JP4954482B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、基板上に形成された結晶質半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor :TFT)で構成された回路を有する半導体装置(特に、液晶表示装置)およびその作製方法に関する。また、特に本発明により作製される半導体装置は画素部と、その周辺に駆動回路とを同一基板上に設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置に代表される液晶表示装置、またその表示装置を表示部に用いた電気器具に関する。 The present invention relates to a semiconductor device (in particular, a liquid crystal display device) having a circuit formed of a thin film transistor (TFT) using a crystalline semiconductor film formed on a substrate, and a manufacturing method thereof. In particular, a semiconductor device manufactured according to the present invention includes a liquid crystal display device typified by an active matrix liquid crystal display device in which a pixel portion and a driver circuit around the pixel portion are provided on the same substrate, and the display device as a display portion It relates to the electric appliances used for this.
現在、絶縁表面上に設けられた結晶質半導体膜(代表的には、ポリシリコン膜)を半導体素子として、TFTが各集積回路に用いられており、特に表示装置のスイッチング素子として用いられている。更に、非晶質半導体膜よりも移動度の高い結晶質半導体膜を活性層(チャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域を含めた半導体層)に用いたTFTは、駆動能力が高く、駆動回路の素子としても用いられている。そのため、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置では、画像表示を行う画像回路や、画像回路を制御するための駆動回路が一枚の基板上に形成されている。 Currently, a crystalline semiconductor film (typically a polysilicon film) provided on an insulating surface is used as a semiconductor element, and a TFT is used in each integrated circuit, and in particular, as a switching element of a display device. . Further, a TFT using a crystalline semiconductor film having a higher mobility than an amorphous semiconductor film as an active layer (a semiconductor layer including a channel formation region, a source region, and a drain region) has high driving capability, It is also used as an element. Therefore, for example, in an active matrix liquid crystal display device, an image circuit for displaying an image and a drive circuit for controlling the image circuit are formed on a single substrate.
例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置には、機能ブロック毎に画像表示を行う画素回路や、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る。このような液晶表示装置は、薄型、小型、軽量、低消費電力等の優れた特徴を有しており、例えば、パーソナルコンピュータの表示部に用いて省スペース化をしたり、携帯用情報機器の表示部に用い、いつでもどこでも最新の情報が得ることができたり、と様々な場面で使用されるようになってきた。 For example, in an active matrix liquid crystal display device, an integrated circuit such as a pixel circuit that performs image display for each functional block, a shift register circuit based on a CMOS circuit, a level shifter circuit, a buffer circuit, or a sampling circuit is formed on a single substrate. Formed on top. Such a liquid crystal display device has excellent features such as thinness, small size, light weight, and low power consumption. For example, it can be used for a display portion of a personal computer to save space, It has been used in various situations, such as being able to obtain the latest information anytime and anywhere using it as a display unit.
液晶表示装置の中で、スイッチ素子として機能する画素部に形成されたTFT(画素TFTともいう)と保持容量を有する画素部は、液晶に電圧を印加して駆動させている。液晶は交流で駆動させる必要があり、フレーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。要求されるTFTの特性はオフ電流(Ioff:TFTがオフ動作時に流れるドレイン電流値)が十分低いというものである。しかし、ポリシリコン膜を用いたTFTは、オフ電流が高くなりやすいという問題があった。そこで、この問題を解決するための手段として低濃度不純物領域(LDD:Lightly Doped Drain)を設けるLDD構造(チャネル形成領域と高濃度に不純物元素が添加された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構造)が知られている。 In a liquid crystal display device, a TFT (also referred to as a pixel TFT) formed in a pixel portion functioning as a switching element and a pixel portion having a storage capacitor are driven by applying a voltage to liquid crystal. The liquid crystal needs to be driven by alternating current, and a method called frame inversion driving is often employed. The required TFT characteristic is that the off-current (Ioff: drain current value that flows when the TFT is turned off) is sufficiently low. However, a TFT using a polysilicon film has a problem that off current tends to be high. Therefore, as a means for solving this problem, a low concentration impurity region (LDD: Lightly Doped Drain) LDD structure (a low region between a channel formation region and a source region or a drain region to which an impurity element is added at a high concentration is provided. A structure in which a concentration impurity region is provided) is known.
逆に、バッファ回路は、高い駆動電圧が印加されるため、高電圧がかかっても壊れない程度にまで耐圧を高める必要があり、さらに電流駆動能力を高めるためにオン電流値(Ion:TFTがオン動作時に流れるドレイン電流値)を十分確保する必要がある。ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効である構造として、ゲート電極が(ゲート絶縁膜を介して)LDD領域の一部分に重なるように形成されたGOLD構造(Gate-drain Over lapped LDD)が知られている。 On the other hand, since a high drive voltage is applied to the buffer circuit, it is necessary to increase the breakdown voltage to such an extent that it does not break even when a high voltage is applied, and an on-current value (Ion: TFT It is necessary to ensure a sufficient drain current value during on-operation. A GOLD structure (Gate-drain Over lapped LDD) in which the gate electrode overlaps a part of the LDD region (via the gate insulating film) as a structure effective for preventing deterioration of the on-current value due to hot carriers. It has been known.
要求される性能を満たす半導体装置を得るためには、それぞれの回路においてTFTを作りわける必要がある。しかし、LDD構造TFTやGOLD構造TFTを作製しようとすると、マスク枚数を増やさなければならなかった。使用するマスク枚数の増加は、製造工程数の増加、複雑化、歩留まりの低下を招いてしまっていた。そこで、本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置に代表される半導体装置において、画素部のTFTのオフ電流を下げ、駆動回路のTFTの信頼性の向上(ホットキャリアによる劣化が少ない)をマスク数を増やさずに実現することを目的とする。 In order to obtain a semiconductor device that satisfies the required performance, it is necessary to make TFTs in each circuit. However, in order to produce LDD structure TFTs and GOLD structure TFTs, the number of masks has to be increased. The increase in the number of masks used has led to an increase in the number of manufacturing processes, complexity, and a decrease in yield. Accordingly, the present invention provides a semiconductor device typified by an active matrix liquid crystal display device that reduces the TFT off-current of the pixel portion and improves the reliability of the TFT of the driver circuit (less deterioration due to hot carriers). It aims to realize without increasing.
また、液晶表示装置は、光の有効利用率が低いため、視認性をあげるために、フロントライトやバックライトを用いて表示を行う場合も多い。液晶表示装置自体は消費電力が低いにもかかわらず、フロントライトやバックライトを用いるために、表示部での消費電力が上がってしまうという問題もあった。そこで、作製工程を増やさずに、視認性のよい表示装置を実現することを目的とする。 In addition, since the liquid crystal display device has a low effective utilization rate of light, in many cases, display is performed using a front light or a backlight in order to improve visibility. Although the power consumption of the liquid crystal display device itself is low, there is a problem in that the power consumption in the display unit increases because the front light or the backlight is used. Thus, an object is to realize a display device with high visibility without increasing the number of manufacturing steps.
本発明は、画素部に形成されたTFTと、該画素部周辺に形成された駆動回路にnチャネル型TFT及びpチャネル型TFTを同一基板上に備えた半導体装置であって、前記nチャネル型TFTの第2の濃度の不純物領域は、一部がゲート電極と重なり、前記pチャネル型TFTおよび前記画素部に形成されたTFTの第2の濃度の不純物領域は、ゲート電極と重ならないことを特徴とする半導体装置である。 The present invention is a semiconductor device in which a TFT formed in a pixel portion and a driver circuit formed in the periphery of the pixel portion are provided with an n-channel TFT and a p-channel TFT on the same substrate. The second concentration impurity region of the TFT partially overlaps the gate electrode, and the second concentration impurity region of the p-channel TFT and the TFT formed in the pixel portion does not overlap the gate electrode. This is a featured semiconductor device.
また、本発明は、画素部に形成されたTFTと、該画素部周辺に形成された駆動回路にnチャネル型TFT及びpチャネル型TFTを同一基板上に備えた半導体装置であって、前記nチャネル型TFTのゲート電極は、ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、且つ、前記第1の導電膜のチャネル長方向の長さは、前記第2の導電膜のチャネル長方向の長さより長く、第2の濃度の不純物領域は、一部が前記第1の導電膜と重なり、前記pチャネル型TFTおよび前記画素部に形成されたTFTのゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した前記第1の導電膜と前記第1の導電膜上に接した前記第2の導電膜からなり、且つ、前記第1の導電膜のチャネル長方向の長さは、前記第2の導電膜のチャネル長方向の長さと同じであって、第2の濃度の
不純物領域は、ゲート電極と重ならないことを特徴とする半導体装置である。
The present invention is also a semiconductor device in which an n-channel TFT and a p-channel TFT are provided on the same substrate in a TFT formed in a pixel portion and a driver circuit formed in the periphery of the pixel portion. The gate electrode of the channel TFT is composed of a first conductive film in contact with a gate insulating film and a second conductive film in contact with the first conductive film, and the channel of the first conductive film The length in the long direction is longer than the length in the channel length direction of the second conductive film, and the second concentration impurity region partially overlaps the first conductive film, and the p-channel TFT and the A gate electrode of the TFT formed in the pixel portion includes the first conductive film in contact with the gate insulating film and the second conductive film in contact with the first conductive film, and the first conductive film The length of the first conductive film in the channel length direction is the second conductive Be the same as the length of the channel length direction, the impurity region of the second density is a semiconductor device which is characterized in that do not overlap with the gate electrode.
また、本発明は、nチャネル型TFT、第1のpチャネル型TFTおよび第2のpチャネル型TFTを有する駆動回路を含む半導体装置において、前記nチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第2の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、該ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、前記第2の濃度の不純物領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記第1の導電膜と重なっており、 前記第1のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第5の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、前記チャネル形成領域と前記ゲート電極とはチャネル長方向の長さが概略一致しており、前記第2のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第5の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、該ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、前記第5の濃度の不純物領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記第1の導電膜と重なっていることを特徴とする半導体装置である。
According to the present invention, in a semiconductor device including a driver circuit having an n-channel TFT, a first p-channel TFT, and a second p-channel TFT, the n-channel TFT includes a channel formation region, a source region, A semiconductor layer including a drain region and an impurity region of a second concentration; a gate insulating film on the semiconductor layer; and a gate electrode on the gate insulating film, the gate electrode being in contact with the
また、本発明は、nチャネル型TFT、第1のpチャネル型TFTおよび第2のpチャネル型TFTを有する駆動回路を含む半導体装置において、前記nチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第2の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、前記第2の濃度の不純物領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記第1の導電膜と重なっており、前記第1のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域、第5の濃度の不純物領域およびオフセット領域を含む半導体層を有し、 前記第2のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第5の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、該ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、前記第5の濃度の不純物領域は、ゲート絶縁膜を介して前記第1の導電膜と重なっていることを特徴とする半導体装置である。
According to the present invention, in a semiconductor device including a driver circuit having an n-channel TFT, a first p-channel TFT, and a second p-channel TFT, the n-channel TFT includes a channel formation region, a source region, A semiconductor layer including a drain region and a second concentration impurity region; a gate insulating film on the semiconductor layer; and a gate electrode on the gate insulating film, the gate electrode being in contact with the
また、本発明は、nチャネル型TFT、第1のpチャネル型TFTおよび第2のpチャネル型TFTを有する駆動回路ならびにTFTおよび保持容量を有する画素部を含む半導体装置において、前記nチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第2の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、該ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、前記第2の濃度の不純物領域は、ゲート絶縁膜を介して前記第1の導電膜と重なっており、前記第1のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域、第5の濃度の不純物領域およびオフセット領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶
縁膜上のゲート電極を有し、前記第2のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第5の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上のゲート電極を有し、該ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、前記第5の濃度の不純物領域は、ゲート絶縁膜を介して前記第1の導電膜と重なっており、前記画素部に形成されたTFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域、第2の濃度の不純物領域およびオフセット領域を含む半導体層を有していることを特徴とする半導体装置である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including an n-channel TFT, a driving circuit having a first p-channel TFT and a second p-channel TFT, and a pixel portion having a TFT and a storage capacitor. Has a semiconductor layer including a channel formation region, a source region, a drain region and a second concentration impurity region, a gate insulating film on the semiconductor layer, and a gate electrode on the gate insulating film, The first conductive film in contact with the gate insulating film and the second conductive film in contact with the first conductive film, and the impurity region having the second concentration is interposed through the gate insulating film. Overlapping the first conductive film, the first p-channel TFT includes a channel formation region, a source region, a drain region, a fifth concentration impurity region, and an offset region. The second p-channel TFT has a conductor layer, a gate insulating film on the semiconductor layer, and a gate electrode on the gate insulating film. The second p-channel TFT includes a channel formation region, a source region, a drain region, and an impurity having a fifth concentration. A semiconductor layer including a region; a gate insulating film on the semiconductor layer; and a gate electrode on the gate insulating film, the gate electrode including a first conductive film in contact with the gate insulating film; A second conductive film in contact with the first conductive film, and the impurity region of the fifth concentration overlaps the first conductive film through a gate insulating film, and is formed in the pixel portion. The semiconductor device includes a semiconductor layer including a channel formation region, a source region, a drain region, a second concentration impurity region, and an offset region.
また、本発明は、nチャネル型TFT、第1のpチャネル型TFTおよび第2のpチャネル型TFTを有する駆動回路を含む半導体装置において、前記nチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第2の濃度の不純物領域を含む半導体層、該半導体層上のゲート絶縁膜および該ゲート絶縁膜上にゲート電極を有し、該ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に接した第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に接した第2の導電膜からなり、前記第2の濃度の不純物領域は、ゲート絶縁膜を介して前記第1の導電膜と重なる領域(Lov領域)と重ならない領域(Loff領域)を有しており、前記第1のpチャネル型TFTおよび前記第2のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域および第5の濃度の不純物領域を含む半導体層を有していることを特徴とする半導体装置である。 According to the present invention, in a semiconductor device including a driver circuit having an n-channel TFT, a first p-channel TFT, and a second p-channel TFT, the n-channel TFT includes a channel formation region, a source region, A semiconductor layer including a drain region and an impurity region of a second concentration; a gate insulating film on the semiconductor layer; and a gate electrode on the gate insulating film, the gate electrode being in contact with the gate insulating film A first conductive film and a second conductive film in contact with the first conductive film, and the impurity region having the second concentration overlaps the first conductive film with a gate insulating film interposed therebetween ( L ov region) and has a region (L off region) which does not overlap, the first p-channel type TFT and the second p-channel type TFT, a channel formation region, a source region, a drain region and the A semiconductor device including a semiconductor layer including an impurity region having a concentration of 5.
上記発明において、前記nチャネル型TFT、前記pチャネル型TFTまたは前記画素TFTのゲート電極は、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料からなることを特徴とする半導体装置である。 In the above invention, the gate electrode of the n-channel TFT, the p-channel TFT, or the pixel TFT is an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, and an alloy material containing the element as a main component Alternatively, the semiconductor device is made of a compound material.
上記発明において、画素部には、複数の凸部が形成されており、前記画素部に形成されたTFTと電気的に接続されている画素電極は、凹凸であり、前記画素電極の凹凸の曲率半径は、0.1〜0.4μmであり、前記画素電極の凹凸の高さは、0.3〜3μmであることを特徴とする半導体装置である。 In the above invention, the pixel portion has a plurality of protrusions, the pixel electrode electrically connected to the TFT formed in the pixel portion is uneven, and the curvature of the unevenness of the pixel electrode is The semiconductor device is characterized in that the radius is 0.1 to 0.4 μm, and the height of the unevenness of the pixel electrode is 0.3 to 3 μm.
本発明を用いることにより、工程数を増加させずに同一基板上に、要求される特性を有するTFTを作りわけて作製することができる。作製工程を増加させないため、製造コストや歩留まりの低下を抑えることができる。また信頼性の高い半導体装置を実現することができる。 By using the present invention, TFTs having required characteristics can be manufactured on the same substrate without increasing the number of steps. Since the number of manufacturing steps is not increased, a reduction in manufacturing cost and yield can be suppressed. In addition, a highly reliable semiconductor device can be realized.
さらに、凹凸を有する画素電極を形成することにより、視認性のよい半導体装置を実現することができる。 Furthermore, a highly visible semiconductor device can be realized by forming a pixel electrode having unevenness.
(実施形態1)
本発明の実施の形態について、以下に図1及び図2を用いて説明する。
(Embodiment 1)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
基板10上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜から成る下地絶縁膜11を形成する。本実施形態では下地絶縁膜11として2層構造11a、11bを用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。
A
次いで、下地絶縁膜11上に非晶質半導体膜を30〜60nmの厚さで形成する。非晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは、シリコンまたはシリコンゲルマニウム(SixGe1-x;0<x<1、代表的には、x=0.001〜0.05)合金などで形成すると良い。次いで、前記非晶質半導体膜に公知の結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングし、半導体層12〜14を形成する。
Next, an amorphous semiconductor film is formed on the
また、半導体層12〜14を形成した後、nチャネル型TFTのしきい値(Vth)を制御するためにp型を付与する不純物元素を添加してもよい。半導体に対してp型を付与する不純物元素には、ボロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)など周期表の13族に属する元素が知られている。 Further, after forming the semiconductor layers 12 to 14, an impurity element imparting p-type conductivity may be added to control the threshold value (Vth) of the n-channel TFT. As an impurity element imparting p-type to a semiconductor, elements belonging to Group 13 of the periodic table such as boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) are known.
次いで、島状半導体層12〜14を覆うゲート絶縁膜15を形成する。ゲート絶縁膜15は、プラズマCVD法やスパッタ法で形成し、その厚さを40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。勿論、このゲート絶縁膜は、シリコンを含む絶縁膜を単層或いは積層構造として用いることができる。
Next, a
次いで、ゲート絶縁膜15上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜(TaN)16aと、膜厚100〜400nmの第2の導電膜(W)16bとを積層形成する。導電膜16は、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。
Next, a first conductive film (TaN) 16 a having a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film (W) 16 b having a thickness of 100 to 400 nm are stacked on the
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク17〜19を形成し、電極及び配線を形成するため、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法等を用いて第1のエッチング処理を行う。まず、第1のエッチング条件によりW膜20b〜22bをエッチングして第1の導電膜を端部にテーパーを有する形状とし、続けて第2のエッチング条件によりW膜とTaN膜20a〜22aを同時にエッチングし、第1の形状の導電層20〜22を形成する。26はゲート絶縁膜で、第1の形状の導電層20〜22に覆われていない領域も同時にエッチングされて薄くなっている。
Next, masks 17 to 19 made of resist are formed using a photolithography method, and a first etching process is performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method or the like in order to form electrodes and wirings. I do. First, the
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付与する不純物元素を添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。この場合、第1の形状の導電層20〜22がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第1の濃度の不純物領域23〜25が形成される。
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask, and an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer. The doping process may be performed by ion doping or ion implantation. In this case, the first shape
次に、レジストからなるマスクを除去せずに図1(C)に示すように第2のエッチング処理を行う。このエッチング条件により異方性エッチングし、第2の形状の第2の導電膜27b〜29bを形成する。ここで、第1の導電層やゲート絶縁膜もわずかにエッチングされて、第2の形状の第1の導電膜27a〜29aが形成され、第2の形状の導電層27〜29(第1の導電膜27a〜29a、第2の導電膜27b〜29b)とゲート絶縁膜39が形成される。
Next, a second etching process is performed as shown in FIG. 1C without removing the resist mask. By performing anisotropic etching under these etching conditions, second shape second conductive films 27b to 29b are formed. Here, the first conductive layer and the gate insulating film are also slightly etched to form second-shaped first
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第2のドーピング処理を行う。この場合、第1のドーピング処理よりもドーズ量を下げて高い加速電圧の条件としてn型を付与する不純物元素をドーピングし、図1(B)で形成された第1の濃度の不純物領域より内側の半導体層に新たな第2の濃度の不純物領域33〜35、36〜38を形成する。ドーピングは、第2の形状の導電層27〜29を不純物元素に対するマスクとして用い、第2の形状の第1の導電膜27a〜29aの下部における半導体層にも不純物元素が添加されるようにドーピングする。
Next, a second doping process is performed without removing the resist mask. In this case, an impurity element imparting n-type is doped as a condition of a high acceleration voltage by lowering the dose than in the first doping process, and inside the first concentration impurity region formed in FIG.
