JP2003249661A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に薄膜トラ
ンジスタを用いた集積回路を有する半導体装置およびそ
の作製方法に関する。例えば、液晶表示装置に代表され
る電気光学装置およびその電気光学装置を搭載した電子
機器の構成に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an integrated circuit using a thin film transistor on a substrate and a manufacturing method thereof. For example, the present invention relates to a configuration of an electro-optical device represented by a liquid crystal display device and an electronic apparatus including the electro-optical device.
【0002】[0002]
【従来の技術】基板上にTFT(薄膜トランジスタ)を
多数個配列させて、アクティブマトリクス型液晶表示装
置に代表される半導体装置が開発されている。TFTは
少なくとも島状半導体膜から成る活性層と、該活性層の
基板側に設けられた第1の絶縁層と、該活性層の基板側
とは反対側に設けられた第2の絶縁層とが積層された構
造を有していた。或いは、第1の絶縁層を省略して、活
性層と、該活性層の基板側とは反対側の表面に密接して
設けられた第2の絶縁層とが積層された構造を有してい
た。2. Description of the Related Art A semiconductor device represented by an active matrix type liquid crystal display device has been developed by arranging a large number of TFTs (thin film transistors) on a substrate. The TFT has an active layer formed of at least an island-shaped semiconductor film, a first insulating layer provided on the substrate side of the active layer, and a second insulating layer provided on the opposite side of the active layer from the substrate side. Had a laminated structure. Alternatively, it has a structure in which the first insulating layer is omitted and an active layer and a second insulating layer provided in close contact with the surface of the active layer opposite to the substrate side are stacked. It was
【0003】前記第1の絶縁層を介して、活性層に所定
の電圧を印加するようにゲート電極を設けた構造は、逆
スタガ型もしくはボトムゲート型と呼ばれている。一
方、前記第2の絶縁層を介して、活性層に所定の電圧を
印加するようにゲート電極を設けた構造は、順スタガ型
もしくはトップゲート型と呼ばれている。A structure in which a gate electrode is provided so as to apply a predetermined voltage to the active layer via the first insulating layer is called an inverted stagger type or a bottom gate type. On the other hand, a structure in which a gate electrode is provided so as to apply a predetermined voltage to the active layer via the second insulating layer is called a forward stagger type or a top gate type.
【0004】TFTに用いられる半導体膜は、非晶質半
導体をはじめ、高移動度が得られる結晶質半導体が適し
ていると考えられている。ここで、結晶質半導体とは、
単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体を含むもの
である。また、絶縁層は、代表的には酸化シリコン、窒
化シリコン、窒酸化シリコンなどの材料で形成されてい
る。As a semiconductor film used for a TFT, it is considered that an amorphous semiconductor and a crystalline semiconductor capable of obtaining high mobility are suitable. Here, the crystalline semiconductor is
It includes a single crystal semiconductor, a polycrystalline semiconductor, and a microcrystalline semiconductor. The insulating layer is typically formed of a material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride.
【0005】また、前記半導体層の一例として、特開平
7−130652号公報、特開平8−78329号公
報、特開平10−135468号公報、または特開平1
0−135469号公報で開示された半導体が知られて
いる。Further, as an example of the semiconductor layer, JP-A-7-130652, JP-A-8-78329, JP-A-10-135468, or JP-A-1-135468.
The semiconductor disclosed in 0-135469 is known.
【0006】ところで、CVD(化学的気相成長法)、
スパッタ法、真空蒸着法などの公知の成膜技術で作製さ
れる前記材料の薄膜には内部応力があることが知られて
いた。内部応力はさらにその薄膜が本来もつ真性応力
と、薄膜と基板との熱膨張係数の差に起因する熱応力と
に分離して考えられていた。熱応力は基板の熱膨張係数
やTFTの作製工程のプロセス温度を管理することによ
りその影響を無視することもできたが、真性応力の発生
メカニズムは必ずしも明確にはされておらず、薄膜の成
長過程やその後の熱処理などによる相変化や組成変化が
複雑に絡み合って発生しているものと考えられていた。By the way, CVD (chemical vapor deposition),
It has been known that a thin film of the above material produced by a known film forming technique such as a sputtering method or a vacuum evaporation method has an internal stress. The internal stress was further considered to be separated into the intrinsic stress inherent in the thin film and the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the thin film and the substrate. The effect of thermal stress could be neglected by controlling the thermal expansion coefficient of the substrate and the process temperature of the TFT manufacturing process, but the mechanism of intrinsic stress generation is not always clear, and the growth of thin film It was thought that phase changes and composition changes due to the process and subsequent heat treatment were complicatedly entangled.
【0007】一般的に、内部応力は図3に示すように、
基板に対して薄膜が収縮しようとするときには、基板は
その影響を受けて薄膜を内側にして変形するのでこれを
引張り応力と呼んでいる。一方、薄膜が伸張しようとす
るときには、基板は押し縮められて薄膜を外側にして変
形するのでこれを圧縮応力と呼んでいる。このように便
宜上内部応力の定義は基板を中心として考えられてい
た。本明細書でも内部応力はこの定義に従って記述す
る。Generally, the internal stress is as shown in FIG.
When the thin film contracts with respect to the substrate, the substrate is affected by the deformation and deforms with the thin film inside, and this is called tensile stress. On the other hand, when the thin film tries to stretch, the substrate is compressed and deformed with the thin film facing outward, and this is called compressive stress. Thus, for the sake of convenience, the definition of internal stress has been considered centering on the substrate. In this specification, the internal stress is described according to this definition.
【0008】非晶質半導体膜から熱アニール法やレーザ
ーアニール法などの方法で作製される結晶質半導体膜
は、結晶化の過程で体積収縮が起こることが知られてい
た。その割合は非晶質半導体膜の状態にもよるが、0.
1〜10%程度であるとされていた。その結果、結晶質
半導体膜には引張り応力が発生し、その大きさは約1×
109Paに及ぶこともあった。また、酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜の内
部応力は、膜の作製条件やその後の熱処理の条件によっ
て圧縮応力から引張り応力までさまざまに変化すること
が知られていた。It has been known that a crystalline semiconductor film produced from an amorphous semiconductor film by a method such as a thermal annealing method or a laser annealing method undergoes volume shrinkage during the crystallization process. The ratio depends on the state of the amorphous semiconductor film, but is 0.
It was said to be about 1 to 10%. As a result, tensile stress is generated in the crystalline semiconductor film, and its magnitude is about 1 ×.
It could reach 10 9 Pa. Also, a silicon oxide film,
It has been known that the internal stress of an insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film changes variously from a compressive stress to a tensile stress depending on the film manufacturing conditions and the subsequent heat treatment conditions.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】超LSIの技術分野で
は素子の不良をもたらす原因の一つとして応力の問題が
指摘されていた。集積度の向上と共に必然的に局所的な
応力の影響が無視できないものとなっていた。例えば、
応力が集中する領域に重金属不純物が捕捉されて各種の
不良モードを引き起こしたり、応力を緩和するために発
生した転位も素子の特性を劣化させる要因であると考え
られていた。In the technical field of VLSI, the problem of stress has been pointed out as one of the causes of the failure of the device. As the degree of integration increased, the influence of local stress was inevitable. For example,
It has been considered that heavy metal impurities are trapped in a region where stress is concentrated to cause various failure modes, and dislocations generated to relax the stress are also factors that deteriorate device characteristics.
【0010】しかしながら、半導体膜や絶縁膜などの複
数の薄膜を積層して形成されるTFTに関しては、それ
ぞれの薄膜の内部応力が相互に作用してもたらす影響に
ついてまだ十分解明されていないものであった。However, regarding a TFT formed by laminating a plurality of thin films such as a semiconductor film and an insulating film, the effect that the internal stress of each thin film interacts with each other has not been sufficiently clarified. It was
【0011】TFT特性を表す特性パラメータは幾つか
あるが、その性能の良さは電界効果移動度が一つの目安
とされている。そして、高い電界効果移動度の実現を目
標として、TFTの構造やその製造工程は理論的解析と
経験的側面から注意深く検討されてきた。特に重要な要
因は半導体層中のバルク欠陥密度や、半導体層と絶縁層
との界面における界面準位密度を可能な限り低減させる
ことが必要であると考えられていた。Although there are several characteristic parameters that represent the TFT characteristics, the field effect mobility is one of the criteria for its good performance. Then, the structure of the TFT and its manufacturing process have been carefully studied from theoretical analysis and empirical aspects in order to achieve high field effect mobility. It was thought that particularly important factors were to reduce the bulk defect density in the semiconductor layer and the interface state density at the interface between the semiconductor layer and the insulating layer as much as possible.
【0012】本発明者は、結晶質半導体層に形成される
バルク欠陥密度や界面欠陥密度を低減するためには、T
FTの作製条件を最適化するのみでなく、それぞれの薄
膜の内部応力を考慮して、その応力バランスをとりなが
ら欠陥密度を低減させることが課題であると考えた。本
発明は上記のような問題点を解決し、結晶質半導体層に
対して歪みを発生させることなく、バルク欠陥密度や界
面欠陥密度を低減させたTFTを実現することを目的と
している。The present inventor has found that in order to reduce the bulk defect density and interface defect density formed in the crystalline semiconductor layer, T
It was considered that not only optimizing the FT fabrication conditions, but also considering the internal stress of each thin film and reducing the defect density while balancing the stress. An object of the present invention is to solve the above problems and to realize a TFT in which the bulk defect density and the interface defect density are reduced without generating strain in the crystalline semiconductor layer.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】前述のように、非晶質半
導体膜から作製される結晶質半導体膜には引張り応力が
内在していた。このような結晶質半導体膜を活性層とし
たTFTにおいて、結晶質半導体膜に対して歪みを発生
させることなくゲート絶縁膜や他の絶縁膜および導電性
膜を積層させるには、応力バランスを考慮することが必
要であった。As described above, tensile stress is inherent in a crystalline semiconductor film manufactured from an amorphous semiconductor film. In a TFT having such a crystalline semiconductor film as an active layer, in order to stack a gate insulating film, another insulating film and a conductive film without causing strain on the crystalline semiconductor film, stress balance should be considered. It was necessary to do.
【0014】ここで考慮されるべき応力バランスとは、
積層されるそれぞれの薄膜の内部応力を相殺して合成応
力をゼロにするというものでなく、引張り応力を有する
結晶質半導体膜を中心にして、その結晶質半導体膜に歪
みを発生させない方向にその他の内部応力が内在する薄
膜を積層させるものである。The stress balance to be considered here is
It is not to cancel the internal stress of each laminated thin film to make the synthetic stress zero, but to concentrate on the crystalline semiconductor film having tensile stress, and to prevent distortion in the crystalline semiconductor film. The thin films having the internal stress are laminated.
【0015】図4は本発明の概念を説明するものであ
る。引張り応力を有する結晶質半導体膜に対して、その
結晶質半導体膜の基板側に設ける薄膜は引張り応力を有
していることが望ましいと考えた(図4(B))。一
方、結晶質半導体膜の基板側とは反対側の表面に設ける
薄膜には圧縮応力を持たせると良いと考えた(図4
(A))。いずれにしても結晶質半導体膜が収縮しよう
とするとき、これを引き伸ばす方向に応力が作用すれば
結晶粒界に歪みが生じ、マイクロクラックが形成される
ことが予想された。このような場合、その領域には転位
や結晶欠陥が生成され、不対結合手が多数形成されるも
のであった。従って、結晶質半導体膜に対して基板側に
設ける薄膜には引張り応力をもたせることで、結晶質半
導体層が収縮しようとするのと同じ方向に応力を付与す
ることができた。これとは反対に、結晶質半導体膜に対
して基板側とは反対側に設ける薄膜には圧縮応力をもた
せることで、該結晶質半導体層が収縮しようとするのと
同じ方向に応力を付与することができた。即ち、結晶質
半導体膜を収縮させる方向に他の薄膜から応力が付与さ
れる構成とすることではじめて欠陥密度を有効に低減さ
せることができた。FIG. 4 illustrates the concept of the present invention. It was considered that it is desirable that the thin film provided on the substrate side of the crystalline semiconductor film has tensile stress with respect to the crystalline semiconductor film having tensile stress (FIG. 4B). On the other hand, it was considered that the thin film provided on the surface of the crystalline semiconductor film opposite to the substrate side should have compressive stress (FIG. 4).
(A)). In any case, when the crystalline semiconductor film is about to shrink, if stress acts in the direction of stretching the crystalline semiconductor film, it is expected that strain will occur in the crystal grain boundaries and microcracks will be formed. In such a case, dislocations and crystal defects are generated in that region, and many dangling bonds are formed. Therefore, by applying a tensile stress to the thin film provided on the substrate side with respect to the crystalline semiconductor film, the stress could be applied in the same direction as when the crystalline semiconductor layer tried to contract. On the contrary, by giving a compressive stress to the thin film provided on the side opposite to the substrate side with respect to the crystalline semiconductor film, the stress is applied in the same direction as the crystalline semiconductor layer tries to contract. I was able to. That is, the defect density could be effectively reduced only when the stress was applied from another thin film in the direction of contracting the crystalline semiconductor film.
【0016】薄膜の内部応力を制御するには作製条件や
その後の熱処理条件を考慮すれば良かった。例えば、プ
ラズマCVD法で作製される窒化酸化シリコン膜は、窒
素と酸素の組成比や含有水素量を変化させることで圧縮
応力から引張り応力まで変化させることが可能であっ
た。また、プラズマCVD法で作製される窒化シリコン
膜はその成膜速度を変化させることにより内部応力の大
きさを変化させることができた。In order to control the internal stress of the thin film, it suffices to consider the manufacturing conditions and the subsequent heat treatment conditions. For example, a silicon oxynitride film formed by a plasma CVD method can be changed from compressive stress to tensile stress by changing the composition ratio of nitrogen and oxygen and the amount of contained hydrogen. Further, the magnitude of internal stress could be changed by changing the film formation rate of the silicon nitride film formed by the plasma CVD method.
【0017】さらに、応力バランスを考慮する上で重要
なことは、TFTの製作工程全体を通しての温度管理で
あった。プラズマCVD法やスパッタ法で作製される薄
膜は、初期状態で所定の内部応力を有していても、その
後の工程における基板加熱温度によってまったく反対方
向の内部応力に変化してしまうことがあった。また、逆
にこの性質を利用して内部応力を変化させることも可能
であった。例えば、圧縮応力を持つ窒化シリコン膜に対
し、300℃以上の温度で熱処理を加えると引張り応力
に変化させることもできた。Further, what is important in considering the stress balance is the temperature control throughout the manufacturing process of the TFT. Even if the thin film formed by the plasma CVD method or the sputtering method has a predetermined internal stress in the initial state, the internal stress may change in the opposite direction due to the substrate heating temperature in the subsequent steps. . On the contrary, it was also possible to change the internal stress by utilizing this property. For example, when a silicon nitride film having a compressive stress is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or higher, the tensile stress can be changed.
【0018】そして、基板上に形成された島状半導体膜
から成る活性層の基板側に設けられた第1の絶縁層を介
して活性層に所定の電圧を印加するようにゲート電極を
設ければ、逆スタガ型またはボトムゲート型のTFTを
形成することができた。また、活性層の基板側とは反対
側に設けられた第2の絶縁層を介して活性層に所定の電
圧を印加するようにゲート電極を設ければ順スタガ型ま
たはトップゲート型のTFTを形成することができた。A gate electrode is provided so as to apply a predetermined voltage to the active layer via the first insulating layer provided on the substrate side of the active layer made of the island-shaped semiconductor film formed on the substrate. For example, an inverted stagger type or bottom gate type TFT could be formed. Further, if a gate electrode is provided so as to apply a predetermined voltage to the active layer through the second insulating layer provided on the side opposite to the substrate side of the active layer, a forward stagger type or top gate type TFT can be obtained. Could be formed.
【0019】第1の絶縁層または第2の絶縁層に使用さ
れる絶縁膜の材料は特に限定されるものではないが、内
部応力をなんらかの形で制御できることが必要であっ
た。そのためには、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜、酸化シリコン膜、酸化タンタル膜などが適してし
た。窒化シリコン膜の作製方法に限定はないが、例えば
プラズマCVD法で作製する場合には、SiH4、N
H3、N2、H2の混合ガスか作製することができる。そ
して、ガスの混合比や放電電力密度を変えることにより
成膜速度の異なる条件で窒化シリコン膜を作製すること
ができた。内部応力の測定器は、Ionic System社製のM
odel-30114を使用した。測定はシリコンウエハー上に作
製した試料を用いた。The material of the insulating film used for the first insulating layer or the second insulating layer is not particularly limited, but it was necessary to be able to control the internal stress in some way. For that purpose, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, a tantalum oxide film, etc. were suitable. The method for producing the silicon nitride film is not limited, but when it is produced by the plasma CVD method, for example, SiH 4 , N
A mixed gas of H 3 , N 2 and H 2 can be prepared. Then, by changing the gas mixture ratio and the discharge power density, the silicon nitride film could be produced under the conditions of different film formation rates. The internal stress measuring device is an Ionic System M
odel-30114 was used. The measurement used the sample produced on the silicon wafer.
【0020】内部応力の値は、引張り応力を正の値で示
し、圧縮応力を負の値で示し区別する。図17のデータ
は、成膜時の基板温度を400℃として、異なる成膜速
度で作製された窒化シリコン膜は、いずれも圧縮応力を
有していたが、500℃で1時間の熱処理を加えると、
引張り応力に変化させることができた。このような変化
は、成膜時の基板温度よりも高い温度で熱処理したとき
に実現し、窒化シリコン膜の緻密化が原因であると考え
られた。従って、窒化シリコン膜は圧縮応力を有する膜
と引張り応力を有する膜の両方を作製することが可能で
あった。Regarding the value of internal stress, tensile stress is indicated by a positive value and compressive stress is indicated by a negative value to distinguish them. The data in FIG. 17 shows that the silicon nitride films formed at different film formation rates with the substrate temperature at the time of film formation being 400 ° C. all had compressive stress, but were subjected to heat treatment at 500 ° C. for 1 hour. When,
The tensile stress could be changed. Such a change was realized when heat treatment was performed at a temperature higher than the substrate temperature at the time of film formation, and it was considered that the change was due to the densification of the silicon nitride film. Therefore, as the silicon nitride film, it was possible to produce both a film having a compressive stress and a film having a tensile stress.
【0021】また、酸化窒化シリコン膜は、プラズマC
VD法を用い、SiH4、N2Oの混合ガスから作製し
た。ここでもガスの混合比や放電電力密度を変えること
により、成膜速度を異ならせて酸化窒化シリコン膜を作
製することができた。図18は基板温度400℃で作製
された酸化窒化シリコン膜の内部応力の値を示す。成膜
速度が異なるそれぞれの試料において、いずれも圧縮応
力を有していた。さらに、450℃で4時間の熱処理を
加えても、圧縮応力の絶対値は小さくなるものの、やは
りその状態は保持されたままであった。The silicon oxynitride film is a plasma C
It was produced from a mixed gas of SiH 4 and N 2 O using the VD method. Also here, the silicon oxynitride film could be formed by changing the film formation rate by changing the gas mixture ratio and the discharge power density. FIG. 18 shows values of internal stress of a silicon oxynitride film manufactured at a substrate temperature of 400 ° C. Each sample having a different film formation rate had a compressive stress. Further, even if the heat treatment was performed at 450 ° C. for 4 hours, the absolute value of the compressive stress was reduced, but the state was still maintained.
【0022】また、図19の特性は、同様に酸化窒化シ
リコン膜の内部応力のデータであるが、SiH4、N2O
にさらにNH3を混合して作製された酸化窒化シリコン
膜のデータを示している。成膜時においてNH3ガスを
添加していくと、圧縮応力から引張り応力側に特性が変
化した。さらに、試料に550℃で4時間の加熱処理を
加えると引張り応力を大きくすることができた。このよ
うな応力の変化は、酸化窒化シリコン膜中の窒素濃度と
酸素濃度の組成比の変化に対応していた。表1にラザフ
ォード後方散乱法(RBS)で酸化窒化シリコン膜中の
各元素濃度を測定した結果を示す。Similarly, the characteristics of FIG. 19 are data of internal stress of the silicon oxynitride film, but SiH 4 and N 2 O
In addition, data of a silicon oxynitride film produced by further mixing NH 3 is shown. When NH 3 gas was added during film formation, the characteristics changed from compressive stress to tensile stress. Furthermore, the tensile stress could be increased when the sample was heat-treated at 550 ° C. for 4 hours. Such changes in stress corresponded to changes in the composition ratio of nitrogen concentration and oxygen concentration in the silicon oxynitride film. Table 1 shows the results of measuring the concentration of each element in the silicon oxynitride film by the Rutherford backscattering method (RBS).
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】酸化窒化シリコン膜の窒素と酸素の含有量
がそれぞれ7atomic%、59.5atomic%であるのに対
し、成膜時にNH3ガスを30SCCM添加することによっ
て窒素含有量と酸素含有量をそれぞれ24.0atomic
%、26.5atomic%とすることができた。また、NH
3ガスを100SCCM添加することによって窒素含有量と
酸素含有量をそれぞれ44.1atomic%、6.0atomic
%とすることができた。すなわち、NH3ガスを添加す
ることにより酸化窒化シリコン膜中の窒素濃度を増加さ
せ酸素濃度を低減させることができた。このとき圧縮応
力から引張り応力に変化させることができた。NH3ガ
スを添加して得られた種々の酸化窒化シリコン膜につい
てその組成を調べたところ、いずれもシリコンが約34
atomic%、水素が約16atomic%、そして窒素と酸素の
合計が約50atomic%といった割合であった。そして窒
素濃度が25atomic%以上50atomic%未満のものは明
らかに引張り応力を有し、5atomic%以上25atomic%
未満のものは圧縮応力を示していた。また、熱処理によ
る内部応力の変化は、図20に示すように膜中の含有水
素量変化と関連付けて考えることができた。図20のデ
ータはNH3ガスを添加して作製された酸化窒化シリコ
ン膜の含有水素濃度をFT−IRで測定した結果を示し
ている。500℃で1時間の熱処理ではシリコンに結合
した水素が優先的に放出されている。この傾向は膜作製
時の基板温度(図20の各グラフの右上に表記したTsu
bを参照)が低い程顕著に表れている。シリコンと結合
した水素が放出されることにより不対結合手ができ、そ
の不対結合手の相互作用(引力)により引張り応力が強
められていることが予想される。このように、膜中の水
素濃度を低減させることによっても内部応力を変化させ
ることが可能であった。While the nitrogen and oxygen contents of the silicon oxynitride film are 7 atomic% and 59.5 atomic%, respectively, by adding 30 SCCM of NH 3 gas at the time of film formation, the nitrogen content and the oxygen content are respectively changed. 24.0 atomic
% And 26.5 atomic%. Also, NH
By adding 100 SCCM of 3 gases, nitrogen content and oxygen content were 44.1 atomic% and 6.0 atomic, respectively.
