專利名稱：半導(dǎo)體設(shè)備和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括薄膜晶體管(以下稱為TFT)構(gòu)成的電路的半導(dǎo)體設(shè)備，及其制造方法。例如本發(fā)明涉及液晶顯示器面板所代表的電光裝置以及以上述電光裝置作為其一部分的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
本說明書中的半導(dǎo)體設(shè)備是指利用半導(dǎo)體特性來操作的所有器件，電光裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(shè)備都包括在這類半導(dǎo)體設(shè)備中。
近年來，半導(dǎo)體設(shè)備已經(jīng)在不斷進(jìn)步，其中采用在具有絕緣表面的襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜(膜厚大約幾個至幾百個納米)形成薄膜晶體管(TFT)，該TFT用于構(gòu)成大規(guī)模的集成電路。
有源矩陣類型液晶模塊、EL模塊以及接觸影像傳感器是其已知的典型示例。尤其是，采用具有以晶體結(jié)構(gòu)(通常是多晶硅膜)作為有源層的硅膜的TFT(以下稱為多晶硅TFT)其場效應(yīng)遷移性高，因此被用于形成具有各種功能的電路。
例如安裝在液晶顯示器上的液晶模塊包括在一個襯底上的像素部分和驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路例如基于CMOS電路的移位寄存器電路、電平移位電路、緩沖電路或抽樣電路。像素部分為每個功能塊執(zhí)行影像顯示，驅(qū)動電路控制像素部分。
另外，在有源矩陣類型液晶模塊的像素部分中，每一個TFT(像素TFT)被設(shè)置在幾十至幾百萬像素中，每個像素TFT設(shè)有像素電極。在相對的襯底側(cè)設(shè)置相對電極，液晶插入在兩個電極之間，由此形成以液晶作為電介質(zhì)的電容器。然后通過TFT的開關(guān)功能來控制施加給每個像素的電壓，以控制給電容器施加的電荷，來驅(qū)動液晶，由此通過控制透射的光量而顯示影像。
像素TFT由n通道TFT構(gòu)成，用于作為切換元件通過施加電壓而驅(qū)動液晶。利用交變電流來驅(qū)動液晶，大多數(shù)情況下采用所謂的幀轉(zhuǎn)換驅(qū)動方法。在這種方法中，作為所需要的像素TFT特性，重要的是OFF電流值(在TFT處于關(guān)閉狀態(tài)下導(dǎo)致流動的漏電路)足夠低，以降低功率損耗。
通常，當(dāng)用激光照射進(jìn)行結(jié)晶或改善結(jié)晶時，半導(dǎo)體薄膜立刻從其表面熔融，然后熔融的半導(dǎo)體膜由于對襯底的熱傳導(dǎo)而被冷卻，以從襯底側(cè)固化。經(jīng)過固化過程進(jìn)行重結(jié)晶，以形成具有大晶粒尺寸的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。但是該半導(dǎo)體膜一旦熔融之后，會導(dǎo)致體積膨脹，而在半導(dǎo)體表面上形成稱為脊的不均勻。尤其是，在頂部柵類型TFT的情況下，具有脊的表面作為帶有柵絕緣膜的界面，從而極大地影響了元件的特性。
通常，在大多數(shù)情況下采用準(zhǔn)分子激光器或Ar激光器進(jìn)行激光退火。以下所述進(jìn)行激光退火的方法是優(yōu)選的，因為它適合于以高產(chǎn)率來進(jìn)行大量的生產(chǎn)。即，具有高輸出的脈沖振蕩型激光束被光學(xué)系統(tǒng)所處理，從而在要被照射的表面上成為方形光斑，它的側(cè)邊是幾個厘米，或是線性的，長度為例如10cm或更長，該激光束在要被照射的表面上掃描，照射點相對變化。尤其是，在要被照射的表面中使用線性激光束(以下稱為線性光束)的情況下，與使用點狀激光束需要豎向和橫向掃描的情況不同，只在垂直于線性光束的線方向的方向進(jìn)行掃描以對要被照射的整個表面施加激光束就足夠了，由此獲得了高產(chǎn)率。只在垂直于線方向的方向掃描的原因在于該方向能夠進(jìn)行最有效的掃描。因為產(chǎn)率高，因此用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)處理具有高輸出的激光束獲得的線性光束已經(jīng)被主要用于激光退火。而且，施加線性光束，同時通過將它在其橫向逐漸移動而使之重疊，從而無定形硅膜的整個表面進(jìn)行激光退火，由此可以結(jié)晶或改善結(jié)晶。
因此，激光退火的技術(shù)對于以低成本形成具有較高電性能的半導(dǎo)體膜來說是必不可少的。
但是，在利用激光的傳統(tǒng)的結(jié)晶技術(shù)中還存在著一個問題能量不是均勻的施加給整個膜，除了脊之外，還有激光照射的波狀軌跡。
