 300 nm), first amorphous silicon layer 7010 (film thickness 150 nm), phosphorus-added second amorphous silicon layer 7012 (film thickness 50 nm), molybdenum layer 7014 (film thickness 200 nm), polyimide layer 7016 (film thickness) 100 nm) was provided in order. Note that the silicon nitride oxide layer 7002 and the silicon oxynitride layer 7004 form a base insulating layer, and the silicon nitride layer 7008 forms a gate insulating layer. As the first amorphous silicon layer 7010, a semiconductor layer including a region where a channel is formed later is formed. The second amorphous silicon layer 7012 functions as a semiconductor layer that improves the ohmic contact between the semiconductor layer forming the channel and the source or drain electrode. The tungsten layer 7006 forms a gate electrode, and the molybdenum layer 7014 forms a source electrode or a drain electrode. The polyimide layer 7016 forms a light absorption layer.

前記ガラス基板7000上に形成された積層構造に、フォトマスク7108を介してレーザビーム7104を照射した。レーザビーム7104としては、エキシマレーザを適用してエネルギー密度250mJ/cm程度のものを照射した。なお、フォトマスク7108は、レーザビーム7104の透過領域7100と、レーザビーム7104の遮光領域7102とで所望のパターンが形成されたものを用いた。また、本実施例では、ソース電極又はドレイン電極を形成するためのマスクパターンが形成されたフォトマスク7108を用いた。レーザビーム7104は、フォトマスク7108の透過領域7100を透過し、ポリイミド層7016に吸収される。 A laminated structure formed over the glass substrate 7000 was irradiated with a laser beam 7104 through a photomask 7108. As the laser beam 7104, an excimer laser was applied and irradiated with an energy density of about 250 mJ / cm 2 . Note that a photomask 7108 in which a desired pattern is formed using a transmission region 7100 of the laser beam 7104 and a light-shielding region 7102 of the laser beam 7104 is used. In this embodiment, a photomask 7108 on which a mask pattern for forming a source electrode or a drain electrode is formed is used. The laser beam 7104 passes through the transmission region 7100 of the photomask 7108 and is absorbed by the polyimide layer 7016.

図35(B)に示すように、レーザビーム7104の到達した領域でポリイミド層7016はレーザアブレーションされ、ポリイミド層7016b、7016cが形成された。ここで、残存するポリイミド層7016b、7016cは、フォトマスク7108のパターン、具体的には遮光領域7102に対応する。   As shown in FIG. 35B, the polyimide layer 7016 was laser ablated in the region where the laser beam 7104 reached, and polyimide layers 7016b and 7016c were formed. Here, the remaining polyimide layers 7016 b and 7016 c correspond to the pattern of the photomask 7108, specifically, the light shielding region 7102.

図35(C)に示すように、ポリイミド層7016b、7016cをマスクとしてモリブデン層7014をエッチングして、ゲート電極として機能するモリブデン層7014b、7014cを形成した。モリブデン層のエッチングは、混酸アルミ液を用いて行った。所望のモリブデン層7014b、7014cを形成した後、ポリイミド層7016b、7016cは除去した。   As shown in FIG. 35C, the molybdenum layer 7014 was etched using the polyimide layers 7016b and 7016c as masks to form molybdenum layers 7014b and 7014c functioning as gate electrodes. Etching of the molybdenum layer was performed using a mixed acid aluminum solution. After forming the desired molybdenum layers 7014b and 7014c, the polyimide layers 7016b and 7016c were removed.

図35(D)に示すように、モリブデン層7014b、7014cをマスクとして第2アモルファスシリコン層7012をエッチングし、第2アモルファスシリコン層7012b、7012cを形成した。   As shown in FIG. 35D, the second amorphous silicon layer 7012b was etched using the molybdenum layers 7014b and 7014c as masks to form second amorphous silicon layers 7012b and 7012c.

図35(E)に示すように、第1アモルファスシリコン層7010を選択的にエッチングして島状の第1アモルファスシリコン層7010bを形成した。そして、ガラス基板7000周辺部の窒化シリコン層7008をエッチングして、窒化シリコン層7008bを形成した。以上で、本実施例の逆スタガ型トランジスタを得た。なお、逆スタガ型トランジスタは、チャネル長Lを9μm、チャネル幅Wを146μmとなるように形成した。また、ゲート絶縁層(窒化シリコン層7008b)の膜厚は300nmとした。   As shown in FIG. 35E, the first amorphous silicon layer 7010 was selectively etched to form an island-shaped first amorphous silicon layer 7010b. Then, the silicon nitride layer 7008 around the glass substrate 7000 was etched to form a silicon nitride layer 7008b. Thus, an inverted staggered transistor of this example was obtained. Note that the inverted staggered transistor was formed so that the channel length L was 9 μm and the channel width W was 146 μm. The thickness of the gate insulating layer (silicon nitride layer 7008b) was 300 nm.

