JP2001290171A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁表面を有する基
板上に薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成
された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関
する。特に、本発明は、画素部とその周辺に設けられた
駆動回路とを同一の基板上に有する液晶表示装置に代表
される電気光学装置、および電気光学装置を搭載した電
気装置に利用できる。なお、本明細書において半導体装
置とは、半導体特性を利用することで機能する装置全般
を指し、上記電気光学装置およびその電気光学装置を搭
載した電気装置をその範疇に含んでいる。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device having a circuit formed of a thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT) on a substrate having an insulating surface, and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention can be used for an electro-optical device typified by a liquid crystal display device having a pixel portion and a driver circuit provided therearound on the same substrate, and an electric device equipped with the electro-optical device. Note that in this specification, a semiconductor device generally means a device that functions by utilizing semiconductor characteristics, and includes the above-described electro-optical device and an electric device including the electro-optical device in its category.
【0002】[0002]
【従来の技術】絶縁表面を有する基板上にTFTを形成
する技術がさかんに開発されている。非晶質半導体(代
表的には非晶質シリコン)膜を活性層としたTFTは、
非晶質構造などに起因する電子物性的要因から、10cm
2/Vsec以上の電界効果移動度を得ることは不可能であっ
た。そのために、アクティブマトリクス型の液晶表示装
置においては、画素部において液晶を駆動するためのス
イッチング素子(画素TFT)として使用することはで
きても、画像表示を行うための駆動回路を形成すること
は不可能であった。従って、駆動回路はTAB(Tape A
utomated Bonding)方式やCOG(Chip on Glass)方
式を使ってドライバICなどを実装する技術が用いられ
ている。2. Description of the Related Art Techniques for forming a TFT on a substrate having an insulating surface have been actively developed. TFTs using an amorphous semiconductor (typically amorphous silicon) film as an active layer are:
10cm due to electronic physical factors caused by amorphous structure, etc.
It was impossible to obtain a field effect mobility of 2 / Vsec or more. Therefore, in an active matrix type liquid crystal display device, although it can be used as a switching element (pixel TFT) for driving liquid crystal in a pixel portion, it is not possible to form a driving circuit for performing image display. It was impossible. Therefore, the driving circuit is TAB (Tape A
A technique of mounting a driver IC or the like using a utomated bonding (COG) method or a COG (Chip on Glass) method has been used.
【0003】一方で、結晶構造を含む半導体(以下、結
晶質半導体とする)膜(代表的には、結晶質シリコン膜
あるいは多結晶シリコン膜)を活性層に利用したTFT
は高い電界効果移動度が得られることから、様々な機能
回路を同一のガラス基板上に形成することが可能とな
り、画素TFTの他に駆動回路においてシフトレジスタ
回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング
回路などを形成することができた。On the other hand, a TFT using a semiconductor film having a crystal structure (hereinafter, referred to as a crystalline semiconductor) (typically, a crystalline silicon film or a polycrystalline silicon film) as an active layer.
Since high field-effect mobility can be obtained, various functional circuits can be formed on the same glass substrate. In addition to pixel TFTs, a shift register circuit, a level shifter circuit, a buffer circuit, a sampling circuit, Etc. could be formed.
【0004】従来、上記のようなTFTの配線材料とし
ては、抵抗率の低いアルミニウム膜が多用されている。Conventionally, an aluminum film having a low resistivity has been frequently used as a wiring material for a TFT as described above.
【0005】大画面のアクティブマトリクス型の液晶表
示装置を実現するために、配線材料としてアルミニウム
(Al)や銅(Cu)といった材料が使用されていた。
これはアルミニウム(Al)や銅(Cu)ほど低抵抗な
材料がなく、大画面の表示装置を作製することはできな
かったためである。In order to realize a large screen active matrix type liquid crystal display device, a material such as aluminum (Al) or copper (Cu) has been used as a wiring material.
This is because there was no material having a lower resistance than aluminum (Al) or copper (Cu), and a large-screen display device could not be manufactured.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの材料
には耐食性や耐熱性が悪いといった欠点があるため、T
FTのゲート電極をこのような材料で形成することは必
ずしも好ましくなく、そのような材料をTFTの製造工
程に導入することは容易ではなく、アルミニウムを配線
材料として用いてTFTの作製を行った場合、熱処理に
よりヒロックやウィスカーなどが形成されたり、チャネ
ル形成領域にアルミニウム原子が拡散してしまうこと
で、TFTの動作不良やTFT特性の低下を引き起こし
ていた。However, these materials have disadvantages such as poor corrosion resistance and heat resistance.
It is not always preferable to form an FT gate electrode with such a material, and it is not easy to introduce such a material into a TFT manufacturing process. In the case where a TFT is manufactured using aluminum as a wiring material Hillocks and whiskers are formed by the heat treatment, and aluminum atoms diffuse into the channel formation region, thereby causing TFT malfunction and deterioration of TFT characteristics.
【0007】このため、アルミニウム(Al)や銅(C
u)などに代わる材料として、例えばタンタル(T
a)、チタン(Ti)を主成分とする材料を使用する試
みがなされている。タンタルやチタンは、アルミニウム
と比較すると抵抗率が高いという問題はあるが、耐熱性
が高いためである。For this reason, aluminum (Al) or copper (C
u) and the like, for example, tantalum (T
(a) Attempts have been made to use materials containing titanium (Ti) as a main component. Tantalum and titanium have a problem of higher resistivity than aluminum, but have high heat resistance.
【0008】また、TFTの特性から比較すると結晶質
半導体層で活性層を形成した方が優れているが、画素T
FTの他に各種回路に対応したTFTを作製するために
は、その製造工程が複雑なものとなり工程数が増加して
しまう問題がある。工程数の増加は製造コストの増加要
因になるばかりか、製造歩留まりを低下させる原因とな
ることは明らかである。In comparison with TFT characteristics, it is better to form an active layer using a crystalline semiconductor layer.
In order to manufacture a TFT corresponding to various circuits in addition to the FT, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated and the number of steps increases. It is clear that an increase in the number of steps not only causes an increase in manufacturing cost, but also causes a reduction in manufacturing yield.
【0009】しかし、画素部と駆動回路とでは、TFT
の回路の動作条件は必ずしも同一ではなく、そのことか
らTFTに要求される特性も少なからず異なっている。
例えば、nチャネル型TFTで形成される画素TFT
は、スイッチング素子として液晶に電圧を印加して駆動
させている。液晶は交流で駆動しているので、フレーム
反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。この方
式では消費電力を低く抑えるために、画素TFTに要求
される特性はオフ電流値(TFTがオフ動作時に流れる
ドレイン電流)を十分低くすることである。一方、駆動
回路のバッファ回路などには高い駆動電圧が印加される
ため、高電圧が印加されても壊れないように耐圧を高め
ておく必要がある。また電流駆動能力を高めるために、
オン電流値(TFTがオン動作時に流れるドレイン電
流)を十分確保する必要がある。However, in the pixel portion and the driving circuit, the TFT
The operating conditions of the circuit are not always the same, and the characteristics required for the TFT are not a little different.
For example, a pixel TFT formed of an n-channel TFT
Are driven by applying a voltage to a liquid crystal as a switching element. Since the liquid crystal is driven by alternating current, a method called frame inversion driving is often used. In this method, in order to suppress power consumption, a characteristic required of the pixel TFT is to sufficiently reduce an off-current value (a drain current flowing when the TFT is turned off). On the other hand, since a high driving voltage is applied to a buffer circuit or the like of a driving circuit, it is necessary to increase a withstand voltage so as not to be broken even when a high voltage is applied. Also, in order to increase the current drive capability,
It is necessary to ensure a sufficient on-current value (drain current flowing when the TFT is turned on).
【0010】オフ電流値を低減するためのTFTの構造
として、低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drai
n)構造が知られている。この構造はチャネル形成領域
と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域
またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加
した領域を設けたものであり、この領域をLDD領域と
呼んでいる。また、ホットキャリアによるオン電流値の
劣化を防ぐための手段として、LDD領域をゲート絶縁
膜を介してゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるG
OLD(Gate-drain Overlapped LDD)構造がある。こ
のような構造とすることで、ドレイン近傍の高電界が緩
和されてホットキャリア注入を防ぎ、劣化現象の防止に
有効であることが知られている。As a structure of a TFT for reducing an off-current value, a lightly doped drain (LDD) is used.
n) Structure is known. In this structure, a region doped with an impurity element at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region or a drain region formed by adding an impurity element at a high concentration. This region is referred to as an LDD region. Calling. As means for preventing deterioration of the on-current value due to hot carriers, a so-called GD in which an LDD region is arranged so as to overlap with a gate electrode via a gate insulating film is provided.
There is an OLD (Gate-drain Overlapped LDD) structure. With such a structure, it is known that a high electric field near the drain is relieved, hot carrier injection is prevented, and deterioration is effectively prevented.
【0011】しかし、画素TFTと、シフトレジスタ回
路やバッファ回路などの駆動回路のTFTとでは、その
バイアス状態も必ずしも同じではない。例えば、画素T
FTにおいてはゲートに大きな逆バイアス(nチャネル
型TFTでは負の電圧)が印加されるが、駆動回路のT
FTは基本的に逆バイアス状態で動作することはない。
また、GOLD構造はオン電流値の劣化を防ぐ効果は高
いが、単純にゲート電極と重ねて配置させるだけではオ
フ電流値が大きくなってしまう。一方、通常のLDD構
造はオフ電流値を抑える効果は高いが、ドレイン近傍の
電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐ効
果は低い。このような問題は、特に結晶質シリコンTF
Tにおいて、その特性が高まり、またアクティブマトリ
クス型液晶表示装置に要求される性能が高まるほど顕在
化してきている。従って、TFTの動作状態の違いを考
慮して、かつ、上記ホットキャリア効果を防ぐには、L
DD領域の不純物濃度やその分布などを最適なものとす
る必要がある。However, the bias state of the pixel TFT is not necessarily the same as that of the TFT of a driving circuit such as a shift register circuit or a buffer circuit. For example, the pixel T
In the FT, a large reverse bias (negative voltage in an n-channel TFT) is applied to the gate.
The FT basically does not operate in the reverse bias state.
The GOLD structure has a high effect of preventing the deterioration of the on-current value, but the off-current value is increased by simply arranging it on the gate electrode. On the other hand, the ordinary LDD structure has a high effect of suppressing the off-current value, but has a low effect of relaxing the electric field near the drain to prevent deterioration due to hot carrier injection. Such a problem is particularly problematic in crystalline silicon TF
In T, the characteristics have been enhanced, and the performance required for the active matrix type liquid crystal display device has been enhanced. Therefore, considering the difference in the operation state of the TFT and preventing the hot carrier effect,
It is necessary to optimize the impurity concentration and distribution of the DD region.
【0012】本発明はこのような問題点を解決するため
の技術であり、TFTを用いて作製するアクティブマト
リクス型の表示装置に代表される半導体装置において、
各回路の配線や電極の材料として抵抗率が低く、耐熱性
も十分高い材料を用いて形成することと、各回路に配置
されるTFTの構造を、回路の機能に応じて適切なもの
とすることにより、半導体装置の動作特性および信頼性
を向上させると共に、工程数を削減して製造コストの低
減および歩留まりの向上を実現することを目的としてい
る。The present invention is a technique for solving such a problem. In a semiconductor device typified by an active matrix type display device manufactured using a TFT,
The wiring and electrodes of each circuit are formed using a material having low resistivity and sufficiently high heat resistance, and the structure of the TFT arranged in each circuit is made appropriate according to the function of the circuit. Accordingly, it is an object to improve the operation characteristics and reliability of the semiconductor device, reduce the number of steps, and realize a reduction in manufacturing cost and an improvement in yield.
【0013】[0013]
【課題を解決する手段】上記問題点を解決するために、
本発明は、画素TFTおよび保持容量を有する画素部を
含む半導体装置であって、前記画素TFTは、半導体層
の第1の領域に設けられたチャネル形成領域、ソース領
域およびドレイン領域、前記第1の領域に接したゲート
絶縁膜ならびに該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、
前記保持容量は、前記半導体層の第2の領域、該第2の
領域に接した絶縁膜および該絶縁膜上の容量配線を有
し、前記第2の領域はn型またはp型を付与する不純物
元素を含み、前記第2の領域に接した絶縁膜の膜厚は、
前記第1の領域に接したゲート絶縁膜の膜厚よりも薄い
ことを特徴とする半導体装置である。In order to solve the above problems,
The present invention is a semiconductor device including a pixel portion having a pixel TFT and a storage capacitor, wherein the pixel TFT includes a channel forming region, a source region, and a drain region provided in a first region of a semiconductor layer. Having a gate insulating film in contact with the region and a gate electrode on the gate insulating film,
The storage capacitor has a second region of the semiconductor layer, an insulating film in contact with the second region, and a capacitor wiring on the insulating film, and the second region has an n-type or a p-type. The thickness of the insulating film including the impurity element and in contact with the second region is:
A semiconductor device, wherein the thickness of the gate insulating film in contact with the first region is smaller than that of the gate insulating film.
【0014】他の発明の構成は、画素TFTおよび保持
容量を有する画素部を含む半導体装置であって、前記画
素TFTは、半導体層の第1の領域に設けられたチャネ
ル形成領域、ソース領域およびドレイン領域、前記第1
の領域に接したゲート絶縁膜ならびに該ゲート絶縁膜上
のゲート電極を有し、前記画素TFTは、nチャネル型
TFTであって、前記保持容量は、前記半導体層の第2
の領域、該第2の領域に接した絶縁膜および該絶縁膜上
の容量配線を有し、前記第2の領域は、一導電型を付与
する不純物元素を1×1020atoms/cm3〜1×1021ato
ms/cm3の濃度範囲で含んでおり、前記第2の領域に接し
た絶縁膜の膜厚は、前記第1の領域に接したゲート絶縁
膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする半導体装置であ
る。According to another aspect of the invention, there is provided a semiconductor device including a pixel portion having a pixel TFT and a storage capacitor, wherein the pixel TFT includes a channel forming region, a source region, and a source region provided in a first region of a semiconductor layer. A drain region, the first
And a gate electrode on the gate insulating film, the pixel TFT is an n-channel TFT, and the storage capacitor is a second electrode of the semiconductor layer.
Region, an insulating film in contact with the second region, and a capacitor wiring on the insulating film. The second region contains an impurity element imparting one conductivity type at 1 × 10 20 atoms / cm 3 to 1 × 10 21 ato
ms / cm contains three concentration ranges, the film thickness of the insulating film is in contact with the second region, the semiconductor, characterized in that thinner than the thickness of the gate insulating film in contact with said first region Device.
【0015】また、他の発明の構成は、画素部と駆動回
路を同一基板上に有する半導体装置であって、前記駆動
回路は、pチャネル型TFTおよびnチャネル型TFT
を有し、前記nチャネル型TFTは、半導体層にチャネ
ル形成領域、ソース領域およびドレイン領域、LDD領
域、前記半導体層に接したゲート絶縁膜ならびに該ゲー
ト絶縁膜上にゲート電極を有し、前記ゲート電極は、第
1の導電層および第2の導電層を有し、前記第2の導電
層は、前記ゲート絶縁膜を介して前記LDD領域と重な
るように形成されていることを特徴とする半導体装置で
ある。According to another aspect of the invention, there is provided a semiconductor device having a pixel portion and a driving circuit on the same substrate, wherein the driving circuit includes a p-channel TFT and an n-channel TFT.
Wherein the n-channel TFT has a channel formation region in a semiconductor layer, a source region and a drain region, an LDD region, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, and a gate electrode on the gate insulating film, The gate electrode has a first conductive layer and a second conductive layer, and the second conductive layer is formed so as to overlap the LDD region via the gate insulating film. It is a semiconductor device.
【0016】また、他の発明の構成は、画素部および駆
動回路を同一基板上に有する半導体装置であって、前記
画素部は画素TFTおよび保持容量を有し、前記画素T
FTは、半導体層の第1の領域に設けられたチャネル形
成領域、ソース領域およびドレイン領域、前記第1の領
域に接したゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜上のゲート電
極を有し、前記画素TFTは、nチャネル型TFTであ
って、前記保持容量は、前記半導体層の第2の領域、該
第2の領域に接した絶縁膜および該絶縁膜上の容量配線
を有し、前記第2の領域に接した絶縁膜の膜厚は、前記
第1の領域に接したゲート絶縁膜の膜厚よりも薄く、前
記駆動回路はpチャネル型TFTおよびnチャネル型T
FTを有し、前記駆動回路のnチャネル型TFTの半導
体層は、チャネル形成領域、ソース領域およびドレイン
領域、LDD領域、前記半導体層に接したゲート絶縁
膜、該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、該ゲート電
極は、第1の導電層および第2の導電層を有し、前記第
2の導電層は、前記ゲート絶縁膜を介して前記LDD領
域と重なるように形成され、前記容量配線と同じ材料か
らなることを特徴とする半導体装置である。Another aspect of the invention is a semiconductor device having a pixel portion and a driver circuit on the same substrate, wherein the pixel portion has a pixel TFT and a storage capacitor, and
The FT includes a channel formation region, a source region, and a drain region provided in a first region of a semiconductor layer, a gate insulating film in contact with the first region, and a gate electrode on the gate insulating film. The TFT is an n-channel TFT, and the storage capacitor has a second region of the semiconductor layer, an insulating film in contact with the second region, and a capacitor wiring on the insulating film, The thickness of the insulating film in contact with the region is smaller than the thickness of the gate insulating film in contact with the first region, and the driving circuit includes a p-channel TFT and an n-channel TFT.
A semiconductor layer of an n-channel TFT of the driving circuit, a channel formation region, a source region and a drain region, an LDD region, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, and a gate electrode on the gate insulating film. The gate electrode has a first conductive layer and a second conductive layer, and the second conductive layer is formed so as to overlap the LDD region with the gate insulating film interposed therebetween; A semiconductor device comprising the same material as a wiring.
【0017】また、他の発明の構成は、画素部と駆動回
路を同一基板上に有する半導体装置であって、前記画素
部はnチャネル型TFTと保持容量を有し、前記保持容
量は、半導体層と、該半導体層に接する保持容量の誘電
体となる絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された容量配線
からなり、前記半導体層は、一導電型を付与する不純物
元素を1×1020atoms/cm3から1×1021atoms/cm3
の濃度範囲で含んでおり、前記nチャネル型TFTが形
成されない領域の前記絶縁膜の膜厚は、前記nチャネル
型TFTが形成された領域より薄くなっており、前記駆
動回路は、pチャネル型TFTとnチャネル型TFTを
有し、前記駆動回路のpチャネル型TFTおよび前記駆
動回路のnチャネル型TFTは、半導体層と、前記半導
体層に接するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲ
ート電極を有し、前記ゲート電極は、テーパー部を有す
る形状であることを特徴とする半導体装置である。Another aspect of the invention is a semiconductor device having a pixel portion and a driver circuit on the same substrate, wherein the pixel portion has an n-channel TFT and a storage capacitor, and the storage capacitor is a semiconductor device. A semiconductor layer, an insulating film serving as a dielectric of a storage capacitor in contact with the semiconductor layer, and a capacitor wiring formed on the insulating film. The semiconductor layer contains 1 × 10 20 of an impurity element imparting one conductivity type. atoms / cm 3 to 1 × 10 21 atoms / cm 3
The thickness of the insulating film in a region where the n-channel TFT is not formed is thinner than a region where the n-channel TFT is formed, and the driving circuit is a p-channel TFT. A p-channel TFT of the driver circuit and an n-channel TFT of the driver circuit include a semiconductor layer, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, and a gate over the gate insulating film. The semiconductor device has an electrode, and the gate electrode has a shape having a tapered portion.
【0018】また、他の発明の構成は、画素部と駆動回
路を同一基板上に有する半導体装置であって、前記画素
部はnチャネル型TFTと保持容量を有し、前記画素部
のnチャネル型TFTはチャネル形成領域と、前記チャ
ネル形成領域の外側にLDD領域と、前記LDD領域の
外側にソース領域もしくはドレイン領域と、を有する半
導体層と、前記半導体層に接したゲート絶縁膜と、前記
ゲート絶縁膜上にゲート電極とを有しており、前記ゲー
ト絶縁膜から連続して形成された前記保持容量の誘電体
となる絶縁膜は他の領域より膜厚が薄くなっており、前
記駆動回路は、pチャネル型TFTとnチャネル型TF
Tを有し、前記駆動回路のnチャネル型TFTはチャネ
ル形成領域と、前記チャネル形成領域の外側にLDD領
域と、前記LDD領域の外側にソース領域もしくはドレ
イン領域と、を有する半導体層と、前記半導体層に接す
るゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を
有しており、前記画素部のnチャネル型TFTのゲート
電極および前記駆動回路のnチャネル型TFTのゲート
電極は、テーパー部を有する形状であり、前記LDD領
域と一部が重なるように形成されていることを特徴とす
る半導体装置である。According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a pixel portion and a driver circuit on the same substrate, wherein the pixel portion has an n-channel TFT and a storage capacitor, A type TFT, a semiconductor layer having a channel formation region, an LDD region outside the channel formation region, a source region or a drain region outside the LDD region, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, A gate electrode formed on the gate insulating film, and an insulating film which is formed continuously from the gate insulating film and serves as a dielectric of the storage capacitor has a smaller thickness than other regions; The circuit consists of a p-channel TFT and an n-channel TF
An n-channel TFT of the driving circuit, the semiconductor layer having a channel formation region, an LDD region outside the channel formation region, and a source region or a drain region outside the LDD region; A gate insulating film in contact with the semiconductor layer; and a gate electrode on the gate insulating film. The gate electrode of the n-channel TFT in the pixel portion and the gate electrode of the n-channel TFT in the driving circuit are tapered. Wherein the semiconductor device is formed so as to partially overlap the LDD region.
【0019】また、上記の発明において、前記保持容量
を形成する容量配線と前記第2の導電層とはアルミニウ
ム(Al)または銅(Cu)から選ばれた元素、または
前記元素を成分とする化合物、または前記元素を組み合
わせた化合物材料からなることを特徴としている。In the above invention, the capacitor wiring forming the storage capacitor and the second conductive layer may be formed of an element selected from aluminum (Al) or copper (Cu), or a compound containing the element as a component. Or a compound material obtained by combining the above elements.
【0020】また、上記の発明において、前記第1の導
電層はタングステン(W)、タンタル(Ta)、チタン
(Ti)、モリブデン(Mo)から選ばれた元素、また
は前記元素を成分とする化合物、または前記元素を組み
合わせた化合物、または前記元素を成分とする窒化物、
前記元素を成分とするシリサイドから選ばれた材料から
なることを特徴としている。In the above invention, the first conductive layer is formed of an element selected from tungsten (W), tantalum (Ta), titanium (Ti), and molybdenum (Mo), or a compound containing the element as a component. , Or a compound of the above elements, or a nitride containing the above elements,
It is characterized by being made of a material selected from silicides containing the above elements as components.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】[実施例1]本発明の実施例につい
て、図1〜図5を用いて説明する。ここでは画素部の画
素TFTと、画素部の周辺に設けられる駆動回路のTF
Tを同一基板上に作製する方法について工程に従って詳
細に説明する。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the pixel TFT of the pixel portion and the TF of a driving circuit provided around the pixel portion are used.
A method for manufacturing T on the same substrate will be described in detail according to the steps.
【0022】図1(A)において、基板101には低ア
ルカリガラス基板や石英基板を用いることができる。本
実施例では低アルカリガラス基板を用いた。この場合、
ガラス歪み点よりも10〜20℃程度低い温度であらか
じめ熱処理しておいても良い。この基板101のTFT
を形成する表面には、基板101からの不純物拡散を防
ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化
窒化シリコン膜などの下地膜102を形成する。例え
ば、プラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oから作
製される酸化窒化シリコン膜を100nm、同様にSi
H4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜を200
nmの厚さに積層形成する。In FIG. 1A, a low alkali glass substrate or a quartz substrate can be used as the substrate 101. In this embodiment, a low alkali glass substrate was used. in this case,
The heat treatment may be performed in advance at a temperature lower by about 10 to 20 ° C. than the glass strain point. TFT of this substrate 101
A base film 102 such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed on the surface on which is formed to prevent impurity diffusion from the substrate 101. For example, SiH 4 in plasma CVD, the NH 3, N 2 silicon oxynitride film formed from the O 100 nm, similarly Si
A silicon oxynitride film made of H 4 and N 2 O
The layer is formed to a thickness of nm.
【0023】次に、20〜150nm(好ましくは30
〜80nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体膜10
3aを、プラズマCVD法やスパッタ法などの公知の方
法で形成する。本実施例では、プラズマCVD法で非晶
質シリコン膜を55nmの厚さに形成した。非晶質構造
を有する半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半
導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非
晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。ま
た、下地膜102と非晶質シリコン膜103aとは同じ
成膜法で形成することが可能であるので、両者を連続形
成しても良い。下地膜を形成した後、一旦大気雰囲気に
晒さないことでその表面の汚染を防ぐことが可能とな
り、作製するTFTの特性バラツキやしきい値電圧の変
動を低減させることができる(図1(A))。Next, 20 to 150 nm (preferably 30 nm)
Semiconductor film 10 having an amorphous structure with a thickness of
3a is formed by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 55 nm by a plasma CVD method. As the semiconductor film having an amorphous structure, there are an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film, and a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. Since the base film 102 and the amorphous silicon film 103a can be formed by the same film formation method, both may be formed continuously. After the formation of the base film, it is possible to prevent the surface from being contaminated by not once exposing it to the atmosphere, thereby reducing the variation in the characteristics of the TFT to be manufactured and the fluctuation of the threshold voltage (FIG. 1A )).
【0024】そして、公知の結晶化技術を使用して非晶
質シリコン膜103aから結晶質シリコン膜103bを
形成する。例えば、その方法としてレーザーアニール法
や熱アニール法(固相成長法)、またはラピットサーマ
ルアニール法(RTA法)を適用することができる。ま
た、熱アニールとRTA法またはレーザーアニール法を
組み合わせてもよい。前述のようなガラス基板や耐熱性
の劣るプラスチック基板を用いる場合には、特にレーザ
ーアニール法を適用することが好ましい。RTA法で
は、赤外線ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンランプなどを光源に用いる。Then, a crystalline silicon film 103b is formed from the amorphous silicon film 103a using a known crystallization technique. For example, a laser annealing method, a thermal annealing method (solid phase growth method), or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied as the method. Further, the thermal annealing may be combined with the RTA method or the laser annealing method. When a glass substrate or a plastic substrate having low heat resistance as described above is used, it is particularly preferable to apply a laser annealing method. In the RTA method, an infrared lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used as a light source.
【0025】本実施例では、特開平7−130652号
公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶
化法で結晶質シリコン膜103bを形成した。レーザー
による結晶化処理を行う場合には、結晶化の工程に先立
って、400〜500℃で1時間程度の熱処理を行い、
含有水素量を5atomic%以下にしてから結晶化させるこ
とが望ましい。非晶質シリコン膜を結晶化させると原子
の再配列が起こり緻密化するので、作製される結晶質シ
リコン膜の厚さは当初の非晶質シリコン膜の厚さ(本実
施例では55nm)よりも1〜15%程度減少した(図
1(B))。In this embodiment, the crystalline silicon film 103b is formed by a crystallization method using a catalytic element according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-130652. In the case of performing crystallization treatment by laser, prior to the crystallization step, heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour,
It is desirable to crystallize after reducing the hydrogen content to 5 atomic% or less. When the amorphous silicon film is crystallized, rearrangement of atoms occurs and the film becomes denser. Therefore, the thickness of the crystalline silicon film to be formed is larger than the initial thickness of the amorphous silicon film (55 nm in this embodiment). Was also reduced by about 1 to 15% (FIG. 1 (B)).
【0026】そして、結晶質シリコン膜103bを島状
に分割して、島状半導体層104〜107を形成する。
半導体層107は、後の画素TFTの活性層となる第1
の領域と後の保持容量の下部電極となる第2の領域を有
している。その後、プラズマCVD法またはスパッタ法
により50〜100nmの厚さの酸化シリコン膜による
マスク層108を形成する(図1(C))。Then, the crystalline silicon film 103b is divided into islands, and island-like semiconductor layers 104 to 107 are formed.
The semiconductor layer 107 is a first layer which becomes an active layer of a pixel TFT later.
And a second region that will be the lower electrode of the storage capacitor later. After that, a mask layer 108 of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 100 nm is formed by a plasma CVD method or a sputtering method (FIG. 1C).
【0027】そしてレジストマスク109を設け、nチ
ャネル型TFTを形成する島状半導体層105〜107
の全面にしきい値電圧を制御する目的で1×1016〜5
×1017atoms/cm3(1cm3に含まれる原子の個数を表
す単位としてatoms/cm3を使用する。)程度の濃度でp
型を付与する不純物元素としてボロン(B)を添加し
た。ボロン(B)の添加はイオンドープ法で実施しても
良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加
しておくこともできる。ここでのボロン(B)添加は必
ずしも必要でないが、ボロン(B)を添加した半導体層
110〜112はnチャネル型TFTのしきい値電圧を
所定の範囲内に収めるために形成することが好ましかっ
た(図1(D))。Then, a resist mask 109 is provided, and island-shaped semiconductor layers 105 to 107 for forming an n-channel TFT are formed.