另外，如果通過深腐蝕方法、CMP方法等來平整在結(jié)晶之后形成的膜表面上的不均勻，就增加了步驟數(shù)量，同時半導(dǎo)體薄膜變得更薄，因而難以在良好地控制下將厚度為100nm或更薄的半導(dǎo)體薄膜表面變平整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題作出的，提供了解決這些問題的方法。因此本發(fā)明的一個目的是提供半導(dǎo)體設(shè)備，例如有源矩陣類型液晶顯示設(shè)備為代表的電光設(shè)備，它通過使用TFT來形成，其中實現(xiàn)了操作性能的改善，能耗更低。
具體地說，本發(fā)明的一個目的是獲得一種具有變化更少的低OFF電流值的TFT。
為了解決上述各種問題，已經(jīng)在各種領(lǐng)域中進(jìn)行了各種試驗和研究，結(jié)果本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)水平度(粗糙度的均方根(rms)和峰一谷值(P-V值))在半導(dǎo)體膜的主表面內(nèi)是高的，該半導(dǎo)體膜含有濃度為百分之幾優(yōu)選是0.1-10個原子％的鍺，并且與沒有鍺的半導(dǎo)體膜進(jìn)行激光照射的情況相比，也進(jìn)行了激光照射。因此根據(jù)本發(fā)明可以解決上述各種問題。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)描述如下。
在本說明書中披露的本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備，包括具有在絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，其特征在于含有硅作為主要成分以及含有鍺的半導(dǎo)體膜形成的半導(dǎo)體層被用作有源層，以及有源層P-V值小于70nm，它表示其主表面的表面粗糙度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)，提供一種半導(dǎo)體設(shè)備，包括具有在絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，其特征在于含有硅作為主要成分以及含有鍺的半導(dǎo)體膜形成的半導(dǎo)體層被用作有源層，以及有源層rms小于10nm，它表示其主表面的粗糙度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)，提供一種半導(dǎo)體設(shè)備，包括具有在絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，其特征在于含有硅作為主要成分以及含有鍺的半導(dǎo)體膜形成的半導(dǎo)體層被用作有源層，以及有源層rms小于10nm，P-V值小于70nm，它們分別表示其主表面的表面粗糙度。
并且，在上述結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體設(shè)備特征在于，半導(dǎo)體膜含有濃度為0.1-10個原子％的鍺，用作具有晶體結(jié)構(gòu)的硅膜。
并且，在上述結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體設(shè)備特征在于，半導(dǎo)體膜含有濃度為1×1016/cm3-5×1018/cm3的金屬元素，用作具有晶體結(jié)構(gòu)的硅膜。另外，金屬元素是用于加速硅結(jié)晶的金屬元素，是選自以下元素Fe、Ni、Co、Rh、Ru、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的至少一種。
并且，用激光照射含有濃度為0.1-10個原子％的鍺的半導(dǎo)體膜，可以在空氣中或在氧氣中進(jìn)行，以除去在半導(dǎo)體膜表面上形成的氧化物膜，然后用激光在惰性氣體中或在真空中照射，由此形成具有相當(dāng)平的主表面的半導(dǎo)體膜。
另外，以下描述在本發(fā)明的制造方法中的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于包括第一步驟，在絕緣表面上形成半導(dǎo)體膜，它含有濃度為0.1-10個原子％的鍺，并具有無定形結(jié)構(gòu)；第二步驟，對具有無定形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，然后用激光對其進(jìn)行照射用于結(jié)晶，以形成具有晶體結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜和其上的氧化物膜；第三步驟，除去氧化物膜；以及第四步驟，在惰性氣體或真空中進(jìn)行激光照射，以平整半導(dǎo)體膜的表面。