上記逆スタガ型トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧(I−V)特性、及び電界効果移動度−ゲート電圧(μFE−V)特性を測定した結果を図36に示す。ここで、I−V特性を示すグラフは、縦軸は電流(A)を示し、横軸は電圧(V)を示す。また、μFE−V特性を示すグラフは、縦軸は移動度(cm/Vs)を示し、横軸は電圧(V)を示す。測定は、ドレイン電圧(V)は1V又は15Vとし、ゲート電圧(V)を−20V乃至30Vまで変動させて行った。 Gate voltage (I d -V g) characteristics, and field-effect mobility - - drain current of the inverted staggered transistor results gate voltage (μ FE -V g) characteristics were measured are shown in Figure 36. Here, in the graph showing the I d -V g characteristic, the vertical axis represents current (A), and the horizontal axis represents voltage (V). In the graph showing the μ FE -V g characteristics, the vertical axis represents mobility (cm 2 / Vs), and the horizontal axis represents voltage (V). The measurement was performed by setting the drain voltage (V d ) to 1 V or 15 V and varying the gate voltage (V g ) from −20 V to 30 V.

図36において、V=1Vの条件のI−V特性をY、μFE−V特性をY’に示す。また、V=15Vの条件のI−V特性をX、μFE−V特性をX’に示す。図36から、電界効果移動度は0.40cm/Vsであり、しきい値電圧は4.20Vであることがわかった。 In FIG. 36, the I d -V g characteristic under the condition of V d = 1V is indicated by Y, and the μ FE -V g characteristic is indicated by Y ′. Further, the I d -V g characteristic under the condition of V d = 15 V is indicated by X, and the μ FE -V g characteristic is indicated by X ′. From FIG. 36, it was found that the field effect mobility was 0.40 cm 2 / Vs and the threshold voltage was 4.20 V.

本発明を説明する概念図。The conceptual diagram explaining this invention. 本発明を説明する概念図。The conceptual diagram explaining this invention. 本発明に適用できるレーザ照射装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the laser irradiation apparatus which can be applied to this invention. 本発明を説明する概念図。The conceptual diagram explaining this invention. 本発明の半導体装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の表示モジュールの例を示す図。The figure which shows the example of the display module of this invention. 本発明の表示装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明が適用される電子機器の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の表示装置の上面図。The top view of the display apparatus of this invention. 本発明の表示装置の上面図。The top view of the display apparatus of this invention. 本発明の表示装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a display device of the present invention. 本発明が適用される電子機器の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の半導体装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法の例を示す図。4A and 4B illustrate an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の表示装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a display device of the present invention. 本発明の表示装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a display device of the present invention. 本発明の表示装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a display device of the present invention. 本発明の表示装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a display device of the present invention. 本発明の表示装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a display device of the present invention. 本発明の表示モジュールの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the display module of this invention. 本発明の表示装置の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a display device of the present invention. 本発明が適用される電子機器の主要な構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の表示装置の回路構成の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a circuit configuration of a display device of the present invention. 本発明の表示装置の回路構成の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a circuit configuration of a display device of the present invention. 本発明の表示装置の回路構成の例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a circuit configuration of a display device of the present invention. 本発明を説明する概念図。The conceptual diagram explaining this invention. 本発明を適用したトランジスタの作製方法の例を示す図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor to which the present invention is applied. 本発明を適用したトランジスタの特性を示す図。FIG. 13 shows characteristics of a transistor to which the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

100 基板
102 被加工層
104 光吸収層
108 フォトマスク
110 透過領域
112 遮光領域
114 レーザビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Substrate 102 Work layer 104 Light absorption layer 108 Photomask 110 Transmission region 112 Light shielding region 114 Laser beam

Claims (3)

