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JP2009127981A - Clean room, film forming method, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Clean room, film forming method, and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

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JP2009127981A
JP2009127981A JP2007305964A JP2007305964A JP2009127981A JP 2009127981 A JP2009127981 A JP 2009127981A JP 2007305964 A JP2007305964 A JP 2007305964A JP 2007305964 A JP2007305964 A JP 2007305964A JP 2009127981 A JP2009127981 A JP 2009127981A
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舜平 山崎
Yasuyuki Arai
康行 荒井
Makoto Furuno
誠 古野
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clean room reduced in the characteristic dispersion of a semiconductor device to be manufactured. <P>SOLUTION: A vacuum chamber is set in a room filled with gas having no unfavorable effect on a semiconductor film so as to prevent an oxygen gas or a nitrogen gas of an atmospheric component from entering a vacuum chamber from the outside of the vacuum chamber. The gas having no unfavorable effect on the semiconductor film is a rare gas or hydrogen. According to such a clean room structure, an oxygen concentration, a nitrogen concentration and a moisture concentration around a manufacturing device in the room can be minimized as much as possible. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置を製造する環境として用いられるクリーンルームに関する。また、本発明は薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成された回路を有する半導体装置の作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や有機発光素子を有する発光表示装置を部品として搭載した電子機器に関する。   The present invention relates to a clean room used as an environment for manufacturing a semiconductor device. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a circuit including thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs). For example, the present invention relates to an electronic apparatus in which an electro-optical device typified by a liquid crystal display panel or a light-emitting display device having an organic light-emitting element is mounted as a component.

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。   Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.

半導体装置を製造する製造ラインは、ダストによる歩留まり低下を防止するために、内部を所望の清浄度に保持したクリーンルーム内に設置されている。 A production line for producing semiconductor devices is installed in a clean room in which the interior is maintained at a desired cleanliness in order to prevent yield reduction due to dust.

製造ラインは、様々な製造装置で構成されており、装置の種類によってはダストに敏感な装置や、ダストが新たに発生しやすい装置などがあるため、クリーンルーム内で高清浄度のエリアと、低清浄度のエリアとでパーティションにより区切って厳密なダスト管理が施されている。特許文献1には、機器設置エリア、プロセスエリア、オペレーションエリアがそれぞれ仕切られ、独立して空調を行うクリーンルームの開示がある。 The production line consists of various production equipment, and depending on the type of equipment, there are equipment that is sensitive to dust and equipment that is likely to generate dust. Strict dust management is performed by partitioning the cleanliness area. Patent Document 1 discloses a clean room in which an apparatus installation area, a process area, and an operation area are partitioned and air conditioning is performed independently.

また、特許文献2には、クリーンルームに設置された装置のメンテナンス時に塵埃が装置に侵入するのを防止するために、装置を包囲するエアカーテンを形成するクリーンルームの開示がある。
特開2002−147811 特開2004−308964
Further, Patent Document 2 discloses a clean room that forms an air curtain that surrounds the apparatus in order to prevent dust from entering the apparatus during maintenance of the apparatus installed in the clean room.
JP 2002-147811 A JP 2004-308964 A

従来よりも優れた電気特性を有する半導体装置を作製するため、或いは製品歩留まりを向上させるため、クリーンルームの清浄度をできるだけ高め、維持することが求められている。 In order to manufacture a semiconductor device having electric characteristics superior to those of conventional ones or to improve the product yield, it is required to increase and maintain the cleanliness of the clean room as much as possible.

また、粒子状のダストだけでなく、ガス状の汚染物質による汚染、いわゆる分子汚染による製造プロセスへの影響が懸念されている。 In addition to the particulate dust, there are concerns about the influence on the manufacturing process due to contamination by gaseous contaminants, so-called molecular contamination.

クリーンルーム内には、外気取り込みダクトから取り込まれた空気を所定の温湿度に調整させ、ファンフィルタユニットにより浄化させた空気が供給されている。そのため、クリーンルーム内は作業者が自由に行き来できる。一方、クリーンルームが空気で満たされているため、空気に含まれる窒素および酸素が存在しており、窒素または酸素に敏感な被処理物(例えばシリコンウエハ等)を処理する場合には、その被処理物にとっては、クリーンルーム内の大気自体が汚染物質と呼べる。 In the clean room, the air taken in from the outside air taking-in duct is adjusted to a predetermined temperature and humidity, and the air purified by the fan filter unit is supplied. Therefore, workers can freely come and go in the clean room. On the other hand, since the clean room is filled with air, nitrogen and oxygen contained in the air exist, and when processing an object (for example, silicon wafer) sensitive to nitrogen or oxygen, the object to be processed For things, the air in the clean room itself can be called a pollutant.

また、製造工程によっては、ある装置から次の装置に搬送される間のクリーンルームの大気に曝されている時間が基板毎、或いはロット毎に異なることによって特性バラツキが生じることもある。 Also, depending on the manufacturing process, characteristic variations may occur due to the time that is exposed to the air in the clean room while being transferred from one apparatus to the next apparatus being different for each substrate or lot.

例えば、酸素や窒素は、非晶質半導体層の一部をn型化させる元素であり、これらの元素により非晶質半導体層中の欠陥密度が増大し、電界効果移動度を低下させる要因となる。さらに膜中に含まれた酸素や窒素が、TFTの電気特性のバラツキが生じる要因の一つとなっている恐れもある。 For example, oxygen or nitrogen is an element that makes a part of an amorphous semiconductor layer n-type, and these elements increase the defect density in the amorphous semiconductor layer and reduce field effect mobility. Become. Furthermore, oxygen and nitrogen contained in the film may be one of the factors that cause variations in TFT electrical characteristics.

特に、成膜時間の長い成膜条件で行う成膜処理であれば、チャンバー内に侵入する酸素や窒素の量も増大することとなる。例えば、微結晶シリコン膜を形成する場合、シランは水素で100倍を超え2000倍以下に希釈して成膜を行うため、成膜速度が遅く、所望の膜厚を得るまでにかかる時間が長い。また、酸素は結晶化を阻害し、微結晶シリコン膜中に取り込まれた場合にはドナーとして作用する恐れがあるため、微結晶シリコン膜を形成する際、特に低減すべき不純物である。 In particular, in the case of a film formation process performed under film formation conditions having a long film formation time, the amount of oxygen or nitrogen that enters the chamber also increases. For example, in the case of forming a microcrystalline silicon film, silane is formed by diluting with hydrogen to more than 100 times and 2,000 times or less, so the film formation speed is slow and it takes a long time to obtain a desired film thickness. . Oxygen is an impurity to be reduced particularly when a microcrystalline silicon film is formed because oxygen inhibits crystallization and may act as a donor when taken into the microcrystalline silicon film.

従って、薄膜トランジスタを構成する半導体膜を高純度化させる必要がある。半導体膜は真空チャンバー内で成膜される。このとき、真空チャンバー内に残留する酸素、窒素などの大気成分ガスを極力低減しないと、半導体膜の成膜中に残留ガスが同時に取り込まれてしまい、高純度化させることができなくなってしまう。半導体膜の高純度化のためには、真空チャンバー内の到達真空度を超高真空域(1×10−7Torrから1×10−10Torr(約1×10−5Pa以上1×10−8Pa)の範囲)にまで真空排気することが考えられる。そのためには、真空チャンバーのリークを極力低減しなければならない。具体的には、真空チャンバーのフランジ接合面を高精度に研磨し、メタルガスケットを使って繋ぎ合わせるなどの処理を行い、排気速度の高い真空ポンプを使用する必要がある。 Therefore, it is necessary to highly purify the semiconductor film constituting the thin film transistor. The semiconductor film is formed in a vacuum chamber. At this time, unless the atmospheric component gases such as oxygen and nitrogen remaining in the vacuum chamber are reduced as much as possible, the residual gases are simultaneously taken in during the formation of the semiconductor film, so that it cannot be highly purified. The semiconductor for high purification of membrane, 1 × 10 -10 Torr the ultimate vacuum in the vacuum chamber from the ultra-high vacuum region (1 × 10 -7 Torr (about 1 × 10 -5 Pa or more 1 × 10 - It is conceivable to evacuate to the range of 8 Pa). For this purpose, the leakage of the vacuum chamber must be reduced as much as possible. Specifically, it is necessary to use a vacuum pump with a high exhaust speed by polishing the flange joint surface of the vacuum chamber with high accuracy and performing a process such as joining using a metal gasket.

しかしながら、液晶表示装置を大量生産するための大面積ガラス基板のように、基板のサイズが大型化すると、半導体膜を成膜する真空チャンバーも大型化することになり、超高真空域に対応した真空チャンバーを製造すること自体が困難になる。また、製造ラインにおいて、真空装置をメンテナンスする際には、その都度真空チャンバーのリークを検査しなければならず、作業性を悪化させることになる。 However, as the size of the substrate increases, such as a large-area glass substrate for mass production of liquid crystal display devices, the vacuum chamber for depositing the semiconductor film also increases in size, corresponding to the ultra-high vacuum range. Manufacturing the vacuum chamber itself becomes difficult. Further, when the vacuum apparatus is maintained on the production line, the vacuum chamber must be inspected for leaks every time, and workability is deteriorated.

本発明は、製造する半導体装置の特性バラツキが低減されたクリーンルームを提供することを課題の一とする。 An object of the present invention is to provide a clean room in which variation in characteristics of a semiconductor device to be manufactured is reduced.

また、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜に用いる材料ガスは、反応性の高い特殊材料ガスであり、例えばシランガスは、酸素と反応すると着火源がなくとも発火する危険なガスである。このような反応性の高い特殊材料ガスを用いる製造装置の安全性を高めるクリーンルーム構成も課題の一とする。 The material gas used for the amorphous semiconductor film and the microcrystalline semiconductor film is a special material gas having high reactivity. For example, silane gas is a dangerous gas that reacts with oxygen even if there is no ignition source. Another issue is a clean room configuration that improves the safety of a manufacturing apparatus that uses such a highly reactive special material gas.

また、膜中の酸素濃度及び窒素濃度が低減された半導体膜の成膜方法を提供することも課題の一とする。 Another object is to provide a method for forming a semiconductor film in which the oxygen concentration and the nitrogen concentration in the film are reduced.

また、酸素濃度及び窒素濃度が低減された半導体膜を用いた半導体装置の作製方法を提供することも課題の一とする。 Another object is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor film with reduced oxygen concentration and nitrogen concentration.

そこで、真空チャンバーの外側から大気成分の酸素ガスや窒素ガスが、真空チャンバー内に侵入しないように、半導体膜に悪影響を与えないガスで充満させた部屋に真空チャンバーを設置する。 Therefore, the vacuum chamber is installed in a room filled with a gas that does not adversely affect the semiconductor film so that oxygen gas and nitrogen gas as atmospheric components do not enter the vacuum chamber from the outside of the vacuum chamber.

具体的には、クリーンルーム内で製造装置を囲む第1エリアと、第1エリアを囲む第2エリアとをパーティションによりそれぞれ区切る。そして、製造装置を囲む第1エリアに含まれる酸素及び窒素を極力低減するため、高純度の希ガスまたは水素で充填することにより、大気における酸素濃度及び窒素濃度の100分の一以下、好ましくは1000分の一以下とし、被処理物が配置される製造装置内部をさらにクリーンに保つ。 Specifically, a first area surrounding the manufacturing apparatus and a second area surrounding the first area are separated by partitions in the clean room. And in order to reduce oxygen and nitrogen contained in the first area surrounding the manufacturing apparatus as much as possible, by filling with high-purity rare gas or hydrogen, the oxygen concentration and nitrogen concentration in the atmosphere are less than 1/100, preferably The inside of the manufacturing apparatus in which the object to be processed is arranged is kept clean even less than one thousandth.

本明細書で開示する発明の構成は、真空チャンバーを有する製造装置が配置され、且つ、第1のパーティションで囲まれた第1エリアと、第1エリアに希ガスまたは水素ガスを供給して循環させるガス循環手段と、第1エリアを囲み、且つ、第2のパーティションで囲まれた第2エリアと、第2エリアに空気を供給して循環させる空調手段とを有するクリーンルームである。 In the structure of the invention disclosed in this specification, a manufacturing apparatus having a vacuum chamber is arranged, a first area surrounded by a first partition, and a rare gas or a hydrogen gas is supplied to the first area for circulation. A clean room having a gas circulation means, a second area surrounding the first area and surrounded by the second partition, and an air conditioning means for supplying and circulating air to the second area.

本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決する。 The present invention solves at least one of the above problems.

希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンなどが挙げられるが、中でも安価であるアルゴンを用いることが好ましい。他の希ガスに比べてアルゴンガスは安価であるが、高純度アルゴンガスは高価であるので、内部で循環させて利用することで維持コストを低減する。 Examples of the rare gas include helium, neon, argon, xenon, and krypton. Among them, it is preferable to use argon, which is inexpensive. Argon gas is cheaper than other rare gases, but high-purity argon gas is expensive. Therefore, the maintenance cost is reduced by circulating the gas inside.

第1エリアと第2エリアはそれぞれ独立して気体を循環させる。第1エリアは、高純度の希ガスまたは水素を循環させる。第1エリアには、酸素や窒素に敏感な製造装置、または酸素や窒素に敏感なプロセスに使用する製造装置が設置される。第1エリアに設置する製造装置の成膜室、搬送室、ロード室、アンロード室などは、大気開放する場合、窒素ではなく希ガスを用いて第1エリア内の清浄度を保つ。酸素や窒素をほとんど含まない第1エリアに設置された製造装置を用いることにより、製造する半導体装置の特性バラツキが低減されたクリーンルームを実現できる。 The first area and the second area circulate gas independently. In the first area, a high-purity rare gas or hydrogen is circulated. In the first area, a manufacturing apparatus sensitive to oxygen or nitrogen or a manufacturing apparatus used for a process sensitive to oxygen or nitrogen is installed. When the film forming chamber, the transfer chamber, the load chamber, the unload chamber, etc. of the manufacturing apparatus installed in the first area are opened to the atmosphere, the cleanliness in the first area is maintained using noble gas instead of nitrogen. By using the manufacturing apparatus installed in the first area that hardly contains oxygen or nitrogen, a clean room in which the characteristic variation of the semiconductor device to be manufactured is reduced can be realized.

また、反応性の高い特殊材料ガスを取り扱う製造装置を第1エリアに設置することで製造装置のシール部などが劣化し、シランガスなどが第1エリアに流出する、或いは、シランガスボンベに第1エリアのガスが逆流しても、発火して火災などは生じない。従って、反応性の高い特殊材料ガスを用いる製造装置の安全性を高めるクリーンルームを実現できる。 In addition, by installing a manufacturing apparatus that handles highly reactive special material gas in the first area, the seal portion of the manufacturing apparatus deteriorates, and silane gas or the like flows out to the first area, or the first area is placed in the silane gas cylinder. Even if the gas flows backward, it will ignite and no fire will occur. Therefore, it is possible to realize a clean room that enhances the safety of a manufacturing apparatus that uses a highly reactive special material gas.

また、上記構成において、第1エリアに希ガスまたは水素ガスを供給して循環させるガス循環手段は、少なくとも希ガスボンベまたは水素ボンベ、或いはガス精製装置を有する気体供給ユニットと、排気ユニットとを有する。なお、第1エリア内の酸素濃度、窒素濃度、および水分濃度はともに30ppm以下、好ましくは30ppb以下とする。さらに好ましくは、第1エリア内の製造装置周辺の酸素濃度、窒素濃度、および水分濃度はともに約1ppt未満とする。第1エリア内に供給するガスは、酸素濃度を測定するための酸素分析計、および窒素濃度を測定するための窒素分析計により計測することができる。 In the above configuration, the gas circulation means for supplying and circulating the rare gas or the hydrogen gas to the first area includes at least a rare gas cylinder or a hydrogen cylinder or a gas supply unit having a gas purifier and an exhaust unit. The oxygen concentration, nitrogen concentration, and water concentration in the first area are all 30 ppm or less, preferably 30 ppb or less. More preferably, the oxygen concentration, nitrogen concentration, and moisture concentration around the manufacturing apparatus in the first area are all less than about 1 ppt. The gas supplied into the first area can be measured by an oxygen analyzer for measuring the oxygen concentration and a nitrogen analyzer for measuring the nitrogen concentration.

例えば、超高純度アルゴンの圧縮ガスボンベを用いれば、99.9995以上の高純度ガスを第1エリアに供給することができる。また、超高純度水素精製装置を用いれば、9N(99.9999999%)の高純度ガスを第1エリアに供給することができる。第1エリア内の製造装置周辺の酸素濃度、窒素濃度、および水分濃度は、第1エリアに供給する流速や、ガス精製法や、第1のパーティションの気密性などによっても左右されるが、極力少なくなるようなクリーンルーム構成とする。 For example, if a compressed gas cylinder of ultra high purity argon is used, a high purity gas of 99.9995 or more can be supplied to the first area. Further, if an ultra-high purity hydrogen purifier is used, 9N (99.9999999%) high-purity gas can be supplied to the first area. The oxygen concentration, nitrogen concentration, and water concentration around the manufacturing apparatus in the first area depend on the flow rate supplied to the first area, the gas purification method, the airtightness of the first partition, etc., but as much as possible. Use a clean room configuration that reduces the number of clean rooms.

また、第1エリアに配置する前記真空チャンバーを有する製造装置は、プラズマCVD装置を含む。好ましくは2重チャンバー構造であるプラズマCVD装置を用いるとさらに成膜される半導体膜中の酸素濃度及び窒素濃度を効果的に低減することができる。2重チャンバー構造とは、基板を配置する第1のチャンバーの外側をさらに囲む第2のチャンバーを有する構造を指しており、第2のチャンバーには、第1のチャンバーの外側の雰囲気を減圧にする排気手段や、第1のチャンバーの外側の雰囲気に希ガスまたは水素ガスを供給する手段が設けられている。 The manufacturing apparatus having the vacuum chamber arranged in the first area includes a plasma CVD apparatus. When a plasma CVD apparatus preferably having a double chamber structure is used, the oxygen concentration and the nitrogen concentration in the semiconductor film to be formed can be effectively reduced. The double chamber structure refers to a structure having a second chamber that further surrounds the outside of the first chamber in which the substrate is disposed. In the second chamber, the atmosphere outside the first chamber is reduced in pressure. There are provided exhausting means for supplying rare gas or hydrogen gas to the atmosphere outside the first chamber.

また、第1エリアは、ある装置で処理を終えてから次ぎの装置へ搬入するまでの間の搬送エリアも含む。酸素や窒素をほとんど含まない第1エリアで搬送することにより、ある装置から次の装置に搬送される間のクリーンルームに曝されている時間が基板毎、或いはロット毎に異なっても特性バラツキを低減できる。 The first area also includes a transport area from the end of processing at a certain device until the next device is loaded. By transporting in the first area that contains almost no oxygen or nitrogen, variation in characteristics is reduced even if the time exposed to the clean room during transport from one device to the next varies from substrate to substrate or from lot to lot. it can.

なお、第2エリアは、清浄な大気を循環させる。好ましくは、第2エリアの大気成分が第1エリア内に侵入しないような材料のパーティションで区切られるクリーンルーム構造とする。例えば、パーティションの表面材料としては、鋼板、アルミニウム板、ステンレス板などを用い、第1エリアを囲む壁や天井に用いる。上記構成において、第1エリアは、第1のパーティションで区分し、第1エリア内は、ガス循環手段により第2エリアよりと比べて陽圧に調整することが好ましい。さらに、第2エリアは、第2のパーティションで区分し、第1エリア内は、空調手段により大気圧よりも陽圧に調整することが好ましい。 In the second area, clean air is circulated. Preferably, a clean room structure in which atmospheric components in the second area are partitioned by a material partition that does not enter the first area is adopted. For example, as the surface material of the partition, a steel plate, an aluminum plate, a stainless steel plate or the like is used, and it is used for a wall or ceiling surrounding the first area. In the above configuration, the first area is preferably divided by the first partition, and the first area is preferably adjusted to a positive pressure by the gas circulation means as compared with the second area. Furthermore, the second area is preferably divided into second partitions, and the first area is preferably adjusted to a positive pressure rather than an atmospheric pressure by air conditioning means.

被処理基板をクリーンルーム外から搬送し、その基板は、まず、第2エリアに搬入され、第2エリア内を移動する自動搬送装置に搭載され、第2エリア内を基板を搭載した自動搬送装置が移動して第1エリアの製造装置のロード室に搬送する。 A substrate to be processed is transported from outside the clean room, and the substrate is first loaded into the second area and mounted on an automatic transport device that moves within the second area. Move and transport to the load chamber of the manufacturing apparatus in the first area.

第1エリアから第2エリアに希ガスが隙間から拡散する場合には、第1エリアの酸素濃度が低下し、第2エリアに入った作業者が酸素欠乏症を引き起こす恐れがあるため、クリーンルーム内には酸素濃度19%以上が確認できる酸素濃度計または窒素濃度計を複数設置する。特に第1エリアと第2エリアを連結する扉付近、具体的には扉と壁とのすき間をなくして十分なシール構造としなければ、第1エリアから第2エリアに希ガスが拡散する恐れがある。 When rare gas diffuses from the first area to the second area through the gap, the oxygen concentration in the first area decreases, and the worker entering the second area may cause oxygen deficiency. Installs multiple oxygen concentration meters or nitrogen concentration meters that can confirm an oxygen concentration of 19% or more. In particular, if there is no sufficient seal structure near the door connecting the first area and the second area, specifically, the gap between the door and the wall, there is a risk that the rare gas will diffuse from the first area to the second area. is there.

メンテナンスを行う際には、第1エリアの希ガスを排気し、第1エリア内を清浄な大気に置換した後、作業者がメンテナンスを行う。或いは、作業者が圧縮酸素形循環式呼吸器を着用して第1エリア内に入り、メンテナンス作業などを行う。圧縮酸素形循環式呼吸器は、酸素を着用者に供給した後、呼気中の二酸化炭素を清浄缶に吸収させ、酸素は呼吸袋に戻し、再利用する構造になっており、第1エリアに酸素や二酸化炭素や窒素を放出しない。 When performing maintenance, the operator performs maintenance after exhausting the rare gas in the first area and replacing the inside of the first area with clean air. Alternatively, the worker wears a compressed oxygen circulation respirator and enters the first area to perform maintenance work and the like. The compressed oxygen circulation respirator is constructed so that after supplying oxygen to the wearer, the carbon dioxide in the exhaled breath is absorbed into a clean can, and the oxygen is returned to the breathing bag for reuse. Does not release oxygen, carbon dioxide or nitrogen.

また、上記構成において、第2エリアに空気を供給して循環させる空調手段は、少なくともファンフィルタユニットと、外部に大気を排気する排気ユニットとを有する。ファンフィルタユニットに用いるフィルタは、HEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルタ、ULPA(Ultra low Penetration Air)フィルタなどを用いる。 In the above configuration, the air conditioning means for supplying and circulating air to the second area has at least a fan filter unit and an exhaust unit for exhausting the atmosphere to the outside. As a filter used for the fan filter unit, a high efficiency particulate air (HEPA) filter, an ultra low penetration air (ULPA) filter, or the like is used.

また、第1エリアまたは第2エリアの清浄度は、1ft(28.3L)の空気中に0.5μm以上の微粒子が何個あるかで定義され、クラス1000以下、好ましくはクラス100以下とする。清浄度は、光散乱式自動粒子計測器、いわゆるパーティクルカウンターで測定することができる。 The cleanliness of the first area or the second area is defined by the number of fine particles having a size of 0.5 μm or more in 1 ft 3 (28.3 L) of air, and is class 1000 or less, preferably class 100 or less. To do. The cleanliness can be measured with a light scattering type automatic particle measuring instrument, a so-called particle counter.

なお、成膜処理を行う真空チャンバー内でプラズマを発生させる際、真空チャンバー内における圧力は、少なくとも2×10−2Torr(2.666Pa)〜1Torr(133.3Pa)とすることが好ましい。また、予め成膜前に真チャンバー(反応容器)内の酸素や窒素やHOなどの大気成分ガスの残留を極力低減するため、チャンバー周辺に高い純度のアルゴンガスを流し、且つ、チャンバー内に高い純度の材料ガスを流し、成膜時の基板温度を100℃以上300℃未満の範囲とする。 Note that when plasma is generated in a vacuum chamber in which film formation is performed, the pressure in the vacuum chamber is preferably at least 2 × 10 −2 Torr (2.666 Pa) to 1 Torr (133.3 Pa). In addition, in order to reduce the residual oxygen, nitrogen, H 2 O and other atmospheric component gases in the true chamber (reaction vessel) as much as possible before film formation, a high purity argon gas is allowed to flow around the chamber, A high-purity material gas is allowed to flow, and the substrate temperature during film formation is set to a range of 100 ° C. or higher and lower than 300 ° C.

また、成膜方法も本明細書で開示する発明の一つであり、その発明は、プラズマCVD装置を配置した第1エリアに希ガスまたは水素ガスを循環させ、第1エリアを囲む第2エリアにファンフィルタユニットを通過させた大気を循環させ、第2エリア内を移動する自動搬送装置により基板がプラズマCVD装置に搬送され、プラズマCVD装置の真空チャンバー内に基板を設置し、真空チャンバー内に材料ガスを導入してプラズマを発生させて基板上に半導体膜を形成する成膜方法である。 Further, a film forming method is one of the inventions disclosed in this specification, and the invention includes a second area surrounding the first area by circulating a rare gas or a hydrogen gas in the first area where the plasma CVD apparatus is disposed. The substrate is transferred to the plasma CVD apparatus by an automatic transfer device that circulates the air that has passed through the fan filter unit and moves in the second area, and the substrate is placed in the vacuum chamber of the plasma CVD device. In this film forming method, plasma is generated by introducing a material gas to form a semiconductor film on a substrate.

上記成膜方法において、希ガスまたは水素ガスを循環させる前記第1エリアは、大気圧よりも圧力が高い陽圧である。また、上記成膜方法において、希ガスまたは前記水素ガスに含まれる酸素濃度および窒素濃度は30ppm以下である。酸素や窒素は、非晶質半導体層の一部をn型化させる元素であり、これらの元素により非晶質半導体層中の欠陥密度が増大し、電界効果移動度を低下させる要因となる。さらに膜中に含まれた酸素や窒素が、TFTの電気特性のバラツキが生じる要因の一つとなっている恐れもある。例えば、微結晶シリコン膜を形成する場合、シランガスは水素で100倍を超え2000倍以下に希釈して成膜を行うため、成膜速度が遅く、所望の膜厚を得るまでにかかる時間が長い。また、酸素は結晶化を阻害し、微結晶シリコン膜中に取り込まれた場合にはドナーとして作用する恐れがあるため、微結晶シリコン膜を形成する際、特に低減すべき不純物である。上記成膜方法は、成膜速度が遅く、所望の膜厚を得るまでにかかる時間が長いため、酸素及び窒素が膜中に取り込まれやすい微結晶半導体膜に特に有効である。 In the film forming method, the first area in which the rare gas or the hydrogen gas is circulated is a positive pressure whose pressure is higher than the atmospheric pressure. In the film forming method, the oxygen concentration and the nitrogen concentration contained in the rare gas or the hydrogen gas are 30 ppm or less. Oxygen and nitrogen are elements that make part of the amorphous semiconductor layer n-type, and these elements increase the defect density in the amorphous semiconductor layer and cause a reduction in field-effect mobility. Furthermore, oxygen and nitrogen contained in the film may be one of the factors that cause variations in TFT electrical characteristics. For example, in the case of forming a microcrystalline silicon film, since the silane gas is formed by diluting with hydrogen to more than 100 times and 2,000 times or less, the film formation speed is slow and it takes a long time to obtain a desired film thickness. . Oxygen is an impurity to be reduced particularly when a microcrystalline silicon film is formed because oxygen inhibits crystallization and may act as a donor when taken into the microcrystalline silicon film. The above film formation method is particularly effective for a microcrystalline semiconductor film in which oxygen and nitrogen are easily incorporated into the film because the film formation rate is low and the time required to obtain a desired film thickness is long.

