專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在玻璃基板上隔著絕緣膜而設(shè)有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)：
作為用于傳統(tǒng)的絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管等的薄膜器件中的多晶半導(dǎo)體的制造方法，有采用激光退火法的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。具體而言，在玻璃基板上形成作為基底保護(hù)膜的氧化硅膜，在該氧化硅膜上形成非晶硅膜之后，進(jìn)行加熱，以降低含于非晶硅膜的氫的濃度，對(duì)該非晶硅膜照射KrF受激準(zhǔn)分子激光束，以使該非晶硅膜晶化而形成多晶硅膜。
[專利文獻(xiàn)1]特開(kāi)平5-182923號(hào)公報(bào) 然而，在使用如上所示的激光退火法的情況下，存在如下問(wèn)題在激光束的能量密度高時(shí)，在玻璃基板、基底保護(hù)膜或結(jié)晶硅膜中產(chǎn)生裂縫。因此，導(dǎo)致設(shè)有薄膜器件的半導(dǎo)體裝置的成品率降低。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以抑制在玻璃基板、基底保護(hù)膜或結(jié)晶硅膜中產(chǎn)生裂縫的結(jié)晶硅膜的制造方法以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
本發(fā)明是結(jié)晶硅膜和使用該結(jié)晶硅膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述結(jié)晶硅膜通過(guò)在對(duì)半導(dǎo)體膜照射激光束而使半導(dǎo)體膜完全熔融，同時(shí)使晶體在玻璃基板或半導(dǎo)體膜表面的水平方向上生長(zhǎng)而形成，其中，在熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、優(yōu)選為大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上形成含有半導(dǎo)體膜的層，并加熱該層。接著，對(duì)經(jīng)加熱的層照射的脈沖紫外激光束，使半導(dǎo)體膜晶化而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜，所述脈沖紫外激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬(FWHM)。在玻璃基板上形成的含有半導(dǎo)體膜的層的成膜后應(yīng)力可以適當(dāng)?shù)鼐哂欣鞈?yīng)力或壓縮應(yīng)力，但在上述加熱后，含有半導(dǎo)體膜的層的總應(yīng)力(在膜厚方向積分而得到的應(yīng)力)為-500N/m以上+50N/m以下，優(yōu)選為-150N/m以上0N/m以下。
當(dāng)對(duì)在熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下，優(yōu)選為大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上形成的層照射如下脈沖紫外激光束時(shí)，被照射到該層的激光束的能量從半導(dǎo)體層傳導(dǎo)到玻璃基板表面，位于激光束的照射部及其附近的玻璃基板表面也受到加熱，所述脈沖紫外激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬。在激光束照射部的正下方，激光束能量的傳導(dǎo)率高，使玻璃基板表面軟化。并且，在激光束照射部附近，因被加熱而體積膨脹，從而產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。另一方面，在壓縮應(yīng)力產(chǎn)生區(qū)域的外側(cè)因該壓縮應(yīng)力的反作用而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。
當(dāng)脈沖振蕩的激光束掃描并且激光束的照射位置移動(dòng)時(shí)，已軟化的玻璃基板表面漸漸冷卻，使得體積收縮而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。另一方面，在激光束照射部附近，被加熱的玻璃基板表面冷卻到室溫，但有壓縮應(yīng)力殘留。上述拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力之差，導(dǎo)致在玻璃基板中有變形殘留。當(dāng)所述變形成為大于玻璃基板的斷裂應(yīng)力時(shí)，在玻璃基板中產(chǎn)生裂縫，并且在形成于玻璃基板表面上的層中也產(chǎn)生裂縫。
然而，通過(guò)在玻璃基板上形成含有加熱后的總應(yīng)力成為-500N/m以上且+50N/m以下、優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下的半導(dǎo)體膜的層，可以緩和在玻璃基板表面產(chǎn)生的變形。結(jié)果，可以減少玻璃基板或形成于其上的層的裂縫。
這里，假設(shè)構(gòu)成含有半導(dǎo)體膜的層的各層的膜應(yīng)力線性地影響總應(yīng)力，并且設(shè)各層的應(yīng)力為σ、各層的膜厚度為d，總應(yīng)力通過(guò)下式近似算出。因此，在構(gòu)成含有半導(dǎo)體膜的層的各層中，即使有產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的層，只要在其他層中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，加熱后的含有半導(dǎo)體膜的層的總應(yīng)力就可以滿足-500N/m以上且+50N/m以下、優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下的范圍。
[公式1] 在熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、優(yōu)選為大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上，形成加熱后的總應(yīng)力為-500N/m以上且+50N/m以下、優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下的層，從而，可在對(duì)形成于玻璃基板上的所述層上照射如下脈沖振蕩的紫外激光束時(shí)抑制在玻璃基板或形成于玻璃基板上的所述層中產(chǎn)生裂縫，所述脈沖振蕩的紫外激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬。就是說(shuō)，當(dāng)對(duì)所述層上照射激光束時(shí)，激光束的能量向玻璃基板傳導(dǎo)，在熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、優(yōu)選為大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板的一部分中因激光束的照射產(chǎn)生的加熱及冷卻的結(jié)果而產(chǎn)生熱變形，并且因該熱變形在玻璃基板表面的一部分中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。然而，因?yàn)樵诓ＡЩ迳弦研纬删哂袎嚎s應(yīng)力的層，可緩和玻璃基板表面的拉伸應(yīng)力。從而，可以一邊抑制在玻璃基板及形成于玻璃基板上的層中產(chǎn)生裂縫，一邊形成結(jié)晶硅膜。并且并且，可以用所述結(jié)晶硅膜來(lái)制造半導(dǎo)體裝置。結(jié)果，可以減少半導(dǎo)體裝置的次品，提高成品率。



圖1是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖2說(shuō)明當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體膜照射激光束時(shí)的玻璃基板的俯視圖、玻璃基板的溫度分布以及玻璃基板表面的應(yīng)力； 圖3表示適用于本發(fā)明的激光照射裝置的概要； 圖4是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖5是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖6是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖7是說(shuō)明適用于本發(fā)明的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖8說(shuō)明適用于本發(fā)明的發(fā)光元件的等效電路； 圖9是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖10是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖11是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖12A至12D是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖13說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)； 圖14說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的用途； 圖15說(shuō)明采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備； 圖16說(shuō)明采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)； 圖17是說(shuō)明采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的展開(kāi)圖； 圖18是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的俯視圖； 圖19是說(shuō)明當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體膜照射激光束時(shí)的晶化情形的俯視圖； 圖20是說(shuō)明當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體膜照射激光束時(shí)的晶化情形的俯視圖； 圖21是關(guān)于應(yīng)力的計(jì)算方法及應(yīng)力的說(shuō)明圖； 圖22說(shuō)明本發(fā)明的晶化方法及傳統(tǒng)晶化方法。

具體實(shí)施例方式 下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明可以通過(guò)多種不同的方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不難理解其方式和細(xì)節(jié)在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下可作各種各樣的變更。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限于以下的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容。
(實(shí)施方式1) 如圖1A所示，在具有絕緣表面的玻璃基板100的一側(cè)表面上形成用作基底保護(hù)膜的絕緣膜101、102，并且在絕緣膜102上形成非晶半導(dǎo)體膜103。接著，加熱非晶半導(dǎo)體膜，以去除非晶半導(dǎo)體膜中的氫。此時(shí)，玻璃基板及用作基底保護(hù)膜的絕緣膜也被加熱。形成絕緣膜101、102及非晶半導(dǎo)體膜103，使所述加熱后的用作基底保護(hù)膜的絕緣膜101、102及非晶半導(dǎo)體膜103的總應(yīng)力為-500N/m以上且+50N/m以下，優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下。
作為具有絕緣表面的玻璃基板100，使用熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、優(yōu)選為大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板。作為所述熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、優(yōu)選為大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板的典型例，有AN100(旭硝子株式會(huì)社制造)、EAGLE2000(康寧(Corning)公司制造)等。并且，作為具有絕緣表面的玻璃基板100，可以使用厚度為0.5mm以上且1.2mm以下的玻璃基板。這里，例如使用厚度為0.7mm的AN100玻璃基板。
作為在玻璃基板的一側(cè)表面上形成絕緣膜101、102以及非晶半導(dǎo)體膜103后的加熱處理，在能夠去除含于非晶半導(dǎo)體膜中的氫的溫度下加熱即可。并且，在所述加熱處理中，有時(shí)含于用作基底保護(hù)膜的絕緣膜101、102中的氫也被去除。通過(guò)去除含于非晶半導(dǎo)體膜中的氫，可以避免在之后對(duì)非晶半導(dǎo)體膜照射激光束時(shí)氫從非晶半導(dǎo)體膜放出，可以提高受激光束照射的膜的耐受性。作為這種加熱條件，可以使用退火爐在500℃以上且550℃以下的溫度下加熱一小時(shí)以上且十小時(shí)以下，優(yōu)選加熱一小時(shí)以上且五小時(shí)以下。并且，可以使用快熱退火法(RTA法)在550℃以上且750℃以下、優(yōu)選在600℃以上且650℃以下的溫度下加熱一秒至十分鐘，優(yōu)選加熱三分鐘至八分鐘。
并且，除了上述加熱處理之外，還可以進(jìn)行使非晶半導(dǎo)體膜晶化的加熱處理。在此情況下，也可以對(duì)非晶半導(dǎo)體膜添加促進(jìn)晶化的金屬元素等，然后進(jìn)行加熱處理。典型地，可以對(duì)非晶半導(dǎo)體膜以微量添加金屬元素如鎳、鈀、鍺、鐵、錫、鉛、鈷、鉑、銅、金等，然后進(jìn)行加熱處理，以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。
這里，在650℃的溫度下加熱六分鐘，以去除含于非晶半導(dǎo)體膜中的氫以及含于用作基底保護(hù)膜的絕緣膜101、102中的氫。
作為用作基底保護(hù)膜的絕緣膜101、102，可以使用化合物膜如氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鋁膜等、以及含氫的上述化合物膜等。
再有，這里的氧氮化硅膜是指含有1.8倍至2.3倍的硅且最好含有1.92倍至2.16倍的氧的膜。并且也可為含有0.001倍至0.05倍的硅且最好含有0.001倍至0.01倍的氮的膜。并且，也可為含有0.01倍至0.3倍的硅且最好含有0.04倍至0.24倍的氫的膜。有時(shí)也將這種膜表示為SiON。另外，氮氧化硅膜是指含有0.1倍至0.3倍的硅且最好含有0.13倍至0.42倍的氧以及含有1倍至2倍、優(yōu)選為1.1倍至1.6倍的氮的膜。并且，也可含有0.3倍至1.2倍的硅、優(yōu)選為0.51倍至0.91倍的氫。有時(shí)也將這種膜表示為SiNO。
作為非晶半導(dǎo)體膜103，可以使用硅、鍺、硅鍺膜(Si1-xGex(0＜x＜0.1))等。
用作基底保護(hù)膜的絕緣膜101、102以及非晶半導(dǎo)體膜103可適合采用等離子體CVD法、濺射法、蒸鍍法等來(lái)形成。再有，成膜時(shí)即加熱前的用作基底保護(hù)膜的絕緣膜101、102及非晶半導(dǎo)體膜103的應(yīng)力，既可為拉伸應(yīng)力又可為壓縮應(yīng)力。
形成在玻璃基板上的含有半導(dǎo)體膜的層的加熱后總應(yīng)力為-500N/m以上且+50N/m以下，優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下。
這里，作為形成在玻璃基板上的層，形成絕緣膜101、102及非晶半導(dǎo)體膜103，具體而言，形成厚度為10nm以上且100nm以下、優(yōu)選為40nm以上且60nm以下的氮氧化硅膜作為絕緣膜101，形成厚度為30nm以上且120nm以下、優(yōu)選為80nm以上且120nm以下的氧氮化硅膜作為絕緣膜102，并形成厚度為30nm以上且200nm以下、優(yōu)選為20nm以上且80nm以下的非晶硅膜作為非晶半導(dǎo)體膜103。