Could be%. That is, it was possible to increase the nitrogen concentration and reduce the oxygen concentration in the silicon oxynitride film by adding NH 3 gas. At this time, it was possible to change from compressive stress to tensile stress. The composition of various silicon oxynitride films obtained by adding NH 3 gas was examined, and it was found that the content of silicon was about 34%.
atomic%, hydrogen was about 16 atomic%, and the total of nitrogen and oxygen was about 50 atomic%. And, those having a nitrogen concentration of 25 atomic% or more and less than 50 atomic% clearly have tensile stress, and 5 atomic% or more and 25 atomic% or more.
Less than one indicated compressive stress. The change in internal stress due to heat treatment could be considered in association with the change in the amount of hydrogen contained in the film as shown in FIG. The data in FIG. 20 shows the results of measuring the contained hydrogen concentration of the silicon oxynitride film produced by adding the NH 3 gas by FT-IR. In the heat treatment at 500 ° C. for 1 hour, hydrogen bonded to silicon is preferentially released. This tendency is due to the temperature of the substrate during film formation (Tsu shown in the upper right of each graph in FIG. 20).
The lower the value (see b), the more prominent it appears. It is expected that the release of hydrogen bonded to silicon creates an unpaired bond, and the tensile stress is strengthened by the interaction (attractive force) of the unbonded bond. Thus, it was possible to change the internal stress also by reducing the hydrogen concentration in the film.
【0025】このように、成膜速度を制御したり、成膜
時の基板温度よりも高い温度熱処理を加えたり、或いは
成膜条件を制御して膜の組成を変化させることにより内
部応力を制御することができた。TFTは周知の如く薄
膜の形成とエッチング処理を繰り返して完成されるもの
であるが、ここで重要なことはその作製工程全般に渡っ
てのプロセス温度の管理であった。そして、積層される
薄膜の内部応力を考慮してプロセスの最高温度を決めれ
ばよかった。As described above, the internal stress is controlled by controlling the film forming rate, applying a heat treatment at a temperature higher than the substrate temperature at the time of film forming, or controlling the film forming condition to change the composition of the film. We were able to. As is well known, a TFT is completed by repeatedly forming a thin film and etching, but what is important here is control of the process temperature throughout the manufacturing process. Then, the maximum temperature of the process should be determined in consideration of the internal stress of the laminated thin films.
【0026】以上のように、本発明は基板上に形成され
た島状半導体膜を活性層として、前記活性層と基板との
間に設けられ、含有窒素濃度が含有酸素濃度よりも大き
い第1の酸化窒化シリコン膜と、含有窒素濃度が含有酸
素濃度よりも小さい第2の酸化窒化シリコン膜とを有す
る第1の絶縁層と、前記活性層の基板とは反対側の表面
に接して設けられ、含有窒素濃度が含有酸素濃度よりも
小さい第3の酸化窒化シリコン膜を有する第2の絶縁層
とを備えたことを特徴としている。As described above, according to the present invention, the island-shaped semiconductor film formed on the substrate is used as an active layer, and the island-shaped semiconductor film is provided between the active layer and the substrate, and the concentration of nitrogen contained therein is higher than the concentration of oxygen contained therein. A first insulating layer having a silicon oxynitride film and a second silicon oxynitride film having a contained nitrogen concentration lower than the contained oxygen concentration and a surface of the active layer opposite to the substrate. And a second insulating layer having a third silicon oxynitride film having a contained nitrogen concentration lower than the contained oxygen concentration.
【0027】前記活性層は引張り応力を有し、前記第1
の絶縁層の含有窒素濃度が含有酸素濃度よりも大きい第
1の酸化窒化シリコン膜は引張り応力を有し、かつ、前
記第2の絶縁層の、含有窒素濃度が含有酸素濃度よりも
小さい第3の酸化窒化シリコン膜は圧縮応力を有してい
ることを特徴としている。前記第1の絶縁層と前記半導
体層との引張り応力の絶対値の差、または、前記第2の
絶縁層の圧縮応力と、前記半導体層の引張り応力との絶
対値の差が、5×108Pa以内であることが望ましい。The active layer has a tensile stress, and the first layer
The first silicon oxynitride film having a nitrogen content in the insulating layer higher than the oxygen content has a tensile stress, and the nitrogen concentration in the second insulating layer is lower than the oxygen content in the third insulating layer. The silicon oxynitride film is characterized by having a compressive stress. The difference in absolute value of tensile stress between the first insulating layer and the semiconductor layer, or the difference between absolute value of compressive stress in the second insulating layer and tensile stress in the semiconductor layer is 5 × 10 5. It is desirable to be within 8 Pa.
【0028】また、前記含有窒素濃度が含有酸素濃度よ
りも大きい第1の酸化窒化シリコン膜の含有窒素濃度は
25atomic%以上50atomic%未満であり、前記含有窒
素濃度が含有酸素濃度よりも小さい第3の酸化窒化シリ
コン膜の含有窒素濃度は5atomic%以上25atomic%未
満であることを特徴としている。Further, the first silicon oxynitride film having a content nitrogen concentration higher than the content oxygen concentration has a content nitrogen concentration of 25 atomic% or more and less than 50 atomic%, and the content nitrogen concentration is lower than the content oxygen concentration. The nitrogen concentration of the silicon oxynitride film is characterized by being 5 atomic% or more and less than 25 atomic%.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】[実施形態1]本発明の実施形態を
図1を用いて説明する。図1の(A)から(C)におい
て、絶縁表面を有する基板101上に第1の絶縁層10
2が形成されている。第1の絶縁層102は基板側から
含有窒素濃度が25atomic%以上50atomic%未満の窒
素リッチな酸化窒化シリコン膜102aと、含有窒素濃
度が5atomic%以上25atomic%未満の酸化窒化シリコ
ン膜102bにより形成されている。窒素リッチな酸化
窒化シリコン膜102aは5×108Pa以上2×109Pa
の引張り応力を有している。また、酸化窒化シリコン膜
102bは−5×108Pa以下の圧縮応力を有した膜で
あり、窒素リッチな酸化窒化シリコン膜102aと活性
層103の間に設けることにより幾分応力の作用を緩和
するために設けられている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1A to 1C, a first insulating layer 10 is formed on a substrate 101 having an insulating surface.
2 is formed. The first insulating layer 102 is formed from the substrate side by a nitrogen-rich silicon oxynitride film 102a having a nitrogen content of 25 atomic% or more and less than 50 atomic% and a silicon oxynitride film 102b having a nitrogen content of 5 atomic% or more and less than 25 atomic%. ing. The nitrogen-rich silicon oxynitride film 102a is 5 × 10 8 Pa or more and 2 × 10 9 Pa or more.
It has a tensile stress of. Further, the silicon oxynitride film 102b is a film having a compressive stress of −5 × 10 8 Pa or less, and by providing it between the nitrogen-rich silicon oxynitride film 102a and the active layer 103, the action of the stress is somewhat relaxed. It is provided to do so.
【0030】活性層103は非晶質半導体膜をレーザー
アニール法や熱アニール法などの方法で作製された結晶
質半導体膜であり、詳細な作製方法に限定されるもので
はないが必然的に引張り応力を有している。そして、必
要に応じてチャネル形成領域103a、LDD領域10
3b、ソース領域103c、ドレイン領域103dが設
けられている。ソース電極106とドレイン電極107
は、第2の絶縁層104の一部にコンタクトホールを形
成して設けられている。The active layer 103 is a crystalline semiconductor film produced by subjecting an amorphous semiconductor film to a laser annealing method or a thermal annealing method. Have stress. Then, if necessary, the channel formation region 103a and the LDD region 10 are formed.
3b, a source region 103c, and a drain region 103d are provided. Source electrode 106 and drain electrode 107
Is provided by forming a contact hole in a part of the second insulating layer 104.
【0031】第2の絶縁層104は活性層103上に積
層されるが、図1で示すようなトップゲート型のTFT
の場合、ゲート絶縁膜104aが最初に設けられ、これ
は含有窒素濃度が5atomic%以上25atomic%未満の酸
化窒化シリコン膜で形成される。この上にゲート電極が
所定の位置に設けられる。The second insulating layer 104 is laminated on the active layer 103, and is a top gate type TFT as shown in FIG.
In this case, the gate insulating film 104a is provided first and is formed of a silicon oxynitride film having a nitrogen concentration of 5 atomic% or more and less than 25 atomic%. A gate electrode is provided at a predetermined position on this.
【0032】図1(A)は、この上に窒化シリコン膜1
04bと酸化シリコン膜104cを形成したものであ
る。窒化シリコン膜104bには圧縮応力を付与すべく
成膜速度を制御して形成した。この膜の圧縮応力は-2
×108〜1×109Paの範囲であった。In FIG. 1A, a silicon nitride film 1 is formed on top of this.
04b and a silicon oxide film 104c are formed. The silicon nitride film 104b was formed by controlling the film formation rate so as to give a compressive stress. The compressive stress of this film is -2
It was in the range of × 10 8 to 1 × 10 9 Pa.
【0033】図1(B)は、ゲート絶縁膜104aの上
に酸化シリコン膜104d、窒化シリコン膜104eを
形成した構成を示す。酸化シリコン膜104dは5×10
9Pa以下の応力であり、この上に形成した窒化シリコン
膜104eによって圧縮応力を加えても良い。FIG. 1B shows a structure in which a silicon oxide film 104d and a silicon nitride film 104e are formed on the gate insulating film 104a. The silicon oxide film 104d is 5 × 10
The stress is 9 Pa or less, and the compressive stress may be applied by the silicon nitride film 104e formed thereon.
【0034】図1(C)は、ゲート絶縁膜104aの上
に窒化シリコン膜104f、酸化シリコン膜104g、
窒化シリコン膜104h、酸化窒化シリコン膜104i
を形成した構成を示す。圧縮応力は窒化シリコン膜10
4f、104hと、含有窒素濃度が5atomic%以上25
atomic%未満の酸化窒化シリコン膜104iとが有して
いる。ソース電極106とドレイン電極107上に圧縮
応力を有する膜を設けることにより、活性層103によ
り効果的に応力を付与することができた。In FIG. 1C, a silicon nitride film 104f, a silicon oxide film 104g, and a silicon oxide film 104g are formed on the gate insulating film 104a.
Silicon nitride film 104h, silicon oxynitride film 104i
The structure which formed is shown. The compressive stress is the silicon nitride film 10
4f, 104h, and contained nitrogen concentration is 5 atomic% or more 25
It has less than atomic% of the silicon oxynitride film 104i. By providing a film having a compressive stress on the source electrode 106 and the drain electrode 107, the active layer 103 could be more effectively stressed.
【0035】[実施形態2]本発明の実施形態を図2を用
いて説明する。図2の(A)から(D)において、絶縁
表面を有する基板201上に第1の絶縁層202が形成
されている。そして実施形態1と同様に含有窒素濃度が
25atomic%以上50atomic%未満の窒素リッチな酸化
窒化シリコン膜202aと、含有窒素濃度が5atomic%
以上25atomic%未満の酸化窒化シリコン膜202bが
設けられている。窒素リッチな酸化窒化シリコン膜20
2aは引張り応力を有している。活性層203は非晶質
半導体膜をレーザーアニール法や熱アニール法などの方
法で作製された結晶質半導体膜であり、必要に応じてチ
ャネル形成領域203a、LDD領域203b、ソース
領域203c、ドレイン領域203dが設けられてい
る。ソース電極206とドレイン電極207は、第2の
絶縁層204の一部にコンタクトホールを形成して設け
られている。第2の絶縁層204は活性層203上に積
層されるが、図2で示すようなトップゲート型のTFT
の場合、ゲート絶縁膜204aが最初に設けられ、含有
窒素濃度が5atomic%以上25atomic%未満の酸化窒化
シリコン膜で形成される。この上にゲート電極が所定の
位置に設けられる。[Embodiment 2] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIGS. 2A to 2D, a first insulating layer 202 is formed over a substrate 201 having an insulating surface. As in the first embodiment, a nitrogen-rich silicon oxynitride film 202a having a nitrogen content of 25 atomic% or more and less than 50 atomic% and a nitrogen content of 5 atomic% are contained.
The silicon oxynitride film 202b of 25 atomic% or more is provided. Nitrogen-rich silicon oxynitride film 20
2a has a tensile stress. The active layer 203 is a crystalline semiconductor film made of an amorphous semiconductor film by a method such as a laser annealing method or a thermal annealing method, and if necessary, a channel forming region 203a, an LDD region 203b, a source region 203c, and a drain region. 203d is provided. The source electrode 206 and the drain electrode 207 are provided by forming a contact hole in part of the second insulating layer 204. The second insulating layer 204 is laminated on the active layer 203, and is a top gate type TFT as shown in FIG.
In this case, the gate insulating film 204a is provided first and is formed of a silicon oxynitride film having a nitrogen concentration of 5 atomic% or more and less than 25 atomic%. A gate electrode is provided at a predetermined position on this.
【0036】図2(A)は、ゲート絶縁膜204a上に
酸化シリコン膜204bと酸化窒化シリコン膜204c
を形成したものである。酸化窒化シリコン膜204cは
含有窒素濃度が5atomic%以上25atomic%未満として
圧縮応力を有せしめた。従って、窒素リッチな酸化窒化
シリコン膜202aと酸化窒化シリコン膜204cとか
ら応力が活性層203に印加される構成となっている。
ここでは、ソース電極206とドレイン電極207上に
圧縮応力を有する膜を設けることにより、活性層203
により効果的に応力を付与することができた。In FIG. 2A, a silicon oxide film 204b and a silicon oxynitride film 204c are formed on the gate insulating film 204a.
Is formed. The silicon oxynitride film 204c was made to have a compressive stress with a nitrogen concentration of 5 atomic% or more and less than 25 atomic%. Therefore, the stress is applied to the active layer 203 from the nitrogen-rich silicon oxynitride film 202a and the silicon oxynitride film 204c.
Here, by providing a film having a compressive stress over the source electrode 206 and the drain electrode 207, the active layer 203
It was possible to effectively apply the stress.
【0037】図2(B)は、ゲート絶縁膜204a上に
酸化窒化シリコン膜204d、酸化シリコン膜204
e、酸化窒化シリコン膜204fを設けた構成となって
いる。そして、窒素リッチな酸化窒化シリコン膜202
aと酸化窒化シリコン膜204d、204fとから応力
が活性層203に印加される構成となっている。FIG. 2B shows a silicon oxynitride film 204d and a silicon oxide film 204 on the gate insulating film 204a.
e, a silicon oxynitride film 204f is provided. Then, the nitrogen-rich silicon oxynitride film 202
A stress is applied to the active layer 203 from a and the silicon oxynitride films 204d and 204f.
【0038】図2(C)は、ゲート絶縁膜204a上に
酸化シリコン膜204g、圧縮応力を有する酸化窒化シ
リコン膜204h、酸化窒化シリコン膜204iが設け
られた構成である。また図2(D)は酸化シリコン膜2
04j、酸化窒化シリコン膜204k、酸化窒化シリコ
ン膜204lが設けられた構成である。FIG. 2C shows a structure in which a silicon oxide film 204g, a silicon oxynitride film 204h having compressive stress, and a silicon oxynitride film 204i are provided over the gate insulating film 204a. Further, FIG. 2D shows a silicon oxide film 2
04j, a silicon oxynitride film 204k, and a silicon oxynitride film 204l.
【0039】このように、酸化窒化シリコン膜の含有窒
素量と酸素量との組成比を制御して内部応力を引張り応
力から圧縮応力まで変化させるためには、膜形成に使用
するSiH4、N2O、NH3のガスの混合比率をかえれ
ば良く、簡単にできるものであった。また、内部応力の
絶対値が5×108Pa以上の酸化窒化シリコン膜を設ける
場合には、活性層203に密接して形成するのではな
く、酸化シリコン膜などの応力の小さい膜を介在させて
設けると良かった。As described above, in order to change the internal stress from tensile stress to compressive stress by controlling the composition ratio of the nitrogen content and oxygen content of the silicon oxynitride film, SiH 4 , N used for film formation is used. It was easy to change the mixing ratio of the 2 O and NH 3 gases, and this was easy. When a silicon oxynitride film having an absolute value of internal stress of 5 × 10 8 Pa or more is provided, it is not formed in close contact with the active layer 203, but a film having a small stress such as a silicon oxide film is interposed. It was good to set up.
【0040】[0040]
【実施例】[実施例1]図5〜図7を用いて本実施例を説
明する。まず、基板601としてガラス基板、例えばコ
ーニング社の#1737基板を用意した。そして、基板
601上にゲート電極602を形成した。ここでは、ス
パッタ法を用いて、タンタル(Ta)膜を200nmの
厚さに形成した。また、ゲート電極602を、窒化タン
タル膜(膜厚50nm)とTa膜(膜厚250nm)の
2層構造としても良い。Ta膜はスパッタ法でArガス
を用い、Taをターゲットとして形成されるが、Arガ
スにXeガスを加えた混合ガスでスパッタすると内部応
力の絶対値を2×108Pa以下にすることができた。(図
5(A))[Embodiment] [Embodiment 1] This embodiment will be described with reference to FIGS. First, as the substrate 601, a glass substrate, for example, # 1737 substrate manufactured by Corning Incorporated was prepared. Then, the gate electrode 602 was formed over the substrate 601. Here, a tantalum (Ta) film was formed to a thickness of 200 nm by using a sputtering method. The gate electrode 602 is formed of a tantalum nitride film (film thickness 50 nm) and a Ta film (film thickness 250 nm).
It may be a two-layer structure. The Ta film is formed by sputtering using Ar gas with Ta as the target. However, when sputtering is performed with a mixed gas of Ar gas and Xe gas, the absolute value of the internal stress can be 2 × 10 8 Pa or less. It was (Figure 5 (A))
【0041】そして、第1の絶縁層603、非晶質半導
体層604を順次大気開放しないで連続形成した。第1
の絶縁層603は窒素リッチな酸化窒化シリコン膜60
3a(膜厚50nm)と酸化窒化シリコン膜(膜厚12
5nm)で形成した。窒素リッチな酸化窒化シリコン膜
603aはSiH4、N2O、NH3の混合ガスよりプラ
ズマCVD法で作製された。また、非晶質半導体層60
4もプラズマCVD法を用い、20〜100nm、好ま
しくは40〜75nmの厚さに形成した。(図5
(B))Then, the first insulating layer 603 and the amorphous semiconductor layer 604 were successively formed without sequentially exposing to the atmosphere. First
The insulating layer 603 is a nitrogen-rich silicon oxynitride film 60.
3a (film thickness 50 nm) and silicon oxynitride film (film thickness 12
5 nm). The nitrogen-rich silicon oxynitride film 603a was formed by a plasma CVD method from a mixed gas of SiH 4 , N 2 O, and NH 3 . In addition, the amorphous semiconductor layer 60
4 was also formed by the plasma CVD method to a thickness of 20 to 100 nm, preferably 40 to 75 nm. (Fig. 5
(B))
【0042】そして、450〜550℃で1時間の加熱
処理を行った。この加熱処理により第1の絶縁層603
と非晶質半導体層604とから水素が放出され、引張り
応力を付与することができた。その後、非晶質半導体層
604に対して、結晶化の工程を行い、結晶質半導体層
605を形成した。ここでの結晶化の工程は、レーザー
アニール法や熱アニール法を用いれば良い。レーザーア
ニール法では、例えば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、発振パル
ス周波数30Hz、レーザーエネルギー密度100〜5
00mJ/cm2、線状ビームのオーバーラップ率を96%と
して非晶質半導体層の結晶化を行った。ここで、非晶質
半導体層が結晶化するに伴って、体積収縮が起こり、形
成された結晶質半導体層605の引張り応力は増大し
た。(図5(C))Then, heat treatment was carried out at 450 to 550 ° C. for 1 hour. By this heat treatment, the first insulating layer 603
Hydrogen was released from the amorphous semiconductor layer 604 and a tensile stress could be applied. After that, the amorphous semiconductor layer 604 was subjected to a crystallization step to form a crystalline semiconductor layer 605. A laser annealing method or a thermal annealing method may be used for the crystallization step here. In the laser annealing method, for example, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) is used to form a linear beam, and the oscillation pulse frequency is 30 Hz and the laser energy density is 100 to 5
The amorphous semiconductor layer was crystallized at 00 mJ / cm 2 and the overlap ratio of the linear beam was 96%. Here, as the amorphous semiconductor layer was crystallized, volume contraction occurred, and the tensile stress of the formed crystalline semiconductor layer 605 increased. (Fig. 5 (C))
【0043】次に、こうして形成された結晶質半導体層
605に接して絶縁膜606を形成した。ここでは、酸
化窒化シリコン膜を200nmの厚さに形成した。その
後、裏面からの露光を用いたパターニング法により、絶
縁膜606に接したレジストマスク607を形成した。
ここでは、ゲート電極602がマスクとなり、自己整合
的にレジストマスク607を形成することができた。そ
して、図示したようにレジストマスクの大きさは、光の
回り込みによって、わずかにゲート電極の幅より小さく
なった。(図5(D))Next, an insulating film 606 was formed in contact with the crystalline semiconductor layer 605 thus formed. Here, the silicon oxynitride film was formed to a thickness of 200 nm. After that, a resist mask 607 in contact with the insulating film 606 was formed by a patterning method using exposure from the back surface.