こうして、第2の形状の第1の導電膜27a〜29aと重なる第3の濃度の不純物領域36〜38と、第1の濃度の不純物領域30〜32と第3の濃度の不純物領域との間の第2の濃度の不純物領域33〜35とを形成する。
Thus, the third
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク40を駆動回路部のnチャネル型TFTを覆うように形成して、図2(A)に示すように、第3のエッチング処理を行う。これによりpチャネル型TFT及び画素部のTFTの第1の導電層をエッチングして第3の形状の導電層41、42を形成する。ここで、マスク40に覆われていないゲート絶縁膜43は、わずかにエッチングされ薄くなっている。
Next, after removing the resist mask, a resist
このゲート絶縁膜の膜厚差によるばらつきをなくすために、レジストからなるマスクを除去した後、図2(B)に示すように、ゲート絶縁膜のエッチングを行う。導電層がマスクとなってエッチングされない領域が残り、ゲート絶縁層44〜46が形成される。
In order to eliminate variation due to the difference in film thickness of the gate insulating film, after removing the resist mask, the gate insulating film is etched as shown in FIG. A region that is not etched remains using the conductive layer as a mask, and
次いで、新たにレジストからなるマスク47、48を形成して図2(B)に示すように、第3のドーピング処理を行う。この第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTの活性層となる半導体層にp型を付与する不純物元素を添加して、第3の形状の導電層41を不純物元素に対するマスクとして用い、自己整合的に第4の濃度の不純物領域49〜51を形成する。
Next, resist
このようにして、図2(C)に示すようなTFTを作製することができる。駆動回路73のnチャネル型TFT71は、ゲート電極を形成する第2の形状の導電層27と重なる第3の濃度の不純物領域36(本明細書中ではGOLD領域と呼ぶ)、ゲート電極の外側に形成される第2の濃度の不純物領域33(本明細書中ではLDD領域ともいう)とソース領域またはドレイン領域として機能する第1の濃度の不純物領域30を有している。また、画素部の画素TFT74には、ゲート電極の外側に形成される第3の濃度の不純物領域38と第2の濃度の不純物領域35(本明細書中では共にLDD領域と呼ぶ)とソース領域またはドレイン領域として機能する第1の濃度の不純物領域32を有している。
In this manner, a TFT as shown in FIG. 2C can be manufactured. The n-channel TFT 71 of the drive circuit 73 has a third concentration impurity region 36 (referred to as a GOLD region in this specification) that overlaps with the second shape
(実施形態2)
本実施形態では、画素部にTFTを作製する工程と同一の工程で凸部を形成し、凹凸を有する画素電極を形成する方法について説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a method for forming a convex part and forming a pixel electrode having irregularities in the same process as a process for manufacturing a TFT in a pixel part will be described.
ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板、ステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したもの、または本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有したプラスチック基板のうちのいずれかの基板上に、下地絶縁膜を形成しその上に半導体層を形成する。 On one of a glass substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate with an insulating film formed thereon, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this embodiment. Then, a base insulating film is formed, and a semiconductor layer is formed thereon.
凸部は、フォトマスクを用いて作製すると再現性の高いものが得られるため、画素TFT1203の作製工程にしたがって作製すればよい。画素TFT1203の作製と同様に積層される半導体層、ゲート絶縁膜および導電膜を積層して凸部を形成している例を図3〜図5で示している。
The protrusion can be manufactured according to the manufacturing process of the
凸部の作製方法は特に限定されることなく、上記の膜の単層、またはいずれかの組み合わせの積層を用いることもできる。例えば、半導体層および絶縁膜の積層からなる凸部や導電膜の単層からなる凸部を形成することもできる。すなわち、半導体装置作製のための工程数を増加させることなく、複数の凸部を形成することができる。 There is no particular limitation on the method for forming the protrusions, and a single layer of the above film or a laminate of any combination can also be used. For example, a convex portion formed of a stacked layer of a semiconductor layer and an insulating film or a convex portion formed of a single layer of a conductive film can be formed. That is, a plurality of convex portions can be formed without increasing the number of steps for manufacturing a semiconductor device.
こうして形成された凸部および同一工程で形成された画素TFT、駆動回路に含まれるTFTを覆うように層間絶縁膜を形成する。絶縁膜の材料によって画素電極の凹凸の曲率を調節することは可能であり、この画素電極の凹凸の曲率半径は、0.1〜0.4μm(好ましくは0.2〜2μm)である。また、有機樹脂膜からなる絶縁膜を形成する場合は、粘度が10〜1000cp(好ましくは40〜200cp)の有機樹脂膜(例えば、ポリイミド、アクリル樹脂といった材料)を用い、十分に凹凸領域の影響をうけて表面に凹凸があらわれる有機樹脂材料を用いる。 An interlayer insulating film is formed so as to cover the protrusions thus formed, the pixel TFTs formed in the same process, and the TFTs included in the drive circuit. The curvature of the unevenness of the pixel electrode can be adjusted by the material of the insulating film, and the curvature radius of the unevenness of the pixel electrode is 0.1 to 0.4 μm (preferably 0.2 to 2 μm). In addition, when an insulating film made of an organic resin film is formed, an organic resin film (for example, a material such as polyimide or acrylic resin) having a viscosity of 10 to 1000 cp (preferably 40 to 200 cp) is used, and the influence of the uneven region is sufficiently increased. Using an organic resin material that has irregularities on its surface.
凹凸を有する層間絶縁膜が形成されたら、その上に画素電極を形成する。画素電極の表面も絶縁膜の凹凸の影響を受け表面が凹凸化する。この凹凸の高さは0.3〜3μmである。この画素電極の表面に形成された凹凸によって、図6に示すように入射光が反射される際に効果的に光を散乱させることができる。 When the interlayer insulating film having unevenness is formed, a pixel electrode is formed thereon. The surface of the pixel electrode is also affected by the unevenness of the insulating film, and the surface becomes uneven. The height of the unevenness is 0.3 to 3 μm. The unevenness formed on the surface of the pixel electrode can effectively scatter light when incident light is reflected as shown in FIG.
本発明の実施形態では、画素TFTが作製される工程に準じて半導体層、ゲート絶縁膜、第1の導電膜および第2の導電膜を積層した凸部を示しているが、特に限定されることはなく、いずれかの層、膜の単層または、組み合わせの積層を用いればよい。工程数を増やさずに、必要な高さを有する凸部を形成することができる。なお、相互に近接する凸部はそれぞれ0.1μm以上、好ましくは1μm隔離されている。 In the embodiment of the present invention, a convex portion in which a semiconductor layer, a gate insulating film, a first conductive film, and a second conductive film are stacked is shown in accordance with a process for manufacturing a pixel TFT, but is particularly limited. However, any layer, a single layer of a film, or a combination of layers may be used. Without increasing the number of steps, a convex portion having a required height can be formed. Note that the convex portions adjacent to each other are separated by 0.1 μm or more, preferably 1 μm.
特に限定されることはないが、凸部の大きさはランダムである方がより反射光を散乱させるためには望ましい。また、凸部の形状および配置は不規則であっても規則的であってもよい。さらに、凸部は、画素部の表示領域となる画素電極の下方にあたる領域であれば特に限定されることはない。
上面から観察したときの凸部の大きさは、100〜400μm2の範囲内、好ましくは25〜100μm2であるとよい。
Although not particularly limited, it is preferable that the size of the convex portion is random in order to scatter the reflected light. Further, the shape and arrangement of the convex portions may be irregular or regular. Further, the convex portion is not particularly limited as long as it is a region below the pixel electrode that becomes a display region of the pixel portion.
The size of the protrusions when observed from above is in the range of 100-400 2, preferably may is 25 to 100 m 2.
以上のようにして、作製工程を増やすことなく、凹凸形状の画素電極を作製することができる。 As described above, a concavo-convex pixel electrode can be manufactured without increasing the number of manufacturing steps.
本発明の実施例を図7〜図11により説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のTFT(nチャネル型TFT及びpチャネル型TFT)を同時に作製する方法について詳細に説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel portion and TFTs (n-channel TFT and p-channel TFT) of a driver circuit provided around the pixel portion on the same substrate will be described in detail.
基板100は、ガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
As the
次いで、図7(A)に示すように、基板100上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜から成る下地絶縁膜101を形成する。本実施例では下地絶縁膜101として2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。下地絶縁膜101の一層目101aとしては、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜101aを50〜100nm形成する。次いで、下地絶縁膜101のニ層目101bとしては、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜101bを100〜150nmの厚さに積層形成する。
Next, as illustrated in FIG. 7A, a
次いで、下地絶縁膜101上に非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜は、30〜60nmの厚さで形成する。非晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(SixGe1-x;0<x<1、代表的には、x=0.001〜0.05)合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマCVD法により、SiH4ガスを用いて、非晶質シリコン膜を形成する。
Next, an amorphous semiconductor film is formed over the
また、下地絶縁膜と非晶質半導体膜とは同じ成膜方法で形成可能であるため、下地絶縁膜101と非晶質半導体膜を連続形成することも可能である。
In addition, since the base insulating film and the amorphous semiconductor film can be formed by the same film formation method, the
次いで、非晶質半導体膜に公知の結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングする。本実施例では、ニッケルを含有する溶液を非晶質シリコン膜上に保持させた後、脱水素化(500℃、1時間)続けて熱結晶化(550℃、4時間)を行い、更に結晶化を改善するためのレーザーアニール処理を行って、結晶質シリコン膜を形成する。そして、この結晶質シリコン膜にフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理を行い、半導体層102〜106を形成する。 Next, a crystalline semiconductor film obtained by performing a known crystallization treatment (laser crystallization method, thermal crystallization method, thermal crystallization method using a catalyst such as nickel) on the amorphous semiconductor film is desired. Patterned into a shape. In this embodiment, after a nickel-containing solution is held on an amorphous silicon film, dehydrogenation (500 ° C., 1 hour) is continued, and thermal crystallization (550 ° C., 4 hours) is performed. A crystalline silicon film is formed by performing laser annealing for improving the formation. Then, a patterning process using a photolithography method is performed on the crystalline silicon film to form the semiconductor layers 102 to 106.
また、半導体層102〜106を形成した後、nチャネル型TFTのしきい値(Vth)を制御するためにp型を付与する不純物元素を添加してもよい。半導体に対してp型を付与する不純物元素には、ボロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)など周期律第13族元素が知られている。本実施例では、ボロン(B)を添加する。
Further, after forming the semiconductor layers 102 to 106, an impurity element imparting p-type conductivity may be added in order to control the threshold value (Vth) of the n-channel TFT. As an impurity element imparting p-type to a semiconductor,
また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作成する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いることができる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放出されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は、実施者が適宜選択すればよい。 When a crystalline semiconductor film is formed by a laser crystallization method, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, or YVO 4 laser can be used. In the case of using these lasers, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly collected by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. The practitioner may select the crystallization conditions as appropriate.
次いで、島状半導体層102〜106を覆うゲート絶縁膜107を形成する。ゲート絶縁膜107は、プラズマCVD法やスパッタ法で形成し、その厚さを40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。勿論、このゲート絶縁膜は、シリコンを含む絶縁膜を単層或いは積層構造として用いることができる。
Next, a
酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Ortho Silicate)とO2を混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化シリコン膜は、形成後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。 When a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Ortho Silicate) and O 2 are mixed by a plasma CVD method to a reaction pressure of 40 Pa, a substrate temperature of 300 to 400 ° C., and a high frequency (13.56 MHz) power density of 0.5 to It can be formed by discharging at 0.8 W / cm 2 . The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by thermal annealing at 400 to 500 ° C. after formation.
次いで、ゲート絶縁膜107上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜(TaN)108と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜(W)109とを積層形成する。ゲート電極を形成する導電膜は、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、第1の導電膜をタンタル(Ta)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をAl膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をCu膜とする組み合わせとしてもよい。
Next, a first conductive film (TaN) 108 with a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film (W) 109 with a thickness of 100 to 400 nm are stacked over the
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク110〜115を形成し、電極及び配線を形成するための第1のエッチング処理を行う。本実施例ではICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第1のエッチング条件によりW膜をエッチングして端部にテーパーを有する第1の形状の第1の導電膜を形成する。
Next, resist
この後、レジストからなるマスク110〜115を除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
Thereafter, the
上記第1のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により端部がテーパー形状の第1の形状の導電層が形成される。このテーパー部の角度は15〜45°となる。こうして、第1のエッチング処理により第1の形状の導電層117〜122(第1の導電層117a〜122aと第2の導電層117b〜122b)を形成する。116はゲート絶縁膜であり、第1の形状の導電層117〜122で覆われない領域は20〜50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
In the first etching process, by making the mask made of resist suitable, a conductive layer having a first shape with a tapered end is formed by the effect of a bias voltage applied to the substrate side. . The angle of this taper portion is 15 to 45 °. Thus, first shape
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付与する不純物元素を添加する(図7(B))。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1.5×1015/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとして行う。n型を付与する不純物元素として周期表の15族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いる。この場合、導電層117〜121がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第1の濃度の不純物領域123〜127が形成される。第1の濃度の不純物領域123〜127には1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加する。
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask, and an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer (FIG. 7B). The doping process may be performed by ion doping or ion implantation. The conditions of the ion doping method are a dose amount of 1.5 × 10 15 / cm 2 and an acceleration voltage of 60 to 100 keV. As the impurity element imparting n-type, an element belonging to Group 15 of the periodic table, typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this case, the
次に、レジストからなるマスクを除去せずに図7(C)に示すように第2のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を20/20/20(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、第1のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加する。この第3のエッチング条件によりW膜をエッチングする。こうして、上記第3のエッチング条件によりW膜を異方性エッチングして第2の形状の導電層129〜134を形成する。
Next, a second etching process is performed as shown in FIG. 7C without removing the resist mask. CF 4 , Cl 2, and O 2 are used as etching gases, the gas flow ratio is 20/20/20 (sccm), and 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa. To generate plasma and perform etching. 20 W RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side (sample stage), and a lower self-bias voltage is applied than in the first etching process. The W film is etched under this third etching condition. Thus, the W film is anisotropically etched under the third etching conditions to form second shape
W膜やTaN膜に対するCF4とCl2の混合ガスによるエッチング反応は、生成されるラジカルまたはイオン種と反応生成物の蒸気圧から推測することができる。WとTaNのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較すると、Wのフッ化物であるWF6が極端に高く、その他のWCl5、TaF5、TaCl5は同程度である。従って、CF4とCl2の混合ガスではW膜及びTaN膜共にエッチングされる。しかし、この混合ガスに適量のO2を添加するとCF4とO2が反応してCOとFになり、FラジカルまたはFイオンが多量に発生する。その結果、フッ化物の蒸気圧が高いW膜のエッチング速度が増大する。一方、TaNはFが増大しても相対的にエッチング速度の増加は少ない。また、TaNはWに比較して酸化されやすいので、O2を添加することでTaNの表面が多少酸化される。TaNの酸化物
はフッ素や塩素と反応しないため、さらにTaN膜のエッチング速度は低下する。従って、W膜とTaN膜とのエッチング速度に差を作ることが可能となりW膜のエッチング速度をTaN膜よりも大きくすることが可能となる。
The etching reaction by the mixed gas of CF 4 and Cl 2 with respect to the W film or the TaN film can be estimated from the generated radical or ion species and the vapor pressure of the reaction product. Comparing the vapor pressures of W and TaN fluoride and chloride, WF 6 which is a fluoride of W is extremely high, and other WCl 5 , TaF 5 and TaCl 5 are similar. Therefore, both the W film and the TaN film are etched with a mixed gas of CF 4 and Cl 2 . However, when an appropriate amount of O 2 is added to this mixed gas, CF 4 and O 2 react to form CO and F, and a large amount of F radicals or F ions are generated. As a result, the etching rate of the W film having a high fluoride vapor pressure is increased. On the other hand, TaN has a relatively small increase in etching rate even when F increases. Since TaN is more easily oxidized than W, the surface of TaN is somewhat oxidized by adding O 2 . Since the TaN oxide does not react with fluorine or chlorine, the etching rate of the TaN film further decreases. Therefore, it is possible to make a difference in the etching rate between the W film and the TaN film, and the etching rate of the W film can be made larger than that of the TaN film.
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに図8(A)に示すように第2のドーピング処理を行う。この場合、第1のドーピング処理よりもドーズ量を下げて高い加速電圧の条件としてn型を付与する不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を70〜120keV、本実施例では90keVの加速電圧とし、1.5×1014atoms/cm2のドーズ量で行い、図8(B)で形成された第1の濃度の不純物領域より内側の半導体層に新たな不純物領域を形成する。ドーピングは、第2の形状の導電層129〜133を不純物元素に対するマスクとして用い、第2の形状の第1の導電層129a〜133aの下部における半導体層にも不純物元素が添加されるようにドーピングする。
Next, a second doping process is performed as shown in FIG. 8A without removing the resist mask. In this case, an impurity element imparting n-type conductivity is doped as a condition of a high acceleration voltage by lowering the dose than in the first doping process. For example, the acceleration voltage is set to 70 to 120 keV, and in this embodiment, the acceleration voltage is set to 90 keV. The impurity having the first concentration formed in FIG. 8B is performed at a dose of 1.5 × 10 14 atoms / cm 2 . A new impurity region is formed in the semiconductor layer inside the region. Doping is performed so that the second shape
こうして、第2の形状の第1の導電層129a〜133aと重なる第3の濃度の不純物領域140〜144と、第1の濃度の不純物領域145〜149と第3の濃度の不純物領域との間の第2の濃度の不純物領域135〜139とを形成する。
In this manner, the third
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク150、151を形成して、図8(B)に示すように、第3のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにSF6とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を50/10(sccm)とし、1.3Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には10WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記第3のエッチング条件により後のpチャネル型TFT及び後の画素部のTFTのTaN膜をエッチングして第3の形状の導電層152〜155を形成する。
Next, after removing the resist mask, new resist
なお、本明細書において、例えば後のpチャネル型TFTとは、作製工程中のTFTであって完成後にpチャネル型TFTとして機能するTFTのことを指す。いずれのTFTにも適応する。 Note that in this specification, for example, a later p-channel TFT refers to a TFT that is in the manufacturing process and functions as a p-channel TFT after completion. Applicable to any TFT.