并且，作為用作基底保護(hù)膜的絕緣膜，也可以采用單層結(jié)構(gòu)而不局限于層疊兩個(gè)絕緣膜的結(jié)構(gòu)。就是說(shuō)，也可以形成厚度為30nm至120nm的氧氮化硅膜作為基底保護(hù)膜，在其上形成厚度為30nm至200nm的非晶半導(dǎo)體膜，以作為含有半導(dǎo)體膜的層。并且，也可以使用厚度為30nm至120nm的氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氧化鋁膜來(lái)代替氧氮化硅膜。在此情況下，絕緣膜及非晶半導(dǎo)體膜的加熱后總應(yīng)力也為-500N/m以上且+50N/m以下，優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下。就是說(shuō)，加熱后的絕緣膜的膜厚度與膜應(yīng)力的積為從加熱后的總應(yīng)力中減去非晶半導(dǎo)體膜的膜厚度與加熱后的非晶半導(dǎo)體膜的膜應(yīng)力的積而得出的值。
并且，作為用作基底保護(hù)膜的絕緣膜，也可以采用三層以上的結(jié)構(gòu)。就是說(shuō)，形成厚度為30nm至120nm的氮化鋁膜、厚度為30nm至100nm的氮氧化硅膜以及厚度為30nm至120nm的氧氮化硅膜作為基底保護(hù)膜，在其上形成厚度為30nm至200nm的非晶半導(dǎo)體膜103，以作為含有半導(dǎo)體膜的層。再有，此時(shí)的基底保護(hù)膜的層疊順序可以適當(dāng)?shù)厥褂萌缦陆M合等從玻璃基板一側(cè)層疊氮化鋁膜、氮氧化硅膜及氧氮化硅膜的組合；從玻璃基板一側(cè)層疊氮氧化硅膜、氮化鋁膜及氧氮化硅膜的組合；以及從玻璃基板一側(cè)層疊氮氧化硅膜、氧氮化硅膜及氮化鋁膜的組合。并且，在上述三層結(jié)構(gòu)上，也可用氧氮化鋁膜或氧化鋁膜來(lái)代替氮化鋁膜。在此情況下，絕緣膜及非晶半導(dǎo)體膜的加熱后總應(yīng)力也為-500N/m以上且+50N/m以下，優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下。
在此，說(shuō)明在本說(shuō)明書中使用的應(yīng)力測(cè)定方法。本說(shuō)明書所示的應(yīng)力用Tencor FLX-2320(KLA-Tencor公司制造)來(lái)測(cè)定。TencorFLX-2320測(cè)定具有受到應(yīng)力的薄膜的玻璃基板的曲率半徑的變化。薄膜的應(yīng)力用公式2來(lái)獲得。
[公式2] 在公式2中，E/(1-v)表示玻璃基板的雙軸彈性系數(shù)，E表示玻璃基板的楊氏模量，v表示玻璃基板的泊松比。并且，如圖21A至21C所示，h表示玻璃基板600的厚度(m)，t表示薄膜601的厚度(m)，R表示玻璃基板600的曲率半徑(m)，并且σ表示玻璃基板600上形成的薄膜601的應(yīng)力(Pa)。
再有，在本說(shuō)明書中用作玻璃基板的AN100玻璃基板的泊松比為0.22，楊氏模量為77GPa，因此其雙軸彈性系數(shù)為98.7GPa，而EAGLE2000玻璃基板的泊松比為0.23，楊氏模量為70.9GPa，因此其雙軸彈性系數(shù)為92.07GPa。
并且，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)力包括拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力。如圖21B所示，當(dāng)薄膜601相當(dāng)于玻璃基板600收縮時(shí)，玻璃基板600以與膜收縮的力平衡的方式改變形狀，使膜的表面變?yōu)榘夹?，從而力成為平衡。將這樣薄膜601收縮時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力稱為拉伸應(yīng)力。另一方面，如圖21C所示，當(dāng)薄膜601膨脹時(shí)，玻璃基板600以與膜膨脹的力平衡的方式在膜的表面?zhèn)茸優(yōu)橥剐蔚姆较蛏细淖冃螤?，從而力成為平衡。將這樣薄膜601膨脹時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力稱為壓縮應(yīng)力。一般來(lái)說(shuō)，在很多情況下，用+(正)號(hào)表示拉伸應(yīng)力，用-(負(fù))號(hào)表示壓縮應(yīng)力。
接著，如圖1B所示，對(duì)非晶半導(dǎo)體膜103照射激光束104。圖1B是正在照射激光束的狀態(tài)的示意圖，激光束104已照射的非晶半導(dǎo)體膜成為結(jié)晶半導(dǎo)體膜105。
在通過(guò)對(duì)非晶半導(dǎo)體膜103照射激光束104來(lái)斷續(xù)地對(duì)非晶半導(dǎo)體膜103施加能量時(shí)，激光束在非晶半導(dǎo)體膜103中被吸收，非晶半導(dǎo)體膜103被加熱，同時(shí)該熱向玻璃基板傳導(dǎo)，玻璃基板100也被加熱。圖2A至2C表示此時(shí)的玻璃基板表面的溫度及應(yīng)力。圖2A是被第一發(fā)射激光束照射的區(qū)域附近的玻璃基板100的俯視圖。這里，表示為在玻璃基板上向箭頭方向110掃描激光束的狀態(tài)。并且，結(jié)晶半導(dǎo)體膜105是被照射了激光束且非晶半導(dǎo)體膜晶化了的區(qū)域。并且，非晶半導(dǎo)體膜103是要被第二發(fā)射后的激光束照射的非晶半導(dǎo)體膜的區(qū)域。并且，區(qū)域111、112是正在被照射激光束的區(qū)域。
這里，以下說(shuō)明在玻璃基板或玻璃基板上的層中產(chǎn)生裂縫的原理。在對(duì)非晶半導(dǎo)體膜照射第一發(fā)射激光束時(shí)，照射到非晶半導(dǎo)體膜的激光束在非晶半導(dǎo)體膜中被吸收，非晶半導(dǎo)體膜被加熱，同時(shí)該熱向玻璃基板傳導(dǎo)，玻璃基板100表面被局部加熱，以玻璃基板表面的一部分軟化。并且，在已軟化的基板區(qū)域111的兩側(cè)有被加熱的基板區(qū)域112。
并且，圖2B示出了對(duì)應(yīng)于圖2A所示的玻璃基板的玻璃基板表面的溫度。如照射第一發(fā)射激光束時(shí)的玻璃基板表面的溫度曲線113所示，在玻璃基板已軟化的區(qū)域111中的溫度超過(guò)軟化點(diǎn)，在已軟化的區(qū)域111的兩側(cè)的被加熱的基板的區(qū)域112中的溫度高于室溫(RT)且低于軟化點(diǎn)。并且，已晶化的結(jié)晶半導(dǎo)體膜105及還未照射激光束的非晶半導(dǎo)體膜103的溫度都是室溫。
并且，圖2C示出了對(duì)應(yīng)于圖2A所示的玻璃基板的玻璃基板表面的應(yīng)力。如應(yīng)力曲線114所示，在玻璃基板已軟化的區(qū)域111中，粘度低且不產(chǎn)生應(yīng)力，因此應(yīng)力值為0。另一方面，已軟化的區(qū)域111兩側(cè)的被加熱的區(qū)域112處于在高于室溫且低于軟化點(diǎn)溫度的加熱狀態(tài)，使得體積膨脹，因此在玻璃基板表面上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。并且，在產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的玻璃基板表面的周圍，即，晶化的結(jié)晶半導(dǎo)體膜105及還未照射激光束的非晶半導(dǎo)體膜103中隨著熱擴(kuò)散引起的升溫和冷卻產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。
在第一發(fā)射激光束的照射結(jié)束之后，激光束照射區(qū)域正下方的玻璃基板中，已軟化的區(qū)域及其兩側(cè)的被加熱的區(qū)域開(kāi)始冷卻。圖2D示出此時(shí)的照射激光束的區(qū)域附近的玻璃基板的俯視圖。并且，圖2E和2F分別表示玻璃基板表面的溫度和應(yīng)力。
如圖2D所示，玻璃基板的已軟化的區(qū)域固化。在圖2D中以附圖標(biāo)記121表示固化了的區(qū)域。并且，在其兩側(cè)有被加熱的區(qū)域122。并且，如圖2E所示的已照射激光束的玻璃基板表面的溫度曲線123那樣，固化了的區(qū)域121及其兩側(cè)的已加熱的區(qū)域122的玻璃基板表面的溫度高于室溫(RT)且低于軟化點(diǎn)。圖2F的應(yīng)力曲線124表示此時(shí)的玻璃基板表面的應(yīng)力。因激光束的照射而玻璃基板的溫度變?yōu)檐浕c(diǎn)以上而軟化后固化了的區(qū)域121，因收縮而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。要收縮的區(qū)域由鄰接部分施加妨礙收縮的力，因此在收縮區(qū)域的鄰接部分，即已加熱的區(qū)域122中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。
通過(guò)進(jìn)一步的冷卻，玻璃基板表面變?yōu)槭覝亍D2G示出當(dāng)玻璃基板表面變?yōu)槭覝貢r(shí)的照射激光束的區(qū)域附近的玻璃基板的俯視圖。通過(guò)冷卻而固化的區(qū)域及已加熱的區(qū)域被冷卻到室溫，成為結(jié)晶半導(dǎo)體膜131、132。使用圖2H和2I表示此時(shí)的玻璃基板表面的溫度和應(yīng)力。如圖2H中的照射激光束的玻璃基板表面的溫度曲線133所示，固化了的結(jié)晶半導(dǎo)體膜131及其兩側(cè)的已加熱的結(jié)晶半導(dǎo)體膜132正下方的玻璃基板表面的溫度為室溫(RT)。圖2I的應(yīng)力曲線134表示此時(shí)的玻璃基板表面的應(yīng)力。玻璃基板的溫度變?yōu)槭覝?，同時(shí)軟化且固化而形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜131進(jìn)一步收縮。但是，由于該結(jié)晶半導(dǎo)體膜由鄰接部分妨礙收縮，所以在鄰接部分的結(jié)晶半導(dǎo)體膜132中進(jìn)一步提高拉伸應(yīng)力。
由于本發(fā)明的激光束是脈沖振蕩，并且其頻率為1Hz以上且小于10MHz，所以與被照射了激光束的半導(dǎo)體膜的晶化時(shí)間相比，激光束的脈沖間隔較長(zhǎng)，即，從照射第一發(fā)射激光束到照射第二發(fā)射激光束的時(shí)間比該晶化時(shí)間長(zhǎng)。因此，每次經(jīng)激光束的照射而形成的完全熔融部固化且非晶半導(dǎo)體膜晶化結(jié)束后，激光束的照射位置或玻璃基板的位置稍微移動(dòng)后進(jìn)行第二發(fā)射激光束的照射。激光束的照射并不是對(duì)玻璃基板的整個(gè)表面同時(shí)照射，而是一邊部分地照射一邊將激光束在整體玻璃基板上掃描，并且一邊反復(fù)進(jìn)行非晶半導(dǎo)體膜的完全熔融及固化，一邊移動(dòng)固液界面，來(lái)使玻璃基板上的整個(gè)非晶半導(dǎo)體膜晶化。因此，在晶化過(guò)程中，玻璃基板表面存在通過(guò)激光束的照射而熔融的區(qū)域和固化區(qū)域。而且，由于激光束照射的區(qū)域漸漸移動(dòng)，受到一次激光束照射的區(qū)域漸漸冷卻到室溫。因此，在玻璃基板表面的一部分上，部分地產(chǎn)生拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力。將此稱為變形。玻璃基板的熱膨脹率越大，因加熱造成的體積膨脹和收縮率就越高，而且玻璃基板的軟化點(diǎn)越低，就越容易在低溫下軟化，隨著加熱、軟化及冷卻發(fā)生的變形就越大，并且越容易產(chǎn)生裂縫。典型地，當(dāng)對(duì)熱膨脹率大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的玻璃基板照射具有向玻璃基板表面?zhèn)鲗?dǎo)的能量的激光束時(shí)，容易產(chǎn)生裂縫。具體而言，在經(jīng)激光束照射的區(qū)域中，在與激光束的掃描方向或玻璃基板的移動(dòng)方向平行的方向即激光束的寬度方向上，變形應(yīng)力成為拉伸應(yīng)力。
在受到激光束照射的區(qū)域中的玻璃基板表面上的變形，即拉伸應(yīng)力成為大于玻璃基板的斷裂應(yīng)力時(shí)，在玻璃基板中產(chǎn)生裂縫。一產(chǎn)生裂縫，裂縫就會(huì)進(jìn)行下去，這是因?yàn)閼?yīng)力集中在裂縫部分。該裂縫進(jìn)行的方向與拉伸應(yīng)力的分布垂直，換言之，與激光束的掃描方向垂直，相當(dāng)于激光束的長(zhǎng)度方向。
然而，如本發(fā)明那樣，在玻璃基板表面上形成有具有加熱后的壓縮應(yīng)力的層，就可降低玻璃基板表面上的拉伸應(yīng)力。由此可見(jiàn)，在熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、優(yōu)選為大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上形成含有半導(dǎo)體膜的層，并在加熱該含有半導(dǎo)體膜的層之后，對(duì)非晶半導(dǎo)體膜照射激光束來(lái)形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜，如此，可以減少在玻璃基板或含有半導(dǎo)體膜的層中產(chǎn)生裂縫的情況。
這里，圖3說(shuō)明用于本發(fā)明的半導(dǎo)體膜的晶化的激光照射裝置1000。
作為激光振蕩器1001，可以使用能夠進(jìn)行脈沖振蕩的激光振蕩器。并且，激光波長(zhǎng)為可見(jiàn)至紫外區(qū)域(800nm以下)，優(yōu)選為紫外區(qū)域(400nm以下)，以使激光束被高效率地吸收到半導(dǎo)體膜中。作為激光振蕩器，可以使用如下激光振蕩器KrF、ArF、XeCl、XeF等的受激準(zhǔn)分子激光振蕩器；N2、He、He-Cd、Ar、He-Ne、HF等的氣體激光振蕩器；采用摻雜有Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb、或Tm的YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3、ScO3、Lu2O3、Y2O3等的晶體的固體激光振蕩器；以及氦鎘激光器等的金屬蒸汽激光振蕩器等。再有，在固體激光振蕩器中，優(yōu)選適用基波的三次諧波至五次諧波。
典型地，作為激光束使用波長(zhǎng)為400nm以下的受激準(zhǔn)分子激光束或YAG激光器的三次諧波、四次諧波。
晶化的條件由實(shí)施者適當(dāng)選擇，在使用受激準(zhǔn)分子激光束的情況下，將脈沖振蕩頻率設(shè)定為1Hz以上且小于10MHz，優(yōu)選設(shè)定為100Hz至10kHz，并將激光能密度設(shè)定為0.5J/cm2至5J/cm2(典型地設(shè)定為1J/cm2至2J/cm2)。并且，在使用YAG激光器的情況下，優(yōu)選使用其三次諧波，將脈沖振蕩頻率設(shè)定為1Hz以上且小于10MHz，并將激光能密度設(shè)定為0.5J/cm2至5J/cm2(典型地設(shè)定為1J/cm2至2J/cm2)。通過(guò)將激光束的脈沖振蕩頻率設(shè)定為1Hz以上且小于10MHz，可使脈沖間隔比晶體生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)本發(fā)明的激光束的照射，可以一邊反復(fù)進(jìn)行非晶半導(dǎo)體膜的完全熔融及凝固，一邊移動(dòng)固液界面來(lái)進(jìn)行晶化。
并且，對(duì)玻璃基板的整個(gè)表面照射聚光為為100μm以下、優(yōu)選為5μm至50μm的激光束寬度的線狀的激光束。激光束的寬度為100μm以下且激光束的寬度對(duì)激光束的長(zhǎng)度的比率為1∶500以上的激光束的單位面積能量高，結(jié)果，激光束輪廓的上升急劇。并且，激光束輪廓不具有平坦的區(qū)域，其峰值的一半為半導(dǎo)體膜的熔融能量以上，且峰值為半導(dǎo)體膜的蒸發(fā)能量以下。
并且，激光束的脈沖寬度以盡可能大為好，以保持半導(dǎo)體膜的熔融狀態(tài)并延伸橫向生長(zhǎng)距離。然而，若脈沖寬度過(guò)大，則向玻璃基板等的熱傳導(dǎo)對(duì)冷卻的影響變大，并會(huì)浪費(fèi)照射到半導(dǎo)體膜的激光束的能量。因此，將脈沖寬度設(shè)為20納秒至500納秒，優(yōu)選為50納秒至500納秒，更優(yōu)選為150納秒至300納秒。
并且，作為激光振蕩器1001，使用TEM00(基橫模)振蕩并發(fā)射激光束時(shí)，在被照射面上所獲得的線狀光束斑的聚光性高，并且可以提高能量密度，所以是理想的。并且，與氣體激光器等相比，固體激光器的輸出功率穩(wěn)定性高，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的處理。
