JP2003229580A - Semiconductor device - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、表示部を有する半
導体装置に関する。特に、薄膜トランジスタを絶縁表面
を有する基板上に形成してなる半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a display section. In particular, the present invention relates to a semiconductor device in which a thin film transistor is formed over a substrate having an insulating surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の半導体装置、特に半導体表示部を
有する電子機器の発展はめざましく、その応用例は、ゲ
ーム機、ノートパソコン、携帯電話を始めとする携帯機
器、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ
等、様々である。半導体表示部は、従来のCRTと比較
して軽量薄型化が可能であり、消費電力が小さいことを
特徴とする。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices, in particular, electronic equipment having a semiconductor display section have been remarkably developed, and its application examples include game machines, notebook computers, portable equipment such as mobile phones, liquid crystal televisions, liquid crystal displays, and ELs. There are various displays, etc. The semiconductor display unit can be made lighter and thinner than conventional CRTs and consumes less power.
【0003】従来の半導体表示部としては、液晶層また
は発光層を挟んで上下に、ストライプ状の電極を互いに
交差するように形成した画素領域を有するパッシブマト
リクス型の半導体表示部と、薄膜トランジスタ(TF
T)をマトリクス状に配置した画素領域を有するアクテ
ィブマトリクス型の半導体表示部と、が知られている。As a conventional semiconductor display part, a passive matrix type semiconductor display part having pixel regions in which stripe electrodes are formed so as to intersect each other with a liquid crystal layer or a light emitting layer interposed therebetween, and a thin film transistor (TF).
An active matrix type semiconductor display section having a pixel region in which T) is arranged in a matrix is known.
【0004】近年、基板上にTFTを形成する技術が進
歩し、アクティブマトリクス型半導体表示部の応用開発
が進められている。特に、ポリシリコン膜を用いたTF
Tは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたTFTよ
りも電界効果移動度(モビリティともいう)が高く、従
来、基板外の駆動回路で行っていた画素の制御を、画素
と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能と
なっている。In recent years, the technology for forming a TFT on a substrate has advanced, and application development of an active matrix type semiconductor display section has been advanced. In particular, TF using a polysilicon film
T has a higher electric field effect mobility (also referred to as mobility) than a conventional TFT using an amorphous silicon film, and pixel control that was conventionally performed by a drive circuit outside the substrate is formed on the same substrate as the pixel. It is possible to do with the drive circuit.
【0005】次に、従来の半導体表示部を有する電子機
器の構成について説明する。図21は、画像の表示に関
係する部分のブロック図を簡略に表したものである。Next, the configuration of a conventional electronic device having a semiconductor display portion will be described. FIG. 21 is a simplified block diagram of a portion related to image display.
【0006】図21において、半導体装置301は、画
像データを取り込み、または作成して、画像データの加
工とフォーマット変換を行い、画像を表示する装置であ
る。半導体装置301としては、例えば、ゲーム機、ビ
デオカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュ
ータ等を考えることができる。In FIG. 21, a semiconductor device 301 is a device for capturing or creating image data, processing the image data and converting the format, and displaying the image. As the semiconductor device 301, for example, a game machine, a video camera, a car navigation, a personal computer, etc. can be considered.
【0007】半導体装置301において、画素領域31
9、走査線駆動回路318および信号線駆動回路317
によって構成される半導体表示部302は、絶縁表面を
有する基板上に一体形成されているが、他の回路ブロッ
クはそれぞれ異なるシリコン基板上に形成され、ICチ
ップとして実装されている。回路ブロックの幾つかは同
一のシリコン基板上に形成される場合もある。In the semiconductor device 301, the pixel region 31
9, scanning line drive circuit 318 and signal line drive circuit 317
Although the semiconductor display unit 302 configured by is integrally formed on a substrate having an insulating surface, other circuit blocks are formed on different silicon substrates and mounted as an IC chip. Some circuit blocks may be formed on the same silicon substrate.
【0008】半導体装置301は、入力端子311、第
1の制御回路312、第2の制御回路313、CPU3
14、第1のメモリ315、第2のメモリ316、及び
半導体表示部302によって構成される。入力端子31
1からは、それぞれの電子機器に応じて、画像データの
基となるデータが入力される。例えば、放送受信機では
アンテナからの入力データであり、ビデオカメラではC
CDからの入力データである。DVテープやメモリーカ
ードからの入力データであってもよい。入力端子311
から入力されたデータは、第1の制御回路312によっ
て画像信号に変換される。第1の制御回路312では、
MPEG規格やテープフォーマット等に従って圧縮符号
化された画像データの復号処理、画像の補間やリサイズ
といった画像信号処理が行われる。第1の制御回路31
2から出力された画像信号や、CPU314が作成また
は加工した画像信号は、第2の制御回路313に入力さ
れ、半導体表示部302に適したフォーマット(例えば
走査フォーマット等)に変換される。第2の制御回路3
13からは、フォーマット変換された画像信号と制御信
号が出力される。The semiconductor device 301 includes an input terminal 311, a first control circuit 312, a second control circuit 313 and a CPU 3.
14, the first memory 315, the second memory 316, and the semiconductor display unit 302. Input terminal 31
From 1, the data that is the basis of the image data is input according to each electronic device. For example, in a broadcast receiver, it is input data from an antenna, and in a video camera, it is C
This is the input data from the CD. It may be input data from a DV tape or a memory card. Input terminal 311
The data input from is converted into an image signal by the first control circuit 312. In the first control circuit 312,
Decoding processing of image data compressed and coded according to the MPEG standard, tape format, etc., and image signal processing such as image interpolation and resizing are performed. First control circuit 31
The image signal output from the device 2 or the image signal created or processed by the CPU 314 is input to the second control circuit 313 and converted into a format (for example, a scanning format) suitable for the semiconductor display unit 302. Second control circuit 3
From 13, a format-converted image signal and a control signal are output.
【0009】CPU314は、第1の制御回路312、
第2の制御回路313および他のインターフェース回路
における信号処理を効率良く制御する。また、画像デー
タを作成したり、加工したりする。第1のメモリ315
は、第1の制御回路312から出力される画像データや
第2の制御回路313から出力される画像データを格納
するメモリ領域、CPUによる制御を行う際のワークメ
モリ領域、CPUによって画像データを作成する際のワ
ークメモリ領域、等として用いられる。第1のメモリ3
15としては、DRAMやSRAMが用いられる。第2
のメモリ316は、CPU314によって画像データを
作成または加工する場合に必要となる、色データや文字
データを格納するメモリ領域であり、マスクROMやE
PROMによって構成される。The CPU 314 includes a first control circuit 312,
The signal processing in the second control circuit 313 and other interface circuits is efficiently controlled. It also creates and processes image data. First memory 315
Is a memory area for storing the image data output from the first control circuit 312 and the image data output from the second control circuit 313, a work memory area for the control by the CPU, and the image data is created by the CPU. It is used as a work memory area, etc. First memory 3
DRAM or SRAM is used as 15. Second
The memory 316 is a memory area for storing color data and character data, which is necessary when the CPU 314 creates or processes image data, and includes a mask ROM and an E
It is composed of a PROM.
【0010】半導体表示部302は、信号線駆動回路3
17、走査線駆動回路318、画素領域319によって
構成される。信号線駆動回路317は第2の制御回路3
13から画像信号と制御信号(クロック信号、スタート
パルス等)を、走査線駆動回路318は第2の制御回路
313から制御信号(クロック信号、スタートパルス
等)をそれぞれ受け取り、画素領域319において画像
を表示する。The semiconductor display section 302 includes the signal line driving circuit 3
17, the scanning line drive circuit 318, and the pixel region 319. The signal line drive circuit 317 is the second control circuit 3
13 receives an image signal and a control signal (clock signal, start pulse, etc.) from each other, and the scanning line driving circuit 318 receives a control signal (clock signal, start pulse, etc.) from the second control circuit 313, respectively. indicate.
【0011】なお、半導体表示部を有する電子機器とし
ては、図21に示した構成以外にも様々な構成をとり得
る。最も簡単な構成としては、半導体表示部と入出力端
子と簡単な制御回路による構成が考えられ、例えば液晶
ディスプレイ、ELディスプレイを考えることができ
る。また、高性能ゲーム機のように、図21に示したア
ーキテクチャではCPUの負担が大きすぎる場合には、
新たに画像処理用のプロセッサを設けてCPUの負荷を
軽減した構成をとる場合もある。Note that the electronic device having the semiconductor display portion may have various configurations other than the configuration shown in FIG. As the simplest configuration, a configuration having a semiconductor display section, an input / output terminal, and a simple control circuit is conceivable. For example, a liquid crystal display or an EL display can be considered. If the CPU load is too high with the architecture shown in FIG. 21, as in a high-performance game machine,
In some cases, a new image processing processor is provided to reduce the load on the CPU.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
表示部を有する電子機器では、駆動回路以外の回路ブロ
ックは画素を形成する基板とは別の基板に形成され、実
装されている。In the electronic device having the conventional semiconductor display section described above, the circuit blocks other than the drive circuit are formed and mounted on a substrate different from the substrate on which the pixels are formed.
【0013】携帯型の電子機器の普及を背景に、電子機
器の小型化が重要な課題となっているが、このような構
成の半導体装置は、画素を形成する基板とは別にICチ
ップを多数実装すること必要がとなるため、小型化を実
現することが難しい。特に、ICチップ内の回路ブロッ
クを小さくできたとしても、実装するためのマージンが
大きいため、装置全体の小型化が困難となっている。一
方、装置の小型化を実現するために実装のマージンを減
らそうとすると、高度な実装技術が必要となり、コスト
面や実装部分での信頼性において問題が生じてくる。ま
た、配線容量の問題もある。つまり、ICチップによる
実装を行う場合は、配線の負荷が大きくなるため、高速
動作を行うことが難しいという問題がある。With the widespread use of portable electronic devices, miniaturization of electronic devices has become an important issue. In a semiconductor device having such a structure, a large number of IC chips are provided separately from the substrate on which pixels are formed. Since it is necessary to mount it, it is difficult to realize miniaturization. In particular, even if the circuit block in the IC chip can be made small, it is difficult to reduce the size of the entire device because the margin for mounting is large. On the other hand, if an attempt is made to reduce the mounting margin in order to reduce the size of the device, an advanced mounting technique is required, which causes problems in cost and reliability in the mounting portion. There is also the problem of wiring capacitance. That is, when mounting with an IC chip, there is a problem that it is difficult to perform high-speed operation because the load of wiring increases.
【0014】このような問題点を解決する方法の一つと
して、回路ブロックを半導体表示部と一体形成すること
が期待されている。As one of the methods for solving such problems, it is expected that the circuit block is formed integrally with the semiconductor display section.
【0015】しかしながら、絶縁表面を有する基板上に
回路ブロックを形成する場合には、しばしば動作速度が
問題となる。これは、ガラス基板等の絶縁表面を有する
基板上に形成されるTFTは、単結晶シリコン基板上に
形成されるトランジスタと比較して、移動度やしきい値
の特性が劣るためである。However, when forming a circuit block on a substrate having an insulating surface, the operating speed often becomes a problem. This is because a TFT formed on a substrate having an insulating surface such as a glass substrate has inferior mobility and threshold characteristics as compared with a transistor formed on a single crystal silicon substrate.
【0016】その結果、従来の半導体装置をある周波数
で動作させる場合に、回路ブロックをICチップによっ
て実装した半導体装置では動作するが、回路ブロックを
絶縁表面を有する基板上に作製した半導体装置では動作
しないといったことが起こり得る。As a result, when a conventional semiconductor device is operated at a certain frequency, it operates in a semiconductor device in which a circuit block is mounted by an IC chip, but operates in a semiconductor device in which the circuit block is formed on a substrate having an insulating surface. It can happen that you don't.
【0017】本発明はこのような問題点を鑑見てなされ
たものである。本発明は、小型化が可能であり、ICチ
ップ等の基板の実装に伴う不良を低減し、かつ高速動作
を実現する半導体表示部を有する電子機器を提供するこ
とを課題とする。The present invention has been made in view of these problems. It is an object of the present invention to provide an electronic device having a semiconductor display portion that can be downsized, reduce defects due to mounting of a substrate such as an IC chip, and realize high-speed operation.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、絶縁表面を有する基板上に半導体表示部
および他の回路ブロックを一体形成する。In order to solve the above problems, the present invention integrally forms a semiconductor display portion and other circuit blocks on a substrate having an insulating surface.
【0019】さらに、絶縁表面を有する基板上に回路ブ
ロックを形成した場合の、動作速度の問題を低減するた
めに、高移動度を実現するTFT作製プロセスを用い
る。Further, in order to reduce the problem of operating speed when a circuit block is formed on a substrate having an insulating surface, a TFT manufacturing process which realizes high mobility is used.
【0020】高移動度を実現するTFT作製プロセスと
しては、半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯
を形成し、その熔融帯をチャネル方向に連続的に走査し
て結晶化を行う、活性層の形成プロセスを用いる。詳細
は実施例に説明するが、具体的には連続発振レーザを用
いてこれを行う。As a TFT manufacturing process for realizing high mobility, an active layer is formed by irradiating a semiconductor film with an energy beam to form a melt zone and continuously scanning the melt zone in the channel direction for crystallization. Forming process is used. The details will be described in Examples, but specifically, this is performed using a continuous wave laser.
【0021】そのように作製したTFTで構成した回路
ブロックは、従来のポリシリコンをTFTの活性層とし
て用いた回路ブロックと比較して、個々のTFTの移動
度が高いため、動作周波数が大幅に向上する。The circuit block composed of the TFTs thus manufactured has a high operating frequency because the mobility of each TFT is higher than that of the conventional circuit block using polysilicon as an active layer of the TFT. improves.
【0022】その結果、絶縁表面を有する基板上に表示
部と他の回路ブロックを一体形成して、かつ高速動作を
実現することが可能となる。つまり、従来は動作速度の
問題によって絶縁表面を有する基板上に形成しても実用
化できなかった回路ブロックも、本発明によって実用化
することが可能となる。As a result, the display section and other circuit blocks can be integrally formed on the substrate having an insulating surface, and high-speed operation can be realized. In other words, the present invention makes it possible to put into practical use a circuit block that could not be put into practical use by forming it on a substrate having an insulating surface due to the problem of operating speed.
【0023】さらに本発明では、そのような高い動作周
波数を保ったまま、以下のようにしてスループットの向
上を実現する。Further, according to the present invention, the throughput is improved as follows while maintaining such a high operating frequency.
【0024】連続発振レーザには、YVO4レーザ、Y
LFレーザ、YAGレーザなどが知られているが、現状
での出力は高いものでも10W程度と弱い。従って、活
性層に連続発振レーザ光を照射することで結晶化を行う
には、レーザ光の大幅な絞り込みが必要であり、そのビ
ーム幅は50〜500μm(典型的には200μm)程
度である。As the continuous wave laser, YVO 4 laser, Y
LF laser, YAG laser, etc. are known, but the current output is weak at about 10 W even if it is high. Therefore, in order to perform crystallization by irradiating the active layer with continuous wave laser light, it is necessary to significantly narrow down the laser light, and the beam width thereof is about 50 to 500 μm (typically 200 μm).
【0025】例えば、600mm×720mmのガラス基板
全面に幅200μmのレーザ光を、スキャン速度50cm
/secで走査した場合、一枚辺り72分の時間を要する。
実際には、レーザ光の走査方向の転換や加速のため、さ
らに時間を要する。つまり、低スループットという問題
に直面する。For example, a laser beam having a width of 200 μm is applied to the entire surface of a 600 mm × 720 mm glass substrate at a scanning speed of 50 cm.
When scanning at / sec, it takes 72 minutes per sheet.
Actually, it takes more time to change the scanning direction of the laser light or accelerate the laser light. That is, one faces the problem of low throughput.
【0026】本発明では、連続発振レーザによる結晶化
プロセスを、高速動作が必要な回路ブロックのみに選択
的に行うことを特徴とする。これによって、連続発振レ
ーザによる結晶化プロセスのスループットが大幅に向上
する。The present invention is characterized in that the crystallization process by the continuous wave laser is selectively performed only on the circuit block that requires high-speed operation. As a result, the throughput of the crystallization process using the continuous wave laser is significantly improved.
【0027】例えば、連続発振レーザ光を照射する領域
を基板面積の50%以下(好ましくは30%以下)に抑
える事によって、連続発振レーザによる結晶化プロセス
に要する時間をおよそ50%(好ましくは30%以下)
に低減することができる。For example, by suppressing the area irradiated with continuous wave laser light to 50% or less (preferably 30% or less) of the substrate area, the time required for the crystallization process by continuous wave laser is approximately 50% (preferably 30%). %Less than)
Can be reduced to
【0028】また、連続発振レーザ光または基板の移動
距離を抑えるために、高速動作が必要な回路ブロックを
なるべく近い領域に配置することが好ましい。そうする
ことによって、連続発振レーザによる結晶化プロセスの
スループットはさらに向上する。Further, in order to suppress the moving distance of the continuous wave laser beam or the substrate, it is preferable to dispose the circuit blocks that require high speed operation in the regions as close as possible. By doing so, the throughput of the crystallization process by the continuous wave laser is further improved.
【0029】さらに、回路ブロックの動作周波数を向上
するために、TFTのチャネル長方向をレーザ光の走査
方向と一致させることが好ましい。これは、連続発振レ
ーザによる半導体膜の結晶化プロセスでは、TFTのチ
ャネル方向とレーザ光の基板に対する走査方向とが概ね
並行(好ましくは−30°〜30°)であるときに、最
も高い移動度が得られるためである。このように作製し
たTFTは、結晶粒がチャネル方向に延在する多結晶半
導体によって構成される活性層を有する。また、このこ
とは結晶粒界が概ねチャネル方向に沿って形成されてい
ることを意味するため、活性層の電気特性はチャネル方
向とこれに垂直な方向とで異なる。つまり、活性層はチ
ャネル方向に電気異方性を有する。Further, in order to improve the operating frequency of the circuit block, it is preferable to make the channel length direction of the TFT coincide with the scanning direction of the laser light. This is because in the crystallization process of the semiconductor film by the continuous wave laser, the highest mobility is obtained when the channel direction of the TFT and the scanning direction of the laser light with respect to the substrate are substantially parallel (preferably -30 ° to 30 °). Is obtained. The TFT thus manufactured has an active layer made of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in the channel direction. Further, this means that the crystal grain boundaries are formed substantially along the channel direction, so that the electrical characteristics of the active layer differ between the channel direction and the direction perpendicular thereto. That is, the active layer has electrical anisotropy in the channel direction.
【0030】なお、連続発振レーザによる結晶化プロセ
スを行わない回路ブロックまたは画素領域に含まれる半
導体活性層は、公知の作製方法によって作製すればよ
い。Note that the semiconductor active layer included in the circuit block or the pixel region which is not subjected to the crystallization process by the continuous wave laser may be manufactured by a known manufacturing method.
【0031】特に、連続発振レーザによる結晶化プロセ
スよりもスループットの高い結晶化プロセスを適用する
ことが好ましい。Particularly, it is preferable to apply a crystallization process having a higher throughput than the crystallization process using the continuous wave laser.
【0032】また特に、特開平7−183540号にお
いてに開示されている半導体膜結晶化(金属触媒を用い
たの熱結晶化)の方法は好ましい。この場合、連続発振
レーザによる半導体膜の結晶化を行う領域では、金属触
媒を用いた熱結晶化と連続発振レーザによる結晶化との
組み合わせプロセスが行なわれるが、実施例に示すよう
に、そのようなプロセスは、連続発振レーザによる結晶
化だけを行う場合と比較して、同等あるいはそれ以上の
移動度を有するTFTが作製されている。In particular, the method of crystallizing a semiconductor film (thermal crystallization using a metal catalyst) disclosed in JP-A-7-183540 is preferable. In this case, in the region where the semiconductor film is crystallized by the continuous wave laser, a combined process of thermal crystallization using a metal catalyst and crystallization by the continuous wave laser is performed. In such a process, a TFT having a mobility equal to or higher than that of a case where only crystallization by a continuous wave laser is performed is manufactured.
【0033】また、連続発振レーザによる結晶化プロセ
スを行わない領域の半導体活性層には、パルス発振レー
ザを用いたレーザ結晶化の方法を用いても良い。パルス
発振レーザは高い出力を実現できるため、100mm以
上の幅を有するビームを照射することが可能であり、ス
ループットは高い。実施者は、動作周波数やコストの面
から、これらを含む公知の活性層の作製方法を自由に組
み合わせて実施すればよい。なお、このような公知の作
製方法によって作製したTFTでは、連続発振レーザー
による結晶化プロセスとは異なり、チャネル方向に電気
的異方性を持たない、あるいは持ったとしても連続発振
レーザーによる結晶化プロセスよりも電気的異方性が弱
い活性層を有する。A laser crystallization method using a pulse oscillation laser may be used for the semiconductor active layer in the region where the crystallization process by the continuous oscillation laser is not performed. Since a pulsed laser can achieve high output, it can emit a beam having a width of 100 mm or more and has high throughput. From the viewpoint of operating frequency and cost, the practitioner may freely combine known active layer manufacturing methods including these methods. In the TFT manufactured by such a known manufacturing method, unlike the crystallization process by the continuous wave laser, the crystallization process by the continuous wave laser does not have electrical anisotropy in the channel direction, or even if it has it. It has an active layer with weaker electrical anisotropy.
【0034】このように本発明では、画素領域と回路ブ
ロックを同一基板上に形成し、かつ、連続発振レーザに
よる結晶化プロセスを、高速動作が必要な回路ブロック
のみに選択的に行うことによって、小型化、ICチップ
等の基板の実装に伴う不良の低減、高い動作周波数、高
スループットを実現した半導体装置を提供することが可
能となる。また、配線容量の観点からも高動作速度を実
現することが可能となる。As described above, according to the present invention, the pixel region and the circuit block are formed on the same substrate, and the crystallization process by the continuous wave laser is selectively performed only on the circuit block that needs high-speed operation. It is possible to provide a semiconductor device that is small in size, reduces defects caused by mounting a substrate such as an IC chip, and has a high operating frequency and high throughput. In addition, a high operating speed can be realized from the viewpoint of wiring capacity.
【0035】なお、本発明でいう半導体装置とは、半導
体特性を利用することで機能する装置全般を指し、例え
ば、液晶表示装置や発光装置に代表される半導体表示装
置や、半導体表示部を有する電子機器をその範疇に含
む。なお、半導体表示部とは、絶縁表面を有する基板上
に電極あるいは薄膜トランジスタを形成してなる表示部
を言い、例えば、液晶表示部や発光表示部、あるいは、
パッシブマトリクス型表示部やアクティブマトリクス型
表示部をその範疇に含む。なお、自明な場合には、半導
体表示部を単に表示部とも表す。The semiconductor device in the present invention refers to all devices that function by utilizing semiconductor characteristics, and has, for example, a semiconductor display device represented by a liquid crystal display device or a light emitting device, or a semiconductor display portion. Electronic equipment is included in its category. Note that the semiconductor display portion refers to a display portion in which an electrode or a thin film transistor is formed over a substrate having an insulating surface, for example, a liquid crystal display portion, a light-emitting display portion, or
The passive matrix display portion and the active matrix display portion are included in the category. Note that, in the obvious case, the semiconductor display unit is also simply referred to as a display unit.
【0036】また、本発明でいう回路ブロックとは、ト
ランジスタ、容量素子、抵抗素子等の回路素子によって
構成された特性の機能を有する電気回路のブロックを指
し、例えば、信号線駆動回路、走査線駆動回路、レジス
タ、デコーダ、カウンタ、分周回路、メモリ、CPU、
DSPをその範疇に含む。特に、本明細書では回路ブロ
ックを絶縁表面を有する基板上に形成するため、薄膜ト
ランジスタ(以下、TFTという)が回路ブロックの主
な構成素子となる。なお、薄膜トランジスタ(TFT)
とは、SOI技術を用いて形成されるトランジスタの全
体を指す。The circuit block referred to in the present invention refers to a block of an electric circuit having a characteristic function composed of circuit elements such as a transistor, a capacitive element, and a resistive element, and examples thereof include a signal line driving circuit and a scanning line. Drive circuit, register, decoder, counter, frequency divider, memory, CPU,
Includes DSP in its category. In particular, in this specification, since the circuit block is formed on the substrate having an insulating surface, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is a main constituent element of the circuit block. A thin film transistor (TFT)
Refers to the entire transistor formed using SOI technology.
【0037】以下に本願発明の構成を示す。The structure of the present invention is shown below.
【0038】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエ
ネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯を
チャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成され
たものであって、前記第2活性層は半導体膜を加熱処理
により結晶化して形成されたものであって、前記画素領
域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路は
前記第2TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前記
第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装
置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer irradiates the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and the melt zone is used as a channel. The second active layer is formed by crystallizing by continuously scanning in a long direction, the second active layer is formed by crystallizing a semiconductor film by heat treatment, and the pixel region is formed by the second TFT. A semiconductor device is provided in which the scanning line drive circuit is configured by the second TFT, and the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0039】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエ
ネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯を
チャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成され
たものであって、前記第2活性層は半導体膜に金属元素
を添加して加熱処理により結晶化して形成されたもので
あって、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前
記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、前記信
号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを
特徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer irradiates the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and the melt zone is used as a channel. The second active layer is formed by crystallizing by continuously scanning in the long direction, wherein the second active layer is formed by adding a metal element to a semiconductor film and crystallizing by heat treatment. A semiconductor device is provided in which a pixel region is configured by the second TFT, the scanning line driving circuit is configured by the second TFT, and the signal line driving circuit is configured by the first TFT.