Here, the gate electrode 602 serves as a mask, and the resist mask 607 can be formed in a self-aligning manner. Then, as shown in the drawing, the size of the resist mask was slightly smaller than the width of the gate electrode due to the light wraparound. (Figure 5 (D))
【0044】そして、レジストマスク607を用いて絶
縁膜606をエッチングして、チャネル保護膜608を
形成した後、レジストマスク607は除去した。この工
程により、チャネル保護膜608と接する領域以外の結
晶質半導体層605の表面を露呈させた。このチャネル
保護膜608は、後の不純物添加の工程でチャネル領域
に不純物が添加されることを防ぐ役目を果たした。(図
5(E))Then, the insulating film 606 was etched using the resist mask 607 to form a channel protective film 608, and then the resist mask 607 was removed. Through this step, the surface of the crystalline semiconductor layer 605 other than the region in contact with the channel protective film 608 was exposed. The channel protective film 608 has a function of preventing impurities from being added to the channel region in the subsequent step of adding impurities. (Fig. 5 (E))
【0045】次いで、フォトマスクを用いたパターニン
グによって、nチャネル型TFTの一部とpチャネル型
TFTの領域を覆うレジストマスク609を形成し、結
晶質半導体層605の表面が露呈している領域にn型を
付与する不純物元素を添加する工程を行った。そして、
第1の不純物領域(n+型領域)610aが形成され
た。本実施例では、n型を付与する不純物元素としてリ
ンを用いたので、イオンドープ法においてフォスフィン
(PH3)を用い、ドーズ量5×1014atoms/cm2、加速
電圧10kVとした。また、上記レジストマスク609
のパターンは実施者が適宣設定することによりn+型領
域の幅が決定され、所望の幅を有するn-型領域、およ
びチャネル形成領域を容易に得ることができた。(図6
(A))Next, by patterning using a photomask, a resist mask 609 covering a part of the n-channel type TFT and the region of the p-channel type TFT is formed, and in the region where the surface of the crystalline semiconductor layer 605 is exposed. A step of adding an impurity element imparting n-type was performed. And
First impurity region (n + type region) 610a is formed. In this embodiment, since phosphorus was used as the impurity element imparting n-type, phosphine (PH 3 ) was used in the ion doping method, the dose amount was 5 × 10 14 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was 10 kV. In addition, the resist mask 609
The width of the n + type region was determined by the practitioner as appropriate, and the n − type region having a desired width and the channel forming region could be easily obtained. (Fig. 6
(A))
【0046】レジストマスク609を除去した後、第2
の絶縁膜611を形成した。ここでは、実施形態1で示
した含有窒素濃度が5atomic%以上25atomic%未満で
圧縮応力を有する酸化窒化シリコン膜(膜厚50nm)
をプラズマCVD法で作製した。酸化窒化シリコン膜は
圧縮応力を有していた。(図6(B))After removing the resist mask 609, the second
The insulating film 611 was formed. Here, a silicon oxynitride film (film thickness: 50 nm) having a compressive stress at the contained nitrogen concentration shown in Embodiment 1 of 5 atomic% or more and less than 25 atomic% is used.
Was manufactured by the plasma CVD method. The silicon oxynitride film had compressive stress. (Fig. 6 (B))
【0047】次いで、マスク用絶縁膜611が表面に設
けられた結晶質半導体層にn型を付与する不純物元素を
添加する工程を行い、第2の不純物領域(n-型領域)
612を形成した。但し、マスク用絶縁膜611を介し
てその下の結晶質半導体層に不純物を添加するために、
マスク用絶縁膜611の厚さを考慮にいれ、適宣条件を
設定する必要があった。ここでは、ドーズ量3×1013
atoms/cm2、加速電圧60kVとした。こうして形成さ
れる第2の不純物領域612はLDD領域として機能し
た。(図6(C))Then, a step of adding an impurity element imparting n-type conductivity to the crystalline semiconductor layer provided on the surface of the mask insulating film 611 is performed to form a second impurity region (n − -type region).
612 was formed. However, in order to add impurities to the crystalline semiconductor layer thereunder through the mask insulating film 611,
It is necessary to set appropriate conditions in consideration of the thickness of the mask insulating film 611. Here, the dose amount is 3 × 10 13
The atoms / cm 2 and the acceleration voltage were 60 kV. The second impurity region 612 thus formed functions as an LDD region. (Fig. 6 (C))
【0048】次いで、nチャネル型TFTを覆うレジス
トマスク614を形成し、pチャネル型TFTが形成さ
れる領域にp型を付与する不純物元素を添加する工程を
行った。ここでは、イオンドープ法でジボラン(B
2H6)を用い、ボロン(B)を添加した。ドーズ量は4
×1015atoms/cm2、加速電圧30kVとした。(図6
(D))Next, a step of forming a resist mask 614 covering the n-channel TFT and adding an impurity element imparting p-type to the region where the p-channel TFT is formed was performed. Here, diborane (B
2 H 6 ) and boron (B) was added. Dose amount is 4
It was set to × 10 15 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 30 kV. (Fig. 6
(D))
【0049】その後、レーザーアニール法または熱アニ
ール法による不純物元素の活性化の工程を行った後、水
素雰囲気中で熱処理(300〜500℃、1時間)を行
い全体を水素化した。(図7(A))Then, after performing the step of activating the impurity element by the laser annealing method or the thermal annealing method, heat treatment (300 to 500 ° C., 1 hour) was performed in a hydrogen atmosphere to hydrogenate the whole. (Figure 7 (A))
【0050】また、プラズマ化することにより生成され
た水素により水素化しても良い。その後、チャネル保護
膜608とマスク用絶縁膜611をフッ酸系エッチング
液で選択除去し、公知のパターニング技術により結晶質
半導体層を所望の形状にエッチングした。(図7
(B))Further, hydrogen may be produced by hydrogen produced by making plasma. After that, the channel protective film 608 and the mask insulating film 611 were selectively removed with a hydrofluoric acid-based etching solution, and the crystalline semiconductor layer was etched into a desired shape by a known patterning technique. (Fig. 7
(B))
【0051】以上の工程を経て、nチャネル型TFTの
ソース領域615、ドレイン領域616、LDD領域6
17、618チャネル形成領域619が形成され、pチ
ャネル型TFTのソース領域621、ドレイン領域62
2、チャネル形成領域620が形成された。次いで、n
チャネル型TFTおよびpチャネル型TFTを覆って第
2の絶縁層を形成した。第2の絶縁層は最初に、酸化シ
リコン膜から成る絶縁膜623を1000nmの厚さに
形成した。(図7(C))Through the above steps, the source region 615, the drain region 616, and the LDD region 6 of the n-channel TFT.
17 and 618, the channel forming region 619 is formed, and the source region 621 and the drain region 62 of the p-channel TFT are formed.
2. A channel forming region 620 was formed. Then n
A second insulating layer was formed to cover the channel TFT and the p channel TFT. As the second insulating layer, first, an insulating film 623 made of a silicon oxide film was formed to a thickness of 1000 nm. (Fig. 7 (C))
【0052】そして、コンタクトホールを形成して、ソ
ース電極624、626、ドレイン電極625、627
を形成した。さらに第2の絶縁層として、酸化シリコン
膜から成る絶縁膜623上に、ソース電極624、62
6、ドレイン電極625、627を覆って、酸化窒化シ
リコン膜628を形成した。この酸化窒化シリコン膜は
含有窒素量を5atomic%以上25atomic%未満として圧
縮応力を持たせた。図7(D)に示す状態を得た後、最
後に水素雰囲気中で熱処理を行い、全体を水素化してn
チャネル型TFTとpチャネル型TFTが完成した。水
素化の工程はプラズマ化した水素雰囲気にさらすことに
よっても実現できた。Then, contact holes are formed, and source electrodes 624 and 626 and drain electrodes 625 and 627 are formed.
Was formed. Further, as the second insulating layer, the source electrodes 624 and 62 are formed on the insulating film 623 made of a silicon oxide film.
6, a silicon oxynitride film 628 was formed to cover the drain electrodes 625 and 627. This silicon oxynitride film was made to have a compressive stress by containing nitrogen in an amount of 5 atomic% or more and less than 25 atomic%. After obtaining the state shown in FIG. 7D, finally, a heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere to hydrogenate the whole and n
A channel type TFT and a p channel type TFT are completed. The hydrogenation process could also be realized by exposing it to a plasmaized hydrogen atmosphere.
【0053】[実施例2]実施例1の作製工程を用いたn
チャネル型TFTとpチャネル型TFTを備えた半導体
装置について図8を用いてその一例を説明する。図8は
CMOS回路の基本構成であるインバータ回路を示す。
このようなインバータ回路を組み合わせることで、NA
ND回路、NOR回路のような基本回路を構成したり、
さらに複雑なシフトレジスタ回路やバッファ回路などを
構成することができる。図8(A)はCMOS回路の上
面図に相当する図であり、図8(A)において点線A-A'
の断面構造図を図8(B)に示す。Example 2 n using the manufacturing process of Example 1
An example of a semiconductor device including a channel TFT and a p-channel TFT will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows an inverter circuit which is a basic configuration of a CMOS circuit.
By combining such inverter circuits, NA
Configure basic circuits such as ND circuit, NOR circuit,
Further complicated shift register circuits and buffer circuits can be configured. FIG. 8A is a diagram corresponding to a top view of the CMOS circuit, and a dotted line AA ′ in FIG.
FIG. 8B is a cross-sectional structural view of the.
【0054】図8(B)において、nチャネル型および
pチャネル型TFTの両方は同一基板上に形成されてい
る。pチャネル型TFTは、ゲート電極902が形成さ
れ、その上に第1の絶縁層として、引張り応力を有する
窒素リッチな酸化窒化シリコン膜903と、酸化窒化シ
リコン膜904とが設けられている。そして、第1の絶
縁層に接して結晶質半導体膜から成る活性層が形成さ
れ、p+領域912(ドレイン領域)、915(ソース
領域)とチャネル形成領域914とが設けられている。
この半導体層に接して第2の絶縁層が設けられ、ここで
は酸化シリコン膜917と酸化窒化シリコン膜919と
が形成されている。そして酸化シリコン膜に設けられた
コンタクトホールを通してソース電極920、ドレイン
電極918が形成されている。一方、nチャネル型TF
Tの活性層には、n+型領域905(ソース領域)、9
11(ドレイン領域)とチャネル形成領域909と、前
記n +型領域とチャネル形成領域との間にn-型領域が設
けられている。そして同様に層間絶縁膜917にはコン
タクトホールが形成され、ソース電極916、ドレイン
電極918が設けられている。In FIG. 8B, n-channel type and
Both p-channel TFTs are formed on the same substrate
It The gate electrode 902 is formed in the p-channel TFT.
And has a tensile stress as a first insulating layer thereon.
Nitrogen-rich silicon oxynitride film 903 and oxynitride silicon
A recon film 904 is provided. And the first
An active layer made of a crystalline semiconductor film is formed in contact with the edge layer.
, P+Regions 912 (drain region), 915 (source
Region) and a channel formation region 914 are provided.
A second insulating layer is provided in contact with the semiconductor layer, where
Is a silicon oxide film 917 and a silicon oxynitride film 919.
Are formed. And provided on the silicon oxide film
Source electrode 920, drain through contact hole
The electrode 918 is formed. On the other hand, n-channel type TF
The active layer of T has n+Mold region 905 (source region), 9
11 (drain region) and channel formation region 909,
Note n +N between the mold region and the channel formation region-Type area
It has been burned. Similarly, the interlayer insulating film 917 has a capacitor
Tact hole is formed, source electrode 916, drain
An electrode 918 is provided.
【0055】このようなCMOS回路は、アクティブマ
トリクス型液晶表示装置の周辺駆動回路や、EL(Elec
tro luminescence)型表示装置の駆動回路や、密着型
イメージセンサの読み取り回路などに応用することがで
きる。Such a CMOS circuit is used in the peripheral drive circuit of an active matrix type liquid crystal display device, EL (Elec
It can be applied to a driving circuit of a troluminescence type display device, a reading circuit of a contact image sensor, and the like.
【0056】[実施例3]本実施例を図9と図10により
説明する。ここでは、nチャネル型TFTとpチャネル
型TFTを同一基板上に作製し、CMOS回路の基本構
成であるインバータ回路を形成する実施形態について説
明する。図9(A)において、絶縁表面を有する基板7
01上に第1の絶縁層が形成されている。これは含有窒
素濃度が25atomic%以上、50atomic%未満の窒素リ
ッチな酸化窒化シリコン膜702を20〜100nm、
代表的には50nmの厚さに形成し、含有窒素濃度が5
atomic%以上、25atomic%未満の酸化窒化シリコン膜
703を50〜500nm、代表的には150〜200
nmの厚さに形成した。窒素リッチな酸化窒化シリコン
膜702は引張り応力を有している。第2の島状半導体
膜704と、第1の島状半導体膜705、およびゲート
絶縁膜706を形成した。ゲート絶縁膜706は酸化窒
化シリコン膜から形成した。また、島状半導体膜は、非
晶質半導体膜をレーザーアニール法や熱アニール法など
の方法で作製された結晶質半導体膜を公知の技術で島状
に分離形成したものである。(図9(A))[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Here, an embodiment will be described in which an n-channel TFT and a p-channel TFT are manufactured on the same substrate to form an inverter circuit which is a basic configuration of a CMOS circuit. In FIG. 9A, the substrate 7 having an insulating surface
A first insulating layer is formed on 01. This is because a nitrogen-rich silicon oxynitride film 702 having a nitrogen concentration of 25 atomic% or more and less than 50 atomic% is 20 to 100 nm,
Typically, it is formed to a thickness of 50 nm and the concentration of nitrogen contained is 5
A silicon oxynitride film 703 of atomic% or more and less than 25 atomic% is 50 to 500 nm, typically 150 to 200
It was formed to a thickness of nm. The nitrogen-rich silicon oxynitride film 702 has tensile stress. The second island-shaped semiconductor film 704, the first island-shaped semiconductor film 705, and the gate insulating film 706 were formed. The gate insulating film 706 is formed of a silicon oxynitride film. The island-shaped semiconductor film is a crystalline semiconductor film formed by a method such as a laser annealing method or a thermal annealing method, which is an amorphous semiconductor film, and is separated and formed into island shapes by a known technique. (Fig. 9 (A))
【0057】ここで適用できる半導体材料は、シリコン
(Si)、ゲルマニウム(Ge)、またシリコンゲルマ
ニウム合金、炭化シリコンがあり、その他にガリウム砒
素などの化合物半導体材料を用いることもできる。半導
体膜は10〜100nm、代表的には50nmの厚さで
形成される。プラズマCVD法で作製される非晶質半導
体膜には10〜40atomic%の割合で膜中に水素が含ま
れている。非晶質半導体膜は圧縮応力から引張り応力ま
で作製条件により任意の内部応力を有しているが、結晶
化の工程の前に400〜500℃の熱処理の工程を行い
水素を膜中から脱離させることにより、そのほとんどが
引張り応力に変化した。The semiconductor materials applicable here include silicon (Si), germanium (Ge), silicon germanium alloy, and silicon carbide, and other compound semiconductor materials such as gallium arsenide can also be used. The semiconductor film is formed to have a thickness of 10 to 100 nm, typically 50 nm. Hydrogen is contained in the amorphous semiconductor film formed by the plasma CVD method at a rate of 10 to 40 atomic%. The amorphous semiconductor film has an arbitrary internal stress from compression stress to tensile stress depending on the manufacturing conditions. However, a heat treatment process of 400 to 500 ° C. is performed before the crystallization process to release hydrogen from the film. By doing so, most of them changed into tensile stress.
【0058】そして、第2の島状半導体膜704と、第
1の島状半導体膜705のチャネル形成領域を覆うレジ
ストマスク707、708を形成した。このとき、配線
を形成する領域にもレジストマスク709を形成してお
いても良い。そして、n型を付与する不純物元素を添加
して第2の不純物領域を形成する工程を行った。ここで
は、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で
リン(P)を添加した。この工程では、ゲート絶縁膜7
06を通してその下の島状半導体膜にリンを添加するた
めに、加速電圧は80keVと高めに設定した。島状半
導体膜に添加されるリンの濃度は、1×1016〜1×1
019atoms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは1
×1018atoms/cm3とした。そして、半導体膜にリンが
添加された領域710、711が形成された。この領域
の一部は、LDD領域として機能する。(図9(B))Then, resist masks 707 and 708 were formed to cover the channel formation regions of the second island-shaped semiconductor film 704 and the first island-shaped semiconductor film 705. At this time, the resist mask 709 may be formed also in the region where the wiring is formed. Then, a step of adding an impurity element imparting n-type conductivity to form a second impurity region was performed. Here, phosphorus (P) is added by an ion doping method using phosphine (PH 3 ). In this step, the gate insulating film 7
The acceleration voltage was set as high as 80 keV in order to add phosphorus to the underlying semiconductor film through 06. The concentration of phosphorus added to the island-shaped semiconductor film is 1 × 10 16 to 1 × 1.
The preferable range is 0 19 atoms / cm 3 , and here it is 1
It was set to × 10 18 atoms / cm 3 . Then, phosphorus-doped regions 710 and 711 were formed in the semiconductor film. A part of this region functions as an LDD region. (Fig. 9 (B))
【0059】そして、ゲート絶縁膜706の表面に導電
層712を形成した。導電層712は、Ta、Ti、M
o、Wから選ばれた元素を主成分とする導電性材料を用
いて形成する。そして、導電層712の厚さは100〜
500nm、好ましくは150〜400nmで形成すれ
ば良い。スパッタ法で作製されるTa、Ti、W、Mo
などの薄膜は大きな圧縮応力を有していた。しかし、ス
パッタ成膜時にArガスに加えXeガスを添加すること
で効果的に応力を低減させることができた。(図9
(C))Then, a conductive layer 712 was formed on the surface of the gate insulating film 706. The conductive layer 712 is made of Ta, Ti, M
It is formed using a conductive material whose main component is an element selected from o and W. The conductive layer 712 has a thickness of 100 to
The thickness may be 500 nm, preferably 150 to 400 nm. Ta, Ti, W, Mo produced by sputtering method
The thin films such as had a large compressive stress. However, the stress could be effectively reduced by adding Xe gas in addition to Ar gas during sputtering film formation. (Fig. 9
(C))
【0060】次に、レジストマスク713〜716を形
成した。レジストマスク713は、pチャネル型TFT
のゲート電極を形成するためのものであり、レジストマ
スク715、716は、ゲート配線およびゲートバスラ
インを形成するためのものである。また、レジストマス
ク714は第1の島状半導体膜705の全面を覆って形
成され、次の工程において、不純物が添加されるのを阻
止するマスクとするために設けられた。導電層712は
ドライエッチング法により不要な部分が除去され、第2
のゲート電極717と、ゲート配線719と、ゲートバ
スライン720が形成された。ここで、エッチング後残
渣が残っている場合には、アッシング処理すると良かっ
た。そして、レジストマスク713〜716をそのまま
残して、pチャネル型TFTが形成される第2の島状半
導体膜704の一部に、p型を付与する不純物元素を添
加して第3の不純物領域を形成した。ここではボロンを
その不純物元素として、ジボラン(B2H6)を用いてイ
オンドープ法で添加した。ここでも加速電圧を80ke
Vとして、2×1020atoms/cm3の濃度にボロンを添加
した。そして、図9(D)に示すようにボロンが高濃度
に添加された第3の不純物領域721、722が形成さ
れた。Next, resist masks 713 to 716 were formed. The resist mask 713 is a p-channel TFT
And the resist masks 715 and 716 are for forming gate wirings and gate bus lines. Further, the resist mask 714 is formed so as to cover the entire surface of the first island-shaped semiconductor film 705, and is provided to serve as a mask for preventing addition of impurities in the next step. An unnecessary portion of the conductive layer 712 is removed by a dry etching method,
The gate electrode 717, the gate wiring 719, and the gate bus line 720 were formed. Here, if a residue remains after etching, it is preferable to perform an ashing process. Then, leaving the resist masks 713 to 716 as they are, an impurity element imparting p-type conductivity is added to a part of the second island-shaped semiconductor film 704 in which the p-channel TFT is formed to form a third impurity region. Formed. Here, boron was used as the impurity element and was added by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). Again, the acceleration voltage is 80 ke
As V, boron was added at a concentration of 2 × 10 20 atoms / cm 3 . Then, as shown in FIG. 9D, third impurity regions 721 and 722 to which boron is added at a high concentration are formed.
【0061】図9(D)で設けられたレジストマスクを
除去した後、再度レジストマスク723〜725を形成
した。これはnチャネル型TFTのゲート電極を形成す
るためのものであり、ドライエッチング法により第1の
ゲート電極726が形成された。このとき第1のゲート
電極726は、第2の不純物領域710、711の一部
とゲート絶縁膜を介して重なるように形成された。(図
9(E))After removing the resist mask provided in FIG. 9D, resist masks 723 to 725 were formed again. This is for forming the gate electrode of the n-channel TFT, and the first gate electrode 726 was formed by the dry etching method. At this time, the first gate electrode 726 was formed so as to overlap with part of the second impurity regions 710 and 711 with the gate insulating film interposed therebetween. (Fig. 9 (E))
【0062】次に、レジストマスク729〜731を形
成した。レジストマスク730は第1のゲート電極72
6とを覆って、さらに第2の不純物領域710、711
の一部と重なる形で形成されたものである。これは、L
DD領域のオフセット量を決めるものである。そして、
n型を付与する不純物元素を添加して第1の不純物領域
を形成する工程を行い、ソース領域となる第1の不純物
領域732とドレイン領域となる第1の不純物領域73
3が形成された。この工程でも、第2の絶縁層706を
通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速
電圧は80keVと高めに設定した。この領域のリンの
濃度はn型を付与する第1の不純物元素を添加する工程
と比較して高濃度であり、1×1019〜1×1021atom
s/cm3とするのが好ましく、ここでは1×1020atoms/c
m3とした。(図10(A))Next, resist masks 729 to 731 were formed. The resist mask 730 is the first gate electrode 72.
6 to cover the second impurity regions 710 and 711.
It is formed so as to overlap with a part of. This is L
The offset amount of the DD area is determined. And
A step of forming a first impurity region by adding an impurity element imparting n-type conductivity is performed, and a first impurity region 732 that serves as a source region and a first impurity region 73 that serves as a drain region are formed.
