CN101013666A - 半导体膜晶化方法、半导体器件制造方法及激光照射装置 - Google Patents

半导体膜晶化方法、半导体器件制造方法及激光照射装置 Download PDF

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Abstract

由第一激光束和第二激光束照射衬底上形成的半导体膜，其中第一激光束以一角度入射到该衬底底表面上，而第二激光束以与第一激光束的角度相反的角度入射到该衬底底表面上，并且第二激光束是由与振荡第一激光束的振荡器不同的振荡器振荡的；从而，半导体膜的一部分融化，并且半导体上融化的部分在第一激光束和第二激光束照射的位置移动的同时移动，并且基本上沿着相对于第一激光束或第二激光束倾斜的方向扫描。

Description

半导体膜晶化方法、半导体器件 制造方法及激光照射装置
技术领域
本发明涉及一种半导体膜晶化方法、半导体器件的制造方法和激光照射装置。具体地说，本发明涉及一种可以抑制已经晶化的半导体膜的质量产生平面内(in-plane)变化的半导体膜晶化方法、半导体器件的制造方法和激光照射装置。
背景技术
近年来，对通过用激光束照射半导体膜来晶化形成在玻璃衬底上的半导体膜(例如非晶半导体膜)的激光晶化方法展开了大量研究。
为了通过半导体膜的晶化来增加载流子的迁移率，执行半导体膜的晶化。晶化后的半导体膜例如用在薄膜晶体管(下面称为TFT)中。例如，在形成于玻璃衬底上的半导体膜晶化之后，可以通过形成用在像素中的TFT和用于驱动器电路的TFT，利用该半导体膜制造有源矩阵显示装置(例如液晶显示装置或有机EL显示装置)。
激光晶化方法之外的用于晶化半导体膜的方法包括热退火方法，其采用退火炉和快速热退火方法(RTA方法)。但是这些方法需要600°或更多的高温。为此，使用可以经受住高温处理的石英衬底就成为必要的事，而且导致制造成本增加。相比较而言，利用激光晶化方法可以将热量的吸收限制为只由半导体膜吸收，而且可以使半导体膜晶化而不会造成这种衬底温度的增加。因此，可用具有低耐热性的材料如玻璃或塑料制造衬底。结果可以使用能容易地大面积处理的廉价玻璃衬底，而且有源矩阵显示装置的生产率会大大增加。
现有技术中，已将使用作为脉冲式激光器的受激准分子激光器的方法用作激光晶化方法。由于受激准分子激光的波长位于紫外线范围中，因此该激光可以被硅有效吸收，并且热量可以选择性地施加给硅。在使用受激准分子激光器时，由光学系统将由激光振荡器发射的激光束，例如具有矩形横截面(例如面积为10mm×30mm的矩形横截面)的激光束，处理为具有线性横截面(例如，面积为几百微米乘以300mm的线性横截面)的激光束。然后，该线性处理后的激光束在针对半导体膜进行扫描的同时照射该半导体膜，由此按顺序晶化整个半导体膜。通过使射束点(beam spot)扫描的方向垂直于该射束点，提高了晶化效率。
相比较而言，近年来开发了用于制造具有晶体结晶粒度远大于通过受激准分子激光晶化的半导体膜的晶体的结晶粒度的半导体膜的技术，其中通过将CW激光或振荡频率(重复频率)为10MHz或更大的脉冲式激光处理为具有线性横截面的激光束，用线性射束点照射该半导体膜，以针对半导体膜进行扫描。当具有大结晶粒度晶体的半导体膜用于TFT的沟道区时，因为在该沟道方向上存在更少的晶界，所述针对载流子(电子或空穴)的能障降低。由此可以制造迁移率为几百cm2(V·s)的TFT。(例如参见专利文件1：日本公开专利申请2003-332236(第4段))
图37是用于说明使用由连续波激光器或模式锁定(mode-locked)激光器发射的激光束801来晶化形成在衬底800上的半导体膜802的第一传统晶化方法示例的图。在该示例中，激光束801在垂直于衬底800的方向上发射，并在沿着图中的A-B的方向上相对于衬底800进行扫描。激光束801的一部分穿过半导体膜802，被衬底800的下表面800a反射，并在半导体膜802上与入射激光束801发生干涉。由于衬底800的厚度随着位置而变化，激光束801的入射光和反射光根据位置而相互加强或削弱。由此，发生晶化半导体膜802特性的平面内变化。
图38是用于说明是用激光束801来晶化半导体膜802的第二传统晶化方法示例的图。在该示例中，激光束801倾斜(at adiagonal)照射衬底800。激光束801的倾斜方向是沿着激光束801的扫描方向A-B的方向。
在该示例中，尽管激光束801的入射光和反射光不发生干涉，但晶化条件根据激光束801的扫描方向会有所不同。也就是说，当激光束801相对于图中从B到A方向扫描时，半导体膜802先被反射光照射再被入射光照射。相反，当激光束801相对于图中从A到B方向扫描时，半导体膜802先被入射光照射再被反射光照射。由于激光束801的入射光和反射光的强度不同，在半导体膜802中就会存在两个分别在不同条件下晶化的区域。这两个区域中各个区域的特性互不相同。
发明内容
如上所述，采用使用连续波激光或模式锁定激光来晶化半导体膜的传统晶化方法，会发生晶化后的半导体膜特性的平面内变化。
考虑到诸如上述的情况，本发明的目的是提供一种半导体膜的晶化方法、半导体器件的制造方法和激光照射装置，其能够控制已被晶化的半导体膜的质量发生平面内变化。
为了解决上述问题，本发明的半导体膜晶化方法是这样一种方法，其中当由以一个角度入射到该衬底的底表面上的第一激光束和以与第一激光束入射到该衬底的底表面的角度相反的角度入射到该衬底的底表面上并由不同于第一激光束的振荡器振荡的第二激光束照射衬底上形成的半导体膜时，部分半导体膜融化，而且第一激光束和第二激光束的照射位置大致沿着第一或第二激光束倾斜的方向扫描，从而通过移动正在融化的那部分半导体膜来晶化该半导体膜。
根据该半导体晶化方法，由第一激光束和第二激光束倾斜地照射半导体膜。第二激光束的倾斜方向与第一激光束的倾斜方向相反，且在照射位置的移动方向上。由于这样，当第一激光束和第二激光束的照射位置来回移动时，不管是向外移动还是往回移动都按照反射光、入射光、然后反射光的顺序照射半导体膜。因此，对于向外移动和返回移动来说半导体膜的晶化条件大致相同。
此外，由于第一激光束和第二激光束分别以一定角度入射在衬底的底表面上，因此反射光和入射光不会重叠，不会产生相互干涉。因此，可以防止半导体膜的晶化条件由于反射光和入射光之间的干涉而发生变化。
此外，由于第一激光束和第二激光束分别由不同的振荡器振荡，因此可以抑制两个光束之间的干涉。
由此可以抑制晶化的半导体膜的特性发生平面内变化。要注意优选使用由振荡频率为10MHz或更大的脉冲式激光振荡器发射的激光束或由CW激光振荡器发射的激光束。
本发明的另一半导体膜晶化方法是这样一种方法，其中当由以一个角度入射到该衬底的底表面上的第一激光束和以与第一激光束的所述角度相反的角度入射到该衬底的底表面上并具有不同于第一激光束的光程长度的第二激光束照射衬底上形成的半导体膜时，部分半导体膜融化，而且第一激光束和第二激光束的照射位置沿着第一或第二激光束倾斜的方向扫描，从而通过移动正在融化的那部分半导体膜来晶化该半导体膜。
根据该半导体晶化方法，当第一激光束和第二激光束的照射位置来回移动时，不管是向外移动还是往回移动，都按照反射光、入射光、然后反射光的顺序照射半导体膜。因此，对于向外移动和返回移动两者来说，半导体膜的晶化条件大致相同。此外，第一激光束和第二激光束的反射光不会与入射光重叠，因此不会产生相互干涉。因此，可以防止半导体膜的晶化条件由于反射光和入射光之间的干涉而发生变化。
由于第一激光束和第二激光束的光程长度不同，因此可以抑制相互干涉。
由此可以抑制晶化的半导体膜的特性发生平面内变化。要注意优选通过用分束器分开由同一振荡器振荡的激光束来形成第一激光束和第二激光束。此外，优选第一激光束和第二激光束是由频率为10MHz或更大的脉冲式激光振荡器发射的激光束。
本发明的另一半导体膜晶化方法是这样一种方法，其中当通过以一个角度入射到该衬底的底表面上的第一激光束和以与第一激光束的所述角度相反的角度入射到该衬底的底表面上的第二激光束照射衬底上形成的半导体膜时，部分半导体膜融化，而且第一激光束和第二激光束的照射位置沿着第一或第二激光束倾斜的方向扫描，从而通过移动正在融化的那部分半导体膜来晶化该半导体膜。
根据该半导体晶化方法，当第一激光束和第二激光束的照射位置来回移动时，不管是向外移动还是往回移动，都按照反射光、入射光、然后反射光的顺序照射半导体膜。因此，对于向外移动和返回移动来说，半导体膜的晶化条件大致相同。此外，第一激光束和第二激光束的反射光不会与入射光重叠，因此不会产生相互干涉。因此，可以防止半导体膜的晶化条件由于反射光和入射光之间的干涉而发生变化。由此可以抑制晶化的半导体膜的特性发生平面内变化。
对于上述每种半导体膜晶化方法，优选使第一和第二激光束的射束点强度基本上相同，并且使第一和第二激光束在半导体膜上相交。此外，优选第一和第二激光束的射束点长而且细，并沿着基本上垂直于扫描方向的方向延伸。第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于半导体膜，而第二激光束相对于该平面以与第一激光束的所述角度相反的第二角度入射到半导体膜上。此外，还优选第一激光束的倾斜角的绝对值等于第二激光束的倾斜角的绝对值。
本发明的半导体器件的制造方法包括以下步骤：在衬底上形成半导体膜；通过一种方法晶化半导体膜，在该方法中当由以一个角度入射到该衬底的底表面上的第一激光束和以与第一激光束入射到该衬底的底表面的角度相反的角度入射到该衬底的底表面上并由不同于第一激光束的振荡器振荡的第二激光束照射衬底上形成的半导体膜时，部分半导体膜融化，而且第一激光束和第二激光束的照射位置大致沿着第一或第二激光束倾斜的方向扫描，从而通过移动正在融化的那部分半导体膜来晶化该半导体膜；以及移除所选择的一部分半导体膜以便将该半导体膜形成为岛形。
根据这种半导体器件制造方法，由于抑制了晶化半导体膜的平面内变化，因此抑制了岛形半导体膜的质量发生变化。
本发明的半导体器件的另一种制造方法包括以下步骤：在衬底上形成半导体膜；通过一种方法晶化半导体膜，在该方法中当由以一个角度入射到该衬底的底表面上的第一激光束和以与第一激光束的所述角度相反的角度入射到该衬底的底表面上并具有不同于第一激光束的(光传播的)光程长度的第二激光束照射衬底上形成的半导体膜时，部分半导体膜融化，而且第一激光束和第二激光束的照射位置沿着第一或第二激光束倾斜的方向扫描，从而通过移动正在融化的那部分半导体膜来晶化该半导体膜；以及移除所选择的一部分半导体膜以便将该半导体膜形成为岛形。
本发明的半导体器件的另一种制造方法包括以下步骤：在衬底上形成半导体膜；通过一种方法晶化半导体膜，在该方法中当由以一个角度入射到该衬底的底表面上的第一激光束和以与第一激光束的所述角度相反的角度入射到该衬底的底表面上的第二激光束照射衬底上形成的半导体膜时，部分半导体膜融化，而且第一激光束和第二激光束的照射位置沿着第一或第二激光束倾斜的方向扫描，从而通过移动正在融化的那部分半导体膜来晶化该半导体膜；以及移除选择的一部分半导体膜以便将该半导体膜形成为岛形。
可以用该岛形半导体膜形成例如薄膜晶体管的源极、沟道区和漏极。
本发明的一种激光照射装置包括：第一振荡器，用于振荡第一激光束；第二振荡器，用于振荡第二激光束；光学系统，用于照射形成在衬底上的半导体膜，其中该半导体膜由相对于衬底的底表面倾斜的第一激光束和以与第一激光束入射在衬底底表面上的角度相反的角度相对于衬底的底表面倾斜的第二激光束来照射；以及移动机构，用于沿着第一激光束和第二激光束的倾斜方向移动该衬底和该光学系统的相对位置。
本发明的另一种激光照射装置包括：振荡器，用于振荡激光束；分束器，用于将激光束分为第一激光束和第二激光束；光学系统，用于照射形成在衬底上的半导体膜，其中该半导体膜由相对于衬底的底表面倾斜的第一激光束和在沿着长度不等于第一激光束的光程传播之后以与第一激光束入射在衬底底表面上的角度相反的角度入射在衬底底表面上的第二激光束来照射；以及移动机构，用于沿着第一激光束和第二激光束的倾斜方向移动该衬底和该光学系统的相对位置。
本发明的另一种激光照射装置包括：振荡器，用于振荡激光束；分束器，用于将激光束分为第一激光束和第二激光束；光学系统，用于照射形成在衬底上的半导体膜，其中形成在衬底上的半导体膜由相对于衬底的底表面倾斜的第一激光束和在与第一激光束的方向相反的方向上相对于衬底的底表面倾斜的第二激光束来照射；以及移动机构，用于沿着第一激光束和第二激光束的倾斜方向移动该衬底和该光学系统的相对位置。
在上述各激光照射装置中，光学系统包括：柱面透镜，第一和第二激光束可以在保持两个光束之间的距离不变的同时进入该柱面透镜，然后在经过该柱面透镜之后照射半导体膜。
根据如上所述的本发明，可以抑制晶化半导体膜的特性发生平面内变化。此外，还可以抑制使用该半导体膜的岛形半导体层的质量发生变化。
附图说明
在附图中：
图1是用于说明涉及实施方式1的半导体膜的晶化方法的图。
图2是用于说明涉及实施方式2的半导体膜的晶化方法的图。
图3A至3D是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图4A至4D是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图5A和5B是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图6A至6C是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图7A至7B是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图8A和8B是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图9A和9B是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图10A和10B是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图11A和11B是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图12是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图13A至13C是用于说明涉及实施例1的半导体器件和发光器件的制造方法的图。
