專利名稱：薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括一個激光束輻照步驟，本發(fā)明還涉及利用該方法所制造的半導(dǎo)體器件。注意，這里所描述的半導(dǎo)體器件包括一個電光裝置，如一個液晶顯示器件或一個發(fā)光裝置，和一個包括電光裝置作為顯示部分的電子裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對一種技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，在這種技術(shù)中，對在一種絕緣體上，特別是在一種玻璃基片上，形成的非晶半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行結(jié)晶，以便獲得一種結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜。作為結(jié)晶的方法，如使用爐內(nèi)退火的熱退火方法，對快速的熱退火方法(RTA方法)、激光退火方法等等進(jìn)行了研究。可以采用其中任何一種方法或兩種或兩種以上的方法組合來進(jìn)行結(jié)晶。
另一方面，廣泛采用了一種有源矩陣顯示器件，這種裝置采用的是通過形成一個半導(dǎo)體薄膜來制造的薄膜晶體管(以下稱之為TFT)。采用TFT的有源矩陣顯示器件具有幾十萬至幾百萬個以一個矩陣形式排列的象素，通過使用每個象素上配置的TFT來控制每個象素的電荷，進(jìn)行圖像顯示。
近來，發(fā)展了一些技術(shù)，除了形成包含象素的象素TFT之外，通過采用一個象素部分外圍的TFT，同時形成驅(qū)動電路。與非晶半導(dǎo)體層相比，晶體半導(dǎo)體層具有極高的電場效應(yīng)遷移率，適用于形成一個用于這種電路的TFT有源層(此后簡稱為有源層，該有源層包括一個源區(qū)、一個漏區(qū)和一個溝道形成區(qū))。
通常，為了在退火爐中結(jié)晶非晶半導(dǎo)體，需要在600℃或更高的溫度下進(jìn)行10小時或更長時間的退火。因此，適用的基片材料局限于能夠承受這種熱處理的石英。但是，在價格上，石英基片很昂貴，很難大面積地生產(chǎn)。
為了提高生產(chǎn)效率，不可避免地采用大面積大規(guī)模的生產(chǎn)，近年來，還希望使用一個邊長超過1米的基片。
另一方面，在編號為No.7-183540的公開的日本專利申請中所公開的一種通過使用金屬元素進(jìn)行熱結(jié)晶的方法能夠在一個低溫下解決常規(guī)方法中難于解決的結(jié)晶溫度問題。通過這種方法，可以形成晶體半導(dǎo)體薄膜，該方法中，在一個非晶半導(dǎo)體薄膜中摻雜少量的某種元素，如鎳、鈀或鉛，然后將該非晶半導(dǎo)體薄膜在550℃下加熱4個小時。
由于激光退火方法可以通過聚焦半導(dǎo)體層，僅對半導(dǎo)體薄膜提供高能量，而不會實質(zhì)性地提高基片的溫度，這種激光退火技術(shù)成為了研究的焦點，因為它適用于具有一個低應(yīng)變點的作為當(dāng)然材料的玻璃基片，以及塑料基片等。
一個激光退火方法的例子是，利用一個光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一個受激準(zhǔn)分子激光來形成脈沖激光束，使其在輻照表面變成一個幾厘米的方點和一個100毫米或更長的線形，在輻照表面相對地移動激光束的輻照位置來進(jìn)行退火。這里描述的“線形”不是指嚴(yán)格意義上的一條“線”，而是指一個矩形或一個具有高縱橫比的扁長橢圓形。例如，盡管它表示一個具有2或更大的縱橫比(最好是10-100)的形狀，這與激光所包含的輻照表面具有矩形的形狀(矩形激光束)沒有什么不同。注意，該線形是用來獲得一個使被輻照物體充分退火所需的能量密度。這樣，如果要對被輻照的物體進(jìn)行充分的退火，它可以是一個矩形、桌面形或任何其它形狀。
該狀態(tài)顯示在圖8中。在一個基片801上形成一個非晶半導(dǎo)體層之后，在一個箭頭所指的方向上掃描和結(jié)晶一個線形激光803。此時，圖8B中顯示了由虛線A-A’表示的一個截面圖。在基片801上形成了一個作為一個基層絕緣層811，在其上形成一個非晶半導(dǎo)體層813。此外，對于絕緣層811，圖8中顯示了一個單層，但也可以采用一個沒有絕緣層的結(jié)構(gòu)，或具有兩層或多層疊層薄膜的結(jié)構(gòu)。
然后，在該基片上掃描和輻照線形激光803。此時，在由線形激光輻照的區(qū)域812中，非晶半導(dǎo)體層處在一個熔化的狀態(tài)，在經(jīng)過區(qū)域輻照一段之后，該非晶半導(dǎo)體層被再結(jié)晶。如上所述，就形成了一個晶體半導(dǎo)體層815。但是，通過對一個非晶半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行激光退火所形成的晶體半導(dǎo)體薄膜包含很多的晶粒聚集，并且晶粒的位置和大小是隨機(jī)的。為使器件分離，TFT是在玻璃基片上以一個島形圖形化的晶體半導(dǎo)體層來形成的。在這種情況下，不能確定晶粒的位置和大小。與晶粒的內(nèi)部相比，晶粒的界面具有無窮多的由非晶結(jié)構(gòu)、晶體缺陷等等導(dǎo)致的再結(jié)合中心，或俘獲中心。如果載流子在俘獲中心被俘獲，晶粒邊界的電位將會升高，成為載流子勢壘，眾所周知，這會降低載流子的電流傳輸特性。然而，盡管溝道形成區(qū)域的半導(dǎo)體薄膜的晶體特性對TFT特性具有嚴(yán)重的影響，要通過一個單晶半導(dǎo)體薄膜來形成一個溝道形成區(qū)域，而又不受晶體邊緣的影響幾乎是不可能。
有一種技術(shù)，可以通過在一個方向上施加激光，利用一個CW(連續(xù)波)激光來輻照一個半導(dǎo)體層，使一個晶體沿掃描方向持續(xù)增長，獲得一個在掃描方向延長的單晶。這種方法被認(rèn)為可以提供一個至少在其溝道方向上幾乎沒有晶粒邊界的TFT。然而，為了獲得優(yōu)異的結(jié)晶度，一個利用激光輻照的非晶半導(dǎo)體層的區(qū)域必須被完全熔化。為此，激光輻照區(qū)域被聚集成一個具有一個幾百微米寬的矩形或橢圓形，來保證足夠的能量密度，如圖1A所示，利用激光束掃描輻照目標(biāo)的整個表面，由此使整個表面結(jié)晶。結(jié)果是，形成在掃描方向較長的晶粒，變成一個如圖1B所示的晶體半導(dǎo)體層。
這里，要注意激光輻照寬度方向上的能量密度。當(dāng)激光在一個區(qū)域中點狀聚集時，有一個輻照區(qū)域的中心至邊緣的能量密度分布，如圖1C中所示的例子。盡管能量密度分布根據(jù)激光振蕩的模式而變化，能量密度低的區(qū)域通常不能提供充分熔化半導(dǎo)體層的能量。這一半導(dǎo)體層區(qū)域不能生成大晶粒，僅具有微晶。因此，在利用一個CW激光進(jìn)行半導(dǎo)體層處理中，每個掃描區(qū)域(CW激光束掃描一條線時的一個輻照區(qū)域)都會形成晶粒達(dá)到滿意的大尺寸的結(jié)晶半導(dǎo)體層A 112和具有微型晶體的結(jié)晶半導(dǎo)體層B 113，如圖1B中所示。
在半導(dǎo)體層A中，可以獲得如上所述的優(yōu)異的電氣特性。另一方面，半導(dǎo)體層B中，具有無數(shù)的晶粒邊界，因此，不能提供滿意的電氣特性。
如果圖形化出這樣的半導(dǎo)體層并用來形成TFT，那么，在溝道形成區(qū)域中包含半導(dǎo)體層B的TFT和在溝道形成區(qū)域中沒有包含半導(dǎo)體層B的TFT之間就會存在很大的電氣特性的差別。因此，很難用這些TFT制造出能夠令人滿意地運行的半導(dǎo)體器件，盡管其中包含許多具有良好電氣特性的元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是基于上述介紹而產(chǎn)生的，因此本發(fā)明的一個目的是提供一種方法，通過在用一個CW激光來結(jié)晶的半導(dǎo)體層中選擇電氣性能良好的區(qū)域，并僅有效地利用該選擇區(qū)域來形成TFT，制造一種能夠高速運行的高可靠性的半導(dǎo)體器件。
如上所述，通過沿平行線順序掃描一個基片，利用CW激光輻照來實現(xiàn)結(jié)晶，這樣，大晶粒的結(jié)晶半導(dǎo)體層A和微型晶體的結(jié)晶半導(dǎo)體層B是并排地與掃描方向平行排列。
當(dāng)由TFT來制造一個半導(dǎo)體器件時，除了一個放置形成一個TFT的半導(dǎo)體層的區(qū)域之外，驅(qū)動電路還具有一個布置信號線和電源線的區(qū)域。在該區(qū)域中，利用蝕刻來清除半導(dǎo)體層。因此，通過有選擇地僅使用由交替排列的結(jié)晶半導(dǎo)體層A和B中的結(jié)晶半導(dǎo)體層A形成的區(qū)域，來放置TFT，可以通過蝕刻清除所有由結(jié)晶半導(dǎo)體層B形成的區(qū)域，而不將其用作形成TFT的區(qū)域。
下面將描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明是一種制造一個薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片具有一個橢圓形或矩形形狀的聚集的激光，利用該激光束輻照該非半導(dǎo)體薄膜，形成一個結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜，來形成一個有源層，其特征是，利用激光輻照的區(qū)域?qū)挾仁怯行л椪諈^(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為(1)當(dāng)V＝0時，n(D+2d)-d≤L≤n(D+2d)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)；(2)當(dāng)0＜V≤d時，n(D+2d)-d-2(n-1)V≤L≤n(D+2d)+d-2nV和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)；(3)當(dāng)d＜V時，n(D+V)-V+d≤L≤n(D+V)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)；和(4)當(dāng)V＜0時，n(D+2d)-d+(n-1)F≤L≤n(D+2d)+d+nF和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)
V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
進(jìn)一步，本發(fā)明是一種制造一個薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；對該非晶半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行熱處理，形成第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片具有一個橢圓形或矩形形狀的聚集的激光，利用該激光束輻照該第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，來形成一個有源層，其特征是，利用激光輻照的區(qū)域?qū)挾仁怯行л椪諈^(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為(1)V＝0時，n(D+2d)-d≤L≤n(D+2d)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)；(2)當(dāng)0＜V≤d時，n(D+2d)-d-2(n-1)V≤L≤n(D+2d)+d-2nV和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)；(3)當(dāng)d＜V時，n(D+V)-V+d≤L≤n(D+V)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)；和(4)當(dāng)V＜0時，n(D+2d)-d+(n-1)F≤L≤n(D+2d)+d+nF和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
此時，一種制造薄膜晶體管的方法的特征是，激光是從選自一組包括連續(xù)波固體激光器、連續(xù)波氣體激光器和連續(xù)波金屬蒸氣激光器的激光器發(fā)射出來的。在使用固體激光器時，可以采用連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器等等。在使用氣體激光器時，可以采用連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器等等。在使用金屬蒸氣激光器時，可以采用連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器等等。