3 was formed. Also in this step, the acceleration voltage was set to a high value of 80 keV in order to add phosphorus to the semiconductor layer thereunder through the second insulating layer 706. The phosphorus concentration in this region is higher than that in the step of adding the first impurity element imparting n-type conductivity, and is 1 × 10 19 to 1 × 10 21 atom
s / cm 3 is preferable, here 1 × 10 20 atoms / c
m 3 (Fig. 10 (A))
【0063】そして、ゲート絶縁膜706、第1および
第2のゲート電極726、717、ゲート配線727、
ゲートバスライン728の表面に酸化シリコン膜734
を1000nmの厚さに形成した。その後加熱処理を行
った、これは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行う必要が
あった。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法
や、前述のエキシマレーザーを用いたレーザーアニール
法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニー
ル法(RTA法)で行えば良い。しかし、レーザーアニ
ール法は低い基板加熱温度で活性をすることができる
が、ゲート電極の下にかくれる領域まで活性化させるこ
とは困難である。ここでは熱アニール法で活性化を行っ
た。加熱処理は、窒素雰囲気中において300〜600
℃、好ましくは350〜550℃、ここでは450℃、
2時間の処理を行った。この熱処理において、窒素雰囲
気中に3〜90%の水素を添加しておいても良い。ま
た、熱処理の後に、さらに3〜100%の水素雰囲気中
で150〜500℃、好ましくは300〜450℃で2
〜12時間の水素化処理の工程を行うと良い。または、
150〜500℃、好ましくは200〜450℃の基板
温度でプラズマ化させることによってできた水素で水素
化処理をしても良い。いずれにしても、水素が半導体層
中やその界面に残留する欠陥を補償することにより、T
FTの特性を向上させることができた。Then, the gate insulating film 706, the first and second gate electrodes 726 and 717, the gate wiring 727,
A silicon oxide film 734 is formed on the surface of the gate bus line 728.
Was formed to a thickness of 1000 nm. After that, heat treatment was performed, which was added to each concentration of n-type or p-type.
It was necessary to do so to activate the impurity element that imparts the mold. This step may be performed by a thermal annealing method using an electric heating furnace, a laser annealing method using the above-mentioned excimer laser, or a rapid thermal annealing method (RTA method) using a halogen lamp. However, although the laser annealing method can be activated at a low substrate heating temperature, it is difficult to activate even the shaded region under the gate electrode. Here, activation was performed by the thermal annealing method. The heat treatment is 300 to 600 in a nitrogen atmosphere.
C, preferably 350-550 C, here 450 C,
The treatment was carried out for 2 hours. In this heat treatment, 3 to 90% of hydrogen may be added to the nitrogen atmosphere. Further, after the heat treatment, it is further conducted in a hydrogen atmosphere of 3 to 100% at 150 to 500 ° C., preferably 300 to 450 ° C.
It is advisable to perform the hydrotreating step for up to 12 hours. Or
The hydrogenation treatment may be performed with hydrogen produced by plasmaizing at a substrate temperature of 150 to 500 ° C., preferably 200 to 450 ° C. In any case, by compensating for the defects that hydrogen remains in the semiconductor layer and at its interface, T
The characteristics of FT could be improved.
【0064】酸化シリコン膜734はその後、所定のレ
ジストマスクを形成した後、エッチング処理によりそれ
ぞれのTFTのソース領域と、ドレイン領域に達するコ
ンタクトホールが形成された。そして、ソース電極73
6、737とドレイン電極738を形成した。図示して
いないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を100n
m、Tiを含むAl膜300nm、Ti膜150nmを
スパッタ法で連続して形成した3層構造の電極として用
いた。さらにこの全面に含有窒素濃度が5atomic%から
25atomic%の酸化窒化シリコン膜735を形成した。
この膜は圧縮応力を有していた。この状態で2回目の水
素化処理を行うとTFTの特性をさらに向上させること
ができた。ここでも、1〜5%の水素雰囲気中で300
〜450℃好ましくは300〜350℃で1〜6時間程
度加熱処理を行えば良かった。或いは、プラズマ化させ
ることによってできた水素に晒すことにより水素化をす
ることができた。After that, a predetermined resist mask was formed on the silicon oxide film 734, and then a contact hole reaching the source region and the drain region of each TFT was formed by etching. Then, the source electrode 73
6, 737 and the drain electrode 738 were formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode is formed of Ti film of 100 n
A 300 nm Al film containing m and Ti and a 150 nm Ti film were used as electrodes having a three-layer structure formed continuously by a sputtering method. Further, a silicon oxynitride film 735 having a nitrogen concentration of 5 atomic% to 25 atomic% was formed on the entire surface.
The film had compressive stress. When the second hydrogenation treatment was performed in this state, the characteristics of the TFT could be further improved. Again, 300 in a 1-5% hydrogen atmosphere
It suffices to perform the heat treatment at ˜450 ° C., preferably 300 to 350 ° C. for about 1 to 6 hours. Alternatively, hydrogenation could be performed by exposing it to hydrogen produced by making it plasma.
【0065】以上のような工程を経て、第1の絶縁層は
引張り応力を有した窒素リッチな酸化窒化シリコン膜7
02、酸化窒化シリコン膜703から形成され、第2の
絶縁層は、酸化窒化シリコン膜で成るゲート絶縁膜70
6、酸化シリコン膜734、酸化窒化シリコン膜735
から構成されるものであった。そしてpチャネル型TF
Tは自己整合的(セルフアライン)に形成され、nチャ
ネル型TFTは非自己整合的(ノンセルフアライン)に
形成された。Through the above steps, the first insulating layer is a nitrogen-rich silicon oxynitride film 7 having a tensile stress.
02, a gate insulating film 70 formed of a silicon oxynitride film 703 and a second insulating layer of a silicon oxynitride film.
6, silicon oxide film 734, silicon oxynitride film 735
It consisted of And p-channel TF
The T was formed in a self-aligned manner (self-aligned), and the n-channel TFT was formed in a non-self-aligned manner (non-self-aligned).
【0066】CMOS回路のnチャネル型TFTにはチ
ャネル形成領域742、第1の不純物領域745、74
6、第2の不純物領域743、744が形成された。こ
こで、第2の不純物領域は、ゲート電極と重なる領域
(GOLD:Gate OverlappedDrain)743a、744
aと、ゲート電極と重ならない領域(LDD領域)74
3b、744bがそれぞれ形成された。そして、第1の
不純物領域745はソース領域として、第1の不純物領
域746はドレイン領域となった。一方、pチャネル型
TFTは、チャネル形成領域739、第3の不純物領域
740、741が形成された。そして、第3の不純物領
域740はソース領域として、第3の不純物領域741
はドレイン領域となった。(図10(B))In the n-channel type TFT of the CMOS circuit, the channel forming region 742 and the first impurity regions 745 and 74 are formed.
6, and second impurity regions 743 and 744 were formed. Here, the second impurity region is a region (GOLD: Gate Overlapped Drain) 743a, 744 overlapping the gate electrode.
a and a region (LDD region) 74 that does not overlap the gate electrode 74
3b and 744b were formed respectively. Then, the first impurity region 745 became a source region and the first impurity region 746 became a drain region. On the other hand, in the p-channel TFT, the channel formation region 739 and the third impurity regions 740 and 741 were formed. Then, the third impurity region 740 is used as a source region and the third impurity region 741 is used.
Became the drain region. (Figure 10 (B))
【0067】また、図10(C)はインバータ回路の上
面図を示し、TFT部分のA−A'断面構造、ゲート配
線部分のB−B'断面構造,ゲートバスライン部分のC
−C'断面構造は、図10(B)と対応している。本発
明において、ゲート電極とゲート配線とゲートバスライ
ンとは、第1の導電層から形成されている。図9と図1
0では、nチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを
相補的組み合わせて成るCMOS回路を例にして示した
が、nチャネル型TFTを用いたNMOS回路や、液晶
表示装置の画素部、EL型表示装置、イメージセンサの
読み取り回路などにも本願発明を適用することもでき
る。FIG. 10C is a top view of the inverter circuit, and shows the AA ′ sectional structure of the TFT portion, the BB ′ sectional structure of the gate wiring portion, and the C portion of the gate bus line portion.
The −C ′ cross-sectional structure corresponds to FIG. 10 (B). In the present invention, the gate electrode, the gate wiring, and the gate bus line are formed from the first conductive layer. 9 and 1
In FIG. 0, a CMOS circuit formed by complementarily combining an n-channel TFT and a p-channel TFT is shown as an example, but an NMOS circuit using the n-channel TFT, a pixel portion of a liquid crystal display device, an EL display The present invention can also be applied to a device, a reading circuit of an image sensor, and the like.
【0068】[実施例4]本実施例では、本願発明の構成
を図11〜図13を用い、画素部(画素マトリクス回
路)とその周辺に設けられる駆動回路の基本形態である
CMOS回路を同時に形成したアクティブマトリクス基
板の作製方法について説明する。[Embodiment 4] In the present embodiment, the configuration of the present invention will be described with reference to FIGS. A method for manufacturing the formed active matrix substrate will be described.
【0069】最初に、基板1101上に第1の絶縁層と
して、窒素リッチな第1の酸化窒化シリコン膜1102
aを50〜500nm、代表的には100nmの厚さに
形成し、さらに第2の酸化窒化シリコン膜1102bを
100〜500nm、代表的には200nmの厚さに形
成した。窒素リッチな第1の酸化窒化シリコン膜110
2aは、含有する窒素濃度を25atomic%以上50atom
ic%未満となるようにした。窒素リッチな第1の酸化窒
化シリコン膜1102aは、SiH4とN2OとNH3か
ら作製されたものであり、図19で示すように引張り応
力を有していた。そして、結晶化の工程、またゲッタリ
ングの工程に伴う加熱処理に対してもその内部応力を保
持していた。さらに島状の結晶質半導体膜1103、1
104、1105と、ゲート絶縁膜1106を形成し
た。島状の結晶質半導体膜は、非晶質半導体膜から触媒
元素を使用した結晶化の方法で結晶質半導体膜を形成
し、これを島状に分離加工したものであった。ゲート絶
縁膜1106は、SiH4とN2Oとから作製される酸化
窒化シリコン膜であり圧縮応力を有していた。ここで
は、10〜200nm、好ましくは50〜150nmの
厚さで形成した。(図11(A))First, a nitrogen-rich first silicon oxynitride film 1102 is formed as a first insulating layer on the substrate 1101.
a was formed to a thickness of 50 to 500 nm, typically 100 nm, and a second silicon oxynitride film 1102b was formed to a thickness of 100 to 500 nm, typically 200 nm. Nitrogen-rich first silicon oxynitride film 110
2a has a nitrogen concentration of 25 atomic% or more and 50 atom
It was set to be less than ic%. The nitrogen-rich first silicon oxynitride film 1102a was made of SiH 4 , N 2 O, and NH 3 and had a tensile stress as shown in FIG. Then, the internal stress was retained even in the heat treatment accompanying the crystallization process and the gettering process. Furthermore, island-shaped crystalline semiconductor films 1103, 1
104 and 1105 and a gate insulating film 1106 were formed. The island-shaped crystalline semiconductor film was obtained by forming a crystalline semiconductor film from an amorphous semiconductor film by a crystallization method using a catalytic element, and separating and processing the crystalline semiconductor film into islands. The gate insulating film 1106 was a silicon oxynitride film made of SiH 4 and N 2 O and had a compressive stress. Here, it is formed with a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 150 nm. (Figure 11 (A))
【0070】次に、島状半導体膜1103と、島状半導
体膜1104、1105のチャネル形成領域を覆うレジ
ストマスク1107〜1111を形成した。このとき、
配線を形成する領域にもレジストマスク1109を形成
しておいても良い。そして、n型を付与する不純物元素
を添加して第2の不純物領域を形成した。フォスフィン
(PH3)を用いたイオンドープ法でリン(P)を添加
した。この工程では、ゲート絶縁膜1106を通してそ
の下の島状半導体膜にリンを添加するために、加速電圧
は65keVに設定した。島状半導体に添加されるリン
の濃度は、1×1016〜1×1019atoms/cm3の範囲に
するのが好ましく、ここでは1×1018atoms/cm3とし
た。そして、リンが添加された領域1112〜1116
が形成された。この領域の一部は、LDD領域として機
能する第2の不純物領域とされるものである。(図11
(B))Next, resist masks 1107 to 1111 were formed to cover the island-shaped semiconductor film 1103 and the channel formation regions of the island-shaped semiconductor films 1104 and 1105. At this time,
The resist mask 1109 may be formed also in the region where the wiring is formed. Then, an impurity element imparting n-type conductivity was added to form a second impurity region. Phosphorus (P) was added by an ion doping method using phosphine (PH 3 ). In this step, the accelerating voltage was set to 65 keV in order to add phosphorus to the underlying island-shaped semiconductor film through the gate insulating film 1106. The concentration of phosphorus added to the island-shaped semiconductor is preferably in the range of 1 × 10 16 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 , and here it is set to 1 × 10 18 atoms / cm 3 . Then, the regions 1112 to 1116 to which phosphorus is added
Was formed. A part of this region serves as a second impurity region functioning as an LDD region. (Fig. 11
(B))
【0071】その後、レジストマスクを除去して、導電
層1117を全面に形成した。導電層1117は、T
a、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を主成分とする導
電性材料を用いる。そして、導電層1117の厚さは1
00〜1000nm、好ましくは150〜400nmで
形成しておけば良い。ここではTaをスパッタ法で、A
rとXeの混合ガスを用い形成した。(図11(C))After that, the resist mask was removed and a conductive layer 1117 was formed on the entire surface. The conductive layer 1117 is T
A conductive material whose main component is an element selected from a, Ti, Mo, and W is used. The thickness of the conductive layer 1117 is 1
It may be formed to have a thickness of 00 to 1000 nm, preferably 150 to 400 nm. Here, Ta is sputtered and A
It was formed by using a mixed gas of r and Xe. (Figure 11 (C))
【0072】次に、pチャネル型TFTのゲート電極
と、CMOS回路および画素部のゲート配線、ゲートバ
スラインを形成した。nチャネル型TFTのゲート電極
は後の工程で形成するため、導電層1117が島状半導
体膜1104上の全面で残るようにレジストマスク11
19、1123を形成した。導電層1117はドライエ
ッチング法により不要な部分を除去した。Taのエッチ
ングはCF4とO2の混合ガスにより行われた。そして、
ゲート電極1124と、ゲート配線1126、1128
と、ゲートバスライン1127が形成された。そして、
レジストマスク1118〜1123をそのまま残して、
pチャネル型TFTが形成される島状半導体膜1103
の一部に、p型を付与する第3の不純物元素を添加する
工程を行った。ここではボロンをその不純物元素とし
て、ジボラン(B2H6)を用いてイオンドープ法で添加
した。ここでも加速電圧を80keVとして、2×10
20 atoms/cm3の濃度にボロンを添加した。そして、図1
2(A)に示すようにボロンが高濃度に添加された第3
の不純物領域1130、1131が形成された。Next, the gate electrode of the p-channel TFT, the gate wiring of the CMOS circuit and the pixel portion, and the gate bus line were formed. Since the gate electrode of the n-channel TFT is formed in a later step, the resist mask 11 is formed so that the conductive layer 1117 remains on the entire surface of the island-shaped semiconductor film 1104.
19, 1123 was formed. An unnecessary portion of the conductive layer 1117 was removed by a dry etching method. Etching of Ta was performed with a mixed gas of CF 4 and O 2 . And
Gate electrode 1124 and gate wirings 1126 and 1128
Then, the gate bus line 1127 was formed. And
Leave the resist masks 1118 to 1123 as they are,
Island-shaped semiconductor film 1103 on which p-channel TFT is formed
A step of adding a third impurity element imparting p-type was performed to a part of the above. Here, boron was used as the impurity element and was added by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). Here again, the acceleration voltage is set to 80 keV and 2 × 10
Boron was added to a concentration of 20 atoms / cm 3 . And FIG.
As shown in FIG. 2 (A), the third boron added in a high concentration
Impurity regions 1130 and 1131 were formed.
【0073】図12(A)で設けられたレジストマスク
を除去した後、新たにレジストマスク1124〜113
0を形成した。これはnチャネル型TFTのゲート電極
を形成するためのものであり、ドライエッチング法によ
りゲート電極1131〜1133が形成された。このと
きゲート電極1131〜1133は第2の不純物領域1
112〜1116の一部と重なるように形成された。
(図12(B))After removing the resist mask provided in FIG. 12A, new resist masks 1124 to 113 are formed.
Formed 0. This is for forming the gate electrode of the n-channel TFT, and the gate electrodes 1131 to 1133 were formed by the dry etching method. At this time, the gate electrodes 1131 to 1133 have the second impurity region 1
It was formed so as to partially overlap with 112 to 1116.
(Fig. 12 (B))
【0074】そして、新たなレジストマスク1135〜
1141を形成した。レジストマスク1136、113
9、1140はnチャネル型TFTのゲート電極113
1〜1133と、第2の不純物領域の一部を覆う形で形
成されるものであった。ここで、レジストマスク113
6、1139、1140は、LDD領域のオフセット量
を決めるものである。そして、n型を付与する不純物元
素を添加して第1の不純物領域を形成する工程を行っ
た。そして、ソース領域となる第1の不純物領域114
3、1144とドレイン領域となる第1の不純物領域1
142、1145、1146が形成された。この工程で
もゲート絶縁膜1106を通してその下の島状半導体膜
にリンを添加し、この領域のリンの濃度はn型を付与す
る第1の不純物元素を添加する工程と比較して高濃度で
あり、1×1019〜1×1021atoms/cm3とするのが好
ましく、ここでは1×1020atoms/cm3とした。このと
きpチャネル型TFTのソースおよびドレイン領域の一
部にもリンが添加された領域1180、1181が形成
された。しかしこの領域のリン濃度はボロン濃度の約1
/2であり導電型はp型のままである。(図12
(C))Then, a new resist mask 1135 to
1141 was formed. Resist mask 1136, 113
9, 1140 are gate electrodes 113 of n-channel TFTs
1 to 1133 and a part of the second impurity region is formed. Here, the resist mask 113
6, 1139 and 1140 determine the offset amount of the LDD region. Then, a step of forming the first impurity region by adding an impurity element imparting n-type conductivity was performed. Then, the first impurity region 114 to be the source region
3, 1144 and the first impurity region 1 to be the drain region
142, 1145 and 1146 were formed. Also in this step, phosphorus is added to the underlying island-shaped semiconductor film through the gate insulating film 1106, and the concentration of phosphorus in this region is higher than that in the step of adding the first impurity element imparting n-type conductivity. It is preferably 1 × 10 19 to 1 × 10 21 atoms / cm 3, and here, 1 × 10 20 atoms / cm 3 . At this time, phosphorus-added regions 1180 and 1181 were formed also in part of the source and drain regions of the p-channel TFT. However, the phosphorus concentration in this region is about 1 of the boron concentration.
/ 2, and the conductivity type remains p-type. (Fig. 12
(C))
【0075】図12(C)までの工程が終了したら、酸
化シリコン膜1147を形成した。ここではTEOS
(Tetraethyl Orthosilicate)を原料としてプラズマC
VD法で1000nmの厚さに形成された。この状態で
窒素雰囲気中で400〜800℃、1〜24時間、例え
ば525℃で8時間の加熱処理を行った。この工程によ
り添加されたn型及びp型を付与する不純物元素を活性
化させることができた。さらに、リンが添加された領域
1142〜1146と1180、1181がゲッタリン
グサイトとなり、結晶化の工程で残存していた触媒元素
をこの領域に偏析させることができた。その結果、少な
くともチャネル形成領域から触媒元素を除去するこがで
きた。この熱処理の後に、さらに3〜100%の水素雰
囲気中で150〜500℃、好ましくは300〜450
℃で2〜12時間の水素化処理の工程を行うと良い。ま
たは、150〜500℃、好ましくは200〜450℃
の基板温度でプラズマ化させることによってできた水素
で水素化処理をしても良い。いずれにしても、水素が半
導体層中やその界面に残留する欠陥を補償することによ
り、TFTの特性を向上させることができた。(図13
(A))After the steps up to FIG. 12C are completed, a silicon oxide film 1147 is formed. TEOS here
Plasma C using (Tetraethyl Orthosilicate) as a raw material
It was formed to a thickness of 1000 nm by the VD method. In this state, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 400 to 800 ° C. for 1 to 24 hours, for example, 525 ° C. for 8 hours. By this step, the impurity element imparting n-type and p-type added could be activated. Further, the phosphorus-added regions 1142 to 1146 and 1180 and 1181 became gettering sites, and the catalyst element remaining in the crystallization step could be segregated in this region. As a result, the catalytic element could be removed at least from the channel formation region. After this heat treatment, 150 to 500 ° C., preferably 300 to 450, in a hydrogen atmosphere of 3 to 100%.
It is advisable to perform the step of hydrotreating at 2 ° C. for 2 to 12 hours. Alternatively, 150 to 500 ° C, preferably 200 to 450 ° C
The hydrogenation treatment may be performed with hydrogen produced by plasmaizing the substrate temperature. In any case, the characteristics of the TFT could be improved by compensating for the defect that hydrogen remains in the semiconductor layer or at the interface thereof. (Fig. 13
(A))
【0076】酸化シリコン膜1147はその後、パター
ニングでそれぞれのTFTのソース領域と、ドレイン領
域に達するコンタクトホールが形成された。そして、ソ
ース電極1149、1150、1151とドレイン電極
1152、1153を形成した。図示していないが、本
実施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含
むAl膜300nm、Ti膜150nmをスパッタ法で
連続して形成した3層構造の電極として用いた。この状
態で2回目の水素化処理を行うとTFTの特性をさらに
向上させることができた。ここでも、1〜5%の水素雰
囲気中で300〜450℃好ましくは300〜350℃
で1〜6時間程度加熱処理を行えば良かった。或いは、
プラズマ化させることによってできた水素に晒すことに
より水素化をすることができた。そして、酸化窒化シリ
コン膜1148を100〜500nm、例えば300n
mの厚さに成膜した。酸化窒化シリコン膜1148はプ
ラズマCVD法で形成し、図19のデータを基にしてS
iH4とN2OとNH3との混合ガスから作製し、膜中の
含有窒素濃度が25atomic%未満となるように形成し、
圧縮応力を持つようにした。(図13(B))Thereafter, the silicon oxide film 1147 was patterned to form contact holes reaching the source region and the drain region of each TFT. Then, the source electrodes 1149, 1150, 1151 and the drain electrodes 1152, 1153 were formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode was used as an electrode having a three-layer structure in which a Ti film having a thickness of 100 nm, a Ti-containing Al film having a thickness of 300 nm, and a Ti film having a thickness of 150 nm were successively formed by a sputtering method. When the second hydrogenation treatment was performed in this state, the characteristics of the TFT could be further improved. Again, 300-450 ° C, preferably 300-350 ° C in a 1-5% hydrogen atmosphere.
