專利名稱：晶體半導(dǎo)體薄膜,半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有通過使用激光晶化技術(shù)形成的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜，以及一種包含該半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體器件例如薄膜晶體管(在下文，TFT)及其制造方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種具有由激光晶化技術(shù)形成的特殊晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜，換句話說，彼此垂直的三個方向的晶粒的平面取向以等于或大于某個比例對準(zhǔn)。本發(fā)明也涉及一種包含該半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體器件，及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)廣泛研究通過激光照射晶化在玻璃襯底上形成的非晶半導(dǎo)體薄膜以形成具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜(在下文稱作晶體半導(dǎo)體薄膜)的技術(shù)，并且給出許多建議。因?yàn)榕c非晶半導(dǎo)體薄膜相比較晶體半導(dǎo)體薄膜具有較高的遷移率，所以該晶體半導(dǎo)體薄膜用于制造例如有效矩陣型液晶顯示設(shè)備、有機(jī)EL顯示設(shè)備等的TFT，其中在單個玻璃襯底上，形成像素部分或者像素部分和驅(qū)動電路的TFT。
作為晶化方法，除了激光晶化之外，存在使用爐子的熱退火和快速熱退火(RTA)；但是，當(dāng)使用激光晶化時，無需溫度的過多升高，熱量僅由半導(dǎo)體薄膜吸收并且執(zhí)行晶化；因此，具有低熔點(diǎn)的材料例如玻璃、塑料等可以用作襯底。結(jié)果，可以使用廉價且容易處理以具有大面積的玻璃襯底，并且通過激光晶化可以極大地提高生產(chǎn)效率；因此激光晶化是一種極好的晶化技術(shù)。
申請者關(guān)注晶化的極好特性，熱切地努力通過激光晶化制造一種半導(dǎo)體薄膜，因此成功地研制了許多技術(shù)。在這些成功的技術(shù)中，存在一種獲得極好半導(dǎo)體特性的技術(shù)使用激光照射具有減小濃度的氧、氮和碳的非晶化薄膜，并且執(zhí)行熔化和再結(jié)晶步驟以獲得具有高遷移率的晶體半導(dǎo)體薄膜(專利文獻(xiàn)1)。在該技術(shù)的建議中，公開當(dāng)激光照射時，保護(hù)薄膜在非晶化薄膜上形成是優(yōu)選的，并且也公開通過放置保護(hù)薄膜，可以避免混合到硅薄膜中的雜質(zhì)。
日本公開專利申請No.H5-299339發(fā)明內(nèi)容本申請者沒有滿足于晶化技術(shù)的研制，而繼續(xù)研究和開發(fā)以從非單晶半導(dǎo)體薄膜中制造具有優(yōu)越特性的晶體半導(dǎo)體薄膜，最終，單晶半導(dǎo)體薄膜，結(jié)果，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的晶體半導(dǎo)體薄膜可以由非單晶半導(dǎo)體薄膜制造，并且半導(dǎo)體薄膜具有彼此垂直的三個方向的晶粒的平面取向以等于或大于某個比例對準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)變得清楚。
如在此陳述的，本發(fā)明者成功地研制出一種具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的晶體半導(dǎo)體薄膜及其制造方法。另外，使用該晶體半導(dǎo)體薄膜及其制造方法，本發(fā)明者也成功地研制出一種包含該晶體半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體器件及其制造方法。因此，本發(fā)明解決的問題，換句話說，本發(fā)明的目的在于提供一種具有接近于單晶結(jié)構(gòu)的特殊晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜及其制造方法，以及一種與使用單晶半導(dǎo)體襯底類似的方式具有極好的電氣特性和半導(dǎo)體元件之間電氣特性的減小差異的半導(dǎo)體器件，及其制造方法。
如上所述，本發(fā)明提供一種晶體半導(dǎo)體薄膜，一種半導(dǎo)體器件，以及一種制造它的方法，并且晶體半導(dǎo)體薄膜和半導(dǎo)體器件每個具有兩種方式。晶體半導(dǎo)體薄膜的第一方式是襯底上由多個晶粒構(gòu)造的半導(dǎo)體薄膜。在半導(dǎo)體薄膜的第一表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第二表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第三表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向等于或大于60％且等于或小于100％。關(guān)于第一表面，第一方向是與襯底表面垂直的方向，并且第一表面是第一方向用作法向矢量的表面。關(guān)于第二表面，第二方向是與襯底表面平行的方向，并且第二表面是第二方向用作法向矢量的表面。以及關(guān)于第三表面，第三方向是與襯底表面平行且與晶粒的晶體生長方向垂直的方向，并且第三表面是第三方向用作法向矢量的表面。
晶體半導(dǎo)體薄膜的第二方式是襯底上由多個晶粒構(gòu)造的半導(dǎo)體薄膜。在半導(dǎo)體薄膜的第一表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第二表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第三表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向等于或大于60％且等于或小于100％。關(guān)于半導(dǎo)體薄膜的第一表面，第一方向是與襯底表面垂直的方向，并且第一表面是第一方向用作法向矢量的表面。關(guān)于第二表面，第二方向是與襯底表面平行的方向，并且第二表面是第二方向用作法向矢量的表面。以及關(guān)于第三表面，第三方向是與襯底表面平行且與晶粒的晶體生長方向垂直的方向，并且第三表面是第三方向用作法向矢量的表面。
另外，半導(dǎo)體器件的第一方式是具有在襯底上提供有由多個晶粒構(gòu)造的半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。在半導(dǎo)體薄膜的第一表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第二表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第三表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向等于或大于60％且小于100％。關(guān)于半導(dǎo)體薄膜的第一表面，第一方向是與襯底表面垂直的方向，并且第一表面是第一方向用作法向矢量的表面。關(guān)于半導(dǎo)體薄膜的第二表面，第二方向是與襯底表面平行的方向，并且第二表面是第二方向用作法向矢量的表面。以及關(guān)于半導(dǎo)體薄膜的第三表面，第三方向是與襯底表面平行且與晶粒的晶體生長方向垂直的方向，并且第三表面是第三方向用作法向矢量的表面。
另外，半導(dǎo)體器件的第二方式是具有在襯底上提供有由多個晶粒構(gòu)造的半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。在半導(dǎo)體薄膜的第一表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第二表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的方向等于或大于60％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第三表面中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的方向等于或大于60％且小于100％。關(guān)于半導(dǎo)體薄膜的第一表面，第一方向是與襯底表面垂直的方向，并且第一表面是第一方向用作法向矢量的表面。關(guān)于半導(dǎo)體薄膜的第二表面，第二方向是與襯底表面平行的方向，并且第二表面是第二方向用作法向矢量的表面。以及關(guān)于半導(dǎo)體薄膜的第三表面，第三方向是與襯底表面平行且與晶粒的晶體生長方向垂直的方向，并且第三表面是第三方向用作法向矢量的表面。
而且，關(guān)于半導(dǎo)體薄膜和半導(dǎo)體器件，在第一方式中，下面分別是優(yōu)選的。
1)在半導(dǎo)體薄膜的第一表面中，±10°的角度波動范圍內(nèi)晶粒的平面取向包括<001>的方向等于或大于70％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第二表面中，±10°的角度波動范圍內(nèi)晶粒的平面取向包括<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的方向等于或大于70％且小于100％。在半導(dǎo)體薄膜的第三表面中，±10°的角度波動范圍內(nèi)晶粒的平面取向包括<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的方向等于或大于70％且小于100％，2)半導(dǎo)體薄膜的晶粒尺寸是寬度等于或大于0.1μm且等于或小于10μm，并且長度等于或大于5μm且等于或小于50μm，3)半導(dǎo)體是Si，Si1-xGex(0＜x＜0.1)，4)半導(dǎo)體元件是薄膜晶體管、二極管、電阻元件、電容元件、CCD或光電轉(zhuǎn)換元件(對應(yīng)于僅半導(dǎo)體器件)。
另外，關(guān)于本發(fā)明中晶粒的平面取向，下面是使用實(shí)例的描述。例如，關(guān)于平面取向<001>，[100]、
和
，另外，等價取向族例如前述平面取向中每個1為-1的平面取向共同地稱作<001>。另外，關(guān)于平面取向<301>，[310]、[301]、[130]、[103]、
和
，以及等價取向族例如每個前述平面取向中的每個1和3中任何一個或二者都是負(fù)數(shù)的平面取向共同地稱作<301>。
另外，下面描述平面取向<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的含義。前述<x01>是平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的取向比的總和。另外，在那種情況下，當(dāng)簡單地合計<001>至<601>的平面取向時，每個平面取向的一部分具有重疊的部分；因此，作為平面取向的一個取向比而計算的每個平面取向<001>至<601>的重疊部分的結(jié)果稱作平面取向<x01>。
注意，±10°的角度波動范圍顯示與某個平面取向的偏差在-10至+10°的范圍內(nèi)，這意味著允許某個平面取向的角度波動在±10°的范圍內(nèi)。例如，±10°的角度波動范圍內(nèi)晶粒的平面取向<001>包括與平面取向<001>偏差-10°的晶粒到與平面取向<001>偏差+10°的晶粒。
另外，一種制造晶體半導(dǎo)體薄膜的方法包括在襯底上形成絕緣薄膜；在絕緣薄膜上形成非晶半導(dǎo)體薄膜；在非晶半導(dǎo)體薄膜上形成薄膜厚度為200nm至1000nm，包含等于或小于10原子百分比的氧，并且硅中氮的相對比例等于或大于1.3且等于或小于1.5的氮化硅薄膜；以及使用透射氮化硅薄膜的激光，其是連續(xù)波激光或者重復(fù)率等于或大于10MHz波長的激光，照射非晶半導(dǎo)體薄膜，以熔化和隨后晶化該非晶半導(dǎo)體薄膜。
另外，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括在襯底上形成絕緣薄膜；在絕緣薄膜上形成非晶半導(dǎo)體薄膜；在非晶半導(dǎo)體薄膜上形成薄膜厚度等于或大于200nm且等于或小于1000nm，包含等于或小于10原子百分比的氧，并且硅中氮的相對比例等于或大于1.3且等于或小于1.5的氮化硅薄膜；使用透射氮化硅薄膜的激光，其是連續(xù)波激光或者重復(fù)率等于或大于10MHz波長的激光，照射非晶半導(dǎo)體薄膜，以熔化和隨后晶化該非晶半導(dǎo)體薄膜從而形成晶體半導(dǎo)體薄膜，以及使用晶體半導(dǎo)體薄膜形成半導(dǎo)體元件。
另外，在其制造方法中，下面是優(yōu)選的。
1)包含氧的氮化硅由等離子CVD在包含SiH4，NH3和N2O的氣氛或者包含SiH4和NH3的氣氛中形成，2)非晶半導(dǎo)體薄膜具有等于或大于20nm且等于或小于80nm的薄膜厚度，3)連續(xù)波激光或重復(fù)率等于或大于10MHz的激光具有由非晶半導(dǎo)體薄膜吸收的波長。
本發(fā)明的晶體半導(dǎo)體薄膜包括特殊的晶體結(jié)構(gòu)，換句話說，彼此垂直的三個表面中晶粒的平面取向以某個比例對準(zhǔn)；因此，可以表現(xiàn)出極好的半導(dǎo)體特性。具體地，根據(jù)第一方式，在半導(dǎo)體薄膜的第一表面中，±10°的角度波動范圍內(nèi)晶粒的平面取向中，<001>的方向上等于或大于60％且小于100％，優(yōu)選地等于或大于70％且小于100％，在半導(dǎo)體薄膜的第二表面中，±10°的角度波動范圍內(nèi)晶體的平面取向中，<301>、<401>、<501>或<601>的任何方向上等于或大于60％且小于100％，優(yōu)選地等于或大于70％且小于100％，在半導(dǎo)體薄膜的第三表面中，±10°的角度波動范圍內(nèi)晶體的平面取向中，<301>、<401>、<501>或<601>的任何方向上等于或大于60％且小于100％，優(yōu)選地等于或大于70％且小于100％，半導(dǎo)體薄膜的第一表面包括第一方向是與襯底表面垂直的方向，并且第一表面是第一方向用作法向矢量的表面，半導(dǎo)體薄膜的第二表面包括第二方向是與襯底表面平行且與晶粒的晶體生長方向平行的方向，并且第二表面是第二方向用作法向矢量的表面，以及半導(dǎo)體薄膜的第三表面包括第三方向是與襯底表面平行且與晶粒的晶體生長方向垂直的方向，并且第三表面是第三方向用作法向矢量的表面。
換句話說，本發(fā)明的晶體半導(dǎo)體薄膜具有上述晶體結(jié)構(gòu)，并且本發(fā)明可以提供相鄰半導(dǎo)體元件之間電氣特性的差異因半導(dǎo)體薄膜而減小的半導(dǎo)體器件例如薄膜晶體管(在下文稱作TFT)，及其制造方法。另外，在那種情況下，具有最佳厚度和組成比的氮化硅薄膜在非晶半導(dǎo)體薄膜上形成。使用作為連續(xù)波激光的激光或者重復(fù)率等于或大于10MHz的激光通過氮化硅薄膜照射非晶半導(dǎo)體薄膜，以熔化和隨后晶化該非晶半導(dǎo)體薄膜。因此，形成彼此垂直的三個表面中晶粒的平面取向以等于或大于某個比例對準(zhǔn)的晶體半導(dǎo)體薄膜。結(jié)果，可以制造具有極好特性的半導(dǎo)體器件，其中電氣特性極好并且相鄰半導(dǎo)體元件之間電氣特性的差異減小。另外，類似的關(guān)系也可以應(yīng)用于第二方式。


圖1A-1C是描述一種制造本發(fā)明的晶體半導(dǎo)體薄膜的方法的橫截面圖。
圖2是描述本發(fā)明的晶體半導(dǎo)體薄膜的平面取向的透視圖。
圖3A-3D是描述一種制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖4A-4C是描述一種制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖5A-5C是描述一種制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖6A-6E是描述本發(fā)明的可適用發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖7是描述本發(fā)明的可適用發(fā)光元件的等價電路的圖。
圖8A-8E是描述一種制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖9A-9D是描述一種制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖10A-10C是描述一種制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖11A-11D是描述一種制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖。
圖12是描述一種半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13A-13F是描述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的應(yīng)用的圖。
圖14A-14F是描述每個使用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備的圖。
圖15是描述使用本發(fā)明的半導(dǎo)體的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是使用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備的彈出視圖。
圖17A和17B是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的頂視圖。
圖18是描述本發(fā)明的可適用激光照射裝置的簡要概述的圖。
圖19A-19D是由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向像。
圖20A-20D是由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的反極圖。
圖21A-21C是顯示由反極圖獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向比的圖。
圖22A-22D是由EBSP測量獲得的比較實(shí)例的晶體硅薄膜的取向像。
圖23A-23D是由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的反極圖。
圖24A-24C是顯示由反極圖獲得的比較實(shí)例的晶體硅薄膜的取向比的圖。
圖25A-25H是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向像和取向比的圖。
圖26A-26H是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向像和取向比的圖。
圖27是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向比的圖。
圖28A-28G是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向比的圖。
圖29A-29G是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向比的圖。
圖30A-30F是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向比的圖。
圖31A-31F是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向像和取向比的圖。
圖32A-32F是顯示由EBSP測量獲得的實(shí)施方案的晶體硅薄膜的取向像和取向比的圖。
圖33是顯示由SIMS測量獲得的實(shí)施方案的覆蓋薄膜的氧濃度的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖簡要地描述包括執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的實(shí)施方式和實(shí)施方案；但是，本發(fā)明無論如何并不局限于實(shí)施方式和實(shí)施方案，不必說由權(quán)利要求的范圍指定。