在以下光學(xué)系統(tǒng)的具體例中，透鏡的配置以激光束的前進(jìn)方向?yàn)榍胺?。并且，將激光束的入射?cè)表示為透鏡的第一面，將激光束的出射側(cè)表示為第二面。并且，以透鏡為基準(zhǔn)，當(dāng)曲率中心位于激光束的入射側(cè)時(shí)曲率半徑為負(fù)，當(dāng)位于激光束的出射側(cè)時(shí)曲率半徑為正，并且當(dāng)透鏡為平面時(shí)曲率半徑為∞。另外，使用的透鏡都是合成石英玻璃(折射率為1.485634)，但是本發(fā)明不局限于此。并且，只要根據(jù)所用激光的波長(zhǎng)將加到合成石英玻璃表面的鍍膜層適當(dāng)改變，就可使透鏡適用于各種各樣的激光。
可以通過(guò)光束擴(kuò)展器1002將激光振蕩器1001發(fā)射的激光束分別在長(zhǎng)度方向和寬度方向擴(kuò)展。作為光束擴(kuò)展器1002的典型例，有一組球面透鏡。具體來(lái)說(shuō)，設(shè)置在激光振蕩器側(cè)的球面透鏡的第一面的曲率半徑為負(fù)，第二面為平面。并且，設(shè)置在被照射面?zhèn)鹊那蛎嫱哥R的第一面為平面，第二面的曲率半徑為負(fù)。再有，光束擴(kuò)展器在從激光器發(fā)射的激光束的形狀很小的情況下特別有效，也可以根據(jù)激光束的大小等而不使用。
從光束擴(kuò)展器1002射出的激光束透過(guò)使激光束的長(zhǎng)度方向的能量均勻化的光學(xué)系統(tǒng)1003，從而激光束的長(zhǎng)度方向的能量被均勻化。作為典型例，有一組柱面透鏡陣列及柱面透鏡。通過(guò)一組柱面透鏡陣列在長(zhǎng)度方向上分割光束斑。位于激光振蕩器側(cè)的柱面透鏡陣列由多個(gè)具有曲率半徑為正的第一面和平面的第二面的柱面透鏡在曲率方向上排列而成。并且，位于被照射面?zhèn)鹊闹嫱哥R陣列由多個(gè)具有曲率半徑為負(fù)的第一面和平面的第二面的柱面透鏡在曲率方向上排列而成。并且，通過(guò)一組柱面透鏡陣列在長(zhǎng)度方向上分割了的激光束，通過(guò)曲率半徑為正的第一面的長(zhǎng)度方向聚光用柱面透鏡將激光束聚光。由此，激光束斑在長(zhǎng)度方向上的能量分布均勻化，激光束的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度被確定。
并且，作為使激光束的長(zhǎng)度方向的能量均勻化的光學(xué)系統(tǒng)1003，也可使用第一面的曲率半徑為正，且第二面的曲率半徑為負(fù)的雙凸柱面透鏡等。
從使激光束的長(zhǎng)度方向的能量均勻化的光學(xué)系統(tǒng)1003射出的激光束透過(guò)使激光束的寬度方向的能量均勻化的光學(xué)系統(tǒng)1004，從而激光束的寬度方向的能量被均勻化。作為使激光束的寬度方向的能量均勻化的光學(xué)系統(tǒng)1004的典型例，有一組柱面透鏡陣列。位于振蕩器側(cè)的柱面透鏡陣列由多個(gè)具有曲率半徑為正的第一面和平面的第二面的柱面透鏡在曲率方向上排列而成。位于被照射面?zhèn)鹊闹嫱哥R陣列由多個(gè)具有曲率半徑為負(fù)的第一面和平面的第二面的柱面透鏡在曲率方向上排列而成。通過(guò)這些透鏡，激光束的寬度方向的能量分布均勻化。
從使激光束的寬度方向的能量均勻化的光學(xué)系統(tǒng)1004射出的激光束由反射鏡1005改變其光路。這里，由反射鏡1005將激光束的光路改變到垂直方向。
由反射鏡1005改變了光路的激光束，通過(guò)由一個(gè)或多個(gè)透鏡提高聚光性(分辨率)的投射透鏡1006進(jìn)行激光束的寬度方向的成像。投射透鏡的結(jié)構(gòu)可根據(jù)激光束寬度方向的長(zhǎng)度適當(dāng)使用。為提高聚焦深度而使用多個(gè)透鏡作為投射透鏡1006，從而能夠形成激光束的寬度方向的長(zhǎng)度為100μm以下、優(yōu)選為5μm至50μm的激光束。并且，作為投射透鏡1006，也可以使用雙合柱面透鏡。這里，雙合柱面透鏡是指由兩枚柱面透鏡構(gòu)成的透鏡。位于激光振蕩器側(cè)的柱面透鏡的第一面的曲率半徑和第二面的曲率半徑均為正，且第一面的曲率半徑比第二面的曲率半徑大。被照射面?zhèn)鹊闹嫱哥R的第一面的曲率半徑為正，第二面的曲率半徑為負(fù)。由此，激光束斑的寬度方向的長(zhǎng)度被確定。
在投射透鏡1006和作為被照射面的非晶半導(dǎo)體膜103之間配置柱面透鏡1007。柱面透鏡1007配置成在激光束的長(zhǎng)度方向上具有曲率。這里，通過(guò)插入凹透鏡作為柱面透鏡1007，可以控制激光束的光路長(zhǎng)度，使聚光位置在被照射面上一致，在所述被照射面上成像。換言之，可以提高激光束的長(zhǎng)度對(duì)激光束的寬度的比率為500以上比1的線狀激光束在被照射面上的能量分布的均勻性。
而且，本發(fā)明不局限于上述的光學(xué)系統(tǒng)，可以適當(dāng)?shù)厥褂每梢詫⒓す馐酃鉃榫€狀的光學(xué)系統(tǒng)。并且，也可以使用移相掩模在被照射面上形成具有陡峭輪廓的激光束。
接下來(lái)，說(shuō)明激光束的照射方法。將形成有作為被照射面的非晶半導(dǎo)體膜103的玻璃基板100固定到吸附臺(tái)1008。吸附臺(tái)1008可以由X軸用的單軸機(jī)械手和Y軸用的單軸機(jī)械手在與作為被照射面的非晶半導(dǎo)體膜103平行的面上在XY方向上操作。配置成使線狀的激光束的長(zhǎng)度方向和Y軸相一致。接下來(lái)，使吸附臺(tái)1008沿著激光束的寬度方向即X軸動(dòng)作，將激光束照射到作為被照射面的非晶半導(dǎo)體膜103。
通過(guò)照射激光束在半導(dǎo)體膜的膜厚方向上形成完全熔融的區(qū)域，結(jié)晶在該區(qū)域固化的過(guò)程中生長(zhǎng)，可以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。再有，X軸用的吸附臺(tái)1008的掃描速度由晶體生長(zhǎng)距離與激光振蕩器的振蕩頻率之積確定。例如，在晶體生長(zhǎng)距離為2μm，激光振蕩器的振蕩頻率為10kHz的情況下，以20mm/sec的掃描速度掃描基板或激光束。
再有，在本實(shí)施方式中，采用被照射面移動(dòng)型，即，使用X軸用和Y軸用的雙軸機(jī)械手移動(dòng)吸附臺(tái)1008，對(duì)玻璃基板上的整個(gè)非晶半導(dǎo)體膜103掃描激光束。但是，本發(fā)明不局限于此，作為激光束的掃描方法可以使用固定吸附臺(tái)1008并移動(dòng)激光束的照射位置的照射系統(tǒng)移動(dòng)型的方法；或者使用被照射面移動(dòng)型和照射系統(tǒng)移動(dòng)型二者結(jié)合的方法。
而且，使Y軸用的單軸機(jī)械手移動(dòng)與所形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的寬度相等的距離，并且以預(yù)定速度再次使X軸用的單軸機(jī)械手掃描。通過(guò)重復(fù)這樣的一系列操作，可以有效地使形成于大面積玻璃基板上的半導(dǎo)體膜的整個(gè)表面晶化。
這里，參照?qǐng)D19和圖20說(shuō)明本發(fā)明的晶化的狀態(tài)。
圖19A是當(dāng)對(duì)非晶半導(dǎo)體膜103掃描激光束104時(shí)的俯視圖，圖19B至19F為圖19A中的區(qū)域105a的放大圖。
對(duì)非晶半導(dǎo)體膜103照射激光束104(第一發(fā)射)，所述激光束104的寬度為100μm以下，激光束長(zhǎng)度對(duì)激光束寬度的比率為500以上比1，并且激光束輪廓上升急劇，即激光束輪廓的半峰全寬為50μm以下。
激光束的寬度為100μm以下，激光束長(zhǎng)度對(duì)激光束寬度的比率為500以上比1的激光束的單位面積能量高，結(jié)果激光束輪廓的上升成為陡峭。并且，激光束輪廓是曲線且不具有平坦區(qū)域，其峰值的一半為使半導(dǎo)體膜熔融的能量以上的值，并且所述峰值為半導(dǎo)體膜的蒸發(fā)能量以下的值。
這種激光束104照射到非晶半導(dǎo)體膜103時(shí)，受到高能量密度區(qū)域的激光束照射的半導(dǎo)體膜在膜厚方向上完全熔融。再有，激光束端部的能量密度低。因此，在受到激光束照射的半導(dǎo)體膜中，與中央的溫度相比較，端部的溫度較低，結(jié)果產(chǎn)生急劇的溫度梯度。因此，如圖19B的箭頭所示，晶化從熔融部152的端部進(jìn)展到中央部。此時(shí)，晶體生長(zhǎng)方向在相對(duì)于玻璃基板表面或半導(dǎo)體膜表面的水平方向(以下稱為橫向)前進(jìn)。
雖然本發(fā)明的激光束的脈沖間隔為幾微秒以上，但是已熔融的半導(dǎo)體膜從熔點(diǎn)冷卻到室溫的時(shí)間為幾微秒，因此在從照射第一發(fā)射激光束到照射第二發(fā)射激光束之前，熔融部固化且半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)結(jié)束。當(dāng)半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)，如圖19C所示那樣，從受到激光束照射的區(qū)域端部晶化的晶粒153、154在熔融部的中央附近相觸碰而形成凸部155。
接著，如圖19D所示，將第二發(fā)射激光束的送進(jìn)寬度(節(jié)距1)設(shè)定為小于晶體生長(zhǎng)距離d，對(duì)晶粒153的一部分、形成在晶粒之間的凸部155、晶粒154以及非晶半導(dǎo)體膜103的一部分照射激光束(第二發(fā)射)，在膜厚方向上使半導(dǎo)體膜完全熔融。此時(shí)，在圖19D中，將在圖19C中的晶粒153中未被第二發(fā)射激光束照射的區(qū)域表示為晶粒156。第二發(fā)射激光束的條件與第一發(fā)射激光束相同，在半導(dǎo)體膜的熔融部157產(chǎn)生溫度梯度，晶化從熔融部的端部到中央在橫向進(jìn)展。并且，由于激光束是紫外光，所以除了熔融非晶半導(dǎo)體區(qū)域之外，還可以再次熔融經(jīng)第一發(fā)射激光束的照射而形成的結(jié)晶半導(dǎo)體區(qū)域。此時(shí)，一邊保持晶粒156的結(jié)晶方向一邊進(jìn)行熔融部的固化、晶化。因此，如圖19E所示，形成在激光束的掃描方向或在與玻璃基板的移動(dòng)方向相反的方向上延伸的晶粒160、晶粒161以及由晶粒160和晶粒161相觸碰而形成的凸部162。
如上所述，當(dāng)將激光束的送進(jìn)寬度(節(jié)距1)設(shè)定為小于晶體的生長(zhǎng)距離d，一邊向一個(gè)方向掃描激光束，一邊照射非晶半導(dǎo)體膜103時(shí)，如圖19F所示，可以形成晶粒163在一個(gè)方向延伸的結(jié)晶硅膜，即晶體橫向生長(zhǎng)的結(jié)晶半導(dǎo)體膜；所述激光束的寬度為100μm以下、優(yōu)選為5μm至50μm，激光束輪廓的上升急劇，并且激光束輪廓的半峰全寬為50μm以下。由于晶體橫向生長(zhǎng)的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的晶粒大，所以通過(guò)使用該結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成半導(dǎo)體元件，可以形成特性改善的半導(dǎo)體元件。典型地，通過(guò)將薄膜晶體管的半導(dǎo)體層布局為晶體生長(zhǎng)方向與在薄膜晶體管的溝道形成區(qū)中載流子的行進(jìn)方向平行，溝道形成區(qū)所包含的晶界減少，薄膜晶體管的遷移率增大，可以抑制截止電流，并且可以改善薄膜晶體管的特性。
接著，參照?qǐng)D20說(shuō)明可形成與圖19不同的結(jié)晶硅膜的晶化方法。圖20A是在非晶半導(dǎo)體膜103上掃描激光束104時(shí)的俯視圖，圖20A中區(qū)域105a的放大圖示于圖20B至20F。
圖20所示的晶化方法與圖19所示的晶化方法不同之處在于激光束的送進(jìn)寬度(節(jié)距1)。
與圖19A及19B同樣，如圖20A及20B所示，將激光束(第一發(fā)射)照射到非晶半導(dǎo)體膜103，以使半導(dǎo)體膜在膜厚方向上完全熔融，所述激光束的寬度為100μm以下、優(yōu)選為5μm至50μm，并且激光束輪廓的上升急劇，激光束的輪廓的半峰全寬為50μm以下。由于半導(dǎo)體膜在其熔融部152的端部和中央產(chǎn)生急劇的溫度梯度，因此如圖20B所示的箭頭那樣，晶化從熔融部的端部進(jìn)展到中央部。當(dāng)半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)，如圖20C所示，從端部開(kāi)始晶化的晶粒153、154在熔融部的中央附近相觸碰而形成凸部155。
接著，如圖20D所示，以錯(cuò)開(kāi)凸部155的方式照射第二發(fā)射激光束。就是說(shuō)，將激光束的送進(jìn)寬度(節(jié)距1)設(shè)定為大于晶體生長(zhǎng)距離d且小于2d，對(duì)晶粒154的一部分及非晶半導(dǎo)體膜103的一部分照射激光束(第二發(fā)射)，以使半導(dǎo)體膜在膜厚方向上完全熔融。此時(shí)，在圖20D中，將在圖20C中的晶粒154中未被第二發(fā)射激光束照射的區(qū)域表示為晶粒174。第二發(fā)射激光束的條件與第一發(fā)射激光束相同，在熔融部177產(chǎn)生溫度梯度，晶化從端部向中央部進(jìn)展。此時(shí)，一邊保持晶粒174的結(jié)晶方向一邊在熔融部中進(jìn)行晶化。換言之，晶體橫向生長(zhǎng)。因此，如圖20E所示，形成在激光束的掃描方向或與玻璃基板的移動(dòng)方向相反的方向上延伸的晶粒178、晶粒179，晶粒178和晶粒179相觸碰而形成凸部180。
如上所述，當(dāng)將激光束的送進(jìn)寬度(節(jié)距1)設(shè)定為大于晶體生長(zhǎng)距離d且小于2d，一邊向一個(gè)方向掃描激光束104，一邊照射非晶半導(dǎo)體膜103時(shí)，可以形成晶粒及凸部交互存在的結(jié)晶硅膜，所述激光束的寬度為100μm以下、優(yōu)選為5μm至50μm，激光束輪廓的上升急劇，并且激光束輪廓的半峰全寬為50μm以下。
由于晶體橫向生長(zhǎng)的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的晶粒大，所以通過(guò)使用該結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成半導(dǎo)體元件，可以形成特性改善的半導(dǎo)體元件。典型地，將薄膜晶體管的半導(dǎo)體層在不形成凸部的區(qū)域中布局為晶體生長(zhǎng)方向與載流子在薄膜晶體管的溝道形成區(qū)中的行進(jìn)方向平行，從而溝道形成區(qū)所包含的晶界減少，薄膜晶體管的遷移率增高，可以抑制截止電流，并且可以提高薄膜晶體管的特性。
接著，參照?qǐng)D22說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)方法與傳統(tǒng)的使用受激準(zhǔn)分子激光器的晶體生長(zhǎng)方法的差別。
圖22A示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)的截面圖及激光束的輪廓。作為關(guān)于半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)的截面圖，表示在與激光束掃描方向(由圖中箭頭表示)平行的方向上的截面圖。
用于本發(fā)明的晶化方法的激光束的寬度為100μm以下，并且激光束長(zhǎng)度對(duì)激光束寬度的比率為500以上比1。因此，單位面積的能量密度高，結(jié)果激光束輪廓107的上升急劇。這種激光束照射到非晶半導(dǎo)體膜103時(shí)，受到輪廓107的高能量激光束照射的區(qū)域111在膜厚方向上完全熔融。由于激光束輪廓107的上升急劇，所以在半導(dǎo)體膜中沿著激光束的寬度方向在與半導(dǎo)體膜表面水平的方向上產(chǎn)生急劇的溫度梯度，完全熔融區(qū)域和固相區(qū)域鄰接，在與半導(dǎo)體膜表面垂直的方向上產(chǎn)生固液界面。固液界面按溫度梯度而向箭頭方向移動(dòng)，因此結(jié)晶橫向生長(zhǎng)。
圖22B示出了關(guān)于使用傳統(tǒng)受激準(zhǔn)分子激光器的半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)的截面圖及激光束的輪廓。作為關(guān)于半導(dǎo)體膜的晶體生長(zhǎng)的截面圖，表示在與激光束掃描方向(由圖中箭頭表示)平行的方向上的截面圖。
傳統(tǒng)的受激準(zhǔn)分子激光束的寬度為幾百μm以上。因此，單位面積的能量密度低至300mJ/cm2～500mJ/cm2。
因此，這種激光束照射非晶半導(dǎo)體膜103時(shí)出現(xiàn)部分熔融，即非晶半導(dǎo)體膜表面熔融，但是不完全熔融到其底部(即與絕緣膜102相接側(cè))，底部有固體的半導(dǎo)體192殘存。