1 × 10 16 to 5 for the purpose of controlling the threshold voltage
× 10 17 atoms / cm 3 (using the atoms / cm 3 as a unit representing the number of atoms contained in 1 cm 3.) P at a concentration of about
Boron (B) was added as an impurity element for imparting a mold. Boron (B) may be added by an ion doping method, or may be added simultaneously with the formation of the amorphous silicon film. Although the addition of boron (B) here is not always necessary, it is preferable that the semiconductor layers 110 to 112 to which boron (B) is added be formed so that the threshold voltage of the n-channel TFT falls within a predetermined range. It was good (FIG. 1 (D)).
【0028】次に、マスク層108をフッ酸などにより
除去して、図1(D)で添加した不純物元素を活性化さ
せる工程を行う。活性化は、窒素雰囲気中で500〜6
00℃で1〜4時間の熱処理や、レーザー活性化の方法
により行うことができる。また、両者を併用して行って
も良い。本実施例では、レーザー活性化の方法を用い、
KrFエキシマレーザー光(波長248nm)を用い、
線状ビームを形成して、発振周波数5〜50Hz、エネ
ルギー密度100〜500mJ/cm2として線状ビー
ムのオーバーラップ割合を80〜98%として走査し
て、島状半導体層が形成された基板全面を処理した。
尚、レーザー光の照射条件には何ら限定される事項はな
く、実施者が適宣決定すれば良い。Next, a step of removing the mask layer 108 with hydrofluoric acid or the like and activating the impurity element added in FIG. 1D is performed. Activation is performed in a nitrogen atmosphere at 500 to 6
It can be performed by a heat treatment at 00 ° C. for 1 to 4 hours or a laser activation method. Further, both may be performed in combination. In this embodiment, using a laser activation method,
Using KrF excimer laser light (wavelength 248 nm),
A linear beam is formed, scanning is performed with an oscillation frequency of 5 to 50 Hz, an energy density of 100 to 500 mJ / cm 2 , and an overlap ratio of the linear beam of 80 to 98%, and the entire surface of the substrate on which the island-shaped semiconductor layer is formed. Was processed.
There are no particular restrictions on the laser light irradiation conditions, and the conditions may be determined appropriately by the practitioner.
【0029】そして、ゲート絶縁膜113をプラズマC
VD法またはスパッタ法を用いて10〜150nmの厚
さでシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、120
nmの厚さで酸化窒化シリコン膜を形成する。ゲート絶
縁膜には、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層
構造として用いても良い(図2(A))。Then, the gate insulating film 113 is formed by plasma C
The insulating film containing silicon is formed with a thickness of 10 to 150 nm by a VD method or a sputtering method. For example, 120
A silicon oxynitride film is formed with a thickness of nm. As the gate insulating film, another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure (FIG. 2A).
【0030】次に、ゲート電極を形成するために導電層
を成膜する。この導電層は単層で形成しても良いが、必
要に応じて二層あるいは三層といった積層構造としても
良い。導電層114は代替材料として、タングステンシ
リサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを
適用しても良い。例えば、タングステン(W)は酸素濃
度を30ppm以下とすることで20μΩcm以下の比
抵抗値を実現することができた。Next, a conductive layer is formed to form a gate electrode. The conductive layer may be formed as a single layer, or may be formed as a two-layer or three-layer structure as necessary. As the conductive layer 114, tungsten silicide, titanium silicide, or molybdenum silicide may be used as an alternative material. For example, when tungsten (W) has an oxygen concentration of 30 ppm or less, a specific resistance of 20 μΩcm or less can be realized.
【0031】導電層114は200〜400nm(好ま
しくは250〜350nm)とすれば良い。本実施例で
は、導電層114に350nmの厚さのタングステンを
スパッタ法で形成した。このスパッタ法による成膜で
は、スパッタ用のガスのArに適量のXeやKrを加え
ておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を
防止することができる。尚、図示しないが、導電層11
4の下に2〜20nm程度の厚さでリン(P)をドープ
したシリコン膜を形成しておくことは有効である。これ
により、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化
防止を図ると同時に、導電層が微量に含有するアルカリ
金属元素がゲート絶縁膜113に拡散するのを防ぐこと
ができる(図2(B))。The conductive layer 114 may have a thickness of 200 to 400 nm (preferably, 250 to 350 nm). In this embodiment, 350 nm thick tungsten is formed in the conductive layer 114 by a sputtering method. In the film formation by the sputtering method, if an appropriate amount of Xe or Kr is added to Ar of the gas for sputtering, the internal stress of the film to be formed can be relaxed and the film can be prevented from peeling. Although not shown, the conductive layer 11
It is effective to form a silicon film doped with phosphorus (P) with a thickness of about 2 to 20 nm underneath. Thereby, the adhesion of the conductive film formed thereon is improved and oxidation is prevented, and at the same time, the diffusion of the alkali metal element contained in the conductive layer in the gate insulating film 113 can be prevented (FIG. 2). (B)).
【0032】次に、レジストマスク115〜118を形
成し、導電層をドライエッチングしてゲート電極119
〜122を形成する。Next, resist masks 115 to 118 are formed, and the conductive layer is dry-etched to form a gate electrode 119.
To 122 are formed.
【0033】この導電層がエッチングされる工程では、
ゲート電極が形成されていない領域(ゲート絶縁膜11
3と連続して形成された酸化窒化シリコン膜が露出して
いる部分)も同時に20〜50nm程度エッチングされ
て、膜厚が薄くなる。なお、本発明はこの膜厚の薄くな
った酸化窒化シリコン膜を保持容量の誘電体として用い
るため、保持容量の面積を大きくしなくても保持容量の
キャパシティを稼ぐことができる。In the step of etching the conductive layer,
A region where the gate electrode is not formed (gate insulating film 11
The portion where the silicon oxynitride film formed continuously with Step 3 is exposed) is also etched by about 20 to 50 nm at the same time, and the film thickness becomes thin. Note that, in the present invention, since the silicon oxynitride film having the reduced thickness is used as the dielectric of the storage capacitor, the capacity of the storage capacitor can be increased without increasing the area of the storage capacitor.
【0034】次いで、駆動回路のpチャネル型TFTの
ソース領域およびドレイン領域を形成するために、p型
を付与する不純物元素を添加する工程を行う。ここで
は、ゲート電極119をマスクとして、自己整合的に不
純物領域を形成する。このとき、nチャネル型TFTが
形成される領域はレジストマスク124で被覆してお
く。そして、ジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ
法で不純物領域123を形成した。この領域のボロン
(B)濃度は3×1020〜3×1021atoms/cm3となる
ようにする。本明細書中では、ここで形成された不純物
領域123に含まれるp型を付与する不純物元素の濃度
を(p+)と表す(図3(A))。Next, in order to form a source region and a drain region of the p-channel TFT of the driving circuit, a step of adding an impurity element imparting p-type is performed. Here, the impurity region is formed in a self-aligned manner using the gate electrode 119 as a mask. At this time, a region where the n-channel TFT is to be formed is covered with a resist mask 124. Then, the impurity region 123 was formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). The boron (B) concentration in this region is set to 3 × 10 20 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 . In this specification, the concentration of the impurity element imparting p-type contained in the impurity region 123 formed here is expressed as (p + ) (FIG. 3A).
【0035】本実施例では、レジストマスク124で半
導体層112の全面を覆っているが、容量配線を形成す
る領域にはレジストマスクを形成せずにp型を付与する
不純物元素を添加する工程を行ってもよい。In this embodiment, the entire surface of the semiconductor layer 112 is covered with the resist mask 124. However, a step of adding an impurity element imparting p-type without forming a resist mask in a region where a capacitor wiring is to be formed. May go.
【0036】次に、nチャネル型TFTにおいて、ソー
ス領域またはドレイン領域として機能する不純物領域の
形成を行った。レジストのマスク125〜128を形成
し、n型を付与する不純物元素が添加して不純物領域1
29〜132を形成した。これは、フォスフィン(PH
3)を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリン
(P)濃度を1×1020〜1×1021atoms/cm3とし
た。本明細書中では、ここで形成された不純物領域12
9〜132に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度
を(n+)と表す。マスク126により、後の第1のn
チャネル型TFTの活性層となる半導体層には、チャネ
ル形成領域とドレイン領域との間だけに不純物が添加さ
れない領域を形成する。アクティブマトリクス型液晶表
示装置において、高速動作を重視するのは、シフトレジ
スタ回路、分周波回路、信号分割回路、レベルシフタ回
路、バッファ回路等のロジック回路である。チャネル形
成領域の片側(ドレイン領域側)のみに不純物領域を形
成することで、できるだけ抵抗成分を低減させつつホッ
トキャリア対策を重視した構造にすることができる。ま
た、後の保持容量の下部電極となる半導体層(第2の領
域)上には、マスクが形成されていないため、半導体層
(第2の領域)に不純物元素が添加される。これにより
下部電極の導電率をあげることができる(図3
(B))。Next, in the n-channel TFT, an impurity region functioning as a source region or a drain region was formed. Resist masks 125 to 128 are formed, and an impurity element for imparting n-type
29 to 132 were formed. This is a phosphine (PH
3 ), and the phosphorus (P) concentration in this region was set to 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . In this specification, the impurity region 12 formed here is used.
The concentration of the impurity element imparting n-type contained in 9 to 132 is represented by (n + ). The mask 126 allows the first n
In a semiconductor layer serving as an active layer of a channel type TFT, a region to which an impurity is not added is formed only between a channel formation region and a drain region. In the active matrix type liquid crystal display device, high-speed operation is emphasized by logic circuits such as a shift register circuit, a frequency dividing circuit, a signal dividing circuit, a level shifter circuit, and a buffer circuit. By forming the impurity region only on one side (drain region side) of the channel formation region, a structure in which resistance components are reduced as much as possible and hot carrier measures are emphasized can be achieved. In addition, since a mask is not formed over a semiconductor layer (a second region) to be a lower electrode of a storage capacitor later, an impurity element is added to the semiconductor layer (a second region). This can increase the conductivity of the lower electrode (see FIG. 3).
(B)).
【0037】不純物領域129〜132には、既に前工
程で添加されたリン(P)またはボロン(B)が含まれ
ているが、それに比して十分に高い濃度でリン(P)が
添加されるので、前工程で添加されたリン(P)または
ボロン(B)の影響は考えなくても良い。また、不純物
領域129に添加されたリン(P)濃度は図3(A)で
添加されたボロン(B)濃度の1/2〜1/3なのでp
型が確保され、TFTの特性に何ら影響を与えることは
なかった。The impurity regions 129 to 132 contain phosphorus (P) or boron (B) already added in the previous step, but phosphorus (P) is added at a sufficiently high concentration. Therefore, it is not necessary to consider the influence of phosphorus (P) or boron (B) added in the previous step. Further, the concentration of phosphorus (P) added to the impurity region 129 is 1 / to 1 / of the concentration of boron (B) added in FIG.
The mold was secured and had no effect on the characteristics of the TFT.
【0038】そして、画素TFTのLDD領域を形成す
るためのn型を付与する不純物添加の工程を行った。こ
こではゲート電極122をマスクとして自己整合的にn
型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。
添加するリン(P)の濃度は1×1016〜5×1018at
oms/cm3であり、図3(A)および図3(B)で添加す
る不純物元素の濃度よりも低濃度で添加することで、実
質的には不純物領域133、134、が形成される。本
明細書中では、この不純物領域133、134、に含ま
れるn型を付与する不純物元素の濃度を(n-)と表す
(図3(C))。Then, a step of adding an impurity for imparting n-type for forming an LDD region of the pixel TFT was performed. Here, n is self-aligned using gate electrode 122 as a mask.
An impurity element for imparting a mold was added by an ion doping method.
The concentration of phosphorus (P) to be added is 1 × 10 16 to 5 × 10 18 at
oms / cm 3 , and the impurity regions 133 and 134 are substantially formed by being added at a lower concentration than the concentration of the impurity element added in FIGS. 3A and 3B. In this specification, the concentration of the impurity element imparting n-type contained in the impurity regions 133 and 134 is expressed as (n − ) (FIG. 3C).
【0039】その後、それぞれの濃度で添加されたn型
またはp型を付与する不純物元素を活性化するために熱
処理工程を行う。この工程はファーネスアニール法、レ
ーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法
(RTA法)またはその組み合わせで行うことができ
る。ここではファーネスアニール法で活性化工程を行っ
た。熱処理は酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.
1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜800℃、代表
的には500〜600℃で行うものであり、本実施例で
は550℃で4時間の熱処理を行った。また、基板10
1に石英基板のような耐熱性を有するものを使用した場
合には、800℃で1時間の熱処理としても良く、不純
物元素の活性化と、該不純物元素が添加された不純物領
域とチャネル形成領域との接合を良好に形成することが
できた。Thereafter, a heat treatment step is performed to activate the impurity elements imparting n-type or p-type added at the respective concentrations. This step can be performed by a furnace annealing method, a laser annealing method, a rapid thermal annealing method (RTA method), or a combination thereof. Here, the activation step was performed by the furnace annealing method. The heat treatment has an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm.
The heat treatment is performed at 400 to 800 ° C., typically 500 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere of 1 ppm or less. In this embodiment, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. The substrate 10
When a heat-resistant material such as a quartz substrate is used for 1, heat treatment may be performed at 800 ° C. for 1 hour to activate the impurity element and to form an impurity region doped with the impurity element and a channel forming region. Was successfully formed.
【0040】この熱処理において、ゲート電極119〜
122を形成する金属膜は、表面から5〜80nmの厚
さで導電層119b〜122bが形成される。例えば、
導電層119〜122がタングステン(W)の場合には
窒化タングステン(WN)が形成され、タンタル(T
a)の場合には窒化タンタル(TaN)を形成すること
ができる。また、導電層119b〜122bは、窒素ま
たはアンモニアなどを用いた窒素を含むプラズマ雰囲気
にゲート電極119〜122を晒しても同様に形成する
ことができる。さらに、3〜100%の水素を含む雰囲
気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行
い、島状半導体層を水素化する工程を行った。この工程
は熱的に励起された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。水素化の他の手段とし
て、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を
用いる)を行っても良い。In this heat treatment, the gate electrodes 119 to 119
In the metal film forming 122, conductive layers 119b to 122b are formed with a thickness of 5 to 80 nm from the surface. For example,
When the conductive layers 119 to 122 are tungsten (W), tungsten nitride (WN) is formed and tantalum (T
In the case of a), tantalum nitride (TaN) can be formed. Further, the conductive layers 119b to 122b can be formed in a similar manner even when the gate electrodes 119 to 122 are exposed to a plasma atmosphere containing nitrogen using nitrogen or ammonia. Further, heat treatment was performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% of hydrogen to hydrogenate the island-shaped semiconductor layer. In this step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
【0041】島状半導体層が、非晶質シリコン膜から触
媒元素を用いる結晶化の方法で作製された場合、島状半
導体層中には微量の触媒元素が残留した。勿論、そのよ
うな状態でもTFTを完成させることが可能であるが、
残留する触媒元素を少なくともチャネル形成領域から除
去する方がより好ましかった。この触媒元素を除去する
手段の一つにリン(P)によるゲッタリング作用を利用
する手段があった。ゲッタリングに必要なリン(P)の
濃度は図3(B)で形成した不純物領域(n+)と同程
度であり、ここで実施される活性化工程の熱処理によ
り、nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTのチ
ャネル形成領域から触媒元素をゲッタリングすることが
できた(図4(A))。When the island-like semiconductor layer was formed from an amorphous silicon film by a crystallization method using a catalyst element, a trace amount of the catalyst element remained in the island-like semiconductor layer. Of course, it is possible to complete the TFT in such a state,
It was more preferable to remove the remaining catalyst element from at least the channel formation region. One of the means for removing the catalytic element is a means utilizing the gettering action of phosphorus (P). The concentration of phosphorus (P) necessary for gettering is almost the same as that of the impurity region (n + ) formed in FIG. 3B, and the heat treatment in the activation step performed here causes the n-channel TFT and the p-type. The catalyst element could be gettered from the channel formation region of the channel type TFT (FIG. 4A).
【0042】図6(A)および図7(A)はここまでの
工程におけるTFTの上面図であり、A−A'断面およ
びB−B'断面は図3(D)のA−A'およびB−B'に
対応している。図6および図7の上面図はゲート絶縁膜
を省略しているが、ここまでの工程で少なくとも島状半
導体層104〜107上にゲート電極119〜122が
図に示すように形成されている。FIGS. 6A and 7A are top views of the TFT in the steps up to here, and the AA 'section and the BB' section are taken along AA 'and FIG. 3D. BB '. Although the gate insulating film is omitted in the top views of FIGS. 6 and 7, gate electrodes 119 to 122 are formed on at least the island-shaped semiconductor layers 104 to 107 as shown in FIGS.
【0043】活性化および水素化の工程が終了したら、
画素部に容量配線を形成するためにアルミニウムを主成
分とする膜を成膜した。低抵抗材料であるアルミニウム
(Al)や銅(Cu)を主成分とする材料を用いて形成
するとよい。本実施例ではチタン(Ti)を0.1〜2
重量%含むアルミニウム(Al)膜135を成膜して、
この膜をパターニングして、ゲート配線137、13
8、保持容量の上部電極となる容量配線139を形成し
た(図4(B)、(C))。When the activation and hydrogenation steps are completed,
In order to form a capacitor wiring in the pixel portion, a film containing aluminum as a main component was formed. It is preferable to use a material whose main component is aluminum (Al) or copper (Cu) which is a low-resistance material. In this embodiment, titanium (Ti) is contained in an amount of 0.1 to 2%.
The aluminum (Al) film 135 containing the weight% is formed,
This film is patterned to form gate wirings 137 and 13
8. A capacitor wiring 139 serving as an upper electrode of the storage capacitor was formed (FIGS. 4B and 4C).
【0044】図6(B)および図7(B)はこの状態の
上面図を示し、A−A'断面およびB−B'断面は図4
(B)のA−A'およびB−B'に対応している。図6
(B)および図7(B)において、領域120cにみら
れるように、ゲート配線137、138の一部は、ゲー
ト電極119、120、122の一部と重なり電気的に
接触している。FIGS. 6B and 7B show top views in this state, and the AA 'section and the BB' section are shown in FIG.
(B) corresponds to AA ′ and BB ′. FIG.
7B, part of the gate wirings 137 and 138 overlap with part of the gate electrodes 119, 120, and 122 and are in electrical contact with each other as seen in the region 120c.
【0045】つぎに、保護絶縁膜140を形成する。保
護絶縁膜140は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層
膜で形成すればよい。いずれにしても、保護絶縁膜14
0は、無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜140
の膜厚は100〜200nmとする。本実施例では、酸
化シリコン膜を用い、プラズマCVD法で、オルトケイ
酸テトラエチル(Tetraethyl Orthosilicate:TEO
S)とO2とを混合し、反応圧力10Pa、基板温度3
00〜400℃とし、高周波(13.56MHz)、電
力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成す
る。Next, a protective insulating film 140 is formed. The protective insulating film 140 may be formed using a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film obtained by combining these. In any case, the protective insulating film 14
0 is formed from an inorganic insulating material. Protective insulating film 140
Has a thickness of 100 to 200 nm. In this embodiment, a silicon oxide film is used and a plasma CVD method is used to form tetraethyl orthosilicate (TEO).
S) and O 2 were mixed, the reaction pressure was 10 Pa, and the substrate temperature was 3
It is formed by discharging at a high frequency (13.56 MHz) and a power density of 0.5 to 0.8 W / cm 2 at a temperature of 00 to 400 ° C.
【0046】この後、平坦化させるために、平均厚1.
0〜2.0μmの有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜1
41を形成する。有機絶縁物材料としては、有機樹脂材
料のポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドア
ミド、BCB(ベンゾシクロブテン)などを使用するこ
とができる。基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイ
ミドを用いる場合には、2液性のものを用い、主材と硬
化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布し
た後、ホットプレートで80℃で60秒の予備加熱を行
い、さらにクリーンオーブンで250℃で60分焼成し
て形成することができる。Thereafter, in order to flatten, an average thickness of 1.
Interlayer insulating film 1 made of an organic insulating material of 0 to 2.0 μm
41 is formed. As the organic insulator material, an organic resin material such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, and BCB (benzocyclobutene) can be used. In the case of using a polyimide of a type which is thermally polymerized after coating on a substrate, a two-component type is used. After mixing a main material and a curing agent, the solution is applied to the entire surface of the substrate using a spinner. The film can be formed by performing preliminary heating at 60 ° C. for 60 seconds and further firing at 250 ° C. for 60 minutes in a clean oven.
【0047】平坦化以外に、一般に誘電率が低い有機樹
脂材料を用いて層間絶縁膜を形成するのは、寄生容量を
低減することができるからである。しかし、吸湿性があ
るため保護膜としては適さないので、本実施例のよう
に、保護絶縁膜140として形成した酸化シリコン膜な
どと組み合わせて用いる必要がある。In addition to the planarization, the reason why the interlayer insulating film is generally formed using an organic resin material having a low dielectric constant is that the parasitic capacitance can be reduced. However, since it is not suitable as a protective film because of its hygroscopicity, it must be used in combination with a silicon oxide film or the like formed as the protective insulating film 140 as in this embodiment.
【0048】層間絶縁膜141を形成した後、所定のパ
ターンのレジストマスクを形成し、島状半導体層に形成
されたソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホ
ールを形成する。この場合、エッチングガスにCF4、
O2、Heの混合ガスを用い、有機樹脂材料からなる層
間絶縁膜141をまずエッチングし、さらに、島状半導
体層との選択比を高めるために、エッチングガスをCH
F3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることに
より、良好なコンタクトホールを形成することができ
る。After forming the interlayer insulating film 141, a resist mask having a predetermined pattern is formed, and a contact hole reaching the source region and the drain region formed in the island-shaped semiconductor layer is formed. In this case, CF 4 ,
First, the interlayer insulating film 141 made of an organic resin material is etched using a mixed gas of O 2 and He.
By etching the gate insulating film is switched to F 3, it is possible to form a good contact hole.
【0049】ソース、ドレイン配線を形成するために、
本実施例では、チタン(Ti)膜を50〜150nmの
厚さで形成し、その上に重ねてアルミニウム(Al)膜
を300〜400nmの厚さで形成する。また、Ti/
TiN/Alでなる積層にしてもよい。In order to form source and drain wirings,
In this embodiment, a titanium (Ti) film is formed with a thickness of 50 to 150 nm, and an aluminum (Al) film is formed thereon with a thickness of 300 to 400 nm. Also, Ti /
It may be a laminate made of TiN / Al.
【0050】画素電極として、酸化インジウム(In2
O3)や酸化インジウム酸化スズ合金(In2O3―Sn
O2;ITO)透明導電膜のなどをスパッタ法や真空蒸
着法などを用いて、透明導電膜を形成する。このような
材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しか
し、特にITOのエッチングは残渣が発生しやすいの
で、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム
酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。酸
化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ITO
に対して熱安定性にも優れているので、ドレイン配線の
端面で接触するAlとの腐蝕反応を防止できる。同様
に、酸化亜鉛(ZnO)も適した材料であり、さらに可
視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム(Ga)
を添加した酸化亜鉛(ZnO:Ga)などを用いること
ができる。本実施例では透明導電膜として酸化インジウ
ム酸化亜鉛合金を用いて、画素電極156を形成する。As a pixel electrode, indium oxide (In 2
O 3 ) and indium tin oxide alloy (In 2 O 3 —Sn)
O 2 ; ITO) A transparent conductive film is formed by sputtering or vacuum evaporation. The etching of such a material is performed using a hydrochloric acid-based solution. However, in particular, since etching of ITO easily generates residues, an indium oxide-zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO) may be used in order to improve the etching processability. Indium oxide zinc oxide alloy has excellent surface smoothness,
Therefore, it is possible to prevent a corrosion reaction with Al contacting at the end face of the drain wiring. Similarly, zinc oxide (ZnO) is also a suitable material, and gallium (Ga) is used to further increase the transmittance and conductivity of visible light.
For example, zinc oxide (ZnO: Ga) to which is added. In this embodiment, the pixel electrode 156 is formed using an indium zinc oxide alloy as a transparent conductive film.
【0051】フォトマスクによりレジストマスクパター
ンを形成し、エッチングによってソース配線142、1
44、145、147とドレイン配線143、146、
148、149を形成する(図5(A))。A resist mask pattern is formed using a photomask, and the source wirings 142 and 1 are formed by etching.
44, 145, 147 and drain wirings 143, 146,
148 and 149 are formed (FIG. 5A).
【0052】図6(C)および図7(C)のはこの状態
の上面図を示し、A−A'断面およびB−B'断面は図5
(A)のA−A'およびB−B'に対応している。図6
(C)と図7(C)では第1の層間絶縁膜を省略して示
すが、島状半導体層104、105、107の図示され
ていないソースおよびドレイン領域にソース配線14
2、145、147とドレイン配線143、146、1
49が層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介し
て接続している。FIGS. 6C and 7C show top views in this state, and the AA 'section and the BB' section are shown in FIG.
(A) corresponds to AA ′ and BB ′. FIG.
In FIG. 7C and FIG. 7C, the first interlayer insulating film is omitted, but the source wiring 14 is formed in the not-shown source and drain regions of the island-shaped semiconductor layers 104, 105, and 107.
2, 145, 147 and drain wirings 143, 146, 1
Reference numeral 49 is connected via a contact hole formed in the interlayer insulating film.
【0053】こうして同一基板上に、駆動回路のTFT
と画素部の画素TFTとを有した基板を完成させること
ができた。駆動回路250にはpチャネル型TFT20
1、第1のnチャネル型TFT202、第2のnチャネ
ル型TFT203、画素部251には画素TFT20
4、保持容量205が形成した。本明細書では便宜上こ
のような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。Thus, on the same substrate, the TFT of the driving circuit
And a substrate having pixel TFTs in the pixel portion. The drive circuit 250 includes a p-channel TFT 20
1, a first n-channel TFT 202, a second n-channel TFT 203, and a pixel TFT 251 in a pixel portion 251.
4. A storage capacitor 205 was formed. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
【0054】駆動回路のpチャネル型TFT201に
は、島状半導体層104にチャネル形成領域206、ソ
ース領域207a、207b、ドレイン領域208a,
208bを有している。第1のnチャネル型TFT20
2には、島状半導体層105にチャネル形成領域20
9、ゲート電極129と重なるLDD領域210(以
降、このようなLDD領域をLovと記す。ovはoverの意
味で付している。)、ソース領域212、ドレイン領域
211を有している。このLov領域のチャネル長方向の
長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.0〜1.5
μmとした。第2のnチャネル型TFT203には、島
状半導体層106にチャネル形成領域213、LDD領
域214,215、ソース領域216、ドレイン領域2
17を有している。このLDD領域はLov領域とゲート
電極121と重ならないLDD領域(以降、このような
LDD領域をLoffと記す。offはoffsetの意味で付して
いる。)とが形成され、このLoff領域のチャネル長方
向の長さは0.3〜2.0μm、好ましくは0.5〜
1.5μmである。画素TFT204には、島状半導体
層107にチャネル形成領域218、219、Loff領
域220〜223、ソースまたはドレイン領域224〜
226を有している。Loff領域のチャネル長方向の長
さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.5〜2.5μ
mである。さらに、上部電極(容量配線)139と、誘
電体(ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜)と、下
部電極(画素TFT204のドレイン領域226に接続
し、n型を付与する不純物元素が添加された半導体層)
227とからなる保持容量205が形成されている。図
5では画素TFT204をダブルゲート構造としたが、
シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設
けたマルチゲート構造としても差し支えない。In the p-channel TFT 201 of the driving circuit, the channel forming region 206, the source regions 207a and 207b, the drain region 208a,
208b. First n-channel TFT 20
2 includes a channel formation region 20 in the island-shaped semiconductor layer 105.
9, an LDD region 210 overlapping with the gate electrode 129 (hereinafter, such an LDD region is referred to as Lov; ov is denoted by over), a source region 212, and a drain region 211. The length of the Lov region in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.0 to 1.5 μm.
μm. In the second n-channel TFT 203, a channel formation region 213, LDD regions 214 and 215, a source region 216, and a drain region 2 are formed in the island-shaped semiconductor layer 106.
17. This LDD region is formed with an Lov region and an LDD region that does not overlap with the gate electrode 121 (hereinafter, such an LDD region is referred to as Loff, and off is denoted by offset), and the channel of the Loff region is formed. The length in the long direction is 0.3 to 2.0 μm, preferably 0.5 to
1.5 μm. In the pixel TFT 204, channel forming regions 218 and 219, Loff regions 220 to 223, source or drain regions 224 to
226. The length of the Loff region in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.5 to 2.5 μm.
m. Further, an upper electrode (capacitance wiring) 139, a dielectric (an insulating film made of the same material as the gate insulating film), and a lower electrode (an impurity element which is connected to the drain region 226 of the pixel TFT 204 and imparts n-type are added. Semiconductor layer)
227 are formed. Although the pixel TFT 204 has a double gate structure in FIG. 5,
A single gate structure may be used, or a multi-gate structure provided with a plurality of gate electrodes may be used.