在實(shí)施方式1中，首先，使用圖1A-1C和圖18描述本發(fā)明的晶體半導(dǎo)體薄膜的制造過程的摘要，隨后，參考圖2、圖19A-19D以及圖20A-20D和圖21A-21C具體地描述關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)的基本問題，本發(fā)明的半導(dǎo)體薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明可以許多不同的方式實(shí)現(xiàn)，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，這里公開的方式和細(xì)節(jié)可以各種方法修改而不背離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于下面給出的實(shí)施方式和實(shí)施方案的描述。
首先，如圖1A中所示，厚度為50-150nm的包含氮的氧化硅薄膜作為絕緣薄膜101形成，絕緣薄膜101用作厚度為0.7mm的玻璃襯底的一個表面上的基薄膜，例如作為具有絕緣表面的襯底100。此外，通過等離子CVD在絕緣薄膜101上形成非晶半導(dǎo)體薄膜作為半導(dǎo)體薄膜102，以具有大于或等于20nm且小于或等于100nm，優(yōu)選地20nm至80nm的厚度。
另外，如果需要可以提供絕緣薄膜101，并且當(dāng)襯底100由玻璃制成時，絕緣薄膜101防止雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體薄膜102；但是，當(dāng)石英用作襯底100時，不需要提供用作基薄膜的絕緣薄膜101。而且，可以在絕緣薄膜101與襯底100之間提供剝離薄膜以在該過程之后將半導(dǎo)體元件從襯底100剝離。
關(guān)于半導(dǎo)體薄膜102，在該實(shí)施方式中，使用非晶硅；但是；可以使用多晶硅，可以使用硅鍺(Si1-xGex(0＜x＜0.1))等，并且也可以使用單晶體具有鉆石結(jié)構(gòu)的碳化硅(SiC)。
而且，在形成半導(dǎo)體薄膜102之后，可以在電爐中500℃下加熱半導(dǎo)體薄膜102長達(dá)1小時，并且在該熱處理中，使非晶硅薄膜脫氫。另外，脫氫的原因是防止當(dāng)使用激光束執(zhí)行照射時氫氣從半導(dǎo)體薄膜102中噴出，并且如果包含在半導(dǎo)體薄膜102中的氫很少則該熱處理可以省略。在該實(shí)施方式中，顯示使用非晶硅薄膜作為半導(dǎo)體薄膜102的實(shí)例；但是，也可以使用多晶硅薄膜。例如，在形成非晶硅薄膜之后，可以通過增加微量的元素例如鎳、鈀、鍺、鐵、鈀、錫、鉛、鈷、鉑、銅或金到非晶硅薄膜中，然后在550℃下執(zhí)行熱處理長達(dá)4小時來形成多晶硅薄膜。
隨后，厚度為200nm至1000nm，包括等于或小于10原子百分比的氧，并且具有等于或大于1.3且等于或小于1.5的氮與硅的相對比例的氮化硅薄膜作為覆蓋薄膜103在半導(dǎo)體薄膜102上形成。特別注意，如果覆蓋薄膜103太薄，控制隨后形成的晶體半導(dǎo)體薄膜的平面取向?qū)⒆兊美щy；因此，覆蓋薄膜103優(yōu)選地以等于或大于200nm且等于或小于1000nm的厚度形成。
作為該覆蓋薄膜103，在該實(shí)施方式中，使用甲硅烷(SiH4)、銨(NH3)和一氧化二氮(N2O)作為氣體材料通過等離子CVD形成厚度為300nm的包含氧的氮化硅薄膜。注意，一氧化二氮(N2O)用作氧化劑，并且代替一氧化二氮，可以使用具有氧化效果的氧氣。
作為覆蓋薄膜103，優(yōu)選地使用具有相對于激光束波長的足夠透射率，并且具有接近于相鄰半導(dǎo)體薄膜的熱值例如熱膨脹系數(shù)以及值例如延展性的薄膜。此外，類似于隨后形成的薄膜晶體管的柵極絕緣薄膜，覆蓋薄膜103優(yōu)選地是固態(tài)密致膜。這種固態(tài)密致膜可以通過例如減小沉積速率形成。注意，當(dāng)大量氫包含在覆蓋薄膜中時，以與半導(dǎo)體薄膜102類似的方式，執(zhí)行熱處理以脫氫。
接下來，將說明形成射束點(diǎn)的激光振蕩器和光學(xué)系統(tǒng)，其通過使用激光照射非晶半導(dǎo)體薄膜而用于晶化。如圖18中所示，作為激光振蕩器11a和11b的每個，使用發(fā)射在半導(dǎo)體薄膜102中吸收百分之幾十或更多的波長的激光振蕩器。典型地，可以使用二次諧波或三次諧波。這里，準(zhǔn)備使用LD(激光二極管)激勵的CW激光器(YVO4，二次諧波(波長為532nm))，其最大輸出為20W。不一定將激光的波長特別局限于二次諧波；但是，二次諧波在能量效率方面優(yōu)于更高次的諧波。
在本發(fā)明中使用的激光功率在可以完全熔化半導(dǎo)體薄膜的范圍內(nèi)以及在可以形成具有晶粒的對準(zhǔn)平面取向的晶體半導(dǎo)體薄膜的范圍內(nèi)。當(dāng)使用低于該范圍的激光功率時，半導(dǎo)體薄膜不能完全熔化，并且形成晶粒小且晶粒的平面取向沒有在一個方向上對準(zhǔn)的晶體半導(dǎo)體薄膜。因此，在圖18的情況下準(zhǔn)備兩個激光振蕩器；但是，只要輸出足夠，可以準(zhǔn)備一個激光振蕩器。當(dāng)使用高于該范圍的激光功率時，在半導(dǎo)體薄膜中引起許多晶核化，并且從晶核中，產(chǎn)生不規(guī)則的晶體生長，從而形成具有不均勻的晶粒位置、尺寸和平面取向的晶體半導(dǎo)體薄膜。
當(dāng)使用CW激光照射半導(dǎo)體薄膜102時，能量連續(xù)地提供到半導(dǎo)體薄膜102；因此，一旦當(dāng)半導(dǎo)體薄膜進(jìn)入熔化狀態(tài)時，熔化狀態(tài)可以繼續(xù)。此外，可以通過掃描CW激光束移動半導(dǎo)體薄膜的固體-液體界面；因此，可以形成沿著該移動方向在一個方向上長的晶粒。另外，使用固體激光器，因?yàn)榕c氣體激光器等相比較，輸出具有高穩(wěn)定性且期望穩(wěn)定的過程。注意，不局限于CW激光，使用具有等于或大于10MHz的重復(fù)率的脈沖激光是可能的。
當(dāng)使用具有高重復(fù)率的脈沖激光時，半導(dǎo)體薄膜可以在薄膜厚度的方向上總是保持熔化，只要激光的脈沖間隔短于半導(dǎo)體薄膜的熔化與凝固之間的時間。因此，可以形成由因固體-液體界面的移動而橫向生長且在一個方向上長的晶粒組成的半導(dǎo)體薄膜。
在該實(shí)施方式中，YVO4激光器用于激光振蕩器11a和11b；但是，也可以使用其他CW激光器以及重復(fù)率大于或等于10MHz的脈沖激光器。例如，作為氣體激光器，存在Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器等。作為固態(tài)激光器，存在YAG激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、KGW激光器、KYW激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器等。而且，存在陶瓷激光器例如YAG激光器、Y2O3激光器、GdVO4激光器或YVO4激光器。作為金屬蒸汽激光器，存在氦鎘激光器等。
另外，在激光振蕩器11a和激光振蕩器11b中，當(dāng)使用TEM00(單橫向模)的振蕩發(fā)射激光束時，可以增加在照射表面上獲得的線形射束點(diǎn)的能量均勻度，這是優(yōu)選的。
下面是從這些激光振蕩器發(fā)射的激光的光學(xué)處理的簡要描述。具有相同能量的激光束12a和12b每個從激光振蕩器11a和11b發(fā)射。從激光振蕩器11b發(fā)射的激光束12b的偏振方向通過波長板13而改變。改變激光束12b的偏振方向，因?yàn)槊總€具有彼此不同的偏振方向的兩個激光束由偏振器14合成。
激光束12b穿過波長板13之后，激光束12b由鏡子22反射并且進(jìn)入偏振器14。然后，激光束12a和激光束12b由偏振器14合成。調(diào)節(jié)波長板13和偏振器14使得已經(jīng)穿過波長板13和偏振器14的光具有適當(dāng)?shù)哪芰?。注意，在該?shí)施方式中，偏振器14用于合成激光束；但是，也可以使用其他光學(xué)元件例如偏振光束分離器。
由偏振器14合成的激光束12由鏡子15反射，并且激光束的橫截面由焦距為150mm的柱面透鏡16，和焦距為20mm的柱面透鏡17例如在照射表面18上形成線形?？梢砸蕾囉诩す庹丈溲b置的光學(xué)系統(tǒng)的排列提供鏡子15。
柱面透鏡16在照射表面18上形成的射束點(diǎn)的長度方向上操作，然而柱面透鏡17在其寬度方向上操作。因此，在照射表面18上，形成例如長度大約為500μm且寬度大約為20μm的線形射束點(diǎn)。注意，在該實(shí)施方式中，柱面透鏡用來將射束點(diǎn)形成線形；但是，本發(fā)明并不局限于此，并且也可以使用其他光學(xué)元件例如球面透鏡。而且，柱面透鏡的焦距并不局限于上面的值，而是可以任意設(shè)置。
此外，在該實(shí)施方式中，使用柱面透鏡16和17定形激光束；但是，可以另外提供將激光束擴(kuò)展成線形的光學(xué)系統(tǒng)以及在照射表面上會聚變細(xì)的光學(xué)系統(tǒng)。例如，為了獲得激光束的線形橫截面，可以使用柱面透鏡陣列、衍射光學(xué)元件、光學(xué)波導(dǎo)等。另外，使用矩形激光介質(zhì)，也可以在發(fā)射階段獲得激光束的線形橫截面。
陶瓷激光器可以相對自由地形成激光介質(zhì)的形狀；因此，陶瓷激光器適用于制造這種激光束。注意，以線形形成的激光束的橫截面形狀優(yōu)選地寬度盡可能窄，這增加半導(dǎo)體薄膜中激光束的能量密度；因此，可以縮短處理時間。
然后，將說明激光束的照射。因?yàn)槭褂孟鄬Ω叩乃俣炔僮髡丈浔砻?8，在那里形成由覆蓋薄膜103覆蓋的半導(dǎo)體薄膜102，照射表面18固定到吸入臺19。吸入臺19可以由X軸單軸軌道20和Y軸單軸軌道21在與照射表面18平行的平面上在X和Y方向上操作。布置單軸軌道使得線形射束點(diǎn)的長度方向?qū)?yīng)于Y軸。
接下來，使照射表面18沿著射束點(diǎn)的寬度方向，也就是X軸操作，并且使用激光束照射該照射表面18。這里，X軸單軸軌道20的掃描速度是35cm/sec，并且具有7.0W能量的激光束從兩個激光振蕩器的每個發(fā)射。合成激光束之后的激光輸出是14W。完全熔化的區(qū)域在使用激光束照射的半導(dǎo)體薄膜中形成。晶體在凝固過程期間在一個平面取向上生長；從而，可以獲得本發(fā)明的晶體半導(dǎo)體薄膜。
注意，在TEM00方式中從激光振蕩器發(fā)射的激光束的能量分布通常是高斯分布。注意，可以由用于激光束照射的光學(xué)系統(tǒng)改變具有彼此垂直的三個表面處的平面取向的晶粒形成的區(qū)域的寬度。例如，通過使用透鏡陣列例如柱面透鏡陣列或復(fù)眼微透鏡；衍射光學(xué)元件；光學(xué)波導(dǎo)等，可以使激光束的強(qiáng)度均勻。
通過使用其強(qiáng)度均化的激光束照射半導(dǎo)體薄膜102，幾乎所有使用激光束照射的區(qū)域可以形成有在彼此垂直的三個表面處控制平面取向的晶粒。X軸單軸軌道20的掃描速度是適當(dāng)?shù)模?dāng)它大約為幾至幾百cm/sec時，并且可以由操作員根據(jù)激光振蕩器的輸出適當(dāng)?shù)貨Q定速度。
注意，在該實(shí)施方式中，使用通過利用X軸單軸軌道20和Y軸單軸軌道21移動作為照射表面18的半導(dǎo)體薄膜102的方式。不局限于此，可以通過使用移動照射系統(tǒng)的方法，其中照射表面18固定而激光束的照射位置移動；移動照射表面的方法，其中激光束的照射位置固定而照射表面18移動；或者結(jié)合這兩種方法的方法掃描激光束。
注意，如上所述，由上面光學(xué)系統(tǒng)形成的射束點(diǎn)的能量分布在長軸方向上是高斯分布；因此，小晶粒在兩端具有低能量密度的位置形成。因此，可以通過在照射表面18前面提供裂縫等切割激光束的部分，使得僅使用形成在彼此垂直的三個表面處控制平面取向的晶體所足夠的能量照射該照射表面18。作為選擇，反射激光束的金屬薄膜等可以在作為覆蓋薄膜103的包含氧的氮化硅薄膜上形成，并且可以形成圖案使得激光束僅到達(dá)可以形成半導(dǎo)體薄膜的位置，在那里期望獲得在彼此垂直的三個表面處控制平面取向的晶體。
而且，為了有效地使用從激光振蕩器11a和激光振蕩器11b發(fā)射的激光束，通過使用射束均化器例如透鏡陣列或衍射光學(xué)元件，可以使射束點(diǎn)的能量均勻地分布在長度方向上。此外，Y軸單軸軌道21移動形成的晶體半導(dǎo)體薄膜的寬度，并且以35cm/sec的掃描速度再次掃描X軸單軸軌道20。通過重復(fù)一系列這種操作，可以有效地晶化半導(dǎo)體薄膜的整個表面。
此后，通過執(zhí)行刻蝕去除覆蓋薄膜。此外，光刻膠涂敷在晶體半導(dǎo)體薄膜上，曝光并顯影，從而將光刻膠形成為期望的形狀。此外，使用這里形成的光刻膠作為掩模執(zhí)行刻蝕，并且去除通過顯影而暴露的晶體半導(dǎo)體薄膜。通過該過程，形成島形半導(dǎo)體薄膜。并且，通過使用該島形半導(dǎo)體薄膜，可以制造具有半導(dǎo)體元件例如薄膜晶體管、二極管、電阻元件、電容元件和CCD的半導(dǎo)體器件。
隨后，描述由該實(shí)施方式制造的晶體半導(dǎo)體薄膜的平面取向。在該實(shí)施方式中，為了確認(rèn)覆蓋薄膜已經(jīng)通過刻蝕去除的晶體半導(dǎo)體薄膜的晶粒的位置、尺寸和平面取向，執(zhí)行EBSP(電子背散射衍射圖案)測量。首先，解釋EBSP的基本問題，并且描述結(jié)果同時增加補(bǔ)充說明。
EBSP指如下方法，即EBSP檢測器連接到掃描電子顯微鏡(SEM)，分析當(dāng)使用會聚電子束照射在掃描電子顯微鏡中高度傾斜的樣品時產(chǎn)生的各個晶體的衍射圖像(EBSP圖像)的方向，以及從測量點(diǎn)(x，y)的方向數(shù)據(jù)和位置信息中測量樣品的晶粒的平面取向。
當(dāng)使電子束進(jìn)入晶體半導(dǎo)體薄膜時，非彈性散射也在背面發(fā)生，并且在樣品中也可以觀察到Bragg衍射的晶體平面取向特有的線形圖案。這里，該線形圖案通常稱作Kikuchi線。EBSP通過分析反映在檢測器中的Kikuchi線來獲得樣品的晶體平面取向。
在具有多晶結(jié)構(gòu)的樣品中，每個晶粒具有不同的平面取向。因此，每當(dāng)移動晶體半導(dǎo)體薄膜的照射位置時，使用電子束照射樣品并且分析每個照射位置中的晶體平面取向。如此，可以獲得具有平整表面的晶體半導(dǎo)體薄膜的晶體平面取向或取向信息。隨著測量區(qū)域變寬，可以獲得更多整個晶體半導(dǎo)體薄膜的晶體平面取向的趨勢；并且隨著存在更多的測量點(diǎn)，可以詳細(xì)地獲得測量區(qū)域中晶體平面取向的更多信息。
但是，不能僅使用從晶粒一個表面上觀察的平面取向決定晶粒內(nèi)的平面取向。這是因?yàn)椋词蛊矫嫒∠騼H在一個觀察平面中在一個方向上對準(zhǔn)，如果平面取向沒有在其他觀察平面中對準(zhǔn)，則不能說平面取向在晶粒內(nèi)對準(zhǔn)。為了決定晶粒內(nèi)的平面取向，需要來自至少兩個表面的平面取向，并且從許多平面獲得的信息越多，精度變得越高。
因此，當(dāng)全部三個表面的平面取向分布在測量區(qū)域內(nèi)幾乎均勻時，其晶體可以看作近似單晶體。實(shí)際上，如圖2中所示，通過將關(guān)于三個表面(觀察平面A、觀察平面B和觀察平面C)的多條信息放在一起，其中彼此垂直的三個矢量(矢量a、矢量b和矢量c)每個是法向矢量，晶體內(nèi)的平面取向可以高精度指定。
在該實(shí)施方案中形成的晶體半導(dǎo)體薄膜中，如下所述設(shè)置矢量a至c。矢量c平行于激光束的掃描方向(也就是晶粒的晶體生長方向)和襯底表面，矢量a垂直于襯底表面和矢量c，以及矢量b平行于襯底表面、垂直于晶粒的晶體生長方向且垂直于矢量a和矢量c的每個。根據(jù)來自這三個觀察平面A至C的信息，晶體薄膜的平面取向可以高精度指定。
首先，圖19A-圖21C每個顯示分析晶體半導(dǎo)體薄膜的平面取向(與觀察平面垂直的方向上的晶軸取向)的結(jié)果。電子束以相對于晶體半導(dǎo)體薄膜表面60°的入射角進(jìn)入在該實(shí)施方式中形成的晶體半導(dǎo)體薄膜，并且從獲得的EBSP圖像中測量晶體平面取向。測量區(qū)域是50μm×50μm。在該區(qū)域中，在長度和寬度每個為0.1μm的晶格點(diǎn)上執(zhí)行測量。因?yàn)闃悠繁砻媸怯蒃BSP測量的表面，晶體半導(dǎo)體薄膜必須是頂層。因此，在刻蝕作為覆蓋薄膜的包含氧的氮化硅薄膜之后執(zhí)行測量。
圖19A顯示矢量a用作法向矢量的觀察平面A中的平面取向分布，同樣圖19B顯示矢量b用作法向矢量的觀察平面B中的平面取向分布，以及圖19C顯示矢量c用作法向矢量的觀察平面C中的平面取向分布。圖19A-19C每個是顯示每個測量點(diǎn)指示哪種平面取向的取向像。圖19D是對每種平面取向彩色編碼以表示的圖，并且圖19A-19C的測量點(diǎn)的平面取向由與圖19D的平面取向相對應(yīng)的顏色顯示。
注意因?yàn)閳D19A-19C是單色的并且圖像僅由亮度顯示，區(qū)分是困難的；但是，在彩色顯示中，發(fā)現(xiàn)取向在觀察平面A中<001>的取向，觀察平面B中<301>的取向，以及觀察平面C中<301>的取向中強(qiáng)烈獲得。另外，因?yàn)楦鱾€晶粒內(nèi)平面取向是均勻的，可以基于顏色和形狀粗略地獲得關(guān)于各個晶粒的形狀、尺寸等的多條信息。而且，平面取向<401>、<501>和<601>接近于平面取向<301>；因此，平面取向<401>、<501>和<601>與平面取向<301>大致相同。
這里，根據(jù)圖19A-19C，發(fā)現(xiàn)在該實(shí)施方式中形成的晶體半導(dǎo)體薄膜的晶粒由以柱形延長的晶疇組成。根據(jù)圖19A-19C，晶疇的長度等于或大于5μm且等于或小于50μm，而且發(fā)現(xiàn)長度等于或大于50μm的晶疇。另外，在圖19A-19C中測量的區(qū)域是50μm×50μm，并且在更大的范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)等于或大于5μm且等于或小于100μm的晶疇。
另外，根據(jù)圖19A-19C，發(fā)現(xiàn)取向分別在觀察平面A、B和C中<001>的取向、<301>的取向和<301>的取向上強(qiáng)烈獲得。當(dāng)發(fā)現(xiàn)取向在特定指向中強(qiáng)烈獲得時，可以通過獲得多少晶粒在該指向附近匯集的比例來掌握取向度。
圖20A-20C是表示圖19A-19C中觀察平面A-C處出現(xiàn)頻率的反極圖，并且圖20D是顯示平面取向的出現(xiàn)頻率的數(shù)值范圍。雖然圖20A-20D是單色的并且圖像僅由亮度顯示使得區(qū)分困難，圖20A-20D顯示較接近黑色的區(qū)域具有較高比例的具有平面取向的晶粒。根據(jù)圖20A中的反極圖，證實(shí)觀察平面A，<001>最接近黑色，具體地，<001>的取向以所有方向以相同概率出現(xiàn)的情況下14.0倍或更高的頻率出現(xiàn)。
另外，根據(jù)圖20B中的反極圖，證實(shí)<301>的取向最接近黑色，具體地，<301>的取向以等于或大于觀察平面B的所有取向以相同概率出現(xiàn)的情況下的4.8倍的頻率出現(xiàn)。而且，根據(jù)圖20C中的反極圖，證實(shí)<301>的取向最接近黑色，具體地，<301>的取向以等于或大于觀察平面C的所有取向以相同概率出現(xiàn)的情況下的4.8倍的頻率出現(xiàn)。
在圖20A-20C的反極圖中，計算具有高出現(xiàn)頻率的平面取向的取向比，并且結(jié)果在圖21A-21C中顯示。圖21A顯示獲得觀察平面A處的取向比的計算結(jié)果，并且在圖20A中的反極圖中，決定<001>的取向的角度波動范圍在±10°內(nèi)，并且獲得相對于所有測量點(diǎn)<001>的取向的角度波動存在于±10°內(nèi)的測量點(diǎn)的數(shù)目比例；因此，可以獲得取向比。注意，圖21A中的彩色區(qū)域顯示角度波動范圍在±10°內(nèi)的晶體的區(qū)域。
另外，部分分?jǐn)?shù)值是作為獲得所有測量點(diǎn)中具有特定取向的點(diǎn)的比例的計算結(jié)果的值。以及，全體分?jǐn)?shù)值是作為獲得在所有測量點(diǎn)中具有特定取向的點(diǎn)中高可靠測量點(diǎn)的取向比的計算結(jié)果的值。根據(jù)該結(jié)果，在實(shí)施方式1中形成的晶體半導(dǎo)體薄膜的觀察平面A中，<001>的取向占據(jù)±10°的角度波動范圍內(nèi)的71.2％。注意如前述，[100]、
和
，另外，等價取向族例如前述平面取向的每個中的1為-1的平面取向共同地稱作<001>。
圖21B和21C是以與圖21A類似的方式根據(jù)圖20B和20C獲得觀察平面B和C處的取向比的計算結(jié)果。注意，圖21B和21C中的彩色區(qū)域是顯示<301>的取向在±10°內(nèi)的角度波動范圍中的晶體的區(qū)域，并且在該實(shí)施方式中形成的晶體半導(dǎo)體薄膜的觀察平面B中，<301>的取向占據(jù)±10°的角度波動范圍內(nèi)的71.1％。