【0040】前記エネルギービームは、連続発振レーザ
光であってもよい。The energy beam may be continuous wave laser light.
【0041】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエ
ネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯を
チャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成され
たものであって、前記第2活性層は半導体膜にパルス状
のエネルギービームを照射して結晶化して形成されたも
のであって、前記画素領域は前記第2TFTで構成さ
れ、前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されている
ことを特徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer irradiates the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and the melt zone is used as a channel. The second active layer is formed by crystallizing the semiconductor film by irradiating it with a pulsed energy beam, The pixel region is composed of the second TFT, the scanning line driving circuit is composed of the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0042】前記エネルギービームは、パルス発振レー
ザ光であってもよい。The energy beam may be pulsed laser light.
【0043】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチ
ャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒の形状がチャネル方向に異方
性を持たない多結晶半導体によって形成され、前記画素
領域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路
は前記第2TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前
記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体
装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grains have no anisotropy in the channel direction, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed of the second TFT. In addition, a semiconductor device is provided in which the signal line drive circuit includes the first TFT.
【0044】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチ
ャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒のチャネル方向の形状異方性
が前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成
され、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前記
走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、前記信号
線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特
徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grain shape anisotropy in the channel direction is weaker than that of the first active layer, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed. A semiconductor device is provided which is configured by the second TFT and the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0045】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方
向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成さ
れ、前記第2活性層は、チャネル方向に電気的異方性を
有さない多結晶半導体によって形成され、前記画素領域
は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路は前
記第2TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前記第
1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置
が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in a channel direction. The 2 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having no electrical anisotropy in the channel direction, the pixel region is formed of the second TFT, the scanning line drive circuit is formed of the second TFT, and the signal There is provided a semiconductor device in which the line driving circuit includes the first TFT.
【0046】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方
向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成さ
れ、前記第2活性層は、チャネル方向の電気的異方性が
前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成さ
れ、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前記走
査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、前記信号線
駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴
とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in a channel direction. The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose electrical anisotropy in the channel direction is weaker than that of the first active layer, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed of the second TFT. A semiconductor device is provided in which the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0047】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒がチ
ャネル方向に延在し、短径方向の粒径が0.5〜100
μmであり長径方向の粒径が3〜10000μmである、
多結晶半導体によって形成され、前記第2活性層は、結
晶粒の粒径が0.01μm〜10μmである多結晶半導体
によって形成され、前記画素領域は前記第2TFTで構
成され、前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成さ
れ、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されて
いることを特徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
The first active layer has a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer. The first active layer has crystal grains extending in the channel direction and a grain size in the minor axis direction of 0. 5-100
μm and the particle diameter in the major axis direction is 3 to 10000 μm,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having a grain size of 0.01 μm to 10 μm, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed. Is provided with the second TFT, and the signal line drive circuit is provided with the first TFT.
【0048】前記走査線駆動回路の駆動周波数は、1k
Hz〜1MHzであり、前記信号線駆動回路の駆動周波
数は、100kHz〜100MHzであることが好まし
い。The driving frequency of the scanning line driving circuit is 1 k.
It is preferable that the frequency is from 1 Hz to 1 MHz, and the drive frequency of the signal line driving circuit is from 100 kHz to 100 MHz.
【0049】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエ
ネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯を
チャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成され
たものであって、前記第2活性層は半導体膜を加熱処理
により結晶化して形成されたものであって、前記画素領
域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路は
前記第1TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前記
第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装
置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer irradiates the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and the melt zone is used as a channel. The second active layer is formed by crystallizing by continuously scanning in a long direction, the second active layer is formed by crystallizing a semiconductor film by heat treatment, and the pixel region is formed by the second TFT. A semiconductor device is provided in which the scanning line drive circuit is configured by the first TFT, and the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0050】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエ
ネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯を
チャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成され
たものであって、前記第2活性層は半導体膜に金属元素
を添加して加熱処理により結晶化して形成されたもので
あって、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前
記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、前記信
号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを
特徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer irradiates the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and the melt zone is used as a channel. The second active layer is formed by crystallizing by continuously scanning in the long direction, wherein the second active layer is formed by adding a metal element to a semiconductor film and crystallizing by heat treatment. A semiconductor device is provided in which a pixel region is configured by the second TFT, the scanning line drive circuit is configured by the first TFT, and the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0051】前記エネルギービームは、連続発振レーザ
光であってもよい。The energy beam may be continuous wave laser light.
【0052】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエ
ネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯を
チャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成され
たものであって、前記第2活性層は半導体膜にパルス状
のエネルギービームを照射して結晶化して形成されたも
のであって、前記画素領域は前記第2TFTで構成さ
れ、前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されている
ことを特徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer irradiates the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and the melt zone is used as a channel. The second active layer is formed by crystallizing the semiconductor film by irradiating it with a pulsed energy beam, The pixel region is composed of the second TFT, the scanning line driving circuit is composed of the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0053】前記エネルギービームは、パルス発振レー
ザ光であってもよい。The energy beam may be pulsed laser light.
【0054】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチ
ャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒の形状がチャネル方向に異方
性を持たない多結晶半導体によって形成され、前記画素
領域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路
は前記第1TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前
記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体
装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grains have no anisotropy in the channel direction, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed of the first TFT. In addition, a semiconductor device is provided in which the signal line drive circuit includes the first TFT.
【0055】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチ
ャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒のチャネル方向の形状異方性
が前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成
され、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前記
走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、前記信号
線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特
徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grain shape anisotropy in the channel direction is weaker than that of the first active layer, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed. There is provided a semiconductor device including the first TFT and the signal line drive circuit including the first TFT.
【0056】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方
向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成さ
れ、前記第2活性層は、チャネル方向に電気的異方性を
有さない多結晶半導体によって形成され、前記画素領域
は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路は前
記第1TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前記第
1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置
が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in a channel direction. The 2 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having no electrical anisotropy in the channel direction, the pixel region is formed of the second TFT, the scanning line drive circuit is formed of the first TFT, and the signal There is provided a semiconductor device in which the line driving circuit includes the first TFT.
【0057】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方
向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成さ
れ、前記第2活性層は、チャネル方向の電気的異方性が
前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成さ
れ、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前記走
査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、前記信号線
駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴
とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit, and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
A first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer, wherein the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in a channel direction. The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose electrical anisotropy in the channel direction is weaker than that of the first active layer, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed of the first TFT. A semiconductor device is provided in which the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
【0058】本発明によって、画素領域と、走査線駆動
回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する
第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒がチ
ャネル方向に延在し、短径方向の粒径が0.5〜100
μmであり長径方向の粒径が3〜10000μmである多
結晶半導体によって形成され、前記第2活性層は、結晶
粒の粒径が0.01μm〜10μmである多結晶半導体に
よって形成され、前記画素領域は前記第2TFTで構成
され、前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成さ
れ、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されて
いることを特徴とする半導体装置が提供される。According to the present invention, the pixel region, the scanning line driving circuit and the signal line driving circuit are provided on the same substrate,
The first active layer has a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer. The first active layer has crystal grains extending in the channel direction and a grain size in the minor axis direction of 0. 5-100
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having a grain diameter of 0.01 μm to 10 μm, and the second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having a grain diameter of 0.01 μm to 10 μm. A semiconductor device is provided in which a region is formed by the second TFT, the scanning line drive circuit is formed by the first TFT, and the signal line drive circuit is formed by the first TFT.
【0059】前記走査線駆動回路の駆動周波数は、10
kHz〜1MHzであり、前記信号線駆動回路の駆動周
波数は、100kHz〜100MHzであることが好ま
しい。The driving frequency of the scanning line driving circuit is 10
It is preferable that the frequency is from 1 kHz to 1 MHz, and the drive frequency of the signal line driving circuit is from 100 kHz to 100 MHz.
【0060】前記半導体装置には、メモリが、前記画素
領域と同一の基板上に設けられ、前記メモリは前記第1
TFTで構成されていてもよい。In the semiconductor device, a memory is provided on the same substrate as the pixel region, and the memory is the first memory.
It may be composed of a TFT.
【0061】前記メモリはSRAMであり、該SRAM
の読み出しサイクル時間は200nsec以下であって
もよい。The memory is an SRAM, and the SRAM
The read cycle time may be 200 nsec or less.
【0062】前記メモリはDRAMであり、該DRAM
の読み出しサイクル時間は1μsec以下であってもよ
い。The memory is a DRAM, and the DRAM
The read cycle time may be 1 μsec or less.
【0063】前記半導体装置には、CPUが、前記画素
領域と同一の基板上に設けられ、前記CPUは前記第1
TFTで構成されていてもよい。In the semiconductor device, a CPU is provided on the same substrate as the pixel region, and the CPU has the first
It may be composed of a TFT.
【0064】前記CPUの動作周波数は5MHz以上で
あることが好ましい。The operating frequency of the CPU is preferably 5 MHz or higher.
【0065】前記半導体装置には、画像処理回路が、前
記画素領域と同一の基板上に設けられ、前記画像処理回
路は前記第1TFTで構成されていてもよい。In the semiconductor device, an image processing circuit may be provided on the same substrate as the pixel region, and the image processing circuit may be composed of the first TFT.
【0066】前記画像処理回路の動作周波数は5MHz
以上であることが好ましい。The operating frequency of the image processing circuit is 5 MHz.
The above is preferable.
【0067】前記半導体装置には、DSPが、前記画素
領域と同一の基板上に設けられ、前記DSPは前記第1
TFTで構成されていてもよい。In the semiconductor device, a DSP is provided on the same substrate as the pixel area, and the DSP is the first substrate.
It may be composed of a TFT.
【0068】前記画像処理回路の動作周波数は5MHz
以上であることが好ましい。The operating frequency of the image processing circuit is 5 MHz.
The above is preferable.
【0069】前記半導体装置には、タイミング発生回路
が、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、前記タイ
ミング発生回路は前記第1TFTで構成されていてもよ
い。In the semiconductor device, the timing generation circuit may be provided on the same substrate as the pixel region, and the timing generation circuit may be composed of the first TFT.
【0070】前記絶縁表面を有する基板とは、プラスチ
ック基板、ガラス基板あるいは石英基板のうちのいずれ
か一つであってもよい。The substrate having an insulating surface may be any one of a plastic substrate, a glass substrate and a quartz substrate.
【0071】前記第1TFTによって構成される回路の
面積は、前記基板の面積の50%以下であることが好ま
しい。The area of the circuit constituted by the first TFT is preferably 50% or less of the area of the substrate.
【0072】前記第1TFTによって構成される回路
は、1〜10個の長方形領域内に構成され、前記長方形
領域全体の面積は、前記基板の面積の50%以下である
ことが好ましい。It is preferable that the circuit formed by the first TFT is formed within 1 to 10 rectangular areas, and the total area of the rectangular areas is 50% or less of the area of the substrate.
【0073】前記半導体装置は液晶表示装置であっても
よい。The semiconductor device may be a liquid crystal display device.
【0074】前記半導体装置は発光装置であってもよ
い。The semiconductor device may be a light emitting device.
【0075】前記半導体装置は、ゲーム機、ビデオカメ
ラ、頭部取り付け型のディスプレイ、DVDプレーヤ
ー、パーソナルコンピュータ、携帯電話、カーオーディ
オから選ばれた一つであってもよい。The semiconductor device may be one selected from a game machine, a video camera, a head-mounted display, a DVD player, a personal computer, a mobile phone, and a car audio.
【0076】[0076]
【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の表示部
を有する半導体装置の代表的な形態として、アクティブ
マトリクス型の半導体表示装置を例にとって説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) As a typical form of a semiconductor device having a display portion of the present invention, an active matrix type semiconductor display device will be described as an example.
【0077】図2に示すのは、本発明のアクティブマト
リクス型半導体表示装置を上から見たときの構成図であ
る。図2において、アクティブマトリクス型半導体表示
装置は、基板201上に形成された画素領域202、走
査線駆動回路204、信号線駆動回路203、配線20
5、およびFPC206によって構成されている。FIG. 2 is a block diagram of the active matrix semiconductor display device of the present invention when viewed from above. 2, the active matrix semiconductor display device includes a pixel region 202 formed on a substrate 201, a scanning line driving circuit 204, a signal line driving circuit 203, and a wiring 20.
5 and the FPC 206.
【0078】アクティブマトリクス型半導体表示装置の
動作を簡単に説明する。The operation of the active matrix semiconductor display device will be briefly described.
【0079】信号線駆動回路203は画像信号、クロッ
ク信号、スタートパルスを、走査線駆動回路204はク
ロック信号とスタートパルスを、外部よりFPC206
を介してそれぞれ受け取り、画素領域202において画
像を表示する。The signal line driving circuit 203 receives the image signal, the clock signal and the start pulse, and the scanning line driving circuit 204 receives the clock signal and the start pulse from the outside by the FPC 206.
Respectively, and display an image in the pixel area 202.
【0080】画素領域は、複数の信号線と複数の走査線
が交差するように配置されており、信号線と走査線との
各交点に、それぞれ画素TFTが配置されている。画素
TFTのゲート電極には走査線が、ソース電極またはド
レイン電極の一方には信号線が接続されており、ソース
電極またはドレイン電極の残る一方に液晶素子が接続さ
れている。In the pixel region, a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines are arranged so as to intersect with each other, and pixel TFTs are arranged at respective intersections of the signal lines and the scanning lines. A scanning line is connected to the gate electrode of the pixel TFT, a signal line is connected to one of the source electrode or the drain electrode, and a liquid crystal element is connected to the remaining one of the source electrode or the drain electrode.
【0081】各画素における表示動作について述べる。
走査線が選択されると、選択された走査線に接続される
画素TFTがオン状態となる。その間に画素TFTに接
続された信号線にデータが入力されると、その信号線の
電位が液晶素子に印加され、液晶素子は印加された電圧
に応じて光の透過率を変化させる。こうして、各画素に
おける輝度が決定し表示が行なわれる。The display operation in each pixel will be described.
When a scanning line is selected, the pixel TFT connected to the selected scanning line is turned on. When data is input to the signal line connected to the pixel TFT during that time, the potential of the signal line is applied to the liquid crystal element, and the liquid crystal element changes the light transmittance according to the applied voltage. In this way, the brightness in each pixel is determined and display is performed.
【0082】一つの画像は、全ての走査線が順に選択さ
れることによって形成される。また、各走査線が選択さ
れている期間には、全ての信号線に順次、または一斉に
データが入力され、選択された行に画像データが入力さ
れる。一つの画像が表示される期間を1フレームとい
い、毎秒60フレーム以上であることが好ましい。One image is formed by sequentially selecting all the scanning lines. Further, while each scanning line is selected, data is input to all signal lines sequentially or all at once, and image data is input to the selected row. A period in which one image is displayed is called one frame, and preferably 60 frames per second or more.
【0083】上述した動作方法によると、画素数が決ま
れば、駆動回路に必要なおよその駆動周波数が決まるこ
とになる。例えば、カラーVGA規格では、画素数は6
40×480×RGBであるから、60フレーム/秒で
動作するとして、一本の走査線を選択する期間はおよそ
Tg=1/60/480sec=35μsecとなる。また、
画像データの取り込みを1クロックあたりRGB×1画
素分とすると、1クロックはTd=Tg/640sec=
54nsec程度としなければならない。なお、画素にデー
タを入力する時間は、線順次駆動では、一本の走査線を
選択する期間(Tg=35μsec)程度となる。According to the operation method described above, once the number of pixels is determined, the approximate drive frequency required for the drive circuit is determined. For example, in the color VGA standard, the number of pixels is 6
Since it is 40 × 480 × RGB, assuming that it operates at 60 frames / sec, the period for selecting one scanning line is approximately Tg = 1/60/480 sec = 35 μsec. Also,
Assuming that the image data is captured in RGB × 1 pixel per clock, 1 clock is Td = Tg / 640 sec =
It should be about 54 nsec. Note that the time for inputting data to the pixel is about a period (Tg = 35 μsec) for selecting one scanning line in line-sequential driving.
【0084】実際の動作周波数は、画像データの分割
数、フレーム周波数、帰線期間等に依存するが、画素お
よび走査線駆動回路は、1〜100kHzの周波数で動
作し、信号線駆動回路は、0.1〜100MHzの周波
数で動作することが要求される。The actual operating frequency depends on the number of divisions of the image data, the frame frequency, the blanking period, etc., but the pixel and scanning line driving circuits operate at a frequency of 1 to 100 kHz, and the signal line driving circuit It is required to operate at a frequency of 0.1-100 MHz.
【0085】なお、ここでは液晶表示装置の場合の説明
を行った。EL層に代表される発光層を有する表示装置
では、駆動方法は多少異なるが、一つの画像は、全ての
走査線が順に選択されることによって形成されること、
各走査線が選択されている期間には全ての信号線に順
次、または一斉にデータが入力され、選択された行に画
像データが入力されるという方式は共通である。従っ
て、駆動周波数に関しても同様な考え方を適用すること
ができる。The case of the liquid crystal display device has been described here. In a display device having a light emitting layer represented by an EL layer, a driving method is slightly different, but one image is formed by sequentially selecting all scanning lines,
A common method is that data is input to all signal lines sequentially or all at once while each scanning line is selected, and image data is input to the selected row. Therefore, the same idea can be applied to the drive frequency.
【0086】実施の形態1では、このような動作周波数
の考察に基づいて、高速動作が必要となる信号線駆動回
路203を含む領域に、高移動度TFT作製プロセスを
適用した場合を示す。つまり、図2において、第1の領
域207にのみ連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶
化の方法を適用する。なお、第1の領域を除く領域につ
いては、公知の活性層形成技術を用いれば良い。In the first embodiment, based on such consideration of the operating frequency, the case where the high-mobility TFT manufacturing process is applied to the region including the signal line driving circuit 203 which requires high-speed operation is shown. That is, in FIG. 2, the method of crystallizing a semiconductor film using a continuous wave laser is applied only to the first region 207. A known active layer forming technique may be used for the regions other than the first region.
【0087】図2において、第1の領域207は、基板
201の30%以下(好ましくは10%以下)にするこ
とが可能であり、連続発振レーザプロセスに要する時間
は、基板全体に対して連続発振レーザプロセスを行なう
場合と比較して、およそ30%以下(好ましくは10%
以下)にすることが可能となる。In FIG. 2, the first region 207 can be 30% or less (preferably 10% or less) of the substrate 201, and the time required for the continuous wave laser process is continuous with respect to the entire substrate. Approximately 30% or less (preferably 10%) as compared with the case of performing an oscillation laser process
The following can be set.
【0088】実施の形態1では、律速となる信号線駆動
回路を含む第1の領域207に、高移動度TFT作製プ
ロセスを用いることによって、装置全体の高速動作を達
成したアクティブマトリクス型の半導体表示装置を実現
している。また、連続発振レーザを用いた結晶化プロセ
スを用いているにもかかわらず、高スループットを実現
している。In the first embodiment, the active matrix semiconductor display in which the high speed operation of the entire device is achieved by using the high mobility TFT manufacturing process in the first region 207 including the signal line driving circuit which becomes the rate controlling The device is realized. In addition, high throughput is achieved despite the use of a crystallization process using a continuous wave laser.
【0089】なお、実施の形態1では、信号線駆動回路
を含む領域に高移動度のTFTを作製するプロセスを適
用したが、もちろん、走査線駆動回路を含む領域に適用
しても構わないし、画素を含む領域に適用しても構わな
い。特に、全てのTFTを含む領域に対して高移動度の
TFTを作製するプロセスを適用する場合であっても、
基板全体に対して適用する場合と比較してスループット
は向上するため好ましい。In the first embodiment, the process of manufacturing the TFT having high mobility is applied to the region including the signal line driving circuit, but of course, it may be applied to the region including the scanning line driving circuit. It may be applied to a region including pixels. In particular, even when applying a process of manufacturing a TFT having high mobility to a region including all TFTs,
Throughput is preferable as compared with the case of applying to the entire substrate.
【0090】(実施の形態2)本発明の表示部を有する
半導体装置の代表的な形態として、表示部を有する半導
体装置を例にとって説明する。(Second Embodiment) A semiconductor device having a display portion will be described as an example of a typical embodiment of a semiconductor device having a display portion of the present invention.
【0091】図1に示すのは、本発明の表示部を有する
半導体装置を上から見たときの構成図である。図1にお
いて、表示部を有する半導体装置は、基板101上に形
成された半導体表示部102、第1の制御回路112、
第2の制御回路113、CPU114、第1のメモリ1
15、第2のメモリ116、入出力端子111によって
構成されている。また、半導体表示部102は、画素領
域119、信号線駆動回路117、走査線駆動回路11
8によって構成されている。FIG. 1 is a structural view of a semiconductor device having a display portion of the present invention when viewed from above. In FIG. 1, a semiconductor device having a display portion includes a semiconductor display portion 102 formed over a substrate 101, a first control circuit 112,
Second control circuit 113, CPU 114, first memory 1
15, the second memory 116, and the input / output terminal 111. Further, the semiconductor display unit 102 includes a pixel region 119, a signal line driving circuit 117, and a scanning line driving circuit 11.
It is composed of 8.
【0092】図1に示した半導体装置は、画像データを
取り込み、または作成して、画像データの加工とフォー
マット変換を行い、画像を表示する装置である。ブロッ
ク構成は図21に示したブロック図と同等であり、動作
および機能に関しては図21で説明した通りであるの
で、ここでは説明を省略する。The semiconductor device shown in FIG. 1 is a device for capturing or creating image data, processing the image data and converting the format, and displaying the image. The block configuration is the same as the block diagram shown in FIG. 21, and the operation and function are the same as those described with reference to FIG. 21, so description thereof will be omitted here.
【0093】各回路ブロックの動作周波数については、
個々の半導体装置に依存するため一概には言えないが、
CPUの動作周波数に同期して他の回路ブロックも動作
するのが通常である。従って、CPU114およびバス
につながる各回路ブロックの動作周波数を改善すること
が好ましい。Regarding the operating frequency of each circuit block,
Although it cannot be generally stated because it depends on the individual semiconductor device,
Other circuit blocks normally operate in synchronization with the operating frequency of the CPU. Therefore, it is preferable to improve the operating frequency of each circuit block connected to the CPU 114 and the bus.
【0094】そのため、実施の形態2では、CPU11
4およびバスにつながる第1の制御回路112、第2の
制御回路113、第1のメモリ115、第2のメモリ1
16と、信号線駆動回路117とに高移動度TFTの作
製プロセスを適用する。つまり、図1において、第1の
領域103にのみ連続発振レーザを用いた半導体活性層
の結晶化の方法を適用する。なお、第1の領域を除く領
域については、公知の活性層形成技術を用いれば良い。Therefore, in the second embodiment, the CPU 11
4 and the first control circuit 112 connected to the bus, the second control circuit 113, the first memory 115, the second memory 1
16 and the signal line driver circuit 117, a manufacturing process of a high mobility TFT is applied. That is, in FIG. 1, the method of crystallizing the semiconductor active layer using the continuous wave laser is applied only to the first region 103. A known active layer forming technique may be used for the regions other than the first region.
【0095】図1において、第1の領域103は、基板
の50%以下(好ましくは30%以下)にすることが可
能であり、連続発振レーザプロセスに要する時間は、基
板全体に対して連続発振レーザプロセスを行う場合と比
較して、およそ50%以下(好ましくは30%以下)と
することが可能となる。In FIG. 1, the first region 103 can be 50% or less (preferably 30% or less) of the substrate, and the time required for the continuous oscillation laser process is continuous oscillation for the entire substrate. Compared with the case of performing the laser process, it is possible to set the amount to about 50% or less (preferably 30% or less).
【0096】また、連続発振レーザを用いた半導体活性
層の結晶化を適用する領域は、スループットの観点から
は、なるべく局在していることが好ましい。図1に示し
た構成では、信号線駆動回路と走査線駆動回路の位置を
入れ換えることが可能であるが、高速動作を必要とする
信号線駆動回路を、CPU114およびバスにつながる
第1の制御回路112、第2の制御回路113、第1の
メモリ115、第2のメモリ116の近くに配置するこ
とによって、第1の領域を基板上に局在させている。From the viewpoint of throughput, it is preferable that the region to which the crystallization of the semiconductor active layer using the continuous wave laser is applied is localized as much as possible. In the configuration shown in FIG. 1, the positions of the signal line driver circuit and the scanning line driver circuit can be interchanged, but the signal line driver circuit that requires high-speed operation is connected to the CPU 114 and the first control circuit connected to the bus. The first region is localized on the substrate by being arranged in the vicinity of 112, the second control circuit 113, the first memory 115, and the second memory 116.
【0097】このように配置することによって、連続発
振レーザ光の照射位置を基板の全面に移動させる必要が
なく、同じ面積で基板上に散在する複数の領域に連続発
振レーザを照射する場合と比較して、結晶化に要する時
間を短縮することが可能となる。By arranging in this way, it is not necessary to move the irradiation position of the continuous wave laser beam over the entire surface of the substrate, and compared with the case where the continuous wave laser beam is irradiated to a plurality of regions having the same area and scattered on the substrate. As a result, the time required for crystallization can be shortened.
【0098】このように、連続発振レーザ光の照射位置
は、基板上に局在していることが好ましい。また、連続
発振レーザ光あるいは基板の移動は単純であることが好
ましく、連続発振レーザ光の照射領域は、長方形である
ことが好ましい。つまり、連続発振レーザ光の照射領域
は、長方形で表される数個(好ましくは1〜10個)の
領域であることが好ましい。As described above, the irradiation position of continuous wave laser light is preferably localized on the substrate. Further, the continuous wave laser light or the movement of the substrate is preferably simple, and the continuous wave laser light irradiation region is preferably rectangular. That is, it is preferable that the continuous wave laser beam irradiation region is a region (preferably 1 to 10) represented by a rectangle.