附圖中圖1A-1C是一個顯示CW激光束掃描一個基片的頂面和結(jié)晶一個半導(dǎo)體薄膜的示意圖；圖2A-2C是一個電路圖和顯示該電路布局的例子示意圖；圖3A-3E是一個顯示CW激光在一個基片上掃描的方向和順序的例子示意圖；圖4A和4B分別是一個顯示器件中驅(qū)動電路的信號線的例子示意圖，和在該顯示器件中驅(qū)動電路的門信號的例子的示意圖；圖5A-5C是由一個CW激光結(jié)晶的半導(dǎo)體層的晶粒延伸方向和一個晶體管的溝道形成區(qū)域之間的關(guān)系的示意圖；圖6是一個CW激光輻照儀器的概要示意圖；圖7是該CW激光輻照儀器的概要示意圖；圖8A和8B是顯示一個線形脈沖激光束掃描一個基片的頂面和結(jié)晶一個半導(dǎo)體薄膜的示意圖。
圖9A-9D是定義CW激光輻照區(qū)域的重疊和偏移的示意圖；圖10是一個半導(dǎo)體層在CW激光結(jié)晶后的表面觀測圖；圖11是一個半導(dǎo)體層在CW激光結(jié)晶后的表面觀測圖；圖12是由CW激光結(jié)晶獲得的半導(dǎo)體層、一個由受激準(zhǔn)分子激光結(jié)晶獲得的半導(dǎo)體層和一個單晶硅晶片之間的Roman散射光譜比較的示意圖；圖13A-13D是說明一個制造液晶顯示器件的過程示意圖；圖14A-14D是說明一個制造液晶顯示器件的過程示意圖；圖15A-15H是說明一個制造TFT過程的示意圖；圖16A和16B是顯示TFT的一個電氣特性測試結(jié)果的示意圖；圖17A-17D是說明一個制造TFT過程的示意圖；圖18A和18B是顯示TFT的一個電氣特性測試結(jié)果的示意圖；圖19A和19B是顯示TFT的一個電氣特性測試結(jié)果的示意圖；
圖20A和20B是顯示TFT的一個電氣特性測試結(jié)果的示意圖；圖21A和21B是說明一個發(fā)光裝置制造過程的示意圖；圖22A-22H是顯示可以采用依照本發(fā)明制造的半導(dǎo)體器件的電器設(shè)備的例子示意圖；圖23是一個顯示配置多個橢圓形激光，用作合成激光的例子示意圖；圖24A-24D是說明一個CW激光輻照區(qū)域的定位和有源層圖形化位置的示意圖。
優(yōu)選實施方式參考圖2A-2C描述了本發(fā)明的一個實施方案模式。圖2A顯示的是一個用于驅(qū)動一個顯示器件的象素部分的驅(qū)動電路的一部分。該電路包括一個具有多級D觸發(fā)器(D-FF)的移位寄存器、NAND、反相器(INV)等等，根據(jù)時鐘信號(CK和CKb)和啟動脈沖(In)來順序輸出脈沖。
圖2B顯示了一個實際布局的例子，其中元件和導(dǎo)線是依照電路圖2A來布置的。圖2B中虛線框中區(qū)域?qū)?yīng)于圖2A的虛線框中部分。如圖2B中所示，時鐘信號輸出的信號線(CK和CKb)和用來提供高電位H和低電位L的電源線(VDD和VSS)等，在橫向上是平行布置的。該布局的特征是電源線的線寬設(shè)置得較大，由于電源線被劃分成多段來為各自的TFT提供電能，避免導(dǎo)線電阻引起電壓降。
圖2B中顯示的構(gòu)成電路的區(qū)域中，圖2C中僅顯示了半導(dǎo)體層實際占用的區(qū)域。如果CW激光輻照寬度被設(shè)置為一個激光輻照范圍1，則掃描由202表示的一個范圍，而后掃描由203表示的一個范圍。當(dāng)島式半導(dǎo)體層201按如圖2C所示來布置時，在由CW激光邊緣輻照的區(qū)域中沒有島式半導(dǎo)體層。該CW激光邊緣輻照的區(qū)域是此后沒有導(dǎo)線引出的區(qū)域。
換句話說，由于CW激光輻照的有效區(qū)域被設(shè)置為一個固定的寬度，構(gòu)成電路的TFT被放置在該有效的CW激光輻照區(qū)域之內(nèi)。
有效的CW激光輻照區(qū)域(結(jié)晶為半導(dǎo)體層A的區(qū)域)的寬度用D表示(D＞0)，CW激光輻照有效區(qū)域的左右邊緣(結(jié)晶為半導(dǎo)體層B的區(qū)域)每個邊緣都有一個寬度d(d≥0)。因而，CW激光輻照區(qū)域的整個區(qū)域的寬度表示為D+2d(圖9A)。CW激光輻照區(qū)域的重疊部分的寬度(相鄰激光束的重疊寬度)用V表示(圖9B)。當(dāng)重疊寬度V小于0時(V＜0)，即當(dāng)CW激光輻照區(qū)域彼此不重疊，在一次掃描中的輻照區(qū)域和下一次掃描的輻照區(qū)域之間有一條縫隙時，該縫隙的寬度被稱為偏移(offset)，用F表示(F＝|-V|)(圖9C)。因此重疊寬度V≥0。在一個形成結(jié)晶和非晶半導(dǎo)體層的基片上，在CW激光輻照區(qū)域上端的任意一點被設(shè)置為原點，垂直于CW激光束掃描方向上距該原點的距離用L表示。該距離L也可以描述為一個輻照對象的一個被輻照區(qū)域上與激光束掃描方向的垂直距離。
(1)重疊寬度V為0時，在一個由n(D+2d)-d≤L≤n(D+2d)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)表示的距離內(nèi)的點聚集的區(qū)域上沒有有源層形成。
(2)當(dāng)重疊寬度V表示為0＜V≤d時，在一個由n(D+2d)-d-2(n-1)V≤L≤n(D+2d)+d-2nV和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)表示的距離內(nèi)的點聚集的區(qū)域上沒有有源層形成。
(3)當(dāng)重疊寬度V表示為d＜V時，在一個由n(D+V)-V+d≤L≤n(D+V)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)表示的距離內(nèi)的點聚集的區(qū)域上沒有有源層形成。
(4)當(dāng)重疊寬度V表示為V＜0時，在一個由n(D+2d)-d+(n-1)F≤L≤n(D+2d)+d+nF和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)表示的距離內(nèi)的點聚集的區(qū)域上沒有有源層形成。
現(xiàn)在，將描述CW激光束的重疊和一個結(jié)晶狀態(tài)。當(dāng)CW激光輻照寬度重疊時，有些區(qū)域接收到多于一次的CW激光輻照。在這些區(qū)域中，第一次激光輻照將半導(dǎo)體層熔化，當(dāng)其返回到固態(tài)時被結(jié)晶。接收到第二次輻照時，該半導(dǎo)體層再次熔化和結(jié)晶。這就意味著在最后一次輻照中的CW激光能量密度在該幾次受到輻照的區(qū)域中起決定性的作用。這意味著，在上面的1-4的狀況中，特別是3中，一個在第一次CW激光輻照中被結(jié)晶為一個半導(dǎo)體層A的區(qū)域在第二次CW激光輻照中被再次熔化并隨后結(jié)晶為半導(dǎo)體層B，如圖9D中所示。這樣就減小了具有良好場效應(yīng)遷移率的半導(dǎo)體層A的寬度。因此，可以通過將CW激光的重疊寬度V設(shè)置為0＜V≤D，如上面的第2種情況，來提高基片上半導(dǎo)體層A的比例。
如果以諸如液晶顯示器件和EL顯示器件的半導(dǎo)體器件為例，屏幕尺寸和象素數(shù)量是設(shè)計中首要確定的指標(biāo)。因此，最先要用到的參考值是象素間距。這里假定象素間距為150微米。然后，CW激光推進(jìn)間距(這里推進(jìn)間距是指輻照表面從對基片的一次掃描到下一次掃描間垂直于掃描方向所移動的距離，在圖9A的情況中，即當(dāng)重疊寬度為0時，推進(jìn)間距為D+2d，當(dāng)重疊寬度為d時，推進(jìn)間距為D+d)被設(shè)置為150微米的整數(shù)倍，如300微米或450微米。根據(jù)該推進(jìn)間距來設(shè)置驅(qū)動電路側(cè)的電源線或信號線之間的間隔。例如，在圖2C中，激光輻照范圍被設(shè)置為300微米或450微米。
實際中，制造過程需要根據(jù)CW激光輻照間距來定位一個有源層圖形化掩模。因此，在一個基片上形成一個非結(jié)晶半導(dǎo)體層之后(圖24A)，和在CW激光輻照之前，形成對齊標(biāo)記2401(圖24B)。然后，利用對齊標(biāo)記2401為原點進(jìn)行CW激光輻照(圖24C)。其后，利用該對齊標(biāo)記2401定位一個有源層掩模2402，并在該掩模2402上定位一個對齊標(biāo)記2403作為圖形化該有源層的參照(圖24D)。這種方法可以根據(jù)CW激光輻照間距精確設(shè)定形成有源層的位置。
如果電路布局是根據(jù)上述條件來確定的，那么就可以獲得具有良好電氣特性的TFT，來構(gòu)造一個半導(dǎo)體器件。
下面將描述本發(fā)明的實施方案。實施方案1該實施方案給出在一個顯示器件中，一個基片上的電路配置、CW激光輻照方向等等的幾個例子。
圖4A和4B是驅(qū)動電路的示意圖，作為通過輸入模擬視頻信號來顯示一幅圖像的顯示器件的例子。圖4A顯示了一個驅(qū)動電路的源信號線，包括移位寄存器、NAND402、反相器403、電平移位器404、采樣開關(guān)406、視頻信號線405等等。移位寄存器包括多級D觸發(fā)器401。視頻信號線405接收視頻信號。移位寄存器根據(jù)時鐘信號(S-CK和S-CKb)和啟動脈沖(S-SP)來順序輸出采樣脈沖。在幅值轉(zhuǎn)換和其它處理后，采樣開關(guān)406根據(jù)采樣脈沖輸入獨立地對視頻信號采樣，并將該信號輸出給源信號線(S1-Sm)。
圖4B顯示了一個門信號線驅(qū)動電路，其結(jié)構(gòu)通常與源信號線相類似。該門信號線驅(qū)動電路具有一個移位寄存器、NAND402、反相器403、電平移位器404等等。該移位寄存器包括多級D觸發(fā)器401。移位寄存器根據(jù)時鐘信號(G-CK和G-CKb)和啟動脈沖(G-SP)順序輸出采樣脈沖。在幅值轉(zhuǎn)換和其它處理后，一個接一個地選擇每個門信號線(G1-Gn)。
該顯示器件的結(jié)構(gòu)如圖3A所示。一個象素部分301被定位在基片300的中心位置。一個源信號驅(qū)動電路302在該象素部分301的上部或下部。一個門信號線驅(qū)動電路位于象素301的左邊或右邊，或者在其兩邊。每個驅(qū)動電路運行所用的信號和功率是通過柔性印制電路(FPC)304從基片的外部輸入的。
如圖3A中所示，源信號線驅(qū)動電路302是沿象素的列方向伸展的，而門信號線驅(qū)動電路303是沿象素的行方向伸展的。因此，如果該裝置受到實施方案模式的CW激光輻照，則指向源信號線驅(qū)動電路取向的CW激光輻照方向與門信號驅(qū)動電路取向不匹配，如圖3B所示。然而，與通常高速驅(qū)動所需的源信號線驅(qū)動電路相反，門信號線驅(qū)動電路僅需有一個比源信號線驅(qū)動電路的驅(qū)動頻率小幾百倍的頻率。因此，在構(gòu)成門信號驅(qū)動電路的TFT的有源層中包括一個半導(dǎo)體層B時，門信號線驅(qū)動電路仍可以正常工作。
如圖3C中所示，如果構(gòu)成顯示器件的所有TFT都是在半導(dǎo)體層A上形成的，則在CW激光輻照期間可以切換掃描方向。為了精細(xì)制作，第一次CW激光輻照是利用為源信號線驅(qū)動電路設(shè)置的推進(jìn)間距來進(jìn)行的，然后，將固定基片的平臺旋轉(zhuǎn)90度，改變激光束掃描的方向，來進(jìn)行第二次CW激光輻照，其中推進(jìn)間距是針對門信號線驅(qū)動電路和象素部分而設(shè)置的。
采用編號為No.2001-241463的日本專利申請中公開的技術(shù)，源信號線驅(qū)動電路302和門信號線驅(qū)動電路303可以平行放置在象素部分的一側(cè)，如圖3D中所示，或者在象素部分的相對的兩側(cè)。這樣就可以在一次CW激光輻照中結(jié)晶整個基片的表面，并針對象素部分和驅(qū)動電路都使用具有半導(dǎo)體層A作為其有源層的TFT。
本實施方案中顯示的方法僅作為例子，還有其它的選擇。例如，可以只利用CW激光來結(jié)晶需要高速驅(qū)動的驅(qū)動電路部分，而用普通的結(jié)晶方法來形成無需這樣高的驅(qū)動速度的象素部分和其他部分。該實施方案可以與其它實施方案進(jìn)行組合。實施方案2圖5A中概要顯示了在通過CW激光輻照結(jié)晶之后基片上的半導(dǎo)體層的狀態(tài)。如前面描述過的，由能量密度不充分的激光邊緣輻照的區(qū)域變成了結(jié)晶的半導(dǎo)體層-即具有小型晶粒的晶體或微型晶體的半導(dǎo)體層B，而利用足夠的能量密度進(jìn)行熔化和結(jié)晶的區(qū)域變成了結(jié)晶半導(dǎo)體層-即半導(dǎo)體層A，就是說，大的晶粒聚合體沿著與CW激光輻照方向平行的方向沿長。
在CW激光輻照方向上，即半導(dǎo)體層A中的晶粒的縱向方向上，晶體處于一個良好的狀態(tài)。另一方面，在垂直于CW激光輻照方向的方向上，即半導(dǎo)體層A中的晶粒的橫向方向上，存在許多晶粒邊界。在一個晶體中取向是不均勻的，而獨立的晶粒具有不同的取向，在晶粒邊界處取向是變化的。這就導(dǎo)致了各向異性的電氣特性。
