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JP4574261B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP4574261B2
JP4574261B2 JP2004210815A JP2004210815A JP4574261B2 JP 4574261 B2 JP4574261 B2 JP 4574261B2 JP 2004210815 A JP2004210815 A JP 2004210815A JP 2004210815 A JP2004210815 A JP 2004210815A JP 4574261 B2 JP4574261 B2 JP 4574261B2
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舜平 山崎
博信 小路
慎志 前川
理 中村
達也 本田
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Description

本発明は、結晶性半導体膜を有する逆スタガ薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film.

近年、液晶ディスプレイ(LCD)やELディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ(FPD)は、これまでのCRTに替わる表示装置として注目を集めている。特にアクティブマトリクス駆動の大型液晶パネルを搭載した大画面液晶テレビの開発は、液晶パネルメーカーにとって注力すべき重要な課題になっている。また、近年液晶テレビに追随し、大画面ELテレビの開発も行われている。   In recent years, a flat panel display (FPD) typified by a liquid crystal display (LCD) or an EL display has attracted attention as a display device that replaces a conventional CRT. In particular, the development of large-screen liquid crystal televisions equipped with large liquid crystal panels driven by an active matrix has become an important issue for LCD panel manufacturers to focus on. In recent years, a large screen EL television has been developed following the liquid crystal television.

従来の液晶装置又はEL表示装置(以下、発光表示装置と示す。)において、各画素を駆動する半導体素子としてはアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTと示す。)が用いられている。   In a conventional liquid crystal device or EL display device (hereinafter referred to as a light emitting display device), a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using amorphous silicon is used as a semiconductor element for driving each pixel.

一方、従来の液晶テレビにおいては、視野角特性の限界、液晶材料等が原因の高速動作の限界による画像のぼやけが欠点であったが、近年それを解消する新たな表示モードとして、OCBモードが提案されている(非特許文献1)。   On the other hand, in the conventional liquid crystal television, the blur of the image due to the limitation of the viewing angle characteristic and the limitation of the high-speed operation due to the liquid crystal material and the like has been a defect. In recent years, the OCB mode is a new display mode that solves this. It has been proposed (Non-Patent Document 1).

長広恭明他編、「日経マイクロデバイス別冊 フラットパネル・ディスプレイ2002」、日系BP社、2001年10月、P102−109Nagahiro Yasuaki et al., “Nikkei Microdevices separate volume flat panel display 2002”, Nikkei BP, October 2001, P102-109

しかしながら、非晶質半導体膜を用いたTFTを直流駆動した場合は、しきい値がずれやすく、それに伴いTFTの特性バラツキが生じやすい。このため、非晶質半導体膜を用いたTFTを画素のスイッチングに用いた発光表示装置は、輝度ムラが発生する。このような現象は、対角30インチ以上(典型的には40インチ以上)の大画面TVであるほど顕著であり、画質の低下が深刻な問題である。   However, when a TFT using an amorphous semiconductor film is DC-driven, the threshold value tends to shift and TFT characteristic variation tends to occur accordingly. For this reason, luminance unevenness occurs in a light-emitting display device in which a TFT using an amorphous semiconductor film is used for pixel switching. Such a phenomenon becomes more conspicuous as a large screen TV having a diagonal of 30 inches or more (typically 40 inches or more), and the deterioration of image quality is a serious problem.

一方、LCDの画質を向上させるために高速動作が可能なスイッチング素子が必要とされている。しかしながら、非晶質半導体膜を用いたTFTでは限界がある。例えば、OCBモードの液晶表示装置を実現することが困難となる。   On the other hand, there is a need for a switching element that can operate at high speed in order to improve the image quality of the LCD. However, a TFT using an amorphous semiconductor film has a limit. For example, it is difficult to realize an OCB mode liquid crystal display device.

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、少ないフォトマスク数で、しきい値のずれが生じにくく、高速動作が可能なTFTを有する半導体装置の作製方法を提供する。また、スイッチング特性が高く、コントラストがすぐれた表示が可能な半導体装置の作製方法を提供する。   The present invention has been made in view of such a situation, and provides a method for manufacturing a semiconductor device having a TFT with a small number of photomasks that is unlikely to cause a threshold shift and can operate at high speed. In addition, a method for manufacturing a semiconductor device which can display with high switching characteristics and excellent contrast is provided.

本発明は、非晶質半導体膜に触媒元素を添加し加熱して結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜から触媒元素を除いた後、逆スタガ型TFTを形成することを要旨とする。   The gist of the present invention is to form a crystalline semiconductor film by adding a catalytic element to an amorphous semiconductor film and heating it, and then forming an inverted staggered TFT after removing the catalytic element from the crystalline semiconductor film. To do.

また、非晶質半導体膜に触媒元素を添加し加熱して結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜に5族元素(15族元素)を有する半導体膜または希ガス元素を有する半導体膜
を形成し加熱して、触媒元素を結晶性半導体膜から除去した後、逆スタガ型TFTを形成することを要旨とする。なお、該結晶性半導体膜に5族元素(15族元素)を有する半導
体膜を形成した場合、5族元素(15族元素)を有する半導体膜をソース領域及びドレイ
ン領域として用いて、nチャネル型TFTを形成する。また、5族元素(15族元素)を
有する半導体膜に3族元素(13族元素)を添加して、pチャネル型TFTを形成する。
さらには、希ガス元素を有する半導体膜を形成した場合、加熱の後に希ガス元素を有する半導体膜を除去し、ソース領域及びドレイン領域を形成して、nチャネル型TFT又はpチャネル型TFTを形成する。
Further, a catalytic element is added to the amorphous semiconductor film and heated to form a crystalline semiconductor film, and the crystalline semiconductor film includes a semiconductor film having a Group 5 element (Group 15 element) or a semiconductor film having a rare gas element. After forming and heating to remove the catalytic element from the crystalline semiconductor film, the gist is to form an inverted staggered TFT. Note that in the case where a semiconductor film including a Group 5 element (Group 15 element) is formed in the crystalline semiconductor film, a semiconductor film including a Group 5 element (Group 15 element) is used as a source region and a drain region, so that an n-channel type is formed. A TFT is formed. Further, a p-channel TFT is formed by adding a group 3 element (group 13 element) to a semiconductor film having a group 5 element (group 15 element).
Further, when a semiconductor film containing a rare gas element is formed, the semiconductor film containing the rare gas element is removed after heating, and a source region and a drain region are formed, so that an n-channel TFT or a p-channel TFT is formed. To do.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、第1の半導体領域触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後、第1の半導体領域及び前記第2の半導体領域を加熱し、第2の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成する半導体装置の作製方法である。   According to another aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region catalytic element is formed. After adding and heating to form a second semiconductor region having an impurity element over the first semiconductor region, the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated, and the second semiconductor region is etched. In this method, a source region and a drain region are formed, and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、第1の半導体領域触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後、第1の半導体領域及び前記第2の半導体領域を加熱し、第2の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成した後、加熱された第2の半導体領域の露出部をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成する半導体装置の作製方法である。   According to another aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region catalytic element is formed. After adding and heating to form a second semiconductor region having an impurity element over the first semiconductor region, the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated and the source is in contact with the second semiconductor region In this method, a source region and a drain region are formed by etching an exposed portion of a heated second semiconductor region after forming an electrode and a drain electrode.

なお、上記不純物元素はリン、窒素、ヒ素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素である。   The impurity element is an element selected from phosphorus, nitrogen, arsenic, antimony, and bismuth.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、第1の半導体領域に触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域上に第1の不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後、第1の半導体領域及び第2の半導体領域を加熱し、第2の半導体領域を除去し、第1の半導体領域に接して第2の不純物元素を有するソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成する半導体装置の作製方法である。   According to another embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and a catalytic element is formed in the first semiconductor region. Is added and heated to form a second semiconductor region having the first impurity element over the first semiconductor region, and then the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated to form a second semiconductor region Is formed, a source region and a drain region having a second impurity element are formed in contact with the first semiconductor region, and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed. .

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、第1の半導体領域触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域上に不純物元素を有する第2の半導体領域を形成した後、第1の半導体領域及び第2の半導体領域を加熱し、第2の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成した後、第2の半導体領域の露出部をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成する半導体装置の作製方法である。   According to another aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region catalytic element is formed. After adding and heating to form a second semiconductor region having an impurity element over the first semiconductor region, the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated, and the source electrode in contact with the second semiconductor region Then, after forming the drain electrode and the drain electrode, the exposed portion of the second semiconductor region is etched to form a source region and a drain region.

なお、第1の不純物元素はHe、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種または複数種であり、第2の不純物元素はリン、窒素、ヒ素、アンチモン、ビスマスから選ばれた一種または複数種である。   Note that the first impurity element is one or more selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe, and the second impurity element is one or more selected from phosphorus, nitrogen, arsenic, antimony, and bismuth. It is a seed.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、第1の半導体領域触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域上に第1の不純物元素を有する第2の半導体領域及び第3の半導体領域を形成した後、第1の半導体領域乃至前記第3の半導体領域を加熱し、第2の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ第3の半導体領域の一部を第2のマスクで覆って第2の不純物元素を添加し、第2の半導体領域の一部、及び第2の半導体領域のマスクで覆われた領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成する半導体装置の作製方法である。   According to another aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region catalytic element is formed. After adding and heating to form a second semiconductor region and a third semiconductor region having the first impurity element over the first semiconductor region, the first semiconductor region to the third semiconductor region are heated. Covering the second semiconductor region with the first mask and covering a part of the third semiconductor region with the second mask and adding a second impurity element; and a part of the second semiconductor region; and In this method, a region covered with a mask of a second semiconductor region is etched to form a source region and a drain region, and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域を形成し、第1の半導体領域触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域上に第1の不純物元素を有する第2の半導体領域及び第3の半導体領域を形成した後、第1の半導体領域乃至前記第3の半導体領域を加熱し、第2の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ前記第3の半導体領域の一部を第2のマスクで覆って第2の不純物元素を添加し、第2の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極、並びに第2の不純物元素が添加された第3の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成した後、第2の半導体領域の露出部、及び第2の不純物元素が添加された第3の半導体領域の露出部をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成する半導体装置の作製方法である。   According to another aspect of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region is formed over the gate insulating film, and the first semiconductor region catalytic element is formed. After adding and heating to form a second semiconductor region and a third semiconductor region having the first impurity element over the first semiconductor region, the first semiconductor region to the third semiconductor region are heated. The second semiconductor region is covered with a first mask, and a part of the third semiconductor region is covered with the second mask, and a second impurity element is added, and the source electrode is in contact with the second semiconductor region And the source electrode and the drain electrode in contact with the third semiconductor region to which the second impurity element is added and the exposed portion of the second semiconductor region and the second impurity element are added. Etch the exposed part of the third semiconductor region A method for manufacturing a semiconductor device for forming a source region and a drain region grayed.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域及び第2の半導体領域を形成し、第1の半導体領域触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域及び第2の半導体領域のそれぞれを覆う第1のマスクを形成した後、第1の不純物元素を添加し加熱し、第1の半導体領域を覆う第2のマスク、及び第2の半導体領域の一部を覆う第3のマスクを形成し、第2の領域に第2の不純物元素を添加し、第1の半導体領域の第1の不純物元素が添加された領域、及び半導体領域の第2の不純物元素が添加された領域それぞれに接する、第1及び第2のソース電極及びドレイン電極を形成する半導体装置の作製方法である。     According to one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region and a second semiconductor region are formed over the gate insulating film, The first semiconductor region is added and heated to form a first mask that covers each of the first semiconductor region and the second semiconductor region, and then the first impurity element is added and heated to form the first semiconductor. A second mask covering the region and a third mask covering a part of the second semiconductor region are formed; a second impurity element is added to the second region; and the first mask of the first semiconductor region This is a method for manufacturing a semiconductor device in which first and second source and drain electrodes are formed in contact with a region to which an impurity element is added and a region to which a second impurity element is added in a semiconductor region, respectively.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域及び第2の半導体領域を形成し、第1の半導体領域及び第2の半導体領域に触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域上に希ガス元素を有する第3の半導体領域を形成し、第1の半導体領域乃至第3の半導体領域を加熱した後、第3の半導体領域を除去し、第1の半導体領域に第1の不純物元素を添加し、第2の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、第1の半導体領域の第1の不純物元素が添加された領域、及び半導体領域の第2の不純物元素が添加された領域それぞれに接する第1及び第2のソース電極及びドレイン電極を形成する半導体装置の作製方法である。   According to one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region and a second semiconductor region are formed over the gate insulating film, A catalytic element is added to the semiconductor region and the second semiconductor region and heated to form a third semiconductor region having a rare gas element over the first semiconductor region, and the first to third semiconductor regions are formed. After heating, the third semiconductor region is removed, a first impurity element is added to the first semiconductor region, a second impurity element is added to the second semiconductor region, and the first semiconductor region This is a method for manufacturing a semiconductor device in which first and second source and drain electrodes are formed in contact with a region to which a first impurity element is added and a region to which a second impurity element is added in a semiconductor region, respectively.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域及び第2の半導体領域を形成し、第1の半導体領域及び前記第2の半導体領域に触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域及び第2の半導体領域上に第1の不純物元素を有する第3の半導体領域及び第4の半導体領域を形成し加熱し、第4の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、第3の半導体領域及び前記第4の半導体領域をエッチングして第1及び第2のソース領域及びドレイン領域を形成し、第1及び第2のソース領域及びドレイン領域それぞれに接する第1及び第2のソース電極及びドレインを形成する半導体装置の作製方法である。     According to one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region and a second semiconductor region are formed over the gate insulating film, The third semiconductor region and the fourth semiconductor region having the first impurity element on the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated by adding a catalyst element to the semiconductor region and the second semiconductor region. And heating, adding a second impurity element to the fourth semiconductor region, and etching the third semiconductor region and the fourth semiconductor region to form first and second source regions and drain regions. And a method of manufacturing a semiconductor device in which first and second source electrodes and drains in contact with the first and second source regions and the drain region, respectively, are formed.

また、本発明の一は、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の半導体領域及び第2の半導体領域を形成し、第1の半導体領域及び第2の半導体領域に触媒元素を添加し加熱し、第1の半導体領域及び第2の半導体領域上に第1の不純物元素を有する第3の半導体領域及び第4の半導体領域を形成し加熱し、第4の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、第3の半導体領域に接する第1のソース電極及びドレイン電極、並びに第4の半導体領域に接する第2のソース電極及びドレイン電極を形成した後、第3の半導体領域及び前記第4の半導体領域の露出部をエッチングして、第1及び第2のソース領域及びドレイン領域を形成する半導体装置の作製方法である。     According to one embodiment of the present invention, a gate electrode is formed over a substrate, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first semiconductor region and a second semiconductor region are formed over the gate insulating film, A catalytic element is added to the semiconductor region and the second semiconductor region and heated, and a third semiconductor region and a fourth semiconductor region having the first impurity element are formed on the first semiconductor region and the second semiconductor region. Forming and heating; adding a second impurity element to the fourth semiconductor region; and a first source electrode and a drain electrode in contact with the third semiconductor region; a second source electrode in contact with the fourth semiconductor region; In this method, the drain electrode is formed and then the exposed portions of the third semiconductor region and the fourth semiconductor region are etched to form the first and second source regions and the drain region.

なお、前記第1の不純物元素はリン、窒素、ヒ素、アンチモン、ビスマスから選ばれた一種または複数種であり、前記第2の不純物元素は、ボロンである。     Note that the first impurity element is one or more selected from phosphorus, nitrogen, arsenic, antimony, and bismuth, and the second impurity element is boron.

また、前記触媒元素は、ボタングステン、モリブデン、ジルコニア、ハフニウム、ビスマス、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、及び白金から選ばれる一つ又は複数である。     The catalytic element is one or more selected from botungsten, molybdenum, zirconia, hafnium, bismuth, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel, and platinum.

また、本発明の一は、上記半導体装置を有する液晶テレビジョン、若しくはELテレビジョンである。   Another embodiment of the present invention is a liquid crystal television or an EL television including the semiconductor device.

また、本発明において、半導体装置としては、半導体素子で構成された集積回路、表示装置、無線タグ、ICタグ等が挙げられる。表示装置としては、代表的には液晶表示装置、発光表示装置、DMD(Digital Micromirror Device;デジタルマイクロミラーデバイス)、PDP(Plasma Display Panel;プラズマディスプレイパネル)、FED(Field Emission Display;フィールドエミッションディスプレイ)、電気泳動表示装置(電子ペーパー)等の表示装置があげられる。   In the present invention, examples of the semiconductor device include an integrated circuit including a semiconductor element, a display device, a wireless tag, and an IC tag. Typical examples of the display device include a liquid crystal display device, a light emitting display device, DMD (Digital Micromirror Device), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display). And display devices such as electrophoretic display devices (electronic paper).

なお、本発明において、表示装置とは、表示素子を用いたデバイス、即ち画像表示デバイスを指す。また、表示パネルにコネクター、例えばフレキシブルプリント配線(FPC:Flexible Printed Circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)やCPUが直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。   In the present invention, the display device refers to a device using a display element, that is, an image display device. In addition, a connector, for example, a module in which a flexible printed wiring (FPC), TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the display panel, a printed wiring board at the end of the TAB tape or TCP is provided. It is assumed that the display device includes all provided modules or modules in which an IC (Integrated Circuit) or a CPU is directly mounted on a display element by a COG (Chip On Glass) method.

本発明により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTを形成することができる。このため少ないマスク数でTFTを形成することができる。また、本発明で形成されるTFTは、結晶性半導体膜で形成されるため非晶質半導体膜で形成される逆スタガ型TFTと比較して移動度が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、アクセプター型元素又はドナー型元素に加え、触媒元素をも含む。このため、抵抗率の低いソース領域及びドレイン領域が形成できる。この結果、高速動作が必要な半導体装置を作製することが可能である。代表的には、OCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。   According to the present invention, an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film can be formed. Therefore, a TFT can be formed with a small number of masks. In addition, since the TFT formed according to the present invention is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility than an inverted staggered TFT formed using an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a catalyst element in addition to the acceptor element or the donor element. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a semiconductor device that requires high-speed operation can be manufactured. Typically, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.

また、非晶質半導体膜で形成されるTFTと比較して、しきい値のずれが生じにくく、TFT特性のバラツキを低減することが可能である。このため、非晶質半導体膜で形成されるTFTをスイッチング素子として用いたEL表示装置と比較して、表示ムラを低減することが可能であり、信頼性の高い半導体装置を作製することが可能である。   Further, as compared with a TFT formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variation in TFT characteristics can be reduced. Therefore, in comparison with an EL display device using a TFT formed of an amorphous semiconductor film as a switching element, display unevenness can be reduced and a highly reliable semiconductor device can be manufactured. It is.

更には、ゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素をもゲッタリングするため、オフ電流を低減することが可能である。このため、このようなTFTを表示装置、例えば液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。   Further, since the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation stage is also gettered by the gettering step, off current can be reduced. For this reason, it is possible to improve contrast by providing such a TFT in a switching element of a display device, for example, a liquid crystal display device.

さらには、上記の作製工程により形成された半導体装置を有する液晶テレビジョン並びにELテレビジョンを、スループットや歩留まりを高く低コストに作製することができる。   Further, a liquid crystal television and an EL television each including the semiconductor device formed by the above manufacturing process can be manufactured with high throughput and yield at low cost.

以下、発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、各図面において共通の部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。   The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiment modes. In the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

(実施形態1)
本実施形態においては、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTの作製工程を図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a manufacturing process of an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film is described with reference to FIGS.

図1(A)に示すように、基板101上に第1の導電層102を形成し、第1の導電層上に第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜104を形成する。次に、第2の絶縁膜104上に第1の半導体膜105を形成し、第1の半導体膜105上に触媒元素層を形成する。   As shown in FIG. 1A, a first conductive layer 102 is formed over a substrate 101, and a first insulating film 103 and a second insulating film 104 are formed over the first conductive layer. Next, a first semiconductor film 105 is formed over the second insulating film 104, and a catalytic element layer is formed over the first semiconductor film 105.

基板101としては、ガラス基板、石英基板、アルミナなどのセラミック等絶縁物質で形成される基板、シリコンウェハ、金属板等を用いることができる。また、基板101として、320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mmのような大面積基板を用いることができる。   As the substrate 101, a glass substrate, a quartz substrate, a substrate formed of an insulating material such as ceramic such as alumina, a silicon wafer, a metal plate, or the like can be used. Further, as the substrate 101, a large area substrate such as 320 mm × 400 mm, 370 mm × 470 mm, 550 mm × 650 mm, 600 mm × 720 mm, 680 mm × 880 mm, 1000 mm × 1200 mm, 1100 mm × 1250 mm, 1150 mm × 1300 mm can be used.

第1の導電層102は、第1の導電膜を成膜し、次に、第2の導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成し、該マスクを用いてエッチングして、形成することが好ましい。第1の導電膜は、印刷法、電界メッキ法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、CVD法(Chemical Vapor Deposition)、蒸着法等の公知の手法により高融点材料を用いて形成することが好ましい。高融点材料を用いることにより、後の加熱工程が可能となる。高融点材料としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニア(Zr)、ハフニウム(Hf)、ビスマス(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を適宜用いることができる。また、これら複数の層を積層して形成しても良い。代表的には、基板表面に窒化タンタル膜、その上にタングステン膜を積層してもよい。なお、後の加熱工程が、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプから選ばれた一種または複数種からの輻射により行うLRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法、窒素やアルゴンなどの不活性気体を加熱媒質として用いるGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法を用いる場合、短時間による熱処理のため比較的融点の低いアルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Cu)を用いて第1の導電膜を形成しても良い。   The first conductive layer 102 can be formed by forming a first conductive film, forming a mask over the second conductive film by a photolithography process, and etching using the mask. preferable. The first conductive film is preferably formed using a high melting point material by a known method such as a printing method, an electroplating method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a CVD method (Chemical Vapor Deposition), or an evaporation method. By using a high melting point material, a later heating step is possible. High melting point materials include tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconia (Zr), hafnium (Hf), bismuth (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co) A metal such as nickel (Ni) or platinum (Pt), an alloy thereof, or a metal nitride thereof can be used as appropriate. Further, a plurality of these layers may be stacked. Typically, a tantalum nitride film may be stacked on the substrate surface, and a tungsten film may be stacked thereon. In addition, LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal) method in which the subsequent heating process is performed by radiation from one or more kinds selected from a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high pressure sodium lamp, and a high pressure mercury lamp. When using a GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) method using an inert gas such as nitrogen or argon as a heating medium, aluminum (Al), silver (Ag), and gold (Cu ) May be used to form the first conductive film.

