JP4112168B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示装置(液晶モジュールを搭載)に代表される装置およびその様な装置を部品として搭載した電子機器に関する。
【0002】
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。
【0003】
【従来の技術】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜(厚さ数〜数百nm程度)を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはICや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。
【0004】
従来より、画像表示装置として液晶表示装置が知られている。パッシブ型の液晶表示装置に比べ高精細な画像が得られることからアクティブマトリクス型の液晶表示装置が多く用いられるようになっている。アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。
【0005】
このようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置の用途は広がっており、画面サイズの大面積化とともに高精細化や高開口率化や高信頼性の要求が高まっている。また、同時に生産性の向上や低コスト化の要求も高まっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記TFTのゲート配線材料としてアルミニウムを用いてTFTを作製した場合、熱処理によってヒロックやウィスカー等の突起物の形成や、アルミニウム原子のチャネル形成領域への拡散により、TFTの動作不良やTFT特性の低下を引き起こしていた。そこで、熱処理に耐え得る金属材料、代表的には高い融点を有している金属元素を用いた場合、画面サイズが大面積化すると配線抵抗が高くなる等の問題が発生し、消費電力の増大等を引き起こしていた。
【0007】
そこで、本発明は、大画面化しても低消費電力を実現した半導体装置の構造およびその作製方法を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画素部のソース配線の表面をメッキ処理して配線の低抵抗化を図るものである。なお、本発明において、画素部のソース配線は、駆動回路部のソース配線とは異なる工程で作製する。また、端子部の電極においても同様にメッキ処理して低抵抗化を図る。
【0009】
本発明においては、メッキ処理する前の配線をゲート電極と同じ材料で形成し、その配線の表面をメッキ処理してソース配線を形成することが望ましい。また、メッキ処理する材料膜は、ゲート電極よりも電気抵抗が低いものを用いることが望ましい。従って、メッキ処理により画素部のソース配線は低抵抗な配線となる。
【0010】
また、駆動回路は、全てnチャネル型TFTからなるNMOS回路で形成し、画素部のTFTもnチャネル型TFTで形成する。
【0011】
また、nチャネル型TFTを組み合わせてNMOS回路を形成する場合、図10(A)に示したようにエンハンスメント型TFT同士で形成する場合(以下、EEMOS回路という)と、図10(B)に示したようにエンハンスメント型とデプレッション型とを組み合わせて形成する場合(以下、EDMOS回路という)がある。
【0012】
エンハンスメント型とデプレッション型とを作り分けるには、チャネル形成領域となる半導体に周期表の15族に属する元素(好ましくはリン)もしくは周期表の13族に属する元素(好ましくはボロン)を適宜、添加すればよい。
【0013】
また、表示面積が小型である表示装置において、nチャネル型TFTからなるNMOS回路で駆動回路を形成した場合、CMOS回路と比べて消費電力が大きくなってしまう。しかし、本発明は、表示面積が大型である場合に特に有効なものであり、表示面積が大型である据え置き型のモニターまたはテレビにおいて消費電力は問題にはならない。また、ゲート側の駆動回路を全てNMOS回路で形成する場合には問題ないが、ソース側の駆動回路に関しては全てNMOS回路で形成するよりも、一部を外付けのIC等で形成するほうが高速駆動可能となるため望ましい。
【0014】
本明細書で開示する発明の構成は、
絶縁表面上に形成された半導体層と、該半導体層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含むTFTを備えた半導体装置であって、前記ゲート電極と同じ材料からなる配線を囲んで表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線を有する第1のnチャネル型TFTを備えた画素部と、
第2のnチャネル型TFTと第3のnチャネル型TFTからなる回路とを備えた駆動回路と、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線を囲んで表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、を有することを特徴とする半導体装置である。
【0015】
また、前記低抵抗な材料膜は、Cu、Al、Au、Ag、またはこれらの合金を主成分とする材料膜であることを特徴としている。
【0016】
また、本明細書で開示する他の発明の構成は、
絶縁表面上に形成された半導体層と、該半導体層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含むTFTを備えた半導体装置であって、
メッキ処理されたソース配線を有する第1のnチャネル型TFTを備えた画素部と、
第2のnチャネル型TFTと第3のnチャネル型TFTからなる回路とを備えた駆動回路と、
メッキ処理された端子部と、を有することを特徴とする半導体装置である。
【0017】
また、前記端子部の表面と前記画素部のソース配線の表面は、Cu、Al、Au、Ag、またはこれらの合金を主成分とする材料からなる薄膜で覆われていることを特徴としている。
【0018】
また、上記各構成において、前記端子部と前記画素部のソース配線は同時、あるいは別々ににメッキ処理されたものであることを特徴としている。
【0019】
また、上記各構成において、前記メッキ処理されたソース配線は、ゲート電極と同じ工程で得られた配線をメッキ処理したものであることを特徴としている。
【0020】
また、上記各構成において、前記メッキ処理されたソース配線は、ゲート電極より低抵抗な材料からなる配線をメッキ処理したものであることを特徴としている。また、ゲート電極より低抵抗な材料からなる配線は、スパッタ法を用いて成膜した後パターニングを行って形成すればよいが、印刷法により形成してもよい。印刷法で形成する場合、マスク数を低減することができる。
【0021】
また、上記各構成において、前記第2のnチャネル型TFT及び前記第3のnチャネル型TFTでEEMOS回路またはEDMOS回路が形成されたことを特徴としている。
【0022】
また、上記各構成において、前記第1のnチャネル型TFTは、ゲート電極と、該ゲート電極と重なるチャネル形成領域とを有し、該チャネル形成領域の幅と前記ゲート電極の幅が同一であることを特徴としている。
【0023】
また、上記各構成において、前記第1のnチャネル型TFTは、テーパー部を有するゲート電極と、該ゲート電極と重なるチャネル形成領域と、該ゲート電極と一部重なる不純物領域とを有していることを特徴としている。また、前記第1のnチャネル型TFTは、3つのチャネル形成領域を有していることが望ましい。
【0024】
また、上記各構成において、前記駆動回路のnチャネル型TFTは、テーパー部を有するゲート電極と、該ゲート電極と重なるチャネル形成領域と、該ゲート電極と一部重なる不純物領域とを有していることを特徴としている。
【0025】
また、上記各構成において、前記nチャネル型TFTの不純物領域における不純物濃度は、少なくとも1×1017〜1×1018/cm3の範囲で濃度勾配を有する領域を含んでおり、チャネル形成領域からの距離が増大するとともに不純物濃度が増加することを特徴としている。
【0026】
また、上記各構成において、請求項1乃至15のいずれか一において、前記第1のnチャネル型TFTは、複数のチャネル形成領域を有していることが望ましい。
【0027】
また、本明細書で開示する他の発明の構成は、
絶縁表面上に形成された半導体層と、該半導体層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含むTFTを備えた半導体装置であって、前記ゲート電極と同じ材料からなる電極を囲んで少なくとも表面の一部が低抵抗な材料膜に覆われた端子部を有することを特徴とする半導体装置である。この低抵抗な材料膜は、前記ゲート電極の材料よりも電気抵抗が低いものである。
【0028】
また、本明細書で開示する他の発明の構成は、
絶縁表面上に形成された半導体層と、該半導体層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含むTFTを備えた半導体装置であって、前記ゲート電極と同じ材料からなる電極を囲んで少なくとも表面の一部が低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線を囲んで、前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた配線とを有することを特徴とする半導体装置。
【0029】
また、上記構成において、前記配線は、ソース配線であることを特徴としている。
【0030】
また、上記各構成に記載された半導体装置とは、透過型の液晶モジュール、あるいは、反射型の液晶モジュールであることを特徴としている。
【0031】
また、上記構造を実現するための発明の構成は、
絶縁表面上に駆動回路と画素部と端子部を備えた半導体装置の作製方法であって、
絶縁表面上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上に第1のゲート電極と、画素部のソース配線と、端子部の電極を形成する工程と、
前記第1のゲート電極をマスクとして前記半導体層にn型を付与する不純物元素を添加してn型の第1不純物領域を形成する工程と、
前記第1のゲート電極をエッチングしてテーパ−部を形成する工程と、
前記第1のゲート電極のテーパ−部を通過させて半導体層にn型を付与する不純物元素を添加してn型の第2不純物領域を形成する工程と、
前記画素部のソース配線及び前記端子部の表面にメッキを施す工程と、
前記画素部のソース配線及び前記端子部を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上にゲート配線、及び駆動回路のソース配線を形成する工程と、
を有する半導体装置の作製方法である。
【0032】
また、上記構造を実現するための他の発明の構成は、
絶縁表面上に駆動回路と画素部と端子部を備えた半導体装置の作製方法であって、
絶縁表面上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上に第1のゲート電極と、画素部のソース配線と、端子部の電極を形成する工程と、
前記第1のゲート電極をマスクとして前記半導体層にn型を付与する不純物元素を添加してn型の第1不純物領域を形成する工程と、
前記第1のゲート電極をエッチングしてテーパ−部を形成する工程と、
前記第1のゲート電極のテーパ−部を通過させて半導体層にn型を付与する不純物元素を添加してn型の第2不純物領域を形成する工程と、
前記画素部のソース配線の表面にメッキを施す工程と、
前記端子部の表面にメッキを施す工程と、
前記画素部のソース配線及び前記端子部を覆う第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上にゲート配線、及び駆動回路のソース配線を形成する工程と、
を有する半導体装置の作製方法である。
【0033】
また、上記各作製方法において、前記画素部のソース配線及び前記端子部は、Cu、Al、Au、Ag、またはこれらの合金を主成分とする材料からなることを特徴としている。
【0034】
また、上記各作製方法において、前記メッキを施す工程において、前記画素部のソース配線は、同電位となるように配線でつなげられていることを特徴としている。また、前記同電位となるようにつなげられた配線は、メッキ処理後にレーザー光(CO2レーザー等)で分断してもよいし、メッキ処理後に前記基板と同時に分断してもよい。
【0035】
また、nチャネル型TFTに代えて、pチャネル型TFTで全ての回路を形成してもよい。
【0036】
本明細書で開示する他の発明の構成は、
絶縁表面上に形成された半導体層と、該半導体層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含むTFTを備えた半導体装置であって、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線を囲んで表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線を有する第1のpチャネル型TFTを備えた画素部と、
第2のpチャネル型TFTと第3のpチャネル型TFTからなる回路とを備えた駆動回路と、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線を囲んで表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、を有することを特徴とする半導体装置である。
【0037】
本明細書で開示する他の発明の構成は、
絶縁表面上に形成された半導体層と、該半導体層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含むTFTを備えた半導体装置であって、
メッキ処理されたソース配線を有する第1のpチャネル型TFTを備えた画素部と、
第2のnチャネル型TFTと第3のpチャネル型TFTからなる回路とを備えた駆動回路と、
メッキ処理された端子部と、を有することを特徴とする半導体装置である。
【0038】
上記pチャネル型TFTを用いた場合、前記第2のpチャネル型TFT及び前記第3のpチャネル型TFTでEEMOS回路またはEDMOS回路を形成する。
【0039】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施形態について、以下に説明する。
【0040】
まず、基板上に下地絶縁膜を形成した後、第1のフォトリソグラフィ工程によって所望の形状の半導体層を形成する。
【0041】
次いで、半導体層を覆う絶縁膜(ゲート絶縁膜を含む)を形成する。絶縁膜上に第1の導電膜と第2の導電膜を積層形成する。これらの積層膜を第2のフォトリソグラフィ工程により第1のエッチング処理を行い、第1の導電層及び第2の導電層からなるゲート電極と、画素部のソース配線と、端子部の電極とを形成する。なお、本発明においては、先にゲート電極を形成した後、層間絶縁膜上にゲート配線を形成する。
【0042】
次いで、第2のフォトリソグラフィ工程で形成したレジストマスクをそのままの状態としたまま、半導体にn型を付与する不純物元素(リン等)を添加して自己整合的にn型の不純物領域(高濃度)を形成する。
【0043】
次いで、第2のフォトリソグラフィ工程で形成したレジストマスクをそのままの状態としたまま、エッチング条件を変えて第2のエッチング処理を行い、テーパー部を有する第1の導電層(第1の幅)と第2の導電層(第2の幅)を形成する。なお、第1の幅は第2の幅より大きく、ここでの第1の導電層と第2の導電層からなる電極がnチャネル型TFTのゲート電極(第1のゲート電極)となる。
【0044】
次いで、レジストマスクを除去した後、前記第2の導電層をマスクとし、前記第1導電層のテーパ−部を通過させて半導体層にn型を付与する不純物元素を添加する。ここで、第2の導電層の下方にはチャネル形成領域が形成され、第1の導電層の下方にはチャネル形成領域から離れるにつれて不純物濃度が徐々に増加する不純物領域(低濃度)を形成する。
【0045】
この後、画素部のTFTのオフ電流を低減するためにテーパー部を選択的に除去する。図17に示すマスクを重ねた状態でドライエッチング処理を行って画素部のゲート電極のテーパー部のみを除去すればよい。特に、テーパー部を選択的に除去しなくともよいが、除去しない場合は、図14に示したように、トリプルゲート構造としてオフ電流を低減することが望ましい。
【0046】
次いで、各半導体層に添加した不純物元素の活性化を行った後、メッキ処理(電解メッキ法)を行い、画素部のソース配線の表面と、端子部の電極の表面に金属膜を形成する。メッキ法は、メッキ法により形成しようとする金属イオンを含む水溶液中に直流電流を流し、陰極面に金属膜を形成する方法である。メッキされる金属としては、前記ゲート電極より低抵抗な材料、例えば銅、銀、金、クロム、鉄、ニッケル、白金、またはこれらの合金などを用いることができる。銅は電気抵抗が非常に低いため本発明のソース配線の表面を覆う金属膜に最適である。このように本発明では画素部のソース配線を低抵抗な金属材料で覆ったため、画素部の面積が大面積化しても十分に高速駆動させることができる。
【0047】
また、メッキ法において形成される金属膜の膜厚は電流密度と時間とを制御することにより実施者が適宜設定することができる。
【0048】
本発明においては、表面に形成された金属膜をも含めてソース配線と呼ぶ。
【0049】
次いで、層間絶縁膜の形成を行い、透明導電膜の形成を行う。次いで、透明導電膜を第3のフォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、画素電極を形成する。次いで、第4のフォトリソグラフィ工程によりコンタクトホールを形成する。ここでは不純物領域に達するコンタクトホールと、ゲート電極に達するコンタクトホールと、ソース配線に達するコンタクトホールとを形成する。
【0050】