ゲート電極層、ゲート絶縁層、半導体層、一導電性を有する半導体層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する逆スタガ型トランジスタを備えた半導体装置の作製方法であって、
前記ゲート電極層を形成する第1の工程と、
前記ゲート絶縁層を形成する第2の工程と、
前記半導体層及び前記一導電性を有する半導体層を形成する第3の工程と、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層を形成する第4の工程と、
を有し、
前記第1の工程は、
第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に水素または不活性ガスが添加された第1の光吸収層を形成する工程と、
第1のフォトマスクを介し、前記第1の光吸収層側から第1のレーザビームを照射することによって、前記第1のレーザビームが照射された領域の前記第1の光吸収層を除去する工程と、
残存する前記第1の光吸収層を第1のマスクとし、前記第1の導電層をエッチングすることによって前記ゲート電極層を形成する工程と、
前記第1のマスクとして用いた前記第1の光吸収層を除去する工程と、を含み、
前記第2の工程は、
前記ゲート電極層上に前記ゲート絶縁層を形成する工程を含み、
前記第3の工程は、
前記ゲート絶縁層上に第1の半導体層を形成する工程と、
前記第1の半導体層上に一導電性を有する第2の半導体層を形成する工程と、
前記第2の半導体層上に水素または不活性ガスが添加された第2の光吸収層を形成する工程と、
第2のフォトマスクを介し、前記第2の光吸収層側から第2のレーザビームを照射することによって、前記第2のレーザビームが照射された領域の前記第2の光吸収層を除去する工程と、
残存する前記第2の光吸収層を第2のマスクとし、前記第2の半導体層及び前記第1の半導体層をエッチングすることによって、それぞれ、前記一導電性を有する半導体層及び前記半導体層を形成する工程と、
前記第2のマスクとして用いた前記第2の光吸収層を除去する工程と、を含み、
前記第4の工程は、
前記一導電性を有する半導体層上に第2の導電層を形成する工程と、
前記第2の導電層上に水素または不活性ガスが添加された第3の光吸収層を形成する工程と、
第3のフォトマスクを介し、前記第3の光吸収層側から第3のレーザビームを照射することによって、前記第3のレーザビームが照射された領域の前記第3の光吸収層を除去する工程と、
残存する前記第3の光吸収層を第3のマスクとし、前記第2の導電層をエッチングすることによって前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層を形成する工程と、
前記第3のマスクとして用いた前記第3の光吸収層を除去する工程と、を含み、
前記第1乃至第3の光吸収層は、それぞれ、前記第1乃至第3のレーザビームを吸収する材料で形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A method for manufacturing a semiconductor device including a gate electrode layer, a gate insulating layer, a semiconductor layer, a semiconductor layer having one conductivity, an inverted staggered transistor having a source electrode layer and a drain electrode layer,
A first step of forming the gate electrode layer;
A second step of forming the gate insulating layer;
A third step of forming the semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity;
A fourth step of forming the source electrode layer and the drain electrode layer;
Have
The first step includes
Forming a first conductive layer;
Forming a first light absorption layer to which hydrogen or an inert gas is added on the first conductive layer;
By irradiating the first laser beam from the first light absorption layer side through the first photomask, the first light absorption layer in the region irradiated with the first laser beam is removed. Process,
Forming the gate electrode layer by etching the first conductive layer using the remaining first light absorption layer as a first mask;
Removing the first light absorption layer used as the first mask,
The second step includes
Forming the gate insulating layer on the gate electrode layer;
The third step includes
Forming a first semiconductor layer on the gate insulating layer;
Forming a second semiconductor layer having one conductivity on the first semiconductor layer;
Forming a second light absorption layer to which hydrogen or an inert gas is added on the second semiconductor layer;
By irradiating the second laser beam from the second light absorption layer side through the second photomask, the second light absorption layer in the region irradiated with the second laser beam is removed. Process,
By using the remaining second light absorption layer as a second mask and etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer, the semiconductor layer having one conductivity and the semiconductor layer are respectively etched. Forming, and
Removing the second light absorption layer used as the second mask,
The fourth step includes
Forming a second conductive layer on the semiconductor layer having one conductivity;
Forming a third light-absorbing layer to which hydrogen or an inert gas is added on the second conductive layer;
By irradiating a third laser beam from the third light absorption layer side through a third photomask, the third light absorption layer in the region irradiated with the third laser beam is removed. Process,
Forming the source electrode layer and the drain electrode layer by etching the second conductive layer using the remaining third light absorption layer as a third mask;
Removing the third light absorption layer used as the third mask,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first to third light absorption layers are each formed using a material that absorbs the first to third laser beams.