第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜104は、ゲート絶縁膜として機能する。第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜は、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを適宜用いることができる。更には、第1の導電層102を陽極酸化して、第1の絶縁層の代わりに、陽極酸化膜を形成しても良い。なお、基板側から不純物などの拡散を防止するため、第1の絶縁膜103としては、窒化珪素(SiNx)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを用いて形成することが好ましい。また、第2の絶縁膜としては、後に形成される第1の半導体膜105との界面特性から、酸化珪素(SiOx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)を用いて形成することが望ましい。しかしながら、該工程に限定されず、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等のいずれかで形成される単層で形成してもよい。なお、上記第2の絶縁膜には、水素が含まれている。   The first insulating film 103 and the second insulating film 104 function as a gate insulating film. The first insulating film 103 and the second insulating film include silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), and the like. Can be used as appropriate. Further, the first conductive layer 102 may be anodized to form an anodized film instead of the first insulating layer. Note that in order to prevent diffusion of impurities and the like from the substrate side, the first insulating film 103 is preferably formed using silicon nitride (SiNx), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like. In addition, the second insulating film may be formed using silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) because of interface characteristics with the first semiconductor film 105 to be formed later. desirable. However, the present invention is not limited to this step, and it is formed of any one of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), and the like. It may be formed of a single layer. Note that the second insulating film contains hydrogen.

第1の半導体膜105としては、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体(SASとも表記する)、非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれかの状態を有する膜で形成する。特に、0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶状態はいわゆるマイクロクリスタル(μc)と呼ばれている。いずれも、シリコン、シリコン・ゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする膜厚は、10〜200nm、好ましくは50〜100nmの半導体膜を用いることができる。   As the first semiconductor film 105, an amorphous semiconductor, a semi-amorphous semiconductor in which an amorphous state and a crystalline state are mixed (also referred to as SAS), and crystal grains of 0.5 nm to 20 nm are formed in the amorphous semiconductor. A film having any state selected from a microcrystalline semiconductor and a crystalline semiconductor that can be observed is formed. In particular, a microcrystalline state in which grains of 0.5 nm to 20 nm can be observed is called a so-called microcrystal (μc). In any case, a semiconductor film having silicon, silicon germanium (SiGe), or the like as a main component can be used in a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 100 nm.

なお、後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得るためには、第1の半導体膜105の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を5×1018/cm3(以下、濃度はすべて二次イオン質量分析法(SIMS)にて測定した原子濃度として示す。)以下に低減させておくと良い。これらの不純物は、触媒元素と反応しやすく、後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。 Note that in order to obtain a semiconductor film having a high-quality crystal structure by subsequent crystallization, the concentration of impurities such as oxygen and nitrogen contained in the first semiconductor film 105 is set to 5 × 10 18 / cm 3 (hereinafter referred to as “the semiconductor film”). All concentrations are shown as atomic concentrations measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). These impurities are likely to react with the catalytic element, hinder subsequent crystallization, and increase the density of capture centers and recombination centers even after crystallization.

触媒元素を有する層105の形成方法としては、PVD法(Physical Vapor Deposition)、CVD法(Chemical Vapor Deposition)、蒸着法等により半導体膜105表面に触媒元素又は触媒元素の珪化物の薄膜を形成する方法、半導体膜105表面に触媒元素を含む溶液を塗布する方法などがある。触媒元素としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニア(Zr)、ハフニウム(Hf)、ビスマス(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の一つ又は複数を用いて形成することができる。また、イオンドープ法又はイオン注入法により、上記触媒元素を直接半導体膜中に添加しても良い。また、上記触媒元素で形成される電極を用いて、半導体膜表面をプラズマ処理してもよい。なお、触媒元素とは、ここでは半導体膜の結晶化を促進又は助長させる元素のことである。   As a method for forming the layer 105 having a catalytic element, a thin film of a catalytic element or a silicide of the catalytic element is formed on the surface of the semiconductor film 105 by a PVD method (Physical Vapor Deposition), a CVD method (Chemical Vapor Deposition), a vapor deposition method, or the like. And a method of applying a solution containing a catalytic element to the surface of the semiconductor film 105. As catalyst elements, tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconia (Zr), hafnium (Hf), bismuth (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co), It can be formed using one or more of nickel (Ni), platinum (Pt), and the like. Further, the catalyst element may be directly added to the semiconductor film by an ion doping method or an ion implantation method. Further, the surface of the semiconductor film may be subjected to plasma treatment using an electrode formed of the above catalytic element. Here, the catalytic element is an element that promotes or promotes crystallization of the semiconductor film.

次に、第1の半導体膜を加熱して、図1(B)に示すように、第1の結晶性半導体膜111を形成する。この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。ここでは、脱水素化のための熱処理の後、結晶化のための熱処理(550℃〜650℃で4〜24時間)を行う。また、RTA、GRTAにより結晶化を行っても良い。ここで、加熱にレーザ光照射を行わず結晶化することで、結晶性のばらつきを低減することが可能であり、後に形成されるTFTのばらつきを抑制することが可能である。   Next, the first semiconductor film is heated to form a first crystalline semiconductor film 111 as shown in FIG. In this case, in crystallization, silicide is formed in a portion of the semiconductor film in contact with a metal element that promotes crystallization of the semiconductor, and crystallization proceeds using the silicide as a nucleus. Here, after the heat treatment for dehydrogenation, heat treatment for crystallization (at 550 ° C. to 650 ° C. for 4 to 24 hours) is performed. Further, crystallization may be performed by RTA or GRTA. Here, by performing crystallization without laser light irradiation for heating, variation in crystallinity can be reduced, and variation in TFTs to be formed later can be suppressed.

次に、TFTのチャネル領域となる領域にp型またはn型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。このチャネルドープ工程は、TFTしきい値電圧を制御するための工程である。なお、ここではジボラン(B26)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でボロンを添加する。なお、質量分離を行うイオン注入法を用いてもよい。なお、チャネルドープ工程は、結晶化工程の前に行っても良い。 Next, a channel doping process for adding a p-type or n-type impurity element at a low concentration to a region to be a channel region of the TFT is performed entirely or selectively. This channel doping process is a process for controlling the TFT threshold voltage. Here, boron is added by an ion doping method in which plasma excited without mass separation of diborane (B 2 H 6). Note that an ion implantation method in which mass separation is performed may be used. Note that the channel doping step may be performed before the crystallization step.

次に、第1の結晶性半導体膜111上に、3族元素(13族元素、以下ドナー型元素と
示す。)が含まれる第2の半導体膜112を形成する。珪化物気体にリン、ヒ素のようなドナー型元素を有する気体を加えたプラズマCVD法で成膜してもよい。このような手法により第2の半導体膜を形成することで、第1の結晶性半導体膜と第2の半導体膜との界面が形成される。また、ドナー型元素が含まれる第2の半導体膜112としては、第1の半導体膜と同様の半導体膜を形成した後、ドナー型元素をイオンドープ法又はイオン注入法により添加して形成することができる。このときの、第2の半導体膜112では、リンの濃度が1×1019〜3×1021/cm3であることが好ましい。
Next, a second semiconductor film 112 containing a Group 3 element (Group 13 element, hereinafter referred to as a donor-type element) is formed over the first crystalline semiconductor film 111. The film may be formed by a plasma CVD method in which a gas containing a donor element such as phosphorus or arsenic is added to a silicide gas. By forming the second semiconductor film by such a method, an interface between the first crystalline semiconductor film and the second semiconductor film is formed. In addition, the second semiconductor film 112 containing a donor-type element is formed by forming a semiconductor film similar to the first semiconductor film and then adding the donor-type element by an ion doping method or an ion implantation method. Can do. In this case, the second semiconductor film 112 preferably has a phosphorus concentration of 1 × 10 19 to 3 × 10 21 / cm 3 .

このときのドナー型元素が含まれる第2の半導体膜の不純物のプロファイルを図9に示す。図9(A)は、第1の結晶性半導体膜111上に、プラズマCVD法によりドナー型元素が含まれる第2の半導体膜を形成した時のドナー型元素のプロファイル140aを示す。膜の深さ方向に対して一定の濃度のドナー型元素が分布している。   FIG. 9 shows the impurity profile of the second semiconductor film containing the donor element at this time. FIG. 9A shows a donor-type element profile 140a when a second semiconductor film containing a donor-type element is formed on the first crystalline semiconductor film 111 by a plasma CVD method. A donor-type element having a constant concentration is distributed in the depth direction of the film.

一方、図9(B)は、第1の結晶性半導体膜111上に、非晶質半導体、SAS、微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれかの状態を有する膜の半導体膜を形成し、イオンドープ法又はイオン注入法により該半導体膜にドナー型元素を添加して第2の半導体膜を形成した時のドナー型元素のプロファイル140bを示す。図9(B)に示すように、第2の半導体膜の表面付近は、ドナー型元素濃度が比較的が高い。ドナー型元素濃度が1×1019/cm3以上の領域をn+領域134aと示す。一方、第1の結晶性半導体膜131に近づくにつれ、ドナー型元素濃度が比較的濃度が減少している。ドナー型元素濃度が5×1017〜1×1019/cm3の領域をn−領域134bと示す。n+領域134aは後にソース領域及びドレイン領域として機能し、n−領域134bはLDD領域として機能する。なお、n+領域とn−領域それぞれの界面は存在せず、相対的なドナー型元素濃度の濃度の大小によって変化する。このようにイオンドープ法又はイオン注入法により形成されたドナー型元素が含まれる第2の半導体膜は、添加条件によって濃度プロファイルを制御することが可能であり、n+領域とn−領域の膜厚を適宜制御することが可能である。 On the other hand, FIG. 9B illustrates a case where a semiconductor film having a state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor is formed over the first crystalline semiconductor film 111. A donor-type element profile 140b is shown when a second semiconductor film is formed by forming and adding a donor-type element to the semiconductor film by ion doping or ion implantation. As shown in FIG. 9B, the donor-type element concentration is relatively high in the vicinity of the surface of the second semiconductor film. A region having a donor element concentration of 1 × 10 19 / cm 3 or more is referred to as an n + region 134a. On the other hand, as the first crystalline semiconductor film 131 is approached, the donor-type element concentration is relatively decreased. A region having a donor element concentration of 5 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 is referred to as an n-region 134b. The n + region 134a functions as a source region and a drain region later, and the n− region 134b functions as an LDD region. Note that there is no interface between the n + region and the n− region, and the interface varies depending on the relative donor type element concentration. As described above, the second semiconductor film containing the donor element formed by the ion doping method or the ion implantation method can control the concentration profile depending on the addition conditions, and the film thicknesses of the n + region and the n− region. Can be appropriately controlled.

次に、第1の結晶性半導体膜111及び第2の半導体膜122を加熱して、図1(C)の矢印で示すように、第1の結晶性半導体膜111に含まれる触媒元素を第2の半導体膜122に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。この工程により、第1の結晶性半導体膜中の触媒元素がデバイス特性に影響を与えない濃度、即ち膜中のニッケル濃度が1×1018/cm3以下、望ましくは1×1017/cm3以下とすることができる。このような膜を第2の結晶性半導体膜121と示す。また、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第2の半導体膜も同様に結晶化されているため、第3の結晶性半導体膜122と示す。なお、本実施形態においては、ゲッタリング工程と共に、第3の結晶性半導体膜122中のドナー型元素の活性化を行っている。 Next, the first crystalline semiconductor film 111 and the second semiconductor film 122 are heated, and the catalyst element contained in the first crystalline semiconductor film 111 is added to the first crystalline semiconductor film 111 as indicated by an arrow in FIG. The catalyst element is moved to the second semiconductor film 122 to getter the catalyst element. By this step, the concentration at which the catalytic element in the first crystalline semiconductor film does not affect the device characteristics, that is, the nickel concentration in the film is 1 × 10 18 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 17 / cm 3. It can be as follows. Such a film is referred to as a second crystalline semiconductor film 121. Further, since the second semiconductor film to which the metal catalyst after gettering has moved is also crystallized in the same manner, it is referred to as a third crystalline semiconductor film 122. In the present embodiment, the donor-type element in the third crystalline semiconductor film 122 is activated together with the gettering step.

次に、図1(D)に示すように、フォトリソグラフィ工程により形成されたマスクを用いて第3の結晶性半導体膜122及び第2の結晶性半導体膜をエッチングして、第1の半導体領域132及び第2の半導体領域131を形成する。第3の結晶性半導体膜及び第2の結晶性半導体膜は、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いてエッチングすることができる。 Next, as illustrated in FIG. 1D, the third crystalline semiconductor film 122 and the second crystalline semiconductor film are etched using a mask formed by a photolithography process, so that the first semiconductor region is etched. 132 and the second semiconductor region 131 are formed. The third crystalline semiconductor film and the second crystalline semiconductor film are made of chlorine-based gas such as Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, or CCl 4 , CF 4 , SF 6 , NF 3 , CHF 3, etc. Etching can be performed using a representative fluorine-based gas or O 2 .

なお、以下の実施形態及び実施例のフォトリソグラフィ工程において、レジストを塗布する前に、半導体膜122表面に、膜厚が数nm程度の絶縁膜を形成することが好ましい。この工程により半導体膜とレジストとが直接接触すること回避することが可能であり、不純物が半導体膜中に侵入するのを防止できる。なお、絶縁膜の形成方法としては、オゾン水等の酸化力のある溶液を塗布する方法、酸素プラズマ、オゾンプラズマを照射する方法等が挙げられる。   Note that in the photolithography processes of the following embodiments and examples, an insulating film having a thickness of about several nm is preferably formed on the surface of the semiconductor film 122 before applying a resist. By this step, it is possible to avoid direct contact between the semiconductor film and the resist, and impurities can be prevented from entering the semiconductor film. Note that examples of a method for forming the insulating film include a method of applying an oxidizing solution such as ozone water, a method of irradiating oxygen plasma, ozone plasma, and the like.

次に、第2の導電膜を成膜する。次に、第2の導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成する。次に、該マスクを用いて第2の導電膜を所望の形状にエッチングして、第2の導電層133を形成する。第2の導電層133は、ソース電極及びドレイン電極として機能する。   Next, a second conductive film is formed. Next, a mask is formed over the second conductive film by a photolithography process. Next, the second conductive film 133 is formed by etching the second conductive film into a desired shape using the mask. The second conductive layer 133 functions as a source electrode and a drain electrode.

なお、以下実施形態及び実施例の導電膜形成工程において、フォトリソグラフィ工程時に半導体膜表面に絶縁膜を形成した場合は、導電膜を成膜する前に該絶縁膜をエッチングすることが好ましい。   In the conductive film forming process of the embodiment and the example below, when an insulating film is formed on the surface of the semiconductor film during the photolithography process, it is preferable to etch the insulating film before forming the conductive film.

第2の導電膜の材料としては、Al、Ti、Mo、Wなどの金属又はその合金を用いることができる。また、これらの単層、又は多層構造として形成してもよい。代表的には、Ti/Al/Ti、Mo/Al/Moの積層構造としても良い。   As a material of the second conductive film, a metal such as Al, Ti, Mo, W, or an alloy thereof can be used. Moreover, you may form as these single layer or multilayer structure. Typically, a laminated structure of Ti / Al / Ti and Mo / Al / Mo may be used.

次に、図1(E)に示すように、第2の導電層133をマスクとして、第1の半導体領域の露出部をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域142を形成する。このとき、第1の半導体領域131の一部がオーバーエッチングされても良い。このときのオーバーエッチングされた第2の半導体領域を第3の半導体領域141と示す。第3の半導体領域141はチャネル形成領域として機能する。     Next, as illustrated in FIG. 1E, the exposed portion of the first semiconductor region is etched using the second conductive layer 133 as a mask, so that the source region and the drain region 142 are formed. At this time, a part of the first semiconductor region 131 may be over-etched. The over-etched second semiconductor region at this time is referred to as a third semiconductor region 141. The third semiconductor region 141 functions as a channel formation region.

次に、第2の導電層133及び第4の半導体領域141表面上に、パッシベーション膜を成膜することが好ましい。パッシベーション膜は、プラズマCVD法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素(CN)、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。なお、パッシベーション膜は単層でも積層構造でもよい。ここでは、第4の半導体領域141の界面特性から酸化珪素、又は酸化窒化珪素を第3の絶縁膜140として成膜することが好ましい。また、外部からの不純物が半導体素子内に侵入するのを防ぐため第4の絶縁膜144を窒化珪素、又は窒化酸化珪素で形成することが好ましい。   Next, it is preferable to form a passivation film over the surfaces of the second conductive layer 133 and the fourth semiconductor region 141. The passivation film is formed using a thin film formation method such as plasma CVD or sputtering, and silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon (CN) and other insulating materials can be used. Note that the passivation film may be a single layer or a laminated structure. Here, it is preferable to form silicon oxide or silicon oxynitride as the third insulating film 140 from the interface characteristics of the fourth semiconductor region 141. The fourth insulating film 144 is preferably formed using silicon nitride or silicon nitride oxide in order to prevent impurities from the outside from entering the semiconductor element.

この後、第4の半導体領域を水素雰囲気又は窒素雰囲気で加熱して水素化することが好ましい。なお、窒素雰囲気で加熱する場合は、第3の絶縁膜または第4の絶縁膜に水素を含む絶縁膜を形成することが好ましい。   Thereafter, the fourth semiconductor region is preferably hydrogenated by heating in a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere. Note that in the case of heating in a nitrogen atmosphere, an insulating film containing hydrogen is preferably formed in the third insulating film or the fourth insulating film.

以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTは、結晶性半導体膜で形成されるため非晶質半導体膜で形成されるTFTと比較して移動度が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、アクセプター型元素又はドナー型元素に加え、触媒元素をも含む。このため、抵抗率の低いソース領域及びドレイン領域が形成できる。この結果、高速動作が必要な半導体装置を作製することが可能である。代表的には、OCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。   Through the above steps, an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film can be formed. Since the TFT formed in this embodiment is formed of a crystalline semiconductor film, the mobility is higher than that of a TFT formed of an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a catalyst element in addition to the acceptor element or the donor element. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a semiconductor device that requires high-speed operation can be manufactured. Typically, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.

また、非晶質半導体膜で形成されるTFTと比較して、しきい値のずれが生じにくく、TFT特性のバラツキを低減することが可能である。このため、非晶質半導体膜で形成されるTFTをスイッチング素子として用いたEL表示装置と比較して、表示ムラを低減することが可能であり、信頼性の高い半導体装置を作製することが可能である。   Further, as compared with a TFT formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variation in TFT characteristics can be reduced. Therefore, in comparison with an EL display device using a TFT formed of an amorphous semiconductor film as a switching element, display unevenness can be reduced and a highly reliable semiconductor device can be manufactured. It is.

更には、ゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素をもゲッタリングするため、オフ電流を低減することが可能である。このため、このようなTFTを表示装置、例えば液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。   Further, since the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation stage is also gettered by the gettering step, off current can be reduced. For this reason, it is possible to improve contrast by providing such a TFT in a switching element of a display device, for example, a liquid crystal display device.

(実施形態2)
本実施形態では、ドナー型元素を有する半導体膜の代わりに、希ガス元素を有する半導体膜を用いて触媒元素をゲッタリングしてTFTを形成する工程について、図2を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a process for forming a TFT by gettering a catalytic element using a semiconductor film containing a rare gas element instead of a semiconductor film containing a donor element will be described with reference to FIGS.

図2(A)及び図2(B)に示すように、実施形態1と同様の工程により第1の結晶性半導体膜111を形成する。なお、この後チャネルドープ工程を行っても良い。次いで、第1の結晶性半導体膜表面に膜厚1〜5nmの酸化膜を形成してもよい。ここでは、結晶性半導体膜の表面にオゾン水を塗布して酸化膜を形成する。   As shown in FIGS. 2A and 2B, a first crystalline semiconductor film 111 is formed by a process similar to that of Embodiment Mode 1. After this, a channel doping process may be performed. Next, an oxide film with a thickness of 1 to 5 nm may be formed on the surface of the first crystalline semiconductor film. Here, ozone water is applied to the surface of the crystalline semiconductor film to form an oxide film.

次に、第1の結晶性半導体膜111上にPVD法、CVD法等の公知の手法により希ガス元素を有する第2の半導体膜212を形成する。第2の半導体膜212としては、非晶質半導体膜であることが好ましい。   Next, a second semiconductor film 212 containing a rare gas element is formed over the first crystalline semiconductor film 111 by a known method such as a PVD method or a CVD method. The second semiconductor film 212 is preferably an amorphous semiconductor film.

次に、第1の結晶性半導体膜111及び第2の半導体膜212を実施形態1と同様の手法により加熱して、図2(C)の矢印で示すように、第1の結晶性半導体膜111に含まれる触媒元素を第2の半導体膜212に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。この工程により、実施形態1と同様に第1の結晶性半導体膜中の触媒元素がデバイス特性に影響を与えない濃度、即ち膜中の触媒元素濃度が1×1018/cm3以下、望ましくは1×1017/cm3以下とすることができる。このような膜を第2の結晶性半導体膜221と示す。また、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第2の半導体膜も同様に結晶化されているため、第3の結晶性半導体膜222と示す。 Next, the first crystalline semiconductor film 111 and the second semiconductor film 212 are heated by a method similar to that of Embodiment Mode 1, and the first crystalline semiconductor film is indicated by an arrow in FIG. The catalytic element contained in 111 is moved to the second semiconductor film 212 to getter the catalytic element. By this step, the concentration at which the catalytic element in the first crystalline semiconductor film does not affect the device characteristics as in the first embodiment, that is, the concentration of the catalytic element in the film is 1 × 10 18 / cm 3 or less, preferably It can be 1 × 10 17 / cm 3 or less. Such a film is referred to as a second crystalline semiconductor film 221. Further, since the second semiconductor film to which the metal catalyst after gettering has moved is also crystallized in the same manner, it is referred to as a third crystalline semiconductor film 222.