次いで、低抵抗な金属材料からなる導電膜を形成し、第5のフォトリソグラフィ工程によりゲート配線、ソース配線と不純物領域とを接続する電極、及び画素電極と不純物領域とを接続する電極を形成する。本発明において、ゲート配線は層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通じて第1のゲート電極または第2のゲート電極と電気的に接続されている。また、ソース配線は、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通じて不純物領域(ソース領域)と電気的に接続されている。また、画素電極に接続する電極は、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通じて不純物領域(ドレイン領域)と電気的に接続されている。
【0051】
こうして、合計5回のフォトリソグラフィ工程、即ち、5枚のマスク数で画素TFT(nチャネル型TFT)を有する画素部と、図10(A)に示すようなEEMOS回路(nチャネル型TFT)を有する駆動回路とを備えた素子基板を形成することができる。なお、ここでは透過型の表示装置を作製する例を示したが画素電極に反射性の高い材料を用い、反射型の表示装置を作製することも可能である。反射型の表示装置を作製する場合は、ゲート配線と同時に形成することができるため、4枚のマスク数で素子基板を形成することができる。
【0052】
また、エンハンスメント型とデプレッション型とを組み合わせて図10(B)に示すようなEDMOS回路を形成する場合、導電膜を形成する前に予めマスクを形成して、チャネル形成領域となる半導体に周期表の15族に属する元素(好ましくはリン)もしくは周期表の13族に属する元素(好ましくはボロン)を選択的に添加すればよい。この場合には、6枚のマスク数で素子基板を形成することができる。
【0053】
また、ここではゲート電極と同時に画素部のソース配線、端子部の電極を作成した例を示したが、別々に形成してもよい。例えば、各半導体層に不純物元素を添加した後、ゲート電極を保護する絶縁膜を形成し、各半導体層に添加した不純物元素の活性化を行い、さらに絶縁膜上にフォトリソグラフィ工程により低抵抗な金属材料(代表的にはアルミニウム、銀、銅を主成分とする材料)からなる画素部のソース配線と、端子部の電極とを同時に形成してもよい。こうして得られた画素部のソース配線と端子部の電極とをメッキ処理する。また、マスク数を低減するために、印刷法により画素部のソース配線を形成してもよい。
【0054】
また、nチャネル型TFTに代えてpチャネル型TFTを用い、全ての駆動回路を全てpチャネル型TFTからなるPMOS回路で形成し、画素部のTFTもpチャネル型TFTで形成してもよい。
【0055】
以上の構成でなる本願発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【0056】
【実施例】
[実施例1]
ここでは、同一基板上に画素部(nチャネル型TFT)と、画素部の周辺に設ける駆動回路のNMOS回路を構成するTFT(nチャネル型TFTからなるEEMOS回路)を同時に作製する方法について図1〜図10を用いて説明する。
【0057】
まず、本実施例ではコーニング社の#7059ガラスや#1737ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板100を用いる。なお、基板100としては、透光性を有していれば特に限定されず、石英基板を用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【0058】
次いで、基板100上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜101を形成する。本実施例では下地膜101として2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜101の一層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜101aを10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成する。本実施例では、膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜101a(組成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)を形成した。次いで、下地膜101のニ層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH4及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜101bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚100nmの酸化窒化シリコン膜101b(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を形成した。
【0059】
次いで、下地膜上に半導体層102〜105を形成する。半導体層102〜105は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜した後、公知の結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層102〜105の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマCVD法を用い、55nmの非晶質シリコン膜を成膜した後、ニッケルを含む溶液を非晶質シリコン膜上に保持させた。この非晶質シリコン膜に脱水素化(500℃、1時間)を行った後、熱結晶化(550℃、4時間)を行い、さらに結晶化を改善するためのレーザーアニ―ル処理を行って結晶質シリコン膜を形成した。そして、この結晶質シリコン膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導体層102〜105を形成した。
【0060】
また、半導体層102〜105を形成した後、エンハンスメント型とデプレッション型とを作り分けるために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを適宜行ってもよい。
【0061】
また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いることができる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜400mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm2)とする。また、YAGレーザーを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜10kHzとし、レーザーエネルギー密度を300〜600mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を80〜98%として行えばよい。
【0062】
また、図16にレーザー照射の様子について簡略に示した。レーザー光源1101から出射されたレーザー光は、光学系1102及びミラー1103によって大型基板に照射する。なお、大型基板上の矢印はレーザー光の走査方向を示している。図16は、650×550mmの大型基板1105に多面取り、ここでは6個の12.1インチを形成する例を示した。
【0063】
次いで、半導体層102〜105を覆うゲート絶縁膜106を形成する。ゲート絶縁膜106はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0064】
次いで、図1(A)に示すように、ゲート絶縁膜106上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜107aと、膜厚100〜400nmの第2の導電膜107bとを積層形成する。本実施例では、膜厚30nmのTaN膜からなる第1の導電膜107aと、膜厚370nmのW膜からなる第2の導電膜107bを積層形成した。TaN膜はスパッタ法で形成し、Taのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、W膜は、Wのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、W膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のW(純度99.9999%または99.99%)のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現することができた。
【0065】
なお、本実施例では、第1の導電膜107aをTaN、第2の導電膜107bをWとしたが、特に限定されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、第1の導電膜をタンタル(Ta)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化チタン(TiN)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をAl膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をCu膜とする組み合わせとしてもよい。
【0066】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク108a〜112aを形成し、電極及び配線を形成するための第1のエッチング処理を行う。第1のエッチング処理では第1及び第2のエッチング条件で行う。本実施例では第1のエッチング条件として、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4などを代表とする塩素系ガスまたはCF4、SF6、NF3などを代表とするフッ素系ガス、またはO2を適宜用いることができる。ここでは、松下電器産業(株)製のICPを用いたドライエッチング装置(Model E645−□ICP)を用いた。基板側(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第1のエッチング条件によりW膜をエッチングして第1の導電層の端部をテーパー形状とする。第1のエッチング条件でのWに対するエッチング速度は200.39nm/min、TaNに対するエッチング速度は80.32nm/minであり、TaNに対するWの選択比は約2.5である。また、この第1のエッチング条件によって、Wのテーパー角は、約26°となる。
【0067】
この後、レジストからなるマスク108a〜112aを除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行った。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされる。第2のエッチング条件でのWに対するエッチング速度は58.97nm/min、TaNに対するエッチング速度は66.43nm/minである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【0068】
上記第1のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第2の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は15〜45°とすればよい。
【0069】
こうして、第1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の形状の導電層113〜117(第1の導電層113a〜117aと第2の導電層113b〜117b)を形成する。(図1(B))ここでのチャネル長方向における第1の導電層の幅は、上記実施の形態に示した第1の幅に相当する。図示しないが、ゲート絶縁膜となる絶縁膜106のうち、第1の形状の導電層113〜117で覆われない領域は10〜20nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【0070】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付与する不純物元素を添加する。(図1(C))ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1015/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとして行う。本実施例ではドーズ量を1.5×1015/cm2とし、加速電圧を80keVとして行った。n型を付与する不純物元素として15族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いるが、ここではリン(P)を用いた。この場合、導電層113〜116がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的にn型の不純物領域(高濃度)118〜121が形成される。不純物領域118〜121には1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加する。
【0071】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにSF6とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を24/12/24(sccm)とし、1.3Paの圧力でコイル型の電極に700WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを25秒行った。基板側(試料ステージ)にも10WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第2のエッチング処理でのWに対するエッチング速度は227.3nm/min、TaNに対するエッチング速度は32.1nm/minであり、TaNに対するWの選択比は7.1であり、絶縁膜106であるSiONに対するエッチング速度は33.7nm/minであり、TaNに対するWの選択比は6.83である。このようにエッチングガス用ガスにSF6を用いた場合、絶縁膜106との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。
【0072】
この第2のエッチング処理により第2の導電層(W)のテーパー角は70°となった。この第2のエッチング処理により第2の導電層122b〜126bを形成する。一方、第1の導電層は、ほとんどエッチングされず、第1の導電層122a〜126aを形成する。また、第2のエッチング処理によりレジストからなるマスク108a〜112aは、レジストからなるマスク108b〜112bに形状が変形する。(図1(D))図示しないが、実際には、第1の導電層の幅は、第2のエッチング処理前に比べて約0.15μm程度、即ち線幅全体で0.3μm程度後退する。また、ここでのチャネル長方向における第2の導電層の幅が実施の形態に示した第2の幅に相当する。
【0073】
なお、第1の導電層122aと第2の導電層122bとで形成された電極は、後の工程で形成されるNMOS回路のnチャネル型TFTのゲート電極となり、第1の導電層125aと第2の導電層125bとで形成された電極は、後の工程で形成される保持容量の一方の電極となる。
【0074】
また、上記第2のエッチング処理において、CF4とCl2とO2とをエッチングガスに用いることも可能である。その場合は、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行えばよい。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4とCl2とO2とを用いる場合のWに対するエッチング速度は124.62nm/min、TaNに対するエッチング速度は20.67nm/minであり、TaNに対するWの選択比は6.05である。従って、W膜が選択的にエッチングされる。また、この場合、絶縁膜106のうち、第1の形状の導電層122〜126で覆われない領域は50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【0075】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第2のドーピング処理を行って図2(A)の状態を得る。ドーピングは第2の導電層122b〜125bを不純物元素に対するマスクとして用い、第1の導電層におけるテーパー部下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。本実施例では、不純物元素としてP(リン)を用い、ドーピング条件をドーズ量1.5×1014/cm2、加速電圧90keV、イオン電流密度0.5μA/cm2、フォスフィン(PH3)5%水素希釈ガス、ガス流量30sccmにてプラズマドーピングを行った。こうして、第1の導電層と重なる不純物領域(低濃度)127〜136を自己整合的に形成する。この不純物領域127〜136へ添加されたリン(P)の濃度は、1×1017〜1×1019/cm3であり、且つ、第1の導電層におけるテーパー部の膜厚に従って濃度勾配を有している。なお、第1の導電層のテーパー部と重なる半導体層において、第1の導電層におけるテーパー部の端部から内側に向かって不純物濃度(P濃度)が次第に低くなっている。即ち、この第2のドーピング処理により濃度分布が形成される。また、不純物領域(高濃度)118〜121にも不純物元素がさらに添加され、不純物領域(高濃度)137〜145を形成する。
【0076】
なお、本実施例ではテーパ−部の幅(チャネル長方向の幅)は少なくとも0.5μm以上であることが好ましく、1.5μm〜2μmが限界である。従って、膜厚にも左右されるが濃度勾配を有する不純物領域(低濃度)のチャネル長方向の幅も1.5μm〜2μmが限界となる。また、ここでは、不純物領域(高濃度)と不純物領域(低濃度)とを別々なものとして図示しているが、実際は、明確な境界はなく、濃度勾配を有する領域が形成されている。また、同様にチャネル形成領域と不純物領域(低濃度)との明確な境界もない。
【0077】