そして、レジストからなるマスクを除去した後、図8(C)に示すように、ゲート絶縁膜のエッチングを行う。エッチング用ガスとしてCHF3を用い、ガス流量を35sccm、800WのRF電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。ここでは、第2の形状の導電層129、131と第3の形状の導電層152〜155がマスクの役割をし、TFT毎にゲート絶縁膜は切断される(157〜162)。
Then, after removing the resist mask, the gate insulating film is etched as shown in FIG. Etching was performed using CHF 3 as an etching gas, generating a plasma by applying RF power of 35 sccm and a gas flow rate of 800 W. Here, the second shape
次いで、新たにレジストからなるマスク164〜166を形成して図9(A)に示すように、第3のドーピング処理を行う。この第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された第4の濃度の不純物領域167〜172を形成する。第3の形状の導電層152、154を不純物元素に対するマスクとして用い、p型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に第4の濃度の不純物領域を形成する。本実施例では、第4の濃度の不純物領域167〜172はジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ法で形成する。この第3のドーピング処理の際には、nチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク164〜166で覆われている。第1のドーピング処理及び第2のドーピング処理によって、第4の濃度の不純物領域167〜172にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもp型を付与する不純物元素の濃度の方が高くなるようにドーピング処理することにより、pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
Next, resist
以上までの工程でそれぞれの半導体層に不純物領域が形成される。本実施例において、全ての不純物領域が、導電層をマスクとして自己整合的に形成された。半導体層と重なる第3の形状の導電層129、130、152及び153がゲート電極として機能する。また、155はソース配線、154は保持容量の一方の電極となる容量配線として機能する。
Through the above steps, impurity regions are formed in the respective semiconductor layers. In this example, all impurity regions were formed in a self-aligned manner using the conductive layer as a mask. The third shape
次いで、レジストからなるマスク164〜166を除去し、全面を覆う第1層間絶縁膜173を形成する。この第1層間絶縁膜173としては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを100〜200nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚150nmの酸化窒化シリコン膜を形成した。勿論、第1層間絶縁膜173は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
Next, the resist
次いで、図9(B)に示すように、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。熱アニール法としては、酸素濃度が100ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃、代表的には500〜550℃で行えばよい。なお、熱アニール法の他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。 Next, as shown in FIG. 9B, a step of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation process is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. The thermal annealing method may be performed at 400 to 700 ° C., typically 500 to 550 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 100 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが、高濃度にリンを含む領域145〜149、167、170にゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するTFTはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
In this embodiment, simultaneously with the activation treatment, nickel used as a catalyst during crystallization is gettered to the
次いで、第1の層間絶縁膜173上に有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜174を形成する。次いで、ソース配線155に達するコンタクトホールと各不純物領域145、147、148a、167、170に達するコンタクトホールを形成するためのパターニングを行う。
Next, a second
そして、駆動回路1406において、第1の濃度の不純物領域または第4の濃度の不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線175〜180を形成する。なお、これらの配線は、膜厚50〜250nmのTi膜と、膜厚300〜500nmの合金膜(AlとTiとの合金膜)との積層膜をパターニングして形成する。 In the driver circuit 1406, wirings 175 to 180 that are electrically connected to the first concentration impurity region or the fourth concentration impurity region are formed. These wirings are formed by patterning a laminated film of a Ti film having a thickness of 50 to 250 nm and an alloy film (alloy film of Al and Ti) having a thickness of 300 to 500 nm.
また、画素部1407においては、画素電極183、ゲート線182、接続電極181を形成する(図9(C))。この接続電極181によりソース線155は、画素TFT1404と電気的な接続が形成される。また、ゲート線182は、第3の形状の導電層(画素TFTのゲート電極)153と電気的な接続が形成される。また、画素電極183は、画素TFTのドレイン領域と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層と電気的な接続が形成される。また、画素電極183としては、AlまたはAgを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等、反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
In the
以上の様にして、nチャネル型TFT1401、pチャネル型TFT1402、nチャネル型TFT1403を有する駆動回路1406と、画素TFT1404、保持容量1405とを有する画素部1407を同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
As described above, the driver circuit 1406 including the n-channel TFT 1401, the p-
駆動回路1406のnチャネル型TFT1401はチャネル形成領域184、ゲート電極を形成する第3の形状の導電層129と重なる第3の濃度の不純物領域140(GOLD領域)、ゲート電極の外側に形成される第2の濃度の不純物領域135(LDD領域)とソース領域またはドレイン領域として機能する第1の濃度の不純物領域145を有している。pチャネル型TFT1402にはチャネル形成領域185、ゲート電極の外側に形成される第4の濃度の不純物領域168、169、ソース領域またはドレイン領域として機能する第4の濃度の不純物領域167を有している。nチャネル型TFT1403にはチャネル形成領域186、ゲート電極を形成する第3の形状の導電層131と重なる第3の濃度の不純物領域142(GOLD領域)、ゲート電極の外側に形成される第2の濃度
の不純物領域137(LDD領域)とソース領域またはドレイン領域として機能する第1の濃度の不純物領域147を有している。
The n-channel TFT 1401 of the driver circuit 1406 is formed outside the
画素部の画素TFT1404にはチャネル形成領域187、ゲート電極の外側に形成される第3の濃度の不純物領域143と第2の濃度の不純物領域138(共にLDD領域)とソース領域またはドレイン領域として機能する第1の濃度の不純物領域148aを有している。また、保持容量1405の一方の電極として機能する半導体層170〜172には第4の濃度の不純物領域と同じ濃度で、それぞれp型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量1405は、絶縁膜(ゲート絶縁膜と同一膜)を誘電体として、容量配線154と、半導体層170〜172とで形成している。
The
本実施例では、画素部及び駆動回路が要求する回路仕様に応じて各回路を形成するTFTの構造を最適化し、半導体装置の動作性能及び信頼性を向上させることができる。具体的には、nチャネル型TFTは回路仕様に応じてLDD構造或いはGOLD構造を使い分けることによって、同一基板上に高速動作またはホットキャリア対策を重視したTFT構造と、低オフ電流動作を重視したTFT構造とを実現できる。 In this embodiment, the structure of the TFT forming each circuit can be optimized according to the circuit specifications required by the pixel portion and the driver circuit, and the operation performance and reliability of the semiconductor device can be improved. Specifically, n-channel TFTs use different LDD or GOLD structures depending on circuit specifications, so that TFT structures that emphasize high-speed operation or hot carrier countermeasures on the same substrate and TFTs that emphasize low off-current operation The structure can be realized.
例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置の場合、nチャネル型TFT1401、1403は高速動作を重視するシフトレジスタ、分周波回路、信号分割回路、レベルシフタ、バッファなどの駆動回路に適している。すなわち、GOLD領域を形成することで、ホットキャリア対策を重視した構造となっている。 For example, in the case of an active matrix liquid crystal display device, the n-channel TFTs 1401 and 1403 are suitable for driving circuits such as a shift register, a frequency dividing circuit, a signal dividing circuit, a level shifter, and a buffer that place importance on high-speed operation. In other words, by forming the GOLD region, it has a structure that emphasizes hot carrier countermeasures.
また、画素TFT1404は、nチャネル型TFTであり、低オフ電流動作を重視した構造になっている。そのため、画素部の他にサンプリング回路にも適している。すなわち、オフ電流値を増加させる要因となりうるGOLD領域を配置せず、LDD領域とオフセット領域を配置することで低オフ電流動作を実現している。また、第1の濃度の不純物領域148bはオフ電流値を低減する上で非常に有効であることが確認されている。
The
本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図10に示す。なお、図7〜図9に対応する部分には同じ符号を用いている。図10中の鎖線A−A’は図9中の鎖線A―A’で切断した断面図に対応している。また、図10中の鎖線B−B’は図9中の鎖線B―B’で切断した断面図に対応している。 A top view of the pixel portion of the active matrix substrate manufactured in this embodiment is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is used for the part corresponding to FIGS. A chain line A-A ′ in FIG. 10 corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line A-A ′ in FIG. 9. Further, a chain line B-B ′ in FIG. 10 corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line B-B ′ in FIG. 9.
このように、本実施例の画素構造を有するアクティブマトリクス基板は、一部が画素TFTのゲート電極153とゲート線182とを異なる層に形成し、ゲート線182で半導体層を遮光することを特徴としている。
As described above, the active matrix substrate having the pixel structure of this embodiment is characterized in that a part of the
また、本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。 In the pixel structure of this embodiment, the end of the pixel electrode overlaps with the source wiring so that the gap between the pixel electrodes is shielded from light without using a black matrix.
また、本実施例の画素電極の表面を公知の方法、例えばサンドブラスト法やエッチング法等により凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが望ましい。 In addition, it is desirable to increase the whiteness by making the surface of the pixel electrode of this embodiment uneven by a known method such as a sand blasting method or an etching method to prevent specular reflection and scattering the reflected light.
上述の画素構造とすることにより大きな面積を有する画素電極を配置でき、開口率を向上させることができる。 With the above pixel structure, a pixel electrode having a large area can be arranged, and the aperture ratio can be improved.
また、本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を6枚(半導体層パターンマスク、第1配線パターンマスク(画素TFTのゲート電極153、容量配線154、ソース線155を含む)、pチャネル型TFT及び画素部TFTの導電層形成のパターンマスク、pチャネル型TFTのソース領域及びドレイン領域形成のパターンマスク、コンタクトホール形成のパターンマスク、第2配線パターンマスク(画素電極183、接続電極181、ゲート線182を含む))とすることができる。その結果、工程を短縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することができる。
Further, according to the process shown in this embodiment, the number of photomasks necessary for manufacturing the active matrix substrate is six (semiconductor layer pattern mask, first wiring pattern mask (pixel
図11には透過型の液晶表示装置に適したアクティブマトリクス基板の断面図を示す。第2の層間膜形成までは、上記の反射型のものと同じである。第2の層間膜上に透明導電膜を形成する。そして、透明導電膜層191を形成するためにパターニングを行う。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an active matrix substrate suitable for a transmissive liquid crystal display device. The processes up to the formation of the second interlayer film are the same as those of the reflection type. A transparent conductive film is formed on the second interlayer film. Then, patterning is performed to form the transparent
そして、駆動回路1406において第1の濃度の不純物領域又は第4の濃度の不純物領域とそれぞれで電気的に接続する配線175〜180を形成する。なお、これらの配線は、膜厚50〜250nmのTi膜と、膜厚300〜500nmの合金(AlとTiとの合金膜)との積層膜をパターニングして形成する。また、画素部1407においては、画素電極191、ゲート線182、接続電極192、193を形成する。接続電極192、193は、画素電極191に重なるように形成する。このように、マスク枚数を1枚増やして透過型の液晶表示装置に適したアクティブマトリクス基板を作製することができる。
Then, wirings 175 to 180 that are electrically connected to the first concentration impurity region or the fourth concentration impurity region in the driver circuit 1406 are formed. These wirings are formed by patterning a laminated film of a Ti film having a thickness of 50 to 250 nm and an alloy (alloy film of Al and Ti) having a thickness of 300 to 500 nm. In the
また、本実施例により得られたTFTの特性は、良好な値を示した。そのうち、画素TFTのTFT特性(V−I特性)を図37に示す。なお、ゲートリークも図中に示したが、十分に抑えられている。特に本発明の画素TFT構造は、オフ電流を抑える構造であり、移動度も優れた値を示している。オフ電流とは、TFTがオフ状態にある時、流れるドレイン電流である。 Further, the characteristics of the TFT obtained by this example showed good values. Of these, the TFT characteristics (VI characteristics) of the pixel TFT are shown in FIG. Although gate leakage is also shown in the figure, it is sufficiently suppressed. In particular, the pixel TFT structure of the present invention is a structure that suppresses off-current and exhibits excellent mobility. The off current is a drain current that flows when the TFT is in an off state.
また、図37はサンプル1〜8のV−I特性グラフを示したものであるが、そのうち、サンプル3のTFT特性を図38に示す。
FIG. 37 shows VI characteristic graphs of
本発明の構造とすることによって、V−I特性グラフにおける立ち上がり点での電圧値を示すしきい値(Vth)は、0.263Vとなっており、非常に小さく良好な値を示している。この差が小さければ小さいほど短チャネル効果が抑えられていると言える。また、キャリアの移動しやすさを示すパラメータである移動度(μFE)は、119.2(cm2/Vs)と優れたものとなっている。また、I―Vカーブの立ち上がり部分における最大傾きの逆数を示すS値(サブスレッシュルド係数)は、0.196(V/decade)となった。また、VD=5Vの時のオフ電流(IOFF2)は、0.39pAであり、オン電流(ION2)は、70μAを示している。オン電流とは、TFTがオン状態にある時、流れるドレイン電流である。なお、Shift-1は、I―Vカーブの立ち上がりの電圧値を示している。
以上に示すように、本発明を用いることにより、良好な特性を有する半導体装置を実現することができる。
By adopting the structure of the present invention, the threshold value (Vth) indicating the voltage value at the rising point in the VI characteristic graph is 0.263 V, which is a very small and good value. It can be said that the smaller this difference is, the more the short channel effect is suppressed. The mobility (μ FE ), which is a parameter indicating the ease of carrier movement, is excellent at 119.2 (cm 2 / Vs). The S value (subthreshold coefficient) indicating the reciprocal of the maximum slope at the rising portion of the IV curve was 0.196 (V / decade). Moreover, the off current when VD = 5V (I OFF2) is 0.39PA, on current (I ON2) shows 70Myuei. The on-current is a drain current that flows when the TFT is in an on state. Shift-1 indicates the voltage value at the rise of the IV curve.
As described above, by using the present invention, a semiconductor device having favorable characteristics can be realized.
図39は本発明を用いて作製されるインバーター回路のpチャネル型TFT2100とnチャネル型TFT2200を示している。これらのTFTは下地絶縁膜2002が形成された基板2001上に形成されている。
FIG. 39 shows a p-
pチャネル型TFT2100は、半導体層2003、ゲート絶縁膜2021、第1の導電層2005aと第2の導電層2005bから成るゲート電極を有している。半導体層2003にはチャネル形成領域2012、ソース領域2013、ドレイン領域2014、及び該ドレイン領域とチャネル形成領域との間のLDD領域2015が形成されている。
The p-
ゲート電極は、ソース領域側において第1の導電膜2005aと第2の導電膜2005bが接する端部は概略一致しているが、ドレイン領域側では第1の導電層2005aの端部が外側に形成されている。このような構造は図8(B)の第3のエッチング処理において形成するレジストによるマスクをゲート電極の片側のみを覆うように形成することで実現することができる。
In the gate electrode, the end portion where the first
pチャネル型TFTでは、その後、p型の不純物元素がイオンドーピング法などで添加され、半導体層2003に不純物領域が形成される。LDD領域2015は第1の導電層2005aをマスクとして形成することが可能である。これは、イオンドーピング法において、加速電圧の制御により1回のドーピング処理でソース領域及びドレイン領域と、LDD領域の両方を形成することも可能であるが、加速電圧を最適化して、2回のドーピング処理で形成しても良い。
In the p-channel TFT, after that, a p-type impurity element is added by an ion doping method or the like, and an impurity region is formed in the
一方、nチャネル型TFT2200には、半導体層2004、ゲート絶縁膜2022、第1の導電膜2006aと第2の導電膜2006bから成るゲート電極を有している。半導体層2004にはチャネル形成領域2016、ソース領域2017、ドレイン領域2018、及びLDD領域2019、2020が形成されている。
On the other hand, the n-channel TFT 2200 includes a
nチャネル型TFT2200のゲート電極も同様に、ソース領域側において第1の導電膜2006aと第2の導電膜2006bが接する端部は概略一致し、ドレイン領域側では第1の導電膜2006aの端部が外側に形成されている。ソース領域側のLDD領域2019はゲート電極とオーバーラップしないLDDであり、ドレイン側のLDD領域2020はゲート電極とオーバーラップしている。
Similarly, in the gate electrode of the n-channel TFT 2200, the end portion where the first conductive film 2006a and the second
このように、pチャネル型TFTとnチャネル型TFTにおいてゲート電極とオーバーラップするLDDをドレイン側に形成することにより、ドレイン近傍の電界強度を緩和して、ホットキャリア効果によるTFTの劣化を防ぐことができる。特に、チャネル長がサブミクロンサイズになるとその効果はpチャネル型TFTにも要求されてくる。 In this way, by forming the LDD overlapping the gate electrode on the drain side in the p-channel TFT and the n-channel TFT, the electric field strength in the vicinity of the drain is relaxed and the TFT deterioration due to the hot carrier effect is prevented. Can do. In particular, when the channel length becomes a submicron size, the effect is also required for the p-channel TFT.
しかし、ゲート電極とオーバーラップするLDD領域はゲート電極にかかる寄生容量を増大させるので、電界を緩和する必要にないソース側に設ける必要は必ずしもない。 However, since the LDD region overlapping with the gate electrode increases the parasitic capacitance applied to the gate electrode, it is not always necessary to provide the LDD region on the source side where it is not necessary to relax the electric field.
本発明によれば、図39に示すように、LDD領域をドレイン側にのみ形成することが可能である。また、これらソース領域及びドレイン領域、LDD領域は全て自己整合的に形成することが可能であるので、デザインルールの微細化にも容易に対応することができる。 According to the present invention, as shown in FIG. 39, the LDD region can be formed only on the drain side. In addition, since the source region, the drain region, and the LDD region can all be formed in a self-aligned manner, it is possible to easily cope with miniaturization of design rules.
