專利名稱：半導體器件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件以及該半導體器件的制造方法。此外，本發(fā)明涉及一種提供有本發(fā)明半導體器件的顯示裝置和一種提供有該顯示裝置的電子設備。
應當注意，在該說明書中，半導體器件表示能夠利用半導體特性工作的所有器件。
背景技術：
近些年，通過使用形成于具有絕緣表面的襯底上方的薄半導體膜(厚度接近幾個到幾百個nm)制造薄膜晶體管(TFT)的技術已經引起了主意。晶體管廣泛地用于如IC的電子器件、電光器件和發(fā)光顯示器件，且尤其期望開發(fā)其作為開關元件用于圖像顯示器件。
此外，已經積極地開發(fā)了一種有源矩陣顯示器件(發(fā)光顯示器件或者液晶顯示器件)，其中使用晶體管形成的開關元件提供于設置成矩陣的顯示像素中的每個。為了提高顯示器件的圖像質量，需要能夠以高速度運行的開關元件；然而，對于開發(fā)具有使用非晶半導體膜的晶體管的這種開關元件存在限制。因此，使用了使用具有較高場效應遷移率的多晶半導體膜的晶體管，且必須形成具有優(yōu)良質量的多晶半導體膜。
在專利文獻1(日本公開專利申請No.2003-68642)中，公開了一種技術，其中添加了促進結晶的催化劑元素如鎳，通過熱處理結晶非晶半導體膜，用激光照射獲得的結晶半導體膜，并強化結晶半導體膜的結晶度。而且，公開了一種技術，其中，在結晶之后，將留在結晶半導體膜中的催化元素吸氣(getter)到含有磷或者稀有氣體元素的非晶半導體膜中。
然而，在專利文獻1中公開的技術中，在吸氣之后對在結晶半導體膜中產生的針孔和不均勻度的測量不充分。
當通過添加如鎳的金屬元素并進行熱處理來結晶非晶半導體膜時，在形成的結晶半導體膜的表面上方形成氧化膜。在通過使用氫氟酸基溶液去除氧化膜的情況下，連續(xù)進行氫氟酸處理、用純水清洗和干燥的步驟。然而，如上所述地連續(xù)進行自氫氟酸處理到干燥的步驟時，用氫氟酸去除氧化膜和用純水清洗時，暴露出的半導體膜、空氣中的氧和純水中的H2O分子相互反應。因此，在結晶半導體膜上產生反應產物。通常反應產物稱作水印。
在制造半導體器件的情況下，金屬元素如鎳具有促進結晶的作用。然而，當結晶之后金屬元素留在半導體膜中時，則會不利地影響半導體器件的特性；因此，需要去除金屬元素。作為用于去除金屬元素的一種方法，如專利文獻1中所述，存在一種公知技術，其中將氧化膜和含有稀有氣體元素的半導體膜疊置在多晶半導體膜上方，且通過熱處理將金屬元素從結晶半導體膜吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中。注意，在吸氣中，在待吸氣區(qū)中(在結晶之后的半導體膜)含有的金屬元素通過熱能來釋放，并通過擴散移動到吸氣區(qū)(含有稀有氣體元素的半導體膜)。
在從半導體膜減少或者去除金屬元素之后，去除在結晶半導體膜上方的氧化膜和含有稀有氣體元素半導體膜。具體地，通過使用堿性溶液如氫氧化四甲基胺(TMAH)或者膽堿(2-氫氧化羥基三甲胺的水溶液)選擇性的蝕刻來去除含有稀有氣體元素的半導體膜。此時，也蝕刻在結晶之后去除氧化膜中產生的反應產物，并且在結晶半導體膜中產生針孔。
此外，存在各種因素以導致針孔。當在結晶半導體膜中產生針孔時，不利地影響半導體器件的特性；例如，稍后形成的柵絕緣膜的覆蓋率變更變劣并且會導致缺陷等。因此，一個非常重要的目的是減少最終獲得的結晶半導體膜中的針孔并且平坦化結晶半導體膜。

發(fā)明內容
考慮到上述情況，提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供具有改進的操作特性以及可靠性的半導體器件，以及該半導體器件的制造方法。
尤其，本發(fā)明的目的是提供一種半導體器件的制造方法，其中可減少結晶半導體膜表面上方的針孔數(shù)。
勤奮研究的結果是，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)通過以下工藝可減少針孔將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜中，通過熱處理進行結晶，用氫氟酸去除結晶半導體膜上方形成的氧化膜，并在用純水清洗并干燥之前用含臭氧的的水等在結晶半導體膜上方形成氧化膜。
此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)結晶半導體膜中的針孔能夠通過以下工藝進一步減少用第一激光照射通過添加金屬元素和進行熱處理結晶的半導體膜，以進一步增強結晶度，通過使用含有稀有氣體元素的半導體膜對金屬元素進行吸氣，去除含有稀有氣體元素的半導體膜，并用第二激光照射其中減少或去除了金屬元素的半導體膜。
因此，本發(fā)明的特征在于在絕緣表面上方形成非晶半導體膜；將促進結晶度金屬元素添加到非晶半導體膜中；通過熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在結晶化中形成的氧化膜且之后立即形成新的氧化膜；用第一激光照射結晶半導體膜以增強結晶度；在位于結晶半導體膜上方的氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；對包含在結晶半導體膜中的金屬元素進行吸氣；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和氧化膜；和用第二激光照射結晶半導體膜以減少針孔。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中在結晶半導體膜上方形成的氧化膜且之后立即形成第二氧化膜；用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；并在空氣中或氧氣氣氛中用第二激光照射結晶半導體膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；用氫氟酸基溶液去除在第一熱處理中在結晶半導體膜上方形成的第一氧化膜，并之后立即用含臭氧的水溶液形成第二氧化膜；用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；并用第二激光照射結晶半導體膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，一種用于制造半導體器件的方法包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理步驟中形成于結晶半導體膜上方的第一氧化膜且之后立即形成第二氧化膜；在空氣中或氧氣氣氛中用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；和用第二激光在氮氣氣氛中或真空中照射結晶半導體膜。
根結本發(fā)明的另一特征，一種制造半導體器件的方法包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加至非晶半導體膜；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；用氫氟酸基溶液去除在第一熱處理中在結晶半導體膜上方形成的第一氧化膜且之后立即用含臭氧的水溶液形成第二氧化膜；在空氣中或氧氣氣氛中用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；并且在氮氣氣氛中或真空中用第二激光照射結晶半導體膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，一種用于制造半導體器件的方法包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中在結晶半導體膜上方成的第一氧化膜并在之后立即形成了第二氧化膜；用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；用第二激光照射結晶半導體膜；通過蝕刻結晶半導體膜形成島狀半導體膜；和在島狀半導體膜上方形成柵絕緣膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，一種用于制造半導體器件的方法包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；用氫氟酸基溶液去除在第一熱處理中在結晶半導體膜上方形成的第一氧化膜且之后立即用含臭氧的水溶液形成第二氧化膜；用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；用第二激光照射結晶半導體膜；通過蝕刻結晶半導體膜形成島狀半導體膜；和在島狀半導體膜上方形成柵絕緣膜。
根結本發(fā)明的另一特征，一種用于制造半導體器件的方法包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中在結晶半導體膜上方形成的第一氧化膜且之后立即形成第二氧化膜；在空氣中或氧氣氣氛中用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；在氮氣氣氛中或真空中用第二激光照射結晶半導體膜；通過蝕刻結晶半導體膜形成島狀半導體膜；和在島狀半導體膜上方形成柵絕緣膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，一種用于制造半導體器件的方法包括步驟在具有絕緣表面的襯底上方形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；用氫氟酸基溶液去除在第一熱處理中于結晶半導體膜上方形成的第一氧化膜并之后立即用含有臭氧的水溶液形成第二氧化膜；在空氣中或氧氣氣氛中用第一激光照射其上方形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；在氮氣氣氛中或真空中用第二激光照射結晶半導體膜；通過蝕刻結晶半導體膜形成島狀半導體膜；和在島狀半導體膜上方形成柵絕緣膜。
本發(fā)明的另一特征在于，去除第一氧化膜之后和用純水清洗之前立即形成第二氧化膜。
本發(fā)明的另一特征在于，優(yōu)選以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
本發(fā)明的另一特征在于，優(yōu)選以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
本發(fā)明的另一特征在于，第二激光的照射數(shù)低于第一激光的照射數(shù)。
本發(fā)明的另一特征在于，在去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。尤其，本發(fā)明的特征在于，從去除第一氧化膜之后即刻到開始用第一激光照射之前即刻的時間間隔為兩個小時或更少。
本發(fā)明的另一特征在于，用第一激光照射和形成含有稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。尤其本發(fā)明的特征在于，從用第一激光照射之后即刻到形成含有稀有氣體元素的半導體膜之前即刻的時間間隔為48小時或更少。
本發(fā)明的另一特征在于，在去除第二氧化膜和用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。尤其，本發(fā)明的特征在于，從去除第二氧化膜之后即刻到開始用第二激光照射之前即刻的時間間隔為兩小時或更少。
本發(fā)明的另一特征在于，鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
通過本發(fā)明，可獲得其中減少了針孔數(shù)的結晶半導體膜，且可以改進具有結晶半導體膜的半導體器件的操作特性和可靠性。此外，還能提高具有操作特性等改善的半導體器件的顯示裝置和電子裝置的可靠性。


在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明半導體器件制造方法的一個實例的流程圖；圖2A至2D每一個都是示出根據(jù)本發(fā)明的半導體器件制造方法一個實例的圖；圖3A至3D每一個都是示出了根據(jù)本發(fā)明半導體器件制造方法的一個實例的圖；