图14是示出涉及实施例2的发光器件的像素部分的顶视图。
图15是图14的电路图。
图16A至16E是分别示出涉及实施例3的电子器件的透视图。
图17A至17C是用于说明涉及实施例4的半导体器件的制造方法的图。
图18A和18B是用于说明涉及实施例4的半导体器件的制造方法的图。
图19A和19B是用于说明涉及实施例4的半导体器件的制造方法的图。
图20A和20B是用于说明涉及实施例4的半导体器件的制造方法的图。
图21A和21B是用于说明涉及实施例4的半导体器件的制造方法的图。
图22A和22B是用于说明涉及实施例4的半导体器件的制造方法的图。
图23A至23C是用于说明涉及实施例5的半导体器件的制造方法的图。
图24A和24B是用于说明涉及实施例5的半导体器件的制造方法的图。
图25A和25B是用于说明涉及实施例5的半导体器件的制造方法的图。
图26是用于说明涉及实施例5的半导体器件的制造方法的图。
图27是用于说明涉及实施例6的半导体器件的图。
图28A至28E是用于说明涉及实施例7的半导体器件的图。
图29A和29B是用于说明涉及实施例8的半导体器件的图。
图30A至30D是用于说明涉及实施例8的半导体器件的制造方法的图。
图31A至31C是用于说明涉及实施例8的半导体器件的制造方法的图。
图32A至32C是用于说明涉及实施例8的半导体器件的图。
图33是用于说明涉及实施例9的电子器件的图。
图34A和34B是用于说明涉及实施例9的电子器件的图。
图35A和35B是用于说明涉及实施例9的电子器件的图。
图36是用于说明包含在涉及实施例9的电子器件中的液晶面板的图。
图37是用于示出涉及第一传统示例的半导体器件晶化方法的图。
图38是用于示出涉及第二传统示例的半导体器件晶化方法的图。
具体实施方式
实施方式1
图1是用于说明涉及本发明实施方式1的半导体膜晶化方法的图。该实施方式是一种通过使用激光照射装置融化和晶化半导体膜506的方法。在衬底510上形成半导体膜506。激光照射装置在图中A-B方向上来回移动衬底510，从而移动激光束相对于半导体膜506的照射位置。
半导体膜506例如是一种非晶或微晶半导体膜(例如非晶硅膜或多晶硅膜)。衬底510例如是玻璃衬底、石英衬底、由诸如氧化铝的绝缘体形成的衬底、具有足以耐受后加工处理温度的耐热性的塑料衬底、硅衬底或金属盘。此外，衬底510可以是具有绝缘膜(如形成在诸如不锈钢衬底的金属衬底表面上或半导体衬底表面上的氧化硅或氮化硅膜)的衬底。此外，在将塑料衬底用于衬底510时，优选使用具有相对高的玻璃转变点的塑料，如PC(聚碳酸酯)、PES(聚醚砜)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等等。要注意可以在半导体膜506和衬底510之间放置用作基础的绝缘膜。
由第一振荡器501振荡的第一激光束503和由第二振荡器502振荡的第二激光束504在各自经过处理以具有线性横截面之后对半导体膜506进行照射。第一振荡器501和第二振荡器502具有相同的结构，第一激光束503和第二激光束504具有相同的输出。
在此，“线性形状”不是严格指“线”；在此“线性形状”是指具有大纵横比的矩形或长方形(oblong shape)。例如，纵横比大于或等于2(优选大于或等于10且小于或等于10000)的形状被视为线性形状；但是该线性形状仍然可以被视为矩形。线性射束点具有例如长度大于或等于5μm且小于或等于15μm的短轴以及长度大于或等于500μm且小于或等于1000μm的长轴。
第一激光束503和第二激光束504是CW激光束或振荡频率(重复频率)为10MHz或更大的脉冲波激光束(例如模式锁定(mode-locked)激光束，下面称为模式锁定激光束)。当第一激光束503和第二激光束504是脉冲激光束时，将脉冲激光束的振荡频率设置为使得在通过用该脉冲激光束照射而融化了半导体膜506之后、在已融化部分凝固之前发射下一个脉冲的下限值。如果如上所述执行该过程，则被激光束照射的区域可以保持在融化状态下。
对于连续波激光器的例子，可考虑以下任何一种：诸如Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器等等的气体激光器；诸如YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、紫翠玉激光器、Ti：蓝宝石激光器、Y2O3激光器等的固体激光器；诸如氦镉激光器等的金属蒸汽激光器。对于固体激光器，存在激光器晶体是多晶体的陶瓷激光器，例如可用于本发明的Y2O3激光器或YAG激光器。模式锁定激光器的例子包括YVO4激光器、钛蓝宝石激光器和YAG激光器。此外，还可以使用盘形激光器。在使用盘形激光器时，由于激光器介质的形状是盘形状，因此该激光器具有令人满意的冷却效率的特性；换句话说，该激光器具有高能量效率和高激光质量的特性。
此外，第一激光束503和第二激光束504可以由第一振荡器501和第二振荡器502在TEM00模式下振荡。在这种情况下，对于被照射的半导体膜506的表面，可以提高线性射束点能量的均匀性。但是，按照其它模式振荡的激光束(例如以二次谐波振荡的激光束)也可用作第一激光束503和第二激光束504。
在由第一振荡器501振荡了第一激光束503之后，第一激光束503被镜面509和V形镜面507反射，然后入射到柱面透镜505上。在由第二振荡器502振荡了第二激光束504之后，第二激光束504被镜面508和V形镜面507反射，然后入射到柱面透镜505上。在光程长度被镜面507改变之后，第一激光束503和第二激光束504变成相互平行，并保持两个激光束之间使两者都可以进入柱面透镜505的距离。
由柱面透镜505处理第一激光束503和第二激光束504，从而具有线性横截面，并倾斜入射到衬底510的底表面上。此时，优选第一激光束503和第二激光束504发射为使得在半导体膜506上相交，但是如果半导体膜506的相同部分将在下面描述的用于晶化半导体膜506的步骤中融化，则这两个激光束可以在相互隔离的同时照射半导体膜。
第一激光束503和第二激光束504的倾斜方向在沿着衬底510的移动方向的方向(沿着图中A-B的方向)上，第二激光束504的倾斜方向与第一激光束503的倾斜方向相反。优选第一激光束503相对于衬底510底表面的倾斜角的绝对值等于第二激光束504相对于衬底510底表面的倾斜角的绝对值。此外，还优选第一激光束503和第二激光束504的射束点强度大致相等。
此外，对于第一激光束503和第二激光束504来说，从振荡器到激光束入射到半导体膜506的位置的光程长度大致相等，但由于这两个激光束是由不同的振荡器振荡的，因此当这两个激光束在半导体膜506上相交时这两个激光束的相位是不同的。由此抑制了当第一激光束503和第二激光束504在半导体膜506上相交时这两个激光束之间的相互干涉。
照射半导体膜506的第一激光束503和第二激光束504被半导体膜506吸收。部分激光束入射到衬底510上，然后被衬底510的底表面510a反射。由于第一激光束503和第二激光束504中每一个都相对于衬底510的底表面510a倾斜地定向，所以反射光和入射光不重叠，并且不会发生相互干涉。
在半导体膜506晶化之后，激光照射装置沿着该图的A-B方向(即沿着第一激光束503和第二激光束504的倾斜方向)移动安装了衬底510的台架(未在图中示出)。半导体膜506上被第一激光束503和第二激光束504照射的部分融化，已融化部分在衬底510沿着图中A-B方向移动的时候没有中断的连续移动。由于这样，固态-液态界面连续移动，而且半导体膜506被晶化。这些晶粒在第一激光束503和第二激光束504的扫描方向上延伸，也就是说，在沿着图中A-B的方向上延伸。
为了晶化半导体膜506的整个表面，需要重复以下移动：在激光照射装置将衬底510从图中的A移动到B之后，衬底510在与图中A-B方向正交的方向上移动，然后再从图中的B移动到A。在实施方式1中，第二激光束504的倾斜方向与第一激光束503的倾斜方向相反，并位于沿着衬底510移动方向的方向上(在沿着图中A-B方向的方向上)。由于这样，当衬底510从图中的A移动到B或从图中的B移动到A时，都由反射光、入射光和反射光按照此顺序照射半导体膜506。由此，半导体膜506的晶化条件大致相等，而与衬底510的移动方向无关。具体地说，当第一激光束503的倾斜角的绝对值等于第二激光束504的倾斜角时，半导体膜506的晶化条件变得更为均匀。
此外，如上所述，由于第一激光束503和第二激光束504中每一个相对于衬底510的底表面倾斜地定向，反射光和入射光不会重叠，不会发生相互干涉。由此可以抑制由于反射光和入射光之间的相互干涉而产生的半导体膜506的晶化条件变化。
因此，按照本实施方式，可以抑制晶化半导体膜的质量发生平面内变化。
要注意在本实施方式中，可以通过以偶数单位(例如两个)增加另外的激光发射源来增加用于照射半导体膜506的激光束。在这种情况下，所增加的激光束定向为在与第一激光束503和第二激光束504相同的方向上倾斜；在与第一激光束503相同的方向上发射一组增加的激光束(例如增加的激光束之一)，在与第二激光束504相同的方向上发射另一组增加的激光束(例如剩下的增加的激光束)。在增加了两个激光发射源时，所增加的激光束的倾斜角优选彼此相等。
实施方式2
图2是用于说明涉及本发明实施方式2的半导体膜晶化方法的图。本实施方式2与实施方式1相同，除了激光照射装置具有一个振荡器，并由该振荡器520振荡的模式锁定激光520a被分束器521分为两个光束，产生第一激光束503和第二激光束504；以及直到第一激光束503和第二激光束504入射到柱面透镜505上的光学系统。模式锁定激光束520a的具体例子与实施方式1中给出的模式锁定激光的例子相同。下文中，与实施方式1相同的结构用相同的附图标记表示，并因此省略对这些结构的说明。
第一激光束503和第二激光束504直到该光束入射到柱面透镜505位置处的光程长度彼此不同。具体地说，第一激光束503在通过分束器521之后直接入射到柱面透镜505上，而第二激光束在通过分束器521并被镜面522、镜面523、镜面524每一个反射之后入射到柱面透镜505上。第一激光束503的光程长度和第二激光束504的光程长度之差例如大于或等于1cm并小于或等于30m。
由于这样，在每个光束入射到柱面透镜505上时第一激光束503的脉冲定时(pulse timing)和第二激光束504的脉冲定时之间存在延迟。因此，可以抑制当第一激光束503和第二激光束504在半导体膜506上相交时这两个激光束之间的相互干涉。
与实施方式1类似，当衬底510从图中的A移动到B或从图中的B移动到A时，由反射光、入射光和反射光按照此顺序照射半导体膜506。由此，半导体膜506的晶化条件相等，而与衬底510的移动方向无关。
此外，与实施方式1一样，由于第一激光束503和第二激光束504中的每一个相对于衬底510的底表面倾斜地定向，所以反射光和入射光不会重叠，也不会发生相互干涉。由此，可以抑制由于反射光和入射光之间的相互干涉而产生的半导体膜506的晶化条件变化。
此外，在该实施方式2中，也可以抑制晶化半导体膜的特性产生平面内变化。要注意在本实施方式中，振荡器520振荡的激光束可以是CW激光束；但是光程长度的差异应当是相干长度或更大。CW激光器的具体例子与实施方式1给出的相同。
此外，在实施方式1和2中，可以使光学系统沿着图中的A-B方向移动，也就是说，沿着第一激光束503和第二激光束504倾斜的方向，由此，第一激光束503和第二激光束504的照射位置相对于半导体膜506移动。
此外，无须用第一激光束503或第二激光束504照射半导体膜506上不要求高结晶度的部分。可替换地，可以在不产生高结晶度的条件下，如增加第一激光束503和第二激光束504的扫描速度的条件下，照射该不要求高结晶度的部分。
[实施例1]
参照图3A至3D、图4A至4D、图5A和5B、图6A至6C、图7A和7B、图8A和8B、图9A和9B、图10A和10B、图11A和11B、图12和图13A至13C说明半导体器件和使用实施例1的半导体器件的发光器件的制造方法的一种模式。
首先，在衬底100上形成绝缘层101a之后，形成绝缘层101b以层叠在绝缘层101a上。优选这样形成绝缘层101a，使得防止杂质从衬底100扩散，优选使用例如氮化硅、包含氧的氮化硅等形成绝缘层101a。此外，形成优选绝缘层101b，作为降低了该层和在稍后步骤中形成的半导体膜之间的应力差的层，并优选使用例如氧化硅、包含微量氮的氮化硅等形成绝缘层101b。对于形成绝缘层101a和101b的方法没有什么特殊限制，而且可使用等离子CVD方法、低压CVD方法、溅射方法、PVD方法等中任一种形成绝缘层101a和101b。此外，对于衬底100也没有什么特殊限制，而且除了具有诸如玻璃或石英的绝缘材料的衬底之外，还可以使用提供了绝缘层的硅衬底、不锈钢衬底等，或者可以使用具有柔性的塑料衬底，如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚乙烯萘烷)等等之一。此外，当使用诸如用杂质含量很低的石英制成的衬底时，不必形成绝缘层101a和101b(图3A)。
接着，在绝缘层101b上形成用作TFT(薄膜晶体管)的有源层(半导体层106a至106c(参照图5A))。优选将用作晶体管有源层的半导体层形成为晶体半导体层。下面将说明晶体半导体层的制造方法。
首先，在绝缘层101b上形成包括硅、硅锗等的半导体的非晶半导体层102a。优选非晶半导体层102a的厚度为40到80nm。用于形成绝缘层101a和绝缘层101b的同一膜形成装置可用于连续地形成绝缘层101a、绝缘层101b和非晶半导体层102a，也就是说，非晶半导体层102a可以在形成绝缘层101a和绝缘层101b之后、在同一膜形成装置中接着形成，而不会将绝缘层101a和绝缘层101b暴露在空气中。如果如上所述实施这些步骤，可以防止空气中的杂质被结合到绝缘层101b中。
接着，用促进晶化的金属元素103对非晶半导体层102a的表面掺杂。促进晶化的金属元素包括铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)和金(Au)，任何一种都可以使用。在这些元素中，可以使用一种或多种，用于由该金属元素或该金属元素的硅化物形成薄膜的方法，如溅射方法、PVD方法、低压CVD方法、等离子CVD方法、汽相淀积方法等，或者诸如应用包含金属元素的溶液的方法的方法可用于对非晶半导体膜102掺杂金属元素。可替换地，可以在非晶半导体膜102上形成掩模，并且选择性地增加金属元素。