由于非晶半導(dǎo)體膜103底部的溫度比其表面低，并且在垂直于半導(dǎo)體膜表面的方向上產(chǎn)生溫度梯度，因此，以殘存于底部的固體的半導(dǎo)體192為起源，如箭頭所示，固液界面從非晶半導(dǎo)體膜的底部向表面移動(dòng)而進(jìn)行晶化。換言之，向垂直于非晶半導(dǎo)體膜表面的方向晶體生長(zhǎng)，并且晶界形成在與此同樣的方向上。并且，由于玻璃基板的溫度保持為軟化點(diǎn)以下，所以即使在非晶半導(dǎo)體膜上照射激光束時(shí)，也不會(huì)在形成于玻璃基板上的層中產(chǎn)生裂縫。
與使用傳統(tǒng)的受激準(zhǔn)分子激光束的半導(dǎo)體膜的晶化方法形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜相比，使用按本發(fā)明的晶化方法形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜來(lái)形成薄膜晶體管時(shí)，可以將薄膜晶體管的半導(dǎo)體層布局為晶體生長(zhǎng)方向與載流子在薄膜晶體管的溝道形成區(qū)中的行進(jìn)方向平行，從而溝道形成區(qū)所包含的晶界減少，薄膜晶體管的遷移率增高，可以抑制截止電流，并能改善薄膜晶體管的特性。
通過(guò)以上工序，如圖1C所示，對(duì)整個(gè)非晶半導(dǎo)體膜照射激光束104來(lái)形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜105。
然后，有選擇地蝕刻結(jié)晶半導(dǎo)體膜來(lái)形成半導(dǎo)體膜，使用該半導(dǎo)體膜來(lái)形成半導(dǎo)體元件。作為半導(dǎo)體元件，可以形成薄膜晶體管、具有浮動(dòng)?xùn)呕螂姾煞e聚層的非易失性存儲(chǔ)元件、二極管、電容元件、電阻元件等。這里，如圖1D所示，形成薄膜晶體管150。
并且，可用半導(dǎo)體元件來(lái)制造半導(dǎo)體裝置。
再有，在本實(shí)施方式中，也可以在絕緣膜101和玻璃基板100之間提供剝離膜，并且在工序結(jié)束之后從玻璃基板100剝離形成于絕緣膜101上的半導(dǎo)體元件。然后，可通過(guò)對(duì)具有柔性的基板貼附半導(dǎo)體元件來(lái)制造薄型且輕量的半導(dǎo)體裝置。
(實(shí)施方式2) 在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D4及圖5說(shuō)明作為一例半導(dǎo)體裝置的液晶顯示裝置。
如圖4A所示，與實(shí)施方式1同樣，在熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的玻璃基板100上形成絕緣膜101、102，并且在該絕緣膜102上形成非晶半導(dǎo)體膜103。這里，作為玻璃基板100使用熱膨脹率為38×10-7/℃，且厚度為0.7mm的AN100。并且，通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為40nm以上且60nm以下的氮氧化硅膜，作為絕緣膜101，并且通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為80nm以上且120nm以下的氧氮化硅膜，作為絕緣膜102。并且，通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為20nm以上且80nm以下的非晶半導(dǎo)體膜，作為非晶半導(dǎo)體膜103。
接著，加熱玻璃基板100。這里，為去除形成在玻璃基板100上的非晶半導(dǎo)體膜的氫而加熱。除了所述加熱以外，還可以進(jìn)行使非晶半導(dǎo)體膜晶化的加熱。通過(guò)加熱玻璃基板100，玻璃基板上的層的總應(yīng)力成為-500N/m以上且+50N/m以下，優(yōu)選為-150N/m以上且0N/m以下。即使在以后對(duì)這種層照射激光束104，也能夠減少在玻璃基板或玻璃基板上的層中產(chǎn)生裂縫。這里，在500℃的溫度下加熱玻璃基板100一小時(shí)，然后在550℃的溫度下加熱四小時(shí)。
接著，如圖4B所示，對(duì)非晶半導(dǎo)體膜103照射激光束104。作為此時(shí)的激光束104，選擇寬度為100μm以下、長(zhǎng)度對(duì)寬度的比率為500以上比1、激光束輪廓的半峰全寬50μm以下的脈沖激光束。結(jié)果，可以在絕緣膜102上形成使晶體向激光束的掃描方向生長(zhǎng)的結(jié)晶半導(dǎo)體膜105。這里，激光束104使用受激準(zhǔn)分子激光束。
接著，如圖4C所示，有選擇地蝕刻結(jié)晶半導(dǎo)體膜105來(lái)形成半導(dǎo)體膜201至203。這里，作為蝕刻結(jié)晶半導(dǎo)體膜105的方法，可以使用干法蝕刻、濕法蝕刻等。這里，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜105上涂敷抗蝕劑，然后進(jìn)行曝光及顯影以形成抗蝕劑掩模。接著，用抗蝕劑掩模通過(guò)將SF6∶O2的流量比設(shè)定為4∶15的干法蝕刻來(lái)有選擇地蝕刻結(jié)晶半導(dǎo)體膜105。然后，去除抗蝕劑掩模。
接著，如圖4D所示，在半導(dǎo)體膜201至203上形成柵絕緣膜204。柵絕緣膜以氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、氧氮化硅等的單層或疊層結(jié)構(gòu)形成。這里，通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為115nm的氧氮化硅。
接著，形成柵電極205至208。柵電極205至208可用金屬或添加了具有一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的多晶半導(dǎo)體來(lái)形成。若使用金屬，可以使用鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋁(Al)等。并且，也可以使用將金屬氮化而成的金屬氮化物?；蛘?，也可采用由所述金屬氮化物構(gòu)成的第一層和由所述金屬構(gòu)成的第二層層疊而成的結(jié)構(gòu)。并且，可以通過(guò)液滴排出法在柵絕緣膜上涂敷含有微粒的膏，并將它干燥、焙燒而形成。并且，也可以通過(guò)印刷法將含微粒的膏印刷在柵絕緣膜上，并將它干燥、焙燒而形成。作為微粒的典型例，可以采用以金、銅、金銀合金、金銅合金、銀銅合金以及金、銀、銅合金中的任一種為主要成分的微粒。這里，在通過(guò)濺射法在柵絕緣膜204上形成厚度為30nm的氮化鉭膜以及厚度為370nm的鎢膜之后，利用光刻工序中形成的抗蝕劑掩模，有選擇地蝕刻氮化鉭膜及鎢膜，以形成具有氮化鉭膜的端部比鎢膜的端部向外側(cè)突出的形狀的柵電極205至208。
接著，以柵電極205至208為掩模，分別對(duì)半導(dǎo)體膜201至203添加賦予n型的雜質(zhì)元素及賦予p型的雜質(zhì)元素，以形成源區(qū)及漏區(qū)209至214及高濃度雜質(zhì)區(qū)215。并且，形成與柵電極205至208的一部分重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)216至223。這里，對(duì)源區(qū)及漏區(qū)209、210、213至215以及低濃度雜質(zhì)區(qū)216、217、220至223摻雜賦予p型的雜質(zhì)元素硼。并且，對(duì)源區(qū)及漏區(qū)211、212以及低濃度雜質(zhì)區(qū)218、219摻雜賦予n型的雜質(zhì)元素磷。
然后，為了激活添加到半導(dǎo)體膜的雜質(zhì)元素，進(jìn)行加熱處理。這里，在氮?dú)夥罩?50℃下加熱四小時(shí)。通過(guò)以上工序，來(lái)形成薄膜晶體管225至227。再有，作為薄膜晶體管225、227形成p溝道型薄膜晶體管，而作為薄膜晶體管226形成n溝道型薄膜晶體管。并且，由p溝道型薄膜晶體管225和n溝道型薄膜晶體管226構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。并且，p溝道型薄膜晶體管227用作對(duì)像素電極施加電壓的元件。
接著，如圖5A所示，形成將薄膜晶體管225至227的柵電極及布線絕緣的第一層間絕緣膜。這里，作為第一層間絕緣膜，由氧化硅膜231、氮化硅膜232及氧化硅膜233疊層而形成。并且，在作為第一層間絕緣膜的一部分的氧化硅膜233上，形成連接到薄膜晶體管225至227的源區(qū)及漏區(qū)的布線234至239以及連接端子240。這里，在通過(guò)濺射法連續(xù)形成厚度為100nm的Ti膜、厚度為333nm的Al膜以及厚度為100nm的Ti膜之后，使用光刻工序中形成的抗蝕劑掩模有選擇地蝕刻，來(lái)形成布線234至239以及連接端子240。然后，去除抗蝕劑掩模。
接著，在第一層間絕緣膜、布線234至239以及連接端子240上形成第二層間絕緣膜241。作為第二層間絕緣膜241，可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或者氧氮化硅膜等的無(wú)機(jī)絕緣膜，并且這些絕緣膜以單層或兩層以上的多層形成即可。并且，作為形成無(wú)機(jī)絕緣膜的方法，可以使用濺射法、LPCVD法或者等離子體CVD法等。這里，在使用等離子體CVD法形成厚度為100nm至150nm的氮氧化硅膜之后，使用光刻工序中形成的抗蝕劑掩模有選擇地蝕刻氮氧化硅膜，來(lái)形成達(dá)到薄膜晶體管227的布線239的接觸孔及達(dá)到連接端子240的接觸孔，并形成第二層間絕緣膜241。然后，去除抗蝕劑掩模。
通過(guò)如本實(shí)施方式那樣形成第二層間絕緣膜241，可以防止驅(qū)動(dòng)電路部的TFT和布線等的露出，保護(hù)TFT免受污染物質(zhì)影響。
接著，形成與薄膜晶體管227的布線239連接的第一像素電極242以及與連接端子240連接的導(dǎo)電膜244。在液晶顯示裝置是透光型液晶顯示裝置的情況下，用具有透光性的導(dǎo)電膜形成第一像素電極242。并且，在液晶顯示裝置是反射型液晶顯示裝置的情況下，用具有反射性的導(dǎo)電膜形成第一像素電極242。這里，第一像素電極242及導(dǎo)電膜244以如下方法形成在通過(guò)濺射法形成厚度為125nm的含氧化硅的ITO之后，用光刻工序中形成的抗蝕劑掩模有選擇地蝕刻。
接著，形成用作取向膜的絕緣膜243。絕緣膜243可通過(guò)印刷法、輥涂法等形成如聚酰亞胺、聚乙烯醇等的高分子化合物膜后進(jìn)行研磨而形成。另外，可通過(guò)與玻璃基板傾斜地蒸鍍SiO而形成絕緣膜243。并且，可對(duì)光反應(yīng)型高分子化合物照射經(jīng)偏振的紫外光，使光反應(yīng)型高分子化合物聚合來(lái)形成絕緣膜243。這里，通過(guò)印刷法印刷高分子化合物膜如聚酰亞胺、聚乙烯醇等，經(jīng)焙燒后進(jìn)行研磨來(lái)形成絕緣膜243。
接著，如圖5B所示，在對(duì)置基板251上形成第二像素電極253，并且在第二像素電極253上形成用作取向膜的絕緣膜254。再有，也可以在對(duì)置基板251和第二像素電極253之間設(shè)置著色膜252。
作為對(duì)置基板251，可以適當(dāng)?shù)剡x擇與玻璃基板100同樣的材料。并且，第二像素電極253可以通過(guò)與第一像素電極242同樣的方法形成。并且，用作取向膜的絕緣膜254可以與絕緣膜243同樣地形成。著色膜252是進(jìn)行彩色顯示時(shí)需要的膜，若為RGB方式，則對(duì)應(yīng)于各像素形成其中分散了與紅、綠、藍(lán)各色對(duì)應(yīng)的染料和顏料的著色膜。
接著，用密封材257貼合玻璃基板100和對(duì)置基板251。并且，在玻璃基板100和對(duì)置基板251之間形成液晶層255。另外，液晶層255以這種方法形成，即通過(guò)利用毛細(xì)管現(xiàn)象的真空注入法將液晶材料注入到由用作取向膜的絕緣膜243、254及密封材257圍成的區(qū)域中來(lái)形成。并且，在對(duì)置基板251的一側(cè)表面上形成密封材257，將液晶材料滴到由密封材圍成的區(qū)域中，然后在減壓條件下用密封材壓合，將對(duì)置基板251和玻璃基板100粘接而形成液晶層255。
作為密封材257，可以通過(guò)使用配給法、印刷法、熱壓法等形成熱固化環(huán)氧樹(shù)脂、紫外固化丙烯樹(shù)脂、熱塑性尼龍、聚酯等。再有，通過(guò)將填料散布到密封材257中，可以保持玻璃基板100和對(duì)置基板251之間的間隔。這里，密封材257用熱固化環(huán)氧樹(shù)脂形成。
并且，為了保持玻璃基板100和對(duì)置基板251之間的間隔，也可以在用作取向膜的絕緣膜243和絕緣膜254之間設(shè)隔離物256。隔離物可以通過(guò)涂敷有機(jī)樹(shù)脂并將該有機(jī)樹(shù)脂蝕刻成所希望的形狀來(lái)形成，典型的形狀為柱形或圓柱形。并且，也可以使用珠狀隔離物作為隔離物。這里，就使用珠狀隔離物作為隔離物256。
并且，在玻璃基板100和對(duì)置基板251上或這二者之一上設(shè)置偏振片(未圖示)。
接著，如圖5C所示，在端子部263中形成連接到薄膜晶體管的柵極布線、源極布線的連接端子(圖5C中表示為連接到源極布線或漏極布線的連接端子240)。在連接端子240上經(jīng)由導(dǎo)電膜244及各向異性導(dǎo)電膜261連接成為外部輸入端子的FPC(柔性印刷電路板)262。連接端子240經(jīng)由導(dǎo)電膜244和各向異性導(dǎo)電膜261接收視頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)。
在驅(qū)動(dòng)電路部264中形成驅(qū)動(dòng)像素的電路，如源極驅(qū)動(dòng)器、柵極驅(qū)動(dòng)器等。這里設(shè)有n溝道型薄膜晶體管226和p溝道型薄膜晶體管225。再有，n溝道型薄膜晶體管226和p溝道型薄膜晶體管225形成CMOS電路。
像素部265中形成有多個(gè)像素，各像素中形成有液晶元件258。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和第二像素電極253之間的液晶層255相重疊的部分。液晶元件258所具有的第一像素電極242與薄膜晶體管227電連接。
再有，本實(shí)施方式示出了在像素部及驅(qū)動(dòng)電路部中使用了通過(guò)實(shí)施方式1的工序制作的薄膜晶體管的方式，但是本發(fā)明不局限于此。例如，也可以通過(guò)實(shí)施方式1所示的工序制作構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路部的薄膜晶體管等半導(dǎo)體元件，并且使用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管來(lái)形成構(gòu)成像素部的薄膜晶體管。
通過(guò)以上工序，可以制造液晶顯示裝置。本實(shí)施方式所示的液晶顯示裝置可以在制造工序中減少玻璃基板或玻璃基板上的層中產(chǎn)生裂縫。由此，可以以高成品率制造液晶顯示裝置。
(實(shí)施方式3) 在本實(shí)施方式中，說(shuō)明作為一例半導(dǎo)體裝置的具有發(fā)光元件的發(fā)光裝置的制造工序。
如圖6A所示，通過(guò)與實(shí)施方式2同樣的工序，在玻璃基板100上隔著絕緣膜101、102形成薄膜晶體管225至227。并且，作為將薄膜晶體管225至227的柵電極及布線絕緣的第一層間絕緣膜，層疊氧化硅膜231、氮化硅膜232及氧化硅膜233而形成。并且，在作為第一層間絕緣膜的一部分的氧化硅膜233上，形成連接到薄膜晶體管225至227的半導(dǎo)體膜的布線308至313以及連接端子314。
接著，在第一層間絕緣膜、布線308至313以及連接端子314上形成第二層間絕緣膜315。接著，形成連接到薄膜晶體管227的布線313的第一電極316以及連接到連接端子314的導(dǎo)電膜320。第一電極316及導(dǎo)電膜320通過(guò)濺射法形成厚度為125nm的含氧化硅的ITO膜之后，利用光刻工序中形成的抗蝕劑掩模有選擇地蝕刻而形成。
通過(guò)如本實(shí)施方式那樣形成第二層間絕緣膜315，可以防止驅(qū)動(dòng)電路部的TFT和布線等露出，并保護(hù)TFT免受污染物質(zhì)影響。
接著，形成覆蓋第一電極316的端部的有機(jī)絕緣物膜317。這里，在涂敷并焙燒感光性聚酰亞胺后進(jìn)行曝光及顯影，形成有機(jī)絕緣物膜317，以使驅(qū)動(dòng)電路、像素區(qū)域的第一電極316以及像素區(qū)域周圍部分中的第二層間絕緣膜315露出。