本実施例で示すTFTの構成は、インバーター回路のようにドレイン領域の位置が予め決定されているTFTに対して特に効果的に活用することができる。また、このようなTFTの構成は、レジストによるマスクパターンの変更のみで、実施例1に示す工程に自由に組み入れることができる。
The configuration of the TFT shown in this embodiment can be used particularly effectively for a TFT in which the position of the drain region is determined in advance, such as an inverter circuit. Further, such a TFT structure can be freely incorporated into the process shown in
実施例2で示すインバーター回路のpチャネル型TFTとnチャネル型TFTにおいて、駆動電圧が10V以下である場合には、ホットキャリア効果による劣化が顕著に現れないため、ゲート電極とオーバーラップするLDD領域を必ずしも形成しなくても良い。その場合、pチャネル型TFTは図11で示すpチャネル型TFT402と同じ構成となる。また、nチャネル型TFTは図11で示すnチャネル型TFT404と同じ構成となり、シングルゲート構造で形成すれば良い。
In the p-channel TFT and the n-channel TFT of the inverter circuit shown in
実施例1に記載のアクティブマトリクス基板において、チャネル長を0.6μm以下とする場合には、pチャネル型TFTにもゲート電極とオーバーラップするLDD領域を形成することが望ましい。その場合、当該LDD領域は、図11で示すnチャネル型TFT1401と同様にして作製し、添加する不純物元素にp型の不純物を適用すれば同様な構造で形成することができる。また、当該LDD領域は、シフトレジスタ回路やバッファ回路のように予めソース及びドレインの方向が確定している場合には実施例2で示すように、ドレイン側の片側に設ければ良い。
In the active matrix substrate described in
本実施例では実施例1と異なる工程順序でTFTを作製する場合について図12を用いて説明する。なお、実施例1とは途中の工程が異なるだけでその他は同様であるので、同じ工程については同一の符号を用いることとする。また、添加する不純物元素も実施例1と同じ不純物元素を用いる。
In this embodiment, the case where a TFT is manufactured in a process order different from that in
まず、実施例1に示す作製工程に従い、第1のエッチング処理および第1のドーピング処理を行って、図7(B)の状態まで形成する。
First, in accordance with the manufacturing process shown in
この後、レジストからなるマスク110〜115を除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4およびCl2を用い、それぞれのガス流量比を30/30(SCCM)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4およびCl2を混合した第2のエッチング条件では、導電膜(A)TaN膜および導電膜(B)W膜が同程度にエッチングされ、第1の形状の第1の導電膜217a〜223aおよび第1の形状の第2の導電膜217b〜223bからなる第1の形状のゲート電極および配線217〜223が形成される。
Thereafter, the resist
レジストからなるマスク110〜115を除去せずに第2のドーピング処理を行う。半導体層102〜106に、n型を付与する不純物元素(以下、n型不純物元素という)を添加する。ドーピング処理は、イオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えばよい。n型不純物元素としては、周期律表の第15族に属する元素、典型的にはリン(P)またはヒ素(As)といった元素を用いる。この場合、第1の形状のゲート電極および容量配線217〜221がマスクとなって自己整合的に第1の濃度の不純物領域224a〜224eが形成される(図12(A))。
The second doping process is performed without removing the
次に、レジストからなるマスク110〜115をそのままに第3のエッチング処理を行う。エッチングガスにCF4、Cl2およびO2を用い、それぞれのガス流量比を20/20/20(SCCM)とし、1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には、20WのRF(13.56MHz)電力を投入して約80秒のエッチング処理を行う。これにより第2の形状の第1の導電膜225a〜231aおよび第2の形状の第2の導電膜225b〜231bからなる第2の形状のゲート電極および配線225〜231が形成される。
Next, a third etching process is performed with the
次いで、レジストからなるマスク110〜115をそのままに、第2の形状の導電層および容量配線225〜229をマスクとして用い、第2の形状の第1の導電膜(TaN膜)の下部にもn型不純物元素が添加されるように第3のドーピング処理を行う。この処理により、第1の濃度の不純物領域とチャネル形成領域との間にn型不純物元素濃度が1×1018〜1×1019atoms/cm3の第2の濃度の不純物領域232a〜232eが形成される。また、第1の濃度の不純物領域224a〜224eのn型不純物元素濃度は1×1020〜1×1021atoms/cm3となる(図12(B))。
Next, using the resist-made
次いで、レジストからなるマスク110〜115を除去し、後のnチャネル型TFTおよび後の画素TFTを覆うレジストからなるマスク233、234を形成し、第4のドーピング処理を行う。第2の形状の導電層226、227、容量配線229をマスクにして後の第1のpチャネル型TFTおよび後の第2のpチャネル型TFTの半導体層にp型不純物元素を添加して、自己整合的に第4の濃度の不純物領域235a〜235cおよび第5の濃度の不純物領域235d〜235fを形成する。本実施形態では、p型不純物領域はジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ法で形成する。第4の濃度の不純物領域(p+)235a〜235cのp型不純物元素濃度は、2×1020〜2×1021 atoms/cm3、第5の濃度の不純物領域235d〜235fのp型不純物元素濃度は、2×1017〜2×
1019 atoms/cm3となる。なお、あらかじめpチャネル型TFTの半導体層には、n型不純物元素が添加されているが、第4のドーピング処理の際に添加されるp型不純物元素の濃度の方が高くなるようにドーピング処理することにより、後のpチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない(図13(A))。
Next, the
10 19 atoms / cm 3 . Note that an n-type impurity element is added to the semiconductor layer of the p-channel TFT in advance, but the doping process is performed so that the concentration of the p-type impurity element added in the fourth doping process is higher. By doing so, no problem arises because it functions as a source region and a drain region of a later p-channel TFT (FIG. 13A).
次いで、レジストからなるマスク236、237で駆動回路のnチャネル型TFTおよび第1のpチャネル型TFTを覆い、第4のエッチング処理を行う。エッチングガスには、Cl2を用い、ガスの流量は80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒エッチングを行う。基板側(試料ステージ)、には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。こうして駆動回路の第2のpチャネル型TFTおよび画素部の画素TFTに第3の形状の導電層(第3の形状の第1の導電膜238a〜239aおよび第3の形状の第2の導電膜238b〜239bからなる)238、239、容量配線240、配線241、242が形成される(図13(B))。なお、ここまでの処理により、ゲ−ト絶縁膜の第3の形状の導電層が形成されていない露出された領域は、画素部が30nm程度、駆動回路が40nm程度の膜厚となる。
Next, the n-channel TFT and the first p-channel TFT of the driver circuit are covered with resist
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。この後は、実施例1で開示された無機層間絶縁膜を形成する工程以降にしたがってアクティブマトリクス基板の作製を行えばよい。 Through the above steps, impurity regions are formed in the respective semiconductor layers. Thereafter, the active matrix substrate may be manufactured according to the steps after forming the inorganic interlayer insulating film disclosed in the first embodiment.
本実施例は、実施例1で開示した作製工程にしたがってTFTを作製することによって、容易に実現することができる。また、本実施例では画素TFTと制御回路の構成のみ示しているが、実施例1の作製工程にしたがえば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さらには、メモリ回路やマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路(論理回路といってもよい)を同一基板上に設けることもできる。
This embodiment can be easily realized by manufacturing a TFT according to the manufacturing process disclosed in
本実施例では、実施例1とは異なる工程順序でTFTを作製する場合について図14を用いて説明する。なお、実施例1とは途中の工程が異なるだけでその他は同様であるので、同じ工程については同一の符号を用いることとする。また、添加する不純物元素も実施例1と同じ不純物元素を用いる。
In this embodiment, the case where a TFT is manufactured in a process order different from that in
まず、実施例1に示す作製工程にしたがい、第1のエッチング処理および第1のドーピング処理を行って、図7(B)の状態まで形成する。次いで、第2のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにCF4、Cl2およびO2を用い、それぞれのガス流量比を20/20/20(SCCM)とし、1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約60秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアスを印加する。第2のエッチング処理により、図14(A)に示すような第2の形状の導電層301〜304および配線305〜307が形成される。
First, in accordance with the manufacturing process shown in
次いで、第2の形状の第2の導電膜をマスクとして自己整合的に、第2の形状の第1の導電膜を介して半導体層にn型不純物元素を添加する。これによりチャネル形成領域と第1の濃度の不純物領域308a〜308eとの間にn型不純物元素の濃度が1×1018〜1×1019atoms/cm3の第2の濃度の不純物領域308f〜308jが形成される。このとき、第1の濃度の不純物領域308a〜eのn型不純物元素の濃度は、1×1020〜1×1021atoms/cm3となる。
Next, an n-type impurity element is added to the semiconductor layer through the second shape first conductive film in a self-aligning manner using the second shape second conductive film as a mask. As a result, the n-type impurity element concentration between the channel formation region and the first
次に、レジストからなるマスク110〜116を除去し、新たにnチャネル型TFTおよび画素TFTを覆うレジストからなるマスク309、310を形成して第3のドーピング処理を行う。この第3のドーピング処理により、第2の形状の導電層をマスクとして自己整合的にpチャネル型TFTの半導体層にp型不純物元素が添加され、第4の濃度の不純物領域311a〜311cおよび第5の濃度の不純物領域311d〜311fが形成される(図14(B))。
Next, the resist
次いで、レジストからなるマスク309、310を除去し、新たにレジストからなるマスク312、313を形成して、nチャネル型TFTおよび第2のpチャネル型TFTを覆う。エッチング用ガスとして、Cl2を用い、ガスの流量を80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入して、プラズマを生成して約40秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には10WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。こうして、第1のpチャネル型TFTおよび画素TFTにおいて第3の形状の導電層(第3の形状の第1の導電膜314a〜315aおよび第3の形状の第2の導電膜314b〜315bからなる)314、315および配線316〜318が形成される(図14(C))。
Next, the resist
第3のエッチング処理により、第1のpチャネル型TFTおよび画素TFTの半導体層にオフセット領域311g、311hが形成される。なお、本明細書において、オフセット領域とは、チャネル形成領域と同一組成の半導体層(含まれる不純物元素がチャネル形成領域と同一であるという意味)で、ゲート電極と重ならない領域を指す。このオフセット領域311g、311hは単なる抵抗として機能し、オフ電流値を低減する上で非常に効果がある。
By the third etching process, offset
この後は、実施例1で開示された無機層間絶縁膜を形成する工程以降にしたがってアクティブマトリクス基板の作製を行えばよい。 Thereafter, the active matrix substrate may be manufactured according to the steps after forming the inorganic interlayer insulating film disclosed in the first embodiment.
本実施例は、実施例1で開示した作製工程にしたがってTFTを作製することによって、容易に実現することができる。また、本実施例では画素TFTと制御回路の構成のみ示しているが、実施例1の作製工程にしたがえば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さらには、メモリ回路やマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路(論理回路といってもよい)を同一基板上に設けることもできる。
This embodiment can be easily realized by manufacturing a TFT according to the manufacturing process disclosed in
本実施例では、実施例1とは異なる工程順序でTFTを作製する場合について図15を用いて説明する。なお、実施例1とは途中の工程が異なるだけでその他は同様であるので、同じ工程については同一の符号を用いることとする。
In this embodiment, the case where a TFT is manufactured in a process order different from that in
まず、実施例1に示す作製工程にしたがって、第1のエッチング処理および第1のドーピング処理を行って、図7(B)の状態まで形成する。次いで、第2のエッチング処理を行う。第2のエッチング処理は、エッチング用ガスにCF4、Cl2およびO2を用いてそれぞれのガス流量比は20/20/20(SCCM)とし、1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約80秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアスを印加する。こうして第2の形状の導電層および配線が形成される。 First, in accordance with the manufacturing process shown in Example 1, the first etching process and the first doping process are performed to form the state shown in FIG. Next, a second etching process is performed. In the second etching process, CF 4 , Cl 2, and O 2 are used as the etching gas, the respective gas flow ratios are set to 20/20/20 (SCCM), and 500 W is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.0 Pa. RF (13.56 MHz) power is applied to generate plasma, and etching is performed for about 80 seconds. 20 W RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias is applied. Thus, the second shape conductive layer and wiring are formed.
次いで、nチャネル型TFTおよび画素TFTをレジストからなるマスク401、402で覆って第2のドーピング処理を行う。この第2のドーピング処理により、p型不純物元素がpチャネル型TFTの半導体層に添加される。第2の形状の第2の導電膜をマスクとして自己整合的に、第2の形状の第1の導電膜を介してp型不純物元素を添加し、第4の濃度の不純物領域403a〜cおよび第5の濃度の不純物領域403d〜fが形成される(図15(A))。
Next, a second doping process is performed by covering the n-channel TFT and the pixel TFT with resist
次いで、レジストからなるマスク404、405でnチャネル型TFTおよび第2のpチャネル型TFTを覆って、第3のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにCl2を用い、ガスの流量を80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約40秒エッチング処理を行った。基板側(試料ステージ)には20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアスを印加する。こうして第3の形状の導電層406、407および配線408〜410が形成される(図15(B))。
Next, a third etching process is performed by covering the n-channel TFT and the second p-channel TFT with
続いて、レジストからなるマスク404、405を除去し、第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理では、n型不純物元素を添加する。なお、pチャネル型TFTの半導体層にはp型不純物元素が、n型不純物元素の濃度より高い濃度で添加されているため、pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能するのになんら問題は生じない(図15(C))。
Subsequently, the resist
ここまでの工程が終了したら、実施例1で開示された無機層間絶縁膜を形成する工程以降にしたがってアクティブマトリクス基板の作製を行えばよい。 When the steps so far are completed, the active matrix substrate may be manufactured according to the steps after the step of forming the inorganic interlayer insulating film disclosed in the first embodiment.
本実施例は、実施例1で開示した作製工程にしたがってTFTを作製することによって、容易に実現することができる。また、本実施例では画素TFTと制御回路の構成のみ示しているが、実施例1の作製工程にしたがえば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さらには、メモリ回路やマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路(論理回路といってもよい)を同一基板上に設けることもできる。
This embodiment can be easily realized by manufacturing a TFT according to the manufacturing process disclosed in
本実施例では、実施例1とは異なる工程順序でTFTを作製する場合について図16を用いて説明する。なお、実施例1とは途中の工程が異なるだけでその他は同様であるので、同じ工程については同一の符号を用いることとする。
In this embodiment, the case where a TFT is manufactured in a process order different from that in
まず、実施例1に示す作製工程にしたがって、第2のエッチング処理および第2のドーピング処理を行って、図7(C)の状態まで形成する。 First, in accordance with the manufacturing process shown in Example 1, the second etching process and the second doping process are performed to form the state shown in FIG.
次いで、レジストからなるマスク501を形成し、nチャネル型TFTを覆い、第3のエッチング処理を行う。第3のエッチング処理は、エッチング用ガスとしてCl2を用い、ガスの流量は80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約40秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。こうして第3の形状の導電層および配線502〜507が形成される(図16(B))。
Next, a resist
レジストからなるマスクを除去した後、ゲート絶縁膜のエッチングを行う。エッチング用ガスCHF3を用い、ガスの流量を35(SCCM)とし800WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。ここでは、nチャネル型TFTは第2の形状のゲート電極、その他は第3の形状の導電層および容量配線がマスクとなっており、TFT毎にゲート絶縁膜は切断されゲート絶縁膜508〜514が形成される(図16(C))。
After removing the resist mask, the gate insulating film is etched. Etching is performed by using an etching gas CHF 3, setting the gas flow rate to 35 (SCCM), and applying 800 W of RF (13.56 MHz) power to generate plasma. Here, the n-channel TFT has a second shape gate electrode, and the other has a third shape conductive layer and capacitor wiring as a mask, and the gate insulating film is cut for each TFT, and the
次いで、新たにレジストからなるマスク515、516を形成して第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTの半導体層にp型不純物元素を添加して、第3の形状のゲート電極および容量配線をマスクとして、自己整合的に第4の濃度の不純物領域517a〜517cおよび第5の濃度の不純物領域517d〜517fが形成される(図17)。
Next, masks 515 and 516 made of resist are newly formed, and a third doping process is performed. By the third doping treatment, a p-type impurity element is added to the semiconductor layer of the p-channel TFT, and the fourth
ここまでの工程が終了したら、実施例1で開示された無機層間絶縁膜を形成する工程以降にしたがってアクティブマトリクス基板の作製を行えばよい。 本実施例は、実施例1で開示した作製工程にしたがってTFTを作製することによって、容易に実現することができる。また、本実施例では画素TFTと制御回路の構成のみ示しているが、実施例1の作製工程にしたがえば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さらには、メモリ回路やマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路(論理回路といってもよい)を同一基板上に設けることもできる。
When the steps so far are completed, the active matrix substrate may be manufactured according to the steps after the step of forming the inorganic interlayer insulating film disclosed in the first embodiment. This embodiment can be easily realized by manufacturing a TFT according to the manufacturing process disclosed in
本実施例では、実施例1とは異なる工程順序でTFTを作製する場合について図18を用いて説明する。なお、実施例1とは途中の工程が異なるだけでその他は同様であるので、同じ工程については同一の符号を用いることとする。
In this embodiment, the case where a TFT is manufactured in a process order different from that in
まず、実施例1で示す作製工程にしたがって、第2のエッチング処理および第2のドーピング処理を行って、図7(C)の第2の形状の導電層および配線が形成される工程まで行う。
First, according to the manufacturing process shown in
次いで、レジストからなるマスク601でnチャネル型TFTを覆い、第3のエッチング処理を行う。エッチング用ガスとしてCl2を用い、ガスの流量は80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約40秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。こうして第3の形状の導電層および配線602〜607が形成される(図18(B))。
Next, the n-channel TFT is covered with a resist
次いで、レジストからなるマスク601を除去し、新たにレジストからなるマスク608、609を形成してnチャネル型TFTおよび画素TFTを覆い、第3のドーピング処理を行う。p型不純物元素を添加し、第4の濃度のp型不純物領域610a〜610c、第5の濃度の不純物領域610d〜610fを形成する(図18(C))。
Next, the resist
ここまでの工程が終了したら、実施例1で開示された無機層間絶縁膜を形成する工程以降にしたがってアクティブマトリクス基板の作製を行えばよい。 When the steps so far are completed, the active matrix substrate may be manufactured according to the steps after the step of forming the inorganic interlayer insulating film disclosed in the first embodiment.
本実施例は、実施例1で開示した作製工程に従って、TFTを作製することによって、容易に実現することができる。また、本実施例では画素TFTと制御回路の構成のみ示しているが、実施例1の作製工程にしたがえば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さらには、メモリ回路やマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路(論理回路といってもよい)を同一基板上に設けることもできる。
This embodiment can be easily realized by manufacturing a TFT in accordance with the manufacturing process disclosed in
本実施例では、実施例1とは異なる工程順序でTFTを作製する場合について図19を用いて説明する。なお、実施例1とは途中の工程が異なるだけでその他は同様であるので、同じ工程については同一の符号を用いることとする。
In this embodiment, the case where a TFT is manufactured in a process order different from that in
まず、実施例1に示す作製工程にしたがって、第1のエッチング処理および第1のドーピング処理を行って、図7(B)の状態まで形成する。次いで、第2のエッチング処理を行う。第2のエッチング処理は、第1のエッチング条件として、エッチング用ガスにCF4、Cl2を用い、それぞれのガスの流量比を30/30(SCCM)とし、1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアスを印加する(図19(B))。続いて、第2のエッチング条件としてエッチング用ガスにCF4、Cl2およびO2を用い、それぞれのガスの流量比を20/20/20(SCCM)とし、1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約60秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアスを印加する。こうして第2の形状の導電層および配線701〜707が形成される(図19(C))。
First, in accordance with the manufacturing process shown in Example 1, the first etching process and the first doping process are performed to form the state shown in FIG. Next, a second etching process is performed. In the second etching process, CF 4 and Cl 2 are used as etching gases as the first etching conditions, the flow rate ratio of each gas is 30/30 (SCCM), and the pressure of 1.0 Pa is a coil type. 500 W RF (13.56 MHz) power is applied to the electrode to generate plasma and perform etching for about 30 seconds. 20 W RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias is applied (FIG. 19B). Subsequently, as the second etching condition, CF 4 , Cl 2 and O 2 are used as etching gases, the flow rate ratio of each gas is 20/20/20 (SCCM), and the coil type is used at a pressure of 1.0 Pa. 500 W RF (13.56 MHz) power is applied to the electrode to generate plasma, and etching is performed for about 60 seconds. 20 W RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias is applied. Thus, conductive layers and
次いで、第2のドーピング処理を行う。n型不純物元素を添加して、第2の形状のゲート電極および容量配線をマスクとして用い、n型不純物元素濃度が1×1018〜1×1019atoms/cm3の第2の濃度の不純物領域708a〜708eを自己整合的に形成する。また、このとき、第1の濃度の不純物領域のn型不純物元素濃度は1×1020〜1×1021atoms/cm3となる(図20(A))。
Next, a second doping process is performed. An n-type impurity element is added, and the second-shaped gate electrode and capacitor wiring are used as a mask, and the n-type impurity element concentration is 1 × 10 18 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 .
本実施例では、第2のエッチング処理で、2段階に導電膜をエッチングしており、第1の導電膜が第1の条件のエッチング処理において後退するため、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して第2の濃度の不純物領域と重なるLov領域および第2の濃度の不純物領域と重ならないLoff領域719が形成されている。 In this embodiment, the conductive film is etched in two stages in the second etching process, and the first conductive film recedes in the etching process under the first condition, so that the gate electrode passes through the gate insulating film. An L ov region that overlaps with the second concentration impurity region and an L off region 719 that does not overlap with the second concentration impurity region are formed.