此外，优选在掺杂金属元素103时在非晶半导体层102a上形成氧化物薄膜。例如在非晶半导体膜102a的表面上形成1到10nm的氧化物薄膜之后，促进晶化的金属元素103可以保持在氧化物膜上。对用于形成该氧化物膜的方法没有什么特殊限制，该氧化物膜可以通过用具有氧化性的溶液如臭氧水或过氧化氢溶液处理非晶半导体层102a的表面的方法，或者通过以紫外线照射氧气气氛中的氧来产生臭氧的方法形成。此外，对用于保持促进晶化的金属元素的方法没有什么特殊限制，可以通过用含有促进晶化的金属元素的溶液处理氧化物膜表面而将该金属元素结合到氧化物膜中，或者通过使用溅射方法等在氧化物膜上形成包含促进晶化的金属元素的层或簇，来保持促进晶化的金属元素。对于包含促进晶化的金属元素的溶液，可以使用金属盐溶液，如镍醋酸溶液(图3B)。
随后，通过快速热退火(RTA)方法或通过使用退火炉等的热处理来晶化半导体层102a，并形成包含非晶成分和晶体成分的晶体半导体层102b。RTA方法可以是通过照射光来加热的灯方法或通过高温气体来加热的气体方法的RTA方法。优选在充满低反应性气体的气氛，如在充满氮气体或惰性气体的气氛下，下执行热处理。此外，在使用RTA方法时，优选热处理温度是600到800℃并且热处理时间是3分钟到9分钟。在利用退火炉执行热处理时，优选热处理温度是500到600℃并且热处理时间是3小时到6小时。此外，当大量氢包含在非晶半导体层102a中时，优选在通过350到500℃的温度下的热处理从非晶半导体层102a中挤出氢从而使氢浓度小于或等于1×1020个原子/cm3之后，执行用于晶化的热处理。
随后，通过实施方式1和实施方式2中描述的方法再次晶化该气氛中的晶体半导体层102b，并形成晶体半导体层102c(图3D)。具体地说，分别使第一激光束和第二激光束倾斜，照射晶体半导体层102b并相交。第一和第二激光束相对于形成了晶体半导体层102b的衬底100移动，从而扫描衬底100。由于这样，晶体半导体层102c的晶粒沿着扫描方向连续增大。此外，抑制了晶体半导体层102c的平面内变化。而且，下面描述的TFT的沟道方向变成与晶粒连续增长的方向大致相同。
接着，当在晶体半导体层102c上形成包含诸如硅或硅锗的半导体以及诸如氩(Ar)的惰性气体的非晶半导体层104a之后，执行热处理(图4A)。在此，优选晶体半导体层102c和非晶半导体层104a之间提供1到10nm的氧化物薄膜105。该氧化物膜105可以是通过先前的激光束照射晶体半导体层102c而形成的氧化物膜，或者是通过在用激光束照射晶体半导体层102c的表面之后用臭氧水等处理该表面而形成的氧化物膜。此外，对用于形成非晶半导体层104a的方法没有什么特殊限制，可以使用等离子CVD方法、低压CVD方法、溅射方法、PVD方法等。此外，优选非晶半导体层104a的厚度从20到40nm。而且，当用RTA方法进行热处理时，优选热处理温度是600到800℃，并且热处理时间是3分钟到9分钟。当用退火炉执行热处理时，优选热处理温度是500到600℃，并且热处理时间是3小时到6小时。
通过加热处理将包含在晶体半导体层102c中的促进晶化的金属元素从晶体半导体层102c吸收到非晶半导体层104a(在执行吸收之后晶体层102c称为晶体层102d)。此外，通过将促进晶化的金属元素吸收到非晶半导体层104a，非晶半导体层104a变成包含晶体成分的半导体层104b(图4B)。
在执行了吸收之后，通过蚀刻选择性地移除半导体层104b。对用于蚀刻半导体层104b的方法没有什么特殊限制，可以用比氧化物膜105高的选择比执行蚀刻，具体地说用四甲基氢氧化胺(TMAH)或诸如胆碱溶液的溶液执行蚀刻。通过这种方式，氧化物膜105用作停止器，以防止晶体半导体层102d在蚀刻半导体膜104b时被蚀刻。当在半导体层104b的表面上形成氧化物膜如天然氧化物膜时，优选预先用包含氢氟酸的溶液移除该氧化物层，然后执行对半导体层104b的蚀刻。在移除了半导体层104b之后，用包含氟化物等的溶液移除氧化物膜105(图4C)。
通过上述步骤，可以获得具有极低平均表面粗糙度的晶体半导体层102d(图4D)。要注意即使半导体层中没有掺杂促进晶化的金属元素，也可以执行半导体层的晶化。在这种情况下，由于晶化后的半导体层中不包含金属元素，因此不需要执行有关吸收的步骤。
此外，晶体半导体层102c可以通过省略用于形成晶体半导体层102b的热处理以及使用实施方式1或实施方式2中描述的用于晶化非晶半导体层102a的方法来形成。此外，可以省略掺杂金属元素103的步骤和吸收该金属元素103的步骤。
接着，将晶体半导体层102d处理为期望的形状，并形成岛形的半导体层106a到106c(图5A)。对用于处理晶体半导体层102d的方法没有什么特殊限制，可以使用例如在晶体半导体层102d上形成抗蚀剂掩模然后通过蚀刻移除不必要的部分的方法。此外，对用于形成抗蚀剂掩模的方法没有什么特殊限制，除了光刻法之外，还可以使用在象喷墨打印方法中那样控制墨滴释放的定时和位置的同时绘制出期望形状的掩模的方法。此外，对蚀刻方法没有什么特殊限制，可以使用干蚀刻方法或湿蚀刻方法执行蚀刻。
此外，为了控制TFT的阈值电压，可以向半导体层106a至106c掺入杂质。对所使用的杂质没有什么特殊限制，可以采用赋予n型导电性的杂质，如磷或砷，或者可以使用赋予p型导电性的杂质，如硼。此外，对掺入杂质以控制阈值电压的定时没有什么特殊限制，而且在形成晶体半导体层102d之后而在形成半导体层106a到106c之前添加杂质，或者可以在形成半导体层106a到106c之后而在形成栅极绝缘层107的随后步骤之前添加杂质。此外，该步骤中的杂质可以添加给整个半导体层106a到106c(或整个晶体半导体层102d)，或使用抗蚀剂以掩蔽一部分来添加杂质，从而使该杂质添加到该部分。
随后，形成栅极绝缘层107以覆盖半导体层106a到106c(图5B)。对用于形成栅极绝缘层107的方法没有什么特殊限制，可以使用诸如等离子CVD方法、低压CVD方法、溅射方法、PVD方法等的膜形成方法来形成栅极绝缘层107。此外，可以通过氧化每个半导体层106a至106c的表面来形成栅极绝缘层107。此外，可以使用氧化硅、氮化硅、包含氮的氧化硅、包含氧的氮化硅等来形成栅极绝缘层107。此外，栅极绝缘层107可以是单层的，也可以是由不同材料层叠为多层而构成的层。
随后，在栅极绝缘层107上形成栅电极111a至111d和电容电极111e(参见图6B)。对形成栅电极的结构或方法没有什么特殊限制；但是下面参照图5B、6A和6B描述本发明采用的形成第一导电层和栅电极111a至111d以及由第一导电层和第二导电层层叠的层组成的电容电极111e的方法。
首先，在栅极绝缘层107上形成第一导电层108，然后在第一导电层108上形成第二导电层109(图5B)。优选第一导电层108和第二导电层109分别用不同的导电材料形成。优选第一导电层108由对栅极绝缘层107具有良好粘附的导电材料形成，并且优选使用例如氮化钛、氮化钽、钛、钽等形成第一导电层108。此外，优选第二导电层109由具有低电阻率的导电材料形成，而且优选使用例如钨(W)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、包含这些金属之一作为主要成分的合金、金属化合物等来形成第二导电层109。对于该合金而言，可以是铝和硅合金、铝和钕合金等。此外，对于该金属化合物而言，可以是氮化钨等。对用于形成第一导电层108和第二导电层109的方法没有什么特殊限制，可以使用溅射方法、汽相淀积方法等。
随后，在第二导电层109上形成掩模135a、掩模135b、掩模135c、掩模135d和掩模135e。然后对第一导电层108和第二导电层109进行蚀刻，并且分别这样形成第一导电层108a、第一导电层108b、第一导电层108c、第一导电层108d、第一导电层108e、第二导电层109a、第二导电层109b、第二导电层109c、第二导电层109d、第二导电层109e，使得每个导电层的侧壁相对于每个导电层的水平表面倾斜(图6A)。
随后，保留掩模135a至135e，按选择蚀刻第二导电层109a至109e，并形成第二导电层110a、第二导电层110b、第二导电层110c、第二导电层110d、第二导电层110e(图6B)。此时，优选这样在高度各向异性的条件下蚀刻和处理第二导电层110a至110e，使得每个导电层的侧壁垂直于每个导电层的水平表面。按照这种方式，移除了第二导电层109a至109e的侧壁的倾斜部分。按照这种方式，分别在第一导电层108a至108e中每一个上设置第二导电层110a至110e，其中每一个的宽度要分别比各第一导电层108a至108e的宽度短，由此可以形成分别由第一导电层108a至108e之一和第二导电层110a至110e之一的组合构成的栅电极111a至111d以及电容电极111e。
此外，在掩模135a至135e分别形成为期望形状之后，可以通过灰化使这些掩模变得更薄。可利用这种掩模形成具有更微小形状的电极，并因此可以获得具有短沟道长度的TFT。可以通过制造具有短沟道长度的TFT获得高速运作的电路。
接着，用栅电极111a至111d和电容电极111e作掩模，添加赋予n型导电性的杂质元素，形成第一n型杂质区112a、第一n型杂质区112b和第一n型杂质区112c。对赋予n型导电性的杂质没有什么特殊限制，可以使用磷、砷等。在形成第一n型杂质区112a至112c之后，移除掩模135a至135e(图6C)。
在移除了掩模135a至135e之后，形成用于覆盖半导体层106a的掩模136a和用于覆盖半导体层106c的掩模136b。用赋予n型导电性的杂质元素对掩模136a和掩模136b、用作掩模的第一导电层108b和第二导电层110b、第二半导体层106b进一步掺杂，由此在与第一导电层108b重叠的区域形成第二n型杂质区113a，在不与第一导电层108b或第二导电层110b重叠的区域形成第三n型杂质区114a(图7A)。按照这种方式形成的第三n型杂质区114a用作TFT的源极或漏极，或具有将TFT与电容器连接的功能。具有与第三n型杂质区114a相同的导电类型但浓度低于第三n型杂质区114a的第二n型杂质区113a形成在用作源极或漏极的第三n型杂质区114a和与栅电极111b重叠的沟道形成区115a之间，由此可以获得对热载流子恶化具有良好阻抗的n沟道TFT 152。此外，被第二n型杂质区113a夹在中间的区域用作沟道形成区115a。
此外，如图13A至13C所示，第一n型杂质区112d的不与栅电极重叠的部分可以被掩模136c覆盖。如果如上所述执行该过程，具有与第三n型杂质区114b和114c相同的导电类型但浓度低于第三n型杂质区114b和114c的第二n型杂质区113b形成在各自用作源极或漏极的第三n型杂质区114b、114c和与栅电极111f、111g重叠的沟道形成区115b、115c之间。通过这种方式，可以获得能降低泄漏电流的n沟道TFT 155。要注意TFT 155的栅电极111f和栅电极111g相互电连接，从而在相同的定时向这两个栅电极施加相同的电压。也就是说，TFT 155是具有两个沟道形成区115b和115c的双栅极TFT。
随后，如图7B所示，在移除了掩模136a和136b之后，形成用于覆盖半导体层106b的掩模137。接着，用掩模137和第二半导体层110a、110c至110e作掩模，用赋予p型导电性的杂质元素对半导体层106a、106c掺杂，在不与第一导电层108a、108c至108e重叠的区域形成第二p型杂质区117a、117b、117c，同时在与第一导电层108a、108c至108e中每一个导电层重叠的区域形成第一p型杂质区116a、116b。按照这种方式提供的第二p型杂质区117a、117b、117c成为TFT的源极或漏极，或具有将TFT与电容器连接的功能。
以这种方式，可以获得p沟道TFT 151、153以及电容器154(参照图8A)。要注意被TFT 151的第一p型杂质区116a夹在中间的区域用作沟道形成区118a。此外，TFT 153的栅电极111c和栅电极111d相互电连接，使得在相同的定时向这两个栅电极施加相同的电压，使TFT 153成为具有两个沟道形成区118b和118c的双栅极TFT。此外，对于添加赋予p型导电性的杂质元素的步骤，为了添加浓度高于包含在事先形成的第一n型杂质区112a和112c中的杂质元素的赋予p型导电性的杂质元素，消除n型导电性。
接着，移除掩模137。按如上所述执行该过程，可以制造包括用于像素部分161的TFT 153和电容器154以及用于驱动电路部分162的TFT 151、152的半导体器件(图8A)。除了像素部分161和驱动电路部分162，该半导体器件还具有端子部分163，其在下面描述的用于输入外部信号的步骤中形成。此外，对TFT的结构没有什么特殊限制，例如，TFT可以是多栅极TFT，其具有半导体层被夹在两个栅电极之间的结构；或者TFT还可以是单漏极TFT，其中用作源极或漏极的杂质区与沟道形成区相邻(在该杂质区和沟道形成区之间不包括浓度低于用作源极或漏极的杂质区的区域)。
TFT 151和152的沟道形成区118a和115a以及TFT 153的沟道形成区118b、118c中每一个的沟道方向都设置在与晶体半导体层的晶粒延伸的方向大致相同的方向上。为此，很难包括沟道形成区115a、118a、118b、118c中每一个沟道形成区的晶粒界面，并且针对载流子如电子或空穴的能障变低。因此，TFT 151、152、153的迁移率变成例如几百cm2/(V·s)。此外，由于可以抑制晶体半导体层的平面内变化，因此可以抑制TFT的特性发生变化。
随后，按顺序形成第一层间绝缘层119a、119b、119c以覆盖TFT 151、152、153和电容器154(图8B)。第一层间绝缘层119a可以用诸如氧化硅或氮化硅的绝缘体形成。在此，在氧化硅和氮化硅中可以分别包含氮和氧。此外，除了由诸如氧化硅或氮化硅等无机绝缘体形成之外，第一层间绝缘层119a可以用从诸如丙烯或聚酰亚胺的有机绝缘体中选择的一种或两种或更多种的化合物、包括用基于硅氧烷的材料作为开始材料而形成的Si-O-Si组合的绝缘膜等等来形成。硅氧烷的骨架结构可以用硅(Si)和氧(O)的组合形成。取代基是至少包含氢的有机基团(例如丙烯基或芳香簇烃)。取代基可以是氟基。可替换地，至少包含氢的有机基团和氟基可以用作取代基。第一层间绝缘膜的材料相同。