接著，通過(guò)蒸鍍法在第一電極316及有機(jī)絕緣物膜317的一部分上形成含發(fā)光物質(zhì)的層318。含發(fā)光物質(zhì)的層318由具有發(fā)光性的有機(jī)化合物或具有發(fā)光性的無(wú)機(jī)化合物形成。并且，含發(fā)光物質(zhì)的層318也可以由具有發(fā)光性的有機(jī)化合物和具有發(fā)光性的無(wú)機(jī)化合物來(lái)形成。并且，在含發(fā)光物質(zhì)的層318中，可以使用紅色發(fā)光性的發(fā)光物質(zhì)、藍(lán)色發(fā)光性的發(fā)光物質(zhì)以及綠色發(fā)光性的發(fā)光物質(zhì)，來(lái)分別形成紅色發(fā)光性的像素、藍(lán)色發(fā)光性的像素以及綠色發(fā)光性的像素。
這里，含有紅色發(fā)光性的發(fā)光物質(zhì)的層通過(guò)層疊50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、30nm厚的添加有(乙酰丙酮根)·雙[2，3-雙(4-氟苯基)喹喔啉]合銥(縮寫Ir(Fdpq)2(acac))的NPB、60nh厚的Alq3以及1nm厚的LiF來(lái)形成。
并且，含有綠色發(fā)光性的發(fā)光物質(zhì)的層通過(guò)層疊50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、40nm厚的添加有香豆素545T(C545T)的Alq3、60nm厚的Alq3以及1nm厚的LiF來(lái)形成。
并且，含有藍(lán)色發(fā)光性的發(fā)光物質(zhì)的層通過(guò)層疊50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、30nm厚的添加有2，5，8，11-四(叔丁基)苝(縮寫TBP)的9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(縮寫CzPA)、60nm厚的Alq3以及1nm厚的LiF來(lái)形成。
另外，除了紅色發(fā)光性的像素、藍(lán)色發(fā)光性的像素以及綠色發(fā)光性的像素以外，還可以通過(guò)使用白色發(fā)光性的發(fā)光物質(zhì)形成含有發(fā)光物質(zhì)的層，從而形成白色發(fā)光性的像素。通過(guò)設(shè)置白色發(fā)光性的像素，可以降低耗電量。
接著，在含有發(fā)光物質(zhì)的層318及有機(jī)絕緣物膜317上形成第二電極319。這里，通過(guò)蒸鍍法形成200nm厚的Al膜。結(jié)果，由第一電極316、含有發(fā)光物質(zhì)的層318以及第二電極319構(gòu)成發(fā)光元件321。
以下，說(shuō)明發(fā)光元件321的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)在含有發(fā)光物質(zhì)的層318中形成使用有機(jī)化合物的具有發(fā)光功能的層(以下，稱為發(fā)光層343)，發(fā)光元件321起到有機(jī)EL元件的功能。
作為發(fā)光性的有機(jī)化合物，例如可以舉出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(2，2-二苯基乙烯基)聯(lián)苯(縮寫DPVBi)；香豆素30；香豆素6；香豆素545；香豆素545T；苝；紅熒烯；periflanthene；2，5，8，11-四(叔丁基)苝(縮寫TBP)；9，10-二苯基蒽(縮寫DPA)；5，12-二苯基并四苯；4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[對(duì)-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(縮寫DCM1)；4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛里定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(縮寫DCM2)；4-(二氰基亞甲基)-2，6-雙[對(duì)-(二甲基氨基)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)射磷光的化合物雙[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′]·(甲基吡啶)合銥(縮寫Firpic)；雙{2-[3′，5′-雙(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2′}·(甲基吡啶)合銥(縮寫Ir(CF3ppy)2(pic))；三(2-苯基吡啶-N，C2′)合銥(縮寫Ir(ppy)3)；(乙酰丙酮根)·雙(2-苯基吡啶-N，C2′)銥(縮寫Ir(ppy)2(acac))；(乙酰丙酮根)·雙[2-(2-噻吩基)吡啶-N，C3′]合銥(縮寫Ir(thp)2(acac))；(乙酰丙酮根)·雙(2-苯基喹啉-N，C2′)合銥(縮寫Ir(pq)2(acac))；(乙酰丙酮根)·雙[2-(2-苯并噻吩基)吡啶-N，C3′]合銥(縮寫Ir(btp)2(acac))等。
并且，如圖7A所示，也可以通過(guò)在第一電極316上形成含有發(fā)光物質(zhì)的層318及第二電極319來(lái)形成發(fā)光元件321，所述含有發(fā)光材料的層318包括由空穴注入性材料形成的空穴注入層341、由空穴傳輸性材料形成的空穴傳輸層342、由發(fā)光性的有機(jī)化合物形成的發(fā)光層343、由電子傳輸性材料形成的電子傳輸層344以及由電子注入性材料形成的電子注入層345。
作為空穴傳輸性材料，可以舉出酞菁(縮寫H2Pc)；銅酞菁(縮寫CuPc)；酞菁氧釩(縮寫VOPc)；4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(縮寫TDATA)；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫MTDATA)；1，3，5-三[N，N-二(間-甲苯基)氨基]苯(縮寫間-MTDAB)；N，N′-二苯基-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-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫NPB)；4，4′-雙{N-[4-二(間-甲苯基)氨基]苯基-N-苯基氨基}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-咔唑基)三苯胺(縮寫TCTA)等，但是不限于這些材料。并且，在上述的化合物中，以TDATA、MTDATA、間-MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、BBPB、TCTA等為典型的芳族胺化合物容易產(chǎn)生空穴，是作為有機(jī)化合物優(yōu)選的化合物群。這里所述的物質(zhì)主要是具有10-6cm2/Vs以上的空穴遷移率的物質(zhì)。
除了上述空穴傳輸性材料以外，空穴注入材料還包括作了化學(xué)摻雜的導(dǎo)電性高分子化合物，也可以使用摻雜了聚苯乙烯磺酸鹽(縮寫PSS)的聚乙烯二氧噻吩(縮寫PEDOT)、聚苯胺(縮寫PAni)等。而且，如氧化鉬、氧化釩、氧化鎳等無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的薄膜，或者如氧化鋁等無(wú)機(jī)絕緣體的超薄膜也是有效的。
這里，作為電子傳輸性材料，可以使用由具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬絡(luò)合物等構(gòu)成的材料，例如，三(8-羥基喹啉根)合鋁(縮寫Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉根)合鋁(縮寫Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]-喹啉根)合鈹(縮寫B(tài)eBq2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉根)-4-苯基苯酚根合鋁(縮寫B(tài)alq)等。并且，除此以外，還可以使用具有噁唑配位體或噻唑配位體的金屬絡(luò)合物等的材料，例如，雙[2-(2-羥基苯基)苯并噁唑]合鋅(縮寫Zn(BOX)2)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑]合鋅(縮寫Zn(BTZ)2)等。另外，除了金屬絡(luò)合物之外，還可以使用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(縮寫PBD)、1，3-雙[5-(對(duì)-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]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(縮寫對(duì)-EtTAZ)、紅菲咯啉(縮寫B(tài)phen)、深亞銅試劑(縮寫B(tài)CP)等。這里所述的物質(zhì)是主要具有10-6cm2/Vs以上的電子遷移率的物質(zhì)。
作為電子注入材料，除了上述電子傳輸性材料之外，經(jīng)常使用絕緣體的超薄膜，例如堿金屬鹵化物如氟化鋰、氟化銫等；堿土金屬鹵化物，例如氟化鈣等；或者堿金屬氧化物，例如氧化鋰等。而且，堿金屬絡(luò)合物例如乙酰丙酮根合鋰(縮寫Li(acac))或8-羥基喹啉根合鋰(縮寫Liq)等也是有效的。另外，也可以使用通過(guò)共蒸鍍等將上述電子傳輸性材料和低功函數(shù)的金屬如Mg、Li、Cs等混合而成的材料。
并且，如圖7B所示，也可以由第一電極316、含有發(fā)光物質(zhì)的層318以及第二電極319形成發(fā)光元件321，所述含有發(fā)光物質(zhì)的層318包括由有機(jī)化合物及由對(duì)于發(fā)光性有機(jī)化合物具有電子接受性的無(wú)機(jī)化合物形成的空穴傳輸層346、由發(fā)光性有機(jī)化合物形成的發(fā)光層343、由有機(jī)化合物及對(duì)發(fā)光性的有機(jī)化合物具有電子給予性的無(wú)機(jī)化合物形成的電子傳輸層347。
由有機(jī)化合物及對(duì)于發(fā)光性有機(jī)化合物具有電子接受性的無(wú)機(jī)化合物形成的空穴傳輸層346，作為有機(jī)化合物可適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜隹昭▊鬏斝缘挠袡C(jī)化合物來(lái)形成。并且，只要容易接受來(lái)自有機(jī)化合物的電子，作為無(wú)機(jī)化合物可以是任何化合物，可以是各種金屬氧化物或金屬氮化物，尤其是，在元素周期表中屬于第4族至第12族的任何一種的過(guò)渡金屬氧化物容易表現(xiàn)電子接受性，因此是適合的。具體而言，可以舉出氧化鈦、氧化鋯、氧化釩、氧化鉬、氧化鎢、氧化錸、氧化釕、氧化鋅等。并且，在上述金屬氧化物中，元素周期表中屬于第4族至第8族的任何一種過(guò)渡金屬氧化物大多具有高電子接受性，因此是理想的。尤其是，氧化釩、氧化鉬、氧化鎢、氧化錸可以通過(guò)真空蒸鍍形成并容易處理，因此是適合的。
由有機(jī)化合物及對(duì)于發(fā)光性的有機(jī)化合物具有電子給予性的無(wú)機(jī)化合物形成的電子傳輸層347，作為有機(jī)化合物可適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜鲭娮觽鬏斝缘挠袡C(jī)化合物來(lái)形成。并且，只要容易對(duì)有機(jī)化合物供應(yīng)電子，作為無(wú)機(jī)化合物可以是任何化合物，可以使用各種金屬氧化物或金屬氮化物，尤其是，堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、稀土金屬氧化物、堿金屬氮化物、堿土金屬氮化物以及稀土金屬氮化物容易表現(xiàn)出電子給予性，因此是適合的。具體而言，可以舉出氧化鋰、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。尤其是，氧化鋰、氧化鋇、氮化鋰、氮化鎂、氮化鈣可以通過(guò)真空蒸鍍形成并容易處理，因此是適合的。
由有機(jī)化合物及無(wú)機(jī)化合物形成的電子傳輸層347或空穴傳輸層346具有優(yōu)良的電子注入/傳輸特性，因此，可以將各種材料用于第一電極316、第二電極319，幾乎不受限于其功函數(shù)。并且，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓。
并且，作為含有發(fā)光物質(zhì)的層318設(shè)置使用無(wú)機(jī)化合物的承擔(dān)發(fā)光功能的層(下文稱作發(fā)光層349)，從而發(fā)光元件321作為無(wú)機(jī)EL元件發(fā)揮功能。無(wú)機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)分類成分散型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜型無(wú)機(jī)EL元件。其不同之處在于，前者包括含有使發(fā)光材料微粒分散于粘合劑中的發(fā)光物質(zhì)的層，后者包括含有由發(fā)光材料的薄膜形成的發(fā)光物質(zhì)的層，而相同之處在于兩者都需要由高電場(chǎng)加速的電子。再有，獲得的發(fā)光機(jī)制包括利用施主能級(jí)和受主能級(jí)的施主-受主復(fù)合型發(fā)光；以及利用金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的定域型發(fā)光。在許多情況下，分散型無(wú)機(jī)EL元件為施主-受主復(fù)合型發(fā)光，而薄膜型無(wú)機(jī)EL元件為定域型發(fā)光。下面表示無(wú)機(jī)EL元件的結(jié)構(gòu)。
可以在本實(shí)施方式中使用的發(fā)光材料由基質(zhì)材料和成為發(fā)光中心的雜質(zhì)元素構(gòu)成。通過(guò)改變包含的雜質(zhì)元素，可以獲得各種顏色的發(fā)光。作為發(fā)光材料的制造方法，可以使用如固相法和液相法(共沉淀法)等各種方法。并且，也可以使用噴霧熱分解法、復(fù)分解法、利用前體的熱解反應(yīng)的方法、反膠束法以及由這些方法和高溫焙燒組合的方法、冷凍干燥法等的液相法等。
固相法是如下方法，即，稱量基質(zhì)材料和雜質(zhì)元素或其化合物，放入研缽中混合，并且在電爐中加熱并焙燒而彼此反應(yīng)，使基質(zhì)材料包含雜質(zhì)元素。焙燒溫度優(yōu)選為700℃至1500℃。這是因?yàn)樵谔偷臏囟认虏贿M(jìn)行固相反應(yīng)，而在太高的溫度下基質(zhì)材料分解。再有，可以在粉末狀態(tài)進(jìn)行燒成，但優(yōu)選在顆粒狀態(tài)進(jìn)行燒成。該方法雖然需要在比較高的溫度下焙燒，但是由于方法簡(jiǎn)單，因此，生產(chǎn)性好而適合于大量生產(chǎn)。
液相法(共沉淀法)是如下方法，即，使基質(zhì)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)，使之干燥后進(jìn)行燒成。在該方法中，發(fā)光材料的微粒均勻地分布，即使粒徑小且焙燒溫度低，反應(yīng)也可以繼續(xù)。
作為用于無(wú)機(jī)EL元件的發(fā)光材料的基質(zhì)材料，可以使用硫化物、氧化物、氮化物。作為硫化物，例如可以使用硫化鋅、硫化鎘、硫化鈣、硫化釔、硫化鎵、硫化鍶、硫化鋇等。并且，作為氧化物，例如可以使用氧化鋅、氧化釔等。并且，作為氮化物，例如可以使用氮化鋁、氮化鎵、氮化銦等。另外，也可以使用硒化鋅、碲化鋅等。也可以使用三元混晶如硫化鈣鎵、硫化鍶鎵、硫化鋇鎵等。
作為定域型發(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。再有，也可以添加鹵素如氟(F)、氯(Cl)等作為電荷補(bǔ)償。
另一方面，作為施主-受主復(fù)合型發(fā)光的發(fā)光中心，可以使用包含形成施主能級(jí)的第一雜質(zhì)元素和形成受主能級(jí)的第二雜質(zhì)元素的發(fā)光材料。作為第一雜質(zhì)元素，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)、鋁(Al)等。作為第二雜質(zhì)元素，例如可以使用銅(Cu)、銀(Ag)等。
在用固相法合成施主-受主復(fù)合型發(fā)光的發(fā)光材料時(shí)，分別稱量基質(zhì)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，放入研缽中混合，然后在電爐中加熱并焙燒。作為基質(zhì)材料可以使用上述基質(zhì)材料，而作為第一雜質(zhì)元素或其化合物，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)、硫化鋁等。并且，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、硫化銀等。焙燒溫度優(yōu)選為700℃至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質(zhì)材料分解。再有，也可以在粉末狀態(tài)進(jìn)行焙燒，但是，優(yōu)選在顆粒狀態(tài)進(jìn)行焙燒。