【0099】実施の形態2では、高速動作が要求される
CPU114を含むシステムを含む第1の領域103
に、高移動度TFT作製プロセスを用いることによっ
て、装置全体の高速動作を達成した半導体装置を実現し
た。また、第1の領域の基板に占める割合を減らすこと
によって、連続発振レーザを用いた結晶化プロセスを用
いているにもかかわらず、高スループットを実現した。In the second embodiment, the first area 103 including the system including the CPU 114 which is required to operate at high speed.
In addition, by using a high-mobility TFT manufacturing process, a semiconductor device achieving high-speed operation of the entire device was realized. In addition, by reducing the ratio of the first region to the substrate, high throughput was realized despite using a crystallization process using a continuous wave laser.
【0100】なお、実施の形態2では、CPU114、
第1の制御回路112、第2の制御回路113、第1の
メモリ115、第2のメモリ116および信号線駆動回
路117を含む領域に高移動度のTFTを作製するプロ
セスを適用したが、回路ブロックの構成によっては、同
じ周波数で動作する場合であっても、TFTに要求され
る特性が異なってくる。In the second embodiment, the CPU 114,
A process of manufacturing a high mobility TFT was applied to a region including the first control circuit 112, the second control circuit 113, the first memory 115, the second memory 116, and the signal line driver circuit 117. Depending on the block configuration, the characteristics required for the TFT differ even when operating at the same frequency.
【0101】例えば、特にCPU114、第1の制御回
路112、第1のメモリ115を構成するTFTに特に
高特性が要求される場合には、それらを含む領域のみに
高移動度のTFTを作製するプロセスを適用することも
有効である。For example, when particularly high characteristics are required for the TFTs forming the CPU 114, the first control circuit 112, and the first memory 115, the TFTs having high mobility are formed only in the region including them. Applying the process is also effective.
【0102】そのような場合においても、連続発振レー
ザによる活性層の結晶化時間が短縮されるように、CP
U114、第1の制御回路112、第1のメモリ115
の配置方法を工夫することが好ましい。そのような例
を、図22に示す。Even in such a case, the CP is controlled so that the crystallization time of the active layer by the continuous wave laser is shortened.
U114, first control circuit 112, first memory 115
It is preferable to devise the arrangement method of. Such an example is shown in FIG.
【0103】もちろん、第1の領域だけでなく、走査線
駆動回路を含む領域、あるいは画素を含む領域に高移動
度のTFTを作製するプロセスを適用しても構わない。
特に、全てのTFTを含む領域に対して高移動度のTF
Tを作製するプロセスを適用する場合であっても、基板
全体に対して適用する場合と比較してスループットは上
昇するため好ましい。Of course, not only the first region, but a process of manufacturing a TFT having high mobility may be applied to a region including a scanning line driving circuit or a region including pixels.
Especially, TF with high mobility for the area including all TFTs.
Even when the process of producing T is applied, the throughput is increased as compared with the case of applying it to the entire substrate, which is preferable.
【0104】なお、本実施の形態では、CPUやメモリ
といった大まかな回路ブロックに分割をしているが、本
発明はこれに限らない。回路ブロックとして、レジスタ
や分周回路といったより小さな回路構成を扱っても良
い。そして、そのような小さなブロックに対して連続発
振レーザを用いた結晶化プロセスの適用を選択しても良
い。In this embodiment, the circuit is divided into rough circuit blocks such as a CPU and a memory, but the present invention is not limited to this. As the circuit block, a smaller circuit configuration such as a register or a frequency dividing circuit may be handled. Then, application of a crystallization process using a continuous wave laser may be selected for such a small block.
【0105】また、CPUやメモリといった大きな回路
ブロックに対して、連続発振レーザを用いた結晶化プロ
セスを適用する場合には、必ずしもその全面に適用する
必要はない。回路ブロック内で相対的に動作周波数の高
い領域のみに選択的に適用することも可能である。When the crystallization process using the continuous wave laser is applied to a large circuit block such as a CPU or a memory, it is not always necessary to apply it to the entire surface. It is also possible to selectively apply only to a region where the operating frequency is relatively high in the circuit block.
【0106】以下に本発明の実施例を示す。Examples of the present invention will be shown below.
【0107】[0107]
【実施例】[実施例1]本実施例では、基板上の任意の
領域にレーザ光の照射を行う方法について図6および図
20を用いて説明する。[Embodiment 1] In this embodiment, a method for irradiating an arbitrary region on a substrate with laser light will be described with reference to FIGS. 6 and 20.
【0108】図6には、線状ビームを形成し、基板に照
射する装置の概略が示されている。FIG. 6 shows an outline of an apparatus for forming a linear beam and irradiating it on a substrate.
【0109】レーザ601から射出されたレーザ光は、
ミラー602を経由して、凸レンズ603に入射する。
ここで、レーザ601は連続発振またはパルス発振の固
体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザのいずれで
もよい。本実施例では、連続発振YAGレーザを用い
る。レーザ601から発振されるレーザ光は非線形光学
素子により高調波に変換してもよい。また、レーザ60
1とミラー602との間、またはミラー602と凸レン
ズ603との間にビームエキスパンダーを設置して長尺
方向および短尺方向ともにそれぞれ所望の大きさに拡大
してもよい。ビームエキスパンダーはレーザから射出さ
れたレーザ光の形状が小さい場合に特に有効である。ま
た、ミラーは設置しなくても良いし、複数設置してもよ
い。The laser light emitted from the laser 601 is
The light enters the convex lens 603 via the mirror 602.
Here, the laser 601 may be a continuous wave or pulsed solid-state laser, a gas laser, or a metal laser. In this embodiment, a continuous wave YAG laser is used. The laser light emitted from the laser 601 may be converted into a harmonic by a non-linear optical element. Also, the laser 60
A beam expander may be installed between the mirror 1 and the mirror 602 or between the mirror 602 and the convex lens 603 to expand the beam to a desired size in each of the long and short directions. The beam expander is particularly effective when the shape of the laser light emitted from the laser is small. Further, the mirror may not be installed, or a plurality of mirrors may be installed.
【0110】レーザ光は凸レンズ603に対して斜めに
入射させる。このようにすることで、非点収差などの収
差により焦点位置がずれ、照射面またはその近傍におい
て線状ビーム606を形成することができる。なお、凸
レンズ603は合成石英ガラス製とすれば、高い透過率
が得られるので望ましい。また、凸レンズは球面収差を
補正した非球面レンズとするのが望ましい。非球面レン
ズを用いれば、集光性がよくなり、アスペクト比の向上
やエネルギー密度の分布が向上する。The laser light is obliquely incident on the convex lens 603. By doing so, the focal position shifts due to aberrations such as astigmatism, and the linear beam 606 can be formed on the irradiation surface or in the vicinity thereof. It is preferable that the convex lens 603 is made of synthetic quartz glass because a high transmittance can be obtained. Further, it is desirable that the convex lens is an aspherical lens whose spherical aberration is corrected. If an aspherical lens is used, the light-collecting property is improved, the aspect ratio is improved, and the energy density distribution is improved.
【0111】なお、ここでいう「線状」は、厳密な意味
で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大
きい長方形もしくは長楕円形を意味する。例えば、アス
ペクト比が2以上(好ましくは10〜10000)のも
の指す。なお、線状とするのは被照射体に対して十分な
アニールを行うためのエネルギー密度を確保するためで
ある。なお、線状ビームとは厳密に線状である必要はな
い。The term "linear" as used herein does not mean "line" in a strict sense, but means a rectangle or a long ellipse having a large aspect ratio. For example, the aspect ratio is 2 or more (preferably 10 to 10,000). The linear shape is provided to ensure an energy density for performing sufficient annealing on the irradiation target. The linear beam does not have to be strictly linear.
【0112】そして、このようにして形成される線状ビ
ーム606を照射しながら、例えば607で示す方向ま
たは608で示す方向に被照射体604に対して相対的
に移動することで、被照射体604において所望の領域
または全面を照射することができる。Then, while irradiating the linear beam 606 formed in this way, by moving relative to the irradiation object 604 in the direction indicated by 607 or the direction indicated by 608, the irradiation object is irradiated. At 604, the desired area or entire surface can be illuminated.
【0113】そして、このようにして形成される線状ビ
ームを照射しながら、例えば607で示す方向または6
08で示す方向に被照射体604に対して相対的に移動
することで、被照射体604において所望の領域に照射
することができる。レーザを基盤に照射ときの様子を図
20に示す。レーザ照射領域609上に描かれた矢印
は、照射レーザの軌跡を表す。Then, while irradiating the linear beam thus formed, for example, the direction indicated by 607 or 6
By moving relative to the irradiated body 604 in the direction indicated by 08, a desired region of the irradiated body 604 can be irradiated. FIG. 20 shows how the laser is applied to the base. The arrow drawn on the laser irradiation region 609 represents the locus of the irradiation laser.
【0114】なお、レーザを生成する光学系は他の公知
のものでもよい。
[実施例2]本実施例では、本発明の半導体装置におい
て、高移動度TFTの作製プロセスに用いられる、連続
発振レーザを用いた半導体膜の結晶化の方法について述
べる。The optical system for generating the laser may be another known one. [Embodiment 2] In this embodiment, a method of crystallizing a semiconductor film using a continuous wave laser used in a manufacturing process of a high mobility TFT in a semiconductor device of the present invention will be described.
【0115】ガラス基板上に下地膜として、プラズマC
VD法により酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O
=59%、N=7%、H=2%)400nmを形成し
た。続いて、前記下地膜上に半導体膜として、プラズマ
CVD法により非晶質珪素膜150nmを形成した。そ
して、500℃で3時間の熱処理を行って、半導体膜が
含有する水素を放出させた後、レーザアニール法により
半導体膜の結晶化を行った。Plasma C is used as a base film on a glass substrate.
Silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O
= 59%, N = 7%, H = 2%) 400 nm. Subsequently, an amorphous silicon film of 150 nm was formed as a semiconductor film on the base film by a plasma CVD method. Then, heat treatment was performed at 500 ° C. for 3 hours to release hydrogen contained in the semiconductor film, and then the semiconductor film was crystallized by a laser annealing method.
【0116】レーザアニ-ル法に用いるレーザとして
は、連続発振のYVO4レーザを用いた。レーザアニー
ル法の条件は、レーザ光としてYVO4レーザの第2高
調波(波長532nm)を用いた。レーザ光を光学系に
より所定の形状のビームとして、基板表面上に形成した
半導体膜を照射した。As the laser used in the laser annealing method, a continuous wave YVO 4 laser was used. As the condition of the laser annealing method, the second harmonic (wavelength 532 nm) of the YVO 4 laser was used as the laser light. The semiconductor film formed on the substrate surface was irradiated with laser light as a beam having a predetermined shape by an optical system.
【0117】また、レーザ光を基板表面上に形成した半
導体膜に照射する際に用いる光学系としては、実施例1
で説明した光学系(図6参照)を用いた。The optical system used for irradiating the semiconductor film formed on the surface of the substrate with the laser light is the same as in Example 1.
The optical system (see FIG. 6) described in 1. was used.
【0118】本実施例では、凸レンズに対するレーザ光
の入射角φを約20°として200μm×50μmの楕
円状ビームを形成し、ガラス基板105を50cm/s
の速度で移動させながら照射して、半導体膜の結晶化を
行った。In this embodiment, the incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens is set to about 20 ° to form an elliptical beam of 200 μm × 50 μm and the glass substrate 105 is set to 50 cm / s.
The semiconductor film was crystallized by irradiation while moving at a speed of.
【0119】また、楕円状ビームの相対的な走査方向
は、楕円状ビームの長軸に垂直な方向とした。The relative scanning direction of the elliptical beam was set to the direction perpendicular to the major axis of the elliptical beam.
【0120】このようにして得られた結晶性半導体膜に
セコエッチングを行って、SEMにより1万倍にて表面
を観察した結果を図7に示す。なお、セコエッチングに
おけるセコ液はHF:H2O=2:1に添加剤としてK2
Cr2O7を用いて作製されるものである。図7は、図中
の矢印で示す方向にレーザ光を相対的に走査させて得ら
れたものである。レーザ光の走査方向に平行に大粒径の
結晶粒が形成されている様子がわかる。つまり、レーザ
光の走査方向に対して延在するように結晶成長がなされ
る。The crystalline semiconductor film thus obtained was subjected to Secco etching, and the surface was observed by SEM at 10,000 times. The results are shown in FIG. The Secco solution for Secco etching is HF: H 2 O = 2: 1 and K 2 as an additive.
It is produced using Cr 2 O 7 . FIG. 7 is obtained by relatively scanning the laser beam in the direction indicated by the arrow in the figure. It can be seen that large-sized crystal grains are formed parallel to the scanning direction of the laser light. That is, the crystal is grown so as to extend in the scanning direction of the laser light.
【0121】このように、本実施例の手法を用いて結晶
化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されてい
る。そのため、前記半導体膜を半導体活性層として用い
てTFTを作製すると、前記TFTのチャネル形成領域
に含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。
また、個々の結晶粒の内部は実質的に単結晶と見なせる
結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたトラン
ジスタと同等の高いモビリティ(電界効果移動度)を得
ることも可能である。As described above, large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized by the method of this embodiment. Therefore, when a TFT is manufactured using the semiconductor film as a semiconductor active layer, the number of crystal grain boundaries included in the channel formation region of the TFT can be reduced.
In addition, since the inside of each crystal grain has crystallinity that can be regarded as a substantially single crystal, high mobility (field effect mobility) similar to that of a transistor including a single crystal semiconductor can be obtained.
【0122】さらに、TFTを、そのキャリアの移動方
向が、形成された結晶粒の延在する方向と揃うように配
置すれば、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減
らすことができる。そのため、オン電流値(TFTがオ
ン状態にある時に流れるドレイン電流値)、オフ電流値
(TFTがオフ状態にある時に流れるドレイン電流
値)、しきい値電圧、S値及び電界効果移動度のバラツ
キを低減することも可能となり、電気的特性は著しく向
上する。Further, by disposing the TFT so that the carrier moving direction is aligned with the extending direction of the formed crystal grains, the number of times the carriers cross the crystal grain boundaries can be extremely reduced. Therefore, variations in the on-current value (the drain current value that flows when the TFT is in the on state), the off current value (the drain current value that flows when the TFT is in the off state), the threshold voltage, the S value, and the field effect mobility. Can be reduced, and the electrical characteristics are significantly improved.
【0123】なお、半導体膜の広い範囲に楕円状ビーム
606を照射するため、楕円状ビーム606をその長軸
に垂直な方向に走査して半導体膜に照射する動作(以
下、スキャンと表記する)を、複数回行っている。ここ
で、1回のスキャン毎に、楕円状ビーム606の位置
は、その長軸に平行な方向にずらされる。また、連続す
るスキャン間では、その走査方向を逆にする。ここで、
連続する2回のスキャンにおいて、一方を往路のスキャ
ン、もう一方を復路のスキャンと呼ぶことにする。In order to irradiate the elliptical beam 606 over a wide area of the semiconductor film, the operation of irradiating the semiconductor film by scanning the elliptical beam 606 in the direction perpendicular to its major axis (hereinafter referred to as scanning). Have been done multiple times. Here, the position of the elliptical beam 606 is shifted in a direction parallel to the major axis of each scan. Further, the scanning direction is reversed between successive scans. here,
In two consecutive scans, one is called a forward scan and the other is called a backward scan.
【0124】楕円状ビーム606の位置を、1回のスキ
ャン毎にその長軸に平行な方向にずらす大きさを、ピッ
チdと表現する。また、往路のスキャンにおいて、図7
に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕
円状ビーム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D
1と表記する。復路のスキャンにおいて、図7に示した
ような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕円状ビー
ム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D2と表記
する。また、D1とD2の平均値を、Dとする。The size of shifting the position of the elliptical beam 606 in the direction parallel to the long axis for each scan is expressed as the pitch d. In addition, in the forward scan, FIG.
The length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region where the crystal grains of large grain size as shown in FIG.
Notated as 1. In the backward scan, the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region where the crystal grains of large grain size as shown in FIG. 7 are formed is denoted by D2. The average value of D1 and D2 is D.
【0125】このとき、オーバーラップ率RO.L[%]
を式(1)で定義する。At this time, the overlap rate R OL [%]
Is defined by equation (1).
【0126】 RO.L=(1−d/D)×100・・・式(1)R OL = (1−d / D) × 100 Equation (1)
【0127】本実施例では、オーバーラップ率RO.Lを
0[%]とした。In this embodiment, the overlap ratio R OL is set to 0 [%].
【0128】[実施例3]本実施例では、本発明の半導
体装置において、高移動度TFTの作製プロセスに用い
られる、連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化の方
法について、実施例2とは異なる例を示す。[Embodiment 3] In this embodiment, a semiconductor film crystallization method using a continuous wave laser used in the manufacturing process of the high mobility TFT in the semiconductor device of the present invention is described as Embodiment 2. Shows a different example.
【0129】半導体膜として非晶質珪素膜を形成するま
での工程は、実施例2と同様である。その後、特開平7
−183540号公報に記載された方法を利用し、前記
半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液
(重量換算濃度5ppm、体積10ml)を塗布し、5
00℃の窒素雰囲気で1時間、550℃の窒素雰囲気で
12時間の熱処理を行った。続いて、レーザアニール法
により、半導体膜の結晶性の向上を行った。The steps up to the formation of the amorphous silicon film as the semiconductor film are the same as in the second embodiment. After that, JP-A-7
Using the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 183540, a nickel acetate aqueous solution (concentration in weight: 5 ppm, volume: 10 ml) is applied onto the semiconductor film by spin coating, and 5
Heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere of 00 ° C. for 1 hour and in a nitrogen atmosphere of 550 ° C. for 12 hours. Subsequently, the crystallinity of the semiconductor film was improved by a laser annealing method.
【0130】レーザアニール法に用いるレーザとして
は、連続発振のYVO4レーザを用いた。レーザアニー
ル法の条件は、レーザ光としてYVO4レーザの第2高
調波(波長532nm)を用い、図6で示した光学系に
おける凸レンズ103に対するレーザ光の入射角φを約
20°として、200μm×50μmの楕円状ビームを
形成した。ガラス基板105を50cm/sの速度で移
動させながら、前記楕円状ビームを照射して、半導体膜
の結晶性の向上を行った。As the laser used in the laser annealing method, a continuous wave YVO 4 laser was used. The condition of the laser annealing method is 200 μm × when the second harmonic (wavelength 532 nm) of the YVO 4 laser is used as the laser beam and the incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens 103 in the optical system shown in FIG. 6 is about 20 °. An elliptical beam of 50 μm was formed. The crystallinity of the semiconductor film was improved by irradiating the elliptical beam while moving the glass substrate 105 at a speed of 50 cm / s.
【0131】なお、楕円状ビーム606の相対的な走査
方向は、楕円状ビーム606の長軸に垂直な方向とし
た。The relative scanning direction of the elliptical beam 606 was set to the direction perpendicular to the major axis of the elliptical beam 606.
【0132】このようにして得られた結晶性半導体膜に
セコエッチングを行って、SEMにより1万倍にて表面
を観察した。その結果を図8に示す。図8は、図中の矢
印で示す方向にレーザ光を相対的に走査させて得られた
ものであり、走査方向に対して延在して大粒径の結晶粒
が形成されている様子がわかる。The crystalline semiconductor film thus obtained was subjected to Secco etching, and the surface was observed by SEM at 10,000 times. The result is shown in FIG. FIG. 8 is obtained by relatively scanning the laser beam in the direction indicated by the arrow in the figure, and shows a state in which large-sized crystal grains are formed extending in the scanning direction. Recognize.
【0133】このように、本発明を用いて結晶化を行っ
た半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、
前記半導体膜を用いてTFTを作製すると、そのチャネ
ル形成領域に含まれる結晶粒界の本数を少なくすること
ができる。また、個々の結晶粒は実質的に単結晶と見な
せる結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたト
ランジスタと同等の高いモビリティ(電界効果移動度)
を得ることも可能である。As described above, since large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized using the present invention,
When a TFT is manufactured using the semiconductor film, the number of crystal grain boundaries included in the channel formation region can be reduced. In addition, since each crystal grain has crystallinity that can be regarded as a single crystal, high mobility (field effect mobility) equivalent to that of a transistor using a single crystal semiconductor.
It is also possible to obtain
【0134】さらに、形成された結晶粒が一方向に揃っ
ている。そのため、TFTを、そのキャリアの移動方向
が、形成された結晶粒の延在する方向と揃うように配置
すれば、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減ら
すことができる。そのため、オン電流値、オフ電流値、
しきい値電圧、S値及び電界効果移動度のバラツキを低
減することも可能となり、電気的特性は著しく向上す
る。Furthermore, the formed crystal grains are aligned in one direction. Therefore, by arranging the TFT so that the moving direction of the carrier is aligned with the extending direction of the formed crystal grain, the number of times the carrier crosses the crystal grain boundary can be extremely reduced. Therefore, the ON current value, OFF current value,
It is also possible to reduce variations in threshold voltage, S value, and field effect mobility, and electrical characteristics are significantly improved.
【0135】なお、半導体膜の広い範囲に楕円状ビーム
606を照射するため、楕円状ビーム606をその長軸
に垂直な方向に走査して半導体膜に照射する動作(スキ
ャン)を、複数回行っている。ここで、1回のスキャン
毎に、楕円状ビーム606の位置は、その長軸に平行な
方向にずらされる。また、連続するスキャン間では、そ
の走査方向を逆にする。ここで、連続する2回のスキャ
ンにおいて、一方を往路のスキャン、もう一方を復路の
スキャンと呼ぶことにする。In order to irradiate the elliptical beam 606 over a wide area of the semiconductor film, the operation (scan) of scanning the elliptical beam 606 in the direction perpendicular to the major axis and irradiating the semiconductor film is performed a plurality of times. ing. Here, the position of the elliptical beam 606 is shifted in a direction parallel to the major axis of each scan. Further, the scanning direction is reversed between successive scans. Here, in two consecutive scans, one is called a forward scan and the other is called a backward scan.
【0136】楕円状ビーム606の位置を、1回のスキ
ャン毎にその長軸に平行な方向にずらす大きさを、ピッ
チdと表現する。また、往路のスキャンにおいて、図8
に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕
円状ビーム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D
1と表記する。復路のスキャンにおいて、図8に示した
ような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕円状ビー
ム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D2と表記
する。また、D1とD2の平均値を、Dとする。The size of shifting the position of the elliptical beam 606 in the direction parallel to the long axis for each scan is expressed as the pitch d. In addition, in the forward scan, FIG.
The length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region where the crystal grains of large grain size as shown in FIG.
Notated as 1. In the backward scan, the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region in which large-sized crystal grains are formed as shown in FIG. 8 is denoted by D2. The average value of D1 and D2 is D.
【0137】このとき、式(1)と同様に、オーバーラ
ップ率RO.L[%]を定義する。本実施例では、オーバ
ーラップ率RO.Lを0[%]とした。At this time, the overlap ratio R OL [%] is defined as in the case of the equation (1). In this embodiment, the overlap ratio R OL is set to 0 [%].
【0138】また、上記結晶化の手法によって得られた
半導体膜(図中、Improved CG−Siliconと表記)のラマ
ン散乱分光の結果を図9に太線で示す。ここで、比較の
ため、単結晶シリコン(図中、ref.(100)Si Waferと表
記)のラマン散乱分光の結果を細線で示した。また、非
晶質珪素膜を形成後、熱処理を行って半導体膜が含有す
る水素を放出させた後、パルス発振のエキシマレーザを
用い結晶化を行った半導体膜(図中、excimer laser an
nealingと表記)のラマン散乱分光の結果を図9に点線
で示した。Further, the result of Raman scattering spectroscopy of the semiconductor film (indicated as Improved CG-Silicon in the figure) obtained by the above crystallization method is shown in FIG. 9 by a bold line. Here, for comparison, the results of Raman scattering spectroscopy of single crystal silicon (indicated as ref. (100) Si Wafer in the figure) are shown by thin lines. After the amorphous silicon film is formed, heat treatment is performed to release hydrogen contained in the semiconductor film, and the semiconductor film is crystallized using a pulse oscillation excimer laser (in the figure, excimer laser an
The result of Raman scattering spectroscopy (denoted as "nealing") is shown by a dotted line in FIG.
【0139】本実施例の手法によって得られた半導体膜
のラマンシフトは、517.3cm -1のピークを有す
る。また、半値幅は、4.96cm-1である。一方、単
結晶シリコンのラマンシフトは、520.7cm-1のピ
ークを有する。また、半値幅は、4.44cm-1であ
る。パルス発振のエキシマレーザを用い結晶化を行った
半導体膜のラマンシフトは、516.3cm-1である。
また、半値幅は、6.16cm-1である。Semiconductor film obtained by the method of this embodiment
Raman shift of 517.3 cm -1Has a peak of
It Also, the full width at half maximum is 4.96 cm.-1Is. On the other hand, simple
Raman shift of crystalline silicon is 520.7 cm-1No pi
Have a ark. Also, the full width at half maximum is 4.44 cm-1And
It Crystallization was performed using a pulsed excimer laser
Raman shift of the semiconductor film is 516.3 cm.-1Is.
Also, the full width at half maximum is 6.16 cm-1Is.