なお、本明細書において、微結晶半導体膜とは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造の半導体を含む膜である。この半導体は、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、粒径が0.5〜20nmの柱状または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。また、微結晶半導体と非単結晶半導体とが混在している。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマンスペクトルが単結晶シリコンを示す520.5cm−1よりも低周波数側に、シフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す520.5cm−1とアモルファスシリコンを示す480cm−1の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手(ダングリングボンド)を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。 Note that in this specification, a microcrystalline semiconductor film is a film including a semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline structures (including single crystal and polycrystal). This semiconductor is a semiconductor having a third state which is stable in terms of free energy, and is a crystalline one having a short-range order and having a lattice strain, and has a columnar or needle shape with a particle size of 0.5 to 20 nm. Crystals grow in the normal direction with respect to the substrate surface. In addition, a microcrystalline semiconductor and a non-single-crystal semiconductor are mixed. Microcrystalline silicon which is a typical example of a microcrystalline semiconductor has its Raman spectrum shifted to a lower frequency side than 520.5 cm −1 indicating single crystal silicon. That is, the peak of the Raman spectrum of microcrystalline silicon is between 520.5 cm −1 representing single crystal silicon and 480 cm −1 representing amorphous silicon. In addition, at least 1 atomic% or more of hydrogen or halogen is contained to terminate dangling bonds (dangling bonds).

なお、微結晶半導体膜に限らず、非晶質半導体膜、多結晶半導体膜、化合物半導体膜などの半導体膜の膜質も大幅に向上させることができる。例えば、半導体膜の膜厚を厚くする場合に所望の膜厚を得るまでにかかる時間が長くなったとしても上記成膜方法によれば、均一な膜質を得ることができる。 Note that the film quality of a semiconductor film such as an amorphous semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film, or a compound semiconductor film can be significantly improved without being limited to the microcrystalline semiconductor film. For example, even when the time required to obtain a desired film thickness when the film thickness of the semiconductor film is increased, the film formation method can provide uniform film quality.

本明細書でパーティションとは、間仕切りのことであり、例えば、2種類の異なる雰囲気の接触を阻害し、それぞれの雰囲気にガスが混入することを防止する間仕切りのことを指す。 In this specification, a partition is a partition, for example, refers to a partition that inhibits contact between two different atmospheres and prevents gas from entering each atmosphere.

従来では、真空排気する必要がある時以外は、成膜室および成膜室に連結する搬送室などの真空チャンバー内を窒素で充填して待機させていたが、本発明においては、希ガスまたは水素で真空置換する。真空置換は、チャンバ内を真空にした後、ガスを導入しておくチャンバー内の清浄度を保つ方法の一つである。 Conventionally, a vacuum chamber such as a film forming chamber and a transfer chamber connected to the film forming chamber is filled with nitrogen except when it is necessary to evacuate, but in the present invention, a noble gas or Vacuum replace with hydrogen. Vacuum replacement is one of the methods for maintaining cleanliness in a chamber into which gas is introduced after the chamber is evacuated.

また、FOUP(Front Opening Unified Pod)等の可搬式で密閉可能な基板搬送容器を用いて、その基板搬送容器によって局所的なクリーン空間を保持しながら、基板を基板搬送容器に収納し、次工程へ搬送する方法と本発明と組み合わせることで、さらにプラズマCVD装置のチャンバー内の酸素濃度、及び窒素濃度を低減できる。基板搬送容器内に気密する高純度ガスは、窒素ではなく、希ガスまたは水素ガスを用いる。 Also, using a portable and sealable substrate transport container such as FOUP (Front Opening Unified Pod), the substrate is stored in the substrate transport container while maintaining a local clean space by the substrate transport container. By combining this method with the present invention, the oxygen concentration and nitrogen concentration in the chamber of the plasma CVD apparatus can be further reduced. The high-purity gas that is airtight in the substrate transfer container is not nitrogen but rare gas or hydrogen gas.

また、半導体装置の作製方法も本明細書で開示する発明の一つであり、その発明は、絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上に絶縁膜を成膜し、外気と真空チャンバー外壁との間に希ガスまたは水素ガスを循環させた第1エリアを真空チャンバー外壁に接して設け、第1エリアを第1のパーティションで囲って真空チャンバーと第2エリアとを隔離し、さらに第2エリア及び第1エリアを第2のパーティションで囲って外気と第2エリアとを隔離し、真空チャンバー内に絶縁膜が設けられた基板を設置し、真空チャンバー内に材料ガスを導入してプラズマを発生させて絶縁膜上に微結晶半導体膜を形成し、微結晶半導体膜上にバッファ層を成膜し、微結晶半導体膜の成膜は、バッファ層との界面付近の第1領域を絶縁膜との界面付近の第2領域よりも成膜速度が速くなるように成膜条件を段階的または連続的に変化させる半導体装置の作製方法である。 Further, a method for manufacturing a semiconductor device is one of the inventions disclosed in this specification, in which the gate electrode is formed over a substrate having an insulating surface, the insulating film is formed over the gate electrode, and the outside air is formed. A first area in which rare gas or hydrogen gas is circulated between the outer wall and the vacuum chamber outer wall is provided in contact with the outer wall of the vacuum chamber, and the first area is surrounded by the first partition to isolate the vacuum chamber and the second area. Further, the second area and the first area are surrounded by the second partition to isolate the outside air and the second area, a substrate provided with an insulating film is installed in the vacuum chamber, and a material gas is introduced into the vacuum chamber. Then, plasma is generated to form a microcrystalline semiconductor film over the insulating film, a buffer layer is formed over the microcrystalline semiconductor film, and the microcrystalline semiconductor film is formed by the first step near the interface with the buffer layer. Insulating area Than the second region near the interface of a method for manufacturing a semiconductor device for stepwise or continuously changing the deposition conditions such deposition speed increases.

微結晶半導体膜は酸素を含む雰囲気に触れると酸化するため、大気開放せずにバッファ層を積層して、酸化防止することが好ましい。微結晶半導体膜とバッファ層とを2つのチャンバーでそれぞれ成膜する場合においても、2つのチャンバーが第1エリアに配置されていれば、成膜される膜中の酸素濃度、及び窒素濃度を低減することができる。1つのチャンバー内で材料ガスを調節することで微結晶半導体膜とバッファ層を順次積層することもできる。例えば、微結晶半導体膜として微結晶シリコン膜を形成し、バッファ層として非晶質シリコン膜を形成する場合には、シランガスと水素ガスの流量比を調節することで積層することができる。1つのチャンバー内で積層させる場合、微結晶半導体膜とバッファ層の界面を極めて清浄にすることができる。 Since the microcrystalline semiconductor film is oxidized when exposed to an atmosphere containing oxygen, it is preferable to prevent oxidation by stacking a buffer layer without opening to the atmosphere. Even when the microcrystalline semiconductor film and the buffer layer are formed in two chambers, respectively, if the two chambers are arranged in the first area, the oxygen concentration and the nitrogen concentration in the formed film are reduced. can do. A microcrystalline semiconductor film and a buffer layer can be sequentially stacked by adjusting a material gas in one chamber. For example, in the case where a microcrystalline silicon film is formed as the microcrystalline semiconductor film and an amorphous silicon film is formed as the buffer layer, the microcrystalline semiconductor film can be stacked by adjusting a flow ratio of silane gas and hydrogen gas. In the case of stacking in one chamber, the interface between the microcrystalline semiconductor film and the buffer layer can be extremely cleaned.

上記半導体装置の作製方法に加え、さらに、バッファ層上にn型不純物元素を含む半導体膜を成膜し、n型不純物元素を含む半導体膜上にソース電極またはドレイン電極を形成し、n型不純物元素を含む半導体膜をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース領域及びドレイン領域と重なる領域を残存させてバッファ層の一部をエッチングして除去することでチャネルエッチ型のボトムゲート薄膜トランジスタを作製する。なお、これらの工程も第1エリアで行うことが好ましい。 In addition to the above method for manufacturing a semiconductor device, a semiconductor film containing an n-type impurity element is formed over the buffer layer, a source electrode or a drain electrode is formed over the semiconductor film containing the n-type impurity element, and an n-type impurity is formed. A channel film type bottom gate is formed by etching a semiconductor film containing an element to form a source region and a drain region, leaving a region overlapping with the source region and the drain region, and removing a part of the buffer layer by etching. A thin film transistor is manufactured. These steps are also preferably performed in the first area.

真空チャンバーの外側から大気成分のガスが、真空チャンバー内に侵入しないように、水素又は希ガスで充満させた部屋に真空チャンバーを設置することで、半導体膜中の不純物(大気成分である酸素、窒素)濃度を低減することができる。 By installing the vacuum chamber in a room filled with hydrogen or a rare gas so that gas of atmospheric components does not enter the vacuum chamber from the outside of the vacuum chamber, impurities in the semiconductor film (oxygen, which is an atmospheric component, Nitrogen) concentration can be reduced.

微結晶半導体膜の成膜時に、真空チャンバーを大気から隔離することで酸素や窒素などの大気成分ガスが作用しないため、結晶性の良い微結晶半導体膜を形成することができる。 When the microcrystalline semiconductor film is formed, an atmospheric component gas such as oxygen or nitrogen does not act by isolating the vacuum chamber from the atmosphere, so that a microcrystalline semiconductor film with good crystallinity can be formed.

また、真空チャンバー内の到達真空度を超高真空域としなくとも、クリーンルーム内に水素又は希ガスで充満させた第1エリアを設置することで、製造する半導体装置の特性バラツキが低減される。 Further, even if the ultimate vacuum in the vacuum chamber is not set to the ultrahigh vacuum region, the characteristic variation of the semiconductor device to be manufactured is reduced by installing the first area filled with hydrogen or a rare gas in the clean room.

本発明の実施形態について、以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

(実施の形態1)図1は本発明のクリーンルームの構成の一例を示す断面図である。 (Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an example of the configuration of a clean room of the present invention.

第1エリア102は、第1のパーティション101で囲まれた領域を指しており、ガス供給ユニット105から供給される希ガス、ここではアルゴンガスで充填されている。 The first area 102 refers to a region surrounded by the first partition 101 and is filled with a rare gas supplied from the gas supply unit 105, here argon gas.

第1エリア102にはグレーチング床107a上に製造装置、ここではプラズマCVD装置103を設置する。プラズマCVD装置103は、ロード室106とゲート弁を介して連結される。 In the first area 102, a manufacturing apparatus, here, a plasma CVD apparatus 103 is installed on the grating floor 107a. The plasma CVD apparatus 103 is connected to the load chamber 106 via a gate valve.

ガス供給ユニット105から供給されるアルゴンガスは、第1のファンフィルタユニット104によって、送風される。第1のファンフィルタユニット104は、別途設けられたパーティションに設置される。第1のファンフィルタユニット104によって、図1中の点線矢印で示した方向にアルゴンガスは送られ、グレーチング床107aに設けられている開口を通過して下方へ送られた後、上方に押し上げられ、グレーチング床107bに設けられている開口を通過して第1のパーティション101の側壁に沿って送られ、再び第1のファンフィルタユニット104を通過する。 The argon gas supplied from the gas supply unit 105 is blown by the first fan filter unit 104. The first fan filter unit 104 is installed in a separately provided partition. Argon gas is sent by the first fan filter unit 104 in the direction indicated by the dotted arrow in FIG. 1, passes through an opening provided in the grating floor 107 a, is sent downward, and then pushed upward. Then, it passes through the opening provided in the grating floor 107b, is sent along the side wall of the first partition 101, and passes through the first fan filter unit 104 again.

また、アルゴンガスを有効に利用するため、第1エリア102の外側に排気ユニット108を設け、吸気したアルゴンガスをガス供給ユニット105に供給することで循環させている。 Further, in order to effectively use the argon gas, an exhaust unit 108 is provided outside the first area 102, and the introduced argon gas is circulated by supplying it to the gas supply unit 105.

このようなクリーンルーム構成とすることで、第1エリア102内の清浄度を維持する。なお、作業者は酸素が低濃度である第1エリアへの立ち入りが禁止される。 By setting it as such a clean room structure, the cleanliness in the 1st area 102 is maintained. Note that the worker is prohibited from entering the first area where the oxygen concentration is low.

第1エリア102はさらに第2のパーティション109で囲まれる。第2のパーティション109と第1のパーティション101の間は、第2エリア110であり、清浄な大気が送風される。図1に示すように第1エリア102は、水平方向に第2エリア110で囲まれる。また、第1エリア102は、上下方向にも第2エリア110で囲まれる。 The first area 102 is further surrounded by a second partition 109. Between the second partition 109 and the first partition 101 is the second area 110, and clean air is blown. As shown in FIG. 1, the first area 102 is surrounded by the second area 110 in the horizontal direction. The first area 102 is also surrounded by the second area 110 in the vertical direction.

第2エリア110と第1エリアは独立して循環させている。第2エリア110においては、第2のパーティション109の外部から取り込んだ大気を空調機112によって清浄な大気として第2エリア110に供給し、第2のファンフィルタユニット113によって、送風される。第2のファンフィルタユニット113によって、図1中の実線矢印で示した方向に清浄な大気は送られ、グレーチング床107cに設けられている開口を通過して下方へ送られた後、上方に押し上げられ、グレーチング床107dに設けられている開口を通過して第2のパーティション109の側壁に沿って送られ、再び第2のファンフィルタユニット113を通過する。また、第2エリア110内の大気を空調機112に供給する経路も有しており、循環させることができる。 The second area 110 and the first area are circulated independently. In the second area 110, the air taken in from the outside of the second partition 109 is supplied to the second area 110 as clean air by the air conditioner 112 and is blown by the second fan filter unit 113. The clean air is sent in the direction indicated by the solid line arrow in FIG. 1 by the second fan filter unit 113, passes through the opening provided in the grating floor 107 c, is sent downward, and then pushed upward. Then, it passes through the opening provided in the grating floor 107d, is sent along the side wall of the second partition 109, and passes through the second fan filter unit 113 again. In addition, a path for supplying the air in the second area 110 to the air conditioner 112 is also provided and can be circulated.

このようなクリーンルーム構成とすることで、第2エリア110内の清浄度を維持する。なお、第2エリア110は大気雰囲気であるため、作業者は第2エリア110への立ち入りは可能である。 By setting it as such a clean room structure, the cleanliness in the 2nd area 110 is maintained. Since the second area 110 is an atmospheric atmosphere, the worker can enter the second area 110.

また、第2エリア110には、AGVなどの自動搬送装置111が処理前後の基板を搬送するため移動できるスペースとなっている。第2エリア110の自動搬送装置111は、基板を第1エリア102内のロード室106に搬送できるように設計される。 The second area 110 is a space where an automatic transfer device 111 such as an AGV can move to transfer the substrate before and after processing. The automatic transfer device 111 in the second area 110 is designed so that the substrate can be transferred to the load chamber 106 in the first area 102.

基板は、ある装置から別の装置に搬送する際に大気に触れることがないようにするため、カセットに代えてFOUPと呼ばれるプラスチックケースを用いてもよい。FOUPを用いる場合には、複数の基板を収納するFOUP内を希ガスまたは水素で満たし、ロード室106にFOUPオープナー機構を設ければ、自動で開き、搬送ロボットで成膜チャンバーに運ばれる機構となる。 A plastic case called FOUP may be used in place of the cassette so that the substrate is not exposed to the atmosphere when it is transported from one device to another. In the case of using FOUP, if a FOUP containing a plurality of substrates is filled with a rare gas or hydrogen and a FOUP opener mechanism is provided in the load chamber 106, a mechanism that automatically opens and is transported to a film forming chamber by a transfer robot; Become.

図2(A)にクリーンルームの上面図の一例を示す。図1では第2エリア内に一つの第1エリアを図示した例を示したが、半導体装置を作製する場合、複数の製造装置が配置されることになるため、図2(A)に示すように第2エリア内に複数の第1エリアが設けられる。 FIG. 2A illustrates an example of a top view of the clean room. Although FIG. 1 illustrates an example in which one first area is illustrated in the second area, when a semiconductor device is manufactured, a plurality of manufacturing apparatuses are arranged, and thus, as illustrated in FIG. A plurality of first areas are provided in the second area.

こうして、第1エリア102内をアルゴン雰囲気とし、第2エリア110内を清浄な大気雰囲気とすることで、大気に多く含まれる酸素や窒素などに敏感な成膜を第1エリア102に配置した製造装置で行うことができる。 In this way, the first area 102 is made an argon atmosphere and the second area 110 is made a clean air atmosphere so that a film that is sensitive to oxygen, nitrogen, etc. contained in the air is arranged in the first area 102. Can be done with the device.

また、プラズマCVD装置103のメンテナンスを行う場合、作業者が第1エリアに入れるように第1エリア102内のアルゴンガスを排気ユニット108により外気に排気し、空調機112からの清浄な大気を導入する。図示しないが、空調機112から第1エリア内への清浄な大気供給を行えるクリーンルーム構成とする。なお、メンテナンスを行う際にはガス供給ユニット105からのアルゴンガスの供給を停止する。 Further, when performing maintenance of the plasma CVD apparatus 103, the argon gas in the first area 102 is exhausted to the outside air by the exhaust unit 108 so that the worker enters the first area, and clean air from the air conditioner 112 is introduced. To do. Although not shown, a clean room configuration that can supply clean air from the air conditioner 112 to the first area is adopted. Note that the supply of argon gas from the gas supply unit 105 is stopped when performing maintenance.

また、ここでは図示しないが、補助装置を第1エリア外または第2エリア外に設ける。この補助装置は、第1エリアや第2エリアに設置する装置の動作を補助する装置を指している。例えば、第1エリアや第2エリアに設置する装置が真空を必要とする場合に装置から配管を介して真空排気を行う排気ユニット、冷却を必要とする場合には装置に往復配管を介して冷却水を循環させる熱交換ユニット、装置が人体に有害な物質を排出する場合に装置から配管を介してその有害物質を取り込み、無害なものに変えてクリーンルーム外に排出する除外装置、装置が排出する廃液を貯蔵する廃液処理施設などが挙げられる。 Although not shown here, the auxiliary device is provided outside the first area or the second area. This auxiliary device refers to a device that assists the operation of the device installed in the first area or the second area. For example, when a device installed in the first area or the second area requires vacuum, an exhaust unit that performs vacuum exhaust from the device through a pipe, and when cooling is required, cools the device through a reciprocating pipe. When a heat exchange unit or device that circulates water discharges harmful substances to the human body, it takes in the harmful substances from the device through piping, changes them into harmless items, and discharges them outside the clean room. Examples include a waste liquid treatment facility for storing waste liquid.

また、プラズマCVD装置としては、2重チャンバー構造のCVD装置を用いると、さらに成膜される半導体膜中の酸素濃度及び窒素濃度を効果的に低減することができる。 Further, when a double chamber CVD apparatus is used as the plasma CVD apparatus, the oxygen concentration and the nitrogen concentration in the semiconductor film to be further formed can be effectively reduced.

図2(B)に2重チャンバー構造のCVD装置を第1エリア102内に配置する例の上面図を示す。また、2重チャンバー構造のCVD装置の斜視図を図3に示す。 FIG. 2B shows a top view of an example in which a double chamber CVD apparatus is disposed in the first area 102. FIG. 3 is a perspective view of a CVD apparatus having a double chamber structure.

図2および図3に示す成膜装置は、成膜室及び搬送室を有し、成膜室204a、204bの間に搬送室202bが配置され、搬送室202a、202bが隣接して配置された構造を有する。各成膜室には、縦方向に重ねて配置された10個のチャンバー208a、208bを具備し、各チャンバー208a、208bには、成膜ガスを供給する供給系206a、206b、排気ガスを排気する排気系207a、207b及び電源205a、205bを具備する。 The film formation apparatus shown in FIGS. 2 and 3 includes a film formation chamber and a transfer chamber, a transfer chamber 202b is disposed between the film formation chambers 204a and 204b, and the transfer chambers 202a and 202b are disposed adjacent to each other. It has a structure. Each film forming chamber is provided with ten chambers 208a and 208b arranged in the vertical direction, and each of the chambers 208a and 208b is supplied with a supply system 206a and 206b for supplying a film forming gas, and exhaust gas is exhausted. Exhaust systems 207a and 207b and power supplies 205a and 205b are provided.

図2および図3に示す成膜装置は、各成膜室204a、204bにおいて、複数のチャンバー208a、208bの全ての供給系は、一つの供給源に接続されていることを特徴とする。同様に、複数のチャンバー208a、208bの全ての排気系は、一つの排気口に接続されていることを特徴とする。この特徴により、図2および図3に示す成膜装置では複数のチャンバー208a、208bを縦方向に重ねて配置しているにもかかわらず、供給系206a、206bと排気系207a、207bとを簡単に配置することができる。また、成膜室204a、204bには、各成膜室の圧力を減圧するための排気系(図示しない)が設けられている。チャンバー内の圧力と成膜室内の圧力とを制御することにより、成膜、及びチャンバー内のクリーニングを交互に行うことができ、効率良く成膜を行うことができる。   The film forming apparatus shown in FIGS. 2 and 3 is characterized in that in each of the film forming chambers 204a and 204b, all the supply systems of the plurality of chambers 208a and 208b are connected to one supply source. Similarly, all the exhaust systems of the plurality of chambers 208a and 208b are connected to one exhaust port. Due to this feature, in the film forming apparatus shown in FIGS. 2 and 3, the supply systems 206a and 206b and the exhaust systems 207a and 207b are simplified even though a plurality of chambers 208a and 208b are vertically stacked. Can be arranged. The film formation chambers 204a and 204b are provided with an exhaust system (not shown) for reducing the pressure in each film formation chamber. By controlling the pressure in the chamber and the pressure in the film formation chamber, film formation and cleaning in the chamber can be performed alternately, and film formation can be performed efficiently.

成膜を行う場合、チャンバー内を成膜室内よりも圧力が小さい状態でプラズマを発生させて成膜を行う。チャンバー内に供給された材料ガスがチャンバーの外側に微量に流れる。即ち、2重構造のチャンバーと言える。この2重構造のチャンバーの場合、チャンバー208a、208b開口に金属板を接触させるだけで密封させるため、内側のチャンバーにはシール部がなく、外側の成膜室の外壁にメンテナンスのためのシール部がある。ここでは、全ての成膜室の外側を覆うように袋体209が設けられ、成膜室と大気とを隔離する。袋体209内の空間210には酸素や窒素をほとんど含まない希ガスまたは水素ガスを供給する。 In film formation, plasma is generated in a state where the pressure in the chamber is lower than that in the film formation chamber. A small amount of the material gas supplied into the chamber flows outside the chamber. That is, it can be said that the chamber has a double structure. In the case of this double-structured chamber, the inner chamber has no seal portion and the outer wall of the outer film forming chamber has a seal portion for maintenance because the chamber 208a, 208b is sealed simply by contacting a metal plate. There is. Here, a bag body 209 is provided so as to cover the outside of all the film formation chambers, and separates the film formation chambers from the atmosphere. A rare gas or hydrogen gas containing almost no oxygen or nitrogen is supplied to the space 210 in the bag body 209.

モノシラン、ジシラン、トリシランなどの材料ガスと水素ガスを原料ガスとして導入し、プラズマを発生させて微結晶半導体膜を被処理基板に直接成膜することができる。   A material gas such as monosilane, disilane, or trisilane and a hydrogen gas are introduced as a source gas, and plasma is generated so that a microcrystalline semiconductor film can be directly formed over the substrate to be processed.

図2において、ロード室201aには所望のサイズのガラス基板等の絶縁表面を有する基板がセットされる。基板の搬送方式として、図2及び図3に図示する装置では水平搬送を採用するが、第五世代以降のメータ角の基板を用いる場合、搬送機の占有面積の低減を目的として、基板を縦置きにした縦形搬送を行ってもよい。   In FIG. 2, a substrate having an insulating surface such as a glass substrate of a desired size is set in the load chamber 201a. 2 and 3 adopt horizontal transport as the substrate transport method. However, when using a meter angle substrate of the fifth generation or later, the substrate is vertically moved for the purpose of reducing the area occupied by the transporter. You may perform the vertical conveyance set.

搬送室202a、202bの各々には、搬送機構(ロボットアームなど)203a、203bが具備されている。搬送機構により、ロード室201aにセットされた基板が各成膜室204a、204bに搬送される。そして、成膜室204a、204bのチャンバー208a、208bにおいて、搬送された基板の被処理面に対して所定の処理が行われる。また、図2及び図3において、搬送室が複数設けられているが、これは一つでもよい。成膜を終えた基板はアンロード室201bに搬送される。   Each of the transfer chambers 202a and 202b is provided with transfer mechanisms (such as robot arms) 203a and 203b. The substrate set in the load chamber 201a is transferred to the film forming chambers 204a and 204b by the transfer mechanism. Then, in the chambers 208a and 208b of the film formation chambers 204a and 204b, predetermined processing is performed on the processing target surface of the transferred substrate. 2 and 3, a plurality of transfer chambers are provided, but one may be provided. The substrate after film formation is transferred to the unload chamber 201b.

図2及び図3に示すように、複数のチャンバーを有する成膜装置で成膜することにより、同時に多数の基板に同条件で形成される膜を形成することができる。このため、基板間のバラツキを低減することが可能となり、歩留まりを向上させることができる。また、スループットを向上することもできる。   As shown in FIGS. 2 and 3, by forming a film with a film forming apparatus having a plurality of chambers, films formed under the same conditions on a large number of substrates can be formed at the same time. For this reason, it becomes possible to reduce the variation between substrates, and to improve a yield. In addition, throughput can be improved.

さらに、第1のパーティション101により形成される低酸素濃度、且つ低窒素濃度であるアルゴン雰囲気内に複数のチャンバーを配置し、大気と隔離することで、長時間に渡り、チャンバー208a、208b内の大気成分濃度の増加を防止することができる。従って、図2(B)に示す第1エリア102に配置されたプラズマCVD装置は、従来に比べ長期間に渡って均質な成膜を提供することができる。 Further, by arranging a plurality of chambers in an argon atmosphere having a low oxygen concentration and a low nitrogen concentration formed by the first partition 101 and isolating them from the atmosphere, the chambers 208a and 208b have a long period of time. An increase in the concentration of atmospheric components can be prevented. Therefore, the plasma CVD apparatus arranged in the first area 102 shown in FIG. 2B can provide a uniform film formation over a long period of time compared to the conventional case.