次いで、レジストからなるマスク709を形成し、nチャネル型TFTを覆い、第3のエッチング処理を行う。第3のエッチング処理は、エッチング用ガスとしてCl2を用い、ガスの流量は80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約40秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。こうして第3の形状の導電層および配線710〜715が形成される(図20(B))。
Next, a resist
次いで、新たにレジストからなるマスク716、717を形成してnチャネル型TFTおよび画素TFTを覆い、第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTの半導体層にp型不純物元素を添加して、第3の形状の導電層および容量配線をマスクとして、自己整合的に第4の濃度の不純物領域718a〜718cおよび第5の濃度の不純物領域718d〜718fが形成される(図20(C))。
Next, resist
ここまでの工程が終了したら、実施例1で開示する無機層間絶縁膜を形成する工程以降にしたがってアクティブマトリクス基板の作製を行えばよい。
When the steps so far are completed, the active matrix substrate may be manufactured according to the steps after the step of forming the inorganic interlayer insulating film disclosed in
本実施例は、実施例1で開示する作製工程に従って、TFTを作製することによって、容易に実現することができる。また、本実施例では画素TFTと制御回路の構成のみ示しているが、実施例1の作製工程にしたがえば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さらには、メモリ回路やマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路(論理回路といってもよい)を同一基板上に設けることもできる。
This embodiment can be easily realized by manufacturing a TFT in accordance with the manufacturing process disclosed in
本実施例では、実施例1とは異なる工程順序でTFTを作製する場合について図21を用いて説明する。なお、実施例1とは途中の工程が異なるだけでその他は同様であるので、同じ工程については同一の符号を用いることとする。
In this embodiment, the case where a TFT is manufactured in a process order different from that in
まず、実施例1に示す作製工程にしたがって、第2のエッチング処理および第2のドーピング処理を行って、図7(C)の第2の形状の導電層および配線が形成された状態にする。
First, in accordance with the manufacturing process shown in
次いで、レジストからなるマスク801、802を形成し、後のnチャネル型TFTおよび後の第2のpチャネル型TFTを覆い、第3のエッチング処理を行う。第3のエッチング処理は、エッチング用ガスとしてCl2を用い、ガスの流量は80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約40秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。こうして第3の形状の導電層および配線803〜807が形成される(図21(B))。
Next, resist
レジストからなるマスク801、802を除去したら、新たにレジストからなるマスク808、809を形成してnチャネル型TFTおよび画素TFTを覆い、第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTの半導体層にp型不純物元素を添加して、第3の形状の導電層および容量配線をマスクとして、自己整合的に第4の濃度の不純物領域810a〜cおよび第5の濃度の不純物領域810d〜fが形成される(図21(C))。
After removing the resist
ここまでの工程が終了したら、実施例1で開示された無機層間絶縁膜を形成する工程以降にしたがってアクティブマトリクス基板の作製を行えばよい。 When the steps so far are completed, the active matrix substrate may be manufactured according to the steps after the step of forming the inorganic interlayer insulating film disclosed in the first embodiment.
本実施形態では、本明細書において開示した作製方法にしたがって作製されたTFTの特性を測定した結果を示す。 In this embodiment mode, results of measuring characteristics of a TFT manufactured according to the manufacturing method disclosed in this specification are shown.
まず、実施例5に記載された作製方法にしたがって作製された画素TFT(nチャネル型TFT)のドレイン電流(Id)とゲート電圧(Vg)との関係を示すグラフ(以下、Id−Vg曲線という)を図40に示す。測定は、ソース電圧(Vs)は0V、ドレイン電圧(Vd)は、1Vまたは14Vとした。実測値は、チャネル長(L)が6μm、チャネル幅(W)が4μmである。 First, a graph showing the relationship between the drain current (Id) and the gate voltage (Vg) of a pixel TFT (n-channel TFT) manufactured according to the manufacturing method described in Example 5 (hereinafter referred to as Id-Vg curve). ) Is shown in FIG. In the measurement, the source voltage (Vs) was 0 V, and the drain voltage (Vd) was 1 V or 14 V. The measured values are a channel length (L) of 6 μm and a channel width (W) of 4 μm.
Vd=14V時のオフ電流(Ioff)は、0.5pAであった。 The off-current (Ioff) at Vd = 14 V was 0.5 pA.
次に、実施例8で示した作製方法により得られた画素TFTおよび駆動回路の第1のpチャネル型TFTのId−Vg曲線を図41に示す。
測定は、ソース電圧(Vs)は0V、ドレイン電圧(Vd)は、1Vまたは14Vとした。実測値は、画素TFTはチャネル長(L)が6μm、チャネル幅(W)が4μm、第1のpチャネル型TFTはチャネル長(L)が7μm、チャネル幅(W)が8μmである。
Next, FIG. 41 shows Id-Vg curves of the pixel TFT obtained by the manufacturing method shown in Example 8 and the first p-channel TFT of the driver circuit.
In the measurement, the source voltage (Vs) was 0 V, and the drain voltage (Vd) was 1 V or 14 V. The measured values are as follows: the pixel TFT has a channel length (L) of 6 μm and a channel width (W) of 4 μm, and the first p-channel TFT has a channel length (L) of 7 μm and a channel width (W) of 8 μm.
画素TFTは、Vd=14V時のオフ電流(Ioff)は0.3pAで、第1のpチャネル型TFTは、2pAであった。オフセット領域がないpチャネル型TFTと比較すると、Vgが高い時のIoffの跳ね上がりが抑えられていた。 The pixel TFT had an off current (Ioff) of 0.3 pA when Vd = 14 V, and the first p-channel TFT had 2 pA. Compared with a p-channel TFT without an offset region, the jump of Ioff when Vg is high was suppressed.
なお、その他の実施形態にしたがって作製されたnチャネル型TFTについて、Ioff=10〜30(pA)、電界効果移動度130〜180(cm2/Vs)、S値0.19〜0.26(V/dec)、pチャネル型TFTについて、Ioff=2〜10(pA)、電界効果移動度70〜110(cm2/Vs)、S値0.19〜0.25(V/dec)、画素TFTについて、Ioff=2〜10(pA)、電界効果移動度70〜150(cm2/Vs)、S値0.16〜0.24(V/dec)という良好な特性が得られた。
For n-channel TFTs manufactured according to other embodiments, Ioff = 10 to 30 (pA),
次に、信頼性に関する測定を行った結果を示す。 Next, the result of measuring the reliability will be shown.
信頼性の評価は、10年保証電圧を調べることで評価している。なお、10年保証電圧とは、TFTの移動度の最大値(μFE(max))が10%変動するまでの時間を寿命としたとき、ストレス電圧の逆数を片対数グラフにプロットして、得られる直線的な関係より、寿命が10年であるストレス電圧を推定して求めている。実施形態1の作製方法にしたがって作製されたTFT(駆動回路)に関して測定を行ったところ、図42で示すように、10年保証電圧は20V以上と非常に高い信頼性を示した。
Reliability is evaluated by examining the 10-year warranty voltage. The 10-year guaranteed voltage is obtained by plotting the reciprocal of the stress voltage on a semi-logarithmic graph when the lifetime until the maximum value of the mobility of the TFT (μFE (max) ) fluctuates by 10% is defined as the lifetime. The stress voltage having a lifetime of 10 years is estimated from the linear relationship obtained. Measurement was performed on the TFT (driving circuit) manufactured according to the manufacturing method of
次に、オンストレスによる1000時間寿命温度を調べるため、Vg=+20V(pチャネル型TFTは逆の符号)、Vd=0Vにおいて、TFT特性(Shift_1)が0.1V変動するまでの時間を1000/T(T:絶対温度(K))に対してプロットし、1000時間で0.1V変動する温度(寿命温度)の推定を行った。図43で示すように、nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTともに1000時間での寿命温度は80℃以上が得られた。 Next, in order to investigate the 1000-hour lifetime temperature due to on-stress, when Vg = + 20 V (p-channel TFT has the opposite sign) and Vd = 0 V, the time until the TFT characteristic (Shift_1) fluctuates by 0.1 V is set to 1000 / Plotting with respect to T (T: absolute temperature (K)), the temperature (life temperature) fluctuating by 0.1 V in 1000 hours was estimated. As shown in FIG. 43, the lifetime temperature in 1000 hours was 80 ° C. or more for both the n-channel TFT and the p-channel TFT.
次いで、オフストレスによる1000時間寿命温度を調べるため、Vg=0V、Vd=+20V(pチャネル型TFTは逆の符号)において、TFT特性(Shift_1)が0.1V変動するまでの時間を1000/T(T:絶対温度(K))に対してプロットし、1000時間で0.1V変動する温度(寿命温度)の推定を行った。図44で示すように、nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTともに1000時間での寿命温度は80℃以上が得られた。 Next, in order to investigate the 1000-hour lifetime temperature due to off-stress, the time until the TFT characteristic (Shift_1) fluctuates by 0.1 V at Vg = 0 V and Vd = + 20 V (p-channel TFT has the opposite sign) is 1000 / T. Plotting against (T: absolute temperature (K)), the temperature (life temperature) fluctuating by 0.1 V in 1000 hours was estimated. As shown in FIG. 44, the lifetime temperature at 1000 hours was 80 ° C. or more for both the n-channel TFT and the p-channel TFT.
次いで、トランジェントストレスによるnチャネル型TFTの特性変動およびpチャネル型TFTの特性変動を調べるため、Vd=+20V(pチャネル型TFTは逆の符号)、Vg=2〜6V(pチャネル型TFTは逆の符号)において、20時間(室温)後のオン特性変動を見ている。(ここで、トランジェントストレスとは、ドレイン電圧をある値に設定し、ゲート電圧をある値にし、ストレスをかけたときのこのストレスのことを指している。)
図45(A)、(B)より、20時間後の電界効果移動度最大値の変動は、nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTともに10%以下に抑えられていることが確認された。
Next, in order to investigate the characteristic fluctuation of the n-channel TFT and the characteristic fluctuation of the p-channel TFT due to the transient stress, Vd = + 20V (p-channel TFT is reverse sign), Vg = 2-6V (p-channel TFT is reverse) ), The on-characteristic variation after 20 hours (room temperature) is observed. (Here, the transient stress refers to this stress when the drain voltage is set to a certain value, the gate voltage is set to a certain value, and stress is applied.)
45A and 45B, it was confirmed that the variation in the maximum value of field effect mobility after 20 hours was suppressed to 10% or less for both the n-channel TFT and the p-channel TFT.
これらの結果により、本発明で開示した作製方法によれば、作製工程を増やさずに、信頼性が高く、求められる性能が得られるTFTを工程数を増やさずに作りわけることができることがわかった。 From these results, it was found that according to the manufacturing method disclosed in the present invention, it is possible to manufacture a TFT with high reliability and required performance without increasing the number of steps without increasing the number of manufacturing steps. .
本実施例では、実施例1、5〜11に示す工程のいずれかにしたがって作製されたアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を図22を用いて説明する。
In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from an active matrix substrate manufactured according to any of the processes shown in
まず、実施例1〜8のいずれかの工程を用いて、図9(C)に示すようなアクティブマトリクス基板を得た後、アクティブマトリクス基板上に配向膜1181を形成し、ラビング処理を行う。なお、本実施例では、配向膜1181を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ1180を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサにかえて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
First, an active matrix substrate as shown in FIG. 9C is obtained using any of the steps of Examples 1 to 8, and then an
次いで、対向基板1182を用意する。対向基板1182上に着色層1183および1184、平坦化膜1185を形成する。赤色の着色層1183および青色の着色層1184を一部重ねて第2遮光部を形成する。なお、図22では図示しないが、赤色の着色層および緑色の着色層を一部重ねて、第1遮光部を形成する。
Next, a
次いで、対向電極1186を画素部に形成し、対向基板1182の全面に配向膜1187を形成し、ラビング処理を施した。
Next, a
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材で貼り合わせる。シール材には、フィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を保って2枚の基板が貼り合わされる。その後、両基板の間に液晶材料1188を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料1188には公知の液晶材料を用いればよく、このようにして図22に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed and the counter substrate are bonded together with a sealant. A filler is mixed in the sealing material, and two substrates are bonded to each other while maintaining a uniform interval by the filler and the columnar spacer. Thereafter, a
本実施例で開示するように着色層を設けることにより、ブラックマスクを形成することなく、各画素間の隙間を第1遮光部もしくは第2遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。 By providing a colored layer as disclosed in this embodiment, it is possible to reduce the number of processes by shielding the gap between each pixel with the first light-shielding portion or the second light-shielding portion without forming a black mask. did.
本発明を用いて作製された半導体装置におけるブロック図を図23に示す。本実施例は、ソース側駆動回路90、画素部91およびゲート側駆動回路92を有している半導体装置について示している。なお、本明細書中において、駆動回路とはソース側駆動回路およびゲート側駆動回路を含めた総称を指している。
A block diagram of a semiconductor device manufactured using the present invention is shown in FIG. This embodiment shows a semiconductor device having a source side driver circuit 90, a pixel portion 91, and a gate
ソース側駆動回路90は、シフトレジスタ90a、バッファ90b、サンプリング回路(トランスファゲート)90cを設けている。また、ゲート側駆動回路92は、シフトレジスタ92a、レベルシフタ92b、バッファ92cを設けている。また、必要であればサンプリング回路とシフトレジスタとの間にレベルシフタ回路を設けてもよい。
The source side driver circuit 90 includes a shift register 90a, a buffer 90b, and a sampling circuit (transfer gate) 90c. The gate
また、本実施例において、画素部91は複数の画素からなり、その複数の画素各々がTFT素子を含んでいる。 In this embodiment, the pixel unit 91 includes a plurality of pixels, and each of the plurality of pixels includes a TFT element.
なお、図示していないが、画素部91を挟んでゲート側駆動回路92の反対側にさらにゲート側駆動回路を設けても良い。
Although not shown, a gate side drive circuit may be further provided on the opposite side of the gate
また、デジタル駆動させる場合は、図24に示すように、サンプリング回路の代わりにラッチ(A)93b、ラッチ(B)93cを設ければよい。ソース側駆動回路93は、シフトレジスタ93a、ラッチ(A)93b、ラッチ(B)93c、D/Aコンバータ93d、バッファ93eを設けている。また、ゲート側駆動回路95は、シフトレジスタ95a、レベルシフタ95b、バッファ95cを設けている。また、必要であればラッチ(B)93cとD/Aコンバータ93dとの間にレベルシフタ回路を設けてもよい。94は画素部である。
In the case of digital driving, as shown in FIG. 24, a latch (A) 93b and a latch (B) 93c may be provided instead of the sampling circuit. The source
なお、上記構成は、実施例1〜8に示した製造工程を用いることで実現することができる。また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本発明の製造工程に従えば、メモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。 In addition, the said structure is realizable by using the manufacturing process shown in Examples 1-8. In this embodiment, only the configuration of the pixel portion and the drive circuit is shown. However, according to the manufacturing process of the present invention, a memory and a microprocessor can be formed.
本実施例ではTFTの活性層となる半導体膜を形成する工程について図25を用いて説明する。なお、本実施例の結晶化手段は特開平7−130652号公報の実施形態1に記載された技術である。
In this embodiment, a process for forming a semiconductor film which becomes an active layer of a TFT will be described with reference to FIG. The crystallization means of this example is the technique described in
まず、基板(本実施例ではガラス基板)1401上に200nm厚の窒化酸化シリコン膜でなる下地絶縁膜1402と200nm厚の非晶質半導体膜(本実施例では非晶質シリコン膜)1403を形成する。この工程は下地絶縁膜と非晶質半導体膜を大気解放しないで連続的に形成しても構わない。
First, a
次に、重量換算で10ppmの触媒元素(本実施例ではニッケル)を含む水溶液(酢酸ニッケル水溶液)をスピンコート法で塗布して、触媒元素含有層1404を非晶質半導体膜1403の全面に形成する。ここで使用可能な触媒元素は、ニッケル(Ni)以外にも、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)、といった元素がある(図25(A))。
Next, an aqueous solution (nickel acetate aqueous solution) containing 10 ppm of catalyst element (nickel in this embodiment) in terms of weight is applied by a spin coating method to form a catalyst element-containing
また、本実施例ではスピンコート法でニッケルを添加する方法を用いたが、蒸着法やスパッタ法などにより触媒元素でなる薄膜(本実施例の場合はニッケル膜)を非晶質半導体膜上に形成する手段をとっても良い。 In this embodiment, a method of adding nickel by a spin coating method is used. However, a thin film made of a catalytic element (in this embodiment, a nickel film) is deposited on an amorphous semiconductor film by vapor deposition or sputtering. You may take the means to form.
次に、結晶化の工程に先立って400〜500℃で1時間程度の加熱処理工程を行い、水素を膜中から脱離させた後、500〜650℃(好ましくは550〜570℃)で4〜12時間(好ましくは4〜6時間)の加熱処理を行う。本実施形態では、550℃で4時間の加熱処理を行い、結晶質半導体膜(本実施例では結晶質シリコン膜)1405を形成する (図25(B)) 。 Next, prior to the crystallization step, a heat treatment step is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to desorb hydrogen from the film, and then 4 to 500 to 650 ° C. (preferably 550 to 570 ° C.). Heat treatment is performed for -12 hours (preferably 4-6 hours). In this embodiment, a heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours to form a crystalline semiconductor film (crystalline silicon film in this embodiment) 1405 (FIG. 25B).
なお、ここでレーザ光照射工程を行って、結晶質半導体膜1405の結晶性を改善しても良い。 Note that the crystallinity of the crystalline semiconductor film 1405 may be improved by performing a laser light irradiation step here.
次に、結晶化の工程で用いたニッケルを結晶質シリコン膜から除去するゲッタリング工程を行う。まず、結晶質半導体膜1405の表面にマスク絶縁膜1406を150nmの厚さに形成し、パターニングにより開口部1407を形成する。そして、露出した結晶質半導体膜に対して15族に属する元素(本実施形態ではリン)を添加する工程を行う。この工程により1×1019〜1×10 20atoms/cm 3の濃度でリンを含むゲッタリング領域1408が形成される(図25(C))。
Next, a gettering step for removing nickel used in the crystallization step from the crystalline silicon film is performed. First, a mask insulating film 1406 is formed to a thickness of 150 nm on the surface of the crystalline semiconductor film 1405, and an
次に、窒素雰囲気中で450〜650℃(好ましくは500〜550℃)、4〜24時間(好ましくは6〜12時間)の加熱処理工程を行う。この加熱処理工程により結晶質半導体膜中のニッケルは矢印の方向に移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリング領域1408に捕獲される。即ち、結晶質半導体膜中からニッケルが除去されるため、結晶質半導体膜1409に含まれるニッケル濃度は、1×1017atoms/cm3以下、好ましくは1×1016atoms/cm3にまで低減する。
Next, a heat treatment step of 450 to 650 ° C. (preferably 500 to 550 ° C.) and 4 to 24 hours (preferably 6 to 12 hours) is performed in a nitrogen atmosphere. By this heat treatment process, nickel in the crystalline semiconductor film moves in the direction of the arrow and is captured in the
以上のようにして形成された結晶質半導体膜1409は、結晶化を助長する触媒元素を用いることにより、非常に結晶性のよい半導体膜が形成されている。また、結晶化のあとに触媒元素をゲッタリング作用により除去しており、結晶質半導体膜1409中(ゲッタリング領域以外)に残存する触媒元素濃度は1×1017atoms/cm3以下、好ましくは1×1016atoms/cm3になっている。 The crystalline semiconductor film 1409 formed as described above is a semiconductor film having very good crystallinity by using a catalytic element that promotes crystallization. Further, the catalyst element is removed by a gettering action after crystallization, and the concentration of the catalyst element remaining in the crystalline semiconductor film 1409 (other than the gettering region) is 1 × 10 17 atoms / cm 3 or less, preferably It is 1 × 10 16 atoms / cm 3 .