簡而言之，在與晶粒的縱向方向平行的方向或相鄰方向上，僅有少量的晶粒邊界，對電荷的移動不會產(chǎn)生什么干擾。因此，顯示了良好的電場遷移率。與之相反，在與晶粒縱向的方向或相鄰方向垂直的方向上，具有許多晶粒邊界，其取向各不相同。因此與前者相比，該方向上的電荷移動受到很大的阻礙。
總之，與圖5C中所示的TFT配置使溝道長度方向與晶粒的縱向方向或相鄰方向垂直的情況相比，如圖5B所示，當(dāng)TFT的配置使得溝道長度方向與晶粒的縱向方向或相鄰方向平行時，很容易獲得更加良好的電氣特性。該實施方案可以與其它的實施方案進(jìn)行組合，在圖2B所示的配置例子中，就是考慮了這一點，來配置TFT的。實施方案3該實施方案描述的是一個采用CW激光的激光結(jié)晶過程。
一個適用于該過程的CW激光是一個具有550納米或更短波長和高穩(wěn)定功率的激光。例如，YVO4激光的二次諧波、YAG激光的二次諧波、YLF激光的二次諧波、YAlO3激光的二次諧波和氬激光都符合該要求。也可以采用這些激光的三次或更高次諧波?；蛘?，可以采用翠綠寶石激光、鈦藍(lán)寶石激光、連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光、氪激光、或CO2激光、或連續(xù)波氦鎘激光、連續(xù)波銅蒸氣激光、或連續(xù)波金蒸氣激光。還可以采用從這些激光中選擇的一種類型或不同類型的多種激光。
圖7概要表示了一個用于CW激光輻照的裝置的例子。該裝置包括一個激光振蕩器701、一個反射鏡702、一個凸透鏡703、一個X-Y平臺704等等。此處所用的激光是功率為10瓦的連續(xù)波YVO4激光。激光振蕩器配有一個非線性光學(xué)元件，從其出口發(fā)射二次諧波。
從激光振蕩器701發(fā)出的一個激光束具有一個圓形的形狀，如圖7中A所示。該激光束是在水平方向發(fā)出的，由反射鏡702反射向與垂直方向成20度的方向。此后，通過位于水平方向上的凸透鏡703聚集該激光束。一個基片705固定在X-Y平臺704上，將該基片上形成的一個半導(dǎo)體層的一個輻照表面放在凸透鏡703的焦點上。在這一點上，輻照表面被設(shè)置為與凸透鏡703平行。換句話說，基片705是水平放置的。激光束以大約20度的角度進(jìn)入凸透鏡703，因此，由于凸透鏡703的散光，使激光束在輻照表面呈一個橢圓形狀。輻照表面的激光束形狀是由激光束進(jìn)入凸透鏡703的入射角決定的。因此，通過使激光束以一個加大的與垂直方向的角度進(jìn)入凸透鏡，使該激光束具有一個加大縱橫比的橢圓形狀。另一方面，這樣會使穿透變淺，很難進(jìn)行均勻輻照。因此合適的反射角約為20度。
為了在基片的整個表面上結(jié)晶半導(dǎo)體層，必須在該基片上以一個適當(dāng)?shù)妮椪臻g距重復(fù)施加激光，沿其長軸方向移動激光束。這一操作是通過固定包括激光振蕩器701、反光鏡702和凸透鏡703的激光輸出單元，而移動X-Y平臺704，從而以某種方式移動基片，使橢圓形激光束遍歷該基片。當(dāng)基片，即輻照對象在X方向為600mm，在Y方向為720mm時，橢圓形激光束在長軸方向上為200微米，這就需要3000次如圖7中所示方向的激光束掃描(1500次往復(fù)運動)，來輻照基片的整個表面。
通過使用多個激光振蕩器和利用在橢圓長軸方向上并排排列的多個橢圓形激光束來進(jìn)行掃描，如圖23中所示，可以減少掃描的次數(shù)和處理時間。這種方法中，單個激光束的邊緣處的低能量密度部分與相鄰激光束的邊緣處的低能量密度部分相重疊，從而提高了能量密度。結(jié)果是，拓寬了有效輻照區(qū)域，在一次輻照中，增加了有效輻照區(qū)域和整個輻照區(qū)域的比例，進(jìn)而減小了電路布置上的限制。
該實施方案可以與其它實施方案組合使用。實施方案4
該實施方案參考圖6給出了一個使用與模式3中不同的光學(xué)系統(tǒng)來偏振一個激光束的例子。
從一個激光振蕩器601發(fā)出的一個激光束具有一個如圖6中所示的圓形形狀。該激光束以一個水平方向發(fā)射，并由反光鏡602朝著垂直方向反射。因此，由一個第一柱面透鏡603在X方向聚集該激光束。這樣，在X方向上聚集了圓形的激光束，如果6中B所示，獲得一個長軸設(shè)在Y方向上的橢圓形狀。然后，由Y方向上的第二個柱面透鏡604聚集該激光束。此時，進(jìn)一步在Y方向上聚集該激光束，獲得一個長軸設(shè)在X軸上的橢圓形狀，如圖6中C所示。這一光學(xué)系統(tǒng)可以提供一個橢圓形的激光束，其縱橫比要比實施方案3中顯示的激光束還要大。利用該橢圓形的激光束輻照一個固定在X-Y平臺605上的基片606。關(guān)于激光束對基片的掃描，參見實施方案3。
通過使用多個激光振蕩器和利用在橢圓長軸方向上并排排列的多個橢圓形激光束來進(jìn)行掃描，如圖23中所示，可以減少掃描的次數(shù)和處理時間。這種方法中，單個激光束的邊緣處的低能量密度部分與相鄰激光束的邊緣處的低能量密度部分相重疊，從而提高了能量密度。結(jié)果是，拓寬了有效輻照區(qū)域，在一次輻照中，增加了有效輻照區(qū)域和整個輻照區(qū)域的比例，進(jìn)而減小了電路布置上的限制。
該實施方案可以與其它實施方案組合使用。實施方案5該實施方案描述了一個從半導(dǎo)體層的形成到結(jié)晶的過程的例子。
利用等離子體CVD在一個玻璃基片上形成厚度為400納米的氧氮化硅薄膜(成份比例Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)，作為一個基薄膜。在該基薄膜上，利用等離子體CVD形成一個厚度為150納米的非晶硅薄膜，作為一個半導(dǎo)體層。然后該半導(dǎo)體層在500℃下經(jīng)受3小時的熱處理，釋放掉半導(dǎo)體層中包含的氫，并利用激光退火進(jìn)行結(jié)晶。
用于激光退火的激光是連續(xù)波YVO4激光(波長532納米)的二次諧波。此時，依照實施方案3或4，用激光束對該半導(dǎo)體層進(jìn)行輻照。
這樣，對得到的晶體半導(dǎo)體層進(jìn)行干壁繪畫法(secco)蝕刻，通過一個掃描電子顯微鏡(SEM)在10000倍下觀察其表面。結(jié)果如圖10中所示。干壁繪畫法蝕刻的干壁繪畫溶液是采用K2Cr2O7作為摻雜劑，用比例為2∶1的HF和H2O獲得的。從圖10中可以斷定，激光束在基片上的掃描方向是沿X方向，晶粒的縱向方向是與掃描方向平行或處于鄰近方向。簡言之，晶體沿著激光束掃描的方向延伸。
通過該實施方案中顯示的過程，在結(jié)晶的半導(dǎo)體層上形成大尺寸的晶粒。因此，使用這種半導(dǎo)體層作為一個有源層的TFT在其溝道形成區(qū)域具有很少的晶粒邊界。每個晶粒都具有一個良好的結(jié)晶度，該晶粒實際上相當(dāng)于一個單晶體，由此，該實施方案中的半導(dǎo)體層可以提供與由一個單晶體半導(dǎo)體形成的晶體管相同等級的，或接近相同等級的場效應(yīng)遷移率。
如果晶粒延伸的方向被設(shè)置成與電荷移動方向，即漏電流方向，或者鄰近的方向相同，則電荷的移動很少會受到晶粒的阻礙，如實施方案2中所描述。這樣還可以減少晶體管中的導(dǎo)通電流波動、關(guān)斷漏電流、閾值、S值、場效應(yīng)遷移率等等，極大地改善了這些電氣特性。
該實施方案可以與其它實施方案組合使用。實施方案6實施方案5描述了一個從半導(dǎo)體層的形成到結(jié)晶的過程的例子。該實施方案給出這一過程的另外一個例子。
首先，根據(jù)實施方案5利用一個非結(jié)晶硅薄膜形成一個半導(dǎo)體層。然后，利用JP 07-183540 A中公開的一種方法，通過旋涂將一種醋酸鎳溶液(重量濃度5ppm，10ml)涂在在該半導(dǎo)體層上。然后將該半導(dǎo)體層在一個氮氣氛中在500℃下熱處理1小時，在550℃下熱處理12小時。結(jié)果，采用鎳作為催化劑，在該半導(dǎo)體晶體層上生成晶體，從而得到第一結(jié)晶半導(dǎo)體層。此后，通過激光退火提高該第一結(jié)晶半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，來獲得第二結(jié)晶半導(dǎo)體層。
用于激光退火的激光是連續(xù)波YVO4激光(波長532納米)的二次諧波。此時，依照實施方案3或4，用激光束對該半導(dǎo)體層進(jìn)行輻照。
這樣，對得到的晶體半導(dǎo)體層進(jìn)行干壁繪畫法蝕刻，通過一個掃描電子顯微鏡在10000倍下觀察其表面。結(jié)果如圖11中所示。圖11中顯示的半導(dǎo)體層是通過在繪圖X方向上施加激光束進(jìn)行的結(jié)晶來獲得的，從圖11中可以斷定，晶體沿著激光束掃描的方向延伸。
在利用該實施方案中顯示的過程獲得的半導(dǎo)體層上進(jìn)行喇曼散射光譜，結(jié)果由圖12中的粗線顯示(圖12中，在該實施方案中獲得的半導(dǎo)體層表示為改進(jìn)的CG硅)。為了進(jìn)行比較，圖12中用細(xì)線顯示了在單晶硅上進(jìn)行的喇曼散射光譜。
由該實施方案中顯示的過程獲得的半導(dǎo)體層上的喇曼位移在517.3cm-1處具有一個峰值，其一半寬度為4.96cm-1。另一方面，單晶硅的喇曼位移在520.7cm-1處具有一個峰值，其半寬度為4.44cm-1。由脈沖振蕩受激準(zhǔn)分子激光結(jié)晶的一個半導(dǎo)體層喇曼位移在516.3cm-1處具有一個峰值，其一半寬度為6.16cm-1。
從圖12中顯示的結(jié)果可以看出，與由脈沖振蕩受激準(zhǔn)分子激光結(jié)晶的一個半導(dǎo)體層相比，由該實施方案中顯示的過程獲得的半導(dǎo)體層的結(jié)晶度更接近于一個單晶硅的結(jié)晶度。
該實施方案可以與其它實施方案組合使用。實施方案7該實施方案描述的是一個制造TFT的例子，該TFT利用一個由實施方案5所示的過程結(jié)晶的半導(dǎo)體層作為有源層。下面參考圖15A-15H來進(jìn)行描述。
基片1501是一個石英基片、硅基片、金屬基片、或不銹鋼基片，具有一個在其表面上形成的絕緣薄膜。如果具有一個能夠在制造過程中承受熱處理溫度的耐熱性，那么也可以采用塑料基片。在該實施方案中，采用一個由玻璃，如硼硅酸鹽玻璃或鋁硼硅酸鹽玻璃組成的基片。
首先，利用等離子體CVD在基片1501上形成和分層放置一個厚度為50納米的氧氮化硅薄膜(成份比例Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)和一個厚度為100納米的氧氮化硅薄膜(成份比例Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)，作為一個基薄膜1502。在基薄膜1502上，利用等離子體CVD形成一個厚度為150納米的非晶半導(dǎo)體層1503，然后在500℃下進(jìn)行3小時的熱處理，釋放掉該半導(dǎo)體層中包含的氫(圖15A)。
之后，用連續(xù)波YVO4激光的二次諧波(波長532納米，5.5瓦)來掃描和輻照該非晶半導(dǎo)體層1503的整個表面，通過實施方案3或4中顯示的方法來進(jìn)行結(jié)晶。由此獲得一個結(jié)晶的半導(dǎo)體層1505(圖15B)。
然后，進(jìn)行第一次摻雜處理，以便控制TFT的電壓閾值。在該第一次摻雜處理中，利用乙硼烷(B2H6)作為材料氣體，該氣體流速被設(shè)定為30sccm，電流密度為0.05μA，加速電壓為60k6V，劑量為1×1014個原子/cm2(圖15C)。
接下來，結(jié)晶半導(dǎo)體層1505被圖形化為一個所需形狀，來獲得島狀半導(dǎo)體層(此后簡稱為半導(dǎo)體層)1506和1507。此后，利用等離子體CVD形成一個厚度為115納米的氧氮化硅薄膜，作為柵極絕緣薄膜1508。在該柵極絕緣薄膜1508分層放置上一個厚度為30納米的TaN薄膜和一個厚度為370納米的W薄膜，作為一個導(dǎo)電層(圖15D)。
接下來，利用光刻法來蝕刻W薄膜和柵極絕緣薄膜，形成一個抗蝕劑掩模(圖中沒有顯示)。由抗蝕劑掩模覆蓋的區(qū)域沒有被蝕刻，這樣就獲得了由TaN薄膜1512和W薄膜1513以及柵極絕緣薄膜1511形成的柵極。
在該實施方案中，形成柵極的導(dǎo)電層具有一個分層結(jié)構(gòu)，包括一個TaN薄膜和一個W薄膜。然而，該導(dǎo)電層可以是一個單層和可以是三個或三個以上的疊層。
此后，清除抗蝕劑掩模，形成一個用于第二次摻雜處理的新的抗蝕劑掩模1514，利用呈n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素來摻雜所需的半導(dǎo)體層。在第二次摻雜處理中，由導(dǎo)電層1512和1513形成的柵極起到屏蔽呈n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的作用，以一種自動對準(zhǔn)的方式形成一個第一雜質(zhì)區(qū)1515。在該實施方案中，由于半導(dǎo)體層厚達(dá)150納米，該處理是利用兩套條件在兩個階段進(jìn)行的。所用的材料氣體是三氫化磷(PH3)。劑量設(shè)置為2×1013個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為90keV。然后，劑量設(shè)置為5×1014個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為10keV(圖15E)。
