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JP4372879B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタで構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置および電気光学装置を搭載した電子機器の構成に関する。尚、本願明細書において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能する装置全般を指し、上記電気光学装置およびその電気光学装置を搭載した電子機器をその範疇に含んでいる。
【0002】
【従来の技術】
絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジスタ(以下、TFTと記す)で形成した大面積集積回路を有する半導体装置の開発が進んでいる。アクティブマトリクス型液晶表示装置、EL表示装置、および密着型イメージセンサはその代表例として知られている。TFTはその構造や作製方法によって分類されている。特に、結晶構造を有する半導体膜を活性層にしたTFT(結晶質TFT)は電界効果移動度が高いことから、いろいろな機能回路を形成することも可能であった。
【0003】
例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置には、機能ブロックごとにnチャネル型TFTで構成される画素マトリクス回路や、CMOS回路を基本としたシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などの集積回路が一枚の基板上に形成された。また、密着型イメージセンサでは、サンプルホールド回路、シフトレジスタ回路、マルチプレクサ回路などの集積回路がTFTを用いて形成されていた。
【0004】
これらの回路はそれぞれにおいて動作条件が必ずしも同一でないので、当然TFTに要求される特性も少なからず異なっていた。画素マトリクス回路においては、nチャネル型TFTから成るスイッチ素子と補助の保持容量を設けた構成であり、液晶に電圧を印加して駆動させるものである。ここで、液晶は交流で駆動させる必要があり、フレーム反転駆動と呼ばれる方式が採用されていた。従って、要求されるTFTの特性は、漏れ電流を十分低減させておく必要があった。また、バッファ回路は高い駆動電圧が印加されるため、耐圧を高めておく必要があった。また電流駆動能力を高めるために、オン電流を十分確保する必要があった。
【0005】
しかし、結晶質TFTのオフ電流は高くなりやすいといった問題点があった。そして、結晶質TFTは信頼性の面で依然LSIなどに用いられるMOSトランジスタ(単結晶半導体基板上に作製されるトランジスタ)に及ばないとされている。例えば、結晶質TFTにはオン電流の低下といった劣化現象が観測されることがあった。この原因はホットキャリア効果であり、ドレイン近傍の高電界によって発生したホットキャリアが劣化現象を引き起こすものと考えられていた。
【0006】
TFTの構造には、低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)構造が知られている。この構造はチャネル領域と、高濃度に不純物が添加されるソース領域またはドレイン領域との間に低濃度の不純物領域を設けたものであり、この低濃度不純物領域はLDD領域と呼ばれている。LDD構造はさらにゲート電極との位置関係により、ゲート電極とオーバーラップするGOLD(Gate-drain Overlapped LDD)構造や、ゲート電極とオーバーラップしないオフセットLDD構造などがある。GOLD構造は、ドレイン近傍の高電界を緩和してホットキャリア効果を防ぎ、信頼性を向上させることができた。例えば、「Mutsuko Hatano,Hajime Akimoto and Takeshi Sakai,IEDM97 TECHNICAL DIGEST,p523-526,1997」では、シリコンで形成したサイドウォールによるGOLD構造であるが、他の構造のTFTと比べ、きわめて優れた信頼性が得られることが確認されている。
【0007】
さらに、直視用やプロジェクター用に使用されるアクティブマトリクス型液晶表示装置は、TFTに入射する迷光を遮るために遮光膜を設ける必要があった。遮光膜はTFTの配列に合わせて、TFTが形成される基板か、または対向する基板に形成されていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、GOLD構造では通常のLDD構造に比べてオフ電流が大きくなってしまう問題がった。オフ電流の増加を防ぐために、一つのTFTに複数のチャネル形成領域と、その複数のチャネル形成領域のそれぞれに対応して設けられた複数のゲート電極とを設けたマルチゲート・マルチチャネル構造とすることも可能であるが、GOLD構造のTFTはそれだけでは不十分であった。したがって、大面積集積回路のTFTをすべて同じ構造で形成することは必ずしも好ましくなかった。例えば、画素マトリクス回路を構成するnチャネル型TFTでは、オフ電流が増加すると消費電力が増えたり画像表示に異常が現れたりするので、GOLD構造の結晶質TFTをそのまま適用することは好ましくなかった。また、オフセットLDD構造は直列抵抗の増加により、オン電流が低下してしまうことが問題であった。オン電流はTFTのチャネル幅などにより自由に設計できるものではあるが、例えば、バッファ回路を構成するTFTにオフセットTFTを設ける必要は必ずしもなかった。
【0009】
また、直視用やプロジェクター用に使用されるアクティブマトリクス型液晶表示装置において、その画質を向上させるために開口率を向上させることは重要な課題であった。開口率を向上させるためには、遮光膜を形成する領域を可能な限り縮小させれば良いが、そのためには、画素マトリクス回路のTFTや保持容量を形成するための面積を小さくする必要があった。しかしながら、オフ電流を下げるため画素TFTをマルチゲート・マルチチャネル構造とすると、デザインルール上の制約からTFTのサイズは必然的に大きくなってしまった。
【0010】
本発明はこのような課題を解決するための技術であり、MOSトランジスタと同等かそれ以上の信頼性が得られる結晶質TFTを実現することを目的としている。そして、そのような結晶質TFTでさまざまな機能回路を形成した大面積集積回路を有する半導体装置の信頼性を高めることを目的としている。
【0011】
また、本発明の他の目的は、画素マトリクス回路のTFTと保持容量の構成に関し、アクティブマトリクス型液晶表示装置の開口率を向上させることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の構成は、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層と、前記島状半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接し、かつ前記島状半導体層に対応して設けられた一つのゲート電極とを有する半導体装置において、前記島状半導体層は、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記第2の不純物領域と、前記複数のチャネル形成領域とは、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重なっていることを特徴としている。また、前記島状半導体層に、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、一端が前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と両端がチャネル形成領域に接して形成された、一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記第2の不純物領域と、前記複数のチャネル形成領域とは、前記ゲート絶縁膜を介して、前記ゲート電極と重なっている構成としても良い。
【0013】
本発明の他の構成は、nチャネル型薄膜トランジスタで形成されたマトリクス回路を有する半導体装置において、前記nチャネル型薄膜トランジスタは、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する、一導電型の第1の不純物領域と、前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記第2の不純物領域と、前記複数のチャネル形成領域とは、ゲート絶縁膜を介して前記nチャネル型薄膜トランジスタに対応して設けられた一つのゲート電極と重なっていることを特徴としている。
【0014】
また、本発明の他の構成は、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとで形成されたCMOS回路を有する半導体装置において、前記複数のnチャネル型薄膜トランジスタは、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記第2の不純物領域と、前記複数のチャネル形成領域とは、ゲート絶縁膜を介して前記nチャネル型薄膜トランジスタに対応して設けられた一つのゲート電極と重なっていることを特徴としている。また、前記複数のnチャネル型薄膜トランジスタは、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、一端が前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記第2の不純物領域と、前記複数のチャネル形成領域とは、ゲート絶縁膜を介して、前記nチャネル型薄膜トランジスタに対応して設けられた一つのゲート電極と重なっている構成としても良い。
【0015】
本発明の他の構成は、マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの各々に対応して設けられた保持容量を有する半導体装置であって、前記薄膜トランジスタは、島状半導体層と、前記島状半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接し、かつ前記島状半導体層に対応して設けられた一つのゲート電極とを有し、前記島状半導体層は、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第3の不純物領域と、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極と重なって設けられ、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層を介して、前記薄膜トランジスタ上に形成された導電膜と、前記導電膜上に延在した画素電極と、前記導電膜と前記画素電極との間に設けられた誘電体膜とから形成され、前記第1の開孔部を介して、前記薄膜トランジスタに接続されていることを特徴としている。また、前記薄膜トランジスタは、島状半導体層と、前記島状半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接し、かつ前記島状半導体層に対応して設けられた一つのゲート電極とを有し、前記島状半導体層は、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第3の不純物領域と、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極と重なって設けられ、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上にパターン形成され、前記第1の開孔部に重なる第2の開孔部を有する第2の絶縁層と、前記第1の絶縁層を介して、前記薄膜トランジスタ上に形成された導電膜と、前記導電膜上に延在した画素電極と、前記導電膜と前記画素電極との間に設けられた誘電体膜と、から形成され、前記第1の開孔部と第2の開孔部とを介して、前記薄膜トランジスタに接続された構造としても良い。
【0016】
本発明の他の構成は、マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの各々に対応して設けられた保持容量と画素電極と、該画素電極上に形成された配向膜とを有する半導体装置であって、前記薄膜トランジスタは、島状半導体層と、前記島状半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接し、かつ前記島状半導体層に対応して設けられた一つのゲート電極とを有し、前記島状半導体層は、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第3の不純物領域と、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極と重なって設けられ、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層を介して、前記薄膜トランジスタ上に形成された導電膜と、前記導電膜上に延在した前記画素電極と、前記導電膜と前記画素電極との間に設けられた誘電体膜と、から形成され、前記第1の開孔部を介して、前記薄膜トランジスタに接続され、前記配向膜は、前記誘電体膜と同じ材料で形成されていることを特徴としている。また、前記薄膜トランジスタは、島状半導体層と、前記島状半導体層に接して形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接し、かつ前記島状半導体層に対応して設けられた一つのゲート電極とを有し、前記島状半導体層は、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、前記第1の不純物領域に接して形成された一導電型の第3の不純物領域と、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極と重なって設けられ、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを有し、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上にパターン形成され、前記第1の開孔部に重なる第2の開孔部を有する第2の絶縁層と、前記第1の絶縁層を介して、前記薄膜トランジスタ上に形成された導電膜と、前記導電膜上に延在した前記画素電極と、前記導電膜と前記画素電極との間に設けられた誘電体膜とから形成され、前記第1の開孔部と第2の開孔部とを介して、前記薄膜トランジスタに接続され、前記配向膜は、前記誘電体膜と同じ材料で形成されている構成としても良い。
【0017】
また、本発明の半導体装置の作製方法は、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、前記第1の不純物領域に接する第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域と、を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程とを有することを特徴としている。
【0018】
また、本発明の他の構成は、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、一端が前記第1の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程とを有することを特徴としている。
【0019】
また、本発明の他の構成は、nチャネル型薄膜トランジスタで形成されたマトリクス回路を有する半導体装置の作製方法において、前記nチャネル型薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、前記第1の不純物領域に接する第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程とから形成されることを特徴としている。
【0020】
また、本発明の他の構成は、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとで形成されたCMOS回路を有する半導体装置の作製方法において、前記nチャネル型薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、前記第1の不純物領域に接する第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程とから形成されることを特徴としている。
【0021】
また、本発明の他の構成は、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとで形成されたCMOS回路を有する半導体装置の作製方法において、前記nチャネル型薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、一端が前記第1の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程と、から形成されることを特徴としている。
【0022】
また、本発明の他の構成は、マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの各々に対応して設けられた保持容量を有する半導体装置の作製方法において、前記薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、前記第1の不純物領域に接する第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程とから形成され、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上を介して、前記薄膜トランジスタ上に、導電膜を形成する工程と、前記導電膜上に誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜を介して、前記導電膜上に画素電極を延在させて形成する工程とから形成されることを特徴としている。
【0023】
また、本発明の他の構成は、マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの各々に対応して設けられた保持容量を有する半導体装置の作製方法において、前記薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、前記第1の不純物領域に接する第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域と、を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程とから形成され、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上の一部に、前記第1の開孔部と重なる第2の開孔部を有する第2の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上を介して、前記薄膜トランジスタ上に、導電膜を形成する工程と、前記導電膜上に誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜を介して、前記導電膜上に画素電極を延在させて形成する工程とから形成されることを特徴としている。
【0024】
また、本発明の他の構成は、マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの各々に対応して設けられた保持容量と画素電極と、該画素電極上に形成された配向膜と、を有する半導体装置の作製方法において、前記薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、前記第1の不純物領域に接する第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程とから形成され、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上を介して、前記薄膜トランジスタ上に、導電膜を形成する工程と、前記導電膜上に誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜を介して、前記導電膜上に前記画素電極を延在させて形成する工程とから形成され、前記配向膜は、前記誘電体膜と同じ材料で形成することを特徴としている。
【0025】
また、本発明の他の構成は、マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの各々に対応して設けられた保持容量と画素電極と、該画素電極上に形成された配向膜と、を有する半導体装置の作製方法において、前記薄膜トランジスタは、絶縁表面を有する基板上に、島状半導体層を形成する工程と、前記島状半導体層に接して、ゲート絶縁膜を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、ソース領域またはドレイン領域を形成する第1の不純物領域を形成する工程と、一導電型の不純物元素を前記島状半導体層の選択された領域に添加して、前記第1の不純物領域に接する第3の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接する第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接する第2の不純物領域とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜を介して、前記第2の不純物領域と重なるゲート電極を形成する工程と、から形成され、前記保持容量は、前記薄膜トランジスタ上に第1の開孔部を有する第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上の一部に、前記第1の開孔部と重なる第2の開孔部を有する第2の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上を介して、前記薄膜トランジスタ上に、導電膜を形成する工程と、前記導電膜上に誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜を介して、前記導電膜上に前記画素電極を延在させて形成する工程とから形成され、前記配向膜は、前記誘電体膜と同じ材料で形成する、ことを特徴としている。
【0026】
【発明の実施の形態】
[実施形態1]
本発明の実施形態を図1〜図3を用いて説明する。ここでは、画素マトリクス回路とその周辺に設けられる駆動回路のTFTを同時に作製する方法について説明する。
【0027】
(島状半導体層、ゲート絶縁膜形成の工程)
図1において、基板101には、耐熱性の観点から石英基板を使用した。基板101のTFTが形成される表面には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または窒酸化シリコン膜からなる下地膜102をプラズマCVD法やスパッタ法で100〜400nmの厚さに形成した。下地膜102は、窒化シリコン膜を25〜100nm、ここでは50nmの厚さに、酸化シリコン膜を50〜300nm、ここでは150nmの厚さとした2層構造でに形成しても良い(図示せず)。下地膜102は基板からの不純物汚染を防ぐために設けられるものであり、石英基板を用いた場合には必ずしも設ける必要はない。次に、この下地膜102の上に20〜100nmの厚さの、非晶質シリコン膜を公知の成膜法で形成した。非晶質シリコン膜は含有水素量にもよるが、好ましくは400〜550℃で数時間加熱して脱水素処理を行い、含有水素量を5atom%以下として、結晶化の工程を行うことが望ましい。また、非晶質シリコン膜をスパッタ法や蒸着法などの他の作製方法で形成しても良いが、膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を十分低減させておくことが望ましい。下地膜と非晶質シリコン膜とは、同じ成膜法で形成することが可能であるので、両者を連続形成しても良い。下地膜を形成後、一旦大気雰囲気にさらされないようにすることで表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製されるTFTの特性バラツキを低減させることができる。非晶質シリコン膜から結晶質シリコン膜を形成する工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結晶化の技術を用いれば良い。また、シリコンの結晶化を助長する触媒元素を用いて熱結晶化の方法で結晶質シリコン膜を作製しても良い。その他に、微結晶シリコン膜を用いても良いし、結晶質シリコン膜を直接堆積成膜しても良い。さらに、単結晶シリコンを基板上に貼りあわせるSOI(Silicon On Insulators)の公知技術を使用して結晶質シリコン膜を形成しても良い。こうして形成された結晶質シリコン膜の不要な部分をエッチング除去して、島状半導体層103〜106を形成した。結晶質シリコン膜のnチャネル型TFTが作製される領域には、しきい値電圧を制御するため、あらかじめ1×1015〜5×1017cm-3程度の濃度でボロン(B)を添加しておいても良い。次に、島状半導体層103〜106を覆って、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とするゲート絶縁膜107を形成した。ゲート絶縁膜107は、10〜200nm、好ましくは50〜150nmの厚さに形成すれば良い。例えば、プラズマCVD法でN2OとSiH4を原料とした窒化酸化シリコン膜を75nm形成し、その後、酸素雰囲気中または酸素と塩酸の混合雰囲気中、800〜1000℃で熱酸化して115nmのゲート絶縁膜としても良い(図1(A))。