It suffices to perform the heat treatment for about 1 to 6 hours. Alternatively,
It was possible to hydrogenate by exposing it to hydrogen produced by making it plasma. Then, the silicon oxynitride film 1148 is formed with a thickness of 100 to 500 nm, for example, 300 n.
The film was formed to a thickness of m. The silicon oxynitride film 1148 is formed by the plasma CVD method, and based on the data in FIG.
It is made from a mixed gas of iH 4 , N 2 O and NH 3, and is formed so that the concentration of nitrogen contained in the film is less than 25 atomic%.
It has a compressive stress. (Fig. 13 (B))
【0077】以上のような工程を経て、第1の絶縁層は
引張り応力を有した窒素リッチな第1の酸化窒化シリコ
ン膜1102a、第2の酸化窒化シリコン膜1102b
から形成され、第2の絶縁層は、酸化窒化シリコン膜で
成るゲート絶縁膜1106、酸化シリコン膜1147、
酸化窒化シリコン膜1148から構成されるものであっ
た。そしてpチャネル型TFTは自己整合的(セルフア
ライン)に形成され、nチャネル型TFTは非自己整合
的(ノンセルフアライン)に形成された。Through the above steps, the first insulating layer is a nitrogen-rich first silicon oxynitride film 1102a and second silicon oxynitride film 1102b having tensile stress.
The second insulating layer is formed of a gate insulating film 1106 made of a silicon oxynitride film, a silicon oxide film 1147,
It was composed of a silicon oxynitride film 1148. The p-channel TFT was formed in a self-aligned manner (self-aligned), and the n-channel TFT was formed in a non-self-aligned manner (non-self-aligned).
【0078】以上の工程で、CMOS回路のnチャネル
型TFTにはチャネル形成領域1157、第1の不純物
領域1160、1161、第2の不純物領域1158、
1159が形成された。ここで、第2の不純物領域は、
ゲート電極と重なる領域(GOLD領域)1158a、
1159aとゲート電極と重ならない領域(LDD領
域)1158b、1159bがそれぞれ形成された。そ
して、第1の不純物領域1160はソース領域として、
第1の不純物領域1161はドレイン領域となった。p
チャネル型TFTは、チャネル形成領域1154、第3
の不純物領域1155、1156が形成された。そし
て、第3の不純物領域1155はソース領域として、第
3の不純物領域1156はドレイン領域となった。ま
た、画素部のnチャネル型TFT(画素TFT)はマル
チゲート構造であり、チャネル形成領域1162、11
63と第1の不純物領域1168、1169、1145
と第2の不純物領域1164〜1167が形成された。
ここで第2の不純物領域は、ゲート電極と重なる領域1
164a、1165a、1166a、1167aと重な
らない領域1164b、1165b、1166b、11
67bとが形成された。Through the above steps, the channel formation region 1157, the first impurity regions 1160 and 1161, the second impurity region 1158, and the n-channel TFT of the CMOS circuit are formed.
1159 was formed. Here, the second impurity region is
A region (GOLD region) 1158a overlapping the gate electrode,
1159a and regions (LDD regions) 1158b and 1159b that do not overlap with the gate electrode are formed, respectively. Then, the first impurity region 1160 serves as a source region,
The first impurity region 1161 became a drain region. p
The channel type TFT has a channel forming region 1154, a third
Impurity regions 1155 and 1156 were formed. Then, the third impurity region 1155 serves as a source region and the third impurity region 1156 serves as a drain region. Further, the n-channel TFT (pixel TFT) in the pixel portion has a multi-gate structure, and the channel forming regions 1162 and 11
63 and the first impurity regions 1168, 1169, 1145.
And second impurity regions 1164 to 1167 were formed.
Here, the second impurity region is a region 1 overlapping the gate electrode.
Areas 1164b, 1165b, 1166b, 11 that do not overlap with 164a, 1165a, 1166a, 1167a
67b was formed.
【0079】こうして図13(B)に示すように、基板
1101上にCMOS回路と、画素部が形成されたアク
ティブマトリクス基板が作製された。また、画素TFT
のドレイン側には、第2の不純物領域と同じ濃度でn型
を付与する不純物元素が添加された、低濃度不純物領域
1170、ゲート絶縁膜1106、保持容量電極117
1とが形成され、画素部に設けられる保持容量が同時に
形成された。Thus, as shown in FIG. 13B, an active matrix substrate having a CMOS circuit and a pixel portion formed on the substrate 1101 was manufactured. Also, the pixel TFT
On the drain side of, the low-concentration impurity region 1170, the gate insulating film 1106, and the storage capacitor electrode 117 to which the impurity element imparting n-type is added at the same concentration as that of the second impurity region.
1 and the storage capacitor provided in the pixel portion were formed at the same time.
【0080】[実施例5]本実施例では、実施例4で作製
され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図14を用いて
説明する。図13(B)の状態のアクティブマトリクス
基板に対して、有機樹脂からなる層間絶縁膜1401を
約1000nmの厚さに形成した。有機樹脂膜として
は、ポリイミド、アクリル、ポリイミドアミド等を使用
することができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、
成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生
容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられ
る。なお上述した以外の有機樹脂膜を用いることもでき
る。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリ
イミドを用い、300℃で焼成して形成した。この有機
樹脂膜の内部応力は約1×108Pa程度であり、その絶対
値からみても応力バランスを考慮する上でさほど問題と
ならなかった。そして層間絶縁膜1401にドレイン電
極1153に達するコンタクトホールを形成し、画素電
極1402を形成した。画素電極1402は、透過型液
晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の
液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。こ
こでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジ
ウム・スズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ
法で形成した。(図14(A))[Embodiment 5] In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 4 will be described with reference to FIGS. An interlayer insulating film 1401 made of an organic resin was formed to a thickness of about 1000 nm on the active matrix substrate in the state of FIG. 13B. As the organic resin film, polyimide, acryl, polyimide amide or the like can be used. The advantage of using an organic resin film is
The film forming method is simple, the relative dielectric constant is low, so that the parasitic capacitance can be reduced and the flatness is excellent. Note that organic resin films other than those described above can also be used. Here, a polyimide of a type that is thermally polymerized after being applied to the substrate is used, and is baked at 300 ° C. The internal stress of this organic resin film was about 1 × 10 8 Pa, and it was not so much a problem in consideration of the stress balance in view of its absolute value. Then, a contact hole reaching the drain electrode 1153 was formed in the interlayer insulating film 1401 to form a pixel electrode 1402. As the pixel electrode 1402, a transparent conductive film may be used in the case of a transmissive liquid crystal display device, and a metal film may be used in the case of a reflective liquid crystal display device. Here, in order to obtain a transmissive liquid crystal display device, an indium tin oxide (ITO) film was formed with a thickness of 100 nm by a sputtering method. (Figure 14 (A))
【0081】次に、図14(B)に示すように、配向膜
1501を層間絶縁膜1401と画素電極1402との
表面に形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイ
ミド樹脂が多く用いられている。対向側の基板1502
には、透明導電膜1503と、配向膜1504とを形成
した。配向膜は形成された後、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平行配向する
ようにした。上記の工程を経て、画素部と、CMOS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、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ
(共に図示せず)などを介して貼りあわせる。その後、
両基板の間に液晶材料1505を注入し、封止剤(図示
せず)によって完全に封止した。よって図14(B)に
示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成した。Next, as shown in FIG. 14B, an alignment film 1501 is formed on the surfaces of the interlayer insulating film 1401 and the pixel electrode 1402. Polyimide resin is often used for the alignment film of a liquid crystal display element. Opposing substrate 1502
Then, a transparent conductive film 1503 and an alignment film 1504 were formed. After the alignment film was formed, a rubbing process was performed so that the liquid crystal molecules were aligned in parallel with a certain pretilt angle. Through the above steps, the pixel portion, the active matrix substrate on which the CMOS circuit is formed, and the counter substrate are attached to each other by a known cell assembling step via a sealant, a spacer (both not shown) and the like. afterwards,
A liquid crystal material 1505 was injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). Thus, the active matrix liquid crystal display device shown in FIG. 14B is completed.
【0082】次に本実施例のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の構成を、図15と図16を用いて説明す
る。図15は本実施例のアクティブマトリクス基板の斜
視図である。アクティブマトリクス基板は、ガラス基板
1101上に形成された、画素部1601と、走査(ゲ
ート)線駆動回路1602と、信号(ソース)線駆動回路
1603で構成される。画素部の画素TFT1600は
nチャネル型TFTであり、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(ゲ
ート)線駆動回路1602と、信号(ソース)線駆動回
路1603はそれぞれゲート配線1703とソース配線
1704で画素部1601に接続されている。Next, the structure of the active matrix type liquid crystal display device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a perspective view of the active matrix substrate of this embodiment. The active matrix substrate includes a pixel portion 1601, a scan (gate) line driver circuit 1602, and a signal (source) line driver circuit 1603 which are formed over a glass substrate 1101. The pixel TFT 1600 in the pixel portion is an n-channel TFT, and the driving circuit provided in the periphery is basically formed of a CMOS circuit. The scan (gate) line driver circuit 1602 and the signal (source) line driver circuit 1603 are connected to the pixel portion 1601 by a gate wiring 1703 and a source wiring 1704, respectively.
【0083】図16(A)は画素部1601の上面図で
あり、ほぼ1画素の上面図である。画素部にはnチャネ
ル型の画素TFTが設けられている。ゲート配線170
3に連続して形成されるゲート電極1702は、図示さ
れていないゲート絶縁膜を介してその下の半導体層17
01と交差している。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、第1の不純物領域が形
成されている。また、画素TFTのドレイン側には、半
導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と同じ材料で形
成された電極とから、保持容量1707が形成されてい
る。また、図16(A)で示すA−A'に沿った断面構
造は、図14(B)に示す画素部の断面図に対応してい
る。一方、図16(B)に示すCMOS回路では、ゲー
ト配線1126から延在するゲート電極1124、11
31が、図示されていないゲート絶縁膜を介してその下
の半導体層1103、1104とそれぞれ交差してい
る。図示はしていないが、同様にnチャネル型TFTの
半導体層には、ソース領域、ドレイン領域、LDD領域
が形成されている。また、pチャネル型TFTの半導体
層にはソース領域とドレイン領域が形成されている。そ
して、その位置関係は、B―B'に沿った断面構造は、
図14(B)に示す画素部の断面図に対応している。FIG. 16A is a top view of the pixel portion 1601 and is a top view of almost one pixel. An n-channel type pixel TFT is provided in the pixel portion. Gate wiring 170
The gate electrode 1702 continuously formed on the semiconductor layer 3 is formed on the semiconductor layer 17 under the gate electrode 1702 via a gate insulating film not shown.
It intersects with 01. Although not shown, a source region, a drain region, and a first impurity region are formed in the semiconductor layer. Further, on the drain side of the pixel TFT, a storage capacitor 1707 is formed from a semiconductor layer, a gate insulating film, and an electrode formed of the same material as the gate electrode. The cross-sectional structure taken along line AA ′ in FIG. 16A corresponds to the cross-sectional view of the pixel portion in FIG. 14B. On the other hand, in the CMOS circuit shown in FIG. 16B, the gate electrodes 1124 and 11 extending from the gate wiring 1126.
31 intersects with the semiconductor layers 1103 and 1104 thereunder via a gate insulating film (not shown), respectively. Although not shown, a source region, a drain region, and an LDD region are similarly formed in the semiconductor layer of the n-channel TFT. Further, a source region and a drain region are formed in the semiconductor layer of the p-channel TFT. And the positional relationship is that the cross-sectional structure along BB 'is
This corresponds to the cross-sectional view of the pixel portion illustrated in FIG.
【0084】本実施例では、画素TFT1600をダブ
ルゲートの構造としているが、シングルゲートの構造で
も良いし、トリプルゲートとしたマルチゲート構造にし
ても構わない。本実施例のアクティブマトリクス基板の
構造は、本実施例の構造に限定されるものではない。本
願発明の構造は、ゲート電極の構造と、ゲート絶縁膜を
介して設けられた半導体層のソース領域と、ドレイン領
域と、その他の不純物領域の構成に特徴があるので、そ
れ以外の構成については実施者が適宣決定すれば良い。Although the pixel TFT 1600 has a double gate structure in this embodiment, it may have a single gate structure or a triple gate multi-gate structure. The structure of the active matrix substrate of this embodiment is not limited to the structure of this embodiment. The structure of the present invention is characterized by the structure of the gate electrode, the source region of the semiconductor layer provided via the gate insulating film, the drain region, and the other impurity regions. The practitioner may make the appropriate decision.
【0085】[実施例6]本実施例では、第1の絶縁層お
よび活性層となる半導体膜の基本的な作製方法について
示す。図21において基板2101はガラス基板、セラ
ミクス基板、石英基板などを用いることができる。ま
た、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの絶縁膜を表
面に形成したシリコン基板やステンレスに代表される金
属基板を用いても良い。ガラス基板を用いる場合には、
歪み点以下の温度で予め加熱処理しておくことが望まし
い。例えば、コーニング社の#1737基板を用いる場
合には、500〜650℃、好ましくは595〜645
℃で1〜24時間の加熱処理をしておくと良い。[Embodiment 6] In this embodiment, a basic method for manufacturing a semiconductor film to be a first insulating layer and an active layer will be described. In FIG. 21, a glass substrate, a ceramics substrate, a quartz substrate, or the like can be used as the substrate 2101. Alternatively, a silicon substrate having a surface formed with an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, or a metal substrate typified by stainless steel may be used. When using a glass substrate,
It is desirable to perform heat treatment in advance at a temperature below the strain point. For example, when using Corning # 1737 substrate, 500 to 650 ° C., preferably 595 to 645.
It is advisable to perform a heat treatment at a temperature of 1 to 24 hours.
【0086】そして、基板2101の主表面に、第1の
絶縁層2102を形成した。ここでは、引張り応力を有
する酸化窒化2102aと、酸化窒化シリコン膜210
2bを形成した。第1の絶縁層は引張り応力を有した膜
であれば良く、その他にも窒化シリコン膜、酸化シリコ
ン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化タンタル膜から選ばれ
た一層もしくは複数の層で形成すると良い。これらの膜
は公知のプラズマCVD法やスパッタ法で形成すれば良
い。そして、酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、2
0〜100nm、代表的には50nmの厚さに形成すれ
ば良い。また、この窒化シリコン膜の上に酸化窒化シリ
コン膜を50〜500nm、代表的には50〜200n
mの厚さに形成しても良い。そして、第1の絶縁層の上
に非晶質半導体層2103を形成した。これはプラズマ
CVD法、減圧CVD法、スパッタ法などの成膜法で形
成される非晶質半導体であれば良く、シリコン(S
i)、ゲルマニウム(Ge)、またシリコンゲルマニウ
ム合金、炭化シリコンがあり、その他にガリウム砒素な
どの化合物半導体材料を用いることができる。半導体層
は10〜100nm、代表的には50nmの厚さとして
形成した。また、第1の絶縁層と非晶質半導体層210
3とをプラズマCVD法やスパッタ法で連続形成するこ
とも可能である。それぞれの層が形成された後、その表
面が大気雰囲気に触れないことにより、その表面の汚染
を防ぐことができる。(図21(A))Then, the first insulating layer 2102 was formed on the main surface of the substrate 2101. Here, the oxynitride 2102a having tensile stress and the silicon oxynitride film 210 are used.
Formed 2b. The first insulating layer may be a film having tensile stress, and may be formed of a single layer or a plurality of layers selected from a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and a tantalum oxide film. These films may be formed by a known plasma CVD method or sputtering method. When a silicon oxynitride film is used, 2
The thickness may be 0 to 100 nm, typically 50 nm. Further, a silicon oxynitride film is formed on the silicon nitride film in a thickness of 50 to 500 nm, typically 50 to 200 n.
It may be formed to a thickness of m. Then, the amorphous semiconductor layer 2103 was formed over the first insulating layer. This may be an amorphous semiconductor formed by a film forming method such as a plasma CVD method, a low pressure CVD method, or a sputtering method.
i), germanium (Ge), silicon germanium alloy, and silicon carbide, and other compound semiconductor materials such as gallium arsenide can be used. The semiconductor layer is formed to have a thickness of 10 to 100 nm, typically 50 nm. In addition, the first insulating layer and the amorphous semiconductor layer 210
It is also possible to continuously form 3 and 3 by a plasma CVD method or a sputtering method. After each layer is formed, the surface is not exposed to the atmosphere, so that the surface can be prevented from being contaminated. (Figure 21 (A))
【0087】次に結晶化の工程を行った。非晶質半導体
層を結晶化する工程は、公知のレーザーアニール法また
は熱アニール法の技術を用いれば良い。いずれにして
も、非晶質状態から結晶質状態に半導体層が相変化する
に伴って、緻密化し体積収縮が起こるので、結晶質半導
体層2104には引張り応力が発生した。また、プラズ
マCVD法で作製される非晶質半導体層には10〜40
atomic%の割合で膜中に水素が含まれていて、結晶化の
工程に先立って400〜500℃の熱処理の工程を行い
水素を膜中から脱離させて含有水素量を5atomic%以下
としておくことが望ましかった。水素が放出されると結
果的に引張り応力が発生した。(図21(B))Next, a crystallization step was performed. For the step of crystallizing the amorphous semiconductor layer, a known laser annealing method or thermal annealing method may be used. In any case, as the semiconductor layer undergoes a phase change from the amorphous state to the crystalline state, the semiconductor layer becomes denser and contracts in volume, so that tensile stress is generated in the crystalline semiconductor layer 2104. In addition, the amorphous semiconductor layer formed by the plasma CVD method has 10 to 40
Hydrogen is contained in the film at a ratio of atomic%, and a heat treatment step at 400 to 500 ° C. is performed prior to the crystallization step to desorb hydrogen from the film to keep the content of hydrogen at 5 atomic% or less. Was desired. The release of hydrogen resulted in tensile stress. (Figure 21 (B))
【0088】そして、結晶質半導体層2104に接して
圧縮応力を有する第2の絶縁層2105を形成した。第
2の絶縁層2105には、窒化シリコン膜、酸化シリコ
ン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化タンタルから選ばれた
一層もしくは複数の層から形成することができる。第2
の絶縁層2105の厚さは10〜1000nm、好まし
くは50〜400nmとして形成すれば良い。(図21
(C))Then, a second insulating layer 2105 having a compressive stress was formed in contact with the crystalline semiconductor layer 2104. The second insulating layer 2105 can be formed of a single layer or a plurality of layers selected from a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and tantalum oxide. Second
The insulating layer 2105 may have a thickness of 10 to 1000 nm, preferably 50 to 400 nm. (Fig. 21
(C))
【0089】第1の絶縁層2102と、第2の絶縁層2
105に適用される窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜、酸化タンタル膜は、その作製条件
によって引張り応力と圧縮応力との両方の状態の応力を
持たせることが可能であった。そのためには、使用する
ガスの混合比や成膜時の基板温度、また成膜速度などを
適宣決定すれば良かった。このような作製条件は使用す
る個々の装置により異なっていた。また、圧縮応力を有
した膜を加熱処理の工程を加えることにより、引張り応
力を有する膜に変換することもできた。非晶質半導体層
から体積収縮を伴って作製される結晶質半導体層は、1
×108〜1×109Paの引張り応力を有していた。この
ような結晶質半導体層に対して第1の絶縁層および第2
の絶縁層が有する内部応力の絶対値の差は5×109Pa
以下とすることが望ましかった。以上のように、引張り
応力を有する第1の絶縁層2102と、圧縮応力を有す
る第2の絶縁層2105とに密接して、引張り応力を有
する結晶質半導体層2104を設ける構成として、さら
に、公知の技術を用いてTFTを作製し、結晶質半導体
層2103が活性層となるようにすれば、良好な特性を
得ることができた。このとき、積層された結晶質半導体
層と絶縁層の内部応力の合計が、絶対値で1×109Pa
以下となるようにすることが好ましかった。例えば、n
チャネル型TFTで電界効果移動度を100cm2/V・sec
以上とすることもできた。また、熱や電圧印加によるス
トレスの耐性をも向上させることができた。The first insulating layer 2102 and the second insulating layer 2
105, a silicon nitride film, a silicon oxide film,
The silicon oxynitride film and the tantalum oxide film were able to have stress in both tensile stress and compressive stress depending on the manufacturing conditions. For that purpose, it suffices to appropriately determine the mixing ratio of the gases to be used, the substrate temperature at the time of film formation, the film formation rate, and the like. Such manufacturing conditions differed depending on the individual device used. Further, the film having compressive stress could be converted into a film having tensile stress by adding a heat treatment step. The crystalline semiconductor layer produced from the amorphous semiconductor layer with volume shrinkage is 1
It had a tensile stress of × 10 8 to 1 × 10 9 Pa. For such a crystalline semiconductor layer, a first insulating layer and a second insulating layer are provided.
The difference in absolute value of internal stress of the insulating layer is 5 × 10 9 Pa
It was desirable to do the following: As described above, a structure in which the crystalline semiconductor layer 2104 having tensile stress is provided in close contact with the first insulating layer 2102 having tensile stress and the second insulating layer 2105 having compressive stress is further known. Good characteristics could be obtained by manufacturing a TFT by using the above technique so that the crystalline semiconductor layer 2103 becomes an active layer. At this time, the total internal stress of the laminated crystalline semiconductor layer and insulating layer is 1 × 10 9 Pa in absolute value.
I preferred to have the following: For example, n
The field effect mobility is 100 cm 2 / Vsec with the channel type TFT.
The above could have been done. In addition, it was possible to improve the resistance to stress due to heat and voltage application.