此后，清除抗蝕劑掩模1514，形成一個用于第三次摻雜處理的新的抗蝕劑掩模1516，利用呈p型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素來摻雜所需的半導(dǎo)體層。類似于第二次摻雜處理，由導(dǎo)電層1512和1513形成的柵極起到屏蔽呈p型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的作用，以一種自動對準(zhǔn)的方式形成一個第二雜質(zhì)區(qū)1517。由于半導(dǎo)體層厚達(dá)150納米，該第三次摻雜處理也是利用兩套條件在兩個階段進(jìn)行的。所用的材料氣體是乙硼烷(B2H6)。劑量設(shè)置為2×1013個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為90keV。然后，劑量設(shè)置為1×1015個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為10keV(圖15F)。
通過上述的步驟，分別在半導(dǎo)體層1506和1507中形成了第一摻雜區(qū)1515和第二摻雜區(qū)1517。
接下來，清除抗蝕劑掩模1516，用等離子體CVD形成一個厚度為50納米的氧化硅膜(成份Si＝32.8％，O＝63.7％，H＝3.5％)作為第一夾層絕緣薄膜1518。
然后，進(jìn)行熱處理，以恢復(fù)半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，并激活用于摻雜該半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素。在該實施方案中，采用熱退火，并在一個氮氣氛中在一個退火爐中在550℃的溫度下進(jìn)行4小時的熱處理(圖15G)。
接下來，在第一夾層絕緣薄膜1518上形成一個第二夾層絕緣薄膜1519。在該實施方案中，利用CVD形成一個厚度為50納米的氮化硅薄膜，然后，形成一個厚度為400納米的氧化硅薄膜，作為第二夾層絕緣薄膜。該第二夾層絕緣薄膜主要是用于平面化，因此，最好是使用能夠很好地平整表面的材料。也可以采用一種諸如聚丙烯類的有機(jī)材料來形成該第二夾層絕緣薄膜。
然后，進(jìn)行另一次氫化熱處理，終止有源層中的自由鍵。該實施方案采用了熱退火，在一個氮氣氛中在一個退火爐中在410℃的溫度下進(jìn)行1小時的熱處理。
接著，開通到達(dá)摻雜區(qū)的接觸孔，形成導(dǎo)線1520。在該實施方案中，導(dǎo)線1520是通過圖形化一個疊層來獲得的，該疊層包括一個50納米厚的Ti薄膜、一個500納米厚的Al-Si薄膜和另一個50nm厚的Ti薄膜?？梢圆捎靡粋€單層導(dǎo)電薄膜和一個三層或更多層的疊層來形成導(dǎo)線。導(dǎo)線材料不限于鋁或鈦，可以適當(dāng)采用高電導(dǎo)率的材料。例如可以通過圖形化一個順序疊放的一個TaN薄膜、鋁或銅薄膜和一個鈦薄膜的疊層，來獲得導(dǎo)線。
如上所述，形成了一個n溝道TFT和一個p溝道TFT，兩者均有一個6微米的溝道長和一個4微米的溝道寬(圖15H)。
測量TFT的電氣特性，圖16A和16B顯示的是測量結(jié)果。圖16A顯示的是n溝道TFT的電氣特性，而圖16B顯示的是p溝道TFT的電氣特性。測量條件包括將柵-源電壓VG設(shè)置為-16至16V，將柵-漏電壓VD設(shè)置為±1V和+5V。在圖16A和圖16B中，漏極電流ID和柵極漏電流IG用實線表示，而場效應(yīng)遷移率μFE用虛線表示。
依照實施方案5，在一個結(jié)晶的半導(dǎo)體層上形成大尺寸的晶粒。因此，采用該半導(dǎo)體層作為一個有源層的TFT在其溝道形成區(qū)域具有很少的顆粒邊緣。而且，形成的晶粒沿著激光束掃描的方向和鄰近方向延伸，由此電荷在移動中經(jīng)過很少的晶粒邊界。這樣可以獲得具有如圖16A和16B所示的良好電氣特性的TFT。根據(jù)圖16A和16B所示的結(jié)果，場效應(yīng)遷移率對于n溝道TFT為524cm2/V，對于p溝道TFT為205cm2/Vs。因此，TFT具有非常良好的特性。
在該實施方案中制造的TFT為頂部柵極TFT。但是當(dāng)為底部柵極TFT或雙柵極時也可能獲得良好的特性，雙柵極TFT中，柵極是位于有源層的上部和下部，例如，按如日本專利申請Nos.2001-91493和2001-116307中所描述的構(gòu)造的TFT。
該實施方案可以和其它實施方案組合使用。實施方案8該實施方案描述的是一個制造TFT的例子，該TFT利用一個由實施方案6所示的過程結(jié)晶的半導(dǎo)體層作為有源層。下面參考圖17A-17D來進(jìn)行描述。
在基片1701上形成一個基薄膜1702和一個非晶半導(dǎo)體層1703的過程與實施方案7相同。利用等離子體CVD形成和分層放置一個厚度為50納米的氧氮化硅薄膜(成份比例Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)和一個厚度為100納米的氧氮化硅薄膜(成份比例Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。在基薄膜1702上，利用等離子體CVD形成一個厚度為150納米的非晶層1703，然后在500℃下進(jìn)行3小時的熱處理，釋放掉該半導(dǎo)體層中包含的氫(圖17A)。
然后，利用JP 07-183540 A中公開的一種方法，通過旋涂將一種醋酸鎳溶液(重量濃度5ppm，10ml)涂在在該半導(dǎo)體層上，形成一個金屬包層1704。然后將基片在一個氮氣氛中在500℃下熱處理1小時，在氮氣氛中550℃下熱處理12小時。這樣，就得到第一結(jié)晶半導(dǎo)體層1705(圖17C)。
此后，通過激光退火來改進(jìn)該第一結(jié)晶半導(dǎo)體層1705的結(jié)晶度。
激光退火的條件包括用連續(xù)波YVO4激光的二次諧波(波長532納米，5.5瓦)作為激光1706來掃描和輻照該非晶半導(dǎo)體層1703的整個表面，通過實施方案3或4中顯示的方法來進(jìn)行結(jié)晶。由此獲得一個第二結(jié)晶半導(dǎo)體層1707(圖17B)。
接下來的步驟與實施方案7的圖15D-15H中說明的步驟相同。結(jié)果是，形成了一個n溝道TFT和一個p溝道TFT，兩者均有一個6微米的溝道長和一個4微米的溝道寬。
測量這些TFT的電氣特性，圖18A和18B顯示的是測量結(jié)果。圖18A和18B顯示的是在激光退火步驟中將激光束掃描速率設(shè)置為20cm/s來制造的TFT的電氣特性，而19A和19B顯示的是在激光退火步驟中將激光束掃描速率設(shè)置為50cm/s來制造的TFT的電氣特性。圖18A和圖19A顯示的是n溝道TFT的電氣特性，而圖18B和19B顯示的是p溝道TFT的電氣特性。測量條件包括將柵-源電壓VG設(shè)置為-16至16V，將柵-漏電壓VD設(shè)置為±1V和±5V。在圖18A-19B中，漏極電流ID和柵極漏電流IG用實線表示，而場效應(yīng)遷移率μFE用虛線表示。
依照實施方案6，在一個結(jié)晶的半導(dǎo)體層上形成大尺寸的晶粒。因此，采用該半導(dǎo)體層作為一個有源層的TFT在其溝道形成區(qū)域具有很少的顆粒邊緣。而且，形成的晶粒沿著激光束掃描的方向和鄰近方向延伸，由此電荷在移動中經(jīng)過很少的晶粒邊界。這樣可以獲得具有如圖18A-19B所示的良好電氣特性的TFT。根據(jù)圖18A和18B所示的結(jié)果，場效應(yīng)遷移率對于n溝道TFT為510cm2/Vs，對于p溝道TFT為200cm2/Vs。根據(jù)圖19A和19B所示的結(jié)果，場效應(yīng)遷移率對于n溝道TFT為595cm2/V，對于p溝道TFT為199cm2/Vs。因此，TFT具有非常良好的特性。
圖20A和20B顯示的是在激光束掃描速率設(shè)置為50cm/s而柵-源電壓VG設(shè)置為-16至16V，將柵-漏電壓VD設(shè)置為±0.1V和±5V是制造的TFT的電氣特性的測量結(jié)果。圖20A顯示的是n溝道TFT的電氣特性，而圖20B顯示的是p溝道TFT的電氣特性。其場效應(yīng)遷移率特別良好，對于n溝道TFT為657cm2/V，對于p溝道TFT為219cm2/V。
在該實施方案中制造的TFT為頂部柵極TFT。但是，當(dāng)為底部柵極TFT或雙柵極時也可能獲得良好的特性，雙柵極TFT中，柵極時位于有源層的上部和下部，例如，按如日本專利申請Nos.2001-91493和2001-116307中所描述的構(gòu)造的TFT。
該實施方案可以和其它實施方案組合使用。實施方案9在形成具有一個開關(guān)TFT和一個驅(qū)動TFT的一個象素部分的基片上，還形成一個包括一個CMOS電路的驅(qū)動電路。為方便起見，將這種基片稱為一個有源矩陣基片。本實施方案描述了用一個如上定義的有源矩陣基片制造一個液晶顯示器件的過程。下面參考圖13A-14D來描述這一過程。
一個基片5000為一個石英基片、硅基片、金屬基片、或不銹鋼基片，具有一個在其表面上形成的絕緣薄膜。如果具有一個能夠在制造過程中承受熱處理溫度的耐熱性，那么也可以采用塑料基片。在該實施方案中，采用一個由玻璃，如硼硅酸鹽玻璃或鋁硼硅酸鹽玻璃組成的基片。
依照實施方案5或6，在基片5000上形成一個基薄膜5001和一個島狀結(jié)晶半導(dǎo)體層(此后稱之為半導(dǎo)體層)5002-5005。
形成一個柵極絕緣薄膜5006來覆蓋半導(dǎo)體層5002-5005。該柵極絕緣薄膜5006是一個含硅的絕緣薄膜，是通過等離子體CVD或濺射形成的，具有一個40-50納米的厚度。在該實施方案中，采用一個由等離子體CVD形成的厚度為115納米的氮氧化硅薄膜作為柵極絕緣薄膜5006。該柵極絕緣薄膜5006不限于氮氧化硅薄膜，可以是其它單層或?qū)盈B的含硅絕緣薄膜。
如果采用二氧化硅作為柵極絕緣薄膜5006，可以利用TEOS(原硅酸四乙酯)和氧的混合物并將反應(yīng)壓力設(shè)置為40Pa，基片溫度設(shè)為300-400℃，放電的高頻(13.56MHz)功率密度設(shè)置為0.5-0.8W/cm2，通過等離子體CVD來形成。如果能夠承受400-500℃的熱退火溫度，則如上形成的二氧化硅薄膜可以和柵極絕緣薄膜5006一樣提供良好的特性。
在柵極絕緣薄膜5006上，分層放置了厚度為20-100納米的第一導(dǎo)電薄膜5007和厚度為100-400納米的第二導(dǎo)電薄膜5008。該實施方案中的第一導(dǎo)電薄膜5007和第二導(dǎo)電薄膜5008分別為一個厚度為30納米的TaN薄膜和一個厚度為370納米的W薄膜。
在該實施方案中，作為第一個導(dǎo)電薄膜5007的TaN薄膜是在一個含氮的氣氛中利用Ta為靶，通過濺射來形成的。作為第二個導(dǎo)電薄膜5008的W薄膜是利用W為靶來形成?；蛘呖梢圆捎昧u(WF6)通過濺射來形成W薄膜。在另一種情況中，W薄膜必須有一個低電阻率，以便用于柵極，W薄膜的電阻率最好為20μΩcm或更小。盡管W薄膜的電阻率可以通過增加晶粒的尺寸來減小，但W薄膜中的雜質(zhì)，如氧，會影響結(jié)晶度并使電阻率升高。由此，本實施方案中的W薄膜是通過采用高純度的W為靶(純度99.9999％)的濺射來形成的，并在形成過程中盡量不使空氣中的雜質(zhì)混入薄膜中。結(jié)果是，電阻率減小到9-20μΩcm。
盡管在本實施方案中，第一導(dǎo)電薄膜5007是一個TaN薄膜，而第二導(dǎo)電薄膜5008是一個W薄膜，但是在第一導(dǎo)電薄膜5007和第二導(dǎo)電薄膜5008的材料上沒有特定的限制。第一導(dǎo)電薄膜5007和第二導(dǎo)電薄膜5008可以利用從包含Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Crhe Nd的組中選擇的元素，或利用包含上述元素的合金材料或混合材料來形成。該導(dǎo)電薄膜也可以用半導(dǎo)體薄膜來形成，典型的情況是，使用摻雜磷或其它雜質(zhì)元素的多晶硅薄膜，或一種Ag-Pd-Cu合金。
接下來，通過光刻法形成抗蝕劑掩模5009，進(jìn)行第一次形成電極和導(dǎo)線蝕刻處理。在該第一蝕刻處理中使用第一和第二蝕刻條件(圖13B)。
在該實施方案中，第一蝕刻條件包括采用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)，利用CF4、Cl2和O2作為蝕刻氣體，氣體流速比設(shè)置為25∶25∶10(單位sccm)，和在一個1.0Pa的壓力下給一個繞線電極施加一個500W的功率來產(chǎn)生等離子體?；瑐?cè)面(樣品臺)還接收一個150W的RF(13.56MHz)的功率，以便施加一個負(fù)的自偏電壓。在這些第一蝕刻條件下，蝕刻W薄膜，使第一導(dǎo)電層5007的邊緣呈錐形。