并且，在上述結(jié)構(gòu)中，制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法其特征在于第四步驟中的激光能量密度比第二步驟中的激光的高。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以在第二步驟之前有加入加速結(jié)晶的金屬元素的步驟。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)，提供一種制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于包括第一步驟，在絕緣表面上形成第一半導(dǎo)體膜，它含有濃度為0.1-10個原子％的鍺，并具有無定形結(jié)構(gòu)；第二步驟，向具有無定形結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜加入促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素；第三步驟，對第一半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，然后用激光對其進(jìn)行照射，以形成具有晶體結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜和其上的氧化物膜；第四步驟，除去氧化物膜；第五步驟，在惰性氣體或真空中進(jìn)行激光照射，以平整第一半導(dǎo)體膜的表面；第六步驟，用含有臭氧的溶液氧化具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜的表面；第七步驟，在氧化膜上形成包括稀有氣體元素的第二半導(dǎo)體膜；第八步驟，使得第二半導(dǎo)體膜吸收金屬元素以除去或減少具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜中的金屬元素；以及第九步驟，除去第二半導(dǎo)體膜。
并且，在上述結(jié)構(gòu)中，制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法特征在于在第五步驟中的激光能量密度比在第三步驟中的激光能量密度高。


圖1A-1E表示本發(fā)明的視圖；圖2表示通過AFM得到的粗糙度均方根(rms)的曲線圖；圖3表示通過AFM得到的P-V值曲線圖；圖4A-4F表示本發(fā)明(實施方案1)制造步驟的視圖；圖5A-5D表示本發(fā)明(實施方案1)的制造步驟的視圖；圖6A-6D表示有源矩陣襯底(實施方案2)的制造步驟的視圖；圖7A-7C表示有源矩陣襯底(實施方案2)的制造步驟的視圖；圖8表示有源矩陣襯底(實施方案2)的視圖；圖9表示AM-LCD(實施方案3)的外部視圖；圖10表示部分液晶顯示器(實施方案4)的示例；圖11A和11B分別表示EL模塊的俯視圖和其截面視圖(實施方案5)；圖12A-12F分別表示電子設(shè)備(實施方案6)的示例；圖13A-13D分別表示電子設(shè)備(實施方案6)的示例；圖14A-14C分別表示電子設(shè)備(實施方案6)的示例；和圖15A-15C是表示硅鍺膜和硅膜表面的顯微照片。
具體實施例方式以下參考圖1A-1E描述本發(fā)明的實施方式。
首先，在絕緣表面上形成含有鍺的無定形半導(dǎo)體膜3。例如，在石英襯底或玻璃襯底上形成基底絕緣膜。此處，絕緣膜主要含有硅，例如在玻璃襯底1上形成的氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化物膜或其層疊物，作為基底絕緣膜2(圖1A)。要指出的是，設(shè)置基底絕緣膜2是為了防止從襯底的雜質(zhì)擴(kuò)散，在某些情況下，根據(jù)要使用的襯底，不是特別需要設(shè)置該膜。
通過等離子體體CVD方法、低壓CVD方法或其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬珊墟N的無定形半導(dǎo)體膜3。當(dāng)使用等離子體體CVD方法時，在反應(yīng)腔內(nèi)引入SiH4和GeH4構(gòu)成的反應(yīng)氣體，以及任選的用SiH4和H2稀釋GeH4構(gòu)成的反應(yīng)性氣體，以進(jìn)行頻率為1-200MHz的高頻放電，用于進(jìn)行分解，由此在襯底上沉積無定形半導(dǎo)體膜。至于反應(yīng)氣體，可以分別使用Si2H6或SiF4以及GeF4來代替SiH4和GeH4。而且，在使用低壓CVD方法的情況下，可以采用這種反應(yīng)氣體。優(yōu)選的是，反應(yīng)氣體用He稀釋，在400-500℃的溫度下在襯底上沉積無定形半導(dǎo)體膜。在任何情況下，本發(fā)明中所使用的上述氣體被純化至高純度，以減少雜質(zhì)元素例如氧、氮或碳的濃度，它們會在沉積的無定形半導(dǎo)體膜中被吸納。要指出的是，沉積的無定形半導(dǎo)體膜的厚度被設(shè)定為20-100nm。
然后通過熱處理使含有鍺的無定形半導(dǎo)體膜結(jié)晶(圖1B)。為了將含有鍺的無定形半導(dǎo)體膜結(jié)晶，必須在600℃或更高溫度進(jìn)行熱處理10個小時或更長時間。
然后用激光照射以提高結(jié)晶速度，并修復(fù)保留在晶粒中的缺陷(圖1C)。當(dāng)向不含有鍺的無定形半導(dǎo)體膜施加激光時，在其表面形成大的不均勻。另一方面，當(dāng)向含有鍺的無定形半導(dǎo)體膜施加激光時，盡管同樣形成不均勻，但是它足夠小而保持了表面的平整。