図2及び図3では、バッチ式のプラズマCVD装置の一例を示したが特に限定されず、基板を1枚ずつ成膜する枚葉式のCVD装置としても本発明の効果を得ることができる。 2 and 3 show an example of a batch type plasma CVD apparatus, but the invention is not particularly limited, and the effects of the present invention can also be obtained as a single wafer type CVD apparatus that forms a substrate one by one.

(実施の形態2)
本実施の形態では、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタの作製工程について、図4乃至図8を用いて説明する。図4乃至図6は、薄膜トランジスタの作製工程を示す断面図であり、図7は、一画素における薄膜トランジスタ及び画素電極の接続領域の上面図である。また、図8は、微結晶シリコン膜の成膜方法を示すタイミングチャートである。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a manufacturing process of a thin film transistor used for a liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film transistor, and FIG. 7 is a top view of a connection region between a thin film transistor and a pixel electrode in one pixel. FIG. 8 is a timing chart showing a method for forming a microcrystalline silicon film.

微結晶半導体膜を有する薄膜トランジスタはp型よりもn型の方が、移動度が高いので駆動回路に用いるのにより適している。同一の基板上に形成する薄膜トランジスタを全て同じ極性にそろえておくことが、工程数を抑えるためにも望ましい。ここでは、nチャネル型の薄膜トランジスタを用いて説明する。 A thin film transistor including a microcrystalline semiconductor film is more suitable for use in a driver circuit because an n-type thin film transistor has higher mobility than a p-type. In order to reduce the number of steps, it is desirable that all thin film transistors formed over the same substrate have the same polarity. Here, description is made using an n-channel thin film transistor.

図4(A)に示すように、基板50上にゲート電極51を形成する。基板50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、若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製される無アルカリガラス基板等を用いることができる。基板50がマザーガラスの場合、基板の大きさは、第1世代(320mm×400mm)、第2世代(400mm×500mm)、第3世代(550mm×650mm)、第4世代(680mm×880mm、または730mm×920mm)、第5世代(1000mm×1200mmまたは1100mm×1250mm)、第6世代1500mm×1800mm)、第7世代(1900mm×2200mm)、第8世代(2160mm×2460mm)、第9世代(2400mm×2800mm、2450mm×3050mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等を用いることができる。   As shown in FIG. 4A, a gate electrode 51 is formed over the substrate 50. As the substrate 50, an alkali-free glass substrate manufactured by a fusion method or a float method such as barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, or aluminosilicate glass can be used. When the substrate 50 is mother glass, the size of the substrate is the first generation (320 mm × 400 mm), the second generation (400 mm × 500 mm), the third generation (550 mm × 650 mm), the fourth generation (680 mm × 880 mm, or 730mm x 920mm), 5th generation (1000mm x 1200mm or 1100mm x 1250mm), 6th generation 1500mm x 1800mm), 7th generation (1900mm x 2200mm), 8th generation (2160mm x 2460mm), 9th generation (2400mm x 2800 mm, 2450 mm × 3050 mm), 10th generation (2950 mm × 3400 mm), or the like can be used.

ゲート電極51は、チタン、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属材料またはその合金材料を用いて形成する。ゲート電極51は、スパッタリング法や真空蒸着法で基板50上に導電膜を形成し、当該導電膜上にフォトリソグラフィ技術またはインクジェット法によりマスクを形成し、当該マスクを用いて導電膜をエッチングすることで、形成することができる。また、銀、金、銅などの導電性ナノペーストを用いてインクジェット法により吐出し焼成して、ゲート電極51を形成することもできる。なお、ゲート電極51の密着性向上と下地への拡散を防ぐバリアメタルとして、上記金属材料の窒化物膜を、基板50及びゲート電極51の間に設けてもよい。ここでは、第1のフォトマスクを用いて形成したレジストマスクを用いて基板50上に形成された導電膜をエッチングしてゲート電極を形成する。 The gate electrode 51 is formed using a metal material such as titanium, molybdenum, chromium, tantalum, tungsten, or aluminum, or an alloy material thereof. The gate electrode 51 is formed by forming a conductive film on the substrate 50 by a sputtering method or a vacuum evaporation method, forming a mask on the conductive film by a photolithography technique or an inkjet method, and etching the conductive film using the mask. Can be formed. Alternatively, the gate electrode 51 can be formed by discharging and baking the conductive nanopaste of silver, gold, copper, or the like by an inkjet method. Note that a nitride film of the above metal material may be provided between the substrate 50 and the gate electrode 51 as a barrier metal that prevents adhesion to the gate electrode 51 and diffusion to the base. Here, the conductive film formed over the substrate 50 is etched using the resist mask formed using the first photomask to form the gate electrode.

具体的なゲート電極構造の例としては、アルミニウム膜上にモリブデン膜を積層させ、アルミニウム特有のヒロックやエレクトロマイグレーションを防ぐ構造にしてもよい。また、アルミニウム膜をモリブデン膜で挟んだ3層構造としてもよい。また、他のゲート電極構造の例として、銅膜上にモリブデン膜の積層、銅膜上に窒化チタン膜の積層、銅膜上に窒化タンタル膜の積層が挙げられる。 As a specific example of the gate electrode structure, a molybdenum film may be stacked on an aluminum film to prevent a hillock or electromigration peculiar to aluminum. Alternatively, a three-layer structure in which an aluminum film is sandwiched between molybdenum films may be used. As another example of the gate electrode structure, a molybdenum film is laminated on a copper film, a titanium nitride film is laminated on the copper film, and a tantalum nitride film is laminated on the copper film.

なお、ゲート電極51上には半導体膜や配線を形成するので、段切れ防止のため端部がテーパー状になるように加工することが望ましい。また、図示しないがこの工程でゲート電極に接続する配線も同時に形成することができる。   Note that since a semiconductor film or a wiring is formed over the gate electrode 51, it is desirable that the end portion be tapered so as to prevent disconnection. Although not shown, a wiring connected to the gate electrode can be formed at the same time in this step.

次に、ゲート電極51上に、ゲート絶縁膜52a、52b、52cを順に形成する。ここまでの工程を終えた断面図が図4(A)に相当する。   Next, gate insulating films 52 a, 52 b, and 52 c are sequentially formed on the gate electrode 51. A cross-sectional view after the steps up to here corresponds to FIG.

ゲート絶縁膜52a、52b、52cはそれぞれ、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、または窒化酸化珪素膜で形成することができる。ゲート絶縁膜に形成されるピンホール等による層間ショートを防ぐため、異なる絶縁層を用いて多層とすることが好ましい。ここでは、ゲート絶縁膜52a、52b、52cとして、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜の順に積層して形成する形態を示す。 Each of the gate insulating films 52a, 52b, and 52c can be formed using a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a silicon nitride oxide film by a CVD method, a sputtering method, or the like. In order to prevent an interlayer short circuit due to a pinhole or the like formed in the gate insulating film, it is preferable to use multiple different insulating layers. Here, a mode in which a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, and a silicon nitride film are stacked in this order as the gate insulating films 52a, 52b, and 52c is shown.

ここでは、酸化窒化珪素膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、濃度範囲として酸素が55〜65原子%、窒素が1〜20原子%、Siが25〜35原子%、水素が0.1〜10原子%の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化珪素膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、濃度範囲として酸素が15〜30原子%、窒素が20〜35原子%、Siが25〜35原子%、水素が15〜25原子%の範囲で含まれるものをいう。 Here, the silicon oxynitride film has a composition that contains more oxygen than nitrogen and has a concentration range of 55 to 65 atomic%, 1 to 20 atomic%, and 25 Si. -35 atomic%, and hydrogen is contained in the range of 0.1-10 atomic%. The silicon nitride oxide film has a composition containing more nitrogen than oxygen, and the concentration ranges of oxygen are 15 to 30 atomic%, nitrogen is 20 to 35 atomic%, and Si is 25 to 25%. 35 atomic% and hydrogen are included in the range of 15 to 25 atomic%.

ゲート絶縁膜の1層目及び2層目の膜厚はともに50nmよりも厚くする。ゲート絶縁膜の1層目は、基板からの不純物(例えばアルカリ金属など)の拡散を防ぐために、窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。また、ゲート絶縁膜の1層目は、ゲート電極の酸化防止の他、ゲート電極にアルミニウムを用いる場合にヒロック防止ができる。また、微結晶半導体膜と接するゲート絶縁膜の3層目は、0nmより厚く5nm以下、望ましくは約1nmとする。ゲート絶縁膜の3層目は、微結晶半導体膜との密着性を向上させるために設けるものである。また、ゲート絶縁膜の3層目を窒化珪素膜とすることで後に行われる熱処理による微結晶半導体膜の酸化防止を図ることができる。例えば、酸素の含有量が多い絶縁膜と微結晶半導体膜とを接した状態で熱処理を行うと、微結晶半導体膜が酸化する恐れがある。 The film thicknesses of the first and second layers of the gate insulating film are both greater than 50 nm. The first layer of the gate insulating film is preferably a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film in order to prevent diffusion of impurities (for example, alkali metal) from the substrate. The first layer of the gate insulating film can prevent hillocks when aluminum is used for the gate electrode, in addition to preventing oxidation of the gate electrode. The third layer of the gate insulating film in contact with the microcrystalline semiconductor film is thicker than 0 nm and 5 nm or less, preferably about 1 nm. The third layer of the gate insulating film is provided to improve adhesion with the microcrystalline semiconductor film. Further, when the third layer of the gate insulating film is a silicon nitride film, the microcrystalline semiconductor film can be prevented from being oxidized by heat treatment performed later. For example, when heat treatment is performed in a state where an insulating film containing a large amount of oxygen is in contact with a microcrystalline semiconductor film, the microcrystalline semiconductor film may be oxidized.

更には、周波数が1GHzのマイクロ波プラズマCVD装置を用いてゲート絶縁膜を形成することが好ましい。マイクロ波プラズマCVD装置で形成した酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜は、耐圧が高く、薄膜トランジスタの信頼性を高めることができる。 Furthermore, it is preferable to form the gate insulating film using a microwave plasma CVD apparatus having a frequency of 1 GHz. A silicon oxynitride film and a silicon nitride oxide film formed with a microwave plasma CVD apparatus have high withstand voltage and can improve the reliability of the thin film transistor.

ここでは、ゲート絶縁膜を3層構造としたが、液晶表示装置のスイッチング素子に用いる場合、交流駆動させるため、窒化珪素膜の単層のみでもよい。 Here, the gate insulating film has a three-layer structure, but when used as a switching element of a liquid crystal display device, only a single layer of a silicon nitride film may be used for AC driving.

次いで、ゲート絶縁膜の成膜後、大気に触れさせることなく基板を搬送し、ゲート絶縁膜を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーで微結晶半導体膜53を成膜することが好ましい。 Next, after the gate insulating film is formed, the substrate is transported without exposure to the air, and the microcrystalline semiconductor film 53 is preferably formed in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the gate insulating film is formed.

本実施の形態では、図1に示すクリーンルームの第1エリアに配置された成膜装置を用いて微結晶半導体膜53を成膜する。アルゴンガスを充填された部屋に成膜装置を設置することによって、成膜装置内の低酸素濃度及び低窒素濃度の維持を図っている。 In this embodiment mode, the microcrystalline semiconductor film 53 is formed using the film formation apparatus disposed in the first area of the clean room illustrated in FIG. By installing the film forming apparatus in a room filled with argon gas, the low oxygen concentration and the low nitrogen concentration in the film forming apparatus are maintained.

以下に、図8も参照しながら微結晶半導体膜53を形成する手順について説明する。図8の説明は真空チャンバーを大気圧から真空排気1200する段階から示されており、その後に行われるプレコート1201、基板搬入1202、下地前処理1203、成膜処理1204、基板搬出1205、クリーニング1206の各処理が時系列的に示されている。ただし、大気圧から真空排気することに限定されず、常時ある程度の真空度に真空チャンバーを保っておくことが、量産を行う上好ましい、または短時間で到達真空度を下げる上で好ましい。 Hereinafter, a procedure for forming the microcrystalline semiconductor film 53 will be described with reference to FIG. The description of FIG. 8 is shown from the stage where the vacuum chamber is evacuated 1200 from the atmospheric pressure. The pre-coating 1201, substrate carry-in 1202, base pretreatment 1203, film formation treatment 1204, substrate carry-out 1205, and cleaning 1206 performed thereafter Each process is shown in time series. However, it is not limited to evacuating from atmospheric pressure, and it is preferable to keep the vacuum chamber at a certain degree of vacuum at all times for mass production, or for reducing the ultimate vacuum in a short time.

本実施の形態では、基板搬入前の真空チャンバー内の真空度を2×10−2Torr(2.666Pa)から1Torr(133.3Pa)の範囲とする真空排気を行う。この段階が図8の真空排気1200に対応する。また、基板を加熱するヒータも動作させて温度を安定化させる。基板の加熱温度は100℃〜300℃、好ましくは120℃〜220℃で行う。 In the present embodiment, vacuum evacuation is performed in which the degree of vacuum in the vacuum chamber before carrying the substrate is in the range of 2 × 10 −2 Torr (2.666 Pa) to 1 Torr (133.3 Pa). This stage corresponds to the evacuation 1200 of FIG. In addition, the heater for heating the substrate is also operated to stabilize the temperature. The heating temperature of the substrate is 100 ° C to 300 ° C, preferably 120 ° C to 220 ° C.

次いで、基板搬入前にプレコート1201を行い、内壁被覆膜としてシリコン膜を形成する。プレコート1201として、水素または希ガスを導入してプラズマを発生させて真空チャンバーの内壁に付着した気体(酸素及び窒素などの大気成分、若しくは真空チャンバーのクリーニングに使用したエッチングガス)を除去した後、シランガスを導入して、プラズマを生成する。シランガスは酸素、水分等と反応するので、シランガスを流し、さらにシランプラズマを生成することで真空チャンバー内の酸素、水分を除去することができる。また、プレコート1201の処理をしておくことで、微結晶シリコン膜中に真空チャンバーを構成する部材の金属元素を不純物として取り込んでしまうのを防ぐことができる。すなわち、真空チャンバー内をシリコンで被覆しておくことで、真空チャンバー内がプラズマにより食刻されるのを防ぐことができ、後に成膜する微結晶シリコン膜中に含まれる不純物濃度を低減することができる。プレコート1201は、真空チャンバーの内壁を基板上に堆積されるべき膜と同種の膜で被覆する処理が含まれている。 Next, pre-coating 1201 is performed before the substrate is carried in, and a silicon film is formed as an inner wall coating film. As pre-coat 1201, after introducing hydrogen or a rare gas to generate plasma and removing gas (atmospheric components such as oxygen and nitrogen, or etching gas used for cleaning the vacuum chamber) attached to the inner wall of the vacuum chamber, Silane gas is introduced to generate plasma. Since silane gas reacts with oxygen, moisture, and the like, oxygen and moisture in the vacuum chamber can be removed by flowing silane gas and generating silane plasma. In addition, by performing the pre-coating 1201, it is possible to prevent the metal element of the member constituting the vacuum chamber from being taken into the microcrystalline silicon film as an impurity. That is, by covering the inside of the vacuum chamber with silicon, the inside of the vacuum chamber can be prevented from being etched by plasma, and the concentration of impurities contained in the microcrystalline silicon film to be formed later can be reduced. Can do. The precoat 1201 includes a process of coating the inner wall of the vacuum chamber with a film of the same type as the film to be deposited on the substrate.

プレコート1201の後、基板搬入1202が行われる。微結晶シリコン膜が堆積されるべき基板は、真空排気されたロード室に保管されているので、基板を搬入したとしても真空チャンバー内の真空度が著しく悪化することはない。 Substrate carry-in 1202 is performed after the precoat 1201. Since the substrate on which the microcrystalline silicon film is to be deposited is stored in the evacuated load chamber, the degree of vacuum in the vacuum chamber does not deteriorate significantly even if the substrate is loaded.

次いで、下地前処理1203を行う。下地前処理1203は、微結晶シリコン膜を形成する場合において、特に有効な処理であり行うことが好ましい。すなわち、ガラス基板表面、絶縁膜の表面若しくは非晶質シリコンの表面上に微結晶シリコン膜をプラズマCVD法で成膜する場合には、不純物や格子不整合などの要因により堆積初期段階において非晶質層が形成されてしまう恐れがある。この非晶質層の厚さを極力低減し、可能であれば無くすために下地前処理1203を行うことが好ましい。下地前処理としては希ガスプラズマ処理、水素プラズマ処理若しくはこの両者の併用により行うことが好ましい。希ガスプラズマ処理としては、アルゴン、クリプトン、キセノンなど質量数の大きい希ガス元素を用いることが好ましい。表面に付着した酸素、水分、有機物、金属元素などの不純物をスパッタリングの効果で除去するためである。水素プラズマ処理は、水素ラジカルにより、表面に吸着した上記不純物の除去と、絶縁膜若しくは非晶質シリコン膜に対するエッチング作用により清浄な被成膜表面を形成するのに有効である。また、希ガスプラズマ処理と水素プラズマ処理を併用することにより微結晶核生成の促進を助長する。 Next, a base pretreatment 1203 is performed. The base pretreatment 1203 is preferably a particularly effective treatment in the case of forming a microcrystalline silicon film. That is, when a microcrystalline silicon film is formed by plasma CVD on the surface of a glass substrate, the surface of an insulating film or the surface of amorphous silicon, it is amorphous in the initial stage of deposition due to factors such as impurities and lattice mismatch. There is a risk that a quality layer will be formed. In order to reduce the thickness of the amorphous layer as much as possible and to eliminate it if possible, it is preferable to perform the base pretreatment 1203. The base pretreatment is preferably performed by rare gas plasma treatment, hydrogen plasma treatment, or a combination of both. As the rare gas plasma treatment, a rare gas element having a large mass number such as argon, krypton, or xenon is preferably used. This is because impurities such as oxygen, moisture, organic matter, and metal elements attached to the surface are removed by the sputtering effect. The hydrogen plasma treatment is effective for removing the impurities adsorbed on the surface by hydrogen radicals and forming a clean deposition surface by an etching action on the insulating film or the amorphous silicon film. In addition, the combination of rare gas plasma treatment and hydrogen plasma treatment promotes the promotion of microcrystal nucleation.

微結晶核の生成を促進させるという意味においては、図8中の破線1207で示すように、微結晶シリコン膜の成膜初期においてアルゴンなどの希ガスを供給し続けることは有効である。 In terms of promoting the generation of microcrystalline nuclei, it is effective to continue supplying a rare gas such as argon at the initial stage of forming the microcrystalline silicon film, as indicated by a broken line 1207 in FIG.

次いで、下地前処理1203に続いて微結晶シリコン膜を形成する成膜処理1204を行う。本実施の形態では、成膜速度は低いが品質のよい第1の成膜条件でゲート絶縁膜界面付近の膜を形成し、その後、高い成膜速度の第2の成膜条件に変えて膜を堆積する。 Next, a film formation process 1204 for forming a microcrystalline silicon film is performed following the base pretreatment 1203. In this embodiment, a film in the vicinity of the gate insulating film interface is formed under a first film formation condition with a low film formation speed but good quality, and then changed to a second film formation condition with a high film formation speed. To deposit.

第1の成膜条件での成膜速度よりも第2の成膜条件の成膜速度が速ければ特に限定されない。従って、周波数が数十MHz〜数百MHzの高周波プラズマCVD法、または周波数が1GHz以上のマイクロ波プラズマCVD装置により形成し、代表的には、SiH、Siなどの水素化珪素を水素で希釈してプラズマ生成することで成膜することができる。また、水素化珪素及び水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して微結晶半導体膜を形成することができる。これらのときの水素化珪素に対して水素の流量比を12倍以上1000倍以下、好ましくは50倍以上200倍以下、更に好ましくは100倍とする。なお、水素化珪素の代わりに、SiHCl、SiHCl、SiCl、SiF等を用いることができる。 There is no particular limitation as long as the deposition rate under the second deposition condition is higher than the deposition rate under the first deposition condition. Therefore, it is formed by a high-frequency plasma CVD method having a frequency of several tens to several hundreds of MHz, or a microwave plasma CVD apparatus having a frequency of 1 GHz or more. Typically, silicon hydride such as SiH 4 or Si 2 H 6 is used. A film can be formed by generating plasma by diluting with hydrogen. In addition to silicon hydride and hydrogen, the microcrystalline semiconductor film can be formed by dilution with one or more kinds of rare gas elements selected from helium, argon, krypton, and neon. The flow rate ratio of hydrogen to silicon hydride at these times is 12 to 1000 times, preferably 50 to 200 times, and more preferably 100 times. Note that SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4, or the like can be used instead of silicon hydride.

また、材料ガスにヘリウムを加えた場合、ヘリウムは24.5eVとすべての気体中で最も高いイオン化エネルギーを持ち、そのイオン化エネルギーよりも少し低い、約20eVの準位に準安定状態があるので、放電持続中においては、イオン化にはその差約4eVしか必要としない。そのため放電開始電圧も全ての気体中最も低い値を示す。このような特性から、ヘリウムはプラズマを安定的に維持することができる。また、均一なプラズマを形成することができるので、微結晶シリコン膜を堆積する基板の面積が大きくなってもプラズマ密度の均一化を図る効果を奏する。 In addition, when helium is added to the material gas, helium has the highest ionization energy of all gases at 24.5 eV, and has a metastable state at a level of about 20 eV, which is slightly lower than the ionization energy. During the discharge duration, the difference requires only about 4 eV for ionization. Therefore, the discharge start voltage also shows the lowest value among all gases. From such characteristics, helium can maintain the plasma stably. In addition, since uniform plasma can be formed, the plasma density can be made uniform even when the area of the substrate on which the microcrystalline silicon film is deposited is increased.

また、シラン等のガス中にCH、Cなどの炭素の水素化物、GeH、GeFなどの水素化ゲルマニウム、フッ化ゲルマニウムを混合して、エネルギーバンド幅を1.5〜2.4eV、若しくは0.9〜1.1eVに調節しても良い。シリコンに炭素又はゲルマニウムを加えるとTFTの温度特性を変えることができる。 In addition, carbon hydride such as CH 4 and C 2 H 6 , germanium hydride such as GeH 4 and GeF 4 , and germanium fluoride are mixed in a gas such as silane, and the energy bandwidth is 1.5-2. It may be adjusted to .4 eV, or 0.9 to 1.1 eV. When carbon or germanium is added to silicon, the temperature characteristics of the TFT can be changed.

ここでは、第1の成膜条件は、シランは水素及び/又は希ガスで100倍を超え2000倍以下に希釈し、基板の加熱温度は100℃〜300℃、好ましくは120℃〜220℃とする。微結晶シリコン膜の成長表面を水素で不活性化し、微結晶シリコンの成長を促進するためには120℃〜220℃で成膜を行うことが好ましい。 Here, the first film formation condition is that silane is diluted with hydrogen and / or rare gas to more than 100 times and less than 2000 times, and the heating temperature of the substrate is 100 ° C. to 300 ° C., preferably 120 ° C. to 220 ° C. To do. In order to inactivate the growth surface of the microcrystalline silicon film with hydrogen and promote the growth of the microcrystalline silicon, the film formation is preferably performed at 120 ° C. to 220 ° C.

第1の成膜条件を終えた段階での断面図を図4(B)に示す。ゲート絶縁膜52c上には、成膜速度は低いが品質のよい微結晶半導体膜23が成膜されている。この第1の成膜条件で得られる微結晶半導体膜23の品質が、後に形成されるTFTのオン電流増大および電界効果移動度の向上に寄与するため、図1に示すクリーンルーム構成とし、膜中の酸素濃度が1×1017/cm以下となるように十分酸素濃度を低減させることが重要である。また、上記クリーンルーム構成により、酸素だけでなく、窒素、及び炭素が微結晶半導体膜の膜中に混入する濃度を低減することができるため、微結晶半導体膜がn型化になることを防止することができる。 FIG. 4B shows a cross-sectional view at the stage where the first film formation conditions are completed. On the gate insulating film 52c, a microcrystalline semiconductor film 23 having a low film formation speed but high quality is formed. Since the quality of the microcrystalline semiconductor film 23 obtained under the first film formation conditions contributes to an increase in on-current and field effect mobility of a TFT to be formed later, the clean room configuration shown in FIG. It is important to sufficiently reduce the oxygen concentration so that the oxygen concentration becomes 1 × 10 17 / cm or less. In addition, since the concentration of not only oxygen but also nitrogen and carbon in the microcrystalline semiconductor film can be reduced by the clean room structure, the microcrystalline semiconductor film is prevented from becoming n-type. be able to.

次いで、第2の成膜条件に変えて成膜速度を上げて微結晶半導体膜53を成膜する。この段階での断面図が図4(C)に相当する。微結晶半導体膜53の膜厚は、50nm〜500nm(好ましくは100nm〜250nm)の厚さとすれば良い。なお、本実施の形態では、微結晶半導体膜53の成膜時間は、第1の成膜条件で成膜が行われる第1の成膜期間と第2の成膜条件で成膜が行われる第2の成膜期間とを有する。 Next, the microcrystalline semiconductor film 53 is formed by changing the second deposition condition to increase the deposition rate. A cross-sectional view at this stage corresponds to FIG. The thickness of the microcrystalline semiconductor film 53 may be 50 nm to 500 nm (preferably 100 nm to 250 nm). Note that in this embodiment, the film formation time of the microcrystalline semiconductor film 53 is formed in the first film formation period in which film formation is performed under the first film formation condition and in the second film formation condition. A second film formation period.

ここでは、第2の成膜条件は、シランは水素及び/又は希ガスで12倍以上100倍以下に希釈し、基板の加熱温度は100℃〜300℃、好ましくは120℃〜220℃とする。なお、容量結合型(平行平板型)のCVD装置を用い、ギャップ(電極面と基板表面の間隔)を20mmとし、真空チャンバー内の真空度100Paとし、基板温度300℃とし、60MHzの高周波電力を20W加え、シランガス(流量8sccm)を水素(流量400sccm)で50倍に希釈して微結晶シリコン膜を成膜する。また、上記成膜条件でシランガスの流量のみを4sccmに変更して100倍に希釈して微結晶シリコン膜を成膜すると成膜速度が遅くなる。水素流量を固定し、シラン流量を増やすことで成膜速度が増大する。成膜速度を低下させることで、結晶性が向上する。 Here, the second film formation condition is that silane is diluted 12 to 100 times with hydrogen and / or rare gas, and the heating temperature of the substrate is 100 ° C. to 300 ° C., preferably 120 ° C. to 220 ° C. . A capacitively coupled (parallel plate type) CVD apparatus was used, the gap (distance between the electrode surface and the substrate surface) was 20 mm, the degree of vacuum in the vacuum chamber was 100 Pa, the substrate temperature was 300 ° C., and high frequency power of 60 MHz was applied. 20 W is added and silane gas (flow rate 8 sccm) is diluted 50 times with hydrogen (flow rate 400 sccm) to form a microcrystalline silicon film. Further, when the microcrystalline silicon film is formed by changing only the flow rate of the silane gas to 4 sccm and diluting 100 times under the above film forming conditions, the film forming speed is slowed down. The film formation rate is increased by fixing the hydrogen flow rate and increasing the silane flow rate. The crystallinity is improved by reducing the deposition rate.