無需清除抗蝕劑掩模5009，即可從第一蝕刻條件轉(zhuǎn)換到第二蝕刻條件。第二蝕刻條件包括利用CF4和Cl2作為蝕刻氣體，氣體流速比設(shè)置為30∶30(單位sccm)，和在一個1.0Pa的壓力下給一個繞線電極施加一個500W的功率來產(chǎn)生用于約15秒蝕刻的等離子體?；瑐?cè)面(樣品臺)還接收一個20W的RF(13.56MHz)的功率，以便施加一個負(fù)的自偏電壓。在這些第二蝕刻條件下，第一導(dǎo)電層5007和第二導(dǎo)電層5008蝕刻程度相同。為了避免在蝕刻之后在柵極絕緣薄膜5006上遺留殘渣，將蝕刻時間延長10-20％。
在上述的第一蝕刻處理中，如果抗蝕劑掩模的形狀適當(dāng)，利用施加于基片側(cè)面的自偏電壓的作用，使第一導(dǎo)電層5007和第二導(dǎo)電層5008沿其邊緣形成錐形。這樣通過第一蝕刻處理，就獲得了由第一導(dǎo)電層5007和第二導(dǎo)電層5008形成的第一形狀的導(dǎo)電層5010-5014。沒有被該第一形狀的導(dǎo)電層5010-5014覆蓋的柵極絕緣薄膜5006的區(qū)域被蝕刻20-50納米，形成變薄的區(qū)域。
接下來，在不用清除抗蝕劑掩模5009的情況下進(jìn)行第二次蝕刻處理(圖13C)。在第二次蝕刻處理中，利用SF6、Cl2和O2作為蝕刻氣體，氣體流速比設(shè)置為24∶12∶24(單位sccm)，和在一個1.3Pa的壓力下給一個繞線電極施加一個700W的功率來產(chǎn)生進(jìn)行約25秒鐘蝕刻的等離子體?；瑐?cè)面(樣品臺)還接收一個10W的RF(13.56MHz)的功率，以便施加一個負(fù)的自偏電壓。這樣，有選擇地蝕刻W薄膜，形成第二形狀的導(dǎo)電層5015-5019。在第二次蝕刻處理中，幾乎不蝕刻第一導(dǎo)電層5015a-5018a。
然后，不用清除抗蝕劑掩模5009，進(jìn)行第一摻雜處理，利用一種低濃度的呈n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素來摻雜半導(dǎo)體層5002-5005。該摻雜處理采用離子摻雜或離子注入。離子摻雜條件包括將劑量設(shè)置為1×1013-5×1014個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為40-80keV。在該實施方案中，對于離子摻雜，劑量設(shè)置為5.0×1013個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為50keV。用于使雜質(zhì)呈n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素是組15中的一種元素，通常是磷(P)或砷(As)。在該實施方案中采用的是磷。在第一次摻雜處理中，第二形狀的導(dǎo)電層5015-5019起到屏蔽呈n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的作用，以一種自動對準(zhǔn)的方式形成一個第一雜質(zhì)區(qū)(n區(qū))5020-5023。用呈n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素按1×1018-5×1020個原子/cm2的濃度來摻雜第一雜質(zhì)區(qū)5020-5023。
接著，清除抗蝕劑掩模5009，形成一個用于進(jìn)行第二次摻雜處理的新的抗蝕劑掩模5024。在第二次摻雜處理中，加速電壓要比第一次摻雜處理時高。此次處理中，離子摻雜條件包括將劑量設(shè)置為1×1013-3×1014個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為60-120keV。在該實施方案中，對于離子摻雜，劑量設(shè)置為3.0×1013個原子/cm2，加速電壓設(shè)置為65keV。該第二次摻雜處理使用第二導(dǎo)電層5015b-5018b作為雜質(zhì)元素的屏蔽，以便用雜質(zhì)元素?fù)诫s第一導(dǎo)電層5015a-5018a的錐形部分以下的半導(dǎo)體層。
第二次摻雜處理的結(jié)果是，用呈現(xiàn)n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素以1×1018-5×1020個原子/cm2的濃度摻雜與第一導(dǎo)電層重疊的第二雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū)，Lov區(qū))5026，用呈現(xiàn)n型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素以1×1019-5×1021個原子/cm2的濃度摻雜第三雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))5025和5028。在第一和第二次摻雜之后，半導(dǎo)體層5005-5005具有根本沒有摻雜雜質(zhì)元素的區(qū)域或摻雜了少量雜質(zhì)元素的區(qū)域。在該實施方案中，這些根本沒有摻雜雜質(zhì)元素的區(qū)域或摻雜了少量雜質(zhì)元素的區(qū)域被稱為溝道區(qū)5027和5030。由第一個摻雜處理形成的第一雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū))5020-5023中，那些在第二次摻雜處理中被抗蝕劑5024覆蓋的區(qū)域仍為第一雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū)，LDD區(qū))，在該實施方案中表示為5029。
在該實施方案中，盡管第二雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū))5026和第三雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))5025和5028是僅通過第二次摻雜處理單獨形成的，但這不是唯一的方法。這些區(qū)域也可以通過多次適當(dāng)改變摻雜條件的摻雜處理來形成。
接下來，清除抗蝕劑掩模5024，形成一個新的抗蝕劑掩模5031，用來進(jìn)行第三次摻雜處理，如圖14A所示。通過第三次摻雜處理，在被用作p溝道TFT有源層的半導(dǎo)體層中，形成摻雜一種雜質(zhì)元素的第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035。
在第三次摻雜處理中，第二導(dǎo)電層5016b和5018b被用作雜質(zhì)元素的屏蔽。這樣，以一種自對齊的方式形成摻雜了呈p型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035。
在該實施方案中，第四雜質(zhì)區(qū)5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)5033和5035是通過采用乙硼烷(B2H6)的離子摻雜來形成的。該離子摻雜的條件包括將劑量設(shè)置為1×1016個原子/cm2，和將加速電壓設(shè)置為80keV。
在第三次摻雜處理期間，用抗蝕劑掩模5031覆蓋用來形成n-溝道TFT的半導(dǎo)體層。
通過第一和第二次摻雜處理，在第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035中摻雜了不同濃度的磷。但是，經(jīng)過第三次摻雜處理，利用呈p型電導(dǎo)性的雜質(zhì)元素按1×1019-5×1021個原子/cm2的濃度摻雜第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035。因此，將第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035用作p溝道TFT的源區(qū)和漏區(qū)是不成問題的。
在該實施方案中，盡管第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035是僅通過第三次摻雜處理來形成的，但這不是唯一的方式。這些區(qū)域也可以通過多次適當(dāng)改變摻雜條件的摻雜處理來形成。
接下來，清除抗蝕劑掩模5031，按如圖14B中所示來形成第一個夾層絕緣薄膜5036。該第一夾層絕緣薄膜5036是一個含硅的絕緣薄膜，是通過等離子體CVD或濺射形成的，具有一個200納米的厚度。在該實施方案中，采用一個由等離子體CVD形成的厚度為100納米的氮氧化硅薄膜。該第一夾層絕緣薄膜5036不限于氮氧化硅薄膜，可以是其它單層或?qū)盈B的含硅絕緣薄膜。
然后，進(jìn)行熱處理，以恢復(fù)半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，并激活用于摻雜該半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素，如圖14C所示。熱處理是通過使用退火爐的熱退火來實現(xiàn)的。對于熱退火，使用的氮氣氛包括1ppm或更少的氧，最好是0.1ppm或更少，溫度設(shè)置為400-700℃。在該實施方案中，雜質(zhì)元素是通過在410℃下熱處理1小時來激活的。除了采用熱退火，也可以采用激光退火或快速熱退火(RTA)。
熱處理可以在第一夾層絕緣薄膜5036形成之前進(jìn)行。但是，如果形成第一導(dǎo)電層5015a-5019a和第二導(dǎo)電層5015b-5019b的材料是不耐熱的，最好是按照該實施方案中介紹的那樣，在第一夾層絕緣薄膜5036(一個主要包含硅的絕緣薄膜，如氮化硅薄膜)形成之后進(jìn)行熱處理，因為用這種方法可以保護(hù)導(dǎo)線等等。
通過在第一夾層絕緣薄膜5036(一個主要包含硅的絕緣薄膜，如氮化硅薄膜)形成之后進(jìn)行熱處理，在雜質(zhì)元素被激活的同時，對半導(dǎo)體層進(jìn)行了氫化。在氫化過程中，通過第一夾層絕緣薄膜5036中的氫，終止了半導(dǎo)體層中的自由鍵。
變通地，可以通過單獨的熱處理來實現(xiàn)氫化和激活。
不管是否存在第一夾層絕緣薄膜5036，都可以對半導(dǎo)體層進(jìn)行氫化。其它的氫化方法包括使用由等離子體激勵的等離子體氫化和在包含3-100％氫的氣氛中在300-450℃下進(jìn)行1-12小時的熱處理。
接下來，在第一夾層絕緣薄膜5036上形成第二夾層絕緣薄膜5037?？梢圆捎靡环N無機(jī)絕緣薄膜作為第二夾層絕緣薄膜5037。例如，可以采用由CVD形成的二氧化硅薄膜和通過SOG(旋壓玻璃)貼合獲得的二氧化硅薄膜等等。第二夾層絕緣薄膜5037也可以是一個有機(jī)絕緣薄膜。例如，聚酰亞氨、聚酰氨、BCB(苯環(huán)丁烯)、丙稀酸類等等。也可以采用丙稀酸類薄膜和氮氧化硅薄膜。
在該實施方案中，形成一個厚度為1.6微米的丙稀酸類薄膜，作為第二夾層絕緣薄膜。該第二夾層絕緣薄膜5037減小在基片5000上形成的TFT所引起的不平坦度，使表面變平。由于該第二夾層絕緣薄膜5037的主要作用是平面化，最好是采用一個能夠使表面平坦的薄膜作為第二夾層絕緣薄膜。
通過干蝕刻法或濕蝕刻法蝕刻第二夾層絕緣薄膜5037、第一夾層絕緣薄膜5036和柵極絕緣薄膜5006，形成進(jìn)入第三雜質(zhì)區(qū)5025和第四雜質(zhì)區(qū)5032和5034的接觸孔。
接下來，形成在電氣上與雜質(zhì)區(qū)和象素電極5042連接的導(dǎo)線。通過圖形化厚度為50納米的Ti薄膜和厚度為500納米的Al-Ti合金薄膜的疊層來獲得這些導(dǎo)線。除了一種雙層的結(jié)構(gòu)之外，也可以采用單層結(jié)構(gòu)和具有三層或多于三層的多層結(jié)構(gòu)。導(dǎo)線材料不限于Ti和Al。例如，可以通過圖形化一個TaN薄膜，在其上順序疊置一個Al薄膜或一個Cu薄膜、和一個Ti薄膜來形成導(dǎo)線。理想情況是，在導(dǎo)線上使用具有良好反射率的材料。
在包括至少一個象素電極5042的一個區(qū)域上，形成一個定向薄膜5043，并對其進(jìn)行摩擦處理。在該實施方案中，在希望的位置上，通過在形成該定向薄膜5043之前圖形化一個有機(jī)樹脂薄膜，如丙稀酸類薄膜，形成一個用來保持基片間距離的柱狀間隔物5045。除了采用柱狀間隔，還可以將球形間隔物噴射在整個基片的表面上。
接下來，準(zhǔn)備一個相反的基片5046。在其上形成一個彩色層(濾色器)5047-5049和一個平面化薄膜5050。在這一點上，第一彩色層5047和第二彩色層5048相互重疊，形成一個光屏蔽部分。第一彩色層5047可以和第三彩色層5049部分重疊，來形成一個光屏蔽部分，或者，第二彩色層5048可以和第三彩色層5049部分重疊，來形成一個光屏蔽部分。