【0090】図22は他の実施例を示すものであり、基
板2201の主表面に、第1の絶縁層2202として引
張り応力を有する窒素リッチの酸化窒化シリコン膜22
02aと酸化窒化シリコン膜2202bとが形成されて
いる。そして、図21と同様に第1の絶縁層の表面に非
晶質半導体層2203を形成した。非晶質半導体層の厚
さは、10〜200nm、好ましくは30〜100nm
に形成すれば良い。さらに、重量換算で10ppmの触
媒元素を含む水溶液をスピンコート法で塗布して、触媒
元素含有層2204を非晶質半導体層2203の全面に
形成した。ここで使用可能な触媒元素は、ニッケル(N
i)の以外にも、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、
パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバ
ルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(A
u)、といった元素であった。非晶質半導体層の内部応
力は、作製条件により一様に決まるものではなかった。
しかし、結晶化の工程に先立って400〜600℃の熱
処理の工程を行い水素を膜中から脱離させると引張り応
力が発生した。同時に、第1の絶縁層からも水素が脱離
するので、やはり引張り応力が強められた。(図22
(A))FIG. 22 shows another embodiment. A nitrogen-rich silicon oxynitride film 22 having a tensile stress is formed as a first insulating layer 2202 on the main surface of a substrate 2201.
02a and a silicon oxynitride film 2202b are formed. Then, similarly to FIG. 21, an amorphous semiconductor layer 2203 was formed on the surface of the first insulating layer. The thickness of the amorphous semiconductor layer is 10 to 200 nm, preferably 30 to 100 nm
It may be formed in. Further, an aqueous solution containing 10 ppm of the catalytic element in terms of weight was applied by spin coating to form the catalytic element-containing layer 2204 on the entire surface of the amorphous semiconductor layer 2203. The catalytic element that can be used here is nickel (N
In addition to i), germanium (Ge), iron (Fe),
Palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), platinum (Pt), copper (Cu), gold (A
u). The internal stress of the amorphous semiconductor layer was not uniformly determined by the manufacturing conditions.
However, when a hydrogenation process was performed at 400 to 600 ° C. prior to the crystallization process to release hydrogen from the film, tensile stress was generated. At the same time, hydrogen was desorbed from the first insulating layer, so that the tensile stress was also strengthened. (Fig. 22
(A))
【0091】そして、500〜600℃で4〜12時
間、例えば550℃で8時間の熱処理を行う結晶化の工
程を行い結晶質半導体層2205が形成された。(図2
2(B))Then, a crystalline semiconductor layer 2205 was formed by performing a crystallization step of performing heat treatment at 500 to 600 ° C. for 4 to 12 hours, for example, 550 ° C. for 8 hours. (Fig. 2
2 (B))
【0092】次に、結晶化の工程で用いた触媒元素を結
晶質半導体膜から除去する工程を行った。その方法とし
てここでは特開平10−247735号公報、特開平1
0−135468号公報、または特開平10−1354
69号公報に記載された技術を用いた。同公報に記載さ
れた技術は、リンのゲッタリング作用を用いて除去する
技術である。このゲッタリングの工程により結晶質半導
体膜中の触媒元素の濃度を1×1017atms/cm3以下、好
ましくは1×1016atoms/cm3にまで低減することがで
きた。まず、結晶質半導体層2205の表面にマスク絶
縁膜2206を150nmの厚さに形成し、パターニン
グにより開口部2207が設けられ、結晶質半導体層を
露出させた領域を設けた。そして、リンを添加する工程
を実施して、結晶質半導体層にリン含有領域2208を
設けた。(図22(C))Next, a step of removing the catalytic element used in the crystallization step from the crystalline semiconductor film was performed. As the method, here, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-247735 and Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 0-135468, or Japanese Patent Laid-Open No. 10-1354.
The technique described in Japanese Patent No. 69 was used. The technique described in the publication is a technique for removing it by using the gettering action of phosphorus. By this gettering step, the concentration of the catalytic element in the crystalline semiconductor film could be reduced to 1 × 10 17 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 . First, a mask insulating film 2206 having a thickness of 150 nm was formed on the surface of the crystalline semiconductor layer 2205, and an opening 2207 was provided by patterning to provide a region where the crystalline semiconductor layer was exposed. Then, a step of adding phosphorus was performed to provide a phosphorus-containing region 2208 in the crystalline semiconductor layer. (Figure 22 (C))
【0093】この状態で、窒素雰囲気中で550〜80
0℃、5〜24時間、例えば600℃、12時間の熱処
理を行うと、リン含有領域2208がゲッタリングサイ
トとして働き、結晶質半導体層2205に残存していた
触媒元素をリン含有領域2208に偏析させることがで
きた。(図22(D))In this state, 550 to 80 in a nitrogen atmosphere.
When heat treatment is performed at 0 ° C. for 5 to 24 hours, for example at 600 ° C. for 12 hours, the phosphorus-containing region 2208 functions as a gettering site, and the catalytic element remaining in the crystalline semiconductor layer 2205 is segregated in the phosphorus-containing region 2208. I was able to do it. (Figure 22 (D))
【0094】そして、マスク絶縁膜2206と、リン含
有領域2208とをエッチングして除去することによ
り、結晶化の工程で使用した触媒元素の濃度を1×10
17atoms/cm3以下にまで低減された結晶質半導体層を得
ることができた。そして、結晶質半導体層2209に密
接して圧縮応力を有する第2の絶縁層2210を形成し
た。第2の絶縁層2210には、窒化シリコン膜、酸化
シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化タンタルから選
ばれた一層もしくは複数の層から形成することができ
る。第2の絶縁層2210の厚さは10〜1000n
m、好ましくは50〜400nmとして形成すれば良
い。(図22(E))Then, the mask insulating film 2206 and the phosphorus-containing region 2208 are removed by etching, so that the concentration of the catalyst element used in the crystallization process is 1 × 10.
A crystalline semiconductor layer reduced to 17 atoms / cm 3 or less could be obtained. Then, a second insulating layer 2210 having a compressive stress was formed in close contact with the crystalline semiconductor layer 2209. The second insulating layer 2210 can be formed using a single layer or a plurality of layers selected from a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and tantalum oxide. The thickness of the second insulating layer 2210 is 10 to 1000 n.
m, preferably 50 to 400 nm. (Fig. 22 (E))
【0095】以上のように、引張り応力を有する第1の
絶縁層2202と、圧縮応力を有する第2の絶縁層22
10とに密接して、引張り応力を有する結晶質半導体層
2209を設ける構成として、その後、公知の技術を用
いて結晶質半導体層2209を活性層とするTFTを作
製すれば、良好な特性を得ることができた。このとき、
積層された結晶質半導体層と絶縁層の内部応力の合計
が、絶対値で1×1010Pa以下となるようにすることが
好ましかった。例えば、nチャネル型TFTで電界効果
移動度を200cm2/V・sec以上とすることもできた。As described above, the first insulating layer 2202 having a tensile stress and the second insulating layer 22 having a compressive stress.
If a crystalline semiconductor layer 2209 having a tensile stress is provided in close contact with the crystalline semiconductor layer 10 and then a TFT having the crystalline semiconductor layer 2209 as an active layer is manufactured using a known technique, good characteristics are obtained. I was able to. At this time,
It is preferable that the total internal stress of the laminated crystalline semiconductor layer and the insulating layer is 1 × 10 10 Pa or less in absolute value. For example, the field effect mobility of the n-channel TFT could be set to 200 cm 2 / V · sec or more.
【0096】また、図23は、基板2301の主表面
に、2302aと2302bの2層から成る引張り応力
を有する第1の絶縁層2302、非晶質半導体層230
3を形成した。そして、非晶質半導体層2303の表面
にマスク絶縁膜2304を形成した。この時、マスク絶
縁膜2304の厚さは150nmとした。さらに、マス
ク絶縁膜2304をパターニングして、選択的に開口部
2305を形成し、その後、重量換算で10ppmの触
媒元素を含む水溶液を塗布した。これにより、触媒元素
含有層2306が形成された。触媒元素含有層2306
は開口部2305のみで非晶質半導体層2303と接触
した。(図23(A))In addition, FIG. 23 shows that the main surface of the substrate 2301 has a first insulating layer 2302 having a tensile stress composed of two layers 2302a and 2302b and an amorphous semiconductor layer 230.
Formed 3. Then, a mask insulating film 2304 was formed on the surface of the amorphous semiconductor layer 2303. At this time, the thickness of the mask insulating film 2304 was set to 150 nm. Further, the mask insulating film 2304 was patterned to selectively form the openings 2305, and then an aqueous solution containing 10 ppm by weight of the catalytic element was applied. As a result, the catalyst element-containing layer 2306 was formed. Catalyst element containing layer 2306
Made contact with the amorphous semiconductor layer 2303 only through the opening 2305. (Figure 23 (A))
【0097】次に、500〜650℃で4〜24時間、
例えば570℃、14時間の熱処理を行い、結晶質半導
体層2307を形成した。この結晶化の過程では、触媒
元素が接した非晶質半導体層の領域が最初に結晶化し、
そこから横方向へと結晶化が進行した。こうして形成さ
れた結晶質半導体層2307は棒状または針状の結晶が
集合して成り、その各々の結晶は巨視的に見ればある特
定の方向性をもって成長しているため、結晶性が揃って
いるという利点があった。(図23(B))Next, at 500 to 650 ° C. for 4 to 24 hours,
For example, heat treatment was performed at 570 ° C. for 14 hours to form the crystalline semiconductor layer 2307. In this crystallization process, the region of the amorphous semiconductor layer in contact with the catalytic element is first crystallized,
Crystallization proceeded laterally from there. The crystalline semiconductor layer 2307 thus formed is composed of rod-shaped or needle-shaped crystals aggregated, and each crystal grows in a certain specific direction when viewed macroscopically, so that the crystallinity is uniform. There was an advantage. (Figure 23 (B))
【0098】次に、図22と同様に結晶化の工程で用い
た触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程を行っ
た。図23(B)と同じ状態の基板に対し、リンを添加
する工程を実施して、結晶質半導体層にリン含有領域2
309を設けた。この領域のリンの含有量は1×1019
〜1×1021/cm3とした(図23(C))。この状態
で、窒素雰囲気中で550〜800℃、5〜24時間、
例えば600℃、12時間の熱処理を行うと、リン含有
領域2309がゲッタリングサイトとして働き、結晶質
半導体層2307に残存していた触媒元素をリン含有領
域2309に偏析させることができた。(図23
(D))Next, as in FIG. 22, a step of removing the catalytic element used in the crystallization step from the crystalline semiconductor film was performed. A step of adding phosphorus is performed on the substrate in the same state as in FIG. 23B to form a phosphorus-containing region 2 in the crystalline semiconductor layer.
309 is provided. The phosphorus content in this region is 1 × 10 19
It was set to 1 × 10 21 / cm 3 (FIG. 23 (C)). In this state, in a nitrogen atmosphere at 550 to 800 ° C. for 5 to 24 hours,
For example, when heat treatment was performed at 600 ° C. for 12 hours, the phosphorus-containing region 2309 worked as a gettering site, and the catalyst element remaining in the crystalline semiconductor layer 2307 could be segregated in the phosphorus-containing region 2309. (Fig. 23
(D))
【0099】そして、マスク絶縁膜と、リン含有領域2
309とをエッチングして除去して、島状の結晶質半導
体層2310を形成した。そして、結晶質半導体層23
10に密接して圧縮応力を有する第2の絶縁層2311
を形成した。第2の絶縁層2311には、酸化シリコン
膜、酸化窒化シリコン膜から選ばれた一層もしくは複数
の層から形成した。第2の絶縁層2311の厚さは10
〜100nm、好ましくは50〜80nmとして形成す
れば良い。そして、ハロゲン(代表的には塩素)と酸素
を含む雰囲気中で熱処理を行った。例えば、950℃、
30分とした。尚、処理温度は700〜1100℃の範
囲で選択すれば良く、処理時間も10分から8時間の間
で選択すれば良かった。その結果、結晶質半導体層23
10と第2の絶縁層2311との界面で熱酸化膜が形成
され、第2の絶縁層2311の体積がさらに増加し、結
晶質半導体層に対する圧縮応力もさらに増加した。(図
23(E))Then, the mask insulating film and the phosphorus-containing region 2
309 and 309 were removed by etching to form an island-shaped crystalline semiconductor layer 2310. Then, the crystalline semiconductor layer 23
Second insulating layer 2311 having a compressive stress close to
Was formed. The second insulating layer 2311 is formed of one layer or a plurality of layers selected from a silicon oxide film and a silicon oxynitride film. The thickness of the second insulating layer 2311 is 10
˜100 nm, preferably 50 to 80 nm. Then, heat treatment was performed in an atmosphere containing halogen (typically chlorine) and oxygen. For example, 950 ℃,
30 minutes. The treatment temperature may be selected in the range of 700 to 1100 ° C., and the treatment time may be selected from 10 minutes to 8 hours. As a result, the crystalline semiconductor layer 23
A thermal oxide film was formed at the interface between 10 and the second insulating layer 2311, the volume of the second insulating layer 2311 was further increased, and the compressive stress on the crystalline semiconductor layer was further increased. (Fig. 23 (E))
【0100】以上のように、引張り応力を有する第1の
絶縁層2302と、圧縮応力を有する第2の絶縁層23
11とに密接して、引張り応力を有する結晶質半導体層
2310を設ける構成として、その後、公知の技術を用
いて結晶質半導体層2310を活性層とするTFTを作
製すれば、きわめて優れた特性を得ることができた。例
えば、nチャネル型TFTで電界効果移動度を200cm
2/V・sec以上とすることもできた。As described above, the first insulating layer 2302 having a tensile stress and the second insulating layer 23 having a compressive stress.
11. If a crystalline semiconductor layer 2310 having a tensile stress is provided in close contact with the crystalline semiconductor layer 2310 and then a TFT using the crystalline semiconductor layer 2310 as an active layer is manufactured using a known technique, extremely excellent characteristics are obtained. I was able to get it. For example, an n-channel TFT with a field effect mobility of 200 cm
It could have been set to 2 / V · sec or higher.
【0101】また、図24において、図22ど同様に第
1の絶縁層2402および結晶質半導体層2405を形
成した後、結晶質半導体層2405中に残存する触媒元
素を液相中でゲッタリングすることもできる。例えば、
溶液として硫酸を用い、300〜500℃に加熱された
硫酸溶液中に図24(B)の状態の基板をディップする
ことによりゲッタリングすることが可能であり、結晶質
半導体層2405中に残存する触媒元素を除去すること
ができた。その他にも硝酸溶液、王水溶液、錫溶液を用
いても良い。そしてその後、島状半導体層2409、第
2の絶縁層2410を形成した。Further, in FIG. 24, similarly to FIG. 22, after forming the first insulating layer 2402 and the crystalline semiconductor layer 2405, the catalytic element remaining in the crystalline semiconductor layer 2405 is gettered in the liquid phase. You can also For example,
Gettering can be performed by using sulfuric acid as a solution and dipping the substrate in the state of FIG. 24B in a sulfuric acid solution heated to 300 to 500 ° C., and the gettering remains in the crystalline semiconductor layer 2405. The catalytic element could be removed. Besides, nitric acid solution, aqua regia solution, and tin solution may be used. After that, the island-shaped semiconductor layer 2409 and the second insulating layer 2410 were formed.
【0102】[実施例7]本実施例では、本発明のTFT
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
込んだ半導体装置について図25、図32、図33で説
明する。Example 7 In this example, the TFT of the present invention is used.
A semiconductor device incorporating an active matrix type liquid crystal display device using a circuit will be described with reference to FIGS. 25, 32 and 33.
【0103】このような半導体装置には、携帯情報端末
(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等)、ビ
デオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、
テレビ等が挙げられる。それらの一例を図25と図32
に示す。Such semiconductor devices include personal digital assistants (electronic notebooks, mobile computers, mobile phones, etc.), video cameras, still cameras, personal computers,
TV etc. are mentioned. Examples of those are shown in FIGS. 25 and 32.
Shown in.
【0104】図25(A)は携帯電話であり、本体90
01、音声出力部9002、音声入力部9003、表示
装置9004、操作スイッチ9005、アンテナ900
6から構成されている。本願発明は音声出力部900
2、音声入力部9003、及びアクティブマトリクス基
板を備えた表示装置9004に適用することができる。FIG. 25A shows a mobile phone, which is a main body 90.
01, voice output unit 9002, voice input unit 9003, display device 9004, operation switch 9005, antenna 900
It is composed of 6. The present invention has a voice output unit 900.
2, and can be applied to a display device 9004 including a voice input portion 9003 and an active matrix substrate.
【0105】図25(B)はビデオカメラであり、本体
9101、表示装置9102、音声入力部9103、操
作スイッチ9104、バッテリー9105、受像部91
06から成っている。本願発明は音声入力部9103、
及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置910
2、受像部9106に適用することができる。FIG. 25B shows a video camera, which includes a main body 9101, a display device 9102, a voice input section 9103, operation switches 9104, a battery 9105, and an image receiving section 91.
It consists of 06. The present invention has a voice input unit 9103,
And display device 910 including active matrix substrate
2, and can be applied to the image receiving unit 9106.
【0106】図25(C)はモバイルコンピュータ或い
は携帯型情報端末であり、本体9201、カメラ部92
02、受像部9203、操作スイッチ9204、表示装
置9205で構成されている。本願発明は受像部920
3、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置9
205に適用することができる。FIG. 25C shows a mobile computer or a portable information terminal, which includes a main body 9201 and a camera portion 92.
02, an image receiving unit 9203, operation switches 9204, and a display device 9205. The present invention is directed to the image receiving unit 920.
3, and a display device 9 including an active matrix substrate
It can be applied to 205.
【0107】図25(D)はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体9301、表示装置9302、アーム部
9303で構成される。本願発明は表示装置9302に
適用することができる。また、表示されていないが、そ
の他の信号制御用回路に使用することもできる。FIG. 25D shows a head mount display, which is composed of a main body 9301, a display device 9302, and an arm portion 9303. The present invention can be applied to the display device 9302. Although not shown, it can also be used for other signal control circuits.
【0108】図25(E)はリア型プロジェクターであ
り、本体9401、光源9402、表示装置9403、
偏光ビームスプリッタ9404、リフレクター940
5、9406、スクリーン9407で構成される。本発
明は表示装置9403に適用することができる。FIG. 25E shows a rear type projector, which includes a main body 9401, a light source 9402, a display device 9403,
Polarization beam splitter 9404, reflector 940
5, 9406 and a screen 9407. The present invention can be applied to the display device 9403.
【0109】図25(F)は携帯書籍であり、本体95
01、表示装置9502、9503、記憶媒体950
4、操作スイッチ9505、アンテナ9506から構成
されており、ミニディスク(MD)やDVDに記憶され
たデータや、アンテナで受信したデータを表示するもの
である。表示装置9502、9503は直視型の表示装
置であり、本発明はこの適用することができる。FIG. 25F shows a portable book, which is a main body 95.
01, display devices 9502 and 9503, storage medium 950
4, the operation switch 9505 and the antenna 9506, and displays the data stored in the mini disk (MD) or DVD or the data received by the antenna. The display devices 9502 and 9503 are direct-view display devices, and the present invention can be applied to this.
【0110】図32(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体9601、画像入力部9602、表示装置9
603、キーボード9604で構成される。FIG. 32A shows a personal computer, which has a main body 9601, an image input section 9602, and a display device 9.
603 and a keyboard 9604.
【0111】図32(B)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9701、表示装置9702、スピーカ部97
03、記録媒体9704、操作スイッチ9705で構成
される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Di
gtial 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。FIG. 32B shows a player that uses a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) in which a program is recorded, which includes a main body 9701, a display device 9702, and a speaker section 97.
03, recording medium 9704, and operation switch 9705. This device uses a DVD (Di
It is possible to play music, watch movies, play games, and use the Internet by using a digital versatile disc), a CD, or the like.
【0112】図32(C)はデジタルカメラであり、本
体9801、表示装置9802、接眼部9803、操作
スイッチ9804、受像部(図示しない)で構成され
る。FIG. 32C shows a digital camera which is composed of a main body 9801, a display device 9802, an eyepiece section 9803, operation switches 9804, and an image receiving section (not shown).
【0113】図33(A)はフロント型プロジェクター
であり、投射装置3601、スクリーン3602で構成
される。本発明は投射装置やその他の信号制御回路に適
用することができる。FIG. 33A shows a front type projector, which comprises a projection device 3601 and a screen 3602. The present invention can be applied to a projection device and other signal control circuits.
【0114】図33(B)は別のリア型プロジェクター
であり、本体3701、投射装置3702、ミラー37
03、スクリーン3704で構成される。本発明は投射
装置やその他の信号制御回路に適用することができる。FIG. 33B shows another rear type projector, which includes a main body 3701, a projection device 3702, and a mirror 37.
03 and a screen 3704. The present invention can be applied to a projection device and other signal control circuits.
【0115】なお、図33(C)は、図33(A)及び
図33(B)中における投射装置3601、3702の
構造の一例を示した図である。投射装置3601、37
02は、光源光学系3801、ミラー3802、380
4〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズ
ム3807、液晶表示装置3808、位相差板380
9、投射光学系3810で構成される。投射光学系38
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33(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。Note that FIG. 33C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 33A and 33B. Projection devices 3601, 37
02 is a light source optical system 3801, mirrors 3802, 380
4 to 3806, dichroic mirror 3803, prism 3807, liquid crystal display device 3808, retardation plate 380.
9, a projection optical system 3810. Projection optical system 38
Reference numeral 10 is composed of an optical system including a projection lens. Although the present embodiment shows an example of a three-plate type, it is not particularly limited and may be, for example, a single-plate type. Further, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, etc. in the optical path indicated by an arrow in FIG. Good.
【0116】また、図33(D)は、図33(C)中に
おける光源光学系3801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3801は、リフレクタ
ー3811、光源3812、レンズアレイ3813、3
814、偏光変換素子3815、集光レンズ3816で
構成される。なお、図33(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。Further, FIG. 33D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. 33C. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes the reflector 3811, the light source 3812, the lens arrays 3813, and 3.
814, a polarization conversion element 3815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system shown in FIG. 33D is an example and is not particularly limited. For example, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.
【0117】また、本発明はその他にも、イメージセン
サやEL型表示素子に適用することも可能である。この
ように、本願発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる
分野の電子機器に適用することが可能である。In addition, the present invention can be applied to an image sensor and an EL type display element. As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to electronic devices in all fields.