本実施の形態では、容量結合型(平行平板型)のCVD装置を用い、ギャップ(電極面と基板表面の間隔)を20mmとし、第1の成膜条件を真空チャンバー内の真空度100Paとし、基板温度100℃とし、60MHzの高周波電力を30W加え、シランガス(流量2sccm)を水素(流量400sccm)で200倍に希釈する条件とし、ガス流量を変えて成膜速度を速める第2の成膜条件として4sccmのシランガスを水素(流量400sccm)で100倍に希釈する条件で成膜を行う。 In this embodiment, a capacitive coupling type (parallel plate type) CVD apparatus is used, the gap (distance between the electrode surface and the substrate surface) is set to 20 mm, the first film formation condition is set to a vacuum degree of 100 Pa in the vacuum chamber, Second deposition conditions for increasing the deposition rate by changing the gas flow rate, with a substrate temperature of 100 ° C., 30 W of high frequency power of 60 MHz applied, and silane gas (flow rate 2 sccm) diluted 200 times with hydrogen (flow rate 400 sccm) The film formation is performed under the condition of diluting 4 sccm of silane gas 100 times with hydrogen (flow rate 400 sccm).

次いで、第2の成膜条件での微結晶シリコンの成膜が終了した後、シラン、水素などの材料ガス及び高周波電力の供給を止めて基板搬出1205を行う。引き続き次の基板に対して成膜処理を行う場合には、基板搬入1202の段階に戻り同じ処理が行われる。真空チャンバー内に付着した被膜や粉末を除去するには、クリーニング1206を行う。 Next, after film formation of microcrystalline silicon under the second film formation condition is completed, supply of a material gas such as silane and hydrogen and high-frequency power is stopped, and substrate unloading 1205 is performed. When the film formation process is subsequently performed on the next substrate, the process returns to the substrate carry-in 1202 and the same process is performed. Cleaning 1206 is performed in order to remove the film and powder attached to the vacuum chamber.

クリーニング1206はNF、SFに代表されるエッチングガスを導入してプラズマエッチングを行う。また、ClFのようにプラズマを利用しなくてもエッチングが可能なガスを導入して行う。クリーニング1206においては基板加熱用のヒータを切って、温度を下げて行うことが好ましい。エッチングによる反応副生成物の生成を抑えるためである。クリーニング1206の終了後はプレコート1201に戻り、次の基板に対して上述した同様の処理を行えば良い。NFは窒素を組成に含んでいるため、成膜室中の窒素濃度を低減するためにはプレコートを行って十分に窒素濃度を下げることが望ましい。 The cleaning 1206 performs plasma etching by introducing an etching gas typified by NF 3 and SF 6 . Further, the etching is performed by introducing a gas such as ClF 3 that can be etched without using plasma. The cleaning 1206 is preferably performed by turning off the heater for heating the substrate and lowering the temperature. This is to suppress generation of reaction by-products due to etching. After the cleaning 1206 is completed, the process returns to the precoat 1201 and the same processing as described above may be performed on the next substrate. Since NF 3 contains nitrogen in its composition, it is desirable to sufficiently reduce the nitrogen concentration by pre-coating in order to reduce the nitrogen concentration in the film formation chamber.

次いで、微結晶半導体膜53の成膜後、大気に触れさせることなく基板を搬送し、微結晶半導体膜53を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーでバッファ層54を成膜することが好ましい。バッファ層54の真空チャンバーと別にすることで、不純物汚染を極力抑えることができる。また、真空チャンバーを別々とすることで、得ようとする膜質に合わせてそれぞれ高周波電力の周波数を異ならせることができる。 Next, after the microcrystalline semiconductor film 53 is formed, the buffer layer 54 is preferably formed in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the microcrystalline semiconductor film 53 is formed by transporting the substrate without exposure to the air. . By separating the buffer layer 54 from the vacuum chamber, impurity contamination can be suppressed as much as possible. In addition, by using separate vacuum chambers, the frequency of the high-frequency power can be varied according to the film quality to be obtained.

バッファ層54は、水素、若しくはハロゲンを含む非晶質半導体膜を用いて形成する。水素化珪素の流量の1倍以上10倍以下、更に好ましくは1倍以上5倍以下の流量の水素を用いて、水素を含む非晶質半導体膜を形成することができる。また、上記水素化珪素と、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を含む気体(F、Cl、Br、I、HF、HCl、HBr、HI等)を用いることで、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を含む非晶質半導体膜を形成することができる。なお、水素化珪素の代わりに、SiHCl、SiHCl、SiCl、SiF等を用いることができる。 The buffer layer 54 is formed using an amorphous semiconductor film containing hydrogen or halogen. An amorphous semiconductor film containing hydrogen can be formed using hydrogen at a flow rate of 1 to 10 times, more preferably 1 to 5 times the flow rate of silicon hydride. Further, by using the silicon hydride and a gas containing fluorine, chlorine, bromine, or iodine (F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , HF, HCl, HBr, HI, or the like), fluorine, chlorine, An amorphous semiconductor film containing bromine or iodine can be formed. Note that SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4, or the like can be used instead of silicon hydride.

また、バッファ層54は、ターゲットに非晶質半導体を用いて水素、または希ガスでスパッタリングして非晶質半導体膜を形成することができる。また、雰囲気中にフッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を含む気体(F、Cl、Br、I、HF、HCl、HBr、HI等)を含ませることにより、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を含む非晶質半導体膜を形成することができる。 The buffer layer 54 can be formed using an amorphous semiconductor as a target by sputtering with hydrogen or a rare gas to form an amorphous semiconductor film. In addition, by containing a gas containing fluorine, chlorine, bromine, or iodine (F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , HF, HCl, HBr, HI, etc.) in the atmosphere, fluorine, chlorine, bromine, Alternatively, an amorphous semiconductor film containing iodine can be formed.

バッファ層54は、結晶粒を含まない非晶質半導体膜で形成することが好ましい。このため、周波数が数十MHz〜数百MHzの高周波プラズマCVD法、またはマイクロ波プラズマCVD法で形成する場合は、結晶粒を含まない非晶質半導体膜となるように、成膜条件を制御することが好ましい。 The buffer layer 54 is preferably formed using an amorphous semiconductor film that does not include crystal grains. For this reason, when forming by a high frequency plasma CVD method or a microwave plasma CVD method with a frequency of several tens to several hundreds of MHz, the film formation conditions are controlled so that the amorphous semiconductor film does not contain crystal grains. It is preferable to do.

バッファ層54は、後のソース領域及びドレイン領域の形成プロセスにおいて、一部エッチングする。そのときに、微結晶半導体膜53が露呈しないようにバッファ層54の一部が残存する厚さで形成することが好ましい。代表的には、100nm以上400nm以下、好ましくは200nm以上300nm以下の厚さで形成することが好ましい。薄膜トランジスタの印加電圧の高い(例えば15V程度)表示装置、代表的には液晶表示装置において、バッファ層54の膜厚を上記範囲に示すように厚く形成すると、耐圧が高くなり、薄膜トランジスタに高い電圧が印加されても、薄膜トランジスタが劣化することを回避することができる。 The buffer layer 54 is partially etched in a later formation process of the source region and the drain region. At that time, it is preferable to form the buffer layer 54 so that part of the buffer layer 54 remains so that the microcrystalline semiconductor film 53 is not exposed. Typically, it is preferably formed with a thickness of 100 nm to 400 nm, preferably 200 nm to 300 nm. In a display device with a high applied voltage of the thin film transistor (for example, about 15 V), typically a liquid crystal display device, when the buffer layer 54 is formed thick as shown in the above range, the withstand voltage increases, and a high voltage is applied to the thin film transistor. Even if it is applied, deterioration of the thin film transistor can be avoided.

なお、バッファ層54には、リンやボロン等の一導電型を付与する不純物が添加されていない。一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55から一導電型を付与する不純物が微結晶半導体膜53へ拡散しないように、バッファ層54がバリア層として機能している。バッファ層を設けない場合、微結晶半導体膜53と一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55とが接してしまうと、後のエッチング工程や加熱処理により不純物が移動し、しきい値制御が困難になる恐れがある。 Note that an impurity imparting one conductivity type, such as phosphorus or boron, is not added to the buffer layer 54. The buffer layer 54 functions as a barrier layer so that the impurity imparting one conductivity type does not diffuse into the microcrystalline semiconductor film 53 from the semiconductor film 55 to which the impurity imparting one conductivity type is added. In the case where the buffer layer is not provided, when the microcrystalline semiconductor film 53 is in contact with the semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added, the impurity moves due to a later etching process or heat treatment, and the threshold value Control can be difficult.

さらにバッファ層54を微結晶半導体膜53の表面上に形成することで、微結晶半導体膜53に含まれる結晶粒の表面の自然酸化を防止することが可能である。特に、非晶質半導体と微結晶粒が接する領域では、局部応力により亀裂が入りやすい。この亀裂が酸素に触れると結晶粒は酸化され、酸化珪素が形成されてしまう。 Further, by forming the buffer layer 54 on the surface of the microcrystalline semiconductor film 53, natural oxidation of the surface of crystal grains included in the microcrystalline semiconductor film 53 can be prevented. In particular, in a region where an amorphous semiconductor is in contact with microcrystalline grains, cracks are likely to occur due to local stress. When the cracks come into contact with oxygen, the crystal grains are oxidized and silicon oxide is formed.

非晶質半導体膜であるバッファ層54のエネルギーギャップが微結晶半導体膜53に比べて大きく(非晶質半導体膜のエネルギーギャップは1.1〜1.5eV、微結晶半導体膜53のエネルギーギャップは1.6〜1.8eV)、また抵抗が高く、移動度が低く、微結晶半導体膜53の1/5〜1/10である。このため、後に形成される薄膜トランジスタにおいて、ソース領域及びドレイン領域と、微結晶半導体膜53との間に形成されるバッファ層は高抵抗領域として機能し、微結晶半導体膜53がチャネル形成領域として機能する。このため、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。当該薄膜トランジスタを表示装置のスイッチング素子として用いた場合、表示装置のコントラストを向上させることができる。 The energy gap of the buffer layer 54 which is an amorphous semiconductor film is larger than that of the microcrystalline semiconductor film 53 (the energy gap of the amorphous semiconductor film is 1.1 to 1.5 eV, and the energy gap of the microcrystalline semiconductor film 53 is 1.6 to 1.8 eV), high resistance, low mobility, and 1/5 to 1/10 that of the microcrystalline semiconductor film 53. Therefore, in a thin film transistor to be formed later, a buffer layer formed between the source and drain regions and the microcrystalline semiconductor film 53 functions as a high resistance region, and the microcrystalline semiconductor film 53 functions as a channel formation region. To do. Therefore, off current of the thin film transistor can be reduced. When the thin film transistor is used as a switching element of a display device, the contrast of the display device can be improved.

なお、微結晶半導体膜53上に、プラズマCVD法によりバッファ層54を300℃〜400℃の温度にて成膜することが好ましい。この成膜処理により水素が微結晶半導体膜53に供給され、微結晶半導体膜53を水素化したのと同等の効果が得られる。すなわち、微結晶半導体膜53上にバッファ層54を堆積することにより、微結晶半導体膜53に水素を拡散させて、ダングリングボンドの終端を行うことができる。 Note that the buffer layer 54 is preferably formed over the microcrystalline semiconductor film 53 at a temperature of 300 ° C. to 400 ° C. by a plasma CVD method. By this deposition treatment, hydrogen is supplied to the microcrystalline semiconductor film 53, and an effect equivalent to that obtained by hydrogenating the microcrystalline semiconductor film 53 is obtained. That is, by depositing the buffer layer 54 over the microcrystalline semiconductor film 53, hydrogen can be diffused into the microcrystalline semiconductor film 53 to terminate dangling bonds.

次いで、バッファ層54の成膜後、大気に触れさせることなく基板を搬送し、バッファ層54を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーで一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55を成膜することが好ましい。この段階での断面図が図4(D)に相当する。バッファ層54を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーで一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55を成膜することでバッファ層の成膜時に一導電型を付与する不純物が混入しないようにすることができる。 Next, after the buffer layer 54 is formed, the substrate is transported without being exposed to the atmosphere, and a semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the buffer layer 54 is formed is added. It is preferable to form a film. A cross-sectional view at this stage corresponds to FIG. An impurity imparting one conductivity type is mixed during the formation of the buffer layer by depositing the semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the buffer layer 54 is deposited. You can avoid it.

一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55は、nチャネル型の薄膜トランジスタを形成する場合には、代表的な不純物元素としてリンを添加すれば良く、水素化珪素にPHなどの不純物気体を加えれば良い。また、pチャネル型の薄膜トランジスタを形成する場合には、代表的な不純物元素としてボロンを添加すれば良く、水素化珪素にBなどの不純物気体を加えれば良い。一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55は、微結晶半導体、または非晶質半導体で形成することができる。一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55は2nm以上50nm以下の厚さで形成する。一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜の膜厚を、薄くすることでスループットを向上させることができる。 The semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added may be formed by adding phosphorus as a typical impurity element when an n-channel thin film transistor is formed. Impurities such as PH 3 are added to silicon hydride. Add gas. In the case of forming a p-channel thin film transistor, boron may be added as a typical impurity element, and an impurity gas such as B 2 H 6 may be added to silicon hydride. The semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added can be formed using a microcrystalline semiconductor or an amorphous semiconductor. The semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added is formed with a thickness of 2 nm to 50 nm. By reducing the thickness of the semiconductor film to which an impurity imparting one conductivity type is added, throughput can be improved.

次いで、図5(A)に示すように、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55上にレジストマスク56を形成する。レジストマスク56は、フォトリソグラフィ技術またはインクジェット法により形成する。ここでは、第2のフォトマスクを用いて、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55上に塗布されたレジストを露光現像して、レジストマスク56を形成する。 Next, as illustrated in FIG. 5A, a resist mask 56 is formed over the semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added. The resist mask 56 is formed by a photolithography technique or an inkjet method. Here, the resist applied to the semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added is exposed and developed using the second photomask, so that the resist mask 56 is formed.

次いで、レジストマスク56を用いて微結晶半導体膜53、バッファ層54、及び導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55をエッチングし分離して、図5(B)に示すように、微結晶半導体膜61、バッファ層62、及び一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜63を形成する。この後、レジストマスク56を除去する。 Next, the microcrystalline semiconductor film 53, the buffer layer 54, and the semiconductor film 55 to which an impurity imparting conductivity is added are etched and separated using a resist mask 56, and as illustrated in FIG. A crystalline semiconductor film 61, a buffer layer 62, and a semiconductor film 63 to which an impurity imparting one conductivity type is added are formed. Thereafter, the resist mask 56 is removed.

微結晶半導体膜61、バッファ層62の端部側面が傾斜していることにより、バッファ層62上に形成されるソース領域及びドレイン領域と微結晶半導体膜61との間にリーク電流が生じること防止することが可能である。また、ソース電極及びドレイン電極と、微結晶半導体膜61との間にリーク電流が生じるのを防止することが可能である。微結晶半導体膜61及びバッファ層62の端部側面の傾斜角度は、90°〜30°、好ましくは80°〜45°である。このような角度とすることで、段差形状によるソース電極またはドレイン電極の段切れを防ぐことができる。 Since the side surfaces of the end portions of the microcrystalline semiconductor film 61 and the buffer layer 62 are inclined, leakage current is prevented from being generated between the source region and the drain region formed over the buffer layer 62 and the microcrystalline semiconductor film 61. Is possible. In addition, leakage current can be prevented from being generated between the source and drain electrodes and the microcrystalline semiconductor film 61. The inclination angles of the side surfaces of the end portions of the microcrystalline semiconductor film 61 and the buffer layer 62 are 90 ° to 30 °, preferably 80 ° to 45 °. With such an angle, disconnection of the source electrode or drain electrode due to the step shape can be prevented.

次に、図5(C)に示すように、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜63及びゲート絶縁膜52cを覆うように導電膜65a〜65cを形成する。導電膜65a〜65cは、アルミニウム、若しくは銅、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性向上元素若しくはヒロック防止元素が添加されたアルミニウム合金の単層または積層で形成することが好ましい。また、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜と接する側の膜を、チタン、タンタル、モリブデン、タングステン、またはこれらの元素の窒化物で形成し、その上にアルミニウムまたはアルミニウム合金を形成した積層構造としても良い。更には、アルミニウムまたはアルミニウム合金の上面及び下面を、チタン、タンタル、モリブデン、タングステン、またはこれらの元素の窒化物で挟んだ積層構造としてもよい。ここでは、導電膜としては、導電膜65a〜65c3層が積層した構造の導電膜を示し、導電膜65a、65cにモリブデン膜、導電膜65bにアルミニウム膜を用いた積層導電膜や、導電膜65a、65cにチタン膜、導電膜65bにアルミニウム膜を用いた積層導電膜を示す。導電膜65a〜65cは、スパッタリング法や真空蒸着法で形成する。 Next, as illustrated in FIG. 5C, conductive films 65a to 65c are formed so as to cover the semiconductor film 63 to which the impurity imparting one conductivity type is added and the gate insulating film 52c. The conductive films 65a to 65c are preferably formed using a single layer or a stacked layer of aluminum or an aluminum alloy to which a heat resistance improving element such as copper, silicon, titanium, neodymium, scandium, or molybdenum or a hillock preventing element is added. In addition, a film in contact with a semiconductor film to which an impurity imparting one conductivity type is added is formed using titanium, tantalum, molybdenum, tungsten, or a nitride of these elements, and aluminum or an aluminum alloy is formed thereover. It is good also as a laminated structure. Furthermore, a laminated structure in which the upper and lower surfaces of aluminum or an aluminum alloy are sandwiched between titanium, tantalum, molybdenum, tungsten, or nitrides of these elements may be employed. Here, a conductive film having a structure in which conductive films 65a to 65c3 are stacked is shown as the conductive film. 65c shows a laminated conductive film using a titanium film and a conductive film 65b using an aluminum film. The conductive films 65a to 65c are formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method.

次に、図5(D)に示すように、導電膜65a〜65c上に第3のフォトマスクを用いてレジストマスク66を形成し、導電膜65a〜65cの一部をエッチングして一対のソース電極及びドレイン電極71a〜71cを形成する。導電膜65a〜65cをウエットエッチングすると、導電膜65a〜65cの端部が選択的にエッチングされる。この結果、レジストマスク66より面積の小さいソース電極及びドレイン電極71a〜71cを形成することができる。 Next, as illustrated in FIG. 5D, a resist mask 66 is formed over the conductive films 65a to 65c using a third photomask, and part of the conductive films 65a to 65c is etched to form a pair of sources. Electrodes and drain electrodes 71a to 71c are formed. When the conductive films 65a to 65c are wet-etched, the ends of the conductive films 65a to 65c are selectively etched. As a result, source and drain electrodes 71 a to 71 c having a smaller area than the resist mask 66 can be formed.

次に、図6(A)に示すように、レジストマスク66を用いて一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜63をエッチングして、一対のソース領域及びドレイン領域72を形成する。さらに、当該エッチング工程において、バッファ層62の一部もエッチングする。一部エッチングされた、窪み(溝)が形成されたバッファ層をバッファ層73と示す。ソース領域及びドレイン領域の形成工程と、バッファ層の窪み(溝)とを同一工程で形成することができる。バッファ層の窪み(溝)の深さをバッファ層の一番膜厚の厚い領域の1/2〜1/3とすることで、ソース領域及びドレイン領域の距離を離すことが可能であるため、ソース領域及びドレイン領域の間でのリーク電流を低減することができる。この後、レジストマスク66を除去する。 Next, as illustrated in FIG. 6A, the semiconductor film 63 to which an impurity imparting one conductivity type is added is etched using a resist mask 66, so that a pair of source and drain regions 72 is formed. Further, part of the buffer layer 62 is also etched in the etching step. A buffer layer that is partially etched and has a depression (groove) is referred to as a buffer layer 73. The step of forming the source region and the drain region and the depression (groove) of the buffer layer can be formed in the same step. Since the depth of the recess (groove) of the buffer layer is 1/2 to 1/3 of the thickest region of the buffer layer, the distance between the source region and the drain region can be increased. Leakage current between the source region and the drain region can be reduced. Thereafter, the resist mask 66 is removed.

特にドライエッチングなどで用いるプラズマに曝されるとレジストマスクは変質し、レジスト除去工程で完全には除去されず、残渣が残ることを防ぐためにバッファ層を50nm程度エッチングする。レジストマスク66は、導電膜65a〜65cの一部のエッチング処理と、ソース領域及びドレイン領域72の形成時のエッチング処理の2回に用いられており、どちらもドライエッチングを用いる場合には、残渣が残りやすいため、残渣を完全に除去する際にエッチングされてもよいバッファ層の膜厚を厚く形成することは有効である。また、バッファ層73は、ドライエッチングの際にプラズマダメージが微結晶半導体膜61に与えられることを防止することもできる。 In particular, when exposed to plasma used in dry etching or the like, the resist mask changes in quality, and is not completely removed in the resist removing process, and the buffer layer is etched by about 50 nm in order to prevent residues from remaining. The resist mask 66 is used twice for the etching process for a part of the conductive films 65a to 65c and the etching process for forming the source region and the drain region 72. Therefore, it is effective to increase the thickness of the buffer layer that may be etched when the residue is completely removed. In addition, the buffer layer 73 can prevent plasma damage from being given to the microcrystalline semiconductor film 61 during dry etching.

次に、図6(B)に示すように、ソース電極及びドレイン電極71a〜71c、ソース領域及びドレイン領域72、バッファ層73、微結晶半導体膜61、及びゲート絶縁膜52cを覆う絶縁膜76を形成する。絶縁膜76は、ゲート絶縁膜52a、52b、52cと同じ成膜方法を用いて形成することができる。なお、絶縁膜76は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。また、絶縁膜76に窒化珪素膜を用いることで、バッファ層87中の酸素濃度を5×1019atoms/cm以下、好ましくは1×1019atoms/cm以下とすることができる。 Next, as illustrated in FIG. 6B, an insulating film 76 covering the source and drain electrodes 71a to 71c, the source and drain regions 72, the buffer layer 73, the microcrystalline semiconductor film 61, and the gate insulating film 52c is formed. Form. The insulating film 76 can be formed using the same film formation method as the gate insulating films 52a, 52b, and 52c. Note that the insulating film 76 is for preventing entry of contaminant impurities such as organic substances, metal substances, and water vapor floating in the air, and is preferably a dense film. In addition, by using a silicon nitride film for the insulating film 76, the oxygen concentration in the buffer layer 87 can be set to 5 × 10 19 atoms / cm 3 or lower, preferably 1 × 10 19 atoms / cm 3 or lower.

図6(B)に示すように、ソース電極及びドレイン電極71a〜71cの端部と、ソース領域及びドレイン領域72の端部は一致せずずれた形状となることで、ソース電極及びドレイン電極71a〜71cの端部の距離が離れるため、ソース電極及びドレイン電極間のリーク電流やショートを防止することができる。また、ソース電極及びドレイン電極71a〜71cの端部と、ソース領域及びドレイン領域72の端部は一致せずずれた形状であるため、ソース電極及びドレイン電極71a〜71c及びソース領域及びドレイン領域72の端部に電界が集中せず、ゲート電極51と、ソース電極及びドレイン電極71a〜71cとの間でのリーク電流を防止することができる。このため、信頼性が高く、且つ耐圧の高い薄膜トランジスタを作製することができる。 As shown in FIG. 6B, the end portions of the source and drain electrodes 71a to 71c and the end portions of the source region and the drain region 72 are not coincident with each other. Since the end portions 71 to 71c are separated from each other, a leakage current and a short circuit between the source electrode and the drain electrode can be prevented. In addition, since the end portions of the source and drain electrodes 71a to 71c and the end portions of the source and drain regions 72 are not aligned and shifted, the source and drain electrodes 71a to 71c and the source and drain regions 72 are not aligned. As a result, the electric field is not concentrated at the end of the gate electrode, and leakage current between the gate electrode 51 and the source and drain electrodes 71a to 71c can be prevented. Therefore, a thin film transistor with high reliability and high withstand voltage can be manufactured.

以上の工程により、薄膜トランジスタ74を形成することができる。   Through the above process, the thin film transistor 74 can be formed.

本実施の形態で示す薄膜トランジスタは、ゲート電極上にゲート絶縁膜、微結晶半導体膜、バッファ層、ソース領域及びドレイン領域、ソース電極及びドレイン電極が積層され、チャネル形成領域として機能する微結晶半導体膜の表面をバッファ層が覆う。また、バッファ層の一部には窪み(溝)が形成されており、当該窪み以外の領域がソース領域及びドレイン領域で覆われる。即ち、バッファ層に形成される窪みにより、ソース領域及びドレイン領域の距離が離れているため、ソース領域及びドレイン領域の間でのリーク電流を低減することができる。また、バッファ層の一部をエッチングすることにより窪みを形成するため、ソース領域及びドレイン領域の形成工程において発生するエッチング残渣を除去することができるため、残渣を介してソース領域及びドレイン領域にリーク電流(寄生チャネル)が発生することを回避することができる。 In the thin film transistor described in this embodiment, a gate insulating film, a microcrystalline semiconductor film, a buffer layer, a source region and a drain region, a source electrode and a drain electrode are stacked over a gate electrode, and the microcrystalline semiconductor film functions as a channel formation region A buffer layer covers the surface. Further, a depression (groove) is formed in a part of the buffer layer, and a region other than the depression is covered with the source region and the drain region. In other words, since the distance between the source region and the drain region is increased due to the depression formed in the buffer layer, leakage current between the source region and the drain region can be reduced. Further, since the depression is formed by etching a part of the buffer layer, the etching residue generated in the step of forming the source region and the drain region can be removed, so that the leakage to the source region and the drain region through the residue. Generation of a current (parasitic channel) can be avoided.

また、チャネル形成領域として機能する微結晶半導体膜とソース領域及びドレイン領域との間に、バッファ層が形成されている。また、微結晶半導体膜の表面がバッファ層で覆われている。高抵抗のバッファ層は、微結晶半導体膜と、ソース領域及びドレイン領域との間にまで延在しているため、薄膜トランジスタにリーク電流が発生することを低減することができると共に、高い電圧の印加による劣化を低減することができる。また、バッファ層と、微結晶半導体膜と、ソース領域及びドレイン領域は、全てゲート電極と重なる領域上に形成される。従って、ゲート電極の端部形状に影響されない構造と言える。ゲート電極を積層構造とした場合、下層としてアルミニウムを用いると、ゲート電極側面にアルミニウムが露出し、ヒロックが発生する恐れがあるが、さらにソース領域及びドレイン領域をゲート電極端部とも重ならない構成とすることで、ゲート電極側面と重なる領域でショートが発生することを防ぐことができる。また、微結晶半導体膜の表面に水素で表面が終端された非晶質半導体膜がバッファ層として形成されているため、微結晶半導体膜の酸化を防止することが可能であると共に、ソース領域及びドレイン領域の形成工程に発生するエッチング残渣が微結晶半導体膜に混入することを防ぐことができる。このため、電気特性が優れ、且つ耐圧に優れた薄膜トランジスタである。 In addition, a buffer layer is formed between the microcrystalline semiconductor film functioning as a channel formation region and the source and drain regions. In addition, the surface of the microcrystalline semiconductor film is covered with a buffer layer. Since the high-resistance buffer layer extends between the microcrystalline semiconductor film and the source and drain regions, leakage current can be reduced in the thin film transistor and high voltage can be applied. It is possible to reduce deterioration due to. Further, the buffer layer, the microcrystalline semiconductor film, the source region, and the drain region are all formed over a region overlapping with the gate electrode. Therefore, it can be said that the structure is not affected by the end shape of the gate electrode. When the gate electrode has a laminated structure, if aluminum is used as the lower layer, aluminum may be exposed on the side surface of the gate electrode and hillocks may be generated, but the source region and the drain region do not overlap the gate electrode end. By doing so, it is possible to prevent a short circuit from occurring in a region overlapping with the side surface of the gate electrode. Further, since the amorphous semiconductor film whose surface is terminated with hydrogen is formed as a buffer layer on the surface of the microcrystalline semiconductor film, the microcrystalline semiconductor film can be prevented from being oxidized, and the source region and Etching residues generated in the drain region formation step can be prevented from entering the microcrystalline semiconductor film. Therefore, the thin film transistor has excellent electrical characteristics and excellent withstand voltage.