【0140】図9の結果により、本実施例に示した結晶
化の手法によって得られた半導体膜の結晶性が、パルス
発振のエキシマレーザを用い結晶化を行った半導体膜の
結晶性と比べて、単結晶シリコンに近いことがわかる。From the results of FIG. 9, the crystallinity of the semiconductor film obtained by the crystallization method shown in this embodiment is higher than that of the semiconductor film crystallized by using the pulsed excimer laser. , It is close to single crystal silicon.
【0141】[実施例4]本実施例では、実施例2に示
した手法によって結晶化した半導体膜を用いてTFTを
作製した例について、図6、図10および図11を用い
て説明する。[Embodiment 4] In this embodiment, an example in which a TFT is manufactured by using the semiconductor film crystallized by the method shown in Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 6, 10 and 11.
【0142】本実施例では基板20として、ガラス基板
を用い、ガラス基板上に下地膜21として、プラズマC
VD法により酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O
=27%、N=24%、H=17%)50nm、酸化窒
化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7
%、H=2%)100nmを積層した。次いで、下地膜
21上に半導体膜22として、プラズマCVD法により
非晶質珪素膜150nmを形成した。そして、500℃
で3時間の熱処理を行って、半導体膜が含有する水素を
放出させた。(図10(A))In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate 20, and plasma C is used as the base film 21 on the glass substrate.
Silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O
= 27%, N = 24%, H = 17%) 50 nm, silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7)
%, H = 2%) 100 nm. Next, an amorphous silicon film of 150 nm was formed as a semiconductor film 22 on the base film 21 by a plasma CVD method. And 500 ℃
Then, heat treatment was performed for 3 hours to release hydrogen contained in the semiconductor film. (Fig. 10 (A))
【0143】その後、レーザ光として連続発振のYVO
4レーザの第2高調波(波長532nm、5.5W)を
用い、図6で示した光学系における凸レンズ603に対
するレーザ光の入射角φを約20°として200μm×
50μmの楕円状ビームを形成した。前記楕円状ビーム
を、50cm/sの速度で相対的に走査して、半導体膜
22に照射した。(図10(B))Then, continuous oscillation YVO was used as laser light.
Using the second harmonic of four lasers (wavelength 532 nm, 5.5 W), the incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens 603 in the optical system shown in FIG.
An elliptical beam of 50 μm was formed. The semiconductor film 22 was irradiated with the elliptical beam relatively scanned at a speed of 50 cm / s. (Figure 10 (B))
【0144】そして、第1のドーピング処理を行う。こ
れはしきい値を制御するためのチャネルドープである。
材料ガスとしてB2H6を用い、ガス流量30sccm、
電流密度0.05μA、加速電圧60keV、ドーズ量
1×1014/cm2として行った。(図10(C))Then, the first doping process is performed. This is the channel dope for controlling the threshold.
B 2 H 6 was used as the material gas, the gas flow rate was 30 sccm,
The current density was 0.05 μA, the acceleration voltage was 60 keV, and the dose was 1 × 10 14 / cm 2 . (Figure 10 (C))
【0145】続いて、パターニングを行って、半導体膜
24を所望の形状にエッチングした後、エッチングされ
た半導体膜を覆うゲート絶縁膜27としてプラズマCV
D法により膜厚115nmの酸化窒化珪素膜を形成す
る。次いで、ゲート絶縁膜27上に導電膜として膜厚3
0nmのTaN膜28と、膜厚370nmのW膜29を
積層形成する。(図10(D))Then, after patterning is performed to etch the semiconductor film 24 into a desired shape, plasma CV is used as a gate insulating film 27 covering the etched semiconductor film.
A silicon oxynitride film having a thickness of 115 nm is formed by the D method. Then, a film having a thickness of 3 is formed as a conductive film on the gate insulating film 27.
A 0 nm TaN film 28 and a 370 nm-thickness W film 29 are laminated. (Figure 10 (D))
【0146】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(図示せず)を形成して、W膜、TaN
膜、ゲート絶縁膜をエッチングする。A mask (not shown) made of a resist is formed by photolithography, and the W film and TaN are formed.
The film and the gate insulating film are etched.
【0147】そして、レジストからなるマスクを除去
し、新たにマスク33を形成して第2のドーピング処理
を行い、半導体膜にn型を付与する不純物元素を導入す
る。この場合、導電層30、31がn型を付与する不純
物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域
34が形成される。本実施例では第2のド−ピング処理
は、半導体膜の膜厚が150nmと厚いため2条件に分
けて行った。本実施例では、材料ガスとしてフォスフィ
ン(PH3)を用い、ドーズ量を2×1013/cm2と
し、加速電圧を90keVとして行った後、ドーズ量を
5×1014/cm2とし、加速電圧を10keVとして
行った。(図10(E))Then, the resist mask is removed, a new mask 33 is formed, and a second doping process is performed to introduce an impurity element imparting n-type to the semiconductor film. In this case, the conductive layers 30 and 31 serve as masks for the impurity element imparting n-type, and the impurity regions 34 are formed in a self-aligned manner. In this example, the second doping process was performed under two conditions because the thickness of the semiconductor film was as thick as 150 nm. In this embodiment, phosphine (PH 3 ) is used as the material gas, the dose amount is set to 2 × 10 13 / cm 2 , the acceleration voltage is set to 90 keV, and then the dose amount is set to 5 × 10 14 / cm 2 , and the acceleration is performed. The voltage was set to 10 keV. (Fig. 10 (E))
【0148】次いで、レジストからなるマスク33を除
去した後、新たにレジストからなるマスク35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の活性層となる半導体膜に
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
加された不純物領域36を形成する。導電層30、31
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不純物領域36を
形成する。本実施例では第3のド−ピング処理において
も、半導体膜の膜厚が150nmと厚いため2条件に分
けて行った。本実施例では、材料ガスとしてジボラン
(B2H6)を用い、ドーズ量を2×1013/cm2と
し、加速電圧を90keVとして行った後、ドーズ量を
1×1015/cm2とし、加速電圧を10keVとして
行った。(図10(F))Next, after removing the mask 33 made of resist, a new mask 35 made of resist is formed and a third doping process is performed. By the third doping treatment, an impurity region 36 in which an impurity element imparting a conductivity type opposite to the one conductivity type is added is formed in the semiconductor film to be the active layer of the p-channel TFT. Conductive layers 30, 31
Is used as a mask for the impurity element, and the impurity element imparting p-type is added to form the impurity region 36 in a self-aligned manner. In the present embodiment, the third doping process was also performed under two conditions because the thickness of the semiconductor film was as thick as 150 nm. In this example, diborane (B 2 H 6 ) was used as the material gas, the dose amount was set to 2 × 10 13 / cm 2 , the acceleration voltage was set to 90 keV, and then the dose amount was set to 1 × 10 15 / cm 2. The acceleration voltage was set to 10 keV. (Figure 10 (F))
【0149】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域34、36が形成される。Through the above steps, the impurity regions 34 and 36 are formed in the respective semiconductor layers.
【0150】次いで、レジストからなるマスク35を除
去して、プラズマCVD法により第1の層間絶縁膜37
として膜厚50nmの酸化窒化珪素膜(組成比Si=3
2.8%、O=63.7%、N=3.5%)を形成し
た。Next, the mask 35 made of resist is removed, and the first interlayer insulating film 37 is formed by the plasma CVD method.
As a silicon oxynitride film having a film thickness of 50 nm (composition ratio Si = 3
2.8%, O = 63.7%, N = 3.5%).
【0151】次いで、熱処理により、半導体層の結晶性
の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の
活性化を行う。本実施例ではファーネスアニール炉を用
いた熱アニール法により、窒素雰囲気中にて550度4
時間の熱処理を行った。(図10(G))Next, heat treatment is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layers and activate the impurity elements added to the respective semiconductor layers. In this embodiment, a thermal annealing method using a furnace annealing furnace is used to perform 550 ° C. 4 in a nitrogen atmosphere.
Heat treatment was performed for an hour. (Fig. 10 (G))
【0152】次いで、第1の層間絶縁膜37上に無機絶
縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁
膜38を形成する。本実施例では、CVD法により膜厚
50nmの窒化珪素膜を形成した後、膜厚400nmの
酸化珪素膜を形成した。Then, a second interlayer insulating film 38 made of an inorganic insulating film material or an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 37. In this embodiment, a silicon nitride film having a thickness of 50 nm is formed by the CVD method, and then a silicon oxide film having a thickness of 400 nm is formed.
【0153】そして、熱処理を行うと水素化処理を行う
ことができる。本実施例では、ファーネスアニール炉を
用い、410度で1時間、窒素雰囲気中にて熱処理を行
った。When heat treatment is performed, hydrogenation treatment can be performed. In this example, a furnace annealing furnace was used to perform heat treatment at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
【0154】続いて、各不純物領域とそれぞれ電気的に
接続する配線39を形成する。本実施例では、膜厚50
nmのTi膜と、膜厚500nmのAl―Si膜と、膜
厚50nmのTi膜との積層膜をパターニングして形成
した。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよい
し、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材
料としては、AlとTiに限らない。例えば、TaN膜
上にAlやCuを形成し、さらにTi膜を形成した積層
膜をパターニングして配線を形成してもよい。(図10
(H))Subsequently, the wiring 39 electrically connected to each impurity region is formed. In this embodiment, the film thickness is 50
A Ti film having a thickness of 500 nm, an Al-Si film having a thickness of 500 nm, and a Ti film having a thickness of 50 nm are formed by patterning. Of course, the structure is not limited to the two-layer structure, and may be a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers. The material of the wiring is not limited to Al and Ti. For example, wiring may be formed by forming Al or Cu on the TaN film and then patterning the laminated film on which the Ti film is formed. (Fig. 10
(H))
【0155】以上の様にして、チャネル長6μm、チャ
ネル幅4μmのnチャネル型TFT51とpチャネル型
TFT52が形成された。As described above, the n-channel TFT 51 and the p-channel TFT 52 having the channel length of 6 μm and the channel width of 4 μm were formed.
【0156】これらの電気的特性を測定した結果を図1
1に示す。nチャネル型TFT51の電気的特性を図1
1(A)に、pチャネル型TFT52の電気的特性を図
11(B)に示す。電気的特性の測定条件は、測定点を
それぞれ2点とし、ゲート電圧Vg=―16〜16Vの
範囲で、ドレイン電圧Vd=1V及び5Vとした。ま
た、図11において、ドレイン電流(ID)、ゲート電
流(IG)は実線で、移動度(μFE)は点線で示して
いる。The results of measuring these electrical characteristics are shown in FIG.
Shown in 1. The electrical characteristics of the n-channel TFT 51 are shown in FIG.
The electrical characteristics of the p-channel TFT 52 are shown in FIG. 1 (A) and FIG. 11 (B). The electrical characteristics were measured at two measurement points, the gate voltage Vg = -16 to 16V, and the drain voltage Vd = 1V and 5V. In FIG. 11, the drain current (ID) and the gate current (IG) are shown by solid lines, and the mobility (μFE) is shown by dotted lines.
【0157】上述した方法で結晶化を行った半導体膜に
は大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜
を用いてTFTを作製すると、そのチャネル形成領域に
含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。さ
らに、形成された結晶粒は一方向に揃っているため、T
FTのチャネル方向とレーザ光の走査方向とをおおむね
平行とすることで、キャリアが結晶粒界を横切る回数を
極端に減らすことができる。そのため、図11に示した
ように電気的特性の良いTFTが得られる。特に移動度
が、nチャネル型TFTにおいて524cm2/Vs、
pチャネル型TFTにおいて205cm2/Vsとなる
ことがわかる。Since large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized by the above method, when a TFT is manufactured using the semiconductor film, the crystal grain boundaries included in the channel formation region are formed. The number of can be reduced. Furthermore, since the formed crystal grains are aligned in one direction, T
By making the channel direction of the FT substantially parallel to the scanning direction of the laser light, the number of times carriers cross the crystal grain boundaries can be extremely reduced. Therefore, a TFT having good electric characteristics can be obtained as shown in FIG. Especially, the mobility is 524 cm 2 / Vs in the n-channel TFT,
It can be seen that the p-channel type TFT has 205 cm 2 / Vs.
【0158】本実施例に示した連続発振レーザを用いた
半導体膜の活性化方法は、本発明における、高速動作が
必要な回路ブロックを構成するTFTに対して適用する
ことができる。特に、TFTのチャネル方向とレーザ光
の走査方向とをおおむね平行(30°以内)とすること
で、単結晶シリコン基板に形成した場合とほぼ同等な動
作特性を有する回路ブロックを実現することができる。The method for activating a semiconductor film using the continuous wave laser described in this embodiment can be applied to the TFT which constitutes a circuit block which requires high speed operation in the present invention. In particular, by making the channel direction of the TFT and the scanning direction of the laser light substantially parallel (within 30 °), it is possible to realize a circuit block having substantially the same operating characteristics as those formed on a single crystal silicon substrate. .
【0159】[実施例5]本実施例では、実施例3に示
した手法によって結晶化した半導体膜を用いてTFTを
作製した例について、図6、図12〜図14、図15を
用いて説明する。[Embodiment 5] In this embodiment, an example in which a TFT is manufactured by using the semiconductor film crystallized by the method shown in Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. explain.
【0160】半導体膜として非晶質珪素膜を形成するま
での工程は、実施例4と同様である。なお、非晶質珪素
膜は、150nmの厚さで形成した。(図12(A))The steps up to the formation of the amorphous silicon film as the semiconductor film are the same as in the fourth embodiment. The amorphous silicon film was formed to a thickness of 150 nm. (Fig. 12 (A))
【0161】その後、特開平7−183540号公報に
記載された方法を利用し、前記半導体膜上にスピンコー
ト法にて酢酸ニッケル水溶液(重量換算濃度5ppm、
体積10ml)を塗布して金属含有層41を形成する。
そして、500℃の窒素雰囲気で1時間、550℃の窒
素雰囲気で12時間の熱処理を行った。こうして半導体
膜42を得た。(図12(B))Then, using the method described in JP-A-7-183540, a nickel acetate aqueous solution (concentration in terms of weight: 5 ppm,
A volume of 10 ml) is applied to form the metal-containing layer 41.
Then, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. for 1 hour and in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 12 hours. Thus, the semiconductor film 42 was obtained. (Fig. 12 (B))
【0162】続いて、レーザアニール法により、半導体
膜42の結晶性の向上を行う。Subsequently, the crystallinity of the semiconductor film 42 is improved by the laser annealing method.
【0163】レーザアニール法の条件は、レーザ光とし
て連続発振のYVO4レーザの第2高調波(波長532
nm、5.5W)を用い、図6で示した光学系における
凸レンズ603に対するレーザ光の入射角φを約20°
として200μm×50μmの楕円状ビームを形成し
た。前記楕円状ビームを、基板を20cm/sまたは5
0cm/sの速度で移動させながら照射して、半導体膜
42の結晶性の向上を行った。こうして半導体膜43を
得た。(図12(C))The condition of the laser annealing method is that the second harmonic (wavelength 532) of the continuous oscillation YVO 4 laser is used as the laser light.
nm, 5.5 W), the incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens 603 in the optical system shown in FIG.
As a result, an elliptical beam of 200 μm × 50 μm was formed. The elliptical beam is applied to the substrate at 20 cm / s or 5
Irradiation was performed while moving at a speed of 0 cm / s to improve the crystallinity of the semiconductor film 42. Thus, the semiconductor film 43 was obtained. (Figure 12 (C))
【0164】図12(C)の半導体膜の結晶化の後の工
程は、実施例5において示した図10(C)〜図10
(H)の工程と同様である。こうして、チャネル長6μ
m、チャネル幅4μmのnチャネル型TFT51とpチ
ャネル型TFT52が形成された。これらの電気的特性
を測定した。The steps after crystallization of the semiconductor film of FIG. 12C are shown in FIGS. 10C to 10 shown in the fifth embodiment.
This is the same as the step (H). Thus, the channel length is 6μ
An n-channel TFT 51 and a p-channel TFT 52 having an m and a channel width of 4 μm were formed. These electrical characteristics were measured.
【0165】上記工程によって作製したTFTの電気的
特性を、図13、図14、図15に示す。The electrical characteristics of the TFT manufactured by the above steps are shown in FIGS. 13, 14 and 15.
【0166】図13(A)及び図13(B)に、図12
(C)のレーザアニール工程において、基板の速度を2
0cm/sで移動させて作製したTFTの電気的特性を
示す。図13(A)に、nチャネル型TFT51の電気
的特性を示す。また図13(B)に、pチャネル型TF
T52の電気的特性を示す。また、図14(A)及び図
14(B)に、図12(C)のレーザアニール工程にお
いて、基板の速度を50cm/sで移動させて作製した
TFTの電気的特性を示す。図14(A)に、nチャネ
ル型TFT51の電気的特性を示す。また図14(B)
に、pチャネル型TFT52の電気的特性を示す。12 (A) and 13 (B).
In the laser annealing step of (C), the substrate speed is set to 2
The electrical characteristics of the TFT manufactured by moving at 0 cm / s are shown. FIG. 13A shows the electrical characteristics of the n-channel TFT 51. In addition, in FIG. 13B, p-channel TF
The electrical characteristics of T52 are shown. 14A and 14B show electrical characteristics of a TFT manufactured by moving the substrate at a speed of 50 cm / s in the laser annealing step of FIG. 12C. FIG. 14A shows the electrical characteristics of the n-channel TFT 51. In addition, FIG. 14 (B)
The electrical characteristics of the p-channel TFT 52 are shown in FIG.
【0167】なお、電気的特性の測定条件は、ゲート電
圧Vg=―16〜16Vの範囲で、ドレイン電圧Vd=
1V及び5Vとした。また、図13、図14において、
ドレイン電流(ID)、ゲート電流(IG)は実線で、
移動度(μFE)は点線で示している。The electrical characteristics were measured under the conditions of gate voltage Vg = -16 to 16V and drain voltage Vd =
It was set to 1V and 5V. In addition, in FIG. 13 and FIG.
The drain current (ID) and gate current (IG) are solid lines,
Mobility (μFE) is indicated by the dotted line.
【0168】本実施例に示した結晶化を行った半導体膜
には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体
膜を用いてTFTを作製すると、そのチャネル形成領域
に含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。
さらに、形成された結晶粒は一方向に揃っており、レー
ザ光の相対的な走査方向に対して交差する方向に形成さ
れる粒界が少ないため、キャリアが結晶粒界を横切る回
数を極端に減らすことができる。Since large crystal grains are formed in the crystallized semiconductor film shown in this embodiment, when a TFT is manufactured using the semiconductor film, crystals included in the channel formation region are formed. The number of grain boundaries can be reduced.
Furthermore, since the formed crystal grains are aligned in one direction and few grain boundaries are formed in a direction intersecting the relative scanning direction of the laser light, the number of times carriers cross the crystal grain boundaries is extremely small. Can be reduced.
【0169】そのため、図13及び図14に示したよう
に電気的特性の良いTFTが得られる。特に移動度が、
図13ではnチャネル型TFTにおいて510cm2/
Vs、pチャネル型TFTにおいて200cm2/V
s、また、図14ではnチャネル型TFTにおいて59
5cm2/Vs、pチャネル型TFTにおいて199c
m2/Vsと非常に優れていることがわかる。そして、
このようなTFTを用いて半導体装置を作製すれば、そ
の動作特性および信頼性をも向上することが可能とな
る。Therefore, a TFT having good electric characteristics can be obtained as shown in FIGS. Especially mobility
In FIG. 13, the n-channel TFT has 510 cm 2 /
200 cm 2 / V in Vs, p-channel TFT
s, and in FIG. 14, it is 59 in the n-channel TFT.
5 cm 2 / Vs, 199c in p-channel TFT
It can be seen that it is very excellent at m 2 / Vs. And
When a semiconductor device is manufactured using such a TFT, its operating characteristics and reliability can be improved.
【0170】また、図15に、図12(C)のレーザア
ニール工程において、基板の速度を50cm/sで移動
させて作製したTFTの電気的特性を示す。図15
(A)に、nチャネル型TFT51の電気的特性を示
す。また図15(B)に、pチャネル型TFT52の電
気的特性を示す。Further, FIG. 15 shows electrical characteristics of a TFT manufactured by moving the substrate at a speed of 50 cm / s in the laser annealing step of FIG. Figure 15
(A) shows the electrical characteristics of the n-channel TFT 51. Further, FIG. 15B shows electric characteristics of the p-channel TFT 52.
【0171】なお、電気的特性の測定条件は、ゲート電
圧Vg=―16〜16Vの範囲で、ドレイン電圧Vd=
0.1V及び5Vとした。The electrical characteristics are measured under the conditions of gate voltage Vg = -16 to 16V and drain voltage Vd =
It was set to 0.1V and 5V.
【0172】図15に示したように電気的特性の良いT
FTが得られる。特に移動度が、図15(A)に示した
nチャネル型TFTにおいて657cm2/Vs、図1
5(B)に示したpチャネル型TFTにおいて219c
m2/Vsと非常に優れていることがわかる。そして、
このようなTFTを用いて半導体装置を作製すれば、そ
の動作特性および信頼性をも向上することが可能とな
る。As shown in FIG. 15, T having good electrical characteristics
FT is obtained. In particular, the mobility is 657 cm 2 / Vs in the n-channel TFT shown in FIG.
219c in the p-channel TFT shown in FIG.
It can be seen that it is very excellent at m 2 / Vs. And
When a semiconductor device is manufactured using such a TFT, its operating characteristics and reliability can be improved.
【0173】本実施例に示した連続発振レーザを用いた
半導体膜の活性化方法は、本発明における、高速動作が
必要な回路ブロックを構成するTFTに対して適用する
ことができる。特に、TFTのチャネル方向とレーザ光
の走査方向とをおおむね平行(30°以内)とすること
で、単結晶シリコン基板に形成した場合とほぼ同等な動
作特性を有する回路ブロックを実現することができる。The method for activating a semiconductor film using the continuous wave laser shown in this embodiment can be applied to the TFTs constituting the circuit block which requires high speed operation in the present invention. In particular, by making the channel direction of the TFT and the scanning direction of the laser light substantially parallel (within 30 °), it is possible to realize a circuit block having substantially the same operating characteristics as those formed on a single crystal silicon substrate. .
【0174】[実施例6]本実施例では複数の回路とアク
ティブマトリクス型液晶表示部が同一基板上に形成され
る半導体装置の作製工程について図3、図4を用いて説
明する。[Embodiment 6] In this embodiment, a manufacturing process of a semiconductor device in which a plurality of circuits and an active matrix liquid crystal display portion are formed over one substrate will be described with reference to FIGS.
【0175】図3及び図4に示した断面図は、第1の領
域、第2の領域、第3の領域によって構成されている。
第1の領域は特に高速動作を要求する回路ブロック(例
えば、CPU、信号線駆動回路等)であり、本発明にお
いて連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化の方法を
行う領域である。また、第2の領域はそれ以外の回路ブ
ロック(例えば、走査線駆動回路)、第3の領域は画素
領域を示す。The cross-sectional views shown in FIGS. 3 and 4 are composed of a first region, a second region and a third region.
The first region is a circuit block (e.g., CPU, signal line drive circuit, etc.) that requires particularly high-speed operation, and is a region for performing the method of crystallizing a semiconductor film using a continuous wave laser in the present invention. Further, the second region shows other circuit blocks (for example, a scanning line driving circuit), and the third region shows a pixel region.
【0176】なお、図3及び図4では、回路ブロックを
代表してNチャネル型TFTとPチャネル型TFTを、
画素領域を代表して、Nチャネル型TFT(画素TF
T)と、保持容量を示す。Note that, in FIGS. 3 and 4, an N-channel TFT and a P-channel TFT are represented on behalf of the circuit blocks.
The N-channel TFT (pixel TF
T) and the storage capacity.
【0177】基板5000は、石英基板、シリコン基
板、金属、基板又はステンレス基板の表面に絶縁膜を形
成したものを用いる。また本作製工程の処理温度に耐え
うる耐熱性を有するプラスチック基板を用いても良い。
本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウ
ケイ酸ガラス等のガラスからなる基板5000を用い
た。As the substrate 5000, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal, a substrate, or a stainless steel substrate having an insulating film formed on its surface is used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this manufacturing process may be used.
In this example, a substrate 5000 made of glass such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass was used.
【0178】次いで、基板5000上に酸化珪素膜、窒
化珪素膜又は酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地
膜5001を形成する。本実施例の下地膜5001は2
層構造で形成したが、前記絶縁膜の単層構造又は前記絶
縁膜を2層以上積層させた構造であっても良い。Next, a base film 5001 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film or a silicon oxynitride film is formed on the substrate 5000. The base film 5001 of this embodiment is 2
Although the insulating film has a layered structure, it may have a single layer structure of the insulating film or a structure in which two or more insulating films are laminated.
【0179】本実施例では、下地膜5001の1層目と
して、プラズマCVD法を用いて、SiH4、NH3、及
びN2Oを反応ガスとして成膜される窒化酸化珪素膜5
001aを10〜200[nm](好ましくは50〜100
[nm])の厚さに形成する。本実施例では、窒化酸化珪素
膜5001aを50[nm]の厚さに形成した。次いで下地
膜5001の2層目として、プラズマCVD法を用い
て、SiH4及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化
窒化珪素膜5001bを50〜200[nm](好ましくは
100〜150[nm])の厚さに形成する。本実施例で
は、酸化窒化珪素膜5001bを100[nm]の厚さに形
成した。In this example, as the first layer of the base film 5001, a silicon nitride oxide film 5 formed by using a plasma CVD method using SiH 4 , NH 3 and N 2 O as reaction gases.