【0055】さらに、図5(B)に示すように、柱状の
スペーサ150を形成する。柱状のスペーサ150は、
本実施例ではJSR社製のNN700を用い、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
(好ましくは、図36で示すように、柱状スペーサ15
0の形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにする
と、対向側の基板を合わせたときに液晶表示パネルとし
ての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐
状、角錐状など特別の限定はないが、例えば円錐状とし
たときに具体的には、高さHを1.2〜5μmとし、平
均半径L1を5〜7μm、平均半径L1と底部の半径L
2との比を1対1.5とする。このとき側面のテーパー
角は±15°以下とする。)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。Further, as shown in FIG. 5B, a columnar spacer 150 is formed. The columnar spacer 150 is
In this embodiment, NN700 manufactured by JSR Co., Ltd. is applied by a spinner, and then exposed and developed to a predetermined pattern (preferably, as shown in FIG.
If the shape of 0 is a column and the top is flat, mechanical strength as a liquid crystal display panel can be secured when the substrates on the opposite side are combined. The shape is not particularly limited to a conical shape or a pyramid shape. For example, when the shape is a conical shape, specifically, the height H is 1.2 to 5 μm, the average radius L1 is 5 to 7 μm, and the average radius L1 is Bottom radius L
The ratio to 2 is 1: 1.5. At this time, the taper angle of the side surface is set to ± 15 ° or less. ). Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like.
【0056】スペーサの配置は任意に決定すれば良い
が、好ましくは、図5(B)に示すように、画素部にお
いてはドレイン配線149のコンタクト部と重ねてその
部分を覆うように柱状スペーサ150を形成すると良
い。コンタクト部は平坦性が損なわれこの部分では液晶
がうまく配向しなくなるので、このようにしてコンタク
ト部にスペーサ用の樹脂を充填する形で柱状スペーサ1
50を形成することで、ディスクリネーションなどを防
止することができる。The arrangement of the spacers may be determined arbitrarily. Preferably, as shown in FIG. 5B, in the pixel portion, the columnar spacer 150 is overlapped with the contact portion of the drain wiring 149 so as to cover the contact portion. Should be formed. Since the flatness of the contact portion is impaired and the liquid crystal is not well aligned in this portion, the columnar spacer 1 is filled in such a manner that the contact portion is filled with the resin for the spacer.
By forming 50, disclination and the like can be prevented.
【0057】図5(B)に示すように、柱状スペーサ1
50の作製過程での側面を保護する保護膜151が形成
される。As shown in FIG. 5B, the columnar spacer 1
A protective film 151 for protecting the side surface in the process of manufacturing 50 is formed.
【0058】その後、アクティブマトリクス基板の表面
に配向膜(図示せず)を形成した後、ラビング処理を施
して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向す
るようにした。画素部に設けた柱状スペーサ150の端
部からラビング方向に対してラビングされない領域が2
μm以下となるようにした。また、ラビング処理では静
電気の発生がしばしば問題となるが、駆動回路のTFT
上にもスペーサ150を形成しておくと、スペーサとし
ての本来の役割と、静電気からTFTを保護する効果を
得ることができる。Thereafter, after forming an alignment film (not shown) on the surface of the active matrix substrate, a rubbing treatment was performed so that the liquid crystal molecules were aligned with a certain pretilt angle. A region that is not rubbed in the rubbing direction from the end of the columnar spacer 150 provided in the pixel portion is 2
μm or less. In addition, the generation of static electricity is often a problem in the rubbing process.
If the spacer 150 is formed thereon, the original role of the spacer and the effect of protecting the TFT from static electricity can be obtained.
【0059】以上により、基板間隔を保持する柱状スペ
ーサ150が基板101と一体化したアクティブマトリ
クス基板が完成する。As described above, an active matrix substrate in which the columnar spacer 150 for maintaining the substrate interval is integrated with the substrate 101 is completed.
【0060】アクティブマトリクス基板と対になる対向
基板には、基板上に遮光膜230、図示しないカラーフ
ィルター、透明導電膜231および配向膜232が形成
されている。遮光膜230はTi、Cr、Alなどを1
50〜300nmの厚さで形成する。On the counter substrate that is paired with the active matrix substrate, a light-shielding film 230, a color filter (not shown), a transparent conductive film 231 and an alignment film 232 are formed on the substrate. The light shielding film 230 is made of Ti, Cr, Al or the like.
It is formed with a thickness of 50 to 300 nm.
【0061】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせる。
この後、基板の隙間に液晶材料234を注入し、封止剤
(図示せず)によって完全に封止して、液晶パネルが完
成する(図11)。Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed is bonded to the counter substrate.
Thereafter, a liquid crystal material 234 is injected into the gap between the substrates, and completely sealed with a sealant (not shown), thereby completing a liquid crystal panel (FIG. 11).
【0062】以上の様に本発明によると、保持容量を形
成する絶縁膜が他の領域より薄くなっており、さらに半
導体層に不純物が高い濃度で添加されているため、小さ
な面積で大きなキャパシティを有する保持容量を形成す
ることができる。これまで保持容量を大きくするかわり
に開口率が下がってしまうという問題があったが、本発
明によると、開口率が高いまま大きなキャパシティを有
する保持容量を形成することができる。また、不純物の
活性化工程の時に、LDD領域を遮る第2の導電層が形
成されていないため、LDD領域の活性化も十分行うこ
とができる。As described above, according to the present invention, the insulating film forming the storage capacitor is thinner than the other regions, and the semiconductor layer is doped with impurities at a high concentration. Can be formed. There has been a problem that the aperture ratio decreases instead of increasing the storage capacitance. However, according to the present invention, a storage capacitor having a large capacity can be formed while the aperture ratio is high. In addition, since the second conductive layer that blocks the LDD region is not formed at the time of the impurity activation step, the LDD region can be sufficiently activated.
【0063】また、画素TFTおよび駆動回路が要求す
る仕様に応じて各回路を構成するTFTの構造を最適化
し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上させることを
可能とすることができる。さらにゲート電極を耐熱性を
有する導電性材料で形成することによりLDD領域やソ
ース領域およびドレイン領域の活性化を容易とし、ゲー
ト配線低抵抗材料で形成することにより、配線抵抗を十
分低減できる。従って、画素部(画面サイズ)が4イン
チクラス以上の表示装置に適用することができる。Further, it is possible to optimize the structure of the TFT constituting each circuit according to the specifications required by the pixel TFT and the driving circuit, and to improve the operation performance and reliability of the semiconductor device. Further, the gate electrode is formed of a conductive material having heat resistance, thereby facilitating activation of the LDD region, the source region, and the drain region, and the wiring resistance can be sufficiently reduced by forming the gate wiring with a low-resistance material. Therefore, the present invention can be applied to a display device having a pixel portion (screen size) of 4 inch class or more.
【0064】[実施例2]図15は本発明のTFTの構造
を説明するための図であり、半導体層のチャネル形成領
域と、LDD領域と、半導体層上のゲート絶縁膜と、ゲ
ート絶縁膜上のゲート電極とを有するTFTにおいて、
ゲート電極とLDD領域の位置関係を説明している。[Embodiment 2] FIG. 15 is a view for explaining the structure of the TFT of the present invention. The channel formation region of the semiconductor layer, the LDD region, the gate insulating film on the semiconductor layer, and the gate insulating film In a TFT having an upper gate electrode,
The positional relationship between the gate electrode and the LDD region is described.
【0065】図15(A)において、第1のnチャネル
型TFTについて説明する。チャネル形成領域209、
LDD領域210a、210b、ドレイン領域211を
有する半導体層と、その上のゲート絶縁膜113とゲー
ト電極120が設けられた構成を示している。LDD領
域は、チャネル形成領域とドレイン領域との間にのみ設
けられた片側LDD構造となっている。LDD領域21
0aはゲート絶縁膜113を介してゲート電極120と
重なるように設けられたLovとなっている。Lovはドレ
イン近傍で発生する高電界を緩和する作用があり、ホッ
トキャリアによる劣化を防ぐことができるため、制御回
路のシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ
回路などのnチャネル型TFTに用いるのに適してい
る。Referring to FIG. 15A, a first n-channel TFT will be described. A channel formation region 209,
This figure shows a configuration in which a semiconductor layer having LDD regions 210a and 210b and a drain region 211, and a gate insulating film 113 and a gate electrode 120 provided thereon are provided. The LDD region has a one-sided LDD structure provided only between the channel formation region and the drain region. LDD region 21
Oa is Lov provided so as to overlap the gate electrode 120 with the gate insulating film 113 interposed therebetween. Lov has a function of alleviating a high electric field generated near the drain, and can prevent deterioration due to hot carriers. Therefore, Lov is suitable for use in an n-channel TFT such as a shift register circuit of a control circuit, a level shifter circuit, and a buffer circuit. ing.
【0066】図15(B)において、第2のnチャネル
型TFTについて説明する。チャネル形成領域213、
LDD領域214a、214b、ドレイン領域(ソース
領域)216を有する半導体層と、半導体層の上にゲー
ト絶縁膜113とゲート電極121が設けられた構成を
示している。LDD領域214aはゲート絶縁膜113
を介してゲート電極121と重なるように設けられてい
る。また、LDD領域214bはゲート電極121と重
ならないように設けられたLoffとなっている。Loffは
オフ電流値を低減させる作用があり、LovとLoffとを
設けた構成にすることで、ホットキャリアによる劣化を
防ぐと同時にオフ電流値を低減させることができるた
め、制御回路のサンプリング回路のnチャネル型TFT
に用いるのに適している。Referring to FIG. 15B, a second n-channel TFT will be described. Channel forming region 213,
A semiconductor layer having LDD regions 214a and 214b and a drain region (source region) 216, and a structure in which a gate insulating film 113 and a gate electrode 121 are provided over the semiconductor layer are shown. The LDD region 214a is the gate insulating film 113
Are provided so as to overlap with the gate electrode 121 via the gate electrode 121. The LDD region 214b is Loff provided so as not to overlap with the gate electrode 121. Loff has an action of reducing the off-current value, and by providing Lov and Loff, the off-current value can be reduced while preventing deterioration due to hot carriers. n-channel type TFT
Suitable for use in
【0067】図15(C)において、画素TFTについ
て説明する。半導体層に、チャネル形成領域219、L
DD領域223、ドレイン領域226が設けられてい
る。LDD領域223は、ゲート電極122と重ならな
いように設けられたLoffであり、オフ電流値を効果的
に低減させることが可能であるため、画素TFTに用い
るのに適している。Referring to FIG. 15C, the pixel TFT will be described. In the semiconductor layer, a channel formation region 219, L
A DD region 223 and a drain region 226 are provided. The LDD region 223 is Loff provided so as not to overlap with the gate electrode 122 and can effectively reduce an off current value, and thus is suitable for use in a pixel TFT.
【0068】[実施例3]次にこのアクティブマトリクス
型液晶表示装置の構成を、図12の斜視図および図13
の上面図を用いて説明する。尚、図12と図13は、図
1〜図5と図11の断面構造図と対応付けるため、共通
の符号を用いている。また、図13で示すB―B'に沿
った断面構造は、図5に示す画素部の断面図に対応して
いる。[Embodiment 3] Next, the structure of this active matrix type liquid crystal display device will be described with reference to the perspective view of FIG.
This will be described with reference to the top view of FIG. 12 and 13 use the same reference numerals in order to correspond to the sectional structural views of FIGS. 1 to 5 and 11. The cross-sectional structure along BB 'shown in FIG. 13 corresponds to the cross-sectional view of the pixel portion shown in FIG.
【0069】図12においてアクティブマトリクス基板
は、ガラス基板101上に形成された、画素部306
と、走査信号駆動回路304と、画像信号駆動回路30
5で構成される。画素部には画素TFT204が設けら
れ、周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本と
して構成されている。走査信号駆動回路304と、画像
信号駆動回路305はそれぞれゲート配線137とソー
ス配線145で画素TFT204に接続している。ま
た、FPC731が外部入力端子734に接続され、入
力配線302、303でそれぞれの駆動回路に接続して
いる。In FIG. 12, the active matrix substrate is a pixel portion 306 formed on the glass substrate 101.
, Scanning signal driving circuit 304 and image signal driving circuit 30
5 is comprised. A pixel TFT 204 is provided in the pixel portion, and a driving circuit provided in the periphery is configured based on a CMOS circuit. The scanning signal driving circuit 304 and the image signal driving circuit 305 are connected to the pixel TFT 204 by a gate wiring 137 and a source wiring 145, respectively. Further, the FPC 731 is connected to the external input terminal 734, and is connected to each drive circuit through the input wirings 302 and 303.
【0070】図13は画素部306のほぼ一画素分を示
す上面図である。図示はしていないが、半導体層には、
ソース領域、ドレイン領域、n-領域でなるLoff領域が
形成されている。また、158はソース配線145とソ
ース領域224とのコンタクト部、159はドレイン領
域226とドレイン配線149のコンタクト部である。
保持容量205は、画素TFT204のドレイン領域2
26から延在する下部電極となる第2の領域の半導体層
227とゲート絶縁膜を介して上部電極となる容量配線
139が重なる領域で形成されている。FIG. 13 is a top view showing almost one pixel of the pixel section 306. FIG. Although not shown, the semiconductor layer includes:
An Loff region including a source region, a drain region, and an n − region is formed. 158 is a contact portion between the source wiring 145 and the source region 224, and 159 is a contact portion between the drain region 226 and the drain wiring 149.
The storage capacitor 205 is connected to the drain region 2 of the pixel TFT 204.
The semiconductor layer 227 in the second region serving as the lower electrode extending from 26 and the capacitor wiring 139 serving as the upper electrode overlap with the semiconductor layer 227 via the gate insulating film.
【0071】[実施例4]図10は液晶表示装置の入出力
端子、画素部、駆動回路の配置の一例を示す図である。
画素部306にはm本のゲート配線とn本のソース配線
がマトリクス状に交差している。例えば、画素密度がV
GAの場合、480本のゲート配線と640本のソース
配線が形成され、XGAの場合には768本のゲート配
線と1024本のソース配線が形成される。画素部の画
面サイズは、13インチクラスの場合対角線の長さは3
40mmとなり、18インチクラスの場合には460m
mとなる。このような液晶表示装置を実現するには、ゲ
ート配線を実施例1および実施例2で示したような低抵
抗材料で形成する必要がある。[Embodiment 4] FIG. 10 is a diagram showing an example of an arrangement of input / output terminals, a pixel portion, and a driving circuit of a liquid crystal display device.
In the pixel portion 306, m gate wirings and n source wirings intersect in a matrix. For example, if the pixel density is V
In the case of GA, 480 gate lines and 640 source lines are formed, and in the case of XGA, 768 gate lines and 1024 source lines are formed. The screen size of the pixel unit is 3 inches for a 13-inch class.
40mm, 460m for 18 inch class
m. In order to realize such a liquid crystal display device, it is necessary to form the gate wiring with a low resistance material as shown in the first and second embodiments.
【0072】画素部306の周辺には走査信号駆動回路
304と画像信号駆動回路305が設けられている。こ
れらの駆動回路のゲート配線の長さも画素部の画面サイ
ズの大型化と共に必然的に長くなるので、大画面を実現
するためには実施例1および実施例2で示したような低
抵抗材料で形成することが好ましい。A scanning signal driving circuit 304 and an image signal driving circuit 305 are provided around the pixel section 306. The length of the gate wiring of these driving circuits is inevitably increased with the increase in the screen size of the pixel portion. Therefore, in order to realize a large screen, a low-resistance material as described in the first and second embodiments is used. Preferably, it is formed.
【0073】また、本発明は入力端子301から各駆動
回路までを接続する入力配線302、303をゲート配
線と同じ材料で形成することができ、配線抵抗の低抵抗
化に寄与することができる。Further, according to the present invention, the input wirings 302 and 303 connecting the input terminal 301 to each drive circuit can be formed of the same material as the gate wiring, which can contribute to lowering the wiring resistance.
【0074】図37に入力端子部の形成工程を示す。図
10における入力端子部301部分のFーF'断面の一
部分を示している。実施例1の工程と関連付けるために
共通の番号で対応させている。なお、図37(A−2)
〜図37(E−2)は、端子部の形成工程に対応したT
FTの形成工程断面図を示したものである。FIG. 37 shows a process of forming an input terminal portion. FIG. 11 shows a part of a section taken along the line FF ′ of the input terminal portion 301 in FIG. 10. A common number is used for associating with the steps of the first embodiment. FIG. 37 (A-2)
To FIG. 37 (E-2) show T corresponding to the step of forming the terminal portion.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a step of forming an FT.
【0075】はじめに下地膜の形成された基板上に、駆
動回路部、画素部における層間絶縁膜141を形成する
工程で、有機樹脂材料のポリイミド、アクリル、ポリア
ミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテ
ン)などを使用して、層間絶縁膜141xを形成する
(図37(B))。First, in a step of forming an interlayer insulating film 141 in a drive circuit portion and a pixel portion on a substrate on which a base film is formed, an organic resin material such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, and BCB (benzocyclobutene) is used. The interlayer insulating film 141x is formed by using, for example, (FIG. 37B).
【0076】次に、ソース、ドレイン配線を形成するた
めの金属膜として例えばチタン(Ti)膜を50〜15
0nmの厚さで形成し、その上に重ねてアルミニウム
(Al)膜を300〜400nmの厚さで形成する。そ
の上に酸化インジウム(In2O3)や酸化インジウム酸
化スズ合金(In2O3―SnO2;ITO)透明導電膜
のなどをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて、透明導
電膜を形成する(図37(C)、(D))。Next, as a metal film for forming source and drain wirings, for example, a titanium (Ti) film is
An aluminum (Al) film is formed with a thickness of 300 to 400 nm on top of that. A transparent conductive film such as indium oxide (In 2 O 3 ) or an indium tin oxide alloy (In 2 O 3 —SnO 2 ; ITO) transparent conductive film is formed thereon by sputtering or vacuum evaporation. (FIGS. 37C and 37D).
【0077】その後、ソース、ドレイン配線と画素電極
の所定の形状にエッチングした後、柱状のスペーサ15
0を形成する際に、金属膜と透明導電膜とが剥がれない
ようにするため、抑えるようにスペーサ150xを形成
する。また、スペーサ150xを形成することで機械的
強度を上げることもできる(図37(E))。Thereafter, after the source and drain wirings and the pixel electrode are etched into predetermined shapes, the columnar spacers 15 are formed.
In order to prevent the metal film and the transparent conductive film from peeling when forming 0, a spacer 150x is formed so as to suppress the metal film and the transparent conductive film. Further, the mechanical strength can be increased by forming the spacer 150x (FIG. 37E).
【0078】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせた
後、アクティブマトリクス基板を回路と映像信号を入力
するための回路や、電力を供給するための電源等に接続
するため、端子部において、接続配線とFPC191を
異方性導電膜195によって電気的に接続する(図2
0)。After bonding the active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed to the counter substrate, the active matrix substrate is connected to a circuit for inputting a circuit and a video signal, and a power supply for supplying power. In the terminal portion, the connection wiring and the FPC 191 are electrically connected by an anisotropic conductive film 195 (FIG. 2).
0).
【0079】図20に示すように異方性導電膜195は
接着剤195a内に金やクロムなどでメッキされた数十
〜数百μm粒子195bにより構成され、この粒子19
5bが接続配線とFPCの配線191bとに接触するこ
とにより、アクティブマトリクス基板100とFPC1
91電気的に接続することができるが形成される。FP
C191は基板101との接着強度を高めるために、外
端子部の外側にはみだしており、端部には樹脂層192
が設けられ、機械的強度の高い接続部を得ることができ
る。As shown in FIG. 20, the anisotropic conductive film 195 is composed of tens to hundreds of μm particles 195 b plated with gold or chromium in an adhesive 195 a.
5b comes into contact with the connection wiring and the wiring 191b of the FPC, so that the active matrix substrate 100 and the FPC 1
91 can be electrically connected but formed. FP
C191 protrudes outside the external terminal portion in order to increase the adhesive strength to the substrate 101, and a resin layer 192 is provided at the end.
Is provided, and a connection part with high mechanical strength can be obtained.
【0080】[実施例5]図14は実施例1または実施
例2で示したアクティブマトリクス基板の回路構成の一
例であり、直視型の表示装置の回路構成を示す図であ
る。本実施例のアクティブマトリクス基板は、画像信号
駆動回路1001、走査信号駆動回路(A)1007、
走査信号駆動回路(B)1011、プリチャージ回路1
012、画素部1006を有している。尚、本明細書中
において記した駆動回路とは、画像信号駆動回路100
1、走査信号駆動回路(A)1007を含めた総称であ
る。[Embodiment 5] FIG. 14 is an example of the circuit configuration of the active matrix substrate shown in Embodiment 1 or 2, and is a diagram showing the circuit configuration of a direct-view display device. The active matrix substrate of this embodiment includes an image signal driving circuit 1001, a scanning signal driving circuit (A) 1007,
Scan signal drive circuit (B) 1011, precharge circuit 1
012 and a pixel portion 1006. Note that the driving circuit described in this specification is an image signal driving circuit 100.
1. General term including the scanning signal drive circuit (A) 1007.
【0081】画像信号駆動回路1001は、シフトレジ
スタ回路1002、レベルシフタ回路1003、バッフ
ァ回路1004、サンプリング回路1005を備えてい
る。また、走査信号駆動回路(A)1007は、シフト
レジスタ回路1008、レベルシフタ回路1009、バ
ッファ回路1010を備えている。走査信号駆動回路
(B)1011も同様な構成である。The image signal driving circuit 1001 includes a shift register circuit 1002, a level shifter circuit 1003, a buffer circuit 1004, and a sampling circuit 1005. The scan signal driver circuit (A) 1007 includes a shift register circuit 1008, a level shifter circuit 1009, and a buffer circuit 1010. The scanning signal driving circuit (B) 1011 has the same configuration.
【0082】シフトレジスタ回路1002、1008は
駆動電圧が5〜16V(代表的には10V)であり、こ
の回路を形成するCMOS回路のnチャネル型TFTは
図5の202で示される構造が適している。また、レベ
ルシフタ回路1003、1009やバッファ回路100
4、1010は駆動電圧が14〜16Vと高くなるが、
シフトレジスタ回路と同様に、図5のnチャネル型TF
T202を含むCMOS回路が適している。これらの回
路において、ゲートをマルチゲート構造で形成すると耐
圧が高まり、回路の信頼性を向上させる上で有効であ
る。The shift register circuits 1002 and 1008 have a drive voltage of 5 to 16 V (typically 10 V). The n-channel TFT of the CMOS circuit forming this circuit has a structure shown by 202 in FIG. I have. Also, the level shifter circuits 1003 and 1009 and the buffer circuit 100
For 4,1010, the driving voltage is as high as 14 to 16 V,
Similarly to the shift register circuit, the n-channel type TF shown in FIG.
CMOS circuits including T202 are suitable. In these circuits, forming the gate in a multi-gate structure increases the withstand voltage, which is effective in improving the reliability of the circuit.
【0083】サンプリング回路1005は駆動電圧が1
4〜16Vであるが、極性が交互に反転して駆動される
上、オフ電流値を低減させる必要があるため、図5のn
チャネル型TFT203を含むCMOS回路が適してい
る。図5では、nチャネル型TFTしか表示はされてい
ないが、実際のサンプリング回路においてはpチャネル
型TFTも組み合わせて形成される。この時、pチャネ
ル型TFTは同図201で示される構造で十分である。The sampling circuit 1005 has a driving voltage of 1
The voltage is 4 to 16 V. However, since the polarity is alternately reversed and the off-current value needs to be reduced, n in FIG.
A CMOS circuit including the channel type TFT 203 is suitable. Although only an n-channel TFT is shown in FIG. 5, in an actual sampling circuit, a p-channel TFT is also formed. At this time, the structure shown in FIG. 201 is sufficient for the p-channel TFT.
【0084】また、画素TFT204は駆動電圧が14
〜16Vであり、低消費電力化の観点からサンプリング
回路よりもさらにオフ電流値を低減することが要求さ
れ、画素TFT204のようにゲート電極に対して重な
らないように設けられたLDD(Loff)領域を有した
構造とするのが望ましい。The driving voltage of the pixel TFT 204 is 14
To 16 V, which is required to further reduce the off-current value compared to the sampling circuit from the viewpoint of low power consumption, and an LDD (Loff) region provided so as not to overlap with the gate electrode like the pixel TFT 204. It is desirable to have a structure having
【0085】尚、本実施例の構成は、実施例1に示した
工程に従ってTFTを作製することによって容易に実現
することができる。本実施例では、画素部と制御回路の
構成のみを示しているが、実施例1の工程に従えば、そ
の他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバー
タ、γ補正回路、オペアンプ回路、さらにメモリ回路や
演算処理回路などの信号処理回路、あるいは論理回路を
同一基板上に形成することが可能である。このように、
本発明は同一基板上に画素部とその制御回路とを含む半
導体装置、例えば信号制御回路および画素部を具備した
半導体装置を実現することができる。The structure of this embodiment can be easily realized by fabricating a TFT according to the steps shown in the first embodiment. In the present embodiment, only the configuration of the pixel portion and the control circuit is shown. Further, a signal processing circuit such as a memory circuit or an arithmetic processing circuit, or a logic circuit can be formed over the same substrate. in this way,
The present invention can realize a semiconductor device including a pixel portion and a control circuit thereof over the same substrate, for example, a semiconductor device including a signal control circuit and a pixel portion.
【0086】[実施例6]本発明の実施例について図16
〜図18を用いて説明する。ここでは、画素部の画素T
FTおよび保持容量と、画素部の周辺に設けられる駆動
回路のTFTを同時に作製する方法について工程に従っ
て詳細に説明する。[Embodiment 6] FIG. 16 shows an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. Here, the pixel T of the pixel portion
A method for simultaneously manufacturing the FT, the storage capacitor, and the TFT of the driver circuit provided around the pixel portion will be described in detail according to steps.
【0087】図16(A)において、基板1101には
コーニング社の#7059ガラスや#1737ガラスな
どに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホ
ウケイ酸ガラスなどのガラス基板や石英基板などを用い
る。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも
10〜20℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておい
ても良い。そして、基板1101のTFTを形成する表
面に、基板1101からの不純物拡散を防ぐために、酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン
膜などの絶縁膜から成る下地膜1102を形成する。例
えば、プラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oから
作製される酸化窒化シリコン膜1102aを10〜20
0nm(好ましくは50〜100nm)、同様にSiH4、
N2Oから作製される酸化窒化水素化シリコン膜110
2bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)
の厚さに積層形成する。ここでは下地膜1102を2層
構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または2層以
上積層させて形成しても良い。In FIG. 16A, a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass represented by Corning # 7059 glass or # 1737 glass, a quartz substrate, or the like is used as a substrate 1101. When a glass substrate is used, heat treatment may be performed in advance at a temperature lower by about 10 to 20 ° C. than the glass strain point. Then, a base film 1102 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed over the surface of the substrate 1101 where a TFT is to be formed, in order to prevent impurity diffusion from the substrate 1101. For example, a plasma CVD method SiH 4, NH 3, N 2 O silicon oxynitride film 1102a made from 10 to 20
0 nm (preferably 50-100 nm), as well as SiH 4 ,
Silicon oxynitride hydride film 110 made of N 2 O
2b is 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm)
To a thickness of. Here, the base film 1102 is shown as having a two-layer structure; however, the base film 1102 may be formed as a single-layer film or two or more layers of the insulating films.
【0088】酸化窒化シリコン膜は平行平板型のプラズ
マCVD法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜11
02aは、SiH4を10/60cm3/s、NH3を100
/60cm3/s、N2Oを20/60cm3/sとして反応室に
導入し、基板温度325℃、反応圧力40Pa、放電電力
密度0.41W/cm2、放電周波数60MHzとした。一方、
酸化窒化水素化シリコン膜1102bは、SiH4を5
/60cm3/s、N2Oを120/60cm3/s、H2を125
/60cm3/sとして反応室に導入し、基板温度400
℃、反応圧力20Pa、放電電力密度0.41W/cm2、放
電周波数60MHzとした。これらの膜は、基板温度を変
化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成するこ
とができる。The silicon oxynitride film is formed by using a parallel plate type plasma CVD method. Silicon oxynitride film 11
02a is SiH 4 of 10/60 cm 3 / s and NH 3 of 100
/ 60 cm 3 / s, N 2 O was introduced into the reaction chamber at 20/60 cm 3 / s, the substrate temperature was 325 ° C., the reaction pressure was 40 Pa, the discharge power density was 0.41 W / cm 2 , and the discharge frequency was 60 MHz. on the other hand,
Hydrogenated silicon oxynitride film 1102b is the SiH 4 5
/ 60 cm 3 / s, N 2 O 120/60 cm 3 / s, H 2 125
/ 60 cm 3 / s, and introduced into the reaction chamber, substrate temperature 400
° C, a reaction pressure of 20 Pa, a discharge power density of 0.41 W / cm 2 , and a discharge frequency of 60 MHz. These films can be continuously formed only by changing the substrate temperature and switching the reaction gas.
【0089】このようにして作製した酸化窒化シリコン
膜1102aは、密度が9.28×1022/cm3であり、
フッ化水素アンモニウム(NH4HF2)を7.13%と
フッ化アンモニウム(NH4F)を15.4%含む混合
溶液(ステラケミファ社製、商品名LAL500)の2
0℃におけるエッチング速度が約63nm/minと遅く、緻
密で硬い膜である。このような膜を下地膜に用いると、
この上に形成する半導体層にガラス基板からのアルカリ
金属元素が拡散するのを防ぐのに有効である。The silicon oxynitride film 1102a thus manufactured has a density of 9.28 × 10 22 / cm 3 ,
2 of a mixed solution (manufactured by Stella Chemifa Corporation, trade name: LAL500) containing 7.13% of ammonium hydrogen fluoride (NH 4 HF 2 ) and 15.4% of ammonium fluoride (NH 4 F)
The etching rate at 0 ° C. is as low as about 63 nm / min, and the film is dense and hard. When such a film is used as a base film,
This is effective for preventing an alkali metal element from a glass substrate from diffusing into a semiconductor layer formed thereon.