圖4A和4B每一個都是示出了根據(jù)本發(fā)明半導體器件制造方法的一個實例的流程圖；圖5A和5B每一個都是示出半導體器件的閾值電壓變化的一個實例的圖；圖6是示出結晶半導體膜中剩余鎳濃度的統(tǒng)計概率分布的一個實例的圖；圖7A至7C每一個都是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件制造方法的一個實例的圖；圖8A至8C每一個都是示出了根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的制造方法一個實例的圖；圖9A和9B每一個都是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的制造方法一個實例的圖；圖10A和10B每一個都是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的制造方法一個實例的圖；圖11A和11B每一個都是示出了根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件制造方法一個實例的圖；圖12A和12B每一個都是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的制造方法一個實例的圖；圖13A和13B每一個都是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件制造方法的一個實例的圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的制造方法的一個實例的圖；圖15A至15C每一個都是示出了根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的制造方法一個實例的圖；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的像素部分的一個實例的頂視圖；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明發(fā)光顯示器件的像素部分的等效電路的一個實例的圖；圖18A和18B每一個都是示出了提供有根據(jù)本發(fā)明半導體器件的面板的實例的圖；圖19是示出了提供有根據(jù)本發(fā)明的半導體器件的電子設備的實例；圖20A至2D每一個都是示出了提供有根據(jù)本發(fā)明半導體器件的電子設備的實例的圖；圖21是示出結晶硅膜表面的SEM照片；
圖22是示出結晶硅膜表面的SEM照片；和圖23是示出結晶硅膜表面的SEM照片。
具體實施例方式
以下參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施模式和實施例。注意，本發(fā)明不限于以下描述，且本領域技術人員容易理解，其模式和細節(jié)可以以各種方式進行修改，而不脫離本發(fā)明的目的和范圍。因此，本發(fā)明不解釋為受以下給定的實施模式和實施例的描述的限制。而且，在以下將描述的本發(fā)明的結構中，在不同附圖中將相同參考數(shù)字用于相同部分或者具有相同功能的部分。
(實施模式1)本發(fā)明涉及一種在絕緣表面上方形成結晶半導體膜的工藝。圖1示出了說明根據(jù)本發(fā)明半導體器件制造方法的流程圖。首先，在絕緣表面上方形成非晶半導體膜(St1)，并然后，將促進結晶的金屬元素添加到非晶半導體膜(St2)。非晶結晶膜通過加熱處理來結晶，以形成結晶半導體膜，在通過熱處理結晶中在結晶半導體膜上方形成氧化膜(第一氧化膜)(St3)，去除第一氧化膜(St4)，之后立即形成新的氧化膜(第二氧化膜)(St5)，并且用第一激光照射結晶半導體膜以增強結晶度(St6)。注意，在第一激光照射中于結晶半導體膜上方形成新的氧化膜(含有第二氧化膜的第三氧化膜)。隨后，在結晶半導體膜上方形成含有稀有氣體元素的半導體膜(St7)，對在結晶半導體膜中的含有的金屬元素(St8)進行吸氣，去除金屬元素向其移動的含有稀有氣體元素的半導體膜(St9)，去除第三氧化膜(St10)，并且用第二激光照射結晶半導體膜(St101)，以減少最終獲得的結晶半導體膜中的針孔。
以下，參考圖2A至2D、3A至3D、4A和4B、5A和5B和6具體描述本發(fā)明的實施模式。
首先，在具有絕緣表面的襯底100上方形成基底絕緣膜101(見圖2A)。由于襯底100具有絕緣表面，可以使用透光襯底。例如，可使用玻璃襯底、結晶玻璃襯底或塑料襯底(聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜等)。當將稍后將形成的晶體管用于發(fā)光顯示器件并使用與襯底100側相對的表面作為顯示器表面來提取光發(fā)射時，除了上述襯底之外可以使用陶瓷襯底、半導體襯底、金屬襯底(鉭、鎢、鉬等)、通過在不銹鋼襯底表面上形成絕緣膜獲得的襯底等。注意，可使用任一種襯底，只要其至少耐受工藝中產生的熱。
作為基底絕緣膜101，可使用氧化硅、氮化硅、含有氧的氮化硅、含有少量氮的氧化硅等形成的膜，且作為單層或具有兩層或更多層的多層形成這些膜。并不特別限制形成基底絕緣膜的方法，可使用等離子體CVD方法、低壓力CVD方法、濺射方法、PVD方法等。通過提供基底絕緣膜101，可防止雜質自襯底擴散。在該實施模式中，將基底絕緣膜101形成為單層，然后，明顯的是，其可以是具有兩層或更多層的多層。而且，并不特別需要形成基底絕緣膜，除非襯底上的不平坦或者自襯底的雜質擴散成為問題。
然后，在基底絕緣膜101(見圖2A)上方形成非晶半導體膜102。作為非晶半導體膜102，可通過等離子體CVD方法、低壓CVD方法、濺射方法、PVD方法等形成硅、硅鍺(SiGe)合金等。注意，可以通過使用與基底絕緣膜101相同的膜形成裝置在形成基底絕緣膜101之后連續(xù)形成非晶半導體膜102，即；在形成基底絕緣膜101之后連續(xù)形成非晶半導體膜102而不將襯底暴露到空氣。因此，能夠防止含在空氣中的雜質附著到非晶半導體膜102上。
之后，將促進結晶的金屬元素103添加到非晶半導體膜102(見圖2)。作為促進結晶的金屬元素，可使用例如下述元素鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)或金(Au)。通過使用上述金屬元素的一種或多種，通過由濺射方法、PVD方法、低壓CVD方法、等離子體CVD方法、蒸鍍方法等形成上述金屬元素的薄膜或上述金屬元素硅化物的薄膜的方法；或者通過涂敷含有上述金屬元素的溶液的方法等，將金屬元素添加到非晶半導體膜102。此外，可以在非晶半導體膜102上形成掩模，以選擇性添加金屬元素。
而且，當添加金屬元素103時，優(yōu)選在非晶半導體膜102上方形成薄的氧化膜。例如，在于非晶半導體膜102表面上形成具有10至30nm厚度的薄氧化膜之后，將促進結晶的金屬元素103保持在該氧化膜上方。不特別限制形成氧化膜的方法，可通過用含臭氧的水或者氧化溶液(如過氧化氫溶液)處理非晶半導體膜102表面來形成氧化膜，或者可以通過在氧氣氣氛中使用由紫外線照射產生臭氧的方法形成該氧化膜，等等(見圖2A)。
然后，進行熱處理以結晶非晶半導體膜102，并形成第一結晶半導體膜104a(見圖2B)。通過熱處理在非晶半導體膜102內部形成金屬元素和半導體的合金，以該合金作為核進行結晶，并且形成第一結晶半導體膜104a。第一結晶半導體膜104a含有非晶成分和結晶成分。注意，在該熱處理中在第一結晶半導體膜104a上形成了第一氧化膜105(見圖2B)。
作為結晶中的熱處理，可進行使用快速熱退火(RTA)方法、爐等的熱處理。RTA方法可以是通過光照射進行加熱的燈型RTA方法，或者是通過使用高溫氣體進行加熱的氣體型RTA方法。優(yōu)選地，在填充有低反應性氣體(如氮氣或稀有氣體)的氣氛下進行熱處理。而且，在使用RTA方法的情況下，熱處理溫度是可以600至800℃，熱處理時間是可以3至9分鐘。在通過使用爐進行熱處理的情況下，熱處理溫度是可以500至600℃，并且熱處理時間可以是3至6小時。注意，在很多氫氣包含在非晶半導體膜102中的情況下，通過350至500℃的溫度下的熱處理從非晶半導體膜102釋放氫氣，以使其具有1×1020原子/cm3或更低的氫濃度，并且之后進行用于結晶的熱處理。
隨后，在使用氫氟酸基溶液去除第一氧化膜105之后，形成第二氧化膜106(見圖2C)。圖4A和4B示出了使用氫氟酸基溶液去除氧化膜的流程圖。總之，在通過使用氫氟酸基溶液的蝕刻去除氧化膜(第一氧化膜105)的情況下，順序進行氫氟酸處理(St21)、純水清洗(St22)和干燥(St23)的步驟(見圖4B)。然而，在本發(fā)明中，在氫氟酸處理(St11)之后且在純水清洗(St13)之前，形成新的氧化膜(第二氧化膜106)(St12)。之后，進行純水清洗(St13)和干燥(St14)的步驟。換句話說，本發(fā)明的特征在于按順序執(zhí)行氫氟酸處理(St11)、形成氧化膜(第二氧化膜106)(St12)、純水清洗(St13)和干燥(St14)的步驟(見圖4A)。注意，在圖2C中，優(yōu)選通過用含臭氧的水溶液(通常為臭氧水)處理第一結晶半導體膜104a的表面來形成第二氧化膜106。通過用含臭氧的水溶液或類似物處理第一結晶半導體膜104a表面，可形成具有1至10nm厚度的薄氧化膜。
而且，還可通過用氧化溶液(如過氧化氫溶液)代替含臭氧水溶液進行處理，以類似地形成第二氧化膜106。此外，可通過紫外線照射在氧氣氣氛下產生臭氧，且以該臭氧氧化第一結晶半導體膜104a的表面，以形成第二氧化膜106。
以這種方式，由于在氫氟酸處理之后且在純水清洗之前于第一結晶半導體膜104a上形成氧化膜(第二氧化膜106)，因此，第一結晶半導體膜104a覆蓋有氧化膜(第二氧化膜106)且不暴露于純水。因此，可以抑制當半導體膜、空氣中的氧和在純水中的H2O相互反應時產生的反應產物的產生。
然后，用激光(第一激光)照射其表面上形成了第二氧化膜106的第一結晶半導體膜104a，并且形成第二結晶半導體膜104b(見圖2D)。在含有氧的氣氛下(例如在空氣或氧氣氣氛下)進行用第一激光的照射。通過用第一激光進行照射，與第一結晶半導體膜104a中相比較，結晶率(在半導體膜整個體積中結晶成分的比例)增加了，并且修復了晶粒中殘留的缺陷。
優(yōu)選地，通過使用光學系統(tǒng)將第一激光的束斑整形為矩形。此外，將發(fā)射的第一激光的能量密度高于或等于300mJ/cm2并且小于或等于450mJ/cm2，更優(yōu)選地，高于或等于350mJ/cm2且低于或等于400mJ/cm2。而且，脈沖振蕩激光器優(yōu)選作為用于用第一激光照射的激光器，且例如，可使用重復率為30至300Hz的激光器。注意，也可以使用連續(xù)波振蕩(CW)激光器。
優(yōu)選通過掃描其上方形成第一結晶半導體膜104a襯底100或者第一激光，以使第一激光相對于襯底100移動，進行用激光的照射。襯底100或第一激光的掃描速率不特別限定且可調整成，在第一結晶半導體膜104a的任意點處進行10至14次、優(yōu)選11至12次的輻射發(fā)射(shot)。注意，發(fā)射到任意點處的第一激光束的發(fā)射次數(shù)(單位發(fā)射(shot))可由以下公式(1)計算。
此外，激光介質不特別限制，且可以使用利用各種激光介質的激光器，例如使用從一種或多種類型的氣體激光器發(fā)射的激光，如氬氣激光器、氪激光器、或準分子激光器；使用單晶YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、或GdVO4作為介質的激光器，或摻雜有釹(Nd)、鐿(Yb)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)和鉭(Ta)中的一種或多種作為摻雜劑的多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4作為介質的激光器；玻璃激光器；紅寶石激光；變石激光器；Ti藍寶石激光器；銅蒸汽激光器以及金蒸汽激光器。通過用這種激光束的基波照射或這些基波的二次諧波至四次諧波照射，可獲得大晶粒晶體。例如可使用NdYVO4激光器的基波(1064nm)、二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。對于該激光器，可進行連續(xù)波振蕩或脈沖振蕩。在連續(xù)波振蕩時，該激光器需要的功率密度大約為0.01至100MW/cm2(優(yōu)選，0.1至10MW/cm2)。接著，以約10至2000cm/sec的掃描速率進行照射。