001a is 10 to 200 [nm] (preferably 50 to 100)
[nm]). In this embodiment, the silicon nitride oxide film 5001a is formed to a thickness of 50 [nm]. Next, as a second layer of the base film 5001, a silicon oxynitride film 5001b formed by using a plasma CVD method using SiH 4 and N 2 O as reaction gases is 50 to 200 [nm] (preferably 100 to 150 [nm]. nm]). In this embodiment, the silicon oxynitride film 5001b is formed to a thickness of 100 [nm].
【0180】続いて、下地膜5001上に半導体層50
02〜5006、6002、6003を形成する。半導
体層5002〜5005、6002、6003は公知の
手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)
により25〜80[nm](好ましくは30〜60[nm])の厚
さで半導体膜を成膜する。なお前記半導体膜としては、
非晶質半導体膜、微結晶半導体膜、結晶質半導体膜、又
は非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する
化合物半導体膜などを用いても良いSubsequently, the semiconductor layer 50 is formed on the base film 5001.
02 to 5006, 6002 and 6003 are formed. The semiconductor layers 5002 to 5005, 6002, and 6003 are known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.)
Thus, a semiconductor film is formed with a thickness of 25 to 80 [nm] (preferably 30 to 60 [nm]). As the semiconductor film,
A compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film, or an amorphous silicon germanium film may be used.
【0181】次いで、第2の領域と第3の領域、あるい
は基板全域の前記半導体膜に対して第1の結晶化を行
う。第1の結晶化法としては、公知の結晶化法(レーザ
結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱
結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化
法等)を用いることができる。Next, the first crystallization is performed on the semiconductor film in the second region and the third region, or in the entire region of the substrate. As the first crystallization method, use of a known crystallization method (laser crystallization method, thermal crystallization method using RTA or furnace annealing, thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, etc.) You can
【0182】本実施例では、プラズマCVD法を用い
て、膜厚55[nm]の非晶質珪素膜を成膜した。そして、
第1の結晶化法として、ニッケルを含む溶液を非晶質珪
素膜上に保持させ、この非晶質珪素膜に脱水素化(50
0[℃]、1時間)を行った後、熱結晶化(550[℃]、4
時間)を行って第1の結晶質珪素膜を形成した。In this example, an amorphous silicon film having a film thickness of 55 [nm] was formed by the plasma CVD method. And
As a first crystallization method, a solution containing nickel is held on an amorphous silicon film, and this amorphous silicon film is dehydrogenated (50
After performing 0 [℃] for 1 hour, thermal crystallization (550 [℃], 4
Time) to form a first crystalline silicon film.
【0183】なおレーザ結晶化法で第1の結晶質半導体
膜を作製する場合には、第2の領域と第3の領域のみを
選択的に行っても良いし、基板全域の前記半導体膜に対
して結晶化を行ってもよい。レーザは、パルス発振の気
体レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レ
ーザとしては、エキシマレーザ、YAGレーザ、YVO
4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレー
ザ、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いる
ことができる。また後者の固体レーザとしては、Cr、
Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmがドーピ
ングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの
結晶を使ったレーザを用いることができる。当該レーザ
の基本波はドーピングする材料によって異なり、1[μ
m]前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に
対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得るこ
とができる。When the first crystalline semiconductor film is formed by the laser crystallization method, only the second region and the third region may be selectively formed, or the semiconductor film over the entire substrate may be formed. Alternatively, crystallization may be performed. As the laser, a pulsed gas laser or a solid-state laser may be used. Examples of the former gas laser include excimer laser, YAG laser, and YVO.
4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, Ti: sapphire laser, etc. can be used. As the latter solid-state laser, Cr,
A laser using a crystal of YAG, YVO 4 , YLF, YAlO 3 or the like doped with Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti or Tm can be used. The fundamental wave of the laser depends on the doping material and is 1 [μ
A laser beam having a fundamental wave around m] can be obtained. The harmonic wave with respect to the fundamental wave can be obtained by using a non-linear optical element.
【0184】結晶化の条件は適宜設定されるが、エキシ
マレーザを用いる場合はパルス発振周波数300[Hz]と
し、レーザーエネルギー密度を100〜700[mJ/cm2]
(代表的には200〜300[mJ/cm2])とすると良い。ま
たYAGレーザを用いる場合には、その第2高調波を用
いてパルス発振周波数1〜300[Hz]とし、レーザーエ
ネルギー密度を300〜1000[mJ/cm2](代表的には
350〜500[mJ/cm2])とすると良い。そして幅10
0〜1000[μm](好ましくは幅400[μm])で線状に
集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、このとき
の線状ビームの重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50
〜98[%]として行っても良い。The crystallization conditions are appropriately set. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 [Hz] and the laser energy density is 100 to 700 [mJ / cm 2 ].
(Typically, 200 to 300 [mJ / cm 2 ]) is recommended. When a YAG laser is used, its second harmonic is used to set the pulse oscillation frequency to 1 to 300 [Hz] and the laser energy density to 300 to 1000 [mJ / cm 2 ] (typically 350 to 500 [ mJ / cm 2 ]) is good. And width 10
A linearly focused laser beam of 0 to 1000 [μm] (preferably a width of 400 [μm]) is radiated over the entire surface of the substrate, and the overlapping ratio (overlap ratio) of the linear beams at this time is 50.
~ 98 [%] may be used.
【0185】次いで、第1の領域の半導体膜に対して第
2の結晶化を行う。第2の結晶化法には、連続発振レー
ザを用いた結晶化を行う。連続発振レーザを用いた結晶
化の方法としては、実施例2、3に示した方法を用いる
ことができる。こうして第2の結晶質珪素を得る。Then, second crystallization is performed on the semiconductor film in the first region. In the second crystallization method, crystallization using a continuous wave laser is performed. As a crystallization method using a continuous wave laser, the methods shown in Examples 2 and 3 can be used. Thus, the second crystalline silicon is obtained.
【0186】このような半導体膜の結晶化工程によっ
て、高速動作が要求される回路ロジックを含む第1の領
域には、第1の結晶性珪素膜が、他の領域には第2の結
晶性珪素膜が、それぞれ形成される。By such a crystallization process of the semiconductor film, the first crystalline silicon film is formed in the first region including the circuit logic which is required to operate at high speed, and the second crystalline film is formed in the other regions. Silicon films are formed respectively.
【0187】第1の結晶性珪素膜は、レーザ光の相対的
な走査方向に延在して、大粒径の結晶粒が形成されてい
るため、第1の結晶性珪素膜を活性層として有するTF
Tは、高い電気的特性を有する。特に、チャネル方向が
レーザ光の相対的な走査方向とおおむね平行に形成され
ている場合には、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極
端に減らすことができるため、単結晶シリコン上に形成
されたトランジスタと同程度の電気特性を実現すること
も可能である。Since the first crystalline silicon film extends in the relative scanning direction of the laser beam and large crystal grains are formed, the first crystalline silicon film is used as an active layer. TF to have
T has high electrical characteristics. In particular, when the channel direction is formed substantially parallel to the relative scanning direction of the laser light, the number of times the carriers cross the crystal grain boundary can be extremely reduced, and therefore, it is formed on the single crystal silicon. It is also possible to achieve the same electrical characteristics as a transistor.
【0188】一方、連続発振レーザはビーム幅が狭い
(50〜500μm)ため、広い領域にこの結晶化プロ
セスを適用するのはスループットの観点から不利であ
る。本発明では、連続発振レーザを用いた結晶化を基板
上の限られた領域に限定することでスループットの向上
を図っている。On the other hand, since the continuous wave laser has a narrow beam width (50 to 500 μm), applying this crystallization process to a wide region is disadvantageous from the viewpoint of throughput. In the present invention, the throughput is improved by limiting the crystallization using the continuous wave laser to a limited region on the substrate.
【0189】次に、フォトリソグラフィ法を用いたパタ
ーニング処理によって半導体層5002〜5005、6
002,6003を形成した。Next, the semiconductor layers 5002 to 5005, 6 are formed by a patterning process using the photolithography method.
002 and 6003 were formed.
【0190】本実施例では、結晶化を助長する金属元素
を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行ったため、前記金属
元素が結晶質珪素膜中に残留している。そのため、前記
結晶質珪素膜上に50〜100[nm]の非晶質珪素膜を形
成し、加熱処理(RTA法やファーネスアニール炉を用
いた熱アニール等)を行って、該非晶質珪素膜中に前記
金属元素を拡散させ、前記非晶質珪素膜は加熱処理後に
エッチングを行って除去する。その結果、前記第1の結
晶質珪素膜中の金属元素の含有量を低減または除去する
ことができる。In this example, since the amorphous silicon film was crystallized by using the metal element that promotes crystallization, the metal element remains in the crystalline silicon film. Therefore, an amorphous silicon film having a thickness of 50 to 100 [nm] is formed on the crystalline silicon film, and a heat treatment (RTA method, thermal annealing using a furnace annealing furnace, etc.) is performed to perform the amorphous silicon film. The metal element is diffused therein, and the amorphous silicon film is removed by etching after the heat treatment. As a result, the content of the metal element in the first crystalline silicon film can be reduced or removed.
【0191】なお半導体層5002〜5005、600
2、6003を形成した後、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)のドーピ
ングを行ってもよい。The semiconductor layers 5002 to 5005, 600
After forming 2,6003, a slight amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped to control the threshold value of the TFT.
【0192】次いで、半導体層5002〜5005、6
002、6003を覆うゲート絶縁膜5006を形成す
る。ゲート絶縁膜5006はプラズマCVD法やスパッ
タ法を用いて、膜厚を40〜150[nm]として珪素を含
む絶縁膜で形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜50
06としてプラズマCVD法により酸化窒化珪素膜を1
10[nm]の厚さに形成した。勿論、ゲート絶縁膜500
6は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素
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。Then, the semiconductor layers 5002 to 5005, 6
A gate insulating film 5006 which covers 002 and 6003 is formed. The gate insulating film 5006 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 [nm] by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, the gate insulating film 50
As the silicon oxide oxynitride film 06, the silicon oxynitride film 1
It was formed to a thickness of 10 [nm]. Of course, the gate insulating film 500
6 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.
【0193】なおゲート絶縁膜5006として酸化珪素
膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tet
raethyl Orthosilicate)とO2とを混合し、反応圧力4
0[Pa]、基板温度300〜400[℃]とし、高周波(1
3.56[MHz])電力密度0.5〜0.8[W/cm2]で放電
させて形成しても良い。上記の工程により作製される酸
化珪素膜は、その後400〜500[℃]の熱アニールに
よって、ゲート絶縁膜5006として良好な特性を得る
ことができる。When a silicon oxide film is used as the gate insulating film 5006, TEOS (Tet (Tet)
Raethyl Orthosilicate) and O 2 are mixed, and reaction pressure is 4
0 [Pa], substrate temperature 300-400 [° C], high frequency (1
It may be formed by discharging at a power density of 0.5 to 0.8 [W / cm 2 ]. The silicon oxide film manufactured through the above steps can be provided with favorable characteristics as the gate insulating film 5006 by subsequent thermal annealing at 400 to 500 [° C.].
【0194】次いで、ゲート絶縁膜5006上に膜厚2
0〜100[nm]の第1の導電膜5007と、膜厚100
〜400[n]mの第2の導電膜5008とを積層形成す
る。本実施例では、膜厚30[nm]のTaN膜からなる第
1の導電膜5007と、膜厚370[nm]のW膜からなる
第2の導電膜5008を積層形成した。Then, a film having a thickness of 2 is formed on the gate insulating film 5006.
A first conductive film 5007 having a thickness of 0 to 100 [nm] and a film thickness of 100
A second conductive film 5008 having a thickness of 400 [n] m is formed by lamination. In this embodiment, a first conductive film 5007 made of a TaN film having a film thickness of 30 nm and a second conductive film 5008 made of a W film having a film thickness of 370 nm are laminated and formed.
【0195】本実施例では、第1の導電膜5007であ
るTaN膜はスパッタ法で形成し、Taのターゲットを
用いて、窒素を含む雰囲気内でスパッタ法で形成した。
また第2の導電膜5008であるW膜は、Wのターゲッ
トを用いたスパッタ法で形成した。その他に6フッ化タ
ングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成すること
もできる。In this embodiment, the TaN film which is the first conductive film 5007 is formed by the sputtering method, and is formed by using the Ta target in the atmosphere containing nitrogen.
The W film which is the second conductive film 5008 was formed by a sputtering method using a W target. Alternatively, it can be formed by a thermal CVD method using tungsten hexafluoride (WF 6 ).
【0196】なお本実施例では、第1の導電膜5007
をTaN膜、第2の導電膜5008をW膜としたが、第
1の導電膜5007及び第2の導電膜5008を構成す
る材料は特に限定されない。第1の導電膜5007及び
第2の導電膜5008は、Ta、W、Ti、Mo、A
l、Cu、Cr、Ndから選択された元素、または前記
元素を主成分とする合金材料若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
た多結晶珪素膜に代表される半導体膜やAgPdCu合
金で形成してもよい。Note that in this embodiment, the first conductive film 5007 is used.
Was used as the TaN film and the second conductive film 5008 was used as the W film, but the materials forming the first conductive film 5007 and the second conductive film 5008 are not particularly limited. The first conductive film 5007 and the second conductive film 5008 are formed of Ta, W, Ti, Mo, A.
It may be formed of an element selected from 1, Cu, Cr, and Nd, or an alloy material or a compound material containing the above element as a main component. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus or an AgPdCu alloy may be used.
【0197】次いで、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5009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。第1の
エッチング処理では第1及び第2のエッチング条件で行
う。(図3(B))Next, a mask 5009 made of a resist is formed by photolithography, and a first etching treatment for forming electrodes and wirings is performed. The first etching process is performed under the first and second etching conditions. (Fig. 3 (B))
【0198】本実施例では第1のエッチング条件とし
て、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C
F4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を2
5:25:10[sccm]とし、1.0[Pa]の圧力でコイル
型の電極に500[W]のRF(13.56[MHz])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。基板
側(試料ステージ)にも150[W]のRF(13.56[MH
z])電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印
加した。そしてこの第1のエッチング条件によりW膜を
エッチングして第1の導電層5007の端部をテーパー
形状とした。In this embodiment, as the first etching condition, ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method is used, and C is used as an etching gas.
Using F 4 , Cl 2 and O 2 , each gas flow rate ratio is set to 2
At 5:25:10 [sccm], RF (13.56 [MHz]) RF of 500 [W] is applied to the coil type electrode at a pressure of 1.0 [Pa] to generate plasma for etching. went. Also on the substrate side (sample stage) is 150 [W] RF (13.56 [MH]
z]) Power was applied and a substantially negative self-bias voltage was applied. Then, the W film was etched under the first etching condition to make the end portion of the first conductive layer 5007 tapered.
【0199】続いて、レジストからなるマスク5009
を除去せずに第2のエッチング条件に変更し、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、1.0[Pa]の圧力でコイル
型の電極に500[W]のRF(13.56[MHz])電力を
投入してプラズマを生成して15秒程度のエッチングを
行った。基板側(試料ステージ)にも20[W]のRF(1
3.56[MHz])電力を投入し、実質的に負の自己バイア
ス電圧を印加した。第2のエッチング条件では第1の導
電層5007及び第2の導電層5008とも同程度にエ
ッチングを行った。なお、ゲート絶縁膜5006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。Subsequently, a mask 5009 made of resist
Was changed to the second etching condition without removing the gas, CF 4 and Cl 2 were used as etching gases, and the respective gas flow ratios were set to 30:30 [sccm] and the pressure was 1.0 [Pa]. An RF (13.56 [MHz]) power of 500 [W] was applied to the coil type electrode to generate plasma, and etching was performed for about 15 seconds. 20 [W] RF (1
(3.56 [MHz]) was applied and a substantially negative self-bias voltage was applied. Under the second etching conditions, the first conductive layer 5007 and the second conductive layer 5008 were etched to the same degree. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film 5006, 10 to 20
It is advisable to increase the etching time at a rate of about [%].
【0200】上記の第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第1の
導電層5007及び第2の導電層5008の端部がテー
パー形状となる。こうして、第1のエッチング処理によ
り第1の導電層5007と第2の導電層5008から成
る第1の形状の導電層5010〜5014、6010、
6011を形成した。ゲート絶縁膜5006において
は、第1の形状の導電層5010〜5014、601
0、6011で覆われない領域が20〜50nm程度エッ
チングされたため、膜厚が薄くなった領域が形成され
た。In the above-mentioned first etching treatment, the shape of the mask made of resist is made suitable, and the first conductive layer 5007 and the second conductive layer 5008 are formed by the effect of the bias voltage applied to the substrate side. End has a tapered shape. Thus, the first shape conductive layers 5010 to 5014, 6010 including the first conductive layer 5007 and the second conductive layer 5008 are formed by the first etching treatment.
6011 was formed. In the gate insulating film 5006, the first shape conductive layers 5010 to 5014 and 601 are formed.
A region not covered with 0, 6011 was etched by about 20 to 50 nm, so that a region having a reduced film thickness was formed.
【0201】次いで、レジストからなるマスク5009
を除去せずに第2のエッチング処理を行う。(図3
(C))第2のエッチング処理では、エッチングガスにS
F6とCl2とO2を用い、それぞれのガス流量比を2
4:12:24(sccm)とし、1.3Paの圧力でコ
イル側の電力に700WのRF(13.56MHz)電力を投入し
てプラズマを生成して25秒程度のエッチングを行っ
た。基板側(試料ステージ)にも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し
た。こうして、W膜を選択的にエッチングして、第2の
形状の導電層5015〜5019、6015、6016
を形成した。このとき、第1の導電層5015a〜50
18a、6015a、6016aは、ほとんどエッチン
グされない。Next, a mask 5009 made of resist
The second etching process is performed without removing the. (Fig. 3
(C)) In the second etching process, S is used as an etching gas.
Using F 6 , Cl 2 and O 2 , each gas flow rate ratio is 2
It was set to 4:12:24 (sccm), 700 W of RF (13.56 MHz) power was applied to the coil side power at a pressure of 1.3 Pa, plasma was generated, and etching was performed for about 25 seconds. 10W RF (13.56MHz) on the substrate side (sample stage)
Power was applied and a substantially negative self-bias voltage was applied. In this way, the W film is selectively etched to form the second shape conductive layers 5015 to 5019, 6015, and 6016.
Was formed. At this time, the first conductive layers 5015a-50
18a, 6015a, and 6016a are hardly etched.
【0202】そして、レジストからなるマスク5009
を除去せずに第1のドーピング処理を行い、半導体層5
002〜5005、6002、6003にN型を付与す
る不純物元素を低濃度に添加する。第1のドーピング処
理はイオンドープ法又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1×1013〜5×10
14[atoms/cm2]とし、加速電圧を40〜80[keV]として
行う。本実施例ではドーズ量を5.0×1013[atoms/c
m2]とし、加速電圧を50[keV]として行った。N型を付
与する不純物元素としては、15族に属する元素を用い
れば良く、代表的にはリン(P)又は砒素(As)が用いら
れるが、本実施例ではリン(P)を用いた。この場合、第
2の形状の導電層5015〜5019、6015、60
16がN型を付与する不純物元素に対するマスクとなっ
て、自己整合的に第1の不純物領域(N--領域)5020
〜5023、6020、6021を形成した。そして第
1の不純物領域5020〜5023、6020、602
1には1×1018〜1×1020[atoms/cm3]の濃度範囲
でN型を付与する不純物元素が添加された。Then, a mask 5009 made of resist
The first doping process is performed without removing the
An impurity element imparting N-type is added to 002 to 5005, 6002, and 6003 at a low concentration. The first doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 13 to 5 × 10 5.
14 [atoms / cm 2 ] and the acceleration voltage is 40 to 80 [keV]. In this embodiment, the dose amount is 5.0 × 10 13 [atoms / c
m 2 ], and the acceleration voltage was 50 [keV]. As the impurity element imparting N-type, an element belonging to Group 15 may be used, and typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this embodiment, phosphorus (P) was used. In this case, the second shape conductive layers 5015 to 5019, 6015, 60
16 serves as a mask for the impurity element imparting N-type and serves as a first impurity region (N--region) 5020 in a self-aligned manner.
~ 5023, 6020, 6021 were formed. Then, the first impurity regions 5020 to 5023, 6020, and 602
1 was added with an impurity element imparting N-type in the concentration range of 1 × 10 18 to 1 × 10 20 [atoms / cm 3 ].
【0203】続いてレジストからなるマスク5009を
除去した後、新たにレジストからなるマスク5024を
形成して、第1のドーピング処理よりも高い加速電圧で
第2のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件は
ドーズ量を1×1013〜3×1015[atoms/cm2]とし、
加速電圧を60〜120[keV]として行う。本実施例で
は、ドーズ量を3.0×1015[atoms/cm2]とし、加速
電圧を65[keV]として行った。第2のドーピング処理
は第2の導電層5015b〜5018b、6015b、
6016bを不純物元素に対するマスクとして用い、第
1の導電層5015a〜5018a、6015a、60
16aのテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添
加されるようにドーピングを行う。続いて、第2のドー
ピング処理より加速電圧を下げて第3のドーピング処理
を行って図3(D)の状態を得る。イオンドープ法の条
件はドーズ量を1×1015〜1×1017[atoms/cm2]と
し、加速電圧を50〜100keVとして行う。Subsequently, after removing the mask 5009 made of resist, a new mask 5024 made of resist is formed, and the second doping process is performed at an acceleration voltage higher than that in the first doping process. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 13 to 3 × 10 15 [atoms / cm 2 ],
The acceleration voltage is set to 60 to 120 [keV]. In this embodiment, the dose amount is 3.0 × 10 15 [atoms / cm 2 ] and the acceleration voltage is 65 [keV]. The second doping process is performed on the second conductive layers 5015b to 5018b, 6015b,
By using 6016b as a mask for the impurity element, the first conductive layers 5015a to 5018a, 6015a, 60
Doping is performed so that the impurity element is added to the semiconductor layer below the tapered portion 16a. Subsequently, the acceleration voltage is lowered from the second doping process and the third doping process is performed to obtain the state of FIG. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 15 to 1 × 10 17 [atoms / cm 2 ] and the acceleration voltage is 50 to 100 keV.
【0204】上記の第2のドーピング処理及び第3のド
ーピング処理を行った結果、第1の導電層と重なる第2
の不純物領域(N−領域、Lov領域)5026、6026
には1×1018〜5×1019[atoms/cm3]の濃度範囲でN
型を付与する不純物元素を添加された。また第3の不純
物領域(N+領域)5025、5028、6025には1
×1019〜5×1021[atoms/cm3]の濃度範囲でN型を付
与する不純物元素を添加された。また、第1、第2のド
ーピング処理を行った後、半導体層5002〜500
5、6002、6003において、不純物元素が全く添
加されない領域又は微量の不純物元素が添加された領域
が形成された。本実施例では、不純物元素が全く添加さ
れない領域又は微量の不純物元素が添加された領域をチ
ャネル領域5027、5030、6027とよぶ。また
前記第1のドーピング処理により形成された第1の不純
物領域(N--領域)5020〜5023、6020、60
21のうち、第2のドーピング処理においてレジスト5
024で覆われていた領域が存在するが、本実施例で
は、引き続き第1の不純物領域(N--領域、LDD領域)5
029とよぶ。As a result of performing the above-mentioned second doping treatment and third doping treatment, a second conductive layer overlapping the first conductive layer is formed.
Impurity regions (N-region, Lov region) 5026, 6026
N in the concentration range of 1 × 10 18 to 5 × 10 19 [atoms / cm 3 ].
An impurity element that imparts mold is added. Further, the third impurity regions (N + regions) 5025, 5028, and 6025 have 1
An impurity element imparting N-type was added within a concentration range of × 10 19 to 5 × 10 21 [atoms / cm 3 ]. After performing the first and second doping treatments, the semiconductor layers 5002 to 500
5, 6002 and 6003, a region to which no impurity element was added or a region to which a trace amount of impurity element was added was formed. In this embodiment, regions to which no impurity element is added or regions to which a trace amount of impurity element is added are referred to as channel regions 5027, 5030, and 6027. Also, the first impurity regions (N--regions) 5020 to 5023, 6020, 60 formed by the first doping process.
Resist 5 in the second doping process out of 21
Although there is a region covered with 024, in the present embodiment, the first impurity region (N--region, LDD region) 5 is continued.
Call it 029.
【0205】なお本実施例では、第2のドーピング処理
のみにより、第2の不純物領域(N−領域)5026、6
026及び第3の不純物領域(N+領域)5025、50
28、6025を形成したが、これに限定されない。ド
ーピング処理を行う条件を適宜変えて、複数回のドーピ
ング処理で形成しても良い。In this embodiment, the second impurity regions (N− regions) 5026, 6 are formed only by the second doping process.
026 and the third impurity region (N + region) 5025, 50
28 and 6025 are formed, but are not limited thereto. It may be formed by performing the doping process a plurality of times by appropriately changing the conditions for performing the doping process.
【0206】次いで図4(A)に示すように、レジストか
らなるマスク5024を除去した後、新たにレジストか
らなるマスク5031を形成する。その後、第4のドー
ピング処理を行う。第4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、前記第1の
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の不純物領域(P+領域)5032、5034、6
032及び第5の不純物領域(P−領域)5033、50
35、6033を形成する。Next, as shown in FIG. 4A, after removing the resist mask 5024, a new resist mask 5031 is formed. After that, a fourth doping process is performed. A fourth impurity region (P + region) in which an impurity element imparting a conductivity type opposite to that of the first conductivity type is added to the semiconductor layer which becomes the active layer of the P-channel TFT by the fourth doping process. 5032, 5034, 6
032 and the fifth impurity region (P− region) 5033, 50
35 and 6033 are formed.