對于用激光進(jìn)行照射，使用波長為400nm或更小的準(zhǔn)分子激光器或者YAG激光器或YVO4激光器的第二諧波(波長532nm)至第四諧波(波長266nm)作為光源。上述激光被光學(xué)系統(tǒng)會聚成線性或點狀，以其設(shè)定為100-700mJ/cm2的能量密度進(jìn)行照射，該過程是通過掃描激光束因此在襯底的預(yù)定區(qū)域會聚而進(jìn)行的。
要指出的是，此處是以脈沖激光器為例進(jìn)行描述的，但是可以使用連續(xù)振蕩型激光器。優(yōu)選的是，為了經(jīng)無定形硅膜結(jié)晶而獲得具有大晶粒尺寸的晶體，將能夠連續(xù)振蕩的固體激光器與施加基波的二次諧波至四次諧波結(jié)合起來。一般來說，可以使用Nd:YVO4激光器(基波1064nm)的第二諧波(波長532nm)或第三諧波(波長355nm)。當(dāng)使用連續(xù)振蕩型激光器時，從連續(xù)振蕩型YVO4激光器發(fā)出的輸出為10W的激光被非線性光學(xué)元件轉(zhuǎn)變?yōu)橹C波。此處，有一種方法，其中YVO4晶體和非線性光學(xué)元件被放入諧振器中以發(fā)出諧波。然后，優(yōu)選的是，在照射表面上通過光學(xué)系統(tǒng)形成矩形或橢圓形激光，以被施加至要被處理的部件。此時，所需能量密度大致是0.01-100MW/cm2(優(yōu)選的是0.1-10MW/cm2)。可以將半導(dǎo)體膜相對于激光束按照大致10-2000cm/s的速度移動的方式來進(jìn)行照射。
另外，作為激光器的替換，可以使用鹵燈、氙燈、汞燈、金屬鹵化物燈等作為光源。
考慮到TFT的產(chǎn)率，上述熱處理不是始終都適合的，從而無定形硅膜的結(jié)晶可以只通過激光(脈沖振蕩型準(zhǔn)分子激光器或連續(xù)振蕩型激光器(YVO4的二次諧波))照射而進(jìn)行。而且可以使用在JP07-130652A或JP08-78329A中披露的技術(shù)，其中引入了金屬元素來加速硅的結(jié)晶，通過在低于通常情況的溫度下進(jìn)行熱處理而得到結(jié)晶硅膜。
另外，為了進(jìn)一步改善平整度，可以在上述激光照射后，采用稀的氫氟酸等除去激光照射產(chǎn)生的氧化物膜(未顯示)，以再次在惰性氣氛中或在真空中施加激光(能量密度高于前次施加的激光)。
然后，采用已知的形成圖案的方法，將平整的半導(dǎo)體膜形成圖案，以形成具有所需形狀的半導(dǎo)體層6(圖1D)。希望在形成抗蝕劑制成的掩膜之前在其表面上用臭氧水形成薄的氧化物膜。
然后用含有氫氟酸的蝕刻劑洗滌半導(dǎo)體層的表面，以形成主要含硅的絕緣膜，用作柵絕緣膜7。希望表面的洗滌和柵絕緣膜的形成是連續(xù)進(jìn)行的，沒有暴露于外界空氣。
然后洗滌柵絕緣膜7的表面，因此形成柵電極8。然后適當(dāng)加入賦予半導(dǎo)體(在這種情況下是含磷的)以n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素(例如P或As)，以形成源區(qū)9和漏區(qū)10。在加入之后，進(jìn)行熱處理、強(qiáng)光照射或激光照射，用來活化雜質(zhì)元素。而且在活化的同時，施加給柵絕緣膜的等離子體損壞或施加至柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面處的等離子體損壞可以被恢復(fù)。尤其是，將YAG激光器的二次諧波在室溫至300℃大氣中從前或者后面施加以活化雜質(zhì)元素是非常有效的。就較少維護(hù)的觀點而言，YAG激光器是優(yōu)選的活化設(shè)備。
以后的步驟如下形成中間絕緣膜12，進(jìn)行氫化，形成通達(dá)源區(qū)和漏區(qū)的接觸孔，形成源電極13和漏電極14，以完成TFT(n通道TFT)(圖1E)。
如此獲得的TFT的通道形成區(qū)11的表面可以具有小于10nm的粗糙度均方根(rms)以及小于70nm的P-V值。
本發(fā)明不限于圖1E所示的TFT結(jié)構(gòu)，可以采用LDD結(jié)構(gòu)(輕微摻雜的漏結(jié)構(gòu))，其中按照需要LDD區(qū)夾在通道形成區(qū)和漏區(qū)(或源區(qū))之間。這種結(jié)構(gòu)是其中加有低濃度雜質(zhì)元素的區(qū)被設(shè)置在以高濃度加入雜質(zhì)元素而形成的通道形成區(qū)和源區(qū)或漏區(qū)之間。該區(qū)被稱為LDD區(qū)。另外，可以采用所謂的GOLD(柵-漏重疊的LDD)結(jié)構(gòu)，其中LDD區(qū)被設(shè)置成通過柵絕緣膜而重疊柵電極。
此處采用n通道TFT來進(jìn)行描述，但是無需說明，p通道TFT可以采用p型雜質(zhì)元素來代替n型雜質(zhì)元素而形成。
而且，此處以頂部柵型TFT為例進(jìn)行了描述，但是可以采用本發(fā)明而無需考慮TFT結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以用于例如底部柵型(反向參差型)TFT或正向參差型TFT。
實驗進(jìn)行如下實驗。