次に、図2(D)に示すように、第3の結晶性半導体膜222を除去した後、導電性を有する第2の半導体膜223を成膜する。ここで、第2の半導体膜としては、珪化物気体にボロン、リン、ヒ素のような13属又は15属の元素を有する気体を加えたプラズマCVD法で成膜する。なお、第2の半導体膜は、非晶質半導体、SAS、結晶性半導体、μcから選ばれたいずれかの状態を有する膜で形成すればよい。なお、第2の半導体膜が導電性を有する非晶質半導体膜、SAS、又はμcのいずれかである場合は、この後、不純物を活性化する加熱処理を行う。一方、第2の半導体膜が導電性を有する結晶性半導体である場合、加熱処理は行わなくとも良い。ここでは、プラズマCVD法により、膜厚100nmのリンが含まれる非晶質珪素膜を成膜した後、550度2時間で加熱して、不純物を活性化する。   Next, as shown in FIG. 2D, after the third crystalline semiconductor film 222 is removed, a conductive second semiconductor film 223 is formed. Here, the second semiconductor film is formed by a plasma CVD method in which a gas containing a group 13 or group 15 element such as boron, phosphorus, or arsenic is added to a silicide gas. Note that the second semiconductor film may be formed using a film having any state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a crystalline semiconductor, and μc. Note that in the case where the second semiconductor film is any one of a conductive amorphous semiconductor film, SAS, and μc, heat treatment for activating impurities is performed thereafter. On the other hand, when the second semiconductor film is a crystalline semiconductor having conductivity, heat treatment is not necessarily performed. Here, an amorphous silicon film containing phosphorus with a thickness of 100 nm is formed by plasma CVD, and then heated at 550 ° C. for 2 hours to activate the impurities.

次に、図2(E)に示すように、実施形態1と同様の工程により第1の半導体領域232、第2の半導体領域231を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 2E, a first semiconductor region 232 and a second semiconductor region 231 are formed by the same process as that in the first embodiment.

次に、図2(F)に示すように、ソース電極及びドレイン電極143を形成する。
実施形態1と同様の工程により、第1の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域242、及びチャネル形成領域として機能する第3の半導体領域241を形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 2F, a source electrode and a drain electrode 143 are formed.
Through a process similar to that in Embodiment 1, the first semiconductor region can be etched, so that the source and drain regions 242 and the third semiconductor region 241 functioning as a channel formation region can be formed.

この後、実施形態1と同様の工程により、逆スタガ型TFTを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。   Thereafter, an inverted staggered TFT can be formed by the same process as in the first embodiment. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in Embodiment 1 can be obtained.

(実施形態3)
本実施形態では、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図3を用いて形成する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the step of forming the n-channel TFT and the p-channel TFT on the same substrate is formed using FIG.

図3(A)に示すように、実施形態1と同様に基板101上に第1の導電層301、302を形成し、第1の導電層上に第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜104を形成する。次に、実施形態1と同様の工程により、第1の結晶性半導体膜、及びその上にドナー型元素が含まれる第2の半導体膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程により形成されたマスクを用いて、第1の結晶性半導体膜を所望の形状にエッチングして、第1の半導体領域を形成し、第2の半導体膜を所望の形状にエッチングして、第2の半導体領域を形成する。   As shown in FIG. 3A, first conductive layers 301 and 302 are formed over a substrate 101 as in the first embodiment, and the first insulating film 103 and the second insulating layer are formed over the first conductive layer. A film 104 is formed. Next, by a process similar to that in Embodiment 1, a first crystalline semiconductor film and a second semiconductor film containing a donor element are formed thereon. Next, using the mask formed by a photolithography process, the first crystalline semiconductor film is etched into a desired shape to form a first semiconductor region, and the second semiconductor film is formed into a desired shape. Etching forms a second semiconductor region.

次に、第1の半導体領域及び第2の半導体領域を加熱して、図3(C)の矢印で示すように、第2の半導体領域に含まれる触媒元素を第1の半導体領域に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。ここでは、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第1の半導体領域を第3の半導体領域312、313と示し、金属元素濃度が低減された第2の半導体領域を第4の半導体領域313、314と示す。なお、第3の半導体領域及び第4の半導体領域は、それぞれゲッタリング工程の加熱により結晶性化されている。   Next, the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated to move the catalytic element included in the second semiconductor region to the first semiconductor region as indicated by arrows in FIG. And gettering the catalytic element. Here, the first semiconductor region in which the metal catalyst after gettering has moved is referred to as third semiconductor regions 312, 313, and the second semiconductor region in which the metal element concentration is reduced is fourth semiconductor regions 313, 314. It shows. Note that the third semiconductor region and the fourth semiconductor region are each crystallized by heating in the gettering step.

本実施形態では、各半導体領域を形成した後ゲッタリング工程を行ったが、実施形態1のように、各半導体膜のゲッタリング工程を行った後、半導体膜を所望の形状にエッチングして、各半導体領域を形成しても良い。   In this embodiment, the gettering process is performed after forming each semiconductor region, but after the gettering process of each semiconductor film is performed as in Embodiment 1, the semiconductor film is etched into a desired shape, Each semiconductor region may be formed.

次に、第3の半導体領域313、314及び第4の半導体領域311、312表面に酸化膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により、図3(B)に示すように、マスク321、322を形成する。マスク321は、後にnチャネル型TFTとなる第3の半導体領域313、第4の半導体領域311の全部を覆っている。一方、マスク322は、後にpチャネル型TFTとなる第3の半導体領域314の一部を覆っている。このとき、第1のマスク322は、後に形成されるpチャネル型TFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。   Next, after an oxide film is formed on the surfaces of the third semiconductor regions 313 and 314 and the fourth semiconductor regions 311 and 312, masks 321 and 322 are formed by a photolithography process as illustrated in FIG. To do. The mask 321 covers all of the third semiconductor region 313 and the fourth semiconductor region 311 that will be n-channel TFTs later. On the other hand, the mask 322 covers a part of the third semiconductor region 314 to be a p-channel TFT later. At this time, the first mask 322 is preferably narrower than the channel length of a p-channel TFT to be formed later.

次に、第3の半導体領域314の露出部に、3族元素(13族元素、以下、アクセプタ
ー元素と示す。)を添加し、p型不純物領域324を形成する。このとき第1のマスク322に覆われる領域は、n型不純物領域325として残存する。
Next, a Group 3 element (Group 13 element, hereinafter referred to as an acceptor element) is added to the exposed portion of the third semiconductor region 314 to form a p-type impurity region 324. At this time, the region covered with the first mask 322 remains as the n-type impurity region 325.

つぎに、第1のマスク321、322を除去した後、第3の半導体領域313及び1アクセプター元素が添加された第1の半導体領域314を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、LRTA、GRTA、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。ここでは、550度で1時間加熱する。   Next, after the first masks 321 and 322 are removed, the third semiconductor region 313 and the first semiconductor region 314 to which one acceptor element is added are heated to activate the impurity element. As a heating method, LRTA, GRTA, furnace annealing, or the like can be used as appropriate. Here, heating is performed at 550 degrees for 1 hour.

次に、図3(C)に示すように、実施形態1と同様に、第2の導電層331、332を形成する。次に、第2の導電層331、332をマスクとして、ソース領域及びドレイン領域343、344を形成する。次に、第2の導電層331、332及び第5の半導体領域341、342表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。   Next, as illustrated in FIG. 3C, second conductive layers 331 and 332 are formed as in the first embodiment. Next, source and drain regions 343 and 344 are formed using the second conductive layers 331 and 332 as masks. Next, it is preferable to form passivation films 140 and 144 on the surfaces of the second conductive layers 331 and 332 and the fifth semiconductor regions 341 and 342.

以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、単チャネルTFTで形成される駆動回路と比較して、低電圧駆動が可能なCMOSを形成することが可能である。更には、ドナー型元素(例えば、リン)と比較してアクセプター型元素(例えば、ボロン)は原子半径が小さいため、比較的低い加速電圧及び濃度で、半導体膜中にアクセプター型元素を添加することが可能である。本実施形態では、アクセプター型元素のみ半導体膜に添加しているため、従来のCOMS回路の作製工程と比較して、短時間で、かつ省エネルギー作製することが可能であり、この結果低コスト化が可能である。   Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in Embodiment 1 can be obtained. In addition, it is possible to form a CMOS that can be driven at a lower voltage than a drive circuit formed of a single channel TFT. Furthermore, since the acceptor element (e.g., boron) has a smaller atomic radius than the donor element (e.g., phosphorus), the acceptor element is added to the semiconductor film at a relatively low acceleration voltage and concentration. Is possible. In this embodiment, since only the acceptor element is added to the semiconductor film, it can be manufactured in a shorter time and with less energy compared with the manufacturing process of the conventional COMS circuit. As a result, the cost can be reduced. Is possible.

(実施形態4)
本実施形態では、実施形態3と異なるゲッタリング工程により形成された結晶性半導体膜を有するnチャネル型TFT及びpチャネル型の作製工程について、図4を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an n-channel TFT and a p-channel manufacturing process including a crystalline semiconductor film formed by a gettering process different from that in Embodiment 3 will be described with reference to FIGS.

実施形態1に従って、基板101上に第1の導電層301、302を形成する。次に、実施形態1に従って、図1(B)に示すような、触媒元素を有する第1の結晶性半導体膜を形成した後、第1の結晶性半導体膜表面に数nmの絶縁膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程により第1のマスクを形成し、第1の結晶性半導体膜を所望の形状にエッチングして、第1の半導体領域401、402を形成する。   In accordance with Embodiment Mode 1, first conductive layers 301 and 302 are formed over the substrate 101. Next, in accordance with Embodiment 1, after forming a first crystalline semiconductor film having a catalytic element as shown in FIG. 1B, an insulating film having a thickness of several nm is formed on the surface of the first crystalline semiconductor film. To do. Next, a first mask is formed by a photolithography process, and the first crystalline semiconductor film is etched into a desired shape, so that first semiconductor regions 401 and 402 are formed.

次に、図4(B)に示すように、第1の半導体領域401、402上に、フォトリソグラフィ工程により、第2のマスクを形成した後、第1の半導体領域の露出部にドナー型元素を添加する。このとき、ドナー型元素が添加された領域をn型不純物領域406、407と示す。ここでは、イオンドーピング法によりリンを添加する。なお、第2のマスクに覆われた第1の半導体領域には、リンは添加されないが触媒元素は含まれている。   Next, as illustrated in FIG. 4B, a second mask is formed over the first semiconductor regions 401 and 402 by a photolithography process, and then a donor-type element is formed in an exposed portion of the first semiconductor region. Add. At this time, regions to which the donor element is added are denoted as n-type impurity regions 406 and 407. Here, phosphorus is added by an ion doping method. Note that the first semiconductor region covered with the second mask does not contain phosphorus but contains a catalytic element.

次に、第1の半導体領域を加熱して、図4(C)の矢印で示すように、第1の半導体領域に含まれる触媒元素を、n型不純物領域406、407に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。ここでは、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第1の半導体領域をソース領域及びドレイン領域413、414と示し、金属元素濃度が低減された第1の半導体領域をチャネル形成領域411と示す。なお、第3の半導体領域及び第4の半導体領域は、それぞれゲッタリング工程の加熱により結晶性化されており、また、n型不純物領域406、407中に含まれるドナー型元素は活性化されている。   Next, the first semiconductor region is heated, and the catalyst element contained in the first semiconductor region is moved to the n-type impurity regions 406 and 407 as shown by arrows in FIG. Gettering elements. Here, the first semiconductor region to which the metal catalyst after gettering has moved is referred to as a source region and drain regions 413 and 414, and the first semiconductor region in which the metal element concentration is reduced is referred to as a channel formation region 411. Note that the third semiconductor region and the fourth semiconductor region are each crystallized by heating in the gettering step, and the donor-type element contained in the n-type impurity regions 406 and 407 is activated. Yes.

次に、フォトリソグラフィ工程により、図4(D)に示すように、第3のマスク421、422を形成する。第3のマスク421は、後にnチャネル型TFTとなるチャネル形成領域411及びn型不純物領域413の全部を覆っている。一方、第3のマスク422は、後にpチャネル型TFTとなるチャネル形成領域412の一部又は全部を覆っている。このとき、第3のマスク422は、後に形成されるpチャネル型TFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。   Next, as shown in FIG. 4D, third masks 421 and 422 are formed by a photolithography process. The third mask 421 covers all of the channel formation region 411 and the n-type impurity region 413 that will later become n-channel TFTs. On the other hand, the third mask 422 covers part or all of the channel formation region 412 to be a p-channel TFT later. At this time, the third mask 422 is preferably narrower than the channel length of a p-channel TFT to be formed later.

次に、n型不純物領域414及びチャネル形成領域412の露出部に、アクセプター元素を添加し、p型不純物領域424を形成する。このとき、n型不純物領域414の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。   Next, an acceptor element is added to the exposed portions of the n-type impurity region 414 and the channel formation region 412 to form a p-type impurity region 424. At this time, a p-type impurity region can be formed by adding an acceptor element so that the concentration is 2 to 10 times that of the n-type impurity region 414.

つぎに、第3のマスク421、422を除去した後、n型不純物領域414及びp型不純物領域424を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、LRTA、GRTA、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。ここでは、550度で1時間加熱する。   Next, after the third masks 421 and 422 are removed, the n-type impurity region 414 and the p-type impurity region 424 are heated to activate the impurity element. As a heating method, LRTA, GRTA, furnace annealing, or the like can be used as appropriate. Here, heating is performed at 550 degrees for 1 hour.

次に、図4(D)に示すように、実施形態1と同様に、第2の導電層331、332を形成する。この後、チャネル形成領域411、412の一部をエッチングしてもよい。次に、第2の導電層331、332及びチャネル形成領域411、412の表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。   Next, as illustrated in FIG. 4D, second conductive layers 331 and 332 are formed as in the first embodiment. Thereafter, part of the channel formation regions 411 and 412 may be etched. Next, it is preferable to form passivation films 140 and 144 on the surfaces of the second conductive layers 331 and 332 and the channel formation regions 411 and 412.

以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。更には、実施形態3と比較して、成膜工程が削減できるため、スループットを向上させることが可能である。   Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in Embodiment 1 can be obtained. Further, since the number of film formation steps can be reduced as compared with Embodiment Mode 3, throughput can be improved.

(実施形態5)
本実施形態においては、実施形態2を用いてゲッタリング工程を行った結晶性半導体膜を用いてnチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図5を用いて形成する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, a step of forming an n-channel TFT and a p-channel TFT on the same substrate using the crystalline semiconductor film subjected to the gettering step using Embodiment Mode 2 is formed using FIG.

実施形態1の工程にしたがって、基板101上に第1の導電層301、302を形成する。次に、実施形態2の工程にしたがって第1の結晶性半導体膜と、希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成する。次に、第1の結晶性半導体膜及び第2の半導体膜を実施形態1と同様の手法により加熱して、図5(A)の矢印で示すように、第1の結晶性半導体膜に含まれる触媒元素を第2の半導体膜に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。触媒元素がゲッタリングされた第1の結晶性半導体膜を第2の結晶性半導体膜501と示す。また、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第2の半導体膜も同様に結晶化されているため、第3の結晶性半導体膜502と示す。   First conductive layers 301 and 302 are formed over the substrate 101 in accordance with the steps of Embodiment Mode 1. Next, a first crystalline semiconductor film and a second semiconductor film containing a rare gas element are formed according to the steps of Embodiment Mode 2. Next, the first crystalline semiconductor film and the second semiconductor film are heated by a method similar to that in Embodiment 1 and are included in the first crystalline semiconductor film as indicated by arrows in FIG. The catalytic element is moved to the second semiconductor film to getter the catalytic element. The first crystalline semiconductor film in which the catalytic element is gettered is referred to as a second crystalline semiconductor film 501. In addition, since the second semiconductor film to which the metal catalyst after gettering has moved is also crystallized in the same manner, it is referred to as a third crystalline semiconductor film 502.

次に、図6(B)に示すように、第3の結晶性半導体膜502をエッチングした後、第2の結晶性半導体膜501表面に数nmの絶縁膜を成膜する。次に、フォトリソグラフィ工程により、第1のマスクを形成して第2の結晶性半導体膜をエッチングして第1の半導体領域511、512を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程により第2のマスク513、514を形成する。第2のマスク513は、後にnチャネル型TFTのチャネル形成領域となる部分を覆っている。一方、第2のマスク514は、後にpチャネル型TFTとなる第1の半導体領域512の全部を覆っている。次に、第1の半導体領域511の露出部にドナー型元素を添加する。このとき、ドナー型元素が添加された領域をn型不純物領域516と示す。また、第2のマスク513に覆われた領域はチャネル形成領域517として機能する。   Next, as shown in FIG. 6B, after the third crystalline semiconductor film 502 is etched, an insulating film having a thickness of several nm is formed on the surface of the second crystalline semiconductor film 501. Next, a first mask is formed by a photolithography process, and the second crystalline semiconductor film is etched to form first semiconductor regions 511 and 512. Next, second masks 513 and 514 are formed by a photolithography process. The second mask 513 covers a portion that later becomes a channel formation region of the n-channel TFT. On the other hand, the second mask 514 covers the entire first semiconductor region 512 that will later become a p-channel TFT. Next, a donor-type element is added to the exposed portion of the first semiconductor region 511. At this time, a region to which the donor element is added is referred to as an n-type impurity region 516. The region covered with the second mask 513 functions as a channel formation region 517.

次に、第2のマスク513、514をエッチングした後、新たに第3のマスク521、522を形成する。第3のマスク521は、後にnチャネル型TFTとなるチャネル形成領域411及びn型不純物領域413の全部を覆っている。一方、第3のマスク422は、後にpチャネル型TFTのチャネル形成領域となる領域を覆う。   Next, after the second masks 513 and 514 are etched, new third masks 521 and 522 are formed. The third mask 521 covers all of the channel formation region 411 and the n-type impurity region 413 that will be n-channel TFTs later. On the other hand, the third mask 422 covers a region to be a channel formation region of the p-channel TFT later.

次に、半導体領域512の露出部に、アクセプター元素を添加し、p型不純物領域524を形成する。また、第3のマスク522に覆われた領域はチャネル形成領域525として機能する。つぎに、第3のマスク521、522を除去した後、n型不純物領域516及びp型不純物領域524を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、LRTA、GRTA、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。   Next, an acceptor element is added to the exposed portion of the semiconductor region 512 to form a p-type impurity region 524. Further, the region covered with the third mask 522 functions as a channel formation region 525. Next, after removing the third masks 521 and 522, the n-type impurity region 516 and the p-type impurity region 524 are heated to activate the impurity element. As a heating method, LRTA, GRTA, furnace annealing, or the like can be used as appropriate.

次に、図5(D)に示すように、実施形態1と同様に、第2の導電層331、332を形成する。この後、チャネル形成領域517、525の一部をエッチングしてもよい。次に、第2の導電層331、332及びチャネル形成領域411、412の表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。   Next, as illustrated in FIG. 5D, second conductive layers 331 and 332 are formed as in Embodiment 1. Thereafter, part of the channel formation regions 517 and 525 may be etched. Next, it is preferable to form passivation films 140 and 144 on the surfaces of the second conductive layers 331 and 332 and the channel formation regions 411 and 412.

以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。   Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in Embodiment 1 can be obtained.

(実施形態6)
本実施形態では実施形態3の変形例を用いて、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を、図6を用いて形成する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a process of forming an n-channel TFT and a p-channel TFT on the same substrate using a modification of the third embodiment is formed using FIG.

実施形態3にしたがって、図6(A)に示すように、触媒元素及びドナー型元素を有する第3の半導体領域313、314及び第4の半導体領域311、312を形成する。次に、図6(B)に示すように、第1のマスク321を形成した後、第3の半導体領域314にアクセプター型元素を添加してp型不純物領域601を形成する。このとき、n型不純物領域314の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。また、アクセプター型元素としてボロンを用いた場合、分子半径が小さいため、第3の半導体領域より深いところまで添加される。このため、添加条件によっては、第4の半導体領域の上部にボロンが添加される。この後、第3の半導体領域313及びp型不純物領域601を加熱して、アクセプター型元素及びドナー型元素を活性化する。   According to Embodiment 3, as shown in FIG. 6A, third semiconductor regions 313 and 314 and fourth semiconductor regions 311 and 312 having a catalyst element and a donor element are formed. Next, as illustrated in FIG. 6B, after the first mask 321 is formed, an acceptor element is added to the third semiconductor region 314 to form a p-type impurity region 601. At this time, a p-type impurity region can be formed by adding an acceptor element so that the concentration is 2 to 10 times that of the n-type impurity region 314. Further, when boron is used as the acceptor element, the molecular radius is small, so that it is added deeper than the third semiconductor region. For this reason, boron is added to the upper portion of the fourth semiconductor region depending on the addition conditions. Thereafter, the third semiconductor region 313 and the p-type impurity region 601 are heated to activate the acceptor-type element and the donor-type element.

次に、実施形態3にしたがって第2の導電層311、312を形成する。次に、第2の導電層311、312をマスクとして、第3の半導体領域313及びp型不純物領域601の露出部をエッチングして、図6(D)に示すようなソース領域及びドレイン領域343、622、及びチャネル形成領域として機能する第5の半導体領域341、611を形成することができる。この後、第2の導電層331、332及びチャネル形成領域411、412の表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。   Next, second conductive layers 311 and 312 are formed according to the third embodiment. Next, the exposed portions of the third semiconductor region 313 and the p-type impurity region 601 are etched using the second conductive layers 311 and 312 as a mask to form a source region and a drain region 343 as shown in FIG. 622 and fifth semiconductor regions 341 and 611 functioning as channel formation regions can be formed. After that, it is preferable to form passivation films 140 and 144 on the surfaces of the second conductive layers 331 and 332 and the channel formation regions 411 and 412.

以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。更には、実施形態3と同様に、アクセプター型元素のみ半導体膜に添加しているため、従来のCOMS回路の作製工程と比較して、短時間で、かつ省エネルギー作製することが可能であり、この結果低コスト化が可能である Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in Embodiment 1 can be obtained. Furthermore, since only the acceptor-type element is added to the semiconductor film as in the third embodiment, it can be manufactured in a shorter time and with less energy compared to the manufacturing process of the conventional COMS circuit. As a result, the cost can be reduced.

(実施形態7)
本実施形態では、上記実施形態において、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極との端部の位置関係、即ちゲート電極の幅とチャネル長の大きさの関係について、図7及び図8を用いて説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, the positional relationship between the end portions of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, that is, the relationship between the width of the gate electrode and the size of the channel length in the above embodiment is described with reference to FIGS. To do.

図7(A)は、ゲート電極102上をソース電極及びドレイン電極の端部がz1だけ重なっている。ここでは、ゲート電極102と、ソース電極及びドレイン電極とが重なっている領域をオーバーラップ領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極の幅y1がチャネル長x1よりも大きい。オーバーラップ領域の幅z1は、(y1-x1)/2で表される。このようなオーバーラップ領域を有するnチャネルTFTは、ソース電極及びドレイン電極と、半導体領域との間に、図9(B)で示すようなn+領域とn-領域とを有することが好ましい。この構造により、電界の緩和効果が大きくなり、ホットキャリア耐性を高めることが可能となる。   In FIG. 7A, the end portions of the source electrode and the drain electrode are overlapped on the gate electrode 102 by z1. Here, a region where the gate electrode 102 overlaps with the source electrode and the drain electrode is referred to as an overlap region. That is, the width y1 of the gate electrode is larger than the channel length x1. The width z1 of the overlap region is represented by (y1−x1) / 2. An n-channel TFT having such an overlap region preferably has an n + region and an n − region as shown in FIG. 9B between the source and drain electrodes and the semiconductor region. With this structure, the effect of relaxing the electric field is increased, and hot carrier resistance can be increased.