次いで、後に画素部以外をマスク146で覆ったまま、第3のエッチング処理を行う。マスク146としては、金属板、ガラス板、セラミック板、セラミックガラス板を用いればよい。このマスク146の上面図を図17に示した。この第3のエッチング処理では、マスク146で重なっていない領域の第1の導電層のテーパー部を選択的にドライエッチングして、半導体層の不純物領域と重なる領域がなくなるようにする。第3のエッチング処理は、エッチングガスにWとの選択比が高いCl3を用い、ICPエッチング装置を用いて行う。本実施例では、Cl3のガス流量比を80(sccm)とし、1.2Paの圧力でコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを30秒行った。基板側(試料ステージ)にも50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第3のエッチングにより、第1の導電層124c、126cが形成される。(図2(B))
【0078】
本実施例では第3のエッチング処理を行う例を示したが、第3のエッチング処理を行う必要がなければ、特に行う必要はない。
【0079】
次いで、図2(D)に示すように、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。熱アニール法としては、酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃、代表的には500〜550℃で行えばよく、本実施例では550℃、4時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。
【0080】
また、図示しないが、この活性化処理により不純物元素が拡散してn型の不純物領域(低濃度)と不純物領域(高濃度)との境界がほとんどなくなる。
【0081】
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む不純物領域にゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するTFTはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【0082】
次いで、水素雰囲気中で熱処理を行って半導体層を水素化する。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を用いてもよい。
【0083】
また、活性化処理としてレーザーアニール法を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマレーザーやYAGレーザー等のレーザー光を照射することが望ましい。
【0084】
次いで、画素部のソース配線126の表面及び端子部の電極表面にメッキ処理を施す。図7(A)にメッキ処理行った直後の上面図を示し、図7(B)にその断面図を示す。図7中、400は端子部、401は外部端子と接続される電極を示している。また、図7は、簡略化のため、駆動回路部のTFTを一つ示し、画素部においてはソース配線126のみを示した。本実施例では、銅メッキ液(EEJA製:ミクロファブ Cu2200)を用いてメッキ処理を行った。また、このメッキの際、図12にその一例を示したように、メッキしようとする配線または電極は、同電位となるようにダミーパターンで繋がれている。後の工程で基板の分断時に互いの電極間を分断して分離する。また、ダミーパターンでショートリングを形成してもよい。
【0085】
次いで、画素のソース配線を覆う第1の層間絶縁膜155を形成する。第1の層間絶縁膜155としてはシリコンを主成分とする無機絶縁膜を用いればよい。
【0086】
次いで、第1の層間絶縁膜155上に有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜156を形成する。本実施例では膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜を形成した。
【0087】
次いで、第2の層間絶縁膜上に透明導電膜からなる画素電極147をフォトマスクを用いてパターニングした。画素電極147とする透明導電膜は、例えばITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等を用いればよい。
【0088】
次いで、フォトマスクを用いて第2絶縁膜を選択的にエッチングして、各不純物領域(137、138、149、150、151、153、144)に達するコンタクトホールと、画素部のソース配線126に達するコンタクトホールと、ゲート電極124に達するコンタクトホールと、電極125bに達するコンタクトホールを形成する。
【0089】
次いで、不純物領域(137、138、149、150)とそれぞれ電気的に接続する電極157〜160及び駆動回路のソース配線と、不純物領域144及び不純物領域153と電気的に接続する電極150、163と、ソース領域となる不純物領域151と画素部のソース配線126とを電気的に接続する電極(接続電極)161と、ゲート電極124と電気的に接続するゲート配線162と、電極125bと電気的に接続する容量配線169を形成する。
【0090】
また、画素電極147は、画素電極147と接して重なる電極163によって画素TFT206の不純物領域153と電気的に接続され、画素電極147と接して重なる電極150によって保持容量207の不純物領域144と電気的に接続される。
【0091】
また、本実施例では画素電極を形成した後に電極150、163を形成した例を示したが、コンタクトホールを形成し、電極を形成した後、その電極と重なるように透明導電膜からなる画素電極を形成してもよい。
【0092】
また、保持容量207の一方の電極として機能する不純物領域135、136、144、145には、それぞれn型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量207は、絶縁膜106を誘電体として、容量配線169と接続された電極125a、125bと、半導体層とで形成している。
【0093】
以上の様にして、nチャネル型TFT203及びnチャネル型TFT204からなるNMOS回路202を含む駆動回路201と、nチャネルTFTからなる画素TFT206及び保持容量207とを有する画素部205とを同一基板上に形成することができる。(図3(B))本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【0094】
なお、本実施例では、nチャネル型TFT203及びnチャネル型TFT204を用いて図10(A)に示すEEMOS回路を構成している。
【0095】
本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図5に示す。なお、図3(B)に対応する部分には同じ符号を用いている。図3(B)中の鎖線A−A’は図4中の鎖線A―A’で切断した断面図に対応している。また、図3(B)中の鎖線B−B’は図5中の鎖線B―B’で切断した断面図に対応している。また、図4は画素のソース配線126を形成した直後の上面図を示している。
【0096】
本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極147の端部をソース配線126と重なるように配置形成させている。
【0097】
また、本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を5枚とすることができた。
【0098】
こうして得られたアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図6を用いる。
【0099】
図3(B)の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図3(B)のアクティブマトリクス基板上に配向膜301を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜301を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【0100】
次いで、対向基板300を用意する。この対向基板には、着色層302、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜304を設けた。次いで、平坦化膜304上に透明導電膜からなる対向電極305を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜306を形成し、ラビング処理を施した。
【0101】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材307で貼り合わせる。シール材307にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料308を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料308には公知の液晶材料を用いれば良い。そして、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。ここでメッキ処理のために設けられたダミーパターンを分断する。
【0102】
図8(A)に分断後の上面図を示し、点線D−D’で切断した断面図を図8(B)に示す。図8中、400は端子部、401は外部端子と接続される電極を示している。また、図8は、簡略化のため、駆動回路部のTFTを一つ示し、画素部においてはソース配線126のみを示した。また、電極401は、配線157〜160と電気的に接続されている。端子部400においては、メッキ処理された電極401の一部が露呈し、ITOからなる透明導電膜404が形成されている状態となっている。
【0103】
さらに、公知の技術を用いて偏光板309等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いて端子部のうち露呈している部分にFPCを貼りつけた。図8(C)にFPC405の接着後の断面図を示した。
【0104】
こうして得られた液晶モジュールの構成を図9の上面図を用いて説明する。なお、図6と対応する部分には同じ符号を用いた。
【0105】
図9で示す上面図は、画素部、駆動回路、FPC(フレキシブルプリント配線板:Flexible Printed Circuit)311を貼り付ける外部入力端子309、外部入力端子と各回路の入力部までを接続する配線310などが形成されたアクティブマトリクス基板と、カラーフィルタなどが設けられた対向基板300とがシール材307を介して貼り合わされている。
【0106】
ゲート配線側駆動回路201aと重なるように対向基板側に遮光層303aが設けられ、ソース配線側駆動回路201bと重なるように対向基板側に遮光層403bが形成されている。また、画素部205上の対向基板側に設けられたカラーフィルタ302は遮光層と、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の着色層とが各画素に対応して設けられている。実際に表示する際には、赤色(R)の着色層、緑色(G)の着色層、青色(B)の着色層の3色でカラー表示を形成するが、これら各色の着色層の配列は任意なものとする。
【0107】
ここでは、カラー化を図るためにカラーフィルタ302を対向基板に設けているが特に限定されず、アクティブマトリクス基板を作製する際、アクティブマトリクス基板にカラーフィルタを形成してもよい。
【0108】
また、カラーフィルタにおいて隣り合う画素の間には遮光層303が設けられており、表示領域以外の箇所を遮光している。また、駆動回路を覆う領域にも遮光層を設けてもよい。駆動回路を覆う領域は、後に液晶表示装置を電子機器の表示部として組み込む際、カバーで覆うため、特に遮光層を設けない構成としてもよい。また、アクティブマトリクス基板を作製する際、アクティブマトリクス基板に遮光層を形成してもよい。
【0109】
また、外部入力端子にはベースフィルムと配線から成るFPC411が異方性導電性樹脂で貼り合わされている。さらに補強板で機械的強度を高めている。
【0110】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のICを用いてもよい。
【0111】
以上のようにして作製される液晶モジュールは各種電子機器の表示部として用いることができる。この液晶モジュールを組み込んで、バックライト310、導光板311を設け、カバー312で覆えば、図6に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバー312と液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよい。
【0112】
[実施例2]
実施例1に示すnチャネル型TFTは、チャネル形成領域となる半導体に周期表の15族に属する元素(好ましくはリン)もしくは周期表の13族に属する元素(好ましくはボロン)を添加することによりエンハンスメント型とデプレッション型とを作り分けることができる。
【0113】
また、nチャネル型TFTを組み合わせてNMOS回路を形成する場合、エンハンスメント型TFT同士で形成する場合(以下、EEMOS回路という)と、エンハンスメント型とデプレッション型とを組み合わせて形成する場合(以下、EDMOS回路という)がある。
【0114】
ここでEEMOS回路の例を図10(A)に、EDMOS回路の例を図10(B)に示す。図10(A)において、31、32はどちらもエンハンスメント型のnチャネル型TFT(以下、E型NTFTという)である。また、図10(B)において、33はE型NTFT、34はデプレッション型のnチャネル型TFT(以下、D型NTFTという)である。
【0115】
なお、図10(A)、(B)において、VDHは正の電圧が印加される電源線(正電源線)であり、VDLは負の電圧が印加される電源線(負電源線)である。負電源線は接地電位の電源線(接地電源線)としても良い。
【0116】
さらに、図8(A)に示したEEMOS回路もしくは図10(B)に示したEDMOS回路を用いてシフトレジスタを作製した例を図11に示す。図11において、40、41はフリップフロップ回路である。また、42、43はE型NTFTであり、E型NTFT42のゲートにはクロック信号(CL)が入力され、E型NTFT43のゲートには極性の反転したクロック信号(CLバー)が入力される。また、44で示される記号はインバータ回路であり、図11(B)に示すように、図10(A)に示したEEMOS回路もしくは図10(B)に示したEDMOS回路が用いられる。従って、表示装置の駆動回路を全てnチャネル型TFTで構成することも可能である。
【0117】
なお、本実施例は実施例1と自由に組み合わせることができる。
【0118】
[実施例3]
本発明は、画素部のソース配線を駆動回路のソース配線と異なる工程で形成することを特徴としている。本実施例では従来との相違点について図12を用い詳しく説明する。なお、図12において、簡略化のため画素部のソース配線91は3本、ゲート配線92は3本のみ示した。また、画素部のソース配線91は互いに平行な帯状でその間隔は画素ピッチに等しい。
【0119】
なお、図12はデジタル駆動を行うためのブロック構成である。本実施例では、ソース側駆動回路93、画素部94及びゲート側駆動回路95を有している。なお、本明細書中において、駆動回路とはソース側駆動回路およびゲート側駆動回路を含めた総称である。
【0120】
ソース側駆動回路93は、シフトレジスタ93a、ラッチ(A)93b、ラッチ(B)93c、D/Aコンバータ93d、バッファ93eを設けている。また、ゲート側駆動回路95は、シフトレジスタ95a、レベルシフタ95b、バッファ95cを設けている。また、必要であればラッチ(B)93cとD/Aコンバータ93dとの間にレベルシフタ回路を設けてもよい。
【0121】
また、本実施例において、図12に示すように、ソース側駆動回路93と画素部94の間にコンタクト部が存在している。これは、ソース側駆動回路のソース配線と画素部のソース配線91が異なるプロセスで形成されるためである。本発明では画素部のソース配線は、ゲート電極と同じ材料を用いた配線に対してメッキ処理を行って低抵抗な材料で覆うためにソース側駆動回路のソース配線とは異なるプロセスで形成している。
【0122】
また、メッキ処理を行うために画素部のソース配線は全て同電位となるように配線パターンで繋がれ、メッキ処理用の電極が設けられている。また、端子部も同様に配線パターンで繋がれて、メッキ処理用の電極が設けられている。図12では、メッキ処理用の電極を別々に設けたが、さらに配線パターンで接続して一つの電極で一度にメッキ処理してもよい。また、図12中の点線が基板の分断ラインとなっており、メッキ処理後に切断する箇所を示している。
【0123】
また、画素部94は複数の画素を含み、その複数の画素に各々TFT素子が設けられている。また、画素部94は、ゲート側駆動回路と接続しているゲート配線92が互いに平行に多数設けられている。また、端子部もゲート電極と同じ材料を用いた電極に対してメッキ処理を行って低抵抗な材料で覆うことが望ましい。
【0124】
なお、画素部94を挟んでゲート側駆動回路95の反対側にもゲート側駆動回路を設けても良い。
【0125】
また、アナログ駆動させる場合は、ラッチ回路の代わりにサンプリング回路を設ければよい。
【0126】
なお、本実施例は実施例1または実施例2と自由に組み合わせることができる。
【0127】
[実施例4]
実施例1ではテーパー部を選択的にエッチングする例を示したが、本実施例はエッチングしない例を示す。なお、画素部が異なるだけであるので図13では画素部のみを図示した。
【0128】
本実施例は、実施例1の図2(B)の第3のエッチング処理を行わない例である。図13(A)において、画素TFT709のゲート電極は、図13(A)と同様に透明導電膜からなる画素電極700を形成する。
【0129】
図13(A)は、実施例1とゲート電極の構造が異なっており、第1の導電層707、708はテーパー部を有している。従って、第1の導電層707は絶縁膜を挟んで不純物領域と重なっている。
【0130】
なお、テーパー部を有する第1の導電層707、708は、実施例1の第1の導電層124aに相当する。
【0131】
また、図13(B)は、トリプルゲート構造とした例である。図13(B)において、第1の導電層804は絶縁膜を挟んで不純物領域803、805と重なり、第1の導電層807は絶縁膜を挟んで不純物領域806、808と重なり、第1の導電層810は絶縁膜を挟んで不純物領域809、811と重なる。