并且，作為利用固相反應(yīng)的雜質(zhì)元素，可以組合使用由第一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素構(gòu)成的化合物。在此情況下，雜質(zhì)元素容易擴(kuò)散且容易促進(jìn)固相反應(yīng)，因此能夠獲得均勻的發(fā)光材料。而且，因?yàn)椴话嘤嗟碾s質(zhì)元素，可以獲得高純度的發(fā)光材料。作為由第一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素構(gòu)成的化合物，例如可以使用氯化銅、氯化銀等。
再有，這些雜質(zhì)元素相對(duì)于基質(zhì)材料的濃度在0.01原子％至10原子％的范圍內(nèi)即可，優(yōu)選在0.05原子％至5原子％的范圍內(nèi)。
圖7C示出了含有發(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構(gòu)成的無(wú)機(jī)EL元件的截面。
在薄膜型無(wú)機(jī)EL中，發(fā)光層349是含有上述發(fā)光材料的層，可以通過(guò)使用如電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍(EB蒸鍍)法等真空蒸鍍法、如濺射法等物理氣相生長(zhǎng)法(PVD)、如有機(jī)金屬CVD法化學(xué)氣相生長(zhǎng)法(CVD)法、氫化物傳輸減壓CVD法等、原子層外延法(ALE)等。
第一絕緣層348和第二絕緣層350沒(méi)有特別限制，但優(yōu)選具有高絕緣耐壓和致密的膜質(zhì)，而且優(yōu)選具有高介電常數(shù)。例如，可以使用氧化硅、氧化釔、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鉛、氮化硅、氧化鋯等的膜和它們的混合膜或兩種以上的疊層膜。第一絕緣層348和第二絕緣層350可以通過(guò)濺射法、蒸鍍法、CVD法等形成。對(duì)這些膜的厚度沒(méi)有特別的限制，但是優(yōu)選在10nm至1000nm的范圍內(nèi)。再有，本實(shí)施方式中的發(fā)光元件并不一定需要熱電子，因此具有可以形成為薄膜，并且能夠降低驅(qū)動(dòng)電壓的優(yōu)點(diǎn)。膜厚優(yōu)選為500nm以下，更優(yōu)選為100nm以下。
再有，也可以在發(fā)光層349和絕緣層348、350之間、在絕緣層348和電極316之間或者絕緣層350和電極319之間設(shè)置緩沖層(未圖示)。所述緩沖層具有使載流子容易注入并且抑制兩層混合的作用。對(duì)于緩沖層的材料沒(méi)有特別限制，例如可以使用作為發(fā)光層的基質(zhì)材料的硫化鋅、硫化硒、硫化鎘、硫化鍶、硫化鋇、硫化銅、氟化鋰、氟化鈣、氟化鋇或氟化鎂等。
并且，如圖7D所示，含有發(fā)光物質(zhì)的層318可以由發(fā)光層349和第一絕緣層348構(gòu)成。在此情況下，圖7D示出了第一絕緣層348設(shè)在第二電極319和發(fā)光層349之間的方式。再有，第一絕緣層348也可設(shè)在第一電極316和發(fā)光層349之間。
另外，含有發(fā)光物質(zhì)的層318也可僅由發(fā)光層349構(gòu)成。就是說(shuō)，可用第一電極316、發(fā)光層349、第二電極319來(lái)構(gòu)成發(fā)光元件321。
在分散型無(wú)機(jī)EL中，通過(guò)在粘合劑中分散微粒狀的發(fā)光材料來(lái)形成膜狀的包含發(fā)光物質(zhì)的層。在因發(fā)光材料的制造方法而不能充分獲得所要大小的微粒的情況下，可以通過(guò)在研缽等中碾碎等而加工成微粒狀。粘合劑用來(lái)將粒狀的發(fā)光材料以分散的狀態(tài)固定，并保持為包含發(fā)光物質(zhì)的層的形狀。發(fā)光材料由粘合劑均勻地分散并固定在包含發(fā)光物質(zhì)的層中。
在分散型無(wú)機(jī)EL中，作為含有發(fā)光物質(zhì)的層的形成方法，可以使用能夠有選擇地形成含有發(fā)光物質(zhì)的層的液滴排出法、印刷法(絲網(wǎng)印刷或膠版印刷等)、涂敷法如旋涂法等、浸漬法、配給法等。對(duì)膜厚沒(méi)有特別的限制，但是優(yōu)選在10nm至1000nm的范圍內(nèi)。并且，在包括發(fā)光材料和粘合劑的含有發(fā)光物質(zhì)的層中，發(fā)光材料的比率可為50重量％以上且80重量％以下。
圖7E中的元件具有第一電極316、含有發(fā)光物質(zhì)的層318和第二電極319，所述含有發(fā)光物質(zhì)的層318由發(fā)光材料352分散在粘合劑351中的發(fā)光層和絕緣層348構(gòu)成。再有，絕緣層348在圖7E中為與第二電極319接觸的結(jié)構(gòu)，但是也可以為與第一電極316接觸的結(jié)構(gòu)。并且，元件可以有分別與第一電極316及第二電極319接觸的絕緣層。另外，元件也可以沒(méi)有與第一電極316及第二電極319接觸的絕緣層。
作為可用于本實(shí)施方式的粘合劑，可以使用有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料。并且，也可以使用有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的混合材料。作為有機(jī)絕緣材料，可以使用如氰乙基纖維素系樹(shù)脂那樣具有較高介電常數(shù)的聚合物，或聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯系樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、偏二氟乙烯等樹(shù)脂。而且，也可以使用如芳香族聚酰胺或聚苯并咪唑(polybenzimidazole)等耐熱高分子材料，或者硅氧烷樹(shù)脂。再有，硅氧烷樹(shù)脂相當(dāng)于包含Si-O-Si鍵的樹(shù)脂。硅氧烷由硅(Si)和氧(O)的鍵構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)。作為取代基，使用至少包含氫的有機(jī)基團(tuán)(例如，烷基和芳基)。作為取代基，也可以使用氟基?；蛘?，作為取代基，也可以使用至少包含氫的有機(jī)基和氟基。并且，也可以使用樹(shù)脂材料，例如乙烯基樹(shù)脂如聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛等、酚醛樹(shù)脂、酚醛清漆樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、氨基甲酸乙酯樹(shù)脂、噁唑樹(shù)脂(聚苯并噁唑)等。而且，也可以使用光固化型等。也可以通過(guò)在這些樹(shù)脂中適當(dāng)?shù)鼗旌暇哂懈呓殡姵?shù)的微粒如鈦酸鋇、鈦酸鍶等來(lái)調(diào)節(jié)介電常數(shù)。
并且，作為用于粘合劑的無(wú)機(jī)材料，可以使用從包含氧化硅、氮化硅、包含氧和氮的硅、氮化鋁、包含氧和氮的鋁或氧化鋁、氧化鈦、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鉛、鈮酸鉀、鈮酸鉛、氧化鉭、鉭酸鋇、鉭酸鋰、氧化釔、氧化鋯、硫化鋅或含其他無(wú)機(jī)材料的物質(zhì)中選出的材料來(lái)形成。通過(guò)在有機(jī)材料中包含高介電常數(shù)的無(wú)機(jī)材料(通過(guò)添加等)，可以進(jìn)一步控制由發(fā)光材料和粘合劑構(gòu)成的含有發(fā)光物質(zhì)的層的介電常數(shù)，并且可以進(jìn)一步增大介電常數(shù)。
在制造工序中，發(fā)光材料分散于包含粘合劑的溶液中，作為可用于本實(shí)施方式的包含粘合劑的溶液的溶劑，可適當(dāng)?shù)剡x擇粘合劑材料溶解于其中且可以制作具有適合于形成發(fā)光層的方法(各種濕法過(guò)程)及所要膜厚的粘度的溶液的溶劑?？梢允褂糜袡C(jī)溶劑等，例如在使用硅氧烷樹(shù)脂作為粘合劑的情況下，可以使用丙二醇單甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯(也稱作PGMEA)、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(也稱作MMB)等。
在無(wú)機(jī)EL發(fā)光元件中，通過(guò)在一對(duì)夾持含有發(fā)光物質(zhì)的層的電極之間施加電壓來(lái)發(fā)光，但可在直流驅(qū)動(dòng)和交流驅(qū)動(dòng)中的任何一方式下工作。
接著，如圖6B所示，在第二電極319上形成保護(hù)膜322。保護(hù)膜322是為防止?jié)駳?、氧等侵入發(fā)光元件321和保護(hù)膜322而設(shè)的。保護(hù)膜322優(yōu)選通過(guò)如等離子體CVD法、濺射法等薄膜形成法，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)、包含氮的碳或其他絕緣材料形成。
另外，通過(guò)使用密封材323將密封基板324貼合在形成于玻璃基板100的第二層間絕緣膜315上，實(shí)現(xiàn)發(fā)光元件321設(shè)置在由玻璃基板100、密封基板324及密封材323包圍的空間325中的結(jié)構(gòu)。再有，在空間325中填充有填充材，除了填充惰性氣體(氮?dú)饣驓鍤獾?以外，也有填充密封材323的情況。
再有，優(yōu)選用環(huán)氧系樹(shù)脂作為密封材323。并且，這些材料優(yōu)選盡可能不透濕氣和氧的材料。并且，用作密封基板324的材料，可以使用玻璃基板、石英基板、由FRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯等構(gòu)成的塑料基板。
接著，如圖6C所示，與實(shí)施方式2同樣地用各向異性導(dǎo)電膜326將FPC327固定在與連接端子314連接的導(dǎo)電膜320上。
通過(guò)以上工序，可以形成具有有源矩陣型發(fā)光元件的半導(dǎo)體裝置。
這里，圖8示出在本實(shí)施方式中進(jìn)行全彩色顯示的像素的等效電路圖。圖8中，虛線包圍的薄膜晶體管332對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的薄膜晶體管227。TFT331控制TFT332的導(dǎo)通或截止。再有，在以下的說(shuō)明中，作為發(fā)光元件使用有機(jī)EL元件(以下稱作OLED)，其中由含有發(fā)光性的有機(jī)化合物的層形成含有發(fā)光物質(zhì)的層。
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的漏區(qū)，而在其源區(qū)中設(shè)有陽(yáng)極側(cè)電源線337R。并且，在OLED334R中設(shè)有陰極側(cè)電源線333。并且，開(kāi)關(guān)用的薄膜晶體管331連接到柵極布線336，而驅(qū)動(dòng)用的薄膜晶體管332的柵電極連接到開(kāi)關(guān)用的薄膜晶體管331的漏區(qū)。再有，開(kāi)關(guān)用的薄膜晶體管331的漏區(qū)與連接到陽(yáng)極側(cè)電源線337R的電容元件338連接。
并且，在顯示綠色的像素中，發(fā)射綠光的OLED 334G連接到驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管332的漏區(qū)，而在其源區(qū)中設(shè)有陽(yáng)極側(cè)電源線337G。并且，在OLED 334G中設(shè)有陰極側(cè)電源線333，開(kāi)關(guān)用的薄膜晶體管331連接到柵極布線336，而驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管332的柵電極連接到開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管331的漏區(qū)。再有，開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管331的漏區(qū)與連接到陽(yáng)極側(cè)電源線337G的電容元件338連接。
并且，在顯示藍(lán)色的像素中，發(fā)射藍(lán)光的OLED 334B連接到驅(qū)動(dòng)用的薄膜晶體管332的漏區(qū)，而在其源區(qū)中設(shè)有陽(yáng)極側(cè)電源線337B。并且，在OLED 334B中設(shè)有陰極側(cè)電源線333，開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管331連接到柵極布線336，而驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管332的柵電極連接到開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管331的漏區(qū)。再有，開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管331的漏區(qū)與連接到陽(yáng)極側(cè)電源線337B的電容元件338連接。
根據(jù)含發(fā)光物質(zhì)的層的材料，對(duì)顏色相同的像素分別施加不同的電壓。
再有，這里將源極布線335形成為與陽(yáng)極側(cè)電源線337R、337G、337B平行，但是不限于此，也可以將柵極布線336形成為與陽(yáng)極側(cè)電源線337R、337G、337B平行。另外，驅(qū)動(dòng)用薄膜晶體管332也可采用多柵電極結(jié)構(gòu)。
并且，在發(fā)光裝置中，對(duì)屏幕顯示的驅(qū)動(dòng)方法沒(méi)有特別限制，例如可以使用點(diǎn)順序驅(qū)動(dòng)方法、線順序驅(qū)動(dòng)方法、面順序驅(qū)動(dòng)方法等。典型地使用線順序驅(qū)動(dòng)方法，可以適當(dāng)?shù)厥褂脮r(shí)分灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)方法或面積灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)方法。并且，輸入到發(fā)光裝置的源極線的圖像信號(hào)既可為模擬信號(hào)，又可為數(shù)字信號(hào)，根據(jù)圖像信號(hào)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路等即可。
另外，采用數(shù)字視頻信號(hào)的發(fā)光裝置中，有輸入像素的視頻信號(hào)為定電壓(CV)的驅(qū)動(dòng)方式和輸入像素的視頻信號(hào)為定電流(CC)的驅(qū)動(dòng)方式。視頻信號(hào)為定電壓(CV)的場(chǎng)合有加到發(fā)光元件的信號(hào)的電壓恒定(CVCV)的情況和加到發(fā)光元件的信號(hào)的電流是恒定(CVCC)的情況。并且，視頻信號(hào)為定電流(CC)的場(chǎng)合有加到發(fā)光元件的信號(hào)的電壓恒定(CCCV)的情況和加到發(fā)光元件的信號(hào)的電流恒定(CCCC)的情況。
并且，在發(fā)光裝置中，也可設(shè)有用來(lái)防止靜電擊穿的保護(hù)電路(保護(hù)二極管等)。
再有，本實(shí)施方式示出了在像素部及驅(qū)動(dòng)電路部中使用通過(guò)實(shí)施方式1所示的工序制作的薄膜晶體管的方式，但是本發(fā)明不限于此。例如，也可以通過(guò)實(shí)施方式1所示的工序制作構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路部的薄膜晶體管等半導(dǎo)體元件，而通過(guò)采用非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管來(lái)形成構(gòu)成像素部的薄膜晶體管。
通過(guò)以上工序，可以制造具有有源矩陣型發(fā)光元件的發(fā)光裝置。本實(shí)施方式所示的發(fā)光裝置可以在制造工序中減少玻璃基板或玻璃基板上的層中產(chǎn)生裂縫。由此，能夠以高成品率制造發(fā)光裝置。
(實(shí)施方式4) 在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D9～12說(shuō)明能夠非接觸地傳送數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程。使用圖13說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。而且，使用圖14說(shuō)明本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的用途。