図7(B)は、ゲート電極102の端部と、ソース電極及びドレイン電極の端部が一致している。即ち、ゲート電極の幅y2とチャネル長x2とが等しい。     In FIG. 7B, the end portion of the gate electrode 102 is aligned with the end portions of the source electrode and the drain electrode. That is, the gate electrode width y2 is equal to the channel length x2.

図7(C)は、ゲート電極102とソース電極及びドレイン電極の端部とがz3だけ離れている。ここでは、ここでは、ゲート電極102と、ソース電極及びドレイン電極とが離れている領域をオフセット領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極の幅y3がチャネル長x3よりも小さい。オフセット領域の幅z3は、(x3-y3)/2で表される。このような構造のTFTは、オフ電流を低減することができるため、該TFTを表示装置のスイッチング素子として用いた場合、コントラストを向上させることができる。   In FIG. 7C, the gate electrode 102 and the end portions of the source electrode and the drain electrode are separated by z3. Here, a region where the gate electrode 102 is separated from the source electrode and the drain electrode is referred to as an offset region. That is, the width y3 of the gate electrode is smaller than the channel length x3. The width z3 of the offset area is represented by (x3-y3) / 2. Since the TFT having such a structure can reduce off-state current, contrast can be improved when the TFT is used as a switching element of a display device.

図8(A)は、ゲート電極の幅y4は、チャネル長x4よりも大きい。また、ゲート電極102の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とが一致し、ゲート電極102の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz4だけ重なっている。オーバーラップ領域の幅z4は、(y4-x4)で表される。   In FIG. 8A, the width y4 of the gate electrode is larger than the channel length x4. In addition, the first end portion of the gate electrode 102 and one end portion of the source electrode or the drain electrode coincide with each other, and the second end portion of the gate electrode 102 and the other end portion of the source electrode or the drain electrode correspond to z4. Only overlap. The width z4 of the overlap region is represented by (y4-x4).

図8(B)は、ゲート電極の幅y5は、チャネル長x5よりも大きい。また、ゲート電極102の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とが一致し、ゲート電極102の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz5だけ離れている。オフセット領域の幅z5は、(x5-y5)で表される。ゲート電極102の第1の端部と端部が一致する電極をソース電極とし、オフセット領域を有する電極をドレイン電極とすることで、ドレイン電極付近での電界緩和が可能となる。   In FIG. 8B, the width y5 of the gate electrode is larger than the channel length x5. In addition, the first end portion of the gate electrode 102 and one end portion of the source electrode or the drain electrode coincide with each other, and the second end portion of the gate electrode 102 and the other end portion of the source electrode or the drain electrode become z5. Just away. The width z5 of the offset area is represented by (x5-y5). By using the electrode having the first end portion and the end portion of the gate electrode 102 as the source electrode and the electrode having the offset region as the drain electrode, electric field relaxation in the vicinity of the drain electrode can be achieved.

図8(C)は、ゲート電極102の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とがz6だけ重なり、ゲート電極102の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz7だけ離れている。ゲート電極102オーバーラップ領域を有する電極をソース電極とし、オフセット領域を有する電極をドレイン電極とすることで、ドレイン電極付近での電界緩和が可能となる。   In FIG. 8C, the first end portion of the gate electrode 102 overlaps with one end portion of the source electrode or the drain electrode by z6, and the second end portion of the gate electrode 102 and the other end of the source electrode or drain electrode overlap with each other. Is separated by z7. By using the electrode having the overlap region of the gate electrode 102 as the source electrode and the electrode having the offset region as the drain electrode, electric field relaxation in the vicinity of the drain electrode can be achieved.

さらには、半導体領域が複数のゲート電極を覆ういわゆるマルチゲート構造のTFTとしても良い。この様な構造のTFTも、オフ電流を低減することができる。   Further, a TFT having a so-called multi-gate structure in which the semiconductor region covers a plurality of gate electrodes may be used. A TFT having such a structure can also reduce off-state current.

(実施形態8)
上記実施形態1乃至3、及び6において、ドナー型元素が含まれる半導体膜を、図25に示すように、低濃度のドナー型元素が含まれる半導体膜145、及び高濃度のドナー型元素が含まれる半導体膜142の2層構造としても良い。このような積層構造にすることにより、図25に示すように、LDD領域145を有するTFTを形成することが可能となる。この結果、電界の緩和効果が大きくなり、ホットキャリア耐性を高めたTFTを形成することが可能となる。
(Embodiment 8)
In Embodiments 1 to 3 and 6, the semiconductor film containing a donor-type element includes a semiconductor film 145 containing a low-concentration donor-type element and a high-concentration donor-type element as shown in FIG. A two-layer structure of the semiconductor film 142 may be used. With such a stacked structure, a TFT having an LDD region 145 can be formed as shown in FIG. As a result, the effect of relaxing the electric field is increased, and it is possible to form a TFT with improved hot carrier resistance.

(実施形態9)
上記実施形態において、チャネル形成領域表面に対して垂直な端部を有するソース電極及びドレイン電極を示したが、この構造に限定されない。図26(A)に示すように、チャネル形成領域表面に対して90度より大きく、180度未満、好ましくは95〜135度を有する端部であってもよい。また、ソース電極とチャネル形成領域表面との角度をθ1、ドレイン電極とチャネル形成領域表面との角度をθ2とすると、θ1とθ2が等しくてもよい。また、異なっていてもよい。このような形状のソース電極及びドレイン電極は、ドライエッチング法により形成することが可能である。
(Embodiment 9)
In the above embodiment, the source electrode and the drain electrode having end portions perpendicular to the surface of the channel formation region are shown; however, the present invention is not limited to this structure. As shown in FIG. 26 (A), it may be an end portion that is greater than 90 degrees and less than 180 degrees, preferably 95 to 135 degrees with respect to the channel formation region surface. Further, if the angle between the source electrode and the channel formation region surface is θ1, and the angle between the drain electrode and the channel formation region surface is θ2, θ1 and θ2 may be equal. It may be different. The source electrode and the drain electrode having such a shape can be formed by a dry etching method.

一方、図26(B)に示すように、チャネル形成領域表面に対して0度より大きく、90度未満、好ましくは45〜85度を有する端部であってもよい。また、ソース電極とチャネル形成領域表面との角度をθ3、ドレイン電極とチャネル形成領域表面との角度をθ4とすると、θ3とθ4が等しくてもよい。また、異なっていてもよい。このような形状のソース電極及びドレイン電極は、ウエットエッチング法により形成することが可能である。   On the other hand, as shown in FIG. 26 (B), it may be an end portion that is larger than 0 degree and smaller than 90 degrees, preferably 45 to 85 degrees with respect to the channel formation region surface. Further, if the angle between the source electrode and the channel formation region surface is θ3, and the angle between the drain electrode and the channel formation region surface is θ4, θ3 and θ4 may be equal. It may be different. The source electrode and the drain electrode having such a shape can be formed by a wet etching method.

(実施形態10)
本実施形態では、上記実施形態に適応可能な半導体膜の結晶化工程を図27及び図28を用いて説明する。図27(A)に示すように半導体膜106上に絶縁膜で形成されるマスク2701を形成し、選択的に触媒元素層2705を形成して、半導体膜の結晶化を行っても良い。半導体膜を加熱すると、図27(B)の矢印で示すように、触媒元素層と半導体膜との接触部分から、基板の表面に平行な方向へ結晶成長が発生する。なお、触媒元素層2705から、かなり離れた部分では結晶化は行われず、非晶質部分が残存する。
(Embodiment 10)
In this embodiment, a semiconductor film crystallization process applicable to the above embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 27A, a semiconductor film may be crystallized by forming a mask 2701 formed of an insulating film over the semiconductor film 106 and selectively forming a catalytic element layer 2705. When the semiconductor film is heated, crystal growth occurs in a direction parallel to the surface of the substrate from a contact portion between the catalytic element layer and the semiconductor film, as indicated by an arrow in FIG. Note that crystallization is not performed in a portion considerably away from the catalyst element layer 2705, and an amorphous portion remains.

また、図28(A)に示すように、マスクを用いず、液滴吐出法により選択的に触媒元素層2805を形成して、上記結晶化を行ってもよい。図28(B)は、図28(A)の上面図である。また、図28(D)は、図28(C)の上面図である。半導体膜の結晶化を行うと図28(C)及び図28(D)に示すように、触媒元素層と半導体膜との接触部分から、基板の表面に平行な方向へ結晶成長が発生する。ここでも、触媒元素層2705から、かなり離れた部分では結晶化は行われず、非晶質部分2807が残存する。   Alternatively, as shown in FIG. 28A, the crystallization may be performed by selectively forming a catalytic element layer 2805 by a droplet discharge method without using a mask. FIG. 28B is a top view of FIG. FIG. 28D is a top view of FIG. When the semiconductor film is crystallized, crystal growth occurs in the direction parallel to the surface of the substrate from the contact portion between the catalytic element layer and the semiconductor film, as shown in FIGS. Again, crystallization is not performed at a portion far away from the catalyst element layer 2705, and an amorphous portion 2807 remains.

このように、基板に平行な方向への結晶成長を横成長またはラテラル成長と称する。
横成長により大粒径の結晶粒を形成することができるため、より高い移動度を有するTFTを形成することができる。
Thus, crystal growth in a direction parallel to the substrate is referred to as lateral growth or lateral growth.
Since large crystal grains can be formed by lateral growth, a TFT having higher mobility can be formed.

次に、アクティブマトリクス基板及びそれを有する表示装置の作製方法について図11〜図14、及び図29を用いて説明する。本実施例では、表示装置として液晶表示装置を用いて説明する。図14及び図29は、アクティブマトリクス基板における平面図であり、駆動回路部A−A‘、及び画素部B-B’に対応する縦断面構造を図11〜13に模式的に示す。   Next, a method for manufacturing an active matrix substrate and a display device having the active matrix substrate will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a liquid crystal display device is used as a display device. FIGS. 14 and 29 are plan views of the active matrix substrate. FIGS. 11 to 13 schematically show longitudinal sectional structures corresponding to the drive circuit portion A-A ′ and the pixel portion B-B ′.

図11(A)に示すように、基板800上に膜厚100〜200nmの第1の導電膜を成膜する。ここでは、基板800にガラス基板を用い、その表面上に第1の導電膜として、膜厚150nmのタングステン膜をスパッタリング法により成膜する。次に、第1のフォトマスクを用いて、第1の導電膜をエッチングして第1の導電層801〜804を形成する。ここでは、ドライエッチング法によりタングステン膜をエッチングして、第1の導電層801〜804であるタングステン層を形成する。なお、第1の導電層はゲート電極として機能する。   As shown in FIG. 11A, a first conductive film with a thickness of 100 to 200 nm is formed over a substrate 800. Here, a glass substrate is used as the substrate 800, and a 150-nm-thick tungsten film is formed as a first conductive film over the surface by a sputtering method. Next, using the first photomask, the first conductive film is etched to form first conductive layers 801 to 804. Here, the tungsten film is etched by a dry etching method to form a tungsten layer which is the first conductive layers 801 to 804. Note that the first conductive layer functions as a gate electrode.

次に、基板800及び第1の導電層801〜804表面上に、第1の絶縁膜を形成する。ここでは、第1の絶縁膜として、膜厚50nmの膜厚100nm窒化珪素膜805及び酸化窒化珪素膜(SiON(O>N)806を、CVD法により積層させて形成する。なお、第1の絶縁膜はゲート絶縁膜として機能する。このとき、窒化珪素膜と酸化窒化珪素膜とを、大気に解放せず原料ガスの切り替えのみで連続成膜することが好ましい。   Next, a first insulating film is formed over the surface of the substrate 800 and the first conductive layers 801 to 804. Here, as the first insulating film, a 50 nm-thickness 100 nm silicon nitride film 805 and a silicon oxynitride film (SiON (O> N) 806) are stacked by a CVD method. The insulating film functions as a gate insulating film, and at this time, it is preferable that the silicon nitride film and the silicon oxynitride film be continuously formed only by switching the source gas without being released to the atmosphere.

次に、第1の絶縁膜上に、膜厚10〜100nmの非晶質半導体膜807を形成する。ここでは、膜厚100nmのアモルファスシリコン膜をCVD法により成膜する。次に、非晶質半導体膜807表面上に、触媒元素を含む溶液808を塗布する。ここでは、100ppmのニッケル触媒を含む溶液をスピンコーティング法により塗布する。次に、非晶質半導体膜807を加熱して図11(B)に示すような、結晶性半導体膜811を形成する。なお、結晶性半導体膜811には触媒元素が含まれる。ここでは、電気炉を用い、500度で1時間加熱して半導体膜膜中の水素出しを行った後、550度で4時間加熱してニッケルを含む結晶性シリコン膜を形成する。次に、後のTFTのチャネル領域となる領域にp型またはn型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。   Next, an amorphous semiconductor film 807 with a thickness of 10 to 100 nm is formed over the first insulating film. Here, an amorphous silicon film with a thickness of 100 nm is formed by a CVD method. Next, a solution 808 containing a catalytic element is applied over the surface of the amorphous semiconductor film 807. Here, a solution containing 100 ppm of nickel catalyst is applied by spin coating. Next, the amorphous semiconductor film 807 is heated to form a crystalline semiconductor film 811 as shown in FIG. Note that the crystalline semiconductor film 811 contains a catalyst element. Here, using an electric furnace, the semiconductor film is dehydrogenated by heating at 500 ° C. for 1 hour, and then heated at 550 ° C. for 4 hours to form a crystalline silicon film containing nickel. Next, a channel doping step of adding a p-type or n-type impurity element at a low concentration to a region to be a channel region of the subsequent TFT is performed over the entire surface or selectively.

次に、触媒元素を含む結晶性半導体膜811表面上に、膜厚100nmのドナー型元素を含む半導体膜812を成膜する。ここでは、シランガスと、0.5%フォスフィンガス(流量比シラン/フォスフィンが10/17)とを用いて、リンを有するアモルファスシリコン膜を成膜する。   Next, a semiconductor film 812 containing a donor-type element with a thickness of 100 nm is formed over the surface of the crystalline semiconductor film 811 containing the catalyst element. Here, an amorphous silicon film containing phosphorus is formed using silane gas and 0.5% phosphine gas (flow ratio silane / phosphine is 10/17).

次に、結晶性半導体膜811及びドナー型元素を含む半導体膜812を加熱して、触媒元素をゲッタリングするとともに、ドナー型元素を活性化する。即ち、触媒元素を含む結晶性半導体膜811中の触媒元素を、ドナー型元素を含む半導体膜812へ移動させる。このときの触媒元素濃度が低減された結晶性半導体膜を図11(C)の813で示す。ここでは、結晶性シリコン膜となる。また、触媒元素が移動した、ドナー型元素を含む半導体膜も加熱により結晶性半導体膜となる。即ち、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜となる。これを、図11(C)の814で示す。ここでは、ニッケル及びリンを含む結晶性シリコン膜となる。 Next, the crystalline semiconductor film 811 and the semiconductor film 812 containing a donor element are heated to getter the catalytic element and activate the donor element. That is, the catalyst element in the crystalline semiconductor film 811 containing a catalyst element is moved to the semiconductor film 812 containing a donor-type element. A crystalline semiconductor film in which the concentration of the catalytic element is reduced is indicated by 813 in FIG. Here, a crystalline silicon film is formed. In addition, a semiconductor film containing a donor element to which the catalyst element has moved also becomes a crystalline semiconductor film by heating. That is, a crystalline semiconductor film containing a catalytic element and a donor element is obtained. This is indicated by 814 in FIG. Here, a crystalline silicon film containing nickel and phosphorus is formed.

次に、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜814及び結晶性半導体膜と813を、第2のフォトマスクを用いて所望の形状にエッチングする。このときのエッチングされた触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜を第1の半導体領域824〜826、エッチングされた結晶性半導体膜813を第2の半導体領域821〜823と示す。   Next, the crystalline semiconductor film 814 containing a catalytic element and a donor element and the crystalline semiconductor film 813 are etched into a desired shape using a second photomask. At this time, the etched crystalline semiconductor film containing the catalytic element and the donor element is referred to as first semiconductor regions 824 to 826, and the etched crystalline semiconductor film 813 is referred to as second semiconductor regions 821 to 823.

次に、駆動回路において、一部のTFTのゲート電極とソース電極又はドレイン電極とを接続させるために、第3のフォトマスクを用いて第1の絶縁膜805、第2の絶縁膜806の一部をエッチングして、図29に示すようなコンタクトホール850を形成する。   Next, in the driver circuit, one of the first insulating film 805 and the second insulating film 806 is formed using a third photomask in order to connect the gate electrode and the source electrode or the drain electrode of some TFTs. The portion is etched to form a contact hole 850 as shown in FIG.

次に、図12(B)に示すように、基板上に形成された第1の絶縁膜806上に画素電極として機能する第2の導電層851を形成する。ここでは、第2の導電膜を成膜した後、第4のフォトマスクを使用して、第2の導電膜をエッチングして第2の導電層851を形成する。第2の導電層の材料としては、透光性を有する導電膜、又は反射性を有する導電膜があげられる。透光性を有する導電膜の材料としては、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ等が挙げられる。また、反射性を有する導電膜の材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、タンタル(Ta)などの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料、若しくは該金属の窒化物である窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、若しくは1〜20%のニッケルを含むアルミニウムなどが挙げられる。また、第2の導電膜の形成方法としては、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、塗布法等を適宜用いる。ここでは、膜厚110nmの酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)を成膜し、所望の形状にエッチングして第2の導電層851を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 12B, a second conductive layer 851 functioning as a pixel electrode is formed over the first insulating film 806 formed over the substrate. Here, after the second conductive film is formed, the second conductive film 851 is formed by etching the second conductive film using a fourth photomask. As a material for the second conductive layer, a light-transmitting conductive film or a reflective conductive film can be given. As a material for the light-transmitting conductive film, indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide added with gallium (GZO), indium tin oxide containing silicon oxide, or the like Is mentioned. In addition, as a material for the conductive film having reflectivity, a metal such as aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), and tantalum (Ta), or a concentration less than the stoichiometric composition ratio with the metal is used. Examples thereof include a metal material containing nitrogen, or titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN) which is a nitride of the metal, or aluminum containing 1 to 20% nickel. Further, as a method for forming the second conductive film, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, a coating method, or the like is appropriately used. Here, indium tin oxide (ITO) containing silicon oxide with a thickness of 110 nm is formed and etched into a desired shape, so that the second conductive layer 851 is formed.

次に、第1の半導体領域824〜826及び第2の導電層851、並びに第1の導電層802に接するように、膜厚100〜300nmの第3の導電膜を成膜する。ここでは、膜厚200nmのモリブデン膜をスパッタリング法により成膜する。次に、第5のフォトマスクを用いて、第3の導電膜を所望の形状にエッチングして、第3の導電層831〜835を形成する。ここでは、モリブデン膜をアルミニウム混酸を用いてウエットエッチング法によりエッチングし、第3の導電層を形成する。なお、第3の導電層831〜835はソース電極及びドレイン電極として機能する。   Next, a third conductive film with a thickness of 100 to 300 nm is formed so as to be in contact with the first semiconductor regions 824 to 826, the second conductive layer 851, and the first conductive layer 802. Here, a molybdenum film with a thickness of 200 nm is formed by a sputtering method. Next, using the fifth photomask, the third conductive film is etched into a desired shape, so that third conductive layers 831 to 835 are formed. Here, the third conductive layer is formed by etching the molybdenum film by wet etching using aluminum mixed acid. Note that the third conductive layers 831 to 835 function as a source electrode and a drain electrode.

次に、第3の導電層831〜835をマスクとして第1の半導体領域824〜826をエッチングしてソース領域及びドレイン領域835〜837を形成する。このとき、第2の半導体領域821〜823の一部もエッチングされる。エッチングされた半導体領域を第3の半導体領域840〜842は、チャネル形成領域として機能する。   Next, the first semiconductor regions 824 to 826 are etched using the third conductive layers 831 to 835 as masks to form source and drain regions 835 to 837. At this time, part of the second semiconductor regions 821 to 823 is also etched. The etched semiconductor regions function as third channel regions 840 to 842 as channel formation regions.

次に、図12(C)に示すように、第3の導電層及び第3の半導体領域表面上に第2の絶縁膜852及び第3の絶縁膜853を形成する。ここでは、第2の絶縁膜として水素を含む膜厚の150nm酸化窒化珪素膜(SiON(O>N)をCVD法により形成する。また、第3の絶縁膜として膜厚200nmの窒化珪素膜を、CVD法により成膜する。窒化珪素膜は、外部からの不純物をブロッキングする保護膜として機能する。   Next, as illustrated in FIG. 12C, a second insulating film 852 and a third insulating film 853 are formed over the surface of the third conductive layer and the third semiconductor region. Here, a 150-nm-thick silicon oxynitride film (SiON (O> N) containing hydrogen is formed by a CVD method as the second insulating film, and a 200-nm-thick silicon nitride film is formed as the third insulating film. The silicon nitride film functions as a protective film that blocks impurities from the outside.

次に、図示しないが接続端子部の配線上に形成された窒化珪素膜及び酸化窒化珪素膜をエッチングして、外部端子と接続するよう配線表面を露出する。   Next, although not shown, the silicon nitride film and the silicon oxynitride film formed on the wiring in the connection terminal portion are etched to expose the wiring surface so as to be connected to the external terminal.

次に、第3の半導体領域835〜837を加熱して水素化する。ここでは、窒素雰囲気で410℃1時間の加熱を行うことで、第2の絶縁膜852に含まれる水素が第3の半導体領域835〜837に添加され、水素化される。   Next, the third semiconductor regions 835 to 837 are heated and hydrogenated. Here, by performing heating at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, hydrogen contained in the second insulating film 852 is added to the third semiconductor regions 835 to 837 and hydrogenated.

なお、図12(C)の画素部の縦断面構造B−B‘の平面構造を図14に示すので同時に参照する。   Note that a planar structure of the vertical cross-sectional structure B-B ′ of the pixel portion in FIG. 12C is shown in FIG.