【0132】
本実施例は、トリプルゲート構造としたことでオフ電流を低減することができた。また、ゲート電極の幅を細くする、例えば1.5μmとすることによってさらにオフ電流を低減してもよい。
【0133】
なお、本実施例は実施例1乃至3のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0134】
[実施例5]
実施例1では透過型の液晶表示装置に用いるアクティブマトリクス基板の作製例を示したが、本実施例は反射型の例を示す。なお、画素部が異なるだけであるので図14では画素部のみを図示した。
【0135】
基板としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板を用いることができる。さらに、本実施例は、反射型であるので特に限定されず、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものも用いることができる。
【0136】
図14は、実施例1に従って、メッキ処理してソース配線1401を得て、第2の層間絶縁膜を形成した後、フォトマスクを用いてパターニングし、コンタクトホールを形成し、各電極及びゲート配線、画素電極1406を形成した例である。画素電極1406は、不純物領域153と電気的に接続する。これらの電極及び画素電極1406の材料は、AlまたはAgを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性に優れた材料を用いる。なお、図14において、画素TFT1402は、ダブルゲート構造であり、ゲート電極1403、1404と絶縁膜を間に挟んで重なるチャネル形成領域を2つ有している。
【0137】
図14の構造を得る作製方法では、画素電極とゲート配線を同時に作製することができるので、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を4枚とすることができた。
【0138】
なお、本実施例は実施例2と自由に組み合わせることができる。
【0139】
[実施例6]
本実施例では、実施例1とは異なる工程でソース配線を形成する例を図15に示す。
【0140】
図15(A)は、画素部のソース配線903のメッキを行った後、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、端子部900のメッキを行う例である。
【0141】
まず、駆動回路部のゲート電極902と同一工程で端子部の電極901を形成する。この電極と同じ工程でソース配線903を形成する。まず、画素部のソース配線903だけを選択的にメッキ処理を行う。その後、層間絶縁膜を形成し、コンタクトホールを形成する。このコンタクトホールを形成する際に端子部900の電極901の一部が露呈するようにする。次いで、端子部の電極901の露呈した領域のみをメッキ処理してメッキ膜904を形成する。その後、引き出し配線やソース配線やドレイン配線を形成する。以降の工程は実施例1に従って図15(A)に示す構造を形成すればよい。
【0142】
ただし、半導体層に含まれる不純物元素の活性化はメッキ膜904の形成前に行うことが好ましい。
【0143】
また、実施例1と同様に、メッキの際、メッキしようとする配線または電極は、同電位となるようにダミーパターンで繋がれている。後の工程で基板の分断時に互いの電極間を分断して分離する。また、これらのダミーパターンでショートリングを形成してもよい。
【0144】
図15(B)は、図15(A)とは異なる工程でメッキを行う一例を示す。本実施例では、ゲート電極1002を形成すると同時にソース配線1003を形成しない例である。
【0145】
ゲート電極1002を保護する絶縁膜を形成した後、各半導体層に添加した不純物元素の活性化を行い、絶縁膜上にフォトリソグラフィ工程により低抵抗な金属材料(代表的にはアルミニウム、銀、銅を主成分とする材料)からなる画素部のソース配線1003と、端子部の電極1001とを同時に形成する。このように本発明では画素部のソース配線を低抵抗な金属材料で形成したため、画素部の面積が大面積化しても十分駆動させることができる。また、マスク数を低減するために、印刷法によりソース配線を形成してもよい。
【0146】
次いで、メッキ処理(電解メッキ法)を行い、画素部のソース配線1003の表面と、端子部の電極1001の表面に金属膜を形成する。以降の工程は実施例1に従って図15(B)に示す構造を形成すればよい。
【0147】
図15(C)は、図15(A)とは異なる工程でソース配線の形成を行う一例を示す。
【0148】
本実施例では、印刷法によりソース配線を形成する。画素のソース配線の位置精度を向上させるために導電層を設けた。
【0149】
本実施例では、ゲート電極と同じ工程で、導電層905a、905bを形成した。次いで、ゲート電極を絶縁膜で覆うことなく不純物元素の活性化を行った。活性化としては、例えば、不活性雰囲気中、減圧下で熱アニールを行うことによって、導電層の酸化による高抵抗化を抑えた。次いで、導電層の間を埋めるように、印刷法を用いてソース配線を形成した。また、ソース配線に沿って導電層を設けることによって印刷法(スクリーン印刷)で発生しやすい断線を防ぐことができる。以降の工程は実施例1に従って図15(C)に示す構造を形成すればよい。
【0150】
スクリーン印刷は、例えば金属粒子(Ag、Al等)を混ぜたペースト(希釈剤)またはインクを所望のパターンの開口を有する版をマスクとして、上記開口部からペーストを被印刷体である基板上に形成し、その後、熱焼成を行うことで所望のパターンの配線を形成するものである。このような印刷法は比較的安価であり、大面積に対応することが可能であるため本発明には適している。
【0151】
また、スクリーン印刷法に代えて回転するドラムを用いる凸版印刷法、凹版印刷法、および各種オフセット印刷法を本発明に適用することは可能である。
【0152】
以上のように様々な方法で画素部のソース配線を形成することができる。
【0153】
なお、本実施例は実施例1乃至5のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0154】
[実施例7]
本実施例では、トリプルゲート構造とした場合において、画素の上面図の一例を図18に示す。
【0155】
図18中、1201は半導体層、1202はゲート電極、1203は容量電極、1204はソース配線、1205はゲート配線、1206は容量電極と接続された容量配線、1207は半導体層とソース配線とを接続する電極、1209は画素電極、1208は半導体層と画素電極とを接続する電極である。
【0156】
本実施例において、半導体層1201を覆う絶縁膜上に同一工程でゲート電極1202と容量電極1203を形成する。ソース配線1204はこれらの電極と同じ工程または別の工程で形成する。本実施例では、半導体層の不純物元素の添加やその活性化処理の後、別の工程でゲート絶縁膜上に形成し、表面にメッキ処理を行って配線の低抵抗化を図った。また、本実施例において、ゲート電極1202、容量電極1203、ソース配線1204を覆う層間絶縁膜上にゲート配線1205、容量配線1206、電極1207、1208を同一工程で形成する。また、層間絶縁膜上に形成された透明導電膜からなる画素電極1209と一部接して重ねて電極1208が設けられている。また、図18に示したように上面から見て、電極1208は、電極1207との間に容量配線1206が配置されている。
【0157】
ゲート電極1202はゲート絶縁膜を間に挟んで半導体層1201と3箇所で重なっており、トリプルゲート構造となっている。ゲート電極近傍の断面図は、図14とほぼ同一であるのでここでは説明を省略する。
【0158】
図14では、画素部の容量を画素TFTとは異なる半導体層で形成した例であったが、図18では、画素TFTの半導体層の一部で容量を形成している。また、容量を稼ぐために絶縁膜の厚さを80nm程度にまで薄くしてもよい。
【0159】
本実施例は、トリプルゲート構造としたことでオフ電流を低減することができた。また、ゲート電極1202の幅を細くする、例えば1.5μmとすることによってさらにオフ電流を低減してもよい。
【0160】
なお、本実施例は実施例1乃至6のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0161】
[実施例8]
本実施例では、実施例1における熱処理として、PPTA(Plural Pulse Thermal Annealing)を用いた例を示す。
【0162】
PPTAとは、光源(ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、キセノンランプ等)による加熱と、処理室内への冷媒(窒素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等)の循環による冷却のサイクルを複数回繰り返し行う熱処理である。光源の一回あたりの発光時間は0.1〜60秒、好ましくは0.1〜20秒であり、光を複数回照射する。なお、光源はその電源と制御回路により、半導体膜の保持期間が0.5〜5秒となるようにパルス状に点灯させる。
【0163】
PPTAにより、実際の加熱時間を短縮して半導体膜に選択的に吸収される光を片面側または両面側に設けられた光源から照射することにより、基板自体はそれほど加熱されることなく、半導体膜のみを選択的に加熱(昇温速度100〜200℃/秒)する。また、基板の温度上昇を抑えるために冷媒で周囲から冷却(降温速度50〜150℃/秒)する。
【0164】
実施例1における熱処理のうち、活性化に用いた例を以下に示す。
【0165】
図2(C)に示す絶縁膜154を形成した後、PPTAにより活性化を行う。パルス光はタングステンハロゲンランプを光源として基板の片面側または両面側から照射する。このとき、タングステンハロゲンランプの点滅に同期してHeの流量を増減させ、半導体膜を選択的に加熱する。
【0166】
このPPTAにより不純物元素が活性化するとともに、半導体層に含まれる結晶化に用いた金属元素をチャネル形成領域から不純物領域にゲッタリングすることができる。なお、不純物領域には、リンだけでなく、p型を付与する不純物元素が添加されているとより効果的である。従って、第1のドーピングの後、p型を付与するボロンを添加する工程を追加することが好ましい。また、PPTAの処理室を13.3Pa以下の減圧状態として、酸化や汚染を防止してもよい。
【0167】
なお、本実施例は実施例1乃至7のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0168】
[実施例9]
本発明を実施して形成された駆動回路や画素部は様々なモジュール(アクティブマトリクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ELモジュール、アクティブマトリクス型EC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。
【0169】
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19、図20に示す。
【0170】
図19(A)はパーソナルコンピュータであり、本体2001、画像入力部2002、表示部2003、キーボード2004等を含む。本発明を表示部2003に適用することができる。
【0171】
図19(B)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示部2205等を含む。本発明は表示部2205に適用できる。
【0172】
図19(C)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体2401、表示部2402、スピーカ部2403、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部2402に適用することができる。
【0173】
図20(A)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006等を含む。本発明は表示部3002、3003に適用することができる。
【0174】
図20(B)はディスプレイであり、本体3101、支持台3102、表示部3103等を含む。本発明は対角が10〜50インチの表示部3103に適用することができる。
【0175】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜8のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【0176】
【発明の効果】
本発明によりアクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、画素部の面積が大きくなり大画面化しても良好な表示を実現することができる。画素部のソース配線の抵抗を大幅に低下させたため、例えば、対角40インチや対角50インチの大画面にも本発明は対応しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 AM−LCDの作製工程を示す図。
【図2】 AM−LCDの作製工程を示す図。
【図3】 AM−LCDの作製工程を示す図。
【図4】 画素の上面図を示す図。
【図5】 画素の上面図を示す図。
【図6】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面構造を示す図。
【図7】 端子部を示す図。
【図8】 端子部を示す図。
【図9】 液晶モジュールの外観を示す図。
【図10】 NMOS回路の構成を示す図。
【図11】 シフトレジスタの構成を示す図。
【図12】 上面図を示す図。
【図13】 画素部の断面を示す図。
【図14】 画素部の断面を示す図。
【図15】 端子部を示す図。
【図16】 レーザー照射の様子を示す簡略図。
【図17】 マスク146を示す図。
【図18】 画素の上面図を示す図。
【図19】 電子機器の一例を示す図。
【図20】 電子機器の一例を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a circuit formed of a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) and a manufacturing method thereof. For example, the present invention relates to a device represented by a liquid crystal display device (mounted with a liquid crystal module) and an electronic device mounted with such a device as a component.
[0002]
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.
[0003]
[Prior art]
In recent years, a technique for forming a thin film transistor (TFT) using a semiconductor thin film (having a thickness of about several to several hundred nm) formed on a substrate having an insulating surface has attracted attention. Thin film transistors are widely applied to electronic devices such as ICs and electro-optical devices, and development of switching devices for image display devices is urgently required.
[0004]
Conventionally, a liquid crystal display device is known as an image display device. Active matrix liquid crystal display devices are often used because high-definition images can be obtained compared to passive liquid crystal display devices. In an active matrix liquid crystal display device, a display pattern is formed on a screen by driving pixel electrodes arranged in a matrix. Specifically, by applying a voltage between the selected pixel electrode and the counter electrode corresponding to the pixel electrode, optical modulation of the liquid crystal layer disposed between the pixel electrode and the counter electrode is performed. The optical modulation is recognized by the observer as a display pattern.
[0005]