ゲート電極層、ゲート絶縁層、半導体層、一導電性を有する半導体層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する逆スタガ型トランジスタを備えた半導体装置の作製方法であって、
前記ゲート電極層を形成する第1の工程と、
前記ゲート絶縁層を形成する第2の工程と、
前記半導体層及び前記一導電性を有する半導体層を形成する第3の工程と、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層を形成する第4の工程と、
を有し、
前記第1の工程は、
第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に水素または不活性ガスが添加された第1の光吸収層を形成する工程と、
第1のフォトマスクを介し、前記第1の光吸収層側から第1のレーザビームを照射することによって、前記第1のレーザビームが照射された領域の前記第1の光吸収層を除去する工程と、
残存する前記第1の光吸収層を第1のマスクとし、前記第1の導電層をエッチングすることによって前記ゲート電極層を形成する工程と、
前記第1のマスクとして用いた前記第1の光吸収層を除去する工程と、を含み、
前記第2の工程は、
前記ゲート電極層上に前記ゲート絶縁層を形成する工程を含み、
前記第3の工程は、
前記ゲート絶縁層上に第1の半導体層を形成する工程と、
前記第1の半導体層上に一導電性を有する第2の半導体層を形成する工程と、
前記第2の半導体層上に水素または不活性ガスが添加された第2の光吸収層を形成する工程と、
第2のフォトマスクを介し、前記第2の光吸収層側から第2のレーザビームを照射することによって、前記第2のレーザビームが照射された領域の前記第2の光吸収層を除去する工程と、
残存する前記第2の光吸収層を第2のマスクとし、前記第2の半導体層及び前記第1の半導体層をエッチングすることによって、それぞれ、前記一導電性を有する半導体層及び前記半導体層を形成する工程と、を含み、
前記第4の工程は、
第3のフォトマスクを介し、前記第2のマスクとして用いた前記第2の光吸収層側から第3のレーザビームを照射することによって、前記第3のレーザビームが照射された領域の前記第2の光吸収層を除去して、残存する前記第2の光吸収層を前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層とする工程と、を含み、
前記第1の光吸収層は、前記第1のレーザビームを吸収する材料で形成し、
前記第2の光吸収層は、前記第2及び第3のレーザビームを吸収する材料で形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A method for manufacturing a semiconductor device including a gate electrode layer, a gate insulating layer, a semiconductor layer, a semiconductor layer having one conductivity, an inverted staggered transistor having a source electrode layer and a drain electrode layer,
A first step of forming the gate electrode layer;
A second step of forming the gate insulating layer;
A third step of forming the semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity;
A fourth step of forming the source electrode layer and the drain electrode layer;
Have
The first step includes
Forming a first conductive layer;
Forming a first light absorption layer to which hydrogen or an inert gas is added on the first conductive layer;
By irradiating the first laser beam from the first light absorption layer side through the first photomask, the first light absorption layer in the region irradiated with the first laser beam is removed. Process,
Forming the gate electrode layer by etching the first conductive layer using the remaining first light absorption layer as a first mask;
Removing the first light absorption layer used as the first mask,
The second step includes
Forming the gate insulating layer on the gate electrode layer;
The third step includes
Forming a first semiconductor layer on the gate insulating layer;
Forming a second semiconductor layer having one conductivity on the first semiconductor layer;
Forming a second light absorption layer to which hydrogen or an inert gas is added on the second semiconductor layer;
By irradiating the second laser beam from the second light absorption layer side through the second photomask, the second light absorption layer in the region irradiated with the second laser beam is removed. Process,
By using the remaining second light absorption layer as a second mask and etching the second semiconductor layer and the first semiconductor layer, the semiconductor layer having one conductivity and the semiconductor layer are respectively etched. Forming, and
The fourth step includes
By irradiating the third laser beam through the third photomask from the side of the second light absorption layer used as the second mask, the region of the region irradiated with the third laser beam is irradiated with the third laser beam. Removing the second light absorption layer, and using the remaining second light absorption layer as the source electrode layer and the drain electrode layer,
The first light absorption layer is formed of a material that absorbs the first laser beam,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second light absorption layer is formed using a material that absorbs the second and third laser beams.
請求項1または2において、前記第1乃至第3のレーザビームは、線状レーザビームであることを特徴とする半導体装置の作成方法。 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first to third laser beams are linear laser beams.
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