【0028】
(低濃度不純物領域の形成)
nチャネル型TFTに、LDD領域となる低濃度不純物領域(本発明では第2の不純物領域、および第3の不純物領域と記す)を形成するために、島状半導体層103の全面と、島状半導体層104〜105のチャネル形成領域を覆うレジストマスク108〜111を形成した。このとき、配線を形成する領域にもレジストマスクを形成しておいても良い。そして、n型を付与する不純物元素を添加して低濃度不純物領域を形成する工程を行った。ここでは、リンを用い、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行った。この工程では、ゲート絶縁膜107を通してその下の半導体層にリンを添加した。添加するリン濃度は、1×1016〜1×1019atoms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは1×1018atoms/cm3とした。そして、島状半導体層にリンが添加された低濃度不純物領域112〜120が形成された。本発明の構成を実現するため、例えば、画素マトリクス回路の島状半導体層106には2つ以上の低濃度不純物領域が形成された。その後、窒素雰囲気中で400〜900℃、好ましくは600〜800℃で1〜12時間の熱処理を行ない、この工程で添加されたn型を付与する不純物元素を活性化する工程を行なった(図1(B))。
【0029】
(ゲート電極用および配線用導電膜の形成)
第1の導電膜121を、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)から選ばれた元素を主成分とする導電性材料で、10〜100nmの厚さに形成した。第1の導電層には、窒化タンタル(TaN)や窒化タングステン(WN)を用いることができる。また、図示しないが、第1の導電膜の下にシリコン膜を2〜20nm程度の厚さで形成しておいても良い。続いて、アルミニウム(Al)や銅(Cu)を主成分とする第2の導電膜122を、100〜300nmの厚さに形成した(図1(C))。そして、入出力端子から駆動回路の入出力までの配線が形成される領域に、第2の導電膜による配線123を形成した。例えば、第2の導電膜にAlを用いれば、リン酸溶液により下地TaNと選択性良くエッチングすることができた。さらに、第1の導電層121と配線123上に第3の導電膜124をTa、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を主成分とする導電性材料で、100〜400nmの厚さに形成した。例えば、Taを200nmの厚さに形成すれば良い(図1(C))。
【0030】
(ゲート電極(p−ch)、配線電極の形成とBドープの工程)
レジストマスク125〜130を形成し、第1の導電膜と第3の導電膜の一部をエッチング除去して、入出力端子から駆動回路の入出力までの配線131、pチャネル型TFTのゲート電極132、駆動回路内のゲート配線135、画素マトリクス回路内のゲート配線136を形成した。配線131は第2の導電膜(Al)が第1の導電膜(TaN)と第3の導電膜(Ta)とで覆われたクラッド型の構造で完成された。このような構造とすることで、配線抵抗を下げると同時に耐熱性を高めることができた。nチャネル型TFTのゲート電極は後の工程で形成するため、第1の導電膜と第3の導電膜が半導体層104〜106上の全面で残るようにした。そして、レジストマスク125〜130をそのまま残してマスクとし、pチャネル型TFTが形成される半導体層103の一部に、p型を付与する不純物元素を添加するの工程を行った。ここではボロンをその不純物元素として、ジボラン(B26)を用いてイオンドープ法で添加した。ここでは2×1020atoms/cm3の濃度にボロンを添加した。そして、図2(A)に示すようにボロンが高濃度に添加された第4の不純物領域138、139が形成された。また、この工程において、レジストマスク125〜130を使用してゲート絶縁膜107の一部をエッチング除去して、島状半導体層103の一部を露出させた後、p型を付与する不純物元素を添加するの工程を行っても良い。
【0031】
(ゲート電極(n−ch)の形成)
レジストマスク140〜145を形成し、nチャネル型TFTのゲート電極146〜148を形成した。このときゲート電極146〜148は低濃度不純物領域112〜120と一部が重なるように形成した(図2(B))。
【0032】
(Pドープの工程)
レジストマスク149〜154を形成し、nチャネル型TFTにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する第1の不純物領域を形成する工程を行なった。レジストマスク151、154はnチャネル型TFTのゲート電極146、148と、第2の不純物領域112,117,120の一部を覆う形で形成された。これは、オフセットLDD領域となる第3の不純物領域を形成するためのものであった。そして、n型を付与する不純物元素を添加して第1の不純物領域を形成して、ソース領域となる第1の不純物領域156、157、192とドレイン領域となる第1の不純物領域155、158、160が形成された。ここでも、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリンの濃度はn型を付与する第1の不純物元素を添加する工程と比較して高濃度であり、1×1019〜1×1021atoms/cm3とするのが好ましく、ここでは1×1020atoms/cm3とした。また、レジストマスク149〜154を使用してゲート絶縁膜107の一部をエッチング除去して、島状半導体層104〜106の一部を露出させた後、n型を付与する不純物元素を添加するの工程を行っても良い(図2(C))。
【0033】
(熱活性化の工程)
ゲート絶縁膜、ゲート電極上の全面に(島状半導体層103〜106の一部が露出されている場合にはその上面にも)第1の層間絶縁膜161を形成した。第1の層間絶縁膜は窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒酸化シリコン膜で形成すれば良い。また、窒化シリコン膜と、酸化シリコン膜または窒酸化シリコン膜の2層構造としても良い(図示せず)。いずれにしても、第1の層間絶縁膜は500〜1000nmの厚さとなるように形成すれば良い。その後、それぞれの濃度で添加されたn型またはp型を付与する不純物元素を活性化するための熱処理の工程を行った。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニール法(RTA法)で行うことができる。ここでは熱アニール法で活性化の工程を行った。加熱処理は、窒素雰囲気中において300〜700℃、好ましくは350〜550℃、ここでは500℃、2時間の熱処理を行った。さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行った。この工程は、プラズマ水素化法を用い、プラズマ化されることにより生成された水素雰囲気中で200〜450℃の熱処理を行っても良い(図3(A))。
【0034】
(ソース・ドレイン電極、層間絶縁膜の形成)
第1の層間絶縁膜161にはその後、それぞれのTFTのソース領域と、ドレイン領域に達するコンタクトホールが形成された。そして、ソース電極162、165、166、168と、ドレイン電極163、164、167、169を形成した。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含むAl膜300nm、Ti膜150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の電極として用いた。また同時に入出力端子から駆動回路の入出力までの配線200、駆動回路内のソース配線198、画素マトリクス回路内のソース配線199が形成された。そして、第1の層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、およびそれぞれの配線電極上にパッシベーション膜170を形成した。パッシベーション膜170は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒酸化シリコン膜で50〜500nmの厚さで形成した。この状態で水素化処理を行うことは、TFTの特性向上に対して好ましかった。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行うと良かったし、プラズマ水素化法を用い、プラズマ化されることにより生成された水素雰囲気中で200〜450℃の熱処理を行っても良い。その後、ドレイン電極169上のパッシベーション膜の一部を除去してコンタクトホールを形成し、さらに、有機樹脂からなる第2の層間絶縁膜210を約1000nmの厚さに形成した。有機樹脂膜としては、ポリイミド、アクリル、ポリイミドアミド等を使用することができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお上述した以外の有機樹脂膜を用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形成した。
【0035】
(保持容量、画素電極の形成)
第2の層間絶縁膜上に遮光膜171を形成する工程を行った。遮光膜171は、Ti、Al、Cr、Ta、Wから選ばれた元素を主成分とする膜で形成した。そして、遮光膜171上および第2の層間絶縁膜上に、誘電体膜172を50〜200nmの厚さで形成した。この誘電体膜172は、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの無機絶縁膜で形成しても良いが、ピンホールのない誘電体膜を形成するにはポリイミドを主成分とする有機絶縁膜で形成する方が適していた。例えば、ポリイミドを用いる場合には、誘電率3.0〜3.8(1kHz)、体積固有抵抗7×1015〜1×1017Ωcmの液晶配向膜材料をそのまま使用しすることが可能であった。このようなポリイミド膜は、凸版印刷法やスピンコート法で形成することができた。但し、溶液の粘度が25〜35cpと低い場合には、誘電体の膜厚をかせぐために重ね塗りをする必要もあった。そして、誘電体膜172に設けられた開孔部223と第2の層間絶縁膜210に設けられた開孔部221と、パッシベーション膜170に設けられた開孔部220で、ドレイン電極169に達するコンタクトホールを形成し、画素電極173を形成した。画素電極173は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ法で形成した。画素電極173は、誘電体膜172を介して遮光膜171上まで延在して形成され、画素電極173が遮光膜171と重なる領域で保持容量が形成された(図3(B))。
【0036】
以上の工程で、画素マトリクス回路とその周辺に設けられる駆動回路のTFTが同一基板上に形成されたアクティブマトリクス基板が作製された。
【0037】
CMOS回路のpチャネル型TFT201には、チャネル形成領域174、第4の不純物領域175、176が形成された。そして、第4の不純物領域175はソース領域として、第4の不純物領域176はドレイン領域となった。
【0038】
nチャネル型TFT202には、チャネル形成領域177、第1の不純物領域178、179、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なる第2の不純物領域180、181a、ゲート電極と重ならない第3の不純物領域181bが形成された。第1の不純物領域178はソース領域として、第1の不純物領域179はドレイン領域として機能した。
【0039】
nチャネル型TFT203には、複数のチャネル形成領域182,183、第1の不純物領域184、188、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なる複数の第2の不純物領域185〜187が形成された。第1の不純物領域184はソース領域として、第1の不純物領域188はドレイン領域として機能した。
【0040】
また、画素マトリクス回路のnチャネル型TFT204には、複数のチャネル形成領域189〜191、第1の不純物領域192、197、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なる複数の第2の不純物領域193a、194、195、196a、ゲート電極と重ならない第3の不純物領域193b、196bが形成された。
【0041】
本発明は、画素マトリクス回路およびCMOS回路のそれぞれのnチャネル型TFTの駆動電圧を考慮して、LDD領域となる第2の不純物領域および第3の不純物領域のチャネル長方向の長さを同一基板上で異ならせることが容易であり、それぞれの回路を構成するTFTに対して、最適な形状を作り込むことができた。
【0042】
図3(B)のnチャネル型TFT202はシングルゲート構造であり、駆動電圧が10V程度のシフトレジスタ回路などに適している。ドレイン側にのみオフセットLDD領域となる第3の不純物領域181bが設けられている。この領域の長さ(Loff)は0.5〜3.0μm、代表的には1.5μmとすれば良い。また、ゲート電極とオーバーラップするLDD領域(第2の不純物領域)181a、180は、チャネル形成領域の長さを3.0〜4.0μmとした場合、その長さ(Lov)を1.0〜3.0μm、好ましくは1.5〜2,5μmとすれば良い。
【0043】
また、nチャネル型TFT203は、一つのゲート電極に対応するチャネル形成領域が複数個設けられ、LDD領域を形成する複数の第2の不純物領域で分割された構造(シングルゲート・マルチチャネル構造)で形成されている。このようなTFTは、駆動電圧が高く、高い電流駆動能力が要求されるレベルシフタ回路、バッファ回路などに適している。そのために、オフセットLDD領域(第3の不純物領域)は設けられず、チャネル形成領域の長さを3.0〜4.0μmとした場合、ゲート電極とオーバーラップするLDD領域(第2の不純物領域)185〜187の長さ(Lov)は、0.5〜3.0μm、好ましくは1.0〜2,0μmとすれば良い。
【0044】
画素マトリクス回路のnチャネル型TFT204も同様にシングルゲート・マルチチャネル構造であるが、極性反転されるために、ソース側およびドレイン側の両方にオフセットLDD領域となる第3の不純物領域193b、196bが設けられている。この領域の長さ(Loff)は0.5〜3.5μm、代表的には2.0μmとすれば良い。また、ゲート電極とオーバーラップするLDD領域(第2の不純物領域)193a、194、195、196aは、チャネル形成領域189、190、191のそれぞれの長さを1.0〜3.0μm、好ましくは2.5μmとした場合、その長さ(Lov)を1.0〜3.0μm、好ましくは1.5〜2,5μmとすれば良い。
【0045】
このように、ひとつのゲート電極に対して、複数のチャネル形成領域がLDD領域となる低濃度不純物領域で分割されて形成されたシングルゲート・マルチチャネル構造のTFTにおいて、一つのゲート電極に対応するチャネル形成領域および第2の不純物領域の数は、目標とするTFTの特性を考慮して実施者が適宣決定すれば良い。このような構成とすることで、従来のマルチゲート・マルチチャネル構造と同様に、TFTの耐圧を高めることができた。
【0046】
[実施形態2]
本実施形態では、アクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。図4に示すように、図3(B)の状態の基板に対し、配向膜401を誘電体膜172と画素電極173の表面に形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対向側の基板402には、透明導電膜403と、配向膜404とを形成した。配向膜は形成された後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って平行配向するようにした。そして、画素マトリクス回路と、CMOS回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ(共に図示せず)などを介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料1508を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止した。よって図15に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成した。
【0047】
次にこのアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を、図5の斜視図および図6の上面図を用いて説明する。尚、図5と図6は、図1から図4の断面構造図と対応付けるため、共通の符号を用いている。アクティブマトリクス基板は、ガラス基板101上に形成された、画素マトリクス回路501と、走査(ゲート)線駆動回路502と、信号(ソース)線駆動回路503で構成される。画素マトリクス回路の画素TFT204はnチャネル型TFTであり、周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本として構成されている。走査(ゲート)線駆動回路502と、信号(ソース)線駆動回路503はそれぞれゲート配線148とソース配線199で画素マトリクス回路501に接続されている。また、FPC531が接続された外部入出力端子534から駆動回路の入出力端子までの配線149、200が設けられている。
【0048】
図6は画素マトリクス回路501の一部分を示す上面図である。ゲート配線136に連続して形成されるゲート電極148は、図示されていないゲート絶縁膜を介してその下の半導体層106と交差している。図示はしていないが、半導体層106には、ソース領域、ドレイン領域、第2の不純物領域、第3の不純物領域が形成されている。また、画素TFTの上には遮光膜171と、誘電体膜(図示せず)と、画素電極173とから保持容量が形成されている。本発明のシングルゲート・マルチチャネル構造のTFTにより、複数のチャネル形成領域と、複数のLDD領域となる低濃度不純物領域とが連続形成することで、画素TFTはコンパクトにまとめられ、ソース線コンタクト251、ドレイン線コンタクト252、ITOコンタクト253が画素TFT上で形成されている。このよに、コンタクト形成に必要な面積を画素TFT上に重ねて設けることにより、開口率を向上させることができた。また、図6で示すA―A’に沿った断面構造は、図3に示す画素マトリクス回路のA―A’断面図に対応している。
【0049】
【実施例】
[実施例1]
本実施例では本発明の構成を図11〜図13を用い、画素マトリクス回路とその周辺に設けられる駆動回路の基本形態であるCMOS回路を同時に形成したアクティブマトリクス基板の作製方法について説明する。最初に、基板1101上に第1の絶縁層として、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒酸化シリコン膜1102aを50〜500nm、代表的には100nmの厚さに形成し、さらに窒酸化シリコン膜302bを100〜500nm、代表的には200nmの厚さに形成した。窒酸化シリコン膜1102aは、SiH4とN2OとNH3から作製されるものであり、含有する窒素濃度を25atomic%以上50atomic%未満となるようにした。さらに島状の結晶質半導体膜1103、1104、1105と、ゲート絶縁膜1106を形成した。島状の結晶質半導体膜は、非晶質半導体膜から触媒元素を使用した結晶化の方法で結晶質半導体膜を形成し、これを島状に分離加工したものであった。ゲート絶縁膜1106は、SiH4とN2Oとから作製される窒酸化シリコン膜であり、ここでは10〜200nm、好ましくは50〜150nmの厚さで形成した。(図11(A))
【0050】
次に、島状半導体膜1103と、島状半導体膜1104、1105のチャネル形成領域を覆うレジストマスク1107〜1110を形成した。このとき、配線が形成される領域にもレジストマスク1109を形成しておいても良い。そして、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法でn型を付与する不純物元素を添加して第2の不純物領域を形成した。この工程では、ゲート絶縁膜1106を通してその下の島状半導体膜にリンを添加するために、加速電圧は65keVに設定した。島状半導体に添加されるリンの濃度は、1×1016〜1×1019atoms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは1×1018atoms/cm3とした。そして、リンが添加された領域1111〜1116が形成された。この領域の一部は、LDD領域として機能する第2の不純物領域とされるものである。(図11(B))
【0051】
その後、レジストマスクを除去して、ゲート電極を形成するために窒化タンタル(TaN)膜1117を10〜50nmの厚さに、さらにタンタル(Ta)膜1118を100〜300nmの厚さにスパッタ法で形成した。ここではTaをスパッタ法で、ArとXeの混合ガスを用い形成した。(図11(C))
【0052】
次に、レジストマスク1119〜1122を形成し、pチャネル型TFTのゲート電極と、CMOS回路および画素マトリクス回路のゲート配線、ゲートバスラインを形成した。TaN膜1117とTa膜1118はドライエッチング法により不要な部分を除去した。TaN膜とTa膜のエッチングはCF4とO2の混合ガスにより行われた。そして、pチャネル型TFTのゲート電極1123と、ゲート配線1125と、ゲートバスライン1126、1127が形成された。そして、レジストマスク1119〜1122をそのまま残して、pチャネル型TFTが形成される島状半導体膜1103の一部に、p型を付与する第4の不純物元素を添加する工程を行った。ここではボロンをその不純物元素として、ジボラン(B26)を用いてイオンドープ法で添加した。この領域のボロン濃度は2×1020atoms/cm3とした。そして、図12(A)に示すようにボロンが高濃度に添加された第3の不純物領域1129、1130が形成された。
【0053】
図12(A)で設けられたレジストマスクを除去した後、新たにレジストマスク1131〜1134を形成した。これはnチャネル型TFTのゲート電極を形成するためのものであり、ドライエッチング法によりnチャネル型TFTのゲート電極1135、1136が形成された。このときゲート電極1135、1136は第2の不純物領域1111〜1116の一部と重なるように形成された。(図12(B))
【0054】
そして、新たなレジストマスク1137〜1140を形成した。レジストマスク1138、1140はnチャネル型TFTのゲート電極1135、1136と、第2の不純物領域の一部を覆う形で形成されるものであり、LDD領域のオフセット量を決めた。そして、n型を付与する不純物元素を添加して第1の不純物領域を形成する工程を行い、nチャネル型TFTのソース領域となる第1の不純物領域1144、1145とドレイン領域となる第1の不純物領域1143、1146が形成された。また、pチャネル型TFTが形成される島状半導体層1103の一部にもリンが添加された領域1141、1142を形成した。しかしこの領域のリン濃度はボロン濃度の約1/2であり導電型はp型のままであった。(図4(C))
【0055】
図12(C)までの工程が終了したら、第1の層間絶縁膜1147をプラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3を原料とした窒酸化シリコン膜で形成した。この窒酸化シリコン膜中の含有水素濃度は1〜30atomic%となるように形成することが望ましい。その後、この状態で窒素雰囲気中で400〜800℃、1〜12時間、例えば525℃で8時間の加熱処理を行った。この工程により添加されたn型及びp型を付与する不純物元素を活性化させることができた。さらに、リンが添加された領域1141〜1146がゲッタリングサイトとなり、結晶化の工程で残存していた触媒元素をこの領域に偏析させることができた。その結果、少なくともチャネル形成領域から触媒元素を除去するこができた。
【0056】