Applications of such active matrix liquid crystal display devices are expanding, and demands for higher definition, higher aperture ratio, and higher reliability are increasing as the screen size increases. At the same time, demands for improved productivity and lower costs are increasing.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when a TFT is manufactured using aluminum as the gate wiring material of the TFT, TFT malfunction and TFT characteristics are caused by the formation of protrusions such as hillocks and whiskers by heat treatment and diffusion of aluminum atoms into the channel formation region. Was causing a decline. Therefore, when using a metal material that can withstand heat treatment, typically a metal element having a high melting point, problems such as increased wiring resistance occur when the screen size is increased, resulting in increased power consumption. And so on.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a structure of a semiconductor device that realizes low power consumption even when the screen is enlarged and a manufacturing method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the surface of the source wiring of the pixel portion is plated to reduce the resistance of the wiring. Note that in the present invention, the source wiring of the pixel portion is manufactured in a different process from the source wiring of the driver circuit portion. Similarly, the electrode of the terminal portion is plated to reduce the resistance.
[0009]
In the present invention, it is desirable that the wiring before plating is formed of the same material as the gate electrode, and the surface of the wiring is plated to form the source wiring. Further, it is desirable to use a material film having a lower electrical resistance than the gate electrode as the material film to be plated. Therefore, the source wiring of the pixel portion becomes a low resistance wiring by the plating process.
[0010]
Further, the driver circuit is all formed by an NMOS circuit made of an n-channel TFT, and the TFT in the pixel portion is also formed by an n-channel TFT.
[0011]
In addition, when an n-channel TFT is combined to form an NMOS circuit, as shown in FIG. 10A, an enhancement TFT is formed (hereinafter referred to as an EEMOS circuit), and as shown in FIG. 10B. In some cases, the enhancement type and the depression type are combined (hereinafter referred to as an EDMOS circuit).
[0012]
In order to make an enhancement type and a depletion type separately, an element belonging to group 15 of the periodic table (preferably phosphorus) or an element belonging to group 13 of the periodic table (preferably boron) is appropriately added to the semiconductor that will be the channel formation region. do it.
[0013]
Further, in a display device with a small display area, when a driving circuit is formed with an NMOS circuit made of an n-channel TFT, power consumption is larger than that of a CMOS circuit. However, the present invention is particularly effective when the display area is large, and power consumption is not a problem in a stationary monitor or television having a large display area. In addition, there is no problem when all the gate side drive circuits are formed with NMOS circuits, but it is faster to form part of the source side drive circuits with external ICs than with all NMOS circuits. This is desirable because it can be driven.
[0014]
The configuration of the invention disclosed in this specification is as follows.
A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film, wherein the gate electrode A pixel portion including a first n-channel TFT having a source wiring that surrounds a wiring made of the same material and whose surface is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode;
A drive circuit comprising a circuit comprising a second n-channel TFT and a third n-channel TFT;
A semiconductor device comprising: a terminal portion surrounding a wiring made of the same material as the gate electrode and having a surface covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode.
[0015]
The low-resistance material film is a material film mainly composed of Cu, Al, Au, Ag, or an alloy thereof.
[0016]
In addition, the configuration of another invention disclosed in this specification is as follows:
A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion including a first n-channel TFT having a plated source wiring;
A drive circuit comprising a circuit comprising a second n-channel TFT and a third n-channel TFT;
And a plated terminal portion.
[0017]
The surface of the terminal portion and the surface of the source wiring of the pixel portion are covered with a thin film made of a material mainly composed of Cu, Al, Au, Ag, or an alloy thereof.
[0018]
In each of the above structures, the source wiring of the terminal portion and the pixel portion is plated at the same time or separately.
[0019]
In each of the above structures, the plated source wiring is obtained by plating a wiring obtained in the same process as the gate electrode.
[0020]
Further, in each of the above structures, the plated source wiring is obtained by plating a wiring made of a material having a lower resistance than the gate electrode. A wiring made of a material having a lower resistance than the gate electrode may be formed by patterning after forming a film using a sputtering method, but may be formed by a printing method. In the case of forming by a printing method, the number of masks can be reduced.
[0021]
In each of the above structures, an EEMOS circuit or an EDMOS circuit is formed by the second n-channel TFT and the third n-channel TFT.
[0022]
In each of the above structures, the first n-channel TFT includes a gate electrode and a channel formation region overlapping with the gate electrode, and the width of the channel formation region and the width of the gate electrode are the same. It is characterized by that.
[0023]
In each of the above structures, the first n-channel TFT includes a gate electrode having a tapered portion, a channel formation region overlapping with the gate electrode, and an impurity region partially overlapping with the gate electrode. It is characterized by that. The first n-channel TFT preferably has three channel formation regions.
[0024]
In each of the above structures, the n-channel TFT of the driver circuit includes a gate electrode having a tapered portion, a channel formation region overlapping with the gate electrode, and an impurity region partially overlapping with the gate electrode. It is characterized by that.
[0025]
In each of the above structures, the impurity concentration in the impurity region of the n-channel TFT is at least 1 × 10 6. 17 ~ 1x10 18 / Cm Three In this range, a region having a concentration gradient is included, and the impurity concentration increases as the distance from the channel formation region increases.
[0026]
In each of the above structures, it is preferable that the first n-channel TFT according to any one of
[0027]
In addition, the configuration of another invention disclosed in this specification is as follows:
A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film, wherein the gate electrode A semiconductor device having a terminal portion surrounding an electrode made of the same material and having at least a part of the surface covered with a low-resistance material film. This low resistance material film has a lower electrical resistance than the material of the gate electrode.
[0028]
In addition, the configuration of another invention disclosed in this specification is as follows:
A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film, wherein the gate electrode A terminal part that surrounds an electrode made of the same material and at least a part of the surface of which is covered with a low-resistance material film;
A semiconductor device comprising: a wiring that surrounds a wiring made of the same material as the gate electrode and is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode.
[0029]
In the above structure, the wiring is a source wiring.
[0030]
Further, the semiconductor device described in each of the above structures is a transmissive liquid crystal module or a reflective liquid crystal module.
[0031]
The configuration of the invention for realizing the above structure is as follows.