在該實(shí)施方案中形成的晶體半導(dǎo)體薄膜的觀察平面C中，<301>的取向占據(jù)±10°的角度波動范圍內(nèi)的73.9％。注意，[310]、[301]、[130]、[103]、
和
，以及等價取向族例如每個前述平面取向中的每個1和3的任何一個或二者都是負(fù)值的平面取向共同地稱作<301>。另外，在觀察平面B和C中，顯示<301>的取向比；但是，該比例可能是取向<401>、<501>或<601>的比例。
如上所述，晶粒的平面取向在全部三個觀察平面中以高比例在一個方向上對準(zhǔn)。換句話說，發(fā)現(xiàn)可以認(rèn)為晶粒的平面取向在一個方向上對準(zhǔn)的晶體在晶化區(qū)域中形成。如此，證實(shí)其特定平面取向占據(jù)極高比例的晶體在一邊幾十μm的區(qū)域中玻璃襯底上形成。
另外，本發(fā)明中制造的晶體半導(dǎo)體薄膜是多晶體。因此，在觀察平面A-C的平面取向的取向比的每個中，如果包含晶體缺陷例如晶粒界面，每個觀察平面的平面取向的取向比小于100％。另外，可以在例如薄膜晶體管的通道區(qū)域中執(zhí)行EBSP的測量。也就是說，在由柵極布線和柵極絕緣薄膜覆蓋的半導(dǎo)體層，測量是可能的。
由于上面的結(jié)果，當(dāng)通過EBSP測量由實(shí)施方式1制造的晶體半導(dǎo)體薄膜的平面取向時，在觀察平面A中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向等于或大于60％且小于100％，優(yōu)選地等于或大于70％且小于100％。另外，在觀察平面B中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向等于或大于60％且小于100％，優(yōu)選地等于或大于70％且小于100％，以及在觀察平面C中，關(guān)于晶粒的平面取向，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向等于或大于60％且小于100％，優(yōu)選地等于或大于70％且小于100％。
如上討論的，在該實(shí)施方案中形成的晶體半導(dǎo)體薄膜中，晶粒的平面取向在一個方向上或者在可以基本上看作一個方向的方向上對準(zhǔn)。換句話說，晶體半導(dǎo)體薄膜具有接近于單晶體的性質(zhì)。通過使用這種半導(dǎo)體薄膜，可以顯著地提高半導(dǎo)體器件的性能。例如，當(dāng)使用該晶體半導(dǎo)體薄膜形成TFT時，可以獲得與使用單晶半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件相當(dāng)?shù)碾妶鲂?yīng)遷移率(遷移率)。
另外，在該TFT中，減小導(dǎo)通電流值(當(dāng)TFT處于導(dǎo)通狀態(tài)時流動的漏電流值的值)、關(guān)閉電流值(當(dāng)TFT處于關(guān)閉狀態(tài)時流動的漏電流值)、閾值電壓、S值以及電場效應(yīng)遷移率的差異是可能的。因?yàn)榇嬖谶@種有利的效果，所以提高TFT的電氣特性，從而提高使用TFT的半導(dǎo)體器件的操作特性和可靠性。因此，可以制造能夠以高電流驅(qū)動能力高速操作并且多個元件之間特性差異小的半導(dǎo)體器件。
在該實(shí)施方式中，參考圖3A至圖4C描述作為半導(dǎo)體器件一個實(shí)例的液晶顯示設(shè)備。如圖3A中所示，以與實(shí)施方式1類似的方式，用作基薄膜的絕緣薄膜101在襯底100上形成，非晶半導(dǎo)體薄膜102在絕緣薄膜101上形成，以及覆蓋薄膜103在非晶半導(dǎo)體薄膜102上形成。
這里，作為襯底100，使用玻璃襯底。作為絕緣薄膜101，通過等離子CVD分別形成厚度為40-60nm包含氧的氮化硅薄膜和厚度為80-120nm包含氮的氧化硅薄膜。另外，通過等離子CVD形成厚度為20-80nm的非晶硅薄膜作為非晶硅薄膜102。以及，作為覆蓋薄膜103，形成厚度等于或大于200nm且等于或小于1000nm，具有等于或小于10原子百分比的氧，以及具有等于或大于1.3且等于或小于1.5的氮與硅的相對比例的氮化硅薄膜。
隨后，如圖3B中所示，從覆蓋薄膜103到非晶硅薄膜102執(zhí)行激光104的照射。結(jié)果，晶體半導(dǎo)體薄膜105可以在絕緣薄膜101上形成。另外，作為激光104，選擇具有可以熔化非晶半導(dǎo)體薄膜102的能量且具有可以由非晶半導(dǎo)體薄膜102吸收的波長的激光。另外，可以執(zhí)行提取包含在非晶半導(dǎo)體薄膜和覆蓋薄膜中的氮的熱處理。
這里，作為激光104，使用YVO4的二次諧波，并且此后去除覆蓋薄膜103。作為去除覆蓋薄膜103的方法，可以使用干法刻蝕、濕法刻蝕、研磨等。這里通過干法刻蝕去除覆蓋薄膜103。
隨后，如圖3C中所示，選擇性地刻蝕晶體半導(dǎo)體薄膜105以形成半導(dǎo)體層201-203。作為刻蝕晶體半導(dǎo)體薄膜105的方法，可以使用干法刻蝕、濕法刻蝕等。這里，在光刻膠涂敷于晶體半導(dǎo)體薄膜105上之后，執(zhí)行曝光和顯影以形成光刻膠掩模。通過使用形成的光刻膠掩模，執(zhí)行SF6∶O2的流量比設(shè)置為4∶15的干法刻蝕以選擇性地刻蝕晶體半導(dǎo)體薄膜105，此后去除光刻膠掩模。
隨后，如圖3D中所示，柵極絕緣薄膜204在半導(dǎo)體層201-203上形成，并且柵極絕緣薄膜使用單層或多層結(jié)構(gòu)的氮化硅、包含氧的氮化硅、氧化硅、包含氮的氧化硅等形成。這里，通過等離子CVD形成厚度為115nm的包含氮的氧化硅。此后，可以使用金屬或者摻雜具有一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)的多晶半導(dǎo)體形成柵電極205-208。
在使用金屬的情況下，可以使用鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋁(Al)等。而且，也可以使用通過氮化上述金屬獲得的金屬氮化物。作為選擇，可以使用包含金屬氮化物的第一層與包含金屬的第二層層疊的結(jié)構(gòu)。而且，可以通過液滴排放在柵極絕緣薄膜上形成包含微粒的軟膏，并且干燥并燃燒軟膏而形成。此外，可以通過印刷在柵極絕緣薄膜上形成包含微粒的軟膏，并且干燥并燃燒軟膏而形成。微粒的典型實(shí)例是金，銅，金和銀的合金，金和銅的合金，銀和銅的合金，金、銀和銅的合金等。
這里，在通過濺射在柵極絕緣薄膜204上形成厚度為30nm的氮化鉭薄膜和厚度為370nm的鎢薄膜之后，使用由光刻法形成的光刻膠掩模選擇性地刻蝕氮化鉭薄膜和鎢薄膜，并且形成柵電極205-208，每個具有氮化鉭薄膜的端部比鎢薄膜的端部向外部延伸得更遠(yuǎn)的形狀。
隨后，使用柵電極205-208作為掩模，給予n型的雜質(zhì)和給予p型的雜質(zhì)添加到半導(dǎo)體層201-203，并且形成源極區(qū)和漏極區(qū)209-214以及高濃度雜質(zhì)區(qū)215。另外，形成與柵電極205-208的一部分重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)216-223。而且，形成與柵電極205-208重疊的通道區(qū)201c-203c和203d。
注意這里，源極區(qū)和漏極區(qū)209，210，213，214，高濃度雜質(zhì)區(qū)215，以及低濃度雜質(zhì)區(qū)216，217和220-223摻雜有給予p型的硼。另外，源極區(qū)和漏極區(qū)211，212以及低濃度雜質(zhì)區(qū)218和219摻雜有給予n型的磷。
此后，為了激活添加到半導(dǎo)體層的雜質(zhì)，執(zhí)行熱處理。這里，在氮?dú)夥罩?50℃下執(zhí)行加熱長達(dá)4小時。使用上面的步驟，形成薄膜晶體管225-227。另外，作為薄膜晶體管225和227，形成p通道型薄膜晶體管，以及作為薄膜晶體管226，形成n通道型薄膜晶體管。這樣做時，使用p通道型薄膜晶體管225和n通道型薄膜晶體管226構(gòu)造驅(qū)動電路，以及p通道型薄膜晶體管227用作施加電壓到像素電極的元件。
隨后，如圖4A中所示，形成使薄膜晶體管225-227的柵電極和布線絕緣的第一層間絕緣薄膜。這里，作為第一層間絕緣薄膜，層壓形成氧化硅薄膜231、氮化硅薄膜232和氧化硅薄膜233。隨后，連接到薄膜晶體管225-227的源極和漏極區(qū)的布線234-239以及連接端子240在作為第一層間絕緣薄膜的一部分的氧化硅薄膜233上形成。這里，在連續(xù)形成厚度為100nm的Ti薄膜，厚度為700nm的Al薄膜，以及厚度為100nm的Ti薄膜之后，使用由光刻過程形成的光刻膠掩模，選擇性地執(zhí)行刻蝕，并且形成布線234-239以及連接端子240。此后，去除光刻膠掩模。
接下來，第二層間絕緣薄膜241在第一層間絕緣薄膜、布線234-239以及連接端子240上形成。作為第二層間絕緣薄膜241，可以使用無機(jī)絕緣薄膜例如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者氧氮化硅薄膜(包含氮的氧化硅薄膜或包含氧的氮化硅薄膜)，并且這些絕緣薄膜以單層或者兩層或更多層的多層形成。另外，作為形成無機(jī)絕緣薄膜的方法，可以使用濺射、LPCVD、等離子CVD等。
這里，在使用等離子CVD形成厚度為100nm-150nm的包含氧的氮化硅薄膜之后，使用由光刻過程形成的光刻膠掩模選擇性地刻蝕包含氧的氮化硅薄膜以形成到達(dá)薄膜晶體管227的布線239以及連接端子240的接觸孔，同時形成第二層間絕緣薄膜241。此后，去除光刻膠掩模。以與實(shí)施方式2類似的方法，通過形成第二層間絕緣薄膜241，可以防止驅(qū)動電路部分的TFT、布線等的暴露，以及可以保護(hù)TFT免受污染材料。
隨后，形成連接到薄膜晶體管227的布線239的第一像素電極242和連接到連接端子240的導(dǎo)電層244，以及當(dāng)液晶顯示設(shè)備是透光型液晶顯示設(shè)備時，使用具有透光性質(zhì)的導(dǎo)電薄膜形成第一像素電極242。另外，當(dāng)液晶顯示設(shè)備是反射型液晶顯示設(shè)備時，使用具有反射性的導(dǎo)電薄膜形成第一像素電極242。這里，第一像素電極242和導(dǎo)電層244以這種方法形成，即在通過濺射形成厚度為125nm的包含氧化硅的ITO之后，使用由光刻法形成的光刻膠掩模選擇性地執(zhí)行刻蝕。
隨后，形成用作取向薄膜的絕緣薄膜243，并且絕緣薄膜243以這種方法形成，即通過輥涂、印刷等形成高分子化合物層例如一層聚酰亞胺、聚乙烯醇等，此后執(zhí)行摩擦。另外，可以通過從與襯底傾斜的角度沉積SiO2形成絕緣薄膜243，并且可以通過偏振UV光到光致反應(yīng)型高分子化合物的照射以及光致反應(yīng)型高分子化合物的聚合來形成絕緣薄膜243；但是，這里通過印刷高分子化合物層例如一層聚酰亞胺、聚乙烯醇等，以及烘焙并摩擦該層來形成絕緣薄膜243。
隨后，如圖4B中所示，與相對襯底251相鄰地形成第二像素電極253，并且在第二像素電極上形成絕緣薄膜254作為取向薄膜。注意，可以在相對襯底251和像素電極253之間形成彩色層252。在這種情況下，相對襯底可以由與襯底100相同的材料形成。另外，以與第一像素電極242類似的方式形成第二像素電極253，以及以與絕緣薄膜243類似的方式形成用作取向薄膜的絕緣薄膜254。而且，彩色層252是執(zhí)行彩色顯示時必需的層，并且在RGB中，與紅色、綠色和藍(lán)色的每種顏色相對應(yīng)的染料和顏料分散于其中的彩色層與每個像素相對應(yīng)地形成。
隨后，使用密封材料257將襯底100和相對襯底251連接在一起，并且在襯底100和相對襯底251之間形成液晶層255。液晶層255以這種方法形成，即通過使用毛細(xì)管現(xiàn)象的真空注射將液晶材料注入到由用作取向薄膜的絕緣薄膜243和254以及密封材料257圍繞的區(qū)域中。而且，密封材料257在相對襯底251的一個表面處形成，通過液滴將液晶材料輸送到由密封材料圍繞的區(qū)域，此后可以通過在減小的壓力下使用密封材料將相對襯底251和襯底100氣壓粘結(jié)來形成液晶層255。
作為密封材料257，通過分配器、印刷、熱壓縮等形成熱固性環(huán)氧樹脂、UV固化丙烯酸樹脂、熱塑性尼龍、聚酯等。注意，通過將填充物應(yīng)用到密封材料257，可以維持襯底100與相對襯底251之間的間隔。這里，作為密封材料257，使用熱固性環(huán)氧樹脂。
另外，為了維持襯底100與相對襯底251之間的間隔，可以在用作取向薄膜的絕緣薄膜243與254之間提供隔離物256，并且隔離物可以通過涂敷有機(jī)樹脂，以及將有機(jī)樹脂刻蝕成期望形狀，典型地柱形或圓柱形來形成。而且，作為隔離物，可以使用珠狀隔離物，并且這里作為隔離物256，使用珠狀隔離物。另外，雖然沒有顯示，提供起偏振片到襯底100和相對襯底251的一個或二者。
隨后，如圖4C中所示，作為端子部分263，形成連接到薄膜晶體管的柵極布線和源極布線的連接端子(在圖4C中，顯示連接到源極布線或漏極布線的連接端子240)。FPC(柔性印刷電路)262通過導(dǎo)電層244和各向異性導(dǎo)電層261連接到連接端子240，并且連接端子240通過導(dǎo)電層244和各向異性導(dǎo)電層261接收視頻信號和時鐘信號。
在驅(qū)動電路部分264，形成驅(qū)動像素的電路例如源極驅(qū)動器、柵極驅(qū)動器等，并且這里布置n通道型薄膜晶體管226和p通道型薄膜晶體管225。另外，CMOS電路由n通道型薄膜晶體管226和p通道型薄膜晶體管225形成。
在像素部分265，形成多個像素，并且在每個像素，形成液晶元件258。該液晶元件258是第一像素電極242、第二像素電極253以及填充在第一像素電極242和第二電極253之間的液晶層255重疊的部分。而且，包含在液晶元件258中的第一像素電極242電連接到薄膜晶體管227。
使用上述過程，可以制造液晶顯示設(shè)備，并且在實(shí)施方式2中顯示的液晶顯示設(shè)備中，在驅(qū)動電路部分264和像素部分265處形成的半導(dǎo)體層中晶粒的平面取向在某個方向上對準(zhǔn)。因此，可以抑制多個薄膜晶體管的電特性的差異，結(jié)果，可以制造具有很少部分變色和缺陷的能夠高清晰度顯示的液晶顯示設(shè)備。
實(shí)施方式3將說明作為半導(dǎo)體器件的一個實(shí)例具有發(fā)光元件的發(fā)光器件的制造過程。如圖5A中所示，通過與實(shí)施方式2類似的過程，薄膜晶體管225-227在襯底100上形成，絕緣薄膜101置于其間。用于將薄膜晶體管225-227的柵電極和布線絕緣的第一層間絕緣薄膜通過層疊氧化硅薄膜231、氮化硅薄膜232和氧化硅薄膜233而形成。而且，連接到薄膜晶體管225-227的半導(dǎo)體層的布線308-313，以及連接端子314在作為第一層間絕緣薄膜一部分的氧化硅薄膜233上形成。
接下來，第二層間絕緣層315在第一層間絕緣薄膜、布線308-313和連接端子314上形成，然后形成連接到薄膜晶體管227的布線313的第一電極層316和連接到連接端子314的導(dǎo)電層320。第一電極層316和導(dǎo)電層320以這種方法形成，即在通過濺射形成125nm的包含氧化硅的ITO之后，使用由光刻過程形成的光刻膠掩模選擇性地刻蝕ITO。如在該實(shí)施方式中描述的，第二層間絕緣層315的形成可以防止驅(qū)動電路部分的TFT、布線等的暴露，并且保護(hù)TFT免受污染。
接下來，形成有機(jī)絕緣層317以覆蓋第一電極層316的端部。這里，在涂敷并烘焙光敏聚酰亞胺之后，執(zhí)行曝光和顯影，從而形成有機(jī)絕緣層317使得暴露驅(qū)動電路、像素區(qū)域中的第一電極層316，以及像素區(qū)域外圍的第二層間絕緣層315。
接下來，通過蒸發(fā)法在第一電極層316和有機(jī)絕緣層317的一部分上形成包含發(fā)光物質(zhì)的層318。包含發(fā)光物質(zhì)的層318由具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)或無機(jī)化合物形成。應(yīng)當(dāng)注意，包含發(fā)光物質(zhì)的層318可以由具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物和具有發(fā)光性質(zhì)的無機(jī)化合物形成。而且，發(fā)射紅光的像素、發(fā)射藍(lán)光的像素和發(fā)射綠光的像素通過分別對于包含發(fā)光物質(zhì)的層318使用發(fā)射紅光的物質(zhì)、發(fā)射藍(lán)光的物質(zhì)和發(fā)射綠光的物質(zhì)來形成。
這里，包含發(fā)射紅光的物質(zhì)的層通過層疊50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、添加雙[2，3-雙(4-氟苯基)喹啉]銥(乙酰丙酮)(縮寫Ir(Fdpq)2(acac))的30nm厚的NPB、60nm厚的Alq3，以及1nm厚的LiF形成。包含發(fā)射綠光的物質(zhì)的層通過層疊50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、添加香豆素545T(C545T)的40nm厚的Alq3、60nm厚的Alq3，以及1nm厚的LiF形成。
包含發(fā)射藍(lán)光的物質(zhì)的層通過層疊50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、添 2，5，8，1 1-四(叔丁基)二萘嵌苯(縮寫TBP)的30nm厚的9-[4-(N-氮芴基)]苯基-10-苯基蒽(縮寫CzPA)、60nm厚的Alq3，以及1nm厚的LiF形成。而且，除了發(fā)射紅光的像素、發(fā)射藍(lán)光的像素和發(fā)射綠光的像素之外，可以通過使用發(fā)射白光的物質(zhì)形成包含發(fā)光物質(zhì)的層形成發(fā)射白光的像素。通過提供發(fā)射白光的像素，可以減小功耗。
接下來，第二電極層319在包含發(fā)光物質(zhì)的層318和有機(jī)絕緣層317上形成。這里，通過蒸發(fā)法形成200nm厚的Al薄膜。因此，發(fā)光元件321由第一電極層316、包含發(fā)光物質(zhì)的層318和第二電極319形成。
這里，描述發(fā)光元件321的結(jié)構(gòu)、材料、功能等。當(dāng)由使用有機(jī)化合物并且具有發(fā)光功能的層(在下文，該層顯示為發(fā)光層343)形成包含發(fā)光物質(zhì)的層318時，發(fā)光元件321用作有機(jī)EL(電致發(fā)光)元件。在下文將參考附圖詳細(xì)描述發(fā)光元件321的結(jié)構(gòu)、材料、功能等。
作為具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物，例如給出下面9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫DNA)；2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫t-BuDNA)；4，4′-雙(2，2-聯(lián)苯乙烯)聯(lián)苯(縮寫DPVBi)；香豆素30；香豆素6；香豆素545；香豆素545T；二萘嵌苯；紅熒烯；periflanthene；2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(縮寫TBP)；9，10-聯(lián)苯蒽(縮寫DPA)；5，12-聯(lián)苯丁??；4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[p-(二甲胺)苯乙烯基]-4H-吡喃(縮寫DCM1)；4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛尼定-9-yl)-4H-吡喃(縮寫DCM2)；4-(二氰基亞甲基)-2，6-雙[p-(二甲胺)苯乙烯基]-4H-吡喃(縮寫B(tài)isDCM)等。
另外，也可以使用下面能夠發(fā)射熒光的化合物雙[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′](甲基吡啶)銥(縮寫FIrpic)；雙{2-[3′，5′-雙(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2′}(甲基吡啶)銥(縮寫Ir(CF3ppy)2(pic))；三(2-苯基吡啶-N，C2′)銥(縮寫Ir(ppy)3)；(乙酰丙酮)雙(2-苯基吡啶-N，C2′)銥(縮寫Ir(ppy)2(acac))；(乙酰丙酮)雙[2-(2′-噻吩基)吡啶-N，C3′)銥(縮寫Ir(thp)2(acac))；(乙酰丙酮)雙(2-苯基喹啉-N，C2′)銥(縮寫Ir(pq)2(acac))；(乙酰丙酮)雙[2-(2′-苯并噻吩)吡啶-N，C3′)銥(縮寫Ir(btp)2(acac))等。