以上の工程により、nチャネル型TFT861、862で形成される駆動回路と、ダブルゲート803を有するnチャネルTFT862を有する画素部とで構成される、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。本実施例では、nチャネルTFTで駆動回路が形成されているため、pチャネルTFTを形成する必要がなく、工程数を削減することが可能である。   Through the above steps, an active matrix substrate of a liquid crystal display device including a driver circuit formed using n-channel TFTs 861 and 862 and a pixel portion including an n-channel TFT 862 having a double gate 803 can be formed. . In this embodiment, since the drive circuit is formed of n-channel TFTs, it is not necessary to form p-channel TFTs, and the number of processes can be reduced.

次に、図13に示すように、窒化珪素膜853を覆うように印刷法やスピンコート法により、絶縁膜を成膜し、ラビングを行って配向膜871を形成する。なお、斜方蒸着法により配向膜871を形成することで、低温で形成することが可能であり、耐熱性の低いプラスチック上に配向膜を形成することが可能である。   Next, as illustrated in FIG. 13, an insulating film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the silicon nitride film 853, and an alignment film 871 is formed by rubbing. Note that by forming the alignment film 871 by an oblique deposition method, the alignment film 871 can be formed at a low temperature, and the alignment film can be formed over a plastic having low heat resistance.

対向基板872上に第2の画素電極(対向電極)873及び配向膜874を形成する。次に、対向基板872上に閉ループ状のシール材を形成する。このとき、シール材は画素部の周辺の領域に液滴吐出法を用いて形成する。次に、ディスペンサ式(滴下式)により、シール材で形成された閉ループ内側に、液晶材料を滴下する。   A second pixel electrode (counter electrode) 873 and an alignment film 874 are formed over the counter substrate 872. Next, a closed loop sealing material is formed over the counter substrate 872. At this time, the sealing material is formed in a region around the pixel portion using a droplet discharge method. Next, a liquid crystal material is dropped inside the closed loop formed of the sealing material by a dispenser type (dropping type).

シール材には、フィラーが混入されていてもよく、さらに、対向基板872にはカラーフィルタや遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。     A filler may be mixed in the sealing material, and a color filter, a shielding film (black matrix), or the like may be formed on the counter substrate 872.

次に、真空中で、配向膜874及び第2の画素電極(対向電極)873が設けられた対向基板872とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、紫外線硬化を行って、液晶材料が充填された液晶層875を形成する。なお、液晶層875を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)の代わりに、対向基板を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶材料を注入するディップ式(汲み上げ式)を用いることができる。   Next, the counter substrate 872 provided with the alignment film 874 and the second pixel electrode (counter electrode) 873 and the active matrix substrate are bonded to each other in a vacuum, and ultraviolet curing is performed, so that a liquid crystal filled with a liquid crystal material is obtained. Layer 875 is formed. Note that as a method for forming the liquid crystal layer 875, a dip type (pumping type) in which a liquid crystal material is injected using a capillary phenomenon after the counter substrate is bonded can be used instead of the dispenser type (dropping type).

以上の工程により液晶表示パネルを作製することができる。なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線(ゲート配線)の間または画素部に設けてもよい。この場合、上記したTFTと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線層とダイオードのドレイン又はソース配線層とを接続することにより、ダイオードとして動作させることができる。   Through the above process, a liquid crystal display panel can be manufactured. Note that a protection circuit for preventing electrostatic breakdown, typically a diode or the like, may be provided between the connection terminal and the source wiring (gate wiring) or in the pixel portion. In this case, the TFT can be manufactured in the same process as the above TFT, and can be operated as a diode by connecting the gate wiring layer of the pixel portion and the drain or source wiring layer of the diode.

以上の工程により液晶表示装置を形成することができる。なお、実施形態1乃至実施形態10のいずれをも本実施例に適応することができる。   Through the above process, a liquid crystal display device can be formed. Note that any of Embodiment Modes 1 to 10 can be applied to this example.

本実施例では、本発明の半導体装置の一形態に相当する液晶表示装置パネルの外観について、図15を用いて説明する。図15(A)は、第1の基板1600と、第2の基板1604との間を第1のシール剤1605及び第2のシール剤1606によって封止されたパネルの上面図であり、図15(B)は、図15(A)のA−A’、及びB-B’それぞれにおける断面図に相当する。また、第1の基板1600に、実施例1で形成されたアクティブマトリクス基板を用いることが可能である。   In this embodiment, the appearance of a liquid crystal display device panel, which is one embodiment of the semiconductor device of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 15A is a top view of a panel in which a space between the first substrate 1600 and the second substrate 1604 is sealed with the first sealant 1605 and the second sealant 1606. FIG. FIG. 15B corresponds to a cross-sectional view taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. The active matrix substrate formed in Embodiment 1 can be used for the first substrate 1600.

図15(A)において、点線で示された1602は画素部、1603は走査線駆動回路である。また、実線で示された1601は信号線(ゲート線)駆動回路である。本実施例において、画素部1602、及び走査線駆動回路1603は第1のシール剤及び第2のシール剤で封止されている領域内にある。また、1601は信号線(ソース線)駆動回路であり、チップ状の信号線駆動回路が第1基板1600上に設けられている。   In FIG. 15A, 1602 indicated by a dotted line is a pixel portion, and 1603 is a scanning line driver circuit. Reference numeral 1601 indicated by a solid line is a signal line (gate line) drive circuit. In this embodiment, the pixel portion 1602 and the scan line driver circuit 1603 are in a region sealed with the first sealant and the second sealant. Reference numeral 1601 denotes a signal line (source line) driver circuit, and a chip-like signal line driver circuit is provided on the first substrate 1600.

また、1600は第1の基板、1604は第2の基板、1605及び1606はそれぞれ、密閉空間の間隔を保持するためのギャップ材が含有されている第1のシール剤及び第2のシール剤である。第1の基板1600と第2の基板1604とは第1のシール剤1605及び第2のシール剤1606によって封止されており、それらの間には液晶材料が充填されている。   Reference numeral 1600 denotes a first substrate, 1604 denotes a second substrate, and 1605 and 1606 denote a first sealant and a second sealant each containing a gap material for maintaining a space between the sealed spaces. is there. The first substrate 1600 and the second substrate 1604 are sealed with a first sealant 1605 and a second sealant 1606, and a liquid crystal material is filled therebetween.

次に、断面構造について図15(B)を用いて説明する。第1の基板1600上には駆動回路及び画素部が形成されており、TFTを代表とする半導体素子を複数有している。第2の基板1604表面には、カラーフィルター1621が設けられている。駆動回路として走査線駆動回路1603と画素部1602とを示す。なお、走査線駆動回路1603はnチャネル型TFT1612とpチャネル型TFT1613とを組み合わせたCMOS回路が形成される。なお、実施例1と同様に、単チャネルTFTによって駆動回路を形成しても良い。   Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the first substrate 1600 and have a plurality of semiconductor elements typified by TFTs. A color filter 1621 is provided on the surface of the second substrate 1604. A scan line driver circuit 1603 and a pixel portion 1602 are shown as driver circuits. Note that as the scan line driver circuit 1603, a CMOS circuit in which an n-channel TFT 1612 and a p-channel TFT 1613 are combined is formed. Note that the drive circuit may be formed of a single channel TFT as in the first embodiment.

本実施例においては、同一基板上に走査線駆動回路、及び画素部のTFTが形成されている。このため、表示装置の容積を縮小することができる。   In this embodiment, the scanning line driving circuit and the TFT of the pixel portion are formed on the same substrate. For this reason, the volume of the display device can be reduced.

画素部1601には、複数の画素が形成されており、各画素には液晶素子1615が形成されている。液晶素子1615は、第1の電極1616、第2の電極1618及びその間に充填されている液晶材料1619が重なっている部分である。液晶素子1615が有する第1の電極1616は、配線1617を介してTFT1611と電気的に接続されている。ここでは、配線1617を形成した後、第1の電極1615を形成しているが、実施例1に示すように第1の電極1616を形成した後、配線1617を形成してもよい。液晶素子1615の第2の電極1618は、第2の基板1604側に形成される。また、各画素電極表面には配向膜1630、1631が形成されている。   In the pixel portion 1601, a plurality of pixels are formed, and a liquid crystal element 1615 is formed in each pixel. The liquid crystal element 1615 is a portion where the first electrode 1616, the second electrode 1618, and the liquid crystal material 1619 filled therebetween overlap. A first electrode 1616 included in the liquid crystal element 1615 is electrically connected to the TFT 1611 through a wiring 1617. Although the first electrode 1615 is formed after the wiring 1617 is formed here, the wiring 1617 may be formed after the first electrode 1616 is formed as shown in Embodiment 1. The second electrode 1618 of the liquid crystal element 1615 is formed on the second substrate 1604 side. In addition, alignment films 1630 and 1631 are formed on the surface of each pixel electrode.

1622は柱状のスペーサであり、第1の電極1616と第2の電極1618との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。絶縁膜を所望の形状にエッチングして形成されている。なお、球状スペーサを用いていても良い。信号線駆動回路1601または画素部1601に与えられる各種信号及び電位は、接続配線1623を介して、FPC1609から供給されている。なお、接続配線1623とFPCとは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂1627で電気的に接続されている。なお、異方性導電膜又は異方性導電樹脂の代わりに半田等の導電性ペーストを用いてもよい。   Reference numeral 1622 denotes a columnar spacer, which is provided to control the distance (cell gap) between the first electrode 1616 and the second electrode 1618. The insulating film is formed by etching into a desired shape. A spherical spacer may be used. Various signals and potentials supplied to the signal line driver circuit 1601 or the pixel portion 1601 are supplied from the FPC 1609 through the connection wiring 1623. Note that the connection wiring 1623 and the FPC are electrically connected by an anisotropic conductive film or an anisotropic conductive resin 1627. Note that a conductive paste such as solder may be used instead of the anisotropic conductive film or the anisotropic conductive resin.

図示しないが、第1の基板1600及び第2の基板1604の一方又は両方の表面には、接着剤によって偏光板が固定されている。なお、偏光板には位相差板を設けた円偏光板又は楕円偏光板を用いてもよい。   Although not illustrated, a polarizing plate is fixed to one or both surfaces of the first substrate 1600 and the second substrate 1604 with an adhesive. Note that a circularly polarizing plate or an elliptically polarizing plate provided with a retardation plate may be used as the polarizing plate.

次に、アクティブマトリクス基板及びそれを有する表示装置の作製方法について図17〜図19を用いて説明する。本実施例では、表示装置として発光表示装置を用いて説明する。図19は、アクティブマトリクス基板の平面図であり、画素部のB−B‘に対応する縦断面構造を図17、及び図18に模式的に示す。また、平面図は図示しないが、駆動回路の縦断面構造を図17、及び図18のA−A‘に模式的に示す。   Next, a method for manufacturing an active matrix substrate and a display device having the active matrix substrate will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a light-emitting display device is used as the display device. FIG. 19 is a plan view of the active matrix substrate, and a vertical cross-sectional structure corresponding to B-B ′ of the pixel portion is schematically shown in FIGS. 17 and 18. Although not shown in the plan view, the longitudinal sectional structure of the drive circuit is schematically shown in A-A ′ of FIGS. 17 and 18.

図17(A)に示すように、実施例1と同様に基板900上に膜厚100〜200nmの第1の導電膜を成膜し、エッチングして第1の導電層901〜904を形成する。なお、第1の導電層はゲート電極として機能する。   As shown in FIG. 17A, a first conductive film having a thickness of 100 to 200 nm is formed over a substrate 900 and etched to form first conductive layers 901 to 904 as in Example 1. . Note that the first conductive layer functions as a gate electrode.

次に、基板900及び第1の導電層901〜904表面上に、第1の絶縁膜905、906を形成する。   Next, first insulating films 905 and 906 are formed on the surface of the substrate 900 and the first conductive layers 901 to 904.

次に、第1の絶縁膜上に、膜厚10〜100nmの非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜表面上に、触媒元素を含む溶液を塗布する。次に、非晶質半導体膜を加熱して結晶性半導体膜を形成する。なお、結晶性半導体膜には触媒元素が含まれる。次に、後のTFTのチャネル領域となる領域にp型またはn型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。   Next, an amorphous semiconductor film with a thickness of 10 to 100 nm is formed over the first insulating film, and a solution containing a catalytic element is applied over the surface of the amorphous semiconductor film. Next, the amorphous semiconductor film is heated to form a crystalline semiconductor film. Note that the crystalline semiconductor film contains a catalytic element. Next, a channel doping step of adding a p-type or n-type impurity element at a low concentration to a region to be a channel region of the subsequent TFT is performed over the entire surface or selectively.

次に、触媒元素を含む結晶性半導体膜907表面上に、膜厚100nmのドナー型元素を含む半導体膜908を成膜する。次に、結晶性半導体膜及びドナー型元素を含む半導体膜812を加熱して、触媒元素をゲッタリングするとともに、ドナー型元素を活性化する。即ち、触媒元素を含む結晶性半導体膜907中の触媒元素を、ドナー型元素を含む半導体膜へ移動させる。このときの触媒元素濃度が低減された結晶性半導体膜を図17(A)の907で示す。また、触媒元素が移動した、ドナー型元素を含む半導体膜も加熱により結晶性半導体膜となる。即ち、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜となる。これを、図17(A)の908で示す。   Next, a semiconductor film 908 containing a donor-type element with a thickness of 100 nm is formed over the surface of the crystalline semiconductor film 907 containing a catalytic element. Next, the crystalline semiconductor film and the semiconductor film 812 containing a donor element are heated to getter the catalyst element and activate the donor element. That is, the catalyst element in the crystalline semiconductor film 907 containing the catalyst element is moved to the semiconductor film containing the donor element. A crystalline semiconductor film in which the concentration of the catalytic element at this time is reduced is indicated by reference numeral 907 in FIG. In addition, a semiconductor film containing a donor element to which the catalyst element has moved also becomes a crystalline semiconductor film by heating. That is, a crystalline semiconductor film containing a catalytic element and a donor element is obtained. This is indicated by reference numeral 908 in FIG.

次に、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜907及び結晶性半導体膜908とを、第2のフォトマスクを用いて所望の形状にエッチングする。このときのエッチングされた触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜908を第1の半導体領域915〜918、エッチングされた結晶性半導体膜907を第2の半導体領域911〜914と示す。   Next, the crystalline semiconductor film 907 and the crystalline semiconductor film 908 containing a catalyst element and a donor element are etched into a desired shape using a second photomask. At this time, the etched crystalline semiconductor film 908 containing the catalytic element and the donor-type element is referred to as a first semiconductor region 915 to 918, and the etched crystalline semiconductor film 907 is referred to as a second semiconductor region 911 to 914.

次に、図17(C)に示すように、第3のフォトマスクを用いて第1のマスク920〜923を形成する。第1のマスク920は、第1の半導体領域915及び第2の半導体領域911全体を覆う。また、第1のマスク921は第1の半導体領域917及び第2の半導体領域913全体を覆う。これらの半導体領域は、後にnチャネル型TFTとして機能する。また、第1のマスク922、923は、それぞれ第1の半導体領域916、918の一部を覆う。このとき、第1のマスク922、923は、後に形成されるTFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。なお、第1の半導体領域916、918及びそれらに覆われる第2の半導体領域912、914は、後にpチャネルTFTとして機能する。   Next, as illustrated in FIG. 17C, first masks 920 to 923 are formed using a third photomask. The first mask 920 covers the entire first semiconductor region 915 and the second semiconductor region 911. Further, the first mask 921 covers the entire first semiconductor region 917 and the second semiconductor region 913. These semiconductor regions later function as n-channel TFTs. The first masks 922 and 923 cover parts of the first semiconductor regions 916 and 918, respectively. At this time, the first masks 922 and 923 are preferably narrower than the channel length of a TFT to be formed later. Note that the first semiconductor regions 916 and 918 and the second semiconductor regions 912 and 914 covered by the first semiconductor regions 916 and 918 later function as p-channel TFTs.

次に、第1の半導体領域912、914の露出部にアクセプター元素を添加し、p型不純物領域925、926、928、930を形成する。このとき第1のマスク922、923に覆われる領域は、n型不純物領域927、923として残存する。   Next, an acceptor element is added to the exposed portions of the first semiconductor regions 912 and 914 to form p-type impurity regions 925, 926, 928, and 930. At this time, regions covered with the first masks 922 and 923 remain as n-type impurity regions 927 and 923.

つぎに、第1のマスク920〜923を除去した後、第1の半導体領域915、917及びアクセプター型元素が添加された第1の半導体領域916、918を加熱して、不純物元素を活性化する。ここでは、550度で1時間加熱する。   Next, after the first masks 920 to 923 are removed, the first semiconductor regions 915 and 917 and the first semiconductor regions 916 and 918 to which the acceptor element is added are heated to activate the impurity elements. . Here, heating is performed at 550 degrees for 1 hour.

以上の工程により、nチャネル型TFT952、pチャネル型TFT953で形成される駆動回路と、nチャネル型TFTで形成されるスイッチングTFT954、pチャネル型TFTで形成されるドライバーTFT955を有する画素部とで構成される、発光表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。   Through the above steps, the pixel circuit includes a driver circuit formed of an n-channel TFT 952 and a p-channel TFT 953, a switching TFT 954 formed of an n-channel TFT, and a driver TFT 955 formed of a p-channel TFT. An active matrix substrate of a light emitting display device can be formed.

次に、第2の導電膜を形成する。第2の導電膜としては、反射導電膜と透明導電膜を積層して成膜する。ここでは、窒化チタン膜と酸化珪素を有するITOとをスパッタリング法で積層する。次に、第4のフォトマスクを用いて第2の導電膜をエッチングして画素電極として機能する第2の導電層951を形成する。   Next, a second conductive film is formed. As the second conductive film, a reflective conductive film and a transparent conductive film are stacked. Here, a titanium nitride film and ITO containing silicon oxide are stacked by a sputtering method. Next, the second conductive film is etched using the fourth photomask to form a second conductive layer 951 functioning as a pixel electrode.

次に、図示しないが第5のフォトマスクを用いて、図19の第1の導電層904表面に形成される第1の絶縁膜905、906の一部をエッチングして、コンタクトホール909を形成すると共に、第1の導電層904の一部を露出する。   Next, although not shown, a part of the first insulating films 905 and 906 formed on the surface of the first conductive layer 904 in FIG. 19 is etched using a fifth photomask to form a contact hole 909. At the same time, a part of the first conductive layer 904 is exposed.

次に、図18(A)に示すように、実施例1と同様に、第3の導電膜を成膜した後、第6のフォトマスクを用いて所望の形状にエッチングして、第3の導電層931〜938を形成する。第2の導電層936は第1の導電層904と接続する。なお、第3の導電層931〜948はソース電極及びドレイン電極として機能する。     Next, as shown in FIG. 18A, after forming a third conductive film as in Example 1, the third conductive film was etched into a desired shape using a sixth photomask, and the third conductive film was etched. Conductive layers 931 to 938 are formed. The second conductive layer 936 is connected to the first conductive layer 904. Note that the third conductive layers 931 to 948 function as a source electrode and a drain electrode.

次に、第3の931〜948をマスクとして第1の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域941〜948を形成する。このとき、第2の半導体領域の一部もエッチングされる。エッチングされた第2の半導体領域である第3の半導体領域は、チャネル形成領域として機能する。     Next, the first semiconductor region is etched using the third 931 to 948 as a mask to form source and drain regions 941 to 948. At this time, a part of the second semiconductor region is also etched. The third semiconductor region which is the etched second semiconductor region functions as a channel formation region.

次に、図12(C)に示すように、第2の導電層、第3の導電層、及び第3の半導体領域表面上に第4の絶縁膜852及び第5の絶縁膜853を形成する。ここでは、第4の絶縁膜として水素を含む膜厚の150nm酸化窒化珪素膜(SiON(O>N)をCVD法により形成する。また、第5の絶縁膜として膜厚200nmの窒化珪素膜を、CVD法により成膜する。窒化珪素膜は、外部からの不純物をブロッキングする保護膜として機能する。   Next, as illustrated in FIG. 12C, a fourth insulating film 852 and a fifth insulating film 853 are formed over the second conductive layer, the third conductive layer, and the surface of the third semiconductor region. . Here, a 150-nm-thick silicon oxynitride film (SiON (O> N) containing hydrogen is formed by a CVD method as the fourth insulating film, and a 200-nm-thick silicon nitride film is formed as the fifth insulating film. The silicon nitride film functions as a protective film that blocks impurities from the outside.

次に、第3の半導体領域を加熱して水素化する。ここでは、窒素雰囲気で410℃1時間の加熱を行うことで、第3の絶縁膜に含まれる水素が第3の半導体領域に添加され、水素化される。   Next, the third semiconductor region is heated and hydrogenated. Here, by heating at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, hydrogen contained in the third insulating film is added to the third semiconductor region and hydrogenated.

次に、全面に第5の絶縁膜を成膜した後、第7のフォトマスクを用いて第5の絶縁膜、第4の絶縁膜、及び第3の絶縁膜をエッチングして、それぞれ第5の絶縁層961、第4の絶縁層953、第3の絶縁層952を形成する。第3の絶縁層乃至第5の絶縁層を形成する場合、第1の画素電極667と、接続端子部が露出するように加工する。     Next, after a fifth insulating film is formed over the entire surface, the fifth insulating film, the fourth insulating film, and the third insulating film are etched using a seventh photomask, and the fifth insulating film is etched. The insulating layer 961, the fourth insulating layer 953, and the third insulating layer 952 are formed. In the case of forming the third insulating layer to the fifth insulating layer, the first pixel electrode 667 and the connection terminal portion are processed so as to be exposed.

第5の絶縁膜の材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシリカガラスに代表されるシロキサンポリマー系材料を出発材料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちSi−O−Si結合を含む無機シロキサンポリマー、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーに代表される珪素上の水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シロキサンポリマー系の絶縁材料を用いることができる。形成方法としては、CVD法、塗布法、印刷法等公知の手法を用いて形成する。なお、塗布法で形成することにより、第2の絶縁層の表面を平坦化することが可能である。なお、第5の絶縁層として、黒色顔料、色素などの可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いることで、後に形成される発光素子の迷光の吸収が第5の絶縁層に吸収され、各画素のコントラスト向上が可能である。また、第5の絶縁層として、感光性の材料を用いて形成すると、その側面は曲率半径が連続的に変化する形状となり、上層の薄膜が段切れせずに形成されるため好ましい。ここでは、塗布法によりアクリル樹脂を塗布し焼成して、第5の絶縁膜を形成する。   As a material for the fifth insulating film, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride and other inorganic insulating materials, acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof, or polyimide ( Among the compounds consisting of silicon, oxygen and hydrogen formed from a heat-resistant polymer such as polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, or a siloxane polymer material typified by silica glass, Si— Hydrogen on silicon typified by inorganic siloxane polymer containing O-Si bond, alkylsiloxane polymer, alkylsilsesquioxane polymer, hydrogenated silsesquioxane polymer, hydrogenated alkylsilsesquioxane polymer is methyl or phenyl. It may be an organic siloxane polymer based insulating material which is substituted by an organic group such as. As a forming method, a known method such as a CVD method, a coating method, or a printing method is used. Note that the surface of the second insulating layer can be planarized by being formed by a coating method. Note that by using an organic material in which a material that absorbs visible light, such as a black pigment or a dye, is used as the fifth insulating layer, stray light absorption of a light-emitting element to be formed later can be prevented from occurring in the fifth insulating layer. It is absorbed by the layer, and the contrast of each pixel can be improved. Further, it is preferable to form the fifth insulating layer using a photosensitive material because the side surface has a shape in which the radius of curvature continuously changes and the upper thin film is formed without being cut off. Here, the fifth insulating film is formed by applying and baking an acrylic resin by a coating method.