在玻璃襯底上形成基底膜。該基底絕緣膜由雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括厚度為50-100nm的第一氧氮化硅膜，它是采用SiH4、NH3和N2O作為反應(yīng)氣形成的，以及包括厚度為100-150nm的第二氧氮化硅膜，它是采用SiH4和N2O作為反應(yīng)氣形成的，這兩層膜被層壓。
然后在形成基底絕緣膜之后，形成無定形半導(dǎo)體膜。作為無定形半導(dǎo)體膜，分別通過等離子體CVD方法形成無定形硅膜、相對于硅含有1.7％鍺的無定形硅膜以及相對于硅含有3.5％鍺的無定形硅膜。
接下來，通過旋涂機(jī)施加含有重量比濃度為10ppm的鎳的醋酸鎳溶液而形成含鎳層。然后在500℃進(jìn)行1小時的脫氫處理，以減少膜中的氫濃度，然后在550℃進(jìn)行4小時的熱處理，以形成分別含有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。
此時，作為比較實施例，通過原子力顯微術(shù)(AFM)測量每個半導(dǎo)體膜的表面條件。測量結(jié)果如圖2和3所示。圖2表示表面不均度的均方根(rms)，圖3表示不均度的峰-谷(P-V)值(最大值和最小值之間的高度差)。此處圖2和3的值都是在3μm×3μm的區(qū)域中測定的。
為了改善結(jié)晶速率和修復(fù)在晶粒中殘留的缺陷，再在大氣或氧氣中輻射激光(XeCl波長308nm)。作為激光，使用準(zhǔn)分子激光(波長400nm或更小)，以及YAG激光的二次諧波或第三諧波。在任何情況下，使用具有大致為10-1000Hz的重復(fù)頻率的脈沖激光，并通過光學(xué)系統(tǒng)將該激光會聚成100-500mJ/cm2，以90-95％的重疊比例施加而掃描硅膜表面。
在改變能量密度條件的同時，照射激光并對每個條件采用AFM進(jìn)行測量。測量結(jié)果如圖2和3所示。
從圖2和3可以清楚地看出，隨著鍺含量的增加，表面的不均度變小。具體的說，表面粗糙度均方根(rms)和P-V值降低，而提高了表面的平整度。
關(guān)于粗糙度均方根(rms)，用激光照射了之后，不含鍺的硅膜的值大約是10-30nm，而在含有鍺的膜中，表面上的不均度均方根(rms)被抑制為小于10nm。
關(guān)于P-V值，用激光照射了之后，不含鍺的硅膜的值大約是70-100nm，而在含有鍺的膜中，表面上的不均度P-V值被抑制為小于70nm。
此處圖15A-15C是在用激光在大氣中照射膜的情況的顯微照片，其中鏡頭(shot)設(shè)定為13，重復(fù)頻率設(shè)定為30Hz，能量密度設(shè)定為521mJ/cm2。圖15A表示硅鍺膜的情況(Si1-XGeX(X＝0.017))，圖15B表示硅鍺膜的情況(Si1-XGeX(X＝0.035))，圖15C表示硅膜的情況。從顯微照片中可以看出，與不含鍺的半導(dǎo)體膜相比(圖15C)，含有鍺的半導(dǎo)體膜(圖15A和15B)平整度高，不均度小。
另外，根據(jù)上述方法獲得的半導(dǎo)體膜相對于{101}晶面具有高取向比例。至于晶體的取向比例，晶粒主要向{101}晶面取向，并且可以觀察到晶粒傾向于向{311}面取向，該{311}面位于{001}平面和{111}平面中間的位置。具體的說，在{101}晶面、{001}平面或{111}平面中，其相對于半導(dǎo)體層表面的角度是10°或更低的晶粒的比例分別是20％或更大、3％或更小以及5％或更小。
通過電子反向衍射(backscatter diffraction)圖案(EBSP)獲得晶體取向的分布，該方法是用設(shè)置在掃描電子顯微鏡(SEM)的專用檢測器從一次電子的反向散射進(jìn)行晶體取向分析的方法。通過在移動樣品被施加(測繪)電子束的位置的同時重復(fù)取向分析，可以獲得晶體取向或平面狀樣品中的取向上的信息。入射電子束的寬度根據(jù)掃描電子顯微鏡的電子槍類型而改變，但是在肖特基(Schottky)場發(fā)射類型的情況下，施加10-20nm的相當(dāng)細(xì)的電子束。在測繪(mapping)中，隨著測量點數(shù)量或測量區(qū)域面積的增加，可以獲得晶體取向上進(jìn)一步平均的信息。實際上，在100μm×100μm的區(qū)域以大致10000點(間隔1μm)至40000點(間隔0.5μm)進(jìn)行測量。在通過測繪而完全確定每個晶粒的晶體取向之后，可以統(tǒng)計顯示晶粒取向相對于膜的條件。如果該分布集中在{101}晶面附近，那么在實際膜中每個晶粒的<101>取向在大致垂直于襯底的方向上。此時，可以推想晶粒設(shè)置在那附近，有一些波動。對波動角設(shè)置一個可接受的值，例如5度或10度，角度小于上述值的晶粒的比例用數(shù)值顯示出來。此處，可以接受的偏離角被設(shè)定為如上所述的5或10度，角度落入該范圍的晶粒的比例被稱為晶體的取向率。
通過傳統(tǒng)方法形成的結(jié)晶硅膜在結(jié)晶時被襯底或基底絕緣膜所影響，由此沉積多個晶粒。因此盡管有向{111}平面的取向，朝向平面方向的取向的晶粒比例低。