【0207】第4のドーピング処理では、第2の導電層
5016b、5018bを不純物元素に対するマスクと
して用いる。こうして、P型を付与する不純物元素を添
加し、自己整合的に第4の不純物領域(P+領域)503
2、5034、6032及び第5の不純物領域(P−領
域)5033、5035、6033を形成する。In the fourth doping process, the second conductive layers 5016b and 5018b are used as a mask for the impurity element. Thus, the impurity element imparting P-type conductivity is added, and the fourth impurity region (P + region) 503 is self-aligned.
2, 5034, 6032 and fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, 6033 are formed.
【0208】本実施例では、第4の不純物領域503
2、5034、6032及び第5の不純物領域503
3、5035、6033はジボラン(B2H6)を用いたイ
オンドープ法で形成する。イオンドープ法の条件として
は、ドーズ量を1×1016[atoms/cm2]とし、加速電圧
を80[keV]とした。In this embodiment, the fourth impurity region 503 is used.
2, 5034, 6032 and fifth impurity region 503
3, 5035 and 6033 are formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). As conditions for the ion doping method, the dose amount was 1 × 10 16 [atoms / cm 2 ], and the acceleration voltage was 80 [keV].
【0209】なお、第4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5031によって覆われている。In the fourth doping process, N
The semiconductor layer forming the channel type TFT is covered with a mask 5031 made of resist.
【0210】ここで、第1及び2のドーピング処理によ
って、第4の不純物領域(P+領域)5032、503
4、6032及び第5の不純物領域(P−領域)503
3、5035、6033にはそれぞれ異なる濃度でリン
が添加されている。しかし、第4の不純物領域(P+領
域)5032、5034、6032及び第5の不純物領
域(P−領域)5033、5035、6033のいずれの
領域においても、第4のドーピング処理によって、P型
を付与する不純物元素の濃度が1×1019〜5×1021
[atoms/cm3]となるようにドーピング処理される。こう
して、第4の不純物領域(P+領域)5032、503
4、6032及び第5の不純物領域(P−領域)503
3、5035、6033は、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問題なく機能する。Here, the fourth impurity regions (P + regions) 5032 and 503 are formed by the first and second doping processes.
4, 6032 and fifth impurity region (P-region) 503
Phosphorus is added to 3, 5035, and 6033 at different concentrations. However, in any of the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 5034, 6032 and the fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, 6033, P-type is imparted by the fourth doping process. The concentration of the impurity element is 1 × 10 19 to 5 × 10 21
Doping treatment is performed so that [atoms / cm 3 ]. Thus, the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 503
4, 6032 and fifth impurity region (P-region) 503
3, 5035 and 6033 function as a source region and a drain region of the P-channel TFT without any problem.
【0211】なお本実施例では、第4のドーピング処理
のみにより、第4の不純物領域(P+領域)5032、5
034、6032及び第5の不純物領域(P−領域)50
33、5035、6033を形成したが、これに限定さ
れない。ドーピング処理を行う条件を適宜変えて、複数
回のドーピング処理で形成しても良い。In this embodiment, the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 5 are formed only by the fourth doping process.
034, 6032 and fifth impurity region (P− region) 50
33, 5035, and 6033 are formed, but the present invention is not limited to this. It may be formed by performing the doping process a plurality of times by appropriately changing the conditions for performing the doping process.
【0212】次いで図4(B)に示すように、レジストか
らなるマスク5031を除去して第1の層間絶縁膜50
36を形成する。この第1の層間絶縁膜5036として
は、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを
100〜200[nm]として珪素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100
[nm]の酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第1の層間絶
縁膜5036は酸化窒化珪素膜に限定されるものでな
く、他の珪素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, as shown in FIG. 4B, the mask 5031 made of resist is removed to remove the first interlayer insulating film 50.
36 is formed. The first interlayer insulating film 5036 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 [nm] by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a film thickness of 100 is formed by the plasma CVD method.
A [nm] silicon oxynitride film was formed. Of course, the first interlayer insulating film 5036 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.
【0213】次いで、図4(C)に示すように、加熱処理
(熱処理)を行って、半導体層の結晶性の回復、半導体層
に添加された不純物元素の活性化を行う。この加熱処理
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1[ppm]以下、好ま
しくは0.1[ppm]以下の窒素雰囲気中で400〜70
0[℃]で行えばよく、本実施例では410[℃]、1時間
の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の
他に、レーザアニール法、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。Then, as shown in FIG. 4C, heat treatment is performed.
(Heat treatment) is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layer and activate the impurity element added to the semiconductor layer. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace.
The thermal annealing method is 400 to 70 in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 [ppm] or less, preferably 0.1 [ppm] or less.
It may be performed at 0 [° C.], and in this embodiment, the activation treatment was performed by heat treatment at 410 [° C.] for 1 hour. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.
【0214】また、第1の層間絶縁膜5036を形成す
る前に加熱処理を行っても良い。ただし、第1の導電層
5015a〜5019a、6015a、6016a及
び、第2の導電層5015b〜5019b、6015
b、6016bを構成する材料が熱に弱い場合には、本
実施例のように配線等を保護するため第1の層間絶縁膜
5036(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素
膜)を形成した後で熱処理を行うことが好ましい。Further, heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film 5036. However, the first conductive layers 5015a to 5019a, 6015a, and 6016a and the second conductive layers 5015b to 5019b and 6015 are included.
When the material forming the b and 6016b is weak to heat, the first interlayer insulating film 5036 (insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) is used to protect wirings and the like as in this embodiment. Heat treatment is preferably performed after the formation.
【0215】上記の様に、第1の層間絶縁膜5036
(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成
した後に熱処理することにより、活性化処理と同時に、
半導体層の水素化も行うことができる。水素化の工程で
は、第1の層間絶縁膜5036に含まれる水素により半
導体層のダングリングボンドが終端される。As described above, the first interlayer insulating film 5036
By performing heat treatment after forming (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film), at the same time as the activation treatment,
Hydrogenation of the semiconductor layer can also be performed. In the hydrogenation step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 5036.
【0216】なお、活性化処理のための加熱処理とは別
に、水素化のための加熱処理を行っても良い。Note that heat treatment for hydrogenation may be performed separately from heat treatment for activation treatment.
【0217】ここで、第1の層間絶縁膜5036の存在
に関係なく、半導体層を水素化することもできる。水素
化の他の手段として、プラズマにより励起された水素を
用いる手段(プラズマ水素化)や、3〜100[%]の水素
を含む雰囲気中において、300〜450[℃]で1〜1
2時間の加熱処理を行う手段でも良い。Here, the semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of the first interlayer insulating film 5036. As another means of hydrogenation, a means using plasma-excited hydrogen (plasma hydrogenation) or an atmosphere containing 3 to 100% of hydrogen at 300 to 450 [° C.] is 1 to 1: 1.
Means for performing heat treatment for 2 hours may be used.
【0218】次いで、第1の層間絶縁膜5036上に、
第2の層間絶縁膜5037を形成する。第2の層間絶縁
膜5037としては、無機絶縁膜を用いることができ
る。例えば、CVD法によって形成された酸化珪素膜
や、SOG(Spin On Glass)法によって塗布された酸化
珪素膜等を用いることができる。また、第2の層間絶縁
膜5037として、有機絶縁膜を用いることができる。
例えば、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシク
ロブテン)、アクリル等の膜を用いることができる。ま
た、アクリル膜と酸化窒化珪素膜の積層構造を用いても
良い。Next, on the first interlayer insulating film 5036,
A second interlayer insulating film 5037 is formed. An inorganic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5037. For example, a silicon oxide film formed by the CVD method, a silicon oxide film applied by the SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. An organic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5037.
For example, a film of polyimide, polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxynitride film may be used.
【0219】本実施例では、膜厚1.6[μm]のアクリル
膜を形成した。第2の層間絶縁膜5037によって、基
板上5000に形成されたTFTによる凹凸を緩和し、
平坦化することができる。特に、第2の層間絶縁膜50
37は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れた膜
が好ましい。In this example, an acrylic film having a thickness of 1.6 [μm] was formed. The second interlayer insulating film 5037 reduces unevenness due to the TFT formed on the substrate 5000,
It can be flattened. In particular, the second interlayer insulating film 50
Since 37 has a strong meaning of flattening, a film having excellent flatness is preferable.
【0220】次いで、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを用い、第2の層間絶縁膜5037、第1の
層間絶縁膜5036、およびゲート絶縁膜5006をエ
ッチングし、第3の不純物領域5025、5028、6
025第4の不純物領域5032、5034、6032
に達するコンタクトホールを形成する。Then, the second interlayer insulating film 5037, the first interlayer insulating film 5036, and the gate insulating film 5006 are etched by dry etching or wet etching, and the third impurity regions 5025, 5028, and 6 are etched.
025 fourth impurity regions 5032, 5034, 6032
Contact hole is formed.
【0221】続いて、各不純物領域とそれぞれ電気的に
接続する配線5038〜5041、6038、6039
および画素電極5042を形成する。なお、これらの配
線は、膜厚50[nm]のTi膜と、膜厚500[nm]の合金
膜(AlとTiの合金膜)との積層膜をパターニングし
て形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造で
も良いし、三層以上の積層構造にしても良い。また、配
線材料としては、AlとTiに限らない。例えば、Ta
N膜上にAl膜やCu膜を形成し、さらにTi膜を形成
した積層膜をパターニングして配線を形成しても良い
が、反射性に優れた材料を用いることが望ましい。Subsequently, wirings 5038 to 5041, 6038 and 6039 which are electrically connected to the respective impurity regions are provided.
And a pixel electrode 5042 is formed. These wirings are formed by patterning a laminated film of a Ti film having a film thickness of 50 nm and an alloy film (alloy film of Al and Ti) having a film thickness of 500 nm. Of course, the structure is not limited to the two-layer structure, and may be a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers. The wiring material is not limited to Al and Ti. For example, Ta
An Al film or a Cu film may be formed on the N film, and a laminated film having a Ti film formed thereon may be patterned to form the wiring, but it is preferable to use a material having excellent reflectivity.
【0222】続いて、画素電極5042を少なくとも含
む部分上に配向膜5043を形成しラビング処理を行
う。なお、本実施例では配向膜5043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
5045を所望の位置に形成した。また、柱状のスペー
サに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよ
い。Subsequently, an alignment film 5043 is formed on a portion including at least the pixel electrode 5042 and rubbing treatment is performed. In this embodiment, before forming the alignment film 5043, a columnar spacer 5045 for holding the space between the substrates is formed at a desired position by patterning an organic resin film such as an acrylic resin film. Further, spherical spacers may be dispersed over the entire surface of the substrate instead of the columnar spacers.
【0223】次いで、対向基板5046を用意する。対
向基板5046上に着色層(カラーフィルタ)5047
〜5049、平坦化膜5050を形成する。このとき、
第1の着色層5047と第2の着色層5048とを重ね
て、遮光部を形成する。また、第1の着色層5047と
第3の着色層5049とを一部重ねて、遮光部を形成し
てもよいし、第2の着色層5048と第3の着色層50
49とを一部重ねて、遮光部を形成しても良い。Next, a counter substrate 5046 is prepared. A colored layer (color filter) 5047 is formed on the counter substrate 5046.
˜5049, a planarization film 5050 is formed. At this time,
The first colored layer 5047 and the second colored layer 5048 are overlapped with each other to form a light-blocking portion. Further, the first coloring layer 5047 and the third coloring layer 5049 may be partially overlapped with each other to form a light-shielding portion, or the second coloring layer 5048 and the third coloring layer 50 may be formed.
It is also possible to form a light shielding part by partially overlapping with 49.
【0224】このように、新たに遮光層を形成すること
なく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で
遮光することによって工程数の低減を可能とした。As described above, it is possible to reduce the number of steps by shielding the gaps between the pixels with the light-shielding portion formed of the stacked colored layers without newly forming a light-shielding layer.
【0225】次いで、平坦化膜5050上に透明導電膜
からなる対向電極5051を少なくとも画素領域に形成
し、対向基板の全面に配向膜5052を形成し、ラビン
グ処理を施した。Next, a counter electrode 5051 made of a transparent conductive film was formed on at least the flattening film 5050 in at least the pixel region, an alignment film 5052 was formed on the entire surface of the counter substrate, and a rubbing treatment was performed.
【0226】そして、画素領域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50
44で貼り合わせる。シール材5044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
均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。そ
の後、両基板の間に液晶材料5053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505
3には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして
図4(D)に示す液晶表示装置が完成する。そして、必
要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板
を所望の形状に分断する。さらに、偏光板およびFPC
(図示せず)を貼りつけた。The active matrix substrate on which the pixel region and the driving circuit are formed and the counter substrate are sealed with a sealing material 50.
Stick together at 44. A filler is mixed in the sealing material 5044, and the two substrates are bonded to each other with a uniform interval by the filler and the columnar spacers. After that, a liquid crystal material 5053 is injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). Liquid crystal material 505
A known liquid crystal material may be used for 3. Thus, the liquid crystal display device shown in FIG. 4D is completed. Then, if necessary, the active matrix substrate or the counter substrate is cut into a desired shape. Furthermore, a polarizing plate and an FPC
(Not shown) was attached.
【0227】このように、高速動作を必要とする領域と
そうでない領域とで、半導体膜の活性化プロセスを異な
らせることにより、装置全体として高速動作を有する半
導体装置を、スループットの高い作製工程で作製するこ
とが可能となる。As described above, by making the activation process of the semiconductor film different between the region requiring high speed operation and the region not requiring high speed operation, a semiconductor device having high speed operation as a whole device can be manufactured by a high throughput manufacturing process. It becomes possible to produce.
【0228】また特に、第1の領域(高速動作を必要と
する回路ブロックを有する領域)においては、連続発振
レーザを用いた結晶化を行うことにより、大粒径の結晶
粒が形成された半導体膜を有するTFTが作製され、高
速動作が可能な回路ブロックを実現している。In particular, in the first region (the region having a circuit block which requires high-speed operation), crystallization using a continuous wave laser is performed to form a semiconductor in which large-sized crystal grains are formed. A TFT having a film is manufactured to realize a circuit block that can operate at high speed.
【0229】なお、本実施例で作製するTFTは、ボト
ムゲート構造もしくはデュアルゲート構造としてもよ
い。
[実施例7]本実施例では、薄膜トランジスタで構成さ
れる回路ブロックと、EL表示部とが同一基板上に形成
された基板の作製工程について説明する。Note that the TFT manufactured in this embodiment may have a bottom gate structure or a dual gate structure. [Embodiment 7] In this embodiment, a manufacturing process of a substrate in which a circuit block including a thin film transistor and an EL display portion are formed over the same substrate will be described.
【0230】なお、図5(A)までの工程は、実施例6
において、図3(A)〜(D)、図4(A)に示した工
程と同様である。Note that the steps up to FIG.
3A to 3D and the process shown in FIG. 4A.
【0231】図3及び図4と同じ部分は同じ符号を用い
て示し、説明は省略する。The same parts as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0232】図5(A)に示すように、第1の層間絶縁
膜5101を形成する。この第1の層間絶縁膜5101
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として珪素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10
0nmの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第1の層間絶
縁膜5101は酸化窒化珪素膜に限定されるものでな
く、他の珪素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。As shown in FIG. 5A, a first interlayer insulating film 5101 is formed. This first interlayer insulating film 5101
As a plasma CVD method or a sputtering method,
It is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 nm. In this embodiment, the film thickness is 10 by the plasma CVD method.
A 0 nm silicon oxynitride film was formed. Of course, the first interlayer insulating film 5101 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.
【0233】次いで、図5(B)に示すように、加熱処
理(熱処理)を行って、半導体層の結晶性の回復、半導
体層に添加された不純物元素の活性化を行う。この加熱
処理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1ppm以下、好
ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜70
0℃で行えばよく、本実施例では410℃、1時間の熱
処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他
に、レーザアニール法、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. 5B, heat treatment (heat treatment) is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layer and activate the impurity element added to the semiconductor layer. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. As the thermal annealing method, the oxygen concentration is 400 to 70 in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
The activation treatment may be performed at 0 ° C., and in this embodiment, the heat treatment is performed at 410 ° C. for 1 hour. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.
【0234】また、第1の層間絶縁膜5101を形成す
る前に加熱処理を行っても良い。ただし、第1の導電層
5015a〜5019a及び、第2の導電層5015b
〜5019bが熱に弱い場合には、本実施例のように配
線等を保護するため第1の層間絶縁膜5101(珪素を
主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成した後
で熱処理を行うことが好ましい。Heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film 5101. However, the first conductive layers 5015a to 5019a and the second conductive layer 5015b.
If 5050b is weak to heat, heat treatment is performed after the first interlayer insulating film 5101 (insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) is formed to protect wirings and the like as in this embodiment. Is preferably performed.
【0235】上記の様に、第1の層間絶縁膜5101
(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形
成した後に熱処理することにより、活性化処理と同時
に、半導体層の水素化も行なうことができる。水素化の
工程では、第1の層間絶縁膜5001に含まれる水素に
より半導体層のダングリングボンドが終端される。As described above, the first interlayer insulating film 5101
By performing heat treatment after forming (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film), hydrogenation of the semiconductor layer can be performed at the same time as the activation process. In the hydrogenation step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 5001.
【0236】なお、活性化処理のための加熱処理とは別
に、水素化のための加熱処理を行っても良い。Note that heat treatment for hydrogenation may be performed separately from heat treatment for activation treatment.
【0237】ここで、第1の層間絶縁膜5101の存在
に関係なく、半導体層を水素化することもできる。水素
化の他の手段として、プラズマにより励起された水素を
用いる手段(プラズマ水素化)や、3〜100%の水素
を含む雰囲気中において、300〜450℃で1〜12
時間の加熱処理を行う手段でも良い。Here, the semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the existence of the first interlayer insulating film 5101. As another means of hydrogenation, a means using hydrogen excited by plasma (plasma hydrogenation) or 1 to 12 at 300 to 450 ° C. in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen is used.
Means for performing heat treatment for a time may be used.
【0238】以上の工程により、画素の下部領域にNチ
ャネル型TFTとPチャネル型TFTからなるCMOS
回路を形成することができる。Through the above steps, a CMOS including an N-channel TFT and a P-channel TFT is formed in the lower region of the pixel.
A circuit can be formed.
【0239】次いで、第1の層間絶縁膜5101上に、
第2の層間絶縁膜5102を形成する。第2の層間絶縁
膜5102としては、無機絶縁膜を用いることができ
る。例えば、CVD法によって形成された酸化珪素膜
や、SOG(Spin On Glass)法によって塗布された酸
化珪素膜等を用いることができる。また、第2の層間絶
縁膜5102として、有機絶縁膜を用いることができ
る。例えば、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾ
シクロブテン)、アクリル等の膜を用いることができ
る。また、アクリル膜と酸化珪素膜の積層構造を用いて
も良い。また、アクリル膜と、スパッタ法で形成した窒
化珪素膜または窒化酸化珪素膜との積層構造を用いても
良い。Next, on the first interlayer insulating film 5101,
A second interlayer insulating film 5102 is formed. An inorganic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5102. For example, a silicon oxide film formed by the CVD method, a silicon oxide film applied by the SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. An organic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5102. For example, a film of polyimide, polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxide film may be used. Alternatively, a stacked-layer structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used.
【0240】次いで、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを用い、第1の層間絶縁膜5101、第2の
層間絶縁膜5102及びゲート絶縁膜5006をエッチ
ングし、回路ブロックを構成する各TFTの不純物領域
(第3の不純物領域(N+)及び第4の不純物領域(P
+))に達するコンタクトホールを形成する。Next, the first interlayer insulating film 5101, the second interlayer insulating film 5102, and the gate insulating film 5006 are etched by dry etching or wet etching, and the impurity regions (third regions) of the TFTs forming the circuit block are formed. Impurity region (N +) and the fourth impurity region (P
+)) To form a contact hole.
【0241】次いで、各不純物領域とそれぞれ電気的に
接続される配線5103〜5109、6103、610
4を形成する。なお本実施例では、配線5103〜51
09、6103、6104は、膜厚100nmのTi膜
と、膜厚350nmのAl膜と、膜厚100nmのTi膜と
の積層膜をスパッタ法で連続形成し、所望の形状にパタ
ーニングして形成する。Then, wirings 5103 to 5109, 6103, 610 electrically connected to the respective impurity regions are provided.
4 is formed. Note that in this embodiment, the wirings 5103 to 51
09, 6103, and 6104 are formed by continuously forming a laminated film of a Ti film having a film thickness of 100 nm, an Al film having a film thickness of 350 nm, and a Ti film having a film thickness of 100 nm by a sputtering method, and patterning into a desired shape. .
【0242】もちろん、三層構造に限らず、単層構造で
もよいし、二層構造でもよいし、四層以上の積層構造に
してもよい。また配線の材料としては、AlとTiに限
らず、他の導電膜を用いても良い。例えば、TaN膜上
にAlやCuを形成し、さらにTi膜を形成した積層膜
をパターニングして配線を形成してもよい。Of course, the structure is not limited to the three-layer structure, and may be a single-layer structure, a two-layer structure, or a laminated structure of four or more layers. The material of the wiring is not limited to Al and Ti, but other conductive films may be used. For example, wiring may be formed by forming Al or Cu on the TaN film and then patterning the laminated film on which the Ti film is formed.
【0243】次いで図5(C)に示すように、第3の層
間絶縁膜5110を形成する。第3の層間絶縁膜511
0としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることがで
きる。無機絶縁膜としては、CVD法によって形成され
た酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法によって
塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。また、
有機絶縁膜としては、アクリル樹脂膜等を用いることが
できる。また、アクリル膜と、スパッタ法で形成した窒
化珪素膜または窒化酸化珪素膜との積層構造を用いても
良い。Next, as shown in FIG. 5C, a third interlayer insulating film 5110 is formed. Third interlayer insulating film 511
As 0, an inorganic insulating film or an organic insulating film can be used. As the inorganic insulating film, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. Also,
An acrylic resin film or the like can be used as the organic insulating film. Alternatively, a stacked-layer structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used.
【0244】第3の層間絶縁膜5110によって、基板
上5000に形成されたTFTによる凹凸を緩和し、平
坦化することができる。特に、第3の層間絶縁膜511
0は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れた膜が
好ましい。By the third interlayer insulating film 5110, unevenness due to the TFT formed on the substrate 5000 can be alleviated and planarized. In particular, the third interlayer insulating film 511
Since 0 has a strong meaning of flattening, a film having excellent flatness is preferable.
【0245】次いで、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを用い、第3の層間絶縁膜5110に、配線
5108に達するコンタクトホールを形成する。Next, by dry etching or wet etching, a contact hole reaching the wiring 5108 is formed in the third interlayer insulating film 5110.
【0246】次いで、導電膜をパターニングして画素電
極5111を形成する。本実施例の場合、導電膜として
アルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公
知のMgAg膜(マグネシウムと銀との合金膜)を用い
ても良い。画素電極5111がEL素子の陰極に相当す
る。陰極材料としては、周期表の1族もしくは2族に属
する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加し
た導電膜を自由に用いることができる。Next, the conductive film is patterned to form a pixel electrode 5111. In this embodiment, an alloy film of aluminum and lithium is used as the conductive film. Of course, a known MgAg film (alloy film of magnesium and silver) may be used. The pixel electrode 5111 corresponds to the cathode of the EL element. As the cathode material, a conductive film made of an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table or a conductive film to which those elements are added can be freely used.
【0247】画素電極5111は、第3の層間絶縁膜5
110に形成されたコンタクトホールによって、配線5
108と電気的な接続がとられる。こうして、画素電極
5111は、駆動回路を構成するTFTのソース領域ま
たはドレイン領域の一方と、電気的に接続される。The pixel electrode 5111 is the third interlayer insulating film 5
The wiring 5 is formed by the contact hole formed in 110.
An electrical connection is made with 108. In this way, the pixel electrode 5111 is electrically connected to one of the source region and the drain region of the TFT included in the driver circuit.
【0248】次いで図5(D)に示すように、各画素間
のEL層を塗り分けるために、土手5112を形成す
る。土手5112としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を
用いて形成する。無機絶縁膜としては、スパッタ法によ
って形成された窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜、CV
D法によって形成された酸化珪素膜や、SOG法によっ
て塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。ま
た、有機絶縁膜としては、アクリル樹脂膜等を用いるこ
とができる。Next, as shown in FIG. 5D, a bank 5112 is formed in order to paint the EL layer between each pixel separately. The bank 5112 is formed using an inorganic insulating film or an organic insulating film. As the inorganic insulating film, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method, CV
A silicon oxide film formed by the D method, a silicon oxide film applied by the SOG method, or the like can be used. An acrylic resin film or the like can be used as the organic insulating film.
【0249】ここで、土手5112を形成する際、ウエ
ットエッチング法を用いることで容易にテーパー形状の
側壁とすることが出来る。土手5112の側壁が十分に
なだらかでないと段差に起因するEL層の劣化が顕著な
問題となってしまうため、注意が必要である。Here, when forming the bank 5112, it is possible to easily form a tapered side wall by using a wet etching method. If the side wall of the bank 5112 is not sufficiently gentle, the deterioration of the EL layer due to the step difference becomes a significant problem, so caution is required.