また、薄膜トランジスタのチャネル長を短くすることができ、薄膜トランジスタの平面面積を縮小することができる。 In addition, the channel length of the thin film transistor can be shortened, and the planar area of the thin film transistor can be reduced.

次に、絶縁膜76に第4のフォトマスクを用いて形成したレジストマスクを用いて絶縁膜76の一部をエッチングしてコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールにおいてソース電極またはドレイン電極71cに接する画素電極77を形成する。なお、図6(C)は、図7の鎖線A−Bの断面図に相当する。 Next, a part of the insulating film 76 is etched using a resist mask formed using a fourth photomask for the insulating film 76 to form a contact hole. The contact hole is in contact with the source or drain electrode 71c. A pixel electrode 77 is formed. Note that FIG. 6C corresponds to a cross-sectional view taken along dashed line AB in FIG.

図7に示すように、ソース領域及びドレイン領域72の端部は、ソース電極及びドレイン電極71cの端部の外側に位置することが分かる。また、バッファ層73の端部はソース電極及びドレイン電極71c及びソース領域及びドレイン領域72の端部の外側に位置する。また、ソース電極及びドレイン電極の一方はソース領域及びドレイン領域の他方を囲む形状(具体的には、U字型、C字型)である。このため、キャリアが移動する領域の面積を増加させることが可能であるため、電流量を増やすことが可能であり、薄膜トランジスタの面積を縮小することができる。また、ゲート電極上において、微結晶半導体膜、ソース電極及びドレイン電極が重畳されているため、ゲート電極の凹凸の影響が少なく、被覆率の低減及びリーク電流の発生を抑制することができる。なお、ソース電極またはドレイン電極の一方は、ソース配線またはドレイン配線としても機能する。 As shown in FIG. 7, it can be seen that the ends of the source and drain regions 72 are located outside the ends of the source and drain electrodes 71c. Further, the end portion of the buffer layer 73 is located outside the end portions of the source and drain electrodes 71 c and the source and drain regions 72. One of the source electrode and the drain electrode has a shape (specifically, a U shape or a C shape) surrounding the other of the source region and the drain region. Therefore, the area of the region where carriers move can be increased, so that the amount of current can be increased and the area of the thin film transistor can be reduced. In addition, since the microcrystalline semiconductor film, the source electrode, and the drain electrode are overlapped over the gate electrode, the influence of the unevenness of the gate electrode is small, so that coverage can be reduced and generation of leakage current can be suppressed. Note that one of the source electrode and the drain electrode also functions as a source wiring or a drain wiring.

また、画素電極77は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。 The pixel electrode 77 includes indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium tin oxide, and indium zinc oxide. Alternatively, a light-transmitting conductive material such as indium tin oxide to which silicon oxide is added can be used.

また、画素電極77として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。 The pixel electrode 77 can be formed using a conductive composition containing a conductive high molecule (also referred to as a conductive polymer). The pixel electrode formed using the conductive composition preferably has a sheet resistance of 10,000 Ω / □ or less and a light transmittance of 70% or more at a wavelength of 550 nm. Moreover, it is preferable that the resistivity of the conductive polymer contained in the conductive composition is 0.1 Ω · cm or less.

導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはこれらの2種以上の共重合体などがあげられる。 As the conductive polymer, a so-called π-electron conjugated conductive polymer can be used. For example, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof, or a copolymer of two or more kinds thereof can be given.

ここでは、画素電極77としては、スパッタリング法によりインジウム錫酸化物膜を成膜した後、インジウム錫酸化物膜上にレジストを塗布する。次に、第5のフォトマスクを用いてレジストを露光及び現像し、レジストマスクを形成する。次に、レジストマスクを用いてインジウム錫酸化物膜をエッチングして画素電極77を形成する。 Here, as the pixel electrode 77, an indium tin oxide film is formed by a sputtering method, and then a resist is applied on the indium tin oxide film. Next, the resist is exposed and developed using a fifth photomask to form a resist mask. Next, the pixel electrode 77 is formed by etching the indium tin oxide film using a resist mask.

以上により表示装置に用いることが可能な素子基板を形成することができる。 Through the above steps, an element substrate that can be used for a display device can be formed.

(実施の形態3)
本形態は基板を真空チャンバーに搬入する前に、水素または希ガスを導入してプラズマを発生させて真空チャンバーの内壁に付着した気体(酸素及び窒素などの大気成分、若しくは真空チャンバーのクリーニングに使用したエッチングガス)を除去した後、水素とシランガスと微量のフォスフィン(PH)ガスを導入する例を示す。実施の形態2とは一部工程が違うのみであるので、異なる工程のみを以下に詳細に図9を用いて説明する。図9において、実施の形態2と同じ部分には同じ符号を用いる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, before carrying the substrate into the vacuum chamber, hydrogen or a rare gas is introduced to generate plasma to use for gas (atmospheric components such as oxygen and nitrogen, or cleaning of the vacuum chamber) attached to the inner wall of the vacuum chamber In this example, hydrogen, silane gas, and a small amount of phosphine (PH 3 ) gas are introduced after the etching gas is removed. Since only some of the steps are different from the second embodiment, only the different steps will be described below in detail with reference to FIG. In FIG. 9, the same reference numerals are used for the same portions as those in the second embodiment.

まず、実施の形態2と同様に基板350上にゲート電極を形成する。ここでは、600mm×720mmのサイズの無アルカリガラス基板を用いる。また、ここでは、大面積の基板を用いて表示画面が大きい表示装置を作製する例であるので、電気抵抗の低いアルミニウムからなる第1の導電層351aと、第1の導電層351aよりも耐熱性の高いモリブデンからなる第2の導電層351bとを積層させたゲート電極とする。 First, a gate electrode is formed over a substrate 350 as in the second embodiment. Here, a non-alkali glass substrate having a size of 600 mm × 720 mm is used. In this example, a display device having a large display screen is manufactured using a large-area substrate, and thus the first conductive layer 351a made of aluminum having low electric resistance and heat resistance higher than those of the first conductive layer 351a are used. A gate electrode in which a second conductive layer 351b made of highly molybdenum is stacked is used.

次に、ゲート電極の上層である第2の導電層351b上に、ゲート絶縁膜352を形成する。液晶表示装置のスイッチング素子に用いる場合、交流駆動させるため、ゲート絶縁膜352は、窒化珪素膜の単層のみとすることが望ましい。ここでは、ゲート絶縁膜352として、単層の窒化珪素膜(誘電率7.0、厚さ300nm)をプラズマCVD法により形成する。ここまでの工程を終えた断面図が図9(A)に相当する。   Next, a gate insulating film 352 is formed over the second conductive layer 351b which is an upper layer of the gate electrode. When used for a switching element of a liquid crystal display device, the gate insulating film 352 is preferably only a single layer of a silicon nitride film in order to drive with alternating current. Here, as the gate insulating film 352, a single-layer silicon nitride film (dielectric constant: 7.0, thickness: 300 nm) is formed by a plasma CVD method. A cross-sectional view after the steps up to here corresponds to FIG.

次いで、ゲート絶縁膜の成膜後、大気に触れさせることなく基板を搬送し、ゲート絶縁膜を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーで微結晶半導体膜を成膜する。本実施の形態では、図1に示すクリーンルーム内の第1エリアに設置したプラズマCVD装置103を用いて微結晶半導体膜を成膜する。 Next, after the gate insulating film is formed, the substrate is transferred without being exposed to the air, and a microcrystalline semiconductor film is formed in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the gate insulating film is formed. In this embodiment, a microcrystalline semiconductor film is formed using the plasma CVD apparatus 103 installed in the first area in the clean room illustrated in FIG.

基板を図1に示すプラズマCVD装置103の真空チャンバーに搬入する前に、水素または希ガスを導入してプラズマを発生させて真空チャンバーの内壁に付着した気体(酸素及び窒素などの大気成分、若しくは真空チャンバーのクリーニングに使用したエッチングガス)を除去した後、水素とシランガスと微量のフォスフィン(PH)ガスを導入する。シランガスは、真空チャンバー内の酸素、水分等と反応させることができる。微量のフォスフィンガスは、後に成膜される微結晶半導体膜中にリンを含ませることができる。 Before the substrate is carried into the vacuum chamber of the plasma CVD apparatus 103 shown in FIG. 1, hydrogen or a rare gas is introduced to generate plasma (atmospheric components such as oxygen and nitrogen, or oxygen components attached to the inner wall of the vacuum chamber, or After removing the etching gas used for cleaning the vacuum chamber, hydrogen, silane gas, and a small amount of phosphine (PH 3 ) gas are introduced. Silane gas can be reacted with oxygen, moisture, etc. in a vacuum chamber. A small amount of phosphine gas can contain phosphorus in a microcrystalline semiconductor film to be formed later.

次いで、基板を真空チャンバーに搬入して、図9(B)に示すように、シランガス及び微量のフォスフィンガスに曝した後、微結晶半導体膜を成膜する。微結晶半導体膜は、代表的には、SiH、Siなどの水素化珪素を水素で希釈してプラズマ生成することで成膜することができる。シランガスの流量の100倍を超え2000倍以下の流量の水素を用いて、リン及び水素を含む微結晶半導体膜353を形成することができる。微量のフォスフィンガスに曝すことにより、結晶核発生を助長して微結晶半導体膜353を成膜する。この微結晶半導体膜353は、リンの濃度がゲート絶縁膜界面から離れる距離の増大に従って減少する濃度プロファイルを示す。 Next, after the substrate is carried into a vacuum chamber and exposed to silane gas and a small amount of phosphine gas as shown in FIG. 9B, a microcrystalline semiconductor film is formed. The microcrystalline semiconductor film can be typically formed by diluting silicon hydride such as SiH 4 or Si 2 H 6 with hydrogen to generate plasma. The microcrystalline semiconductor film 353 containing phosphorus and hydrogen can be formed using hydrogen with a flow rate greater than 100 times and less than 2000 times the flow rate of silane gas. By exposure to a small amount of phosphine gas, generation of crystal nuclei is promoted, and a microcrystalline semiconductor film 353 is formed. This microcrystalline semiconductor film 353 exhibits a concentration profile in which the concentration of phosphorus decreases as the distance away from the gate insulating film interface increases.

次いで、同じチャンバーで成膜条件を変更し、水素化珪素の流量の1倍以上10倍以下、更に好ましくは1倍以上5倍以下の流量の水素を用いて、水素を含む非晶質シリコンからなるバッファ層54を積層する。ここまでの工程を終えた断面図が図9(C)に相当する。 Next, the film formation conditions are changed in the same chamber, and hydrogen is used at a flow rate of 1 to 10 times, more preferably 1 to 5 times the flow rate of silicon hydride. A buffer layer 54 is stacked. A cross-sectional view after the steps up to here corresponds to FIG.

次いで、バッファ層54の成膜後、大気に触れさせることなく基板を搬送し、微結晶半導体膜353及びバッファ層54を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーで一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55を成膜する。半導体膜55の成膜以降の工程は、実施の形態2と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。 Next, after forming the buffer layer 54, the substrate is transferred without being exposed to the air, and an impurity imparting one conductivity type is formed in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the microcrystalline semiconductor film 353 and the buffer layer 54 are formed. The added semiconductor film 55 is formed. Since the steps after the formation of the semiconductor film 55 are the same as those in the second embodiment, a detailed description thereof is omitted here.

本実施の形態は実施の形態1または実施の形態2と自由に組み合わせることができる。 This embodiment can be freely combined with Embodiment 1 or Embodiment 2.

(実施の形態4)
実施の形態2と実施の形態3は、微結晶半導体膜とバッファ層との積層の例を示したが、第1エリアに設置する成膜装置は、微結晶半導体膜だけでなく、非晶質半導体膜も優れた膜質を得ることができる。本実施の形態では、活性層として非晶質シリコン膜の単層を用いる例を図10に示す。
(Embodiment 4)
In Embodiments 2 and 3, an example in which a microcrystalline semiconductor film and a buffer layer are stacked is described. However, a film formation apparatus installed in the first area is not limited to a microcrystalline semiconductor film but an amorphous film. The semiconductor film can also obtain excellent film quality. In this embodiment mode, an example in which a single layer of an amorphous silicon film is used as an active layer is shown in FIG.

実施の形態3と同様に、基板450上にゲート電極を形成する。電気抵抗の低いアルミニウムからなる第1の導電層451aと、第1の導電層451aよりも耐熱性の高い窒化モリブデンからなる第2の導電層451bとを積層させたゲート電極とする。 As in Embodiment Mode 3, a gate electrode is formed over the substrate 450. A gate electrode is formed by stacking a first conductive layer 451a made of aluminum with low electric resistance and a second conductive layer 451b made of molybdenum nitride having higher heat resistance than the first conductive layer 451a.

次に、実施の形態3と同様に、ゲート電極の上層である第2の導電層451b上に、窒化珪素膜からなるゲート絶縁膜452を形成する。   Next, as in Embodiment 3, a gate insulating film 452 made of a silicon nitride film is formed over the second conductive layer 451b which is an upper layer of the gate electrode.

次いで、ゲート絶縁膜の成膜後、大気に触れさせることなく基板を搬送し、ゲート絶縁膜を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーで非晶質半導体膜を成膜する。本実施の形態では、図1に示すクリーンルーム構成とし、プラズマCVD装置103を用いて非晶質半導体膜を成膜する。 Next, after the gate insulating film is formed, the substrate is transferred without being exposed to the air, and an amorphous semiconductor film is formed in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the gate insulating film is formed. In this embodiment mode, an amorphous semiconductor film is formed using the plasma CVD apparatus 103 with the clean room structure illustrated in FIG.

ここでは、成膜前にNFやSFやClFを用いてクリーニングを行い、意図的に非晶質半導体膜に塩素またはフッ素などのハロゲンを含ませる。非晶質シリコン膜は、代表的には、SiH、Siなどの水素化珪素を水素で希釈してプラズマ生成することで成膜することができる。水素化珪素の流量の1倍以上10倍以下、更に好ましくは1倍以上5倍以下の流量の水素を用いて、ハロゲン及び水素を含む非晶質シリコン膜を形成することができる。成膜時における真空チャンバー内における圧力は、少なくとも2×10−2Torr(2.666Pa)〜1Torr(133.3Pa)の範囲内とする。図1に示すプラズマCVD装置103は、酸素、窒素などの大気成分が非晶質シリコン膜中に混入する濃度を十分に低減することができる。この非晶質シリコン膜473は、ハロゲンの濃度がゲート絶縁膜界面から離れる距離の増大に従って減少する濃度プロファイルを示す。非晶質シリコン膜のゲート絶縁膜界面にハロゲンを含ませることにより、非晶質シリコン膜中の未結合手(ダングリングボンド)を終端させることができるため、有効である。 Here, cleaning is performed using NF 3 , SF 3, or ClF 3 before film formation, and the amorphous semiconductor film is intentionally included with a halogen such as chlorine or fluorine. The amorphous silicon film can be typically formed by generating plasma by diluting silicon hydride such as SiH 4 or Si 2 H 6 with hydrogen. An amorphous silicon film containing halogen and hydrogen can be formed using hydrogen at a flow rate of 1 to 10 times, more preferably 1 to 5 times the flow rate of silicon hydride. The pressure in the vacuum chamber during film formation is at least in the range of 2 × 10 −2 Torr (2.666 Pa) to 1 Torr (133.3 Pa). The plasma CVD apparatus 103 shown in FIG. 1 can sufficiently reduce the concentration of atmospheric components such as oxygen and nitrogen mixed in the amorphous silicon film. The amorphous silicon film 473 exhibits a concentration profile in which the halogen concentration decreases as the distance away from the gate insulating film interface increases. Including halogen at the interface of the gate insulating film of the amorphous silicon film is effective because dangling bonds (dangling bonds) in the amorphous silicon film can be terminated.

次いで、非晶質シリコン膜473の成膜後、大気に触れさせることなく基板を搬送し、非晶質シリコン膜を成膜する真空チャンバーとは異なる真空チャンバーで一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜472を成膜する。 Next, after the amorphous silicon film 473 is formed, the substrate is transferred without being exposed to the atmosphere, and an impurity imparting one conductivity type is added in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the amorphous silicon film is formed. The formed semiconductor film 472 is formed.

次いで、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜上にレジストマスクを形成する。そのレジストマスクを用いて非晶質シリコン膜473、及び導電型を付与する不純物が添加された半導体膜472をエッチングし分離する。この後、レジストマスクを除去する。 Next, a resist mask is formed over the semiconductor film to which an impurity imparting one conductivity type is added. Using the resist mask, the amorphous silicon film 473 and the semiconductor film 472 to which an impurity imparting conductivity is added are etched and separated. Thereafter, the resist mask is removed.

次に、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜472及びゲート絶縁膜452を覆うように導電膜を形成する。ここでは、導電膜としては、3層の導電膜が積層した構造の導電膜とし、具体的には第1の導電膜、第3の導電膜にモリブデン膜、第2の導電膜にアルミニウム膜を用いる3層の導電膜を示す。3層の導電膜は、スパッタリング法や真空蒸着法で形成する。 Next, a conductive film is formed so as to cover the semiconductor film 472 to which an impurity imparting one conductivity type is added and the gate insulating film 452. Here, the conductive film is a conductive film having a structure in which three conductive films are stacked. Specifically, a molybdenum film is used as the first conductive film, a molybdenum film is used as the third conductive film, and an aluminum film is used as the second conductive film. A three-layer conductive film to be used is shown. The three-layer conductive film is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method.

次に、3層の導電膜上にレジストマスクを形成し、3層の導電膜の一部をエッチングして一対のソース電極及びドレイン電極471a〜471cを形成する。次に、レジストマスクを用いて一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜472をエッチングして、一対のソース領域及びドレイン領域を形成する。さらに、当該エッチング工程において、非晶質シリコン膜473の一部も50nm程度エッチングする。一部エッチングされた、窪み(溝)が形成された非晶質シリコン膜473を図10に示す。 Next, a resist mask is formed over the three-layer conductive film, and part of the three-layer conductive film is etched to form the pair of source and drain electrodes 471a to 471c. Next, the semiconductor film 472 to which an impurity imparting one conductivity type is added is etched using a resist mask, so that a pair of source and drain regions is formed. Further, in the etching step, part of the amorphous silicon film 473 is also etched by about 50 nm. FIG. 10 shows an amorphous silicon film 473 that is partially etched and has depressions (grooves) formed therein.

次に、ソース電極及びドレイン電極471a〜471c及びゲート絶縁膜52を覆う絶縁膜476を形成する。絶縁膜476は、ゲート絶縁膜452と同じ成膜方法を用いて形成することができる。なお、絶縁膜476は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。また、絶縁膜476に窒化シリコン膜を用いることで、非晶質シリコン膜473中の酸素濃度を5×1019atoms/cm以下、好ましくは1×1019atoms/cm以下とすることができる。 Next, an insulating film 476 that covers the source and drain electrodes 471a to 471c and the gate insulating film 52 is formed. The insulating film 476 can be formed using the same film formation method as the gate insulating film 452. Note that the insulating film 476 is for preventing entry of contaminant impurities such as organic substances, metal substances, and water vapor floating in the air, and is preferably a dense film. In addition, by using a silicon nitride film for the insulating film 476, the oxygen concentration in the amorphous silicon film 473 is set to 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less. it can.

以上の工程により、図10に示す薄膜トランジスタ74を形成することができる。   Through the above process, the thin film transistor 74 illustrated in FIG. 10 can be formed.

本実施の形態で示す薄膜トランジスタは、ゲート電極上にゲート絶縁膜、非晶質シリコン膜、ソース領域及びドレイン領域、ソース電極及びドレイン電極が積層される。また、非晶質シリコン膜の一部には窪み(溝)が形成されており、当該窪み以外の領域がソース領域及びドレイン領域で覆われる。即ち、非晶質シリコン膜に形成される窪みにより、ソース領域及びドレイン領域の距離が離れているため、ソース領域及びドレイン領域の間でのリーク電流を低減することができる。また、非晶質シリコン膜の一部をエッチングすることにより窪みを形成するため、ソース領域及びドレイン領域の形成工程において発生するエッチング残渣を除去することができるため、残渣を介してソース領域及びドレイン領域にリーク電流(寄生チャネル)が発生することを回避することができる。 In the thin film transistor described in this embodiment, a gate insulating film, an amorphous silicon film, a source region and a drain region, a source electrode and a drain electrode are stacked over a gate electrode. A depression (groove) is formed in a part of the amorphous silicon film, and regions other than the depression are covered with the source region and the drain region. That is, since the distance between the source region and the drain region is increased due to the depression formed in the amorphous silicon film, the leakage current between the source region and the drain region can be reduced. Further, since the depression is formed by etching a part of the amorphous silicon film, the etching residue generated in the step of forming the source region and the drain region can be removed. Generation of a leakage current (parasitic channel) in the region can be avoided.

次に、絶縁膜476上に平坦化膜82を形成する。平坦化膜482は有機樹脂膜で形成する。次いで、レジストマスクを用いて絶縁膜476の一部及び平坦化膜482をエッチングしてコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールにおいてソース電極またはドレイン電極471cに接する画素電極477を形成する。 Next, a planarization film 82 is formed over the insulating film 476. The planarization film 482 is formed using an organic resin film. Next, part of the insulating film 476 and the planarization film 482 are etched using a resist mask to form a contact hole, and a pixel electrode 477 in contact with the source or drain electrode 471c is formed in the contact hole.

以上により表示装置に用いることが可能な素子基板を形成することができる。なお、本実施の形態では平坦化膜482を設けた例を示したが特に限定されず、なくともよい。 Through the above steps, an element substrate that can be used for a display device can be formed. Note that although an example in which the planarization film 482 is provided is described in this embodiment mode, the present invention is not particularly limited.

本実施の形態は実施の形態1乃至3と自由に組み合わせることができる。 This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3.

(実施の形態5)
実施の形態2とは異なる薄膜トランジスタの作製方法について、図11乃至図15を用いて説明する。ここでは、上記実施の形態2と比べフォトマスク数を削減することが可能なプロセスを用いて薄膜トランジスタを作製する工程について示す。
(Embodiment 5)
A method for manufacturing a thin film transistor, which is different from that in Embodiment 2, will be described with reference to FIGS. Here, a process for manufacturing a thin film transistor using a process capable of reducing the number of photomasks as compared to Embodiment Mode 2 is described.

実施の形態2に示した図4(A)と同様に、基板50上に導電膜を形成し、導電膜上にレジストを塗布し、第1のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、ゲート電極51を形成する。次に、ゲート電極51上に、ゲート絶縁膜52a、52b、52cを順に形成する。 4A shown in Embodiment Mode 2, a conductive film is formed over the substrate 50, a resist is applied over the conductive film, and the resist is formed by a photolithography process using a first photomask. A part of the conductive film is etched using the mask to form the gate electrode 51. Next, gate insulating films 52 a, 52 b, and 52 c are sequentially formed on the gate electrode 51.

次に、実施の形態2に示した図4(B)と同様に図1に示すプラズマCVD装置を用いて、第1の成膜条件で微結晶半導体膜53を形成する。引き続き、同じチャンバーで第2の成膜条件で成膜を行って、実施の形態2に示した図4(C)と同様に、微結晶半導体膜53を形成する。次に、実施の形態2に示した図4(D)と同様に、微結晶半導体膜53上に、バッファ層54、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55を順に形成する。 Next, as in FIG. 4B described in Embodiment Mode 2, the microcrystalline semiconductor film 53 is formed using the plasma CVD apparatus illustrated in FIG. Subsequently, film formation is performed in the same chamber under the second film formation condition, so that a microcrystalline semiconductor film 53 is formed as in FIG. 4C described in Embodiment Mode 2. Next, as in FIG. 4D described in Embodiment Mode 2, a buffer layer 54 and a semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added are formed over the microcrystalline semiconductor film 53 in order.

次に、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55上に導電膜65a〜65cを形成する。次に、図12(A)に示すように、導電膜65a上にレジスト80を塗布する。 Next, conductive films 65 a to 65 c are formed over the semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added. Next, as shown in FIG. 12A, a resist 80 is applied over the conductive film 65a.

レジスト80は、ポジ型レジストまたはネガ型レジストを用いることができる。ここでは、ポジ型レジストを用いて示す。 As the resist 80, a positive resist or a negative resist can be used. Here, a positive resist is used.

次に、第2のフォトマスクとして多階調マスク59を用いて、レジスト80に光を照射して、レジスト80を露光する。 Next, the resist 80 is exposed to light by irradiating the resist 80 with light using the multi-tone mask 59 as a second photomask.

ここで、多階調マスク59を用いた露光について、図11を用いて説明する。 Here, exposure using the multi-tone mask 59 will be described with reference to FIG.

多階調マスクとは、露光部分、中間露光部分、及び未露光部分に3つの露光レベルを行うことが可能なマスクであり、一度の露光及び現像工程により、複数(代表的には二種類)の厚さの領域を有するレジストマスクを形成することが可能である。このため、多階調マスクを用いることで、フォトマスクの枚数を削減することが可能である。   A multi-tone mask is a mask capable of performing three exposure levels on an exposed portion, an intermediate exposed portion, and an unexposed portion, and a plurality of (typically two types) can be obtained by one exposure and development process. It is possible to form a resist mask having a region with a thickness of. Therefore, the number of photomasks can be reduced by using a multi-tone mask.

多階調マスクの代表例としては、図11(A)に示すようなグレートーンマスク59a、図11(C)に示すようなハーフトーンマスク59bがある。 Typical examples of the multi-tone mask include a gray-tone mask 59a as shown in FIG. 11A and a half-tone mask 59b as shown in FIG.

図11(A)に示すように、グレートーンマスク59aは、透光性を有する基板163及びその上に形成される遮光部164並びに回折格子165で構成される。遮光部164においては、光の透過量が100%である。一方、回折格子165はスリット、ドット、メッシュ等の光透過部の間隔を、露光に用いる光の解像度限界以下の間隔とすることにより、光の透過量を制御することができる。なお、回折格子165は、周期的なスリット、ドット、メッシュ、または非周期的なスリット、ドット、メッシュどちらも用いることができる。 As shown in FIG. 11A, the gray tone mask 59a includes a light-transmitting substrate 163, a light shielding portion 164 and a diffraction grating 165 formed thereon. In the light shielding portion 164, the amount of light transmitted is 100%. On the other hand, the diffraction grating 165 can control the amount of transmitted light by setting the interval between the light transmitting portions such as slits, dots, and meshes to be equal to or less than the resolution limit of the light used for exposure. Note that the diffraction grating 165 can use either a periodic slit, a dot, or a mesh, or an aperiodic slit, dot, or mesh.