【0090】次に、25〜80nm(好ましくは30〜6
0nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体層1103a
を、プラズマCVD法やスパッタ法などの方法で形成す
る。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体層
や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム
膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用して
も良い。プラズマCVD法で非晶質シリコン膜を形成す
る場合には、下地膜1102と非晶質半導体層1103
aとは両者を連続形成することも可能である。例えば、
前述のように酸化窒化シリコン膜1102aと酸化窒化
水素化シリコン膜1102bをプラズマCVD法で連続
して成膜後、反応ガスをSiH4、N2O、H2からSi
H4とH2或いはSiH4のみに切り替えれば、一旦大気
雰囲気に晒すことなく連続形成できる。その結果、酸化
窒化水素化シリコン膜1102bの表面の汚染を防ぐこ
とが可能となり、作製するTFTの特性バラツキやしき
い値電圧の変動を低減させることができる。Next, 25 to 80 nm (preferably 30 to 6 nm)
Semiconductor layer 1103a having a thickness of 0 nm) and having an amorphous structure.
Is formed by a method such as a plasma CVD method or a sputtering method. The semiconductor film having an amorphous structure includes an amorphous semiconductor layer and a microcrystalline semiconductor film, and a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. When an amorphous silicon film is formed by a plasma CVD method, the base film 1102 and the amorphous semiconductor layer 1103 are formed.
With a, both can be formed continuously. For example,
As described above, after the silicon oxynitride film 1102a and the silicon oxynitride hydride film 1102b are continuously formed by the plasma CVD method, the reaction gas is changed from SiH 4 , N 2 O, H 2 to Si.
By switching only H 4 and H 2 or SiH 4, once it can be continuously formed without exposure to the atmosphere. As a result, contamination of the surface of the hydrogenated silicon oxynitride film 1102b can be prevented, and variation in characteristics of a TFT to be manufactured and fluctuation in threshold voltage can be reduced.
【0091】そして、結晶化の工程を行い非晶質半導体
層1103aから結晶質半導体層1103bを作製す
る。その方法としてレーザーアニール法や熱アニール法
(固相成長法)、またはラピットサーマルアニール法
(RTA法)を適用することができる。前述のようなガ
ラス基板や耐熱性の劣るプラスチック基板を用いる場合
には、特にレーザーアニール法を適用することが好まし
い。RTA法では、赤外線ランプ、ハロゲンランプ、メ
タルハライドランプ、キセノンランプなどを光源に用い
る。或いは特開平7−130652号公報で開示された
技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質半導
体層1103bを形成することもできる。結晶化の工程
ではまず、非晶質半導体層が含有する水素を放出させて
おくことが好ましく、400〜500℃で1時間程度の
熱処理を行い含有する水素量を5atomic%(原子の割合
を示す単位として以下、atomic%を使用する。)以下に
してから結晶化させると膜表面の荒れを防ぐことができ
るので良い。Then, a crystallization step is performed to form a crystalline semiconductor layer 1103b from the amorphous semiconductor layer 1103a. As the method, a laser annealing method, a thermal annealing method (solid phase growth method), or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. When a glass substrate or a plastic substrate having low heat resistance as described above is used, it is particularly preferable to apply a laser annealing method. In the RTA method, an infrared lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used as a light source. Alternatively, the crystalline semiconductor layer 1103b can be formed by a crystallization method using a catalytic element according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-130652. In the crystallization step, first, it is preferable to release hydrogen contained in the amorphous semiconductor layer, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the amount of hydrogen contained to 5 atomic% (showing the atomic ratio. In the following, atomic% is used as a unit.) Crystallization after the following is preferable because roughness of the film surface can be prevented.
【0092】また、プラズマCVD法で非晶質シリコン
膜の形成工程において、反応ガスにSiH4とアルゴン
(Ar)を用い、成膜時の基板温度を400〜450℃
として形成すると、非晶質シリコン膜の含有水素濃度を
5atomic%以下にすることもできる。このような場合に
おいて水素を放出させるための熱処理は不要となる。In the step of forming an amorphous silicon film by the plasma CVD method, SiH 4 and argon (Ar) are used as reaction gases, and the substrate temperature during film formation is 400 to 450 ° C.
When formed, the hydrogen concentration in the amorphous silicon film can be reduced to 5 atomic% or less. In such a case, heat treatment for releasing hydrogen becomes unnecessary.
【0093】結晶化をレーザーアニール法にて行う場合
には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザ
ーやアルゴンレーザーをその光源とする。パルス発振型
のエキシマレーザーを用いる場合には、レーザー光を線
状に加工してレーザーアニールを行う。レーザーアニー
ル条件は実施者が適宣選択するものであるが、例えば、
レーザーパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネ
ルギー密度を100〜500mJ/cm2 (代表的には300
〜400mJ/cm2)とする。そして線状ビームを基板全面
に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率
(オーバーラップ率)を80〜98%として行う。この
ようにして図16(B)に示すように結晶質半導体層1
103bを得ることができる。When crystallization is performed by laser annealing, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser or argon laser is used as the light source. When a pulse oscillation type excimer laser is used, laser annealing is performed by processing the laser beam into a linear shape. Laser annealing conditions are appropriately selected by the practitioner, for example,
The laser pulse oscillation frequency is 30 Hz, and the laser energy density is 100 to 500 mJ / cm 2 (typically 300
400400 mJ / cm 2 ). Then, a linear beam is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear beam at this time is set to 80 to 98%. In this way, as shown in FIG.
103b can be obtained.
【0094】そして、結晶質半導体層1103b上に第
1のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィーの技術
を用いてレジストパターンを形成し、ドライエッチング
によって結晶質半導体層を島状に分割し、図16(C)
に示すように島状半導体層1104〜1108を形成す
る。半導体層1108は、後の画素TFTの活性層とな
る第1の領域と、後の保持容量の下部電極となる第2の
領域とを有している。結晶質シリコン膜のドライエッチ
ングにはCF4とO2の混合ガスを用いる。Then, using a first photomask, a resist pattern is formed on the crystalline semiconductor layer 1103b by photolithography, and the crystalline semiconductor layer is divided into islands by dry etching. C)
Then, island-shaped semiconductor layers 1104 to 1108 are formed as shown in FIG. The semiconductor layer 1108 has a first region that will be an active layer of a pixel TFT later and a second region that will be a lower electrode of a storage capacitor later. A mixed gas of CF 4 and O 2 is used for dry etching of the crystalline silicon film.
【0095】このような島状半導体層に対し、TFTの
しきい値電圧(Vth)を制御する目的でp型を付与する
不純物元素を1×1016〜5×1017atoms/cm3程度の
濃度で島状半導体層の全面に添加しても良い。半導体に
対してp型を付与する不純物元素には、ホウ素(B)、
アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)など周期律表
第13族の元素が知られている。その方法として、イオ
ン注入法やイオンドープ法(或いはイオンシャワードー
ピング法)を用いることができるが、大面積基板を処理
するにはイオンドープ法が適している。イオンドープ法
ではジボラン(B2H6)をソースガスとして用いホウ素
(B)を添加する。このような不純物元素の注入は必ず
しも必要でなく省略しても差し支えないが、特にnチャ
ネル型TFTのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるた
めに好適に用いる手法である。In order to control the threshold voltage (Vth) of the TFT, an impurity element imparting a p-type is added to such an island-like semiconductor layer in an amount of about 1 × 10 16 to 5 × 10 17 atoms / cm 3 . The concentration may be added to the entire surface of the island-shaped semiconductor layer. The impurity element imparting p-type to the semiconductor includes boron (B),
Elements of Group 13 of the periodic table, such as aluminum (Al) and gallium (Ga), are known. As the method, an ion implantation method or an ion doping method (or an ion shower doping method) can be used, but the ion doping method is suitable for treating a large-area substrate. In the ion doping method, diborane (B 2 H 6 ) is used as a source gas and boron (B) is added. The implantation of such an impurity element is not always necessary and may be omitted. However, it is a method preferably used for keeping the threshold voltage of the n-channel TFT within a predetermined range.
【0096】ゲート絶縁膜1109はプラズマCVD法
またはスパッタ法を用い、膜厚を40〜150nmとして
シリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、12
0nmの厚さで酸化窒化シリコン膜から形成する。また、
SiH4とN2OにO2を添加させて作製された酸化窒化
シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減されているの
でこの用途に対して好ましい材料となる。また、SiH
4とN2OとH2とから作製する酸化窒化シリコン膜はゲ
ート絶縁膜との界面欠陥密度を低減できるので好まし
い。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン
膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜
を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸
化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法で、
TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合
し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、
高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2
で放電させて形成することができる。このようにして作
製された酸化シリコン膜は、その後400〜500℃の
熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得る
ことができる。The gate insulating film 1109 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, 12
It is formed from a silicon oxynitride film with a thickness of 0 nm. Also,
A silicon oxynitride film formed by adding O 2 to SiH 4 and N 2 O is a preferable material for this application because the fixed charge density in the film is reduced. In addition, SiH
A silicon oxynitride film formed of 4 , N 2 O, and H 2 is preferable because the density of interface defects with the gate insulating film can be reduced. Needless to say, the gate insulating film is not limited to such a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure. For example, when a silicon oxide film is used, a plasma CVD method is used.
TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 are mixed, the reaction pressure is 40 Pa, the substrate temperature is 300-400 ° C.,
High frequency (13.56 MHz) power density 0.5 to 0.8 W / cm 2
And can be formed by discharging. The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by subsequent thermal annealing at 400 to 500 ° C.
【0097】そして、図16(D)に示すように、第1
の形状のゲート絶縁膜1109上にゲート電極を形成す
るための耐熱性導電層1111を200〜400nm(好
ましくは250〜350nm)の厚さで形成する。耐熱性
導電層は単層で形成しても良いし、必要に応じて二層あ
るいは三層といった複数の層から成る積層構造としても
良い。本明細書でいう耐熱性導電層にはTa、Ti、W
から選ばれた元素、または前記元素を成分とする合金
か、前記元素を組み合わせた合金膜が含まれる。これら
の耐熱性導電層はスパッタ法やCVD法で形成されるも
のであり、低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を
低減させることが好ましく、特に酸素濃度に関しては3
0ppm以下とすると良い。本実施例ではW膜を300
nmの厚さで形成する。W膜はWをターゲットとしてスパ
ッタ法で形成しても良いし、6フッ化タングステン(W
F6)を用いて熱CVD法で形成することもできる。い
ずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗
化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下
にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすること
で低抵抗率化を図ることができるが、W中に酸素などの
不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化す
る。このことより、スパッタ法による場合、純度99.
9999%のWターゲットを用い、さらに成膜時に気相
中からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を
形成することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現す
ることができる。Then, as shown in FIG.
A heat-resistant conductive layer 1111 for forming a gate electrode is formed with a thickness of 200 to 400 nm (preferably, 250 to 350 nm) on the gate insulating film 1109 having the above shape. The heat-resistant conductive layer may be formed as a single layer, or may have a laminated structure including a plurality of layers such as two layers or three layers as necessary. The heat-resistant conductive layer referred to in this specification includes Ta, Ti, W
And alloys containing the above elements or alloy films combining the above elements are included. These heat-resistant conductive layers are formed by a sputtering method or a CVD method, and it is preferable to reduce the concentration of impurities contained in order to reduce the resistance.
It is good to be 0 ppm or less. In this embodiment, the W film is 300
It is formed with a thickness of nm. The W film may be formed by sputtering using W as a target, or tungsten hexafluoride (W
It can also be formed by a thermal CVD method using F 6 ). In any case, in order to use it as a gate electrode, it is necessary to reduce the resistance, and it is desirable that the resistivity of the W film be 20 μΩcm or less. The resistivity of the W film can be reduced by enlarging the crystal grains. However, when there are many impurity elements such as oxygen in W, crystallization is inhibited and the resistance is increased. From this, when the sputtering method is used, the purity is 99.
By using a 9999% W target and forming the W film with sufficient care so as not to mix impurities from the gas phase during film formation, a resistivity of 9 to 20 μΩcm can be realized.
【0098】一方、耐熱性導電層1111にTa膜を用
いる場合には、同様にスパッタ法で形成することが可能
である。Ta膜はスパッタガスにArを用いる。また、
スパッタ時のガス中に適量のXeやKrを加えておく
と、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止す
ることができる。α相のTa膜の抵抗率は20μΩcm程
度でありゲート電極に使用することができるが、β相の
Ta膜の抵抗率は180μΩcm程度でありゲート電極と
するには不向きであった。TaN膜はα相に近い結晶構
造を持つので、Ta膜の下地にTaN膜を形成すればα
相のTa膜が容易に得られる。また、図示しないが、耐
熱性導電層1111の下に2〜20nm程度の厚さでリン
(P)をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有
効である。これにより、その上に形成される導電膜の密
着性向上と酸化防止を図ると同時に、耐熱性導電層11
11が微量に含有するアルカリ金属元素が第1の形状の
ゲート絶縁膜1109に拡散するのを防ぐことができ
る。いずれにしても、耐熱性導電層1111は抵抗率を
10〜50μΩcmの範囲にすることが好ましい。On the other hand, when a Ta film is used for the heat-resistant conductive layer 1111, it can be similarly formed by a sputtering method. The Ta film uses Ar as a sputtering gas. Also,
When an appropriate amount of Xe or Kr is added to the gas at the time of sputtering, the internal stress of the film to be formed can be relaxed and the film can be prevented from peeling. The resistivity of the α-phase Ta film is about 20 μΩcm and can be used for a gate electrode, but the resistivity of the β-phase Ta film is about 180 μΩcm and is not suitable for a gate electrode. Since the TaN film has a crystal structure close to the α phase, if the TaN film is formed under the Ta film,
A phase Ta film is easily obtained. Although not shown, it is effective to form a silicon film doped with phosphorus (P) with a thickness of about 2 to 20 nm under the heat-resistant conductive layer 1111. Thereby, the adhesion of the conductive film formed thereon is improved and the oxidation is prevented, and at the same time, the heat-resistant conductive layer 11 is formed.
It is possible to prevent a small amount of an alkali metal element contained in 11 from diffusing into the gate insulating film 1109 having the first shape. In any case, the heat-resistant conductive layer 1111 preferably has a resistivity in the range of 10 to 50 μΩcm.
【0099】次に、第2のフォトマスクを用い、フォト
リソグラフィーの技術を使用してレジストによるマスク
1112〜1116を形成する。そして、第1のエッチ
ング処理(ドライエッチング)を行う。本実施例ではI
CPエッチング装置を用い、エッチング用ガスにCl2
とCF4を用い、1Paの圧力で3.2W/cm2のRF(13.5
6MHz)電力を投入してプラズマを形成して行う。基板側
(試料ステージ)にも224mW/cm2のRF(13.56MHz)
電力を投入し、これにより実質的に負の自己バイアス電
圧が印加される。この条件でW膜のエッチング速度は約
100nm/minである。第1のエッチング処理はこのエッ
チング速度を基にW膜がちょうどエッチングされる時間
を推定し、それよりもエッチング時間を20%増加させ
た時間をエッチング時間とした。Next, using a second photomask, resist masks 1112 to 1116 are formed by photolithography. Then, a first etching process (dry etching) is performed. In this embodiment, I
Using a CP etching apparatus, Cl 2 was used as an etching gas.
And CF 4 at a pressure of 1 Pa and an RF of 3.2 W / cm 2 (13.5
6MHz) Power is applied to form plasma. 224mW / cm 2 RF (13.56MHz) on substrate side (sample stage)
Power is applied, thereby applying a substantially negative self-bias voltage. Under these conditions, the etching rate of the W film is about 100 nm / min. In the first etching process, the time when the W film was just etched was estimated based on this etching rate, and the time obtained by increasing the etching time by 20% was set as the etching time.
【0100】図17(B)で示すように、第1のエッチ
ング処理により第1のテーパー形状を有する導電層11
17〜1121が形成される。図19(A)と同様にテ
ーパー部の角度は15〜30°に形成される。残渣を残
すことなくエッチングするためには、10〜20%程度
の割合でエッチング時間を増加させるオーバーエッチン
グを施すものとする。W膜に対する酸化窒化シリコン膜
(第1の形状のゲート絶縁膜1109)の選択比は2〜
4(代表的には3)であるので、オーバーエッチング処
理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は20〜5
0nm程度エッチングされ、ゲート電極の形成された部分
より薄くなって、第1の導電層のテーパー形状に沿うよ
うにテーパー形状が形成された第2の形状のゲート絶縁
膜1133が形成される。As shown in FIG. 17B, the conductive layer 11 having the first tapered shape is formed by the first etching process.
17 to 1121 are formed. As in FIG. 19A, the angle of the tapered portion is formed at 15 to 30 degrees. In order to perform etching without leaving a residue, over-etching is performed to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%. The selectivity ratio of the silicon oxynitride film (the first shape gate insulating film 1109) to the W film is 2
4 (typically 3), the surface of the silicon oxynitride film exposed by the over-etching process is 20 to 5
The second-layer gate insulating film 1133 is etched by about 0 nm, becomes thinner than the portion where the gate electrode is formed, and has a tapered shape along the tapered shape of the first conductive layer.
【0101】そして、第1のドーピング処理を行い一導
電型の不純物元素を島状半導体層に添加する。ここで
は、n型を付与する不純物元素添加の工程を行う。第1
の形状の導電層を形成したマスク1112〜1116を
そのまま残し、第1のテーパー形状を有する導電層11
17〜1121をマスクとして自己整合的にn型を付与
する不純物元素をイオンドープ法で添加する。n型を付
与する不純物元素をゲート電極の端部におけるテーパー
部とゲート絶縁膜とを通して、その下に位置する半導体
層に達するように添加するためにドーズ量を1×1013
〜5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を80〜160
keVとして行う。n型を付与する不純物元素として1
5族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素
(As)を用いるが、ここではリン(P)を用いた。こ
のようなイオンドープ法により第1の不純物領域112
3〜1127には1×1020〜1×1021atoms/cm3の
濃度範囲でn型を付与する不純物元素が添加され、テー
パー部の下方に形成される第2の不純物領域(A)11
28〜1132には同領域内で必ずしも均一ではないが
1×1017〜1×1020atoms/cm3の濃度範囲でn型を
付与する不純物元素が添加される。なお、1127bは
後の保持容量の下部電極となる領域(半導体層1108
の第2の領域)である。下部電極となる領域全面に不純
物元素を添加するため、工程数を増やさずに保持容量の
下部電極の導電率をあげることができる。Then, a first doping process is performed to add an impurity element of one conductivity type to the island-shaped semiconductor layer. Here, a step of adding an n-type impurity element is performed. First
The conductive layers 11 having the first tapered shape are left as they are, leaving the masks 1112 to 1116 on which the conductive layers having the shapes shown in FIGS.
Using 17 to 1121 as a mask, an impurity element imparting n-type in a self-aligned manner is added by an ion doping method. A dose of 1 × 10 13 is added so that an impurity element imparting n-type is added through the tapered portion at the end of the gate electrode and the gate insulating film so as to reach the semiconductor layer located thereunder.
Up to 5 × 10 14 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 80 to 160
Performed as keV. 1 as an impurity element imparting n-type
An element belonging to Group V, typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. Here, phosphorus (P) was used. The first impurity region 112 is formed by such an ion doping method.
To 3 to 1127, an impurity element imparting n-type is added in a concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 , and the second impurity region (A) 11 formed below the tapered portion is added.
To 28 to 1132, an impurity element imparting n-type is added in a concentration range of 1 × 10 17 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 , although not necessarily uniform in the same region. Note that 1127b is a region (semiconductor layer 1108) to be a lower electrode of a storage capacitor later.
(A second area). Since the impurity element is added to the entire surface of the region to be the lower electrode, the conductivity of the lower electrode of the storage capacitor can be increased without increasing the number of steps.
【0102】この工程において、第2の不純物領域
(A)1128〜1132において、少なくとも第1の
形状の導電層1117〜1121と重なった部分に含ま
れるn型を付与する不純物元素の濃度変化は、テーパー
部の膜厚変化を反映する。即ち、第2の不純物領域
(A)1128〜1132へ添加されるリン(P)の濃
度は、第1の形状の導電層に重なる領域において、該導
電層の端部から内側に向かって徐々に濃度が低くなる。
これはテーパー部の膜厚の差によって、半導体層に達す
るリン(P)の濃度が変化するためであり、その濃度変
化は図19(A−2)で示した通りである。In this step, in the second impurity regions (A) 1128 to 1132, the change in the concentration of the impurity element imparting n-type contained in at least the portion overlapping the first shape conductive layers 1117 to 1121 is as follows: This reflects the change in the thickness of the tapered portion. That is, the concentration of phosphorus (P) added to the second impurity regions (A) 1128 to 1132 gradually increases from the end of the conductive layer toward the inside in a region overlapping with the first shape conductive layer. The concentration will be lower.
This is because the concentration of phosphorus (P) reaching the semiconductor layer changes depending on the difference in the thickness of the tapered portion, and the change in the concentration is as shown in FIG. 19A-2.
【0103】次に、図17(B)に示すように第2のエ
ッチング処理(ドライエッチング)を行う。エッチング
処理も同様にICPエッチング装置により行い、エッチ
ングガスにCF4とCl2の混合ガスを用い、RF電力
3.2W/cm2 (13.56MHz)、バイアス電力45mW/cm2 (1
3.56MHz)、圧力1.0Paでエッチングを行う。この条
件で形成される第2の形状を有する導電層1139〜1
143が形成される。その端部にはテーパー部が形成さ
れ、該端部から内側にむかって徐々に厚さが増加するテ
ーパー形状となる。第1のエッチング処理と比較して基
板側に印加するバイアス電力を低くした分、等方性エッ
チングの割合が多くなり、テーパー部の角度は30〜6
0°となる。また、第2の形状のゲート絶縁膜1133
の表面が40nm程度エッチングされ、新たに第3の形状
のゲート絶縁膜1144が形成される。なお、膜厚の薄
くなったゲート絶縁膜1144には、保持容量の誘電体
となる領域も含まれ、工程数を増やさずに容量の大きな
保持容量を作製することができる。Next, as shown in FIG. 17B, a second etching process (dry etching) is performed. The etching process is also performed by an ICP etching apparatus, using a mixed gas of CF 4 and Cl 2 as an etching gas, an RF power of 3.2 W / cm 2 (13.56 MHz), and a bias power of 45 mW / cm 2 (1
Etching is performed at a pressure of 1.0 Pa at 3.56 MHz. Conductive layers 1139-1 having the second shape formed under these conditions
143 are formed. A tapered portion is formed at the end, and the tapered shape gradually increases inward from the end. As compared with the first etching process, the proportion of the isotropic etching is increased due to the lower bias power applied to the substrate side, and the angle of the tapered portion is 30 to 6
0 °. In addition, the second shape gate insulating film 1133
Is etched by about 40 nm, and a third-shaped gate insulating film 1144 is newly formed. Note that the thinned gate insulating film 1144 includes a region serving as a dielectric of a storage capacitor, so that a storage capacitor with a large capacitance can be manufactured without increasing the number of steps.
【0104】そして、第1のドーピング処理よりもドー
ズ量を下げ高加速電圧の条件でn型を付与する不純物元
素をドーピングする。例えば、加速電圧を70〜120
keVとし、1×1013/cm2のドーズ量で行い、第2の
形状を有する導電層1139〜1143と重なる領域の
不純物濃度を1×1016〜5×1018atoms/cm3となる
ようにする。このようにして、第2の不純物領域(B)
1145〜1149を形成する。図19(B−1)に示
すように、第2のエッチング処理はチャネル長方向の幅
を短くすることに重点を置いたエッチングのためテーパ
ー角θ2はθ1よりも大きくなる。また、図19(B−
2)に示すように、第2のドーピング処理では不純物の
添加量が低いため第1の不純物領域において、その影響
を無視することができる。Then, an impurity element imparting n-type is doped under the condition of a high acceleration voltage with a lower dose than in the first doping process. For example, when the accelerating voltage is 70 to 120
KeV, and a dose of 1 × 10 13 / cm 2 , so that the impurity concentration in a region overlapping with the conductive layers 1139 to 1143 having the second shape is 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3. To Thus, the second impurity region (B)
1145 to 1149 are formed. As shown in FIG. 19 (B-1), the taper angle θ2 is larger than θ1 in the second etching process because the etching focuses on shortening the width in the channel length direction. In addition, FIG.
As shown in 2), in the second doping treatment, the effect of the first impurity region can be neglected because the amount of added impurities is low.
【0105】そして、pチャネル型TFTを形成する島
状半導体層1104、1106に一導電型とは逆の導電
型の不純物領域1156、1157を形成する。この場
合も第2の形状の導電層1139、1141をマスクと
してp型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に
不純物領域を形成する。このとき、nチャネル型TFT
を形成する島状半導体層1105、1107、1108
は、第3のフォトマスクを用いてレジストのマスク11
50〜1152を形成し全面を被覆しておく。ここで形
成される不純物領域1156、1157はジボラン(B
2H6)を用いたイオンドープ法で形成する。不純物領域
1156、1157のp型を付与する不純物元素の濃度
は、2×1020〜2×1021atoms/cm3となるようにす
る。Then, impurity regions 1156 and 1157 having a conductivity type opposite to one conductivity type are formed in the island-shaped semiconductor layers 1104 and 1106 forming the p-channel TFT. Also in this case, an impurity element imparting p-type conductivity is added using the second shape conductive layers 1139 and 1141 as a mask to form an impurity region in a self-aligned manner. At this time, the n-channel TFT
Island-shaped semiconductor layers 1105, 1107, 1108 forming
Is a resist mask 11 using a third photomask.
50 to 1152 are formed and the entire surface is covered. The impurity regions 1156 and 1157 formed here are formed of diborane (B
It is formed by an ion doping method using 2 H 6 ). The concentration of the impurity element imparting p-type in the impurity regions 1156 and 1157 is set to 2 × 10 20 to 2 × 10 21 atoms / cm 3 .
【0106】しかしながら、この不純物領域1156、
1157は詳細にはn型を付与する不純物元素を含有す
る3つの領域に分けて見ることができる。第3の不純物
領域1156a、1157aは1×1020〜1×1021
atoms/cm3の濃度でn型を付与する不純物元素を含み、
第4の不純物領域(A)1156b、1157bは1×
1017〜1×1020atoms/cm3の濃度でn型を付与する
不純物元素を含み、第4の不純物領域(B)1156
c、1157cは1×1016〜5×1018atoms/cm3の
濃度でn型を付与する不純物元素を含んでいる。しか
し、これらの不純物領域1156b、1156c、11
57b、1157cのp型を付与する不純物元素の濃度
を1×1019atoms/cm3以上となるようにし、第3の不
純物領域1156a、1157aにおいては、p型を付
与する不純物元素の濃度を1.5から3倍となるように
することにより、第3の不純物領域でpチャネル型TF
Tのソース領域およびドレイン領域として機能するため
に何ら問題は生じない。また、第4の不純物領域(B)
1156c、1157cは一部が第2のテーパー形状を
有する導電層1139または1141と一部が重なって
形成される。However, this impurity region 1156,
1157 can be seen in detail divided into three regions containing an impurity element imparting n-type. The third impurity regions 1156a and 1157a are 1 × 10 20 to 1 × 10 21.
including an impurity element imparting n-type at a concentration of atoms / cm 3 ,
The fourth impurity regions (A) 1156b and 1157b are 1 ×
A fourth impurity region (B) 1156 containing an impurity element imparting n-type at a concentration of 10 17 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 ;
c and 1157c contain an impurity element imparting n-type at a concentration of 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 . However, these impurity regions 1156b, 1156c, 11
The concentration of the p-type impurity element of 57b and 1157c is set to 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more, and the concentration of the p-type impurity element in the third impurity regions 1156a and 1157a is 1 By increasing the value from 0.5 to 3 times, the p-channel type TF
There is no problem because it functions as the source and drain regions of T. Further, a fourth impurity region (B)
The conductive layers 1156c and 1157c partially overlap the conductive layer 1139 or 1141 having the second tapered shape.
【0107】次に、それぞれの濃度で添加されたn型ま
たはp型を付与する不純物元素を活性化する工程を行
う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニー
ル法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラ
ピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用すること
ができる。熱アニール法では酸素濃度が1ppm以下、
好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜
700℃、代表的には500〜600℃で行うものであ
り、本実施例では550℃で4時間の熱処理を行った。
また、基板1101に耐熱温度が低いプラスチック基板
を用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが
好ましい。Next, a step of activating the n-type or p-type impurity element added at each concentration is performed. This step is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. In addition, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In the thermal annealing method, the oxygen concentration is 1 ppm or less,
Preferably in a nitrogen atmosphere of 0.1 ppm or less 400 ~
The heat treatment is performed at 700 ° C., typically 500 to 600 ° C. In this embodiment, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours.
In the case where a plastic substrate having a low heat-resistant temperature is used as the substrate 1101, a laser annealing method is preferably used.