另外，下述激光器可進行連續(xù)波振蕩使用單晶YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、或GdVO4作為介質的激光器；或使用摻雜有Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一種或多種作為摻雜劑的多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3或GdVO4作為介質的激光器；Ar離子激光器或Ti藍寶石激光器。另外，通過執(zhí)行Q開關操作、模式鎖定等，以高于或等于10MHz的重復速率的脈沖振蕩是可能的。當以高于或等于10MHz的重復速率執(zhí)行激光束的脈沖振蕩時，在用激光熔化半導體膜(第一結晶半導體膜104a)之后，且在固化其之前，用下一個脈沖照射半導體膜(第一晶體半導體膜104a)。因此，不同于使用低重復速率的脈沖激光的情況，在半導體膜(第一結晶半導體膜104a)中可連續(xù)地移動固液界面，并獲得朝掃描方向連續(xù)生長的晶粒。
陶瓷(多晶)作為介質的使用，允許在短時間內以低成本將介質形成為任何形狀。盡管，直徑幾個mm且長度幾十mm的柱狀介質通常用于使用單晶的情況，但是可以在使用陶瓷的情況中形成更大的介質。
因為，在單晶和多晶中都不能顯著地改變在介質中的例如Nd或Yb的摻雜劑(直接對激光器的光發(fā)射有貢獻)的濃度，通過增加摻雜劑的濃度來改進激光器數(shù)據(jù)具有某一極限水平。然而，在陶瓷的情況下，因為與單晶的情況相比可以顯著地增加介質的尺寸，可以實現(xiàn)輸出的巨大改進。
另外，在使用陶瓷的情況下，可以容易地形成具有平行六面體形狀或長方體形狀的介質。當使用具有這種形狀的介質時，介質中的振蕩光為鋸齒形行進，振蕩光的路徑較長。因此，放大增加，具有高輸出的振蕩是可能的。因為，當發(fā)射時，從具有這種形狀的介質中發(fā)射出的激光束具有四邊形形狀，與圓形激光束的情況相比，線形激光束容易成形。通過使用光學系統(tǒng)整形以這種方式發(fā)射的激光束，因此，可以容易地獲得具有1mm或更短的短邊、以及幾mm到幾m的長邊的線形激光束。另外，通過用受激光均勻照射介質，線形激光束的能量分布在長邊方向變得均勻。
通過使用這種線形激光束，可以更均勻地照射半導體膜的整個表面(第一晶體半導體膜104a到第二氧化膜106)。在從線形激光束的一端到另一端需要均勻照射的情況下，可提供狹縫用于這兩端，以遮蔽能量衰減的部分。
在此，將利用第一激光照射獲得的半導體膜用于制造n溝道晶體管和p溝道晶體管，且測量晶體管的閾值電壓。圖5A和圖5B顯示了結果。注意，圖5A顯示了n溝道晶體管的閾值電壓的測量結果，圖5B顯示了p溝道晶體管的閾值電壓的測量結果。
n溝道晶體管和p溝道晶體管具有雙柵結構，具有兩個溝道形成區(qū)和兩個柵電極，這兩個柵電極分別對應于兩個溝道形成區(qū)設置且彼此電連接，以使同時施加相同的電壓。在圖5A的n溝道晶體管的兩個溝道形成區(qū)中的每個中，溝道長度L設定為6μm且溝道寬度設定為3μm。同時，在圖5B的p溝道晶體管的兩個溝道形成區(qū)中的每個中，溝道長度L設定為6μm且溝道寬度設定為10μm。
對于其上制造了多個n溝道晶體管的一個襯底，在5個點測量晶體管的閾值電壓，且圖5A顯示了晶體管的閾值電壓，對于三個襯底，在總共15個點測量，使用黑菱形繪出它們。當設置漏電壓(VD)為12V時，圖5A的垂直軸表示晶體管的閾值電壓(Vth)。另外，圖5A的水平軸表示從去除第一氧化膜(圖1中的St4)到第一激光照射(圖1中的St6)的時間。根據(jù)圖5A，應該理解，在去除第一氧化膜之后且在第一激光照射之前，當經過兩小時或更長時間時，晶體管的閾值電壓顯著地變化。
對于其上制造了多個p溝道晶體管的一個襯底，在5個點測量晶體管的閾值電壓，且圖5B顯示了晶體管的閾值電壓，對于三個襯底，在總共15個點測量，使用菱形輪廓繪出它們。圖5B的垂直軸和水平軸與圖5A的相同。根據(jù)圖5B，應該理解，在去除第一氧化膜之后且在第一激光照射之前，當經過兩小時或更長時間時，晶體管的閾值電壓顯著地變化。
如上所述，關心的是，在去除第一氧化膜105之后且在第一激光照射之前，當經過兩小時或更長時間時，晶體管的閾值電壓顯著地變化。因此，優(yōu)選，在去除第一氧化膜105的兩小時之內進行第一激光照射，更具體地，從去除第一氧化膜105之后即刻到第一激光照射之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。具體地，優(yōu)選從用氫氟酸基溶液去除第一氧化膜105之后即刻到用第一激光最初照射第一晶體半導體膜104a的任意點之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。
另外，通過第一激光照射形成的第二晶體半導體膜104b的表面，變得不平坦。據(jù)估計，這是因為，通過激光照射，金屬元素附著，且形成了半導體和金屬的合金的部分變成凹形。
另外，在第一激光照射中，大氣中的氧通過第二氧化膜106傳送，以與第一晶體半導體膜104a反應。識別在此形成的新氧化膜與第二氧化膜106之間的清楚的邊界是困難的；因此，新氧化膜和第二氧化膜106共同稱作第三氧化膜107(見圖2D)。
隨后，在第三氧化膜107之上，形成包含諸如硅或硅鍺的半導體、和稀有氣體元素的非晶半導體膜108(見圖3A)。非晶半導體膜108包含一種或多種稀有氣體元素，諸如氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)。另外，優(yōu)選非晶半導體膜108的厚度為20到40nm。當非晶半導體膜108包含稀有氣體元素時，在半導體膜108中會形成懸掛鍵或晶格畸變，對于非晶半導體膜108可進行吸氣。應該注意，為了在非晶半導體膜108中形成晶格畸變，使用具有比硅大的原子半徑的元素是有效的，例如氬(Ar)、氪(Kr)或氙(Xe)。另外，可以使用包含具有一種導電類型的雜質元素(例如磷(P)或硼(B))而不是稀有氣體元素的半導體膜。
接著，進行熱處理，且包含在第二晶體半導體膜104b中的金屬元素移到包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108(吸氣)(見圖3B)。通過這種吸氣處理，金屬元素從第二晶體半導體膜104b沿著在包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108的方向(圖3B中示出的箭頭的方向)穿過第三氧化膜107移動，這樣，減少或去除了在第二晶體半導體膜104b中包含的金屬元素(在吸氣之后第二晶體半導體膜104b稱作第三晶體半導體膜104c)。在第二晶體半導體膜104b中包含的金屬元素的移動距離可以至少為接近等于第二晶體半導體膜104b的厚度的距離。應該注意，隨著促進了晶體化的金屬元素被吸氣到包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108，非晶半導體膜108變成包含晶體成分的半導體膜，但是為了方便的目的，在本實施方式中，在吸氣之后，也稱其為非晶半導體膜108。
作為用于吸氣的熱處理，與結晶的情況類似，可以執(zhí)行使用RTA方法、加熱爐等的熱處理。在使用RTA方法的情況下，熱處理溫度可以為600到800℃，且熱處理時間為3到9分鐘。在使用爐進行熱處理的情況下，熱處理溫度可以為500到600℃，且熱處理時間可以為3到6小時。
注意，吸氣效率依賴于處理溫度，并且當溫度較高時吸氣在較短的時間內進行。另外，通過吸氣中的熱處理條件，增強第二晶體半導體膜104b的結晶度，且可以修復晶粒留下中的缺陷，即，與吸氣同時地改進結晶性。
對于在吸氣處理之后的晶體半導體膜，圖6示出了晶體半導體膜表面處殘留的鎳濃度的統(tǒng)計概率分布。在圖6中，從第一激光照射(對應于圖1中的St6)到形成包含稀有氣體元素的半導體膜(對應于圖1中的St7)的時間設置為1.7天，且測量在晶體半導體膜(對應于在圖1的St10中獲得的晶體半導體膜)表面殘留的鎳濃度，并使用黑三角繪出。換句話說，測量晶體半導體表面的殘留鎳濃度，這通過在吸氣處理之后去除包含的稀有氣體元素的半導體膜和進一步去除在該晶體半導體膜之上形成的氧化膜獲得。類似地，設置圖1中從St6到St7的時間為3.3天，且測量在St10中獲得的晶體半導體膜的殘留鎳濃度，且使用黑方塊繪出。另外，設置圖1中從St6到St7的時間為4.1天，且測量在St10中獲得的晶體半導體膜的殘留鎳濃度，且使用黑圓繪出。注意，在圖6中，在每個條件下對于每個晶體半導體膜，繪制了在總共234個點測量的殘留鎳濃度，每個襯底13個點，且襯底的數(shù)量為18。在圖6中，垂直軸表示百分比，50％的值對應于殘留鎳濃度的中間值。水平軸表示殘留鎳的濃度(原子/cm2)。另外，在圖6中，通過點線示出了殘留鎳濃度為1×1012原子/cm2的標度。在鎳的殘留濃度為1×1012原子/cm2或更小是可接受的值的情況下，在從St6到St7的時間設定為3.3天的條件下，和在從St6到St7的時間設定為4.1天的條件下， 缺陷產生率為約5％，而在從St6到St7的時間設定為1.7天的條件下，缺陷產生率為約1％。從這些結果，應該理解，隨著從St6到St7的時間變長，吸氣-缺陷產生率增加。
如上所述，當?shù)谝患す庹丈渑c形成包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108之間的時間間隔為1.7天或更長時，例如有機物質的雜質附著于晶體半導體膜表面；這樣，關心的是吸氣效率降低，且引起晶體半導體膜中包含的金屬元素的吸氣缺陷。因此，優(yōu)選從第一激光照射之后即刻到形成包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108之前即刻的時間間隔為兩天或更少。具體地，優(yōu)選從用第一激光最后照射第一晶體半導體膜104a之后即刻到形成包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108的形成之前的即刻的時間間隔為兩天或更少。
在吸氣之后，去除包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108和第三氧化膜107(見圖3)。首先，通過使用第三氧化膜107作為蝕刻停止層，選擇性地蝕刻和去除包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108。作為包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108的蝕刻方法，可使用例如氫氧化四甲基胺(TMAH)或膽堿的堿溶液的濕蝕刻。注意，在包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108之上形成例如自然氧化膜的氧化膜的情況下，優(yōu)選在預先用氫氟酸基溶液去除上述氧化膜之后，蝕刻包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108。在去除包含稀有氣體元素的非晶半導體膜108之后，通過使用氫氟酸基溶液蝕刻去除第三氧化膜107。
接著，用第二激光照射第三晶體半導體膜104c，并形成第四晶體半導體膜104d(見圖3D)。在氮氣環(huán)境下或真空中進行用第二激光的照射。另外，可用第二激光照射第三晶體半導體膜104c同時噴射氮氣。通過用第二激光照射第三晶體半導體膜104c，能形成針孔減少的第四晶體半導體膜104d。例如，當在第三晶體半導體膜104c中有針孔時，通過用激光照射第三晶體半導體膜104c，可以填充針孔。
優(yōu)選，通過使用光學系統(tǒng)，將第二激光的束斑整形為矩形，類似于第一激光。另外，發(fā)射的第二激光的能量密度可以高于或等于285mJ/cm2并且小于或等于475mJ/cm2，更優(yōu)選高于或等于340mJ/cm2并且小于或等于400mJ/cm2。而且，脈沖振蕩激光優(yōu)選作為用于用第二激光照射的激光，且例如，可使用具有30至300Hz重復率的激光。注意，也可以使用連續(xù)波振蕩(CW)激光。另外，不具體地限制激光介質等，且可使用與第一激光中相同的條件。
優(yōu)選通過掃描其上形成第三結晶半導體膜104c的襯底100或者第二激光，以使第二激光相對于襯底100移動，進行用第二激光的照射。不特別限定襯底100或第二激光的掃描速率，且可對其進行調整，以在第三結晶半導體膜104c的任意點處進行5至14次、更優(yōu)選5至6次輻射發(fā)射。更優(yōu)選地，設置第二激光的發(fā)射數(shù)目約為第一激光的發(fā)射數(shù)目的一半。通過減小發(fā)射數(shù)目，可縮短處理時間。注意，發(fā)射到任意點處的第二激光的發(fā)射次數(shù)(單位發(fā)射)可由公式(1)計算。