這樣，通過用彩色層的疊層替代新形成的光屏蔽層來避免光線進(jìn)入象素間的縫隙，減少了制造步驟的數(shù)量。
接下來，在至少一個象素部分中的平坦化薄膜5050上利用一種透明的導(dǎo)電材料形成一個相反的電極5051。在相反基片的整個表面上形成一個定向薄膜5052，并對齊進(jìn)行摩擦處理。
然后，利用一個封接件5044，將形成一個象素部分和驅(qū)動電路的有源矩陣基片與該相反的基片相接合。封接件5044具有一個混合的填充物，該填充物與柱狀間隔物一起保持兩個基片在彼此接合時，其間的間隔均勻。此后，在基片和封接劑(圖中沒有顯示)之間注入一種液晶材料5053。這樣，就完成了圖14D中所示的液晶顯示器件。如果需要，可以將有源矩陣基片和相反的基片切割成所希望的形狀。然后，將一個起偏振片和一個FPC(圖中沒有顯示)接合到該設(shè)備。
如上制造的液晶顯示器件具有由大晶粒的半導(dǎo)體薄膜形成的TFT，這使該液晶顯示器件具有滿意的運行特性和可靠性。這種液晶顯示器件可以用作多種電子設(shè)備的顯示單元。
該實施方案可以與其它實施方案結(jié)合使用。實施方案10本發(fā)明不局限于液晶顯示器件，本發(fā)明還適用于制造使用EL(電致發(fā)光)作為一個發(fā)光元件的發(fā)光裝置。在該實施方案中，按圖14的一部分和圖21說明了制造一個這種發(fā)光裝置的例子。
根據(jù)圖9，在獲得圖14B中顯示的一個狀態(tài)之后，在第一夾層絕緣薄膜5036上形成一個第二夾層絕緣薄膜6001。可以采用一個無機(jī)絕緣薄膜作為該第二夾層絕緣薄膜6001。例如，可以采用由CVD方法形成的二氧化硅薄膜和通過SOG方法(旋壓玻璃)貼合的二氧化硅薄膜等等。此外可以采用一個有機(jī)絕緣薄膜作為第二夾層絕緣薄膜6001。例如，聚酰亞氨、聚酰氨、BCB(苯環(huán)丁烯)、丙稀酸類制成的薄膜等等。而且，也可以采用丙稀酸類薄膜和氮氧化硅薄膜。
在該實施方案中，形成一個厚度為1.6微米的丙稀酸類薄膜。當(dāng)形成該第二夾層絕緣薄膜6001時，減小了在基片5000上形成的TFT所引起的不平坦，使表面變平。特別是，該第二夾層絕緣薄膜6001具有一個很強(qiáng)的矯平能力。這樣，最好是采用一個具有優(yōu)良的平坦性的薄膜。
接著，通過干蝕刻法或濕蝕刻法蝕刻第二夾層絕緣薄膜6001、第一夾層絕緣薄膜5036和柵極絕緣薄膜5006，形成進(jìn)入第三雜質(zhì)區(qū)5025和第四雜質(zhì)區(qū)5032和5034的接觸孔。
然后，形成一個由一種透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成的象素電極6002。一種氧化銦和氧化錫(氧化銦錫ITO)的復(fù)合物、一種氧化銦和氧化鋅的復(fù)合物、氧化鋅、氧化錫、氧化銦等等，可用于該透明導(dǎo)電薄膜。此外，可以采用摻雜了鎵的透明導(dǎo)電薄膜。該象素電極對應(yīng)于一個EL元件的正極。
在該實施方案中，形成一個厚度為110納米的ITO薄膜，然后圖形化形成該象素電極6002。
接下來，形成與相應(yīng)的雜質(zhì)區(qū)電氣連接的導(dǎo)線6003-6009。注意，在該實施方案中，利用濺射方法將一個厚度為100納米的Ti薄膜、一個厚度為350納米的Al薄膜和一個厚度為100納米的Ti薄膜按順序組成一個疊層，所得到的疊層薄膜被圖形化為一個預(yù)定的形狀，以形成導(dǎo)線6003-6009。
當(dāng)然，不限于一個三層結(jié)構(gòu)?？梢圆捎靡粋€單層結(jié)構(gòu)、一個雙層結(jié)構(gòu)、或一個由四層或超過四層的疊層結(jié)構(gòu)。導(dǎo)線的材料不限于Al和Ti，因此可以采用其它的導(dǎo)電材料。例如，可以形成在一個TaN薄膜上形成一個Al薄膜或一個Cu薄膜，在其上再形成一個Ti薄膜，然后圖形化所產(chǎn)生的疊層，來形成導(dǎo)線。
如圖21A所示，通過上述步驟，可以在同一基片上形成包括N溝道TFT和P溝道TFT的CMOS電路的驅(qū)動器電路部分和包括開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT的象素部分。
接下來，形成第三夾層絕緣薄膜6010?？梢圆捎靡环N無機(jī)絕緣薄膜或有機(jī)絕緣薄膜作為該第三夾層絕緣薄膜6010。無機(jī)絕緣薄膜可以采用由CVD方法形成的二氧化硅薄膜、通過SOG(旋壓玻璃)貼合獲得的二氧化硅薄膜、由濺射方法形成的氮氧化硅薄膜等等。此外，有機(jī)絕緣薄膜可以采用丙稀酸類樹脂薄膜。
下面將描述第二夾層絕緣薄膜6001和第三夾層絕緣薄膜6010的組合的例子。
一種組合是，使用一個丙稀酸類薄膜和由濺射方法形成一個氮氧化硅薄膜的疊層作為第二夾層絕緣薄膜6001，一個由濺射方法形成的氮氧化硅薄膜作為第三夾層絕緣薄膜6010。另一種組合是，使用由SOG方法形成的一個二氧化硅薄膜作為第二夾層絕緣薄膜6001，一個由SOG方法形成的一個二氧化硅薄膜作為第三夾層絕緣薄膜6010。另一種組合是，使用由SOG方法形成的一個二氧化硅薄膜作為第二夾層絕緣薄膜6001，一個由等離子體CVD方法形成的一個二氧化硅薄膜作為第三夾層絕緣薄膜6010。另一種組合是，第二夾層絕緣薄膜6001，和第三夾層絕緣薄膜6010都采用丙稀酸類。另一種組合是，使用一個丙稀酸類薄膜和由等離子體CVD方法形成一個二氧化硅薄膜的疊層作為第二夾層絕緣薄膜6001，一個由等離子體CYD方法形成的一個二氧化硅薄膜作為第三夾層絕緣薄膜6010。另一種組合是，使用由等離子體CVD方法形成的一個二氧化硅薄膜作為第二夾層絕緣薄膜6001，一個丙稀酸類作為第三夾層絕緣薄膜6010。
接下來，如圖21B所示，在第三夾層絕緣薄膜6010上對應(yīng)于象素電極6002的位置形成一個開孔部分。該第三夾層絕緣薄膜6010用作一個工作面。當(dāng)采用濕蝕刻方法來形成該開孔部分時，由于存在一個錐形的側(cè)壁，是很容易形成的。如果開孔部分的側(cè)壁不充分平緩，那么一個顯著的問題是在某一步驟中造成EL層惡化。因此，必須引起注意。
可以在該第三夾層絕緣薄膜中加入碳粒子或金屬粒子來減小電導(dǎo)率，由此抑制靜電荷的產(chǎn)生。此時，最好調(diào)節(jié)要摻雜的碳粒子或金屬粒子的數(shù)量，使得該電阻率變?yōu)?×106Ωm-1×1012Ωm(最好是1×108Ωm-1×1010Ωm)。
接著在第三夾層絕緣薄膜6010的開口部分顯露出的象素電極6002上形成一個EL層6011。
可以采用眾所周知的有機(jī)發(fā)光材料或無機(jī)發(fā)光材料，作為EL層6011。
可以隨意采用一個基于低分子量的有機(jī)發(fā)光材料、一個基于聚合體分子量的有機(jī)發(fā)光材料、或基于中等分子量的有機(jī)發(fā)光材料，作為有機(jī)發(fā)光材料。注意，在本說明中，基于中等分子量的有機(jī)發(fā)光材料是指一種沒有升華特性的有機(jī)發(fā)光材料，其中分子數(shù)量為20或更少，分子鏈的長度為10微米或更小。
EL層6011通常是一個疊層結(jié)構(gòu)。典型地，有一種“一個空穴傳輸層、一個發(fā)光層、和一個電子傳輸層”的疊層結(jié)構(gòu)，柯達(dá)公司的Tang等人已經(jīng)提出過這種結(jié)構(gòu)。此外，可以使用另一種結(jié)構(gòu)，其中“一個空穴注入層、一個空穴傳輸層、一個發(fā)光層、和一個電子傳輸層”或者“一個空穴注入層、一個空穴傳輸層、一個發(fā)光層、一個電子傳輸層、和一個電子注入層”疊放在一個正極上?？梢杂脽晒忸伭系葥诫s一種發(fā)光材料。
在該實施方案中，使用一種基于低分子量的有機(jī)發(fā)光材料，利用一種汽化方法來形成該EL層6011。特別是，采用一種疊層結(jié)構(gòu)，其中提供厚度為20納米的銅苯二甲腈(CuPc)薄膜作為空穴注入層，并在其上提供一個厚度為70納米的三羧甲基氨基甲烷-8-醌氯亞胺和鋁的復(fù)合物(Alq3)作為發(fā)光層?？梢酝ㄟ^向Alq3中添加諸如二羥基喹啉并吖啶、二萘嵌苯或DCM1的熒光顏料來控制發(fā)光顏色。
注意，在圖21B中僅顯示了一個象素。但是，可以采用單獨形成的EL層6011，分別對應(yīng)于多種顏色，如R(紅)、G(綠)、和(藍(lán))中的個別顏色。
而且，作為一個采用基于聚合物分子量的有機(jī)發(fā)光材料的例子，EL6011層可以由一個疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中通過旋涂方法提供一個厚度為20納米聚噻吩(PEDOT)薄膜作為空穴注入層，在其上提供一個厚度為100納米的paraphenylenevinylene(PPV)薄膜作為發(fā)光層。當(dāng)采用π型PPV共軛系聚合體時，可以選擇一個從紅到藍(lán)的發(fā)光波長。此外，可以采用一種無機(jī)材料，如碳化硅，作為電子傳輸層和電子注入層。
注意，EL層6011不限于一種其中空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層等各自分離的疊層結(jié)構(gòu)。換句話說，EL層6011可以具有一層的疊層結(jié)構(gòu)，其中材料包含空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層的材料是混合在一起的。
例如，EL層6011可以具有一個結(jié)構(gòu)，其中，一個由包含電子傳輸層的材料(此后稱之為一個電子傳輸材料)和一個包含發(fā)光層的材料(此后稱之為發(fā)光材料)組成的混合層位于電子傳輸層和發(fā)光層之間。
接下來，在EL層6011上提供一個由一個導(dǎo)電薄膜構(gòu)成的象素電極6012。在該實施方案的情況中，采用一種鋁和鋰合金，作為該導(dǎo)電薄膜。當(dāng)然，可以采用一種熟知的MgAg薄膜(鎂銀合金薄膜)。該象素電極6012對應(yīng)于EL單元的陰極?？梢噪S意采用一個由周期表的組1和組2中的元素構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜或其中摻雜了這些元素的導(dǎo)電薄膜，作為一種陰極材料。
在形成了象素電極6012時，EL單元就完成了。注意，該EL單元代表一個包括的象素電極(陽極)6002、EL層6011和象素電極(陰極)6012的單元。
提供一個鈍化薄膜6013來完全覆蓋該EL薄膜是很有效的。可以采用一個單層絕緣薄膜，如碳薄膜、氮化硅薄膜、或氮氧化硅薄膜、或這些薄膜組合的疊層作為該鈍化薄膜6013。
最好采用一個具有良好覆蓋范圍的薄膜，作為該鈍化薄膜6013，采用一個碳薄膜，特別是一個DLC(鉆石類的碳)薄膜和一個CN薄膜是有效的。該DLC薄膜可以在從室溫到100℃的溫度范圍內(nèi)形成。這樣，可以很容易在具有一個低耐熱性的EL層6011上形成一個薄膜。此外，DLC薄膜具有一個高阻氧效應(yīng)，能夠抑制EL層6011中的氧。因此，克服了EL層6011被氧化的問題。
注意，采用多容器型(或在線類型)薄膜形成裝置，而不將其暴露在空氣中，來連續(xù)進(jìn)行從形成第三夾層絕緣薄膜6010之后一直到形成該鈍化薄膜6013之間的步驟是很有效的。
注意，實際上，當(dāng)進(jìn)行到圖21B所示的狀態(tài)時，為了不暴露在空氣中，最好采用一個保護(hù)膜(疊層薄膜，紫外線可治愈薄膜等)或一種具有高密封性能和低排氣的透明密封劑，來進(jìn)行包裝(或密封)。在這一點上，當(dāng)內(nèi)部部分由密封劑包圍來營造一個惰性氣氛，或在內(nèi)部放置一種吸濕材料(如氧化鋇)時，可以提高EL元件的可靠性。
而且，在通過這樣的包裝來提高密封等級之后，加上一個連接器(靈活印制電路FPC)，將在基片5000上形成的元件或電路的引出端子連接到外部信號端子，使其成為一個完整的產(chǎn)品。
注意，在該實施方案中，EL元件是按照陽極(透明電極)、EL層(空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層)、和一個陰極(反射電極)的順序來形成的，從EL元件發(fā)出的光透射一個由透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成的陽極，光顯示在由TFT形成的基片的一個側(cè)面上。可以采用另一種結(jié)構(gòu)，其中EL元件是按照陰極(反射電極)、EL層(電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、空穴注入層)、和陽極(透明電極)的順序形成的，光顯示在與第一種情況相反的一側(cè)。還可以采用另外一種結(jié)構(gòu)，其中光透射陰極的一個側(cè)面。
此外，該實施方案可以和其它實施方案自由組合。實施方案11在該實施方案中，可以通過使用一種有機(jī)發(fā)光材料，采用三重態(tài)激勵的磷光現(xiàn)象發(fā)光，顯著提高外部光的量子效率。結(jié)果，可以減少發(fā)光元件消耗的能量，延長發(fā)光元件的壽命，和減小發(fā)光元件的重量。