A method for manufacturing a semiconductor device including a driver circuit, a pixel portion, and a terminal portion on an insulating surface,
Forming a semiconductor layer on the insulating surface;
Forming a first insulating film on the semiconductor layer;
Forming a first gate electrode, a source wiring of a pixel portion, and an electrode of a terminal portion on the first insulating film;
Adding an impurity element imparting n-type to the semiconductor layer using the first gate electrode as a mask to form an n-type first impurity region;
Etching the first gate electrode to form a tapered portion;
Adding an impurity element imparting n-type to the semiconductor layer through the tapered portion of the first gate electrode to form an n-type second impurity region;
Plating the source wiring of the pixel portion and the surface of the terminal portion;
Forming a second insulating film covering the source wiring and the terminal portion of the pixel portion;
Forming a gate wiring and a source wiring of a driving circuit on the second insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device having
[0032]
Further, the configuration of another invention for realizing the above structure is as follows:
A method for manufacturing a semiconductor device including a driver circuit, a pixel portion, and a terminal portion on an insulating surface,
Forming a semiconductor layer on the insulating surface;
Forming a first insulating film on the semiconductor layer;
Forming a first gate electrode, a source wiring of a pixel portion, and an electrode of a terminal portion on the first insulating film;
Adding an impurity element imparting n-type to the semiconductor layer using the first gate electrode as a mask to form an n-type first impurity region;
Etching the first gate electrode to form a tapered portion;
Forming an n-type second impurity region by adding an impurity element imparting n-type to the semiconductor layer through the tapered portion of the first gate electrode;
Plating the surface of the source wiring of the pixel portion;
Plating the surface of the terminal portion;
Forming a second insulating film covering the source wiring and the terminal portion of the pixel portion;
Forming a gate wiring and a source wiring of a driving circuit on the second insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device having
[0033]
In each of the above manufacturing methods, the source wiring and the terminal portion of the pixel portion are made of a material whose main component is Cu, Al, Au, Ag, or an alloy thereof.
[0034]
In each of the above manufacturing methods, in the step of performing plating, the source wiring of the pixel portion is connected by wiring so as to have the same potential. In addition, the wiring connected so as to have the same electric potential is a laser beam (CO 2 May be divided by a laser or the like, or may be divided at the same time as the substrate after plating.
[0035]
Further, instead of the n-channel TFT, all circuits may be formed by p-channel TFTs.
[0036]
Other aspects of the invention disclosed in this specification are:
A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion including a first p-channel TFT having a source wiring that surrounds a wiring made of the same material as the gate electrode and whose surface is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode;
A drive circuit comprising a circuit comprising a second p-channel TFT and a third p-channel TFT;
A semiconductor device comprising: a terminal portion surrounding a wiring made of the same material as the gate electrode and having a surface covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode.
[0037]
Other aspects of the invention disclosed in this specification are:
A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion having a first p-channel TFT having a plated source wiring;
A drive circuit comprising a circuit comprising a second n-channel TFT and a third p-channel TFT;
And a plated terminal portion.
[0038]
When the p-channel TFT is used, an EEMOS circuit or an EDMOS circuit is formed by the second p-channel TFT and the third p-channel TFT.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0040]
First, a base insulating film is formed over a substrate, and then a semiconductor layer having a desired shape is formed by a first photolithography process.
[0041]
Next, an insulating film (including a gate insulating film) is formed to cover the semiconductor layer. A first conductive film and a second conductive film are stacked over the insulating film. These stacked films are subjected to a first etching process by a second photolithography process, and a gate electrode including the first conductive layer and the second conductive layer, a source wiring of the pixel portion, and an electrode of the terminal portion are formed. Form. In the present invention, after the gate electrode is formed first, the gate wiring is formed on the interlayer insulating film.
[0042]
Next, an n-type impurity region (high concentration) is formed in a self-aligned manner by adding an impurity element imparting n-type to the semiconductor (phosphorus or the like) while keeping the resist mask formed in the second photolithography process as it is. ).
[0043]
Next, while the resist mask formed in the second photolithography step is left as it is, a second etching process is performed by changing etching conditions, and a first conductive layer (first width) having a tapered portion is formed. A second conductive layer (second width) is formed. Note that the first width is larger than the second width, and the electrode formed of the first conductive layer and the second conductive layer here becomes a gate electrode (first gate electrode) of the n-channel TFT.
[0044]
Next, after removing the resist mask, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer through the tapered portion of the first conductive layer using the second conductive layer as a mask. Here, a channel formation region is formed below the second conductive layer, and an impurity region (low concentration) in which the impurity concentration gradually increases as the distance from the channel formation region is formed below the first conductive layer. .
[0045]
Thereafter, the tapered portion is selectively removed in order to reduce the off current of the TFT in the pixel portion. Only the tapered portion of the gate electrode of the pixel portion may be removed by performing dry etching with the mask shown in FIG. In particular, it is not necessary to selectively remove the tapered portion. However, if it is not removed, it is desirable to reduce the off current as a triple gate structure as shown in FIG.
[0046]
Next, after the impurity element added to each semiconductor layer is activated, a plating process (electrolytic plating method) is performed to form a metal film on the surface of the source wiring in the pixel portion and the surface of the electrode in the terminal portion. The plating method is a method in which a direct current is passed through an aqueous solution containing metal ions to be formed by plating to form a metal film on the cathode surface. As the metal to be plated, a material having a lower resistance than the gate electrode, such as copper, silver, gold, chromium, iron, nickel, platinum, or an alloy thereof can be used. Since copper has a very low electric resistance, it is optimal for a metal film covering the surface of the source wiring of the present invention. Thus, in the present invention, since the source wiring of the pixel portion is covered with a low-resistance metal material, it can be driven at a sufficiently high speed even if the area of the pixel portion is increased.
[0047]
Further, the thickness of the metal film formed in the plating method can be appropriately set by the practitioner by controlling the current density and time.
[0048]
In the present invention, the metal film formed on the surface is also referred to as source wiring.
[0049]
Next, an interlayer insulating film is formed, and a transparent conductive film is formed. Next, the transparent conductive film is patterned by a third photolithography method to form pixel electrodes. Next, a contact hole is formed by a fourth photolithography process. Here, a contact hole reaching the impurity region, a contact hole reaching the gate electrode, and a contact hole reaching the source wiring are formed.
[0050]
Next, a conductive film made of a low-resistance metal material is formed, and an electrode that connects the gate wiring, the source wiring, and the impurity region, and an electrode that connects the pixel electrode and the impurity region are formed by a fifth photolithography step. . In the present invention, the gate wiring is electrically connected to the first gate electrode or the second gate electrode through a contact hole provided in the interlayer insulating film. The source wiring is electrically connected to the impurity region (source region) through a contact hole provided in the interlayer insulating film. An electrode connected to the pixel electrode is electrically connected to the impurity region (drain region) through a contact hole provided in the interlayer insulating film.
[0051]
Thus, a total of five photolithography steps, that is, a pixel portion having pixel TFTs (n-channel TFTs) with five masks and an EEMOS circuit (n-channel TFT) as shown in FIG. An element substrate including the driving circuit can be formed. Note that although an example in which a transmissive display device is manufactured is shown here, a reflective display device can also be manufactured by using a highly reflective material for a pixel electrode. In the case of manufacturing a reflective display device, an element substrate can be formed with four masks because it can be formed at the same time as a gate wiring.
[0052]
In the case of forming an EDMOS circuit as shown in FIG. 10B by combining the enhancement type and the depletion type, a mask is formed in advance before forming the conductive film, and a periodic table is formed on the semiconductor to be a channel formation region. An element belonging to Group 15 (preferably phosphorus) or an element belonging to Group 13 of the periodic table (preferably boron) may be selectively added. In this case, the element substrate can be formed with six masks.
[0053]
Although an example in which the source wiring of the pixel portion and the electrode of the terminal portion are formed simultaneously with the gate electrode is shown here, they may be formed separately. For example, after an impurity element is added to each semiconductor layer, an insulating film that protects the gate electrode is formed, the impurity element added to each semiconductor layer is activated, and a low resistance is formed on the insulating film by a photolithography process. You may form simultaneously the source wiring of the pixel part which consists of metal materials (typically material which has aluminum, silver, and copper as a main component), and the electrode of a terminal part. The source wiring of the pixel portion and the electrode of the terminal portion thus obtained are plated. In order to reduce the number of masks, the source wiring of the pixel portion may be formed by a printing method.
[0054]
Alternatively, a p-channel TFT may be used in place of the n-channel TFT, all the driver circuits may be formed by PMOS circuits made of p-channel TFTs, and the TFTs in the pixel portion may also be formed by p-channel TFTs.
[0055]
The present invention having the above-described configuration will be described in more detail with the following examples.
[0056]
【Example】
[Example 1]
Here, a method of simultaneously manufacturing a pixel portion (n-channel TFT) and a TFT (EEMOS circuit including an n-channel TFT) constituting an NMOS circuit of a driver circuit provided around the pixel portion on the same substrate is shown in FIG. Description will be made with reference to FIG.
[0057]
First, in this embodiment, a
[0058]
Next, a
[0059]
Next, semiconductor layers 102 to 105 are formed over the base film. The semiconductor layers 102 to 105 are formed by forming a semiconductor film having an amorphous structure by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like), and then a known crystallization treatment (laser crystallization method, heat A crystalline semiconductor film obtained by performing a crystallization method or a thermal crystallization method using a catalyst such as nickel) is formed by patterning into a desired shape. The semiconductor layers 102 to 105 are formed to have a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm). There is no limitation on the material of the crystalline semiconductor film, but it is preferably formed of silicon or a silicon germanium alloy. In this example, a 55 nm amorphous silicon film was formed by plasma CVD, and then a solution containing nickel was held on the amorphous silicon film. This amorphous silicon film is dehydrogenated (500 ° C., 1 hour), then thermally crystallized (550 ° C., 4 hours), and then laser annealing treatment is performed to improve crystallization. Thus, a crystalline silicon film was formed. Then, the semiconductor layers 102 to 105 were formed by patterning the crystalline silicon film using a photolithography method.
[0060]
In addition, after forming the semiconductor layers 102 to 105, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) may be appropriately doped in order to make an enhancement type and a depletion type separately.
[0061]
When a crystalline semiconductor film is formed by laser crystallization, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, YVO Four A laser can be used. When these lasers are used, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly collected by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. Crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 30 Hz and the laser energy density is 100 to 400 mJ / cm. 2 (Typically 200-300mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is 1 to 10 kHz, and the laser energy density is 300 to 600 mJ / cm. 2 (Typically 350-500mJ / cm 2 ) Then, when the laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, the superposition ratio (overlap ratio) of the linear laser light at this time is 80 to 98%. Good.
[0062]
Further, FIG. 16 shows a simplified state of laser irradiation. Laser light emitted from the
[0063]
Next, a
[0064]
Next, as illustrated in FIG. 1A, a first
[0065]
In this embodiment, the first
[0066]
Next, resist
[0067]
Thereafter, the resist
[0068]
In the first etching process, the shape of the mask made of resist is made suitable, and the end portions of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. It becomes. The angle of the tapered portion may be 15 to 45 °.
[0069]
Thus, the first shape conductive layers 113 to 117 (the first conductive layers 113 a to 117 a and the second conductive layers 113 b to 117 b) composed of the first conductive layer and the second conductive layer by the first etching treatment. Form. (FIG. 1B) The width of the first conductive layer in the channel length direction here corresponds to the first width shown in the above embodiment mode. Although not shown, in the insulating
[0070]
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask, and an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer. (FIG. 1C) The doping process may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 5x10 15 /cm 2 The acceleration voltage is set to 60 to 100 keV. In this embodiment, the dose is 1.5 × 10 15 /cm 2 The acceleration voltage was 80 keV. As an impurity element imparting n-type, an element belonging to Group 15, typically phosphorus (P) or arsenic (As), is used here, but phosphorus (P) is used. In this case, the conductive layers 113 to 116 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and n-type impurity regions (high concentration) 118 to 121 are formed in a self-aligning manner.