【0108】活性化の工程に続いて、雰囲気ガスを変化
させ、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜
450℃で1〜12時間の熱処理を行い、島状半導体層
を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された
水素により島状半導体層にある1016〜1018/cm 3の
ダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他
の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起さ
れた水素を用いる)を行っても良い。いずれにしても、
島状半導体層1104〜1108中の欠陥密度を1016
/cm3以下とすることが望ましく、そのために水素を0.
01〜0.1atomic%程度付与すれば良い。Subsequent to the activation step, the atmosphere gas is changed to 300 to
Heat treatment is performed at 450 ° C. for 1 to 12 hours to hydrogenate the island-shaped semiconductor layer. In this step, dangling bonds of 10 16 to 10 18 / cm 3 in the island-like semiconductor layer are terminated by thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed. In any case,
The defect density in the island-like semiconductor layers 1104 to 1108 is 10 16
/ cm 3 or less.
What is necessary is just to give about 01-0.1 atomic%.
【0109】次に、保持容量を形成するためアルミニウ
ム(Al)を主成分とする材料1155aを成膜し、図
18(A)に示すように保持容量の上部電極となる容量
配線1155を形成する。その後、ゲート電極およびゲ
ート絶縁膜上から第1の層間絶縁膜1158を形成す
る。第1の層間絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリ
コン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた
積層膜で形成すれば良い。いずれにしても第1の層間絶
縁膜1158は無機絶縁物材料から形成する。第1の層
間絶縁膜1158の膜厚は100〜200nmとする。こ
こで、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCV
D法でTEOSとO2とを混合し、反応圧力40Pa、基
板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MH
z)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成する
ことができる。また、酸化窒化シリコン膜を用いる場合
には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3から
作製される酸化窒化シリコン膜、またはSiH4、N2O
から作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。
この場合の作製条件は反応圧力20〜200Pa、基板温
度300〜400℃とし、高周波(60MHz)電力密度
0.1〜1.0W/cm2で形成することができる。また、
SiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化シ
リコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプ
ラズマCVD法でSiH4、NH3から作製することが可
能である。Next, a material 1155a containing aluminum (Al) as a main component is formed to form a storage capacitor, and a capacitor wiring 1155 serving as an upper electrode of the storage capacitor is formed as shown in FIG. . After that, a first interlayer insulating film 1158 is formed over the gate electrode and the gate insulating film. The first interlayer insulating film may be formed using a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film combining these. In any case, the first interlayer insulating film 1158 is formed from an inorganic insulating material. The thickness of the first interlayer insulating film 1158 is 100 to 200 nm. Here, when a silicon oxide film is used, plasma CV
TEOS and O 2 are mixed by the method D, the reaction pressure is 40 Pa, the substrate temperature is 300 to 400 ° C., and the high frequency (13.56 MHz) is used.
z) It can be formed by discharging at a power density of 0.5 to 0.8 W / cm 2 . In the case of using a silicon oxynitride film, a silicon oxynitride film formed from SiH 4 , N 2 O, and NH 3 by a plasma CVD method, or SiH 4 , N 2 O
May be formed using a silicon oxynitride film formed from the above.
The manufacturing conditions in this case are a reaction pressure of 20 to 200 Pa, a substrate temperature of 300 to 400 ° C., and a high frequency (60 MHz) power density of 0.1 to 1.0 W / cm 2 . Also,
A silicon oxynitride hydride film formed from SiH 4 , N 2 O, and H 2 may be used. Similarly, a silicon nitride film can be formed from SiH 4 and NH 3 by a plasma CVD method.
【0110】また、第2の層間絶縁膜1159を有機絶
縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化さ
せることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率
が低いので、寄生容量を低減することができる。しか
し、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施
例のように、第1の層間絶縁膜1158として形成した
酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜
などと組み合わせて用いると良い。By forming the second interlayer insulating film 1159 with an organic insulating material, the surface can be satisfactorily flattened. In addition, since organic resin materials generally have a low dielectric constant, parasitic capacitance can be reduced. However, since it is hygroscopic and is not suitable as a protective film, it is preferable to use it in combination with a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or the like formed as the first interlayer insulating film 1158 as in this embodiment. .
【0111】その後、第4のフォトマスクを用い、所定
のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状
半導体層に形成されソース領域またはドレイン領域とす
る不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。コ
ンタクトホールはドライエッチング法で形成する。この
場合、エッチングガスにCF4、O2、Heの混合ガスを
用い有機樹脂材料から成る第2の層間絶縁膜1159を
まずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをC
F4、O2として第1の層間絶縁膜1158をエッチング
する。さらに、島状半導体層との選択比を高めるため
に、エッチングガスをCHF3に切り替えて第3の形状
のゲート絶縁膜1144をエッチングすることによりコ
ンタクトホールを形成することができる。After that, using a fourth photomask, a resist mask having a predetermined pattern is formed, and a contact hole formed in each island-shaped semiconductor layer and reaching an impurity region serving as a source region or a drain region is formed. The contact hole is formed by a dry etching method. In this case, the second interlayer insulating film 1159 made of an organic resin material is first etched by using a mixed gas of CF 4 , O 2 , and He as an etching gas.
The first interlayer insulating film 1158 is etched as F 4 and O 2 . Further, in order to increase the selectivity with respect to the island-shaped semiconductor layer, a contact hole can be formed by switching the etching gas to CHF 3 and etching the third shape gate insulating film 1144.
【0112】そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真
空蒸着法で形成し、第5のフォトマスクによりレジスト
マスクパターンを形成し、エッチングによってソース線
1160〜1164とドレイン線1165〜1168を
形成する。画素電極1169はドレイン線と一緒に形成
される。画素電極1171は隣の画素に帰属する画素電
極を表している。図示していないが、本実施例ではこの
配線を、Ti膜を50〜150nmの厚さで形成し、島状
半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する不純物
領域とコンタクトを形成し、そのTi膜上に重ねてアル
ミニウム(Al)を300〜400nmの厚さで形成(図
18(C)において1160a〜1169aで示す)
し、さらにその上に透明導電膜を80〜120nmの厚さ
で形成(図18(C)において1160b〜1169b
で示す)した。透明導電膜には酸化インジウム酸化亜鉛
合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)も適し
た材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高める
ためにガリウム(Ga)を添加した酸化亜鉛(ZnO:
Ga)などを好適に用いることができる。Then, a conductive metal film is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method, a resist mask pattern is formed by a fifth photomask, and source lines 1160 to 1164 and drain lines 1165 to 1168 are formed by etching. . The pixel electrode 1169 is formed together with the drain line. A pixel electrode 1171 represents a pixel electrode belonging to an adjacent pixel. Although not shown, in this embodiment, this wiring is formed by forming a Ti film with a thickness of 50 to 150 nm, forming a contact with an impurity region forming a source or drain region of the island-shaped semiconductor layer, and forming the Ti film. Aluminum (Al) is formed to have a thickness of 300 to 400 nm on top (shown as 1160a to 1169a in FIG. 18C).
Further, a transparent conductive film is formed thereon with a thickness of 80 to 120 nm (1160b to 1169b in FIG. 18C).
). Indium oxide zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO) and zinc oxide (ZnO) are also suitable materials for the transparent conductive film, and gallium (Ga) is added to increase the transmittance and conductivity of visible light. Zinc oxide (ZnO:
Ga) and the like can be suitably used.
【0113】こうして6枚のフォトマスクにより、同一
の基板上に、駆動回路1300のTFTと画素部130
1の画素TFTとを有した基板を完成させることができ
る。駆動回路1300には第1のpチャネル型TFT1
200、第1のnチャネル型TFT1201、第2のp
チャネル型TFT1202、第2のnチャネル型TFT
1203、画素部1301には画素TFT1204、保
持容量1205が形成されている。本明細書では便宜上
このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。Thus, the TFTs of the driving circuit 1300 and the pixel portions 130
A substrate having one pixel TFT can be completed. The driving circuit 1300 includes a first p-channel TFT 1
200, a first n-channel TFT 1201, a second p-type TFT
Channel type TFT 1202, second n-channel type TFT
A pixel TFT 1204 and a storage capacitor 1205 are formed in the pixel portion 1301 and the pixel portion 1301. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
【0114】駆動回路1300の第1のpチャネル型T
FT1200には、第2のテーパー形状を有する導電層
がゲート電極1220としての機能を有し、島状半導体
層1104にチャネル形成領域1206、ソース領域ま
たはドレイン領域として機能する第3の不純物領域12
07a、ゲート電極1220と重ならないLDD領域を
形成する第4の不純物領域(A)1207b、一部がゲ
ート電極1220と重なるLDD領域を形成する第4の
不純物領域(B)1207cを有する構造となってい
る。First p-channel type T of drive circuit 1300
In the FT 1200, a conductive layer having a second tapered shape has a function as a gate electrode 1220, and a third impurity region 12 functioning as a channel formation region 1206, a source region or a drain region is formed in the island-shaped semiconductor layer 1104.
07a, a fourth impurity region (A) 1207b forming an LDD region not overlapping with the gate electrode 1220, and a fourth impurity region (B) 1207c partially forming an LDD region overlapping with the gate electrode 1220. ing.
【0115】第1のnチャネル型TFT1201には、
第2のテーパー形状を有する導電層がゲート電極122
1としての機能を有し、島状半導体層1105にチャネ
ル形成領域1208、ソース領域またはドレイン領域と
して機能する第1の不純物領域1209a、ゲート電極
1221と重ならないLDD領域を形成する第2の不純
物領域(A)1209b、一部がゲート電極1221と
重なるLDD領域を形成する第2の不純物領域(B)1
209cを有する構造となっている。チャネル長2〜7
μmに対して、第2の不純物領域(B)1209cがゲ
ート電極1221と重なる部分(Lov)の長さは0.1
〜0.3μmとする。このLovの長さはゲート電極12
21の厚さとテーパー部の角度から制御する。nチャネ
ル型TFTにおいてこのようなLDD領域を形成するこ
とにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を緩和し
て、ホットキャリアの発生を防ぎ、TFTの劣化を防止
することができる。The first n-channel TFT 1201 has:
The conductive layer having the second tapered shape is the gate electrode 122.
A first impurity region 1209 a functioning as a channel formation region 1208, a source region or a drain region in the island-shaped semiconductor layer 1105, and a second impurity region forming an LDD region which does not overlap with the gate electrode 1221. (A) 1209b, a second impurity region (B) 1 forming an LDD region partly overlapping with the gate electrode 1221
209c. Channel length 2-7
The length (Lov) of the portion where the second impurity region (B) 1209c overlaps with the gate electrode 1221 is 0.1 μm.
0.30.3 μm. The length of this Lov is the gate electrode 12.
The thickness is controlled by the thickness of 21 and the angle of the tapered portion. By forming such an LDD region in an n-channel TFT, a high electric field generated in the vicinity of the drain region can be relaxed, hot carriers can be prevented from being generated, and deterioration of the TFT can be prevented.
【0116】駆動回路1300の第2のpチャネル型T
FT1202は同様に、第2のテーパー形状を有する導
電層がゲート電極1222としての機能を有し、島状半
導体層1106にチャネル形成領域1210、ソース領
域またはドレイン領域として機能する第3の不純物領域
1211a、ゲート電極1222と重ならないLDD領
域を形成する第4の不純物領域(A)1211b、一部
がゲート電極1222と重なるLDD領域を形成する第
4の不純物領域(B)1211cを有する構造となって
いる。Second p-channel type T of drive circuit 1300
Similarly, in the FT 1202, a conductive layer having a second tapered shape has a function as a gate electrode 1222, and a third impurity region 1211a functioning as a channel formation region 1210 and a source or drain region is formed in the island-shaped semiconductor layer 1106. And a fourth impurity region (A) 1211b forming an LDD region not overlapping with the gate electrode 1222, and a fourth impurity region (B) 1211c forming an LDD region partially overlapping the gate electrode 1222. I have.
【0117】駆動回路1300の第2のnチャネル型T
FT1203には、第2のテーパー形状を有する導電層
がゲート電極1223としての機能を有し、島状半導体
層1107にチャネル形成領域1212、ソース領域ま
たはドレイン領域として機能する第1の不純物領域12
13a、ゲート電極1223と重ならないLDD領域を
形成する第2の不純物領域(A)1213b、一部がゲ
ート電極1223と重なるLDD領域を形成する第2の
不純物領域(B)1213cを有する構造となってい
る。第2のnチャネル型TFT1201と同様に第2の
不純物領域(B)1213cがゲート電極1223と重
なる部分の長さは0.1〜0.3μmとする。Second n-channel T of drive circuit 1300
In the FT 1203, a conductive layer having a second tapered shape has a function as a gate electrode 1223, and the island-shaped semiconductor layer 1107 has a first impurity region 1212 functioning as a channel formation region 1212 and a source or drain region.
13a, a second impurity region (A) 1213b forming an LDD region not overlapping the gate electrode 1223, and a second impurity region (B) 1213c forming an LDD region partially overlapping the gate electrode 1223. ing. Like the second n-channel TFT 1201, the length of the portion where the second impurity region (B) 1213c overlaps with the gate electrode 1223 is 0.1 to 0.3 μm.
【0118】駆動回路はシフトレジスタ回路、バッファ
回路などのロジック回路やアナログスイッチで形成され
るサンプリング回路などで形成される。図16(B)で
はこれらを形成するTFTを一対のソース・ドレイン間
に一つのゲート電極を設けたシングルゲートの構造で示
したが、複数のゲート電極を一対のソース・ドレイン間
に設けたマルチゲート構造としても差し支えない。The drive circuit is formed by a logic circuit such as a shift register circuit or a buffer circuit, or a sampling circuit formed by analog switches. In FIG. 16B, the TFTs forming them have a single gate structure in which one gate electrode is provided between a pair of sources and drains. A gate structure may be used.
【0119】画素TFT1204には、第2のテーパー
形状を有する導電層がゲート電極1224としての機能
を有し、島状半導体層1108にチャネル形成領域12
14a、1214b、ソース領域またはドレイン領域と
して機能する第1の不純物領域1215a、1217、
ゲート電極1224と重ならないLDD領域を形成する
第2の不純物領域(A)1215b、一部がゲート電極
1224と重なるLDD領域を形成する第2の不純物領
域(B)1215cを有する構造となっている。第2の
不純物領域(B)1213cがゲート電極1224と重
なる部分の長さは0.1〜0.3μmとする。また、第
1の不純物領域1217から延在する領域1218と、
第3の形状を有するゲート絶縁膜と同層で形成される絶
縁層と、アルミニウムを主成分とする材料からなる容量
配線1225から保持容量1205が形成されている。In the pixel TFT 1204, a conductive layer having a second tapered shape has a function as a gate electrode 1224, and the island-shaped semiconductor layer 1108 has a channel forming region 1212.
14a and 1214b, first impurity regions 1215a and 1217 functioning as a source region or a drain region,
The structure has a second impurity region (A) 1215b which forms an LDD region which does not overlap with the gate electrode 1224, and a second impurity region (B) 1215c which partially forms an LDD region which overlaps with the gate electrode 1224. . The length of the portion where the second impurity region (B) 1213c overlaps with the gate electrode 1224 is set to 0.1 to 0.3 μm. A region 1218 extending from the first impurity region 1217;
A storage capacitor 1205 is formed from an insulating layer formed in the same layer as the gate insulating film having the third shape and a capacitor wiring 1225 made of a material containing aluminum as a main component.
【0120】保持容量1205は、半導体層1218に
不純物が添加されており、また、第3の形状を有する絶
縁膜1144が他の領域より薄くなっていることで小さ
な面積で、大きなキャパシティを有する保持容量となっ
ている。The storage capacitor 1205 has a small area and a large capacity because an impurity is added to the semiconductor layer 1218 and the insulating film 1144 having the third shape is thinner than other regions. The storage capacity.
【0121】以上の様な構成は、画素TFTおよび駆動
回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するTFTの
構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上
させることを可能としている。さらにゲート電極を耐熱
性を有する導電性材料で形成することによりLDD領域
やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易として
いる。さらに、ゲート電極にゲート絶縁膜を介して重な
るLDD領域を形成する際に、導電型を制御する目的で
添加した不純物元素に濃度勾配を持たせてLDD領域を
形成することで、特にドレイン領域近傍における電界緩
和効果が高まることが期待できる。The above configuration enables the structure of the TFT constituting each circuit to be optimized according to the specifications required by the pixel TFT and the driving circuit, thereby improving the operation performance and reliability of the semiconductor device. . Further, the activation of the LDD region, the source region, and the drain region is facilitated by forming the gate electrode with a conductive material having heat resistance. Further, when forming the LDD region overlapping with the gate electrode via the gate insulating film, the LDD region is formed by giving a concentration gradient to the impurity element added for the purpose of controlling the conductivity type, particularly in the vicinity of the drain region. Can be expected to increase the electric field relaxation effect.
【0122】アクティブマトリクス型の液晶表示装置の
場合、第1のpチャネル型TFT1200と第1のnチ
ャネル型TFT1201は高速動作を重視するシフトレ
ジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路などを形
成するのに用いる。図18(B)ではこれらの回路をロ
ジック回路部1302として表している。第1のnチャ
ネル型TFT1201の第2の不純物領域(B)120
9cはホットキャリア対策を重視した構造となってい
る。さらに、耐圧を高め動作を安定化させるために、図
21(A)で示すようにこのロジック回路部1302の
TFTを第1のpチャネル型TFT1280と第1のn
チャネル型TFT1281で形成しても良い。このTF
Tは、一対のソース・ドレイン間に2つのゲート電極を
設けたダブルゲート構造であり、このようなTFTは本
実施例の工程を用いて同様に作製できる。第1のpチャ
ネル型TFT1280には、島状半導体層にチャネル形
成領域1236a、1236b、ソースまたはドレイン
領域として機能する第3の不純物領域1238a、12
39a、1240a、LDD領域となる第4の不純物領
域(A)1238b、1239b、1240b及びゲー
ト電極1237と一部が重なりLDD領域となる第4の
不純物領域(B)1238c、1239c、1240c
を有した構造となっている。第1のnチャネル型TFT
1281には、島状半導体層にチャネル形成領域124
1a、1241b、ソースまたはドレイン領域として機
能する第1の不純物領域1243a、1244a、12
45aとLDD領域となる第2の不純物領域(A)12
43b、1244b、1245b及びゲート電極124
2と一部が重なりLDD領域となる第2の不純物領域
(B)1243c、1244c、1245cを有してい
る。チャネル長は3〜7μmとして、ゲート電極と重な
るLDD領域をLovとしてそのチャネル長方向の長さは
0.1〜0.3μmとする。In the case of an active matrix type liquid crystal display device, the first p-channel TFT 1200 and the first n-channel TFT 1201 are used for forming a shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, etc. which emphasize high-speed operation. . FIG. 18B illustrates these circuits as a logic circuit portion 1302. Second impurity region (B) 120 of first n-channel type TFT 1201
9c has a structure emphasizing hot carrier measures. Further, in order to increase the breakdown voltage and stabilize the operation, as shown in FIG. 21A, the TFT of the logic circuit portion 1302 is connected to the first p-channel TFT 1280 and the first n
A channel type TFT 1281 may be used. This TF
T has a double gate structure in which two gate electrodes are provided between a pair of source and drain, and such a TFT can be similarly manufactured using the steps of this embodiment. In the first p-channel TFT 1280, channel formation regions 1236a and 1236b and third impurity regions 1238a and 1238 functioning as source or drain regions are formed in the island-shaped semiconductor layer.
39a, 1240a, fourth impurity regions (A) 1238b, 1239b, 1240b serving as LDD regions and fourth impurity regions (B) 1238c, 1239c, 1240c which partially overlap the gate electrode 1237 and serve as LDD regions.
The structure has. First n-channel TFT
1281 includes a channel formation region 124 in the island-shaped semiconductor layer.
1a, 1241b, first impurity regions 1243a, 1244a, 12 functioning as source or drain regions.
45a and a second impurity region (A) 12 to be an LDD region
43b, 1244b, 1245b and gate electrode 124
2 and second impurity regions (B) 1243c, 1244c, and 1245c that partially overlap with each other and serve as LDD regions. The channel length is 3 to 7 μm, the LDD region overlapping with the gate electrode is Lov, and the length in the channel length direction is 0.1 to 0.3 μm.
【0123】また、アナログスイッチで構成するサンプ
リング回路部1303には、同様な構成とした第2のp
チャネル型TFT1202と第2のnチャネル型TFT
1203を適用することができる。サンプリング回路は
ホットキャリア対策と低オフ電流動作が重視されるの
で、図21(B)で示すようにこの回路のTFTを第2
のpチャネル型TFT1282と第2のnチャネル型T
FT1283で形成しても良い。この第2のpチャネル
型TFT1282は、一対のソース・ドレイン間に3つ
のゲート電極を設けたトリプルゲート構造であり、この
ようなTFTは本実施例の工程を用いて同様に作製でき
る。第2のpチャネル型TFT1282には、島状半導
体層にチャネル形成領域1246a、1246b、12
46cソースまたはドレイン領域として機能する第3の
不純物領域1249a、1250a、1251a、12
52a、LDD領域となる第4の不純物領域(A)12
49b、1250b、1251b、1252b及びゲー
ト電極1247と一部が重なりLDD領域となる第4の
不純物領域(B)1249c、1250c、1251
c、1252cを有した構造となっている。第2のnチ
ャネル型TFT1283には、島状半導体層にチャネル
形成領域1253a、1253b、ソースまたはドレイ
ン領域として機能する第1の不純物領域1255a、1
256a、1257aとLDD領域となる第2の不純物
領域(A)1255b、1256b、1257b及びゲ
ート電極1254と一部が重なりLDD領域となる第2
の不純物領域(B)1255c、1256c、1257
cを有している。チャネル長は3〜7μmとして、ゲー
ト電極と重なるLDD領域をLovとしてそのチャネル長
方向の長さは0.1〜0.3μmとする。The sampling circuit 1303 composed of an analog switch has a second p
Channel type TFT 1202 and second n-channel type TFT
1203 can be applied. Since the sampling circuit places emphasis on measures against hot carriers and low off-current operation, as shown in FIG.
P-channel TFT 1282 and second n-channel TFT
It may be formed of FT1283. This second p-channel type TFT 1282 has a triple gate structure in which three gate electrodes are provided between a pair of source and drain, and such a TFT can be manufactured in the same manner by using the steps of this embodiment. In the second p-channel TFT 1282, channel formation regions 1246a, 1246b, 1212 are formed in the island-shaped semiconductor layer.
46c Third impurity regions 1249a, 1250a, 1251a, and 12 functioning as source or drain regions.
52a, fourth impurity region (A) 12 to be an LDD region
49b, 1250b, 1251b, 1252b and a fourth impurity region (B) 1249c, 1250c, 1251 which partially overlaps with the gate electrode 1247 and becomes an LDD region.
c, 1252c. In the second n-channel TFT 1283, the island-shaped semiconductor layer includes channel formation regions 1253a and 1253b, first impurity regions 1255a and 1255 functioning as source or drain regions.
The second impurity regions (A) 1255b, 1256b, 1257b serving as LDD regions and the second impurity regions (256A, 1257a) and the gate electrode 1254 partially overlap and serve as LDD regions.
Impurity regions (B) 1255c, 1256c, 1257
c. The channel length is 3 to 7 μm, the LDD region overlapping with the gate electrode is Lov, and the length in the channel length direction is 0.1 to 0.3 μm.
【0124】このように、TFTのゲート電極の構成を
シングルゲート構造とするか、複数のゲート電極を一対
のソース・ドレイン間に設けたマルチゲート構造とする
かは、回路の特性に応じて実施者が適宣選択すれば良
い。本実施例によると、実施例3で示したようなアクテ
ィブマトリクス液晶表示装置や、反射型の液晶表示装置
を作製することができる。As described above, whether the structure of the gate electrode of the TFT is a single gate structure or a multi-gate structure in which a plurality of gate electrodes are provided between a pair of source and drain is determined according to the characteristics of the circuit. It is only necessary for the person to choose appropriately. According to this embodiment, an active matrix liquid crystal display device as shown in Embodiment 3 and a reflection type liquid crystal display device can be manufactured.
【0125】[実施例7]実施例6で作製したアクティブ
マトリクス基板はそのまま反射型の表示装置に適用する
ことができる。一方、透過型の液晶表示装置とする場合
には画素部の各画素に設ける画素電極を透明電極で形成
すれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置に対応
するアクティブマトリクス基板の作製方法について図2
2を用いて説明する。[Embodiment 7] The active matrix substrate manufactured in Embodiment 6 can be applied to a reflection type display device as it is. On the other hand, in the case of a transmissive liquid crystal display device, a pixel electrode provided for each pixel in the pixel portion may be formed of a transparent electrode. In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate corresponding to a transmission type liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
2 will be described.
【0126】アクティブマトリクス基板は実施例6と同
様に作製する。図22(A)では、ソース配線とドレイ
ン配線は導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形
成する。ドレイン線1256を例としてこの構成を図2
2(B)で詳細に説明すると、Ti膜1256aを50
〜150nmの厚さで形成し、島状半導体層のソースまた
はドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成
する。そのTi膜1256a上に重ねてAl膜1256
bを300〜400nmの厚さで形成し、さらにTi膜1
256cまたは窒化チタン(TiN)膜を100〜20
0nmの厚さで形成して3層構造とする。その後、透明導
電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いたパターニン
グ処理およびエッチング処理により画素電極1257を
形成する。画素電極1257は、有機樹脂材料から成る
第2の層間絶縁膜上に形成され、コンタクトホールを介
さずに画素TFT1204のドレイン線1256と重な
る部分を設け電気的な接続を形成している。The active matrix substrate is manufactured in the same manner as in the sixth embodiment. In FIG. 22A, a conductive metal film is formed for a source wiring and a drain wiring by a sputtering method or a vacuum evaporation method. This configuration is shown in FIG.
2 (B), the Ti film 1256a is
It is formed to a thickness of about 150 nm, and a contact is formed with a semiconductor film forming a source or drain region of the island-shaped semiconductor layer. An Al film 1256 is superimposed on the Ti film 1256a.
b is formed to a thickness of 300 to 400 nm, and a Ti film 1
256c or titanium nitride (TiN) film of 100 to 20
It is formed with a thickness of 0 nm to form a three-layer structure. After that, a transparent conductive film is formed over the entire surface, and a pixel electrode 1257 is formed by patterning and etching using a photomask. The pixel electrode 1257 is formed on a second interlayer insulating film made of an organic resin material, and has a portion overlapping with the drain line 1256 of the pixel TFT 1204 without through a contact hole to form an electrical connection.
【0127】図22(C)では最初に第2の層間絶縁膜
上に透明導電膜を形成し、パターニング処理およびエッ
チング処理をして画素電極1258を形成した後、ドレ
イン線1259を画素電極1258とコンタクトホール
を介さずに接続部を形成した例である。ドレイン線12
59は、図22(D)で示すようにTi膜1259aを
50〜150nmの厚さで形成し、島状半導体層のソース
またはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを
形成し、そのTi膜1259a上に重ねてAl膜125
9bを300〜400nmの厚さで形成して設ける。この
構成にすると、画素電極1258はドレイン配線125
9を形成するTi膜1259aのみと接触することにな
る。その結果、透明導電膜材料とAlとが直接接し反応
するのを確実に防止できる。In FIG. 22C, first, a transparent conductive film is formed over the second interlayer insulating film, patterning and etching are performed to form a pixel electrode 1258, and then the drain line 1259 is connected to the pixel electrode 1258. This is an example in which a connection portion is formed without a contact hole. Drain line 12
59, a Ti film 1259a is formed to a thickness of 50 to 150 nm as shown in FIG. 22D, and a contact is formed with the semiconductor film forming the source or drain region of the island-shaped semiconductor layer. Al film 125 overlaid on top
9b is provided in a thickness of 300 to 400 nm. With this structure, the pixel electrode 1258 is connected to the drain wiring 125
9 comes into contact with only the Ti film 1259a. As a result, it is possible to reliably prevent the transparent conductive film material from directly reacting with Al.
【0128】透明導電膜の材料は、酸化インジウム(I
n2O3)や酸化インジウム酸化スズ合金(In2O3―S
nO2;ITO)などをスパッタ法や真空蒸着法などを
用いて形成して用いることができる。このような材料の
エッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特
にITOのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッ
チング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛
合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。酸化インジ
ウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ITOに対して
熱安定性にも優れているので、図22(A)、(B)の
構成においてドレイン配線1256の端面で、Al膜1
256bが画素電極1257と接触して腐蝕反応をする
ことを防止できる。同様に、酸化亜鉛(ZnO)も適し
た材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高める
ためにガリウム(Ga)を添加した酸化亜鉛(ZnO:
Ga)などを用いることができる。The material of the transparent conductive film is indium oxide (I
n 2 O 3 ) and indium tin oxide alloy (In 2 O 3 —S
nO 2 ; ITO) or the like can be formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. The etching of such a material is performed using a hydrochloric acid-based solution. However, in particular, since etching of ITO easily generates residues, an indium oxide-zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO) may be used in order to improve the etching processability. Since the indium oxide zinc oxide alloy has excellent surface smoothness and excellent thermal stability with respect to ITO, in the configuration shown in FIGS. 22A and 22B, the aluminum film 1
It is possible to prevent the corrosion reaction of 256b from coming into contact with the pixel electrode 1257. Similarly, zinc oxide (ZnO) is also a suitable material, and zinc oxide (ZnO :) to which gallium (Ga) is added to increase the transmittance and conductivity of visible light.
Ga) can be used.