注意，關心的是，去除第三氧化膜107與第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更長時，晶體管的閾值電壓變化。因此，優(yōu)選，從去除第三氧化膜107之后即刻到第二激光照射之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。具體地，優(yōu)選從用氫氟酸基溶液去除第三氧化膜107之后即刻到用第二激光最初照射第三晶體半導體膜104c的任意點之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。
通過上述處理，獲得其中針孔減少的平坦化的第四晶體半導體膜104d。當通過使用如上所述的其中針孔減少的晶體半導體膜形成晶體管時，后來形成的柵絕緣膜的覆蓋變得有利，且減薄也是可能的。因此，可以制造具有改進的工作特性和可靠性的半導體器件。
(實施方式2)以下，參考圖7A至7C、8A至8C、9A和9B、10A和10B和11A和11B、12A和12B、13A和13B、14、和15A至15C具體描述根據(jù)本發(fā)明的半導體器件的制造方法和使用該半導體器件的發(fā)光顯示裝置。
首先，在具有絕緣表面的襯底300上堆疊基底絕緣膜301a和301b(見圖7A)。作為襯底300，可以使用透光襯底。在該實施方式中，使用玻璃襯底。當將稍后將形成的晶體管用于發(fā)光顯示裝置并使用與襯底300側相對的表面作為顯示表面來提取光輻射時，可以使用陶瓷襯底、半導體襯底、金屬襯底(鉭、鎢、鉬等)、通過在不銹鋼襯底表面上形成絕緣膜獲得的襯底等。
優(yōu)選形成基底絕緣膜301a，以阻止雜質從襯底300擴散，例如，可使用氮化硅、含有氧的氮化硅等形成的膜。由于在該實施方式中，以疊層結構形成基底絕緣膜301a和301b，優(yōu)選使用這樣的膜形成基底絕緣膜301b，其使得在基底絕緣膜301b和后來將形成的半導體膜之間產生的應力差小。例如，可使用氧化硅、含有氧的氮化硅等形成的膜作為基底絕緣膜301a，且基底絕緣膜301b為使用氧化硅、含有少量氮的氧化硅等形成的膜。不特別限制形成基底絕緣膜301a和301b的方法，可使用等離子體CVD方法、低壓CVD方法、濺射方法、PVD方法等。在該實施模式中，使用包含氧的氮化硅膜形成基底絕緣膜301a，其具有120到160nm的厚度，且使用包含少量氮的氧化硅膜形成基底絕緣膜301b，其具有90到110nm的厚度。注意基底絕緣膜可以為單層、或具有兩層或更多的多層。不特別地需要形成基底絕緣膜，除非襯底上的不平坦或者自襯底的雜質擴散成為問題。
然后，在基底絕緣膜301b(見圖7A)上形成晶體半導體膜302。注意，直到第二激光照射以形成晶體半導體膜302的步驟與實施方式1中的步驟相同；因此此后給出簡化的描述。
首先，在基底絕緣膜301b上形成含有例如硅或硅鍺的半導體的非晶半導體膜。在該實施方式中，形成具有厚度40到60nm的硅。注意，通過使用與基底絕緣膜301a和301b相同的膜形成裝置，在形成基底絕緣膜301a和301b之后連續(xù)形成該非晶半導體膜，即，在基底絕緣膜301a和301b形成之后，不將襯底暴露于空氣環(huán)境，連續(xù)地形成非晶半導體膜。因此，可阻止在大氣中包含的雜質附著于非晶半導體膜。
接著，在非晶半導體膜的表面上形成10到30nm厚的薄氧化膜之后，通過用包含促進結晶的金屬元素的溶液處理該氧化膜的表面，將金屬元素附著于該氧化膜。可選地，通過使用濺射方法等在氧化膜的表面上形成包含促進結晶的金屬元素的膜。注意，作為包含促進結晶的金屬元素的溶液，可以使用，例如，諸如鎳醋酸鹽溶液的金屬鹽溶液。不特別限制在非晶半導體膜的表面上形成氧化膜的方法，可以通過用含臭氧的水或者氧化溶液(如過氧化氫溶液)處理非晶半導體膜表面來形成氧化膜，或者使用通過在氧氣氣氛中由紫外線照射產生臭氧的方法形成該氧化膜，等等。
然后，通過使用RTA方法的熱處理結晶該非晶半導體膜，且形成包含非晶成分和晶體成分的第一半導體膜。在使用RTA方法進行熱處理的情況下，可以600至800℃的溫度進行熱處理，持續(xù)3至9分鐘。另外，可使用加熱爐等進行熱處理，在該情況下，優(yōu)選以500至600℃的溫度進行熱處理，持續(xù)3至6小時。注意，在很多氫氣包含在非晶半導體膜中的情況下，通過350至500℃的溫度下的熱處理從非晶半導體膜釋放氫氣，以使其具有1×1020原子/cm3或更低的氫濃度，并且之后進行用于結晶的熱處理。
隨后，使用氫氟酸基溶液去除在用于結晶的熱處理中在第一半導體膜之上形成的氧化膜(第一氧化膜)，并通過用含臭氧的水溶液處理第一結晶半導體膜的表面，來形成厚1到10nm的新氧化膜(第二氧化膜)。注意，在純水清洗之前且在通過用氫氟酸基溶液蝕刻去除第一氧化膜之后，于第一結晶半導體膜上形成了第二氧化膜。在該方式中，由于，第一結晶半導體膜覆蓋有第二氧化膜106，在用純水清洗之前，第一氧化膜不暴露于純水。因此，可以抑制產生水印。
在空氣氣氛下用第一激光照射包含非晶成分和晶體成分的第一半導體膜，并且形成結晶率增加了的第二半導體膜。優(yōu)選地，通過使用光學系統(tǒng)將第一激光的束斑整形為矩形。
通過掃描其上形成第一結晶半導體膜的襯底300或者第一激光，以使第一激光相對于襯底300移動，進行用第一激光的照射。另外，優(yōu)選脈沖振蕩激光作為第一激光，例如，可以使用重復率為30到300Hz的激光。另外，發(fā)射的第一激光的能量密度可以高于或等于300mJ/cm2并且小于或等于450mJ/cm2。在本實施方式中，用激光進行照射的能量密度為，高于或等于350mJ/cm2并且小于或等于400mJ/cm2。
襯底300或第一激光的掃描速率不特別限定，且可對其進行調整，以在第一半導體膜的任意點處進行10至14次的輻射發(fā)射。在本實施方式中，調整襯底300或第一激光的掃描速率，以在第一半導體膜的任意點處進行11至12次的輻射發(fā)射。注意，發(fā)射到任意點處的第一激光的發(fā)射次數(shù)(單位發(fā)射)可由公式(1)計算。
注意，關心的是，在去除第一氧化膜和第一激光照射之前的時間間隔為兩小時或更長時，晶體管的閾值電壓變化。因此，優(yōu)選，從去除第一氧化膜之后即刻到第一激光照射之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。具體地，優(yōu)選從用氫氟酸基溶液去除第一氧化膜之后即刻、經過新氧化膜(第二氧化膜)的形成、到用第一激光最初照射第一晶體半導體膜的任意點之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。
另外，在第一激光照射中，大氣中的氧與第一晶體半導體膜反應，且形成氧化膜。識別在此形成的新氧化膜與第二氧化膜之間的清楚的邊界是困難的；因此，新氧化膜和第二氧化膜共同稱作第三氧化膜。
此外，激光介質不特別限制，且可使用具有與實施方式1中相同的激光介質的激光器，如準分子激光器、氬氣激光器、氪激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YAlO3激光器、或Y2O3激光器等。
隨后，在第三氧化膜之上，形成包含諸如硅或硅鍺的半導體和稀有氣體元素(例如Ar)的非晶半導體膜。此后，通過使用RTA方法進行熱處理(吸氣)。第三氧化膜提供在第二晶體半導體膜和該包含稀有氣體元素的非晶半導體膜之間。通過等離子體CVD方法、低壓CVD方法、濺射方法、PVD方法等形成包含稀有氣體元素的非晶半導體膜，其具有20到40nm的厚度。在使用RTA方法進行熱處理的情況下，以600到800℃的溫度進行熱處理，持續(xù)3到9分鐘。另外，也可進行使用加熱爐等的熱處理，在該情況下，以500到600℃的溫度進行熱處理，持續(xù)3到6小時。通過熱處理，將在第二半導體膜中包含的促進結晶的金屬元素，吸氣到包含稀有氣體元素的非晶半導體膜。注意，在吸氣之后的第二半導體膜稱為第三半導體膜。隨著促進結晶的金屬元素被吸氣到包含稀有氣體元素的非晶半導體膜，含稀有氣體元素的非晶半導體膜變成包含晶體成分的半導體膜，但是為了方便的目的，此處稱為含稀有氣體元素的非晶半導體膜。
注意，當?shù)谝患す庹丈渑c形成包含稀有氣體元素的非晶半導體膜之間的時間間隔為2天或更長時，關心的是，引起第二半導體膜中的金屬元素不容易去除的吸氣缺陷等。因此，優(yōu)選從第一激光照射之后即刻到形成包含稀有氣體元素的非晶半導體膜之前即刻的時間間隔為兩天或更少。具體地，優(yōu)選從用第一激光最后照射第一晶體半導體膜之后即刻到形成包含稀有氣體元素的非晶半導體膜之前即刻的時間間隔為兩天或更少。
在吸氣之后，通過使用例如TMAH的堿性溶液去除包含稀有氣體元素的非晶半導體膜。作為包含稀有氣體元素的非晶半導體膜的蝕刻方法，可使用利用諸如膽堿的堿性溶液的濕蝕刻。第三氧化膜作為蝕刻停止層，以防止在蝕刻包含稀有氣體元素的非晶半導體膜時蝕刻第三半導體膜。注意，在包含稀有氣體元素的非晶半導體膜表面上形成的例如自然氧化膜的氧化膜的情況下，優(yōu)選在預先用氫氟酸基溶液等去除上述氧化膜之后，蝕刻包含稀有氣體元素的非晶半導體膜。在去除包含稀有氣體元素的非晶半導體膜之后，通過氫氟酸基溶液去除第三氧化膜。
接著，用第二激光照射第三半導體膜同時噴射氮氣以再次結晶，并形成為第四半導體膜的晶體導體膜302(見圖7A)。優(yōu)選，通過使用光學系統(tǒng)，將第二激光的束斑整形為矩形。通過掃描其上形成第三半導體膜的襯底300或者第二激光，以使第二激光相對于襯底300移動，進行用第二激光的照射。優(yōu)選脈沖振蕩激光作為第二激光，例如，可以使用重復率為30到300Hz的激光。另外，以高于或等于275mJ/cm2并且小于或等于475mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。在本實施方式中，用激光進行照射的能量密度為，高于或等于340mJ/cm2并且小于或等于400mJ/cm2。
襯底300或第二激光的掃描速率不特別限定且可對其進行調整，以在第三半導體膜的任意點處進行5至14次的輻射發(fā)射。在本實施方式中，調整襯底300或第二激光的掃描速率，以在第三半導體膜的任意點處進行5至6次的輻射發(fā)射。更優(yōu)選地，設置第二激光的發(fā)射數(shù)目約為第一激光的發(fā)射數(shù)目的一半。通過減小第二激光的發(fā)射數(shù)目，可縮短處理時間。發(fā)射到任意點處的第二激光的發(fā)射次數(shù)(單位發(fā)射)可由公式(1)計算。
應該注意，關心的是，在去除第三氧化膜與第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更長時，晶體管的閾值電壓變化。因此，優(yōu)選，從去除第三氧化膜之后即刻到第二激光照射之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。具體地，優(yōu)選從用氫氟酸基溶液去除第三氧化膜之后即刻到用第二激光最初照射第三晶體半導體膜的任意點之前即刻的時間間隔為兩小時或更短。
通過上述處理，可獲得其中針孔減少的晶體半導體膜302。當通過使用如上所述的針孔減少的晶體半導體膜形成晶體管時，后來形成的柵絕緣膜的覆蓋變得有利，且減薄柵絕緣膜也是可能的。
接著，將晶體半導體膜302處理成預定的形狀，獲得島形的半導體膜306a、306b和306c(見圖7B)。不特別地限定晶體半導體膜302的處理方法，例如，可以使用通過如下方法，即，在晶體半導體膜302上形成抗蝕劑掩模之后，通過蝕刻去除不需要的部分。也不特別地限定形成抗蝕劑掩模的方法，且除了光刻方法之外，可以使用這樣的方法，即，像在噴墨方法中一樣，通過繪制同時控制釋放小滴的時間和位置，形成帶有期望圖形的掩模。另外，蝕刻方法不特別地限制，可以使用干蝕刻方法或濕蝕刻方法。
注意，半導體膜306a至306c可用雜質來摻雜以控制晶體管的閾值電壓。添加的雜質不特別地限制，可以使用如磷或砷的給予n型導電性的雜質，或如硼的給予p型導電性的雜質。另外不特別地限制添加雜質以控制閾值電壓的時間安排，可以在形成半導體膜302之后且在形成島狀半導體膜306a至306c之前，或在形成島形半導體膜306a至306c之后且在隨后的步驟中形成柵絕緣膜307之前，添加雜質。另外，在此步驟中，雜質可全部添加到島形半導體膜306a至306c，或通過使用抗蝕劑等覆蓋島形半導體膜的部分，部分地添加。