此外，对用于形成第一层间绝缘层119a、119b、119c的方法没有什么特殊限制，可以用等离子CVD方法、低压CVD方法、溅射方法、PVD方法等作为形成第一层间绝缘层119a、119b、119c的方法。此外，本实施例的第一层间绝缘层是多层的，由119a、119b、119c三层层叠而成；但是对于第一层间绝缘层的叠层的数量没有什么特殊限制，第一层间绝缘层可以是单层的或具有两个或更多个层的多层。
此外，优选第一层间绝缘层119a、119b、119c中至少一个是包含氢的绝缘层。对于包含氢的绝缘层，给出了由用等离子CVD方法采用SiH4气体、NH3气体、N2O气体或H2气体作为源气体而形成的氮化硅构成的层。除了氢之外，在如上所述形成的氮化硅中也可以包含氧。第一层间绝缘层119a、119b、119c中至少一个是包含氢的绝缘层，由此可以进行用于终止包含在半导体膜106a至106c的自由键的氢化作用，其中氢包含在该绝缘层中。因此，不需要在例如炉内的充入氢气的气氛中执行氢化作用，从而氢化作用变得简单易行。此外，当用包含氢的氮化硅作第一层间绝缘层时，优选由氧化硅或包含氮的氧化硅形成的层夹在由包含氢的氮化硅形成的层和TFT之间。当就像本实施例那样，第一层间绝缘层由119a、119b、119c三层构成时，优选第一层间绝缘层119a由氧化硅或包含氮的氧化硅形成，第一层间绝缘层119b由包含氢的氮化硅形成(可能还包括氧)，第一层间绝缘层119c由氧化硅或包含氮的氧化硅形成。如果从发光元件发射并通过第一层间绝缘层119a、119b、119c的光出射到例如外部，则第一层间绝缘层119a、119b、119c可以用于光程长度调整，以调整所发射的光的光程长度。
此外，在第一层间绝缘层119a、119b、119c中任何一个形成之前或在形成之后，优选执行用于激活先前掺入的、赋予n型或p型导电性的杂质元素的处理。对使用的处理方法没有什么特殊限制，该处理可以利用退火炉或使用RTA方法或激光照射来执行。
接着，在第一层间绝缘层119a、119b、119c中形成到达半导体层106a至106c的开口。此外，在形成覆盖该开口和层间绝缘层119c的导电层之后，将该导电层处理为期望的形状，在像素部分161中形成布线120f和120g，在驱动电路部分162中形成布线120b至120e，在端子部分163中形成布线120a(图9A)。
对用于形成该开口的方法没有什么特殊限制，并且在利用抗蚀剂等在层间绝缘层119c上形成掩模之后，可以通过蚀刻第一层间绝缘层119a、119b、119c形成该开口。对这里用于蚀刻的方法没有什么特殊限制，可以使用湿蚀刻方法或干蚀刻方法。
此外，导电层可以是单层或多层，但优选至少一层是由具有高导电性的金属如铝或铜形成，或者由合金如铝和钕等的合金形成。在此，铝可以包含硅。此外，当导电层是多层时，优选提供为将由具有高导电性的金属形成的层夹在中间而形成的、诸如氮化钛或氮化钽的金属氮化物的层。而且，形成为用作连接器以电连接在另一层中形成的布线或电极的导电层包括在布线120a至120g中。
随后，形成第二层间绝缘层121以覆盖布线120a至120g(图9B)。第二层间绝缘层121可以由诸如氧化硅或氮化硅的绝缘体形成。在此，氧化硅和氮化硅各自可以分别包含氮和氧。此外，除了由诸如氧化硅、氮化硅等无机绝缘体形成之外，第二层间绝缘层121可以用从诸如丙烯或聚酰亚胺、硅氧烷等有机绝缘体中选择的一种或两种或更多种的化合物形成。此外，对用于形成第二层间绝缘层121的方法没有什么特殊限制，第二层间绝缘层121可以用诸如等离子CVD方法、低压CVD方法、溅射方法、PVD方法等膜形成方法形成。此外，本实施例中的第二层间绝缘层121是单层的，但第二层间绝缘层121不限于单层，可以使具有两层或多层的多个层。
随后，提供穿过第二层间绝缘层121并到达布线120f的开口，选择性地蚀刻第二层间绝缘层121以暴露布线120a。当在第二层间绝缘层121上形成由抗蚀剂等形成的掩模之后，可以通过湿蚀刻方法或干蚀刻方法等执行蚀刻。
接着，在第二层间绝缘层121上形成发光元件的电极122(图10A)。对用于形成发光元件的电极122的材料没有什么特殊限制，发光元件的电极122可以由诸如氧化铟锡、氧化铟锌或氧化锌的氧化物半导体或诸如铝、金或铂的导体形成。对用于形成发光元件的电极122的方法没有什么特殊限制，例如，当在第二层间绝缘层121上形成的、用氧化物半导体或导体形成的层上形成由抗蚀剂等形成的掩模之后，对利用氧化物半导体或导体形成的层进行蚀刻，并将该层处理为期望的形状。
随后，形成绝缘层123以覆盖发光元件的电极端122(图10B)。绝缘层123可以由诸如氧化硅、氮化硅等无机绝缘体、诸如丙烯、聚酰亚胺、抗蚀剂等有机绝缘体或硅氧烷等形成，并且优选可使用上述列出的光敏树脂如光敏丙烯、光敏聚酰亚胺或抗蚀剂来形成绝缘层123。通过利用光刻法，可以将使用光敏树脂的绝缘层123形成为期望的形状，即具有圆形边缘的形状；由此可以减小发光元件的变差。此外，由于在布线120a上没有形成绝缘层123，因此布线120a保持被暴露。
随后，在发光元件的电极122和绝缘层123上形成发光层124(图11A)。发光层124可以由有机材料或无机材料中任何一种形成，或者也可以由有机材料和无机材料一起形成。此外，发光层124可以是单层，或者也可以是由包含呈现出期望波长的光的材料(发光材料)的层以及空穴传输层、电子传输层、空穴注入层、电子注入层等构成的多层。此外，当发光层是多层时，在发光器件的电极122上设置了由具有高导电性的有机材料如PEDOT等形成的层、混合了具有高空穴传输性能的材料和相对于上述材料具有电子接受特性的材料的层、或者混合了具有高电子传输性能的材料和相对于上述材料具有高电子施与特性的材料的层中任一个之后，优选形成其它层，如包含发光材料的层、空穴传输层、电子传输层等。由于即使由具有高导电性的有机材料如PEDOT(聚乙烯二氧噻吩(polyethylenedioxythiophene))等形成的层、混合了具有高空穴传输性能的材料和相对于上述材料具有电子接受特性的材料的层、或者混合了具有高电子传输性能的材料和相对于上述材料具有高电子施与特性的材料的层很厚，也难以增加发光元件的驱动电压，因此降低了发光器件的电极122表面的不平，并且可以防止发光器件的电极之间的短路。此外，发光材料可以通过荧光或磷光而发射光。
此外，可以这样形成发光层124，使得对每种颜色都存在不同的发光元件，或者可以这样形成发光层124，使得在整个一层上呈现相同的发光颜色。当呈现相同的发光颜色时，发光层124可以与滤色器等组合，以使从发光器件向外发射的光对每个像素有不同的颜色。
随后，在发光层124上形成发光元件的电极125(图11A)。对用于形成发光元件的电极125的材料没有什么特殊限制，可以由诸如氧化铟锡、氧化铟锌或氧化锌的氧化物半导体或诸如铝、金或铂的导体形成发光元件的电极125。优选发光元件的电极122或发光元件的电极125中至少一个由诸如氧化铟锡、氧化铟锌或氧化锌等透明导体形成，从而可以传送从发光层124发射的光。
随后，利用密封剂127将衬底100和衬底126彼此附接，从而将先前形成的TFT和发光元件封装起来。如图12所示，可以在衬底126上设置光屏蔽层131和滤色器132。此外，由衬底100和衬底126密封的内部部分128可以用惰性气体如氮气或氩气填充，或者用树脂材料等填充。在用于填充该内部部分128的树脂材料中可以包含干燥剂。
随后，使用导电粘合剂129来连接FPC(柔性印刷电路)130或布线120a(图11B和图12)。
如果执行上述过程，则可以制造发光器件。如上所述，该发光器件的TFT的沟道方向与晶体半导体层102c的晶粒延伸的方向大致相同。由于这样，TFT的迁移率增加。此外，由于可以抑制晶体半导体层102c的平面内变化，因此也可以抑制TFT的特性发生变化。
因此，改善了发光器件的响应特性，并且可以抑制发光质量发生平面内变化。此外，在本实施例中描述了形成发光器件的方法；但是如果适当改变用于形成发光元件的电极122的步骤之后的步骤和电路配置，则还可以制造液晶装置等。
[实施例2]
下面参照图14的顶视图描述由实施例1中描述的制造方法制造的发光器件的像素部分的一种模式。
沿着图14的虚线A-A’的横截面对应于图10B中像素部分161的横截面视图。在图14中，未示出覆盖发光元件的电极122的末端部分的绝缘层123；但实际上提供了该绝缘层。如图14所示，半导体层211a与包括用作栅电极和电容器电极的区域的第一导电层212a重叠，并且提供了对应于图10B中TFT 153的TFT 201和对应于电容器154的电容器202。
第一导电层212a通过第二导电层213与发光元件的电极207(对应于图10B的发光元件的电极122)连接。此外，栅极线204形成在与第一导电层212a相同的层中。此外，提供源极线205和电流供应线206，从而与栅极线204相交。源极线205与包括半导体层211b和第三导电层212b中每一个的TFT 203的源极连接。要注意第三导电层212b与栅极线204和第一导电层212a位于相同的层中，并与栅极线204连接。
此外，栅极线204的部分提供为用作TFT 203的栅电极。电流供应线206与半导体层211a连接，从而在TFT 201接通时向发光元件提供电流。要注意在该实施例中，与半导体层211b和第一导电层212a之间的连接情况一样，组件也可以通过另一导电层(在该实施例中是第四导电层214)相互电连接。此外，在本实施例中，用作电容器202电极的第一导电层212a的那一部分具有不平的锯齿形状。通过将该部分形成为这种形状，容易在电容器202中积累电荷。
TFT 201和203、电容器202、栅极线204、源极线205和电流供应线206如图15所示连接，该图是电路图。要注意发光元件208包括图14的发光元件的电极207。发光元件208是二极管类型的元件。当与发光元件208串联连接的TFT 201在本实施例中是p沟道TFT时，该发光元件的电极207用作阳极。另一方面，当TFT 201是n沟道TFT时，发光元件208的电极207用作阴极。
在本发明的发光器件的像素部分，以矩阵形式提供通过图15所示的电路驱动的多个发光元件。用于驱动发光元件的电路不限于图15所示的电路，例如还可以使用具有提供了擦除TFT的配置的电路等，该擦除TFT擦除线和擦除操作以强制性地擦除输入信号。
[实施例3]
在该实施例中，参照图16A至16E说明利用实施例1或2所述结构的电子器件。
如图16A所示的电视包括主体8001、显示部分8002等。显示部分8002具有在实施例1或2所述的显示装置。在该显示装置中，抑制了用于驱动像素的TFT的特性变化。因此可以提供一种抑制了显示变化的电视。
图16B所示的信息终端装置包括主体8101、显示部分8102等。显示部分8102具有实施例1或2所述的显示装置。在该显示装置中，抑制了用于驱动像素的TFT的特性变化。因此，可以提供一种抑制了显示变化的信息终端装置。
图16C所示的摄像机包括主体8201、显示部分8202等。显示部分8202具有实施例1或2所述的显示装置。在该显示装置中，抑制了用于驱动像素的TFT的特性变化。因此，可以提供一种抑制了显示变化的摄像机。
图16D所示的电话包括主体8301、显示部分8302等。显示部分8302具有实施例1或2所述的显示装置。在该显示装置中，抑制了用于驱动像素的TFT的特性变化。因此，可以提供一种抑制了显示变化的电话。
图16E所示的便携式电视包括主体8401、显示部分8402等。显示部分8402具有实施例1或2所述的显示装置。在该显示装置中，抑制了用于驱动像素的TFT的特性变化。因此，可以提供一种抑制了显示变化的便携式电视。此外，本发明的发光器件可以广泛应用于各种电视，如集成在诸如蜂窝电话手持机的便携式终端中的小型电视、便携式的中等尺寸电视和大尺寸电视(例如具有40英寸或更大尺寸的电视)。
要注意实施例3中的电子器件不限于图16A至16E所示的电子器件，并且可以包括各种电子器件，其包括在显示部分等中具有TFT的显示装置。
[实施例4]
下面参照图17A至17C、图18A和18B、图19A和19B、图20A和20B、图21A和21B的横截面视图以及图22A和22B的顶视图描述用于制造实施例4的半导体器件的方法。
首先，在衬底50的一个表面上形成绝缘层51(参见图17A)。接着在该绝缘层51上形成剥离层52。然后在剥离层52上形成绝缘层53。
衬底50是具有绝缘表面的衬底，而且例如是玻璃衬底、塑料衬底、石英衬底等。作为衬底50，优选使用玻璃衬底或塑料衬底。这是因为可以容易地制造侧面长度为1米或更大和/或具有诸如正方形的期望形状的玻璃衬底或塑料衬底。因此，当使用具有正方形形状并具有长度为1米或更大的侧面的玻璃衬底或塑料衬底时，可以大大提高生产率。这较使用具有直径最大为30厘米的圆形形状的硅衬底情况而言是很大的优势。
绝缘层51和53通过汽相淀积方法(CVD方法)、溅射方法等利用硅的氧化物或氮化物、包含氮的硅的氧化物、包含氧的硅的氮化物等形成。绝缘层51防止杂质元素从衬底50进入上面的层中。但是，如果不需要就不必形成绝缘层51。
剥离层52通过溅射方法等形成为单层或多层，包含从钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、硅(Si)等中选择的元素或包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料。要注意包含硅的层可以具有非晶、微晶或多晶结构中的任一种。
当剥离层52具有单层结构时，优选可以形成包含以下任一种的层：钨、钼、钨和钼的混合物、钨的氧化物、钨的氧氮化物、钨的氮化物氧化物、钼的氧化物、钼的氧氮化物、钼的氮化物氧化物、钨和钼的混合物的氧化物、钨和钼的混合物的氧氮化物、钨和钼的混合物的氮化物氧化物。
当剥离层52具有多层结构时，优选可以形成包含钨、钼、钨和钼的混合物中任一种的层作为第一层。作为第二层，优选可以形成包含钨的氧化物、钼的氧化物、钨和钼的混合物的氧化物、钨的氧氮化物、钼的氧氮化物、钨和钼的混合物的氧氮化物中任一种的层。在这种情况下，可以通过对第一层的表面执行等离子处理或氮/氧等离子处理来形成第二层。