この熱処理の後に水素化の工程を行なった。こでは3〜100%の水素雰囲気中で300〜500℃、好ましくは350〜450℃で2〜12時間の水素化処理の工程を行うと良い。または、200〜500℃、好ましくは300〜450℃の基板温度でプラズマ化させることによってできた水素で水素化処理をしても良い。(図13(A))
【0057】
その後、第1の絶縁膜1147は所定のレジストマスクを形成して、エッチング処理によりそれぞれのTFTのソース領域と、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成した。そして、ソース電極1149、1150、1151とドレイン電極1152、1153を形成した。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含むAl膜300nm、Ti膜150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の電極として用いた。
【0058】
そしてこの上に、パッシベーション膜1154を形成した。パッシベーション膜はプラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3から形成される窒酸化シリコン膜、またはSiH4、N2、NH3から作製される窒化シリコン膜で形成すれば良い。まず、膜の形成に先立ってN2O、N2、NH3等を導入してプラズマ水素化処理により水素化の工程を行なった。プラズマ化されることにより気相中で生成された水素は第1の層間絶縁膜中に供給され、基板を200〜400℃に加熱しておけば、その水素を下層側にも拡散して半導体層を水素化することができた。このパッシベーション膜の作製条件は特に限定されるものではないが、緻密な膜とすることが望ましい。また、パッシベーション膜を形成した後に、水素化の工程を水素または窒素を含む雰囲気中で300〜550℃の加熱処理を1〜12時間の加熱処理により行っても良い。
【0059】
その後、ドレイン電極1153上のパッシベーション膜の一部を除去してコンタクトホールを形成し、さらに、有機樹脂からなる第2の層間絶縁膜1155を約1000nmの厚さに形成した。有機樹脂膜としては、ポリイミド、アクリル、ポリイミドアミド等を使用することができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお上述した以外の有機樹脂膜を用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形成した。
【0060】
第2の層間絶縁膜上にTi膜から成る遮光膜1156を形成する工程を行った。そして、遮光膜1156上および第2の層間絶縁膜1155上に、実施形態1と同様にしてポリイミド膜から成る誘電体膜1157を50〜200nmの厚さで形成した。そして、誘電体膜1157に設けられた開孔部1182と、第2の層間絶縁膜1155に設けられた開孔部1181と、パッシベーション膜1154に設けられた開孔部1180とで、ドレイン電極1153に達するコンタクトホールを形成し、画素電極1158を形成した。画素電極1158は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良かった。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ法で形成した。画素電極1158は、誘電体膜1157を介して遮光膜1156上まで延在して形成され、画素電極1158が遮光膜1156と重なる領域で保持容量が形成された。以上の工程で、画素マトリクス回路とその周辺に設けられる駆動回路のTFTが同一基板上に形成されたアクティブマトリクス基板が作製された。画素マトリクス回路にはnチャネル型TFT1303に保持容量1304が接続された構造となった。(図13(B))
【0061】
pチャネル型TFTは自己整合的(セルフアライン)に形成され、nチャネル型TFTは非自己整合的(ノンセルフアライン)に形成された。CMOS回路のpチャネル型TFT1301には、チャネル形成領域1159、第4の不純物領域1160、1161が形成された。この第4の不純物領域には、チャネル形成領域に接し、ボロン(B)が添加された領域1160a、1161aと、チャネル形成領域に接しない、ボロン(B)とリン(P)が添加された領域1160b、1161bがあった。そして、第4の不純物領域1160はソース領域として、第4の不純物領域1161はドレイン領域となった。一方、nチャネル型TFT1302には、チャネル形成領域1162、第1の不純物領域1165、1166、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なる第2の不純物領域1163a、1164a、ゲート電極と重ならない第3の不純物領域1163b、1164bが形成された。第1の不純物領域1165はソース領域として、第1の不純物領域1166はドレイン領域として機能した。また、画素マトリクス回路のnチャネル型TFT1303には、複数のチャネル形成領域1167〜1169、第1の不純物領域1174、1175、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なる複数の第2の不純物領域1170a、1171、1172、1173a、ゲート電極と重ならない第3の不純物領域1170b、1173bが形成された。
【0062】
[実施例2]
本実施例は、アクティブマトリクス基板の画素TFTに接続される保持容量の構成について説明する。図14は実施例1と同様にして作製されたアクティブマトリクス基板の断面構造図を示す。画素TFT1412に接続される保持容量1413は、第2の層間絶縁膜上に形成された遮光膜1402と、遮光膜上1402に形成された誘電体膜1404と、画素電極1405とから形成されている。また、第2の層間絶縁膜上には絶縁体のスペーサー1403が設けられ、パッシベーション膜1400に設けられた開孔1406、第2の層間絶縁膜に設けられた開孔1407、スペーサー1403に設けられた1408、誘電体膜1404に設けられた開孔1409で、画素電極1405がドレイン電極1415に接続されている。
【0063】
誘電体膜1404には、実施例1と同様に有機樹脂材料を用いると良い。また、誘電体膜を形成する他の方法として、遮光膜1402をAl膜で形成し、その表面を陽極酸化しても良い。Alの陽極酸化膜の誘電率は7〜8であるので、十分な容量をつくることができた。
【0064】
[実施例3]
本実施例は、アクティブマトリクス基板の画素TFTに接続される保持容量の他の構成について説明する。図15は実施例1と同様にして作製されたアクティブマトリクス基板の断面構造図を示す。画素TFT1512に接続される保持容量1513は、第2の層間絶縁膜1501上に形成された透明導電膜1502と、透明導電膜1502上に形成された誘電体膜1504と、透明導電膜から成る画素電極1505とから形成されている。このような構成とすることで、画素マトリクス回路部の光透過率が向上させることができる。また、第2の層間絶縁膜1501上には絶縁体のスペーサー1503が設けられ、パッシベーション膜1500に設けられた開孔1506、第2の層間絶縁膜に設けられた開孔1507、スペーサー1503に設けられた1508、誘電体膜1504に設けられた開孔1509で、画素電極1505がドレイン電極1515に接続されている。
【0065】
[実施例4]
本発明のTFTを作製する手順は、実施形態1や実施例1の工程順に限定されるものではなく、他の工程順によっても作製可能である。例えば、pチャネル型TFTを自己整合的に、nチャネル型TFTを非自己整合的に作製する手順として、島状半導体層とゲート絶縁膜の形成、低濃度不純物領域の形成、ゲート電極および配線電極用導電膜の形成、ゲート電極(nチャネル型TFT)の形成、Pドープの工程、ゲート電極(pチャネル型TFT)の形成およびBドープの工程、活性化の工程、ソース・ドレイン電極と層間絶縁膜の形成、保持容量と画素電極の形成、といったようにすることも可能である。
【0066】
また、pチャネル型TFTを自己整合的に、nチャネル型TFTを非自己整合的に作製しない工程とすれば、島状半導体層とゲート絶縁膜を形成した後に、Bドープの工程、低濃度不純物領域の形成、Pドープの工程としても良いし、Bドープの工程、Pドープの工程、低濃度不純物領域の形成をすることも可能である。また、島状半導体層とゲート絶縁膜を形成した後に、Pドープの工程、低濃度不純物領域の形成、Bドープの工程としても良いし、Pドープの工程、Bドープの工程、低濃度不純物領域の形成をすることも可能である。
【0067】
[実施例5]
本実施例では、本発明に適用できる半導体層の作製方法について説明する。図7において基板701はガラス基板、セラミクス基板、石英基板などを用いることができる。また、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの絶縁膜を表面に形成したシリコン基板やステンレスに代表される金属基板を用いても良い。ガラス基板を用いる場合には、歪み点以下の温度で予め加熱処理しておくことが望ましい。例えば、コーニング社の#1737基板を用いる場合には、500〜650℃、好ましくは595〜645℃で1〜24時間の加熱処理をしておくと良い。
【0068】
そして、基板701の主表面に、下地膜を形成した。下地膜の材質に特別な限定はないが、窒酸化シリコン膜702で形成した。その他にも窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒酸化シリコン膜、酸化タンタル膜から選ばれた一層もしくは複数の層で形成することも可能である。そして、窒酸化シリコン膜を用いる場合には、20〜100nm、代表的には50nmの厚さに形成すれば良い。また、この窒化シリコン膜の上に窒酸化シリコン膜を50〜500nm、代表的には50〜200nmの厚さに形成しても良い。そして、第1の絶縁層の上に非晶質半導体層703を形成した。これはプラズマCVD法、減圧CVD法、スパッタ法などの成膜法で形成される非晶質半導体であれば良く、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、またシリコンゲルマニウム合金、炭化シリコンがあり、その他にガリウム砒素などの化合物半導体材料を用いることができる。半導体層は10〜100nm、代表的には50nmの厚さとして形成した。また、第1の絶縁層と非晶質半導体層2103とをプラズマCVD法やスパッタ法で連続形成することも可能である。それぞれの層が形成された後、その表面が大気雰囲気に触れないことにより、その表面の汚染を防ぐことができる。(図7(A))
【0069】
次に結晶化の工程を行った。非晶質半導体層を結晶化する工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結晶化の技術を用いれば良い。また、プラズマCVD法で作製される非晶質半導体層には10〜40atomic%の割合で膜中に水素が含まれていて、結晶化の工程に先立って400〜500℃の熱処理の工程を行い水素を膜中から脱離させて含有水素量を5atomic%以下としておくことが望ましかった(図7(B))。そして、結晶性半導体層704から島状の結晶性半導体層705を形成し、さらにゲート絶縁膜705を形成した。ゲート絶縁膜705には、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒酸化シリコン膜、などの材料で形成すれば良い。ゲート絶縁膜705の厚さは10〜1000nm、好ましくは50〜400nmとして形成すれば良い。(図7(C))
【0070】
図8は、基板801の主表面に、窒酸化シリコン膜からなる下地膜802を形成し、図7と同様にその表面に非晶質半導体層803を形成した。非晶質半導体層の厚さは、10〜200nm、好ましくは30〜100nmに形成すれば良い。さらに、重量換算で10ppmの触媒元素を含む水溶液をスピンコート法で塗布して、触媒元素含有層804を非晶質半導体層803の全面に形成した。ここで使用可能な触媒元素は、ニッケル(Ni)の以外にも、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、といった元素であった。非晶質半導体層の内部応力は、作製条件により一様に決まるものではなかった。しかし、結晶化の工程に先立って400〜600℃の熱処理の工程を行い水素を膜中から脱離させる必要があった(図8(A))。そして、500〜600℃で4〜12時間、例えば550℃で8時間の熱処理を行い、結晶性半導体層805が形成された。(図8(B))
【0071】
次に、結晶化の工程で用いた触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程を行った。その方法としてここでは特開平10−135468号公報、または特開平10−135469号公報に記載された技術を用いた。同公報に記載された技術は、リンのゲッタリング作用を用いて除去する技術である。このゲッタリングの工程により結晶質半導体膜中の触媒元素の濃度を1×1017atms/cm3以下、好ましくは1×1016atms/cm3にまで低減することができた。まず、結晶質半導体層805の表面にマスク絶縁膜膜806を150nmの厚さに形成し、パターニングにより開口部807が設けられ、結晶質半導体層を露出させた領域を設けた。そして、リンを添加する工程を実施して、結晶質半導体層にリン含有領域808を設けた(図8(C))。この状態で、窒素雰囲気中で550〜800℃、5〜24時間、例えば600℃、12時間の熱処理を行うと、リン含有領域808がゲッタリングサイトとして働き、結晶質半導体層805に残存していた触媒元素をリン含有領域808に偏析させることができた(図8(D))。そして、マスク絶縁膜膜806と、リン含有領域808とをエッチングして除去することにより、結晶化の工程で使用した触媒元素の濃度を1×1017atms/cm3以下にまで低減された結晶質半導体層を得ることができた。そして、結晶性半導体層809に密接してゲート絶縁膜810を形成した(図8(E))。
【0072】
また、図9は、基板901上に、下地膜901、非晶質半導体層902の順に形成し、そして、非晶質半導体層902の表面に酸化シリコン膜904を形成した。この時、酸化シリコン膜904の厚さは150nmとした。さらに、酸化シリコン膜904をパターニングして、選択的に開口部905を形成し、その後、重量換算で10ppmの触媒元素を含む水溶液を塗布した。これにより、触媒元素含有層906が形成された。触媒含有層906は開口部905のみで非晶質半導体層903と接触した(図9(A))。次に、500〜650℃で4〜24時間、例えば570℃、14時間の熱処理を行い、結晶質半導体層907を形成した。この結晶化の過程では、触媒元素が接した非晶質半導体層の領域が最初に結晶化し、そこから横方向へと結晶化が進行した。こうして形成された結晶質半導体層907は棒状または針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的に見ればある特定の方向性をもって成長しているため、結晶性が揃っているという利点があった(図9(B))。
【0073】
次に、図8と同様に結晶化の工程で用いた触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程を行った。図9(B)と同じ状態の基板に対し、リンを添加する工程を実施して、結晶質半導体層にリン含有領域909を設けた。この領域のリンの含有量は1×1019〜1×1021/cm3とした(図9(C))。この状態で、窒素雰囲気中で550〜800℃、5〜24時間、例えば600℃、12時間の熱処理を行うと、リン含有領域909がゲッタリングサイトとして働き、結晶質半導体層907に残存していた触媒元素をリン含有領域909に偏析させることができた(図9(D))。
【0074】
そして、マスク用酸化膜と、リン含有領域909とをエッチングして除去して、島状の結晶性半導体層910を形成した。そして、結晶性半導体層910に密接してゲート絶縁膜911を形成した。ゲート絶縁膜911には、酸化シリコン膜、窒酸化シリコン膜から選ばれた一層もしくは複数の層から形成した。その厚さは10〜100nm、好ましくは50〜80nmとして形成すれば良い。そして、ハロゲン(代表的には塩素)と酸素を含む雰囲気中で熱処理を行った。例えば、950℃、30分とした。尚、処理温度は700〜1100℃の範囲で選択すれば良く、処理時間も10分から8時間の間で選択すれば良かった。その結果、結晶性半導体層910と第2の絶縁層911との界面で熱酸化膜が形成され、界面準位密度の低い良好な界面を形成することができた。(図9(E))。
【0075】
また、図10において、図8ど同様に第1の絶縁層1002および結晶質半導体層1005を形成した後、結晶性半導体層1005中に残存する触媒元素を液相中でゲッタリングすることもできる。例えば、溶液として硫酸を用い、300〜500℃に加熱された硫酸溶液中に図10(B)の状態の基板をディップすることによりゲッタリングすることが可能であり、結晶性半導体層1005中に残存する触媒元素を除去することができた。その他にも硝酸溶液、王水溶液、錫溶液を用いても良い。そしてその後、島状半導体層1009、第2の絶縁層1010を形成した。
【0076】
[実施例6]
本実施例では、本発明をアクティブマトリクス型EL表示装置に適用した例を図16(A)と(B)で説明する。図16(A)はアクティブマトリクス型EL表示装置の回路図を示す。このEL表示装置は、基板10上に設けられた表示領域11、X方向周辺駆動回路12、Y方向周辺駆動回路13から成る。この表示領域11は、スイッチ用TFT14、コンデンサ15、電流制御用TFT16、有機EL素子17、X方向信号線18a、18b、電源線19a、19b、Y方向信号線20a、20b、20cなどにより構成される。
【0077】
また、図16(B)はアクティブマトリクス型EL表示装置の表示領域11の部分断面図である。ここでは、電流制御用TFT16と、有機EL素子17の一部を示す。電流制御用TFT16はnチャネル型TFTであり、実施例1と同様に作製される。そして、TFTが形成されない領域の絶縁膜を除去して有機EL素子17が設けられる。有機EL素子は、ITOなどからなる透明電極21と、透明電極上に形成された有機EL層23と、上部電極24などにより構成される。そして、電流制御用TFT16を覆って層間絶縁膜25が形成され、上部電極24上に接して共通電極26が設けられる。なお、電極22bは、電流制御用TFTのドレイン電極と透明電極21とを電気的に接続するために設けられている。また、電極22aは電極22bと透明電極21との密着性を保つために設けられたものである。
【0078】
また、本実施例では基板10上に接して有機EL素子17を設けた構造で示したが、特にこの構造に限定されるものではなく、例えば層間絶縁膜を介してTFT上方に有機EL素子17を設ける構造としても良い。
【0079】
[実施例7]
本実施例では、本発明のTFT回路によるアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み込んだ半導体装置について図17で説明する。
【0080】
このような半導体装置には、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等)、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図17に示す。
【0081】
図17(A)は携帯電話であり、本体9001、音声出力部9002、音声入力部9003、表示装置9004、操作スイッチ9005、アンテナ9006から構成されている。本願発明は音声出力部9002、音声入力部9003、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置9004に適用することができる。
【0082】
図17(B)はビデオカメラであり、本体9101、表示装置9102、音声入力部9103、操作スイッチ9104、バッテリー9105、受像部9106から成っている。本願発明は音声入力部9103、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置9102、受像部9106に適用することができる。
【0083】
図17(C)はモバイルコンピュータであり、本体9201、カメラ部9202、受像部9203、操作スイッチ9204、表示装置9205で構成されている。本願発明は受像部9203、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置9205に適用することができる。
【0084】
図17(D)はヘッドマウントディスプレイであり、本体9301、表示装置9302、アーム部9303で構成される。本願発明は表示装置9302に適用することができる。また、表示されていないが、その他の信号制御用回路に使用することもできる。
【0085】
図17(E)はリア型プロジェクターであり、本体9401、光源9402、表示装置9403、偏光ビームスプリッタ9404、リフレクター9405、9406、スクリーン9407で構成される。本発明は表示装置9403に適用することができる。
【0086】
図17(F)は携帯書籍であり、本体9501、表示装置9502、9503、記憶媒体9504、操作スイッチ9505、アンテナ9506から構成されており、ミニディスク(MD)やDVDに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置9502、9503は直視型の表示装置であり、本発明はこの適用することができる。
【0087】
また、ここでは図示しなかったが、本発明はその他にも、カーナビゲーションシステムやイメージセンサパーソナルコンピュータの表示部に適用することも可能である。このように、本願発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【0088】
【発明の効果】
本発明によれば、TFTの構成要素である島状半導体層に、複数のチャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する一導電型の第1の不純物領域と、一端が前記第3の不純物領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域と、両端がチャネル形成領域に接して形成された一導電型の第2の不純物領域とを形成し、前記第2の不純物領域と、前記複数のチャネル形成領域とが、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重なるように形成することで、信頼性を向上させることができる。また、オフ電流を低くして、画素マトリクス回路のTFTを形成することができる。
【0089】
また、本発明によれば、従来のマルチゲート・マルチチャネル構造のTFTと比較して、TFTをコンパクトに形成することができ、このようなTFTでアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素マトリクス回路を形成すれば、開口率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 画素マトリクス回路、ロジック回路の作製工程を示す断面図。
【図2】 画素マトリクス回路、ロジック回路の作製工程を示す断面図。
【図3】 画素マトリクス回路、ロジック回路の作製工程を示す断面図。
【図4】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図5】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の斜視図。
【図6】 画素マトリクス回路の上面図。
【図7】 結晶質半導体膜の作製工程を示す断面図。
【図8】 結晶質半導体膜の作製工程を示す断面図。
【図9】 結晶質半導体膜の作製工程を示す断面図。
【図10】 結晶質半導体膜の作製工程を示す断面図。
【図11】 画素マトリクス回路、駆動回路の作製工程を示す断面図。
【図12】 画素マトリクス回路、駆動回路の作製工程を示す断面図。
【図13】 画素マトリクス回路、駆動回路の作製工程を示す断面図。
【図14】 保持容量の断面構造を示す図。
【図15】 保持容量の断面構造を示す図。
【図16】 EL表示装置の回路図、断面構造図。
【図17】 半導体装置の一例を示す図。
【符号の説明】
101・・基板
102・・下地膜
103〜106・・島状半導体層
131・・入出力端子から駆動回路の入出力端子までの配線
132、146、147、148・・ゲート電極
135、136・・ゲート配線
161・・第1の層間絶縁膜
162、165、166、168・・ソース電極
163、164、167、169・・ドレイン電極
198、200・・ソース配線
170・・パッシベーション膜
171・・遮光膜
172・・誘電体膜
173・・画素電極
210・・第2の層間絶縁膜