【0129】実施例6では反射型の液晶表示装置を作製
できるアクティブマトリクス基板を5枚のフォトマスク
により作製したが、さらに1枚のフォトマスクの追加
(合計6枚)で、透過型の液晶表示装置に対応したアク
ティブマトリクス基板を完成させることができる。In Example 6, an active matrix substrate capable of manufacturing a reflection type liquid crystal display device was manufactured using five photomasks. However, by adding one more photomask (total of six), a transmission type liquid crystal display device was manufactured. An active matrix substrate corresponding to the device can be completed.
【0130】[実施例8]本実施例では、実施例1、6、
7で示したアクティブマトリクス基板のTFTの活性層
を形成する結晶質半導体層の他の作製方法について示
す。結晶質半導体層は非晶質半導体層を熱アニール法や
レーザーアニール法、またはRTA法などで結晶化させ
て形成するが、その他に特開平7−130652号公報
で開示されている触媒元素を用いる結晶化法を適用する
こともできる。その場合の例を図23を用いて説明す
る。[Embodiment 8] In this embodiment, Embodiments 1, 6 and
Another manufacturing method of the crystalline semiconductor layer for forming the active layer of the TFT of the active matrix substrate indicated by 7 will be described. The crystalline semiconductor layer is formed by crystallizing an amorphous semiconductor layer by a thermal annealing method, a laser annealing method, an RTA method, or the like. In addition, a catalytic element disclosed in JP-A-7-130652 is used. A crystallization method can also be applied. An example in that case will be described with reference to FIG.
【0131】図23(A)で示すように、実施例1と同
様にして、ガラス基板3101上に下地膜3102a、
3102b、非晶質構造を有する半導体層3103を2
5〜80nmの厚さで形成する。非晶質半導体層は非晶質
シリコン(a−Si)膜、非晶質シリコンゲルマニウム
(a−SiGe)膜、非晶質炭化シリコン(a−Si
C)膜,非晶質シリコン・スズ(a−SiSn)膜など
が適用できる。これらの非晶質半導体層は水素を0.1
〜40atomic%程度含有するようにして形成すると良
い。例えば、非晶質シリコン膜を55nmの厚さで形成す
る。そして、重量換算で10ppmの触媒元素を含む水
溶液をスピナーで基板を回転させて塗布するスピンコー
ト法で触媒元素を含有する層3104を形成する。触媒
元素にはニッケル(Ni)、ゲルマニウム(Ge)、鉄
(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(P
b)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、
金(Au)などである。この触媒元素を含有する層31
04は、スピンコート法の他に印刷法やスプレー法、バ
ーコーター法、或いはスパッタ法や真空蒸着法によって
上記触媒元素の層を1〜5nmの厚さに形成しても良い。As shown in FIG. 23A, a base film 3102a and a base film 3102a are formed on a glass substrate 3101 in the same manner as in the first embodiment.
3102b, a semiconductor layer 3103 having an amorphous structure
It is formed with a thickness of 5 to 80 nm. The amorphous semiconductor layer includes an amorphous silicon (a-Si) film, an amorphous silicon germanium (a-SiGe) film, and an amorphous silicon carbide (a-Si).
C) film, amorphous silicon tin (a-SiSn) film and the like can be applied. These amorphous semiconductor layers contain 0.1% of hydrogen.
It may be formed so as to contain about 40 atomic%. For example, an amorphous silicon film is formed with a thickness of 55 nm. Then, a layer 3104 containing a catalyst element is formed by a spin coating method in which an aqueous solution containing a catalyst element of 10 ppm by weight is applied by rotating the substrate with a spinner. The catalytic elements include nickel (Ni), germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), and lead (P
b), cobalt (Co), platinum (Pt), copper (Cu),
Gold (Au) or the like. Layer 31 containing this catalytic element
In 04, the catalyst element layer may be formed to a thickness of 1 to 5 nm by a printing method, a spray method, a bar coater method, a sputtering method or a vacuum evaporation method other than the spin coating method.
【0132】そして、図23(B)に示す結晶化の工程
では、まず400〜500℃で1時間程度の熱処理を行
い、非晶質シリコン膜の含有水素量を5atom%以下にす
る。非晶質シリコン膜の含有水素量が成膜後において最
初からこの値である場合にはこの熱処理は必ずしも必要
でない。そして、ファーネスアニール炉を用い、窒素雰
囲気中で550〜600℃で1〜8時間の熱アニールを
行う。以上の工程により結晶質シリコン膜から成る結晶
質半導体層3105を得ることができる(図23
(C))。しかし、この熱アニールによって作製された
結晶質半導体層3105は、光学顕微鏡観察により巨視
的に観察すると局所的に非晶質領域が残存していること
が観察されることがあり、このような場合、同様にラマ
ン分光法では480cm-1にブロードなピークを持つ非
晶質成分が観測される。そのため、熱アニールの後に実
施例1で説明したレーザーアニール法で結晶質半導体層
3105を処理してその結晶性を高めることは有効な手
段として適用できる。In the crystallization step shown in FIG. 23B, a heat treatment is first performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the hydrogen content of the amorphous silicon film to 5 atom% or less. If the hydrogen content of the amorphous silicon film has this value from the beginning after film formation, this heat treatment is not always necessary. Then, thermal annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 550 to 600 ° C. for 1 to 8 hours using a furnace annealing furnace. Through the above steps, a crystalline semiconductor layer 3105 made of a crystalline silicon film can be obtained (FIG. 23).
(C)). However, when the crystalline semiconductor layer 3105 formed by this thermal annealing is macroscopically observed with an optical microscope, an amorphous region may be locally observed to remain locally. Similarly, in Raman spectroscopy, an amorphous component having a broad peak at 480 cm -1 is observed. Therefore, increasing the crystallinity by treating the crystalline semiconductor layer 3105 by the laser annealing method described in Embodiment 1 after the thermal annealing can be applied as an effective means.
【0133】図24は同様に触媒元素を用いる結晶化法
の実施例であり、触媒元素を含有する層をスパッタ法に
より形成するものである。まず、ガラス基板3201上
に下地膜3202a、3202b、非晶質構造を有する
半導体層3203を25〜80nmの厚さで形成する。そ
して、非晶質構造を有する半導体層3203の表面に
0.5〜5nm程度の酸化膜(図示せず)を形成する。こ
のような厚さの酸化膜は、プラズマCVD法やスパッタ
法などで積極的に該当する被膜を形成しても良いが、1
00〜300℃に基板を加熱してプラズマ化した酸素雰
囲気中に非晶質構造を有する半導体層3203の表面を
晒しても良いし、過酸化水素水(H2O2)を含む溶液に
非晶質構造を有する半導体層3203の表面を晒して形
成しても良い。或いは、酸素を含む雰囲気中で紫外線光
を照射してオゾンを発生させ、そのオゾン雰囲気中に非
晶質構造を有する半導体層3203を晒すことによって
も形成できる。FIG. 24 shows an embodiment of a crystallization method using a catalytic element, in which a layer containing the catalytic element is formed by sputtering. First, a base film 3202a and 3202b and a semiconductor layer 3203 having an amorphous structure are formed over a glass substrate 3201 to a thickness of 25 to 80 nm. Then, an oxide film (not shown) of about 0.5 to 5 nm is formed on the surface of the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure. For the oxide film having such a thickness, a corresponding film may be positively formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like.
The surface of the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure may be exposed in an oxygen atmosphere in which the substrate is heated to 00 to 300 ° C. and turned into a plasma, or may be exposed to a solution containing aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). The surface of the semiconductor layer 3203 having a crystalline structure may be formed by exposing the surface. Alternatively, it can be formed by irradiating ultraviolet light in an atmosphere containing oxygen to generate ozone, and exposing the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure in the ozone atmosphere.
【0134】このようにして表面に薄い酸化膜を有する
非晶質構造を有する半導体層3203上に前記触媒元素
を含有する層3204をスパッタ法で形成する。この層
の厚さに限定はないが、10〜100nm程度の厚さに形
成すれば良い。例えば、Niをターゲットとして、Ni
膜を形成することは有効な方法である。スパッタ法で
は、電界で加速された前記触媒元素から成る高エネルギ
ー粒子の一部が基板側にも飛来し、非晶質構造を有する
半導体層3203の表面近傍、または該半導体層表面に
形成した酸化膜中に打ち込まれる。その割合はプラズマ
生成条件や基板のバイアス状態によって異なるものであ
るが、好適には非晶質構造を有する半導体層3203の
表面近傍や該酸化膜中に打ち込まれる触媒元素の量を1
×1011〜1×1014atoms/cm3程度となるようにする
と良い。As described above, the layer 3204 containing the catalyst element is formed by the sputtering method on the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure having a thin oxide film on the surface. The thickness of this layer is not limited, but may be about 10 to 100 nm. For example, with Ni as a target, Ni
Forming a film is an effective method. In the sputtering method, part of the high-energy particles composed of the catalyst element accelerated by an electric field also fly to the substrate side, and the oxide layer formed on or near the surface of the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure is formed. Driven into the film. Although the ratio varies depending on the plasma generation conditions and the bias state of the substrate, preferably, the amount of the catalytic element implanted into the vicinity of the surface of the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure or the oxide film is set to 1
It is preferable that the density be about 10 11 to 1 10 14 atoms / cm 3 .
【0135】その後、触媒元素を含有する層3204を
選択的に除去する。例えば、この層がNi膜で形成され
ている場合には、硝酸などの溶液で除去することが可能
であり、または、フッ酸を含む水溶液で処理すればNi
膜と非晶質構造を有する半導体層3203上に形成した
酸化膜を同時に除去できる。いずれにしても、非晶質構
造を有する半導体層3203の表面近傍における触媒元
素の量を1×1011〜1×1014atoms/cm3程度となる
ようにしておく。そして、図24(B)で示すように、
図23(B)と同様にして熱アニールによる結晶化の工
程を行い、結晶質半導体層3205を得ることができる
(図24(C))。After that, the layer 3204 containing the catalyst element is selectively removed. For example, when this layer is formed of a Ni film, it can be removed with a solution such as nitric acid, or can be treated with an aqueous solution containing hydrofluoric acid to obtain a Ni film.
The oxide film formed over the film and the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure can be removed at the same time. In any case, the amount of the catalyst element in the vicinity of the surface of the semiconductor layer 3203 having an amorphous structure is set to be about 1 × 10 11 to 1 × 10 14 atoms / cm 3 . Then, as shown in FIG.
The crystallization step by thermal annealing is performed in the same manner as in FIG. 23B, whereby a crystalline semiconductor layer 3205 can be obtained (FIG. 24C).
【0136】図23または図24で作製された結晶質半
導体層3105、3205から島状半導体層を作製すれ
ば、実施例1、6と同様にしてアクティブマトリクス基
板を完成させることができる。しかし、結晶化の工程に
おいてシリコンの結晶化を助長する触媒元素を使用した
場合、島状半導体層中には微量(1×1017〜1×10
19atoms/cm3程度)の触媒元素が残留する。勿論、その
ような状態でもTFTを完成させることが可能である
が、残留する触媒元素を少なくともチャネル形成領域か
ら除去する方がより好ましかった。この触媒元素を除去
する手段の一つにリン(P)によるゲッタリング作用を
利用する手段がある。When an island-shaped semiconductor layer is manufactured from the crystalline semiconductor layers 3105 and 3205 manufactured in FIG. 23 or FIG. 24, an active matrix substrate can be completed in the same manner as in the first and sixth embodiments. However, when a catalyst element that promotes silicon crystallization is used in the crystallization step, a very small amount (1 × 10 17 to 1 × 10 17) is contained in the island-shaped semiconductor layer.
About 19 atoms / cm 3 ). Of course, the TFT can be completed in such a state, but it is more preferable to remove the remaining catalyst element from at least the channel formation region. One of the means for removing the catalytic element is a means utilizing a gettering action by phosphorus (P).
【0137】この目的におけるリン(P)によるゲッタ
リング処理は、不純物元素を活性化させる工程と同一の
工程で行うことができる。この様子を図25で説明す
る。ゲッタリングに必要なリン(P)の濃度は高濃度n
型不純物領域の不純物濃度と同程度でよく、活性化工程
の熱アニールにより、nチャネル型TFTおよびpチャ
ネル型TFTのチャネル形成領域から触媒元素をその濃
度でリン(P)を含有する不純物領域へ偏析させること
ができる(図25で示す矢印の方向)。その結果その不
純物領域には1×1017〜1×1019atoms/cm3程度の
触媒元素が偏析した。このようにして作製したTFTは
オフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効
果移動度が得られ、良好な特性を達成することができ
る。The gettering treatment with phosphorus (P) for this purpose can be performed in the same step as the step of activating the impurity element. This situation will be described with reference to FIG. The concentration of phosphorus (P) necessary for gettering is high
The impurity concentration may be about the same as the impurity concentration of the p-type impurity region, and the thermal annealing in the activation step transfers the catalyst element from the channel formation region of the n-channel TFT and the p-channel TFT to the impurity region containing phosphorus (P) at that concentration. It can be segregated (in the direction of the arrow shown in FIG. 25). As a result, about 1 × 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 of a catalytic element segregated in the impurity region. The TFT thus manufactured has a low off-current value and high crystallinity, so that a high field-effect mobility can be obtained and good characteristics can be achieved.
【0138】[実施例9]本実施例では実施例6で作製し
たアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリク
ス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。まず、図
8(A)に示すように、図18(B)の状態のアクティ
ブマトリクス基板に柱状スペーサから成るスペーサを形
成する。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、ここでは基板全面に樹脂膜を形成した後こ
れをパターニングして形成する方法を採用した。このよ
うなスペーサの材料に限定はないが、例えば、JSR社
製のNN700を用い、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により150〜200℃で加熱して
硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光
と現像処理の条件によって形状を異ならせることができ
るが、好ましくは、スペーサの形状は柱状で頂部が平坦
な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたと
きに液晶表示パネルとしての機械的な強度を確保するこ
とができる。形状は円錐状、角錐状など特別の限定はな
いが、例えば円錐状としたときに具体的には、高さを
1.2〜5μmとし、平均半径を5〜7μm、平均半径
と底部の半径との比を1対1.5とする。このとき側面
のテーパー角は±15°以下とする。[Embodiment 9] In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 6 will be described. First, as shown in FIG. 8A, a spacer including a columnar spacer is formed on the active matrix substrate in the state of FIG. 18B. The spacer may be provided by scattering particles of several μm, but here, a method of forming a resin film over the entire surface of the substrate and then patterning the resin film is adopted. Although there is no limitation on the material of such a spacer, for example, NN700 manufactured by JSR Corporation is applied by a spinner and then formed into a predetermined pattern by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like. The shape of the spacer manufactured in this manner can be varied depending on the conditions of the exposure and the development processing. When combined, the mechanical strength of the liquid crystal display panel can be secured. The shape is not particularly limited, such as a cone or a pyramid. For example, when the shape is a cone, specifically, the height is 1.2 to 5 μm, the average radius is 5 to 7 μm, the average radius and the radius of the bottom portion. Is set to 1: 1.5. At this time, the taper angle of the side surface is set to ± 15 ° or less.
【0139】スペーサの配置は任意に決定すれば良い
が、好ましくは、図8(A)で示すように、画素部にお
いては画素電極1169のコンタクト部1231と重ね
てその部分を覆うように柱状スペーサ1406を形成す
ると良い。コンタクト部1231は平坦性が損なわれこ
の部分では液晶がうまく配向しなくなるので、このよう
にしてコンタクト部1231にスペーサ用の樹脂を充填
する形で柱状スペーサ1406を形成することでディス
クリネーションなどを防止することができる。また、駆
動回路のTFT上にもスペーサ1405a〜1405e
を形成しておく。このスペーサは駆動回路部の全面に渡
って形成しても良いし、図8(A)で示すようにソース
線およびドレイン線を覆うようにして設けても良い。The arrangement of the spacers may be arbitrarily determined, but preferably, as shown in FIG. 8A, in the pixel portion, the columnar spacer is overlapped with the contact portion 1231 of the pixel electrode 1169 so as to cover the portion. 1406 may be formed. Since the flatness of the contact portion 1231 is impaired and the liquid crystal is not well aligned in this portion, disclination and the like are formed by forming the columnar spacer 1406 in such a manner that the contact portion 1231 is filled with the resin for the spacer. Can be prevented. Further, spacers 1405a to 1405e are also provided on the TFT of the driving circuit.
Is formed. This spacer may be formed over the entire surface of the driver circuit portion, or may be provided so as to cover the source line and the drain line as shown in FIG.
【0140】その後、配向膜1407を形成する。通常
液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂を用いる。配
向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子があ
る一定のプレチルト角を持って配向するようにした。画
素部に設けた柱状スペーサ1406の端部からラビング
方向に対してラビングされない領域が2μm以下となる
ようにした。また、ラビング処理では静電気の発生がし
ばしば問題となるが、駆動回路のTFT上に形成したス
ペーサ1405a〜1405eにより静電気からTFT
を保護する効果を得ることができる。また図では説明し
ないが、配向膜1407を先に形成してから、スペーサ
1406、1405a〜1405eを形成した構成とし
ても良い。Then, an alignment film 1407 is formed. Usually, a polyimide resin is used for the alignment film of the liquid crystal display element. After forming the alignment film, a rubbing treatment was performed so that the liquid crystal molecules were aligned with a certain pretilt angle. The area not rubbed in the rubbing direction from the end of the columnar spacer 1406 provided in the pixel portion was set to 2 μm or less. In the rubbing process, the generation of static electricity often poses a problem. However, the spacers 1405a to 1405e formed on the TFT of the drive circuit cause the TFT to generate static electricity.
The effect of protecting can be obtained. Although not described in the drawings, a structure in which the alignment film 1407 is formed first and then the spacers 1406 and 1405a to 1405e are formed may be employed.
【0141】対向側の対向基板1401には、遮光膜1
402、透明導電膜1403および配向膜1404を形
成する。遮光膜1402はTi膜、Cr膜、Al膜など
を150〜300nmの厚さで形成する。そして、画素部
と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対
向基板とをシール剤1408で貼り合わせる。シール剤
1408にはフィラー(図示せず)が混入されていて、
このフィラーとスペーサ1406、1405a〜140
5eによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わ
せられる。その後、両基板の間に液晶材料1409を注
入する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。
例えば、TN液晶の他に、電場に対して透過率が連続的
に変化する電気光学応答性を示す、無しきい値反強誘電
性混合液晶を用いることもできる。この無しきい値反強
誘電性混合液晶には、V字型の電気光学応答特性を示す
ものもある。このようにして図8(B)に示すアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置が完成する。On the opposite substrate 1401 on the opposite side, the light shielding film 1
402, a transparent conductive film 1403, and an alignment film 1404 are formed. As the light-shielding film 1402, a Ti film, a Cr film, an Al film, or the like is formed with a thickness of 150 to 300 nm. Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit are formed and the counter substrate are attached with a sealant 1408. A filler (not shown) is mixed in the sealant 1408,
This filler and spacers 1406, 1405a-140
By 5e, the two substrates are bonded at a uniform interval. After that, a liquid crystal material 1409 is injected between the two substrates. A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material.
For example, in addition to the TN liquid crystal, a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal exhibiting electro-optical response in which the transmittance continuously changes with respect to an electric field can be used. Some of the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystals exhibit a V-shaped electro-optical response characteristic. Thus, the active matrix liquid crystal display device shown in FIG. 8B is completed.
【0142】図9はこのようなアクティブマトリクス基
板の上面図を示し、画素部および駆動回路とスペーサお
よびシール剤の位置関係を示す上面図である。実施例1
で述べたガラス基板1101上に画素部1604の周辺
に駆動回路として走査信号駆動回路1605と画像信号
駆動回路1606が設けられている。さらに、その他C
PUやメモリなどの信号処理回路1607も付加されて
いても良い。そして、これらの駆動回路は接続配線16
03によって外部入出力端子1602と接続されてい
る。画素部1604では走査信号駆動回路1605から
延在するゲート配線群1608と画像信号駆動回路16
06から延在するソース配線群1609がマトリクス状
に交差して画素を形成し、各画素にはそれぞれ画素TF
T1204と保持容量1205が設けられている。FIG. 9 is a top view of such an active matrix substrate, and is a top view showing a positional relationship between a pixel portion and a driving circuit, a spacer, and a sealant. Example 1
On the glass substrate 1101 described above, a scanning signal driving circuit 1605 and an image signal driving circuit 1606 are provided as driving circuits around the pixel portion 1604. In addition, other C
A signal processing circuit 1607 such as a PU or a memory may be added. These drive circuits are connected to the connection wiring 16.
03 is connected to the external input / output terminal 1602. In the pixel portion 1604, the gate wiring group 1608 extending from the scanning signal driving circuit 1605 and the image signal driving circuit 16
The source line group 1609 extending from the pixel line 06 intersects in a matrix to form pixels, and each pixel has a pixel TF
T1204 and a storage capacitor 1205 are provided.
【0143】図8において画素部において設けた柱状ス
ペーサ1406は、すべての画素に対して設けても良い
が、図9で示すようにマトリクス状に配列した画素の数
個から数十個おきに設けても良い。即ち、画素部を構成
する画素の全数に対するスペーサの数の割合は20〜1
00%とすることが可能である。また、駆動回路に設け
るスペーサ1405a〜1405eはその全面を覆うよ
うに設けても良いし各TFTのソースおよびドレイン配
線の位置にあわせて設けても良い。図9では駆動回路に
設けるスペーサの配置を1610〜1612で示す。そ
して、図9に示すシール剤1613は、基板1101上
の画素部1604および走査信号駆動回路1605、画
像信号駆動回路1606、その他の信号処理回路160
7の外側であって、外部入出力端子1602よりも内側
に形成する。In FIG. 8, the columnar spacer 1406 provided in the pixel portion may be provided for all the pixels, but is provided every several to several tens of pixels arranged in a matrix as shown in FIG. May be. That is, the ratio of the number of spacers to the total number of pixels constituting the pixel portion is 20 to 1
It can be set to 00%. Further, the spacers 1405a to 1405e provided in the driver circuit may be provided so as to cover the entire surface, or may be provided in accordance with the positions of the source and drain wirings of each TFT. In FIG. 9, the arrangement of the spacers provided in the drive circuit is indicated by 1610 to 1612. Then, the sealant 1613 illustrated in FIG. 9 includes the pixel portion 1604 on the substrate 1101, the scan signal driver circuit 1605, the image signal driver circuit 1606, and the other signal processing circuits 160.
7 and inside the external input / output terminal 1602.
【0144】このような構成の液晶表示装置は、実施例
6、7で示したアクティブマトリクス基板を用いて形成
することができる。実施例6で示すアクティブマトリク
ス基板を用いれば反射型の液晶表示装置が得られ、実施
例7で示すアクティブマトリクス基板を用いると透過型
の液晶表示装置を得ることができる。The liquid crystal display device having such a configuration can be formed by using the active matrix substrates shown in the sixth and seventh embodiments. A reflective liquid crystal display device can be obtained by using the active matrix substrate described in Embodiment 6, and a transmissive liquid crystal display device can be obtained by using the active matrix substrate described in Embodiment 7.
【0145】[実施例10]本実施例では、本発明のT
FT回路によるアクティブマトリクス型液晶表示装置を
組み込んだ半導体装置(電気装置)について説明する。[Embodiment 10] In this embodiment, the T
A semiconductor device (electric device) incorporating an active matrix type liquid crystal display device using an FT circuit will be described.
【0146】このような半導体装置としては、ビデオカ
メラ、デジタルカメラ、デジタルビデオディスクプレイ
ヤー、プロジェクター(リア型またはフロント型)、ヘ
ッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレ
イ)、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイ
ルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙
げられる。それらの一例を図26、図27及び図28に
示す。As such a semiconductor device, a video camera, a digital camera, a digital video disc player, a projector (rear or front type), a head mounted display (goggle type display), a personal computer, a portable information terminal (mobile computer, A mobile phone or an electronic book). Examples of these are shown in FIGS. 26, 27 and 28.
【0147】図26(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体2001、画像入力部2002、表示部20
03、キーボード2004等を含む。本発明を画像入力
部2002、表示部2003やその他の信号制御回路に
適用することができる。FIG. 26A shows a personal computer, which includes a main body 2001, an image input section 2002, and a display section 20.
03, a keyboard 2004 and the like. The present invention can be applied to the image input unit 2002, the display unit 2003, and other signal control circuits.
【0148】図26(B)はビデオカメラであり、本体
2101、表示部2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6等を含む。本発明を表示部2102やその他の信号制
御回路に適用することができる。FIG. 26B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an audio input portion 2103, operation switches 2104, a battery 2105, and an image receiving portion 210.
6 and so on. The present invention can be applied to the display portion 2102 and other signal control circuits.
【0149】図26(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部
2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表
示部2205等を含む。本発明は表示部2205やその
他の信号制御回路に適用できる。FIG. 26C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 2201, a camera section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204, a display section 2205, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2205 and other signal control circuits.
【0150】図26(D)はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体2301、表示部2302、アーム部230
3等を含む。本発明は表示部2302やその他の信号制
御回路に適用することができる。FIG. 26D shows a goggle type display, which includes a main body 2301, a display portion 2302, and an arm portion 230.
3 and so on. The present invention can be applied to the display portion 2302 and other signal control circuits.
【0151】図26(E)はプログラムを記録した記録
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体2401、表示部2402、スピーカ部240
3、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(D
igtial Versatile Disc)、CD
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。本発明は表示部2402やその
他の信号制御回路に適用することができる。FIG. 26E shows a player using a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 2401, a display section 2402, and a speaker section 240.
3, a recording medium 2404, an operation switch 2405, and the like. This player uses a DVD (D
digital Versatile Disc), CD
And the like, it is possible to perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The present invention can be applied to the display portion 2402 and other signal control circuits.
【0152】図26(F)はデジタルカメラであり、本
体2501、表示部2502、接眼部2503、操作ス
イッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。本発
明を表示部2502やその他の信号制御回路に適用する
ことができる。FIG. 26F shows a digital camera, which includes a main body 2501, a display section 2502, an eyepiece section 2503, operation switches 2504, an image receiving section (not shown), and the like. The present invention can be applied to the display portion 2502 and other signal control circuits.
【0153】図27(A)はフロント型プロジェクター
であり、投射装置2601、スクリーン2602等を含
む。本発明は投射装置2601の一部を構成する液晶表
示装置2808やその他の信号制御回路に適用すること
ができる。FIG. 27A shows a front type projector, which includes a projection device 2601, a screen 2602, and the like. The present invention can be applied to the liquid crystal display device 2808 forming a part of the projection device 2601 and other signal control circuits.
【0154】図27(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体2701、投射装置2702、ミラー270
3、スクリーン2704等を含む。本発明は投射装置2
702の一部を構成する液晶表示装置2808やその他
の信号制御回路に適用することができる。FIG. 27B shows a rear type projector, which includes a main body 2701, a projection device 2702, and a mirror 270.
3, including a screen 2704 and the like. The present invention relates to a projection device 2
The present invention can be applied to the liquid crystal display device 2808 forming a part of the signal control circuit 702 and other signal control circuits.
【0155】なお、図27(C)は、図27(A)及び
図27(B)中における投射装置2601、2702の
構造の一例を示した図である。投射装置2601、27
02は、光源光学系2801、ミラー2802、280
4〜2806、ダイクロイックミラー2803、プリズ
ム2807、液晶表示装置2808、位相差板280
9、投射光学系2810で構成される。投射光学系28
10は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図27(C)中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。FIG. 27C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 27A and 27B. Projection devices 2601, 27
02 denotes a light source optical system 2801, mirrors 2802, 280
4 to 2806, dichroic mirror 2803, prism 2807, liquid crystal display device 2808, retardation plate 280
9. The projection optical system 2810. Projection optical system 28
Reference numeral 10 denotes an optical system including a projection lens. In the present embodiment, an example of a three-plate type is shown, but there is no particular limitation, and for example, a single-plate type may be used. Further, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the optical path indicated by the arrow in FIG. Good.
【0156】また、図27(D)は、図27(C)中に
おける光源光学系2801の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系2801は、リフレクタ
ー2811、光源2812、レンズアレイ2813、2
814、偏光変換素子2815、集光レンズ2816で
構成される。なお、図27(D)に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光
学系を設けてもよい。FIG. 27D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. 27C. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, a lens array 2813,
814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 2816. Note that the light source optical system shown in FIG. 27D is an example and is not particularly limited. For example, a practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.
【0157】ただし、図27に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及びEL表示装置での適用
例は図示していない。However, in the projector shown in FIG. 27, a case where a transmissive electro-optical device is used is shown, and examples of application to a reflective electro-optical device and an EL display device are not shown.
【0158】図28(A)は携帯電話であり、本体29
01、音声出力部2902、音声入力部2903、表示
部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906
等を含む。本発明を音声出力部2902、音声入力部2
903、表示部2904やその他の信号制御回路に適用
することができる。FIG. 28A shows a mobile phone,
01, audio output unit 2902, audio input unit 2903, display unit 2904, operation switch 2905, antenna 2906
And so on. The present invention is applied to the audio output unit 2902 and the audio input unit 2
903, the display portion 2904, and other signal control circuits.
【0159】図28(B)は携帯書籍(電子書籍)であ
り、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒
体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006
等を含む。本発明は表示部3002、3003やその他
の信号回路に適用することができる。FIG. 28B shows a portable book (electronic book), which includes a main body 3001, display portions 3002 and 3003, a storage medium 3004, operation switches 3005, and an antenna 3006.