当形成钨和钨的氧化物的多层结构作为剥离层52时，可以首先形成包含钨的层作为剥离层52，然后在该层上形成包含硅的氧化物的层作为绝缘层53，从而在包含钨的层和包含硅的氧化物的层之间的界面上形成包含钨的氧化物的层。同样的情况可应用于形成包含钨的氮化物、钨的氧氮化物或钨的氮化物氧化物等的层的情况；在形成包含钨的层之后，可以在该层之上形成包含硅的氮化物的层、包含氧的氮化硅层、或包含氮的氧化硅层。
随后，在绝缘层53上形成多个TFT 54。每个TFT 54包括岛形的半导体层90、栅极绝缘层(也简称为绝缘层)55、第一导电层91、作为栅极的第二导电层92(也称为栅电极)。半导体层90包括用作源极或漏极的杂质区93和94，以及沟道形成区95。杂质区93和94掺入了赋予n型导电性的杂质元素(如磷(P)或砷(As))或赋予p型导电性的杂质元素(如硼(B))。杂质区94是LDD(轻掺杂漏极)区。
岛形半导体层90通过类似于例如用于形成实施例1的岛形半导体层106a至106c的方法来形成。因此，岛形半导体层90中的晶粒在沟道方向上生长，而且几乎没有晶粒界面包含在沟道形成区95中，这降低了针对诸如电子和空穴的载流子的能障。因此，TFT 54的迁移率变成例如几百cm2/(V·s)。此外，抑制了半导体层90的变化，并且可以抑制TFT 54的特性发生变化。
多个TFT 54中每一个都可以是顶部栅极结构或底部栅极结构，在顶部栅极结构中，栅极绝缘层55设置在半导体层90之上，第一导电层91设置在栅极绝缘层55之上，第二导电层92设置在第一导电层91之上；在底部栅极结构中，栅极绝缘层55设置在第二导电层92之上，半导体层90设置在栅极绝缘层55之上。此外，所述多个TFT 54中的一个或多个中的每一个可以是多栅极TFT，其中设置了两个或更多个栅电极以及两个或更多个沟道形成区。
尽管在此只有多个TFT 54形成在衬底50上，本发明不限于该结构。可以根据半导体器件的应用适当地调整设置在衬底50上的元件。例如，在形成具有在不接触的情况下发送和接收数据的功能的半导体器件的情况下，可以在衬底50上只形成多个TFT或多个TFT和用作天线的导电层。此外，在形成具有存储数据的功能的半导体器件的情况下，可以在衬底50上形成多个TFT和存储元件(例如晶体管或存储晶体管)。此外，在形成具有用于控制电路、产生信号等功能的半导体器件(例如CPU或信号产生电路)的情况下，可以在衬底50上形成TFT。此外，如果需要，还可以形成其它元件，如电阻器或电容器。
然后，在多个TFT 54上形成绝缘层56和57。该绝缘层56和57通过汽相淀积方法、溅射方法、SOG(玻璃上旋涂(Spin OnGlass))方法、墨滴释放方法(如喷墨方法)等，利用硅的氧化物、硅的氮化物、聚酰亚胺、丙烯酸(acrylic)、包含利用含有基于硅氧烷的材料作为开始材料形成的Si-O-Si键的绝缘膜(下面称为基于硅氧烷的绝缘膜)、唑树脂等形成。唑树脂是例如光敏聚苯并唑。唑树脂的相对介电常数(约为2.9)低于聚酰亚胺等的相对介电常数(约为3.2到3.4)，可用于抑制寄生电容的产生和执行高速操作。
在上述结构中，在该多个TFT 54上形成两个绝缘层(绝缘层56和57)；但是，本发明不限于此。对设置在该多个TFT 54上的绝缘层个数没有什么特殊限制。
然后，在栅极绝缘层55和绝缘层56、57中形成开口，并且形成分别与该多个TFT 54中每一个的源极(也称为源极区或源电极)或漏极(也称为漏极区或漏电极)连接的导电层59至64(参见图17A)。导电层59至64设置在同一层中。此外，每个导电层59至64都是源极或漏极布线。从外部提供的信号通过导电层59至64供应给该多个TFT 54。
通过溅射方法等，导电层59至64形成为以下元素的单层或多层：从钛、钨、铬、铝、钽、镍、锆、铪、钒、铱、铌、铅、铂、钼、钴、铑等中选择的元素；包含该元素作为其主要成分的合金；或者包含该元素作为其主要成份的氧化物或氮化物的化合物材料。作为多层结构导电层59至64的例子，有钛、铝和钛的三层结构，钛、氮化钛、铝、钛、氮化钛的五层结构，钛、氮化钛、掺入硅的铝、钛、氮化钛的五层结构等。
接着在导电层59上形成导电层66(参考图17B)。通过丝网印刷方法、墨滴释放方法等形成包含金、银或铜的层作为导电层66。优选地，可以使用包含银的细颗粒的糊剂(一种混合了银的细颗粒和树脂的材料)通过丝网印刷方法形成导电层66。这是因为使用丝网印刷方法可以减少制造时间和装置成本。此外，使用银是因为其阻抗很低。
然后，用可以融化导电层66和59之一或两者的激光束执行激光束照射。尽管在执行激光束照射之前导电层66和59部分地相互接触，但是可以通过激光束照射增加导电层66和59相互接触部分的尺寸。因此，可以获得导电层66和59之间更为可靠的电连接；因此可提高可靠性。作为在此使用的激光束，如果根据所使用的介质来分类，有气体激光器、液体激光器和固态激光器；如果根据振荡特性来分类，有自由电子激光器、半导体激光器、X射线激光器；然而，任何激光器都可用在本发明中。优选地，使用气体激光器或固态激光器，更为有利地，使用固态激光器。此外，可以使用连续波激光束或脉冲激光束。
接着，在绝缘层57和导电层59至64上有选择地形成绝缘层68(图17C)。绝缘层68具有开口69。导电层66通过开口69暴露。
要注意开口69优选具有不使导电层66的表面完全暴露的形状，而是具有使导电层66的表面部分暴露的形状。具体地说，开口69优选具有使导电层66的中心部分暴露的形状。这是为了在后面的步骤中准确地实施转移。如果开口69形成为使导电层66的一整个表面暴露，则可能形成既未提供导电层66又未提供绝缘层68的区域。在后面的转移步骤中，通过绝缘层68和衬底88之间的粘附来执行转移；因此，当存在既未提供导电层66又未提供绝缘层68的区域时，在某些情况下不能准确地实行转移。然而，在上述步骤中，选择性地设置绝缘层68，使得暴露导电层66的中心部分。因此不存在既未提供导电层66又未提供绝缘层68的区域；从而可以准确地执行转移。
绝缘层68用绝缘树脂形成，如厚度为5到200μm优选为15到35μm的环氧树脂、丙烯酸树脂或聚酰亚胺树脂。此外，绝缘层68通过丝网印刷方法、墨滴释放方法等均匀地形成。优选地，使用丝网印刷方法。这是因为使用丝网印刷方法可以减少制造时间和装置成本。然后，在需要时执行热处理。
接着，形成开口71使得暴露至少一部分剥离层52(参照图18A)。为了使处理时间较短，优选通过激光束照射来执行该步骤。用激光束照射衬底50、绝缘层51、剥离层52、绝缘层53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57、68。绝缘层68的表面首先被激光束照射。形成开口71以暴露至少一部分剥离层52。因此，开口71至少设置在栅极绝缘层55和绝缘层56、57、58中。图中示出的该结构是激光束直到绝缘层51的情况，并且将绝缘层51和53、栅极绝缘层55和绝缘层56、57、68分段。注意，激光束可以直到衬底50。
在上述用激光束照射的步骤中，使用烧蚀处理。在烧蚀处理中，利用了在被激光束照射的部分中(也就是已经吸收了激光束的部分中)的分子键被切断、光分解和蒸发的现象。换句话说，在绝缘层51、剥离层52、绝缘层53、栅极绝缘层55和绝缘层56、57、68的特定部分中的分子键被激光束照射切断、光分解和蒸发，由此形成开口71。
此外，作为激光器，优选使用波长为150到380nm的固态激光器，其处于紫外线范围。更为优选地，使用波长为150到380nm的Nd:YVO4激光器。这是因为对于波长为150到380nm的Nd:YVO4激光器来说，与其它谐波的激光器发射的光相比，该光很容易被衬底吸收，而且可以进行烧蚀处理。此外，处理过的部分的外围不会受到影响，而且可处理性很好。
接着，在绝缘层68上设置衬底88(参照图18B)。衬底88是绝缘层72和粘附层83层叠起来的热剥离衬底。粘附层83是通过热处理减小其粘附性的层，这是例如由使用在加热时热塑性粘合剂的软化的材料形成的层、由混合了通过加热膨胀的微胶囊或发泡剂的材料形成的层、由其中对热硬化性树脂给予热溶性或热分解属性的材料形成的层、或利用由于湿气的渗透造成的界面强度退化或吸收水的树脂因劣化而导致的膨胀的层。
接着，利用衬底88，从衬底50分离出包含多个TFT 54的叠层(参照图19A)。包含多个TFT 54的叠层与衬底50的分离或者在剥离层52内部进行，或者在剥离层52与绝缘层53之间的界面处进行。该图中示出的结构是所述分离在剥离层52与绝缘层53之间的界面处进行的情况。以这种方式，分离步骤可以很容易地在短时间内利用衬底88来进行。要注意以下任何一种都可用作从衬底50中分离出该叠层的方法：(A)通过施加压力将该叠层与衬底物理分离的方法；(B)用蚀刻材料移除剥离层52的方法；(C)用蚀刻材料部分地移除剥离层52然后物理剥离的方法。
接着，在绝缘层53的表面上设置衬底89，通过执行热处理将包括多个TFT 54的叠层与衬底88分离(参考图19B)。衬底89是其中层叠了绝缘层73和粘附层84的衬底。粘附层84是通过热处理增加粘附强度的层，其对应于包含热塑性树脂的层。热塑性树脂对应于例如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
如上所述，由于通过热处理降低了位于衬底88表面上的粘附层83的粘附强度，因此通过该热处理降低了衬底88和绝缘层68之间的粘附性；由此将包括多个TFT 54的叠层与衬底88分离开。同时，通过热处理固化位于衬底89表面上的粘附层84(热塑性树脂)；由此增加了绝缘层53和衬底89的一个表面之间的粘附性。以这种方式，将叠层与衬底88分离的步骤和将该叠层设置在衬底89上的步骤可以利用具有不同特性的粘附层的两个衬底88和89同时执行。由此可以缩短制造时间。
接着，必要时又用激光束照射导电层66。这是为了改善导电层59和导电层66之间可能由于上述分离步骤而导致的缺陷电连接。因此如果没有需要，可以不执行激光束照射的步骤。
接着，这样形成端子12，使其与导电层66接触(参照图20A)。作为端子12，通过丝网印刷方法、墨滴释放方法等形成包含金、银或铜的层。优选地，可以通过丝网印刷方法利用包含银的细颗粒的糊剂(混合了银的细颗粒和树脂的材料)形成。这是因为使用丝网印刷方法可以减少制造时间并且装置的成本较低。此外，银具有低阻抗。接着在需要时执行热处理。
接着，对衬底89、绝缘层53、栅极绝缘层55和绝缘层56、57、68执行激光束照射，从而形成开口76(参照图20B)。要注意可以省略形成开口76的步骤。
接着，制备具有用作天线的导电层19的衬底20(参照图21A)。用作天线的导电层具有电容器86(参照图22A和22B)。用作天线的导电层19和电容器86中每一个都通过丝网印刷方法、墨滴释放方法等来形成。图21A示出用作天线的导电层19。树脂层14是在粘合剂中提供导电细颗粒10的材料，这也称为ACP(各向异性导电糊剂)。树脂层14通过丝网印刷方法、墨滴释放方法等均匀形成。
接着，利用树脂层14将衬底89和20相互附接(参照图21A和22B)。然后，如果需要，将绝缘层68和树脂层14相互附接。此时，加压处理、热处理或者这两个处理都是用倒装晶片接合器、芯片焊接机、ACF(各向异性导电膜)接合器、压力接合器等执行的。
此外，还可以在包括多个TFT 54的叠层表面上设置其它衬底(参照图21B)。具体地说，可以在衬底89或衬底20的表面上或者既在衬底89的表面上又在衬底20的表面上设置新衬底。在该图示出的结构中，在衬底89的表面上设置衬底81，在衬底20的表面上设置衬底82。通过提供衬底81和82，可以进一步改善其强度。包括多个TFT 54的叠层通过融化衬底81和82的各表面上的层而与衬底81和82密封在一起，或者通过热处理与衬底81和82的各表面上的粘附层密封在一起。此外，如果需要还执行加压处理。
尽管在该实施例中包括多个TFT 54的叠层与衬底50分离(参照图19A)，本发明不限于该模式；例如，可以在形成导电层59至64之后使衬底50变薄(参照图17A)，如下所述。
为了使衬底50变薄，利用研磨装置(例如研磨机)研磨衬底50上没有形成该多个TFT 54的表面。优选地，研磨衬底50使其具有100μm或更小的厚度。接着，利用抛光装置(例如抛光垫或诸如氧化铈等的抛光粉)抛光衬底50上没有形成多个TFT 54的已研磨表面。优选地，抛光衬底50使其具有50μm或更小的厚度，更为优选的是20μm或更小，更优选的是5μm或更小。要注意为了使衬底50变薄，优选执行研磨、抛光或两者都进行。此外，在执行研磨步骤和抛光步骤之前，必要时可以在导电层59至64上设置保护层。此外，在执行研磨步骤和抛光步骤之后，必要时优选执行用于移除灰尘的清扫步骤、干燥步骤或两者都进行。
变薄的衬底50的厚度可以在考虑研磨步骤和抛光步骤所需要的时间、稍后执行的切割步骤所需要的时间、半导体器件的应用、半导体器件的应用所需要的强度等的情况下适当确定。例如，在通过缩短研磨步骤和抛光步骤所需要的时间来提高生产率的情况下，抛光之后的衬底50的厚度优选设置为大约50μm。此外，在通过缩短后面执行的切割步骤所需要的时间来提高生产率的情况下，抛光之后的衬底50的厚度优选设置为大约20μm或更少，更为优选的是5μm或更少。此外，在半导体器件附接到薄产品上或内置在该薄产品中的情况下，抛光之后的衬底50的厚度优选设置为大约20μm或更少，更为优选的是5μm或更少。此外，对变薄衬底50的厚度的下限没有什么特殊限制；衬底50可以一直变薄到移除该衬底50为止(直到该衬底50的厚度变成0μm)。
接着，形成导电层66，使其与导电层59接触(参照图17B)。然后通过激光束照射导电层66(参照图17B)。接着选择性地形成绝缘层68(参照图17C)。通过激光束照射形成开口71(参照图18A)。尽管在该图所示的结构中在形成开口71时不切割衬底50，但在使衬底50变薄的情况下优选切割衬底50。因此，优选省略将包括多个TFT 54的叠层与衬底50分离的步骤。随后的步骤与上述的相同。在保留变薄的衬底50而没有将包括多个TFT 54的叠层与衬底50分离的情况下，可以抑制有害气体、湿气或杂质元素的渗透。由此可以抑制变形或损坏，可以改善可靠性。此外，可以改善阻隔特性。
[实施例5]
参照图23A至23C、图24A和24B、图25A和25B、图26描述实施例5的半导体器件的制造方法。在该实施例中，直到形成TFT和绝缘层57为止的过程与实施例4相同，从而省略其描述。此外，在下面的说明中，与实施例4相同的结构用相同的附图标记表示，并省略其描述。