如圖6A中所示，圖5A中所示的發(fā)光元件321可以由包含發(fā)光材料的層318和在第一電極層316上形成的第二電極層319形成。包含發(fā)光材料的層318包括由具有空穴注入性質(zhì)的材料形成的空穴注入層341，由具有空穴傳輸性質(zhì)的材料形成的空穴傳輸層342，由具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物形成的發(fā)光層343，由具有電子傳輸性質(zhì)的材料形成的電子傳輸層344，以及由具有電子注入性質(zhì)的材料形成的電子注入層345。
作為具有空穴傳輸性質(zhì)的材料，給出下面酞菁(縮寫H2Pc)；酞菁銅(縮寫CuPc)；酞菁氧釩(縮寫VOPc)；4，4′，4″-三(N，N-二苯胺)三苯胺(縮寫TDATA)；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯胺]三苯胺(縮寫MTDATA)；1，3，5-三[N，N-二(m-甲苯基)氨基]苯(縮寫m-MTDAB)；N，N′-聯(lián)苯-N，N′-雙(3-甲基苯基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(縮寫TPD)；4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯胺]聯(lián)苯(縮寫NPB)；4，4′-雙{N-[4-二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯胺}聯(lián)苯(縮寫DNTPD)；4，4′-雙[N-(4-聯(lián)苯基)-N-苯胺]聯(lián)苯(縮寫B(tài)BPB)；4，4′，4″-三(N-氮芴基)三苯胺(縮寫TCTA)等。
上面描述的是具有空穴傳輸性質(zhì)的材料的實(shí)例；但是，材料并不局限于此。在上面的化合物中，芳香胺化合物典型地TDATA、MTDATA、m-MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、BBPB、TCTA等作為有機(jī)化合物是優(yōu)選的，因?yàn)樗菀桩a(chǎn)生空穴。這里描述的物質(zhì)主要具有10-6cm2/Vs或更高的空穴遷移率。
除了具有空穴傳輸性質(zhì)的前述材料之外，具有空穴注入性質(zhì)的材料包括化學(xué)摻雜的導(dǎo)電高分子化合物。例如，也可以使用摻雜聚苯乙烯磺酸鹽(縮寫PSS)、聚苯胺(縮寫PAni)等的聚乙烯二氧噻吩(縮寫PEDOT)。而且，無機(jī)半導(dǎo)體例如氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)或氧化鎳(NiOx)的薄膜，或者無機(jī)絕緣體例如氧化鋁(Al2O3)的超薄薄膜也是有效的。
這里，具有電子傳輸性質(zhì)的材料可以是包括具有喹啉基干或苯并喹啉基干的金屬絡(luò)合物等的材料，例如下面三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫Alq3)，三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫Almq3)，雙(10-羥基苯并[h]-喹啉)鈹(縮寫B(tài)eBq2)，雙(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基酚鹽-鋁(縮寫B(tài)Alq)等。除此之外，也可以使用具有惡唑配位基或噻唑配位基的金屬絡(luò)合物等，例如雙[2-(2-羥苯基)苯并惡唑]鋅(縮寫Zn(BOX)2)或雙[2-(2-羥苯基)苯并噻唑]鋅(縮寫Zn(BTZ)2)。
除了金屬絡(luò)合物之外，可以使用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-惡二唑(縮寫PBD)，1，3-雙[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-惡二唑-2-yl]苯(縮寫OXD-7)，3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫TAZ)，3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫p-EtTAZ)，紅菲繞啉(縮寫B(tài)Phen)，bathocuproin(縮寫B(tài)CP)等。這里提及的物質(zhì)主要具有10-6cm2/Vs或更多的電子遷移率。
作為具有電子注入性質(zhì)的材料，除了前述具有電子傳輸性質(zhì)的材料之外，經(jīng)常使用絕緣體的超薄薄膜，例如下面堿金屬的鹵化物例如LiF或CsF，堿土金屬的鹵化物，例如CaF2，或者堿金屬的氧化物例如Li2O。而且，堿金屬絡(luò)合物例如乙酰丙酮鋰(縮寫Li(acac))或8-羥基喹啉-鋰(縮寫Liq)也是有效的。另外，也可以使用通過例如共蒸發(fā)前述具有電子傳輸性質(zhì)的材料和具有低功函數(shù)的金屬例如Mg、Li或Cs混合的材料。
如圖6B中所示，圖5A中所示的發(fā)光元件321可以由包含發(fā)光材料的層318和在第一電極層316上形成的第二電極層319形成。包含發(fā)光材料的層318包括由有機(jī)化合物和相對于有機(jī)化合物具有電子接受性質(zhì)的無機(jī)化合物形成的空穴傳輸層346，由具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物形成的發(fā)光層343，以及由相對于具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物具有電子施予性質(zhì)的無機(jī)化合物形成的電子傳輸層347。
作為由具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物以及相對于具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物具有電子接受性質(zhì)的無機(jī)化合物形成的空穴傳輸層346的有機(jī)化合物，可以使用前述具有空穴傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物。另外，無機(jī)化合物可以是任何種類的化合物，只要它可以容易地接受來自有機(jī)化合物的電子。作為無機(jī)化合物，可以使用各種金屬氧化物或金屬氮化物。特別地，在元素周期表中屬于組4至組12的任何一個的過渡金屬的氧化物是優(yōu)選的，因?yàn)樗菀妆憩F(xiàn)出電子接受性質(zhì)。
具體地，給出氧化鈦、氧化鋯、氧化釩、氧化鉬、氧化鎢、氧化錸、氧化釕、氧化鋅等。在這些金屬氧化物中，元素周期表中屬于組4至組8的過渡金屬的氧化物是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冎性S多具有高電子接受性質(zhì)。特別地，氧化釩、氧化鉬、氧化鎢和氧化錸是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^真空蒸發(fā)形成并容易處理。
作為由具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物以及相對于具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物具有電子施予性質(zhì)的無機(jī)化合物形成的電子傳輸層347的有機(jī)化合物，可以使用前述具有電子傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物。另外，無機(jī)化合物可以是任何種類的化合物，只要它可以容易地施予電子到有機(jī)化合物。作為無機(jī)化合物，可以使用各種金屬氧化物或金屬氮化物。特別地，堿金屬的氧化物，堿土金屬的氧化物，稀土金屬的氧化物，堿金屬的氮化物，堿土金屬的氮化物，以及稀土金屬的氮化物是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀妆憩F(xiàn)出電子施予性質(zhì)。具體地，給出氧化鋰、氧化鍶、氧化鋇、氧化鉺、氮化鋰、氮化鎂、氮化鈣、氮化釔、氮化鑭等。特別地，氧化鋰、氧化鋇、氮化鋰、氮化鎂和氮化鈣是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^真空蒸發(fā)形成并容易處理。
由具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物和無機(jī)化合物形成的電子傳輸層347或空穴傳輸層346在電子注入/傳輸性質(zhì)方面是優(yōu)秀的；因此，各種材料可以用于第一電極層316和第二電極層319，其功函數(shù)幾乎不受限。而且，可以減小驅(qū)動電壓。
另外，通過具有使用無機(jī)化合物并且具有發(fā)光功能的層(該層在下文稱作發(fā)光層349)作為包含發(fā)光物質(zhì)的層318，發(fā)光元件321用作無機(jī)EL元件。根據(jù)元件結(jié)構(gòu)將無機(jī)EL元件分類成分散無機(jī)EL元件和薄膜無機(jī)EL元件。它們彼此不同在于前者包括發(fā)光材料的微粒分散在粘合劑中的發(fā)光層，后者包括由熒光材料的薄膜形成的發(fā)光層。但是，它們共同點(diǎn)在于二者都需要由高電場加速的電子。
另外，獲得的發(fā)光機(jī)制包括使用施主能級和受主能級的施主-受主再結(jié)合發(fā)光，以及使用金屬離子的核心電子躍遷的局部發(fā)光。通常，在許多情況下，分散無機(jī)EL元件使用施主-受主再結(jié)合發(fā)光，然而薄膜無機(jī)EL元件使用局部發(fā)光。下面顯示無機(jī)EL元件的結(jié)構(gòu)。
可以在實(shí)施方式3中使用的發(fā)光材料包括基礎(chǔ)材料和變成發(fā)光中心的雜質(zhì)元素，并且可以通過改變包含的雜質(zhì)元素而發(fā)射具有各種顏色的光。發(fā)光材料可以由各種方法制造，例如固相法和液相法(共沉淀法)。作為液相法，可以使用噴霧熱解法、復(fù)分解法、前體熱解法、反膠束法、上面方法與高溫烘焙結(jié)合的方法，或者冷凍干燥法。
在固相法中，基礎(chǔ)材料和雜質(zhì)元素稱重，在研缽中混合，并且通過在電爐中加熱和烘焙而彼此反應(yīng)，使得雜質(zhì)元素包含在基礎(chǔ)材料中。烘焙溫度優(yōu)選地是700-1500℃。這是因?yàn)樵谔偷臏囟认鹿滔喾磻?yīng)不進(jìn)行，而在太高的溫度下基礎(chǔ)材料分解。可以對粉末狀態(tài)下的基礎(chǔ)材料和雜質(zhì)元素執(zhí)行烘焙；但是，優(yōu)選地在小球狀態(tài)下執(zhí)行烘焙。該方法需要在相對高的溫度下烘焙但是方法簡單；因此，該方法具有高生產(chǎn)率并且適合于大量生產(chǎn)。
在液相法(共沉淀法)中，基礎(chǔ)材料或其化合物，與雜質(zhì)元素或其化合物在溶液中彼此反應(yīng)，并且干燥，此后烘焙。在該方法中，作為發(fā)光材料的基礎(chǔ)材料的微粒均勻分散，并且反應(yīng)可以甚至在低烘焙溫度下與每個具有小直徑的微粒進(jìn)行。作為基礎(chǔ)材料，在本發(fā)明中可以使用硫化物、氧化物或氮化物。
作為硫化物，例如，可以使用硫化鋅(ZnS)、硫化鎘(CdS)、硫化鈣(CaS)、硫化釔(Y2S3)、硫化鎵(Ga2S3)、硫化鍶(SrS)、硫化鋇(BaS)等。作為氧化物，例如，可以使用氧化鋅(ZnO)、氧化釔(Y2O3)等。
此外，作為氮化物，例如，可以使用氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)、氮化銦(InN)等。另外，也可以使用硒化鋅(ZnSe)、碲化鋅(ZnTe)等。也可以使用三元混晶例如硫化鈣鎵(CaGa2S4)、硫化鍶鎵(SrGa2S4)或硫化鋇鎵(BaGa2S4)。
作為局部發(fā)光的發(fā)光中心，可以使用錳(Mn)、銅(Cu)、釤(Sm)、鋱(Tb)、鉺(Er)、銩(Tm)、銪(Eu)、鈰(Ce)、鐠(Pr)等。鹵素例如氟(F)或氯(Cl)可以作為電荷補(bǔ)償而添加。
另一方面，包含形成施主能級的第一雜質(zhì)元素和形成受主能級的第二雜質(zhì)元素的發(fā)光材料可以用作施主-受主再結(jié)合發(fā)光的發(fā)光中心。例如，氟(F)、氯(Cl)、鋁(Al)等可以用作第一雜質(zhì)元素，并且銅(Cu)、銀(Ag)等可以用作第二雜質(zhì)元素。
在通過固相法合成施主-受主再結(jié)合發(fā)光的發(fā)光材料的情況下，基礎(chǔ)材料、第一雜質(zhì)元素或其化合物，以及第二雜質(zhì)元素或其化合物稱重，在研缽中混合，并且在電爐中加熱和烘焙。烘焙溫度優(yōu)選地在700-1500℃的范圍。這是因?yàn)樵谔偷臏囟认鹿滔喾磻?yīng)不進(jìn)行，而在太高的溫度下基礎(chǔ)材料分解?？梢詫Ψ勰顟B(tài)下的基礎(chǔ)材料和雜質(zhì)元素執(zhí)行烘焙；但是，優(yōu)選地在小球狀態(tài)下執(zhí)行烘焙。
前述基礎(chǔ)材料可以用作基礎(chǔ)材料。作為第一雜質(zhì)元素或其化合物，例如，可以使用氟(F)、氯(Cl)、硫化鋁(Al2S3)等。作為第二雜質(zhì)元素或其化合物，例如，可以使用銅(Cu)、銀(Ag)、硫化銅(Cu2S)、硫化銀(Ag2S)等。
作為使用固相反應(yīng)的情況下的雜質(zhì)元素，可以結(jié)合使用包含第一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素的化合物。在該情況下，雜質(zhì)元素容易分散以促進(jìn)固相反應(yīng)。因此，可以獲得均勻的發(fā)光材料。而且，因?yàn)椴话^多的雜質(zhì)元素，所以可以獲得高純度的發(fā)光材料。作為那時包含第一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素的化合物，例如，可以使用氯化銅(CuCl)、氯化銀(AgCl)等。相對于基礎(chǔ)材料，這些雜質(zhì)元素的濃度可以在0.01-10原子百分比的范圍內(nèi)，優(yōu)選地0.05-5原子百分比的范圍內(nèi)。
圖6C顯示無機(jī)EL元件的橫截面，其中包含發(fā)光物質(zhì)的層318由第一絕緣層348、發(fā)光層349，以及第二絕緣層350形成。應(yīng)當(dāng)注意，無機(jī)EL發(fā)光元件通過在夾住包含發(fā)光物質(zhì)的層并且可以由DC驅(qū)動或AC驅(qū)動操作的一對電極層之間施加電壓而發(fā)光。在薄膜無機(jī)EL元件的情況下，發(fā)光層349是包含前述發(fā)光材料并且可以由真空蒸發(fā)法形成的層，例如電阻加熱蒸發(fā)法或電子束蒸發(fā)(EB蒸發(fā))法、物理汽相沉積(PVD)法例如濺射法、化學(xué)汽相沉積(CVD)法例如有機(jī)金屬CVD法或低壓氫化物傳輸CVD法、原子層外延(ALE)法等。
第一絕緣層348和第二絕緣層350沒有特別限制；但是，它們優(yōu)選地具有致密膜質(zhì)量而且具有高介電常數(shù)。例如，可以使用氧化硅(SiO2)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉿(HfO2)、氧化鉭(Ta2O5)、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鍶(SrTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)、氮化硅(Si3N4)、氧化鋯(ZrO2)等的薄膜；這些混合的薄膜；或者它們中的兩個或多個層疊的薄膜。
可以通過濺射、蒸發(fā)、CVD等形成第一絕緣層348和第二絕緣層350。它們的薄膜厚度沒有特別限制，但是優(yōu)選地在10-1000nm的范圍內(nèi)。因?yàn)閷?shí)施方式3的發(fā)光元件并不總是需要熱電子，發(fā)光元件可以形成為薄膜并且具有低驅(qū)動電壓的優(yōu)點(diǎn)。薄膜厚度優(yōu)選地是500nm或更小，更優(yōu)地100nm或更小。
雖然沒有顯示，可以在發(fā)光層349與絕緣層348和350之間或者在發(fā)光層349與電極層316和319之間提供緩沖層。緩沖層便于載流子注入并且具有抑制兩層混合的作用。緩沖層的材料沒有特別限制；但是，例如，可以使用作為發(fā)光層的基礎(chǔ)材料的ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、SrS、BaS、CuS、Cu2S、LiF、CaF2、BaF2、MgF2等。
而且，如圖6D中所示，包含發(fā)光物質(zhì)的層318可以由發(fā)光層349和第一絕緣層348形成。在該情況下，在圖6D中，第一絕緣層348提供在第二電極層319和發(fā)光層349之間。應(yīng)當(dāng)注意，第一絕緣層348可以提供在第一電極層316和發(fā)光層349之間。而且，包含發(fā)光物質(zhì)的層318可以僅由發(fā)光層349形成。換句話說，發(fā)光層321可以由第一電極層316、包含發(fā)光物質(zhì)的層318，以及第二電極層319形成。
在分散無機(jī)EL元件的情況下，可以通過在粘合劑中分散發(fā)光材料的微粒形成包含發(fā)光物質(zhì)的薄膜層。當(dāng)具有期望大小的微粒不能依賴于發(fā)光材料的制造方法充分獲得時，可以將材料在研缽等中碾碎以處理成微粒。粘合劑是固定分散狀態(tài)下的發(fā)光材料的微粒并且保持形狀為包含發(fā)光物質(zhì)的層的物質(zhì)。因此發(fā)光材料以這種方法固定，即發(fā)光材料由粘合劑均勻地分散在包含發(fā)光物質(zhì)的層中。
在分散無機(jī)EL元件的情況下，可以通過可以選擇性地形成包含發(fā)光物質(zhì)的層的液滴排放法、印刷法(例如絲網(wǎng)印刷或膠版印刷)、涂敷法例如旋涂法、浸漬法、分配法等形成包含發(fā)光物質(zhì)的層。那時層的薄膜厚度沒有特別限制；但是，它優(yōu)選地在10-1000nm的范圍內(nèi)。在包括發(fā)光材料和粘合劑的包含發(fā)光物質(zhì)的層中，發(fā)光材料的比例優(yōu)選地在50-80wt％的范圍內(nèi)。
圖6E中顯示的元件具有第一電極層316、包含發(fā)光物質(zhì)的層318，以及第二電極層319。包含發(fā)光物質(zhì)的層318由絕緣層348和發(fā)光材料352分散在粘合劑351中的發(fā)光層形成。在圖6E中絕緣層348與第二電極層319接觸；但是，絕緣層348可以與第一電極層316接觸。而且，絕緣層可以與第一電極層316和第二電極層319接觸形成。此外，絕緣層不需要與元件中的第一電極層316和第二電極層319接觸。
作為可以在實(shí)施方式3中使用的粘合劑，可以使用絕緣材料例如有機(jī)材料和無機(jī)材料，而且，可以使用有機(jī)材料與無機(jī)材料的混合材料。作為有機(jī)絕緣材料，可以使用具有相對高的介電常數(shù)的聚合物，例如基于氰乙基纖維素的樹脂、基于聚乙烯的樹脂、基于聚丙烯的樹脂、基于聚苯乙烯的樹脂、硅酮樹脂、硅氧烷樹脂、環(huán)氧樹脂、二氟乙烯等。而且，可以使用耐熱高分子材料例如芳香族聚酰胺或聚苯并咪唑。
應(yīng)當(dāng)注意，硅氧烷樹脂對應(yīng)于包含Si-O-Si鍵的樹脂，并且硅氧烷在基干中包含硅(Si)和氧(O)的鍵。作為取代基，使用包含至少氫的有機(jī)官能團(tuán)(例如，烷基和芳香族烴類官能團(tuán))。另外，氟代官能團(tuán)可以用作取代基。此外，包含至少氫和氟代官能團(tuán)的有機(jī)官能團(tuán)可以用作取代基。
另外，可以使用乙烯基樹脂例如聚乙烯醇或聚乙烯醇縮丁醛，樹脂材料例如酚醛樹脂、酚醛清漆樹脂、丙烯酸樹脂、三聚氰胺樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂或惡唑樹脂(聚苯并惡唑)。而且，光固型也可適用。可以通過在這些樹脂中適當(dāng)?shù)鼗旌暇哂懈呓殡姵?shù)的微粒例如鈦酸鋇(BaTiO3)或碳酸鍶(SrTiO3)來調(diào)節(jié)介電常數(shù)。
作為用于粘合劑的無機(jī)材料，可以使用氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiN)、包含氧和氮的硅、氮化鋁(AlN)、包含氧和氮的鋁、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、BaTiO3、SrTiO3、鈦酸鉛(PbTiO3)、鈮酸鉀(KNbO3)、鈮酸鉛(PbNbO3)、氧化鉭(Ta2O5)、鉭酸鋇(BaTa2O6)、鉭酸鋰(LiTaO3)、氧化釔(Y2O3)、氧化鋯(ZrO2)、ZnS，或者另外的無機(jī)材料。當(dāng)有機(jī)材料與具有高介電常數(shù)的無機(jī)材料混合(通過添加等)時，可以更準(zhǔn)確地控制以便進(jìn)一步增加包括發(fā)光材料和粘合劑的包含發(fā)光物質(zhì)的層的介電常數(shù)。