下面是一個通過使用三重態(tài)激勵來提高外部光的量子效率的報告(T.Tsutsui，C.Adachi，S.Saito，Photochemical processes in0rganized Molecular System，K.Honda主編，(Elsevier Sci.Pub.，Tokyo，1991)第437頁)。
上述文章發(fā)表的一種有機(jī)發(fā)光材料的分子式(氧雜萘鄰?fù)伭?表示如下(化學(xué)式1) (M.A.Baldo，D.F.O’Brien，Y.You，A.Shoustikov，S.Sibey，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Nature 395(1998)p.151)上述文章發(fā)表的一種有機(jī)發(fā)光材料的分子式(Pt復(fù)合體)表示如下
(化學(xué)式2) (M.A.Baldo，P.E.Burrows，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Appl.Phys.Lett.，75(1999)p.4.)(T.Tsutsui，M.-J.Yang，M.Yahiro，K.Nakamur，T.Wtanabe，T.Tsuji，Y.Fukuda，T.Wakimoto，S.Mayaguchi，Jpn，Appl.Phys.，38(12B)(1999)L1502)上述文章發(fā)表的一種有機(jī)發(fā)光材料的分子式(Ir復(fù)合體)表示如下(化學(xué)式3) 如上所述，如果三重態(tài)激勵的磷光現(xiàn)象可以投入實際應(yīng)用，理論上可以實現(xiàn)外部光的量子效率達(dá)到采用單激勵的磷光現(xiàn)象時的3到4倍。
此外，該實施方案可以通過其它實施方案的組合來實現(xiàn)。實施方案12應(yīng)用本發(fā)明制造的這種電子裝置的例子包括錄像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、護(hù)目鏡式的顯示器(頭戴顯示器)、導(dǎo)航系統(tǒng)、聲音再現(xiàn)裝置(汽車音響設(shè)備和組合音響)、接頭頂計算機(jī)、游戲機(jī)、便攜式信息終端(移動計算機(jī)、移動電話、便攜游戲機(jī)、電子圖書等等)、圖像再現(xiàn)裝置，包括一種錄像媒體(更具體地講，是一種裝置，能夠重現(xiàn)一種諸如數(shù)字通用碟片(DVD)等的記錄媒體，并包括一個用來顯示重顯圖像的顯示器)，等等。特別是，在便攜式信息終端的情況中，最好是采用發(fā)光裝置，因為可能從一個傾斜的角度來觀看的便攜式信息終端經(jīng)常需要有一個寬廣的視角。圖22A-22H分別顯示了這種電子裝置的多個特例。
圖22A說明了一個發(fā)光顯示器件，它包括外殼3001、支座3002、顯示部分3003、揚(yáng)聲器部分3004、視頻輸出終端3005等。本發(fā)明適用于顯示部分3003。發(fā)光裝置屬于自發(fā)光類型，因此不需要背光。這樣，其顯示部分的厚度要薄于具有一個液晶顯示器的厚度。該發(fā)光顯示器件包擴(kuò)全部的用來顯示信息的顯示器件，如個人計算機(jī)、電視廣播接收機(jī)和廣告顯示器。
圖22B顯示的是一個數(shù)碼照相機(jī)，包括主體3101、顯示部分3102、圖像接收部分3103、操作鍵3104、外部連接部分3105和快門3106等。本發(fā)明可以用于顯示部分3102的制造。
圖22C顯示的是一個接頭頂計算機(jī)，包括主體3201、外殼3202、顯示部分3203、鍵盤3204、外部連接3205、點式鼠標(biāo)3206等等。本發(fā)明可以用于顯示部分3203的制造。
圖22D顯示的是一個移動計算機(jī)，包括主體3301、顯示部分3302、開關(guān)3303、操作鍵3304、紅外線端口3305等等。本發(fā)明可以用于顯示部分3302的制造。
圖22E顯示的是一個包括記錄媒體(更具體地講，是一個DVD再現(xiàn)裝置)便攜式圖像再現(xiàn)裝置，它包括主體3401、外殼3402、顯示部分A3403和另一個顯示部分B3404、記錄媒體(DVD等)讀取部分3405、操作鍵3406、揚(yáng)聲器部分3407等等。顯示部分A3403主要是用來顯示圖像信息，而顯示部分B3404主要是用來顯示字符信息。本發(fā)明可以用于顯示部分A3403和B3404的制造。該包含一個記錄媒體圖像再現(xiàn)設(shè)備進(jìn)一步包括一個游戲機(jī)等。
圖22F顯示的是一個護(hù)目鏡式的顯示器(頭戴顯示器)，包括主體3501、顯示部分3502、支臂部分3503等等。本發(fā)明可以用于顯示部分3502的制造。
圖22G顯示的是一個數(shù)碼攝像機(jī)，包括主體3601、顯示部分3602、外殼3603、外部連接3604、遙控接收部分3605、圖像接收部分3606、電池3607、聲音輸入部分3608、操作鍵3609等等。本發(fā)明可以用于顯示部分3602的制造。
圖22H顯示的是一個移動電話，包括主體3701、外殼3702、顯示部分3703、聲音輸入部分3704、聲音輸出部分3705、操作鍵3706外部連接3707、天線3708等等。注意，采用在黑色背景上顯示白色字符，顯示部分3703可以減少能量消耗。本發(fā)明可以用于顯示部分3703的制造。
將來，可以利用有機(jī)發(fā)光材料發(fā)出更亮的光，依照本發(fā)明的發(fā)光裝置將適用于前式投影儀和背式投影儀，其中，通過透鏡或投影使包括輸出圖像信息的光放大。
前面提到的電子裝置更可能被用于顯示通過通訊渠道，如因特網(wǎng)、CATV(有線電視系統(tǒng))來分布的信息，特別是，可能用來顯示圖形信息。該發(fā)光裝置適用于顯示移動的圖像，因為有機(jī)發(fā)光材料可以體現(xiàn)出高響應(yīng)速度。
發(fā)射光線的發(fā)光設(shè)備的一部分是消耗能量的，因此希望以這樣一種方式來顯示信息，使得發(fā)光部分變得盡可能小。依此，當(dāng)發(fā)光設(shè)備適合于一個主要顯示字符信息的顯示部分，即便攜式信息終端，特別是便攜式電話或聲音再現(xiàn)裝置的一個顯示部分時，希望驅(qū)動發(fā)光設(shè)備，使得發(fā)光部分形成字符信息，而不發(fā)光部分對應(yīng)于背景。
根據(jù)本發(fā)明，從一個利用CW激光獲得大晶粒尺寸來結(jié)晶的晶體半導(dǎo)體層中僅選擇特性良好的部分，并將其充分用于形成TFT和電路。這樣，本發(fā)明可以制造一種高可靠性的，可高速運行并且特性穩(wěn)定的半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該非晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中激光束輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)V＝0時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+2d)-d≤L≤n(D+2d)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個激光束輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
2.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該非晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)0＜V≤d時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+2d)-d-2(n-1)V≤L≤n(D+2d)+d-2nV和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個激光束輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
3.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該非晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)d＜V時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+V)-V+d≤L≤n(D+V)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個激光束輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
4.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該非晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)V＜0時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+2d)-d+(n-1)F≤L≤n(D+2d)+d+nF和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，(F為一個偏移，F(xiàn)＝|-V|)V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個激光束輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
5.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；對非晶半導(dǎo)體進(jìn)行熱處理，形成一個第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)V＝0時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+2d)-d≤L≤n(D+2d)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個激光束輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
6.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；對非晶半導(dǎo)體進(jìn)行熱處理，形成一個第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)0＜V≤d時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+2d)-d-2(n-1)V≤L≤n(D+2d)+d-2nV和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個激光束輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
7.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；對非晶半導(dǎo)體進(jìn)行熱處理，形成一個第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)d＜V時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+V)-V+d≤L≤n(D+V)+d和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
8.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；對非晶半導(dǎo)體進(jìn)行熱處理，形成一個第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該第一結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；和蝕刻該第二結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中輻照區(qū)域的寬度為有效輻照區(qū)域?qū)挾菵、有效輻照區(qū)域左側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪和有效輻照區(qū)域右側(cè)的區(qū)域?qū)挾萪的總和，和其中，當(dāng)V＜0時，用于該有源層的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜是在距離L內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域形成的，L表示為n(D+2d)-d+(n-1)F≤L≤n(D+2d)+d+nF和0≤L(n為一個整數(shù)，0≤n)，(F為一個偏移，F(xiàn)＝|-V|)V為激光束掃描時相鄰的激光束重疊的寬度，L為在與激光束掃描方向垂直的方向上與原點之間的距離，該原點為一個激光束輻照對象上的輻照區(qū)域一端內(nèi)的一個點。