【0250】第3の層間絶縁膜5110と土手5112
の組み合わせの例を以下に挙げる。Third interlayer insulating film 5110 and bank 5112
An example of the combination of is given below.
【0251】第3の層間絶縁膜5110として、アクリ
ルと、スパッタ法によって形成された窒化珪素膜または
窒化酸化珪素膜の積層膜を用い、土手5112として、
スパッタ法によって形成された窒化珪素膜または窒化酸
化珪素膜を用いる組み合わせがある。第3の層間絶縁膜
5110として、プラズマCVD法によって形成した酸
化珪素膜を用い、土手5112としてもプラズマCVD
法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わせがあ
る。また、第3の層間絶縁膜5110として、SOG法
によって形成した酸化珪素膜を用い、土手5112とし
てもSOG法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み
合わせがある。また第3の層間絶縁膜5110として、
SOG法によって形成した酸化珪素膜とプラズマCVD
法によって形成した酸化珪素膜の積層膜を用い、土手5
112としてプラズマCVD法によって形成した酸化珪
素膜を用いる組み合わせがある。また、第3の層間絶縁
膜5110として、アクリルを用い、土手5112とし
てもアクリルを用いる組み合わせがある。また、第3の
層間絶縁膜5110として、アクリルとプラズマCVD
法によって形成した酸化珪素膜の積層膜を用い、土手5
112としてプラズマCVD法によって形成した酸化珪
素膜を用いる組み合わせがある。また、第3の層間絶縁
膜5110として、プラズマCVD法によって形成した
酸化珪素膜を用い、土手5112としてアクリルを用い
る組み合わせがある。As the third interlayer insulating film 5110, a laminated film of acrylic and a silicon nitride film or silicon oxynitride film formed by a sputtering method is used.
There is a combination of using a silicon nitride film or a silicon oxynitride film formed by a sputtering method. A silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the third interlayer insulating film 5110, and a plasma CVD is also used as the bank 5112.
There is a combination using a silicon oxide film formed by the method. Further, there is a combination in which a silicon oxide film formed by the SOG method is used as the third interlayer insulating film 5110 and a silicon oxide film formed by the SOG method is used as the bank 5112. Further, as the third interlayer insulating film 5110,
Silicon oxide film formed by SOG method and plasma CVD
Using a laminated film of silicon oxide films formed by the
There is a combination in which a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as 112. In addition, there is a combination in which acrylic is used as the third interlayer insulating film 5110 and acrylic is used as the bank 5112. Further, as the third interlayer insulating film 5110, acrylic and plasma CVD are used.
Using a laminated film of silicon oxide films formed by the
There is a combination in which a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as 112. Further, there is a combination in which a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the third interlayer insulating film 5110 and acrylic is used as the bank 5112.
【0252】土手5112中に、カーボン粒子や金属粒
子を添加し、抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制しても
よい。この際、抵抗率は、1×106〜1×1012Ωm
(好ましくは、1×108〜1×1010Ωm)となるよ
うに、カーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すればよ
い。Carbon particles or metal particles may be added to the bank 5112 to lower the resistivity and suppress the generation of static electricity. At this time, the resistivity is 1 × 10 6 to 1 × 10 12 Ωm
The addition amount of carbon particles or metal particles may be adjusted so as to be (preferably 1 × 10 8 to 1 × 10 10 Ωm).
【0253】次いで、土手5112に囲まれた、露出し
ている画素電極5038上に、EL層5113を形成す
る。Next, an EL layer 5113 is formed on the exposed pixel electrode 5038 surrounded by the bank 5112.
【0254】EL層5113としては、公知の有機発光
材料や無機発光材料を用いることができる。As the EL layer 5113, a known organic light emitting material or inorganic light emitting material can be used.
【0255】有機発光材料としては、低分子系有機発光
材料、高分子系有機発光材料、中分子系有機材料を自由
に用いることができる。なお、本明細書中においては、
中分子系有機発光材料とは、昇華性を有さず、かつ、分
子数が20以下または連鎖する分子の長さが10μm以
下の有機発光材料を示すものとする。As the organic light emitting material, a low molecular weight organic light emitting material, a high molecular weight organic light emitting material, or a medium molecular weight organic light emitting material can be freely used. In the present specification,
The medium-molecular-weight organic light-emitting material means an organic light-emitting material which has no sublimability and has a number of molecules of 20 or less or a chained molecule length of 10 μm or less.
【0256】EL層5113は通常、積層構造である。
代表的には、コダック・イーストマン・カンパニーのTa
ngらが提案した「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」と
いう積層構造が挙げられる。また他にも、陰極上に電子
輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層、または電子
注入層/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層
の順に積層する構造でも良い。発光層に対して蛍光性色
素等をドーピングしても良い。但し発光する前の電荷励
起状態はトリプレットであってもシングレットであって
も良い。The EL layer 5113 usually has a laminated structure.
Typically, Kodak Eastman Company Ta
The laminated structure of “hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer” proposed by ng et al. In addition, an electron transport layer / a light emitting layer / a hole transport layer / a hole injection layer, or an electron injection layer / an electron transport layer / a light emitting layer / a hole transport layer / a hole injection layer are laminated in this order on the cathode. The structure is fine. You may dope a fluorescent dye etc. with respect to a light emitting layer. However, the charge excited state before light emission may be triplet or singlet.
【0257】また、本明細書中において、発光素子と
は、一重項励起子から基底状態に遷移する際の発光(蛍
光)を利用するものと、三重項励起子から基底状態に遷
移する際の発光(燐光)を利用するものの両方を示す。Further, in the present specification, the light-emitting element refers to one that utilizes light emission (fluorescence) at the time of transition from singlet excitons to the ground state and that at the time of transition from triplet excitons to the ground state. Both of those utilizing luminescence (phosphorescence) are shown.
【0258】本実施例では蒸着法により低分子系有機発
光材料を用いてEL層5113を形成している。具体的
には、発光層として70nm厚のトリス−8−キノリノラ
トアルミニウム錯体(Alq3)膜を設け、その上に、
正孔注入層として20nm厚の銅フタロシアニン(CuP
c)膜を設けた積層構造としている。Alq3にキナク
リドン、ペリレンもしくはDCM1といった蛍光色素を
添加することで発光色を制御することができる。[0258] In this embodiment, the EL layer 5113 is formed using a low molecular weight organic light emitting material by an evaporation method. Specifically, a 70 nm thick tris-8-quinolinolato aluminum complex (Alq 3 ) film is provided as a light emitting layer, and on top of that,
20 nm thick copper phthalocyanine (CuP) as a hole injection layer
c) It has a laminated structure provided with a film. The emission color can be controlled by adding a fluorescent dye such as quinacridone, perylene or DCM1 to Alq 3 .
【0259】なお、図5(D)では一画素しか図示して
いないが、複数の色、例えば、R(赤)、G(緑)、B
(青)の各色に対応したEL層5113を作り分ける構
成とすることができる。Although only one pixel is shown in FIG. 5D, a plurality of colors such as R (red), G (green), and B are used.
The EL layer 5113 corresponding to each color of (blue) can be separately formed.
【0260】また、高分子系有機発光材料を用いる例と
して、正孔注入層として20nmのポリチオフェン(PE
DOT)膜をスピン塗布法により設け、その上に、発光
層として100nm程度のポリフェニレンビニレン(PP
V)やPPVの誘導体膜を設けた積層構造によってEL
層5113を構成しても良い。なお、π共役系高分子で
あるPPVやPPVの誘導体を用いると、赤色から青色
まで発光波長を選択できる。また、電子輸送層や電子注
入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能で
ある。As an example of using a polymer organic light emitting material, as a hole injecting layer, polythiophene (PE) having a thickness of 20 nm is used.
A DOT film is provided by a spin coating method, and a polyphenylene vinylene (PP) film having a thickness of about 100 nm is formed thereon as a light emitting layer.
V) or PPV derivative film has a laminated structure
The layer 5113 may be formed. Note that the emission wavelength can be selected from red to blue by using PPV or a derivative of PPV which is a π-conjugated polymer. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the electron transport layer and the electron injection layer.
【0261】なお、EL層5113は、正孔注入層、正
孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等が、明確
に区別された積層構造を有するものに限定されない。つ
まり、EL層5113は、正孔注入層、正孔輸送層、発
光層、電子輸送層、電子注入層等を構成する材料が、混
合した層を有する構造であってもよい。Note that the EL layer 5113 is not limited to a layer in which a hole injecting layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, an electron transporting layer, an electron injecting layer, or the like has a clearly distinguished laminated structure. That is, the EL layer 5113 may have a structure including a layer in which materials forming the hole injecting layer, the hole transporting layer, the light emitting layer, the electron transporting layer, the electron injecting layer, and the like are mixed.
【0262】例えば、電子輸送層を構成する材料(以
下、電子輸送材料と表記する)と、発光層を構成する材
料(以下、発光材料と表記する)とによって構成される
混合層を、電子輸送層と発光層との間に有する構造のE
L層5113であってもよい。For example, a mixed layer composed of a material forming the electron transport layer (hereinafter referred to as an electron transport material) and a material forming the light emitting layer (hereinafter referred to as a light emitting material) is used as an electron transport layer. E having a structure between the layer and the light emitting layer
It may be the L layer 5113.
【0263】次に、EL層5113の上には、透明導電
膜からなる画素電極5114を形成する。透明導電膜と
しては、酸化インジウムと酸化スズの化合物(IT
O)、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物、酸化亜鉛、
酸化スズ、酸化インジウム等を用いることができる。ま
た、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いて
もよい。画素電極5114がEL素子の陽極に相当す
る。Next, a pixel electrode 5114 made of a transparent conductive film is formed on the EL layer 5113. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (IT
O), a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide,
Tin oxide, indium oxide, or the like can be used. Moreover, you may use what added the gallium to the said transparent conductive film. The pixel electrode 5114 corresponds to the anode of the EL element.
【0264】画素電極5114まで形成された時点でE
L素子が完成する。なお、EL素子とは、画素電極(陰
極)5111、EL層5113及び画素電極(陽極)5
114で形成されたダイオードを指す。[0264] When the pixel electrode 5114 is formed, E
The L element is completed. Note that an EL element means a pixel electrode (cathode) 5111, an EL layer 5113, and a pixel electrode (anode) 5
Refers to the diode formed at 114.
【0265】EL素子を完全に覆うようにして保護膜
(パッシベーション膜)5115を設けることは有効で
ある。保護膜5115としては、炭素膜、窒化珪素膜も
しくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜
を単層もしくは組み合わせた積層で用いることができ
る。It is effective to provide a protective film (passivation film) 5115 so as to completely cover the EL element. The protective film 5115 is formed of an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film, and the insulating film can be used as a single layer or a stacked layer in which they are combined.
【0266】なお本実施例のように、EL素子が発した
光が画素電極5114側から放射される場合、保護膜5
115としては、光を透過する膜を用いる必要がある。When the light emitted from the EL element is emitted from the pixel electrode 5114 side as in this embodiment, the protective film 5 is used.
It is necessary to use a film that transmits light as 115.
【0267】なお、土手5112を形成した後、保護膜
5115を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式
(またはインライン方式)の成膜装置を用いて、大気解
放せずに連続的に処理することは有効である。It should be noted that the steps from the formation of the bank 5112 to the formation of the protective film 5115 can be performed continuously by using a multi-chamber type (or in-line type) film forming apparatus without exposing to the atmosphere. It is valid.
【0268】なお、実際には図5(D)の状態まで完成
したら、さらに外気に曝されないように、気密性が高
く、脱ガスの少ない保護フィルム(ラミネートフィル
ム、紫外線硬化樹脂フィルム等)等のシーリング材でパ
ッケージング(封入)することが好ましい。その際、シ
ーリング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿
性材料(例えば酸化バリウム)を配置したりするとEL
素子の信頼性が向上する。In practice, when the state shown in FIG. 5D is completed, a protective film (laminate film, UV curable resin film, etc.) having high airtightness and less degassing is provided so as not to be exposed to the outside air. It is preferable to perform packaging (encapsulation) with a sealing material. At that time, if the inside of the sealing material is made an inert atmosphere or a hygroscopic material (for example, barium oxide) is arranged inside, the EL
The reliability of the device is improved.
【0269】また、パッケージング等の処理により気密
性を高めたら、基板5000上に形成された素子又は回
路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するた
めのコネクタ(フレキシブルプリントサーキット:FP
C)を取り付けて製品として完成する。When the airtightness is improved by a process such as packaging, a connector (flexible printed circuit: FP) for connecting a terminal routed from an element or circuit formed on the substrate 5000 and an external signal terminal.
C) is attached to complete the product.
【0270】なお、本実施例で作製するTFTは、ボト
ムゲート構造もしくは、チャネル領域の上下に絶縁膜を
介して配置された2つのゲート電極を有するデュアルゲ
ート構造としてもよい。Note that the TFT manufactured in this embodiment may have a bottom gate structure or a dual gate structure having two gate electrodes arranged above and below a channel region with an insulating film interposed therebetween.
【0271】[実施例8]本実施例では、本発明の半導体
装置の一例を、図16を用いて説明する。[Embodiment 8] In this embodiment, an example of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.
【0272】図16において、半導体装置は、画素領域
1600、走査線駆動回路1601、信号線駆動回路1
602、VRAM1603、CPU1604、メモリ1
605及びインターフェース回路1606が、絶縁表面
を有する基板上に一体形成されてなる。In FIG. 16, the semiconductor device includes a pixel region 1600, a scanning line driving circuit 1601, and a signal line driving circuit 1.
602, VRAM 1603, CPU 1604, memory 1
605 and interface circuit 1606 are integrally formed on a substrate having an insulating surface.
【0273】図16に示した半導体装置の動作について
説明する。画像データや外部装置の制御信号は、インタ
ーフェース回路1606及びシステムバス1607を介
して、CPU1604と外部装置との間で通信される。
外部装置として、キーボードやROMなどが挙げられ
る。CPU1604は処理中の画像データやロジック回
路の制御信号をメモリ1605に一時的に格納し、処理
された画像データはVRAM1603に格納される。V
RAM1603に格納された画像データは、信号線駆動
回路1602および走査線駆動回路1601により、画
素領域1600に表示される。The operation of the semiconductor device shown in FIG. 16 will be described. Image data and control signals for external devices are communicated between the CPU 1604 and external devices via the interface circuit 1606 and the system bus 1607.
Examples of the external device include a keyboard and a ROM. The CPU 1604 temporarily stores the image data being processed and the control signal of the logic circuit in the memory 1605, and the processed image data is stored in the VRAM 1603. V
The image data stored in the RAM 1603 is displayed in the pixel region 1600 by the signal line driver circuit 1602 and the scan line driver circuit 1601.
【0274】なお、VRAMとは、画像データを保存す
るためのメモリであり、SRAMやDRAMといった揮
発性メモリによって構成される。また、メモリ1605
にも、SRAMやDRAMといった揮発性メモリが用い
られる。インターフェース回路は、外部装置から入力さ
れた信号を一時的に保存したり、内部で用いられるフォ
ーマットに変換したり、他の制御を行ったりする回路で
ある。The VRAM is a memory for storing image data and is composed of a volatile memory such as SRAM or DRAM. Also, the memory 1605
Also, a volatile memory such as SRAM or DRAM is used. The interface circuit is a circuit that temporarily stores a signal input from an external device, converts it into a format used internally, and performs other control.
【0275】本実施例では、領域1に含まれる回路ブロ
ックは特に高速動作が要求されるため、例えば実施例3
乃至6に示すような、連続発振レーザを用いた半導体膜
の結晶化工程を用いた高移動度のTFT作製プロセスを
適用する。In this embodiment, since the circuit blocks included in the area 1 are required to operate at a high speed in particular, for example, the embodiment 3
A high-mobility TFT manufacturing process using a crystallization process of a semiconductor film using a continuous wave laser as shown in FIGS.
【0276】領域1に高移動度のTFT作製プロセスを
適用することによって、領域1に含まれる回路ブロック
は高速動作を実現する。By applying the high mobility TFT manufacturing process to the region 1, the circuit blocks included in the region 1 realize high speed operation.
【0277】メモリとしてSRAMを用いる場合には、
読み出しサイクルとして200nsec、DRAMを用
いる場合には、読み出しサイクルとして1μsec以下
が実現される。If SRAM is used as the memory,
The read cycle is 200 nsec, and when the DRAM is used, the read cycle is 1 μsec or less.
【0278】また、CPUの動作周波数は5MHz以上
が実現される。The operating frequency of the CPU is 5 MHz or higher.
【0279】なお、本実施例では、領域1に高移動度T
FT作製プロセスを適用したが、本発明はこれに限らな
い。実施者は、半導体装置の用途に応じて、任意の領域
に高移動度のTFT作製プロセスを適用すればよい。In this embodiment, the high mobility T is set in the area 1.
Although the FT manufacturing process is applied, the present invention is not limited to this. The practitioner may apply the high-mobility TFT manufacturing process to an arbitrary region according to the application of the semiconductor device.
【0280】なお、その場合には、高移動度のTFT作
製プロセスを適用する面積の基板1608全体の面積に
占める割合は50%以下(好ましくは30%以下)であ
ることが好ましい。かつ、領域1はなるべく少数(好ま
しくは10個以下)の長方形領域で形成されることが好
ましい。In that case, the ratio of the area to which the high-mobility TFT manufacturing process is applied to the entire area of the substrate 1608 is preferably 50% or less (preferably 30% or less). Moreover, it is preferable that the region 1 is formed of a small number of rectangular regions (preferably 10 or less).
【0281】本実施例は、実施例1乃至7と組み合わせ
て用いることが可能である。This embodiment can be used in combination with Embodiments 1 to 7.
【0282】[実施例9]本実施例では、本発明の半導体
装置の一例を、図17を用いて説明する。[Embodiment 9] In this embodiment, an example of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.
【0283】図17において、半導体装置は、画素領域
1700、走査線駆動回路1701、信号線駆動回路1
702、フレームメモリ1703、タイミング生成回路
1705、フォーマット変換部1704が絶縁表面を有
する基板上に一体形成されてなる。In FIG. 17, the semiconductor device includes a pixel region 1700, a scanning line driving circuit 1701, and a signal line driving circuit 1.
702, a frame memory 1703, a timing generation circuit 1705, and a format conversion unit 1704 are integrally formed on a substrate having an insulating surface.
【0284】本実施例の構成を以下に説明する。The configuration of this embodiment will be described below.
【0285】タイミング生成回路1705で、走査線駆
動回路1701及び信号線駆動回路1702の動作タイ
ミングを決めるクロック信号を生成する。フォーマット
変換部1704で、外部装置からFPC1706を介し
て入力される圧縮符号化された信号の伸長復号、画像の
補間やリサイズなどの画像処理が行われる。フォーマッ
ト変換された画像データは、フレームメモリ1703に
格納される。そして、フレームメモリ1703に格納さ
れた画像データは、走査線駆動回路1701および信号
線駆動回路1702により画素1700に表示される。The timing generation circuit 1705 generates a clock signal which determines the operation timing of the scanning line drive circuit 1701 and the signal line drive circuit 1702. The format conversion unit 1704 performs expansion / decoding of a compression-encoded signal input from an external device via the FPC 1706, image processing such as image interpolation and resizing. The format-converted image data is stored in the frame memory 1703. Then, the image data stored in the frame memory 1703 is displayed on the pixel 1700 by the scan line driver circuit 1701 and the signal line driver circuit 1702.
【0286】本実施例では、領域1に含まれる回路ブロ
ックは特に高速動作が要求されるため、例えば実施例3
乃至6に示すような、連続発振レーザを用いた半導体膜
の結晶化工程を用いた高移動度のTFT作製プロセスを
適用する。In this embodiment, the circuit blocks included in the area 1 are required to operate at a particularly high speed.
A high-mobility TFT manufacturing process using a crystallization process of a semiconductor film using a continuous wave laser as shown in FIGS.
【0287】フレームメモリとしてSRAMを用いる場
合には、読み出しサイクルとして200nsec、DR
AMを用いる場合には、読み出しサイクルとして1μs
ec以下が実現される。When the SRAM is used as the frame memory, the read cycle is 200 nsec, DR
When using AM, the read cycle is 1 μs
ec or less is realized.
【0288】本実施例において、領域1に含まれるロジ
ック回路の駆動周波数は5MHz以上である。In this embodiment, the driving frequency of the logic circuit included in the area 1 is 5 MHz or higher.
【0289】なお、本実施例では、領域1に高移動度T
FT作製プロセスを適用したが、本発明はこれに限らな
い。実施者は、半導体装置の用途に応じて、任意の領域
に高移動度のTFT作製プロセスを適用すればよい。In this embodiment, the high mobility T is set in the area 1.
Although the FT manufacturing process is applied, the present invention is not limited to this. The practitioner may apply the high-mobility TFT manufacturing process to an arbitrary region according to the application of the semiconductor device.
【0290】なお、その場合には、高移動度のTFT作
製プロセスを適用する面積の基板1608全体の面積に
占める割合は50%以下(好ましくは30%以下)であ
ることが好ましい。かつ、領域2はなるべく少数(好ま
しくは10個以下)の長方形領域で形成されることが好
ましい。In that case, the ratio of the area to which the high-mobility TFT manufacturing process is applied to the entire area of the substrate 1608 is preferably 50% or less (preferably 30% or less). Moreover, it is preferable that the region 2 is formed by a small number of rectangular regions (preferably 10 or less).
【0291】本実施例は、実施例1乃至7と組み合わせ
て用いることが可能である。This embodiment can be used in combination with Embodiments 1 to 7.
【0292】[実施例10]本実施例では、本発明の半導
体装置の一例を、図18を用いて説明する。[Embodiment 10] In this embodiment, an example of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.
【0293】図18において、半導体装置は、画素領域
1800、走査線駆動回路1801、信号線駆動回路1
802、VRAM1803、マスクROM1804、演
算処理回路1805、画像処理回路1806、メモリ1
807、インターフェース回路1808が、絶縁表面を
有する基板上に一体形成されてなる。In FIG. 18, the semiconductor device includes a pixel region 1800, a scanning line driving circuit 1801, and a signal line driving circuit 1.
802, VRAM 1803, mask ROM 1804, arithmetic processing circuit 1805, image processing circuit 1806, memory 1
An interface circuit 807 and an interface circuit 1808 are integrally formed on a substrate having an insulating surface.
【0294】本実施例の構成を以下に示す。The configuration of this embodiment is shown below.
【0295】インターフェース回路1808およびシス
テムバス1809を介して、外部装置との間で制御信号
が通信される。外部装置としてキーボード等が挙げられ
る。マスクROM1804には、プログラムデータや画
像データが格納されている。マスクROMに格納されて
いるデータは、CPU1805によって、メモリ180
7との間で随時読み書きしながら処理される。画像デー
タは画像処理回路1806でリサイズ等の処理が施さ
れ、VRAM1803に格納される。VRAM1803
に格納されたデータは、走査線駆動回路1801及び信
号線駆動回路1802により、画素領域1800に表示
される。Control signals are communicated with an external device via the interface circuit 1808 and the system bus 1809. The external device may be a keyboard or the like. The mask ROM 1804 stores program data and image data. The data stored in the mask ROM is stored in the memory 180 by the CPU 1805.
It is processed while reading and writing from and to 7 at any time. The image data is subjected to processing such as resizing by the image processing circuit 1806 and stored in the VRAM 1803. VRAM1803
The data stored in (1) is displayed in the pixel region 1800 by the scan line driver circuit 1801 and the signal line driver circuit 1802.
【0296】メモリやVRAMとして、SRAMやDR
AMが用いられる。SRAM or DR as memory or VRAM
AM is used.
【0297】本実施例において、画像処理回路の動作周
波数は5MHz以上である。また、CPUの動作周波数
は5MHz以上である。In this embodiment, the operating frequency of the image processing circuit is 5 MHz or higher. The operating frequency of the CPU is 5 MHz or higher.
【0298】本実施例では、領域1に含まれる回路ブロ
ックは特に高速動作が要求されるため、例えば実施例3
乃至6に示すような、連続発振レーザを用いた半導体膜
の結晶化工程を用いた高移動度のTFT作製プロセスを
適用する。In this embodiment, the circuit blocks included in the region 1 are required to operate at a particularly high speed.
A high-mobility TFT manufacturing process using a crystallization process of a semiconductor film using a continuous wave laser as shown in FIGS.
【0299】なお、本実施例では、領域1に高移動度T
FT作製プロセスを適用したが、本発明はこれに限らな
い。実施者は、半導体装置の用途に応じて、任意の領域
に高移動度のTFT作製プロセスを適用すればよい。In this embodiment, the high mobility T is set in the area 1.
Although the FT manufacturing process is applied, the present invention is not limited to this. The practitioner may apply the high-mobility TFT manufacturing process to an arbitrary region according to the application of the semiconductor device.
【0300】なお、その場合には、高移動度のTFT作
製プロセスを適用する面積の基板1608全体の面積に
占める割合は50%以下(好ましくは30%以下)であ
ることが好ましい。かつ、領域2はなるべく少数(好ま
しくは10個以下)の長方形領域で形成されることが好
ましい。In that case, the ratio of the area to which the high-mobility TFT manufacturing process is applied to the entire area of the substrate 1608 is preferably 50% or less (preferably 30% or less). Moreover, it is preferable that the region 2 is formed by a small number of rectangular regions (preferably 10 or less).
【0301】本実施例は、実施例1乃至7と組み合わせ
て用いることが可能である。This embodiment can be used in combination with Embodiments 1 to 7.