如圖9A所示，在玻璃基板401上形成剝離膜402。接著，與實(shí)施方式1及2同樣，在剝離膜402上形成絕緣膜403，在絕緣膜403上形成薄膜晶體管404。接著，形成將構(gòu)成薄膜晶體管404的導(dǎo)電膜絕緣的層間絕緣膜405，然后形成連接到薄膜晶體管404的半導(dǎo)體膜的源電極及漏電極406。接著，形成覆蓋薄膜晶體管404、層間絕緣膜405、源電極及漏電極406的絕緣膜407，并形成隔著絕緣膜407而連接到源電極或漏電極406的導(dǎo)電膜408。
作為玻璃基板401，可以使用與玻璃基板100同樣的基板。
作為剝離膜402，通過(guò)濺射法、等離子體CVD法、涂敷法、印刷法等，以單層或疊層結(jié)構(gòu)形成由選自鎢(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)、硅(Si)中的元素、以元素為主要成分的合金材料或者以元素為主要成分的化合物材料構(gòu)成的層。含硅的剝離膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為非晶、微晶或多晶均可。
在剝離膜402為單層結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選形成包含鎢、鉬或者鎢和鉬的混合物的層。或者，形成包含鎢的氧化物或氧氮化物的層、包含鉬的氧化物或氧氮化物的層、或者包含鎢鉬混合物的氧化物或氧氮化物的層。再有，鎢鉬混合物例如相當(dāng)于鎢和鉬的合金。
在剝離膜402為疊層結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選形成包含鎢、鉬或者鎢和鉬的混合物的層作為第一層，形成包含鎢、鉬或者鎢鉬混合物的氧化物、氮化物、氧氮化物或者氮氧化物的層作為第二層。
在形成包含鎢的層和包含鎢的氧化物的層的疊層結(jié)構(gòu)作為剝離膜402的情況下，也可有效地通過(guò)形成包含鎢的層且在其上層形成由氧化物構(gòu)成的絕緣層而將包含鎢的氧化物的層形成在鎢層和絕緣層的界面上。另外，也可以通過(guò)對(duì)包含鎢的層的表面進(jìn)行熱氧化處理、氧等離子體處理、N2O等離子體處理、使用強(qiáng)氧化能力溶液如臭氧水等的處理、使用加氫的水的處理等來(lái)形成包含鎢的氧化物的層。這與形成包含鎢的氮化物、氧氮化物或者氮氧化物的層的情況同樣，可以在形成包含鎢的層之后，在其上層形成氮化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層。
鎢的氧化物由WOx表示。其中x在于2≤x≤3的范圍內(nèi)，并且存在有x是2的情況(WO2)、x是2.5的情況(W2O5)、x是2.75的情況(W4O11)、x是3的情況(WO3)等。
這里，通過(guò)濺射法形成厚度為20nm至100nm，優(yōu)選為40nm至80nm的鎢膜。
再有，雖然在上述工序中，以接觸于玻璃基板401的方式形成剝離膜402，但是本發(fā)明不局限于該工序。也可接觸于玻璃基板401而形成作為基底的絕緣膜，并以接觸于該絕緣膜的方式設(shè)置剝離膜402。
絕緣膜403可以與絕緣膜101及絕緣膜102的疊層結(jié)構(gòu)同樣地形成。這里，通過(guò)在N2O氣體流動(dòng)中產(chǎn)生等離子體，在剝離膜402的表面上形成氧化鎢膜，然后通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為10nm至100nm的氮氧化硅膜及厚度為30nm至120nm的氧氮化硅膜。
薄膜晶體管404可以與實(shí)施方式2所示的薄膜晶體管225至227同樣地形成。源電極及漏電極406可以與實(shí)施方式2所示的布線234至239同樣地形成。
層間絕緣膜405及絕緣膜407可以通過(guò)涂敷并焙燒聚酰亞胺、丙烯或硅氧烷聚合物來(lái)形成。并且，也可以通過(guò)濺射法、等離子體CVD法、涂敷法、印刷法等用無(wú)機(jī)化合物以單層或疊層結(jié)構(gòu)來(lái)形成。作為無(wú)機(jī)化合物的典型例，有氧化硅、氮化硅、氧氮化硅。
接著，如圖9B所示，在導(dǎo)電膜408上形成導(dǎo)電膜411。這里，通過(guò)印刷法印刷含金微粒的組合物，在200℃的溫度下加熱30分鐘而燒成組合物，來(lái)形成導(dǎo)電膜411。
接著，如圖9C所示，形成覆蓋絕緣膜407及導(dǎo)電膜411端部的絕緣膜412。這里，用環(huán)氧樹(shù)脂形成覆蓋絕緣膜407及導(dǎo)電膜411端部的絕緣膜412。通過(guò)旋涂法涂敷環(huán)氧樹(shù)脂的組合物，在160℃的溫度下加熱30分鐘，然后去除覆蓋導(dǎo)電膜411的部分的絕緣膜，以使導(dǎo)電膜411露出，同時(shí)形成厚度為1μm至20μm，優(yōu)選為5μm至10μm的絕緣膜412。這里，將從絕緣膜403到絕緣膜412的疊層體作為元件形成層410。
接著，如圖9D所示，為了容易進(jìn)行之后的剝離工序，用激光束413照射絕緣膜403、405、407及412，以形成如圖9E所示的開(kāi)口部414。接著，在絕緣膜412上貼合粘貼件415。作為形成開(kāi)口部414而照射用的激光束，優(yōu)選使用具有絕緣膜403、405、407或412的吸收波長(zhǎng)的激光束。典型地，適當(dāng)?shù)剡x擇紫外區(qū)、可見(jiàn)區(qū)或紅外區(qū)的激光束進(jìn)行照射。
作為這種使激光束諧振的激光振蕩器，可以適當(dāng)?shù)厥褂门c實(shí)施方式1所示的激光振蕩器1301同樣的激光振蕩器。再有，在固體激光振蕩器中，以適當(dāng)使用基波至五次諧波為優(yōu)選。結(jié)果，絕緣膜403、405、407及412吸收激光束而熔化，從而形成開(kāi)口部。
再有，通過(guò)省略將激光束照射到絕緣膜403、405、407、以及412的工序，可以提高生產(chǎn)率。
接著，如圖10A所示，在形成于剝離膜402和絕緣膜403的界面的金屬氧化物膜中，通過(guò)物理方法剝離具有剝離膜的玻璃基板401及元件形成層的一部分421。物理方法是指力學(xué)方法或機(jī)械方法，并且是指改變某種力學(xué)能(機(jī)械能)的方法。物理方法典型地有施加機(jī)械力的方法(例如，利用人手或夾持工具剝離的處理，或者以滾軸為支點(diǎn)邊轉(zhuǎn)動(dòng)滾軸邊分離的處理)。
在本實(shí)施方式中使用在剝離膜和絕緣膜之間形成金屬氧化膜，并且在該金屬氧化膜中通過(guò)物理方法剝離元件形成層的一部分421，但是本發(fā)明不限于此。也可以使用如下方法，即，使用包含氫的非晶硅層作為剝離膜，在圖9E的工序之后，從玻璃基板一側(cè)照射激光束使得含于非晶硅膜的氫蒸發(fā)，以在玻璃基板和剝離膜之間剝離。
并且，在圖9E的工序之后，可以使用通過(guò)機(jī)械拋光去除玻璃基板的方法，或者通過(guò)使用溶解玻璃基板的溶液如HF等去除玻璃基板的方法。在此情況下，也可以不使用剝離膜。
并且，可以使用如下方法，即，在圖9E中，在將粘貼件415貼合到絕緣膜412之前，對(duì)開(kāi)口部414引入氟化鹵素氣體如NF3、BrF3、ClF3等，用氟化鹵素氣體蝕刻去除剝離膜的一部分，然后將粘貼件415貼合到絕緣膜412，來(lái)從玻璃基板剝離元件形成層的一部分421。
并且，可使用如下方法，即在圖9E中，在將粘貼件415貼合到絕緣膜412之前，對(duì)開(kāi)口部414引入如NF3、BrF3、ClF3等氟化鹵素氣體，用氟化鹵素氣體蝕刻去除剝離膜的一部分，然后將粘貼件415貼合到絕緣膜412，來(lái)通過(guò)物理方法從玻璃基板剝離元件形成層的一部分421。
接著，如圖10B所示，在元件形成層的一部分421的絕緣膜403上貼附柔性基板422。接著，從元件形成層的一部分421剝離粘貼件415。這里，作為柔性基板422使用通過(guò)鑄造法由聚苯胺形成的薄膜。
接著，如圖10C所示，將柔性基板422貼附到切割框架432的紫外薄板431上。由于紫外薄板431具有粘合性，因此柔性基板422被固定在紫外薄板431上柔性基板。此后，也可以對(duì)導(dǎo)電膜411照射激光束，提高導(dǎo)電膜411和導(dǎo)電膜408之間的密合性。
接著，如圖10D所示，在導(dǎo)電膜411上形成連接端子433。通過(guò)形成連接端子433，可以容易進(jìn)行與之后用作天線的導(dǎo)電膜的位置調(diào)整及粘接。
接著，如圖11A所示，將元件形成層的一部分421分割。這里，對(duì)元件形成層的一部分421及柔性基板422照射激光束434，如圖11B所示將元件形成層的一部分421分割成多個(gè)。作為激光束434，可以適當(dāng)?shù)剡x擇使用激光束413處所記載的激光束。這里，最好選擇絕緣膜403、405、407、412以及柔性基板422能夠吸收的激光束。再有，這里，雖然使用激光切斷法將元件形成層的一部分分割成多個(gè)，但是也可以代替該方法而適當(dāng)?shù)厥褂们懈罘?、劃片法等。其結(jié)果，被分割的元件形成層表示為薄膜集成電路442a、442b。
接著，如圖11C所示，對(duì)切割框架432的紫外薄板照射紫外光，以降低紫外薄板431的粘合力，然后利用擴(kuò)展框架444支撐紫外薄板431。此時(shí)，通過(guò)一邊拉伸紫外薄板431一邊用擴(kuò)展框架444支撐紫外薄板431，可以擴(kuò)大在薄膜集成電路442a、442b之間形成的槽441的寬度。再有，優(yōu)選將擴(kuò)大了的槽446的寬度設(shè)定為對(duì)應(yīng)于之后貼到薄膜集成電路442a、442b的天線襯底的大小。
接著，如圖12A所示，通過(guò)使用各向異性導(dǎo)電粘合劑455a、455b貼合具有用作天線的導(dǎo)電膜452a、452b的柔性基板456和薄膜集成電路442a、442b。再有，在具有用作天線的導(dǎo)電膜452a、452b的柔性基板456中設(shè)有開(kāi)口部，以使導(dǎo)電膜452a、452b的一部分露出。為此，邊調(diào)整柔性基板位置邊貼合，以使用作天線的導(dǎo)電膜452a、452b和薄膜集成電路442a、442b的連接端子通過(guò)各向異性導(dǎo)電粘合劑455a、455b所包含的導(dǎo)電微粒454a、454b連接。
這里，用作天線的導(dǎo)電膜452a和薄膜集成電路442a通過(guò)各向異性導(dǎo)電粘合劑455a中的導(dǎo)電微粒454a連接，用作天線的導(dǎo)電膜452b和薄膜集成電路442b由各向異性導(dǎo)電粘合劑455b中的導(dǎo)電微粒454b連接。
接著，如圖12B所示，在沒(méi)有形成用作天線的導(dǎo)電膜452a、452b和薄膜集成電路442a、442b的區(qū)域中分割柔性基板456、絕緣膜453。這里，通過(guò)對(duì)絕緣膜453及柔性基板456照射激光束461的激光切斷法進(jìn)行分割。
通過(guò)以上工序，如圖12C所示，可以制造能夠非接觸地傳送數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置462a、462b。
再有，在圖12A中，也可在用各向異性導(dǎo)電粘合劑455a、455b貼合具有用作天線的導(dǎo)電膜452a、452b的柔性基板456和薄膜集成電路442a、442b之后設(shè)置柔性基板463，以將柔性基板456和薄膜集成電路442a、442b密封，如圖12B所示，在沒(méi)有形成用作天線的導(dǎo)電膜452a、452b和薄膜集成電路442a、442b的區(qū)域中照射激光束461，來(lái)制造如圖12D所示的半導(dǎo)體裝置464。在此情況下，薄膜集成電路由經(jīng)分割的柔性基板456、463密封，因此可以抑制薄膜集成電路的劣化。
通過(guò)以上工序，可以以高成品率制造薄型且輕量的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置可以在制造工序中減少玻璃基板或玻璃基板上的層中產(chǎn)生裂縫。由此，可以以高成品率制造半導(dǎo)體裝置。
接著，參照?qǐng)D13說(shuō)明上述能夠非接觸地傳送數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置大致由天線部2001、電源部2002、邏輯部2003構(gòu)成。
天線部2001由用來(lái)接收外部信號(hào)并發(fā)送數(shù)據(jù)的天線2011構(gòu)成。并且，作為半導(dǎo)體裝置中的信號(hào)的傳送方式，可以使用電磁耦合方式、電磁感應(yīng)方式或微波方式等。實(shí)施者考慮使用用途來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇傳送方式即可，并可根據(jù)傳送方式設(shè)置最合適的天線。
電源部2002由整流電路2021、保持電容2022及恒壓電路2023構(gòu)成，所述整流電路2021利用由天線2011從外部接收的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生電源，所述保持電容2022保持所產(chǎn)生的電源。
邏輯部2003包括解調(diào)所接收的信號(hào)的解調(diào)電路2031；產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘產(chǎn)生/補(bǔ)償電路2032；各代碼識(shí)別及判定電路2033；根據(jù)接收信號(hào)產(chǎn)生用來(lái)從存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)的信號(hào)的存儲(chǔ)控制器2034；用來(lái)將經(jīng)編碼的信號(hào)轉(zhuǎn)換為接收信號(hào)的調(diào)制電路2035；將讀取的數(shù)據(jù)編碼的編碼電路2037；以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的掩模ROM 2038。再有，調(diào)制電路2035設(shè)有調(diào)制用電阻2036。
各代碼識(shí)別及判定電路2033識(shí)別并判定的代碼是幀結(jié)束信號(hào)(EOFend of frame)、幀起始信號(hào)(SOFstart of frame)、標(biāo)志、命令代碼、掩碼長(zhǎng)度(mask length)、掩碼值(mask value)等。并且，各代碼識(shí)別及判定電路2033也包括識(shí)別發(fā)送錯(cuò)誤的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRCcyclic redundancy check)功能。
接著，參照?qǐng)D14說(shuō)明上述能夠非接觸地傳送數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的用途。上述能夠非接觸地傳送數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的用途很廣，可以設(shè)置在如下物品上使用例如，紙幣、硬幣、有價(jià)證券類、不記名債券類、證書類(例如駕照或居住證等，參照?qǐng)D14A)、包裝用容器類(例如包裝紙或瓶等，參照?qǐng)D14C)、記錄媒體(例如DVD軟件或錄像帶等，參照?qǐng)D14B)、交通工具類(例如自行車等，參照?qǐng)D14D)、個(gè)人用品(例如鞋或眼鏡等)、食品類、植物類、動(dòng)物類、衣服類、生活用品類、電子設(shè)備等的商品、貨物的標(biāo)簽(參照?qǐng)D14E和14F)等的物品。電子設(shè)備是指液晶顯示裝置、EL顯示裝置、電視裝置(也簡(jiǎn)稱為電視、TV接收機(jī)、電視接收機(jī)等)以及便攜式電話等。
本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置9210通過(guò)安裝在印刷電路板上、貼附在表面上或?qū)⑵淝度雭?lái)固定在物品上。例如，若為書籍則將半導(dǎo)體裝置嵌入在紙中，若為由有機(jī)樹(shù)脂形成的包裝則嵌入在該有機(jī)樹(shù)脂中，如此固定在每一物品上。對(duì)于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置9210而言，由于實(shí)現(xiàn)了小型、薄型、輕量，所以在固定在物品上后不會(huì)有損該物品本身的設(shè)計(jì)質(zhì)量。并且，通過(guò)在紙幣、硬幣、有價(jià)證券類、無(wú)記名債券類、證書類等上設(shè)置本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置9210，就可提供認(rèn)證功能，并且可通過(guò)利用該認(rèn)證功能來(lái)防止偽造。并且，通過(guò)在包裝用容器類、記錄媒體、個(gè)人用品、食品類、衣服類、生活用品類、電子設(shè)備等上設(shè)置本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，可以使檢查系統(tǒng)等的系統(tǒng)更加有效。