And so on. The present invention can be applied to the display units 3002 and 3003 and other signal circuits.
【0160】図28(C)はディスプレイであり、本体
3101、支持台3102、表示部3103等を含む。
本発明は表示部3103に適用することができる。本発
明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利
であり、対角10インチ以上(特に30インチ以上)の
ディスプレイには有利である。FIG. 28C shows a display, which includes a main body 3101, a support 3102, a display portion 3103, and the like.
The present invention can be applied to the display portion 3103. The display of the present invention is particularly advantageous when the screen is enlarged, and is advantageous for a display having a diagonal of 10 inches or more (particularly 30 inches or more).
【0161】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の半導体装置に適用することが可能で
ある。また、本実施例の半導体装置は実施例1〜9のど
のような組み合わせからなる構成を用いても実現するこ
とができる。As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to semiconductor devices in all fields. Further, the semiconductor device of the present embodiment can be realized by using a configuration composed of any combination of the first to ninth embodiments.
【0162】[実施例11]本実施例では、本発明を用
いてEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置を作製
した例について説明する。なお、EL表示装置は発光装
置(Light emittingdevice)又は、発光ダイオード(Li
ght emitting diode)とも呼ばれる。さらに、本明細書
中でのEL装置は、例えばトリプレット発光装置または
シングレット発光装置を含む。[Embodiment 11] In this embodiment, an example in which an EL (electroluminescence) display device is manufactured by using the present invention will be described. The EL display device is a light emitting device or a light emitting diode (Li).
ght emitting diode). Further, the EL device in this specification includes, for example, a triplet light emitting device or a singlet light emitting device.
【0163】図29(A)は本発明を用いたEL表示装
置の上面図である。図29(A)において、4010は
基板、4011は画素部、4012はソース側駆動回
路、4013はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆
動回路は配線4014〜4016を経てFPC4017
に至り、外部機器へと接続される。FIG. 29A is a top view of an EL display device using the present invention. In FIG. 29A, reference numeral 4010 denotes a substrate; 4011, a pixel portion; 4012, a source driver circuit; 4013, a gate driver circuit;
And connected to the external device.
【0164】このとき、少なくとも画素部、好ましくは
駆動回路及び画素部を囲むようにしてカバー材600
0、シーリング材(ハウジング材ともいう)7000、
密封材(第2のシーリング材)7001が設けられてい
る。At this time, at least the pixel portion, preferably the drive circuit and the pixel portion are surrounded so as to surround the cover material 600.
0, sealing material (also referred to as housing material) 7000,
A sealing material (a second sealing material) 7001 is provided.
【0165】また、図29(B)は本実施例のEL表示
装置の断面構造であり、基板4010、下地膜4021
の上に駆動回路用TFT(但し、ここではnチャネル型
TFTとpチャネル型TFTを組み合わせたCMOS回
路を図示している。)4022及び画素部用TFT40
23(但し、ここではEL素子への電流を制御するTF
Tだけ図示している。)が形成されている。FIG. 29B shows a cross-sectional structure of the EL display device of this embodiment.
A driving circuit TFT 4022 (here, a CMOS circuit combining an n-channel TFT and a p-channel TFT is illustrated) 4022 and a pixel portion TFT 40
23 (however, here, TF for controlling the current to the EL element)
Only T is shown. ) Is formed.
【0166】駆動回路用TFT4022、画素部用TF
T4023が完成したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜
(平坦化膜)4026の上に画素部用TFT4023の
ドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極
4027を形成する。透明導電膜としては、酸化インジ
ウムと酸化スズとの化合物(ITOと呼ばれる)または
酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることがで
きる。そして、画素電極4027を形成したら、絶縁膜
4028を形成し、画素電極4027上に開口部を形成
する。TFT 4022 for driving circuit, TF for pixel portion
When T4023 is completed, a pixel electrode 4027 made of a transparent conductive film electrically connected to the drain of the pixel portion TFT 4023 is formed on an interlayer insulating film (flattening film) 4026 made of a resin material. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (called ITO) or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used. After the pixel electrode 4027 is formed, an insulating film 4028 is formed, and an opening is formed over the pixel electrode 4027.
【0167】次に、EL層4029を形成する。EL層
4029は公知のEL材料(正孔注入層、正孔輸送層、
発光層、電子輸送層または電子注入層)を自由に組み合
わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのよう
な構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、E
L材料には低分子系材料と高分子系(ポリマー系)材料
がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いる
が、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、
印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いる
ことが可能である。Next, an EL layer 4029 is formed. The EL layer 4029 is formed of a known EL material (a hole injection layer, a hole transport layer,
A light-emitting layer, an electron transport layer, or an electron injection layer) may be freely combined to form a stacked structure or a single-layer structure. A known technique may be used to determine the structure. Also, E
The L material includes a low molecular material and a high molecular (polymer) material. When a low molecular material is used, an evaporation method is used, but when a high molecular material is used, a spin coating method,
A simple method such as a printing method or an inkjet method can be used.
【0168】本実施例では、シャドーマスクを用いて蒸
着法によりEL層を形成する。シャドーマスクを用いて
画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層(赤色発光
層、緑色発光層及び青色発光層)を形成することで、カ
ラー表示が可能となる。その他にも、色変換層(CC
M)とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光
層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいず
れの方法を用いても良い。勿論、単色発光のEL表示装
置とすることもできる。In this embodiment, an EL layer is formed by an evaporation method using a shadow mask. By forming a light-emitting layer (a red light-emitting layer, a green light-emitting layer, and a blue light-emitting layer) capable of emitting light having different wavelengths for each pixel using a shadow mask, color display becomes possible. In addition, the color conversion layer (CC
M) and a color filter are combined, and a white light-emitting layer and a color filter are combined. Either method may be used. Needless to say, a monochromatic EL display device can be used.
【0169】EL層4029を形成したら、その上に陰
極4030を形成する。陰極4030とEL層4029
の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが
望ましい。従って、真空中でEL層4029と陰極40
30を連続成膜するか、EL層4029を不活性雰囲気
で形成し、大気解放しないで陰極4030を形成すると
いった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバ
ー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いるこ
とで上述のような成膜を可能とする。After forming the EL layer 4029, the cathode 4030 is formed thereon. Cathode 4030 and EL layer 4029
It is desirable to remove as much as possible moisture and oxygen existing at the interface. Therefore, the EL layer 4029 and the cathode 40 in vacuum
It is necessary to devise a method of continuously forming the film 30 or forming the EL layer 4029 in an inert atmosphere and forming the cathode 4030 without opening to the atmosphere. In this embodiment, the above-described film formation is made possible by using a multi-chamber type (cluster tool type) film formation apparatus.
【0170】なお、本実施例では陰極4030として、
LiF(フッ化リチウム)膜とAl(アルミニウム)膜
の積層構造を用いる。具体的にはEL層4029上に蒸
着法で1nm厚のLiF(フッ化リチウム)膜を形成
し、その上に300nm厚のアルミニウム膜を形成す
る。勿論、公知の陰極材料であるMgAg電極を用いて
も良い。そして陰極4030は4031で示される領域
において配線4016に接続される。配線4016は陰
極4030に所定の電圧を与えるための電源供給線であ
り、導電性ペースト材料4032を介してFPC401
7に接続される。In this embodiment, as the cathode 4030,
A laminated structure of a LiF (lithium fluoride) film and an Al (aluminum) film is used. Specifically, a 1-nm-thick LiF (lithium fluoride) film is formed over the EL layer 4029 by a vapor deposition method, and a 300-nm-thick aluminum film is formed thereover. Of course, a MgAg electrode which is a known cathode material may be used. The cathode 4030 is connected to the wiring 4016 in a region indicated by 4031. A wiring 4016 is a power supply line for applying a predetermined voltage to the cathode 4030, and the FPC 401 via the conductive paste material 4032.
7 is connected.
【0171】4031に示された領域において陰極40
30と配線4016とを電気的に接続するために、層間
絶縁膜4026及び絶縁膜4028にコンタクトホール
を形成する必要がある。これらは層間絶縁膜4026の
エッチング時(画素電極用コンタクトホールの形成時)
や絶縁膜4028のエッチング時(EL層形成前の開口
部の形成時)に形成しておけば良い。また、絶縁膜40
28をエッチングする際に、層間絶縁膜4026まで一
括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜40
26と絶縁膜4028が同じ樹脂材料であれば、コンタ
クトホールの形状を良好なものとすることができる。The cathode 40 in the region indicated by 4031
In order to electrically connect the wiring 30 and the wiring 3016, it is necessary to form contact holes in the interlayer insulating film 4026 and the insulating film 4028. These are at the time of etching the interlayer insulating film 4026 (at the time of forming the contact hole for the pixel electrode).
Or when the insulating film 4028 is etched (when an opening is formed before the EL layer is formed). Also, the insulating film 40
When etching 28, etching may be performed all at once up to the interlayer insulating film 4026. In this case, the interlayer insulating film 40
If the same resin material is used for the insulating film 26 and the insulating film 4028, the shape of the contact hole can be made good.
【0172】このようにして形成されたEL素子の表面
を覆って、パッシベーション膜6003、充填材600
4、カバー材6000が形成される。The passivation film 6003 and the filler 600 cover the surface of the EL element thus formed.
4. The cover material 6000 is formed.
【0173】さらに、EL素子部を囲むようにして、カ
バー材6000と基板4010の内側にシーリング材が
設けられ、さらにシーリング材7000の外側には密封
材(第2のシーリング材)7001が形成される。Further, a sealing material is provided inside the cover material 6000 and the substrate 4010 so as to surround the EL element portion, and a sealing material (second sealing material) 7001 is formed outside the sealing material 7000.
【0174】このとき、この充填材6004は、カバー
材6000を接着するための接着剤としても機能する。
充填材6004としては、PVC(ポリビニルクロライ
ド)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビ
ニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテー
ト)を用いることができる。この充填材6004の内部
に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好
ましい。At this time, the filler 6004 also functions as an adhesive for bonding the cover material 6000.
As the filler 6004, PVC (polyvinyl chloride), epoxy resin, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral), or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 6004 because a moisture absorbing effect can be maintained.
【0175】また、充填材6004の中にスペーサーを
含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなど
からなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもた
せてもよい。Further, a spacer may be contained in the filler 6004. At this time, the spacer may be a granular substance made of BaO or the like, and the spacer itself may have hygroscopicity.
【0176】スペーサーを設けた場合、パッシベーショ
ン膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。
また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩
和する樹脂膜などを設けてもよい。When a spacer is provided, the passivation film 6003 can reduce the spacer pressure.
Further, a resin film or the like for relaxing the spacer pressure may be provided separately from the passivation film.
【0177】また、カバー材6000としては、ガラス
板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fibe
rglass−Reinforced Plastic
s)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、
マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリ
ルフィルムを用いることができる。なお、充填材600
4としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアル
ミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで
挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。As the cover material 6000, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, FRP (Five)
rglass-Reinforced Plastic
s) plate, PVF (polyvinyl fluoride) film,
Mylar film, polyester film or acrylic film can be used. The filling material 600
When PVB or EVA is used as 4, it is preferable to use a sheet having a structure in which aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or Mylar films.
【0178】但し、EL素子からの発光方向(光の放射
方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する
必要がある。However, depending on the direction of light emission (the direction of light emission) from the EL element, the cover material 6000 needs to have translucency.
【0179】また、配線4016はシーリング材700
0および密封材7001と基板4010との隙間を通っ
てFPC4017に電気的に接続される。なお、ここで
は配線4016について説明したが、他の配線401
4、4015も同様にしてシーリング材7000および
密封材7001の下を通ってFPC4017に電気的に
接続される。The wiring 4016 is made of a sealing material 700.
0 and through the gap between the sealing material 7001 and the substrate 4010, and is electrically connected to the FPC 4017. Although the wiring 4016 has been described here, the other wiring 401
4, 4015 are similarly electrically connected to the FPC 4017 under the sealant 7000 and the sealant 7001.
【0180】[実施例12]本実施例では、本発明を用
いて実施例11とは異なる形態のEL表示装置を作製し
た例について、図30(A)、(B)を用いて説明す
る。図29(A)、(B)と同じ番号のものは同じ部分
を指しているので説明は省略する。[Embodiment 12] In this embodiment, an example in which an EL display device having a mode different from that of Embodiment 11 is manufactured using the present invention will be described with reference to FIGS. 29A and 29B denote the same parts, and a description thereof will not be repeated.
【0181】図30(A)は本実施例のEL表示装置の
上面図であり、図30(A)をA-A'で切断した断面図
を図30(B)に示す。FIG. 30A is a top view of the EL display device of this embodiment, and FIG. 30B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
【0182】実施例11に従って、EL素子の表面を覆
ってパッシベーション膜6003までを形成する。According to the eleventh embodiment, up to the passivation film 6003 is formed to cover the surface of the EL element.
【0183】さらに、EL素子を覆うようにして充填材6
004を設ける。この充填材6004は、カバー材60
00を接着するための接着剤としても機能する。充填材
6004としては、PVC(ポリビニルクロライド)、
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブ
チラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を
用いることができる。この充填材6004の内部に乾燥
剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好まし
い。Further, the filling material 6 is formed so as to cover the EL element.
004 is provided. This filler 6004 is used for the cover material 60.
It also functions as an adhesive for bonding 00. As the filler 6004, PVC (polyvinyl chloride),
Epoxy resin, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 6004 because a moisture absorbing effect can be maintained.
【0184】また、充填材6004の中にスペーサーを
含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなど
からなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもた
せてもよい。[0184] A spacer may be contained in the filler 6004. At this time, the spacer may be a granular substance made of BaO or the like, and the spacer itself may have hygroscopicity.
【0185】スペーサーを設けた場合、パッシベーショ
ン膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。
また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩
和する樹脂膜などを設けてもよい。In the case where a spacer is provided, the passivation film 6003 can reduce the spacer pressure.
Further, a resin film or the like for relaxing the spacer pressure may be provided separately from the passivation film.
【0186】また、カバー材6000としては、ガラス
板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fibe
rglass−Reinforced Plastic
s)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、
マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリ
ルフィルムを用いることができる。なお、充填材600
4としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアル
ミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで
挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。As the cover material 6000, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, FRP (Fiber)
rglass-Reinforced Plastic
s) plate, PVF (polyvinyl fluoride) film,
Mylar film, polyester film or acrylic film can be used. The filling material 600
When PVB or EVA is used as 4, it is preferable to use a sheet having a structure in which aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or Mylar films.
【0187】但し、EL素子からの発光方向(光の放射
方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する
必要がある。However, depending on the direction of light emission (the direction of light emission) from the EL element, the cover material 6000 needs to have translucency.
【0188】次に、充填材6004を用いてカバー材6
000を接着した後、充填材6004の側面(露呈面)
を覆うようにフレーム材6001を取り付ける。フレー
ム材6001はシーリング材(接着剤として機能する)
6002によって接着される。このとき、シーリング材
6002としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましい
が、EL層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良
い。なお、シーリング材6002はできるだけ水分や酸
素を透過しない材料であることが望ましい。また、シー
リング材6002の内部に乾燥剤を添加してあっても良
い。Next, using the filler 6004, the cover material 6
After bonding 000, the side surface of filler 6004 (exposed surface)
Frame material 6001 is attached so as to cover. The frame material 6001 is a sealing material (functions as an adhesive)
Glued by 6002. At this time, a photocurable resin is preferably used as the sealing material 6002, but a thermosetting resin may be used as long as the heat resistance of the EL layer is allowed. Note that the sealing material 6002 is preferably a material that does not transmit moisture or oxygen as much as possible. Further, a desiccant may be added to the inside of the sealing material 6002.
【0189】また、配線4016はシーリング材600
2と基板4010との隙間を通ってFPC4017に電
気的に接続される。なお、ここでは配線4016につい
て説明したが、他の配線4014、4015も同様にし
てシーリング材6002の下を通ってFPC4017に
電気的に接続される。The wiring 4016 is made of a sealing material 600.
2 is electrically connected to the FPC 4017 through a gap between the substrate 2 and the substrate 4010. Note that although the wiring 4016 has been described here, the other wirings 4014 and 4015 are also electrically connected to the FPC 4017 under the sealing material 6002 in the same manner.
【0190】[実施例13]ここでEL表示パネルにお
ける画素部のさらに詳細な断面構造を図31に、上面構
造を図32(A)に、回路図を図32(B)に示す。図
31、図32(A)及び図32(B)では共通の符号を
用いるので互いに参照すれば良い。[Embodiment 13] FIG. 31 shows a more detailed sectional structure of a pixel portion in an EL display panel, FIG. 32A shows a top view structure, and FIG. 32B shows a circuit diagram. In FIG. 31, FIG. 32 (A) and FIG.
【0191】図31において、基板3501上に設けら
れたスイッチング用TFT3502は本発明のnチャネ
ル型TFTを用いて形成される(実施例1〜9参照)。
本実施例ではダブルゲート構造としているが、構造及び
作製プロセスに大きな違いはないので説明は省略する。
但し、ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのT
FTが直列された構造となり、オフ電流値を低減するこ
とができるという利点がある。なお、本実施例ではダブ
ルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも構
わないし、トリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数
を持つマルチゲート構造でも構わない。また、pチャネ
ル型TFTを用いて形成しても構わない。In FIG. 31, a switching TFT 3502 provided on a substrate 3501 is formed using the n-channel TFT of the present invention (see Examples 1 to 9).
In this embodiment, a double gate structure is used. However, since there is no significant difference in the structure and the manufacturing process, the description is omitted.
However, by using a double gate structure, substantially two T
There is an advantage that the FT has a structure in which the FTs are connected in series, and the off-current value can be reduced. Although the double gate structure is used in this embodiment, a single gate structure, a triple gate structure, or a multi-gate structure having more gates may be used. Further, a p-channel TFT may be used.
【0192】また、電流制御用TFT3503は本発明
のnチャネル型TFT(実施例1〜9参照)を用いて形
成される。このとき、スイッチング用TFT3502の
ドレイン配線35は配線36によって電流制御用TFT
のゲート電極37に電気的に接続されている。また、3
8で示される配線は、スイッチング用TFT3502の
ゲート電極39a、39bを電気的に接続するゲート配線
である。The current control TFT 3503 is formed using the n-channel TFT of the present invention (see Examples 1 to 9). At this time, the drain wiring 35 of the switching TFT 3502 is connected to the current controlling TFT by the wiring 36.
Is electrically connected to the gate electrode 37. Also, 3
The wiring indicated by 8 is a gate wiring for electrically connecting the gate electrodes 39a and 39b of the switching TFT 3502.
【0193】電流制御用TFTはEL素子を流れる電流
量を制御するための素子であるため、多くの電流が流
れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危険性
が高い素子でもある。そのため、電流制御用TFTのド
レイン側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なる
ようにLDD領域を設ける本発明の構造は極めて有効で
ある。Since the current control TFT is an element for controlling the amount of current flowing through the EL element, a large amount of current flows and the element has a high risk of deterioration due to heat or hot carriers. Therefore, the structure of the present invention in which the LDD region is provided on the drain side of the current controlling TFT so as to overlap the gate electrode via the gate insulating film is extremely effective.
【0194】ただし、駆動電圧が10V以下(典型的に
は5V以下)の場合には、上記のような問題は発生しな
いため、図35(A)に示すように電流制御用TFT3
503を半導体層に、チャネル形成領域を挟んで、ソー
ス領域及びドレイン領域を有する構造のTFTを用いて
もよい。または、図35(B)に示すように半導体層
に、チャネル形成領域を挟むように形成されたLDD領
域とLDD領域の外側に設けられたソース領域、ドレイ
ン領域を有する構造のTFTを採用してもよい。However, when the driving voltage is 10 V or less (typically 5 V or less), the above-described problem does not occur. Therefore, as shown in FIG.
A TFT having a structure in which a source region and a drain region are provided with a semiconductor layer 503 and a channel formation region interposed therebetween may be used. Alternatively, as shown in FIG. 35B, a TFT having a structure in which a semiconductor layer includes an LDD region formed so as to sandwich a channel formation region and a source region and a drain region provided outside the LDD region is employed. Is also good.
【0195】また、本実施例では電流制御用TFT35
03をシングルゲート構造で図示しているが、複数のT
FTを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。
さらに、複数のTFTを並列につなげて実質的にチャネ
ル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行え
るようにした構造としても良い。このような構造は熱に
よる劣化対策として有効である。In this embodiment, the current controlling TFT 35 is used.
03 is shown with a single gate structure.
A multi-gate structure in which FTs are connected in series may be used.
Further, a structure in which a plurality of TFTs are connected in parallel to substantially divide the channel formation region into a plurality of regions so that heat can be radiated with high efficiency may be employed. Such a structure is effective as a measure against deterioration due to heat.
【0196】また、図32(A)に示すように、電流制
御用TFT3503のゲート電極37となる配線は35
04で示される領域で、電流制御用TFT3503のド
レイン配線40と絶縁膜を介して重なる。このとき、3
504で示される領域ではコンデンサが形成される。こ
のコンデンサ3504は電流制御用TFT3503のゲ
ートにかかる電圧を保持するためのコンデンサとして機
能する。なお、ドレイン配線40は電流供給線(電源
線)3506に接続され、常に一定の電圧が加えられて
いる。Further, as shown in FIG. 32A, the wiring to be the gate electrode 37 of the current controlling TFT 3503 is 35
In a region indicated by 04, the region overlaps with the drain wiring 40 of the current control TFT 3503 via an insulating film. At this time, 3
In the region indicated by 504, a capacitor is formed. This capacitor 3504 functions as a capacitor for holding a voltage applied to the gate of the current control TFT 3503. The drain wiring 40 is connected to a current supply line (power supply line) 3506, and a constant voltage is constantly applied.
【0197】スイッチング用TFT3502及び電流制
御用TFT3503の上には第1パッシベーション膜4
1が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜42
が形成される。平坦化膜42を用いてTFTによる段差
を平坦化することは非常に重要である。後に形成される
EL層は非常に薄いため、段差が存在することによって
発光不良が起きる場合がある。従って、EL層をできる
だけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に
平坦化しておくことが望ましい。The first passivation film 4 is formed on the switching TFT 3502 and the current control TFT 3503.
And a planarizing film 42 made of a resin insulating film thereon.
Is formed. It is very important to flatten the steps due to the TFT using the flattening film 42. Since an EL layer formed later is very thin, light emission failure may occur due to the presence of a step. Therefore, it is desirable that the EL layer be flattened before forming the pixel electrode so that the EL layer can be formed as flat as possible.
【0198】また、43は反射性の高い導電膜でなる画
素電極(EL素子の陰極)であり、電流制御用TFT3
503のドレインに電気的に接続される。画素電極43
としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜
など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いること
が好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良
い。Reference numeral 43 denotes a pixel electrode (cathode of an EL element) made of a conductive film having high reflectivity.
503 is electrically connected to the drain. Pixel electrode 43
It is preferable to use a low-resistance conductive film such as an aluminum alloy film, a copper alloy film, or a silver alloy film, or a stacked film thereof. Of course, a stacked structure with another conductive film may be employed.
【0199】また、絶縁膜(好ましくは樹脂)で形成さ
れたバンク44a、44bにより形成された溝(画素に相
当する)の中に発光層45が形成される。なお、ここで
は一画素しか図示していないが、R(赤)、G(緑)、
B(青)の各色に対応した発光層を作り分けても良い。
発光層とする有機EL材料としてはπ共役ポリマー系材
料を用いる。代表的なポリマー系材料としては、ポリパ
ラフェニレンビニレン(PPV)系、ポリビニルカルバ
ゾール(PVK)系、ポリフルオレン系などが挙げられ
る。The light emitting layer 45 is formed in a groove (corresponding to a pixel) formed by the banks 44a and 44b formed of an insulating film (preferably resin). Although only one pixel is shown here, R (red), G (green),
Light emitting layers corresponding to each color of B (blue) may be separately formed.
As the organic EL material for the light emitting layer, a π-conjugated polymer material is used. Typical polymer-based materials include polyparaphenylenevinylene (PPV), polyvinylcarbazole (PVK), and polyfluorene.
【0200】なお、PPV系有機EL材料としては様々
な型のものがあるが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Ge
lsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,"Polymers f
or Light Emitting Diodes",Euro Display,Proceeding
s,1999,p.33-37」や特開平10−92576号公報に記
載されたような材料を用いれば良い。There are various types of PPV-based organic EL materials, for example, “H. Shenk, H. Becker, O. Ge.
lsen, E. Kluge, W. Kreuder, and H. Spreitzer, "Polymers f
or Light Emitting Diodes ", Euro Display, Proceeding
s, 1999, p.33-37 "and JP-A-10-92576.
【0201】具体的な発光層としては、赤色に発光する
発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光
する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光す
る発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアル
キルフェニレンを用いれば良い。膜厚は30〜150n
m(好ましくは40〜100nm)とすれば良い。As specific light emitting layers, cyanopolyphenylene vinylene is used for a red light emitting layer, polyphenylene vinylene is used for a green light emitting layer, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene is used for a blue light emitting layer. Good. The film thickness is 30-150n
m (preferably 40 to 100 nm).
【0202】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機EL材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせてEL層(発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良
い。However, the above example is an example of the organic EL material that can be used as the light emitting layer, and it is not necessary to limit the invention to this. An EL layer (a layer for performing light emission and carrier movement therefor) may be formed by freely combining a light emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer.
【0203】例えば、本実施例ではポリマー系材料を発
光層として用いる例を示したが、低分子系有機EL材料
を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として
炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これ
らの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いること
ができる。For example, in this embodiment, an example is shown in which a polymer material is used for the light emitting layer, but a low molecular organic EL material may be used. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer and the charge injection layer. Known materials can be used for these organic EL materials and inorganic materials.
【0204】本実施例では発光層45の上にPEDOT
(ポリチオフェン)またはPAni(ポリアニリン)で
なる正孔注入層46を設けた積層構造のEL層としてい
る。そして、正孔注入層46の上には透明導電膜でなる
陽極47が設けられる。本実施例の場合、発光層45で
生成された光は上面側に向かって(TFTの上方に向か
って)放射されるため、陽極は透光性でなければならな
い。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの
化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いる
ことができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形
成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できる
ものが好ましい。In this embodiment, PEDOT is formed on the light emitting layer 45.
The EL layer has a laminated structure in which a hole injection layer 46 made of (polythiophene) or PAni (polyaniline) is provided. An anode 47 made of a transparent conductive film is provided on the hole injection layer 46. In the case of this embodiment, since the light generated in the light emitting layer 45 is emitted toward the upper surface side (toward the upper side of the TFT), the anode must be translucent. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used; however, it is possible to form after forming a light-emitting layer or a hole-injecting layer with low heat resistance. A material that can form a film at a temperature as low as possible is preferable.
【0205】陽極47まで形成された時点でEL素子3
505が完成する。なお、ここでいうEL素子3505
は、画素電極(陰極)43、発光層45、正孔注入層4
6及び陽極47で形成されたコンデンサを指す。図32
(A)に示すように画素電極43は画素の面積にほぼ一
致するため、画素全体がEL素子として機能する。従っ
て、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可
能となる。When the anode 47 is formed, the EL element 3
505 is completed. Note that the EL element 3505 mentioned here
Are the pixel electrode (cathode) 43, the light emitting layer 45, the hole injection layer 4
6 and the anode 47. FIG.
As shown in (A), the pixel electrode 43 substantially matches the area of the pixel, and the entire pixel functions as an EL element. Therefore, the efficiency of light emission is extremely high, and a bright image can be displayed.
【0206】ところで、本実施例では、陽極47の上に
さらに第2パッシベーション膜48を設けている。第2
パッシベーション膜48としては窒化珪素膜または窒化
酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とEL素子と
を遮断することであり、有機EL材料の酸化による劣化
を防ぐ意味と、有機EL材料からの脱ガスを抑える意味
との両方を併せ持つ。これによりEL表示装置の信頼性
が高められる。In the present embodiment, a second passivation film 48 is further provided on the anode 47. Second
As the passivation film 48, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is preferable. The purpose of this is to shut off the EL element from the outside, and has both the meaning of preventing the organic EL material from being deteriorated due to oxidation and the effect of suppressing outgassing from the organic EL material. Thereby, the reliability of the EL display device is improved.
【0207】以上のように本発明のEL表示パネルは図
31のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電
流値の十分に低いスイッチング用TFTと、ホットキャ
リア注入に強い電流制御用TFTとを有する。従って、
高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なEL
表示パネルが得られる。As described above, the EL display panel of the present invention has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. 31 and includes a switching TFT having a sufficiently low off-state current value and a current controlling portion having a strong resistance to hot carrier injection. And a TFT. Therefore,
EL with high reliability and good image display
A display panel is obtained.
【0208】なお、本実施例の構成は、実施例1〜9の
構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
また、実施例10の電気装置の表示部として本実施例の
EL表示パネルを用いることは有効である。The structure of this embodiment can be implemented by freely combining with the structures of Embodiments 1 to 9.
Further, it is effective to use the EL display panel of this embodiment as the display unit of the electric device of the tenth embodiment.
【0209】[実施例14]本実施例では、実施例13
に示した画素部において、EL素子3505の構造を反
転させた構造について説明する。説明には図33を用い
る。なお、図31の構造と異なる点はEL素子の部分と
電流制御用TFTだけであるので、その他の説明は省略
することとする。[Embodiment 14] In this embodiment, Embodiment 13 will be described.