なお、実施例1で示す作製工程において無機層間絶縁膜を形成してから、半導体膜に添加された不純物元素を活性化する工程において、n型不純物元素としてソース領域またはドレイン領域に添加されたリン(P)を用いて触媒元素をゲッタリングすることもできる。
Note that after forming the inorganic interlayer insulating film in the manufacturing process shown in
本実施例の構成は、実施形態1、実施例1〜8に示したいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
The configuration of this example can be freely combined with any of the configurations shown in
本実施例ではTFTの活性層となる半導体膜を形成する工程について図26を用いて説明する。具体的には特開平10−247735号公報(USP6165824)に記載された技術を用いる。 In this embodiment, a process for forming a semiconductor film to be an active layer of a TFT will be described with reference to FIG. Specifically, the technique described in JP-A-10-247735 (USP 6165824) is used.
まず、基板(本実施例ではガラス基板)1501上に200nm厚の窒化酸化シリコン膜でなる下地絶縁膜1502と200nm厚の非晶質半導体膜(本実施例では非晶質シリコン膜)1503を形成する。この工程は下地絶縁膜と非晶質半導体膜を大気解放しないで連続的に形成しても構わない。 First, a base insulating film 1502 made of a 200 nm-thick silicon nitride oxide film and a 200 nm-thick amorphous semiconductor film (amorphous silicon film in this embodiment) 1503 are formed over a substrate (glass substrate in this embodiment) 1501. To do. In this step, the base insulating film and the amorphous semiconductor film may be formed continuously without being released to the atmosphere.
次に、酸化シリコン膜でなるマスク絶縁膜1504を200nmの厚さに形成し、開口部1505を形成する。 Next, a mask insulating film 1504 made of a silicon oxide film is formed to a thickness of 200 nm, and an opening 1505 is formed.
次に、重量換算で100ppmの触媒元素(本実施形態ではニッケル)を含む水溶液(酢酸ニッケル水溶液)をスピンコート法で塗布して、触媒元素含有層1506を形成する。この時、触媒元素含有層1506は、開口部1505が形成された領域において、選択的に非晶質半導体膜1503に接触する。ここで使用可能な触媒元素は、ニッケル(Ni)以外にも、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)、といった元素がある(図26(A))。 Next, an aqueous solution (nickel acetate aqueous solution) containing 100 ppm of the catalyst element (nickel in this embodiment) in terms of weight is applied by a spin coating method to form the catalyst element-containing layer 1506. At this time, the catalyst element-containing layer 1506 selectively contacts the amorphous semiconductor film 1503 in the region where the opening 1505 is formed. The catalyst elements that can be used here are iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), platinum (Pt), copper (Cu) in addition to nickel (Ni). ) And gold (Au) (FIG. 26A).
また、本実施例ではスピンコート法でニッケルを添加する方法を用いたが、蒸着法やスパッタ法などにより触媒元素でなる薄膜(本実施例の場合はニッケル膜)を非晶質半導体膜上に形成する手段をとっても良い。 In this embodiment, a method of adding nickel by a spin coating method is used. However, a thin film made of a catalytic element (in this embodiment, a nickel film) is deposited on an amorphous semiconductor film by vapor deposition or sputtering. You may take the means to form.
次に、結晶化の工程に先立って400〜500℃で1時間程度の加熱処理工程を行い、水素を膜中から脱離させた後、500〜650℃(好ましくは550〜600℃)で6〜16時間(好ましくは8〜14時間)の加熱処理を行う。本実施例では、570℃で14時間の加熱処理を行う。その結果、開口部1505を起点として概略基板と平行な方向(矢印で示した方向)に結晶化が進行し、巨視的な結晶成長方向が揃った結晶質半導体膜(本実施例では結晶質シリコン膜)1507が形成される(図26(B))。 Next, prior to the crystallization step, a heat treatment step is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to desorb hydrogen from the film, and then at 500 to 650 ° C. (preferably 550 to 600 ° C.). Heat treatment is performed for -16 hours (preferably 8-14 hours). In this embodiment, heat treatment is performed at 570 ° C. for 14 hours. As a result, crystallization proceeds in a direction parallel to the substrate (in the direction indicated by the arrow) starting from the opening 1505, and a crystalline semiconductor film in which macroscopic crystal growth directions are aligned (in this embodiment, crystalline silicon film). Film) 1507 is formed (FIG. 26B).
次に、結晶化の工程で用いたニッケルを結晶質シリコン膜から除去するゲッタリング工程を行う。本実施例では、先ほど形成したマスク絶縁膜1504をそのままマスクとして15族に属する元素(本実施例ではリン)を添加する工程を行い、開口部1505で露出した結晶質半導体膜に1×1019〜1×1020atoms/cm3の濃度でリンを含むゲッタリング領域1508を形成する(図26(C))。 Next, a gettering step for removing nickel used in the crystallization step from the crystalline silicon film is performed. In this embodiment, an element belonging to Group 15 (phosphorus in this embodiment) is added using the mask insulating film 1504 formed earlier as a mask, and 1 × 10 19 is applied to the crystalline semiconductor film exposed through the opening 1505. A gettering region 1508 containing phosphorus at a concentration of ˜1 × 10 20 atoms / cm 3 is formed (FIG. 26C).
次に、窒素雰囲気中で450〜650℃(好ましくは500〜550℃)、4〜24時間(好ましくは6〜12時間)の加熱処理工程を行う。この加熱処理工程により結晶質半導体膜中のニッケルは矢印の方向に移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリング領域1508に捕獲される。即ち、結晶質半導体膜中からニッケルが除去されるため、結晶質半導体膜1509に含まれるニッケル濃度は、1×1017atoms/cm3以下、好ましくは1×1016atoms/cm3にまで低減することができる(図26(D))。 Next, a heat treatment step of 450 to 650 ° C. (preferably 500 to 550 ° C.) and 4 to 24 hours (preferably 6 to 12 hours) is performed in a nitrogen atmosphere. Through this heat treatment process, nickel in the crystalline semiconductor film moves in the direction of the arrow and is captured in the gettering region 1508 by the gettering action of phosphorus. That is, since nickel is removed from the crystalline semiconductor film, the concentration of nickel contained in the crystalline semiconductor film 1509 is reduced to 1 × 10 17 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3. (FIG. 26D).
以上のようにして形成された結晶質半導体膜1509は、結晶化を助長する触媒元素(ここではニッケル)を選択的に添加して結晶化することによって、非常に結晶性の良い結晶質半導体膜で形成されている。具体的には、棒状または柱状の結晶が、特定の方向性を持って並んだ結晶構造を有している。 The crystalline semiconductor film 1509 formed as described above is crystallized by selectively adding a catalyst element (here, nickel) that promotes crystallization to crystallize the crystalline semiconductor film 1509. It is formed with. Specifically, it has a crystal structure in which rod-like or columnar crystals are arranged with a specific direction.
なお、実施例1で示す作製工程において無機層間絶縁膜を形成してから、半導体膜に添加された不純物元素を活性化する工程において、n型不純物元素としてソース領域またはドレイン領域に添加されたリン(P)を用いて触媒元素をゲッタリングすることもできる。
Note that after forming the inorganic interlayer insulating film in the manufacturing process shown in
本実施例の構成は、実施形態1、実施例1〜8に示したいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
The configuration of this example can be freely combined with any of the configurations shown in
同一基板上に画素部と画素部の周辺に駆動回路のTFTが設けられ、TFTの作製工程と同一の工程で画素部に凹凸領域を形成し、該凹凸領域の影響により凹凸形状の画素電極を有する半導体装置の作製方法について説明する。 A TFT of a drive circuit is provided around the pixel portion on the same substrate, and a concavo-convex region is formed in the pixel portion in the same process as the TFT manufacturing process, and a concavo-convex pixel electrode is formed by the influence of the concavo-convex region. A method for manufacturing the semiconductor device is described.
本実施例では、コーニング社#7059ガラスや#1737ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板2100を用いる。なお、基板2100としては石英基板、シリコン基板、金属基板、ステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したもの、または本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有したプラスチック基板を用いてもよい。
In this embodiment, a
ついで、基板2100表面に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜からなる下地絶縁膜2101を形成する。下地絶縁膜2101の1層目として本実施例では、SiH4、NH3、およびN2Oを反応ガスとして、プラズマCVD法にて酸化窒化シリコン膜(組成比:Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)2101aを10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成する。さらにその上に、2層目の下地絶縁膜としてSiH4およびN2Oを反応ガスとして、プラズマCVD法にて酸化窒化シリコン膜(組成比:Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)2101bを10〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。
Next, a
次いで、下地絶縁膜上に非晶質半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法またはプラズマCVD法など)により形成する。その後、公知の結晶化処理(レーザー結晶化、熱結晶化法、またはNi等の触媒元素を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして島状の半導体層2102〜2105および画素部における凸部を形成する島状の半導体層2301(図3(A)参照)を形成する。なお、本実施例では、以下の工程において、凸部は画素TFTを作製する工程にしたがって形成していく。
Next, an amorphous semiconductor film is formed over the base insulating film by a known means (such as sputtering, LPCVD, or plasma CVD). Thereafter, a crystalline semiconductor film obtained by performing a known crystallization process (laser crystallization, thermal crystallization method, thermal crystallization method using a catalytic element such as Ni) is patterned into a desired shape. The island-shaped
結晶質半導体膜の材料に限定はないが、シリコンまたはシリコンゲルマニウム(SixGe1-x;0<x<1、代表的には、x=0.001〜0.05)合金などで形成するのが好ましい。 There is no limitation on the material of the crystalline semiconductor film, but it is formed of a silicon or silicon germanium (Si x Ge 1-x ; 0 <x <1, typically x = 0.001 to 0.05) alloy or the like. Is preferred.
本実施例では、プラズマCVD法を用い、55nmの非晶質シリコン膜を成膜した後、シリコン膜にレーザー照射を行い、結晶性シリコン膜を形成する。レーザー処理による結晶化処理を行う場合は、結晶化の工程に先立ち、400〜500℃で1時間程度の熱処理を行い、半導体膜の含有水素量を5atom%以下にしてから結晶化させることが望ましい。 In this embodiment, a 55 nm amorphous silicon film is formed by plasma CVD, and then the silicon film is irradiated with a laser to form a crystalline silicon film. In the case of performing crystallization treatment by laser treatment, it is desirable to perform crystallization after performing a heat treatment at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the hydrogen content of the semiconductor film to 5 atom% or less prior to the crystallization step. .
また、結晶化の方法として、Niを含む溶液を非晶質シリコン膜上に塗布し、熱結晶化処理(550℃、4時間)を行い、さらに結晶化を改善するためのレーザーアニール処理を行って結晶質シリコン膜を形成する方法を採用してもよい。なお、この時使用するレーザーとしては、パルス発信型または連続発光型のKrFエキシマレーザー、XeClエキシマレーザー、YAGレーザーまたはYVO4レーザーを用いることができる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発信器から放出されたレーザー光を光学系で線状に集光し、半導体膜に照射する方法を用いるとよい。結晶化の条件は、実施者が適宜選択すればよい。 In addition, as a crystallization method, a solution containing Ni is applied on an amorphous silicon film, a thermal crystallization process (550 ° C., 4 hours) is performed, and a laser annealing process for further improving the crystallization is performed. Alternatively, a method of forming a crystalline silicon film may be employed. As a laser used at this time, a pulse transmission type or continuous emission type KrF excimer laser, XeCl excimer laser, YAG laser, or YVO 4 laser can be used. In the case of using these lasers, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser transmitter is linearly collected by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. The practitioner may select the crystallization conditions as appropriate.
触媒元素を添加して加熱し結晶化を行う以外にも、触媒元素を添加せずに加熱して結晶化を行ってもよい。また、加熱をRTA(Rapid Thermal Anneal)法で行ってもよい(結晶化の温度は、500〜700℃程度になる)。RTA法による結晶化の後、レーザーアニール処理を行えば、さらに半導体膜の結晶性を高めることができる。 Besides crystallization by adding a catalyst element and heating, crystallization may be performed by heating without adding a catalyst element. Further, heating may be performed by an RTA (Rapid Thermal Anneal) method (the crystallization temperature is about 500 to 700 ° C.). If laser annealing is performed after crystallization by the RTA method, the crystallinity of the semiconductor film can be further improved.
半導体層にTFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン:本実施例ではボロン)のドーピングを行ってもよい。 In order to control the threshold value of the TFT in the semiconductor layer, a small amount of impurity element (boron or phosphorus: boron in this embodiment) may be doped.
次いで、半導体層2102〜2105および凸部を形成する島状の半導体層2301を覆うゲート絶縁膜2106を形成する。ゲート絶縁膜2106はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により110nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比:Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成した。無論、ゲート絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されるものではなく、他のシリコンを含む単層または積層構造として用いてもよい。
Next, a
また、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合して、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃として高周波(13.56MHz)、電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性が得られる。 When a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 are mixed by a plasma CVD method, the reaction pressure is 40 Pa, the substrate temperature is 300 to 400 ° C., the high frequency (13.56 MHz), and the power density is 0. It can be formed by discharging at 5 to 0.8 W / cm 2 . The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by thermal annealing at 400 to 500 ° C. thereafter.
次いで、ゲート絶縁膜2106上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜2107と膜厚100〜400nmの第2の導電膜2108とを成膜する。本実施例では、膜厚30nmのTaN膜2107と膜厚370nmのW膜2108を成膜した。TaN膜は、Taのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気下でスパッタ法で成膜した。W膜は、Wのターゲットを用いてスパッタ法で成膜した。その他、6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で成膜してもよい。
Next, a first
いずれにしても、ゲート電極として使用するために低抵抗化である必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を測ることができるが、W膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化してしまう。そこで、本実施例では、高純度のW(純度99.9999%)のターゲットを用いたスパッタ法によって、また成膜中に気相からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を成膜していることにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現することができた。 In any case, it is necessary to reduce the resistance for use as a gate electrode, and the resistivity of the W film is preferably 20 μΩcm or less. Although the resistivity of the W film can be measured by increasing the crystal grains, if the W film contains a large amount of impurity elements such as oxygen, crystallization is hindered and the resistance is increased. Therefore, in this embodiment, the W film is formed by a sputtering method using a target of high purity W (purity 99.9999%) and with sufficient consideration so that impurities from the gas phase are not mixed during film formation. By forming the film, a resistivity of 9 to 20 μΩcm could be realized.
なお、本実施例では第1の導電膜:TaN膜2107、第2の導電膜:W膜2108としているが、特に限定されることはなく、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、第1の導電膜2107をTa膜、第2の導電膜2108をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜2107をTaN膜、第2の導電膜2108をAl膜とする組み合わせ、または第1の導電膜2107をTaN膜、第2の導電膜2108をCu膜とする組み合わせなど様々な導電膜による組み合わせを考えることができる(図27(A))。
In this embodiment, the first conductive film:
次に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストからなるマスク2109〜2113および凸部を形成するためのマスク2302を形成し、電極および容量配線を形成するための第1のエッチング処理を行う。本実施例では、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチングガスにCF4、Cl2およびO2を用い、それぞれのガス流量比が25/25/10(SCCM)となるようにし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成しエッチングを行った。基板側(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
Next, resist
この後、レジストからなるマスク2109〜2113を除去せずに第2のエッチング条件にかえ、エッチング用ガスにCF4およびCl2を用い、それぞれのガス流量比を30/30(SCCM)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4およびCl2を混合した本エッチング条件では、W膜およびTaN膜とも同程度にエッチングされる。ここまでで、第1の形状の導電層2114〜2118、また凸部を形成する導電膜2303が形成される。
Thereafter, instead of removing the resist
次いで、レジストからなるマスク2109〜2113をそのまま除去せずに第1のドーピング処理を行う。第1のドーピング処理では、第1の形状の導電層をマスクとして用いて自己整合的に、半導体層にn型を付与する不純物元素(以下、n型不純物元素という)をイオンドープ法もしくはイオン注入法により、半導体層に添加する。なお、n型不純物元素として15族に属する元素、典型的にはリン(P)またはヒ素(As)を用いる。不純物領域には、1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲で第1の濃度の不純物領域2120が形成される(図3(B)、図27(B))。
Next, a first doping process is performed without removing the resist
次に、レジストからなるマスク2109〜2113をそのまま除去せずに第2のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにCF4、Cl2およびO2を用い、それぞれのガス流量比を20/20/20(SCCM)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、第1のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加する。この第2のエッチング条件によりW膜がエッチングされる。こうして第2の形状の導電層2121〜2125、凸部を形成する導電膜2304が形成される(図3(C))。
Next, a second etching process is performed without removing the resist
次いで、第2のドーピング処理を行う。第1のドーピング処理によって形成された第2の形状の第1の導電膜をマスクとしてn型不純物領域より内側(チャネル形成領域側)に、不純物濃度が1×1018〜1×1019atoms/cm3の濃度範囲の第2の濃度の不純物領域2126b〜2129bを形成する。
Next, a second doping process is performed. Using the second shape first conductive film formed by the first doping treatment as a mask, the impurity concentration is 1 × 10 18 to 1 × 10 19 atoms / inside the n-type impurity region (channel forming region side).
次に、レジストからなるマスク2109〜2113を除去した後、新たにレジストからなるマスク2130を形成し、第3のエッチング処理を行う。エッチング用ガスとしてCl2を用い、それぞれのガス流量比を80(SCCM)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約40秒のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアスを印加する。こうして、後の駆動回路のpチャネル型TFTおよび後の画素TFTの第2の形状のゲート電極をエッチングして、後の第3の形状のpチャネル型TFTおよび後の画素TFTのゲート電極2131、2132、凸部を形成する導電膜2305が形成される(図4(B)、図28(B))。なお、本明細書に
おいて、後の画素TFTとは、作製工程途中にある画素TFTのことを指す。いずれのTFTにおいても適応する。
Next, after removing the resist
新たにレジストからなるマスク2133を形成し、後の画素TFTおよび凹凸領域を覆う。後の駆動回路のnチャネル型TFTは、マスク2130で覆われている。そして、pチャネル型TFTおよび保持容量の半導体層にp型を付与する不純物(以下、p型不純物元素という)を添加する第3のドーピング処理を行う。本実施例では、第3の形状の導電層をマスクにして自己整合的にp型不純物元素を添加し、第4の濃度の不純物領域を形成する。本実施例では、ジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ法で第4の濃度の不純物領域2134〜2137を形成した。
A resist
第4の濃度の不純物領域にはそれぞれ異なる濃度でn型不純物元素(本実施例ではリン(P))が添加されているが、そのいずれの領域にもp型不純物元素の濃度の方がn型不純物元素の濃度より高くなるようにドーピング処理の際に不純物が添加されるため、pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能するためになんら問題は生じない。 An n-type impurity element (phosphorus (P) in this embodiment) is added to the fourth concentration impurity region at different concentrations, but the concentration of the p-type impurity element is n in any region. Since impurities are added during the doping process so as to be higher than the concentration of the p-type impurity element, no problem arises because the p-channel TFT functions as a source region and a drain region.