(實(shí)施方式5) 作為具有上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備，可以舉出電視裝置(也簡(jiǎn)稱為電視、電視接收機(jī)等)、如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等影像拍攝裝置、便攜式電話裝置(也簡(jiǎn)稱為移動(dòng)電話機(jī)或手機(jī))、如PDA等便攜式信息終端、便攜式游戲機(jī)、計(jì)算機(jī)用顯示器、計(jì)算機(jī)、如汽車音頻設(shè)備等聲音再現(xiàn)裝置、如家用游戲機(jī)等設(shè)有記錄媒體的圖像再現(xiàn)裝置。參照?qǐng)D15說(shuō)明這些的具體例。
圖15A所示的便攜式信息終端包括主體9201、顯示部9202等。通過(guò)將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9202，可廉價(jià)地提供能夠高清晰顯示的便攜式信息終端。
圖15B所示的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)包括顯示部9701、顯示部9702等。通過(guò)將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9701，可廉價(jià)地提供能夠高清晰顯示的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)。
圖15C所示的便攜式終端包括主體9101、顯示部9102等。通過(guò)將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9102，可廉價(jià)地提供高可靠性的便攜式終端。
圖15D所示的便攜式電視裝置包括主體9301、顯示部9302等。通過(guò)將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9302，可廉價(jià)地提供能夠高清晰顯示的便攜式電視裝置。這種電視裝置可以廣泛應(yīng)用于各種裝置，如安裝到手機(jī)等便攜式終端的小型裝置、可以便攜的中型裝置及大型裝置(例如40英寸以上)。
圖15E所示的便攜式計(jì)算機(jī)包括主體9401、顯示部9402等。通過(guò)將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9402，可廉價(jià)地提供能夠高畫質(zhì)顯示的便攜式計(jì)算機(jī)。
圖15F所示的電視裝置包括主體9501、顯示部9502等。通過(guò)將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9502，可廉價(jià)地提供能夠高清晰顯示的電視裝置。
這里，參照?qǐng)D16說(shuō)明電視裝置的結(jié)構(gòu)。
圖16是表示電視裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。調(diào)諧器9511接收?qǐng)D像信號(hào)和音頻信號(hào)。圖像信號(hào)由如下電路進(jìn)行處理視頻檢測(cè)電路9512；將從視頻檢測(cè)電路9512輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為與紅色、綠色、藍(lán)色分別對(duì)應(yīng)的彩色信號(hào)的圖像信號(hào)處理電路9513；以及根據(jù)驅(qū)動(dòng)IC的輸入規(guī)格轉(zhuǎn)換該圖像信號(hào)的控制電路9514?？刂齐娐?514將信號(hào)分別輸出到顯示面板9515的掃描線驅(qū)動(dòng)電路9516和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路9517。在數(shù)字驅(qū)動(dòng)的情況下，也可以采用如下結(jié)構(gòu)在信號(hào)線一側(cè)設(shè)信號(hào)分割電路9518，并且將輸入數(shù)字信號(hào)分割成m個(gè)來(lái)供應(yīng)。
在由調(diào)諧器9511接收的信號(hào)中，音頻信號(hào)發(fā)送到音頻檢波電路9521，其輸出經(jīng)由音頻信號(hào)處理電路9522送到揚(yáng)聲器9523?？刂齐娐?524從輸入部9525接收接收站(接收頻率)和音量的控制信息，并且將信號(hào)發(fā)送到調(diào)諧器9511和音頻信號(hào)處理電路9522。
所述電視裝置通過(guò)包含顯示面板9515而構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)電視裝置的低耗電。并且，可以制造能夠高清晰顯示的電視裝置。
再有，本發(fā)明不局限于電視接收機(jī)，還適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的顯示器，特別是具有大面積顯示媒體，例如火車站、機(jī)場(chǎng)等的信息顯示板或者街道上的廣告顯示板等。
接著，作為裝有本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的一個(gè)方式，參照?qǐng)D17說(shuō)明移動(dòng)電話機(jī)。移動(dòng)電話機(jī)具有機(jī)殼2700、2706、顯示面板2701、外殼2702、印刷電路板2703、操作按鈕2704、電池2705(參照?qǐng)D17)。顯示面板2701可裝拆地組合到外殼2702中，且外殼2702嵌裝到印刷電路板2703上。外殼2702的形狀和大小根據(jù)其中組合了顯示面板2701的電子設(shè)備適當(dāng)改變。在印刷電路板2703上裝有多個(gè)半導(dǎo)體裝置的封裝件，且其中之一可使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。印刷電路板2703上安裝的多個(gè)半導(dǎo)體裝置具有控制器、中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、電源電路、音頻處理電路、發(fā)送/接收電路等的任何功能。
顯示面板2701通過(guò)連接薄膜2708連接到印刷電路板2703。上述的顯示面板2701、外殼2702、印刷電路板2703與操作按鈕2704和電池2705一起收納到機(jī)殼2700和2706的內(nèi)部。顯示面板2701所包含的像素區(qū)域2709設(shè)置成可通過(guò)設(shè)于機(jī)殼2700中的窗口觀看。
在顯示面板2701中，也可用TFT在玻璃基板上一體形成像素部和一部分外圍驅(qū)動(dòng)電路(多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中具有低工作頻率的驅(qū)動(dòng)電路)，并且在IC芯片上形成一部分外圍驅(qū)動(dòng)電路(多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中具有高工作頻率的驅(qū)動(dòng)電路)。也可以通過(guò)COG(Chip On Glass玻璃上芯片)方式將所述IC芯片安裝在顯示面板2701上?；蛘?，也可通過(guò)TAB(Tape Automated Bonding帶式自動(dòng)接合)方式或使用印刷電路板將所述IC芯片與玻璃基板連接。再有，圖18A示出一例顯示面板的結(jié)構(gòu)，其中在玻璃基板上一體形成一部分外圍驅(qū)動(dòng)電路和像素部，并通過(guò)COG等方式裝有形成了其他外圍驅(qū)動(dòng)電路的IC芯片。再有，圖18A的顯示面板包括玻璃基板3900、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路3901、像素部3902、掃描線驅(qū)動(dòng)電路3903、掃描線驅(qū)動(dòng)電路3904、FPC3905、IC芯片3906、IC芯片3907、密封基板3908、以及密封材3909。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)顯示裝置的低耗電，并且可以延長(zhǎng)移動(dòng)電話機(jī)的單次充電使用時(shí)間。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)電話機(jī)的低成本化。
并且，為了進(jìn)一步減少耗電，如圖18B所示，也可使用TFT在玻璃基板上形成像素部，在IC芯片上形成所有的外圍驅(qū)動(dòng)電路，并且通過(guò)COG(Chip On Glass玻璃上芯片)等方式將所述IC芯片安裝在顯示面板上。再有，圖18B的顯示面板包括玻璃基板3910、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路3911、像素部3912、掃描線驅(qū)動(dòng)電路3913、掃描線驅(qū)動(dòng)電路3914、FPC3915、IC芯片3916、IC芯片3917、密封基板3918以及密封材3919。
如上述那樣，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于小型、薄型、輕量，由于所述特征電子設(shè)備的機(jī)殼內(nèi)部的有限空間可得到有效利用。并且，可以減少成本，制造具有高可靠性半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
本申請(qǐng)基于2006年11月7日向日本專利局遞交的序列號(hào)為NO.2006-301810的日本專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合在本申請(qǐng)中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟
在玻璃基板上形成含有半導(dǎo)體膜的層，其中所述玻璃基板具有大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的熱膨脹率；
加熱所述含有半導(dǎo)體膜的層；以及
對(duì)所述含有半導(dǎo)體膜的層照射脈沖紫外激光束，以使所述半導(dǎo)體膜熔融并在與所述玻璃基板成水平的方向上生長(zhǎng)半導(dǎo)體膜的晶粒，所述脈沖紫外激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬，
其中，所述含有半導(dǎo)體膜的層具有-500N/m以上且+50N/m以下的總應(yīng)力。
2.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟
在玻璃基板上形成含有半導(dǎo)體膜的層，其中所述玻璃基板具有大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的熱膨脹率；
加熱所述含有半導(dǎo)體膜的層；以及
對(duì)所述含有半導(dǎo)體膜的層照射脈沖紫外激光束，以使所述半導(dǎo)體膜熔融并在與所述玻璃基板成水平的方向上生長(zhǎng)半導(dǎo)體膜的晶粒，所述脈沖紫外激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬，
其中，進(jìn)行所述加熱以使所述含有半導(dǎo)體膜的層具有-500N/m以上且+50N/m以下的總應(yīng)力。
3.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟
用等離子體CVD法在厚度為0.5mm以上且1.2mm以下的玻璃基板上順序地形成氮氧化硅膜、氧氮化硅膜及非晶半導(dǎo)體膜，所述氮氧化硅膜的厚度為40nm以上且60nm以下，所述氧氮化硅膜的厚度為80nm以上且120nm以下，所述非晶半導(dǎo)體膜的厚度為50nm以上且80nm以下；
在500℃以上且650℃以下加熱所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半導(dǎo)體膜；以及
對(duì)所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半導(dǎo)體膜照射脈沖紫外激光束，以使所述半導(dǎo)體膜熔融并在與所述玻璃基板成水平的方向上生長(zhǎng)半導(dǎo)體膜的晶粒，所述脈沖紫外激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬，
其中，所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半導(dǎo)體膜的總應(yīng)力為-500N/m以上且-16N/m以下。
4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括以下步驟
用等離子體CVD法在厚度為0.5mm以上且1.2mm以下的玻璃基板上順序地形成氮氧化硅膜、氧氮化硅膜及非晶半導(dǎo)體膜，所述氮氧化硅膜的厚度為40nm以上且60nm以下，所述氧氮化硅膜的厚度為80nm以上且120nm以下，所述非晶半導(dǎo)體膜的厚度為50nm以上且80nm以下；
在500℃以上且650℃以下加熱所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半導(dǎo)體膜；以及
對(duì)所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半導(dǎo)體膜照射脈沖紫外激光束，以使所述半導(dǎo)體膜熔融并在與所述玻璃基板成水平的方向上生長(zhǎng)半導(dǎo)體膜的晶粒，所述脈沖紫外激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬，
其中，進(jìn)行所述加熱以使所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半導(dǎo)體膜的總應(yīng)力為-500N/m以上且+28N/m以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述含有半導(dǎo)體膜的層通過(guò)在所述玻璃基板上順序地堆疊氧氮化硅膜和非晶硅膜而形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述含有半導(dǎo)體膜的層通過(guò)在所述玻璃基板上順序地堆疊氧氮化硅膜和非晶硅膜而形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述激光束的重復(fù)頻率為1Hz以上且小于10MHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述激光束的重復(fù)頻率為1Hz以上且小于10MHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述激光束的重復(fù)頻率為1Hz以上且小于10MHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述激光束的重復(fù)頻率為1Hz以上且小于10MHz。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述玻璃基板具有38×10-7/℃的熱膨脹率。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述玻璃基板具有31.8×10-7/℃的熱膨脹率。
全文摘要
在熱膨脹率為大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的玻璃基板上形成含有半導(dǎo)體膜的層并加熱該層。接著，對(duì)經(jīng)加熱的層照射脈沖振蕩的紫外激光束來(lái)形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜，所述激光束具有100μm以下的寬度、1∶500以上的寬長(zhǎng)比以及50μm以下的激光束輪廓的半峰全寬。經(jīng)上述加熱后，玻璃基板上形成的含有半導(dǎo)體膜的層的總應(yīng)力成為-500N/m以上且+50N/m以下。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101179012SQ20071018603
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者下村明久, 宮入秀和, 神保安弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所