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a circuit including a thin film transistor over a substrate having an insulating surface, and a manufacturing method thereof. For example, the present invention relates to an electro-optical device typified by a liquid crystal display device and a configuration of an electronic apparatus equipped with the electro-optical device. Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that function by utilizing semiconductor characteristics, and includes the above-described electro-optical device and electronic equipment including the electro-optical device in its category.
[0002]
[Prior art]
Development of a semiconductor device having a large-area integrated circuit formed using a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) over a substrate having an insulating surface is in progress. Active matrix liquid crystal display devices, EL display devices, and contact image sensors are known as representative examples. TFTs are classified according to their structure and manufacturing method. In particular, a TFT (crystalline TFT) in which a semiconductor film having a crystal structure is used as an active layer has high field effect mobility, and thus various functional circuits can be formed.
[0003]
For example, in an active matrix liquid crystal display device, an integrated circuit such as a pixel matrix circuit composed of n-channel TFTs for each functional block, a shift register circuit based on a CMOS circuit, a level shifter circuit, a buffer circuit, a sampling circuit, etc. Was formed on a single substrate. In the contact image sensor, integrated circuits such as a sample hold circuit, a shift register circuit, and a multiplexer circuit are formed using TFTs.
[0004]
Since these circuits do not necessarily have the same operating conditions, the characteristics required for the TFTs are of course different. The pixel matrix circuit has a configuration in which a switch element composed of an n-channel TFT and an auxiliary storage capacitor are provided, and is driven by applying a voltage to the liquid crystal. Here, the liquid crystal needs to be driven by alternating current, and a method called frame inversion driving has been adopted. Therefore, the required TFT characteristics require that the leakage current be sufficiently reduced. In addition, since a high driving voltage is applied to the buffer circuit, it is necessary to increase the breakdown voltage. In addition, in order to increase the current driving capability, it is necessary to secure a sufficient on-current.
[0005]
However, there is a problem that the off-current of the crystalline TFT tends to be high. Crystalline TFTs are still considered to be less reliable than MOS transistors (transistors fabricated on a single crystal semiconductor substrate) used in LSI and the like. For example, a deterioration phenomenon such as a decrease in on-current may be observed in a crystalline TFT. This is due to the hot carrier effect, and it has been considered that hot carriers generated by a high electric field near the drain cause a deterioration phenomenon.
[0006]
As a TFT structure, a lightly doped drain (LDD) structure is known. In this structure, a low concentration impurity region is provided between a channel region and a source region or a drain region to which an impurity is added at a high concentration. This low concentration impurity region is called an LDD region. The LDD structure further includes a GOLD (Gate-drain Overlapped LDD) structure that overlaps with the gate electrode and an offset LDD structure that does not overlap with the gate electrode, depending on the positional relationship with the gate electrode. The GOLD structure could relax the high electric field near the drain to prevent the hot carrier effect and improve the reliability. For example, “Mutsuko Hatano, Hajime Akimoto and Takeshi Sakai, IEDM97 TECHNICAL DIGEST, p523-526, 1997” has a GOLD structure with sidewalls made of silicon, but extremely superior reliability compared to TFTs with other structures. Has been confirmed to be obtained.
[0007]
Further, an active matrix type liquid crystal display device used for direct viewing or projector needs to be provided with a light shielding film to block stray light incident on the TFT. The light shielding film is formed on the substrate on which the TFT is formed or on the opposite substrate in accordance with the TFT arrangement.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the GOLD structure has a problem that the off-current becomes larger than that of a normal LDD structure. In order to prevent an increase in off-state current, a multi-gate / multi-channel structure is provided in which a plurality of channel formation regions and a plurality of gate electrodes provided corresponding to each of the plurality of channel formation regions are provided in one TFT. Although it is possible, the TFT having the GOLD structure is not sufficient by itself. Therefore, it is not always preferable to form all TFTs of a large area integrated circuit with the same structure. For example, in an n-channel TFT constituting a pixel matrix circuit, power consumption increases or abnormality appears in image display when the off-current increases, so it is not preferable to apply a crystalline TFT having a GOLD structure as it is. In addition, the offset LDD structure has a problem in that the on-current decreases due to an increase in series resistance. The on-current can be freely designed according to the channel width of the TFT, but for example, it is not always necessary to provide an offset TFT in the TFT constituting the buffer circuit.
[0009]
Further, in an active matrix liquid crystal display device used for direct viewing and projectors, it has been an important issue to improve the aperture ratio in order to improve the image quality. In order to improve the aperture ratio, the area for forming the light shielding film may be reduced as much as possible, but for that purpose, it is necessary to reduce the area for forming the TFT and the storage capacitor of the pixel matrix circuit. It was. However, if the pixel TFT has a multi-gate / multi-channel structure in order to reduce the off-current, the size of the TFT has inevitably increased due to restrictions on design rules.
[0010]
The present invention is a technique for solving such a problem, and an object thereof is to realize a crystalline TFT capable of obtaining reliability equal to or higher than that of a MOS transistor. An object of the present invention is to improve the reliability of a semiconductor device having a large-area integrated circuit in which various functional circuits are formed using such crystalline TFTs.
[0011]
Another object of the present invention is to improve the aperture ratio of an active matrix liquid crystal display device with respect to the configuration of a TFT and a storage capacitor of a pixel matrix circuit.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the structure of the present invention includes an island-shaped semiconductor layer, a gate insulating film formed in contact with the island-shaped semiconductor layer on a substrate having an insulating surface, and the gate insulating film. In the semiconductor device having one gate electrode provided in contact with and corresponding to the island-shaped semiconductor layer, the island-shaped semiconductor layer has a plurality of channel formation regions and one conductive layer forming a source region or a drain region. A first impurity region of a type, a third impurity region of one conductivity type formed in contact with the first impurity region, and a one conductivity type formed of one end in contact with the third impurity region A second impurity region, and a second impurity region of one conductivity type formed at both ends thereof in contact with the channel formation region, wherein the second impurity region and the plurality of channel formation regions include: Through the gate insulating film. It is characterized in that overlaps with the electrode. Further, the island-shaped semiconductor layer is formed with a plurality of channel formation regions, a first impurity region of one conductivity type forming a source region or a drain region, and one end formed in contact with the first impurity region. A second impurity region of one conductivity type and a second impurity region of one conductivity type, both ends of which are in contact with the channel formation region; the second impurity region; and the plurality of channel formation regions; May be configured to overlap the gate electrode with the gate insulating film interposed therebetween.
[0013]
Another structure of the present invention is a semiconductor device having a matrix circuit formed of an n-channel thin film transistor, wherein the n-channel thin film transistor forms a plurality of channel formation regions and a source region or a drain region. The first impurity region, the third impurity region of one conductivity type formed in contact with the first impurity region, and the one conductivity type of first impurity region formed in contact with the third impurity region. Two impurity regions and a second impurity region of one conductivity type formed at both ends in contact with the channel formation region, and the second impurity region and the plurality of channel formation regions are gate-insulated. It is characterized in that it overlaps with one gate electrode provided corresponding to the n-channel thin film transistor through a film.
[0014]
According to another configuration of the present invention, in the semiconductor device having a CMOS circuit formed of an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, the plurality of n-channel thin film transistors includes a plurality of channel formation regions, a source region, Alternatively, the first impurity region of one conductivity type forming a drain region, the third impurity region of one conductivity type formed in contact with the first impurity region, and one end in contact with the third impurity region. A second impurity region of one conductivity type formed by the second impurity region and a second impurity region of one conductivity type formed at both ends in contact with the channel formation region, the second impurity region, The channel formation region is overlapped with one gate electrode provided corresponding to the n-channel thin film transistor through a gate insulating film. That. The plurality of n-channel thin film transistors are formed with a plurality of channel formation regions, a first impurity region of one conductivity type that forms a source region or a drain region, and one end in contact with the first impurity region. A second impurity region of one conductivity type, and a second impurity region of one conductivity type formed at both ends in contact with the channel formation region, and the second impurity region and the plurality of channel formations The region may overlap with one gate electrode provided corresponding to the n-channel thin film transistor with a gate insulating film interposed therebetween.