在形成绝缘层57之后，在栅极绝缘层55和绝缘层56、57中形成开口，形成与多个TFT 54中每一个的源极(也称为源极区或源电极)或漏极(也称为漏极区或漏电极)连接的导电层59至64(参照图23A)。导电层59至64设置在同一层中。此外，导电层59至64都是源极或漏极布线。从外部提供的信号通过导电层59至64供应给该多个TFT 54。
接着，如图23B所示，作为单层或叠层形成绝缘层32以覆盖导电层59至64。随后，在覆盖导电层59至64的绝缘层32中形成位于导电膜59上的接触孔，并形成导电层33。导电层33与导电膜59通过该接触孔连接，并用作天线。要注意导电层33通过丝网印刷方法、墨滴释放方法等形成。
然后，用可以融化导电层59和33之一或两者的激光执行激光照射。尽管导电层59和33在执行激光照射之前部分地相互接触，但是可以通过激光照射增加导电层59和33相互接触部分的尺寸。因此，可以获得导电层66和59之间更为安全的电连接；因此，可提高可靠性。作为在此使用的激光，如果根据所使用的介质来分类，有气体激光器、液体激光器和固态激光器；如果根据振荡特性来分类，有自由电子激光器、半导体激光器、X射线激光器；但是，任何激光器都可用在本发明中。优选地，使用气体激光器或固态激光器，更优选地，使用固态激光器。此外在本发明可以使用连续振荡激光器或脉冲振荡激光器。
此后，可以在绝缘层32和用作天线的导电层33上形成保护层，例如包含碳如DLC(金刚石状的碳)的层、包含氮化硅的层或包含硅的氮化物氧化物的层。
接着，如图23C所示，通过丝网印刷方法等在绝缘层32和用作天线的导电层33上形成绝缘层35。在作为用于稍后剥离步骤的保护层而提供的绝缘层35优选是平面化层。
然后，形成暴露至少一部分剥离层52的开口71(参照图24A)。优选通过激光照射来执行该步骤，因为在这种情况下处理时间较短。对衬底50、绝缘层51、剥离层52、绝缘层53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57、32、35执行激光照射；绝缘层35的表面首先被激光束照射。形成开口71，以暴露至少一部分剥离层52；因此，开口71至少设置在绝缘层53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57、32、35中。该图中所示结构是激光束一直到达绝缘层51，并且绝缘层51和53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57、32、35分离的情况。要注意激光束可以一直到达衬底50。
此外，作为激光器，使用波长为150到380nm的固态激光器，其处于紫外线范围。优选地，使用波长为150到380nm的Nd:YVO4激光器。这是因为对于波长为150到380nm的Nd:YVO4激光器来说，与其它谐波激光器发射的光相比，该光很容易被衬底吸收，而且可以进行烧蚀处理。此外，处理后的部分的外围不会受到影响，而且可处理性很好。
接着，在绝缘层35上设置衬底88(参照图24B)。衬底88是绝缘层72和粘附层83层叠起来的衬底。
接着，利用衬底88，从衬底50中分离出包含多个TFT 54的叠层(参照图25A)。包含多个TFT 54的叠层与衬底50的分离或者在剥离层52内部进行，或者在剥离层52与绝缘层53之间的界面处进行。该图中示出的结构是所述分离在剥离层52与绝缘层53之间的界面处进行的情况。以这种方式，该分离步骤可以很容易地在短时间内利用衬底88来进行。
接着，在绝缘层53的表面上设置衬底89，通过执行热处理将包括多个TFT 54的叠层与衬底88分离(参考图25B)。衬底89是其中层叠了绝缘层73和粘附层84的衬底。
如上所述，由于位于衬底88表面上的粘附层83的粘附强度因热处理而降低，所以通过该热处理降低了衬底88和绝缘层35之间的粘附强度；由此将包括多个TFT 54的叠层与衬底88分离开。同时，位于衬底89表面上的粘附层84(热塑性树脂)通过热处理固化；由此增加了绝缘层53和衬底89的一个表面之间的粘附强度。以这种方式，将叠层与衬底88分离的步骤和将该叠层设置在衬底89上的步骤可以利用具有不同特性的粘附层的两个衬底88和89同时执行。由此可以缩短制造时间。
此外，还可以在包括多个TFT 54的叠层的表面上设置其它衬底(参照图26)。具体地说，可以在绝缘层35和衬底89之一或两者的各表面上设置另一衬底。在该图示出的结构中，在衬底89的表面上设置衬底81，在绝缘层35的表面上设置衬底82。通过提供衬底81和82，可以进一步改善其强度。包括多个TFT 54的叠层通过融化衬底81和82的各表面上的层而由衬底81和82密封，或者通过热处理而由衬底81和82的各表面上的粘附层密封。此外，如果需要还执行加压处理。
尽管在该实施例中包括多个TFT 54的叠层与衬底50分离，本发明不限于该模式，可以使衬底50变薄。与实施例4相同的步骤适用于此步骤，因此省略其描述。
[实施例6]
参照图27描述实施例6的半导体器件的结构。本发明的半导体器件1100包括算术处理电路1101、存储电路1103、天线1104、电源电路1109、解调电路1110和调制电路1111。半导体器件1100包括作为必备部件的天线1104和电源电路1109，而其它部件根据半导体装置1100的应用而任意提供。作为天线1104，可以使用例如实施例4或5中描述的结构。
算术处理电路1101分析命令，控制存储电路1103，基于从解调电路1110输入的信号将要发送给外部的数据输出到调制电路1111等。
存储电路1103包括包含存储元件的电路和用于控制数据写入和读取的控制电路。在存储电路1103中，至少存储半导体器件的标识号。该标识号用于将该半导体器件与其它半导体器件区分开来。此外，存储电路1103包括从有机存储器、DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、FeRAM(铁电随机存取存储器)、掩模ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)和闪存中任选一种或几种的存储器。有机存储器具有其中在一对导电层之间插入了包含有机化合物的层的结构。由于有机存储器具有这样简单的结构，因此可以简化制造过程并降低成本。此外，由于该简单结构，可以很容易地减少叠层面积并很容易达到高容量。此外，还具有非易失和不需要并入电池的优点。因此，优选使用有机存储器作存储电路1103。
天线1104将通过读取器/记录器1112提供的载波转换为交流电信号。此外，由调制电路1111施加负载调制。电源电路1109通过使用由天线1104转换的交流电信号产生电源电压，并向每个电路提供该电源电压。
解调电路1110对天线1104转换的交流电信号进行解调，并向算术处理电路1101提供经过解调的信号。调制电路1111基于由算术处理单路1101提供的信号对天线1104进行负载调制。
读取器/记录器1112接收对天线1104施加的负载调制作为载波。此外，读取器/记录器1112向半导体器件1100发送载波。要注意该载波是指由读取器/记录器1112产生的电磁波。
该实施例的结构可以与其它实施例的任何结构结合使用。
[实施例7]
实施例7的半导体器件具有与实施例6相似的结构，并具有无接触地发送和接收数据的功能。通过使用该功能，该半导体器件可以并入到各种物体和各种系统中。各种物体包括例如钥匙(参照图28A)、钞票、硬币、证券、无记名债券、证件(驾驶执照、居民身份证等)、书、包装容器(有盖培养皿等；参照图28B)、个人配件和装饰物(包、眼镜等；参照图28C)、包装容器(包装纸、瓶子等；参照图28D)、记录介质(盘、录像带等)、车(自行车等)、食物、衣物、日常物品和电子设备(液晶显示器、EL显示器、电视机、便携式终端等)。本发明的半导体器件1120通过与具有上述各种形式的物体的表面附接或者通过嵌入这些物体内来安装。
此外，各种系统包括物理分配和库存管理系统、认证系统、分配系统、生产记录系统、账目管理系统等。通过利用具有类似于实施例6的结构的半导体器件1120，可以实现系统的高度集权、多重集权和高添加值。例如，半导体器件1120设置在标识卡内，读取器/记录器1121设置在大楼等的入口(参见图28E)。读取器/记录器1121读取每个人拥有的标识卡内的标识号并向计算机1122提供与所读取的标识号有关的信息。计算机1122基于从读取器/记录器1121提供的信息确定是否允许该人员进入或离开。以这种方式，通过利用本发明的半导体器件，可以提供改善了方便性的出入管理系统。
[实施例8]
参照图29A和29B、图30A至30D、图31A至31C、图32A至32C描述实施例8的半导体器件。该实施例的半导体器件包括光电转换元件并用作光学传感器(例如可见光传感器)。
在图29A中，附图标记310表示衬底；312表示基极绝缘膜；313表示栅极绝缘膜。由于被光电转换元件接收的光穿过衬底310、基极绝缘膜312和栅极绝缘膜313，因此优选用具有高透光属性的材料作为上述每一个的材料。
光电转换元件包括布线319、保护电极318、光电转换层381和端子电极391。光电转换层381包括p型半导体层381p、n型半导体层381n和插在p型半导体层381p与n型半导体层381n之间的本征(i型)半导体层381i。
p型半导体层381p可以用等离子CVD方法通过沉积包含属于周期表第13族的杂质元素如硼(B)的半非晶硅膜来形成。
要注意该半非晶半导体膜包括具有处于非晶半导体和具有晶体结构(包括单晶和多晶结构)的半导体之间的中间结构的半导体。半非晶半导体膜具有在自由能方面很稳定的第三状态，并且是具有近程有序和晶格畸变的晶体物质。大小为0.5至20nm的晶粒可以通过分散在非单晶体半导体膜中来存在。半非晶半导体膜的喇曼光谱的峰值转移到低于520cm-1的波数，通过X射线衍射观察到认为是由于Si晶体点阵引起衍射峰值(111)和(220)。此外，半非晶半导体膜包含至少1原子％或更多的氢或卤素以终止自由键。在本说明书中，为了方便，将类似这样的半导体膜称为半非晶半导体(SAS)膜。此外，其中包含惰性气体元素，如氦、氩、氪或氖，以进一步促进晶格畸变，从而加强稳定性并获得满意的半非晶半导体膜。要注意微晶体半导体膜(微晶半导体膜)也包括在半非晶半导体膜内。
而且，可以通过对包含硅的气体进行辉光放电分解可以获得半非晶半导体膜。作为包含硅化物的典型气体，给出SiH4，此外，还可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。包含硅化物的气体可以用氢来稀释，或者用其中向氢添加了从氦、氩、氪和氖中选择的一种或多种惰性气体元素的气体来稀释；由此可以容易地形成SAS膜。优选包含硅化物的气体按照处于设置在2到1000倍范围中的稀释比来稀释。此外，碳化物气体如CH4或C2H6、锗化物气体如GeH4或GeF4、F2等可以与包含硅化物的气体混合，以便将能带宽度调整为1.5到2.4eV或从0.9到1.1eV。
在形成p型半导体层381p之后，按顺序形成不包含赋予导电性类型的杂质的半导体层(称为本征半导体层或i型半导体层)381i和n型半导体层381n。因此，形成包括p型半导体层381p、i型半导体层381i和n型半导体层381n的光电转换层381。
要注意在本说明书中，i型半导体层表示赋予p型或n型导电性的杂质的浓度为1×1020cm-3或更少、氧和氮的浓度为5×1019cm-3或更少、光电导率与暗电导率之比为1000倍或更大的半导体层。此外，可以向i型半导体层添加10到1000ppm的硼(B)。
作为i型半导体层381i，例如可以通过等离子CVD方法形成半非晶硅膜。此外，作为n型半导体层381n，可以形成包含属于周期表的第15族的杂质元素如磷(P)的半非晶硅膜，可替换地，可以在形成半非晶硅膜之后引入属于周期表的第15族的杂质元素。
作为p型半导体层381p、本征半导体层381i和n型半导体层381n，不仅可以使用半非晶半导体膜，还可以使用非晶半导体膜。
此外，在岛形半导体层332和331中形成作为沟道形成区372b和373b的杂质区以及TFT 372和373的源极和漏极。岛形半导体层332和331通过例如与实施例1中用于形成岛形半导体层106a至106c的方法类似的方法来形成。因此，岛形半导体层332和331的晶粒在沟道方向上生长，而且几乎没有晶粒界面包含在沟道形成区372b和373b中，这降低了针对诸如电子和空穴的载流子的能障。因此TFT 372和373的迁移率变成例如几百cm2/(V·s)。此外，抑制了岛形半导体层332和331的特性变化，并且可以抑制TFT 372和373的特性发生变化。
此外，布线319、连接电极320、端子电极351、TFT 373的源电极或漏电极341以及TFT 372的源电极或漏电极342中每一个具有由难熔金属膜和低阻抗金属膜形成的叠层结构(如铝合金或纯铝)。在此，布线319具有三层结构，其中按顺序层叠钛膜(Ti膜)、铝膜(Al膜)、Ti膜。
此外，形成保护电极318、345、348、346、347以分别覆盖布线319、连接电极320、端子电极351、TFT 373的源电极或漏电极341以及TFT 372的源电极或漏电极342。
在蚀刻光电转换层381时，由保护电极318保护布线319。作为该保护电极318的材料，优选相对于用于蚀刻光电转换层381的气体(或蚀刻剂)来说蚀刻速度低于光电转换层的导电材料。此外，优选以不与光电转换层381反应成合金的导电材料作为保护电极318的材料。要注意其它保护电极345、348、346、347也用类似于保护电极318的材料及其制造过程形成。
而且，可以采用在布线319、连接电极320和端子电极351上没有设置保护电极318、345、348、346、347的结构。在图29B中示出具有这种结构的光学传感器。在图29B中，利用单层导电膜形成布线404、连接电极405、端子电极401、TFT 372的源电极或漏电极402以及TFT 373的源电极或漏电极403，作为这样的导电膜，优选用钛膜(Ti膜)。此外，还可以使用从钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)中选择的一种元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层膜，或者用其氮化物如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层膜，以代替钛膜。对于制造过程来说，通过将布线404、连接电极405、端子电极401、TFT 372的源电极或漏电极402以及TFT 373的源电极或漏电极403分别形成为单层膜，可以减少膜形成的数量。