A structure in which the structure of the EL element 3505 is inverted in the pixel portion shown in FIG. FIG. 33 is used for the description. The structure of FIG. 31 is different from the structure of FIG. 31 only in the EL element and the current controlling TFT.
【0210】図33において、電流制御用TFT350
3はpチャネル型TFTを用いて形成される。作製プロ
セスは実施例1〜9を参照すれば良い。In FIG. 33, a current control TFT 350
3 is formed using a p-channel TFT. Embodiments 1 to 9 may be referred to for the manufacturing process.
【0211】本実施例では、画素電極(陽極)50とし
て透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸
化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化イ
ンジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても
良い。In this embodiment, a transparent conductive film is used as the pixel electrode (anode) 50. Specifically, a conductive film formed using a compound of indium oxide and zinc oxide is used. Needless to say, a conductive film made of a compound of indium oxide and tin oxide may be used.
【0212】そして、絶縁膜でなるバンク51a、51b
が形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾー
ルでなる発光層52が形成される。その上にはカリウム
アセチルアセトネート(acacKと表記される)でな
る電子注入層53、アルミニウム合金でなる陰極54が
形成される。この場合、陰極54がパッシベーション膜
としても機能する。こうしてEL素子3701が形成さ
れる。Then, the banks 51a and 51b made of an insulating film are used.
Is formed, a light emitting layer 52 made of polyvinyl carbazole is formed by applying a solution. An electron injection layer 53 made of potassium acetylacetonate (denoted as acacK) and a cathode made of an aluminum alloy are formed thereon. In this case, the cathode 54 also functions as a passivation film. Thus, an EL element 3701 is formed.
【0213】本実施例の場合、発光層52で発生した光
は、矢印で示されるようにTFTが形成された基板の方
に向かって放射される。In the case of this embodiment, the light generated in the light emitting layer 52 is radiated toward the substrate on which the TFT is formed as indicated by the arrow.
【0214】なお、本実施例の構成は、実施例1〜9の
構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
また、実施例10の電気装置の表示部として本実施例の
EL表示パネルを用いることは有効である。Note that the configuration of this embodiment can be implemented by freely combining with the configurations of Embodiments 1 to 9.
Further, it is effective to use the EL display panel of this embodiment as the display unit of the electric device of the tenth embodiment.
【0215】[実施例15]本実施例では、図32
(B)に示した回路図とは異なる構造の画素とした場合
の例について図34(A)〜(C)に示す。なお、本実
施例において、3801はスイッチング用TFT380
2のソース配線、3803はスイッチング用TFT38
02のゲート配線、3804は電流制御用TFT、38
05はコンデンサ、3806、3808は電流供給線、
3807はEL素子とする。[Embodiment 15] In this embodiment, FIG.
FIGS. 34A to 34C illustrate an example in which the pixel has a structure different from that of the circuit diagram illustrated in FIG. In this embodiment, reference numeral 3801 denotes a switching TFT 380.
2 is a source wiring, and 3803 is a switching TFT 38.
02, a gate wiring 3804, a current controlling TFT 38,
05 is a capacitor, 3806 and 3808 are current supply lines,
Reference numeral 3807 denotes an EL element.
【0216】図34(A)は、二つの画素間で電流供給
線3806を共通とした場合の例である。即ち、二つの
画素が電流供給線3806を中心に線対称となるように
形成されている点に特徴がある。この場合、電源供給線
の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精
細化することができる。FIG. 34A shows an example in which a current supply line 3806 is shared between two pixels. That is, the feature is that two pixels are formed to be line-symmetric with respect to the current supply line 3806. In this case, the number of power supply lines can be reduced, so that the pixel portion can have higher definition.
【0217】また、図34(B)は、電流供給線380
8をゲート配線3803と平行に設けた場合の例であ
る。なお、図34(B)では電流供給線3808とゲー
ト配線3803とが重ならないように設けた構造となっ
ているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、
絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この
場合、電流供給線3808とゲート配線3803とで専
有面積を共有させることができるため、画素部をさらに
高精細化することができる。FIG. 34 (B) shows the current supply line 380
8 is provided in parallel with the gate wiring 3803. Note that in FIG. 34B, the current supply line 3808 and the gate wiring 3803 are provided so as not to overlap with each other; however, as long as the wiring is formed in a different layer,
They can be provided so as to overlap with each other via an insulating film. In this case, since the current supply line 3808 and the gate wiring 3803 can share an occupied area, the pixel portion can have higher definition.
【0218】また、図34(C)は、図34(B)の構
造と同様に電流供給線3808をゲート配線3803と
平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線3808
を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。
また、電流供給線3808をゲート配線3803のいず
れか一方と重なるように設けることも有効である。この
場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画
素部をさらに高精細化することができる。In FIG. 34C, a current supply line 3808 is provided in parallel with the gate wiring 3803 in the same manner as in the structure of FIG. 34B, and two pixels are connected to the current supply line 3808.
It is characterized in that it is formed so as to be line-symmetric with respect to.
It is also effective to provide the current supply line 3808 so as to overlap with one of the gate wirings 3803. In this case, the number of current supply lines can be reduced, so that the pixel portion can have higher definition.
【0219】なお、本実施例の構成は、実施例1〜9の
構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
また、実施例10の電気装置の表示部として本実施例の
画素構造を有するEL表示パネルを用いることは有効で
ある。The structure of this embodiment can be implemented by freely combining with the structures of Embodiments 1 to 9.
Further, it is effective to use an EL display panel having the pixel structure of this embodiment as a display portion of the electric device of Embodiment 10.
【0220】[実施例16]実施例13に示した図32
(A)、(B)では電流制御用TFT3503のゲート
にかかる電圧を保持するためにコンデンサ3504を設
ける構造としているが、コンデンサ3504を省略する
ことも可能である。実施例13の場合、電流制御用TF
T3503として実施例1〜9に示すような本発明のn
チャネル型TFTを用いているため、ゲート絶縁膜を介
してゲート電極に重なるように設けられたLDD領域を
有している。この重なり合った領域には一般的にゲート
容量と呼ばれる寄生容量が形成されるが、本実施例では
この寄生容量をコンデンサ3504の代わりとして積極
的に用いる点に特徴がある。[Embodiment 16] FIG. 32 shown in Embodiment 13
In FIGS. 7A and 7B, the capacitor 3504 is provided to hold the voltage applied to the gate of the current control TFT 3503; however, the capacitor 3504 can be omitted. In the case of Embodiment 13, the current control TF
N of the present invention as shown in Examples 1 to 9 as T3503
Since a channel type TFT is used, an LDD region is provided so as to overlap with a gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween. A parasitic capacitance generally called a gate capacitance is formed in the overlapped region. The present embodiment is characterized in that this parasitic capacitance is actively used instead of the capacitor 3504.
【0221】この寄生容量のキャパシタンスは、上記ゲ
ート電極とLDD領域とが重なり合った面積によって変
化するため、その重なり合った領域に含まれるLDD領
域の長さによって決まる。Since the capacitance of the parasitic capacitance changes depending on the area where the gate electrode and the LDD region overlap, it is determined by the length of the LDD region included in the overlapping region.
【0222】また、実施例15に示した図34(A)〜
(C)の構造においても同様に、コンデンサ3805を
省略することは可能である。Further, FIGS. 34 (A) to 34 (A) to
Similarly, in the structure of (C), the capacitor 3805 can be omitted.
【0223】なお、本実施例の構成は、実施例1〜9の
構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
また、実施例10の電気装置の表示部として本実施例の
画素構造を有するEL表示パネルを用いることは有効で
ある。The structure of this embodiment can be implemented by freely combining with the structures of Embodiments 1 to 9.
Further, it is effective to use an EL display panel having the pixel structure of this embodiment as a display portion of the electric device of Embodiment 10.
【0224】[0224]
【発明の効果】本発明を用いることで、同一の基板上に
複数の機能回路が形成された半導体装置(ここでは具体
的には電気光学装置)において、保持容量の下部電極と
なる半導体層に不純物元素を添加したため、下部電極の
導電率を高くすることができ、さらに、エッチングの工
程で薄くなったゲート絶縁膜を保持容量の誘電体として
用いたため、工程数を増やすことなく小さな面積で大き
なキャパシティを有する保持容量を形成することができ
る。また、保持容量が小さな面積ですむことから開口率
をあげることもできる。According to the present invention, in a semiconductor device in which a plurality of functional circuits are formed on the same substrate (specifically, an electro-optical device in this case), a semiconductor layer serving as a lower electrode of a storage capacitor is formed. Since the impurity element is added, the conductivity of the lower electrode can be increased. Further, since the gate insulating film thinned in the etching step is used as the dielectric of the storage capacitor, a large area can be obtained with a small area without increasing the number of steps. A storage capacitor having capacity can be formed. In addition, the aperture ratio can be increased because the storage capacitor requires a small area.
【0225】また、その機能回路が要求する仕様に応じ
て適切な性能のTFTを配置することが可能となり、そ
の動作特性を大幅に向上させることができる。Further, it is possible to arrange TFTs having appropriate performance according to the specifications required by the functional circuit, and it is possible to greatly improve the operation characteristics.
【図1】 画素TFT、保持容量、駆動回路のTFTの
作製工程を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT, a storage capacitor, and a TFT of a driver circuit.
【図2】 画素TFT、保持容量、駆動回路のTFTの
作製工程を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT, a storage capacitor, and a TFT of a driver circuit.
【図3】 画素TFT、保持容量、駆動回路のTFTの
作製工程を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT, a storage capacitor, and a TFT of a driver circuit.
【図4】 画素TFT、保持容量、駆動回路のTFTの
作製工程を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT, a storage capacitor, and a TFT of a driver circuit.
【図5】 画素TFT、保持容量、駆動回路のTFTの
作製工程を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT, a storage capacitor, and a TFT of a driver circuit.
【図6】 画素TFT、保持容量、駆動回路のTFTの
作製工程を示す上面図。FIG. 6 is a top view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT, a storage capacitor, and a TFT of a driver circuit.
【図7】 画素TFT、保持容量、駆動回路のTFTの
作製工程を示す上面図。FIG. 7 is a top view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT, a storage capacitor, and a TFT of a driver circuit.
【図8】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製
工程を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.
【図9】 液晶表示装置の入出力端子、配線、回路配
置、スペーサ、シール剤の配置を説明する上面図。FIG. 9 is a top view illustrating input / output terminals, wiring, circuit arrangement, spacers, and sealants of a liquid crystal display device.
【図10】 液晶表示装置の入出力端子、配線回路配置
を示す上面図。FIG. 10 is a top view illustrating input / output terminals and a wiring circuit arrangement of a liquid crystal display device.
【図11】 液晶表示装置の構造を示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal display device.
【図12】 液晶表示装置の構造を示す斜視図。FIG. 12 is a perspective view illustrating a structure of a liquid crystal display device.
【図13】 画素部を示す上面図。FIG. 13 is a top view illustrating a pixel portion.
【図14】 液晶表示装置の回路ブロック図。FIG. 14 is a circuit block diagram of a liquid crystal display device.
【図15】 ゲート電極とLDD領域の位置関係を示す
図。FIG. 15 is a diagram showing a positional relationship between a gate electrode and an LDD region.
【図16】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
を示す断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
【図17】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
を示す断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
【図18】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
を示す断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
【図19】 LDD領域の不純物元素の濃度分布を説明
する図。FIG. 19 illustrates a concentration distribution of an impurity element in an LDD region.
【図20】 接続配線の端子部と異方性導電膜のコンタ
クト構造を示す断面図。FIG. 20 is a sectional view showing a contact structure between a terminal portion of a connection wiring and an anisotropic conductive film.
【図21】 駆動回路のTFTを示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a TFT of a driver circuit.
【図22】 画素TFTの構成を示す断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a pixel TFT.
【図23】 結晶質半導体層の作製工程を示す断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor layer.
【図24】 結晶質半導体層の作製工程を示す断面図。FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor layer.
【図25】 結晶質半導体層の作製工程を示す断面図。FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor layer.
【図26】 半導体装置の一例を示す図。FIG 26 illustrates an example of a semiconductor device.
【図27】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 27 illustrates an example of a semiconductor device.
【図28】 半導体装置の一例を示す図。FIG 28 illustrates an example of a semiconductor device.
【図29】 EL表示装置の構造を示す図。FIG 29 illustrates a structure of an EL display device.
【図30】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 30 illustrates a structure of an EL display device.
【図31】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 31 illustrates a structure of an EL display device.
【図32】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 32 illustrates a structure of an EL display device.
【図33】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 33 illustrates a structure of an EL display device.
【図34】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 34 illustrates a structure of an EL display device.
【図35】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 35 illustrates a structure of an EL display device.
【図36】 柱状スペーサの形状を示す図。FIG. 36 is a view showing the shape of a columnar spacer.
【図37】 液晶表示装置の入力端子部の作製工程を示
す図。FIG. 37 illustrates a manufacturing process of an input terminal portion of a liquid crystal display device.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 617A 617K Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 29/78 617A 617K
Claims (17)
を含む半導体装置であって、 前記画素TFTは、半導体層の第1の領域に設けられた
チャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域、前
記第1の領域に接したゲート絶縁膜ならびに該ゲート絶
縁膜上のゲート電極を有し、 前記保持容量は、前記半導体層の第2の領域、該第2の
領域に接した絶縁膜および該絶縁膜上の容量配線を有
し、 前記第2の領域はn型またはp型を付与する不純物元素
を含み、 前記第2の領域に接した絶縁膜の膜厚は、前記第1の領
域に接したゲート絶縁膜の膜厚よりも薄いことを特徴と
する半導体装置。1. A semiconductor device including a pixel portion having a pixel TFT and a storage capacitor, wherein the pixel TFT includes a channel forming region, a source region, and a drain region provided in a first region of a semiconductor layer. A gate insulating film in contact with the first region and a gate electrode on the gate insulating film, wherein the storage capacitor has a second region of the semiconductor layer, an insulating film in contact with the second region, and the insulating film The second region includes an impurity element imparting n-type or p-type, and a thickness of an insulating film in contact with the second region is in contact with the first region. A semiconductor device having a thickness smaller than a thickness of a gate insulating film.
を含む半導体装置であって、 前記画素TFTは、半導体層の第1の領域に設けられた
チャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域、前
記第1の領域に接したゲート絶縁膜ならびに該ゲート絶
縁膜上のゲート電極を有し、 前記画素TFTは、nチャネル型TFTであって、 前記保持容量は、前記半導体層の第2の領域、該第2の
領域に接した絶縁膜および該絶縁膜上の容量配線を有
し、 前記第2の領域は、一導電型を付与する不純物元素を1
×1020atoms/cm3〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲で
含んでおり、 前記第2の領域に接した絶縁膜の膜厚は、前記第1の領
域に接したゲート絶縁膜の膜厚よりも薄いことを特徴と
する半導体装置。2. A semiconductor device including a pixel portion having a pixel TFT and a storage capacitor, wherein the pixel TFT includes a channel forming region, a source region, and a drain region provided in a first region of a semiconductor layer. A gate insulating film in contact with the first region and a gate electrode on the gate insulating film, wherein the pixel TFT is an n-channel TFT, and the storage capacitor is a second region of the semiconductor layer; An insulating film in contact with the second region and a capacitor wiring on the insulating film, wherein the second region contains one impurity element imparting one conductivity type;
The concentration is in the range of × 10 20 atoms / cm 3 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 , and the thickness of the insulating film in contact with the second region is equal to the thickness of the gate insulating film in contact with the first region. A semiconductor device having a thickness smaller than that of the semiconductor device.
導体装置であって、 前記駆動回路は、pチャネル型TFTおよびnチャネル
型TFTを有し、 前記nチャネル型TFTは、半導体層にチャネル形成領
域、ソース領域およびドレイン領域、LDD領域、前記
半導体層に接したゲート絶縁膜ならびに該ゲート絶縁膜
上にゲート電極を有し、 前記ゲート電極は、第1の導電層および第2の導電層を
有し、前記第2の導電層は、前記ゲート絶縁膜を介して
前記LDD領域と重なるように形成されていることを特
徴とする半導体装置。3. A semiconductor device having a pixel portion and a driver circuit on the same substrate, wherein the driver circuit has a p-channel TFT and an n-channel TFT, and the n-channel TFT is formed in a semiconductor layer. A channel formation region, a source region and a drain region, an LDD region, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, and a gate electrode over the gate insulating film, wherein the gate electrode has a first conductive layer and a second conductive layer. A semiconductor device having a layer, wherein the second conductive layer is formed so as to overlap the LDD region with the gate insulating film interposed therebetween.
る半導体装置であって、 前記画素部は画素TFTおよび保持容量を有し、 前記画素TFTは、半導体層の第1の領域に設けられた
チャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域、前
記第1の領域に接したゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜上
のゲート電極を有し、 前記画素TFTは、nチャネル型TFTであって、 前記保持容量は、前記半導体層の第2の領域、該第2の
領域に接した絶縁膜および該絶縁膜上の容量配線を有
し、 前記駆動回路はpチャネル型TFTおよびnチャネル型
TFTを有し、 前記駆動回路のnチャネル型TFTの半導体層は、チャ
ネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域、LDD
領域、前記半導体層に接したゲート絶縁膜、該ゲート絶
縁膜上のゲート電極を有し、該ゲート電極は、第1の導
電層および第2の導電層を有し、 前記第2の導電層は、前記ゲート絶縁膜を介して前記L
DD領域と重なるように形成され、前記容量配線と同じ
材料からなり、 前記第2の領域に接した絶縁膜の膜厚は、前記第1の領
域に接したゲート絶縁膜の膜厚よりも薄いことを特徴と
する半導体装置。4. A semiconductor device having a pixel portion and a driver circuit on the same substrate, wherein the pixel portion has a pixel TFT and a storage capacitor, and the pixel TFT is provided in a first region of a semiconductor layer. A channel forming region, a source region and a drain region, a gate insulating film in contact with the first region, and a gate electrode on the gate insulating film. The pixel TFT is an n-channel TFT, The capacitor has a second region of the semiconductor layer, an insulating film in contact with the second region, and a capacitor wiring on the insulating film, and the driving circuit has a p-channel TFT and an n-channel TFT The semiconductor layer of the n-channel TFT of the driving circuit includes a channel forming region, a source region and a drain region,
A region, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, and a gate electrode on the gate insulating film, wherein the gate electrode has a first conductive layer and a second conductive layer, and the second conductive layer Is the L through the gate insulating film.
The insulating film is formed so as to overlap the DD region and is made of the same material as the capacitor wiring. The thickness of the insulating film in contact with the second region is smaller than the thickness of the gate insulating film in contact with the first region. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
る容量配線と前記第2の導電層とはアルミニウム(A
l)または銅(Cu)から選ばれた元素、または前記元
素を成分とする化合物、または前記元素を組み合わせた
化合物材料からなることを特徴とする半導体装置。5. The capacitor according to claim 4, wherein the capacitor wiring forming the storage capacitor and the second conductive layer are formed of aluminum (A).
1) A semiconductor device comprising an element selected from copper or copper (Cu), a compound containing the element, or a compound material combining the elements.
ングステン(W)、タンタル(Ta)、チタン(T
i)、モリブデン(Mo)から選ばれた元素、または前
記元素を成分とする化合物、または前記元素を組み合わ
せた化合物、または前記元素を成分とする窒化物、前記
元素を成分とするシリサイドから選ばれた材料からなる
ことを特徴とする半導体装置。6. The method according to claim 4, wherein the first conductive layer is made of tungsten (W), tantalum (Ta), titanium (T
i), an element selected from molybdenum (Mo), a compound containing the element, a compound combining the elements, a nitride containing the element, or a silicide containing the element as a component. A semiconductor device characterized by being made of a material.
導体装置であって、 前記画素部はnチャネル型TFTと保持容量を有し、 前記保持容量は、半導体層と、該半導体層に接する保持
容量の誘電体となる絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され
た容量配線からなり、 前記半導体層は、一導電型を付与する不純物元素を1×
1020atoms/cm3から1×1021atoms/cm3の濃度範囲
で含んでおり、 前記駆動回路は、pチャネル型TFTとnチャネル型T
FTを有し、 前記駆動回路のpチャネル型TFTおよび前記駆動回路
のnチャネル型TFTは、半導体層と、前記半導体層に
接するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電
極を有し、 前記ゲート電極は、テーパー部を有する形状であり、 前記絶縁膜の膜厚は、前記nチャネル型TFTが形成さ
れた領域より薄くなっていることを特徴とする半導体装
置。7. A semiconductor device having a pixel portion and a driver circuit over the same substrate, wherein the pixel portion has an n-channel TFT and a storage capacitor, wherein the storage capacitor is a semiconductor layer and a semiconductor layer. An insulating film serving as a dielectric of a storage capacitor that is in contact with the insulating film, and a capacitor wiring formed on the insulating film, wherein the semiconductor layer includes 1 × an impurity element imparting one conductivity type.
The driving circuit includes a p-channel TFT and an n-channel TFT, each having a concentration of 10 20 atoms / cm 3 to 1 × 10 21 atoms / cm 3.
An FT, a p-channel TFT of the driver circuit and an n-channel TFT of the driver circuit each include a semiconductor layer, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, and a gate electrode over the gate insulating film; The semiconductor device, wherein the gate electrode has a shape having a tapered portion, and a thickness of the insulating film is smaller than a region where the n-channel TFT is formed.
導体装置であって、 前記画素部はnチャネル型TFTと保持容量を有し、 前記画素部のnチャネル型TFTはチャネル形成領域
と、前記チャネル形成領域の外側にLDD領域と、前記
LDD領域の外側にソース領域もしくはドレイン領域
と、を有する半導体層と、前記半導体層に接したゲート
絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極とを有して
おり、 前記駆動回路は、pチャネル型TFTとnチャネル型T
FTを有し、 前記駆動回路のnチャネル型TFTはチャネル形成領域
と、前記チャネル形成領域の外側にLDD領域と、前記
LDD領域の外側にソース領域もしくはドレイン領域
と、を有する半導体層と、前記半導体層に接するゲート
絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を有してお
り、 前記画素部のnチャネル型TFTのゲート電極および前
記駆動回路のnチャネル型TFTのゲート電極は、テー
パー部を有する形状であり、前記LDD領域と一部が重
なるように形成されており、 前記ゲート絶縁膜から連続して形成された前記保持容量
の誘電体となる絶縁膜は他の領域より膜厚が薄くなって
いることを特徴とする半導体装置。8. A semiconductor device having a pixel portion and a driver circuit on the same substrate, wherein the pixel portion has an n-channel TFT and a storage capacitor, and the n-channel TFT of the pixel portion has a channel forming region. A semiconductor layer having an LDD region outside the channel formation region, a source region or a drain region outside the LDD region, a gate insulating film in contact with the semiconductor layer, and a gate electrode on the gate insulating film. The driving circuit includes a p-channel TFT and an n-channel TFT
An n-channel TFT of the driver circuit, the semiconductor layer including a channel formation region, an LDD region outside the channel formation region, and a source region or a drain region outside the LDD region; A gate insulating film in contact with the semiconductor layer; and a gate electrode on the gate insulating film. The gate electrode of the n-channel TFT in the pixel portion and the gate electrode of the n-channel TFT in the driving circuit are tapered. And an insulating film that is formed so as to partially overlap the LDD region and that is a dielectric of the storage capacitor formed continuously from the gate insulating film has a thickness greater than that of other regions. A semiconductor device characterized by being thin.
のいずれか一項において、前記保持容量を形成する容量
配線はアルミニウム(Al)または銅(Cu)から選ば
れた元素、または前記元素を成分とする化合物、または
前記元素を組み合わせた化合物材料からなることを特徴
とする半導体装置。9. The method of claim 1, claim 2, claim 4, or claim 7.
In any one of the above, the capacitance wiring forming the storage capacitor is made of an element selected from aluminum (Al) or copper (Cu), a compound containing the element, or a compound material combining the elements. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
膜を形成する第1の工程と、 前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶質半導体膜を形成
した後島状の半導体層に形成する第2の工程と、 前記島状の半導体層に接するように絶縁膜を形成する第
3の工程と、 前記絶縁膜上に第1の導電層を形成する第4の工程と、 前記第1の導電層をドライエッチングしてゲート電極を
形成する第5の工程と、前記ゲート電極をマスクにして
島状の半導体層に不純物元素を添加する第6の工程と、 前記ゲート電極上に第2の導電層を形成する第7の工程
と、 駆動回路を形成するnチャネル型TFTにおける前記第
1の導電層の一部およびLDD領域の一部に重なるよう
に、かつ画素部の半導体層に接して設けられた絶縁膜上
に容量配線が形成されるように前記第2の導電層をエッ
チングする第8の工程と、を有することを特徴とする半
導体装置の作製方法。10. A first step of forming an amorphous semiconductor film on a substrate having an insulating surface, and crystallizing the amorphous semiconductor film to form a crystalline semiconductor film and thereafter forming an amorphous semiconductor film in an island-like semiconductor layer. A second step of forming an insulating film so as to be in contact with the island-shaped semiconductor layer; a fourth step of forming a first conductive layer on the insulating film; A fifth step of dry-etching the conductive layer to form a gate electrode, a sixth step of adding an impurity element to the island-shaped semiconductor layer using the gate electrode as a mask, A seventh step of forming a conductive layer of: a. A part of the first conductive layer and a part of the LDD region in the n-channel TFT forming the drive circuit; Capacitor wiring is formed on the insulating film provided by The method for manufacturing a semiconductor device characterized by having, an eighth step of etching the second conductive layer.
は、タングステン(W)、タンタル(Ta)、チタン
(Ti)、モリブデン(Mo)から選ばれた元素、また
は前記元素を成分とする化合物、または前記元素を組み
合わせた化合物、または前記元素を成分とする窒化物、
前記元素を成分とするシリサイドから選ばれた材料で形
成することを特徴とする半導体装置の作製方法。11. The first conductive layer according to claim 10, wherein the first conductive layer is made of an element selected from tungsten (W), tantalum (Ta), titanium (Ti), and molybdenum (Mo), or contains the element as a component. A compound, or a compound in which the above elements are combined, or a nitride containing the above elements,
A method for manufacturing a semiconductor device, which is formed using a material selected from silicides containing the above elements.
および前記容量配線は、アルミニウム(Al)、銅(C
u)から選ばれた元素、または前記元素を成分とする化
合物、または前記元素を組み合わせた化合物材料で形成
することを特徴とする半導体装置の作製方法。12. The semiconductor device according to claim 10, wherein said second conductive layer and said capacitor wiring are made of aluminum (Al), copper (C
A method for manufacturing a semiconductor device, which is formed using an element selected from u), a compound including the element, or a compound material in which the element is combined.
と前記容量配線は同じ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。13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the second conductive layer and the capacitor wiring are formed of the same material.
する第1の工程と、 前記絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成する第2の工程
と、 前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶質半導体膜を形成
した後、島状の半導体層を形成する第3の工程と、 前記半導体層に接するように絶縁膜を形成する第4の工
程と、 前記絶縁膜上に導電層を形成する第5の工程と、 前記導電膜を選択的にエッチングして第1のテーパー形
状を有する導電層を形成する第6の工程と、 前記半導体層に一導電型の不純物元素をドーピングする
第7の工程と、 前記第1のテーパー形状を有する導電層をエッチングし
て第2のテーパー形状を有する導電層を形成する第8の
工程と、 前記第7の工程より低い濃度で前記半導体層に一導電型
の不純物元素をドーピングする第9の工程と、 画素部の半導体層に接して設けられた絶縁膜上に容量配
線を形成する第10の工程と、を有することを特徴とす
る半導体装置の作製方法。14. A first step of forming an insulating film on a substrate having an insulating surface, a second step of forming an amorphous semiconductor film on the insulating film, and crystallizing the amorphous semiconductor film. Forming a crystalline semiconductor film to form an island-shaped semiconductor layer, a fourth step of forming an insulating film so as to be in contact with the semiconductor layer, and a conductive layer on the insulating film. A sixth step of selectively etching the conductive film to form a conductive layer having a first tapered shape; and doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type. A seventh step, an eighth step of etching the first tapered conductive layer to form a second tapered conductive layer, and a lower concentration of the semiconductor layer than the seventh step. Ninth which is doped with an impurity element of one conductivity type Process and method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a tenth step, the forming a capacitor wiring on an insulating film provided in contact with the semiconductor layer of the pixel portion.
アルミニウム(Al)、チタン(Ti)から選ばれた元
素、または前記元素を成分とする化合物、または前記元
素を組み合わせた化合物材料から形成されることを特徴
とする半導体装置の作製方法。15. The capacitance wiring according to claim 14, wherein:
A method for manufacturing a semiconductor device, which is formed using an element selected from aluminum (Al) and titanium (Ti), a compound including the element, or a compound material in which the element is combined.
ー形状の導電層は、30°〜60°の角度を有すること
を特徴とする半導体装置の作製方法。16. The method according to claim 14, wherein the second tapered conductive layer has an angle of 30 ° to 60 °.
項において、前記半導体装置は、パーソナルコンピュー
タ、ビデオカメラ、携帯型情報端末、デジタルカメラ、
デジタルビデオディスクプレーヤー、プロジェクターで
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。17. The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor device is a personal computer, a video camera, a portable information terminal, a digital camera,
A method for manufacturing a semiconductor device, which is a digital video disk player or a projector.
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