【0118】[実施例8]実施例5で示したの液晶表示装
置にはネマチック液晶以外にも様々な液晶を用いること
が可能である。例えば、1998, SID, "Characteristics
and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostabl
e FLCD Exhibiting Fast Response Timeand High Contr
ast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue
et al.や、1997, SID DIGEST, 841, "A Full-Color Thr
esholdless AntiferroelectricLCD Exhibiting Wide Vi
ewing Angle with Fast Response Time" by T. Yoshida
et al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673, "T
hresholdless antiferroelectricity in liquid crysta
ls and its application to displays" by S. Inui et
al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用い
ることが可能である。[Embodiment 8] Various liquid crystals other than nematic liquid crystal can be used for the liquid crystal display device shown in Embodiment 5. For example, 1998, SID, "Characteristics
and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostabl
e FLCD Exhibiting Fast Response Timeand High Contr
ast Ratio with Gray-Scale Capability "by H. Furue
et al., 1997, SID DIGEST, 841, "A Full-Color Thr
esholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Vi
ewing Angle with Fast Response Time "by T. Yoshida
et al., 1996, J. Mater. Chem. 6 (4), 671-673, "T
hresholdless antiferroelectricity in liquid crysta
ls and its application to displays "by S. Inui et
It is possible to use the liquid crystal disclosed in al. and US Pat. No. 5,594,569.
【0119】等方相−コレステリック相−カイラルスメ
クティックC相転移系列を示す強誘電性液晶(FLC)
を用い、DC電圧を印加しながらコレステリック相−カ
イラルスメクティックC相転移をさせ、かつコーンエッ
ジをほぼラビング方向に一致させた単安定FLCの電気
光学特性を図26に示す。図26に示すような強誘電性
液晶による表示モードは「Half−V字スイッチング
モード」と呼ばれている。図26に示すグラフの縦軸は
透過率(任意単位)、横軸は印加電圧である。「Hal
f−V字スイッチングモード」については、寺田らの”
Half−V字スイッチングモードFLCD”、第46
回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、1999年3
月、第1316頁、および吉原らの”強誘電性液晶によ
る時分割フルカラーLCD”、液晶第3巻第3号第19
0頁に詳しい。Ferroelectric liquid crystal (FLC) showing isotropic phase-cholesteric phase-chiral smectic C phase transition series
FIG. 26 shows the electro-optical characteristics of a monostable FLC in which a cholesteric phase-chiral smectic C phase transition is applied while a DC voltage is applied, and the cone edge is almost aligned with the rubbing direction. The display mode using the ferroelectric liquid crystal as shown in FIG. 26 is called “Half-V-shaped switching mode”. The vertical axis of the graph shown in FIG. 26 is the transmittance (arbitrary unit), and the horizontal axis is the applied voltage. "Hal
For "f-V switching mode", see Terada et al.
Half-V shaped switching mode FLCD ", 46th
Proceedings of the 12th Joint Lecture Meeting on Applied Physics, 1999 1999
Moon, p. 1316, and Yoshihara et al., "Time-division full-color LCD with ferroelectric liquid crystal," Liquid Crystal, Volume 3, No. 19,
Details on page 0.
【0120】図26に示されるように、このような強誘
電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可
能となることがわかる。本発明の液晶表示装置には、こ
のような電気光学特性を示す強誘電性液晶も用いること
ができる。As shown in FIG. 26, it can be seen that use of such a ferroelectric mixed liquid crystal enables low voltage driving and gradation display. The liquid crystal display device of the present invention can also use a ferroelectric liquid crystal exhibiting such electro-optical characteristics.
【0121】また、ある温度域において反強誘電相を示
す液晶を反強誘電性液晶(AFLC)という。反強誘電
性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連
続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反
強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい
値反強誘電性混合液晶は、いわゆるV字型の電気光学応
答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±2.5V
程度(セル厚約1μm〜2μm)のものも見出されてい
る。A liquid crystal exhibiting an antiferroelectric phase in a certain temperature range is called an antiferroelectric liquid crystal (AFLC). Among mixed liquid crystals having antiferroelectric liquid crystals, there is a so-called thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal that exhibits electro-optical response characteristics in which the transmittance continuously changes with respect to an electric field. This thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a so-called V-shaped electro-optical response characteristic, and its driving voltage is about ± 2.5 V.
Some (about 1 μm to 2 μm in cell thickness) have been found.
【0122】また、一般に、無しきい値反強誘電性混合
液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。こ
のため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置
に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要
となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反
強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。Generally, the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a large spontaneous polarization and the liquid crystal itself has a high dielectric constant. Therefore, when the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used in a liquid crystal display device, a pixel requires a relatively large storage capacitance. Therefore, it is preferable to use a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal having a small spontaneous polarization.
【0123】なお、このような無しきい値反強誘電性混
合液晶を本発明の液晶表示装置に用いることによって低
電圧駆動が実現されるので、低消費電力化が実現され
る。By using such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal in the liquid crystal display device of the present invention, low voltage driving is realized, so that low power consumption is realized.
【0124】[実施例9]本実施例では、実施例4と構成
の異なるアクティブマトリクス基板の例について図31
を用いて説明する。まず、実施例5に従い、図11
(A)から図12(C)までの工程を行う。[Embodiment 9] In this embodiment, an example of an active matrix substrate having a structure different from that of Embodiment 4 is shown in FIG.
Will be explained. First, according to the fifth embodiment, FIG.
The steps from (A) to FIG. 12 (C) are performed.
【0125】図12(C)までの工程が終了したら、第
1の層間絶縁膜3147、3148を形成する工程を行
った。最初に窒化シリコン膜3147を50nmの厚さ
に成膜した。窒化シリコン膜3147はプラズマCVD
法で形成し、高周波電力を変化させて成膜速度を制御す
ることにより圧縮応力を付与することができた。そし
て、酸化窒化シリコン膜3148はSiH4とN2Oとの
混合ガスから950nmの厚さに成膜した。After the steps up to FIG. 12C are completed, a step of forming first interlayer insulating films 3147 and 3148 is performed. First, a silicon nitride film 3147 was formed to a thickness of 50 nm. The silicon nitride film 3147 is formed by plasma CVD
It was possible to apply compressive stress by controlling the film formation rate by changing the high frequency power by the method. Then, the silicon oxynitride film 3148 was formed to a thickness of 950 nm from a mixed gas of SiH 4 and N 2 O.
【0126】そして、熱処理の工程を行った。熱処理の
工程は、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行う必要があっ
た。ここでは熱アニール法で活性化の工程を行った。加
熱処理は、窒素雰囲気中において300〜700℃、好
ましくは350〜550℃、ここでは450℃、2時間
の処理を行った。Then, a heat treatment step was performed. The heat treatment step needs to be performed in order to activate the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration. Here, the activation process was performed by the thermal annealing method. The heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 300 to 700 ° C., preferably 350 to 550 ° C., here 450 ° C. for 2 hours.
【0127】第1の層間絶縁膜3147、3148はそ
の後、パターニングでそれぞれのTFTのソース領域
と、ドレイン領域に達するコンタクトホールが形成され
た。そして、ソース電極3149、3150、3151
とドレイン電極3152、3153を形成した。図示し
ていないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を100
nm、Tiを含むAl膜300nm、Ti膜150nm
をスパッタ法で連続して形成した3層構造の電極として
用いた。After that, contact holes reaching the source region and the drain region of each TFT were formed in the first interlayer insulating films 3147 and 3148 by patterning. Then, the source electrodes 3149, 3150, 3151
And drain electrodes 3152 and 3153 were formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode is formed by a Ti film of 100
nm, Al film containing Ti 300 nm, Ti film 150 nm
Was used as an electrode having a three-layer structure continuously formed by a sputtering method.
【0128】以上の工程で、CMOS回路のnチャネル
型TFTにはチャネル形成領域3157、第1の不純物
領域3160、3161、第2の不純物領域3158、
3159が形成された。ここで、第2の不純物領域は、
ゲート電極と重なる領域(GOLD領域)3158a、
3159a、ゲート電極と重ならない領域(LDD領
域)3158b、3159bがそれぞれ形成された。そ
して、第1の不純物領域3160はソース領域として、
第1の不純物領域3161はドレイン領域となった。Through the above steps, the channel formation region 3157, the first impurity regions 3160 and 3161, the second impurity region 3158, and the n-channel TFT of the CMOS circuit are formed.
3159 was formed. Here, the second impurity region is
A region (GOLD region) 3158a overlapping the gate electrode,
3159a and regions (LDD regions) 3158b and 3159b which do not overlap with the gate electrode are formed, respectively. Then, the first impurity region 3160 serves as a source region,
The first impurity region 3161 became a drain region.
【0129】pチャネル型TFTは、チャネル形成領域
3154、第3の不純物領域3155、3156が形成
された。そして、第3の不純物領域3155はソース領
域として、第3の不純物領域3156はドレイン領域と
なった。In the p-channel TFT, a channel forming region 3154 and third impurity regions 3155 and 3156 are formed. Then, the third impurity region 3155 became a source region and the third impurity region 3156 became a drain region.
【0130】また、画素TFTはマルチゲート構造であ
り、チャネル形成領域3162、3163と第1の不純
物領域3168、3169、3145と第2の不純物領
域3164〜3167が形成された。ここで第2の不純
物領域は、ゲート電極と重なる領域3164a、316
5a、3166a、3167aと重ならない領域316
4b、3165b、3166b、3167bとが形成さ
れた。The pixel TFT has a multi-gate structure, and channel forming regions 3162 and 3163, first impurity regions 3168, 3169 and 3145, and second impurity regions 3164 to 3167 are formed. Here, the second impurity regions are regions 3164a and 316 overlapping with the gate electrode.
5a, 3166a, 3167a and non-overlapping area 316
4b, 3165b, 3166b and 3167b were formed.
【0131】こうして図31に示すように、基板310
1上にCMOS回路と、画素部が形成されたアクティブ
マトリクス基板が作製された。また、画素TFTのドレ
イン側には、第2の不純物領域と同じ濃度でn型を付与
する不純物元素が添加された、低濃度不純物領域317
0、ゲート絶縁膜3106、保持容量電極3171とが
形成され、画素部に設けられる保持容量が同時に形成さ
れた。Thus, as shown in FIG. 31, the substrate 310
An active matrix substrate having a CMOS circuit and a pixel portion formed on 1 was manufactured. Further, on the drain side of the pixel TFT, a low concentration impurity region 317 to which an impurity element imparting n-type is added at the same concentration as the second impurity region is added.
0, the gate insulating film 3106, and the storage capacitor electrode 3171 were formed, and the storage capacitor provided in the pixel portion was simultaneously formed.
【0132】本実施例のように、第1の層間絶縁膜に窒
化シリコン膜から成る層を設けることでより効果的に圧
縮応力を付与することができる。しかし、窒化シリコン
膜は500nm以下の短波長光の透過率が低下するの
で、あまり厚く形成すると画素部において透過率が低下
し好ましくない。従って、第1の層間絶縁膜の窒化シリ
コン膜は20〜100nm、好ましくは30〜60nm
の厚さで形成する。By providing a layer made of a silicon nitride film as the first interlayer insulating film as in this embodiment, compressive stress can be more effectively given. However, since the silicon nitride film has a reduced transmittance of light having a short wavelength of 500 nm or less, it is not preferable to form the silicon nitride film too thick because the transmittance of the pixel portion is lowered. Therefore, the silicon nitride film of the first interlayer insulating film has a thickness of 20 to 100 nm, preferably 30 to 60 nm.
Formed with a thickness of.
【0133】[実施例10]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)表示パネル(EL
表示装置ともいう)を作製した例について説明する。図
27(A)は本発明を用いたEL表示パネルの上面図で
ある。図27(A)において、10は基板、11は画素
部、12はデータ線側駆動回路、13は走査線側駆動回
路であり、それぞれの駆動回路は配線14〜16を経て
FPC17に至り、外部機器へと接続される。[Embodiment 10] In this embodiment, an EL (electroluminescence) display panel (EL
An example of manufacturing a display device) will be described. FIG. 27A is a top view of an EL display panel using the present invention. In FIG. 27A, 10 is a substrate, 11 is a pixel portion, 12 is a data line side driving circuit, and 13 is a scanning line side driving circuit, and each driving circuit reaches the FPC 17 via wirings 14 to 16 and externally. Connected to equipment.
【0134】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シール材19を設け
る。そして、対向板80で封止する。対向板80はガラ
ス板またはプラスチック板を用いても良い。シール19
の外側にはさらに接着剤81が設けられ、基板10と対
向板80とを強固に接着すると共に、貼合わせ端面から
の水分などが侵入して内部の素子が腐蝕することを防
ぐ。こうして基板10と対向板80との間に密閉空間を
形成する。このとき、EL素子は完全に前記密閉空間に
封入された状態となり、外気から完全に遮断される。さ
らに、基板10と対向板80との間には封止樹脂83が
充填されている。封止樹脂83にはシリコーン系、エポ
キシ系、アクリル系、フェノール系などから選ばれた有
機樹脂材料を用いる。これによりEL素子の水分等によ
る劣化を防ぐ効果を向上させる。At this time, the sealing material 19 is provided so as to surround at least the pixel portion, preferably the driving circuit and the pixel portion. Then, the opposing plate 80 is used for sealing. The facing plate 80 may be a glass plate or a plastic plate. Seal 19
An adhesive 81 is further provided on the outer side of the substrate to firmly bond the substrate 10 and the counter plate 80 together, and to prevent the internal elements from being corroded by the intrusion of water or the like from the bonding end surface. Thus, a closed space is formed between the substrate 10 and the counter plate 80. At this time, the EL element is completely enclosed in the closed space and completely shielded from the outside air. Further, a sealing resin 83 is filled between the substrate 10 and the counter plate 80. As the sealing resin 83, an organic resin material selected from silicone-based, epoxy-based, acrylic-based, phenol-based, etc. is used. This improves the effect of preventing the EL element from being deteriorated due to moisture or the like.
【0135】また、図27(B)は本実施例のEL表示
パネルの断面構造であり、基板10、下地膜21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。)22及び画素部用TFT23(但し、こ
こではEL素子への電流を制御するTFTだけ図示して
いる。)が形成されている。駆動回路用TFT22とし
ては、実施例5において図13(B)で示したCMOS
回路用のnチャネル型TFTまたはpチャネル型TFT
を用いれば良い。また、画素部用TFT23には図13
(B)に示した画素TFTを用いれば良い。FIG. 27B shows a sectional structure of the EL display panel of this embodiment, in which a driving circuit TFT (here, an n-channel type TFT is provided on the substrate 10 and the base film 21.
2 illustrates a CMOS circuit in which a TFT and a p-channel TFT are combined. 22) and a pixel portion TFT 23 (however, only the TFT for controlling the current to the EL element is shown here). As the driving circuit TFT 22, the CMOS shown in FIG.
N-channel TFT or p-channel TFT for circuits
Should be used. In addition, the TFT 23 for the pixel portion is shown in FIG.
The pixel TFT shown in (B) may be used.
【0136】駆動回路用TFT22、画素部用TFT2
3上には樹脂材料でなる層間絶縁膜(平坦化膜)26、
画素部用TFT23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27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27を形成し
たら、絶縁膜28を形成し、画素電極27上に開口部を
形成する。The drive circuit TFT 22 and the pixel portion TFT 2
An interlayer insulating film (flattening film) 26 made of a resin material is provided on
A pixel electrode 27 made of a transparent conductive film that is electrically connected to the drain of the pixel portion TFT 23 is formed. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (referred to as ITO) or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used. Then, after forming the pixel electrode 27, an insulating film 28 is formed and an opening is formed on the pixel electrode 27.
【0137】次に、EL層29を形成する。EL層29
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、EL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, the EL layer 29 is formed. EL layer 29
Is a known EL material (hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer,
An electron transport layer or an electron injection layer) may be freely combined to form a laminated structure or a single layer structure. A publicly known technique may be used to determine the structure. EL materials include low molecular weight materials and high molecular weight materials (polymer materials).
When a low molecular weight material is used, a vapor deposition method is used, but when a high molecular weight material is used, a simple method such as a spin coating method, a printing method or an inkjet method can be used.
【0138】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, the EL layer is formed by vapor deposition using a shadow mask. Color display can be performed by forming light emitting layers (red light emitting layer, green light emitting layer, and blue light emitting layer) capable of emitting light with different wavelengths for each pixel using a shadow mask. In addition, a color conversion layer (CC
There is a method in which M) and a color filter are combined, and a method in which a white light emitting layer and a color filter are combined, but any method may be used. Of course, an EL display device that emits monochromatic light can also be used.
【0139】EL層29を形成したら、その上に陰極3
0を形成する。陰極30とEL層29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29と陰極30を連続成膜するか、
EL層29を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで
陰極30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 29, the cathode 3 is formed thereon.
Form 0. It is desirable to eliminate water and oxygen existing at the interface between the cathode 30 and the EL layer 29 as much as possible. Therefore, if the EL layer 29 and the cathode 30 are continuously formed in vacuum,
It is necessary to form the EL layer 29 in an inert atmosphere and form the cathode 30 without exposing it to the atmosphere. In this embodiment, multi-chamber method (cluster tool method)
By using the film forming apparatus described above, it is possible to form the film as described above.
【0140】なお、本実施例では陰極30として、Li
F(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29上に蒸着法で1
nm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30は31で示される領域において配線16に接
続される。配線16は陰極30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32を介し
てFPC17に接続される。In this embodiment, as the cathode 30, Li was used.
A laminated structure of an F (lithium fluoride) film and an Al (aluminum) film is used. Specifically, 1 is formed on the EL layer 29 by vapor deposition.
A LiF (lithium fluoride) film having a thickness of nm is formed, and an aluminum film having a thickness of 300 nm is formed thereon. Of course, a MgAg electrode which is a known cathode material may be used. The cathode 30 is connected to the wiring 16 in the area indicated by 31. The wiring 16 is a power supply line for applying a predetermined voltage to the cathode 30, and is connected to the FPC 17 via the conductive paste material 32.
【0141】31に示された領域において陰極30と配
線16とを電気的に接続するために、層間絶縁膜26及
び絶縁膜28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26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28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28をエッチングする際に、層間
絶縁膜26まで一括でエッチングしても良い。この場
合、層間絶縁膜26と絶縁膜28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。In order to electrically connect the cathode 30 and the wiring 16 in the region indicated by 31, it is necessary to form a contact hole in the interlayer insulating film 26 and the insulating film 28. These may be formed at the time of etching the interlayer insulating film 26 (at the time of forming the pixel electrode contact hole) and at the time of etching the insulating film 28 (at the time of forming the opening before forming the EL layer). Further, when the insulating film 28 is etched, the interlayer insulating film 26 may be collectively etched. In this case, if the interlayer insulating film 26 and the insulating film 28 are made of the same resin material, the contact hole can have a good shape.
【0142】また、配線16はシール19と基板10と
の間を隙間(但し接着剤81で塞がれている。)を通っ
てFPC17に電気的に接続される。なお、ここでは配
線16について説明したが、他の配線14、15も同様
にしてシーリング材18の下を通ってFPC17に電気
的に接続される。The wiring 16 is electrically connected to the FPC 17 through a gap (closed with an adhesive 81) between the seal 19 and the substrate 10. Although the wiring 16 has been described here, the other wirings 14 and 15 similarly pass under the sealing material 18 and are electrically connected to the FPC 17.
【0143】以上のような構成でなるEL表示パネルに
おいて、本願発明を用いることができる。ここで画素部
のさらに詳細な断面構造の一例を図28(A)に、上面
構造を図29(A)に、回路図を図29(B)に示す。
図28(A)、図29(A)及び図29(B)では共通
の符号を用いるので互いに参照すれば良い。尚、図28
(A)、図29(A)、(B)は画素部の一例であるの
で、この構造に限定される訳ではない。The present invention can be applied to the EL display panel having the above structure. Here, an example of a more detailed cross-sectional structure of the pixel portion is shown in FIG. 28A, a top surface structure is shown in FIG. 29A, and a circuit diagram is shown in FIG. 29B.
28 (A), 29 (A) and 29 (B), common reference numerals are used, and thus they may be referred to each other. Note that FIG.
29A, 29 </ b> A, and 29 </ b> B are examples of the pixel portion and are not limited to this structure.
【0144】図28(A)において、基板2401上に
設けられたスイッチング用TFT2402は本発明(例
えば、図13で示す)のnチャネル型TFTを用いて形
成される。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TFT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良い。或い
は、また、本発明のpチャネル型TFTを用いて形成し
ても構わない。In FIG. 28A, the switching TFT 2402 provided on the substrate 2401 is formed using the n-channel TFT of the present invention (for example, shown in FIG. 13). Although a double gate structure is used in this embodiment, there is no significant difference in structure and manufacturing process, and a description thereof will be omitted. However, the double gate structure has an advantage in that two TFTs are substantially connected in series and the off-current value can be reduced. Although a double gate structure is used in this embodiment, a single gate structure may be used, a triple gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used. Alternatively, the p-channel TFT of the present invention may be used.
【0145】また、電流制御用TFT2403は本願発
明のnチャネル型TFTを用いて形成される。このと
き、スイッチング用TFT2402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、38で示される配線
は、スイッチング用TFT2402のゲート電極39
a、39bを電気的に接続するゲート配線である。The current controlling TFT 2403 is formed by using the n-channel type TFT of the present invention. At this time, the drain wiring 35 of the switching TFT 2402
Is the gate electrode 37 of the current controlling TFT by the wiring 36.
Electrically connected to. The wiring indicated by 38 is the gate electrode 39 of the switching TFT 2402.
The gate wiring electrically connects a and 39b.
【0146】電流制御用TFT2403のしきい値電
圧、オン電流、サブスレッショルド定数(S値)など特
性が個々の画素毎にばらつくと、電流制御で駆動するE
L素子の発光強度がばらつき、即ち画像表示に乱れを生
じさせてしまう。ばらつきを低減させ、しきい値電圧な
どを所定の範囲内とするには本発明のように応力バラン
スを考慮したTFT構造を用いることが必要となる。ま
た、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オーバーラップ
するようにLDD領域を設ける構造が必要となる。When the characteristics such as the threshold voltage, on-current, and subthreshold constant (S value) of the current control TFT 2403 vary from pixel to pixel, the current control drive E
The light emission intensity of the L element varies, that is, the image display is disturbed. In order to reduce the variation and keep the threshold voltage and the like within a predetermined range, it is necessary to use the TFT structure considering the stress balance as in the present invention. Further, 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 there is a high risk of deterioration due to heat or deterioration due to hot carriers. Therefore, it is necessary to provide a structure in which the LDD region is provided on the drain side of the current control TFT so as to overlap the gate electrode via the gate insulating film.