以上までの工程で、それぞれの半導体層にそれぞれの導電型を付与するための不純物元素が添加された。また、すべての不純物領域がゲート電極をマスクにして自己整合的に形成された。 Through the above steps, an impurity element for imparting each conductivity type is added to each semiconductor layer. Further, all impurity regions were formed in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask.
なお、画素部に設けられた複数の凸部は、画素TFTを形成する工程と同じ工程で形成すればよい。 In addition, what is necessary is just to form the some convex part provided in the pixel part at the same process as the process of forming pixel TFT.
次いで、レジストからなるマスク2130、2133、2134を除去し、全面を覆う第1層間絶縁膜2138を形成する。画素部に形成された凹凸領域1207の影響をうけた絶縁膜にするため、第1の層間絶縁膜2138は、シリコンを含む絶縁膜でプラズマCVD法またはスパッタ法を用いて厚さ200〜400nmで形成すればよい。なお、本実施例ではプラズマCVD法により膜厚400nmの酸化窒化シリコン膜を形成した。絶縁膜の材料は、酸化窒化シリコン膜に限定されるものではなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層で用いてもよい。
Next, the resist
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理するための熱処理工程を行う。この活性化のための熱処理工程は、炉を用いる熱処理(ファーネスアニール法)で行う。熱処理の条件は、酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で300〜500℃、代表的には400〜450℃で行えばよく、本実施例では450℃、4時間の熱処理で活性化を行った。なお、ファーネスアニール法の他に、レーザーアニール法、RTA法または熱アニール法を適応することもできる。 Next, a heat treatment step for activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This heat treatment step for activation is performed by heat treatment using a furnace (furnace annealing method). The heat treatment may be performed at a temperature of 300 to 500 ° C., typically 400 to 450 ° C. in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. Activation was performed by heat treatment. In addition to the furnace annealing method, a laser annealing method, an RTA method, or a thermal annealing method can be applied.
なお、結晶化の際に触媒元素を使用した場合には、触媒として使用したNiのチャネル形成領域における濃度を低減させる必要があるので、活性化のための熱処理と同時に高濃度のリン(P)を含むn型不純物領域にゲッタリングさせる。この時の熱処理温度は、300〜700℃、代表的には500〜550℃で行えばよい。主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度を低減することができる。このようにして作製したチャネル形成領域を有するTFTはオフ電流値が下がり、結晶性がよいことから高い電界効果移動度が得られ良好な特性を達成することができる。 When a catalyst element is used for crystallization, it is necessary to reduce the concentration of Ni used as a catalyst in the channel formation region, so that a high concentration of phosphorus (P) is simultaneously formed with the heat treatment for activation. Gettering is performed on the n-type impurity region containing the impurity. The heat treatment temperature at this time may be 300 to 700 ° C., typically 500 to 550 ° C. It is possible to reduce the nickel concentration in the semiconductor layer mainly serving as a channel formation region. A TFT having a channel formation region manufactured in this manner has a low off-current value and good crystallinity, so that high field-effect mobility can be obtained and good characteristics can be achieved.
本実施例では、第1層間絶縁膜2138を形成した後に活性化のための熱処理を行ったが、熱処理を行ってから第1層間絶縁膜2138を形成してもよいが、導電膜に用いられている材料が熱に弱い場合には、本実施例のように導電膜を保護するための層間絶縁膜を形成した後に熱処理工程を行うのが好ましい。
In this embodiment, the heat treatment for activation is performed after the first
さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で300〜550℃で1〜12時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。本実施例では、水素を約3%含む窒素雰囲気中で410℃、1時間の熱処理を行った。この工程は層間絶縁膜に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行ってもよい。 Further, a heat treatment is performed at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to perform a step of hydrogenating the semiconductor layer. In this example, heat treatment was performed at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere containing about 3% hydrogen. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen contained in the interlayer insulating film. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
また、活性化処理をレーザーアニール法で行う場合には、上記水素化を行った後、エキシマレーザー、YAGレーザ−等のレーザーを照射することが望ましい。 When the activation treatment is performed by laser annealing, it is desirable to irradiate a laser such as an excimer laser or a YAG laser after performing the hydrogenation.
第1層間絶縁膜2138を50〜100nmの厚さで酸化窒化シリコン膜を成膜して、半導体膜に添加された不純物元素の活性化処理として300〜700℃(代表的には550℃)で、4時間程度の熱処理を行った後、100〜300nmの厚さで窒化シリコン膜を成膜して水素を含む窒素雰囲気中で300〜550℃、1〜12時間の熱処理を行ってもよい。
A silicon oxynitride film is formed to a thickness of 50 to 100 nm as the first
次いで、第1層間絶縁膜2138上に第2層間絶縁膜2139を形成する。本実施例では、膜厚0.8〜1.2μmのアクリル樹脂膜を形成した。画素部に形成された凹凸領域の影響が表面にあらわれ、表面に凹凸を有する第2層間絶縁膜2139が形成される。なお、凸部の影響をはっきりさせるために、凸部を形成する際に用いられたレジストからなるマスクを除去せずに層間絶縁膜を形成してもよい。
Next, a second
次いで、ソース線および各TFTの半導体層(不純物領域)に達するコンタクトホールを第1層間絶縁膜2138および第2層間絶縁膜2139に形成した。
Next, contact holes reaching the source line and the semiconductor layer (impurity region) of each TFT were formed in the first
そして、各TFTを電気的に接続する配線2140〜2145を形成する。これらの配線2141〜2145は、膜厚50〜250nmのTi膜と、膜厚300〜500の合金膜(AlおよびTiの合金膜)との積層膜をパターニングして形成する。また、画素部においては、画素電極2144を形成する。画素電極2144としては、AlまたはAgを主成分とする膜、またはそれらを積層した膜など反射性に優れた材料を用いることが望ましい。画素部1206に形成された複数の凹凸領域1207の影響をうけて、凹凸な画素電極が形成される。
Then, wirings 2140 to 2145 that electrically connect the TFTs are formed. These
また、本実施例では、画素電極2144の端部がソース線と第1層間絶縁膜2138および第2層間絶縁膜2139を介して重なるように形成されているため、ブラックマトリクスを用いることなく画素電極間の隙間が遮光されるようになっている。
In this embodiment, since the end portion of the
以上のようにして、nチャネル型TFT1201およびpチャネル型TFT1202を有する駆動回路1205、画素TFT1203、保持容量1204および凹凸領域1207を有する画素部1206が同一基板上に形成される。本明細書中では、このような基板をアクティブマトリクス基板という。
As described above, the driver circuit 1205 including the n-channel TFT 1201 and the p-
図30に、本実施例により作製されたアクティブマトリクス基板の上面図を示す。本実施例では、ソース線2125とゲート電極とを同一の導電膜を用いて、同一の層(ゲート絶縁膜2119)に形成した例を示している。また、画素部には、凹凸領域1207が設けられた様子を示している。
FIG. 30 is a top view of an active matrix substrate manufactured according to this example. In this embodiment, the
本実施例に示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を6枚(半導体層パターンマスク、ゲート電極形成のためのマスク、不要なLOV領域をエッチングするためのマスク、Pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域形成のためのマスク、コンタクトホール形成のためのマスク、配線および画素電極形成のためのマスク)とすることができる。その結果、画素部に複数の凸部からなる凹凸領域が形成され凹凸な画素電極を有する反射型アクティブマトリクス基板を作製工程を複雑化することなく作製することができ、製造コストの低減および歩留まりの向上に寄与することができる。 According to the steps shown in this embodiment, the number of photomasks necessary for manufacturing an active matrix substrate is six (a semiconductor layer pattern mask, a mask for forming a gate electrode, a mask for etching an unnecessary LOV region) , A mask for forming a source region and a drain region of a P-channel TFT, a mask for forming a contact hole, a mask for forming a wiring and a pixel electrode). As a result, it is possible to manufacture a reflective active matrix substrate having a concavo-convex region composed of a plurality of convex portions in a pixel portion and having a concavo-convex pixel electrode without complicating the manufacturing process, thereby reducing the manufacturing cost and yield. It can contribute to improvement.
本発明を用いて作製された電気光学装置と光源、リフレクタおよび導光板を組み合わせた反射型液晶表示装置について説明する。 A reflection type liquid crystal display device in which an electro-optical device manufactured using the present invention and a light source, a reflector, and a light guide plate are combined will be described.
光源には、LEDまたは冷陰極管が用いられる。光源は、導光板の側面に沿って配置され、光源の背後にはリフレクタが設けられている。なお、本明細書中で導光板の上面とは、使用者に対面する側の平面を指し、導光板の下面とは上面の対面側の面を指す。 An LED or a cold cathode tube is used as the light source. The light source is disposed along the side surface of the light guide plate, and a reflector is provided behind the light source. In the present specification, the upper surface of the light guide plate refers to a plane on the side facing the user, and the lower surface of the light guide plate refers to a surface on the opposite side of the upper surface.
図46に示すように、光源から照射された光はリフレクタによって効率よく導光板の側面から内部に入射すると、表面に設けられたプリズム加工面にて反射され、半導体装置に入射および透過し、半導体装置の下面に設けられた反射膜で反射した後、再び電気光学装置と導光板とを透過した光が使用者の眼に達している。 As shown in FIG. 46, when the light emitted from the light source is efficiently incident from the side surface of the light guide plate by the reflector, it is reflected by the prism processing surface provided on the surface, and is incident on and transmitted to the semiconductor device. After being reflected by the reflective film provided on the lower surface of the apparatus, the light transmitted through the electro-optical device and the light guide plate reaches the user's eyes again.
導光板の材料としては、石英やホウケイ酸ガラス等の無機ガラス(屈折率1.42〜1.7、透明率80〜91%)や、プラスチック材料(樹脂材料)を用いることができる。プラスチックとしては、メタクリル樹脂、代表的にはアクリルで知られるポリメチルメタクリレート(屈折率1.49、透過率92〜93%)、ポリカーボネート(屈折率1.59、透過率88〜90%)、ポリアリレート(屈折率1.61、透過率85%)、ポリー4−メチルベンテン−1(屈折率1.46、透過率90%)、AS樹脂[アクリロニトリル・スチレン重合体](屈折率1.57、透過率90%)、MS樹脂[メチルメタクリレート・スチレン重合体](屈折率1.56、透過率90%)といった樹脂を混合した材料を用いることができる。 As a material for the light guide plate, inorganic glass such as quartz or borosilicate glass (refractive index of 1.42 to 1.7, transparency of 80 to 91%) or plastic material (resin material) can be used. Plastics include methacrylic resin, typically polymethyl methacrylate (refractive index 1.49, transmittance 92-93%), polycarbonate (refractive index 1.59, transmittance 88-90%), poly Arylate (refractive index 1.61, transmittance 85%), poly-4-methylbenten-1 (refractive index 1.46, transmittance 90%), AS resin [acrylonitrile styrene polymer] (refractive index 1.57, A material in which a resin such as MS resin [methyl methacrylate / styrene polymer] (refractive index 1.56, transmittance 90%) is mixed can be used.
本実施例には、実施例1〜11のいずれかを用いて作製された半導体装置を適応することができる。
A semiconductor device manufactured using any one of
図47(A)で示す上面図は、画素部、駆動回路、FPC(フレキシブルプリント配線板:Flexible Printed Circuit)を貼り付ける外部入力端子2210、外部入力端子と各回路の入力部までを接続する接続配線2211などが形成されたアクティブマトリクス基板と、カラーフィルタなどが設けられた対向基板2151とがシール材を介して貼り合わされている。
The top view shown in FIG. 47A is a connection for connecting a pixel portion, a drive circuit, an
また、外部入力端子にはベースフィルム2213と配線2214から成るFPCが異方性導電性樹脂2215で貼り合わされている。さらに補強板で機械的強度を高めている。
Further, an FPC including a
図47(B)は図47(A)で示す外部入力端子2210のe−e'線に対する断面図を示している。2217は、画素電極2144を形成するために成膜した導電膜からなる配線である。導電性粒子2216の外径は配線2217のピッチよりも小さいので、接着剤2215中に分散する量を適当なものとすると隣接する配線と短絡することなく対応するFPC側の配線と電気的な接続を形成することができる。
FIG. 47B is a cross-sectional view of the
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電気器具の表示部として用いることができる。 The liquid crystal display panel manufactured as described above can be used as a display portion of various electric appliances.
本実施例では、図31に示すように、本実施例で開示する半導体装置は、画素部に用いる画素TFTおよび駆動回路に用いるTFTをすべて一導電型TFT(ここでは、pチャネル型TFTもしくはnチャネル型TFTのいずれか一方を指す。)からなる例を示す。 In this embodiment, as shown in FIG. 31, the semiconductor device disclosed in this embodiment includes a pixel TFT used for a pixel portion and a TFT used for a driver circuit, which are all one-conductivity type TFTs (here, p-channel TFTs or n-channel TFTs). One of channel type TFTs is indicated.)
一般的な駆動回路は、nチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを相補的に組み合わせたCMOS回路を基本に設計されるが、本実施例では一導電型のTFT(pチャネル型TFT)だけで駆動回路を形成しているため、TFTの製造工程において、導電型を制御する不純物をドーピングするときに用いるマスク数を1枚減らすことができる。その結果、製造工程の短縮と製造コストの削減が可能となる。 A general driving circuit is designed based on a CMOS circuit in which an n-channel TFT and a p-channel TFT are complementarily combined. In this embodiment, only a one-conductivity TFT (p-channel TFT) is used. Since the drive circuit is formed, the number of masks used when doping impurities for controlling the conductivity type can be reduced by one in the TFT manufacturing process. As a result, the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
また、PMOS回路において、エンハンスメント型TFTで形成するEEMOS回路と、エンハンスメント型とデプレッション型とを組み合わせて形成するEDMOS回路がある。 In addition, in a PMOS circuit, there are an EEMOS circuit formed by an enhancement type TFT and an EDMOS circuit formed by combining an enhancement type and a depletion type.
ここでEEMOS回路の例を図31(A)に、EDMOS回路の例を図31(B)に示す。図31(A)において、1801、1802はどちらもエンハンスメント型のpチャネル型TFT(以下、E型PTFTという)である。また、図31(B)において、1803はE型PTFT、1804はデプレッション型のpチャネル型TFT(以下、D型PTFTという)である。 Here, FIG. 31A shows an example of an EEMOS circuit, and FIG. 31B shows an example of an EDMOS circuit. In FIG. 31A, reference numerals 1801 and 1802 denote enhancement type p-channel TFTs (hereinafter referred to as E-type PTFTs). In FIG. 31B, 1803 is an E-type PTFT, and 1804 is a depletion-type p-channel TFT (hereinafter referred to as a D-type PTFT).
なお、図31(A)、(B)において、VDHは正の電圧が印加される電源線(正電源線)であり、VDLは負の電圧が印加される電源線(負電源線)である。負電源線は接地電位の電源線(接地電源線)としても良い。 In FIGS. 31A and 31B , V DH is a power supply line to which a positive voltage is applied (positive power supply line), and V DL is a power supply line to which a negative voltage is applied (negative power supply line). It is. The negative power source line may be a ground potential power source line (ground power source line).
以上のように、全てのTFTをpチャネル型TFTとすることによりnチャネル型TFTを形成する工程が削減されるため、アクティブマトリクス型表示装置の製造工程を簡略化することができる。また、それに伴って製造工程の歩留まりが向上し、アクティブマトリクス型表示装置の製造コストを下げることができる。 As described above, since all the TFTs are p-channel TFTs, the process of forming n-channel TFTs is reduced, so that the manufacturing process of the active matrix display device can be simplified. Accordingly, the yield of the manufacturing process is improved, and the manufacturing cost of the active matrix display device can be reduced.
また、回路毎にTFTに要求される特性が異なるが、実施例1〜8と組み合わせて用いることにより、作製工程を増やさずに回路毎に異なる構造のTFTを作りわけることができる。 Further, although the characteristics required for the TFT differ from circuit to circuit, by using in combination with Examples 1 to 8, it is possible to manufacture TFTs having different structures from circuit to circuit without increasing the number of manufacturing steps.
実施例1〜8を適応して作製された半導体装置は、駆動回路のTFTにおいて、信頼性を確保するため、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効とされるGOLD構造を採用している。 The semiconductor device manufactured by applying Examples 1 to 8 adopts a GOLD structure that is effective in preventing deterioration of the on-current value due to hot carriers in order to ensure reliability in the TFT of the drive circuit. ing.
本発明者らは、このGOLD構造において、ゲート電極と低濃度不純物領域との重なる領域のチャネル長方向の長さ(以下、Lov領域の長さという。)の最適値を求めるため、3種類のLov長条件を設け、信頼性に関する試験を行った。 In the GOLD structure, the present inventors obtain three optimum values for the length in the channel length direction (hereinafter referred to as the length of the Lov region) of the region where the gate electrode and the low concentration impurity region overlap. An Lov length condition was set and a test for reliability was performed.
トランジェントストレスによるnチャネル型TFTの特性変動を調べるため、Vd=+20V、Vg=2〜6において、20時間(室温)後のオン特性変動を測定した。ここで、トランジェントストレスとは、ドレイン電圧をある値に設定し、ゲート電圧をある値にし、ストレスをかけたときのこのストレスのことを指し、本発明者らはTFTの信頼性を評価する際にこの値を用いている。 In order to investigate the characteristic variation of the n-channel TFT due to the transient stress, the on characteristic variation after 20 hours (room temperature) was measured at Vd = + 20 V and Vg = 2-6. Here, the transient stress refers to this stress when the drain voltage is set to a certain value, the gate voltage is set to a certain value, and stress is applied. The present inventors evaluated the reliability of the TFT. This value is used for.
異なるLov長を有する試料に対して、トランジェントストレスを測定した結果を図32に示す。図32の結果より、Lov長が1μm以上のとき、20時間後の電界効果移動度最大値の変動が10%以下に抑えられていることが確認された。 FIG. 32 shows the results of measuring transient stress for samples having different Lov lengths. From the results of FIG. 32, it was confirmed that when the Lov length was 1 μm or more, the fluctuation of the maximum field-effect mobility after 20 hours was suppressed to 10% or less.
続いて、電流劣化率が10%になる時間をドレイン電圧の逆数に対しプロットした。10年保証電圧とは、TFTの移動度の最大値(μFE(max))が10%変動するまでの時間を寿命としたとき、ストレス電圧の逆数を片対数グラフにプロットして、得られる直線的な関係より、寿命が10年であるストレス電圧を推定して求めている値であり、本発明者らはTFTの信頼性を評価する際にこの値を用いている。 Subsequently, the time when the current deterioration rate was 10% was plotted against the reciprocal of the drain voltage. The 10-year guaranteed voltage is obtained by plotting the reciprocal of the stress voltage on a semi-logarithmic graph, where the lifetime until the maximum value of the mobility of the TFT (μ FE (max) ) varies by 10% is regarded as the lifetime. This is a value obtained by estimating a stress voltage having a lifetime of 10 years from a linear relationship, and the present inventors use this value when evaluating the reliability of the TFT.