在制造過程中，發(fā)光材料分散在包含粘合劑的溶液中。包含可適用于該實(shí)施方式的粘合劑的溶液的溶劑優(yōu)選地是粘合劑材料溶解于其中并且可以制造具有適合于形成期望薄膜厚度的發(fā)光層的粘度的溶液的溶劑。作為這種溶劑，可以使用有機(jī)溶劑等。例如，在使用硅氧烷樹脂作為粘合劑的情況下，可以使用丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚醋酸鹽(也稱作PGMEA)、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(也稱作MMB)等。
接下來，如圖5B中所示，保護(hù)薄膜322在第二電極層319上形成。保護(hù)薄膜322是為了防止?jié)駳?、氧氣等侵入發(fā)光元件321和保護(hù)薄膜322中。優(yōu)選地通過薄膜形成法例如等離子CVD法或?yàn)R射法，使用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧氮化鋁、氧化鋁、類金剛石碳(DLC)、包含氮的碳(CN)，或者另外的絕緣材料形成保護(hù)薄膜322。
另外，當(dāng)通過使用密封劑323將密封襯底324連接到襯底100上的第二層間絕緣薄膜315時，發(fā)光元件321提供在由襯底100、密封襯底324以及密封劑323包圍的空間325中。空間325用填充物填充，其可能是惰性氣體(例如氮?dú)饣驓鍤?或密封劑323。
基于環(huán)氧的樹脂優(yōu)選地用于密封劑323，并且密封劑323的材料期望盡可能地不透濕氣和氧氣。作為密封襯底324，可以使用玻璃襯底、石英襯底，或者由FRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯薄膜、聚酯、丙烯酸等形成的塑料襯底。
隨后，如圖5C中所示，通過使用與實(shí)施方式2類似的各向異性導(dǎo)電層326，F(xiàn)PC 327連接到與連接端子314接觸的導(dǎo)電層320。通過上面的步驟，可以形成具有有效矩陣發(fā)光元件的半導(dǎo)體器件。
這里，圖7顯示實(shí)施方式3中全色顯示的情況下像素的等價電路圖。在圖7中，由虛線包圍的薄膜晶體管331對應(yīng)于圖5A中開關(guān)用于驅(qū)動的薄膜晶體管227的薄膜晶體管，而由虛線包圍的薄膜晶體管332對應(yīng)于驅(qū)動發(fā)光元件的薄膜晶體管。在下面的描述中，發(fā)光元件是有機(jī)EL元件(在下文稱作OLED)，其中包含發(fā)光物質(zhì)的層由包含具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物的層形成。
在顯示紅色的像素中，發(fā)射紅光的OLED 334R連接到薄膜晶體管332的漏極區(qū)，而紅色陽極側(cè)電源線337R提供在其源極區(qū)中。OLED 334R提供有陰極側(cè)電源線333，用于開關(guān)的薄膜晶體管331連接到柵極線336，以及用于驅(qū)動的薄膜晶體管332的柵電極連接到用于開關(guān)的薄膜晶體管331的漏極區(qū)。用于開關(guān)的薄膜晶體管331的漏極區(qū)連接到電容器338，電容器338連接到紅色陽極側(cè)電源線337R。
在顯示綠色的像素中，發(fā)射綠光的OLED 334G連接到用于驅(qū)動的薄膜晶體管332的漏極區(qū)，而綠色陽極側(cè)電源線337G提供在其源極區(qū)中。OLED 334G提供有陰極側(cè)電源線333，用于開關(guān)的薄膜晶體管331連接到柵極線336，以及用于驅(qū)動的薄膜晶體管332的柵電極連接到用于開關(guān)的薄膜晶體管331的漏極區(qū)。用于開關(guān)的薄膜晶體管331的漏極區(qū)連接到電容器338，電容器338連接到綠色陽極側(cè)電源線337G。
在顯示藍(lán)色的像素中，發(fā)射藍(lán)光的OLED 334B連接到用于驅(qū)動的薄膜晶體管332的漏極區(qū)，而藍(lán)色陽極側(cè)電源線337B提供在其源極區(qū)中。OLED 334B提供有陰極側(cè)電源線333，用于開關(guān)的薄膜晶體管331連接到柵極線336，以及用于驅(qū)動的薄膜晶體管332的柵電極連接到用于開關(guān)的薄膜晶體管331的漏極區(qū)。用于開關(guān)的薄膜晶體管331的漏極區(qū)連接到電容器338，電容器338連接到藍(lán)色陽極側(cè)電源線337B。
依賴于包含發(fā)光物質(zhì)的層的材料的不同電壓分別施加到具有不同顏色的像素。這里，雖然源極線335與陽極側(cè)電源線337R、337G和337B平行形成，但是本發(fā)明并不局限于此。柵極線336與陽極側(cè)電源線337R、337G和337B可以并行形成。另外，用于驅(qū)動的薄膜晶體管332可以具有多柵電極結(jié)構(gòu)。
在發(fā)光器件中，屏幕顯示的驅(qū)動方法沒有特別限制。例如，可以使用點(diǎn)順序驅(qū)動方法、行順序驅(qū)動方法、平面順序驅(qū)動方法等。典型地，使用行順序驅(qū)動方法，并且可以適當(dāng)?shù)嘏c時分灰度級驅(qū)動方法或面積灰度級驅(qū)動方法結(jié)合。另外，輸入到發(fā)光器件的源極線的視頻信號可能是模擬信號或數(shù)字信號?？梢愿鶕?jù)視頻信號適當(dāng)?shù)卦O(shè)計驅(qū)動電路等。
此外，在使用數(shù)字視頻信號的發(fā)光器件中，存在兩種驅(qū)動系統(tǒng)，即輸入到像素的視頻信號是具有恒定電壓(CV)的視頻信號以及輸入到像素的視頻信號是具有恒定電流(CC)的視頻信號。此外，關(guān)于使用具有恒定電壓(CV)的視頻信號的驅(qū)動系統(tǒng)，存在兩種系統(tǒng)，即施加到發(fā)光元件的電壓是恒定的(CVCV)，以及施加到發(fā)光元件的電流是恒定的(CVCC)。另外，關(guān)于使用具有恒定電流(CC)的視頻信號的驅(qū)動系統(tǒng)，存在兩種系統(tǒng)，即施加到發(fā)光元件的電壓是恒定的(CCCV)，以及施加到發(fā)光元件的電流是恒定的(CCCC)。在發(fā)光器件中，可以提供防止靜電擊穿的保護(hù)電路(例如保護(hù)二極管)。
通過上面的步驟，可以制造具有有效矩陣發(fā)光元件的發(fā)光器件。在該實(shí)施方式中顯示的發(fā)光器件中，在驅(qū)動電路和像素部分中形成的薄膜晶體管的半導(dǎo)體層中晶體的平面取向在某個方向上對準(zhǔn)。因此，可以抑制驅(qū)動發(fā)光元件的薄膜晶體管的電氣特性的差異。結(jié)果，可以減小發(fā)光元件的輝度的差異，這允許制造具有很少色彩不均勻和很少缺陷的能夠高清晰度顯示的發(fā)光器件。
實(shí)施方式4將參考圖8A-11D說明能夠非接觸式數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌雽?dǎo)體器件的制造過程。首先，參考圖12說明半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)以及參考圖13A-13F說明該實(shí)施方式中顯示的半導(dǎo)體器件的應(yīng)用。
如圖8A中所示，剝離薄膜402在襯底401上形成。接下來，類似于實(shí)施方式1和2，絕緣薄膜403在剝離薄膜402上形成，從而在絕緣薄膜403上形成薄膜晶體管404。隨后，形成層間絕緣薄膜405以絕緣包含在薄膜晶體管404中的導(dǎo)電薄膜，以及形成連接到薄膜晶體管404的半導(dǎo)體層的源和漏電極406。
此后，形成絕緣薄膜407以覆蓋薄膜晶體管404、層間絕緣薄膜405，以及源和漏電極406。然后，形成連接到源和漏電極406的導(dǎo)電薄膜408，絕緣薄膜407置于其間。作為襯底401，可以使用與襯底100類似的襯底。作為襯底，可以使用絕緣薄膜在其一個表面上形成的金屬襯底或不銹鋼襯底、可以承受該過程的處理溫度的塑料襯底等。這里，玻璃襯底用作襯底401。
剝離層402通過濺射法、等離子CVD法、涂敷法、印刷法等由鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)或硅；包含元素作為其主要成分的合金材料；或者包含元素作為其主要成分的化合物材料形成以具有單層或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。作為剝離層402的包含硅的層的晶體結(jié)構(gòu)可以是非晶、微晶或多晶的。
當(dāng)剝離層402具有單層結(jié)構(gòu)時，優(yōu)選地形成鎢層、鉬層或者包含鎢和鉬的混合物的層。作為選擇，形成包含氧化鎢或氧氮化鎢的層、包含氧化鉬或氧氮化鉬的層，或者包含鎢和鉬的混合物的氧化物或氧氮化物的層。鎢和鉬的混合物對應(yīng)于例如鎢和鉬的合金。
當(dāng)剝離層402具有層疊結(jié)構(gòu)時，鎢層、鉬層或者包含鎢和鉬的混合物的層優(yōu)選地形成為第一層，以及鎢、鉬或者鎢和鉬的混合物的氧化物、氮化物、氧氮化物或氮氧化物的層優(yōu)選地形成為第二層。當(dāng)形成剝離層402以具有包括包含鎢的層和包含氧化鎢的層的層疊結(jié)構(gòu)時，可以形成包含鎢的層以及在其上形成包含氧化物的絕緣薄膜，使得包含氧化鎢的層在鎢層與絕緣層之間的界面處形成。
此外，可以通過經(jīng)由熱氧化處理、氧化等離子處理、N2O等離子處理、使用具有強(qiáng)氧化能力的溶液例如臭氧水的處理、使用添加氫的水的處理等處理包含鎢的層的表面形成包含氧化鎢的層。這類似地適用于形成包含氮化鎢的層、包含氧氮化鎢的層，以及包含氮氧化鎢的層的情況。在形成包含鎢的層之后，氮化硅層、氧氮化硅層，以及氮氧化硅層優(yōu)選地在包含鎢的層上形成。
氧化鎢由WOx表示，其中x滿足2≤x≤3。x可能是2(WO2)、2.5(W2O5)、2.75(W4O11)、3(WO3)等。這里，通過濺射法形成鎢薄膜以具有20-100nm，優(yōu)選地40-80nm的厚度。雖然在上面的過程中剝離層402與襯底401接觸形成，本發(fā)明并不局限于該過程。作為基礎(chǔ)的絕緣薄膜可以與襯底401接觸形成，并且剝離薄膜402可以與絕緣薄膜接觸提供。
在剝離薄膜上形成的絕緣薄膜403可以類似于絕緣薄膜101而形成。這里，絕緣薄膜以這種方法形成，即通過在N2O氣流中產(chǎn)生等離子在剝離薄膜402的表面上形成氧化鎢薄膜，然后通過等離子CVD法形成包含氮的氧化硅薄膜。薄膜晶體管404可以與實(shí)施方式2中顯示的薄膜晶體管225-227類似地形成。源和漏電極406可以與實(shí)施方式2中顯示的布線234-239類似地形成。
通過涂敷并烘焙聚酰亞胺、丙烯酸或硅氧烷聚合物形成覆蓋源和漏電極406的層間絕緣薄膜405和絕緣薄膜407。作為選擇，它們可以由濺射法、等離子CVD法、涂敷法、印刷法等通過使用無機(jī)化合物形成以具有單層或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。無機(jī)化合物的典型實(shí)例包括氧化硅、氮化硅和氧氮化硅。
接下來，如圖8B中所示，導(dǎo)電薄膜411在導(dǎo)電薄膜408上形成。這里，包含金微粒的組成物通過印刷法印刷并且在200℃下加熱長達(dá)30分鐘使得烘焙組成物而形成。因此，形成導(dǎo)電薄膜411。
隨后，如圖8C中所示，形成覆蓋絕緣薄膜407和導(dǎo)電薄膜411端部的絕緣薄膜412。這里，覆蓋絕緣薄膜407和導(dǎo)電薄膜411端部的絕緣薄膜412由環(huán)氧樹脂形成。那時，環(huán)氧樹脂的組成物由旋涂法涂敷，并且在160℃下加熱長達(dá)30分鐘；然后，去除覆蓋導(dǎo)電薄膜411的絕緣薄膜的一部分以暴露導(dǎo)電薄膜411。這樣，形成厚度為1-20μm，優(yōu)選地5-10μm的絕緣薄膜412。這里，從絕緣薄膜403到絕緣薄膜412的層疊體稱作元件形成層410。
接下來，如圖8D中所示使用激光413照射絕緣薄膜403、405、407和412以形成開口部分414，如圖8E中所示，使得便于隨后的剝離步驟。此后，粘性元件415附加到絕緣薄膜412。用來形成開口部分414的激光優(yōu)選地是具有由絕緣薄膜403、405、407和412吸收的波長的激光；典型地，適當(dāng)?shù)剡x擇使用紫外區(qū)、可見區(qū)或紅外區(qū)的激光。
作為能夠發(fā)射這種激光的激光振蕩器，可以使用下面準(zhǔn)分子激光器例如KrF準(zhǔn)分子激光器、ArF準(zhǔn)分子激光器或XeCl準(zhǔn)分子激光器；氣體激光器例如He激光器、He-Cd激光器、Ar激光器、He-Ne激光器、HF激光器或CO2激光器；固態(tài)激光器例如晶體例如YAG、GdVO4、YVO4、YLF或YAlO3摻雜有Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的晶體激光器、玻璃激光器或紅寶石激光器；或者可以使用半導(dǎo)體激光器例如GaN激光器、GaAs激光器、GaAlAs激光器或InGaAsP激光器。在使用固態(tài)激光器的情況下，優(yōu)選地使用基波到五次諧波的任何一個。
作為激光照射的結(jié)果，絕緣薄膜403、405、407和412吸收激光413以熔化，從而形成開口部分。當(dāng)省略使用激光413照射絕緣薄膜403、405、407和412的步驟時，生產(chǎn)量可以提高。
隨后，如圖9A中所示，通過物理方法在剝離薄膜402與絕緣薄膜403之間的界面處形成的金屬氧化物薄膜處，將元件形成層的一部分421從具有剝離薄膜402的襯底401剝離。物理方法指改變某種動力能(機(jī)械能)的動力學(xué)方法或機(jī)械方法。典型的物理方法指機(jī)械動力增加(例如，由人手或夾持工具剝離，或者通過滾動輥?zhàn)拥姆蛛x處理)。
上面的剝離步驟其特征在于形成不因熱處理而收縮的層、因熱處理收縮的層，以及兩層之間的中間層，并且在剝離步驟完成時或者剝離步驟期間執(zhí)行熱處理，使得過度的應(yīng)力施加于中間層或者中間層附近的區(qū)域，此后，通過刺激中間層，分離在中間層或者中間層附近的區(qū)域中發(fā)生。結(jié)果，剝離薄膜402不因非晶硅薄膜的晶化、雜質(zhì)激活或脫氫中的熱處理而收縮，而絕緣薄膜403和絕緣薄膜412收縮，此外，氧化鎢層(WOx，其中2≤x≤3)在剝離薄膜402與絕緣薄膜403之間的界面處形成。因?yàn)檠趸u層弱，它可以容易地由上面的物理方法分離。結(jié)果，元件形成層的部分421可以由上面的物理方法從襯底401分離。
雖然在實(shí)施方式4中金屬氧化物薄膜在剝離薄膜與絕緣薄膜之間形成以由物理方法剝離元件形成層410，但是本發(fā)明并不局限于此?？梢允褂萌缦路椒?，即透光襯底用作襯底，包含氫的非晶硅層用作剝離薄膜，并且在圖8E的步驟之后，使用激光從襯底側(cè)照射非晶硅薄膜，使得包含在非晶硅薄膜中的氫蒸發(fā)并且分離在襯底與剝離薄膜之間發(fā)生。
在圖8E的步驟之后，作為選擇，可以使用通過機(jī)械拋光去除襯底的方法，或者通過使用可以溶解襯底的溶液例如HF去除襯底的方法。在該情況下，可以省略剝離層。作為另一種備選方案，可以使用下面的方法在圖8E中將粘性元件415附加到絕緣薄膜412之前，將氟化物氣體例如NF3、BrF3或ClF3引入到開口部分414中，使得由氟化物氣體刻蝕去除剝離薄膜；粘性元件415附加到絕緣薄膜412；然后元件形成層的部分421從襯底剝離。
作為另一種備選方案，可以使用下面的方法在圖8E中將粘性元件415附加到絕緣薄膜412之前，將氟化物氣體例如NF3、BrF3或ClF3引入到開口部分414中，使得由氟化物氣體部分地刻蝕去除剝離層；粘性元件415附加到絕緣薄膜412；然后元件形成層的部分421由物理方法從襯底剝離。
隨后，如圖9B中所示，柔性襯底422附加到元件形成層的部分421中的絕緣薄膜403；然后，粘性元件415從元件形成層的部分421剝離。這里，通過鑄造法由聚苯胺形成的薄膜用作柔性襯底422；然后，柔性襯底422如圖9C中所示附加到切片框架432的UV薄板431。因?yàn)樵揢V薄板431是粘性的，柔性襯底422固定到UV薄板431上。此后，可以使用激光照射導(dǎo)電薄膜411以增加導(dǎo)電薄膜411和導(dǎo)電薄膜408之間的粘附性。隨后，連接端子433在導(dǎo)電薄膜411上形成，如圖9D中所示。通過形成連接端子433，可以容易地執(zhí)行與隨后用作天線的導(dǎo)電薄膜的對準(zhǔn)和粘附。
接下來，如圖10A中所示，切割元件形成層的部分421。這里，如圖10B中所示，通過使用激光434照射元件形成層的部分421和柔性襯底422，將元件形成層的部分421切割成多個部分。作為激光，可以適當(dāng)?shù)厥褂脤τ诩す?13描述的激光。這里，優(yōu)選地選擇可以由絕緣薄膜403、405、407和412以及柔性襯底422吸收的激光。這里，雖然通過激光切割法將元件形成層的部分切割成多個部分，可以適當(dāng)?shù)卮媸褂们衅?、劃線法等。切割成部分的元件形成層顯示為薄膜集成電路422a和422b。
接下來，如圖10C中所示，使用UV光照射切片框架432的UV薄板以降低UV薄板431的粘附性。然后，UV薄板431由擴(kuò)展器框架444支撐。此時，通過使用擴(kuò)展器框架444支撐UV薄板431同時拉伸UV薄板431，可以增加在薄膜集成電路442a和442b之間形成的凹槽441的寬度。擴(kuò)展凹槽446期望對應(yīng)于隨后附加到薄膜集成電路442a和442b的天線襯底的大小。
隨后，如圖11A中所示，使用各向異性導(dǎo)電粘合劑455a和455b將具有用作天線的導(dǎo)電薄膜452a和452b的柔性襯底456附加到薄膜集成電路442a和442b。具有用作天線的導(dǎo)電薄膜452a和452b的柔性襯底456提供有開口部分，以便部分地暴露導(dǎo)電薄膜452a和452b。覆蓋用作天線的導(dǎo)電薄膜452a和452b的絕緣薄膜453在柔性襯底456上形成。
因此，柔性襯底456附加到薄膜集成電路442a和442b，同時調(diào)節(jié)它們的位置使得用作天線的導(dǎo)電薄膜452a和452b使用包含在各項異性導(dǎo)電粘合劑455a和455b中的導(dǎo)電微粒454a和454b連接到薄膜集成電路442a和442b的連接端子。這里，用作天線的導(dǎo)電薄膜452a由各向異性導(dǎo)電粘合劑455a中的導(dǎo)電微粒454a連接到薄膜集成電路442a，而用作天線的導(dǎo)電薄膜452b由各項異性導(dǎo)電粘合劑455b中的導(dǎo)電微粒454b連接到薄膜集成電路442b。
隨后，如圖11B中所示，在沒有形成用作天線的導(dǎo)電薄膜452a和452b以及薄膜集成電路442a和442b的區(qū)域中切割絕緣薄膜453和柔性襯底456。這里，通過激光切割法切割它們，其中使用激光461照射絕緣薄膜453和柔性襯底456。根據(jù)上面的步驟，如圖11C中所示，可以制造能夠非接觸式數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌雽?dǎo)體器件462a和462b。
圖11D中所示的半導(dǎo)體器件464可以這種方法制造，即圖11A中具有用作天線的導(dǎo)電薄膜452a和452b的柔性襯底456使用各向異性導(dǎo)電粘合劑455a和455b附加到薄膜集成電路442a和442b；提供柔性襯底463以便密封柔性襯底456和薄膜集成電路442a和442b；以及如圖11b中所示，使用激光461照射沒有形成用作天線的導(dǎo)電薄膜452a和452b以及薄膜集成電路442a和442b的區(qū)域。在該情況下，薄膜集成電路由切割的柔性襯底456和463密封；因此，可以抑制薄膜集成電路的退化。
根據(jù)上面的步驟，可以高產(chǎn)量制造薄且重量輕的半導(dǎo)體器件。另外，因?yàn)榘雽?dǎo)體器件中薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的晶體的平面取向可以在特定方向上對準(zhǔn)，可以抑制薄膜晶體管的電氣特性的差異。因此，可以制造具有高可靠性的半導(dǎo)體器件。
接下來，參考圖12說明能夠非接觸式數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌雽?dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。實(shí)施方式4的半導(dǎo)體器件包括天線部分2001，電源部分2002和邏輯部分2003作為它的主要組件。天線部分2001包括接收外部信號并發(fā)送數(shù)據(jù)的天線2011。半導(dǎo)體器件的信號傳輸方法可以是電磁耦合法、電磁感應(yīng)法和微波方法中任何一種?？梢钥紤]專業(yè)人員的使用適當(dāng)?shù)剡x擇傳輸方法，并且可以根據(jù)傳輸方法提供最佳的天線。