【0302】[実施例11]本発明を用いた電子機器とし
て、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディス
プレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーショ
ンシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディ
オコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲー
ム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電
話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備
えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc
(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しう
るディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それ
らの電子機器の具体例を図19に示す。[Embodiment 11] As electronic equipment using the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproducing device (car audio, audio component system, etc.), a notebook type personal computer. Computers, game machines, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, hand-held game machines, electronic books, etc.), image reproducing devices equipped with recording media (specifically, Digital Versatile Discs)
(A device equipped with a display capable of reproducing a recording medium such as (DVD) and displaying the image). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
【0303】図19(A)は表示装置であり、筐体14
01、支持台1402、表示部1403を含む。本発明
は表示部1403を有する表示装置に適用が可能であ
る。FIG. 19A shows a display device, which is a housing 14
01, a support base 1402, and a display unit 1403. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1403.
【0304】図19(B)はビデオカメラであり、本体
1411、表示部1412、音声入力1413、操作ス
イッチ1414、バッテリー1415、受像部1416
などによって構成されている。本発明は表示部1412
を有する表示装置に適用が可能である。FIG. 19B shows a video camera, which includes a main body 1411, a display portion 1412, a voice input 1413, operation switches 1414, a battery 1415, and an image receiving portion 1416.
Etc. The present invention has a display portion 1412.
It can be applied to a display device having.
【0305】図19(C)はノート型のパーソナルコン
ピュータであり、本体1421、筐体1422、表示部
1423、キーボード1424などによって構成されて
いる。本発明は表示部1423を有する表示装置に適用
が可能である。FIG. 19C shows a laptop personal computer, which is composed of a main body 1421, a housing 1422, a display portion 1423, a keyboard 1424, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1423.
【0306】図19(D)は携帯情報端末であり、本体
1431、スタイラス1432、表示部1433、操作
ボタン1434、外部インターフェイス1435などに
よって構成されている。本発明は表示部1433を有す
る表示装置に適用が可能である。FIG. 19D shows a portable information terminal, which includes a main body 1431, a stylus 1432, a display portion 1433, operation buttons 1434, an external interface 1435, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1433.
【0307】図19(E)は音響再生装置、具体的には
車載用のオーディオ装置であり、本体1441、表示部
1442、操作スイッチ1443、1444などによっ
て構成されている。本発明は表示部1442を有する表
示装置に適用が可能である。また、今回は車載用オーデ
ィオ装置を例に上げたが、携帯型もしくは家庭用オーデ
ィオ装置に用いてもよい。[0307] FIG. 19E shows an audio reproducing device, more specifically, an audio device mounted on a vehicle, which includes a main body 1441, a display portion 1442, operation switches 1443 and 1444, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1442. Further, although the vehicle-mounted audio device is taken as an example this time, it may be used as a portable or home audio device.
【0308】図19(F)はデジタルカメラであり、本
体1451、表示部(A)1452、接眼部1453、
操作スイッチ1454、表示部(B)1455、バッテ
リー1456などによって構成されている。本発明は表
示部(A)1452および表示部(B)1455を有す
る表示装置に適用が可能である。FIG. 19F shows a digital camera including a main body 1451, a display portion (A) 1452, an eyepiece portion 1453,
The operation switch 1454, the display portion (B) 1455, the battery 1456, and the like are included. The present invention can be applied to a display device having a display portion (A) 1452 and a display portion (B) 1455.
【0309】図19(G)は携帯電話であり、本体14
61、音声出力部1462、音声入力部1463、表示
部1464、操作スイッチ1465、アンテナ1466
などによって構成されている。本発明は表示部1464
を有する表示装置に適用が可能である。FIG. 19G shows a mobile phone, which has a main body 14
61, voice output unit 1462, voice input unit 1463, display unit 1464, operation switch 1465, antenna 1466.
Etc. The present invention has a display portion 1464.
It can be applied to a display device having.
【0310】これらの電子機器に使われる表示装置はガ
ラス基板だけでなく耐熱性のプラスチック基板を用いる
こともできる。それによってよりいっそうの軽量化を図
ることができる。A display device used in these electronic devices can use not only a glass substrate but also a heat-resistant plastic substrate. Thereby, the weight can be further reduced.
【0311】なお、本実施例に示した例はごく一例であ
り、これらの用途に限定するものではないことを付記す
る。It should be noted that the examples shown in the present embodiment are just examples and the present invention is not limited to these applications.
【0312】本実施例は、実施の形態及び実施例1乃至
実施例7と自由に組み合わせて実施することが可能であ
る。This embodiment can be implemented by being freely combined with Embodiment Mode and Embodiments 1 to 7.
【0313】[0313]
【発明の効果】本発明では、絶縁表面を有する基板上
に、高移動度を実現するTFT作製プロセスを用いて、
半導体表示部および他の回路ブロックを一体形成する。
高移動度を実現するTFT作製プロセスとして、連続発
振レーザを用いた半導体活性層の結晶化工程を用いる。According to the present invention, a TFT manufacturing process that realizes high mobility is used on a substrate having an insulating surface.
The semiconductor display unit and other circuit blocks are integrally formed.
A crystallization process of a semiconductor active layer using a continuous wave laser is used as a TFT manufacturing process for realizing high mobility.
【0314】その結果、小型で、ICチップ等の基板の
実装に伴う信頼性を向上した、表示部を有する半導体装
置が提供されると共に、一体化による配線容量の低減と
回路特性の向上により、高い動作周波数を実現する半導
体装置が提供される。As a result, a semiconductor device having a display portion which is small in size and has improved reliability in mounting a substrate such as an IC chip is provided, and at the same time, the wiring capacitance is reduced and the circuit characteristics are improved by the integration. A semiconductor device that achieves a high operating frequency is provided.
【0315】さらに、本発明では、連続発振レーザによ
る結晶化プロセスを、高速動作が必要な回路ブロックの
みに選択的に行うことを特徴とする。これによって、半
導体装置の動作速度を落とすことなく、結晶化工程のス
ループットが大幅に向上する。また、ICチップ等の実
装する基板の大幅な減少や高スループットの効果によ
り、低コストの表示部を有する半導体装置が提供され
る。Further, the present invention is characterized in that the crystallization process by the continuous wave laser is selectively performed only on the circuit block which requires high speed operation. This significantly improves the throughput of the crystallization process without reducing the operation speed of the semiconductor device. In addition, a semiconductor device having a low-cost display portion is provided due to a large reduction in the number of substrates on which IC chips and the like are mounted and high throughput.
【図1】 本発明の半導体装置を上面から見た図FIG. 1 is a top view of a semiconductor device of the present invention.
【図2】 本発明の半導体装置を上面から見た図FIG. 2 is a top view of a semiconductor device of the present invention.
【図3】 本発明の半導体装置を構成するTFTの作製
工程を示した断面図3A to 3C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a TFT included in a semiconductor device of the present invention.
【図4】 本発明の半導体装置を構成するTFTの作製
工程を示した断面図4A to 4C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a TFT included in the semiconductor device of the present invention.
【図5】 本発明の半導体装置を構成するTFTの作製
工程を示した断面図5A to 5C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a TFT included in a semiconductor device of the present invention.
【図6】 レーザ光を照射する際に用いる光学系の模式
図FIG. 6 is a schematic diagram of an optical system used when irradiating a laser beam.
【図7】 結晶性半導体膜の表面のSEM像FIG. 7 is an SEM image of the surface of the crystalline semiconductor film.
【図8】 結晶性半導体膜の表面のSEM像FIG. 8 is an SEM image of the surface of the crystalline semiconductor film.
【図9】 半導体膜のラマン散乱分光スペクトルFIG. 9: Raman scattering spectrum of semiconductor film
【図10】 TFTの作製工程を示した断面図FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT.
【図11】 TFTの電気的特性を示したグラフFIG. 11 is a graph showing electrical characteristics of TFT.
【図12】 半導体の結晶化の工程を示した断面図FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step of crystallizing a semiconductor.
【図13】 TFTの電気的特性を示したグラフFIG. 13 is a graph showing electrical characteristics of TFT.
【図14】 TFTの電気的特性を示したグラフFIG. 14 is a graph showing electrical characteristics of TFT.
【図15】 TFTの電気的特性を示したグラフFIG. 15 is a graph showing electrical characteristics of TFT.
【図16】 本発明の半導体装置のブロック図FIG. 16 is a block diagram of a semiconductor device of the present invention.
【図17】 本発明の半導体装置のブロック図FIG. 17 is a block diagram of a semiconductor device of the present invention.
【図18】 本発明の半導体装置のブロック図FIG. 18 is a block diagram of a semiconductor device of the present invention.
【図19】 本発明の半導体表示部を用いた電子機器FIG. 19 is an electronic device using the semiconductor display unit of the present invention.
【図20】 レーザ光を照射する方法を示す図FIG. 20 is a diagram showing a method of irradiating laser light.
【図21】 従来の半導体装置のブロック図FIG. 21 is a block diagram of a conventional semiconductor device.
【図22】 本発明の半導体装置を上面から見た図FIG. 22 is a top view of a semiconductor device of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 33/14 H01L 29/78 627G 613B Fターム(参考) 2H092 GA11 JA24 JB22 JB31 MA07 MA13 MA17 MA29 MA30 NA05 NA25 PA01 PA03 PA06 PA07 PA08 RA10 3K007 AB18 DB03 GA00 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BA01 BA02 BA07 BA18 BB02 BB05 BB07 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 FA06 FA19 JA01 JA02 JA04 5F110 AA01 AA02 BB02 BB04 BB05 BB06 BB07 CC02 CC07 DD01 DD02 DD03 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG16 GG25 GG28 GG29 GG32 GG34 GG43 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ04 HJ07 HJ12 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL05 HL06 HL11 HL12 HL23 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN34 NN35 NN36 NN72 NN78 PP01 PP02 PP03 PP05 PP06 PP10 PP13 PP24 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ09 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) H05B 33/14 H01L 29/78 627G 613B F Term (Reference) 2H092 GA11 JA24 JB22 JB31 MA07 MA13 MA17 MA29 MA30 NA05 NA25 PA01 PA03 PA06 PA07 PA08 RA10 3K007 AB18 DB03 GA00 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BA01 BA02 BA07 BA18 BB02 BB05 BB07 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 FA06 FA19 JA01 JA02 DD04 CC15 DD07 CC02 BB04 BB07 BB04 BB01 BB05 BB05 BB05 BB05 BB05 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG16 GG25 GG28 GG29 GG32 GG34 GG43 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ04 HJ07 HJ12 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL05 HL06 HL11 HL12 HL23 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN34 NN35 NN36 NN72 NN78 PP01 PP02 PP03 PP05 PP06 PP10 PP13 PP24 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ09 QQ1 1 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25
Claims (36)
動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有す
る第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を
有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを
照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に
連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、
前記第2活性層は半導体膜を加熱処理により結晶化して
形成されたものであって、前記画素領域は前記第2TF
Tで構成され、前記走査線駆動回路は前記第2TFTで
構成され、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成
されていることを特徴とする半導体装置。1. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided. The first active layer is formed by irradiating the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously crystallizing the melt zone by scanning the melt zone in the channel length direction,
The second active layer is formed by crystallizing a semiconductor film by heat treatment, and the pixel region has the second TF.
A semiconductor device comprising T, the scanning line drive circuit is configured by the second TFT, and the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有す
る第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を
有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを
照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に
連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、
前記第2活性層は半導体膜に金属元素を添加して加熱処
理により結晶化して形成されたものであって、前記画素
領域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路
は前記第2TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前
記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体
装置。2. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided. The first active layer is formed by irradiating the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously crystallizing the melt zone by scanning the melt zone in the channel length direction,
The second active layer is formed by adding a metal element to a semiconductor film and crystallizing the semiconductor film by heat treatment. The pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed of the second TFT. A semiconductor device, wherein the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
ネルギービームは、連続発振レーザ光であることを特徴
とする半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the energy beam is continuous wave laser light.
動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有す
る第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を
有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを
照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に
連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、
前記第2活性層は半導体膜にパルス状のエネルギービー
ムを照射して結晶化して形成されたものであって、前記
画素領域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動
回路は前記第2TFTで構成され、前記信号線駆動回路
は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半
導体装置。4. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided. The first active layer is formed by irradiating the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously crystallizing the melt zone by scanning the melt zone in the channel length direction,
The second active layer is formed by crystallizing a semiconductor film by irradiating it with a pulsed energy beam, the pixel region is formed of the second TFT, and the scanning line driving circuit is formed of the second TFT. A semiconductor device, wherein the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
は、連続発振レーザ光であることを特徴とする半導体装
置。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the energy beam is continuous wave laser light.
動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有す
る第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を
有し、前記第1活性層は、結晶粒がチャネル方向に延在
する多結晶半導体によって形成され、前記第2活性層
は、結晶粒がチャネル方向に延在しない多結晶半導体に
よって形成され、前記画素領域は前記第2TFTで構成
され、前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成さ
れ、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されて
いることを特徴とする半導体装置。6. A pixel area, a scanning line driving circuit, and a signal line driving circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided. The first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having crystal grains extending in the channel direction, and the second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having crystal grains not extending in the channel direction. A semiconductor device characterized in that a pixel region is composed of the second TFT, the scanning line drive circuit is composed of the second TFT, and the signal line drive circuit is composed of the first TFT.
動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有す
る第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を
有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方性
を有する多結晶半導体によって形成され、前記第2活性
層は、チャネル方向に電気的異方性を有さない多結晶半
導体によって形成され、前記画素領域は前記第2TFT
で構成され、前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構
成され、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成さ
れていることを特徴とする半導体装置。7. A pixel area, a scanning line driving circuit, and a signal line driving circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided. The first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction, and the second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having no electrical anisotropy in the channel direction. And the pixel region is formed on the second TFT.
The semiconductor device is characterized in that the scanning line driving circuit is composed of the second TFT, and the signal line driving circuit is composed of the first TFT.
動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有す
る第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を
有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方性
を有する多結晶半導体によって形成され、前記第2活性
層は、チャネル方向の電気的異方性が前記第1活性層よ
りも弱い多結晶半導体によって形成され、前記画素領域
は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路は前
記第2TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前記第
1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装
置。8. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided. And the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction, and the second active layer has electrical anisotropy in the channel direction more than that of the first active layer. It is formed of a weak polycrystalline semiconductor, the pixel region is composed of the second TFT, the scanning line drive circuit is composed of the second TFT, and the signal line drive circuit is composed of the first TFT. Semiconductor device.
動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有す
る第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を
有し、前記第1活性層は、結晶粒がチャネル方向に延在
し、短径方向の粒径が0.5〜100μmであり長径方
向の粒径が3〜10000μmである多結晶半導体によ
って形成され、前記第2活性層は、結晶粒の粒径が0.
01μm〜10μmである多結晶半導体によって形成さ
れ、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前記走
査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、前記信号線
駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴
とする半導体装置。9. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided. And the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having crystal grains extending in the channel direction, a grain diameter in the minor axis direction of 0.5 to 100 μm, and a grain diameter in the major axis direction of 3 to 10000 μm. The second active layer has a crystal grain size of 0.
The pixel region is formed of the second TFT, the scanning line drive circuit is formed of the second TFT, and the signal line drive circuit is formed of the first TFT. A semiconductor device characterized by the above.
おいて、前記走査線駆動回路の駆動周波数は、1kHz
〜1MHzであり、前記信号線駆動回路の駆動周波数
は、100kHz〜100MHzであることを特徴とす
る半導体装置。10. The driving frequency of the scanning line driving circuit according to claim 1, wherein the driving frequency is 1 kHz.
˜1 MHz, and the drive frequency of the signal line drive circuit is 100 kHz to 100 MHz.
駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有
する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、
を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービーム
を照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向
に連続的に走査して結晶化して形成されたものであっ
て、前記第2活性層は半導体膜を加熱処理により結晶化
して形成されたものであって、前記画素領域は前記第2
TFTで構成され、前記走査線駆動回路は前記第1TF
Tで構成され、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで
構成されていることを特徴とする半導体装置。11. A pixel region, a scanning line driving circuit, and a signal line driving circuit are provided on the same substrate, a first TFT having a first active layer, and a second TFT having a second active layer.
Wherein the first active layer is formed by irradiating the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously crystallizing the melt zone by scanning in the channel length direction, The second active layer is formed by crystallizing a semiconductor film by heat treatment, and the pixel region has the second active layer.
The scanning line driving circuit is composed of a TFT
The semiconductor device is characterized in that it is configured by T and the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有
する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、
を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービーム
を照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向
に連続的に走査して結晶化して形成されたものであっ
て、前記第2活性層は半導体膜に金属元素を添加して加
熱処理により結晶化して形成されたものであって、前記
画素領域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動
回路は前記第1TFTで構成され、前記信号線駆動回路
は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半
導体装置。12. A pixel area, a scanning line driving circuit, and a signal line driving circuit are provided on the same substrate, a first TFT having a first active layer, and a second TFT having a second active layer.
Wherein the first active layer is formed by irradiating the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously crystallizing the melt zone by scanning in the channel length direction, The second active layer is formed by adding a metal element to a semiconductor film and crystallizing the semiconductor film by heat treatment. The pixel region includes the second TFT, and the scanning line driving circuit includes the first TFT. A semiconductor device, wherein the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
前記エネルギービームは、連続発振レーザ光であること
を特徴とする半導体装置。13. The method according to claim 11 or 12,
The semiconductor device, wherein the energy beam is continuous wave laser light.
駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有
する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、
を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービーム
を照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向
に連続的に走査して結晶化して形成されたものであっ
て、前記第2活性層は半導体膜にパルス状のエネルギー
ビームを照射して結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前記走査線
駆動回路は前記第1TFTで構成され、前記信号線駆動
回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とす
る半導体装置。14. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided.
Wherein the first active layer is formed by irradiating the semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously crystallizing the melt zone by scanning in the channel length direction, The second active layer is formed by irradiating a semiconductor film with a pulsed energy beam to crystallize the semiconductor film.
The semiconductor device, wherein the pixel region is composed of the second TFT, the scanning line drive circuit is composed of the first TFT, and the signal line drive circuit is composed of the first TFT.
ームは、連続発振レーザ光であることを特徴とする半導
体装置。15. The semiconductor device according to claim 14, wherein the energy beam is continuous wave laser light.
駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有
する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、
を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチャネル方向に延
在する多結晶半導体によって形成され、前記第2活性層
は、結晶粒がチャネル方向に延在しない多結晶半導体に
よって形成され、前記画素領域は前記第2TFTで構成
され、前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成さ
れ、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されて
いることを特徴とする半導体装置。16. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided.
The first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in the channel direction, and the second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains do not extend in the channel direction, The semiconductor device, wherein the pixel region is composed of the second TFT, the scanning line drive circuit is composed of the first TFT, and the signal line drive circuit is composed of the first TFT.
駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有
する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、
を有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方
性を有する多結晶半導体によって形成され、前記第2活
性層は、チャネル方向に電気的異方性を有さない多結晶
半導体によって形成され、前記画素領域は前記第2TF
Tで構成され、前記走査線駆動回路は前記第1TFTで
構成され、前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成
されていることを特徴とする半導体装置。17. A pixel region, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided.
And the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction, and the second active layer has a polycrystalline semiconductor having no electrical anisotropy in the channel direction. And the pixel region is formed by the second TF.
A semiconductor device, wherein the semiconductor device is configured by T, the scanning line drive circuit is configured by the first TFT, and the signal line drive circuit is configured by the first TFT.
駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有
する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、
を有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方
性を有する多結晶半導体によって形成され、前記第2活
性層は、チャネル方向の電気的異方性が前記第1活性層
よりも弱い多結晶半導体によって形成され、前記画素領
域は前記第2TFTで構成され、前記走査線駆動回路は
前記第1TFTで構成され、前記信号線駆動回路は前記
第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装
置。18. A pixel area, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided.
And the first active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction, and the second active layer has electrical anisotropy in the channel direction higher than that of the first active layer. Is formed of a weak polycrystalline semiconductor, the pixel region is composed of the second TFT, the scanning line drive circuit is composed of the first TFT, and the signal line drive circuit is composed of the first TFT. Semiconductor device.
駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有
する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、
を有し、前記第1活性層は、結晶粒がチャネル方向に延
在し、短径方向の粒径が0.5〜100μmであり長径
方向の粒径が3〜10000μmである多結晶半導体に
よって形成され、前記第2活性層は、結晶粒の粒径が
0.01μm〜10μmである多結晶半導体によって形
成され、前記画素領域は前記第2TFTで構成され、前
記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、前記信
号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを
特徴とする半導体装置。19. A pixel area, a scanning line drive circuit, and a signal line drive circuit are provided on the same substrate, and a first TFT having a first active layer and a second TFT having a second active layer are provided.
And the first active layer is made of a polycrystalline semiconductor having crystal grains extending in the channel direction, a grain diameter in the minor axis direction of 0.5 to 100 μm, and a grain diameter in the major axis direction of 3 to 10000 μm. The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having a crystal grain size of 0.01 μm to 10 μm, the pixel region is formed of the second TFT, and the scan line driving circuit is formed of the first TFT. And the signal line drive circuit is composed of the first TFT.
項において、前記走査線駆動回路の駆動周波数は、10
kHz〜1MHzであり、前記信号線駆動回路の駆動周
波数は、100kHz〜100MHzであることを特徴
とする半導体装置。20. The driving frequency of the scanning line driving circuit according to claim 11,
The semiconductor device is characterized in that the driving frequency of the signal line driving circuit is 100 kHz to 100 MHz.
において、前記半導体装置には、メモリが、前記画素領
域と同一の基板上に設けられ、前記メモリは前記第1T
FTで構成されていることを特徴とする半導体装置。21. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 20, wherein a memory is provided on the same substrate as the pixel region, and the memory is the first T
A semiconductor device comprising an FT.
AMであり、該SRAMの読み出しサイクル時間は20
0nsec以下であることを特徴とする半導体装置。22. The memory according to claim 21, wherein the memory is SR.
AM, and the read cycle time of the SRAM is 20
A semiconductor device characterized by being 0 nsec or less.
AMであり、該DRAMの読み出しサイクル時間は1μ
sec以下であることを特徴とする半導体装置。23. The memory according to claim 21, wherein the memory is a DR.
AM, and the read cycle time of the DRAM is 1 μ
A semiconductor device characterized by being less than or equal to sec.
において、前記半導体装置には、CPUが、前記画素領
域と同一の基板上に設けられ、前記CPUは前記第1T
FTで構成されていることを特徴とする半導体装置。24. The semiconductor device according to claim 1, wherein a CPU is provided on the same substrate as the pixel region in the semiconductor device, and the CPU is the first T
A semiconductor device comprising an FT.
周波数は5MHz以上であることを特徴とする半導体装
置。25. The semiconductor device according to claim 24, wherein the operating frequency of the CPU is 5 MHz or higher.
において、前記半導体装置には、画像処理回路が、前記
画素領域と同一の基板上に設けられ、前記画像処理回路
は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半
導体装置。26. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 20, wherein an image processing circuit is provided on the same substrate as the pixel region, and the image processing circuit includes the first TFT. A semiconductor device comprising:
の動作周波数は5MHz以上であることを特徴とする半
導体装置。27. The semiconductor device according to claim 26, wherein the operating frequency of the image processing circuit is 5 MHz or higher.
において、前記半導体装置には、DSPが、前記画素領
域と同一の基板上に設けられ、前記DSPは前記第1T
FTで構成されていることを特徴とする半導体装置。28. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 20, wherein a DSP is provided on the same substrate as the pixel region, and the DSP is the first T
A semiconductor device comprising an FT.
周波数は5MHz以上であることを特徴とする半導体装
置。29. The semiconductor device according to claim 28, wherein the operating frequency of the DSP is 5 MHz or higher.
において、前記半導体装置には、タイミング発生回路
が、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、前記タイ
ミング発生回路は前記第1TFTで構成されていること
を特徴とする半導体装置。30. In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 20, a timing generation circuit is provided on the same substrate as the pixel region in the semiconductor device, and the timing generation circuit is the first TFT. A semiconductor device comprising:
において、前記基板とは、プラスチック基板、ガラス基
板あるいは石英基板のうちのいずれか一つであることを
特徴とする半導体装置。31. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is any one of a plastic substrate, a glass substrate and a quartz substrate.
において、前記第1TFTで構成される回路の面積は、
前記基板の面積の50%以下であることを特徴とする半
導体装置。32. In any one of claims 1 to 31, the area of the circuit constituted by the first TFT is
A semiconductor device, which is 50% or less of the area of the substrate.
において、前記第1TFTで構成される回路は、1〜1
0個の長方形領域内に形成され、前記長方形領域の面積
は、前記基板の面積の50%以下であることを特徴とす
る半導体装置。33. In any one of claims 1 to 32, the circuit constituted by the first TFT is 1 to 1
A semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed in 0 rectangular regions, and the area of the rectangular regions is 50% or less of the area of the substrate.
において、前記半導体装置は液晶表示装置であることを
特徴とする半導体装置。34. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 33, wherein the semiconductor device is a liquid crystal display device.
において、前記半導体装置は発光装置であることを特徴
とする半導体装置。35. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 33, wherein the semiconductor device is a light emitting device.
において、前記半導体装置は、ゲーム機、ビデオカメ
ラ、頭部取り付け型のディスプレイ、DVDプレーヤ
ー、パーソナルコンピュータ、携帯電話、カーオーディ
オから選ばれた一つであることを特徴とする半導体装
置。36. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 34, wherein the semiconductor device is selected from a game machine, a video camera, a head-mounted display, a DVD player, a personal computer, a mobile phone, and a car audio. A semiconductor device characterized by being one of the following.
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