通過使用如此獲得的平整度并且晶體在半導(dǎo)體膜中取向率高的半導(dǎo)體膜作為TFT的有源層，可以獲得具有較少變化的低OFF電流值的半導(dǎo)體器件。
利用以下實施方案進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)。
圖4和5表示進(jìn)行兩次激光照射制造TFT的示例。
圖4A中附圖標(biāo)記20表示具有絕緣表面的襯底，附圖標(biāo)記21表示成為阻斷層的絕緣膜，附圖標(biāo)記22表示具有無定形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。
首先，由例如氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)的絕緣膜在襯底20上形成基底絕緣膜21，如圖4A所示。典型示例是雙層結(jié)構(gòu)作為基底絕緣膜21。采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中第一氧氮化硅膜厚度為50-100nm，它是采用SiH4、NH3和N2O作為反應(yīng)氣形成的，以及第二氧氮化硅膜厚度為100-150nm，它是采用SiH4和N2O作為反應(yīng)氣形成的，這兩層膜被層壓。另外，優(yōu)選使用膜厚為10nmg或更小的氮化硅膜(SiN膜)或第二氧氮化硅膜(SiOxNy，其中X＞＞Y)作為基底絕緣膜21的一層。鎳具有易于移動至包括高濃度氧的區(qū)域，因此使用與半導(dǎo)體膜接觸的氮化硅膜作為基底絕緣膜是非常有效地。另外，也可以使用三層結(jié)構(gòu)，其中第一氧氮化硅膜、第二氧氮化硅膜以及氮化硅膜被按照所述順序?qū)訅骸?br> 然后在基底絕緣膜上形成含有鍺的無定形結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜22。一般使用例如無定形硅鍺膜的膜，通過等離子體CVD、減壓CVD或濺射形成為10-100nm的厚度。優(yōu)選將在第一半導(dǎo)體膜22中含有的雜質(zhì)例如氧和氮的濃度降低至5×1018/cm3或更低(采用二次離子質(zhì)譜法測量的原子濃度(SIMS))，以通過后面的結(jié)晶而獲得具有滿意的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。這些雜質(zhì)元素導(dǎo)致了對后面的結(jié)晶的干擾，而且使得結(jié)晶之后捕獲中心和復(fù)合中心的濃度增加。因此希望使用具有高純度的材料氣體，并采用超高真空CVD設(shè)備，其中它的反應(yīng)腔內(nèi)部被經(jīng)過鏡面處理(電解拋光)，并設(shè)有無油抽真空系統(tǒng)。
然后采用JP專利申請?zhí)卦S公開平8-78329中公開的方法作為第一半導(dǎo)體膜22結(jié)晶的方法來進(jìn)行結(jié)晶。在日本專利申請?zhí)卦S公開平8-78329中的方法是向無定形硅膜中選擇性加入用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素，并進(jìn)行熱處理。如此形成半導(dǎo)體膜，它具有從加入了金屬元素的區(qū)域展開的晶體結(jié)構(gòu)。首先，通過旋涂器向第一半導(dǎo)體膜22的表面施加含有重量比為1-100ppm的金屬元素(此處是鎳)的醋酸鎳溶液，以形成含鎳層23(見圖4B)，其中該金屬元素具有促進(jìn)結(jié)晶的催化劑功能?？梢圆捎猛ㄟ^濺射、蒸發(fā)或等離子體處理而形成非常薄的膜的方法，作為形成含鎳層23的其他方法。另外，盡管此處顯示了在整個表面上進(jìn)行施加的示例，但是可以通過形成掩膜而選擇性的形成含鎳層。
結(jié)晶之后進(jìn)行熱處理。在這種情況下，在半導(dǎo)體膜與促進(jìn)半導(dǎo)體結(jié)晶的金屬元素相接觸的部分形成硅化物，然后利用硅化物作為核加速結(jié)晶。如圖4C所示，如此形成具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜24a。要指出的是，希望在結(jié)晶之后第一半導(dǎo)體膜24a中含有的氧濃度為5×1018/cm3或更小。在450℃進(jìn)行1小時的脫氫熱處理，然后在550-650℃進(jìn)行4-24小時的結(jié)晶熱處理。另外，在照射強(qiáng)光以進(jìn)行結(jié)晶的情況下，可以使用選自紅外光、可見光以及紫外光的一種或多種。一般使用從鹵燈、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈發(fā)出的光。燈的光源可以打開1-60秒，優(yōu)選是30-60秒，該操作可以重復(fù)1-10次，以將半導(dǎo)體膜瞬時加熱至600-1000℃的數(shù)量級。要指出的是，如果需要，可以在照射強(qiáng)光之前進(jìn)行使得包含的第一半導(dǎo)體膜24a中的氫逸出的熱處理。另外，可以同時采用熱處理和照射強(qiáng)光的方法來進(jìn)行結(jié)晶?？紤]到產(chǎn)率，優(yōu)選采用強(qiáng)光照射而進(jìn)行結(jié)晶。