電源部分2002包括基于通過天線2011從外部接收的信號產(chǎn)生電源的整流電路2021；用于存儲產(chǎn)生的電源的存儲電容器2022；以及恒壓電路2023。邏輯部分2003包括解調(diào)接收信號的解調(diào)電路2031，產(chǎn)生時鐘信號的時鐘發(fā)生/補(bǔ)償電路2032，代碼識別和鑒別電路2033，基于接收的信號產(chǎn)生從存儲器中讀取數(shù)據(jù)的信號的存儲控制器2034，在接收的信號上疊加編碼信號的調(diào)制電路2035，編碼讀取的數(shù)據(jù)的編碼電路2037，以及存儲數(shù)據(jù)的掩模ROM 2038。調(diào)制電路2035具有用于調(diào)制的電阻器2036。
由代碼識別/鑒別電路2033識別并鑒別的代碼是幀終止信號(EOF，幀結(jié)束)、幀開始信號(SOF，幀開始)、標(biāo)志、命令代碼、掩碼長度、掩碼值等。代碼識別/鑒別電路2033也具有用于識別傳輸錯誤的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)功能。
接下來，能夠非接觸式數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌雽?dǎo)體器件的應(yīng)用在圖13A-13F中顯示。能夠發(fā)送數(shù)據(jù)而不接觸的半導(dǎo)體器件9210可以適用于各種用途，例如賬單、硬幣、有價證券、不記名債券、證件(例如駕照或居留卡，參看圖13A)、包裝容器(例如包裝紙或瓶，參看圖13C)、存儲介質(zhì)(例如DVD軟件或視頻磁帶，參看圖13B)、交通工具(例如自行車，參看圖13D)、個人裝飾品和配件(例如鞋子或眼鏡)、食品、植物、動物、人類、衣服、商品，或者貨物例如電子設(shè)備上或書包上的標(biāo)簽(參看圖13E和13F)。
實(shí)施方式4的半導(dǎo)體器件9210通過安裝在印刷電路板上、附加到其表面、嵌入其中等固定到產(chǎn)品。例如，如果產(chǎn)品是書，半導(dǎo)體器件通過嵌入紙張內(nèi)而固定到書，并且如果產(chǎn)品是由有機(jī)樹脂制造的包裝，半導(dǎo)體器件通過嵌入有機(jī)樹脂內(nèi)而固定到包裝。因?yàn)楸景l(fā)明的半導(dǎo)體器件9210可以小型、薄且重量輕，即使在器件固定到產(chǎn)品之后，產(chǎn)品自身的設(shè)計質(zhì)量不會下降。
通過將半導(dǎo)體器件9210提供到賬單、硬幣、有價證券、不記名債券、證件等，可以提供證明功能并且可以通過使用證明功能防止偽造。而且，當(dāng)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件提供在包裝容器、記錄介質(zhì)、個人附屬物、食品、衣服、商品、電子設(shè)備等中時，系統(tǒng)例如檢查系統(tǒng)可以變得更有效。
作為具有實(shí)施方式2-4的任何一個中顯示的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備，給出電視設(shè)備(也簡稱為TV或電視接收器)、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、移動電話設(shè)備(也簡稱為移動電話裝置或移動電話)、移動信息終端例如PDA、移動游戲機(jī)、計算機(jī)的顯示器、計算機(jī)、聲音再現(xiàn)設(shè)備例如汽車音頻設(shè)備、提供有記錄介質(zhì)的圖像再現(xiàn)設(shè)備，例如家用游戲機(jī)等。實(shí)施方式5中參考圖14A-14F說明這些具體實(shí)例。
圖14A中顯示的移動信息終端包括主體9201，顯示部分9202等。通過將實(shí)施方式2或3中所示的半導(dǎo)體器件用于顯示部分9202，可以低價格提供能夠高清晰度顯示的移動信息終端。圖14B中顯示的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)包括顯示部分9701，顯示部分9702等。通過將實(shí)施方式2或3中所示的半導(dǎo)體器件用于顯示部分9701，可以低價格提供能夠高清晰度顯示的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)。圖14C中顯示的移動終端包括主體9101，顯示部分9102等。通過將實(shí)施方式2或3中所示的半導(dǎo)體器件用于顯示部分9102，可以低價格提供具有高可靠性的移動終端。
圖14D中顯示的移動電視設(shè)備包括主體9301，顯示部分9302等。通過將實(shí)施方式2或3中所示的半導(dǎo)體器件用于顯示部分9302，可以低價格提供能夠高清晰度顯示的移動電視設(shè)備。這種電視設(shè)備可以廣泛地應(yīng)用于安裝到移動終端例如移動電話的小尺寸設(shè)備、便攜的中尺寸設(shè)備，以及大尺寸設(shè)備(例如40英寸或更大)。
圖14E中顯示的移動計算機(jī)包括主體9401，顯示部分9402等。通過將實(shí)施方式2或3中所示的半導(dǎo)體器件用于顯示部分9402，可以低價格提供能夠高清晰度顯示的移動計算機(jī)。圖14F中顯示的電視設(shè)備包括主體9501，顯示部分9502等。通過將實(shí)施方式2或3中所示的半導(dǎo)體器件用于顯示部分9502，可以低價格提供能夠高清晰度顯示的電視設(shè)備。
這里，參考圖15說明電視設(shè)備的結(jié)構(gòu)，圖15是顯示電視設(shè)備的主結(jié)構(gòu)的框圖。調(diào)諧器9511接收視頻信號和音頻信號。視頻信號通過視頻檢測電路9512，將從視頻檢測電路9512輸出的信號轉(zhuǎn)換成與紅色、綠色或藍(lán)色相對應(yīng)的彩色信號的視頻信號處理電路9513，以及根據(jù)驅(qū)動IC的輸入規(guī)范轉(zhuǎn)換視頻信號的控制電路9514而處理。
控制電路9514將信號輸出到顯示板9515的掃描線驅(qū)動電路9516和信號線驅(qū)動電路9517。在數(shù)字驅(qū)動的情況下，信號分割電路9518可以提供在信號線一側(cè)，使得輸入的數(shù)字信號分割成m個信號以提供。掃描線驅(qū)動電路9516和信號線驅(qū)動電路9517是驅(qū)動像素部分的電路。在由調(diào)諧器9511接收的信號中，音頻信號發(fā)送到音頻檢測電路9521并且它的輸出通過音頻信號處理電路9522提供到揚(yáng)聲器9523?？刂齐娐?524接收控制信息例如接收站(接收頻率)和音量，并且將信號發(fā)送到調(diào)諧器9511和音頻信號處理電路9522。
電視設(shè)備通過包括顯示板9515而形成；因此，電視設(shè)備消耗較少電功率并且可以顯示高清晰度圖像。本發(fā)明并不局限于電視接收器并且可適用于特別具有大面積的顯示介質(zhì)，例如火車站、機(jī)場等的信息顯示板，或者街道上的廣告顯示板以及個人計算機(jī)的顯示器。
接下來，參考圖16說明移動電話設(shè)備，作為安裝有本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備的一種方式。移動電話設(shè)備包括機(jī)殼2700和2706、板2701、外殼2702、印刷電路板2703、操作按鈕2704和電池2705(參看圖16)，其中板2701可拆卸地包括到外殼2702中，并且外殼2702固定到印刷電路板2703。外殼2702的形狀和大小根據(jù)板2701包括于其中的電子設(shè)備適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 封裝的多個半導(dǎo)體器件安裝在印刷電路板2703上。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以用作它們中的一個。安裝在印刷電路板2703上的半導(dǎo)體器件具有控制器、中央處理單元(CPU)、存儲器、電源電路、音頻處理電路、發(fā)送/接收電路等的任何功能。
板2701連接到印刷電路板2703，連接薄膜2708置于其間。板2701、外殼2702，以及印刷電路板2703與操作按鈕2704和電池2705一起位于機(jī)殼2700和2706中。提供板2701中的像素區(qū)域2709，以便通過在機(jī)殼2700中提供的開口窗口觀察。
在板2701中，像素部分和外圍驅(qū)動電路的一部分(多個驅(qū)動電路中具有低操作頻率的驅(qū)動電路)可以通過使用TFT在一個襯底上形成，然而外圍驅(qū)動電路的另一部分(多個驅(qū)動電路中具有高操作頻率的驅(qū)動電路)可以在IC芯片上形成。IC芯片可以通過COG(玻璃上芯片)安裝在板2701上，或者IC芯片可以通過使用TAB(卷帶式自動接合)或印刷電路板連接到玻璃襯底。
圖17A顯示像素部分和外圍驅(qū)動電路的一部分在一個襯底上形成，并且包括外圍驅(qū)動電路的其他部分的IC芯片由COG等安裝的板結(jié)構(gòu)的實(shí)例。圖17A中顯示的板包括襯底3900、信號線驅(qū)動電路3901、像素部分3902、掃描線驅(qū)動電路3903、掃描線驅(qū)動電路3904、FPC 3905、IC芯片3906、IC芯片3907、密封襯底3908和密封劑3909。使用這種結(jié)構(gòu)，可以減小顯示設(shè)備的功耗，并且移動電話設(shè)備可以每次充電使用更長時期。而且，移動電話的成本減小是可能的。
為了進(jìn)一步減小功耗，如圖17B中所示，像素部分可以在使用TFT的襯底上形成，并且整個外圍驅(qū)動電路在IC芯片上形成，然后IC芯片可以通過COG(玻璃上芯片)等安裝在顯示板上。圖17B中的顯示板包括襯底3910、信號線驅(qū)動電路3911、像素部分3912、掃描線驅(qū)動電路3913、掃描線驅(qū)動電路3914、FPC 3915、IC芯片3916、IC芯片3917、密封襯底3918和密封劑3919。
如此描述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件小型、薄且重量輕。使用這些特征，可以有效地利用電子設(shè)備的機(jī)殼2700和2706中的有限空間。而且，成本減小是可能的，并且可以制造包括具有高可靠性的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
在下文基于下面的實(shí)施方案更詳細(xì)地說明本發(fā)明。不用說本發(fā)明并不由任何實(shí)施方案所限制，而是由權(quán)利要求指定。注意，除了實(shí)施方案之外，給出比較實(shí)例來描述根據(jù)本發(fā)明制造晶體硅薄膜的方法及其結(jié)晶性質(zhì)。
參考圖18描述制造實(shí)施方案1的晶體硅薄膜的方法。如已經(jīng)參考圖1A-1C在實(shí)施方式1中描述的，基薄膜(絕緣薄膜)101、非晶半導(dǎo)體薄膜102和覆蓋薄膜103在襯底100上形成。如圖1B中所示，使用激光104通過覆蓋薄膜103照射非晶半導(dǎo)體薄膜102并且晶化，從而形成晶體半導(dǎo)體薄膜105。作為襯底100，使用由Corning公司制造的厚度為0.7mm的玻璃襯底。作為絕緣薄膜101，使用平行板等離子CVD裝置形成包含氧的氮化硅薄膜和包含氮的氧化硅薄膜的層疊薄膜。
沉積條件如下。
<包含氧的氮化硅薄膜>
-厚度50nm-氣體類型(流速)SiH4(10sccm)，NH3(100sccm)，N2O(20sccm)，H2(400sccm)-襯底溫度300℃-壓力40Pa-RF頻率27MHz-RF功率50W-電極間距離30mm-電極面積615.75cm2<包含氮的氧化硅薄膜>
-厚度100nm-氣體類型(流速)SiH4(4sccm)，N2O(800sccm)-襯底溫度400℃-壓力40Pa-RF頻率27MHz-RF功率50W-電極間距離15mm-電極面積615.75cm2作為非晶半導(dǎo)體薄膜102，使用平行板等離子CVD裝置形成非晶硅薄膜。非晶硅薄膜的沉積條件如下。
<非晶硅薄膜>
-厚度66nm-氣體類型(流速)SiH4(25sccm)，H2(150sccm)-襯底溫度250℃-壓力66.7Pa-RF頻率27MHz-RF功率50W-電極間距離25mm-電極面積615.75cm2在上述沉積條件下形成非晶半導(dǎo)體薄膜之后，它在電爐中500℃下加熱長達(dá)一小時，然后在550℃下加熱長達(dá)四小時。該熱處理是用于從非晶硅薄膜中提取氫的處理。提取氫以便防止當(dāng)使用激光束照射非晶硅薄膜時氫氣從非晶硅薄膜中噴出。在熱處理之后，通過氫氟酸處理長達(dá)70秒去除在非晶半導(dǎo)體薄膜102的表面上形成的氧化硅薄膜，然后，通過使用平行板等離子CVD裝置在非晶半導(dǎo)體薄膜102上形成包含氧的氮化硅薄膜作為覆蓋薄膜103。
沉積條件如下。
<包含氧的氮化硅薄膜>
-厚度300nm-氣體類型(流速)SiH4(10sccm)，NH3(100sccm)，N2O(20sccm)，H2(400sccm)-襯底溫度300℃-壓力40Pa-RF頻率27MHz-RF功率50W-電極間距離30mm-電極面積615.75cm2表格1顯示獲得的絕緣薄膜(基薄膜)101和覆蓋薄膜103的組成。表格1也顯示下面描述的比較實(shí)例的覆蓋薄膜的組成。表格1中薄膜的組成值是熱處理或激光照射之前的狀態(tài)下的那些。使用盧瑟福反散射能譜分析(RBS)和氫前方散射分析(HFS)測量組成比。測量靈敏度為大約±2％。


形成覆蓋薄膜103之后，它在電爐中500°下加熱長達(dá)一小時。該熱處理是從作為覆蓋薄膜的包含氧的氮化硅薄膜中提取氫的處理。提取氫以便防止當(dāng)使用激光束照射包含氧的氮化硅薄膜時，氫氣從包含氧的氮化硅薄膜中噴出。
使用來自激光照射裝置的激光束通過覆蓋薄膜103照射非晶硅薄膜并且晶化，從而形成晶體硅薄膜。雖然那時使用的激光照射裝置已經(jīng)在實(shí)施方式1中描述，這里參考圖18重復(fù)其簡要描述。如圖18中所示，激光照射裝置包括兩個激光振蕩器11a和11b，并且可以使用通過組合分別從激光振蕩器11a和11b發(fā)射的激光束12a和12b而獲得的激光束12執(zhí)行照射。
從激光振蕩器11b發(fā)射的激光束12b的偏振方向通過波長板13改變。這是為了由偏振器14組合具有不同偏振方向的兩個激光束。在激光束12b通過波長板13之后，激光束12b由鏡子22反射并且進(jìn)入偏振器14。然后，激光束12a和激光束12b由偏振器14組合。調(diào)節(jié)波長板13和偏振器14，使得組合的激光束12具有適當(dāng)?shù)哪芰俊?br> 由偏振器14組合的激光束12由鏡子15反射，并且通過柱面透鏡16和柱面透鏡17定形以便具有線形橫截面。柱面透鏡16在照射表面上形成的射束點(diǎn)的縱向上起作用，而柱面透鏡17在其橫向上起作用。
激光照射裝置包括照射表面18固定到其上的吸入臺19，并且吸入臺19可以由X軸單軸軌道20和Y軸單軸軌道21在X-Y方向上移動。如上討論的，絕緣薄膜101、非晶半導(dǎo)體薄膜102和覆蓋薄膜103形成于其上的襯底1固定到吸入臺19，并且使用激光束照射，同時襯底1沿著射束點(diǎn)的橫向，也就是X軸移動，線形激光束的縱向與Y軸對準(zhǔn)。
在該實(shí)施方案中，襯底的移動速度設(shè)置為35cm/sec。LD激勵YVO4激光器用作兩個激光振蕩器的每個，并且它的二次諧波(波長532nm)用于照射。激光束在照射表面上具有14W的強(qiáng)度，并且在照射表面上具有長度大約為500μm且寬度大約為20μm的線形。
<晶體硅薄膜的測量>
執(zhí)行EBSP測量以證實(shí)晶體硅薄膜的晶粒的位置、尺寸和平面取向。為了執(zhí)行EBSP測量，通過刻蝕從晶體硅薄膜的表面去除覆蓋薄膜103。在EBSP測量中，從通過使電子束以60°的入射角在晶體硅薄膜的表面上入射而獲得的EBSP圖像中測量晶粒的平面取向。
測量區(qū)域是50μm×50μm并且測量間距是0.1μm。測量如圖2中所示彼此垂直的三個觀察平面A-C的EBSP圖像。圖2中的矢量a-c分別指示觀察平面A-C的法向矢量。觀察平面A平行于襯底表面，其對應(yīng)于晶體硅薄膜的頂面。觀察平面C是法向矢量c平行于激光束的掃描方向的平面。根據(jù)從這三個觀察平面A-C獲得的多條信息，晶體硅薄膜的平面取向可以高精度指定。
圖19A-21C顯示晶體硅薄膜的平面取向(垂直于觀察平面的晶軸取向)的分析結(jié)果。圖19A-19C是每個顯示50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向的分布的取向像。圖19D是單晶硅的反極圖，其中每種顏色表示取向。
雖然從圖19A-19C中難以確定，因?yàn)檫@些圖是單色的并且僅顯示亮度，但是從彩色顯示中發(fā)現(xiàn)取向在觀察平面A上<001>的取向中、觀察平面B上<301>的取向中，以及觀察平面C上<301>的取向中強(qiáng)烈獲得。此外，根據(jù)圖19A-19C的圖案形狀和顏色發(fā)現(xiàn)，實(shí)施方案1的晶體硅薄膜由每個以柱形延長的晶疇組成。在圖19A-19C中，每個晶疇的長度是5μm至50μm，此外，也觀察到長度為50μm或更大的晶疇。
圖20A-20C是顯示觀察平面A-C上平面取向的出現(xiàn)頻率的分布的反極圖。圖20D顯示頻率的數(shù)值范圍。雖然從圖20A-20D中難以確定，因?yàn)檫@些圖是單色的并且僅顯示亮度，但是從圖20A的反極圖中發(fā)現(xiàn)觀察平面A上<001>的取向以所有方向以相同概率出現(xiàn)的情況下14.0倍或更高的頻率出現(xiàn)。另外，從圖20B的反極圖中發(fā)現(xiàn)觀察平面B上<301>的取向最接近黑色；具體地，<301>的取向以所有取向以相同概率出現(xiàn)的情況下4.8倍或更高的頻率出現(xiàn)。此外，從圖20C的反極圖中發(fā)現(xiàn)觀察平面C上<301>的取向最接近黑色；具體地，<301>的取向以所有取向以相同概率出現(xiàn)的情況下4.8倍或更高的頻率出現(xiàn)。
圖21A-21C顯示在圖20A-20C的反極圖中具有高出現(xiàn)頻率的取向的取向比的計算結(jié)果。圖21A顯示基于圖20A觀察平面A上取向比的計算結(jié)果。在圖20A的反極圖中，相對于<001>的角度波動范圍設(shè)置為±10°內(nèi)，并且通過獲得±10°的角度波動范圍內(nèi)具有取向<001>的測量點(diǎn)的數(shù)目與所有測量點(diǎn)的比例來獲得取向比。
具有特定取向的點(diǎn)與所有測量點(diǎn)的獲得比例的值是部分分?jǐn)?shù)值。具有特定取向的點(diǎn)中具有高取向可靠性的測量點(diǎn)與所有測量點(diǎn)的取向比的值是全體分?jǐn)?shù)值。根據(jù)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)±10°的角度波動范圍內(nèi)取向<001>在本發(fā)明的觀察平面A上占據(jù)71.2％。
類似地，圖21B和21C顯示基于圖20B和20C的反極圖觀察平面B和C上<301>的取向比的計算結(jié)果。相對于<301>的角度波動范圍設(shè)置為±10°內(nèi)而獲得取向比。發(fā)現(xiàn)<301>的取向在觀察平面B和C上分別占據(jù)71.1％和73.9％。注意，雖然獲得觀察平面B和C上取向<301>的比例，作為選擇可以獲得接近于<301>的取向的<401>、<501>或<601>的平面取向的取向比。
作為比較實(shí)例，使用與覆蓋薄膜103不同的材料形成晶體硅薄膜。在比較實(shí)例中，通過使用平行板等離子CVD裝置形成厚度為500nm的氧化硅薄膜作為覆蓋薄膜103。絕緣薄膜101和非晶半導(dǎo)體薄膜102的沉積條件與實(shí)施方案中那些相同，而覆蓋薄膜103的具體沉積條件如下。
<氧化硅薄膜>
-厚度500nm-氣體類型(流速)SiH4(4sccm)，N2O(800sccm)-襯底溫度400℃-壓力40Pa-RF頻率60MHz-RF功率150W-電極間距離28mm在該比較實(shí)例中，與實(shí)施方案類似地執(zhí)行從非晶硅薄膜中提取氫的熱處理。但是，不執(zhí)行從覆蓋薄膜103中提取氫的熱處理，因?yàn)楦采w薄膜103包含極少氫。用于照射的激光束的強(qiáng)度是15W，并且襯底的移動速度是35cm/sec。除此之外，與實(shí)施方案類似地形成晶體硅薄膜。如此形成的晶體硅薄膜與實(shí)施方案類似地經(jīng)歷EBSP測量。在比較實(shí)例中，測量區(qū)域是100μm×50μm，其中測量以0.25μm的間距在每個晶格點(diǎn)執(zhí)行。觀察平面A-C與實(shí)施方案1中那些類似。