以上の工程により、発光表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。   Through the above steps, an active matrix substrate of a light-emitting display device can be formed.

次に、蒸着法、塗布法、液滴吐出法などにより、第2の導電層951表面及び第5の絶縁層961の端部上に発光物質を含む層963を形成する。この後、発光物質を含む層963上に、第2の画素電極として機能する第4の導電層964を形成する。ここでは、酸化珪素を含むITOをスパッタリング法により成膜する。この結果、第2の導電層、発光物質を含む層、及び第4の導電層により発光素子を形成することができる。発光素子を構成する導電層及び、発光物質を含む層の各材料は適宜選択し、各膜厚も調整する。   Next, a layer 963 containing a light-emitting substance is formed over the surface of the second conductive layer 951 and the end portion of the fifth insulating layer 961 by an evaporation method, a coating method, a droplet discharge method, or the like. After that, a fourth conductive layer 964 that functions as a second pixel electrode is formed over the layer 963 containing a light-emitting substance. Here, ITO containing silicon oxide is formed by a sputtering method. As a result, a light-emitting element can be formed using the second conductive layer, the layer containing a light-emitting substance, and the fourth conductive layer. The materials of the conductive layer and the layer containing a light-emitting substance that constitute the light-emitting element are appropriately selected, and the thicknesses of the layers are also adjusted.

なお、発光物質を含む層963を形成する前に、大気圧中で200〜350℃の熱処理を行い第5の絶縁層961中若しくはその表面に吸着している水分を除去する。また、減圧下で200〜400℃、好ましくは250〜350℃に熱処理を行い、そのまま大気に晒さずに発光物質を含む層963を真空蒸着法や、大気圧下又は減圧下の液滴吐出法、更には塗布法等で形成することが好ましい。 Note that before the layer 963 containing a light-emitting substance is formed, heat treatment is performed at 200 to 350 ° C. in atmospheric pressure to remove moisture adsorbed in or on the surface of the fifth insulating layer 961. Further, heat treatment is performed at 200 to 400 ° C., preferably 250 to 350 ° C. under reduced pressure, and the layer 963 containing a light-emitting substance is not exposed to the air as it is. Furthermore, it is preferable to form by a coating method or the like.

発光物質を含む層963は、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物(昇華性を有さず、連鎖する分子の長さが10μm以下の有機化合物、代表的にはデンドリマー、オリゴマー等が挙げられる。)、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。   The layer 963 containing a light-emitting substance is formed using a charge injecting and transporting substance containing an organic compound or an inorganic compound and a light-emitting material, and based on the number of molecules thereof, a low molecular organic compound or a medium molecular organic compound (not sublimable, An organic compound having a molecular length of 10 μm or less, typically a dendrimer, an oligomer, etc.), and one or a plurality of types of layers selected from high molecular organic compounds. You may combine with the inorganic compound of a hole injection transport property.

電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(5−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。 Among the charge injecting and transporting materials, materials having a particularly high electron transporting property include, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), Bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), quinoline skeleton or benzoquinoline Examples thereof include metal complexes having a skeleton.

また、正孔輸送性の高い物質としては、例えば4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物が挙げられる。 As a substance having a high hole-transport property, for example, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD) or 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD) or 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: Aromatic amine systems such as TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA) (ie, benzene ring— Compound having a nitrogen bond).

また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Alq3のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム(Mg)のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。 Among the charge injecting and transporting materials, materials having particularly high electron injecting properties include alkali metals or alkaline earths such as lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ) and the like. Metal compounds can be mentioned. In addition, a mixture of a substance having a high electron transport property such as Alq3 and an alkaline earth metal such as magnesium (Mg) may be used.

電荷注入輸送物質のうち、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物(MoOx)やバナジウム酸化物(VOx)、ルテニウム酸化物(RuOx)、タングステン酸化物(WOx)、マンガン酸化物(MnOx)等の金属酸化物が挙げられる。また、この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(CuPc)等のフタロシアニン系の化合物が挙げられる。 Among the charge injecting and transporting materials, materials having a high hole injecting property include, for example, molybdenum oxide (MoO x ), vanadium oxide (VO x ), ruthenium oxide (RuO x ), and tungsten oxide (WO x ). And metal oxides such as manganese oxide (MnO x ). In addition, phthalocyanine compounds such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) and copper phthalocyanine (CuPc) can be given.

発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルター(着色層)を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。   The light emitting layer may be configured to perform color display by forming light emitting layers having different emission wavelength bands for each pixel. Typically, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, by providing a filter (colored layer) that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel, the color purity is improved and the pixel portion is mirrored (reflected). Prevention can be achieved. By providing the filter (colored layer), it is possible to omit a circularly polarized plate that has been considered necessary in the past, and it is possible to eliminate the loss of light emitted from the light emitting layer. Furthermore, a change in color tone that occurs when the pixel portion (display screen) is viewed obliquely can be reduced.

発光層を形成する発光材料には様々な材料がある。低分子系有機発光材料では、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル) −4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル) −4H−ピラン(略称:DPA)、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)等を用いることができる。また、この他の物質でもよい。 There are various materials for the light emitting material forming the light emitting layer. Among the low molecular weight organic light emitting materials, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4- Dicyanomethylene-2-t-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (abbreviation: DPA), perifuranthene, 2,5-dicyano-1, 4-bis (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) benzene, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T, tris (8 - quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3), 9,9'-bianthryl, 9,10-diphenyl anthracene (abbreviation: DPA) and 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene ( Abbreviations: DNA) and the like can be used. Other substances may also be used.

一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。高分子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本的には同じであり、陰極/発光物質を含む層/陽極となる。しかし、高分子系有機発光材料を用いた発光物質を含む層を形成する際には、低分子系有機発光材料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合2層構造となる。具体的には、陰極/発光層/正孔輸送層/陽極という構造である。   On the other hand, the high molecular organic light emitting material has higher physical strength than the low molecular weight material, and the durability of the device is high. In addition, since the film can be formed by coating, the device can be manufactured relatively easily. The structure of the light emitting element using the polymer organic light emitting material is basically the same as that when the low molecular weight organic light emitting material is used, and is a layer / anode containing a cathode / light emitting substance. However, when forming a layer containing a light emitting material using a high molecular weight organic light emitting material, it is difficult to form a layered structure as in the case of using a low molecular weight organic light emitting material, and in many cases two layers are formed. It becomes a structure. Specifically, the structure is cathode / light-emitting layer / hole transport layer / anode.

発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。   Since the light emission color is determined by the material for forming the light emitting layer, a light emitting element exhibiting desired light emission can be formed by selecting these materials. Examples of the polymer light emitting material that can be used for forming the light emitting layer include polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, and polyfluorene.

ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ(パラフェニレンビニレン) [PPV] の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレンビニレン) [RO−PPV]、ポリ(2−(2’−エチル−ヘキソキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレン)[MEH−PPV]、ポリ(2−(ジアルコキシフェニル)−1,4−フェニレンビニレン)[ROPh−PPV]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン[PPP]の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン)[RO−PPP]、ポリ(2,5−ジヘキソキシ−1,4−フェニレン)等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン[PT]の誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)[PAT]、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)[PHT]、ポリ(3−シクロヘキシルチオフェン)[PCHT]、ポリ(3−シクロヘキシル−4−メチルチオフェン)[PCHMT]、ポリ(3,4−ジシクロヘキシルチオフェン)[PDCHT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−チオフェン][POPT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−2,2ビチオフェン][PTOPT]等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン[PF]の誘導体、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)[PDAF]、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)[PDOF]等が挙げられる。   Examples of the polyparaphenylene vinylene include poly (paraphenylene vinylene) [PPV] derivatives, poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene) [RO-PPV], poly (2- (2′- Ethyl-hexoxy) -5-methoxy-1,4-phenylenevinylene) [MEH-PPV], poly (2- (dialkoxyphenyl) -1,4-phenylenevinylene) [ROPh-PPV] and the like. Examples of polyparaphenylene include derivatives of polyparaphenylene [PPP], poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene) [RO-PPP], poly (2,5-dihexoxy-1,4-phenylene). ) And the like. The polythiophene series includes polythiophene [PT] derivatives, poly (3-alkylthiophene) [PAT], poly (3-hexylthiophene) [PHT], poly (3-cyclohexylthiophene) [PCHT], poly (3-cyclohexyl). -4-methylthiophene) [PCHMT], poly (3,4-dicyclohexylthiophene) [PDCHT], poly [3- (4-octylphenyl) -thiophene] [POPT], poly [3- (4-octylphenyl) -2,2 bithiophene] [PTOPT] and the like. Examples of the polyfluorene series include polyfluorene [PF] derivatives, poly (9,9-dialkylfluorene) [PDAF], poly (9,9-dioctylfluorene) [PDOF], and the like.

なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、PEDOTとアクセプター材料としてのショウノウスルホン酸(CSA)の混合物、ポリアニリン[PANI]とアクセプター材料としてのポリスチレンスルホン酸[PSS]の混合物等が挙げられる。   Note that when a hole-transporting polymer-based organic light-emitting material is sandwiched between an anode and a light-emitting polymer-based organic light-emitting material, hole injection properties from the anode can be improved. In general, an acceptor material dissolved in water is applied by spin coating or the like. In addition, since it is insoluble in an organic solvent, it can be stacked with the above-described light-emitting material. Examples of the hole-transporting polymer organic light emitting material include a mixture of PEDOT and camphor sulfonic acid (CSA) as an acceptor material, a mixture of polyaniline [PANI] and polystyrene sulfonic acid [PSS] as an acceptor material, and the like. .

また、発光層は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。   The light emitting layer can be configured to emit monochromatic or white light. In the case of using a white light emitting material, color display can be made possible by providing a filter (colored layer) that transmits light of a specific wavelength on the light emission side of the pixel.

白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを用いた塗布法により発光層を形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素(1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(TPB)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノ−スチリル)−4H−ピラン(DCM1)、ナイルレッド、クマリン6など)ドープしたポリビニルカルバゾール(PVK)溶液を全面に塗布、焼成すればよい。 To form a light emitting layer that emits white light, for example, Alq 3, Alq 3, Alq 3 doped with Nile Red which is partly red light emitting pigment, p-EtTAZ, by TPD (aromatic diamine) evaporation A white color can be obtained by sequentially laminating. Moreover, when forming a light emitting layer by the apply | coating method using spin coating, after apply | coating, it is preferable to bake by vacuum heating. For example, a poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) that acts as a hole injection layer is applied and baked on the entire surface, and then the luminescent center dye (1, 1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (TPB), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylamino-styryl) -4H-pyran (DCM1), Nile Red, Coumarin 6 Etc.) A doped polyvinyl carbazole (PVK) solution may be applied to the entire surface and fired.

発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示した白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。   The light emitting layer can also be formed as a single layer, and an electron transporting 1,3,4-oxadiazole derivative (PBD) may be dispersed in hole transporting polyvinyl carbazole (PVK). Further, white light emission can be obtained by dispersing 30 wt% PBD as an electron transporting agent and dispersing an appropriate amount of four kinds of dyes (TPB, coumarin 6, DCM1, Nile red). In addition to the light-emitting element that can emit white light as shown here, a light-emitting element that can obtain red light emission, green light emission, or blue light emission can be manufactured by appropriately selecting the material of the light-emitting layer.

なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、PEDOTとアクセプター材料としてのショウノウスルホン酸(CSA)の混合物、ポリアニリン[PANI]とアクセプター材料としてのポリスチレンスルホン酸[PSS]の混合物等が挙げられる。   Note that when a hole-transporting polymer-based organic light-emitting material is sandwiched between an anode and a light-emitting polymer-based organic light-emitting material, hole injection properties from the anode can be improved. In general, an acceptor material dissolved in water is applied by spin coating or the like. In addition, since it is insoluble in an organic solvent, it can be stacked with the above-described light-emitting organic light-emitting material. Examples of the hole-transporting polymer organic light emitting material include a mixture of PEDOT and camphor sulfonic acid (CSA) as an acceptor material, a mixture of polyaniline [PANI] and polystyrene sulfonic acid [PSS] as an acceptor material, and the like. .

さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。   Furthermore, a triplet excitation material containing a metal complex or the like may be used for the light emitting layer in addition to a singlet excitation light emitting material. For example, among red light emitting pixels, green light emitting pixels, and blue light emitting pixels, a red light emitting pixel having a relatively short luminance half time is formed of a triplet excitation light emitting material, and the other A singlet excited luminescent material is used. The triplet excited luminescent material has a feature that the light emission efficiency is good, so that less power is required to obtain the same luminance. That is, when applied to a red pixel, the amount of current flowing through the light emitting element can be reduced, so that reliability can be improved. As a reduction in power consumption, a red light-emitting pixel and a green light-emitting pixel may be formed using a triplet excitation light-emitting material, and a blue light-emitting pixel may be formed using a singlet excitation light-emitting material. By forming a green light-emitting element having high human visibility with a triplet excited light-emitting material, power consumption can be further reduced.

三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第3遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の8〜10属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。   Examples of triplet excited luminescent materials include those using a metal complex as a dopant, and metal complexes having a third transition series element platinum as the central metal and metal complexes having iridium as the central metal are known. Yes. The triplet excited light-emitting material is not limited to these compounds, and a compound having the above structure and having an element belonging to group 8 to 10 in the periodic table as a central metal can also be used.

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

上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。   A light-emitting element formed using the above materials emits light by being forward-biased. A pixel of a display device formed using a light-emitting element can be driven by a simple matrix method or an active matrix method. In any case, each pixel emits light by applying a forward bias at a specific timing, but is in a non-light emitting state for a certain period. By applying a reverse bias during this non-light emitting time, the reliability of the light emitting element can be improved. The light emitting element has a degradation mode in which the light emission intensity decreases under a constant driving condition and a degradation mode in which the non-light emitting area is enlarged in the pixel and the luminance is apparently decreased. However, alternating current that applies a bias in the forward and reverse directions. By performing a typical drive, the progress of deterioration can be slowed and the reliability of the light emitting device can be improved.

次に、発光素子を覆って、水分の侵入を防ぐ透明保護層964を形成する。透明保護層964としては、スパッタ法またはCVD法により得られる窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜(SiNO膜(組成比N>O)またはSiON膜(組成比N<O))、炭素を主成分とする薄膜(例えばDLC膜、CN膜)などを用いることができる。   Next, a transparent protective layer 964 that covers the light-emitting element and prevents moisture from entering is formed. As the transparent protective layer 964, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film (SiNO film (composition ratio N> O) or SiON film (composition ratio N <O)) obtained by sputtering or CVD, carbon A thin film (for example, a DLC film or a CN film) whose main component is can be used.

以上の工程により、発光表示パネルを作製することができる。なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線層(ゲート配線層)の間または画素部に設けてもよい。この場合、上記したTFTと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線層とダイオードのドレイン配線層又はソース配線層とを接続することにより、ダイオードとして動作させることができる。   Through the above process, a light-emitting display panel can be manufactured. Note that a protective circuit for preventing electrostatic breakdown, typically a diode or the like, may be provided between the connection terminal and the source wiring layer (gate wiring layer) or in the pixel portion. In this case, the TFT can be manufactured in the same process as the above-described TFT, and can be operated as a diode by connecting the gate wiring layer of the pixel portion and the drain wiring layer or the source wiring layer of the diode.

なお、実施形態1乃至実施形態10のいずれをも本実施例に適応することができる。また、表示装置として実施例1及び実施例2において、液晶表示装置及び発光表示装置を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、DMD(Digital Micromirror Device;デジタルマイクロミラーデバイス)、PDP(Plasma Display Panel;プラズマディスプレイパネル)、FED(Field Emission Display;フィールドエミッションディスプレイ)、電気泳動表示装置(電子ペーパー)等のアクティブ型表示パネルに、本発明を適宜適応することができる。   Note that any of Embodiment Modes 1 to 10 can be applied to this example. Further, in the first and second embodiments, the liquid crystal display device and the light-emitting display device have been described as examples in the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to this, and a DMD (Digital Micromirror Device) may be used. The present invention can be appropriately applied to an active display panel such as a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED), and an electrophoretic display device (electronic paper).

上記実施例において適用可能な発光素子の形態を、図21を用いて説明する。   A mode of a light-emitting element applicable in the above embodiment will be described with reference to FIGS.

図21(A)は、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極17に、仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第1の画素電極11を透光性の酸化物導電性材料で形成し、代表的には酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層41、発光層42、電子輸送層若しくは電子注入層43を積層した発光物質を含む層16を設けている。第2の画素電極17は、LiFやMgAgなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第1の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第2の電極層34で形成している。この構造の画素は、図中の矢印で示したように第1の画素電極11側から光を放射することが可能となる。   In FIG. 21A, the first pixel electrode 11 is formed using a light-transmitting conductive film having a high work function, and the second pixel electrode 17 is formed using a conductive film having a low work function. It is an example. The first pixel electrode 11 is formed of a light-transmitting oxide conductive material, and is typically formed of an oxide conductive material containing silicon oxide at a concentration of 1 to 15 atomic%. A layer 16 containing a light emitting material in which a hole injection layer or hole transport layer 41, a light emitting layer 42, an electron transport layer or an electron injection layer 43 are stacked is provided thereon. The second pixel electrode 17 is formed of a first electrode layer 33 containing an alkali metal or alkaline earth metal such as LiF or MgAg and a second electrode layer 34 formed of a metal material such as aluminum. A pixel having this structure can emit light from the first pixel electrode 11 side as indicated by an arrow in the figure.

図21(B)は、第1の画素電極11に、仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第1の画素電極11はアルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第1の電極層35と、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第2の電極層32との積層構造で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層41、発光層42、電子輸送層若しくは電子注入層43を積層した発光物質を含む層16を設けている。第2の画素電極17は、LiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成する。第2の電極のいずれの層をも100nm以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、図中の矢印で示したように第2の電極17から光を放射することが可能となる。   In FIG. 21B, the first pixel electrode 11 is formed using a conductive film having a high work function, and the second pixel electrode 17 is formed using a light-transmitting conductive film having a low work function. It is an example. The first pixel electrode 11 includes a first electrode layer 35 formed of a metal material such as aluminum or titanium, or a metal material containing nitrogen at a concentration equal to or lower than the stoichiometric composition ratio of the metal, and silicon oxide 1-15. It is formed in a stacked structure with the second electrode layer 32 formed of an oxide conductive material containing at a concentration of atomic%. A layer 16 containing a light emitting material in which a hole injection layer or hole transport layer 41, a light emitting layer 42, an electron transport layer or an electron injection layer 43 are stacked is provided thereon. The second pixel electrode 17 is formed of a third electrode layer 33 containing an alkali metal or alkaline earth metal such as LiF or CaF and a fourth electrode layer 34 formed of a metal material such as aluminum. By setting any layer of the second electrode to a thickness of 100 nm or less so that light can be transmitted, it is possible to emit light from the second electrode 17 as indicated by an arrow in the figure. Become.

図23(E)は、両方向、即ち第1の電極及び第2の電極から光を放射する例を示し、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いる。代表的には、第1の画素電極11を、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成し、第2の画素電極17を、それぞれ100nm以下の厚さのLiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成することで、図中の矢印で示したように、第1の画素電極11及び第2の電極17の両側から光を放射することが可能となる。   FIG. 23E illustrates an example in which light is emitted from both directions, that is, the first electrode and the second electrode. A conductive film having a light-transmitting property and a high work function is formed on the first pixel electrode 11. In addition, a conductive film having translucency and a small work function is used for the second pixel electrode 17. Typically, the first pixel electrode 11 is formed of an oxide conductive material containing silicon oxide at a concentration of 1 to 15 atomic%, and the second pixel electrode 17 is formed of LiF having a thickness of 100 nm or less. As shown by the arrows in the figure, the third electrode layer 33 containing an alkali metal or alkaline earth metal such as CaF or the like and the fourth electrode layer 34 formed of a metal material such as aluminum are used. Light can be emitted from both sides of the first pixel electrode 11 and the second electrode 17.

図21(C)は、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極17に、仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層43、発光層42、正孔注入層若しくは正孔輸送層41の順に積層した構成を示している。第2の画素電極17は、発光物質を含む層16側から酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第2の電極層32、アルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第1の電極層35の積層構造で形成している。第1の画素電極11は、LiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成するが、いずれの層も100nm以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、図中の矢印で示したように第1の画素電極11から光を放射することが可能となる。   In FIG. 21C, the first pixel electrode 11 is formed using a light-transmitting conductive film having a low work function, and the second pixel electrode 17 is formed using a conductive film having a high work function. It is an example. A structure in which a layer containing a light emitting substance is laminated in the order of an electron transport layer or electron injection layer 43, a light emitting layer 42, a hole injection layer or a hole transport layer 41 is shown. The second pixel electrode 17 includes a second electrode layer 32 formed of an oxide conductive material containing silicon oxide at a concentration of 1 to 15 atomic% from the side of the layer 16 containing a light emitting substance, a metal such as aluminum or titanium, Alternatively, the first electrode layer 35 is formed using a stacked structure of a metal material containing nitrogen at a concentration equal to or less than the stoichiometric composition ratio to the metal. The first pixel electrode 11 is formed of a third electrode layer 33 containing an alkali metal or alkaline earth metal such as LiF or CaF and a fourth electrode layer 34 formed of a metal material such as aluminum. By setting the layer to a thickness of 100 nm or less and allowing light to pass therethrough, light can be emitted from the first pixel electrode 11 as indicated by an arrow in the figure.