[0071]
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask. Here, SF is used as the etching gas. 6 And Cl 2 And O 2 The gas flow ratio is 24/12/24 (sccm), and 700 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.3 Pa to generate plasma and perform etching. 25 seconds. 10 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. In the second etching process, the etching rate with respect to W is 227.3 nm / min, the etching rate with respect to TaN is 32.1 nm / min, the selection ratio of W with respect to TaN is 7.1, and the insulating
[0072]
By this second etching process, the taper angle of the second conductive layer (W) became 70 °. The second
[0073]
Note that an electrode formed using the first
[0074]
In the second etching process, CF Four And Cl 2 And O 2 Can also be used as an etching gas. In that case, if each gas flow rate ratio is 25/25/10 (sccm), 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and perform etching. Good. 20 W of RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. CF Four And Cl 2 And O 2 When W is used, the etching rate with respect to W is 124.62 nm / min, the etching rate with respect to TaN is 20.67 nm / min, and the selection ratio of W with respect to TaN is 6.05. Therefore, the W film is selectively etched. In this case, a region of the insulating
[0075]
Next, after removing the resist mask, a second doping process is performed to obtain the state of FIG. Doping is performed using the second
[0076]
In the present embodiment, the width of the taper portion (width in the channel length direction) is preferably at least 0.5 μm, and the limit is 1.5 μm to 2 μm. Therefore, the width of the impurity region having a concentration gradient (low concentration) in the channel length direction is also limited to 1.5 μm to 2 μm although it depends on the film thickness. Here, the impurity region (high concentration) and the impurity region (low concentration) are illustrated as being separate, but actually there is no clear boundary and a region having a concentration gradient is formed. Similarly, there is no clear boundary between the channel formation region and the impurity region (low concentration).
[0077]
Next, a third etching process is performed with the portions other than the pixel portion covered with the
[0078]
In this embodiment, an example in which the third etching process is performed has been described. However, if the third etching process is not necessary, it is not particularly necessary.
[0079]
Next, as shown in FIG. 2D, a step of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation process is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. As the thermal annealing method, it may be performed at 400 to 700 ° C., typically 500 to 550 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. The activation treatment was performed by heat treatment. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.
[0080]
Although not shown, the impurity element is diffused by this activation treatment, and the boundary between the n-type impurity region (low concentration) and the impurity region (high concentration) is almost eliminated.
[0081]
In this embodiment, at the same time as the activation treatment, nickel used as a catalyst during crystallization is gettered to an impurity region containing high-concentration phosphorus, and nickel in a semiconductor layer mainly serving as a channel formation region The concentration is reduced. A TFT having a channel formation region manufactured in this manner has a low off-current value and good crystallinity, so that high field-effect mobility can be obtained and good characteristics can be achieved.
[0082]
Next, heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere to hydrogenate the semiconductor layer. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be used.
[0083]
In the case where a laser annealing method is used as the activation treatment, it is desirable to irradiate a laser beam such as an excimer laser or a YAG laser after performing the hydrogenation.
[0084]
Next, the surface of the
[0085]
Next, a first
[0086]
Next, a second
[0087]
Next, the
[0088]
Next, the second insulating film is selectively etched using a photomask to form contact holes reaching the impurity regions (137, 138, 149, 150, 151, 153, and 144) and the
[0089]
Next,
[0090]
The
[0091]
In this embodiment, the
[0092]
An impurity element imparting n-type conductivity is added to each of the
[0093]
As described above, the driving circuit 201 including the
[0094]
Note that in this embodiment, the n-
[0095]
A top view of a pixel portion of an active matrix substrate manufactured in this embodiment is shown in FIG. Note that the same reference numerals are used for portions corresponding to those in FIG. A chain line AA ′ in FIG. 3B corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line AA ′ in FIG. Further, a chain line BB ′ in FIG. 3B corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line BB ′ in FIG. FIG. 4 shows a top view immediately after forming the
[0096]
In the pixel structure of this embodiment, the end portion of the
[0097]
Further, according to the steps shown in this example, the number of photomasks necessary for manufacturing the active matrix substrate could be five.
[0098]
A process for manufacturing an active matrix liquid crystal display device from the active matrix substrate thus obtained will be described below. FIG. 6 is used for the description.
[0099]
After obtaining the active matrix substrate in the state of FIG. 3B, an
[0100]
Next, the
[0101]
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed and the counter substrate are attached to each other with a
[0102]
FIG. 8A shows a top view after division, and FIG. 8B shows a cross-sectional view cut along a dotted line DD ′. In FIG. 8, reference numeral 400 denotes a terminal portion, and 401 denotes an electrode connected to an external terminal. Further, FIG. 8 shows one TFT of the driver circuit portion for simplification, and only the
[0103]
Further, a
[0104]
The structure of the liquid crystal module thus obtained will be described with reference to the top view of FIG. In addition, the same code | symbol was used for the part corresponding to FIG.
[0105]
The top view shown in FIG. 9 is a pixel portion, a drive circuit, an
[0106]
A
[0107]
Here, the
[0108]
In addition, a light-shielding layer 303 is provided between adjacent pixels in the color filter, and shields light other than the display area. Further, a light shielding layer may be provided also in a region covering the driver circuit. The area that covers the drive circuit is not particularly provided with a light-blocking layer because it is covered with a cover when the liquid crystal display device is incorporated later as a display portion of an electronic device. Further, when the active matrix substrate is manufactured, a light shielding layer may be formed on the active matrix substrate.
[0109]
Further, an FPC 411 composed of a base film and wiring is bonded to the external input terminal with an anisotropic conductive resin. Furthermore, the mechanical strength is increased by the reinforcing plate.
[0110]
Although an example in which all the drive circuits are formed on the substrate is shown here, several ICs may be used as part of the drive circuit.
[0111]
The liquid crystal module manufactured as described above can be used as a display portion of various electronic devices. When this liquid crystal module is incorporated, a
[0112]
[Example 2]
The n-channel TFT shown in Example 1 is obtained by adding an element belonging to Group 15 of the periodic table (preferably phosphorus) or an element belonging to Group 13 of the periodic table (preferably boron) to the semiconductor serving as a channel formation region. The enhancement type and the depression type can be created separately.
[0113]
When an NMOS circuit is formed by combining n-channel TFTs, an enhancement type TFT is formed (hereinafter referred to as an EEMOS circuit), and an enhancement type and a depression type are combined (hereinafter referred to as an EDMOS circuit). Called).
[0114]
Here, FIG. 10A shows an example of an EEMOS circuit, and FIG. 10B shows an example of an EDMOS circuit. In FIG. 10A, reference numerals 31 and 32 denote enhancement type n-channel TFTs (hereinafter referred to as E-type NTFTs). In FIG. 10B, 33 is an E-type NTFT, and 34 is a depletion type n-channel TFT (hereinafter referred to as a D-type NTFT).
[0115]
In FIGS. 10A and 10B, VDH is a power supply line to which a positive voltage is applied (positive power supply line), and VDL is a power supply line to which a negative voltage is applied (negative power supply line). . The negative power source line may be a ground potential power source line (ground power source line).
[0116]
Further, FIG. 11 shows an example in which a shift register is manufactured using the EEMOS circuit shown in FIG. 8A or the EDMOS circuit shown in FIG. In FIG. 11,
[0117]
Note that this embodiment can be freely combined with
[0118]
[Example 3]
The present invention is characterized in that the source wiring of the pixel portion is formed in a process different from the source wiring of the driver circuit. In this embodiment, differences from the prior art will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 12, for simplification, only three source wirings 91 and three gate wirings 92 are shown in the pixel portion. In addition, the source wiring 91 of the pixel portion is a strip shape parallel to each other, and the interval is equal to the pixel pitch.
[0119]
FIG. 12 shows a block configuration for performing digital driving. In this embodiment, a source side driver circuit 93, a pixel portion 94, and a gate
[0120]
The source side driving circuit 93 includes a shift register 93a, a latch (A) 93b, a latch (B) 93c, a D / A converter 93d, and a buffer 93e. The gate
[0121]
In this embodiment, as shown in FIG. 12, a contact portion exists between the source side driving circuit 93 and the pixel portion 94. This is because the source wiring of the source side driver circuit and the source wiring 91 of the pixel portion are formed by different processes. In the present invention, the source wiring of the pixel portion is formed by a process different from the source wiring of the source side driver circuit in order to perform plating on the wiring using the same material as the gate electrode and cover it with a low resistance material. Yes.
[0122]
Further, in order to perform the plating process, all the source wirings of the pixel portion are connected by a wiring pattern so as to have the same potential, and an electrode for the plating process is provided. Similarly, the terminal portions are connected by a wiring pattern, and electrodes for plating are provided. In FIG. 12, electrodes for plating are separately provided. However, they may be further connected by a wiring pattern and plated at one time. Moreover, the dotted line in FIG. 12 is a parting line of the substrate, and indicates a part to be cut after the plating process.
[0123]
The pixel portion 94 includes a plurality of pixels, and each of the plurality of pixels is provided with a TFT element. The pixel portion 94 is provided with a large number of gate wirings 92 connected to the gate side driving circuit in parallel with each other. In addition, it is desirable that the terminal portion is covered with a low resistance material by plating the electrode using the same material as the gate electrode.
[0124]
Note that a gate side driver circuit may be provided on the opposite side of the gate
[0125]
In the case of analog driving, a sampling circuit may be provided instead of the latch circuit.
[0126]
Note that this embodiment can be freely combined with
[0127]
[Example 4]
In the first embodiment, an example in which the tapered portion is selectively etched is shown, but this embodiment shows an example in which etching is not performed. Since only the pixel portion is different, only the pixel portion is shown in FIG.
[0128]
This embodiment is an example in which the third etching process of FIG. In FIG. 13A, a
[0129]
In FIG. 13A, the structure of the gate electrode is different from that in
[0130]
Note that the first
[0131]
FIG. 13B shows an example of a triple gate structure. In FIG. 13B, the first
[0132]
In this example, off current can be reduced by adopting a triple gate structure. Further, the off-current may be further reduced by reducing the width of the gate electrode, for example, 1.5 μm.
[0133]
Note that this embodiment can be freely combined with any one of
[0134]
[Example 5]
In Example 1, an example of manufacturing an active matrix substrate used for a transmissive liquid crystal display device is shown, but this example shows a reflective type. Since only the pixel portion is different, only the pixel portion is shown in FIG.
[0135]
As the substrate, a glass substrate, a quartz substrate, or a plastic substrate can be used. Furthermore, since this embodiment is a reflection type, it is not particularly limited, and a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate on which an insulating film is formed can also be used.
[0136]
In FIG. 14, according to the first embodiment, a plating process is performed to obtain a source wiring 1401, a second interlayer insulating film is formed, and then patterned using a photomask to form a contact hole, and each electrode and gate wiring This is an example in which a pixel electrode 1406 is formed. The pixel electrode 1406 is electrically connected to the
[0137]
In the manufacturing method for obtaining the structure of FIG. 14, since the pixel electrode and the gate wiring can be manufactured at the same time, the number of photomasks necessary for manufacturing the active matrix substrate can be four.
[0138]
Note that this embodiment can be freely combined with
[0139]
[Example 6]
In this embodiment, an example in which source wiring is formed in a process different from that in
[0140]
FIG. 15A illustrates an example in which the
[0141]
First, the
[0142]
However, the activation of the impurity element contained in the semiconductor layer is preferably performed before the
[0143]
Similarly to the first embodiment, when plating, wirings or electrodes to be plated are connected by a dummy pattern so as to have the same potential. In a later step, the electrodes are separated from each other when the substrate is divided. Moreover, you may form a short ring with these dummy patterns.
[0144]
FIG. 15B illustrates an example in which plating is performed in a step different from that in FIG. In this embodiment, the
[0145]
After forming an insulating film for protecting the
[0146]
Next, a plating process (electrolytic plating method) is performed to form a metal film on the surface of the
[0147]
FIG. 15C illustrates an example of forming a source wiring in a step different from that in FIG.
[0148]
In this embodiment, the source wiring is formed by a printing method. In order to improve the positional accuracy of the source wiring of the pixel, a conductive layer was provided.