圖22A-22C是分別顯示觀察平面A-C上平面取向的取向像；圖23A-23C是反極圖；以及圖24A-24C顯示取向比的計算結(jié)果。圖23A-23C是顯示圖22A-22C中所示的觀察平面A-C上平面取向的出現(xiàn)頻率的分布。圖23D顯示平面取向的出現(xiàn)頻率的數(shù)值范圍。類似于圖20A-20C，圖23A-23C顯示較接近黑色的區(qū)域具有較高比例的具有平面取向的晶粒。
從圖23A的反極圖中發(fā)現(xiàn)，觀察平面A上<211>的取向最接近黑色；具體地，<211>的取向以所有取向以相同概率出現(xiàn)的情況下3.9倍或更高的頻率出現(xiàn)。另外，從圖23B的反極圖中發(fā)現(xiàn)，觀察平面B上<111>的取向最接近黑色；具體地，<111>的取向以所有取向以相同概率出現(xiàn)的情況下9.7倍或更高的頻率出現(xiàn)。
從圖23C的反極圖中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，觀察平面C上<101>的取向最接近黑色；具體地，<101>的取向以所有取向以相同概率出現(xiàn)的情況下9.7倍或更高的頻率出現(xiàn)。圖24A中的彩色區(qū)域是顯示在±10°的角度波動范圍內(nèi)具有<211>的取向的晶粒的區(qū)域。圖24B中的彩色區(qū)域是顯示在±10°的角度波動范圍內(nèi)具有<111>的取向的晶粒的區(qū)域。圖24C中的彩色區(qū)域是顯示在±10°之間的角度波動范圍內(nèi)具有<101>的取向的晶粒的區(qū)域。
在比較實(shí)例中，如圖23A-23C中看到的，取向分別在觀察平面A、B和C上在<211>、<111>和<101>的取向中強(qiáng)烈獲得。如圖24A-24C中看到的，觀察平面A上<211>的取向比是42.1％；觀察平面B上<111>的取向比是41.2％；以及觀察平面C上<101>的取向比是52.3％。注意，晶粒的等價平面取向族例如[101]、
和[110]共同地稱作<101>。
(實(shí)施方案與比較實(shí)例之間的比較)圖19A-19C的取向像與圖22A-22C的取向像之間的比較顯示，實(shí)施方案和比較實(shí)例的每個由每個以柱形延長的晶疇組成，但是實(shí)施方案的晶粒的尺寸(長度、寬度)顯著較大。此外，圖21A-21C和圖24A-24C中顯示的實(shí)施方案和比較實(shí)例中觀察平面A-C的取向比的計算結(jié)果排列在表格2中。
如表格2中可以看到，在觀察平面A-C的每個上具有高出現(xiàn)頻率的平面取向在實(shí)施方案和比較實(shí)例之間不同。在該實(shí)施方案中發(fā)現(xiàn)，在三個觀察平面的每個上平面取向以高達(dá)70％或更多的顯著高的比例在一個方向上對準(zhǔn)。換句話說，發(fā)現(xiàn)在晶化區(qū)域中形成晶粒的平面取向可以認(rèn)為在一個方向上對準(zhǔn)的晶體半導(dǎo)體。

該實(shí)施方案參考圖25A-26H描述實(shí)施方案1中描述的樣品的觀察平面B和C上平面取向<301>和其他平面取向的取向比。圖25A-25D是分別顯示觀察平面B上50μm×50μm的測量區(qū)域中<601>、<501>、<401>和<301>的取向分布的取向像。每個圖具有每邊50μm的長度。注意，測量間距是0.1μm。在圖25A-25D中，分別在彩色部分中形成具有<601>、<501>、<401>和<301>的平面取向的晶體硅薄膜。
圖25E-25H中的彩色區(qū)域分別是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有<601>、<501>、<401>和<301>的取向的晶粒的區(qū)域。圖25E-25H顯示平面取向的取向比的計算結(jié)果。通過獲得以±10°或更小之間的角度波動范圍具有每個取向的測量點(diǎn)的數(shù)目的比例來獲得每個取向比。具有特定取向的點(diǎn)與所有測量點(diǎn)的獲得比例的值是部分分?jǐn)?shù)值。具有特定取向的點(diǎn)中具有高取向可靠性的測量點(diǎn)與所有測量點(diǎn)的取向比的值是全體分?jǐn)?shù)值。
表格3顯示平面取向的取向比。注意，比例四舍五入到最接近的整數(shù)。表格3顯示觀察平面B上晶粒的<601>、<501>、<401>和<301>的平面取向的取向比的每個是60％或更多。


圖26A-26D是分別顯示觀察平面C上50μm×50μm的測量區(qū)域中<601>、<501>、<401>和<301>的平面取向分布的取向像。每個圖具有每邊50μm的長度。注意，測量間距是0.1μm。在圖26A-26D中，分別在彩色部分中形成具有<601>、<501>、<401>和<301>的平面取向的晶體硅薄膜。
圖26E-26H中的彩色區(qū)域分別是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有<601>、<501>、<401>和<301>的取向的晶粒的區(qū)域。圖26E-26H顯示平面取向的取向比的計算結(jié)果。通過獲得以±10°或更小之間的角度波動范圍具有每個取向的測量點(diǎn)的數(shù)目的比例來獲得每個取向比。表格4顯示平面取向的取向比。注意，比例四舍五入到最接近的整數(shù)。


表格4顯示觀察平面C上<601>、<501>、<401>和<301>的平面取向的取向比的每個是60％或更多。從前述中，發(fā)現(xiàn)除了<301>之外，<601>、<501>和<401>的平面取向的取向比的每個在觀察平面B和C上也是60％或更多。
該實(shí)施方案參考圖27和圖28A-28G描述使用與實(shí)施方案1中那些不同的激光束的能量和掃描速度以及覆蓋薄膜的厚度形成的晶體硅薄膜的平面取向的取向比。
首先，參考圖18描述制造實(shí)施方案3的晶體硅薄膜的方法。通過使用平行板等離子CVD裝置在與實(shí)施方案1中那些類似的條件下在與實(shí)施方案1中描述的襯底類似的襯底上形成包含氧的氮化硅薄膜與包含氮的氧化硅薄膜的層疊薄膜，這是絕緣薄膜101。接下來，通過使用平行板等離子CVD裝置在與實(shí)施方案1中那些類似的條件下形成非晶硅薄膜作為非晶半導(dǎo)體薄膜102。
接下來，在電爐中500℃下加熱襯底長達(dá)一小時。在熱處理之后，通過氫氟酸處理去除因加熱而在非晶半導(dǎo)體薄膜102的表面上形成的氧化物薄膜。執(zhí)行氫氟酸處理長達(dá)90秒。此后，通過使用平行板等離子CVD裝置在非晶半導(dǎo)體薄膜102上形成包含氧的氮化硅薄膜作為覆蓋薄膜103。
沉積條件如下。注意，除了厚度之外沉積條件與實(shí)施方案1中那些類似。
<包含氧的氮化硅薄膜>
-厚度400nm-氣體類型(流速)SiH4(10sccm)，NH3(100sccm)，N2O(20sccm)，H2(400sccm)-襯底溫度300℃-壓力40Pa-RF頻率27MHz-RF功率50W-電極間距離30mm-電極面積615.75cm2在形成覆蓋薄膜103之后，它在電爐中600℃下加熱長達(dá)四小時。該熱處理是用于從作為覆蓋薄膜的包含氧的氮化硅薄膜中提取氫的處理。提取氫以便防止當(dāng)使用激光束照射包含氧的氮化硅薄膜時，氫氣從包含氧的氮化硅薄膜中噴出。如果覆蓋薄膜包含很少氫，則熱處理可以省略。
通過使用激光照射裝置使用激光束通過覆蓋薄膜103照射非晶硅薄膜并且晶化，從而形成晶體硅薄膜。在該實(shí)施方案中，襯底的移動速度設(shè)置為20cm/sec。LD激勵YVO4激光器用作兩個激光振蕩器的每個，并且它的二次諧波(波長532nm)用于照射。激光束在照射表面上具有8.4W的強(qiáng)度，并且在照射表面上具有長度大約為500μm且寬度大約為20μm的線形。
<晶體硅薄膜的測量>
執(zhí)行EBSP測量以證實(shí)晶體硅薄膜的晶粒的位置、尺寸和平面取向。為了執(zhí)行EBSP測量，通過刻蝕從晶體硅薄膜的表面去除覆蓋薄膜103。在EBSP測量中，通過使電子束以60°的入射角在晶體硅薄膜的表面上入射來獲得EBSP圖像。從獲得的EBSP圖像中測量晶粒的平面取向。測量區(qū)域是50μm×50μm并且測量間距是0.5μm。測量如圖2中所示彼此垂直的三個觀察平面A-C的EBSP圖像。
圖27-30F顯示晶體硅薄膜的平面取向(垂直于觀察平面的晶軸取向)的分析結(jié)果。圖27顯示在顯示觀察平面A上的平面取向的出現(xiàn)頻率分布的反極圖(沒有顯示)中，具有高出現(xiàn)頻率的平面取向的取向比的計算結(jié)果。注意，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有<101>的取向的晶粒的區(qū)域。圖27顯示在該實(shí)施方案的觀察平面A上±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向占據(jù)80％，也就是60％或更多。
圖28A-28G的每個顯示在顯示觀察平面B上的平面取向的出現(xiàn)頻率分布的反極圖(沒有顯示)中，具有高出現(xiàn)頻率的平面取向的取向比的計算結(jié)果。在圖28A中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<001>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<001>的晶粒的取向比。在圖28B中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<601>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<601>的晶粒的取向比。在圖28C中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<501>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<501>的晶粒的取向比。在圖28D中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<401>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<401>的晶粒的取向比。在圖28E中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<301>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<301>的晶粒的取向比。在圖28F中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<201>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<201>的晶粒的取向比。在圖28G中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<101>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<101>的晶粒的取向比。平面取向的取向比排列在表格5中。注意，比例已經(jīng)四舍五入到最接近的整數(shù)。


圖29A-29G的每個顯示在顯示觀察平面C上的平面取向的出現(xiàn)頻率分布的反極圖(沒有顯示)中，具有高出現(xiàn)頻率的平面取向的取向比的計算結(jié)果。在圖29A中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<001>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<001>的晶粒的取向比。在圖29B中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<601>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<601>的晶粒的取向比。在圖29C中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<501>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<501>的晶粒的取向比。在圖29D中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<401>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<401>的晶粒的取向比。在圖29E中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<301>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<301>的晶粒的取向比。在圖29F中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<201>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<201>的晶粒的取向比。在圖29G中，彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<101>的晶粒的區(qū)域，并且顯示具有平面取向<101>的晶粒的取向比。平面取向的取向比排列在表格6中。注意，比例已經(jīng)四舍五入到最接近的整數(shù)。


表格5中顯示的平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的取向比的總和是218.3％。表格6中顯示的平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的取向比的總和是244.4％。圖30A-30F顯示關(guān)于平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>之間重疊的每個而獲得的平面取向的計算結(jié)果，作為平面取向的任何一個的僅取向比。
注意，<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的全部的平面取向的總和，關(guān)于平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>之間重疊的每個計算它們中的每個作為僅平面取向的任何一個中的取向比，如上所述由<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)表示。
圖30A是顯示觀察平面A上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>的分布的取向像。圖30B是顯示觀察平面B上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的分布的取向像。圖30C是顯示觀察平面C上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的分布的取向像。每個圖具有每邊50μm的長度。
在圖30A中，具有平面取向<001>的晶體硅薄膜在彩色部分中形成。在圖30B和30C的每個中，具有平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的晶體硅薄膜在彩色部分中形成。
圖30D顯示觀察平面A上具有平面取向<001>的晶粒的取向比的計算結(jié)果，其中彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<001>的晶粒的區(qū)域。
圖30E顯示觀察平面B上具有平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的晶粒的取向比的計算結(jié)果。彩色區(qū)域的整個區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的晶粒的區(qū)域。區(qū)域根據(jù)x的值具有不同顏色以區(qū)分與平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>相對應(yīng)的區(qū)域。這里，排除平面取向之間的重疊。
圖30F顯示觀察平面C上具有平面取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>的晶粒的取向比的計算結(jié)果。彩色區(qū)域的整個區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的晶粒的區(qū)域。類似于圖30E，根據(jù)x的值區(qū)分與平面取向相對應(yīng)的區(qū)域。
表格7顯示觀察平面A-C上平面取向的取向比以及<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向比(也就是，排除重疊的取向<001>、<601>、<501>、<401>、<301>、<201>和<101>中取向比的總和)。注意，比例已經(jīng)四舍五入到最接近的整數(shù)。


表格7顯示在觀察平面A上±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向占據(jù)晶粒的平面取向的60％或更多。另外，它顯示在觀察平面B上<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)占據(jù)60％或更多。此外，它顯示在觀察平面C上<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)占據(jù)60％或更多。而且，它顯示在觀察平面B和C的每個上排除x等于1時的平面取向的<x01>(x＝0，2，3，4，5，6)的取向比也占據(jù)60％或更多。
該實(shí)施方案參考圖31A-31F描述使用與實(shí)施方案1中那些不同的激光束的能量和掃描速度以及覆蓋薄膜的厚度形成的晶體硅薄膜的平面取向的取向比。
首先，參考圖18描述制造實(shí)施方案4的晶體硅薄膜的方法。通過使用平行板等離子CVD裝置在與實(shí)施方案1中那些類似的條件下在與實(shí)施方案1中描述的襯底類似的襯底上形成包含氧的氮化硅薄膜與包含氮的氧化硅薄膜的層疊薄膜，這是絕緣薄膜101。接下來，通過使用平行板等離子CVD裝置在與實(shí)施方案1中那些類似的條件下形成非晶硅薄膜作為非晶半導(dǎo)體薄膜102。形成之后，在上述沉積條件下形成非晶半導(dǎo)體薄膜，然后在電爐中500℃下加熱長達(dá)一小時，此外在550℃下加熱長達(dá)四小時。
接下來，通過氫氟酸處理去除因加熱而在非晶半導(dǎo)體薄膜102的表面上形成的氧化物薄膜。執(zhí)行氫氟酸處理長達(dá)90秒。此后，使用包含臭氧的水溶液在非晶半導(dǎo)體薄膜102上形成氧化物薄膜，并且通過氫氟酸處理去除氧化物薄膜。這是為了完全去除非晶硅薄膜表面上的雜質(zhì)。執(zhí)行使用包含臭氧的水溶液的處理長達(dá)40秒，并且執(zhí)行氫氟酸處理長達(dá)90秒。接下來，通過使用平行板等離子CVD裝置在非晶半導(dǎo)體薄膜102上形成包含氧的氮化硅薄膜作為覆蓋薄膜103。
沉積條件如下。注意，除了厚度之外沉積條件與實(shí)施方案1中那些類似。
<包含氧的氮化硅薄膜>
-厚度400nm-氣體類型(流速)SiH4(10sccm)，NH3(100sccm)，N2O(20sccm)，H2(400sccm)-襯底溫度300℃-壓力40Pa-RF頻率27MHz-RF功率50W-電極間距離30mm-電極面積615.75cm2在形成覆蓋薄膜103之后，它在電爐中600℃下加熱長達(dá)四小時。該熱處理是用于從作為覆蓋薄膜的包含氧的氮化硅薄膜中提取氫的處理。提取氫以便防止當(dāng)使用激光束照射包含氧的氮化硅薄膜時，氫氣從包含氧的氮化硅薄膜中噴出。
通過使用激光照射裝置使用激光束通過覆蓋薄膜103照射非晶硅薄膜并且晶化，從而形成晶體硅薄膜。在該實(shí)施方案中，襯底的移動速度設(shè)置為10cm/sec。LD激勵YVO4激光器用作兩個激光振蕩器的每個，并且它的二次諧波(波長532nm)用于照射。激光束在照射表面上具有6.4W的強(qiáng)度，并且在照射表面上具有長度大約為500μm且寬度大約為20μm的線形。
<晶體硅薄膜的測量>
執(zhí)行EBSP測量以證實(shí)晶體硅薄膜的晶粒的位置、尺寸和平面取向。為了執(zhí)行EBSP測量，通過刻蝕從晶體硅薄膜的表面去除覆蓋薄膜103。在EBSP測量中，通過使電子束以60°的入射角在晶體硅薄膜的表面上入射來獲得EBSP圖像。從獲得的EBSP圖像中測量晶粒的平面取向。
測量區(qū)域是50μm×50μm并且測量間距是0.5μm。測量如圖2中所示彼此垂直的三個觀察平面A-C的EBSP圖像。圖31A-31F顯示晶體硅薄膜的平面取向(垂直于觀察平面的晶軸取向)的分析結(jié)果。