9.一種制造薄膜晶體管的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；在該非晶半導(dǎo)體薄膜上形成一個第一對齊標(biāo)記；施加相對于基片收集的激光束，利用該激光束輻照該非晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；放置一個掩模，該掩模具有一個用來與該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜上的對齊標(biāo)記重合的第二對齊標(biāo)記；蝕刻該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，形成一個有源層，其中激光束輻照是從第一對齊標(biāo)記決定的作為參照的任意一點開始的。
10.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中形成第一和第二對齊標(biāo)記的位置是由有源層和激光束掃描間距決定的。
11.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中形成一對以上的第一和第二對齊標(biāo)記。
12.依照權(quán)利要求1的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
13.依照權(quán)利要求2的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
14.依照權(quán)利要求3的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
15.依照權(quán)利要求4的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
16.依照權(quán)利要求5的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
17.依照權(quán)利要求6的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
18.依照權(quán)利要求7的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
19.依照權(quán)利要求8的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
20.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從一個連續(xù)波固體激光器或一個連續(xù)波氣體激光器或一個連續(xù)波金屬蒸氣激光器發(fā)出的。
21.依照權(quán)利要求1的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
22.依照權(quán)利要求2的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
23.依照權(quán)利要求3的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
24.依照權(quán)利要求4的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
25.依照權(quán)利要求5的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
26.依照權(quán)利要求6的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
27.依照權(quán)利要求7的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
28.依照權(quán)利要求8的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
29.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波YAG激光器、連續(xù)波YVO4激光器、連續(xù)波YLF激光器、連續(xù)波YAlO3激光器、連續(xù)波翠綠寶石激光器、連續(xù)波鈦藍(lán)寶石激光器的組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
30.依照權(quán)利要求1的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
31.依照權(quán)利要求2的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
32.依照權(quán)利要求3的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
33.依照權(quán)利要求4的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
34.依照權(quán)利要求5的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
35.依照權(quán)利要求6的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
36.依照權(quán)利要求7的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
37.依照權(quán)利要求8的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
38.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波受激準(zhǔn)分子激光器、連續(xù)波氬激光器、連續(xù)波氪激光器、連續(xù)波CO2激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
39.依照權(quán)利要求1的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
40.依照權(quán)利要求2的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
41.依照權(quán)利要求3的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
42.依照權(quán)利要求4的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
43.依照權(quán)利要求4的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
44.依照權(quán)利要求6的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
45.依照權(quán)利要求7的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
46.依照權(quán)利要求8的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
47.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束是從包括連續(xù)波氦鎘激光器、連續(xù)波銅蒸氣激光器、連續(xù)波金蒸氣激光器組中選擇的一種激光器發(fā)射的。
48.依照權(quán)利要求1的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
49.依照權(quán)利要求2的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
50.依照權(quán)利要求3的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
51.依照權(quán)利要求4的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
52.依照權(quán)利要求5的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
53.依照權(quán)利要求6的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
54.依照權(quán)利要求7的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
55.依照權(quán)利要求8的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
56.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一橢圓或矩形形狀。
57.依照權(quán)利要求1的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
58.依照權(quán)利要求2的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
59.依照權(quán)利要求3的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
60.依照權(quán)利要求4的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
61.依照權(quán)利要求5的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
62.依照權(quán)利要求6的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
63.依照權(quán)利要求7的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
64.依照權(quán)利要求8的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
65.依照權(quán)利要求9的制造薄膜晶體管的方法，其中激光束為一個連續(xù)波。
66.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在一個基片上形成一個非晶半導(dǎo)體薄膜；利用一個激光束掃描該非晶半導(dǎo)體薄膜一個第一輻照區(qū)，來結(jié)晶該非晶半導(dǎo)體薄膜的第一輻照區(qū)，其中該第一輻照區(qū)具有一個沿一個方向伸展的細(xì)長形狀，該第一輻照區(qū)具有一個沿一個方向延伸的有效輻照區(qū)域，在有效輻照區(qū)域和第一輻照區(qū)的兩個側(cè)邊之間有一對第二區(qū)域；和通過圖形化該結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜，形成至少一個半導(dǎo)體島，其中，該至少一個半導(dǎo)體島位于有效的輻照區(qū)域之內(nèi)，其中該至少一個半導(dǎo)體島位不在成對的第二區(qū)域之內(nèi)。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征是，提供了高速的運行和高可靠性，其中由CW激光結(jié)晶的半導(dǎo)體層用于TFT的有源層。當(dāng)由CW激光結(jié)晶一個半導(dǎo)體層時，由于寬度方向上的能量密度分布，一部分形成大晶粒，而另一部分形成微型晶粒。前者展現(xiàn)了良好的電氣特性。后者的電氣特性很差，因為晶粒邊界阻礙電荷的移動，由此當(dāng)用作一個晶體管的有源層時會引起麻煩。因此，對電路進(jìn)行設(shè)置，將大晶粒形成的半導(dǎo)體層用于每個TFT的有源層。
文檔編號H01L21/268GK1421907SQ0215279
公開日2003年6月4日 申請日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者棚田好文, 中島和哉 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所