Lov領域の長さを変えたときの10年保証電圧を求めた結果を図33に示す。図33の結果から、Lov領域の長さを1μm以上、好ましくは1.5μmとすれば信頼性の高い半導体装置を実現することができることがわかる。 FIG. 33 shows the result of obtaining the 10-year guaranteed voltage when the length of the Lov region is changed. From the results of FIG. 33, it can be seen that a highly reliable semiconductor device can be realized if the length of the Lov region is 1 μm or more, preferably 1.5 μm.
本発明を実施して形成されたCMOS回路や画素部はアクティブマトリクス型液晶表示装置に用いることができる。即ち、それら半導体装置(液晶表示装置)を表示部に組み込んだ電気器具全てに本発明を実施できる。 A CMOS circuit and a pixel portion formed by implementing the present invention can be used for an active matrix liquid crystal display device. That is, the present invention can be implemented in all electric appliances in which these semiconductor devices (liquid crystal display devices) are incorporated in a display portion.
その様な電気器具としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター(リア型またはフロント型)、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図34、図35及び図36に示す。 Such electric appliances include video cameras, digital cameras, projectors (rear type or front type), head mounted displays (goggles type displays), personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.), etc. Is mentioned. Examples of these are shown in FIGS. 34, 35 and 36. FIG.
図34(A)はパーソナルコンピュータであり、本体5001、画像入力部5002、表示部5003、キーボード5004等を含む。本発明を画像入力部5002、表示部5003やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 34A shows a personal computer, which includes a main body 5001, an image input portion 5002, a display portion 5003, a
図34(B)はビデオカメラであり、本体5101、表示部5102、音声入力部5103、操作スイッチ5104、バッテリー5105、受像部5106等を含む。本発明を表示部5102やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 34B shows a video camera, which includes a main body 5101, a display portion 5102, an
図34(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体
5201、カメラ部5202、受像部5203、操作スイッチ5204、表示部5205等を含む。本発明は表示部5205やその他の信号制御回路に適用できる。
FIG. 34C shows a mobile computer, which includes a main body 5201, a camera portion 5202, an
図34(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体5301、表示部5302、アーム部5303等を含む。本発明は表示部5302やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 34D illustrates a goggle type display including a
図34(E)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体5401、表示部5402、スピーカ部5403、記録媒体5404、操作スイッチ5405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部5402やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 34E shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 5401, a
図34(F)はデジタルカメラであり、本体5501、表示部5502、接眼部5503、操作スイッチ5504、受像部(図示しない)等を含む。本願発明を表示部2502やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 34F illustrates a digital camera, which includes a main body 5501, a
図35(A)はフロント型プロジェクターであり、投射装置5601、スクリーン5602等を含む。本発明は投射装置5601の一部を構成する液晶表示装置5808やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 35A illustrates a front type projector, which includes a
図35(B)はリア型プロジェクターであり、本体5701、投射装置5702、ミラー5703、スクリーン5704等を含む。本発明は投射装置5702の一部を構成する液晶表示装置5808やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 35B shows a rear projector, which includes a main body 5701, a
なお、図35(C)は、図35(A)及び図35(B)中における投射装置5601、5702の構造の一例を示した図である。投射装置5601、5702は、光源光学系5801、ミラー5802、5804〜5806、ダイクロイックミラー5803、プリズム5807、液晶表示装置5808、位相差板5809、投射光学系5810で構成される。投射光学系5810は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施形態は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図35(C)中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
Note that FIG. 35C illustrates an example of the structure of the
また、図35(D)は、図35(C)中における光源光学系5801の構造の一例を示した図である。本実施形態では、光源光学系5801は、リフレクター5811、光源5812、レンズアレイ5813、5814、偏光変換素子5815、集光レンズ5816で構成される。なお、図35(D)に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
FIG. 35D is a diagram illustrating an example of the structure of the light source
ただし、図35に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及びEL表示装置での適用例は図示していない。 However, the projector shown in FIG. 35 shows a case where a transmissive electro-optical device is used, and an application example in a reflective electro-optical device and an EL display device is not shown.
図36(A)は携帯電話であり、3001は表示用パネル、3002は操作用パネルである。表示用パネル3001と操作用パネル3002とは接続部3003において接続されている。接続部3003における、表示用パネル3001の表示部3004が設けられている面と操作用パネル3002の操作キー3006が設けられている面との角度θは、任意に変えることができる。
さらに、音声出力部3005、操作キー3006、電源スイッチ3007、音声入力部3008を有している。本発明は、表示部3004に適用することができる。
FIG. 36A shows a mobile phone, 3001 is a display panel, and 3002 is an operation panel. The
Further, it has an
図36(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体3101、表示部3102、3103、記憶媒体3104、操作スイッチ3105、アンテナ3106等を含む。本発明は表示部3102、3103やその他の信号回路に適用することができる。
FIG. 36B illustrates a portable book (electronic book), which includes a
図36(C)はディスプレイであり、本体3201、支持台3202、表示部3203等を含む。本発明は表示部3103に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角10インチ以上(特に30インチ以上)のディスプレイには有利である。
FIG. 36C shows a display, which includes a
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。また、本実施形態の電気器具は実施例1〜14のいずれかを組み合わせて作製された半導体装置を用いても実現することができる。 As described above, the scope of application of the present invention is extremely wide and can be applied to electric appliances in various fields. Moreover, the electric appliance of this embodiment can also be realized using a semiconductor device manufactured by combining any of Examples 1 to 14.
Claims (7)
前記基板上に第1乃至第3の半導体層を形成し、
前記第1乃至前記第3の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に前記第1乃至前記第3の半導体層と重なる第1のレジストマスクを形成し、
前記第1のレジストマスクをマスクとして、前記第1及び前記第2の導電膜に第1のエッチング処理をして、端部にテーパー部を有する第1の形状の第1乃至第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して前記第1乃至前記第3のゲート電極と重ならない第1の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極に第2のエッチング処理をして、第2の形状の第1乃至前記第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して、前記第1の濃度の不純物領域とチャネル形成領域との間に前記第1乃至前記第3のゲート電極と重なる第2の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1及び前記第3のゲート電極上に前記第1及び前記第3の半導体層と重なる第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスクと前記第2のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第2の半導体層の前記第1及び前記第2の濃度の不純物領域にp型不純物元素を添加し、
前記第3の半導体層と重なる前記第2のレジストマスクを除去し、
前記第2の形状の前記第2及び前記第3のゲート電極に第3のエッチング処理をして、第3の形状の第2及び第3のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a driver circuit portion including a first n-type thin film transistor and a p-type thin film transistor and a pixel portion including a second n-type thin film transistor are formed over the same substrate.
Forming first to third semiconductor layers on the substrate;
Forming a gate insulating film on the first to third semiconductor layers;
Forming a first conductive film on the gate insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Forming a first resist mask overlying the first to third semiconductor layers on the second conductive film;
Using the first resist mask as a mask, the first and third gate electrodes having a first shape having a tapered portion at an end portion by performing a first etching process on the first and second conductive films. Form the
Using the first resist mask and the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first to third gate electrodes are added. Forming a first concentration impurity region that does not overlap with
And a second etching process on the first of the first to the third gate electrode of the shape, to form a first through the third gate electrode of the second shape,
Using the first resist mask and the second conductive film of the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first Forming a second concentration impurity region overlapping the first to third gate electrodes between the impurity region having the first concentration and the channel formation region;
Forming a second resist mask overlying the first and third semiconductor layers on the first and third gate electrodes;
A p-type impurity element is added to the first and second concentration impurity regions of the second semiconductor layer using the second resist mask and the second conductive film of the second gate electrode as a mask. And
Removing the second resist mask overlapping the third semiconductor layer;
A third etching process is performed on the second and third gate electrodes having the second shape to form second and third gate electrodes having a third shape. Manufacturing method.
前記基板上に第1乃至第3の半導体層を形成し、
前記第1乃至前記第3の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に前記第1乃至前記第3の半導体層と重なる第1のレジストマスクを形成し、
前記第1のレジストマスクをマスクとして、前記第1及び前記第2の導電膜に第1のエッチング処理をして、端部にテーパー部を有する第1の形状の第1乃至第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して前記第1乃至前記第3のゲート電極と重ならない第1の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極に第2のエッチング処理をして、第2の形状の第1乃至前記第3のゲート電極を形成し、
前記第1及び前記第3の半導体層と重なる第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスクと前記第2のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第2の半導体層の前記第1の濃度の不純物領域及び前記第2のゲート電極の前記第1の導電膜に重なる領域にp型不純物元素を添加し、
前記第2の形状の前記第2及び前記第3のゲート電極に第3のエッチング処理をして、第3の形状の第2及び第3のゲート電極を形成し、
前記第2の形状の前記第1のゲート電極の前記第2の導電膜と、前記第3の形状の前記第2及び前記第3のゲート電極をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a driver circuit portion including a first n-type thin film transistor and a p-type thin film transistor and a pixel portion including a second n-type thin film transistor are formed over the same substrate.
Forming first to third semiconductor layers on the substrate;
Forming a gate insulating film on the first to third semiconductor layers;
Forming a first conductive film on the gate insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Forming a first resist mask overlying the first to third semiconductor layers on the second conductive film;
Using the first resist mask as a mask, the first and third gate electrodes having a first shape having a tapered portion at an end portion by performing a first etching process on the first and second conductive films. Form the
Using the first resist mask and the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first to third gate electrodes are added. Forming a first concentration impurity region that does not overlap with
And a second etching process on the first of the first to the third gate electrode of the shape, to form a first through the third gate electrode of the second shape,
Forming a second resist mask overlapping the first and third semiconductor layers;
Using the second resist mask and the second conductive film of the second gate electrode as a mask, the impurity region of the first concentration of the second semiconductor layer and the first of the second gate electrode A p-type impurity element is added to a region overlapping the conductive film of
Performing a third etching process on the second and third gate electrodes of the second shape to form second and third gate electrodes of a third shape;
The first to third semiconductors using the second conductive film of the first gate electrode of the second shape and the second and third gate electrodes of the third shape as a mask A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an n-type impurity element is added to the layer.
前記基板上に第1乃至第3の半導体層を形成し、
前記第1乃至前記第3の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に前記第1乃至前記第3の半導体層と重なる第1のレジストマスクを形成し、
前記第1のレジストマスクをマスクとして、前記第1及び前記第2の導電膜に第1のエッチング処理をして、端部にテーパー部を有する第1の形状の第1乃至第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して前記第1乃至前記第3のゲート電極と重ならない第1の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極に第2のエッチング処理をして、第2の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して、前記第1の濃度の不純物領域とチャネル形成領域との間に前記第1乃至前記第3のゲート電極と重なる第2の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1のゲート電極上に前記第1の半導体層と重なる第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスク、前記第2のゲート電極の前記第2の導電膜及び前記第3のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第2のゲート電極の前記第1の導電膜及び前記第3のゲート電極の前記第1の導電膜に第3のエッチング処理をして、前記第2の形状の端部を除去することにより、第3の形状の前記第2及び前記第3のゲート電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜に第4のエッチング処理をして、前記第1乃至前記第3の半導体層の前記ソース領域及び前記ドレイン領域の表面を露出させ、
前記第1及び前記第3のゲート電極上に前記第1及び前記第3の半導体層と重なる第3のレジストマスクを形成し、
前記第3のレジストマスクと前記第2のゲート電極をマスクとして、前記第2の半導体層の前記第1及び前記第2の濃度の不純物領域にp型不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a driver circuit portion including a first n-type thin film transistor and a p-type thin film transistor and a pixel portion including a second n-type thin film transistor are formed over the same substrate.
Forming first to third semiconductor layers on the substrate;
Forming a gate insulating film on the first to third semiconductor layers;
Forming a first conductive film on the gate insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Forming a first resist mask overlying the first to third semiconductor layers on the second conductive film;
Using the first resist mask as a mask, the first and third gate electrodes having a first shape having a tapered portion at an end portion by performing a first etching process on the first and second conductive films. Form the
Using the first resist mask and the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first to third gate electrodes are added. Forming a first concentration impurity region that does not overlap with
A second etching process is performed on the first to third gate electrodes of the first shape to form the first to third gate electrodes of a second shape;
Using the first resist mask and the second conductive film of the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first Forming a second concentration impurity region overlapping the first to third gate electrodes between the impurity region having the first concentration and the channel formation region;
Forming a second resist mask overlying the first semiconductor layer on the first gate electrode;
Using the second resist mask, the second conductive film of the second gate electrode, and the second conductive film of the third gate electrode as a mask, the first conductive of the second gate electrode A third etching process is performed on the film and the first conductive film of the third gate electrode to remove the second shape end, thereby removing the second shape and the second shape of the third shape. 3 gate electrodes,
Performing a fourth etching process on the gate insulating film to expose the surfaces of the source region and the drain region of the first to third semiconductor layers;
Forming a third resist mask overlying the first and third semiconductor layers on the first and third gate electrodes;
A p-type impurity element is added to the first and second concentration impurity regions of the second semiconductor layer using the third resist mask and the second gate electrode as a mask. Device fabrication method.
前記基板上に第1乃至第3の半導体層を形成し、
前記第1乃至前記第3の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に前記第1乃至前記第3の半導体層と重なる第1のレジストマスクを形成し、
前記第1のレジストマスクをマスクとして、前記第1及び前記第2の導電膜に第1のエッチング処理をして、端部にテーパー部を有する第1の形状の第1乃至第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して前記第1乃至前記第3のゲート電極と重ならない第1の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極に第2のエッチング処理をして、第2の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して、前記第1の濃度の不純物領域とチャネル形成領域との間に前記第1乃至前記第3のゲート電極と重なる第2の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1のゲート電極上に前記第1の半導体層と重なる第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスク、前記第2のゲート電極の前記第2の導電膜及び前記第3のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第2のゲート電極の前記第1の導電膜及び前記第3のゲート電極の前記第1の導電膜に第3のエッチング処理をして、前記第2の形状の端部を除去することにより、第3の形状の前記第2及び前記第3のゲート電極を形成し、
前記第1及び前記第3のゲート電極上に前記第1及び前記第3の半導体層と重なる第3のレジストマスクを形成し、
前記第3のレジストマスクと前記第2のゲート電極をマスクとして、前記第2の半導体層の前記第1及び前記第2の濃度の不純物領域にp型不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a driver circuit portion including a first n-type thin film transistor and a p-type thin film transistor and a pixel portion including a second n-type thin film transistor are formed over the same substrate.
Forming first to third semiconductor layers on the substrate;
Forming a gate insulating film on the first to third semiconductor layers;
Forming a first conductive film on the gate insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Forming a first resist mask overlying the first to third semiconductor layers on the second conductive film;
Using the first resist mask as a mask, the first and third gate electrodes having a first shape having a tapered portion at an end portion by performing a first etching process on the first and second conductive films. Form the
Using the first resist mask and the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first to third gate electrodes are added. Forming a first concentration impurity region that does not overlap with
A second etching process is performed on the first to third gate electrodes of the first shape to form the first to third gate electrodes of a second shape;
Using the first resist mask and the second conductive film of the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first Forming a second concentration impurity region overlapping the first to third gate electrodes between the impurity region having the first concentration and the channel formation region;
Forming a second resist mask overlying the first semiconductor layer on the first gate electrode;
Using the second resist mask, the second conductive film of the second gate electrode, and the second conductive film of the third gate electrode as a mask, the first conductive of the second gate electrode A third etching process is performed on the film and the first conductive film of the third gate electrode to remove the second shape end, thereby removing the second shape and the second shape of the third shape. 3 gate electrodes,
Forming a third resist mask overlying the first and third semiconductor layers on the first and third gate electrodes;
A p-type impurity element is added to the first and second concentration impurity regions of the second semiconductor layer using the third resist mask and the second gate electrode as a mask. Device fabrication method.
前記基板上に第1乃至第3の半導体層を形成し、
前記第1乃至前記第3の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に前記第1乃至前記第3の半導体層と重なる第1のレジストマスクを形成し、
前記第1のレジストマスクをマスクとして、前記第1及び前記第2の導電膜に第1のエッチング処理をして、端部にテーパー部を有する第1の形状の第1乃至第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して前記第1乃至前記第3のゲート電極と重ならない第1の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極に第2のエッチング処理をして、第2の形状の前記第1乃至前記第3のゲート電極を形成し、
前記第1のレジストマスクと前記第1乃至前記第3のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第1乃至前記第3の半導体層にn型不純物元素を添加して、前記第1の濃度の不純物領域とチャネル形成領域との間に前記第1乃至前記第3のゲート電極と一部重なる第2の濃度の不純物領域を形成し、
前記第1のゲート電極上に前記第1の半導体層と重なる第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスク、前記第2のゲート電極の前記第2の導電膜及び前記第3のゲート電極の前記第2の導電膜をマスクとして、前記第2のゲート電極の前記第1の導電膜及び前記第3のゲート電極の前記第1の導電膜に第3のエッチング処理をして、前記第2の形状の端部を除去することにより、第3の形状の前記第2及び前記第3のゲート電極を形成し、
前記第1及び前記第3のゲート電極上に前記第1及び前記第3の半導体層と重なる第3のレジストマスクを形成し、
前記第3のレジストマスクと前記第2のゲート電極をマスクとして、前記第2の半導体層の前記第1及び前記第2の濃度の不純物領域にp型不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a driver circuit portion including a first n-type thin film transistor and a p-type thin film transistor and a pixel portion including a second n-type thin film transistor are formed over the same substrate.
Forming first to third semiconductor layers on the substrate;
Forming a gate insulating film on the first to third semiconductor layers;
Forming a first conductive film on the gate insulating film;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Forming a first resist mask overlying the first to third semiconductor layers on the second conductive film;
Using the first resist mask as a mask, the first and third gate electrodes having a first shape having a tapered portion at an end portion by performing a first etching process on the first and second conductive films. Form the
Using the first resist mask and the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first to third gate electrodes are added. Forming a first concentration impurity region that does not overlap with
A second etching process is performed on the first to third gate electrodes of the first shape to form the first to third gate electrodes of a second shape;
Using the first resist mask and the second conductive film of the first to third gate electrodes as a mask, an n-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers, and the first Forming a second concentration impurity region partially overlapping the first to third gate electrodes between the impurity region having the first concentration and the channel formation region;
Forming a second resist mask overlying the first semiconductor layer on the first gate electrode;
Using the second resist mask, the second conductive film of the second gate electrode, and the second conductive film of the third gate electrode as a mask, the first conductive of the second gate electrode A third etching process is performed on the film and the first conductive film of the third gate electrode to remove the second shape end, thereby removing the second shape and the second shape of the third shape. 3 gate electrodes,
Forming a third resist mask overlying the first and third semiconductor layers on the first and third gate electrodes;
A p-type impurity element is added to the first and second concentration impurity regions of the second semiconductor layer using the third resist mask and the second gate electrode as a mask. Device fabrication method.
前記ゲート絶縁膜を形成する前に、前記第1乃至前記第3の半導体層に、p型不純物元素を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a p-type impurity element is added to the first to third semiconductor layers before forming the gate insulating film.
前記第1の導電膜と前記第2の導電膜は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム及び銅から選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料または化合物材料を用いて形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 6 ,
The first conductive film and the second conductive film are formed using an element selected from tantalum, tungsten, titanium, molybdenum, aluminum, and copper, and an alloy material or a compound material containing the element as a main component. A method for manufacturing a semiconductor device.
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