接著，形成柵絕緣膜307，以覆蓋島形半導體膜306a至306c(見圖7)。不特別地限制形成柵絕緣膜307的方法，可以通過等離子體CVD方法、低壓CVD方法、濺射方法、PVD方法等形成柵絕緣膜307。可選地，形成的絕緣膜通過等離子體處理氧化或氮化，以形成柵絕緣膜307。此外，可通過等離子體處理氧化或氮化島狀半導體膜306a至306c的表面，以形成柵絕緣膜307。可使用氧化硅、氮化硅、含有氮的氧化硅、含有氧的氮化硅等形成柵絕緣膜307，其具有1到200nm的厚度。另外，柵絕緣膜307可為單層或具有疊層結構，該疊層結構包括使用不同物質形成的層。
接著在柵絕緣膜307之上形成柵電極311a、311b、311c和311d、和電容器電極311e。不特別地限制柵電極的結構和形成柵電極的方法。在本實施方式中，此后將描述通過堆疊第一導電層308和第二導電層309來形成柵電極311a至311d、電容器電極311e的方法。
首先，在柵絕緣膜307之上形成第一導電層308，在第一導電層308之上形成第二導電層309(見圖7C)。優(yōu)選，使用不同的物質分別形成第一導電層308和第二導電層309。優(yōu)選，使用與柵絕緣膜307的粘接性高的導電物質形成第一導電層308，例如優(yōu)選使用氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)、鉭(Ta)等。另外，優(yōu)選第一導電層308形成為具有25到35nm的厚度。
優(yōu)選，使用電阻率低的導電物質形成第二導電層309，例如優(yōu)選使用鎢(W)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、包含這些金屬作為主要成分的合金，包含這些金屬的化合物等。作為合金，可給出鋁和硅合金、鋁和釹合金等。作為金屬化合物，可給出氮化鎢等。另外，優(yōu)選第二導電層309的厚度范圍為330nm到410nm。不具體地限定形成第一導電層308和第二導電層309的方法，可以使用濺射方法、蒸鍍方法等。在本實施方式中，使用氮化鉭作為第一導電層308，且使用鎢作為第二導電層309(見圖7C)。
隨后，在第二導電層309之上形成掩模335a、335b、335c、335d和335e。接著，蝕刻第一導電層308和第二導電層309，且形成第一導電層308a、308b、308c、308d、308e，和第二導電層309a、309b、309c、309d和309e，以使每個導電層的側壁相對于每個導電層的水平面傾斜(見圖8A)。
接著用提供的掩模335a到335e，選擇性蝕刻第二導電層309a到309e，形成第三導電層310a、310b、310c、310e和310d。此時，優(yōu)選在具有高各向異性的條件下進行蝕刻，以使每個第三導電層310a到310e的側壁相對于每個導電層的水平面垂直。因此，去除了第二導電層309a到309e的側壁上的傾斜部分。在該方式中，在第一導電層308a到308e之上分別形成第三導電層310a到310e，第三導電層310a到310e每個的寬度比第一導電層308a到308e每個的寬度更小，這樣，可形成柵電極311a到311d和電容器電極311e，其分別通過第一導電層308a到308e與第三導電層310a到310e的結合形成(見圖8B)。
注意，掩模335a到335e中每個可為通過形成為預定形狀并進一步通過灰化縮窄獲得的掩模。通過使用這種掩模，可形成具有更微小形狀的電極，結果，可獲得具有更短溝道長度的晶體管。當制造具有更短溝道長度的晶體管時，可獲得更高速工作的電路。
注意，當如上所述縮短晶體管的溝道長度時，由于短溝道效應，閾值電壓降低，晶體管的電特性受到不良的影響。當減薄柵絕緣膜時，可以有效地抑制短溝道效應。然而，另一方面，當減薄柵絕緣膜時，會引起如柵絕緣膜的漏電或低耐壓問題。另外，也認為，接觸的晶體半導體膜的不平坦等問題影響柵絕緣膜的特性。因此，必須減少晶體半導體膜中的針孔，且使晶體半導體膜更平坦化，根據(jù)本發(fā)明的制造針孔減少的晶體半導體膜的方法是非常有效的。
隨后，通過使用柵電極311a到311d和電容器電極311e作為掩模，添加給予n型導電性的雜質元素以提供第一n型雜質區(qū)312a、312b和312c。不特別地限制給予n型導電性的雜質元素，可以使用如磷或砷等(見圖8C)。
在去除掩模335a到335e之后，形成覆蓋半導體膜306a的掩模336a和覆蓋半導體膜306c的掩模336b。通過使用掩模336a和336b和第三導電層310b作為掩模，將給予n型導電性的雜質元素進一步添加到半導體膜306b中；因此，提供第二n型雜質區(qū)(低濃度雜質區(qū))313a，每個雜質區(qū)313a位于與第一導電層308b交疊的區(qū)域內，并提供了第三n型雜質區(qū)314a，每個雜質區(qū)314a位于既不與第一導電層308b交疊也不與第三導電層310b交疊的區(qū)域內。這樣形成的第三n型雜質區(qū)314a用作晶體管的源和漏區(qū)。另外，通過提供這樣的第二n型雜質區(qū)313a其通過柵絕緣膜307與柵電極311b交疊；提供在用作源或漏區(qū)的第三n型雜質區(qū)314a和溝道形成區(qū)315a之間；具有與第三n型雜質區(qū)314a相同的導電類型；并且具有比第三n型雜質區(qū)314a濃度更低的濃度，可獲得對熱載流子惡化具有極好耐受性的n溝道晶體管352。注意，在第二n型雜質區(qū)313a之間插入的區(qū)域用作溝道形成區(qū)315a(見圖9A)。
如圖15A到15C所示，當?shù)谝籲型雜質區(qū)312d(圖15A)中沒有與柵電極交疊的區(qū)域部分地用掩模覆蓋(圖15B)時，第二n型雜質區(qū)(低濃度雜質區(qū))313b(其具有與第三n型雜質區(qū)314b相同導電類型且具有比第三n型雜質區(qū)314b的濃度更低的濃度)，提供在用作源或漏的第三n型雜質區(qū)314b和溝道形成區(qū)315b之間、在高濃度雜質區(qū)314c和溝道形成區(qū)315b之間、在高濃度雜質區(qū)314c和溝道形成區(qū)315c之間、以及在第三n型雜質區(qū)314b和溝道形成區(qū)315c之間。因此，獲得漏電流可減小的n溝道晶體管355(圖15C)。注意，高濃度雜質區(qū)314c具有與n型雜質區(qū)314b相同的導電類型和相同的濃度。另外，在晶體管355中，柵電極311f和311g彼此電連接，以使同時施加相同的電壓。晶體管355是具有兩個溝道形成區(qū)315b和315c的雙柵晶體管。
在去除掩模336a和336b之后，形成覆蓋半導體膜306b的掩模337。通過使用掩模337和第三導電層310a和310c到310e作為掩模，將給予p型導電性的雜質元素添加到半導體膜306a和306c；因此，在分別與第一導電層308a、308c到308e交疊的區(qū)域內提供第一p型雜質區(qū)(低濃度雜質區(qū))316a和316b，并且在不與第一導電層308a、308c到308e交疊的區(qū)域內提供第二p型雜質區(qū)317a和317b和高濃度雜質區(qū)317c。這樣形成的第二p型雜質區(qū)317a和317b，分別用作晶體管的源或漏，或具有連接晶體管與電容器的功能。注意，高濃度雜質區(qū)317c具有與第二p型雜質區(qū)317a和317b相同的導電類型和相同的濃度。以這種方式獲得p溝道晶體管351和353、和電容器345。注意在晶體管351的第一p型雜質區(qū)316a之間插入的區(qū)域用作溝道形成區(qū)318a。另外在晶體管353中，柵電極311c和311d彼此電連接以使在其上同時施加相同的電壓。晶體管353是具有兩個溝道形成區(qū)318b和318c的雙柵晶體管。另外，當在本步驟中添加給予p型導電性的雜質元素時，以比預先形成的第一n型雜質區(qū)312a和312c中包含的雜質元素的濃度高的濃度，添加給予p型導電性的雜質元素；因此，n型導電性消失(見圖9B)。
接著，去除掩模337。如上所述，可制造這樣的半導體裝置，其包括用在象素部分361中的晶體管353和電容器354，和用在驅動電路部分362中的晶體管351和352(見圖10A)。除了象素部分361和驅動部分362外，該半導體裝置還具有端子部分363，其用于通過隨后的步驟從外部輸入信號。注意，不特別地限制晶體管的結構。例如，可以采用具有在兩個柵電極之間插入半導體膜的結構的雙柵晶體管，和單漏晶體管等，在所述單漏晶體管等中用作源或漏的雜質區(qū)和溝道形成區(qū)彼此相鄰(在二者之間不提供比用作源或漏的雜質區(qū)的濃度更低濃度的區(qū)域)。
接著，依次形成第一層間絕緣膜319a、319b和319c，以覆蓋晶體管(見圖10B)。使用例如氧化硅或氮化硅的絕緣物質形成第一層間絕緣膜319a到319c。這里，氧化硅和氮化硅中每個可包含氮或氧。另外，除了如氧化硅或氮化硅的無機絕緣物質之外，可以使用一種或多種有機絕緣物質，如丙烯酸樹脂或聚酰亞胺和硅氧烷(一種化合物，包含由-Si-O-Si-代表的硅氧鍵和具有如氫或烷基團的有機基團作為取代基)。
不特別地限制形成第一層間絕緣膜319a到319c的方法，可以使用等離子體CVD方法、低壓CVD方法、濺射方法、PVD方法等。另外，在本實施方式中，采用多層膜，其中三層，即第一層間絕緣膜319a、319b和319c堆疊。然而，不特別地限制堆疊的第一層間絕緣膜的數(shù)目，可以采用單層或包括兩層或更多層的多層結構。
優(yōu)選，至少層間絕緣膜319a、319b和319c中的一個是包含氫的絕緣膜。作為包含氫的層間絕緣膜，例如，可以給出使用氮化硅形成的絕緣膜，其通過使用SiH4氣體、NH3氣體、N2O氣體和H2氣體作為原材料氣體通過等離子體CVD方法形成。這樣形成的氮化硅包含氧和氫。當至少層間絕緣膜319a、319b和319c中的一個為包含氫的絕緣膜時，可進行氫化作用以通過利用該絕緣膜中包含的氫終止在島形的半導體膜306a到306c中包含的懸掛鍵。因此，例如，不必在填充氫氣的爐的環(huán)境中進行氫化作用，且可容易地進行氫化作用。
另外，當使用包含氫的氮化硅作為第一層間絕緣膜時，優(yōu)選在使用含氫的氮化硅形成的膜和晶體管之間，提供使用氧化硅或包含氮的氧化硅形成的膜。在第一實施方式中，當?shù)谝划旈g絕緣膜包括三層，319a、319b和319c時，可使用氧化硅或含氮的氧化硅形成第一絕緣膜319a，可使用含氫(可另外包含氧)的氮化硅形成第一層間絕緣膜319b，且可使用氧化硅或含氮的氧化硅形成第一層間絕緣膜319c。
另外，當有機絕緣物質(如丙烯酸或聚酰亞胺或硅氧烷)用于第一層間絕緣膜時，優(yōu)選使用如氧化硅或氮化硅的無機絕緣物質形成的膜提供在使用有機絕緣物質或硅烷形成的膜與晶體管之間，或提供在使用有機絕緣物質或硅烷形成的膜之上。當使用有機絕緣物質或硅烷形成第一層間絕緣膜時，改進了平坦性，但是吸收了水或氧。為了防止這一點，優(yōu)選使用具有無機絕緣物質形成的膜的疊層結構。
例如，在通過第一層間絕緣膜319a到319c向外提取發(fā)光元件的光發(fā)射的情況下，可使用第一層間絕緣膜319a到319調整光通過的光路的長度(見圖10B)。
注意，在形成第一層間絕緣膜319a、319b和319中任一個之前或之后，優(yōu)選進行用于激活給予n型或p型導電性的雜質元素的處理，該雜質元素是先前添加的。不特別地限制激活的處理，可通過使用爐、RTA、激光照射等進行。
隨后，在第一層間絕緣膜319a到319中形成達到半導體膜306a到306c的開口。另外，在形成覆蓋開口和第一層間絕緣膜319c的導電層之后，將導電層處理成預定的形狀。這樣，分別在象素部分361中形成布線320f和320g，在驅動部分362中形成布線320b、320c和320e，在端子部分363中形成布線320a(見圖11A)。不特別地限定用于形成開口的方法，可以通過在第一層間絕緣膜319c上提供抗蝕劑等形成的掩模，然后蝕刻第一層間絕緣膜319a到319來形成開口。這里，不特別地限定蝕刻的方法，可以使用干蝕刻方法或濕蝕刻方法。另外，導電層可為單層或多層，且優(yōu)選使用具有高導電性的金屬(如鋁或銅，或鋁和釹的合金等)形成至少一層。另外，鋁可包含硅等。在多層的情況下，優(yōu)選提供使用如氮化鈦或氮化鉭的金屬氮化物形成的層，插入包含具有高導電性的金屬的層。導電層的厚度可為500nm到2μm，更優(yōu)選地，800nm到1μm。注意，布線320a到320g包括用作連接部分的導電層，所述連接部分用于電連接不同層中的布線或電極。