[0015]
Another structure of the present invention is a semiconductor device having a plurality of thin film transistors arranged in a matrix and a storage capacitor provided corresponding to each of the plurality of thin film transistors, the thin film transistor including an island-shaped semiconductor layer A gate insulating film formed in contact with the island-shaped semiconductor layer, and one gate electrode provided in contact with the gate insulating film and corresponding to the island-shaped semiconductor layer. The semiconductor layer includes a plurality of channel formation regions, a first impurity region of one conductivity type forming a source region or a drain region, and a third impurity of one conductivity type formed in contact with the first impurity region. A first conductivity type second impurity region which is provided so as to overlap with the gate electrode through a gate insulating film and has one end in contact with the third impurity region, and a channel forming region at both ends A second impurity region of one conductivity type formed in contact therewith, and the storage capacitor includes a first insulating layer having a first opening on the thin film transistor, and the first insulating layer. A conductive film formed on the thin film transistor; a pixel electrode extending on the conductive film; and a dielectric film provided between the conductive film and the pixel electrode. The thin film transistor is connected to the thin film transistor through one aperture. The thin film transistor includes an island-shaped semiconductor layer, a gate insulating film formed in contact with the island-shaped semiconductor layer, and one gate electrode provided in contact with the gate insulating film and corresponding to the island-shaped semiconductor layer. The island-shaped semiconductor layer is formed in contact with the first impurity region, a plurality of channel formation regions, a first impurity region of one conductivity type forming a source region or a drain region, and The one-conductivity-type third impurity region is provided so as to overlap the gate electrode through the gate insulating film, and one end of the second-conductivity-type impurity is formed in contact with the third impurity region. A first insulating layer having a first opening portion on the thin film transistor, the storage capacitor including a region and a second impurity region of one conductivity type formed in contact with the channel formation region at both ends. And on the first insulating layer A second insulating layer having a second hole portion formed in a turn and overlapping the first hole portion; a conductive film formed on the thin film transistor through the first insulating layer; A pixel electrode extending on the conductive film; and a dielectric film provided between the conductive film and the pixel electrode. The first opening and the second opening The structure may be connected to the thin film transistor.
[0016]
Another configuration of the present invention includes a plurality of thin film transistors arranged in a matrix, a storage capacitor and a pixel electrode provided corresponding to each of the plurality of thin film transistors, an alignment film formed on the pixel electrode, The thin film transistor includes an island-shaped semiconductor layer, a gate insulating film formed in contact with the island-shaped semiconductor layer, and in contact with the gate insulating film and corresponding to the island-shaped semiconductor layer. The island-like semiconductor layer includes a plurality of channel formation regions, a first conductivity region of one conductivity type forming a source region or a drain region, and the first A third conductivity region of one conductivity type formed in contact with the impurity region and a gate electrode provided to overlap the gate electrode with one end formed in contact with the third impurity region The second impurity region and one conductivity type second impurity region formed at both ends in contact with the channel formation region, and the storage capacitor has a first opening on the thin film transistor A first insulating layer; a conductive film formed on the thin film transistor through the first insulating layer; the pixel electrode extending on the conductive film; and the conductive film and the pixel electrode. A dielectric film provided therebetween, connected to the thin film transistor through the first opening, and the alignment film is made of the same material as the dielectric film. It is a feature. The thin film transistor includes an island-shaped semiconductor layer, a gate insulating film formed in contact with the island-shaped semiconductor layer, and one gate electrode provided in contact with the gate insulating film and corresponding to the island-shaped semiconductor layer. The island-shaped semiconductor layer is formed in contact with the first impurity region, a plurality of channel formation regions, a first impurity region of one conductivity type forming a source region or a drain region, and The one-conductivity-type third impurity region is provided so as to overlap the gate electrode through the gate insulating film, and one end of the second-conductivity-type impurity is formed in contact with the third impurity region. A first insulating layer having a first opening portion on the thin film transistor, the storage capacitor including a region and a second impurity region of one conductivity type formed in contact with the channel formation region at both ends. And on the first insulating layer A second insulating layer having a second hole portion formed in a turn and overlapping the first hole portion; a conductive film formed on the thin film transistor through the first insulating layer; The pixel electrode extending on the conductive film, and a dielectric film provided between the conductive film and the pixel electrode, the first opening portion and the second opening portion, The alignment film may be formed of the same material as that of the dielectric film.
[0017]
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming an island-shaped semiconductor layer over a substrate having an insulating surface, a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer, Adding a first impurity element to a selected region of the island-shaped semiconductor layer to form a first impurity region for forming a source region or a drain region; and adding one conductivity type impurity element to the island-shaped semiconductor A third impurity region in contact with the first impurity region, a second impurity region with one end in contact with the third impurity region, and both ends in contact with the channel formation region are added to a selected region of the layer And a step of forming a second impurity region, and a step of forming a gate electrode overlapping with the second impurity region with the gate insulating film interposed therebetween.
[0018]
In addition, another configuration of the present invention includes a step of forming an island-shaped semiconductor layer over a substrate having an insulating surface, a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer, and one conductivity type An impurity element is added to a selected region of the island-shaped semiconductor layer to form a first impurity region for forming a source region or a drain region; and an impurity element of one conductivity type is added to the island-shaped semiconductor layer. Adding to the selected region, forming a second impurity region whose one end is in contact with the first impurity region and a second impurity region whose both ends are in contact with the channel formation region; and And a step of forming a gate electrode overlapping with the second impurity region.
[0019]
Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a matrix circuit formed using an n-channel thin film transistor, in which the n-channel thin film transistor forms an island-shaped semiconductor layer over a substrate having an insulating surface. A step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer, and adding an impurity element of one conductivity type to a selected region of the island-shaped semiconductor layer to form a source region or a drain region. A step of forming a first impurity region to be formed; a third impurity region in contact with the first impurity region by adding an impurity element of one conductivity type to a selected region of the island-shaped semiconductor layer; Forming a second impurity region having one end in contact with the third impurity region and a second impurity region having both ends in contact with the channel formation region; It is characterized by being formed and a step of forming a gate electrode overlapping the second impurity region.
[0020]
Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a CMOS circuit formed of an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, wherein the n-channel thin film transistor is formed over a substrate having an insulating surface. A step of forming an island-shaped semiconductor layer; a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer; and adding an impurity element of one conductivity type to a selected region of the island-shaped semiconductor layer; A step of forming a first impurity region for forming a source region or a drain region; and a step of adding an impurity element of one conductivity type to a selected region of the island-shaped semiconductor layer to be in contact with the first impurity region. Forming a third impurity region, a second impurity region having one end in contact with the third impurity region, and a second impurity region having both ends in contact with the channel formation region; Through the gate insulating film, it is characterized by being formed and a step of forming a gate electrode overlapping the second impurity region.
[0021]
Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a CMOS circuit formed of an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, wherein the n-channel thin film transistor is formed over a substrate having an insulating surface. A step of forming an island-shaped semiconductor layer; a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer; and adding an impurity element of one conductivity type to a selected region of the island-shaped semiconductor layer; Forming a first impurity region for forming a source region or a drain region, and adding one conductivity type impurity element to a selected region of the island-shaped semiconductor layer, and one end of the first impurity region is formed in the first impurity region; Forming a second impurity region in contact with each other, a second impurity region having both ends in contact with the channel formation region, and the second impurity region through the gate insulating film Forming a gate electrode overlapping, it is characterized by being formed from.
[0022]
Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a plurality of thin film transistors arranged in a matrix and a storage capacitor provided corresponding to each of the plurality of thin film transistors. A step of forming an island-shaped semiconductor layer over a substrate having a surface; a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer; and an impurity element having one conductivity type selected from the island-shaped semiconductor layer. Forming a first impurity region to form a source region or a drain region, and adding one conductivity type impurity element to a selected region of the island-shaped semiconductor layer, Forming a third impurity region in contact with one impurity region, a second impurity region in which one end is in contact with the third impurity region, and a second impurity region in which both ends are in contact with the channel formation region. And a step of forming a gate electrode that overlaps with the second impurity region through the gate insulating film, and the storage capacitor has a first opening portion on the thin film transistor. Forming an insulating layer, forming a conductive film on the thin film transistor via the first insulating layer, forming a dielectric film on the conductive film, and the dielectric And a step of extending a pixel electrode over the conductive film through a film.
[0023]
Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a plurality of thin film transistors arranged in a matrix and a storage capacitor provided corresponding to each of the plurality of thin film transistors. A step of forming an island-shaped semiconductor layer over a substrate having a surface; a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer; and an impurity element having one conductivity type selected from the island-shaped semiconductor layer. Forming a first impurity region to form a source region or a drain region, and adding one conductivity type impurity element to a selected region of the island-shaped semiconductor layer, A third impurity region in contact with one impurity region, a second impurity region in which one end is in contact with the third impurity region, and a second impurity region in which both ends are in contact with the channel formation region, Forming a gate electrode that overlaps with the second impurity region through the gate insulating film, and the storage capacitor has a first opening portion on the thin film transistor. Forming a first insulating layer; forming a second insulating layer having a second opening portion overlapping the first opening portion on a part of the first insulating layer; Forming a conductive film on the thin film transistor through the first insulating layer; forming a dielectric film on the conductive film; and over the conductive film through the dielectric film. And a step of extending the pixel electrode to form a pixel electrode.
[0024]
According to another configuration of the present invention, a plurality of thin film transistors arranged in a matrix, a storage capacitor and a pixel electrode provided corresponding to each of the plurality of thin film transistors, and an orientation formed on the pixel electrode In the method for manufacturing a semiconductor device having a film, the thin film transistor includes a step of forming an island-shaped semiconductor layer over a substrate having an insulating surface, and a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer Adding a first conductivity type impurity element to a selected region of the island-shaped semiconductor layer to form a first impurity region for forming a source region or a drain region; and A third impurity region in contact with the first impurity region, a second impurity region with one end in contact with the third impurity region, and both ends added to a selected region of the island-shaped semiconductor layer Forming a second impurity region in contact with the channel formation region, and forming a gate electrode overlapping with the second impurity region via the gate insulating film, and Forming a first insulating layer having a first opening on the thin film transistor; forming a conductive film on the thin film transistor through the first insulating layer; and And forming the pixel electrode on the conductive film through the dielectric film, and the alignment film is the same as the dielectric film. It is characterized by being made of material.
[0025]
According to another configuration of the present invention, a plurality of thin film transistors arranged in a matrix, a storage capacitor and a pixel electrode provided corresponding to each of the plurality of thin film transistors, and an orientation formed on the pixel electrode In the method for manufacturing a semiconductor device having a film, the thin film transistor includes a step of forming an island-shaped semiconductor layer over a substrate having an insulating surface, and a step of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer Adding a first conductivity type impurity element to a selected region of the island-shaped semiconductor layer to form a first impurity region for forming a source region or a drain region; and A third impurity region in contact with the first impurity region, a second impurity region with one end in contact with the third impurity region, and both ends added to a selected region of the island-shaped semiconductor layer Forming a second impurity region in contact with the channel formation region, and forming a gate electrode overlapping with the second impurity region via the gate insulating film, and the storage capacitor is formed by: Forming a first insulating layer having a first opening on the thin film transistor; and a second opening overlapping with the first opening on a part of the first insulating layer A step of forming a second insulating layer comprising: a step of forming a conductive film on the thin film transistor via the first insulating layer; a step of forming a dielectric film on the conductive film; A step of extending the pixel electrode on the conductive film through the dielectric film, and the alignment film is formed of the same material as the dielectric film. Yes.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel matrix circuit and TFTs of a driver circuit provided in the periphery thereof will be described.
[0027]
(Process for forming island-like semiconductor layer and gate insulating film)
In FIG. 1, a quartz substrate is used as the substrate 101 from the viewpoint of heat resistance. A base film 102 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film was formed to a thickness of 100 to 400 nm on the surface of the substrate 101 where a TFT is to be formed by plasma CVD or sputtering. The base film 102 may be formed in a two-layer structure in which a silicon nitride film has a thickness of 25 to 100 nm, here 50 nm, and a silicon oxide film has a thickness of 50 to 300 nm, here 150 nm (not shown). ). The base film 102 is provided to prevent impurity contamination from the substrate, and is not necessarily provided when a quartz substrate is used. Next, an amorphous silicon film having a thickness of 20 to 100 nm was formed on the base film 102 by a known film formation method. Although it depends on the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film, it is preferable that the dehydrogenation treatment is performed by heating at 400 to 550 ° C. for several hours, and the crystallization step is performed with the amount of hydrogen contained being 5 atom% or less. . Although an amorphous silicon film may be formed by other manufacturing methods such as a sputtering method or an evaporation method, it is desirable to sufficiently reduce impurity elements such as oxygen and nitrogen contained in the film. Since the base film and the amorphous silicon film can be formed by the same film formation method, they may be formed continuously. After the formation of the base film, it is possible to prevent surface contamination by preventing exposure to the air atmosphere and to reduce variation in characteristics of the manufactured TFT. A known laser crystallization technique or thermal crystallization technique may be used for the step of forming the crystalline silicon film from the amorphous silicon film. Alternatively, a crystalline silicon film may be formed by a thermal crystallization method using a catalyst element that promotes crystallization of silicon. In addition, a microcrystalline silicon film may be used, or a crystalline silicon film may be directly deposited. Further, a crystalline silicon film may be formed using a known technique of SOI (Silicon On Insulators) in which single crystal silicon is bonded onto a substrate. Unnecessary portions of the crystalline silicon film thus formed were removed by etching to form island-like semiconductor layers 103 to 106. In the region where the n-channel TFT of the crystalline silicon film is formed, in order to control the threshold voltage, 1 × 10 5 in advance. 15 ~ 5x10 17 cm -3 Boron (B) may be added at a moderate concentration. Next, a gate insulating film 107 containing silicon oxide or silicon nitride as a main component was formed so as to cover the island-shaped semiconductor layers 103 to 106. The gate insulating film 107 may be formed to a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 150 nm. For example, N by plasma CVD method 2 O and SiH Four A silicon oxynitride film with a thickness of 75 nm may be formed, and then thermally oxidized at 800 to 1000 ° C. in an oxygen atmosphere or a mixed atmosphere of oxygen and hydrochloric acid to form a 115 nm gate insulating film (FIG. 1A). ).
[0028]
(Formation of low-concentration impurity regions)
In order to form a low concentration impurity region (referred to as a second impurity region and a third impurity region in the present invention) to be an LDD region in the n-channel TFT, the entire surface of the island-shaped semiconductor layer 103, Resist masks 108 to 111 covering channel formation regions of the semiconductor layers 104 to 105 were formed. At this time, a resist mask may be formed in a region where a wiring is to be formed. Then, a step of forming a low concentration impurity region by adding an impurity element imparting n-type was performed. Here, phosphorus is used and phosphine (PH Three ) Using an ion doping method. In this step, phosphorus is added to the underlying semiconductor layer through the gate insulating film 107. The concentration of phosphorus added is 1 × 10 16 ~ 1x10 19 atoms / cm Three In the range of 1 × 10 18 atoms / cm Three It was. Then, low-concentration impurity regions 112 to 120 in which phosphorus was added to the island-like semiconductor layers were formed. In order to realize the configuration of the present invention, for example, two or more low-concentration impurity regions are formed in the island-like semiconductor layer 106 of the pixel matrix circuit. Thereafter, heat treatment was performed at 400 to 900 ° C., preferably 600 to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere for 1 to 12 hours, and a step of activating the impurity element imparting n-type added in this step was performed (see FIG. 1 (B)).
[0029]
(Formation of conductive film for gate electrode and wiring)
The first conductive film 121 is formed of a conductive material containing an element selected from tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and tungsten (W) as a main component and has a thickness of 10 to 100 nm. did. Tantalum nitride (TaN) or tungsten nitride (WN) can be used for the first conductive layer. Although not shown, a silicon film having a thickness of about 2 to 20 nm may be formed under the first conductive film. Subsequently, a second conductive film 122 containing aluminum (Al) or copper (Cu) as a main component was formed to a thickness of 100 to 300 nm (FIG. 1C). A wiring 123 made of a second conductive film was formed in a region where wiring from the input / output terminals to the input / output of the driver circuit was formed. For example, if Al is used for the second conductive film, it can be etched with selectivity with the underlying TaN by the phosphoric acid solution. Further, a third conductive film 124 is formed over the first conductive layer 121 and the wiring 123 with a conductive material mainly containing an element selected from Ta, Ti, Mo, and W to a thickness of 100 to 400 nm. did. For example, Ta may be formed to a thickness of 200 nm (FIG. 1C).