【0147】また、本実施例では電流制御用TFT24
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。このように、アクティ
ブマトリクス型EL表示装置は実施例3または実施例
4、または実施例9に記載のTFTを用いると良好な特
性が得られる。或いは、図示しないが、実施例1または
実施例2で示した逆スタガ型のTFTを本実施例のアク
ティブマトリクス型EL表示装置に当てはめても良い。In this embodiment, the current control TFT 24 is used.
03 is shown as a single gate structure, a plurality of T
A multi-gate structure in which FTs are connected in series may be used.
Furthermore, a structure may be adopted in which a plurality of TFTs are connected in parallel and the channel formation region is substantially divided into a plurality of portions so that heat radiation can be performed with high efficiency. Such a structure is effective as a measure against deterioration due to heat. As described above, the active matrix EL display device can obtain good characteristics by using the TFT described in the third embodiment, the fourth embodiment, or the ninth embodiment. Alternatively, although not shown, the inverted stagger type TFT shown in the first or second embodiment may be applied to the active matrix EL display device of this embodiment.
【0148】また、図29(A)に示すように、電流制
御用TFT2403のゲート電極37となる配線は24
04で示される領域で、電流制御用TFT2403のド
レイン配線40と絶縁膜を介して重なる。このとき、2
404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2404は電流制御用TFT2403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)2501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. 29A, the wiring to be the gate electrode 37 of the current control TFT 2403 is 24
In the region indicated by 04, it overlaps with the drain wiring 40 of the current control TFT 2403 via the insulating film. At this time, 2
A capacitor is formed in the area indicated by 404. The capacitor 2404 functions as a capacitor for holding the voltage applied to the gate of the current control TFT 2403. The drain wiring 40 is connected to the current supply line (power supply line) 2501 and is constantly applied with a constant voltage.
【0149】スイッチング用TFT2402及び電流制
御用TFT2403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
発光不良を起こす場合がある。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 2402 and the current control TFT 2403.
1 is provided on the flattening film 42 made of a resin insulating film.
Is formed. It is very important to flatten the step due to the TFT by using the flattening film 42. Since the EL layer formed later is very thin, the presence of the step may cause defective light emission. Therefore, it is desirable to flatten the EL layer before forming the pixel electrode so that the EL layer can be formed as flat as possible.
【0150】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TFT2
403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 is a pixel electrode (cathode of EL element) made of a conductive film having high reflectivity, and is used for the current controlling TFT 2
It is electrically connected to the drain of 403. 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 laminated film thereof. Of course, a laminated structure with another conductive film may be used.
【0151】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44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。尚、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.Gelsen,E.Klu
ge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light
Emitting Diodes”,Euro Display,Proceedings,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。Further, the light emitting layer 44 is formed in the 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),
A light emitting layer corresponding to each color of B (blue) may be separately formed.
A π-conjugated polymer material is used as the organic EL material for the light emitting layer. Typical polymer materials include polyparaphenylene vinylene (PPV) materials, polyvinylcarbazole (PVK) materials, polyfluorene materials, and the like. There are various types of PPV organic EL materials, for example, "H. Shenk, H. Becker, O. Gelsen, E. Klu.
ge, W.Kreuder, and H.Spreitzer, “Polymers for Light
Emitting Diodes ”, Euro Display, Proceedings, 1999, p.
33-37 "and the materials described in JP-A-10-92576.
【0152】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。但
し、以上の例は発光層として用いることのできる有機E
L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。As specific light emitting layers, cyanopolyphenylene vinylene is used for the light emitting layer emitting red light, polyphenylene vinylene is used for the light emitting layer emitting green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene is used for the light emitting layer emitting blue light. Good. Film thickness is 30-150n
It may be set to m (preferably 40 to 100 nm). However, the above example is an organic E that can be used as a light emitting layer.
This is an example of the L material, and the L material is not limited to this. An EL layer (a layer for emitting light and moving carriers therefor) may be formed by freely combining the light emitting layer, the charge transport layer, or the charge injection layer.
【0153】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, although the polymer material is used for the light emitting layer in this embodiment, a low molecular organic EL material may be used. Further, 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 as these organic EL materials and inorganic materials.
【0154】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.
(Polythiophene) or PAni (polyaniline) is used as the EL layer having a laminated structure provided with the hole injection layer 46. An anode 47 made of a transparent conductive film is provided on the hole injection layer 46. In the case of the present embodiment, since the light generated in the light emitting layer 45 is emitted toward the upper surface side (upward of the TFT), the anode must be transparent. 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, but it is possible because it is formed after forming a light-emitting layer or a hole injection layer having low heat resistance. Those capable of forming a film at a temperature as low as possible are preferable.
【0155】陽極47まで形成された時点でEL素子2
405が完成する。なお、ここでいうEL素子2405
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29
(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。The EL element 2 is formed when the anode 47 is formed.
405 is completed. The EL element 2405 here
Is the pixel electrode (cathode) 43, the light emitting layer 45, the hole injection layer 4
6 and the anode 47. FIG. 29
As shown in (A), since the pixel electrode 43 substantially matches the area of the pixel, the entire pixel functions as an EL element. Therefore, the utilization efficiency of light emission is very high, and a bright image can be displayed.
【0156】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。By the way, in this embodiment, the 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. This purpose is to shut off the EL element from the outside, and has both the meaning of preventing deterioration of the organic EL material due to oxidation and the meaning of suppressing degassing from the organic EL material. This improves the reliability of the EL display device.
【0157】以上のように本願発明のEL表示パネルは
図28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。尚、本実施例の構成は、実
施例7の電子機器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。As described above, the EL display panel of the present invention has the pixel portion composed of the pixels having the structure as shown in FIG. 28, the switching TFT having a sufficiently low off-current value, and the current control resistant to hot carrier injection. And TFT. Therefore, an EL display panel having high reliability and capable of displaying a good image can be obtained. In the configuration of this embodiment, it is effective to use the EL display panel of this embodiment as the display unit of the electronic device of the seventh embodiment.
【0158】[実施例11]本実施例では、実施例10
に示した画素部において、EL素子2405の構造を反
転させた構造について説明する。説明には図28(B)
を用いる。なお、図28(A)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 11] In this embodiment, Embodiment 10 will be described.
A structure in which the structure of the EL element 2405 in the pixel portion shown in FIG. For the explanation, FIG. 28 (B)
To use. Note that the difference from the structure of FIG. 28A is EL
Since only the element portion and the current control TFT are provided, other description will be omitted.
【0159】図28(B)において、電流制御用TFT
2601は本願発明の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3、4、9を参照すれば
良い。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 FIG. 28B, the current control TFT
2601 is formed using the p-channel TFT of the present invention. For the manufacturing process, Embodiments 3, 4, and 9 may be referred to. In this embodiment, a transparent conductive film is used as the pixel electrode (anode) 50. Specifically, a conductive film made of 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.
【0160】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2602が形成される。Then, the banks 51a and 51b made of an insulating film.
Then, the light emitting layer 52 made of polyvinylcarbazole is formed by solution coating. An electron injection layer 53 made of potassium acetylacetonate and a cathode 54 made of an aluminum alloy are formed thereon. In this case, the cathode 54 also functions as a passivation film. In this way, the EL element 2602 is formed.
【0161】本実施例の場合、発光層53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。本実施例のような構造とする場
合、電流制御用TFT2601はpチャネル型TFTで
形成することが好ましい。尚、本実施例の構成は、実施
例1〜4、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7の電子機器の表示部とし
て本実施例のEL表示パネルを用いることは有効であ
る。In the case of this embodiment, the light generated in the light emitting layer 53 is emitted toward the substrate on which the TFT is formed, as shown by the arrow. In the case of the structure as in this embodiment, it is preferable that the current controlling TFT 2601 be a p-channel TFT. The configuration of the present embodiment can be implemented by freely combining with the configurations of the first to fourth and ninth embodiments. Further, it is effective to use the EL display panel of the present embodiment as the display section of the electronic device of the seventh embodiment.
【0162】[実施例12]本実施例では、図29
(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30に示す。なお、本実施例において、
2701はスイッチング用TFT2702のソース配
線、2703はスイッチング用TFT2702のゲート
配線、2704は電流制御用TFT、2705はコンデ
ンサ、2706、2708は電流供給線、2707はE
L素子とする。[Embodiment 12] In this embodiment, FIG.
FIG. 30 shows an example in which a pixel having a structure different from that of the circuit diagram shown in FIG. In this example,
2701 is a source wiring of the switching TFT 2702, 2703 is a gate wiring of the switching TFT 2702, 2704 is a current control TFT, 2705 is a capacitor, 2706 and 2708 are current supply lines, 2707 is E.
Let it be an L element.
【0163】図30(A)は、二つの画素間で電流供給
線2706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2706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. 30A shows an example in which the current supply line 2706 is shared between two pixels. That is, the feature is that the two pixels are formed so as to be line-symmetric with respect to the current supply line 2706. In this case, since the number of power supply lines can be reduced, the pixel portion can be made even finer.
【0164】また、図30(B)は、電流供給線270
8をゲート配線2703と平行に設けた場合の例であ
る。なお、図30(B)では電流供給線2708とゲー
ト配線2703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、電源供給線2708とゲート配線2703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。Further, FIG. 30B shows the current supply line 270.
8 is an example in which 8 is provided in parallel with the gate wiring 2703. Note that although the current supply line 2708 and the gate wiring 2703 are provided so as not to overlap with each other in FIG. 30B, as long as they are wirings formed in different layers,
Alternatively, the insulating films may be provided so as to overlap with each other. In this case, since the power supply line 2708 and the gate wiring 2703 can share the occupied area, the pixel portion can have higher definition.
【0165】また、図30(C)は、図30(B)の構
造と同様に電流供給線2708をゲート配線2703
a、2703bと平行に設け、さらに、二つの画素を電
流供給線2708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2708をゲート配
線2703a、2703b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。尚、本実施例の構成は、実施例10
または11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の電子機器の表示部とし
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。30C, the current supply line 2708 is connected to the gate wiring 2703 as in the structure of FIG.
It is characterized in that it is provided in parallel with a and 2703b and that two pixels are formed so as to be line-symmetric with respect to the current supply line 2708. It is also effective to provide the current supply line 2708 so as to overlap with either one of the gate wirings 2703a and 2703b. In this case, since the number of power supply lines can be reduced, the pixel portion can be made even finer. The configuration of this embodiment is the same as that of the tenth embodiment.
Alternatively, the configuration of 11 can be freely combined and implemented. Further, it is effective to use the EL display panel having the pixel structure of this embodiment as the display section of the electronic device of the tenth embodiment.
【0166】[実施例13]実施例10に示した図29
(A)、図29(B)では電流制御用TFT2403の
ゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ240
4を設ける構造としているが、コンデンサ2404を省
略することも可能である。[Embodiment 13] FIG. 29 shown in Embodiment 10.
29A and 29B, a capacitor 240 for holding the voltage applied to the gate of the current control TFT 2403.
However, the capacitor 2404 can be omitted.
【0167】実施例10の場合、電流制御用TFT24
03として図28(A)に示すような本願発明の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(と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2404の代わりとして積極的
に用いる点に特徴がある。In the case of Example 10, the current controlling TFT 24
Since the n-channel TFT of the present invention as shown in FIG. 28A is used as 03, it has an LDD region provided so as to overlap with the gate electrode (via the gate insulating film. Generally, a parasitic capacitance called a gate capacitance is formed in the region, but this embodiment is characterized in that this parasitic capacitance is positively used as a substitute for the capacitor 2404.
【0168】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。また、図30(A)、(B)、
(C)の構造においても同様にコンデンサ2705を省
略することは可能である。尚、本実施例の構成は、実施
例1〜4、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7の電子機器の表示部とし
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。Since the capacitance of this 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. In addition, FIG. 30 (A), (B),
Similarly, in the structure of (C), the capacitor 2705 can be omitted. The configuration of the present embodiment can be implemented by freely combining with the configurations of the first to fourth and ninth embodiments. Further, it is effective to use the EL display panel having the pixel structure of this embodiment as the display unit of the electronic device of the seventh embodiment.
【0169】[0169]
【発明の効果】以上説明したように、基板上に形成され
た半導体膜を活性層とした半導体装置において、前記半
導体膜と、該半導体膜に対し基板側に設けられる第1の
絶縁層と基板側とは反対側に設けられる第2の絶縁層と
の間で応力バランスを考慮することにより、活性層中お
よび活性層に接する絶縁層との界面における歪み、また
は欠陥の生成を低減することができる。その結果、高い
電界効果移動度が得られ、また、熱や電界によるストレ
スの耐性をも向上させることにより高信頼性を有する半
導体装置を実現することができる。As described above, in a semiconductor device having a semiconductor film formed on a substrate as an active layer, the semiconductor film, the first insulating layer provided on the substrate side with respect to the semiconductor film, and the substrate By considering the stress balance between the insulating layer and the second insulating layer provided on the opposite side, it is possible to reduce strain or generation of defects in the active layer and at the interface with the insulating layer in contact with the active layer. it can. As a result, a high field-effect mobility can be obtained, and a semiconductor device having high reliability can be realized by improving resistance to stress caused by heat or an electric field.
【図1】 本実施形態のTFTの断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a TFT of this embodiment.
【図2】 本実施形態のTFTの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the TFT of this embodiment.
【図3】 薄膜の内部応力の定義を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating the definition of internal stress of a thin film.
【図4】 本発明の応力バランスの概念を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of stress balance of the present invention.
【図5】 TFTの作製工程を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT.
【図6】 TFTの作製工程を示す断面図。6A to 6C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a TFT.
【図7】 TFTの作製工程を示す断面図。7A to 7C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a TFT.
【図8】 CMOS回路の上面図、断面図、回路図。FIG. 8 is a top view, a cross-sectional view, and a circuit diagram of a CMOS circuit.
【図9】 TFTの作製工程を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT.
【図10】 TFTの作製工程を示す断面図、CMOS
回路の上面図。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT, CMOS
Top view of the circuit.
【図11】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示
す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix substrate.
【図12】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示
す断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an active matrix substrate.
【図13】 アクティブマトリクス基板の断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view of an active matrix substrate.
【図14】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断
面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of an active matrix liquid crystal display device.
【図15】 アクティブマトリクス基板の斜視図。FIG. 15 is a perspective view of an active matrix substrate.
【図16】 画素部の上面図、CMOS回路の上面図。16A and 16B are a top view of a pixel portion and a top view of a CMOS circuit.
【図17】 窒化シリコン膜の内部応力の特性図。FIG. 17 is a characteristic diagram of internal stress of a silicon nitride film.
【図18】 酸化窒化シリコン膜の内部応力の特性図。FIG. 18 is a characteristic diagram of internal stress of a silicon oxynitride film.
【図19】 酸化窒化シリコン膜の内部応力の特性図。FIG. 19 is a characteristic diagram of internal stress of a silicon oxynitride film.
【図20】 酸化窒化シリコン膜の含有水素濃度の熱処
理による変化を説明する特性図。FIG. 20 is a characteristic diagram illustrating a change in contained hydrogen concentration of a silicon oxynitride film by heat treatment.
【図21】 本発明の実施例を説明する図。FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the invention.
【図22】 本発明の実施例を説明する図。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of the invention.
【図23】 本発明の実施例を説明する図。FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the invention.
【図24】 本発明の実施例を説明する図。FIG. 24 is a diagram illustrating an example of the present invention.
【図25】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 25 illustrates an example of a semiconductor device.
【図26】 反強誘電性混合液晶の光透過率特性の一例
を示す図。FIG. 26 is a diagram showing an example of light transmittance characteristics of an antiferroelectric mixed liquid crystal.
【図27】 EL表示装置の構造を示す上面図及び断面
図。27A and 27B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structure of an EL display device.
【図28】 EL表示装置の画素部の断面図。FIG. 28 is a cross-sectional view of a pixel portion of an EL display device.
【図29】 EL表示装置の画素部の上面図と回路図。29A and 29B are a top view and a circuit diagram of a pixel portion of an EL display device.
【図30】 EL表示装置の画素部の回路図の例。FIG. 30 is an example of a circuit diagram of a pixel portion of an EL display device.
【図31】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 31 illustrates an example of a semiconductor device.
【図32】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 32 illustrates an example of a semiconductor device.
【図33】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 33 illustrates an example of a semiconductor device.
601 基板 603a、603b 第1の絶縁層 605 結晶質半導体層 611 第2の絶縁層 903、904 第1の絶縁層 908 第2の絶縁層 601 board 603a, 603b First insulating layer 605 crystalline semiconductor layer 611 Second insulating layer 903, 904 First insulating layer 908 Second insulating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河崎 律子 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 安達 広樹 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 荒井 康行 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 坂本 直哉 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 早川 昌彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 Fターム(参考) 2H090 HA01 HB03X HB04X HC03 HD01 JA08 LA04 2H092 GA59 JA25 JB56 KA04 KB24 KB25 MA08 MA30 NA25 PA06 5F110 AA30 BB02 BB04 BB10 CC02 CC08 DD01 DD02 DD03 DD05 DD15 DD17 DD25 EE01 EE04 EE11 EE14 EE28 EE44 FF01 FF02 FF03 FF04 FF05 FF06 FF09 FF30 GG01 GG02 GG03 GG04 GG06 GG13 GG25 GG43 GG45 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL04 HL06 HL12 HL23 HM15 NN02 NN03 NN04 NN22 NN23 NN28 NN35 NN71 NN73 NN78 PP04 PP05 PP06 PP29 PP34 PP35 QQ09 QQ11 QQ12 QQ24 QQ25 QQ28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Ritsuko Kawasaki 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Ltd. Conductor Energy Laboratory (72) Hiroki Adachi, the inventor 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Ltd. Conductor Energy Laboratory (72) Inventor Yasuyuki Arai 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Ltd. Conductor Energy Laboratory (72) Inventor Naoya Sakamoto 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Ltd. Conductor Energy Laboratory (72) Inventor Masahiko Hayakawa 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Ltd. Conductor Energy Laboratory F-term (reference) 2H090 HA01 HB03X HB04X HC03 HD01 JA08 LA04 2H092 GA59 JA25 JB56 KA04 KB24 KB25 MA08 MA30 NA25 PA06 5F110 AA30 BB02 BB04 BB10 CC02 CC08 DD01 DD02 DD03 DD05 DD15 DD17 DD25 EE01 EE04 EE11 EE14 EE28 EE44 FF01 FF02 FF03 FF04 FF05 FF06 FF09 FF30 GG01 GG02 GG03 GG04 GG06 GG13 GG25 GG43 GG45 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL04 HL06 HL12 HL23 HM15 NN02 NN03 NN04 NN22 NN23 NN28 NN35 NN71 NN73 NN78 PP04 PP05 PP06 PP29 PP34 PP35 QQ09 QQ11 QQ12 QQ24 QQ25 QQ28
Claims (3)
化シリコン膜を形成し、 前記第1の酸化窒化シリコン膜上に第2の酸化窒化シリ
コン膜を形成し、 前記第2の酸化窒化シリコン膜上に引張り応力を有する
結晶質半導体膜を形成し、 前記結晶質半導体膜上に圧縮応力を有する第3の酸化窒
化シリコン膜を形成することを特徴とする半導体装置の
作製方法。1. A first silicon oxynitride film having a tensile stress is formed on a substrate, a second silicon oxynitride film is formed on the first silicon oxynitride film, and a second silicon oxynitride film is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a crystalline semiconductor film having a tensile stress on a silicon film, and forming a third silicon oxynitride film having a compressive stress on the crystalline semiconductor film.
なる混合ガスを用いたプラズマCVD法により第1の酸
化窒化シリコン膜を形成し、 前記第1の酸化窒化シリコン膜上にSiH4及びN2O
からなる混合ガスを用いたプラズマCVD法により第2
の酸化窒化シリコン膜を形成し、 前記第2の酸化窒化シリコン膜上にプラズマCVD法に
より形成した非晶質半導体膜を結晶化して結晶質半導体
膜を形成し、 前記結晶質半導体膜上にSiH4及びN2Oからなる混
合ガスを用いたプラズマCVD法により第3の酸化窒化
シリコン膜を形成することを特徴とする半導体装置の作
製方法。2. A first silicon oxynitride film is formed on a substrate by a plasma CVD method using a mixed gas of SiH 4 , N 2 O and NH 3 , and SiH is formed on the first silicon oxynitride film. 4 and N 2 O
By the plasma CVD method using a mixed gas consisting of
A silicon oxynitride film is formed, and an amorphous semiconductor film formed by a plasma CVD method is crystallized on the second silicon oxynitride film to form a crystalline semiconductor film, and SiH is formed on the crystalline semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a third silicon oxynitride film by a plasma CVD method using a mixed gas of 4 and N 2 O.
%以上50atomic%未満の第1の酸化窒化シリコ
ン膜を20〜100nm形成し、 前記第1の酸化窒化シリコン膜上に含有窒素濃度が5a
tomic%以上25atomic%未満の第2の酸化
窒化シリコン膜を50〜500nm形成し、 前記第2の酸化窒化シリコン膜上にプラズマCVD法に
より40〜75nmの厚さに形成した非晶質半導体膜を
結晶化して結晶質半導体膜を形成し、 前記結晶質半導体膜上に含有窒素濃度が5atomic
%以上25atomic%未満の酸化窒化シリコン膜を
形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。3. The nitrogen concentration on the substrate is 25 atomic.
% Or more and less than 50 atomic% of a first silicon oxynitride film having a thickness of 20 to 100 nm and a nitrogen concentration of 5a on the first silicon oxynitride film.
A second silicon oxynitride film having a thickness of tomic% or more and less than 25 atomic% is formed to have a thickness of 50 to 500 nm, and an amorphous semiconductor film having a thickness of 40 to 75 nm is formed on the second silicon oxynitride film by a plasma CVD method. The crystalline semiconductor film is formed by crystallization, and the concentration of nitrogen contained in the crystalline semiconductor film is 5 atomic.
% Or more and less than 25 atomic% of a silicon oxynitride film is formed.
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