接著，形成第二層間絕緣膜321，以覆蓋布線320a到320g(見圖11B)?？墒褂美缪趸杌虻璧臒o機絕緣物質形成第二層間絕緣膜321。這里氧化硅和氮化硅中每個可包含氮或氧。另外，除了如氧化硅或氮化硅的無機絕緣物質，可以使用一種或多種有機絕緣物質的化合物，如丙烯酸或聚酰亞胺硅氧烷。另外，不特別地限制形成第二層間絕緣膜321的方法，可以使用等離子體CVD方法、低壓CVD方法、濺射方法、PVD方法等。另外，在本實施方式中，第二層間絕緣膜321是單層，但是不限制為單層，可采用包括兩層或更多層的多層。在使用如丙烯酸或聚酰亞胺或硅氧烷等的有機絕緣物質作為第二層間絕緣膜321的情況下，優(yōu)選用具有如氧化硅膜或氮化硅膜的無機絕緣膜的疊層結構。
接著，形成通過第二層間絕緣膜321到達布線320f的開口，蝕刻第二層間絕緣膜321以暴露布線320a(見圖12A)。在第二層間絕緣膜321上提供由抗蝕劑等形成的掩模之后，可以使用干蝕刻方法或濕蝕刻方法等進行蝕刻。
接著，在第二層間絕緣膜321之上形成發(fā)光元件的電極322(見圖12A)。不特別地限制用于形成發(fā)光元件的電極322的材料，可以使用氧化物半導體，如氧化銦錫、氧化銦鋅、或氧化鋅；或導電材料，如鋁、金或鉑。也不特別地限定發(fā)光元件的電極322的形成方法，例如，可使用氧化物半導體或導電材料在第二層間絕緣膜321之上形成膜，在形成的膜之上提供由抗蝕劑等形成的掩模，且使用氧化物半導體或導電材料形成的膜可被蝕刻成預定的形狀。
接著，形成覆蓋發(fā)光元件的電極322端部的絕緣膜323(見圖12B)。可使用例如氧化硅或氮化硅的無機絕緣物質；如丙烯酸、聚酰亞胺、或抗蝕劑、硅氧烷等有機絕緣物質，形成絕緣膜323。特別，優(yōu)選使用光敏樹脂，例如光敏丙烯酸、光敏聚酰亞胺、或抗蝕劑。當使用光敏樹脂通過光刻形成具有預定形狀的絕緣膜323時，絕緣膜323可具有圓形的邊緣，且因此，可減小發(fā)光元件的退化。
隨后，在發(fā)光元件的電極322之上形成發(fā)光層324(見圖13A)。通過使用有機物質或無機物質、或無機和有機物質二者形成發(fā)光層324。另外，發(fā)光層324可以是單層或多層，除了包含發(fā)射預定波長的光的物質(發(fā)光物質)的層外，所述多層還具有空穴傳輸層、電子傳輸層、空穴注入層和電子注入層等。在多層的情況下，在發(fā)光元件的電極322之上，可提供使用具有高導電性的有機物質(如PEDOT)形成的層、使用具有高空穴傳輸特性的物質和顯示了對該物質的電子接收特性的物質的混合物形成的層、或可提供使用具有高電子傳輸特性的物質和顯示了對該物質的電子貢獻特性的物質的混合物形成的層，此后，可提供其它層，如含發(fā)光物質的層、空穴傳輸層、電子傳輸層。對于使用如PEDOT的具有高導電性的有機物質形成的層，使用具有高空穴傳輸特性的物質和對于該物質顯示了電子接收特性的物質的混合物形成的層，和使用具有高電子傳輸特性的物質和對于該物質顯示了電子貢贈特性的物質的混合物形成的層，即使當這些層制得厚時，也很難增加發(fā)光元件的驅動電壓。因此，當這些層制得厚時，減輕了發(fā)光元件的電極332的表面上形成的不平坦性，因此防止了發(fā)光元件的電極之間的短路等。注意，發(fā)光物質可為發(fā)射熒光的物質或發(fā)射磷光的物質。
為每個不同發(fā)光顏色的發(fā)光元件形成發(fā)光層324，或發(fā)光層324可形成為一層，其發(fā)射同樣發(fā)光顏色(例如發(fā)白光)。在同樣發(fā)光顏色的情況下，發(fā)光元件可以結合顏色過濾器等，且提取到發(fā)光顯示器外部的光發(fā)射可以根據(jù)像素具有不同的顏色。
接著，在發(fā)光層324上形成發(fā)光元件的電極325。不特別地限制用于形成發(fā)光元件的電極325的材料，且可使用氧化物半導體，如氧化銦錫、氧化銦鋅、或氧化鋅；或導電材料，如鋁、金或鉑。注意發(fā)光元件的電極322和電極325中的至少一個是使用氧化銦錫、氧化銦鋅、或氧化鋅等形成的，以使從發(fā)光層324發(fā)出的光可以透射。以這種方式，獲得包括發(fā)光元件的電極322、發(fā)光層324和發(fā)光元件的電極325的發(fā)光元件340(見圖13A)。
接著，通過使用密封材料327彼此貼附襯底300和襯底326，以密封先前形成的晶體管351到353和發(fā)光元件340(見圖13B)。如圖14中所示，襯底326可具有光屏蔽層331和顏色過濾器332。另外，用襯底300和襯底326密封的空間328可用如氮或氬的惰性氣體填充，或用樹脂材料等填充。所填充的樹脂材料可包含干燥劑。
注意，不特別地限制襯底326，且可使用玻璃襯底、塑料襯底(聚酰亞胺，丙烯酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜等)等。另外，當使用與襯底326側(襯底300側)相對的表面作為顯示表面提取發(fā)射光時，除了上述襯底之外，可使用陶瓷襯底、金屬襯底(鉭、鎢、鉬等)、通過在不銹鋼襯底表面上形成絕緣膜獲得的襯底等。
接著，通過使用導電粘合劑329等，將FPC(柔性印刷電路)330連接到布線320a(見圖13B)。
如上所述，可制造包括根據(jù)本發(fā)明的半導體器件的發(fā)光顯示器。在該實施方式中，描述了用于發(fā)光顯示器的制造方法，但是，在形成發(fā)光元件的電極322和電路布置的步驟之后，通過適合地改變步驟可制造液晶顯示器等。
另外，在該實施方式中，描述了在相同的襯底上制造使用晶體管的驅動電路部分和象素部分的方法，但是，本發(fā)明不限于此?？刹捎檬褂冒↖C芯片的外部驅動電路部分的結構。
如上所述，當使用根據(jù)本發(fā)明的針孔減少的晶體半導體膜時，可防止形成的半導體器件的柵絕緣膜的缺陷。因此可以制造具有改進工作特性和可靠性的顯示器。
(實施方式3)參考頂視圖16描述通過實施方式1和2中描述的制造方法制造的發(fā)光顯示器的象素部分的一個方式。
在圖16中沿著虛線A-A’的截面對應于圖13B中象素部分361的截面圖。在圖16中，沒有示出覆蓋發(fā)光元件的電極322端部的絕緣膜323、發(fā)光層324、發(fā)光元件的電極325、襯底326等；然而在實際的情況中提供了它們。
從圖16清楚的是，半導體膜211a與包括用作柵電極和電容器電極的區(qū)域的第一導電層212a交疊，且提供了對應于圖13B中晶體管353的晶體管201，和對應于電容器354的電容器202。第一導電層212a通過第二導電層213，連接到發(fā)光元件的電極207(對應于圖13B的發(fā)光元件的電極322)。另外，在與第一導電層212a相同的層中形成柵線204。
另外，提供源線205和供電線206，使其與柵線204相交。源線205連接到包括半導體膜211b和第三導電層212b的晶體管203的源極。注意，圖15C的晶體管355對應于晶體管203。在與柵線204和第一導電層212a相同的層中提供第三導電層212b，且其連接到柵線204。另外，柵線204的部分提供成用作晶體管203的柵電極。
供電線206連接到半導體膜211，以當晶體管201導通時，將電流供給發(fā)光元件。注意，在該實施方式中，元件也可通過其它導電層彼此電連接，如在通過第四導電層214彼此連接半導體膜211b和第一導電層212a的情況下。另外，在該實施方式中，用作電容器202的電極的第一導電層212a的部分，具有不平坦的鋸齒形狀。通過這種形狀，電荷容易在電容器202中積累。
如圖17的電路圖中所示地連接晶體管201和203、電容其202、柵線204、源線205和供電線206。注意發(fā)光元件208包括圖16的發(fā)光元件的電極207。發(fā)光元件208為二極管型元件。如在本實施例中的串聯(lián)連接到發(fā)光元件208的晶體管201是p溝道晶體管的情況，發(fā)光元件的電極207作為陽極。另一方面，晶體管201是n溝道晶體管的情況，發(fā)光元件的電極207作為陰極。
在圖17中，晶體管201為p溝道晶體管，且晶體管203為n溝道晶體管；然而，本發(fā)明不限于此，晶體管201可以為n溝道晶體管，且晶體管203為p溝道晶體管?？蛇x地，晶體管201和晶體管203可均為n溝道晶體管，或晶體管201和晶體管203均為p溝道晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光顯示器的像素部分中，在矩陣中提供多個發(fā)光元件，其通過如圖17中所示的電路驅動。用于驅動發(fā)光元件的電路不限于圖17中所示的電路，且可使用，例如具有提供有擦除晶體管的配置的電路等，所述擦除晶體管用于擦除線和擦除操作以強制擦除輸入信號。另外，對于圖16中示出的像素部分的頂視圖，布線等根據(jù)布局適當改變。
當像素部分具有使用根據(jù)本發(fā)明的針孔減少的晶體半導體膜的半導體器件時，可獲得具有改進的工作特性和可靠性、且具有高清晰度像素部分的顯示裝置。
(實施方式4)參考圖18A和18B描述，使用包括通過實施方式1和2中描述的制造方法制造的發(fā)光顯示裝置的面板的模塊。
圖18A顯示信息終端模塊。提供面板600，其包括每個像素中具有發(fā)光元件的像素部分601、第一掃描線驅動電路602a和選擇在像素部分601中包括的像素的第二描線驅動電路602b、和向選定的像素供給視頻信號的信號線驅動電路603。像素部分601對應于圖13B中的像素部分361、或在圖16的頂視圖中說明的像素部分等。
通過FPC(柔性印刷電路板)604將印刷線路板610連接至面板600。在印刷線路板610上，安裝有控制器611、CPU(中央處理器單元)612、存儲器613、供電電路614和音頻處理電路615、發(fā)射/接收電路616和如電阻器、緩沖器和電容器的其他元件。
通過提供在印刷線路板610上的接口(I/F)部分617，輸入和輸出各種控制信號。在印刷線路板610上提供用于向天線發(fā)射信號/從天線接收信號的天線部分618。
注意，在該實施方式中，通過FPC604將印刷線路板610連接到面板600；然而，本發(fā)明不限于此?？赏ㄟ^COG(玻璃上芯片)方法，直接將控制器611、音頻處理器615、存儲器613、CPU612或供電電路614安裝到面板600之上。另外，在印刷線路板610上提供的如電容器和緩沖器的各種元件，防止供電電壓或信號中的噪聲和信號的圓形上升(rounded rise)。
圖18B顯示了圖18A中示出的模塊的框圖。該模塊包括，控制信號產生電路620、解碼器621、寄存器622、運算電路623、RAM624、CPU的接口625等，作為CPU612。一旦保持在寄存器622之后，通過接口625輸入到CPU612的各種信號輸入到運算電路623、解碼器621等。運算電路623基于輸入信號工作，且指定地址以發(fā)送各種指令。同時，解碼輸入到解碼器621的信號，并將其輸入到控制信號產生電路620?？刂菩盘柈a生電路620產生基于輸入信號產生包括各種指令的信號，并將該信號發(fā)送到由運算電路623指定的地址，其具體為存儲器613、發(fā)射/接收電路616、音頻處理電路615、控制器611等。
作為存儲器613，提供VRAM631、DRAM632、閃存633等。VRAM631存儲在面板600上顯示的圖像數(shù)據(jù)，DRAM632存儲圖像數(shù)據(jù)或音頻數(shù)據(jù)，閃存633存儲各種程序。
供電電路614產生施加到面板600、控制器611、CPU612、音頻處理器615、存儲器613、和發(fā)射/接收電路616的供電電壓。此外，根據(jù)面板的規(guī)格，在一些情況中，在供電電路614中提供電流源。
存儲器613、發(fā)射/接收電路616、音頻處理器615和控制器611根據(jù)各自接收到的指令工作。下面簡要地描述這些工作。
通過接口(I/F)部分617，將從輸入單元634輸入的信號傳輸?shù)桨惭b在印刷線路板610上的CPU612?？刂菩盘柈a生電路620根據(jù)從如指點裝置或鍵盤的輸入單元634傳輸?shù)男盘?，將存儲在VRAM631中的圖像數(shù)據(jù)轉換為預定的格式，接著將其傳輸?shù)娇刂破?11。
控制器611根據(jù)面板的規(guī)格處理包括從CPU612傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)的信號，并將其供給面板600。控制器611基于從供電電路614輸入的供電電壓或從CPU612輸入的各種信號，產生和向面板600發(fā)送Hsync信號、Vsync信號、時鐘信號CLK、交流電壓(AC Cont)、和開關信號L/R。
在發(fā)射/接收電路616中，處理作為電波通過天線643發(fā)射和接收的信號。具體地，包括高頻電路，如隔離器、頻帶通路濾波器、VCO(壓控振蕩器)、LPF(低通濾波器)、耦合器和balan。在通過發(fā)射/接收電路616發(fā)射和接收的這些信號之中，包括音頻數(shù)據(jù)的信號根據(jù)從CPU612傳輸?shù)闹噶顐魉偷揭纛l處理電路615。