[0149]
In this example, the conductive layers 905a and 905b were formed in the same process as the gate electrode. Next, the impurity element was activated without covering the gate electrode with the insulating film. As activation, for example, thermal annealing is performed under reduced pressure in an inert atmosphere, thereby suppressing increase in resistance due to oxidation of the conductive layer. Next, a source wiring was formed using a printing method so as to fill the gap between the conductive layers. Further, by providing a conductive layer along the source wiring, it is possible to prevent disconnection that is likely to occur in the printing method (screen printing). In the subsequent steps, the structure shown in FIG.
[0150]
In screen printing, for example, a paste (diluent) mixed with metal particles (Ag, Al, etc.) or ink is used as a mask with a plate having an opening of a desired pattern as a mask. Then, a desired pattern of wiring is formed by performing thermal firing. Such a printing method is relatively inexpensive and suitable for the present invention because it can cope with a large area.
[0151]
In addition, a relief printing method using a rotating drum, an intaglio printing method, and various offset printing methods can be applied to the present invention instead of the screen printing method.
[0152]
As described above, the source wiring of the pixel portion can be formed by various methods.
[0153]
Note that this embodiment can be freely combined with any one of
[0154]
[Example 7]
In this embodiment, FIG. 18 shows an example of a top view of a pixel in the case of a triple gate structure.
[0155]
In FIG. 18, 1201 is a semiconductor layer, 1202 is a gate electrode, 1203 is a capacitor electrode, 1204 is a source wire, 1205 is a gate wire, 1206 is a capacitor wire connected to the capacitor electrode, and 1207 is a connection between the semiconductor layer and the source wire. 1209 is a pixel electrode, and 1208 is an electrode connecting the semiconductor layer and the pixel electrode.
[0156]
In this embodiment, the gate electrode 1202 and the capacitor electrode 1203 are formed in the same step over the insulating film covering the semiconductor layer 1201. The source wiring 1204 is formed in the same process as these electrodes or in a different process. In this embodiment, after the impurity element of the semiconductor layer is added and the activation process is performed, it is formed on the gate insulating film in a separate process, and the surface is plated to reduce the resistance of the wiring. In this embodiment, the gate wiring 1205, the capacitor wiring 1206, and the electrodes 1207, 1208 are formed in the same process on the interlayer insulating film that covers the gate electrode 1202, the capacitor electrode 1203, and the source wiring 1204. In addition, an electrode 1208 is provided to partially overlap and overlap with a pixel electrode 1209 made of a transparent conductive film formed on the interlayer insulating film. As shown in FIG. 18, the capacitor 1206 is disposed between the electrode 1208 and the electrode 1207 when viewed from above.
[0157]
The gate electrode 1202 overlaps with the semiconductor layer 1201 at three positions with a gate insulating film interposed therebetween, and has a triple gate structure. A cross-sectional view in the vicinity of the gate electrode is substantially the same as FIG.
[0158]
FIG. 14 shows an example in which the capacitor of the pixel portion is formed of a semiconductor layer different from that of the pixel TFT. However, in FIG. 18, the capacitor is formed of a part of the semiconductor layer of the pixel TFT. In order to increase the capacity, the thickness of the insulating film may be reduced to about 80 nm.
[0159]
In this example, off current can be reduced by adopting a triple gate structure. Further, the off current may be further reduced by reducing the width of the gate electrode 1202, for example, 1.5 μm.
[0160]
Note that this embodiment can be freely combined with any one of
[0161]
[Example 8]
In this embodiment, an example in which PPTA (Plural Pulse Thermal Annealing) is used as the heat treatment in
[0162]
PPTA means heating by a light source (halogen lamp, metal halide lamp, high-pressure mercury lamp, high-pressure sodium lamp, xenon lamp, etc.) and cooling by circulation of a refrigerant (nitrogen, helium, argon, krypton, xenon, etc.) into the processing chamber. This is a heat treatment in which the cycle is repeated a plurality of times. The light emission time per time of the light source is 0.1 to 60 seconds, preferably 0.1 to 20 seconds, and the light is irradiated a plurality of times. Note that the light source is lit in a pulsed manner by the power source and the control circuit so that the holding period of the semiconductor film is 0.5 to 5 seconds.
[0163]
By irradiating light that is selectively absorbed by the semiconductor film by PPTA from a light source provided on one side or both sides of the semiconductor film, the substrate itself is not heated so much. Is selectively heated (temperature increase rate: 100 to 200 ° C./second). Moreover, in order to suppress the temperature rise of a board | substrate, it cools from the periphery with a refrigerant | coolant (temperature fall rate 50-150 degree-C / sec).
[0164]
The example used for activation among the heat processing in Example 1 is shown below.
[0165]
After the insulating film 154 shown in FIG. 2C is formed, activation is performed with PPTA. Pulse light is irradiated from one side or both sides of the substrate using a tungsten halogen lamp as a light source. At this time, the flow rate of He is increased or decreased in synchronization with the blinking of the tungsten halogen lamp, and the semiconductor film is selectively heated.
[0166]
The PPTA activates the impurity element, and the metal element used for crystallization included in the semiconductor layer can be gettered from the channel formation region to the impurity region. Note that it is more effective that an impurity element imparting p-type is added to the impurity region in addition to phosphorus. Therefore, it is preferable to add a step of adding boron that imparts p-type after the first doping. Further, the PPTA treatment chamber may be in a reduced pressure state of 13.3 Pa or less to prevent oxidation and contamination.
[0167]
Note that this embodiment can be freely combined with any one of
[0168]
[Example 9]
The driver circuit and the pixel portion formed by implementing the present invention can be used for various modules (active matrix liquid crystal module, active matrix EL module, active matrix EC module). That is, the present invention can be implemented in all electronic devices in which they are incorporated in the display portion.
[0169]
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. Examples of these are shown in FIGS.
[0170]
FIG. 19A illustrates a personal computer, which includes a main body 2001, an image input portion 2002, a display portion 2003, a
[0171]
FIG. 19B shows a mobile computer, which includes a main body 2201, a camera unit 2202, an
[0172]
FIG. 19C shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 2401, a
[0173]
FIG. 20A illustrates a portable book (electronic book) which includes a
[0174]
FIG. 20B shows a display, which includes a
[0175]
As described above, the applicable range of the present invention is so wide that the present invention can be applied to methods for manufacturing electronic devices in various fields. Moreover, the electronic apparatus of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of what combination of Examples 1-8.
[0176]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a semiconductor device typified by an active matrix liquid crystal display device, a favorable display can be realized even if the area of a pixel portion is increased and the screen size is increased. Since the resistance of the source wiring of the pixel portion is greatly reduced, the present invention can be applied to, for example, a large screen with a diagonal of 40 inches or a diagonal of 50 inches.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are diagrams illustrating a manufacturing process of an AM-LCD. FIGS.
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a manufacturing process of an AM-LCD. FIGS.
3A and 3B are diagrams illustrating a manufacturing process of an AM-LCD.
FIG. 4 is a top view of a pixel.
FIG. 5 is a top view of a pixel.
FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 7 is a diagram showing a terminal portion.
FIG. 8 is a diagram showing a terminal portion.
FIG. 9 is a diagram illustrating an appearance of a liquid crystal module.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an NMOS circuit.
FIG. 11 illustrates a structure of a shift register.
FIG. 12 shows a top view.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a pixel portion.
FIG. 14 is a diagram showing a cross section of a pixel portion.
FIG. 15 is a diagram showing a terminal portion.
FIG. 16 is a simplified diagram showing a state of laser irradiation.
17 shows a
FIG 18 is a top view of a pixel.
FIG 19 illustrates an example of an electronic device.
FIG. 20 illustrates an example of an electronic device.
Claims (26)
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線とTFTとを備えた画素部と、
駆動回路と、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、を有することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion including a TFT and a source wiring in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a resistance lower than that of the gate electrode;
A drive circuit;
A semiconductor device comprising: a terminal portion in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a resistance lower than that of the gate electrode.
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線と第1のnチャネル型TFTとを備えた画素部と、
第2のnチャネル型TFTからなる駆動回路と、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、を有することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion including a source wiring in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a resistance lower than that of the gate electrode, and a first n-channel TFT;
A drive circuit comprising a second n-channel TFT;
A semiconductor device comprising: a terminal portion in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a resistance lower than that of the gate electrode.
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線と第1のpチャネル型TFTとを備えた画素部と、
第2のpチャネル型TFTからなる駆動回路と、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、を有することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion including a source wiring in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a resistance lower than that of the gate electrode, and a first p-channel TFT;
A drive circuit comprising a second p-channel TFT;
A semiconductor device comprising: a terminal portion in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a resistance lower than that of the gate electrode.
メッキ処理により前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線と第1のnチャネル型TFTとを備えた画素部と、
第2のnチャネル型TFTからなる駆動回路と、
メッキ処理により前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、を有することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion including a source wiring in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode and a first n-channel TFT by plating ;
A drive circuit comprising a second n-channel TFT;
A semiconductor device comprising: a terminal portion whose surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode by plating .
メッキ処理により前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線と第1のpチャネル型TFTとを備えた画素部と、
第2のpチャネル型TFTからなる駆動回路と、
メッキ処理により前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の表面が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、を有することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A pixel portion including a source wiring and a first p-channel TFT in which a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode by plating ;
A drive circuit comprising a second p-channel TFT;
A semiconductor device comprising: a terminal portion whose surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode by plating .
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の少なくとも表面の一部が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われた端子部と、
前記ゲート電極と同じ材料からなる配線の少なくとも表面の一部が前記ゲート電極よりも低抵抗な材料膜に覆われたソース配線とを有することを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a TFT including a semiconductor layer formed on an insulating surface, an insulating film formed on the semiconductor layer, and a gate electrode formed on the insulating film,
A terminal portion in which at least a part of the surface of the wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a lower resistance than the gate electrode ;
A semiconductor device comprising: a source wiring in which at least a part of a surface of a wiring made of the same material as the gate electrode is covered with a material film having a resistance lower than that of the gate electrode.
絶縁表面上に半導体層を形成し、
前記半導体層上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲート電極と、画素部のソース配線となる配線と、端子部となる配線とを同一の材料で形成し、
前記画素部のソース配線となる配線及び前記端子部となる配線の表面に前記ゲート電極の材料よりも低抵抗な材料でメッキを施すこと、
を特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device including a driver circuit, a pixel portion, and a terminal portion on an insulating surface,
Forming a semiconductor layer on the insulating surface;
Forming an insulating film on the semiconductor layer;
A gate electrode, a wiring that becomes a source wiring of the pixel portion, and a wiring that becomes a terminal portion are formed of the same material on the insulating film,
Plating the surface of the wiring to be the source wiring of the pixel portion and the wiring to be the terminal portion with a material having a lower resistance than the material of the gate electrode ;
A method for manufacturing a semiconductor device.
絶縁表面上に半導体層を形成し、
前記半導体層上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲート電極と、画素部のソース配線となる配線と、端子部となる配線とを同一の材料で形成し、
前記画素部のソース配線となる配線の表面に前記ゲート電極の材料よりも低抵抗な材料でメッキを施し、
前記端子部となる配線の表面に前記ゲート電極の材料よりも低抵抗な材料でメッキを施すこと、
を特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device including a driver circuit, a pixel portion, and a terminal portion on an insulating surface,
Forming a semiconductor layer on the insulating surface;
Forming an insulating film on the semiconductor layer;
A gate electrode, a wiring that becomes a source wiring of the pixel portion, and a wiring that becomes a terminal portion are formed of the same material on the insulating film,
The surface of the wiring to be the source wiring of the pixel portion is plated with a material having a lower resistance than the material of the gate electrode ,
Plating the surface of the wiring to be the terminal portion with a material having a lower resistance than the material of the gate electrode ;
A method for manufacturing a semiconductor device.
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