金屬元素(此處是鎳)保留在如此形成的第一半導(dǎo)體膜24a中。盡管金屬元素在整個膜中不是均勻分布的，但是平均殘留濃度超過1×1019/cm3。即使在這種狀態(tài)下也當(dāng)然可以形成各種類型的半導(dǎo)體元件，如TFT。但是以下描述通過吸氣方法除去金屬元素。
然后向具有晶體的第一半導(dǎo)體膜24a在大氣或氧氣中照射激光(第一激光)，以提高結(jié)晶度(晶體成分相對于總膜體積的比例)并修復(fù)晶粒中保留的缺陷。如果照射激光，在表面中形成不均性，并形成薄的氧化物膜25(見圖4D)。所使用的激光(第一激光)是準(zhǔn)分子激光，波長為400nm或更小，或YAG激光器的二次諧波或三次諧波。另外，從紫外光燈發(fā)出的光可以用作準(zhǔn)分子激光的替換。在任何情況下，使用重復(fù)頻率大致為10-1000Hz的脈沖激光，該脈沖激光被光學(xué)系統(tǒng)會聚成100-500mJ/cm2，用90-95％的重疊率來進(jìn)行照射，由此可以掃描硅膜表面。
然后，除去氧化物膜25(圖1E)。然后在氮氣或真空中用激光(第二激光)照射具有晶體結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜。當(dāng)照射第二激光時，通過照射第一激光而形成的不均度的P-V值(峰-谷值高度的最大值和最小值的差值)和rms被減小。即進(jìn)行半導(dǎo)體膜24b的平整(圖1F)。所使用的激光(第二激光)是準(zhǔn)分子激光，波長為400nm或更小，或YAG激光器的二次諧波和三次諧波。另外，從紫外光燈發(fā)出的光可以用作準(zhǔn)分子激光的替換。要指出的是，第二激光的能量密度比第一激光的能量密度大，優(yōu)選大30-60mJ/cm2。
另外，通過使用含臭氧的水溶液(通常是臭氧水)形成氧化物膜(稱為化學(xué)氧化物膜)，以形成總厚度為1-10nm的氧化物膜阻擋層26。然后在阻擋層26上形成含有惰性氣體元素的第二半導(dǎo)體膜27(圖5A)。阻擋層26在后面的只選擇性除去第二半導(dǎo)體膜106時起到蝕刻阻擋器的作用。另外，可以通過用水溶液處理而類似的形成化學(xué)氧化物，作為用于含有臭氧的水溶液的基板，在該水溶液中例如硫酸、鹽酸或硝酸的酸被混合了過氧化氫水溶液。也可以使用其他的方法來形成阻擋層26，其中通過在氧氣中照射紫外光而產(chǎn)生臭氧，并氧化具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜的表面。另外，可以利用如等離子體CVD、濺射或蒸發(fā)的方法作為形成阻擋層26的其他方法而將厚為1-10nm量級的氧化物膜沉積為阻擋層。另外，可以用清潔爐在200-350℃量級的溫度下加熱而形成薄的氧化物膜，作為形成阻擋層26的另一種方法。要指出的是，對形成阻擋層26的方法沒有特別的限制，只要能夠通過上述方法中的一種或其結(jié)合形成即可。但是阻擋層26必須具有的膜質(zhì)量或薄厚應(yīng)當(dāng)為使得在第一半導(dǎo)體膜中的鎳可以通過后面的吸氣而移動到第二半導(dǎo)體膜中。
此處，含有惰性氣體元素的第二半導(dǎo)體膜27通過濺射形成，以形成吸氣位置。要指出的是，濺射條件優(yōu)選被適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以使得惰性氣體元素不被加入到第一半導(dǎo)體膜中。選自氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)的一種或多種元素被作為惰性氣體元素。在這些元素中，優(yōu)選使用氬(Ar)，它是低成本氣體。此處在含有惰性氣體元素的氣氛中使用硅靶以形成第二半導(dǎo)體膜。關(guān)于將稀有氣體元素即惰性氣體的離子包含在膜中的方法有兩種一種是形成不飽和鍵以賦予半導(dǎo)體膜以扭曲，另一種是在半導(dǎo)體膜的晶格中形成扭曲。如果使用具有比硅的原子半徑大的元素，例如氬(Ar)、氪(Kr)或氙(Xe)，就可以明顯的獲得半導(dǎo)體膜晶格中的扭曲。不僅是通過在膜內(nèi)包含稀有氣體元素而形成的晶格扭曲，也形成不成對的鍵來有助于吸氣反應(yīng)。
另外，在采用含磷(具有單導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素)的靶形成第二半導(dǎo)體膜的情況下，除了用稀有氣體元素進(jìn)行吸氣之外，采用磷的庫侖力來進(jìn)行吸氣。
吸氣之后進(jìn)行熱處理，以減少第一半導(dǎo)體膜中的金屬元素(鎳)的濃度或?qū)⑵鋸牡谝话雽?dǎo)體膜中除去(圖5B)?？梢赃M(jìn)行強(qiáng)光照射處理或熱處理來作為加熱處理。金屬元素在圖5B中所示箭頭方向移動(即在從襯底側(cè)向第二半導(dǎo)體膜表面的方向)，以除去被阻擋層26所覆蓋的第一半導(dǎo)體膜24b中含有的金屬元素或降低該金屬元素的濃度。金屬元素在吸氣過程中移動的距離可以是至少第一半導(dǎo)體膜厚度級別的距離，因此可以以相對短的時間完成吸氣。進(jìn)行充分的吸氣以使得所有的鎳移動至第二半導(dǎo)體膜27，而不會被隔離在第一半導(dǎo)體膜24b中，因此在第一半導(dǎo)體膜24b中所含的鎳基本不存在。即進(jìn)行吸氣從而第一半導(dǎo)體膜中的鎳的濃度變得等于或小于1×1018/cm3，優(yōu)選是等于或小于1×1017/cm3。