[0030]
(Formation of gate electrode (p-ch), wiring electrode and B doping)
Resist masks 125 to 130 are formed, a part of the first conductive film and the third conductive film is removed by etching, wiring 131 from the input / output terminal to the input / output of the driver circuit, and the gate electrode of the p-channel TFT 132, a gate wiring 135 in the driving circuit and a gate wiring 136 in the pixel matrix circuit were formed. The wiring 131 was completed with a clad type structure in which the second conductive film (Al) was covered with the first conductive film (TaN) and the third conductive film (Ta). With such a structure, it was possible to reduce the wiring resistance and at the same time improve the heat resistance. Since the gate electrode of the n-channel TFT is formed in a later step, the first conductive film and the third conductive film are left over the entire surface of the semiconductor layers 104 to 106. Then, a step of adding an impurity element imparting p-type to a part of the semiconductor layer 103 where the p-channel TFT is formed is performed by leaving the resist masks 125 to 130 as they are. Here, boron is used as the impurity element and diborane (B 2 H 6 ) Using an ion doping method. Here 2 × 10 20 atoms / cm Three Boron was added to a concentration of. Then, as shown in FIG. 2A, fourth impurity regions 138 and 139 to which boron is added at a high concentration are formed. In this step, part of the gate insulating film 107 is removed by etching using the resist masks 125 to 130 to expose part of the island-shaped semiconductor layer 103, and then an impurity element imparting p-type conductivity is formed. You may perform the process of adding.
[0031]
(Formation of gate electrode (n-ch))
Resist masks 140 to 145 were formed, and n-channel TFT gate electrodes 146 to 148 were formed. At this time, the gate electrodes 146 to 148 were formed so as to partially overlap the low-concentration impurity regions 112 to 120 (FIG. 2B).
[0032]
(P-doping process)
Resist masks 149 to 154 were formed, and a step of forming a first impurity region functioning as a source region or a drain region in the n-channel TFT was performed. The resist masks 151 and 154 are formed so as to cover the gate electrodes 146 and 148 of the n-channel TFT and a part of the second impurity regions 112, 117 and 120. This was for forming a third impurity region to be an offset LDD region. Then, an impurity element imparting n-type conductivity is added to form a first impurity region, and first impurity regions 156, 157, and 192 serving as source regions and first impurity regions 155 and 158 serving as drain regions are formed. , 160 was formed. Again, phosphine (PH Three The concentration of phosphorus in this region is higher than that in the step of adding the first impurity element imparting n-type, and is 1 × 10 19 ~ 1x10 twenty one atoms / cm Three Is preferred, here 1 × 10 20 atoms / cm Three It was. Further, part of the gate insulating film 107 is removed by etching using the resist masks 149 to 154 to expose part of the island-shaped semiconductor layers 104 to 106, and then an impurity element imparting n-type conductivity is added. These steps may be performed (FIG. 2C).
[0033]
(Thermal activation process)
A first interlayer insulating film 161 was formed on the entire surface of the gate insulating film and the gate electrode (also on the upper surface when part of the island-shaped semiconductor layers 103 to 106 is exposed). The first interlayer insulating film may be formed using a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film. Alternatively, a two-layer structure of a silicon nitride film and a silicon oxide film or a silicon nitride oxide film may be used (not shown). In any case, the first interlayer insulating film may be formed to a thickness of 500 to 1000 nm. Thereafter, a heat treatment step for activating the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration was performed. This step can be performed by a thermal annealing method using an electric heating furnace or a rapid thermal annealing method (RTA method) using a halogen lamp. Here, the activation process was performed by thermal annealing. The heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 300 to 700 ° C., preferably 350 to 550 ° C., here 500 ° C. for 2 hours. Further, a heat treatment was performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to perform a step of hydrogenating the island-shaped semiconductor layer. In this step, a plasma hydrogenation method may be used, and heat treatment at 200 to 450 ° C. may be performed in a hydrogen atmosphere generated by being converted to plasma (FIG. 3A).
[0034]
(Formation of source / drain electrodes and interlayer insulation film)
Thereafter, contact holes reaching the source region and the drain region of each TFT were formed in the first interlayer insulating film 161. Then, source electrodes 162, 165, 166, 168 and drain electrodes 163, 164, 167, 169 were formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode was used as an electrode having a three-layer structure in which a Ti film was formed continuously by 100 nm, an Al film containing Ti having a thickness of 300 nm, and a Ti film having a thickness of 150 nm were formed by sputtering. At the same time, a wiring 200 from the input / output terminal to the input / output of the driving circuit, a source wiring 198 in the driving circuit, and a source wiring 199 in the pixel matrix circuit are formed. Then, a passivation film 170 was formed on the first interlayer insulating film, the source electrode, the drain electrode, and the respective wiring electrodes. The passivation film 170 is formed of a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film with a thickness of 50 to 500 nm. Performing the hydrogenation treatment in this state was preferable for improving the characteristics of the TFT. For example, it is good if heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen, and a hydrogen atmosphere generated by being plasmatized using a plasma hydrogenation method. Among them, a heat treatment at 200 to 450 ° C. may be performed. Thereafter, a part of the passivation film on the drain electrode 169 was removed to form a contact hole, and a second interlayer insulating film 210 made of an organic resin was formed to a thickness of about 1000 nm. As the organic resin film, polyimide, acrylic, polyimide amide, or the like can be used. Advantages of using the organic resin film are that the film forming method is simple, the relative dielectric constant is low, the parasitic capacitance can be reduced, and the flatness is excellent. Organic resin films other than those described above can also be used. Here, it was formed by baking at 300 ° C. using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate.
[0035]
(Formation of storage capacitor and pixel electrode)
A step of forming a light shielding film 171 on the second interlayer insulating film was performed. The light shielding film 171 was formed of a film containing an element selected from Ti, Al, Cr, Ta, and W as a main component. A dielectric film 172 having a thickness of 50 to 200 nm was formed on the light shielding film 171 and the second interlayer insulating film. The dielectric film 172 may be formed of an inorganic insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film. However, in order to form a dielectric film having no pinhole, it is formed of an organic insulating film mainly composed of polyimide. It was better to do. For example, when polyimide is used, the dielectric constant is 3.0 to 3.8 (1 kHz), and the volume resistivity is 7 × 10. 15 ~ 1x10 17 It was possible to use the liquid crystal alignment film material of Ωcm as it was. Such a polyimide film could be formed by letterpress printing or spin coating. However, when the viscosity of the solution was as low as 25 to 35 cp, it was necessary to perform overcoating to increase the film thickness of the dielectric. Then, the drain electrode 169 is reached by the opening 223 provided in the dielectric film 172, the opening 221 provided in the second interlayer insulating film 210, and the opening 220 provided in the passivation film 170. A contact hole was formed, and a pixel electrode 173 was formed. The pixel electrode 173 may be a transparent conductive film in the case of a transmissive liquid crystal display device, and a metal film in the case of a reflective liquid crystal display device. Here, in order to obtain a transmissive liquid crystal display device, an indium tin oxide (ITO) film was formed to a thickness of 100 nm by sputtering. The pixel electrode 173 is formed to extend over the light shielding film 171 through the dielectric film 172, and a storage capacitor is formed in a region where the pixel electrode 173 overlaps the light shielding film 171 (FIG. 3B).
[0036]
Through the above steps, an active matrix substrate in which a pixel matrix circuit and TFTs of driving circuits provided around the pixel matrix circuit are formed on the same substrate was manufactured.
[0037]
In the p-channel TFT 201 of the CMOS circuit, a channel formation region 174 and fourth impurity regions 175 and 176 are formed. The fourth impurity region 175 is a source region, and the fourth impurity region 176 is a drain region.
[0038]
The n-channel TFT 202 includes a channel formation region 177, first impurity regions 178 and 179, second impurity regions 180 and 181a that overlap with the gate electrode through the gate insulating film, and a third impurity region that does not overlap with the gate electrode. 181b was formed. The first impurity region 178 functions as a source region, and the first impurity region 179 functions as a drain region.
[0039]
In the n-channel TFT 203, a plurality of channel formation regions 182 and 183, first impurity regions 184 and 188, and a plurality of second impurity regions 185 to 187 which overlap with the gate electrode through the gate insulating film are formed. The first impurity region 184 functioned as a source region, and the first impurity region 188 functioned as a drain region.
[0040]
The n-channel TFT 204 of the pixel matrix circuit includes a plurality of channel formation regions 189 to 191, first impurity regions 192 and 197, a plurality of second impurity regions 193 a overlapping with the gate electrode through a gate insulating film, 194, 195, and 196a and third impurity regions 193b and 196b that do not overlap with the gate electrode are formed.
[0041]
In the present invention, in consideration of the driving voltages of the n-channel TFTs of the pixel matrix circuit and the CMOS circuit, the lengths in the channel length direction of the second impurity region and the third impurity region serving as the LDD regions are the same substrate. It was easy to make the above different, and an optimum shape could be made for the TFTs constituting each circuit.
[0042]
The n-channel TFT 202 in FIG. 3B has a single gate structure and is suitable for a shift register circuit or the like with a driving voltage of about 10V. A third impurity region 181b serving as an offset LDD region is provided only on the drain side. The length (Loff) of this region may be 0.5 to 3.0 μm, typically 1.5 μm. Further, the LDD regions (second impurity regions) 181a and 180 that overlap with the gate electrode have a length (Lov) of 1.0 when the length of the channel formation region is 3.0 to 4.0 μm. ˜3.0 μm, preferably 1.5 to 2.5 μm.
[0043]
The n-channel TFT 203 has a structure (single gate / multi-channel structure) in which a plurality of channel formation regions corresponding to one gate electrode are provided and divided by a plurality of second impurity regions forming an LDD region. Is formed. Such a TFT is suitable for a level shifter circuit, a buffer circuit, and the like that require a high driving voltage and a high current driving capability. Therefore, the offset LDD region (third impurity region) is not provided, and when the length of the channel formation region is 3.0 to 4.0 μm, the LDD region (second impurity region) overlapping the gate electrode ) The length (Lov) of 185 to 187 may be 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.0 to 20 μm.
[0044]
Similarly, the n-channel TFT 204 of the pixel matrix circuit has a single gate / multi-channel structure. However, since the polarity is inverted, the third impurity regions 193b and 196b serving as offset LDD regions are formed on both the source side and the drain side. Is provided. The length (Loff) of this region may be 0.5 to 3.5 μm, typically 2.0 μm. In addition, the LDD regions (second impurity regions) 193a, 194, 195, and 196a overlapping with the gate electrode have channel lengths of 189, 190, and 191 of 1.0 to 3.0 μm, preferably In the case of 2.5 μm, the length (Lov) may be 1.0 to 3.0 μm, preferably 1.5 to 2.5 μm.
[0045]
In this way, in a single-gate / multi-channel TFT in which a plurality of channel formation regions are divided by a low-concentration impurity region serving as an LDD region with respect to one gate electrode, it corresponds to one gate electrode. The number of the channel formation region and the second impurity region may be appropriately determined by a practitioner in consideration of target TFT characteristics. With such a configuration, the breakdown voltage of the TFT could be increased as in the conventional multi-gate / multi-channel structure.
[0046]
[Embodiment 2]
In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from an active matrix substrate will be described. As shown in FIG. 4, an alignment film 401 is formed on the surface of the dielectric film 172 and the pixel electrode 173 on the substrate in the state of FIG. Usually, a polyimide resin is often used for the alignment film of the liquid crystal display element. A transparent conductive film 403 and an alignment film 404 were formed on the opposite substrate 402. After the alignment film was formed, it was rubbed so that the liquid crystal molecules were aligned in parallel with a certain pretilt angle. Then, the pixel matrix circuit, the active matrix substrate on which the CMOS circuit is formed, and the counter substrate are bonded to each other through a sealing material, a spacer (both not shown), or the like by a known cell assembling process. Thereafter, a liquid crystal material 1508 was injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). Thus, the active matrix liquid crystal display device shown in FIG. 15 was completed.
[0047]
Next, the configuration of the active matrix liquid crystal display device will be described with reference to the perspective view of FIG. 5 and the top view of FIG. 5 and 6 use the same reference numerals in order to correspond to the cross-sectional structure diagrams of FIGS. 1 to 4. The active matrix substrate includes a pixel matrix circuit 501, a scanning (gate) line driving circuit 502, and a signal (source) line driving circuit 503 formed on the glass substrate 101. The pixel TFT 204 of the pixel matrix circuit is an n-channel TFT, and a driving circuit provided in the periphery is configured based on a CMOS circuit. The scanning (gate) line driving circuit 502 and the signal (source) line driving circuit 503 are connected to the pixel matrix circuit 501 by a gate wiring 148 and a source wiring 199, respectively. Further, wirings 149 and 200 from the external input / output terminal 534 to which the FPC 531 is connected to the input / output terminal of the driving circuit are provided.
[0048]
FIG. 6 is a top view showing a part of the pixel matrix circuit 501. A gate electrode 148 formed continuously with the gate wiring 136 intersects the underlying semiconductor layer 106 through a gate insulating film (not shown). Although not illustrated, a source region, a drain region, a second impurity region, and a third impurity region are formed in the semiconductor layer 106. Further, a storage capacitor is formed on the pixel TFT from a light shielding film 171, a dielectric film (not shown), and a pixel electrode 173. A plurality of channel formation regions and low-concentration impurity regions serving as a plurality of LDD regions are continuously formed by the single-gate / multi-channel TFTs of the present invention, so that the pixel TFTs can be made compact and the source line contact 251 is formed. A drain line contact 252 and an ITO contact 253 are formed on the pixel TFT. Thus, the aperture ratio can be improved by providing the area necessary for contact formation on the pixel TFT. The cross-sectional structure along AA ′ shown in FIG. 6 corresponds to the cross-sectional view along AA ′ of the pixel matrix circuit shown in FIG.
[0049]
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, a manufacturing method of an active matrix substrate in which a pixel matrix circuit and a CMOS circuit which is a basic form of a driver circuit provided around the pixel matrix circuit are simultaneously formed will be described with reference to FIGS. First, a silicon nitride oxide film 1102a having a nitrogen content higher than the oxygen content is formed as a first insulating layer over the substrate 1101 to a thickness of 50 to 500 nm, typically 100 nm, and silicon nitride oxide is further formed. The film 302b was formed to a thickness of 100 to 500 nm, typically 200 nm. The silicon nitride oxide film 1102a is made of SiH. Four And N 2 O and NH Three The concentration of nitrogen contained was made 25 atomic% or more and less than 50 atomic%. Further, island-shaped crystalline semiconductor films 1103, 1104, and 1105 and a gate insulating film 1106 were formed. The island-shaped crystalline semiconductor film is formed by forming a crystalline semiconductor film from an amorphous semiconductor film by a crystallization method using a catalytic element and separating it into islands. The gate insulating film 1106 is made of SiH Four And N 2 A silicon oxynitride film formed from O, which is formed to have a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 150 nm. (Fig. 11 (A))
[0050]
Next, resist masks 1107 to 1110 covering the island-shaped semiconductor film 1103 and the channel formation regions of the island-shaped semiconductor films 1104 and 1105 were formed. At this time, a resist mask 1109 may be formed also in a region where a wiring is formed. And phosphine (PH Three The second impurity region was formed by adding an impurity element imparting n-type by an ion doping method using the above. In this step, the acceleration voltage was set to 65 keV in order to add phosphorus through the gate insulating film 1106 to the underlying island-like semiconductor film. The concentration of phosphorus added to the island-shaped semiconductor is 1 × 10 16 ~ 1x10 19 atoms / cm Three In the range of 1 × 10 18 atoms / cm Three It was. Then, regions 1111 to 1116 to which phosphorus was added were formed. Part of this region is a second impurity region that functions as an LDD region. (Fig. 11 (B))
[0051]
Thereafter, the resist mask is removed, and a tantalum nitride (TaN) film 1117 is formed to a thickness of 10 to 50 nm and a tantalum (Ta) film 1118 is formed to a thickness of 100 to 300 nm by sputtering to form a gate electrode. Formed. Here, Ta was formed by sputtering using a mixed gas of Ar and Xe. (Fig. 11 (C))
[0052]
Next, resist masks 1119 to 1122 were formed, and a gate electrode of a p-channel TFT, a gate wiring of a CMOS circuit and a pixel matrix circuit, and a gate bus line were formed. Unnecessary portions of the TaN film 1117 and the Ta film 1118 were removed by a dry etching method. Etching of TaN film and Ta film is CF Four And O 2 The mixed gas was used. Then, a gate electrode 1123 of a p-channel TFT, a gate wiring 1125, and gate bus lines 1126 and 1127 were formed. Then, a process of adding a fourth impurity element imparting p-type to a part of the island-shaped semiconductor film 1103 where the p-channel TFT is formed is performed with the resist masks 1119 to 1122 left as they are. Here, boron is used as the impurity element and diborane (B 2 H 6 ) Using an ion doping method. The boron concentration in this region is 2 × 10 20 atoms / cm Three It was. Then, as shown in FIG. 12A, third impurity regions 1129 and 1130 to which boron is added at a high concentration are formed.