透光性を有する基板163は、石英等の透光性を有する基板を用いることができる。遮光部164及び回折格子165は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができる。 As the substrate 163 having a light-transmitting property, a substrate having a light-transmitting property such as quartz can be used. The light shielding portion 164 and the diffraction grating 165 can be formed using a light shielding material that absorbs light such as chromium or chromium oxide.

グレートーンマスク59aに露光光を照射した場合、図11(B)に示すように、遮光部164においては、光透過量166は0%であり、遮光部164及び回折格子165が設けられていない領域では光透過量166は100%である。また、回折格子165においては、10〜70%の範囲で調整可能である。回折格子165における光の透過量の調整は、回折格子のスリット、ドット、またはメッシュの間隔及びピッチの調整により可能である。 When the gray-tone mask 59a is irradiated with exposure light, as shown in FIG. 11B, the light transmission amount 166 is 0% in the light shielding portion 164, and the light shielding portion 164 and the diffraction grating 165 are not provided. In the region, the light transmission amount 166 is 100%. The diffraction grating 165 can be adjusted in the range of 10 to 70%. The light transmission amount in the diffraction grating 165 can be adjusted by adjusting the interval and pitch of slits, dots, or meshes of the diffraction grating.

図11(C)に示すように、ハーフトーンマスク59bは、透光性を有する基板163及びその上に形成される半透過部167並びに遮光部168で構成される。半透過部167は、MoSiN、MoSi、MoSiO、MoSiON、CrSiなどを用いることができる。遮光部168は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができる。 As shown in FIG. 11C, the halftone mask 59b includes a light-transmitting substrate 163, a semi-transmissive portion 167 and a light-shielding portion 168 formed thereon. For the semi-transmissive portion 167, MoSiN, MoSi, MoSiO, MoSiON, CrSi, or the like can be used. The light shielding portion 168 can be formed using a light shielding material that absorbs light, such as chromium or chromium oxide.

ハーフトーンマスク59bに露光光を照射した場合、図11(D)に示すように、遮光部168においては、光透過量169は0%であり、遮光部168及び半透過部167が設けられていない領域では光透過量169は100%である。また、半透過部167においては、10〜70%の範囲で調整可能である。半透過部167に於ける光の透過量の調整は、半透過部167の材料により調整により可能である。 When the halftone mask 59b is irradiated with exposure light, as shown in FIG. 11D, in the light shielding portion 168, the light transmission amount 169 is 0%, and the light shielding portion 168 and the semi-transmissive portion 167 are provided. In the absence region, the light transmission amount 169 is 100%. Moreover, in the semi-transmissive part 167, it can adjust in 10 to 70% of range. The amount of light transmitted through the semi-transmissive portion 167 can be adjusted by adjusting the material of the semi-transmissive portion 167.

多階調マスクを用いて露光した後、現像することで、図12(B)に示すように、膜厚の異なる領域を有するレジストマスク81を形成することができる。 By developing after exposure using a multi-tone mask, a resist mask 81 having regions with different thicknesses can be formed as shown in FIG.

次に、レジストマスク81をマスクとして、微結晶半導体膜53、バッファ層54、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜55、及び導電膜65a〜65cをエッチングし分離する。この結果、図13(A)に示すような、微結晶半導体膜61、バッファ層62、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜63、及び導電膜85a〜85cを形成することができる。なお、図13(A)は図15(A)のA−Bにおける断面図に相当する(但しレジストマスク86を除く)。 Next, using the resist mask 81 as a mask, the microcrystalline semiconductor film 53, the buffer layer 54, the semiconductor film 55 to which an impurity imparting one conductivity type is added, and the conductive films 65a to 65c are etched and separated. As a result, as shown in FIG. 13A, a microcrystalline semiconductor film 61, a buffer layer 62, a semiconductor film 63 to which an impurity imparting one conductivity type is added, and conductive films 85a to 85c can be formed. . Note that FIG. 13A corresponds to a cross-sectional view taken along line AB of FIG. 15A (except for the resist mask 86).

次に、レジストマスク81をアッシングする。この結果、レジストの面積が縮小し、厚さが薄くなる。このとき、膜厚の薄い領域のレジスト(ゲート電極51の一部と重畳する領域)は除去され、図13(A)に示すように、分離されたレジストマスク86を形成することができる。   Next, the resist mask 81 is ashed. As a result, the resist area is reduced and the thickness is reduced. At this time, the resist in a thin region (a region overlapping with part of the gate electrode 51) is removed, and a separated resist mask 86 can be formed as shown in FIG.

次に、レジストマスク86を用いて、導電膜85a〜85cをエッチングし分離する。この結果、図13(B)に示すような、一対のソース電極及びドレイン電極92a〜92cを形成することができる。レジストマスク86を用いて導電膜89a〜89cをウエットエッチングすると、導電膜89a〜89cの端部が選択的にエッチングされる。この結果、レジストマスク86より面積の小さいソース電極及びドレイン電極92a〜92cを形成することができる。 Next, the conductive films 85 a to 85 c are etched and separated using the resist mask 86. As a result, a pair of source and drain electrodes 92a to 92c as shown in FIG. 13B can be formed. When the conductive films 89a to 89c are wet-etched using the resist mask 86, the ends of the conductive films 89a to 89c are selectively etched. As a result, source and drain electrodes 92a to 92c having a smaller area than the resist mask 86 can be formed.

次に、レジストマスク86を用いて、一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜63をエッチングして、一対のソース領域及びドレイン領域88を形成する。なお、当該エッチング工程において、バッファ層62の一部もエッチングする。一部エッチングされたバッファ層をバッファ層87と示す。なお、バッファ層87には凹部が形成される。ソース領域及びドレイン領域の形成工程と、バッファ層の窪み(溝)とを同一工程で形成することができる。ここでは、バッファ層87の一部が、レジストマスク81と比較して面積が縮小したレジストマスク86で一部エッチングされたため、ソース領域及びドレイン領域88の外側にバッファ層87が突出した形状となる。この後、レジストマスク86を除去する。また、ソース電極及びドレイン電極92a〜92cの端部と、ソース領域及びドレイン領域88の端部は一致せずずれており、ソース電極及びドレイン電極92a〜92cの端部の外側に、ソース領域及びドレイン領域88の端部が形成される。   Next, the semiconductor film 63 to which an impurity imparting one conductivity type is added is etched using the resist mask 86, so that a pair of source and drain regions 88 is formed. Note that part of the buffer layer 62 is also etched in the etching step. The partially etched buffer layer is referred to as a buffer layer 87. A concave portion is formed in the buffer layer 87. The step of forming the source region and the drain region and the depression (groove) of the buffer layer can be formed in the same step. Here, a part of the buffer layer 87 is partially etched by the resist mask 86 whose area is reduced as compared with the resist mask 81, so that the buffer layer 87 protrudes outside the source and drain regions 88. . Thereafter, the resist mask 86 is removed. In addition, the end portions of the source and drain electrodes 92a to 92c and the end portions of the source and drain regions 88 are not aligned with each other. An end of the drain region 88 is formed.

なお、図13(C)は、図15(B)のA−Bの断面図に相当する。図15(B)に示すように、ソース領域及びドレイン領域88の端部は、ソース電極及びドレイン電極92cの端部の外側に位置することが分かる。また、バッファ層87の端部はソース電極及びドレイン電極92c及びソース領域及びドレイン領域88の端部の外側に位置する。また、ソース電極及びドレイン電極の一方はソース領域及びドレイン領域の他方を囲む形状(具体的には、U字型、C字型)である。このため、キャリアが移動する領域の面積を増加させることが可能であるため、電流量を増やすことが可能であり、薄膜トランジスタの面積を縮小することができる。また、ゲート電極上において、微結晶半導体膜、ソース電極及びドレイン電極が重畳されているため、ゲート電極の凹凸の影響が少なく、被覆不良の低減及びリーク電流の発生を抑制することができる。なお、ソース電極またはドレイン電極の一方は、ソース配線またはドレイン配線としても機能する。 Note that FIG. 13C corresponds to a cross-sectional view taken along a line AB in FIG. As shown in FIG. 15B, it can be seen that the ends of the source and drain regions 88 are located outside the ends of the source and drain electrodes 92c. The end portion of the buffer layer 87 is located outside the end portions of the source and drain electrodes 92 c and the source and drain regions 88. One of the source electrode and the drain electrode has a shape (specifically, a U shape or a C shape) surrounding the other of the source region and the drain region. Therefore, the area of the region where carriers move can be increased, so that the amount of current can be increased and the area of the thin film transistor can be reduced. In addition, since the microcrystalline semiconductor film, the source electrode, and the drain electrode are overlapped with each other over the gate electrode, the influence of the unevenness of the gate electrode is small, so that covering defects can be reduced and the occurrence of leakage current can be suppressed. Note that one of the source electrode and the drain electrode also functions as a source wiring or a drain wiring.

図13(C)に示すように、ソース電極及びドレイン電極92a〜92cの端部と、ソース領域及びドレイン領域88の端部は一致せずずれた形状となることで、ソース電極及びドレイン電極92a〜92cの端部の距離が離れるため、ソース電極及びドレイン電極間のリーク電流やショートを防止することができる。また、ソース電極及びドレイン電極92a〜92cの端部と、ソース領域及びドレイン領域88の端部は一致せずずれた形状であるため、ソース電極及びドレイン電極92a〜92c及びソース領域及びドレイン領域88の端部に電界が集中せず、ゲート電極51と、ソース電極及びドレイン電極92a〜92cとの間でのリーク電流を防止することができる。このため、信頼性が高く、且つ耐圧の高い薄膜トランジスタを作製することができる。 As shown in FIG. 13C, the end portions of the source and drain electrodes 92a to 92c and the end portions of the source and drain regions 88 are not aligned with each other, so that the source and drain electrodes 92a are displaced. Since the distance between the ends of .about.92c is increased, leakage current and short circuit between the source electrode and the drain electrode can be prevented. Further, since the end portions of the source and drain electrodes 92a to 92c and the end portions of the source and drain regions 88 do not coincide with each other and are shifted, the source and drain electrodes 92a to 92c, the source region and the drain region 88 are formed. As a result, the electric field is not concentrated on the end of the gate electrode, and leakage current between the gate electrode 51 and the source and drain electrodes 92a to 92c can be prevented. Therefore, a thin film transistor with high reliability and high withstand voltage can be manufactured.

以上の工程により、薄膜トランジスタ83を形成することができる。また、2枚のフォトマスクを用いて薄膜トランジスタを形成することができる。   Through the above process, the thin film transistor 83 can be formed. In addition, a thin film transistor can be formed using two photomasks.

次に、図14(A)に示すように、ソース電極及びドレイン電極92a〜92c、ソース領域及びドレイン領域88、バッファ層87、微結晶半導体膜90、及びゲート絶縁膜52c上に絶縁膜76を形成する。 Next, as illustrated in FIG. 14A, an insulating film 76 is formed over the source and drain electrodes 92a to 92c, the source and drain regions 88, the buffer layer 87, the microcrystalline semiconductor film 90, and the gate insulating film 52c. Form.

次に、第3のフォトマスクを用いて形成したレジストマスクを用いて絶縁膜76の一部をエッチングしてコンタクトホールを形成する。次に、当該コンタクトホールにおいてソース電極またはドレイン電極71cに接する画素電極77を形成する。ここでは、画素電極77としては、スパッタリング法によりインジウム錫酸化物膜を成膜した後、インジウム錫酸化物膜上にレジストを塗布する。次に、第4のフォトマスクを用いてレジストを露光及び現像し、レジストマスクを形成する。次に、レジストマスクを用いてインジウム錫酸化物膜をエッチングして画素電極77を形成する。なお、図14(B)は、図15(C)のA−Bの断面図に相当する。 Next, a part of the insulating film 76 is etched using a resist mask formed using a third photomask to form a contact hole. Next, a pixel electrode 77 in contact with the source or drain electrode 71c in the contact hole is formed. Here, as the pixel electrode 77, an indium tin oxide film is formed by a sputtering method, and then a resist is applied on the indium tin oxide film. Next, the resist is exposed and developed using a fourth photomask to form a resist mask. Next, the pixel electrode 77 is formed by etching the indium tin oxide film using a resist mask. Note that FIG. 14B corresponds to a cross-sectional view taken along a line AB in FIG.

以上により、多階調マスクを用いてマスク数を減らし、表示装置に用いることが可能な素子基板を形成することができる。 As described above, an element substrate that can be used for a display device can be formed by reducing the number of masks using a multi-tone mask.

また、本実施の形態は、実施の形態1乃至4のいずれか一と自由に組み合わせることができる。 Further, this embodiment can be freely combined with any one of Embodiments 1 to 4.

(実施の形態6)
本実施の形態では、表示装置の一形態として、実施の形態2で示す薄膜トランジスタを有する液晶表示装置について、以下に示す。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a liquid crystal display device including the thin film transistor described in Embodiment 2 is described below as one embodiment of the display device.

はじめにVA(Vertical Alignment)型の液晶表示装置について示す。VA型の液晶表示装置とは、液晶パネルの液晶分子の配列を制御する方式の一種である。VA型の液晶表示装置は、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子が垂直方向を向く方式である。本実施の形態では、特に画素(ピクセル)をいくつかの領域(サブピクセル)に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されている。これをマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計という。以下の説明では、マルチドメイン設計が考慮された液晶表示装置について説明する。 First, a VA (vertical alignment) liquid crystal display device is described. The VA liquid crystal display device is a type of a method for controlling the alignment of liquid crystal molecules in a liquid crystal panel. The VA liquid crystal display device is a method in which liquid crystal molecules face a vertical direction with respect to a panel surface when no voltage is applied. In the present embodiment, the pixel (pixel) is divided into several regions (sub-pixels), and each molecule is devised to tilt the molecules in different directions. This is called multi-domain or multi-domain design. In the following description, a liquid crystal display device considering multi-domain design will be described.

図17及び図18は、それぞれ画素電極及び対向電極を示している。なお、図17は画素電極が形成される基板側の平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図16に表している。また、図18は対向電極が形成される基板側の平面図である。以下の説明ではこれらの図を参照して説明する。   17 and 18 show a pixel electrode and a counter electrode, respectively. FIG. 17 is a plan view of the substrate side on which the pixel electrode is formed, and FIG. 16 shows a cross-sectional structure corresponding to the cutting line AB shown in the drawing. FIG. 18 is a plan view of the substrate side on which the counter electrode is formed. The following description will be given with reference to these drawings.

図16は、TFT628とそれに接続する画素電極624、及び保持容量部630が形成された基板600と、対向電極640等が形成される対向基板601とが重ね合わせられ、液晶が注入された状態を示している。   FIG. 16 illustrates a state in which a liquid crystal is injected by superimposing a substrate 600 on which a TFT 628, a pixel electrode 624 connected thereto, and a storage capacitor portion 630 are formed, and a counter substrate 601 on which the counter electrode 640 and the like are formed. Show.

対向基板601においてスペーサ642が形成される位置には、遮光膜632、第1の着色膜634、第2の着色膜636、第3着色膜638、対向電極640が形成されている。この構造により、液晶の配向を制御するための突起644とスペーサ642の高さを異ならせている。画素電極624上には配向膜648が形成され、同様に対向電極640上にも配向膜646が形成されている。この間に液晶層650が形成されている。 A light shielding film 632, a first colored film 634, a second colored film 636, a third colored film 638, and a counter electrode 640 are formed at positions where the spacers 642 are formed on the counter substrate 601. With this structure, the heights of the protrusions 644 and the spacers 642 for controlling the alignment of the liquid crystal are made different. An alignment film 648 is formed over the pixel electrode 624, and similarly, an alignment film 646 is formed over the counter electrode 640. In the meantime, a liquid crystal layer 650 is formed.

スペーサ642はここでは柱状スペーサを用いて示したがビーズスペーサを散布してもよい。さらには、スペーサ642を基板600上に形成される画素電極624上に形成してもよい。 The spacers 642 are shown here using columnar spacers, but bead spacers may be dispersed. Further, the spacer 642 may be formed over the pixel electrode 624 formed over the substrate 600.

基板600上には、TFT628とそれに接続する画素電極624、及び保持容量部630が形成される。画素電極624は、TFT628、配線、及び保持容量部630を覆う絶縁膜620、絶縁膜を覆う第3絶縁膜622をそれぞれ貫通するコンタクトホール623で、配線618と接続する。TFT628は実施の形態2で示す薄膜トランジスタを適宜用いることができる。また、保持容量部630は、TFT628のゲート配線602と同様に形成した第1の容量配線604と、ゲート絶縁膜606と、配線616、618と同様に形成した第2の容量配線617で構成される。 A TFT 628, a pixel electrode 624 connected to the TFT 628, and a storage capacitor portion 630 are formed over the substrate 600. The pixel electrode 624 is connected to the wiring 618 through a contact hole 623 that passes through the insulating film 620 that covers the TFT 628, the wiring, and the storage capacitor portion 630, and the third insulating film 622 that covers the insulating film. As the TFT 628, the thin film transistor described in Embodiment 2 can be used as appropriate. The storage capacitor portion 630 includes a first capacitor wiring 604 formed in the same manner as the gate wiring 602 of the TFT 628, a gate insulating film 606, and a second capacitor wiring 617 formed in the same manner as the wirings 616 and 618. The

画素電極624と液晶層650と対向電極640が重なり合うことで、液晶素子が形成されている。 The pixel electrode 624, the liquid crystal layer 650, and the counter electrode 640 overlap with each other to form a liquid crystal element.

図17に基板600上の構造を示す。画素電極624は実施の形態2で示した材料を用いて形成する。画素電極624にはスリット625を設ける。スリット625は液晶の配向を制御するためのものである。 FIG. 17 shows the structure on the substrate 600. The pixel electrode 624 is formed using the material described in Embodiment Mode 2. The pixel electrode 624 is provided with a slit 625. The slit 625 is for controlling the alignment of the liquid crystal.

図17に示すTFT629とそれに接続する画素電極626及び保持容量部631は、それぞれ画素電極624及び保持容量部630と同様に形成することができる。TFT628とTFT629は共に配線616と接続している。この液晶パネルの画素(ピクセル)は、画素電極624と画素電極626により構成されている。画素電極624と画素電極626はサブピクセルである。   The TFT 629 and the pixel electrode 626 and the storage capacitor portion 631 connected to the TFT 629 shown in FIG. 17 can be formed in the same manner as the pixel electrode 624 and the storage capacitor portion 630, respectively. Both the TFT 628 and the TFT 629 are connected to the wiring 616. A pixel (pixel) of the liquid crystal panel includes a pixel electrode 624 and a pixel electrode 626. The pixel electrode 624 and the pixel electrode 626 are subpixels.

図18に対向基板側の構造を示す。遮光膜632上に対向電極640が形成されている。対向電極640は、画素電極624と同様の材料を用いて形成することが好ましい。対向電極640上には液晶の配向を制御する突起644が形成されている。また、遮光膜632の位置に合わせてスペーサ642が形成されている。   FIG. 18 shows a structure on the counter substrate side. A counter electrode 640 is formed on the light shielding film 632. The counter electrode 640 is preferably formed using a material similar to that of the pixel electrode 624. On the counter electrode 640, a protrusion 644 for controlling the alignment of the liquid crystal is formed. A spacer 642 is formed in accordance with the position of the light shielding film 632.

この画素構造の等価回路を図19に示す。TFT628とTFT629は、共にゲート配線602、配線616と接続している。この場合、容量配線604と容量配線605の電位を異ならせることで、液層素子651と液晶素子652の動作を異ならせることができる。すなわち、容量配線604と容量配線605の電位を個別に制御することにより液晶の配向を精密に制御して視野角を広げている。   An equivalent circuit of this pixel structure is shown in FIG. The TFTs 628 and 629 are both connected to the gate wiring 602 and the wiring 616. In this case, operation of the liquid layer element 651 and the liquid crystal element 652 can be made different by making the potentials of the capacitor wiring 604 and the capacitor wiring 605 different. That is, by controlling the potentials of the capacitor wiring 604 and the capacitor wiring 605 individually, the orientation of the liquid crystal is precisely controlled to widen the viewing angle.

スリット625を設けた画素電極624に電圧を印加すると、スリット625の近傍には電界の歪み(斜め電界)が発生する。このスリット625と、対向基板601側の突起644とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に発生させて液晶の配向を制御することで、液晶が配向する方向を場所によって異ならせている。すなわち、マルチドメイン化して液晶パネルの視野角を広げている。   When a voltage is applied to the pixel electrode 624 provided with the slit 625, an electric field distortion (an oblique electric field) is generated in the vicinity of the slit 625. By arranging the slits 625 and the protrusions 644 on the counter substrate 601 to alternately engage with each other, an oblique electric field is effectively generated to control the alignment of the liquid crystal, so that the direction in which the liquid crystal is aligned is determined. It is different depending on. That is, the viewing angle of the liquid crystal panel is widened by multi-domain.

上述では、VA型の液晶表示装置の一例を示したが図17に示す画素電極構造に特に限定されない。 Although an example of a VA liquid crystal display device is described above, the pixel electrode structure illustrated in FIG. 17 is not particularly limited.

次に、TN型の液晶表示装置の形態について示す。 Next, a form of a TN liquid crystal display device is described.

図20と図21は、TN型の液晶表示装置の画素構造を示している。図21は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図20に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。   20 and 21 show a pixel structure of a TN liquid crystal display device. FIG. 21 is a plan view, and FIG. 20 shows a cross-sectional structure corresponding to a cutting line AB shown in the drawing. The following description will be given with reference to both the drawings.

画素電極624はコンタクトホール623により、配線618でTFT628と接続している。データ線として機能する配線616は、TFT628と接続している。TFT628は実施の形態2に示すTFTのいずれかを適用することができる。   The pixel electrode 624 is connected to the TFT 628 by a wiring 618 through a contact hole 623. A wiring 616 functioning as a data line is connected to the TFT 628. Any of the TFTs described in Embodiment 2 can be applied to the TFT 628.

画素電極624は、実施の形態2で示す画素電極77を用いて形成されている。   The pixel electrode 624 is formed using the pixel electrode 77 described in Embodiment 2.

対向基板601には、遮光膜632、第2の着色膜636、対向電極640が形成されている。また、第2の着色膜636と対向電極640の間には平坦化膜637が形成され、液晶の配向乱れを防いでいる。液晶層650は画素電極624と対向電極640の間に形成されている。   A counter substrate 601 is provided with a light shielding film 632, a second coloring film 636, and a counter electrode 640. In addition, a planarization film 637 is formed between the second coloring film 636 and the counter electrode 640 to prevent alignment disorder of the liquid crystal. The liquid crystal layer 650 is formed between the pixel electrode 624 and the counter electrode 640.

画素電極624と液晶層650と対向電極640が重なり合うことで、液晶素子が形成されている。 The pixel electrode 624, the liquid crystal layer 650, and the counter electrode 640 overlap with each other to form a liquid crystal element.

また、基板600または対向基板601にカラーフィルタや、ディスクリネーションを防ぐための遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。また、基板600の薄膜トランジスタが形成されている面とは逆の面に偏光板を貼り合わせ、また対向基板601の対向電極640が形成されている面とは逆の面に、偏光板を貼り合わせておく。   Further, a color filter, a shielding film (black matrix) for preventing disclination, or the like may be formed on the substrate 600 or the counter substrate 601. In addition, a polarizing plate is attached to a surface of the substrate 600 opposite to the surface on which the thin film transistor is formed, and a polarizing plate is attached to a surface of the counter substrate 601 opposite to the surface on which the counter electrode 640 is formed. Keep it.

以上の工程により、液晶表示装置を作製することができる。本実施の形態の液晶表示装置は、オフ電流が少なく、電気特性が優れ、信頼性の高い薄膜トランジスタを用いているため、コントラストが高く、視認性の高い液晶表示装置である。 Through the above process, a liquid crystal display device can be manufactured. The liquid crystal display device of this embodiment is a liquid crystal display device with high contrast and high visibility because it uses a thin film transistor with low off-state current, excellent electrical characteristics, and high reliability.

また、横電界方式の液晶表示装置に応用することもできる。横電界方式は、セル内の液晶分子に対して水平方向に電界を加えることで液晶を駆動して階調表現する方式である。この方式によれば、視野角を約180度にまで広げることができる。 Further, it can be applied to a horizontal electric field liquid crystal display device. The horizontal electric field method is a method in which gradation is expressed by driving a liquid crystal by applying an electric field in a horizontal direction to liquid crystal molecules in a cell. According to this method, the viewing angle can be expanded to about 180 degrees.

(実施の形態7)
本実施の形態では、表示装置の一形態である発光装置について、図12乃至図14、図22、及び図23を用いて説明する。発光装置としては、ここではエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いて示す。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。
(Embodiment 7)
In this embodiment, a light-emitting device which is one embodiment of a display device will be described with reference to FIGS. 12 to 14, 22, and 23. Here, the light-emitting device is described using a light-emitting element utilizing electroluminescence. A light-emitting element using electroluminescence is distinguished depending on whether the light-emitting material is an organic compound or an inorganic compound. Generally, the former is called an organic EL element and the latter is called an inorganic EL element.

有機EL素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。   In the organic EL element, by applying a voltage to the light emitting element, electrons and holes are respectively injected from the pair of electrodes into the layer containing the light emitting organic compound, and a current flows. Then, these carriers (electrons and holes) recombine, whereby the light-emitting organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element.

無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明する。また、発光素子の駆動を制御する薄膜トランジスタとして、実施の形態2の薄膜トランジスタを用いて示す。実施の形態2により得られる薄膜トランジスタを用いた発光装置は、薄膜トランジスタの閾値の変動を抑制することが可能であり、信頼性の向上に繋がる。特に、発光装置で用いる薄膜トランジスタは直流駆動させるため、ゲート絶縁膜を3層構造とし、1層目を窒化珪素膜、2層目を酸化窒化珪素膜、3層目を窒化珪素膜とした実施の形態2の薄膜トランジスタは、主に2層目の酸化窒化珪素膜で閾値のドリフトを抑制することができる。 Inorganic EL elements are classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element depending on the element structure. The dispersion-type inorganic EL element has a light-emitting layer in which particles of a light-emitting material are dispersed in a binder, and the light emission mechanism is donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level. The thin-film inorganic EL element has a structure in which a light emitting layer is sandwiched between dielectric layers and further sandwiched between electrodes, and the light emission mechanism is localized light emission utilizing inner-shell electron transition of metal ions. Note that description is made here using an organic EL element as a light-emitting element. The thin film transistor of Embodiment 2 is used as a thin film transistor for controlling driving of the light-emitting element. The light-emitting device using the thin film transistor obtained in Embodiment Mode 2 can suppress a change in threshold value of the thin film transistor, which leads to improvement in reliability. In particular, since a thin film transistor used in a light emitting device is driven by a direct current, the gate insulating film has a three-layer structure, the first layer is a silicon nitride film, the second layer is a silicon oxynitride film, and the third layer is a silicon nitride film. The thin film transistor of mode 2 can suppress threshold drift mainly by the second layer silicon oxynitride film.