在图29A和29B中示出顶部栅极TFT的例子，其具有其中n沟道TFT 372和373中每一个包括一个沟道形成区(在本说明书中是指单栅极结构)的结构；但是，还可以使用具有多个沟道形成区的结构来减少“接通”电流值的变化。为了减少“断开”电流值，可以在n沟道TFT 372和373中提供轻掺杂漏极(LDD)区。LDD区是以低浓度在沟道形成区和通过以高浓度掺入杂质元素而形成的源极或漏极区之间添加杂质元素的区域。通过提供LDD区，可以获得减小漏极区附近的电场、并防止由于热载流子注入而造成的劣化的效果。此外，为了防止由于热载流子而导致的“接通”电流值的劣化，TFT 372和373可以具有这样的结构，其中LDD区和栅电极设置为通过它们之间的栅极绝缘膜而相互重叠(在本实施例中，称为GOLD(栅极-漏极重叠LDD)结构)。
当使用GOLD结构时，与LDD区和栅电极没有相互重叠的情况相比，增强了减小漏极区附近的电场和防止由于热载流子注入而造成的劣化的效果。通过采用象这样的GOLD结构，减小了漏极区附近的电场强度，并且可以防止热载流子注入；因此可以有效防止劣化现象。
包含在电流镜像电路374中的TFT 372和373可以是底部栅极TFT，如反向交错式TFT来代替顶部栅极TFT。在这种情况下，优选栅电极具有透光属性从而不会阻挡所接收的光。
此外，布线314与布线319连接(图29B中的布线404)，并且也成为延伸到放大器电路的TFT 373的沟道形成区373b上侧的栅电极。
此外，布线315与n型半导体层381n连接，并且与TFT 372的漏极布线(也称为漏电极)或源极布线(也称为源电极)连接。附图标记316和317表示绝缘膜，320表示连接电极。由于所接收的光穿过绝缘膜316和317，优选用具有高透光属性的材料作为所有这些组件的材料。还要注意，作为绝缘膜317，优选使用通过CVD方法形成的氧化硅(SiOx)膜。在通过CVD方法使用氧化硅形成绝缘膜317时，提高了安装强度。
此外，通过与布线314和315相同的过程形成端子电极350，通过与布线314和连接电极320相同的过程形成端子电极351。
端子电极391与n型半导体层381n连接，并通过焊点364安装在衬底360的电极361上。端子电极392通过与端子电极391相同的过程形成，并通过焊点363安装在衬底360的电极362上(参照图29A)。
在图29A和29B中，如通过图中的箭头所示，光从衬底310进入光电转换层381和TFT 372、373的岛形半导体层332、331。因此产生光电电流，并可以检测到光。
尽管在图中没有示出，但是光不仅从箭头方向还从反面，也就是从衬底360一侧进入。进入的光穿过密封层324，绕过阻挡光的电极或布线，然后进入光电转换层381和TFT 372、373的岛形半导体层332、331，由此可以产生光电电流。
下面描述图29A和29B所示的半导体器件的制造方法。首先，按照以下方式在衬底(第一衬底310)上形成半导体元件。在此，用玻璃衬底AN100(商标名)作为衬底310。
首先，通过等离子CVD方法形成用作基极绝缘膜312(100nm厚)的含氮的氧化硅膜，并在其上层叠半导体膜如包含氢的非晶硅膜(66nm厚)而不暴露于空气。此外，可以层叠氧化硅膜、氮化硅膜和含氮的氧化硅膜以形成基极绝缘膜312。例如，可以层叠厚度为50nm的含氧的氮化硅膜以及厚度为100nm的含氮的氧化硅膜，以形成基极绝缘膜312。要注意含氮的氧化硅膜或氮化硅膜用作阻挡层，以防止来自玻璃衬底诸如碱性金属的杂质扩散。
接着，利用激光装置使非晶硅膜晶化，以形成具有晶体结构的半导体膜，如多晶体硅膜。类似于第一实施方式或第二实施方式的方法可用于该过程；因此，在此省略其详细描述。
然后，在用臭氧水在所获得的具有晶体结构的半导体膜(例如晶体硅膜)表面上形成氧化物薄膜之后，利用第一光掩模来形成由抗蚀剂制成的掩模，并执行蚀刻处理以获得期望的形状，由此形成分离成为岛形331和332的半导体膜(在本说明书中称为岛形半导体层)(参照图30A)。利用该岛形半导体层331和332，形成TFT 373和372。在形成该岛形半导体层331和332之后，去掉由抗蚀剂制成的掩模。
如上所述，具有晶体结构的半导体膜通过类似于第一或第二实施方式的方法来形成。因此，岛形半导体层331和332中的晶粒在沟道方向上生长，而且几乎没有晶粒界面包含在TFT 373和372的沟道形成区373b和372b中，这降低了针对诸如电子和空穴的载流子的能障。因此，TFT 373和372的迁移率变成例如几百cm2/(V·s)。此外，抑制了岛形半导体层331和332的特性发生变化，并且可以抑制TF373和372T的特性发生变化。
接着，如果需要，掺入少量的杂质元素(硼或磷)以控制TFT的阈值。在此使用离子掺杂方法，其中乙硼烷(B2H6)没有被大批量地分离而是被等离子体激活。
接着，利用含氢氟酸的蚀刻剂去掉氧化物膜，同时清洗岛形半导体层331和332的表面。然后，形成包含硅作为其主要成分的绝缘膜，用作栅极绝缘膜313。在此，通过等离子CVD方法形成含氮的氧化硅膜(成分比例例如为：Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)，并具有115nm的厚度。
然后，在栅极绝缘膜313上形成金属膜之后，利用第二光掩模来执行图案化，以形成栅电极334和335、布线314和315以及端子电极350(参照图30B)。例如，作为该金属膜，使用通过层叠厚度分别为30nm和370nm的氮化钽(TaN)和钨(W)而形成的膜。
除了上述材料之外，作为栅电极334和335、布线314和315以及端子电极350，可以使用从钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)中选择的一种元素、或以上述元素作为主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层膜；或者用其氮化物如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层膜。
接着，向岛形半导体层331和332引入赋予一种导电类型的杂质，以形成TFT 373的源极或漏极区337以及TFT 372的源极或漏极区338(参照图30C)。在该实施例中，将n型杂质如磷(P)或砷(As)引入岛形半导体层331和332中，从而形成n沟道TFT。
然后，在通过CVD方法形成包含氧化硅膜(未示出)的第一层间绝缘膜从而使其厚度为50nm之后，执行对添加到每个岛形半导体层的杂质元素的激活步骤。该激活步骤利用灯光源通过快速热退火方法(RTA方法)、由YAG激光器或受激准分子激光器从背面照射的方法、用炉子进行热处理的方法或上述方法的组合来执行。
接着，形成第二层间绝缘膜316，其包括含有氢和氧的氮化硅膜从而使薄膜厚度为例如10nm。
然后，利用绝缘材料在第二层间绝缘膜316上形成第三层间绝缘膜317(参见图30D)。通过CVD方法获得的绝缘膜可用于第三层间绝缘膜317。在该实施例中，为了提高粘附性，形成含氮的、膜厚度为900nm的氧化硅膜作为第三层间绝缘膜317。
然后，为了氢化岛形半导体层而执行热处理(在300到550℃之间热处理1到12个小时，例如在氮气气氛中以410℃热处理1个小时)。执行该步骤是为了终止岛形半导体层中由于第二层间绝缘膜316中包含的氢而导致的自由键。该岛形半导体层可以与是否存在栅极绝缘膜313无关地被氢化。
此外，作为第三层间绝缘膜317，还可以使用利用硅氧烷及其叠层结构的绝缘膜。
在用利用硅氧烷或其叠层结构的绝缘膜作第三层间绝缘膜317的情况下，在形成第二层间绝缘膜316之后，可以执行热处理以氢化岛形半导体层，然后，可以形成第三层间绝缘膜317。
接着，通过利用第三光掩模形成由抗蚀剂制成的掩模，并选择性地蚀刻第一层间绝缘膜、第二层间绝缘膜316、第三层间绝缘膜317或栅极绝缘膜313以形成接触孔。然后，去掉由抗蚀剂制成的掩模。
要注意可以按照需要形成第三层间绝缘膜317。当没有形成第三层间绝缘膜317时，在形成第二层间绝缘膜316之后，选择性地蚀刻第一层间绝缘膜、第二层间绝缘膜316和栅极绝缘膜313以形成接触孔。
然后，在通过溅射方法形成叠层的金属膜之后，利用第四光掩模形成由抗蚀剂制成的掩模，然后选择性地蚀刻该金属膜以形成布线319、连接电极320、端子电极351、TFT 372的源电极或漏电极341以及TFT 373的源电极或漏电极342。接着，去掉由抗蚀剂制成的掩模。要注意该实施例的叠层的金属膜具有三层的叠层结构：100nm厚的Ti膜，350nm厚的含少量Si的Al膜，以及100nm厚的Ti膜。
此外，在利用如图29B所示的单层导电膜形成布线404、连接电极405、端子电极401、TFT 372的源电极或漏电极402以及TFT373的源电极或漏电极403中每一个的情况下，就耐热性、导电性等等而言，优选使用钛膜(Ti膜)。此外，代替钛膜，还可以使用从钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)中选择的一种元素、或以上述元素作为主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层膜；或者用其氮化物如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层膜。通过将布线404、连接电极405、端子电极401、TFT 372的源电极或漏电极402以及TFT 373的源电极或漏电极403中每一个都形成为单层膜，可以为制造过程减少膜形成的次数。
通过上述过程，可以制造采用多晶体硅膜的顶部栅极TFT 372和373。
随后，形成不易与稍后将形成的光电转换层(通常为非晶硅)发生反应而形成合金的导电金属膜(例如钛(Ti)或钼(Mo))。此后，利用第五光掩模形成由抗蚀剂制成的掩模，并选择性地蚀刻该导电金属膜以形成覆盖布线319的保护电极318(参照图31A)。在此，使用通过溅射方法获得的厚度为200nm的Ti膜。要注意连接电极320、端子电极351和TFT的源电极或漏电极也类似地覆盖了导电金属膜345、348、346和347。因此，导电金属膜覆盖这些电极中暴露第二层Al膜的侧面，以防止铝原子扩散到光电转换层中。
但是，在布线319、连接电极320、端子电极351、TFT 372的源电极或漏电极341以及TFT 373的源电极或漏电极342中每一个都是用单层导电膜形成的情况下，也就是说在如图29B所示形成布线404、连接电极405、端子电极401、TFT 372的源电极或漏电极402以及TFT 373的源电极或漏电极403来代替上述电极和布线的情况下，可以不需要形成保护电极318、345、348、346、347。
接着，在第三层间绝缘膜317上形成包括p型半导体层381p、i型半导体层381i和n型半导体层381n的光电转换层381。
p型半导体层381p可以用等离子CVD方法通过沉积包含属于周期表第13族的杂质元素如硼(B)的半非晶硅膜来形成。
此外，布线319和保护电极318与光电转换层381的底层接触，在该实施例中与p型半导体层381p接触。
在形成p型半导体层381p之后，按顺序形成i型半导体层381i和n型半导体层381n。按照这种方式，形成包括p型半导体层381p、i型半导体层381i和n型半导体层381n的光电转换层381。
作为i型半导体层381i，例如可以通过等离子CVD方法形成半非晶硅膜。作为n型半导体层381n，可以形成包含属于周期表第15族的杂质元素如磷(P)的半非晶硅膜，或者在形成半非晶硅膜之后掺入属于周期表第15族的杂质元素。
此外，作为p型半导体层381p、本征半导体层381i和n型半导体层381n，不仅可以使用半非晶半导体膜还可以使用非晶半导体膜。
接着，在整个表面上形成包括绝缘材料的密封层324(例如含硅的无机绝缘膜)以具有1到30μm的厚度，并获得如图31B所示的状态。在此，通过CVD方法形成1μm厚的含氮的氧化硅膜作为该绝缘材料膜。此时，利用通过CVD方法形成的绝缘膜改善了粘附性。
接着，对密封层324进行蚀刻以提供开口，通过溅射方法形成端子电极391和392。该端子电极391和392用钛膜(Ti膜，100nm厚)、镍膜(Ni膜，300nm)和金膜(Au膜，50nm)的叠层结构制成。按照这种方式获得的端子电极391和392的安装强度大于5N，这是对于该端子电极足够的安装强度。
在上述过程中，形成可以通过焊点连接的端子电极391和392，并获得如图31C所示的结构。
随后，通过将衬底分段而切割出多个光学传感器芯片。可以用一块大面积衬底(例如面积为600cm×720cm)制造出大量光学传感器芯片(例如面积为2mm×1.5mm的光学传感器芯片)。
被切割出的一块光学传感器芯片(例如面积为2mm×1.5mm的光学传感器芯片)的横截面视图在图32A中示出，其底视图在图32B中示出，顶视图在图32C中示出。在图32A至32C中，对相同的部分使用与图29A至29C、图30A至30C、31A至31C相同的附图标记。要注意在图32A中，衬底310、元素形成区410和端子电极391和392的总膜厚度例如是0.8±0.05mm。
此外，为了减小光学传感器芯片的总膜厚度，可以在通过CMP处理等研磨衬底310并使其变薄之后，通过用切块机将衬底切成片来切出多个光学传感器芯片。
在图32B中，端子电极391和392之一的电极尺寸例如是0.6mm×1.1mm，电极间隔例如是0.4mm。此外在图32C中，光接收部件411的面积是1.57mm2。此外，放大器电路部件412具有大约100个TFT。
最后，将获得的光学传感器芯片安装在衬底360的装配面上。焊点364和363分别用于连接端子电极391与电极361和连接端子电极392与电极362。该焊点预先通过丝网印刷方法等在衬底360的电极361和362上形成，并且使该焊点与端子电极相互接触，以通过回流焊接过程安装该光学传感器芯片。该回流焊接过程例如在约255至265℃下在惰性气体气氛中执行大约10秒钟。此外，除了焊料之外，还可以使用由金属(例如金或银)制成的凸起或由导电树脂等制成的凸起。此外，考虑到环境问题还可以将无铅的焊料用于安装。