図21(D)は、第1の画素電極11に、仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。発光物質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層43、発光層42、正孔注入層若しくは正孔輸送層41の順に積層した構成を示している。第1の画素電極11は図23(A)と同様な構成とし、膜厚は発光物質を含む層で発光した光を反射可能な程度に厚く形成している。第2の画素電極17は、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で構成している。この構造において、正孔注入層41を無機物である金属酸化物(代表的には酸化モリブデン若しくは酸化バナジウム)で形成することにより、第2の電極層32を形成する際に導入される酸素が供給されて正孔注入性が向上し、駆動電圧を低下させることができる。また、第2の画素電極17を、透光性を有する導電層で形成することで、図中の矢印で示したように、第2の電極17の両側から光を放射することが可能となる。   In FIG. 21D, the first pixel electrode 11 is formed using a conductive film having a low work function, and the second pixel electrode 17 is formed using a light-transmitting conductive film having a high work function. It is an example. A structure in which a layer containing a light emitting substance is laminated in the order of an electron transport layer or electron injection layer 43, a light emitting layer 42, a hole injection layer or a hole transport layer 41 is shown. The first pixel electrode 11 has a structure similar to that in FIG. 23A and is formed to have a thickness enough to reflect light emitted from a layer containing a light-emitting substance. The second pixel electrode 17 is made of an oxide conductive material containing silicon oxide at a concentration of 1 to 15 atomic%. In this structure, the hole injection layer 41 is formed of an inorganic metal oxide (typically molybdenum oxide or vanadium oxide), so that oxygen introduced when the second electrode layer 32 is formed is supplied. Thus, the hole injection property is improved, and the driving voltage can be lowered. In addition, by forming the second pixel electrode 17 with a light-transmitting conductive layer, light can be emitted from both sides of the second electrode 17 as indicated by arrows in the drawing. .

図21(F)は、両方向、即ち第1の画素電極及び第2の画素電極から光を放射する例を示し、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いる。代表的には、第1の画素電極11を、それぞれ100nm以下の厚さのLiFやCaFなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成し、第2の画素電極17を、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成すればよい。   FIG. 21F illustrates an example in which light is emitted from both directions, that is, the first pixel electrode and the second pixel electrode, and the first pixel electrode 11 has a light-transmitting property and has a small work function. A film is used, and a conductive film having translucency and a large work function is used for the second pixel electrode 17. Typically, the first pixel electrode 11 is formed of a third electrode layer 33 containing an alkali metal or alkaline earth metal such as LiF or CaF having a thickness of 100 nm or less and a metal material such as aluminum. And the second pixel electrode 17 may be formed of an oxide conductive material containing silicon oxide at a concentration of 1 to 15 atomic%.

上記実施例で示す発光表示パネルの画素回路、及びその動作構成について、図22を用いて説明する。発光表示パネルの動作構成は、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が電圧で規定されるのものと、電流で規定されるのものとがある。ビデオ信号が電圧によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CVCC)とがある。また、ビデオ信号が電流によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CCCC)とがある。本実施例では、CVCV動作をする画素を図24(A)及び(B)用いて説明する。また、CVCC動作をする画素を図24(C)〜(F)を用いて説明する。   A pixel circuit of the light-emitting display panel described in the above embodiment and an operation configuration thereof will be described with reference to FIGS. There are two types of operation configurations of the light-emitting display panel in which a video signal input to a pixel is defined by a voltage and a current is defined by a current in a display device in which a video signal is digital. There are two types of video signals defined by voltage, one having a constant voltage applied to the light emitting element (CVCV) and one having a constant current applied to the light emitting element (CVCC). In addition, a video signal is defined by current, there are a constant voltage applied to the light emitting element (CCCV) and a constant current applied to the light emitting element (CCCC). In this embodiment, a pixel that performs CVCV operation will be described with reference to FIGS. A pixel that performs the CVCC operation will be described with reference to FIGS.

図22(A)及び(B)に示す画素は、列方向に信号線3710及び電源線3711、行方向に走査線3714が配置される。また、スイッチング用TFT3701、駆動用TFT3703、容量素子3702及び発光素子3705を有する。   In the pixel shown in FIGS. 22A and 22B, a signal line 3710 and a power supply line 3711 are arranged in the column direction, and a scanning line 3714 is arranged in the row direction. In addition, the pixel includes a switching TFT 3701, a driving TFT 3703, a capacitor element 3702, and a light emitting element 3705.

なお、スイッチング用TFT3701及び駆動用TFT3703は、オンしているときは線形領域で動作する。また駆動用TFT3703は発光素子3705に電圧を印加するか否かを制御する役目を有する。両TFTは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。本実施例ではスイッチング用TFT3701をnチャネル型TFTとし、駆動用TFT3703をpチャネル型TFTとして形成する。また駆動用TFT3703には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のTFTを用いてもよい。また、駆動用TFT3703のチャネル幅Wとチャネルと長Lの比(W/L)は、TFTの移動度にもよるが1〜1000であることが好ましい。W/Lが大きいほど、TFTの電気特性が向上する。   Note that the switching TFT 3701 and the driving TFT 3703 operate in a linear region when turned on. The driving TFT 3703 has a role of controlling whether or not a voltage is applied to the light emitting element 3705. Both TFTs preferably have the same conductivity type in terms of manufacturing process. In this embodiment, the switching TFT 3701 is an n-channel TFT and the driving TFT 3703 is a p-channel TFT. The driving TFT 3703 may be a depletion type TFT as well as an enhancement type. The ratio (W / L) of the channel width W to the channel length L (W / L) of the driving TFT 3703 is preferably 1 to 1000 depending on the mobility of the TFT. The larger the W / L, the better the electrical characteristics of the TFT.

図22(A)、(B)に示す画素において、スイッチング用TFT3701は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用TFT3701がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子3702にそのビデオ信号の電圧が保持される。   In the pixels shown in FIGS. 22A and 22B, a switching TFT 3701 controls input of a video signal to the pixel. When the switching TFT 3701 is turned on, a video signal is input into the pixel. Then, the voltage of the video signal is held in the capacitor 3702.

図22(A)において、電源線3711がVssで発光素子3705の対向電極がVddの場合、即ち図21(C)及び(D)の場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用TFT3703に接続される電極は陰極である。この場合、駆動用TFT3703の特性バラツキによる輝度ムラを抑制することが可能である。   22A, in the case where the power supply line 3711 is Vss and the counter electrode of the light emitting element 3705 is Vdd, that is, in FIGS. 21C and 21D, the counter electrode of the light emitting element is an anode, and the driving TFT 3703 The electrode connected to is a cathode. In this case, luminance unevenness due to characteristic variations of the driving TFT 3703 can be suppressed.

図22(A)において、電源線3711がVddで発光素子3705の対向電極がVssの場合、即ち図21(A)及び(B)の場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用TFT3703に接続される電極は陽極である。この場合、Vddより電圧の高いビデオ信号を信号線3710に入力することにより、容量素子3702にそのビデオ信号の電圧が保持され、駆動用TFT3703が線形領域で動作するので、TFTのバラツキによる輝度ムラを改善することが可能である。   22A, in the case where the power supply line 3711 is Vdd and the counter electrode of the light emitting element 3705 is Vss, that is, in FIGS. 21A and 21B, the counter electrode of the light emitting element is a cathode, and the driving TFT 3703 The electrode connected to is the anode. In this case, when a video signal having a voltage higher than Vdd is input to the signal line 3710, the voltage of the video signal is held in the capacitor 3702, and the driving TFT 3703 operates in a linear region. It is possible to improve.

図22(B)に示す画素は、TFT3706と走査線3715を追加している以外は、図24(A)に示す画素構成と同じである。   The pixel shown in FIG. 22B has the same pixel structure as that shown in FIG. 24A except that a TFT 3706 and a scanning line 3715 are added.

TFT3706は、新たに配置された走査線3715によりオン又はオフが制御される。TFT3706がオンとなると、容量素子3702に保持された電荷は放電し、TFT3703がオフとなる。つまり、TFT3706の配置により、強制的に発光素子3705に電流が流れない状態を作ることができる。そのためTFT3706を消去用TFTと呼ぶことができる。従って、図24(B)の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、発光のデューティ比を向上することが可能となる。   The TFT 3706 is controlled to be turned on or off by a newly arranged scanning line 3715. When the TFT 3706 is turned on, the charge held in the capacitor 3702 is discharged, and the TFT 3703 is turned off. That is, the arrangement of the TFT 3706 can forcibly create a state in which no current flows through the light emitting element 3705. Therefore, the TFT 3706 can be called an erasing TFT. Therefore, the structure in FIG. 24B can improve the light emission duty ratio because the lighting period can be started simultaneously with or immediately after the start of the writing period without waiting for signal writing to all the pixels. Is possible.

上記動作構成を有する画素において、発光素子3705の電流値は、線形領域で動作する駆動用TFT3703により決定することができる。上記構成により、TFTの特性のバラツキを抑制することが可能であり、TFT特性のバラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。   In the pixel having the above operation configuration, the current value of the light-emitting element 3705 can be determined by the driving TFT 3703 that operates in a linear region. With the above structure, variation in TFT characteristics can be suppressed, and luminance unevenness of a light-emitting element due to variation in TFT characteristics can be improved, so that a display device with improved image quality can be provided.

次に、CVCC動作をする画素を図22(C)〜(F)を用いて説明する。図22(C)に示す画素は、図22(A)に示す画素構成に、電源線3712、電流制御用TFT3704が設けられている。   Next, a pixel that performs the CVCC operation will be described with reference to FIGS. A pixel illustrated in FIG. 22C is provided with a power supply line 3712 and a current control TFT 3704 in the pixel configuration illustrated in FIG.

図22(E)に示す画素は、駆動用TFT3703のゲート電極が、行方向に配置された電源線3712に接続される点が異なっており、それ以外は図22(C)に示す画素と同じ構成である。つまり、図22(C)、(E)に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線3712が配置される場合(図22(C))と、列方向に電源線3712が配置される場合(図22(E))とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用TFT3703のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図22(C)、(E)として分けて記載する。   The pixel shown in FIG. 22E is different from the pixel shown in FIG. 22C in that the gate electrode of the driving TFT 3703 is connected to the power supply line 3712 arranged in the row direction. It is a configuration. That is, both pixels shown in FIGS. 22C and 22E show the same equivalent circuit diagram. However, in the case where the power supply line 3712 is arranged in the row direction (FIG. 22C) and in the case where the power supply line 3712 is arranged in the column direction (FIG. 22E), each power supply line has a different layer. It is formed of a conductive film. Here, attention is paid to the wiring to which the gate electrode of the driving TFT 3703 is connected, and FIGS. 22C and 22E are shown separately to show that the layers for manufacturing these are different.

なお、スイッチング用TFT3701は線形領域で動作し、駆動用TFT3703は飽和領域で動作する。また駆動用TFT3703は発光素子3705に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用TFT3704は飽和領域で動作し発光素子3705に対する電流の供給を制御する役目を有する。   Note that the switching TFT 3701 operates in a linear region, and the driving TFT 3703 operates in a saturation region. The driving TFT 3703 has a role of controlling a current value flowing through the light emitting element 3705, and the current controlling TFT 3704 has a role of operating in a saturation region and controlling supply of current to the light emitting element 3705.

図22(D)及び(F)示す画素はそれぞれ、図22(C)及び(E)に示す画素に、消去用TFT3706と走査線3715を追加している以外は、図22(C)及び(E)に示す画素構成と同じである。   The pixels shown in FIGS. 22D and 22F are the same as those shown in FIGS. 22C and 22E, respectively, except that an erasing TFT 3706 and a scanning line 3715 are added. The pixel configuration is the same as that shown in E).

なお、図22(A)及び(B)に示される画素でも、CVCC動作をすることは可能である。また、図22(C)〜(F)に示される動作構成を有する画素は、図22(A)及び(B)と同様に、発光素子の電流の流れる方向によって、Vdd及びVssを適宜変えることが可能である。 Note that the CVCC operation can also be performed in the pixels shown in FIGS. 22A and 22B. In addition, in the pixel having the operation configuration shown in FIGS. 22C to 22F, Vdd and Vss are appropriately changed depending on the direction of current flow of the light-emitting element, as in FIGS. 22A and 22B. Is possible.

上記構成を有する画素は、電流制御用TFT3704が線形領域で動作するために、電流制御用TFT3704のVgsの僅かな変動は、発光素子3705の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子3705の電流値は、飽和領域で動作する駆動用TFT3703により決定することができる。上記構成により、TFTの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。   In the pixel having the above structure, since the current control TFT 3704 operates in a linear region, a slight change in Vgs of the current control TFT 3704 does not affect the current value of the light emitting element 3705. That is, the current value of the light emitting element 3705 can be determined by the driving TFT 3703 operating in the saturation region. With the above structure, it is possible to provide a display device in which luminance unevenness of a light-emitting element due to variation in TFT characteristics is improved and image quality is improved.

特に、非晶質半導体等を有する薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用TFTの半導体膜の面積を大きくすると、TFTのバラツキの低減が可能であるため好ましい。このため、図22(A)及び図22(B)に示す画素は、TFTの数が少ないため開口率を増加させることが可能である。   In particular, in the case of forming a thin film transistor having an amorphous semiconductor or the like, it is preferable to increase the area of the semiconductor film of the driving TFT because the variation of the TFT can be reduced. Therefore, the pixel shown in FIGS. 22A and 22B can increase the aperture ratio because the number of TFTs is small.

なお、容量素子3702を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などで、まかなうことが可能な場合には、容量素子3702を設けなくてもよい。   Note that although a structure including the capacitor 3702 is shown, the present invention is not limited to this, and the capacitor 3702 is not provided in the case where the capacity for holding a video signal can be covered by a gate capacitor or the like. May be.

また、薄膜トランジスタの半導体領域が非晶質半導体膜で形成される場合は、しきい値がシフトしやすいため、しきい値を補正する回路を画素内又は画素部周辺に設けることが好ましい。   In addition, when the semiconductor region of the thin film transistor is formed using an amorphous semiconductor film, a threshold value is likely to shift. Therefore, a circuit for correcting the threshold value is preferably provided in the pixel or the periphery of the pixel portion.

このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にTFTが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。一方、一列毎にTFTが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にTFTが設けられていないため、高開口率となる。   Such an active matrix light-emitting device is considered to be advantageous because it can be driven at a low voltage because a TFT is provided in each pixel when the pixel density is increased. On the other hand, a passive matrix light-emitting device in which a TFT is provided for each column can be formed. A passive matrix light-emitting device has a high aperture ratio because a TFT is not provided for each pixel.

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

以上のように、多様な画素回路を採用することができる。   As described above, various pixel circuits can be employed.

本実施例では、上記実施例に示した表示パネルへの駆動回路の実装について、図23を用いて説明する。   In this embodiment, mounting of a driver circuit on the display panel described in the above embodiment will be described with reference to FIGS.

図23(A)に示すように、画素部1401の周辺に信号線駆動回路1402、及び走査線駆動回路1403a、1403bを実装する。図23(A)では、信号線駆動回路1402、及び走査線駆動回路1403a、1403b等として、公知の異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いた実装方法、COG方式、ワイヤボンディング方法、並びに半田バンプを用いたリフロー処理等により、基板1400上にICチップ1405を実装する。ここでは、COG方式を用いる。そして、FPC(フレキシブルプリントサーキット)1406を介して、ICチップと外部回路とを接続する。また、信号線駆動回路1402の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。   As shown in FIG. 23A, a signal line driver circuit 1402 and scan line driver circuits 1403a and 1403b are mounted around the pixel portion 1401. In FIG. 23A, as a signal line driver circuit 1402 and scan line driver circuits 1403a and 1403b, a mounting method using a known anisotropic conductive adhesive and anisotropic conductive film, a COG method, wire bonding, and the like. The IC chip 1405 is mounted on the substrate 1400 by a method, a reflow process using a solder bump, or the like. Here, the COG method is used. Then, an IC chip and an external circuit are connected via an FPC (flexible printed circuit) 1406. Further, a part of the signal line driver circuit 1402, for example, an analog switch may be integrally formed on the substrate, and the other part may be separately mounted with an IC chip.

また、図23(B)に示すように、SASや結晶性半導体でTFTを代表とする半導体素子を形成する場合、画素部1401と走査線駆動回路1403a、1403b等を基板上に一体形成し、信号線駆動回路1402等を別途ICチップとして実装する場合がある。図23(B)において、信号線駆動回路1402として、COG方式により、基板1400上にICチップ1405を実装する。そして、FPC1406を介して、ICチップと外部回路とを接続する。また、信号線駆動回路1402の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。   Further, as shown in FIG. 23B, when a semiconductor element typified by a TFT such as a SAS or a crystalline semiconductor is formed, the pixel portion 1401 and the scan line driver circuits 1403a and 1403b are integrally formed over the substrate. In some cases, the signal line driver circuit 1402 or the like is separately mounted as an IC chip. In FIG. 23B, an IC chip 1405 is mounted on a substrate 1400 as a signal line driver circuit 1402 by a COG method. Then, the IC chip and an external circuit are connected through the FPC 1406. Further, a part of the signal line driver circuit 1402, for example, an analog switch may be integrally formed on the substrate, and the other part may be separately mounted with an IC chip.

さらに、図23(C)に示すように、COG方式に代えて、TAB方式により信号線駆動回路1402等を実装する場合がある。そして、FPC1406を介して、ICチップと外部回路とを接続する。図23(C)において、信号線駆動回路をTAB方式により実装しているが、走査線駆動回路をTAB方式により実装してもよい。また、信号線駆動回路1402の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。   Further, as shown in FIG. 23C, the signal line driver circuit 1402 and the like may be mounted by a TAB method instead of the COG method. Then, the IC chip and an external circuit are connected through the FPC 1406. In FIG. 23C, the signal line driver circuit is mounted by a TAB method; however, the scan line driver circuit may be mounted by a TAB method. Further, a part of the signal line driver circuit 1402, for example, an analog switch may be integrally formed on the substrate, and the other part may be separately mounted with an IC chip.

ICチップをTAB方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。   When the IC chip is mounted by the TAB method, a pixel portion can be provided larger than the substrate, and a narrow frame can be achieved.

ICチップは、シリコンウェハを用いて形成するが、ICチップの代わりにガラス基板上にICを形成したIC(以下、ドライバICと表記する)を設けてもよい。ICチップは、円形のシリコンウェハからICチップを取り出すため、母体基板形状に制約がある。一方ドライバICは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高めることができる。そのため、ドライバICの形状寸法は自由に設定することができる。例えば、ドライバICの長辺の長さを15〜80mmとして形成すると、ICチップを実装する場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減することができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。   The IC chip is formed using a silicon wafer, but an IC (hereinafter referred to as a driver IC) in which an IC is formed on a glass substrate may be provided instead of the IC chip. Since an IC chip is taken out from a circular silicon wafer, the shape of the base substrate is limited. On the other hand, the driver IC has a mother substrate made of glass and has no restriction in shape, so that productivity can be improved. Therefore, the shape of the driver IC can be set freely. For example, when the length of the long side of the driver IC is 15 to 80 mm, the required number can be reduced as compared with the case where the IC chip is mounted. As a result, the number of connection terminals can be reduced, and the manufacturing yield can be improved.

ドライバICは、基板上に形成された結晶性半導体を用いて形成することができ、結晶性半導体は連続発振型のレーザ光を照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザ光を照射して得られる半導体膜は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結果、このような半導体膜を有するトランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速駆動が可能となり、ドライバICに好適である。   The driver IC can be formed using a crystalline semiconductor formed over a substrate, and the crystalline semiconductor is preferably formed by irradiation with continuous wave laser light. A semiconductor film obtained by irradiation with continuous wave laser light has few crystal defects and large crystal grains. As a result, a transistor having such a semiconductor film has favorable mobility and response speed, can be driven at high speed, and is suitable for a driver IC.

本実施例では、表示モジュールについて説明する。ここでは、表示モジュールの一例として、液晶モジュールを、図16を用いて示す。   In this embodiment, a display module will be described. Here, a liquid crystal module is shown as an example of a display module with reference to FIG.

アクティブマトリクス基板1601と対向基板1602とが、シール材1600により固着され、それらの間には画素部1603と液晶層1604とが設けられ表示領域を形成している。   An active matrix substrate 1601 and a counter substrate 1602 are fixed to each other with a sealant 1600, and a pixel portion 1603 and a liquid crystal layer 1604 are provided therebetween to form a display region.

着色層1605は、カラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。アクティブマトリクス基板1601と対向基板1602との外側には、偏光板1606、1607が配設されている。また、偏光板1606の表面には、保護膜1616が形成されており、外部からの衝撃を緩和している。   The colored layer 1605 is necessary when performing color display. In the case of the RGB method, a colored layer corresponding to each color of red, green, and blue is provided corresponding to each pixel. Polarizers 1606 and 1607 are disposed outside the active matrix substrate 1601 and the counter substrate 1602. In addition, a protective film 1616 is formed on the surface of the polarizing plate 1606 to reduce external impact.

アクティブマトリクス基板1601に設けられた接続端子1608には、FPC1609を介して配線基板1610が接続されている。配線基板1610には、画素駆動回路(ICチップ、ドライバIC等)、コントロール回路や電源回路などの外部回路1612が組み込まれている。   A wiring board 1610 is connected to a connection terminal 1608 provided on the active matrix substrate 1601 through an FPC 1609. The wiring board 1610 incorporates a pixel drive circuit (IC chip, driver IC, etc.), an external circuit 1612 such as a control circuit and a power supply circuit.

冷陰極管1613、反射板1614、及び光学フィルム1615はバックライトユニットであり、これらが光源となって液晶表示パネルへ光を投射する。液晶パネル、光源、配線基板、FPC等は、ベゼル1617で保持及び保護されている。   The cold cathode tube 1613, the reflecting plate 1614, and the optical film 1615 are backlight units, which serve as light sources and project light onto the liquid crystal display panel. A liquid crystal panel, a light source, a wiring board, an FPC, and the like are held and protected by a bezel 1617.

なお、実施形態1乃至実施形態10のいずれをも本実施例に適応することができる。   Note that any of Embodiment Modes 1 to 10 can be applied to this example.

本実施例では、表示パネルの一例として、発光表示パネルの外観について、図20を用いて説明する。図20(A)は、第1の基板と、第2の基板との間を第1のシール材1205及び第2のシール材1206によって封止されたパネルの上面図であり、図20(B)は、図20(A)のA−A’、B−B‘それぞれにおける断面図に相当する。   In this embodiment, as an example of a display panel, the appearance of a light-emitting display panel will be described with reference to FIG. FIG. 20A is a top view of a panel in which a space between a first substrate and a second substrate is sealed with a first sealant 1205 and a second sealant 1206. FIG. ) Corresponds to cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG.