図12乃至図14の工程を経て、図22に示すように基板50上に薄膜トランジスタ83を形成し、薄膜トランジスタ83上に保護膜として機能する絶縁膜76を形成する。また、駆動回路12にも薄膜トランジスタ84を形成する。薄膜トランジスタ84は、画素部11の薄膜トランジスタ83と同じ工程で作製することができる。次に、絶縁膜76上に平坦化膜93を形成し、平坦化膜93上に薄膜トランジスタ83のソース電極またはドレイン電極に接続する画素電極94を形成する。 Through the steps of FIGS. 12 to 14, a thin film transistor 83 is formed on the substrate 50 as shown in FIG. 22, and an insulating film 76 functioning as a protective film is formed on the thin film transistor 83. A thin film transistor 84 is also formed in the drive circuit 12. The thin film transistor 84 can be manufactured in the same process as the thin film transistor 83 of the pixel portion 11. Next, a planarization film 93 is formed over the insulating film 76, and a pixel electrode 94 connected to the source electrode or the drain electrode of the thin film transistor 83 is formed over the planarization film 93.

平坦化膜82は、アクリル、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、またはシロキサンを用いて形成することが好ましい。   The planarization film 82 is preferably formed using an organic resin such as acrylic, polyimide, or polyamide, or siloxane.

図22(A)では画素部11の薄膜トランジスタがn型であるので、画素電極94として、陰極を用いるのが望ましいが、逆にp型の場合は陽極を用いるのが望ましい。具体的には、陰極としては、仕事関数が小さい公知の材料、例えば、カルシウム、アルミニウム、フッ化カルシウム、マグネシウム銀合金、リチウムアルミニウム合金等を用いることができる。   In FIG. 22A, since the thin film transistor of the pixel portion 11 is n-type, it is desirable to use a cathode as the pixel electrode 94. On the contrary, in the case of p-type, it is desirable to use an anode. Specifically, a known material having a small work function, such as calcium, aluminum, calcium fluoride, magnesium silver alloy, lithium aluminum alloy, or the like can be used as the cathode.

次に図22(B)に示すように、平坦化膜82及び画素電極94の端部上に、隔壁91を形成する。隔壁91は開口部を有しており、該開口部において画素電極94が露出している。隔壁91は、有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。特に感光性の材料を用い、画素電極上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 22B, a partition wall 91 is formed over the end portions of the planarization film 82 and the pixel electrode 94. The partition wall 91 has an opening, and the pixel electrode 94 is exposed in the opening. The partition wall 91 is formed using an organic resin film, an inorganic insulating film, or organic polysiloxane. In particular, it is preferable to use a photosensitive material and form an opening on the pixel electrode so that the side wall of the opening is an inclined surface formed with a continuous curvature.

次に、隔壁91の開口部において画素電極94と接するように、発光層95を形成する。発光層95は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。 Next, the light emitting layer 95 is formed so as to be in contact with the pixel electrode 94 in the opening of the partition wall 91. The light emitting layer 95 may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers stacked.

そして発光層95を覆うように、陽極を用いた共通電極96を形成する。共通電極96は、実施の形態2に画素電極77として列挙した透光性を有する導電性材料を用いた透光性導電膜で形成することができる。共通電極96として上記透光性導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。図22(B)では、共通電極96としインジウム錫酸化物を用いている。隔壁91の開口部において、画素電極94と発光層95と共通電極96が重なり合うことで、発光素子98が形成されている。この後、発光素子98に酸素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、共通電極96及び隔壁91上に保護膜97を形成することが好ましい。保護膜97としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、DLC膜等を形成することができる。   Then, a common electrode 96 using an anode is formed so as to cover the light emitting layer 95. The common electrode 96 can be formed using a light-transmitting conductive film using a light-transmitting conductive material listed as the pixel electrode 77 in Embodiment 2. As the common electrode 96, a titanium nitride film or a titanium film may be used in addition to the light-transmitting conductive film. In FIG. 22B, indium tin oxide is used for the common electrode 96. In the opening of the partition wall 91, the pixel electrode 94, the light emitting layer 95, and the common electrode 96 are overlapped to form a light emitting element 98. Thereafter, a protective film 97 is preferably formed over the common electrode 96 and the partition wall 91 so that oxygen, moisture, carbon dioxide, or the like does not enter the light-emitting element 98. As the protective film 97, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, a DLC film, or the like can be formed.

さらに、実際には、図22(B)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(積層フィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。   Furthermore, in actuality, when completed up to FIG. 22B, packaging with a protective film (laminated film, ultraviolet curable resin film, etc.) or cover material that is highly airtight and less degassed so as not to be exposed to the outside air ( (Encapsulation) is preferable.

次に、発光素子の構成について、図23を用いて説明する。ここでは、駆動用TFTがn型の場合を例に挙げて、画素の断面構造について説明する。   Next, the structure of the light-emitting element is described with reference to FIG. Here, the cross-sectional structure of the pixel will be described with an example in which the driving TFT is an n-type.

発光素子は発光を取り出すために少なくとも陽極又は陰極の一方が透明であればよい。そして、基板上に薄膜トランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、本発明の画素構成はどの射出構造の発光素子にも適用することができる。   In order to extract light emitted from the light-emitting element, at least one of the anode and the cathode may be transparent. Then, a thin film transistor and a light emitting element are formed on the substrate, and a top emission that extracts light from a surface opposite to the substrate, a bottom emission that extracts light from a surface on the substrate, and a surface opposite to the substrate and the substrate are provided. The pixel structure of the present invention can be applied to a light emitting element having any emission structure.

上面射出構造の発光素子について図23(A)を用いて説明する。   A light-emitting element having a top emission structure will be described with reference to FIG.

図23(A)に、駆動用TFT7001がn型で、発光素子7002から発せられる光が陽極7005側に抜ける場合の、画素の断面図を示す。図23(A)では、発光素子7002の陰極7003と駆動用TFT7001が電気的に接続されており、陰極7003上に発光層7004、陽極7005が順に積層されている。陰極7003は仕事関数が小さく、なおかつ光を反射する導電膜であれば公知の材料を用いることができる。例えば、カルシウム、アルミニウム、フッ化カルシウム、マグネシウム銀合金、リチウムアルミニウム合金等が望ましい。そして発光層7004は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。複数の層で構成されている場合、陰極7003上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない。陽極7005は光を透過する透光性を有する導電性材料を用いて形成し、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いても良い。   FIG. 23A is a cross-sectional view of a pixel in the case where the driving TFT 7001 is n-type and light emitted from the light-emitting element 7002 escapes to the anode 7005 side. In FIG. 23A, a cathode 7003 of a light emitting element 7002 and a driving TFT 7001 are electrically connected, and a light emitting layer 7004 and an anode 7005 are stacked over the cathode 7003 in this order. A known material can be used for the cathode 7003 as long as it has a small work function and reflects light. For example, calcium, aluminum, calcium fluoride, magnesium silver alloy, lithium aluminum alloy and the like are desirable. The light emitting layer 7004 may be formed of a single layer or may be formed of a plurality of stacked layers. In the case of a plurality of layers, an electron injection layer, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, and a hole injection layer are stacked in this order on the cathode 7003. Note that it is not necessary to provide all of these layers. The anode 7005 is formed using a light-transmitting conductive material such as indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, or titanium oxide. A light-transmitting conductive conductive film such as indium tin oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, or indium tin oxide to which silicon oxide is added may be used.

陰極7003及び陽極7005で発光層7004を挟んでいる領域が発光素子7002に相当する。図23(A)に示した画素の場合、発光素子7002から発せられる光は、白抜きの矢印で示すように陽極7005側に射出する。   A region where the light-emitting layer 7004 is sandwiched between the cathode 7003 and the anode 7005 corresponds to the light-emitting element 7002. In the case of the pixel shown in FIG. 23A, light emitted from the light-emitting element 7002 is emitted to the anode 7005 side as indicated by a hollow arrow.

次に、下面射出構造の発光素子について図23(B)を用いて説明する。駆動用TFT7011がn型で、発光素子7012から発せられる光が陰極7013側に射出する場合の、画素の断面図を示す。図23(B)では、駆動用TFT7011と電気的に接続された透光性を有する導電性材料7017上に、発光素子7012の陰極7013が成膜されており、陰極7013上に発光層7014、陽極7015が順に積層されている。なお、陽極7015が透光性を有する場合、陽極上を覆うように、光を反射または遮蔽するための遮蔽膜7016が成膜されていてもよい。陰極7013は、図23(A)の場合と同様に、仕事関数が小さい導電膜であれば公知の材料を用いることができる。ただしその膜厚は、光を透過する程度(好ましくは、5nm〜30nm程度)とする。例えば20nmの膜厚を有するAlを、陰極7013として用いることができる。そして発光層7014は、図23(A)と同様に、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽極7015は光を透過する必要はないが、図23(A)と同様に、透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。そして遮蔽膜7016は、例えば光を反射する金属等を用いることができるが、金属膜に限定されない。例えば黒の顔料添加した樹脂等を用いることもできる。   Next, a light-emitting element having a bottom emission structure will be described with reference to FIG. A cross-sectional view of a pixel in the case where the driving TFT 7011 is n-type and light emitted from the light-emitting element 7012 is emitted to the cathode 7013 side is shown. In FIG. 23B, a cathode 7013 of a light-emitting element 7012 is formed over a light-transmitting conductive material 7017 electrically connected to a driving TFT 7011. A light-emitting layer 7014 is formed over the cathode 7013. An anode 7015 is sequentially stacked. Note that in the case where the anode 7015 has a light-transmitting property, a shielding film 7016 for reflecting or shielding light may be formed so as to cover the anode. As in the case of FIG. 23A, a known material can be used for the cathode 7013 as long as it is a conductive film with a low work function. However, the film thickness is set so as to transmit light (preferably, about 5 nm to 30 nm). For example, Al having a thickness of 20 nm can be used as the cathode 7013. Similarly to FIG. 23A, the light-emitting layer 7014 may be formed of a single layer or a stack of a plurality of layers. The anode 7015 is not required to transmit light, but can be formed using a light-transmitting conductive material as in FIG. The shielding film 7016 can be formed using, for example, a metal that reflects light, but is not limited to a metal film. For example, a resin to which a black pigment is added can be used.

陰極7013及び陽極7015で、発光層7014を挟んでいる領域が発光素子7012に相当する。図23(B)に示した画素の場合、発光素子7012から発せられる光は、白抜きの矢印で示すように陰極7013側に射出する。   A region where the light emitting layer 7014 is sandwiched between the cathode 7013 and the anode 7015 corresponds to the light emitting element 7012. In the case of the pixel shown in FIG. 23B, light emitted from the light-emitting element 7012 is emitted to the cathode 7013 side as indicated by a hollow arrow.

次に、両面射出構造の発光素子について、図23(C)を用いて説明する。図23(C)では、駆動用TFT7021と電気的に接続された透光性を有する導電性材料7027上に、発光素子7022の陰極7023が成膜されており、陰極7023上に発光層7024、陽極7025が順に積層されている。陰極7023は、図23(A)の場合と同様に、仕事関数が小さい導電膜であれば公知の材料を用いることができる。ただしその膜厚は、光を透過する程度とする。例えば20nmの膜厚を有するAlを、陰極7023として用いることができる。そして発光層7024は、図23(A)と同様に、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽極7025は、図23(A)と同様に、光を透過する透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。   Next, a light-emitting element having a dual emission structure will be described with reference to FIG. In FIG. 23C, a cathode 7023 of a light-emitting element 7022 is formed over a light-transmitting conductive material 7027 which is electrically connected to the driving TFT 7021. A light-emitting layer 7024 and a light-emitting layer 7024 are formed over the cathode 7023. An anode 7025 is sequentially stacked. As in the case of FIG. 23A, a known material can be used for the cathode 7023 as long as it is a conductive film having a low work function. However, the film thickness is set so as to transmit light. For example, Al having a thickness of 20 nm can be used as the cathode 7023. Similarly to FIG. 23A, the light-emitting layer 7024 may be formed of a single layer or a stack of a plurality of layers. The anode 7025 can be formed using a light-transmitting conductive material as in FIG. 23A.

陰極7023と、発光層7024と、陽極7025とが重なっている部分が発光素子7022に相当する。図23(C)に示した画素の場合、発光素子7022から発せられる光は、白抜きの矢印で示すように陽極7025側と陰極7023側の両方に射出する。   A portion where the cathode 7023, the light-emitting layer 7024, and the anode 7025 overlap corresponds to the light-emitting element 7022. In the case of the pixel shown in FIG. 23C, light emitted from the light-emitting element 7022 is emitted to both the anode 7025 side and the cathode 7023 side as indicated by white arrows.

なお、ここでは、発光素子として有機EL素子について述べたが、発光素子として無機EL素子を設けることも可能である。 Note that although an organic EL element is described here as a light-emitting element, an inorganic EL element can also be provided as a light-emitting element.

なお本実施の形態では、発光素子の駆動を制御する薄膜トランジスタ(駆動用TFT)と発光素子が電気的に接続されている例を示したが、駆動用TFTと発光素子との間に電流制御用TFTが接続されている構成であってもよい。   Note that in this embodiment mode, an example in which a thin film transistor (driving TFT) that controls driving of a light emitting element is electrically connected to the light emitting element is shown, but current control is performed between the driving TFT and the light emitting element. A configuration in which TFTs are connected may be used.

なお本実施の形態で示す発光装置は、図23に示した構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   Note that the light-emitting device described in this embodiment mode is not limited to the structure illustrated in FIG. 23, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

以上の工程により、発光装置を作製することができる。本実施の形態の発光装置は、オフ電流が少なく、電気特性が優れ、信頼性の高い薄膜トランジスタを用いているため、コントラストが高く、視認性の高い発光装置である。 Through the above steps, a light-emitting device can be manufactured. The light-emitting device of this embodiment is a light-emitting device with high contrast and high visibility because it uses a thin film transistor with low off-state current, excellent electrical characteristics, and high reliability.

(実施の形態8)
本発明の表示装置の一形態である表示パネルの構成について、以下に示す。
(Embodiment 8)
A structure of a display panel which is one embodiment of the display device of the present invention is described below.

図24に、信号線駆動回路6013のみを別途形成し、基板6011上に形成された画素部6012と接続している表示パネルの形態を示す。画素部6012及び走査線駆動回路6014は、微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタを用いて形成する。微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタよりも高い移動度が得られるトランジスタで信号線駆動回路を形成することで、走査線駆動回路よりも高い駆動周波数が要求される信号線駆動回路の動作を安定させることができる。なお、信号線駆動回路6013は、単結晶の半導体を用いたトランジスタ、多結晶の半導体を用いた薄膜トランジスタ、またはSOIを用いたトランジスタであっても良い。画素部6012と、信号線駆動回路6013と、走査線駆動回路6014とに、それぞれ電源の電位、各種信号等が、FPC6015を介して供給される。   FIG. 24 shows a mode of a display panel in which only the signal line driver circuit 6013 is separately formed and connected to the pixel portion 6012 formed over the substrate 6011. The pixel portion 6012 and the scan line driver circuit 6014 are formed using a thin film transistor including a microcrystalline semiconductor film. By forming the signal line driver circuit with a transistor that can obtain higher mobility than a thin film transistor using a microcrystalline semiconductor film, the operation of the signal line driver circuit that requires a higher driving frequency than the scanning line driver circuit is stabilized. be able to. Note that the signal line driver circuit 6013 may be a transistor using a single crystal semiconductor, a thin film transistor using a polycrystalline semiconductor, or a transistor using SOI. The pixel portion 6012, the signal line driver circuit 6013, and the scan line driver circuit 6014 are supplied with a potential of a power source, various signals, and the like through the FPC 6015.

なお、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を、共に画素部と同じ基板上に形成しても良い。   Note that both the signal line driver circuit and the scan line driver circuit may be formed over the same substrate as the pixel portion.

また、駆動回路を別途形成する場合、必ずしも駆動回路が形成された基板を、画素部が形成された基板上に貼り合わせる必要はなく、例えばFPC上に貼り合わせるようにしても良い。図24(B)に、信号線駆動回路6023のみを別途形成し、基板6021上に形成された画素部6022及び走査線駆動回路6024と接続している液晶表示装置パネルの形態を示す。画素部6022及び走査線駆動回路6024は、微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタを用いて形成する。信号線駆動回路6023は、FPC6025を介して画素部6022と接続されている。画素部6022と、信号線駆動回路6023と、走査線駆動回路6024とに、それぞれ電源の電位、各種信号等が、FPC6025を介して供給される。   In the case where a driver circuit is separately formed, the substrate on which the driver circuit is formed is not necessarily bonded to the substrate on which the pixel portion is formed, and may be bonded to, for example, an FPC. FIG. 24B illustrates a mode of a liquid crystal display device panel in which only the signal line driver circuit 6023 is separately formed and connected to the pixel portion 6022 and the scan line driver circuit 6024 which are formed over the substrate 6021. The pixel portion 6022 and the scan line driver circuit 6024 are formed using a thin film transistor including a microcrystalline semiconductor film. The signal line driver circuit 6023 is connected to the pixel portion 6022 through the FPC 6025. The pixel portion 6022, the signal line driver circuit 6023, and the scan line driver circuit 6024 are supplied with power supply potential, various signals, and the like through the FPC 6025.

また、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを、微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタを用いて画素部と同じ基板上に形成し、残りを別途形成して画素部と電気的に接続するようにしても良い。図24(C)に、信号線駆動回路が有するアナログスイッチ6033aを、画素部6032、走査線駆動回路6034と同じ基板6031上に形成し、信号線駆動回路が有するシフトレジスタ6033bを別途異なる基板に形成して貼り合わせる液晶表示装置パネルの形態を示す。画素部6032及び走査線駆動回路6034は、微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタを用いて形成する。信号線駆動回路が有するシフトレジスタ6033bは、FPC6035を介して画素部6032と接続されている。画素部6032と、信号線駆動回路と、走査線駆動回路6034とに、それぞれ電源の電位、各種信号等が、FPC6035を介して供給される。   In addition, only part of the signal line driver circuit or part of the scan line driver circuit is formed over the same substrate as the pixel portion by using a thin film transistor using a microcrystalline semiconductor film, and the rest is formed separately. You may make it connect electrically. In FIG. 24C, an analog switch 6033a included in the signal line driver circuit is formed over the same substrate 6031 as the pixel portion 6032 and the scan line driver circuit 6034, and a shift register 6033b included in the signal line driver circuit is provided over a different substrate. The form of the liquid crystal display device panel formed and bonded together is shown. The pixel portion 6032 and the scan line driver circuit 6034 are formed using a thin film transistor including a microcrystalline semiconductor film. A shift register 6033 b included in the signal line driver circuit is connected to the pixel portion 6032 through the FPC 6035. A potential of a power source, various signals, and the like are supplied to the pixel portion 6032, the signal line driver circuit, and the scan line driver circuit 6034 through the FPC 6035, respectively.

図24に示すように、本発明の液晶表示装置は、駆動回路の一部または全部を、画素部と同じ基板上に、微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタを用いて形成することができる。   As shown in FIG. 24, in the liquid crystal display device of the present invention, part or all of the driver circuit can be formed over the same substrate as the pixel portion using a thin film transistor including a microcrystalline semiconductor film.

なお、別途形成した基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、公知のCOG方法、ワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。また接続する位置は、電気的な接続が可能であるならば、図24に示した位置に限定されない。また、コントローラ、CPU、メモリ等を別途形成し、接続するようにしても良い。   Note that a method for connecting a separately formed substrate is not particularly limited, and a known COG method, wire bonding method, TAB method, or the like can be used. Further, the connection position is not limited to the position illustrated in FIG. 24 as long as electrical connection is possible. In addition, a controller, a CPU, a memory, and the like may be separately formed and connected.

なお本発明で用いる信号線駆動回路は、シフトレジスタとアナログスイッチのみを有する形態に限定されない。シフトレジスタとアナログスイッチに加え、バッファ、レベルシフタ、ソースフォロワ等、他の回路を有していても良い。また、シフトレジスタとアナログスイッチは必ずしも設ける必要はなく、例えばシフトレジスタの代わりにデコーダ回路のような信号線の選択ができる別の回路を用いても良いし、アナログスイッチの代わりにラッチ等を用いても良い。   Note that the signal line driver circuit used in the present invention is not limited to a mode having only a shift register and an analog switch. In addition to the shift register and the analog switch, other circuits such as a buffer, a level shifter, and a source follower may be included. The shift register and the analog switch are not necessarily provided. For example, another circuit that can select a signal line such as a decoder circuit may be used instead of the shift register, or a latch or the like may be used instead of the analog switch. May be.

(実施の形態9)
本発明の表示装置の一形態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図25を用いて説明する。図25は、第1の基板4001上に形成された微結晶半導体膜を有する薄膜トランジスタ4010及び液晶素子4013を、第2の基板4006との間にシール材4005によって封止した、パネルの上面図であり、図25(B)は、図25(A)のA−A’における断面図相当する。
(Embodiment 9)
The appearance and a cross section of a liquid crystal display panel, which is one embodiment of the display device of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 25 is a top view of a panel in which a thin film transistor 4010 and a liquid crystal element 4013 each including a microcrystalline semiconductor film formed over a first substrate 4001 are sealed with a sealant 4005 between the second substrate 4006 and FIG. FIG. 25B corresponds to a cross-sectional view taken along a line AA ′ in FIG.

第1の基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004とを囲むようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、走査線駆動回路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、走査線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006とによって、液晶4008と共に封止されている。また第1の基板4001上のシール材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003が実装されている。なお本実施の形態では、多結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタを有する信号線駆動回路を、第1の基板4001に貼り合わせる例について説明するが、単結晶半導体を用いたトランジスタで信号線駆動回路を形成し、貼り合わせるようにしても良い。図25では、信号線駆動回路4003に含まれる、多結晶半導体膜で形成された薄膜トランジスタ4009を例示する。   A sealant 4005 is provided so as to surround the pixel portion 4002 provided over the first substrate 4001 and the scan line driver circuit 4004. A second substrate 4006 is provided over the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004. Therefore, the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004 are sealed together with the liquid crystal 4008 by the first substrate 4001, the sealant 4005, and the second substrate 4006. In addition, a signal line driver circuit 4003 formed using a polycrystalline semiconductor film is mounted over a separately prepared substrate in a region different from the region surrounded by the sealant 4005 over the first substrate 4001. Note that in this embodiment, an example in which a signal line driver circuit including a thin film transistor using a polycrystalline semiconductor film is attached to the first substrate 4001 is described; however, the signal line driver circuit is a transistor using a single crystal semiconductor. It may be formed and bonded. FIG. 25 illustrates a thin film transistor 4009 formed of a polycrystalline semiconductor film, which is included in the signal line driver circuit 4003.

また第1の基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004は、薄膜トランジスタを複数有しており、図25(B)では、画素部4002に含まれる薄膜トランジスタ4010とを例示している。薄膜トランジスタ4010は微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタに相当する。   In addition, the pixel portion 4002 provided over the first substrate 4001 and the scan line driver circuit 4004 each include a plurality of thin film transistors. FIG. 25B illustrates a thin film transistor 4010 included in the pixel portion 4002. ing. The thin film transistor 4010 corresponds to a thin film transistor using a microcrystalline semiconductor film.

また4011は液晶素子に相当し、液晶素子4013が有する画素電極4030は、薄膜トランジスタ4010と配線4040、配線4041を介して電気的に接続されている。そして液晶素子4013の対向電極4031は第2の基板4006上に形成されている。画素電極4030と対向電極4031と液晶4008とが重なっている部分が、液晶素子4013に相当する。   Reference numeral 4011 corresponds to a liquid crystal element, and the pixel electrode 4030 included in the liquid crystal element 4013 is electrically connected to the thin film transistor 4010 through a wiring 4040 and a wiring 4041. A counter electrode 4031 of the liquid crystal element 4013 is formed over the second substrate 4006. A portion where the pixel electrode 4030, the counter electrode 4031, and the liquid crystal 4008 overlap corresponds to the liquid crystal element 4013.

なお、第1の基板4001、第2の基板4006としては、ガラス、金属(代表的にはステンレス)、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。   Note that as the first substrate 4001 and the second substrate 4006, glass, metal (typically stainless steel), ceramics, or plastic can be used. As the plastic, an FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a polyester film, a polyester film, or an acrylic resin film can be used. A sheet having a structure in which an aluminum foil is sandwiched between PVF films or polyester films can also be used.

また4035は球状のスペーサであり、画素電極4030と対向電極4031との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られるスペーサを用いていても良い。   Reference numeral 4035 denotes a spherical spacer, which is provided to control the distance (cell gap) between the pixel electrode 4030 and the counter electrode 4031. Note that a spacer obtained by selectively etching the insulating film may be used.

また別途形成された信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004または画素部4002に与えられる各種信号及び電位は、引き回し配線4014、4015を介して、FPC4018から供給されている。   In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the signal line driver circuit 4003 which is formed separately, the scan line driver circuit 4004, or the pixel portion 4002 from an FPC 4018 through lead wirings 4014 and 4015.

本実施の形態では、接続端子4016が、液晶素子4013が有する画素電極4030と同じ導電膜から形成されている。また、引き回し配線4014、4015は、配線4041と同じ導電膜で形成されている。   In this embodiment, the connection terminal 4016 is formed using the same conductive film as the pixel electrode 4030 included in the liquid crystal element 4013. The lead wirings 4014 and 4015 are formed using the same conductive film as the wiring 4041.

接続端子4016は、FPC4018が有する端子と、異方性導電膜4019を介して電気的に接続されている。   The connection terminal 4016 is electrically connected to a terminal included in the FPC 4018 through an anisotropic conductive film 4019.

なお図示していないが、本実施の形態に示した液晶表示装置は配向膜、偏光板を有し、更にカラーフィルタや遮蔽膜を有していても良い。   Although not illustrated, the liquid crystal display device described in this embodiment includes an alignment film and a polarizing plate, and may further include a color filter and a shielding film.

また図25では、信号線駆動回路4003を別途形成し、第1の基板4001に実装している例を示しているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。   FIG. 25 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is formed separately and mounted on the first substrate 4001; however, this embodiment is not limited to this structure. The scan line driver circuit may be separately formed and then mounted, or only part of the signal line driver circuit or part of the scan line driver circuit may be separately formed and then mounted.

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と組み合わせて実施することが可能である。   This embodiment can be implemented in combination with any of the structures described in the other embodiments.