根據(jù)來自CPU612的指令傳送的包括音頻數(shù)據(jù)的信號在音頻處理電路615中被解調成音頻信號，并傳輸?shù)綋P聲器648。在音頻處理電路615中，調制從麥克風647傳輸?shù)囊纛l信號，并根據(jù)來自CPU612的指令將其傳輸?shù)桨l(fā)射/接收電路616。
控制器611、CPU612、供電電路614、音頻處理器615、存儲器613可結合為印刷線路板610的一個封裝體。除了如隔離器、頻帶通路濾波器、VCO(壓控振蕩器)、LPF(低通濾波器)、耦合器和balan的高頻電路，本實施方式還可應用于任何電路。
當本實施方式中描述的顯示板或驅動電路，具有使用根據(jù)本發(fā)明的針孔減少的晶體半導體膜的半導體器件時，可獲得具有高分辨率顯示面板和高可靠性的模塊。
(實施方式5)參考圖18A和18B、和圖19描述本實施方式。圖19顯示了緊湊型電話(移動電話)的一個模式，其無線地工作、可隨處攜帶、包括使用具有根據(jù)本發(fā)明的半導體器件和發(fā)光顯示器件的面板的模塊。顯示面板700可拆卸地結合到外殼701中，以使其容易地固定到印刷線路板710?？筛鶕?jù)外殼701結合到其中的電子裝置，適當?shù)馗淖兺鈿?01的形狀和尺寸。
在圖19中，顯示面板700(對應于圖18A和18B中的面板600)所固定的外殼701，裝配到印刷線路板710(對應于圖18A和圖18B中的印刷線路板610)，且裝配成模塊。在印刷線路板710上，安裝控制器、CPU、存儲器、供電電路、和其他的元件(如電阻器、緩沖器和電容器)。此外提供包括麥克風704和揚聲器705的音頻處理電路和如發(fā)射/接收電路的信號處理電路703。如圖18A和18B中所示，通過FPC將顯示面板700連接到印刷線路板710。
在機殼706中容納模塊720、輸入單元708和電池707。顯示面板700的像素部分設置成，能夠通過在機殼706中形成的窗口看到該像素部分。
作為例子，圖19中示出的機殼706顯示了電話的外部形狀。然而本發(fā)明不限于此，根據(jù)功能和應用具有各種模式。
在本實施方式中描述的緊湊型電話(移動電話)在顯示面板或印刷線路板中提供有半導體器件，其使用根據(jù)本發(fā)明的針孔減少的晶體半導體膜。因此，可獲得具有高分辨率顯示面板和高可靠性的模塊。
(實施方式6)在實施方式5中，作為包括根據(jù)本發(fā)明的半導體器件和發(fā)光顯示器件的電子裝置，描述了緊湊型電話(移動電話)。本實施方式描述其它的電子裝置如攝像機或數(shù)碼相機的照相機、護目型顯示器(頭戴顯示器)、導航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置(例如小汽車立體聲系統(tǒng)或組合音響)、個人筆記本計算機、游戲機、便攜的信息終端(如移動計算機、移動電話、便攜的游戲機或電子書)、具有記錄介質的圖像再現(xiàn)裝置(具體地，再現(xiàn)如DVD(數(shù)字通用盤)的記錄的介質且具有顯示再現(xiàn)的圖像的顯示能力的裝置)等。
圖20A說明包括主體1801、顯示部分1802、成像部分、操作鍵1804、快門1805等的數(shù)碼相機。注意，圖20A為顯示部分1802側的圖，沒有示出成像部分。通過使用根據(jù)本發(fā)明的半導體器件和發(fā)光器件，可獲得具有高分辨率顯示部分和高可靠性的數(shù)碼相機。
圖20B說明包括主體部分1821、機殼1822、顯示部分1823、鍵盤1824、外部連接端口1825、鼠標1826等的筆記本個人計算機。通過使用根據(jù)本發(fā)明的半導體器件和發(fā)光顯示器件，可獲得具有高分辨率顯示部分和高可靠性的個人筆記本計算機。
圖20C說明具有記錄介質的便攜的圖像再現(xiàn)裝置(具體地DVD再現(xiàn)裝置)，包括主體部分1841、機殼1842、顯示部分A1843、顯示部分B1844、記錄介質(DVD等)讀取部分1845、操作鍵1846、揚聲器部分1847等。顯示部分A1843主要顯示圖像數(shù)據(jù)，而顯示部分B1844主要顯示文本數(shù)據(jù)。注意，具有記錄介質的圖像再現(xiàn)裝置也包括家庭游戲機等。通過使用根據(jù)本發(fā)明的半導體器件和發(fā)光顯示器件，可獲得具有高分辨率顯示部分和高可靠性的圖像再現(xiàn)裝置。
圖20D說明了顯示裝置，包括機殼1861、支撐架1862、顯示部分1863、揚聲器1864、視頻輸入端子1865等。在顯示部分1863和驅動器中使用通過上述的實施方式中描述的制造方法形成的半導體器件，制造該顯示裝置。注意，該顯示裝置包括液晶顯示器、光發(fā)射顯示器等，具體地包括用于信息顯示的所有顯示器，例如，用于個人計算機或TV廣播接收機或用于廣告顯示的顯示裝置。通過本發(fā)明，可以獲得具有高分辨率顯示部分和高可靠性的大尺寸顯示裝置，具體地，22到50英寸的大屏。
如上所述，可獲得具有根據(jù)本發(fā)明的半導體器件和發(fā)光顯示器件的高可靠性的各種電子裝置。
本實施例將描述通過使用本發(fā)明制造的晶體半導體膜。注意在圖21到23中的每個照片為SEM照片，其中放大了晶體半導體膜的表面(以30000倍放大)。此后，簡要描述圖21到23中晶體半導體膜的制造方法。
說明圖21。首先，用諸如鎳的促進結晶的金屬元素摻雜在絕緣襯底上形成的非晶硅膜，并通過熱處理結晶該非晶硅膜。接著，通過使用氫氟酸去除結晶硅膜(晶體硅膜)之上形成的諸如自然氧化膜的氧化膜。接著用激光照射晶體硅膜。激光的能量密度可以高于或等于350mJ/cm2并且小于或等于400mJ/cm2，且在晶體硅膜的任意點進行11.6次輻射發(fā)射(shot)。接著在晶體硅膜之上形成包括諸如Ar的稀有氣體元素的半導體膜，諸如自然氧化膜的氧化膜介于其間。通過熱處理，將金屬元素吸氣到包含稀有氣體元素的半導體膜，且減少或去除了晶體硅膜中的金屬元素。接著，通過用如TMAH的堿性溶液蝕刻去除包含稀有氣體元素的半導體膜，并隨后通過使用氫氟酸基溶液去除氧化膜。到此制造的晶體硅膜稱為樣品A。圖21顯示了該制造的晶體硅膜(樣品A)的表面的SEM照片。
接著，說明圖22。首先，用諸如鎳的促進結晶的金屬元素摻雜在絕緣襯底上形成的非晶硅膜，并通過熱處理結晶該非晶硅膜。接著，通過使用氫氟酸去除結晶硅膜(晶體硅膜)之上形成的諸如自然氧化膜的氧化膜，之后立即用含臭氧的水溶液處理該晶體硅膜表面，以形成新的氧化膜。接著用第一激光照射晶體硅膜。第一激光的能量密度可以高于或等于350mJ/cm2并且小于或等于400mJ/cm2，且在晶體硅膜的任意點進行11.6次輻射發(fā)射。接著在該晶體硅膜之上形成包括諸如Ar的稀有氣體元素的半導體膜，諸如自然氧化物的氧化膜介于其間。通過熱處理，將金屬元素吸氣到包含稀有氣體元素的半導體膜，且減少或去除了該晶體硅膜中的金屬元素。接著，通過用如TMAH的堿性溶液蝕刻去除包含稀有氣體元素的半導體膜，隨后通過使用氫氟酸基溶液去除氧化膜。此后，用第二激光照射晶體硅膜。該第二激光的能量密度可以高于或等于350mJ/cm2并且小于或等于400mJ/cm2，且在晶體硅膜的任意點進行5.8次輻射發(fā)射。到此制造的晶體硅膜稱為樣品B。圖22顯示了所制造的晶體硅膜(樣品B)的表面的SEM照片。
接著，說明圖23。首先，用諸如鎳的促進結晶的金屬元素摻雜在絕緣襯底上形成的非晶硅膜，并通過熱處理結晶該非晶硅膜。接著，通過使用氫氟酸去除結晶化硅膜(晶體硅膜)之上形成的如自然氧化膜的氧化膜，此后立即用含臭氧的水溶液處理該晶體硅膜的表面，以形成新的氧化膜。接著用第一激光照射該晶體硅膜。第一激光的能量密度可以高于或等于350mJ/cm2并且小于或等于400mJ/cm2，且在晶體硅膜的任意點進行11.6次輻射發(fā)射。接著在該晶體硅膜之上形成包括如Ar的稀有氣體元素的半導體膜，氧化膜介于其間。通過熱處理，將金屬元素吸氣到包含稀有氣體元素的半導體膜，且減少或去除了晶體硅膜中的金屬元素。接著，通過用如TMAH的堿性溶液蝕刻去除包含稀有氣體元素的半導體膜，隨后通過使用氫氟酸基溶液去除氧化膜。此后，用第二激光照射晶體硅膜。該第二激光的能量密度可以高于或等于310mJ/cm2并且小于或等于360mJ/cm2，且在晶體硅膜的任意點進行5.8次輻射發(fā)射。到此制造的晶體硅膜稱為樣品C。圖23顯示了所制造的晶體硅膜(樣品C)的表面的SEM照片。
表1顯示了分別在上述條件下制造的晶體硅膜樣品A、B和C每一個的表面上，每單位面積(1mm2)的針孔密度。通過使用SEM計數(shù)一個屏中包含的針孔數(shù)，測量針孔的數(shù)目。


如圖21中的照片所示，在通過熱處理結晶非晶半導體膜、去除氧化膜、且僅進行一次激光照射的情況下(不進行第二激光照射的情況下)，可以看出在晶體硅膜(樣品A)的表面之上有多個針孔，且表面是不平鉭的。如表1中所示，此時，晶體硅膜(樣品A)的單位面積的針孔密度為7.7×104個/mm2。
另一方面，如圖22中所示，在通過熱處理結晶非晶半導體膜、去除氧化膜、且此后立即形成另一氧化膜之后，并且在吸氣步驟之前和之后進行兩次激光照射的情況下，可以看出在晶體硅膜(樣品B)的表面之上幾乎沒有針孔，且表面是平坦的。
另外，與圖22相同，清楚的是在圖23中示出的照片中晶體硅膜(樣品C)的表面之上幾乎沒有針孔，且表面是平坦的。注意，樣品B和樣品C的晶體硅膜的不同僅在于第二激光的能量密度。
因此，從圖21到23和表1明顯看出，當通過熱處理結晶非晶硅膜、去除氧化膜、且此后立即形成另一氧化膜、并且在吸氣步驟之前和之后進行兩次激光照射時，可以減少晶體硅膜表面上的針孔，且表面可為平坦的。
本申請基于2005年11月9日在日本專利局提交的日本專利申請序列號no.2005-324359，其全文在此合并引用。
權利要求
1.一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到該非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶該非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中在該結晶半導體膜上形成的氧化膜且在該結晶半導體膜上形成第二氧化膜；用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜。
2.一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到該非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶該非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中在該結晶半導體膜上形成的氧化膜且在該結晶半導體膜上形成第二氧化膜；用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；和用第二激光照射結晶半導體膜。
3.一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到該非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶該非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中在該結晶半導體膜上形成的第一氧化膜，并在該結晶半導體膜上形成第二氧化膜；在包含氧的氣氛中用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；和在含有氮的氣氛中或真空中用第二激光照射結晶半導體膜。
4.一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到該非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶該非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；用氫氟酸去除在第一熱處理中在該結晶半導體膜上形成的第一氧化膜，并用含臭氧的水溶液在該結晶半導體膜上形成第二氧化膜；在含氧的氣氛中用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；和在含有氮的氣氛中或真空中用第二激光照射結晶半導體膜。