図20(A)において、点線で示された1202は画素部、1203は走査線(ゲート線)駆動回路である。本実施例において、画素部1202、及び走査線駆動回路1203は、第1のシール材及び第2のシール材で封止されている領域内にある。また、1201は信号線(ソース線)駆動回路であり、チップ状の信号線駆動回路が第1基板1200上に設けられている。第1のシール材としては、フィラーを含む粘性の高いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第2のシール材としては、粘性の低いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第1のシール材1205及び第2のシール材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。   In FIG. 20A, 1202 indicated by a dotted line is a pixel portion, and 1203 is a scanning line (gate line) driving circuit. In this embodiment, the pixel portion 1202 and the scanning line driver circuit 1203 are in a region sealed with a first sealing material and a second sealing material. Reference numeral 1201 denotes a signal line (source line) drive circuit, and a chip-like signal line drive circuit is provided on the first substrate 1200. As the first sealing material, it is preferable to use a highly viscous epoxy resin containing a filler. As the second sealing material, it is preferable to use an epoxy resin having a low viscosity. In addition, the first sealing material 1205 and the second sealing material are desirably materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible.

また、画素部1202とシール材1205との間に、乾燥剤を設けてもよい。さらには、画素部において、走査線又は信号線上に乾燥剤を設けてもよい。乾燥剤としては、酸化カルシウム(CaO)や酸化バリウム(BaO)等のようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水(H2O)を吸着する物質を用いるのが好ましい。但し、これに限らずゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水を吸着する物質を用いても構わない。 Further, a desiccant may be provided between the pixel portion 1202 and the sealant 1205. Further, in the pixel portion, a desiccant may be provided on the scan line or the signal line. As the desiccant, it is preferable to use a substance that adsorbs water (H 2 O) by chemical adsorption such as an oxide of an alkaline earth metal such as calcium oxide (CaO) or barium oxide (BaO). However, the present invention is not limited to this, and a substance that adsorbs water by physical adsorption such as zeolite or silica gel may be used.

また、透湿性の高い樹脂に乾燥剤の粒状の物質を含ませた状態で第2の基板1204に固定することができる。ここで、透湿性の高い樹脂としては、例えば、エステルアクリレート、エーテルアクリレート、エステルウレタンアクリレート、エーテルウレタンアクリレート、ブタジエンウレタンアクリレート、特殊ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アミノ樹脂アクリレート、アクリル樹脂アクリレート等のアクリル樹脂を用いることができる。この他、ビスフェノールA型液状樹脂、ビスフェノールA型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリジシルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる。また、この他の物質を用いても構わない。また、例えばシロキサンポリマー、ポリイミド、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、等の無機物等を用いてもよい。   In addition, the resin can be fixed to the second substrate 1204 in a state where a highly moisture-permeable resin contains a granular material of a desiccant. Here, examples of the highly moisture-permeable resin include acrylic resins such as ester acrylate, ether acrylate, ester urethane acrylate, ether urethane acrylate, butadiene urethane acrylate, special urethane acrylate, epoxy acrylate, amino resin acrylate, and acrylic resin acrylate. Can be used. In addition, bisphenol A type liquid resin, bisphenol A type solid resin, bromine-containing epoxy resin, bisphenol F type resin, bisphenol AD type resin, phenol type resin, cresol type resin, novolac type resin, cyclic aliphatic epoxy resin, epibis type Epoxy resins such as epoxy resins, glycidyl ester resins, glycidylamine resins, heterocyclic epoxy resins, and modified epoxy resins can be used. Further, other substances may be used. Further, for example, inorganic substances such as siloxane polymer, polyimide, PSG (phosphorus glass), BPSG (phosphorus boron glass), and the like may be used.

走査線と重畳する領域に乾燥剤を設けてもよい。更には、透湿性の高い樹脂に乾燥剤の粒状の物質を含ませた状態で第2の基板に固定してもよい。これらの乾燥剤を設けることにより、開口率を低下せずに表示素子への水分の侵入及びそれに起因する劣化を抑制することができる。このため、画素部1202の周辺部と中央部における発光素子の劣化のバラツキを抑えることが可能である。   You may provide a desiccant in the area | region which overlaps with a scanning line. Furthermore, you may fix to the 2nd board | substrate in the state which included the granular substance of the desiccant in resin with high moisture permeability. By providing these desiccants, it is possible to suppress the intrusion of moisture into the display element and the deterioration caused thereby without reducing the aperture ratio. For this reason, it is possible to suppress variations in deterioration of the light emitting elements in the peripheral portion and the central portion of the pixel portion 1202.

なお、1210は、信号線駆動回路1201及び走査線駆動回路1203に入力される信号を伝送するための接続配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリント配線)1209から、接続配線1208を介してビデオ信号やクロック信号を受け取る。   Note that reference numeral 1210 denotes a connection wiring for transmitting signals input to the signal line driver circuit 1201 and the scanning line driver circuit 1203, from an FPC (flexible printed wiring) 1209 serving as an external input terminal via a connection wiring 1208. Receive video and clock signals.

次に、断面構造について図20(B)を用いて説明する。第1の基板1200上には駆動回路及び画素部が形成されており、TFTを代表とする半導体素子を複数有している。駆動回路として信号線駆動回路1201と画素部1202とを示す。なお、信号線駆動回路1201はnチャネル型TFT1221とpチャネル型TFT1222とを組み合わせたCMOS回路が形成される。   Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the first substrate 1200, and includes a plurality of semiconductor elements typified by TFTs. A signal line driver circuit 1201 and a pixel portion 1202 are shown as driver circuits. Note that as the signal line driver circuit 1201, a CMOS circuit in which an n-channel TFT 1221 and a p-channel TFT 1222 are combined is formed.

本実施例においては、同一基板上に走査線駆動回路、及び画素部のTFTが形成されている。このため、発光表示装置の容積を縮小することができる。   In this embodiment, the scanning line driving circuit and the TFT of the pixel portion are formed on the same substrate. For this reason, the volume of the light emitting display device can be reduced.

また、画素部1202はスイッチング用TFT1211と、駆動用TFT1212とそのドレインに電気的に接続された反射性を有する導電膜からなる第1の画素電極(陽極)1213を含む複数の画素により形成される。   The pixel portion 1202 is formed of a plurality of pixels including a switching TFT 1211, a driving TFT 1212, and a first pixel electrode (anode) 1213 made of a reflective conductive film electrically connected to the drain thereof. .

また、第1の画素電極(陽極)1213の両端には絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)1214が形成される。絶縁物1214に形成する膜の被覆率(カバレッジ)を良好なものとするため、絶縁物1214の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。また、絶縁物1214表面を、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、炭素を主成分とする薄膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。更には、絶縁物1214として、黒色顔料、色素などの可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いることで、後に形成される発光素子からの迷光を吸収することができる。この結果、各素のコントラストが向上する。   In addition, insulators (called banks, partition walls, barriers, banks, or the like) 1214 are formed at both ends of the first pixel electrode (anode) 1213. In order to improve the coverage (coverage) of the film formed over the insulator 1214, a curved surface having a curvature is formed at the upper end portion or the lower end portion of the insulator 1214. The surface of the insulator 1214 may be covered with a protective film formed of an aluminum nitride film, an aluminum nitride oxide film, a thin film containing carbon as its main component, or a silicon nitride film. Further, by using an organic material obtained by dissolving or dispersing a material that absorbs visible light, such as a black pigment or a dye, as the insulator 1214, stray light from a light-emitting element to be formed later can be absorbed. As a result, the contrast of each element is improved.

また、第1の画素電極(陽極)1213上には、有機化合物材料の蒸着を行い、発光物質を含む層1215を選択的に形成する。さらには、発光物質を含む層1215上に第2の画素電極(陰極)を形成する。   Further, an organic compound material is deposited on the first pixel electrode (anode) 1213 to selectively form a layer 1215 containing a light-emitting substance. Further, a second pixel electrode (cathode) is formed over the layer 1215 containing a light-emitting substance.

発光物質を含む層1215は実施例3に示される構造を適宜用いることができる。   For the layer 1215 containing a light-emitting substance, the structure shown in Embodiment 3 can be used as appropriate.

こうして、第1の画素電極(陽極)1213、発光物質を含む層1215、及び第2の画素電極(陰極)1216からなる発光素子1217が形成される。発光素子1217は、第2の基板1204側に発光する。   In this manner, a light-emitting element 1217 including the first pixel electrode (anode) 1213, the layer 1215 containing a light-emitting substance, and the second pixel electrode (cathode) 1216 is formed. The light-emitting element 1217 emits light toward the second substrate 1204 side.

また、発光素子1217を封止するために保護積層1218を形成する。保護積層は、第1の無機絶縁膜と、応力緩和膜と、第2の無機絶縁膜との積層からなっている。次に、保護積層1218と第2の基板1204とを、第1のシール材1205及び第2のシール材1206で接着する。なお、第2のシール材を、シール材を滴下する装置を用いて滴下することが好ましい。シール材をディスペンサから滴下、又は吐出させてシール材をアクティブマトリクス基板上に塗布した後、真空中で、第2の基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、紫外線硬化を行って封止することができる。 In addition, a protective stack 1218 is formed in order to seal the light emitting element 1217. The protective laminate includes a laminate of a first inorganic insulating film, a stress relaxation film, and a second inorganic insulating film. Next, the protective laminate 1218 and the second substrate 1204 are bonded with the first sealant 1205 and the second sealant 1206. Note that the second sealant is preferably dropped using a device for dropping the sealant. After the sealing material is dropped or discharged from the dispenser to apply the sealing material onto the active matrix substrate, the second substrate and the active matrix substrate are bonded together in a vacuum and then cured by ultraviolet curing. it can.

なお、第2の基板1204表面には、外光が基板表面で反射するのを防止するための反射防止膜1226を設ける。また、第2の基板と反射防止膜との間に、偏光板、及び位相差板のいずれか一方又は両方を設けてもよい。位相差板、偏光板1225を設けることにより、外光が画素電極で反射することを防止することが可能である。なお、第1の画素電極1213及び第2の画素電極1216を、透光性を有する導電膜又は半透光性を有する導電膜で形成し、層間絶縁膜1214を可視光を吸収する材料、又は可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いて形成すると、各画素電極で外光が反射しないため、位相差板及び偏光板を用いなくとも良い。   Note that an antireflection film 1226 is provided on the surface of the second substrate 1204 to prevent external light from being reflected by the substrate surface. One or both of a polarizing plate and a retardation plate may be provided between the second substrate and the antireflection film. By providing the retardation plate and the polarizing plate 1225, it is possible to prevent external light from being reflected by the pixel electrode. Note that the first pixel electrode 1213 and the second pixel electrode 1216 are formed using a light-transmitting conductive film or a semi-transparent conductive film, and the interlayer insulating film 1214 absorbs visible light, or When an organic material formed by dissolving or dispersing a material that absorbs visible light is used, external light is not reflected by each pixel electrode, so that a retardation plate and a polarizing plate may not be used.

接続配線1208とFPC1209とは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂1227で電気的に接続されている。さらに、各配線層と接続端子との接続部を封止樹脂で封止することが好ましい。この構造により、断面部からの水分が発光素子に侵入し、劣化することを防ぐことができる。   The connection wiring 1208 and the FPC 1209 are electrically connected by an anisotropic conductive film or an anisotropic conductive resin 1227. Furthermore, it is preferable that the connection portion between each wiring layer and the connection terminal is sealed with a sealing resin. With this structure, moisture from the cross section can be prevented from entering and deteriorating the light emitting element.

なお、第2の基板1204と、保護積層1218との間には、第2のシール材1206の代わりに、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填した空間を有してもよい。水分や酸素の侵入の防止を高めることができる。   Note that a space filled with an inert gas such as nitrogen gas may be provided between the second substrate 1204 and the protective laminate 1218 instead of the second sealant 1206. It is possible to enhance prevention of moisture and oxygen from entering.

また、第2の基板と偏光板1225の間に着色層を設けることができる。この場合、画素部に白色発光が可能な発光素子を設け、RGBを示す着色層を別途設けることでフルカラー表示することができる。また、画素部に青色発光が可能な発光素子を設け、色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示することができる。さらには、各画素部、赤色、緑色、青色の発光を示す発光素子を形成し、且つ着色層を用いることもできる。このような表示モジュールは、各RBGの色純度が高く、高精細な表示が可能となる。 In addition, a colored layer can be provided between the second substrate and the polarizing plate 1225. In this case, a full color display can be performed by providing a light emitting element capable of emitting white light in the pixel portion and separately providing a colored layer showing RGB. Further, full color display can be performed by providing a light emitting element capable of emitting blue light in the pixel portion and separately providing a color conversion layer or the like. Furthermore, each pixel portion, a light emitting element that emits red, green, and blue light can be formed, and a colored layer can be used. Such a display module has high color purity of each RBG and enables high-definition display.

また、第1の基板1200又は第2の基板1204の一方、若しくは両方にフィルム又は樹脂等の基板を用いて発光表示モジュールを形成してもよい。このように対向基板を用いず封止すると、表示装置の軽量化、小型化、薄膜化を向上させることができる。   Alternatively, the light-emitting display module may be formed using one of the first substrate 1200 and the second substrate 1204, or a substrate such as a film or resin. When sealing is performed without using the counter substrate in this manner, the weight, size, and thickness of the display device can be improved.

更には、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリント配線)1209表面又は端部に、コントローラ、メモリ、画素駆動回路のようなICチップを設け発光表示モジュールを形成してもよい。   Furthermore, an IC chip such as a controller, a memory, and a pixel driver circuit may be provided on the surface or end of an FPC (flexible printed wiring) 1209 that serves as an external input terminal to form a light emitting display module.

なお、実施形態1乃至実施形態10のいずれをも本実施例に適応することができる。また、表示モジュールとして液晶表示モジュール及び発光表示モジュールの例を示したが、これに限られるものではなく、DMD(Digital Micromirror Device;デジタルマイクロミラーデバイス)、PDP(Plasma Display Panel;プラズマディスプレイパネル)、FED(Field Emission Display;フィールドエミッションディスプレイ)、電気泳動表示装置(電子ペーパー)等の表示モジュールに適宜適応することができる。   Note that any of Embodiment Modes 1 to 10 can be applied to this example. Moreover, although the example of the liquid crystal display module and the light emission display module was shown as a display module, it is not restricted to this, DMD (Digital Micromirror Device; Digital micromirror device), PDP (Plasma Display Panel; Plasma display panel), The present invention can be appropriately applied to display modules such as FED (Field Emission Display) and electrophoretic display devices (electronic paper).

上記実施例に示される表示装置を筺体に組み込んだ電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図24を参照して説明する。   As an electronic device in which the display device described in the above embodiment is incorporated in a housing, a television device (also simply referred to as a television or a television receiver), a digital camera, a digital video camera, a mobile phone device (simply a mobile phone or a mobile phone) Also, a portable information terminal such as a PDA, a portable game machine, a computer monitor, a computer, an audio reproduction device such as a car audio, and an image reproduction device including a recording medium such as a home game machine. A specific example will be described with reference to FIG.

図24(A)に示す携帯情報端末は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯情報端末を安価に提供することができる。   A portable information terminal illustrated in FIG. 24A includes a main body 9201, a display portion 9202, and the like. As the display portion 9202, any of those shown in Embodiment Modes 1 to 10 and Examples 1 to 8 can be used. By using the display device which is one embodiment of the present invention, a portable information terminal capable of high-quality display can be provided at low cost.

図24(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能なデジタルビデオカメラを安価に提供することができる。   A digital video camera shown in FIG. 24B includes a display portion 9701, a display portion 9702, and the like. As the display portion 9701, any of those shown in Embodiment Modes 1 to 10 and Examples 1 to 8 can be used. By using the display device which is one embodiment of the present invention, a digital video camera capable of high-quality display can be provided at low cost.

図24(C)に示す携帯端末は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯端末を安価に提供することができる。   A portable terminal illustrated in FIG. 24C includes a main body 9101, a display portion 9102, and the like. As the display portion 9102, the display modes in Embodiment Modes 1 to 10 and Examples 1 to 8 can be applied. By using the display device which is one embodiment of the present invention, a portable terminal capable of high-quality display can be provided at low cost.

図24(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯型のテレビジョン装置を安価に提供することができる。このようなテレビジョン装置は携帯電話などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広く適用することができる。   A portable television device shown in FIG. 24D includes a main body 9301, a display portion 9302, and the like. As the display portion 9302, the display portions shown in Embodiment Modes 1 to 10 and Examples 1 to 8 can be applied. By using the display device which is one embodiment of the present invention, a portable television device capable of high-quality display can be provided at low cost. Such a television device can be widely applied from a small one mounted on a portable terminal such as a cellular phone to a medium-sized one that can be carried and a large one (for example, 40 inches or more). .

図24(E)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能な携帯型のコンピュータを安価に提供することができる。   A portable computer shown in FIG. 24E includes a main body 9401, a display portion 9402, and the like. As the display portion 9402, any of those shown in Embodiment Modes 1 to 10 and Examples 1 to 8 can be used. By using the display device which is one embodiment of the present invention, a portable computer capable of high-quality display can be provided at low cost.

図24(F)に示すテレビジョン装置は、本体9501、表示部9502等を含んでいる。表示部9502は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高画質な表示が可能なテレビジョン装置を安価に提供することができる。   A television device illustrated in FIG. 24F includes a main body 9501, a display portion 9502, and the like. As the display portion 9502, the display portions shown in Embodiment Modes 1 to 10 and Examples 1 to 8 can be applied. By using the display device which is one embodiment of the present invention, a television device capable of high-quality display can be provided at low cost.

上記に挙げた電子機器において、二次電池を用いているものは、消費電力を削減した分、電子機器の使用時間を長持ちさせることができ、二次電池を充電する手間を省くことができる。   Among the electronic devices listed above, those using a secondary battery can extend the usage time of the electronic device as much as power consumption is reduced, and can save the trouble of charging the secondary battery.

本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の半導体膜中の元素プロファイルを説明する断面図。Sectional drawing explaining the element profile in the semiconductor film of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の半導体膜中の元素プロファイルを説明する断面図。Sectional drawing explaining the element profile in the semiconductor film of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する平面図。FIG. 6 is a plan view illustrating a structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する平面図及び断面図。4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view illustrating the structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る液晶表示モジュールの構成を説明する断面図。Sectional drawing explaining the structure of the liquid crystal display module which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の作製工程を説明する断面図。8A and 8B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する平面図。FIG. 6 is a plan view illustrating a structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する平面図及び断面図。4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view illustrating the structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に適応可能な発光素子の形態を説明する図。4A and 4B each illustrate a mode of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明に適応可能な発光素子の回路を説明する図。4A and 4B each illustrate a circuit of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明に適応可能な駆動回路の実装方法を説明する図。4A and 4B illustrate a mounting method of a drive circuit applicable to the present invention. 電子機器の一例を説明する図。10A and 10B each illustrate an example of an electronic device. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に係る半導体装置の構造を説明する断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to the invention. 本発明に適応可能な結晶化行程を説明する断面図。Sectional drawing explaining the crystallization process applicable to this invention. 本発明に適応可能な結晶化行程を説明する断面図及び平面図。Sectional drawing and top view explaining the crystallization process applicable to this invention. 本発明に適応可能な駆動回路を説明する平面図。The top view explaining the drive circuit applicable to this invention.

Claims (6)

基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を添加した後に加熱して、第1の結晶性半導体膜を形成し、
前記第1の結晶性半導体膜上に不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の結晶性半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱することにより、前記第1の結晶性半導体膜に含まれる前記触媒元素を前記第2の半導体膜に移動させるとともに、第2の結晶性半導体膜及び第3の結晶性半導体膜を形成し、
前記第2の結晶性半導体膜及び前記第3の結晶性半導体膜をエッチングして、第1の半導体領域及び第2の半導体領域を形成し、
前記第2の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記第2の半導体領域の露出部をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Adding a catalytic element to the first semiconductor film and then heating to form a first crystalline semiconductor film;
After forming a second semiconductor film having an impurity element over the first crystalline semiconductor film, the first crystal semiconductor film and the second semiconductor film are heated , whereby the first crystal Moving the catalytic element contained in the crystalline semiconductor film to the second semiconductor film, forming a second crystalline semiconductor film and a third crystalline semiconductor film,
Etching the second crystalline semiconductor film and the third crystalline semiconductor film to form a first semiconductor region and a second semiconductor region;
Forming a source electrode and a drain electrode in contact with the second semiconductor region;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the exposed portion of the second semiconductor region is etched using the source electrode and the drain electrode as a mask to form a source region and a drain region.
請求項1において、前記不純物元素はリン、窒素、ヒ素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。   2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity element is an element selected from phosphorus, nitrogen, arsenic, antimony, and bismuth. 基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を添加した後に加熱して、第1の結晶性半導体膜を形成し、
前記第1の結晶性半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の結晶性半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱することにより、前記第1の結晶性半導体膜に含まれる前記触媒元素を前記第2の半導体膜に移動させるとともに、第2の結晶性半導体膜及び第3の結晶性半導体膜を形成し、
前記第3の結晶性半導体膜を除去し、
前記第2の結晶性半導体膜上に導電性を有する第3の半導体膜を形成し、
前記第2の結晶性半導体膜及び前記第3の半導体膜をエッチングして、第1の半導体領域及び第2の半導体領域を形成し、
前記第2の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記第2の半導体領域の露出部をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Adding a catalytic element to the first semiconductor film and then heating to form a first crystalline semiconductor film;
After the second semiconductor film containing a rare gas element is formed over the first crystalline semiconductor film, the first crystalline semiconductor film and the second semiconductor film are heated, whereby the first crystalline semiconductor film and the second semiconductor film are heated . Moving the catalytic element contained in the crystalline semiconductor film to the second semiconductor film, forming a second crystalline semiconductor film and a third crystalline semiconductor film;
Removing the third crystalline semiconductor film;
Forming a conductive third semiconductor film on the second crystalline semiconductor film;
Etching the second crystalline semiconductor film and the third semiconductor film to form a first semiconductor region and a second semiconductor region;
Forming a source electrode and a drain electrode in contact with the second semiconductor region;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the exposed portion of the second semiconductor region is etched using the source electrode and the drain electrode as a mask to form a source region and a drain region.
請求項3において、前記導電性を有する第3の半導体膜は、13族元素または15族元素を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。   4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the third semiconductor film having conductivity includes a group 13 element or a group 15 element. 請求項3または4において、前記希ガス元素は、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種または複数種であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 , wherein the rare gas element is one or more selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe. 請求項1乃至のいずれか一において、前記触媒元素は、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、及び白金から選ばれる一つ又は複数であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of claims 1 to 5, wherein the catalyst element, characterized tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel, and that it is one or more selected from platinum A method for manufacturing a semiconductor device.
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