[0053]
After removing the resist mask provided in FIG. 12A, resist masks 1131 to 1134 were newly formed. This is for forming gate electrodes of n-channel TFTs, and gate electrodes 1135 and 1136 of n-channel TFTs were formed by dry etching. At this time, the gate electrodes 1135 and 1136 were formed so as to overlap with part of the second impurity regions 1111 to 1116. (Fig. 12 (B))
[0054]
Then, new resist masks 1137 to 1140 were formed. The resist masks 1138 and 1140 are formed so as to cover the gate electrodes 1135 and 1136 of the n-channel TFT and a part of the second impurity region, and the offset amount of the LDD region is determined. Then, a step of forming a first impurity region by adding an impurity element imparting n-type conductivity is performed, and the first impurity regions 1144 and 1145 serving as the source region of the n-channel TFT and the first impurity region serving as the drain region are performed. Impurity regions 1143 and 1146 were formed. In addition, regions 1141 and 1142 to which phosphorus is added are also formed in part of the island-shaped semiconductor layer 1103 where the p-channel TFT is formed. However, the phosphorus concentration in this region was about ½ of the boron concentration, and the conductivity type remained p-type. (Fig. 4 (C))
[0055]
When the steps up to FIG. 12C are completed, a first interlayer insulating film 1147 is formed of a silicon nitride oxide film using SiH4, N2O, and NH3 as raw materials by a plasma CVD method. It is desirable that the concentration of hydrogen contained in the silicon oxynitride film is 1 to 30 atomic%. Thereafter, heat treatment was performed in this state in a nitrogen atmosphere at 400 to 800 ° C. for 1 to 12 hours, for example, at 525 ° C. for 8 hours. The impurity element imparting n-type and p-type added by this step could be activated. Further, the regions 1141 to 1146 to which phosphorus was added became gettering sites, and the catalyst elements remaining in the crystallization process could be segregated in this region. As a result, the catalyst element could be removed at least from the channel formation region.
[0056]
A hydrogenation step was performed after this heat treatment. Here, the hydrogenation process may be performed in a 3 to 100% hydrogen atmosphere at 300 to 500 ° C., preferably 350 to 450 ° C. for 2 to 12 hours. Alternatively, the hydrogenation treatment may be performed with hydrogen generated by plasma formation at a substrate temperature of 200 to 500 ° C., preferably 300 to 450 ° C. (FIG. 13 (A))
[0057]
Thereafter, a predetermined resist mask was formed on the first insulating film 1147, and contact holes reaching the source region and the drain region of each TFT were formed by an etching process. Then, source electrodes 1149, 1150, and 1151 and drain electrodes 1152 and 1153 were formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode was used as an electrode having a three-layer structure in which a Ti film was formed continuously by 100 nm, an Al film containing Ti having a thickness of 300 nm, and a Ti film having a thickness of 150 nm were formed by sputtering.
[0058]
Then, a passivation film 1154 was formed thereon. The passivation film is SiH by plasma CVD. Four , N 2 O, NH Three A silicon oxynitride film formed from SiH or SiH Four , N 2 , NH Three It may be formed of a silicon nitride film manufactured from the above. First, prior to film formation, N 2 O, N 2 , NH Three Etc. were introduced to carry out the hydrogenation step by plasma hydrogenation. Hydrogen generated in the gas phase by being converted into plasma is supplied into the first interlayer insulating film, and if the substrate is heated to 200 to 400 ° C., the hydrogen is diffused also to the lower layer side to form a semiconductor. The layer could be hydrogenated. The conditions for producing this passivation film are not particularly limited, but a dense film is desirable. In addition, after the passivation film is formed, the hydrogenation process may be performed at 300 to 550 ° C. in an atmosphere containing hydrogen or nitrogen for 1 to 12 hours.
[0059]
Thereafter, a part of the passivation film on the drain electrode 1153 was removed to form a contact hole, and a second interlayer insulating film 1155 made of an organic resin was formed to a thickness of about 1000 nm. As the organic resin film, polyimide, acrylic, polyimide amide, or the like can be used. Advantages of using the organic resin film are that the film forming method is simple, the relative dielectric constant is low, the parasitic capacitance can be reduced, and the flatness is excellent. Organic resin films other than those described above can also be used. Here, it was formed by baking at 300 ° C. using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate.
[0060]
A step of forming a light shielding film 1156 made of a Ti film on the second interlayer insulating film was performed. Then, a dielectric film 1157 made of a polyimide film was formed to a thickness of 50 to 200 nm on the light shielding film 1156 and the second interlayer insulating film 1155 in the same manner as in the first embodiment. The drain electrode 1153 includes an opening 1182 provided in the dielectric film 1157, an opening 1181 provided in the second interlayer insulating film 1155, and an opening 1180 provided in the passivation film 1154. A contact hole reaching to is formed, and a pixel electrode 1158 is formed. For the pixel electrode 1158, a transparent conductive film may be used for a transmissive liquid crystal display device, and a metal film may be used for a reflective liquid crystal display device. Here, in order to obtain a transmissive liquid crystal display device, an indium tin oxide (ITO) film was formed to a thickness of 100 nm by sputtering. The pixel electrode 1158 is formed to extend over the light shielding film 1156 through the dielectric film 1157, and a storage capacitor is formed in a region where the pixel electrode 1158 overlaps the light shielding film 1156. Through the above steps, an active matrix substrate in which a pixel matrix circuit and TFTs of driving circuits provided around the pixel matrix circuit are formed on the same substrate was manufactured. The pixel matrix circuit has a structure in which a storage capacitor 1304 is connected to an n-channel TFT 1303. (Fig. 13B)
[0061]
The p-channel TFT was formed in a self-aligned manner (self-alignment), and the n-channel TFT was formed in a non-self-aligned manner (non-self-aligned). A channel formation region 1159 and fourth impurity regions 1160 and 1161 are formed in the p-channel TFT 1301 of the CMOS circuit. In the fourth impurity region, regions 1160a and 1161a to which boron (B) is added are in contact with the channel formation region, and regions to which boron (B) and phosphorus (P) are added that are not in contact with the channel formation region 1160b and 1161b. The fourth impurity region 1160 serves as a source region, and the fourth impurity region 1161 serves as a drain region. On the other hand, the n-channel TFT 1302 includes a channel formation region 1162, first impurity regions 1165 and 1166, second impurity regions 1163a and 1164a that overlap with the gate electrode through the gate insulating film, and a third region that does not overlap with the gate electrode. Impurity regions 1163b and 1164b were formed. The first impurity region 1165 functions as a source region, and the first impurity region 1166 functions as a drain region. The n-channel TFT 1303 of the pixel matrix circuit includes a plurality of channel formation regions 1167 to 1169, first impurity regions 1174 and 1175, and a plurality of second impurity regions 1170a overlapping with the gate electrode with the gate insulating film interposed therebetween. 1171, 1172, and 1173a and third impurity regions 1170b and 1173b that do not overlap with the gate electrode were formed.
[0062]
[Example 2]
In this embodiment, a configuration of a storage capacitor connected to a pixel TFT of an active matrix substrate will be described. FIG. 14 shows a cross-sectional structure diagram of an active matrix substrate manufactured in the same manner as in the first embodiment. A storage capacitor 1413 connected to the pixel TFT 1412 is formed of a light shielding film 1402 formed on the second interlayer insulating film, a dielectric film 1404 formed on the light shielding film 1402, and a pixel electrode 1405. . An insulating spacer 1403 is provided over the second interlayer insulating film, and is provided in the opening 1406 provided in the passivation film 1400, the opening 1407 provided in the second interlayer insulating film, and the spacer 1403. In addition, the pixel electrode 1405 is connected to the drain electrode 1415 through an opening 1409 provided in the dielectric film 1404.
[0063]
An organic resin material is preferably used for the dielectric film 1404 as in the first embodiment. As another method for forming the dielectric film, the light shielding film 1402 may be formed of an Al film and the surface thereof may be anodized. Since the dielectric constant of the anodic oxide film of Al is 7 to 8, a sufficient capacity can be produced.
[0064]
[Example 3]
In this embodiment, another structure of the storage capacitor connected to the pixel TFT of the active matrix substrate will be described. FIG. 15 is a sectional view of an active matrix substrate manufactured in the same manner as in Example 1. A storage capacitor 1513 connected to the pixel TFT 1512 includes a transparent conductive film 1502 formed on the second interlayer insulating film 1501, a dielectric film 1504 formed on the transparent conductive film 1502, and a pixel formed of the transparent conductive film. The electrode 1505 is formed. With such a configuration, the light transmittance of the pixel matrix circuit portion can be improved. Further, an insulating spacer 1503 is provided over the second interlayer insulating film 1501, and an opening 1506 provided in the passivation film 1500, an opening 1507 provided in the second interlayer insulating film, and a spacer 1503 are provided. The pixel electrode 1505 is connected to the drain electrode 1515 through the aperture 1509 provided in the dielectric film 1504.
[0065]
[Example 4]
The procedure for manufacturing the TFT of the present invention is not limited to the order of steps in Embodiment Mode 1 and Example 1, and can be manufactured in the order of other steps. For example, as a procedure for fabricating a p-channel TFT in a self-aligned manner and an n-channel TFT in a non-self-aligned manner, formation of an island-like semiconductor layer and a gate insulating film, formation of a low-concentration impurity region, a gate electrode and a wiring electrode Film formation, gate electrode (n-channel TFT) formation, P-doping process, gate electrode (p-channel TFT) formation and B-doping process, activation process, source / drain electrodes and interlayer insulation It is also possible to form a film, a storage capacitor and a pixel electrode.
[0066]
Further, if the p-channel TFT is not manufactured in a self-aligned manner and the n-channel TFT is not manufactured in a non-self-aligned manner, after the island-like semiconductor layer and the gate insulating film are formed, a B doping step, a low concentration impurity The formation of the region and the P doping step may be performed, or the B doping step, the P doping step, and the low concentration impurity region may be formed. Further, after the island-shaped semiconductor layer and the gate insulating film are formed, a P doping step, formation of a low concentration impurity region, and a B doping step may be performed, or a P doping step, a B doping step, and a low concentration impurity region may be performed. It is also possible to form.
[0067]
[Example 5]
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor layer which can be applied to the present invention will be described. In FIG. 7, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, or the like can be used as the substrate 701. Alternatively, a silicon substrate on which an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed or a metal substrate typified by stainless steel may be used. In the case of using a glass substrate, it is desirable to perform heat treatment in advance at a temperature below the strain point. For example, in the case of using a # 1737 substrate manufactured by Corning, heat treatment may be performed at 500 to 650 ° C., preferably 595 to 645 ° C. for 1 to 24 hours.
[0068]
Then, a base film was formed on the main surface of the substrate 701. There is no particular limitation on the material of the base film, but the silicon nitride oxide film 702 is used. In addition, a single layer or a plurality of layers selected from a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride oxide film, and a tantalum oxide film can be used. When a silicon oxynitride film is used, it may be formed to a thickness of 20 to 100 nm, typically 50 nm. Further, a silicon oxynitride film may be formed on the silicon nitride film to a thickness of 50 to 500 nm, typically 50 to 200 nm. Then, an amorphous semiconductor layer 703 was formed over the first insulating layer. This may be an amorphous semiconductor formed by a film formation method such as a plasma CVD method, a low pressure CVD method, or a sputtering method, and includes silicon (Si), germanium (Ge), a silicon germanium alloy, and silicon carbide. In addition, a compound semiconductor material such as gallium arsenide can be used. The semiconductor layer was formed to a thickness of 10 to 100 nm, typically 50 nm. In addition, the first insulating layer and the amorphous semiconductor layer 2103 can be continuously formed by a plasma CVD method or a sputtering method. After each layer is formed, the surface can be prevented from being contaminated by not touching the air atmosphere. (Fig. 7 (A))
[0069]
Next, a crystallization step was performed. A known laser crystallization technique or thermal crystallization technique may be used for the step of crystallizing the amorphous semiconductor layer. In addition, the amorphous semiconductor layer manufactured by the plasma CVD method contains hydrogen in the film at a rate of 10 to 40 atomic%, and a heat treatment process at 400 to 500 ° C. is performed prior to the crystallization process. It was desirable to desorb hydrogen from the film so that the amount of hydrogen contained was 5 atomic% or less (FIG. 7B). Then, an island-shaped crystalline semiconductor layer 705 was formed from the crystalline semiconductor layer 704, and a gate insulating film 705 was further formed. The gate insulating film 705 may be formed using a material such as a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film. The gate insulating film 705 may be formed with a thickness of 10 to 1000 nm, preferably 50 to 400 nm. (Fig. 7 (C))
[0070]
In FIG. 8, a base film 802 made of a silicon oxynitride film is formed on the main surface of the substrate 801, and an amorphous semiconductor layer 803 is formed on the surface similarly to FIG. The thickness of the amorphous semiconductor layer may be 10 to 200 nm, preferably 30 to 100 nm. Further, an aqueous solution containing 10 ppm of the catalyst element in terms of weight was applied by a spin coating method to form the catalyst element-containing layer 804 over the entire surface of the amorphous semiconductor layer 803. In addition to nickel (Ni), usable catalyst elements include germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), platinum ( Pt), copper (Cu), gold (Au), and the like. The internal stress of the amorphous semiconductor layer was not uniformly determined by the manufacturing conditions. However, it was necessary to desorb hydrogen from the film by performing a heat treatment step at 400 to 600 ° C. prior to the crystallization step (FIG. 8A). Then, heat treatment was performed at 500 to 600 ° C. for 4 to 12 hours, for example, at 550 ° C. for 8 hours, so that the crystalline semiconductor layer 805 was formed. (Fig. 8 (B))
[0071]
Next, a step of removing the catalyst element used in the crystallization step from the crystalline semiconductor film was performed. As the method, the technique described in JP-A-10-135468 or JP-A-10-135469 is used here. The technique described in the publication is a technique for removing using the gettering action of phosphorus. By this gettering step, the concentration of the catalytic element in the crystalline semiconductor film is reduced to 1 × 10. 17 atms / cm Three Or less, preferably 1 × 10 16 atms / cm Three It was possible to reduce to. First, a mask insulating film 806 was formed to a thickness of 150 nm on the surface of the crystalline semiconductor layer 805, an opening 807 was provided by patterning, and a region where the crystalline semiconductor layer was exposed was provided. Then, a step of adding phosphorus was performed to provide a phosphorus-containing region 808 in the crystalline semiconductor layer (FIG. 8C). In this state, when heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 550 to 800 ° C. for 5 to 24 hours, for example, 600 ° C. for 12 hours, the phosphorus-containing region 808 functions as a gettering site and remains in the crystalline semiconductor layer 805. The catalyst element was segregated in the phosphorus-containing region 808 (FIG. 8D). Then, the mask insulating film 806 and the phosphorus-containing region 808 are removed by etching, so that the concentration of the catalytic element used in the crystallization process is 1 × 10. 17 atms / cm Three A crystalline semiconductor layer reduced to the following could be obtained. Then, a gate insulating film 810 was formed in close contact with the crystalline semiconductor layer 809 (FIG. 8E).
[0072]
In FIG. 9, a base film 901 and an amorphous semiconductor layer 902 are formed in this order over a substrate 901, and a silicon oxide film 904 is formed on the surface of the amorphous semiconductor layer 902. At this time, the thickness of the silicon oxide film 904 was 150 nm. Further, the silicon oxide film 904 was patterned to selectively form openings 905, and then an aqueous solution containing 10 ppm catalyst element in terms of weight was applied. Thereby, the catalyst element containing layer 906 was formed. The catalyst-containing layer 906 was in contact with the amorphous semiconductor layer 903 only through the opening 905 (FIG. 9A). Next, heat treatment was performed at 500 to 650 ° C. for 4 to 24 hours, for example, 570 ° C. for 14 hours, so that the crystalline semiconductor layer 907 was formed. In this crystallization process, the region of the amorphous semiconductor layer in contact with the catalytic element was first crystallized, and the crystallization proceeded laterally therefrom. The crystalline semiconductor layer 907 thus formed is a collection of rod-like or needle-like crystals, and each crystal grows with a specific direction as viewed macroscopically, so that the crystallinity is uniform. (FIG. 9B).