5.一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到該非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶該非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中形成于該結晶半導體膜上的第一氧化膜且在該結晶半導體膜上形成第二氧化膜；用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；用第二激光照射結晶半導體膜；通過蝕刻該結晶半導體膜來形成島狀半導體膜；以及在島狀半導體膜上形成柵絕緣膜。
6.一種用于制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加到該非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶該非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除在第一熱處理中形成于該結晶半導體膜上的第一氧化膜且在該結晶半導體膜上形成第二氧化膜；在含氧氣氛中用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；在含氮氣氛中或真空中用第二激光照射結晶半導體膜；通過蝕刻該結晶半導體膜來形成島狀半導體膜；和在島狀半導體膜上形成柵絕緣膜。
7.一種制造半導體器件的方法，包括步驟在具有絕緣表面的襯底上形成非晶半導體膜；將促進結晶的金屬元素添加至該非晶半導體膜中；通過第一熱處理結晶該非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；用氫氟酸去除在第一熱處理中在該結晶半導體膜上形成的第一氧化膜，且用含臭氧的水溶液在該結晶半導體膜上形成第二氧化膜；在含氧氣氛中用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；在含氮氣氛中或真空中用第二激光照射結晶半導體膜；通過蝕刻該結晶半導體膜來形成島狀半導體膜；和在島狀半導體膜上形成柵絕緣膜。
8.根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
9.根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
10.根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中第二激光的發(fā)射數(shù)低于第一激光的發(fā)射數(shù)。
11.根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。
12.根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中用第一激光照射和形成包含稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。
13.根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中去除第二氧化膜和開始用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。
14.根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
15.根據(jù)權利要求2的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
16.根據(jù)權利要求2的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
17.根據(jù)權利要求2的制造半導體器件的方法，其中第二激光的發(fā)射數(shù)低于第一激光的發(fā)射數(shù)。
18.根據(jù)權利要求2的制造半導體器件的方法，其中去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。
19.根據(jù)權利要求2的制造半導體器件的方法，其中用第一激光照射和形成包含稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。
20.根據(jù)權利要求2的制造半導體器件的方法，其中去除第二氧化膜和開始用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。
21.根據(jù)權利要求2的制造半導體器件的方法，其中鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
22.根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
23.根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
24.根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法，其中第二激光的發(fā)射數(shù)低于第一激光的發(fā)射數(shù)。
25.根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法，其中去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。
26.根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法，其中用第一激光照射和形成包含稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。
27.根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法，其中去除第二氧化膜和開始用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。
28.根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法，其中鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
29.根據(jù)權利要求4的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
30.根據(jù)權利要求4的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
31.根據(jù)權利要求4的制造半導體器件的方法，其中第二激光的發(fā)射數(shù)低于第一激光的發(fā)射數(shù)。
32.根據(jù)權利要求4的制造半導體器件的方法，其中去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。
33.根據(jù)權利要求4的制造半導體器件的方法，其中用第一激光照射和形成包含稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。
34.根據(jù)權利要求4的制造半導體器件的方法，其中去除第二氧化膜和開始用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。
35.根據(jù)權利要求4的制造半導體器件的方法，其中鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
36.根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
37.根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
38.根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中第二激光的發(fā)射數(shù)低于第一激光的發(fā)射數(shù)。
39.根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。
40.根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中用第一激光照射和形成包含稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。
41.根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中去除第二氧化膜和開始用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。
42.根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
43.根據(jù)權利要求6的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
44.根據(jù)權利要求6的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
45.根據(jù)權利要求6的制造半導體器件的方法，其中第二激光的發(fā)射數(shù)低于第一激光的照射數(shù)。
46.根據(jù)權利要求6的制造半導體器件的方法，其中去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。
47.根據(jù)權利要求6的制造半導體器件的方法，其中用第一激光照射和形成包含稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。
48.根據(jù)權利要求6的制造半導體器件的方法，其中去除第二氧化膜和開始用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。
49.根據(jù)權利要求6的制造半導體器件的方法，其中鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
50.根據(jù)權利要求7的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于350mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第一激光的照射。
51.根據(jù)權利要求7的制造半導體器件的方法，其中以高于或等于340mJ/cm2并低于或等于400mJ/cm2的能量密度進行用第二激光的照射。
52.根據(jù)權利要求7的制造半導體器件的方法，其中第二激光的發(fā)射數(shù)低于第一激光的發(fā)射數(shù)。
53.根據(jù)權利要求7的制造半導體器件的方法，其中去除第一氧化膜和用第一激光照射之間的時間間隔為兩個小時或更少。
54.根據(jù)權利要求7的制造半導體器件的方法，其中用第一激光照射和形成包含稀有氣體元素的半導體膜之間的時間間隔為48小時或更少。
55.根據(jù)權利要求7的制造半導體器件的方法，其中去除第二氧化膜和開始用第二激光照射之間的時間間隔為兩小時或更少。
56.根據(jù)權利要求7的制造半導體器件的方法，其中鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)和金(Au)中的一種或多種用作促進結晶的金屬元素。
全文摘要
提供一種制造具有改善的工作特性和可靠性的半導體器件的方法。在襯底上形成非晶半導體膜，其摻雜有促進結晶的金屬元素，通過第一熱處理結晶非晶半導體膜來形成結晶半導體膜；去除結晶半導體膜上形成的第一氧化膜并形成第二氧化膜；用第一激光照射其上形成了第二氧化膜的結晶半導體膜；在第二氧化膜上形成含有稀有氣體元素的半導體膜；通過第二熱處理將含在結晶半導體膜中的金屬元素吸氣到含有稀有氣體元素的半導體膜中；去除含有稀有氣體元素的半導體膜和第二氧化膜；在含氧氣氛中用第二激光照射結晶半導體膜。
文檔編號H01L21/336GK101013665SQ200610064488
公開日2007年8月8日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權日2005年11月9日
發(fā)明者宮入秀和, 小久保千穗, 井上弘毅 申請人:株式會社半導體能源研究所