要注意该实施例可以与其它实施例中的任意描述结合使用。
[实施例9]
在该实施例中，将描述并入了实施例8中获得的半导体器件的各种电子器件的例子。作为应用本发明的电子器件，给出了计算机、显示器、蜂窝电话、电视机等等。这种电子器件的具体例子在图33、34A、34B、35A、35B、36中示出。
图33示出蜂窝电话，其包括机体(A)701、机体(B)702、底盘703、操作键704、声音输入部件705、声音输出部件706、电路板707、显示面板(A)708、显示面板(B)709、铰链710、发光材料部件711和光学传感器712。实施例8所述的半导体器件可以用作光学传感器712。因此，可以抑制光学传感器712的特性发生变化。
光学传感器712检测穿过透光材料部件711的光，根据所检测的外部光的亮度控制显示面板(A)708和显示面板(B)709的亮度，并基于由光学传感器712获得的亮度控制操作键704的亮度。通过这种方式，可以降低蜂窝电话的电流消耗。
图34A和34B示出蜂窝电话的其它例子。在图34A和34B中，附图标记721表示机体；722表示底盘；723表示显示面板；724表示操作键；725表示声音输出部件；726表示声音输入部件；727和728表示可使用实施例8描述的半导体器件的光学传感器部件。因此，可以抑制光学传感器727和728的特性发生变化。
在图34A所示的蜂窝电话中，可以通过用机体721中设置的光学传感器部件728检测外部光来控制显示面板723和操作键724的亮度。
此外，在图34B示出的蜂窝电话中，除了图34A的结构之外，还在机体721内设置了光学传感器部件728。通过光学传感器部件728，还可以检测在显示面板723中提供的背光的亮度。
图35A示出计算机，其包括机体731、底盘732、显示部件733、键盘734、外部连接端口735、定位鼠标736等。
此外，图35B示出诸如电视接收机的显示装置。该显示装置包括底盘741、支架742、显示部件743等。
图36示出图35A示出的计算机的显示部件733和图35B所示的显示装置的显示部件743所使用的液晶面板的详细结构。
图36所示的液晶面板726安装在底盘761上，并包括衬底751a和751b、设置在衬底751a和751b之间的液晶层752、偏振滤光片752a和752b、背光753等。此外，光学传感器部件754形成在底盘761中。实施例8所述的半导体器件可用于该光学传感器部件754。因此，可以抑制光学传感器754的特性发生变化。
光学传感器部件754检测来自背光753的光量，反馈该信息以调整液晶面板762的亮度。
要注意本发明不限于上述实施方式和实施例，并且可以以各种方式进行修改而不脱离本发明的范围。
本发明基于2006年2月2日向日本专利局提交的日本专利申请2006-025276，通过引用将其内容合并于此。

Claims (37)

1.一种用于晶化半导体膜的方法，包括以下步骤：
由第一振荡器振荡第一激光束；
由第二振荡器振荡第二激光束；
处理第一激光束和第二激光束以具有线性横截面；
同时用第一激光束和第二激光束照射该半导体膜；
沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜上被照射的部分，
其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，并且
其中第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一激光束的所述角度相反。
2.根据权利要求1所述的用于晶化半导体膜的方法，其中第一振荡器和第二振荡器中每一个都是振荡频率为10MHz或更大的脉冲式激光振荡器或CW激光振荡器。
3.一种用于晶化半导体膜的方法，包括以下步骤：
由振荡器振荡激光束；
将该激光束分为第一激光束和第二激光束；
处理第一激光束和第二激光束以具有线性横截面；
同时用第一激光束和第二激光束照射该半导体膜；
沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜上被照射的部分，
其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，
其中第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一激光束的所述角度相反，
其中第一激光束的光程长度不同于第二激光束的光程长度。
4.根据权利要求3所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述激光束由分束器分开。
5.根据权利要求3所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述振荡器是振荡频率为10MHz或更大的脉冲式激光振荡器。
6.根据权利要求3所述的用于晶化半导体膜的方法，其中第一激光束和第二激光束之间的光程长度差异大于或等于1cm并且小于或等于30cm。
7.一种用于晶化半导体膜的方法，包括以下步骤：
由振荡器振荡激光束；
将该激光束分为第一激光束和第二激光束；
处理第一激光束和第二激光束以具有线性横截面；
同时用第一激光束和第二激光束照射该半导体膜；
沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜上被照射的部分，
其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，
其中第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一激光束的所述角度相反。
8.根据权利要求1所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一激光束和第二激光束在射束点的强度基本上相同。
9.根据权利要求3所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一激光束和第二激光束在射束点的强度基本上相同。
10.根据权利要求7所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一激光束和第二激光束在射束点的强度基本上相同。
11.根据权利要求1所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一激光束和第二激光束在该半导体膜上彼此相交。
12.根据权利要求3所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一激光束和第二激光束在该半导体膜上彼此相交。
13.根据权利要求7所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一激光束和第二激光束在该半导体膜上彼此相交。
14.根据权利要求1所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一角度和第二角度的绝对值基本上相同。
15.根据权利要求3所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一角度和第二角度的绝对值基本上相同。
16.根据权利要求7所述的用于晶化半导体膜的方法，其中所述第一角度和第二角度的绝对值基本上相同。
17.一种用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：
在衬底上形成半导体膜；
由第一振荡器振荡第一激光束；
由第二振荡器振荡第二激光束；
处理第一激光束和第二激光束以具有线性横截面；
同时用第一激光束和第二激光束照射该半导体膜；
沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜上被照射的部分，
其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，以及
其中第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一激光束的所述角度相反。
18.一种用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：
由振荡器振荡激光束；
将该激光束分为第一激光束和第二激光束；
处理第一激光束和第二激光束以具有线性横截面；
同时用第一激光束和第二激光束照射半导体膜；
沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜上被照射的部分，
其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，
其中第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一激光束的所述角度相反，
其中第一激光束的光程长度不同于第二激光束的光程长度。
19.一种用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：
由振荡器振荡激光束；
将该激光束分为第一激光束和第二激光束；
处理第一激光束和第二激光束以具有线性横截面；
同时用第一激光束和第二激光束照射半导体膜；
沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜上被照射的部分，
其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，
其中第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一激光束的所述角度相反。
20.根据权利要求17所述的用于制造半导体器件的方法，其中在岛形半导体膜中形成源极、沟道区、漏极。
21.根据权利要求18所述的用于制造半导体器件的方法，其中在岛形半导体膜中形成源极、沟道区、漏极。
22.根据权利要求19所述的用于制造半导体器件的方法，其中在岛形半导体膜中形成源极、沟道区、漏极。
23.一种激光照射装置，包括：
第一振荡器，用于振荡第一激光束；
第二振荡器，用于振荡第二激光束；
光学系统，用于将第一激光束和第二激光束处理为线性激光束，并同时用第一激光束和第二激光束照射半导体膜，其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，并且其中第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一角度相反；以及
移动机构，用于沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜和该光学系统的相对位置。
24.一种激光照射装置，包括：
振荡器，用于振荡激光束；
分束器，用于将激光束分为第一激光束和第二激光束；
至少一个镜面，用于反射第二激光束；
光学系统，用于将第一激光束和第二激光束处理为线性激光束，并同时用第一激光束和第二激光束照射半导体膜，其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一角度相反；以及
移动机构，用于沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向从第一激光束侧向第二激光束侧移动该半导体膜上被照射的部分，
其中第一激光束和第二激光束从该振荡器到该光学系统的光传播长度不同。
25.一种激光照射装置，包括：
振荡器，用于振荡激光束；
分束器，用于将激光束分为第一激光束和第二激光束；
光学系统，用于将第一激光束和第二激光束处理为线性激光束，并同时用第一激光束和第二激光束照射半导体膜，其中第一激光束相对于一个平面以第一角度入射到该半导体膜上，该平面包括第一激光束的纵轴并垂直于该半导体膜，第二激光束相对于该平面以第二角度入射到该半导体膜上，其中第二角度与第一角度相反；以及
移动机构，用于沿着基本上垂直于第一激光束的纵轴的方向移动该半导体膜上被照射的部分。
26.根据权利要求23所述的激光照射装置，
其中所述光学系统包括柱面透镜，并且
其中第一激光束和第二激光束在保持相互之间的距离不变的同时进入该柱面透镜，并在经过该柱面透镜之后进入该半导体膜。
27.根据权利要求24所述的激光照射装置，
其中所述光学系统包括柱面透镜，并且
其中第一激光束和第二激光束在保持相互之间的距离不变的同时进入该柱面透镜，并在经过该柱面透镜之后进入该半导体膜。
28.根据权利要求25所述的激光照射装置，
其中所述光学系统包括柱面透镜，并且
其中第一激光束和第二激光束在保持相互之间的距离不变的同时进入该柱面透镜，并在经过该柱面透镜之后进入该半导体膜。
29.根据权利要求23所述的激光照射装置，其中第一激光振荡器和第二激光振荡器中每一个都是振荡频率为10MHz或更大的脉冲式激光振荡器。
30.根据权利要求24所述的激光照射装置，其中第一激光振荡器和第二激光振荡器中每一个都是振荡频率为10MHz或更大的脉冲式激光振荡器。
31.根据权利要求25所述的激光照射装置，其中第一激光振荡器和第二激光振荡器中每一个都是振荡频率为10MHz或更大的脉冲式激光振荡器。
32.根据权利要求23所述的激光照射装置，其中第一激光束和第二激光束之间的光程差异大于或等于1cm并且小于或等于30cm。
33.根据权利要求24所述的激光照射装置，其中第一激光束和第二激光束之间的光程差异大于或等于1cm并且小于或等于30cm。
34.根据权利要求25所述的激光照射装置，其中第一激光束和第二激光束之间的光程差异大于或等于1cm并且小于或等于30cm。
35.根据权利要求29所述的激光照射装置，其中当第一和第二激光束进入所述柱面透镜时，第一激光束的脉冲定时和第二激光束的脉冲定时彼此不同。
36.根据权利要求30所述的激光照射装置，其中当第一和第二激光束进入所述柱面透镜时第一激光束的脉冲定时和第二激光束的脉冲定时彼此不同。
37.根据权利要求31所述的激光照射装置，其中当第一和第二激光束进入所述柱面透镜时第一激光束的脉冲定时和第二激光束的脉冲定时彼此不同。
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