(実施の形態10)
次に、本発明の表示装置の一形態に相当する発光表示パネルの外観及び断面について、図26を用いて説明する。図26は、第1の基板上に形成された微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ及び発光素子を、第2の基板との間にシール材によって封止した、パネルの上面図であり、図26(B)は、図26(A)のA−A’における断面図に相当する。
(Embodiment 10)
Next, the appearance and cross section of a light-emitting display panel, which is one embodiment of the display device of the present invention, will be described with reference to FIGS. 26 is a top view of a panel in which a thin film transistor and a light-emitting element each using a microcrystalline semiconductor film formed over a first substrate are sealed with a sealant between the second substrate and FIG. FIG. 26B corresponds to a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

第1の基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004とを囲むようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、走査線駆動回路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、走査線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006とによって、充填材4007と共に密封されている。また第1の基板4001上のシール材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003が実装されている。なお本実施の形態では、多結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタを有する信号線駆動回路を、第1の基板4001に貼り合わせる例について説明するが、単結晶半導体を用いたトランジスタで信号線駆動回路を形成し、貼り合わせるようにしても良い。図26では、信号線駆動回路4003に含まれる、多結晶半導体膜で形成された薄膜トランジスタ4009を例示する。   A sealant 4005 is provided so as to surround the pixel portion 4002 provided over the first substrate 4001 and the scan line driver circuit 4004. A second substrate 4006 is provided over the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004. Therefore, the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004 are sealed together with the filler 4007 by the first substrate 4001, the sealant 4005, and the second substrate 4006. In addition, a signal line driver circuit 4003 formed using a polycrystalline semiconductor film is mounted over a separately prepared substrate in a region different from the region surrounded by the sealant 4005 over the first substrate 4001. Note that in this embodiment, an example in which a signal line driver circuit including a thin film transistor using a polycrystalline semiconductor film is attached to the first substrate 4001 is described; however, the signal line driver circuit is a transistor using a single crystal semiconductor. It may be formed and bonded. FIG. 26 illustrates a thin film transistor 4009 formed of a polycrystalline semiconductor film, which is included in the signal line driver circuit 4003.

また第1の基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004は、薄膜トランジスタを複数有しており、図26(B)では、画素部4002に含まれる薄膜トランジスタ4010とを例示している。なお本実施の形態では、薄膜トランジスタ4010が駆動用TFTであると仮定するが、薄膜トランジスタ4010は電流制御用TFTであっても良いし、消去用TFTであっても良い。薄膜トランジスタ4010は微結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタに相当する。   In addition, the pixel portion 4002 provided over the first substrate 4001 and the scan line driver circuit 4004 each include a plurality of thin film transistors. FIG. 26B illustrates a thin film transistor 4010 included in the pixel portion 4002. ing. Note that although the thin film transistor 4010 is assumed to be a driving TFT in this embodiment, the thin film transistor 4010 may be a current control TFT or an erasing TFT. The thin film transistor 4010 corresponds to a thin film transistor using a microcrystalline semiconductor film.

また4011は発光素子に相当し、発光素子4011が有する画素電極は、薄膜トランジスタ4010のソース電極またはドレイン電極と、配線4017を介して電気的に接続されている。そして本実施の形態では、発光素子4011の共通電極と透光性を有する導電性材料4012が電気的に接続されている。なお発光素子4011の構成は、本実施の形態に示した構成に限定されない。発光素子4011から取り出す光の方向や、薄膜トランジスタ4010の極性などに合わせて、発光素子4011の構成は適宜変えることができる。   4011 corresponds to a light-emitting element, and a pixel electrode included in the light-emitting element 4011 is electrically connected to a source electrode or a drain electrode of the thin film transistor 4010 through a wiring 4017. In this embodiment, the common electrode of the light-emitting element 4011 and the light-transmitting conductive material 4012 are electrically connected. Note that the structure of the light-emitting element 4011 is not limited to the structure described in this embodiment. The structure of the light-emitting element 4011 can be changed as appropriate depending on the direction of light extracted from the light-emitting element 4011, the polarity of the thin film transistor 4010, or the like.

また、別途形成された信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004または画素部4002に与えられる各種信号及び電位は、図26(B)に示す断面図では図示されていないが、引き回し配線4014及び4015を介して、FPC4018から供給されている。   In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the separately formed signal line driver circuit 4003 and the scan line driver circuit 4004 or the pixel portion 4002, although not shown in the cross-sectional view in FIG. And 4015 through the FPC 4018.

本実施の形態では、接続端子4016が、発光素子4011が有する画素電極と同じ導電膜から形成されている。また、引き回し配線4014、4015は、配線4017と同じ導電膜から形成されている。   In this embodiment, the connection terminal 4016 is formed using the same conductive film as the pixel electrode included in the light-emitting element 4011. The lead wirings 4014 and 4015 are formed of the same conductive film as the wiring 4017.

接続端子4016は、FPC4018が有する端子と、異方性導電膜4019を介して電気的に接続されている。   The connection terminal 4016 is electrically connected to a terminal included in the FPC 4018 through an anisotropic conductive film 4019.

発光素子4011からの光の取り出し方向に位置する基板には、第2の基板は透明でなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透光性を有する材料を用いる。   The second substrate must be transparent to the substrate located in the direction in which light is extracted from the light emitting element 4011. In that case, a light-transmitting material such as a glass plate, a plastic plate, a polyester film, or an acrylic film is used.

また、充填材4007としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。本実施の形態では充填材として窒素を用いた。   As the filler 4007, in addition to an inert gas such as nitrogen or argon, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin can be used. PVC (polyvinyl chloride), acrylic, polyimide, epoxy resin, silicon resin, PVB (Polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. In this embodiment, nitrogen is used as the filler.

また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。   If necessary, an optical film such as a polarizing plate, a circular polarizing plate (including an elliptical polarizing plate), a retardation plate (λ / 4 plate, λ / 2 plate), a color filter, or the like is provided on the light emitting element exit surface. You may provide suitably. Further, an antireflection film may be provided on the polarizing plate or the circularly polarizing plate. For example, anti-glare treatment can be performed that diffuses reflected light due to surface irregularities and reduces reflection.

なお、図26では、信号線駆動回路4003を別途形成し、第1の基板4001に実装している例を示しているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。   Note that although FIG. 26 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is formed separately and mounted on the first substrate 4001, this embodiment is not limited to this structure. The scan line driver circuit may be separately formed and then mounted, or only part of the signal line driver circuit or part of the scan line driver circuit may be separately formed and then mounted.

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と組み合わせて実施することが可能である。   This embodiment can be implemented in combination with any of the structures described in the other embodiments.

(実施の形態11)
本発明により得られる表示装置等によって、アクティブマトリクス型表示装置モジュールに用いることができる。即ち、それらを表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
(Embodiment 11)
The display device or the like obtained by the present invention can be used for an active matrix display device module. That is, the present invention can be implemented in all electronic devices in which they are incorporated in the display portion.

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図27に示す。   Such electronic devices include video cameras, digital cameras, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, projectors, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.), etc. Can be mentioned. An example of them is shown in FIG.

図27(A)はテレビジョン装置である。表示モジュールを、図27(A)に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。FPCまで取り付けられた表示パネルのことを表示モジュールとも呼ぶ。表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、テレビジョン装置を完成させることができる。   FIG. 27A illustrates a television device. As shown in FIG. 27A, the display module can be incorporated into a housing to complete the television device. A display panel attached to the FPC is also called a display module. A main screen 2003 is formed by the display module, and a speaker portion 2009, operation switches, and the like are provided as other accessory equipment. In this manner, a television device can be completed.

図27(A)に示すように、筐体2001に表示素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。   As shown in FIG. 27A, a display panel 2002 using a display element is incorporated in a housing 2001, and a general television broadcast is received by a receiver 2005 and wired or wirelessly via a modem 2004. By connecting to a communication network, information communication in one direction (from the sender to the receiver) or in both directions (between the sender and the receiver or between the receivers) can be performed. The television device can be operated by a switch incorporated in the housing or a separate remote controller 2006, and this remote controller is also provided with a display unit 2007 for displaying information to be output. Also good.

また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面2003を視野角の優れた液晶表示パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な発光表示パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面2003を発光表示パネルで形成し、サブ画面を発光表示パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。   In addition, the television device may have a configuration in which a sub screen 2008 is formed using the second display panel in addition to the main screen 2003 to display channels, volume, and the like. In this structure, the main screen 2003 may be formed using a liquid crystal display panel with an excellent viewing angle, and the sub screen may be formed using a light-emitting display panel that can display with low power consumption. In order to give priority to lower power consumption, the main screen 2003 may be formed using a light-emitting display panel, the sub screen may be formed using a light-emitting display panel, and the sub screen may be blinkable.

勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。   Of course, the present invention is not limited to a television device, but can be applied to various applications such as personal computer monitors, information display boards at railway stations and airports, and advertisement display boards on streets. can do.

図27(B)は携帯電話機2301の一例を示している。この携帯電話機2301は、表示部2302、操作部2303などを含んで構成されている。表示部2302においては、上記実施の形態で説明した表示装置を適用することで、量産性を高めることができる。 FIG. 27B illustrates an example of a mobile phone 2301. The cellular phone 2301 includes a display portion 2302, an operation portion 2303, and the like. In the display portion 2302, by applying the display device described in the above embodiment mode, mass productivity can be improved.

また、図27(C)に示す携帯型のコンピュータは、本体2401、表示部2402等を含んでいる。表示部2402に、上記実施の形態に示す表示装置を適用することにより、量産性を高めることができる。   A portable computer illustrated in FIG. 27C includes a main body 2401, a display portion 2402, and the like. By applying the display device described in any of the above embodiments to the display portion 2402, mass productivity can be improved.

図27(D)は卓上照明器具であり、照明部2501、傘2502、可変アーム2503、支柱2504、台2505、電源2506を含む。上記実施の形態10で説明した発光装置を照明部2501に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる。上記実施の形態に示す表示装置を適用することにより、量産性を高めることができ、安価な卓上照明器具を提供することができる。 FIG. 27D illustrates a table lamp, which includes a lighting unit 2501, an umbrella 2502, a variable arm 2503, a column 2504, a base 2505, and a power source 2506. The light-emitting device described in Embodiment Mode 10 is used for the lighting portion 2501. The lighting fixture includes a ceiling-fixed lighting fixture or a wall-mounted lighting fixture. By applying the display device described in any of the above embodiments, mass productivity can be increased and an inexpensive desk lamp can be provided.

クリーンルームの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of a clean room. クリーンルームの一例を示す上面図およびプラズマCVD装置の上面図。The top view which shows an example of a clean room, and the top view of a plasma CVD apparatus. 成膜装置の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the film-forming apparatus. 本発明の作製方法を説明する断面図である。It is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the present invention. 本発明の作製方法を説明する断面図である。It is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the present invention. 本発明の作製方法を説明する断面図である。It is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the present invention. 本発明の作製方法を説明する上面図である。FIG. 11 is a top view illustrating a manufacturing method of the present invention. 微結晶シリコン膜を形成する工程を説明するタイムチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time chart explaining the process of forming a microcrystal silicon film. 本発明の作製方法を説明する断面図である。It is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the present invention. 半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of a semiconductor device. 本発明に適用可能な多階調マスクを説明する図である。It is a figure explaining the multi-tone mask applicable to this invention. 本発明の作製工程の断面図を示す図。10A to 10C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the present invention. 本発明の作製工程の断面図を示す図。10A to 10C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the present invention. 本発明の作製工程の断面図を示す図。10A to 10C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the present invention. 本発明の作製工程の上面図を示す図。FIG. 6 is a top view of a manufacturing process of the present invention. 液晶表示装置の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の画素の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a pixel of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a liquid crystal display device. 発光装置の作製方法の一例を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a light-emitting device. 発光装置に適用可能な画素を説明する断面図である。It is a cross-sectional view illustrating a pixel applicable to a light-emitting device. 表示パネルを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining a display panel. 表示パネルを説明する上面図及び断面図である。4A and 4B are a top view and a cross-sectional view illustrating a display panel. 表示パネルを説明する上面図及び断面図である。4A and 4B are a top view and a cross-sectional view illustrating a display panel. 電子機器を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an electronic device.

符号の説明Explanation of symbols

11:画素部
12:駆動回路
23:微結晶半導体膜
50:基板
51:ゲート電極
52a、52b、52c:ゲート絶縁膜
53:微結晶半導体膜
54:バッファ層
55:一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜
56:レジストマスク
59:多階調マスク
61:微結晶半導体膜
62:バッファ層
63:一導電型を付与する不純物が添加された半導体膜
65a、65b、65c:導電膜
66:レジストマスク
71a、71b、71c:ソース電極及びドレイン電極
72:ソース領域及びドレイン領域
73:バッファ層
74:薄膜トランジスタ
76:絶縁膜
77:画素電極
80:レジストマスク
81:レジストマスク
82:平坦化膜
83:薄膜トランジスタ
84:薄膜トランジスタ
85a〜85c導電膜
87:バッファ層
86:レジストマスク
88:ソース領域及びドレイン領域
89a、89b、89c:導電膜
90:微結晶半導体膜
91:隔壁
92a、92b、92c:ソース電極及びドレイン電極
93:平坦化膜
94:画素電極
95:発光層
96:共通電極
97:保護膜
98:発光素子
101:第1のパーティション
102:第1エリア
103:プラズマCVD装置
104:第1のファンフィルタユニット
105:ガス供給ユニット
106:ロード室
107a〜107d:グレーチング床
108:排気ユニット
109:第2のパーティション
110:第2エリア
111:自動搬送装置
112:空調機
113:第2のファンフィルタユニット
11: Pixel portion 12: Drive circuit 23: Microcrystalline semiconductor film 50: Substrate 51: Gate electrodes 52a, 52b, 52c: Gate insulating film 53: Microcrystalline semiconductor film 54: Buffer layer 55: Impurities imparting one conductivity type Added semiconductor film 56: resist mask 59: multi-tone mask 61: microcrystalline semiconductor film 62: buffer layer 63: semiconductor films 65a, 65b, 65c to which an impurity imparting one conductivity type is added: conductive film 66: Resist masks 71a, 71b, 71c: source and drain electrodes 72: source and drain regions 73: buffer layer 74: thin film transistor 76: insulating film 77: pixel electrode 80: resist mask 81: resist mask 82: planarizing film 83: Thin film transistor 84: thin film transistors 85a to 85c conductive film 87: buffer layer 86: resist mass 88: Source and drain regions 89a, 89b, 89c: Conductive film 90: Microcrystalline semiconductor film 91: Partition walls 92a, 92b, 92c: Source and drain electrodes 93: Planarization film 94: Pixel electrode 95: Light emitting layer 96: Common electrode 97: protective film 98: light emitting element 101: first partition 102: first area 103: plasma CVD apparatus 104: first fan filter unit 105: gas supply unit 106: load chambers 107a to 107d: grating floor 108 : Exhaust unit 109: second partition 110: second area 111: automatic transfer device 112: air conditioner 113: second fan filter unit

Claims (12)

真空チャンバーを有する製造装置が配置され、且つ、第1のパーティションで囲まれた第1エリアと、
前記第1エリアに希ガスまたは水素ガスを供給して循環させるガス循環手段と、
前記第1エリアを囲み、且つ、第2のパーティションで囲まれた第2エリアと、
前記第2エリアに空気を供給して循環させる空調手段とを有するクリーンルーム。
A first area in which a manufacturing apparatus having a vacuum chamber is arranged and surrounded by a first partition;
A gas circulating means for supplying and circulating a rare gas or hydrogen gas to the first area;
A second area surrounding the first area and surrounded by a second partition;
A clean room having air conditioning means for supplying and circulating air to the second area.
請求項1において、前記第1エリアは、前記第1のパーティションで区分し、前記第1エリア内は、前記ガス循環手段により前記第2エリアよりも陽圧に調整するクリーンルーム。 2. The clean room according to claim 1, wherein the first area is divided by the first partition, and the first area is adjusted to be more positive than the second area by the gas circulation means. 請求項1または請求項2において、前記第2エリアは、前記第2のパーティションで区分し、前記第1エリア内は、前記空調手段により大気圧よりも陽圧に調整するクリーンルーム。 3. The clean room according to claim 1, wherein the second area is divided by the second partition, and the first area is adjusted to a positive pressure from an atmospheric pressure by the air conditioning means. 請求項1乃至3のいずれか一において、前記真空チャンバーを有する製造装置は、プラズマCVD装置を含むクリーンルーム。 4. The clean room according to claim 1, wherein the manufacturing apparatus having the vacuum chamber includes a plasma CVD apparatus. 請求項1乃至4のいずれか一において、前記第2エリア内には、基板を搭載した自動搬送装置が移動するクリーンルーム。 The clean room according to any one of claims 1 to 4, wherein an automatic transfer device on which a substrate is mounted moves in the second area. プラズマCVD装置を配置した第1エリアに希ガスまたは水素ガスを循環させ、
前記第1エリアを囲む第2エリアにファンフィルタユニットを通過させた大気を循環させ、
前記第2エリア内を移動する自動搬送装置により基板が前記プラズマCVD装置に搬送され、
前記プラズマCVD装置の真空チャンバー内に基板を設置し、
前記真空チャンバー内に材料ガスを導入してプラズマを発生させて前記基板上に半導体膜を形成する成膜方法。
Circulating rare gas or hydrogen gas in the first area where the plasma CVD apparatus is arranged,
Circulating the air that has passed through the fan filter unit to the second area surrounding the first area;
The substrate is transferred to the plasma CVD apparatus by an automatic transfer apparatus that moves in the second area,
A substrate is placed in a vacuum chamber of the plasma CVD apparatus,
A film forming method for forming a semiconductor film on the substrate by introducing a material gas into the vacuum chamber to generate plasma.
請求項6において、希ガスまたは水素ガスを循環させる前記第1エリアは、大気圧よりも圧力が高い陽圧であることを特徴とする成膜方法。 7. The film forming method according to claim 6, wherein the first area in which the rare gas or the hydrogen gas is circulated is a positive pressure whose pressure is higher than the atmospheric pressure. 請求項6または請求項7において、前記希ガスまたは前記水素ガスに含まれる酸素濃度および窒素濃度は30ppm以下であることを特徴とする成膜方法。 8. The film forming method according to claim 6, wherein the oxygen concentration and the nitrogen concentration contained in the rare gas or the hydrogen gas are 30 ppm or less. 請求項6乃至8のいずれか一において、前記材料ガスは、シランガスを含むことを特徴とする成膜方法。 The film forming method according to claim 6, wherein the material gas includes a silane gas. 請求項6乃至9のいずれか一において、前記半導体膜は微結晶半導体膜であることを特徴とする成膜方法。   10. The deposition method according to claim 6, wherein the semiconductor film is a microcrystalline semiconductor film. 絶縁表面を有する基板上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に絶縁膜を成膜し、
外気と真空チャンバー外壁との間に希ガスまたは水素ガスを循環させた第1エリアを真空チャンバー外壁に接して設け、
前記第1エリアを第1のパーティションで囲って真空チャンバーと第2エリアとを隔離し、さらに前記第2エリア及び前記第1エリアを第2のパーティションで囲って外気と第2エリアとを隔離し、前記真空チャンバー内に前記絶縁膜が設けられた基板を設置し、前記真空チャンバー内に材料ガスを導入してプラズマを発生させて前記絶縁膜上に微結晶半導体膜を形成し、
前記微結晶半導体膜上にバッファ層を成膜し、
前記微結晶半導体膜の成膜は、バッファ層との界面付近の第1領域を絶縁膜との界面付近の第2領域よりも成膜速度が速くなるように成膜条件を段階的または連続的に変化させる半導体装置の作製方法。
Forming a gate electrode over a substrate having an insulating surface;
Forming an insulating film on the gate electrode;
A first area in which a rare gas or hydrogen gas is circulated between the outside air and the outer wall of the vacuum chamber is provided in contact with the outer wall of the vacuum chamber,
The first area is enclosed by a first partition to isolate the vacuum chamber from the second area, and the second area and the first area are enclosed by a second partition to isolate the outside air from the second area. Installing a substrate provided with the insulating film in the vacuum chamber, introducing a material gas into the vacuum chamber to generate plasma, and forming a microcrystalline semiconductor film on the insulating film;
Forming a buffer layer on the microcrystalline semiconductor film;
In forming the microcrystalline semiconductor film, the film forming conditions are stepwise or continuous so that the first region near the interface with the buffer layer has a higher film forming speed than the second region near the interface with the insulating film. Of manufacturing a semiconductor device.
請求項11において、さらに、前記バッファ層上にn型不純物元素を含む半導体膜を成膜し、
前記n型不純物元素を含む半導体膜上にソース電極またはドレイン電極を形成し、
前記n型不純物元素を含む半導体膜をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域と重なる領域を残存させて前記バッファ層の一部をエッチングして除去する半導体装置の作製方法。
The semiconductor film containing an n-type impurity element is further formed on the buffer layer according to claim 11,
Forming a source electrode or a drain electrode on the semiconductor film containing the n-type impurity element;
Etching the semiconductor film containing the n-type impurity element to form a source region and a drain region;
A method for manufacturing a semiconductor device, in which a region overlapping with the source region and the drain region is left and a part of the buffer layer is removed by etching.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012117972A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-07 シャープ株式会社 Thin-film transistor, method for manufacturing same, and display device
JP2014060411A (en) * 2009-07-03 2014-04-03 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
WO2015045582A1 (en) * 2013-09-26 2015-04-02 村田機械株式会社 Purging device and purging method
WO2016013440A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing system and substrate processing apparatus
CN106548964A (en) * 2016-12-07 2017-03-29 广东申菱环境系统股份有限公司 Pollutant disposal system between a kind of conductor etching
WO2018003330A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 東京エレクトロン株式会社 Vacuum processing device, vacuum processing method, and storage medium
CN111477657A (en) * 2014-10-28 2020-07-31 株式会社半导体能源研究所 Function panel, method for manufacturing function panel, module, and data processing device
CN112639195A (en) * 2018-09-04 2021-04-09 Surfx技术有限责任公司 Apparatus and method for plasma processing of electronic materials
KR102374734B1 (en) * 2021-09-01 2022-03-14 임성연 Aseptic room construction method for mushroom cultivation and aseptic systme thereof
CN115584475A (en) * 2022-10-28 2023-01-10 富联科技(兰考)有限公司 Cleaning method of coating equipment and coating equipment

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0173923U (en) * 1987-11-04 1989-05-18
JPH04359731A (en) * 1991-06-07 1992-12-14 Mitsubishi Electric Corp Atmosphere making device
JPH05299314A (en) * 1992-04-24 1993-11-12 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device and its equipment
JPH08261535A (en) * 1995-03-23 1996-10-11 Sony Corp Dust removal apparatus, semiconductor processing apparatus, and vapor deposition apparatus
JPH10238833A (en) * 1997-02-25 1998-09-08 Mitsubishi Electric Corp Clean room
JPH1163604A (en) * 1997-08-12 1999-03-05 Tokyo Electron Ltd Treatment apparatus and method for controlling gas in treatment apparatus
JP2000257909A (en) * 1999-03-09 2000-09-22 Daikin Plant Kk Air conditioning facility
JP2002367896A (en) * 2001-06-11 2002-12-20 Ebara Corp Environmental chamber as well as apparatus and method for treating substrate
JP2007088432A (en) * 2005-08-23 2007-04-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Transistor and display device using the same, electronic equipment, and semiconductor device
JP2007150086A (en) * 2005-11-29 2007-06-14 Fujitsu Ltd Manufacturing method of semiconductor device
JP2007187668A (en) * 2007-01-15 2007-07-26 Shimadzu Corp Manufacturing method of radiation array sensor

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0173923U (en) * 1987-11-04 1989-05-18
JPH04359731A (en) * 1991-06-07 1992-12-14 Mitsubishi Electric Corp Atmosphere making device
JPH05299314A (en) * 1992-04-24 1993-11-12 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device and its equipment
JPH08261535A (en) * 1995-03-23 1996-10-11 Sony Corp Dust removal apparatus, semiconductor processing apparatus, and vapor deposition apparatus
JPH10238833A (en) * 1997-02-25 1998-09-08 Mitsubishi Electric Corp Clean room
JPH1163604A (en) * 1997-08-12 1999-03-05 Tokyo Electron Ltd Treatment apparatus and method for controlling gas in treatment apparatus
JP2000257909A (en) * 1999-03-09 2000-09-22 Daikin Plant Kk Air conditioning facility
JP2002367896A (en) * 2001-06-11 2002-12-20 Ebara Corp Environmental chamber as well as apparatus and method for treating substrate
JP2007088432A (en) * 2005-08-23 2007-04-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Transistor and display device using the same, electronic equipment, and semiconductor device
JP2007150086A (en) * 2005-11-29 2007-06-14 Fujitsu Ltd Manufacturing method of semiconductor device
JP2007187668A (en) * 2007-01-15 2007-07-26 Shimadzu Corp Manufacturing method of radiation array sensor

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10211231B2 (en) 2009-07-03 2019-02-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
JP2014060411A (en) * 2009-07-03 2014-04-03 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
US11978741B2 (en) 2009-07-03 2024-05-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
US9130046B2 (en) 2009-07-03 2015-09-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
US11257847B2 (en) 2009-07-03 2022-02-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
US12272698B2 (en) 2009-07-03 2025-04-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device comprising driver circuit
US10714503B2 (en) 2009-07-03 2020-07-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
US9812465B2 (en) 2009-07-03 2017-11-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
US9837441B2 (en) 2009-07-03 2017-12-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
US11637130B2 (en) 2009-07-03 2023-04-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including transistor and manufacturing method thereof
WO2012117972A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-07 シャープ株式会社 Thin-film transistor, method for manufacturing same, and display device
KR101807822B1 (en) 2013-09-26 2017-12-11 무라다기카이가부시끼가이샤 Purging device and purging method
TWI619192B (en) * 2013-09-26 2018-03-21 Murata Machinery Ltd Purge device and method
WO2015045582A1 (en) * 2013-09-26 2015-04-02 村田機械株式会社 Purging device and purging method
KR101906077B1 (en) * 2014-07-24 2018-11-30 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Substrate processing system and substrate processing apparatus
KR20170024008A (en) * 2014-07-24 2017-03-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Substrate processing system and substrate processing apparatus
JP2016025335A (en) * 2014-07-24 2016-02-08 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing system and substrate processing apparatus
WO2016013440A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing system and substrate processing apparatus
CN111477657A (en) * 2014-10-28 2020-07-31 株式会社半导体能源研究所 Function panel, method for manufacturing function panel, module, and data processing device
CN111477657B (en) * 2014-10-28 2024-03-05 株式会社半导体能源研究所 Functional panel, manufacturing method, module and data processing device of functional panel
US11818856B2 (en) 2014-10-28 2023-11-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Functional panel, method for manufacturing the same, module, data processing device
WO2018003330A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 東京エレクトロン株式会社 Vacuum processing device, vacuum processing method, and storage medium
CN106548964A (en) * 2016-12-07 2017-03-29 广东申菱环境系统股份有限公司 Pollutant disposal system between a kind of conductor etching
CN106548964B (en) * 2016-12-07 2023-08-22 广东申菱环境系统股份有限公司 Pollutant processing system between semiconductor etching
EP3847301A4 (en) * 2018-09-04 2022-05-04 Surfx Technologies LLC Device and method for plasma treatment of electronic materials
CN112639195A (en) * 2018-09-04 2021-04-09 Surfx技术有限责任公司 Apparatus and method for plasma processing of electronic materials
KR102374734B1 (en) * 2021-09-01 2022-03-14 임성연 Aseptic room construction method for mushroom cultivation and aseptic systme thereof
CN115584475A (en) * 2022-10-28 2023-01-10 富联科技(兰考)有限公司 Cleaning method of coating equipment and coating equipment
CN115584475B (en) * 2022-10-28 2024-06-07 富联科技(兰考)有限公司 Method for cleaning coating equipment and coating equipment

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