[0073]
Next, similarly to FIG. 8, a step of removing the catalyst element used in the crystallization step from the crystalline semiconductor film was performed. A step of adding phosphorus was performed on the substrate in the same state as in FIG. 9B to provide a phosphorus-containing region 909 in the crystalline semiconductor layer. The phosphorus content in this region is 1 × 10 19 ~ 1x10 twenty one / Cm Three (FIG. 9C). In this state, when heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 550 to 800 ° C. for 5 to 24 hours, for example, 600 ° C. for 12 hours, the phosphorus-containing region 909 functions as a gettering site and remains in the crystalline semiconductor layer 907. The catalyst element was segregated in the phosphorus-containing region 909 (FIG. 9D).
[0074]
Then, the oxide film for mask and the phosphorus-containing region 909 were removed by etching, so that an island-shaped crystalline semiconductor layer 910 was formed. Then, a gate insulating film 911 was formed in close contact with the crystalline semiconductor layer 910. The gate insulating film 911 is formed of one layer or a plurality of layers selected from a silicon oxide film and a silicon nitride oxide film. The thickness may be 10 to 100 nm, preferably 50 to 80 nm. Then, heat treatment was performed in an atmosphere containing halogen (typically chlorine) and oxygen. For example, 950 ° C. and 30 minutes were set. The treatment temperature may be selected in the range of 700 to 1100 ° C., and the treatment time may be selected between 10 minutes and 8 hours. As a result, a thermal oxide film was formed at the interface between the crystalline semiconductor layer 910 and the second insulating layer 911, and a favorable interface with a low interface state density could be formed. (FIG. 9E).
[0075]
Further, in FIG. 10, after forming the first insulating layer 1002 and the crystalline semiconductor layer 1005 as in FIG. 8, the catalyst element remaining in the crystalline semiconductor layer 1005 can be gettered in the liquid phase. . For example, gettering can be performed by using sulfuric acid as a solution and dipping the substrate in FIG. 10B in a sulfuric acid solution heated to 300 to 500 ° C. In the crystalline semiconductor layer 1005 The remaining catalytic element could be removed. In addition, a nitric acid solution, an aqua regia solution, or a tin solution may be used. After that, an island-shaped semiconductor layer 1009 and a second insulating layer 1010 were formed.
[0076]
[Example 6]
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to an active matrix EL display device will be described with reference to FIGS. FIG. 16A is a circuit diagram of an active matrix EL display device. The EL display device includes a display area 11 provided on a substrate 10, an X-direction peripheral drive circuit 12, and a Y-direction peripheral drive circuit 13. The display area 11 is composed of a switching TFT 14, a capacitor 15, a current control TFT 16, an organic EL element 17, X-direction signal lines 18a and 18b, power supply lines 19a and 19b, Y-direction signal lines 20a, 20b, and 20c. The
[0077]
FIG. 16B is a partial cross-sectional view of the display region 11 of the active matrix EL display device. Here, a part of the current control TFT 16 and the organic EL element 17 are shown. The current control TFT 16 is an n-channel TFT and is manufactured in the same manner as in the first embodiment. Then, the organic EL element 17 is provided by removing the insulating film in the region where the TFT is not formed. The organic EL element includes a transparent electrode 21 made of ITO or the like, an organic EL layer 23 formed on the transparent electrode, an upper electrode 24, and the like. An interlayer insulating film 25 is formed so as to cover the current control TFT 16, and a common electrode 26 is provided on and in contact with the upper electrode 24. The electrode 22b is provided to electrically connect the drain electrode of the current control TFT and the transparent electrode 21. The electrode 22a is provided in order to maintain the adhesion between the electrode 22b and the transparent electrode 21.
[0078]
In this embodiment, the organic EL element 17 is provided in contact with the substrate 10. However, the structure is not limited to this structure. For example, the organic EL element 17 is disposed above the TFT via an interlayer insulating film. It is good also as a structure which provides.
[0079]
[Example 7]
In this embodiment, a semiconductor device incorporating an active matrix liquid crystal display device using a TFT circuit of the present invention will be described with reference to FIG.
[0080]
Examples of such a semiconductor device include a portable information terminal (electronic notebook, mobile computer, mobile phone, etc.), a video camera, a still camera, a personal computer, a television, and the like. An example of them is shown in FIG.
[0081]
FIG. 17A illustrates a mobile phone, which includes a main body 9001, an audio output portion 9002, an audio input portion 9003, a display device 9004, operation switches 9005, and an antenna 9006. The present invention can be applied to a display device 9004 including an audio output unit 9002, an audio input unit 9003, and an active matrix substrate.
[0082]
FIG. 17B illustrates a video camera which includes a main body 9101, a display device 9102, an audio input portion 9103, operation switches 9104, a battery 9105, and an image receiving portion 9106. The present invention can be applied to the audio input portion 9103, the display device 9102 including the active matrix substrate, and the image receiving portion 9106.
[0083]
FIG. 17C illustrates a mobile computer, which includes a main body 9201, a camera portion 9202, an image receiving portion 9203, operation switches 9204, and a display device 9205. The present invention can be applied to an image receiving portion 9203 and a display device 9205 including an active matrix substrate.
[0084]
FIG. 17D illustrates a head mounted display which includes a main body 9301, a display device 9302, and an arm portion 9303. The present invention can be applied to the display device 9302. Although not shown, it can also be used for other signal control circuits.
[0085]
FIG. 17E illustrates a rear projector, which includes a main body 9401, a light source 9402, a display device 9403, a polarizing beam splitter 9404, reflectors 9405 and 9406, and a screen 9407. The present invention can be applied to the display device 9403.
[0086]
FIG. 17F illustrates a portable book, which includes a main body 9501, display devices 9502 and 9503, a storage medium 9504, an operation switch 9505, and an antenna 9506, and data stored in a minidisc (MD) or DVD, The data received by the antenna is displayed. The display devices 9502 and 9503 are direct-view display devices, and the present invention can be applied to them.
[0087]
Although not shown here, the present invention can also be applied to a display unit of a car navigation system or an image sensor personal computer. Thus, the applicable range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in all fields.
[0088]
【The invention's effect】
According to the present invention, a plurality of channel formation regions, a first impurity region of one conductivity type for forming a source region or a drain region, and one end of the third semiconductor layer are formed in the island-shaped semiconductor layer that is a component of the TFT. A second impurity region of one conductivity type formed in contact with the impurity region and a second impurity region of one conductivity type formed at both ends in contact with the channel formation region; In addition, the plurality of channel formation regions are formed so as to overlap the gate electrode with the gate insulating film interposed therebetween, whereby reliability can be improved. In addition, a TFT of a pixel matrix circuit can be formed with a low off-state current.
[0089]
Further, according to the present invention, a TFT can be formed more compactly than a conventional multi-gate / multi-channel TFT, and a pixel matrix circuit of an active matrix liquid crystal display device can be formed using such a TFT. Then, the aperture ratio can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel matrix circuit and a logic circuit.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel matrix circuit and a logic circuit.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel matrix circuit and a logic circuit.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 5 is a perspective view of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 6 is a top view of a pixel matrix circuit.
7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor film. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor film.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor film.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor film.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel matrix circuit and a driver circuit.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel matrix circuit and a driver circuit.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel matrix circuit and a driver circuit.
FIG. 14 is a diagram showing a cross-sectional structure of a storage capacitor.
FIG. 15 is a diagram showing a cross-sectional structure of a storage capacitor.
16A and 16B are a circuit diagram and a cross-sectional structure diagram of an EL display device.
FIG 17 illustrates an example of a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
101 .. Board
102..Under film
103 to 106 .. island-like semiconductor layer
131 .. Wiring from input / output terminal to input / output terminal of drive circuit
132, 146, 147, 148 .. gate electrode
135, 136 .. Gate wiring
161..First interlayer insulating film
162, 165, 166, 168 .. Source electrode
163, 164, 167, 169 ..Drain electrode
198, 200 ... Source wiring
170 .. Passivation film
171 ... Light shielding film
172 ・ ・ Dielectric film
173..Pixel electrode
210 .. Second interlayer insulating film

Claims (4)

基板上に、絶縁膜が形成されており、
前記絶縁膜上には、画素マトリクス回路と、駆動回路が形成されており、
前記画素マトリクス回路は、第1のnチャネル型の薄膜トランジスタを有し、
前記駆動回路は、第2のnチャネル型の薄膜トランジスタを有し、
前記第1のnチャネル型の薄膜トランジスタは、島状の第1の半導体層と、前記第1の半導体層上に形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極とを有し、
前記第1の半導体層は、少なくとも一つの第1の不純物領域で分割された第1の複数のチャネルを有する領域と、前記第1の複数のチャネルを有する領域の両端に接して設けられた一対の第1の低濃度不純物領域と、前記第1の低濃度不純物領域の一方に接して形成された第1のソース領域と、前記第1の低濃度不純物領域の他方に接して形成された第1のドレイン領域とを有し、
前記第1の複数のチャネルを有する領域、前記第1のソース領域と接する前記第1の低濃度不純物領域の一部、及び前記第1のドレイン領域と接する前記第1の低濃度不純物領域の一部は、前記第1のゲート絶縁膜を介して前記第1のゲート電極と重なっており、
前記少なくとも一つの第1の不純物領域及び前記第1の低濃度不純物領域は、前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域と同一導電型であって、かつ、前記第1のソース領域及び第1の前記ドレイン領域よりも低濃度の不純物を有し、
前記第2のnチャネル型の薄膜トランジスタは、島状の第2の半導体層と、前記第2の半導体層上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極とを有し、
前記第2の半導体層は、少なくとも一つの第2の不純物領域で分割された第2の複数のチャネルを有する領域と、前記第2の複数のチャネルを有する領域の両端に接して設けられた一対の第2の低濃度不純物領域と、前記第2の低濃度不純物領域の一方に接して形成された第2のソース領域と、前記第2の低濃度不純物領域の他方に接して形成された第2のドレイン領域とを有し、
前記第2の複数のチャネルを有する領域、前記第2のソース領域と接する前記第2の低濃度不純物領域の全部、及び前記第2のドレイン領域と接する前記第2の低濃度不純物領域の全部は、前記第2のゲート絶縁膜を介して前記第2のゲート電極と重なっており、
前記少なくとも一つの第2の不純物領域及び前記第2の低濃度不純物領域は、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域と同一導電型であって、かつ、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域よりも低濃度の不純物を有し、
前記第2のnチャネル型の薄膜トランジスタは、レベルシフタ回路またはバッファ回路を構成することを特徴とする半導体装置。
An insulating film is formed on the substrate,
A pixel matrix circuit and a drive circuit are formed on the insulating film ,
The pixel matrix circuit includes a first n-channel thin film transistor,
The drive circuit includes a second n-channel thin film transistor,
The first n-channel thin film transistor is formed on an island-shaped first semiconductor layer, a first gate insulating film formed on the first semiconductor layer, and the first gate insulating film. A first gate electrode formed,
The first semiconductor layer includes a pair of a region having a first plurality of channels divided by at least one first impurity region and a pair of the first semiconductor layer in contact with both ends of the region having the first plurality of channels. First low concentration impurity region, a first source region formed in contact with one of the first low concentration impurity regions, and a first source region formed in contact with the other of the first low concentration impurity regions. 1 drain region, and
A region having the first plurality of channels; a part of the first low-concentration impurity region in contact with the first source region; and one of the first low-concentration impurity regions in contact with the first drain region. The portion overlaps the first gate electrode through the first gate insulating film,
The at least one first impurity region and the first low-concentration impurity region have the same conductivity type as the first source region and the first drain region, and the first source region and Having a lower concentration of impurities than the first drain region;
The second n-channel thin film transistor is formed on an island-shaped second semiconductor layer, a second gate insulating film formed on the second semiconductor layer, and the second gate insulating film. A second gate electrode formed,
The second semiconductor layer includes a pair of a region having a second plurality of channels divided by at least one second impurity region, and a pair provided in contact with both ends of the region having the second plurality of channels. The second low concentration impurity region, the second source region formed in contact with one of the second low concentration impurity regions, and the second source region formed in contact with the other of the second low concentration impurity regions. Two drain regions,
The region having the second plurality of channels, all of the second low-concentration impurity regions in contact with the second source region, and all of the second low-concentration impurity regions in contact with the second drain region are , Overlapping the second gate electrode through the second gate insulating film,
The at least one second impurity region and the second low-concentration impurity region have the same conductivity type as the second source region and the second drain region, and the second source region and Having a lower concentration of impurities than the second drain region;
The semiconductor device, wherein the second n-channel thin film transistor forms a level shifter circuit or a buffer circuit .
請求項1において、  In claim 1,
前記駆動回路は、第3のnチャネル型の薄膜トランジスタを有し、  The drive circuit includes a third n-channel thin film transistor,
前記第3のnチャネル型の薄膜トランジスタは、島状の第3の半導体層と、前記第3の半導体層上に形成された第3のゲート絶縁膜と、前記第3のゲート絶縁膜上に形成された第3のゲート電極とを有し、  The third n-channel thin film transistor is formed on an island-shaped third semiconductor layer, a third gate insulating film formed on the third semiconductor layer, and the third gate insulating film. A third gate electrode formed,
前記第3の半導体層は、第3のチャネル形成領域と、前記第3のチャネル形成領域の両端に接して設けられた一対の第3の低濃度不純物領域と、前記第3の低濃度不純物領域の一方に接して形成された第3のソース領域と、前記第3の低濃度不純物領域の他方に接して形成された第3のドレイン領域とを有し、  The third semiconductor layer includes a third channel formation region, a pair of third low concentration impurity regions provided in contact with both ends of the third channel formation region, and the third low concentration impurity region. A third source region formed in contact with one of the third drain region and a third drain region formed in contact with the other of the third low-concentration impurity regions,
前記第3のチャネル形成領域、前記第3のソース領域と接する前記第3の低濃度不純物領域の全部、及び前記第3のドレイン領域と接する前記第3の低濃度不純物領域の一部は、前記第3のゲート絶縁膜を介して前記第3のゲート電極と重なっており、  The third channel formation region, all of the third low-concentration impurity region in contact with the third source region, and part of the third low-concentration impurity region in contact with the third drain region are It overlaps with the third gate electrode through a third gate insulating film,
前記第3の低濃度不純物領域は、前記第3のソース領域及び前記第3のドレイン領域と同一導電型であって、かつ、前記第3のソース領域及び前記第3のドレイン領域よりも低濃度の不純物を有することを特徴とする半導体装置。  The third low concentration impurity region has the same conductivity type as the third source region and the third drain region, and has a lower concentration than the third source region and the third drain region. A semiconductor device having the following impurities.
請求項2において、  In claim 2,
前記第3のnチャネル型の薄膜トランジスタは、シフトレジスタ回路を構成していることを特徴とする半導体装置。The third n-channel thin film transistor forms a shift register circuit.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、  In any one of Claims 1 thru | or 3,
前記駆動回路は、pチャネル型の薄膜トランジスタを有し、  The drive circuit includes a p-channel thin film transistor,
前記pチャネル型の薄膜トランジスタは、島状の第4の半導体層と、前記第4の半導体層上に形成された第4のゲート絶縁膜と、前記第4のゲート絶縁膜上に形成された第4のゲート電極とを有し、  The p-channel thin film transistor includes an island-shaped fourth semiconductor layer, a fourth gate insulating film formed on the fourth semiconductor layer, and a fourth gate insulating film formed on the fourth gate insulating film. 4 gate electrodes,
前記第4の半導体層は、第4のチャネル形成領域と、前記第4のチャネル形成領域の両端に接して設けられた第4のソース領域および第4のドレイン領域とを有し、  The fourth semiconductor layer has a fourth channel formation region, and a fourth source region and a fourth drain region provided in contact with both ends of the fourth channel formation region,
前記第4のチャネル形成領域は、前記第4のゲート絶縁膜を介して前記第4のゲート電極と重なっていることを特徴とする半導体装置。  The semiconductor device, wherein the fourth channel formation region overlaps the fourth gate electrode with the fourth gate insulating film interposed therebetween.
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