圖31A是顯示觀察平面A上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>的分布的取向像。圖31B是顯示觀察平面B上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的分布的取向像。圖31C是顯示觀察平面C上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的分布的取向像。每個圖具有每邊50μm的長度。
在圖31A中，具有平面取向<001>的晶體硅薄膜在彩色部分中形成。在圖31B和31C的每個中，具有平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的晶體硅薄膜在彩色部分中形成。
圖31D顯示觀察平面A上具有平面取向<001>的晶粒的取向比的計算結(jié)果，其中彩色區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<001>的晶粒的區(qū)域。
圖31E顯示觀察平面B上具有平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的晶粒的取向比的計算結(jié)果。彩色區(qū)域的整個區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<x01>(x＝0，1，2，3)的晶粒的區(qū)域。區(qū)域根據(jù)x的值具有不同顏色以區(qū)分與平面取向<001>、<301>、<201>和<101>相對應(yīng)的區(qū)域。這里，排除平面取向之間的重疊。
圖31F顯示觀察平面C上具有平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的晶粒的取向比的計算結(jié)果。彩色區(qū)域的整個區(qū)域是顯示以±10°或更小之間的角度波動范圍具有平面取向<x01>(x＝0，1，2，3)的晶粒的區(qū)域。類似于圖31E，根據(jù)x的值區(qū)分與平面取向相對應(yīng)的區(qū)域。
表格8顯示觀察平面A-C上平面取向的取向比以及觀察平面B和C上<x01>(x＝0，1，2，3)的取向比(也就是，排除重疊的取向<001>、<301>、<201>和<101>中取向比的總和)。注意，比例已經(jīng)四舍五入到最接近的整數(shù)。


表格8顯示在觀察平面A上以±10°之間的角度波動范圍取向<001>占據(jù)晶粒的平面取向的76％，也就是60％或更多。另外，它顯示在觀察平面B上<x01>(x＝0，1，2，3)占據(jù)72％，也就是60％或更多。注意，在觀察平面B上根據(jù)類似計算獲得的<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向比是79％，也就是60％或更多。
另外，它顯示在觀察平面C上<x01>(x＝0，1，2，3)占據(jù)86％，也就是60％或更多。注意，在觀察平面C上根據(jù)類似計算獲得的<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向比是88％，也就是60％或更多。換句話說，<x01>(x＝0，1，2，3)的取向比是60％或更多，并且<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向比超過<x01>(x＝0，1，2，3)的取向比。此外，它顯示在觀察平面B和C的每個上排除x等于1時的平面取向的<x01>(x＝0，2，3)的取向比也是60％或更多。
該實(shí)施方案參考圖32A-32F描述使用與實(shí)施方案1中那些不同的激光束的能量和掃描速度以及覆蓋薄膜的厚度形成的晶體硅薄膜的平面取向的取向比。
首先，參考圖18描述制造實(shí)施方案5的晶體硅薄膜的方法。通過使用平行板等離子CVD裝置在與實(shí)施方案1中描述的襯底類似的襯底100上形成包含氧的氮化硅薄膜與包含氮的氧化硅薄膜的層疊薄膜，這是絕緣薄膜101。作為襯底100，使用由Corning公司制造的厚度為0.7mm的玻璃襯底。
沉積條件如下。
<包含氧的氮化硅薄膜>
-厚度50nm-氣體類型(流速)SiH4(15sccm)，NH3(150sccm)，N2O(20sccm)，H2(1200sccm)-襯底溫度330℃-壓力40Pa-RF頻率13.56MHz-RF功率250W-電極間距離24.5mm-電極面積2972.8cm2<包含氮的氧化硅薄膜>
-厚度100nm-氣體類型(流速)SiH4(30sccm)，N2O(1200sccm)
-襯底溫度330℃-壓力40Pa-RF頻率13.56MHz-RF功率50W-電極間距離24.5mm-電極面積2972.8cm2作為非晶半導(dǎo)體薄膜102，通過使用平行板等離子CVD裝置形成非晶硅薄膜。非晶硅薄膜的沉積條件如下。
<非晶硅薄膜>
-厚度66nm-氣體類型(流速)SiH4(280sccm)，H2(300sccm)-襯底溫度330℃-壓力170Pa-RF頻率13.56MHz-RF功率250W-電極間距離24.5mm-電極面積2972.8cm2接下來，通過使用平行板等離子CVD裝置在非晶半導(dǎo)體薄膜102上形成以低于SIMS檢測極限的濃度包含氧的氮化硅薄膜作為覆蓋薄膜103。沉積條件如下。
<以低于檢測極限的濃度包含氧的氮化硅薄膜>
-厚度300nm-氣體類型(流速)SiH4(15sccm)，NH3(150sccm)H2(1200sccm)-襯底溫度330℃-壓力40Pa-RF頻率13.56MHz-RF功率250W-電極間距離24.5mm
-電極面積2972.8cm2圖33顯示沉積的覆蓋薄膜103中氧的濃度。圖33中顯示的薄膜的氧濃度值是熱處理或激光照射之前的狀態(tài)下的值。使用二次離子質(zhì)譜測定法(SIMS)測量氧濃度。在圖33中，實(shí)施方案5的覆蓋薄膜103的氧濃度幾乎等于或低于當(dāng)前SIMS的檢測極限。因此，實(shí)踐中，濃度認(rèn)為更低(1×1017原子/立方厘米或更低)。
在形成覆蓋薄膜103之后，它在電爐中500℃下加熱長達(dá)一小時，然后在550℃下加熱長達(dá)四小時。該熱處理是用于從作為覆蓋薄膜的以低于檢測極限的濃度包含氧的氮化硅薄膜中提取氫的處理。提取氫以便防止當(dāng)使用激光束照射包含氧的氮化硅薄膜時，氫氣從以低于檢測極限的濃度包含氧的氮化硅薄膜中噴出。
通過使用激光照射裝置使用激光束通過覆蓋薄膜103照射非晶硅薄膜并且晶化，從而形成晶體硅薄膜。在該實(shí)施方案中，襯底的移動速度設(shè)置為20cm/sec。LD激勵YVO4激光器用作兩個激光振蕩器的每個，并且它的二次諧波(波長532nm)用于照射。激光束在照射表面上具有9.6W的強(qiáng)度，并且在照射表面上具有長度大約為500μm且寬度大約為20μm的線形。
<晶體硅薄膜的測量>
執(zhí)行EBSP測量以證實(shí)晶體硅薄膜的晶粒的位置、尺寸和平面取向。為了執(zhí)行EBSP測量，通過刻蝕從晶體硅薄膜的表面去除覆蓋薄膜103。在EBSP測量中，從通過使電子束以60°的入射角在晶體硅薄膜的表面上入射而獲得的EBSP圖像中測量晶粒的平面取向。
測量區(qū)域是50μm×50μm并且測量間距是0.5μm。測量如圖2中所示彼此垂直的三個觀察平面A-C的EBSP圖像。圖32A-32F顯示晶體硅薄膜的平面取向(垂直于觀察平面的晶軸取向)的分析結(jié)果。
圖32A是顯示觀察平面A上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>的分布的取向像。圖32B是顯示觀察平面B上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的分布的取向像。圖32C是顯示觀察平面C上50μm×50μm的測量區(qū)域中平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的分布的取向像。每個圖具有每邊50μm的長度。
在圖32A中，具有平面取向<001>的晶體硅薄膜在彩色部分中形成。在圖32B和32C的每個中，具有平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的晶體硅薄膜在彩色部分中形成。
圖32D顯示觀察平面A上具有平面取向<001>的晶粒的取向比的計算結(jié)果，其中彩色區(qū)域是顯示在±10°或更小之間的角度波動范圍內(nèi)具有平面取向<001>的晶粒的區(qū)域。
圖32E顯示觀察平面B上具有平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的晶粒的取向比的計算結(jié)果。彩色區(qū)域的整個區(qū)域是顯示在±10°或更小之間的角度波動范圍內(nèi)具有平面取向<x01>(x＝0，1，2，3)的晶粒的區(qū)域。區(qū)域根據(jù)x的值具有不同顏色以區(qū)分與平面取向<001>、<301>、<201>和<101>相對應(yīng)的區(qū)域。這里，排除平面取向之間的重疊。
圖32F顯示觀察平面C上具有平面取向<001>、<301>、<201>和<101>的晶粒的取向比的計算結(jié)果。彩色區(qū)域的整個區(qū)域是顯示在±10°或更小之間的角度波動范圍內(nèi)具有平面取向<x01>(x＝0，1，2，3)的晶粒的區(qū)域。類似于圖32E，根據(jù)x的值區(qū)分與平面取向相對應(yīng)的區(qū)域。
表格9顯示觀察平面A-C上平面取向的取向比以及觀察平面B和C上<x01>(x＝0，1，2，3)的取向比(也就是，排除重疊的取向<001>、<301>、<201>和<101>的取向比的總和)。注意，比例已經(jīng)四舍五入到最接近的整數(shù)。


表格9顯示在觀察平面A上±10°的角度波動范圍內(nèi)取向<001>占據(jù)68％，也就是60％或更多。另外，它顯示在觀察平面B上<x01>(x＝0，1，2，3)占據(jù)72％，也就是60％或更多。注意，在觀察平面B上根據(jù)類似計算獲得的<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向比是81％，也就是60％或更多。
此外，它顯示在觀察平面C上<x01>(x＝0，1，2，3)占據(jù)81％，也就是60％或更多。注意，在觀察平面C上根據(jù)類似計算獲得的<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向比是85％，也就是60％或更多。換句話說，<x01>(x＝0，1，2，3)的取向比是60％或更多，并且<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向比超過<x01>(x＝0，1，2，3)的取向比。此外，它顯示在觀察平面B和C的每個上排除x等于1時的平面取向的<x01>(x＝0，2，3)的取向比也是60％或更多。
該申請基于2006年3月20日在日本專利局提交的日本專利申請No.2006-077484，在此引用其全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種晶體半導(dǎo)體薄膜，包括在襯底上的包含多個晶粒的半導(dǎo)體薄膜，其中在半導(dǎo)體薄膜的第一平面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第二平面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第三平面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中第一平面的法向矢量垂直于襯底表面，其中第二平面的法向矢量平行于襯底表面并且平行于晶粒的晶體生長方向，以及其中第三平面的法向矢量平行于襯底表面并且垂直于晶粒的晶體生長方向。
2.一種晶體半導(dǎo)體薄膜，包括在襯底上的包含多個晶粒的半導(dǎo)體薄膜，其中在半導(dǎo)體薄膜的第一平面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第二平面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第三平面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中第一平面的法向矢量垂直于襯底表面，其中第二平面的法向矢量平行于襯底表面并且平行于晶粒的晶體生長方向，以及其中第三平面的法向矢量平行于襯底表面并且垂直于晶粒的晶體生長方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體半導(dǎo)體薄膜，其中半導(dǎo)體薄膜的晶粒尺寸是寬度等于或大于0.1μm且等于或小于10μm，并且長度等于或大于5μm且等于或小于50μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體半導(dǎo)體薄膜，其中半導(dǎo)體薄膜的晶粒尺寸是寬度等于或大于0.1μm且等于或小于10μm，并且長度等于或大于5μm且等于或小于50μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的晶體半導(dǎo)體薄膜，其中半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體是Si或Si1-xGex(0＜x＜0.1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的晶體半導(dǎo)體薄膜，其中半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體是Si或Si1-xGex(0＜x＜0.1)。
7.一種半導(dǎo)體器件，包括具有在襯底上的包含多個晶粒的半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體元件，其中在半導(dǎo)體薄膜的第一表面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第二表面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第三表面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>、<101>、<201>、<301>、<401>、<501>或<601>的任何一個的取向的晶粒比例等于或大于60％且等于或小于100％，其中第一平面的法向矢量垂直于襯底表面，其中第二平面的法向矢量平行于襯底表面并且平行于晶粒的晶體生長方向，以及其中第三平面的法向矢量平行于襯底表面并且垂直于晶粒的晶體生長方向。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括具有在襯底上的包含多個晶粒的半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體元件，其中在半導(dǎo)體薄膜的第一表面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<001>的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第二表面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中在半導(dǎo)體薄膜的第三表面，±10°的角度波動范圍內(nèi)<x01>(x＝0，1，2，3，4，5，6)的取向的晶粒比例等于或大于60％且小于100％，其中第一平面的法向矢量垂直于襯底表面，其中第二平面的法向矢量平行于襯底表面并且平行于晶粒的晶體生長方向，以及其中第三平面的法向矢量平行于襯底表面并且垂直于晶粒的晶體生長方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體薄膜的晶粒尺寸是寬度等于或大于0.1μm且等于或小于10μm，并且長度等于或大于5μm且等于或小于50μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體薄膜的晶粒尺寸是寬度等于或大于0.1μm且等于或小于10μm，并且長度等于或大于5μm且等于或小于50μm。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體是Si或Si1-xGex(0＜x＜0.1)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體是Si或Si1-xGex(0＜x＜0.1)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體元件是薄膜晶體管、二極管、電阻元件、電容元件、CCD或光電轉(zhuǎn)換元件(對應(yīng)于僅半導(dǎo)體器件)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體元件是薄膜晶體管、二極管、電阻元件、電容元件、CCD或光電轉(zhuǎn)換元件(對應(yīng)于僅半導(dǎo)體器件)。
15.一種制造晶體半導(dǎo)體薄膜的方法，包括在襯底上形成絕緣薄膜；在絕緣薄膜上形成非晶半導(dǎo)體薄膜；形成薄膜厚度為200nm至1000nm，包含等于或小于10原子百分比的氧，并且氮與硅的相對比例等于或大于1.3且等于或小于1.5的氮化硅薄膜；以及使用透射氮化硅薄膜的連續(xù)波激光或者重復(fù)率等于或大于10MHz波長的激光照射非晶半導(dǎo)體薄膜，以熔化和隨后晶化該非晶半導(dǎo)體薄膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的制造晶體半導(dǎo)體薄膜的方法，其中，包含氧的氮化硅薄膜由等離子CVD在包含SiH4，NH3和N2O的氣氛中形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的制造晶體半導(dǎo)體薄膜的方法，其中包含氧的氮化硅薄膜由等離子CVD在包含SiH4和NH3的氣氛中形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的制造晶體半導(dǎo)體薄膜的方法，其中非晶半導(dǎo)體薄膜具有等于或大于20nm且等于或小于80nm的薄膜厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的制造晶體半導(dǎo)體薄膜的方法，其中連續(xù)波激光的激光或重復(fù)率等于或大于10MHz的激光具有由非晶半導(dǎo)體薄膜吸收的波長。
20.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底上形成絕緣薄膜；在絕緣薄膜上形成非晶半導(dǎo)體薄膜；在非晶半導(dǎo)體薄膜上形成薄膜厚度為200nm至1000nm，包含等于或小于10原子百分比的氧，并且氮與硅的相對比例等于或大于1.3且等于或小于1.5的氮化硅薄膜；使用透射氮化硅薄膜的激光，其是連續(xù)波激光或者重復(fù)率等于或大于10MHz波長的激光，照射非晶半導(dǎo)體薄膜，以熔化和隨后晶化該非晶半導(dǎo)體薄膜，以及使用晶體半導(dǎo)體薄膜形成半導(dǎo)體元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中包含氧的氮化硅薄膜由等離子CVD在包含SiH4，NH3和N2O的氣氛中形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中包含氧的氮化硅薄膜由等離子CVD在包含SiH4和NH3的氣氛中形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中非晶半導(dǎo)體薄膜具有等于或大于20nm且等于或小于80nm的薄膜厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中連續(xù)波激光的激光或重復(fù)率等于或大于10MHz的激光具有由非晶半導(dǎo)體薄膜吸收的波長。
全文摘要
晶體半導(dǎo)體薄膜，半導(dǎo)體器件及其制造方法在襯底上形成絕緣薄膜；在絕緣薄膜上形成非晶半導(dǎo)體薄膜；在非晶半導(dǎo)體薄膜上形成薄膜厚度等于或大于200nm且等于或小于1000nm，包含等于或小于10原子百分比的氧，并且氮與硅的相對比例等于或大于1.3且等于或小于1.5的氮化硅薄膜；使用透射氮化硅薄膜的連續(xù)波激光或者重復(fù)率等于或大于10MHz波長的激光照射非晶半導(dǎo)體薄膜，以熔化和隨后晶化該非晶半導(dǎo)體薄膜，從而形成晶體半導(dǎo)體薄膜。
文檔編號H01L21/20GK101043026SQ200710088158
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者森若智昭 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所