在本說明書中，吸氣是指金屬元素從要被吸氣的區(qū)域(此處是第一半導(dǎo)體膜)因為熱能而散發(fā)，以及金屬元素因為擴(kuò)散而移至吸氣位置的移動。因此，吸氣取決于加工溫度，隨著溫度的升高處理時間變短。
另外，在采用強(qiáng)光照射的方法作為吸氣熱處理的情況下，用于加熱的燈的光源打開1-60秒，優(yōu)選是30-60秒，該操作重復(fù)1-10次，優(yōu)選是2-6次。盡管可以任意設(shè)置光源的發(fā)光強(qiáng)度，但是半導(dǎo)體膜要被瞬時加熱至600-1000℃，優(yōu)選是700-750℃。
在進(jìn)行熱處理的情況下，可以在氮氣中在450-800℃加熱1-24小時，例如在550℃加熱14小時。除了熱處理之外，可以照射強(qiáng)光。
然后，利用阻擋層26作為蝕刻阻擋器而只選擇性的除去第二半導(dǎo)體膜，也除去氧化物膜26形成的阻擋層?？梢赃M(jìn)行不利用ClF3等離子體的干法刻蝕，或者進(jìn)行采用堿溶液例如肼或含有四乙基氫氧化銨(化學(xué)式為(CH3)4NOH)的水溶液的濕法刻蝕，作為選擇性的只除去第二半導(dǎo)體膜的方法。另外，優(yōu)選在除去第二半導(dǎo)體膜之后除去阻擋層，因為通過用TXRF測量鎳濃度在阻擋層的表面檢測到了高濃度的鎳。利用含有氫氟酸的蝕刻劑除去阻擋層。
然后利用已知的形成圖案的方法將平整的半導(dǎo)體膜24b形成為具有理想形狀的半導(dǎo)體層28(圖5C)。優(yōu)選在表面上通過采用臭氧水在形成抗蝕劑掩膜之前形成薄的氧化物膜。
然后在采用含有氫氟酸的蝕刻劑清潔了半導(dǎo)體膜的表面之后，形成包括硅作為主要成分的成為柵絕緣膜29的絕緣膜。優(yōu)選表面的清潔和柵絕緣膜的形成是連續(xù)的，而不會將其暴露在大氣中。
然后按照與本發(fā)明實施方案模式中同樣的方法進(jìn)行后面的步驟，以形成TFT(圖5D)。要指出的是，附圖標(biāo)記29-36分別表示柵絕緣膜、柵電極、源區(qū)、漏區(qū)、通道形成區(qū)、源電極、漏電極以及中間層絕緣膜。
另外，該實施方案可以與本發(fā)明的實施方案模式自由的結(jié)合。另外，本實施方案也可以和其他已知的吸氣方法結(jié)合。
另外，以下情況也是可以的通過吸氣將半導(dǎo)體層形成為預(yù)定形狀，然后在除去氧化物膜之后，在惰性氣氛或真空中進(jìn)行第二激光的照射，以進(jìn)行平整，而在吸氣之前不進(jìn)行第二激光的照射。
以下參考圖6-8描述本發(fā)明的一個實施方案。此處，詳細(xì)描述同時在同一襯底上制造像素部分和設(shè)置在像素部分周圍的驅(qū)動回路的TFT(n通道TFT和p通道TFT)的方法。
首先，在襯底100上形成基底絕緣膜101，獲得具有晶體結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體膜。然后將半導(dǎo)體膜蝕刻成理想的形狀以形成島狀的彼此分開的半導(dǎo)體層102-106。
使用玻璃襯底(#1737)作為襯底100。對于基底絕緣膜101，采用等離子體CVD方法在400℃的膜沉積溫度形成以SiH4、NH3和N2O作為原料氣(組成比為Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)形成的氧氮化硅膜101a，其厚度為50nm(優(yōu)選為10-200nm)。然后用臭氧水清潔了表面之后，利用稀氫氟酸(稀釋為1/100)除去表面上的氧化物膜。然后采用等離子體CVD方法在400℃的膜沉積溫度形成以SiH4和N2O作為原料氣(組成比為Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)形成的氫化的氧氮化硅膜101b，其厚度為100nm(優(yōu)選為50-200nm)，由此形成層狀物。另外在不暴露在大氣的情況下，用SiH4作為膜沉積氣體，采用等離子體CVD方法在300℃的膜沉積溫度形成具有無定形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜(在這種情況下是無定形硅膜)，厚度為54nm(優(yōu)選是25-80nm)。而且可以用Si2H6或SiF4代替SiH4，用GeF4代替GeH4。
在該實施方案中，基底膜101顯示為雙層結(jié)構(gòu)，但是可以采用單層絕緣膜或其中層壓了兩層或更多層的結(jié)構(gòu)。另外，對半導(dǎo)體膜材料沒有限制。但是該半導(dǎo)體膜優(yōu)選由硅或硅鍺(SiXGe1-X(X＝0.0001-0.02)合金采用已知的方法(濺射、LPCVD、等離子體CVD等)形成。另外，等離子體CVD設(shè)備可以是單晶片類型或批量類型。另外，基底絕緣膜和半導(dǎo)體膜可以在同一個膜形成腔中在不暴露于大氣的環(huán)境下連續(xù)形成。
然后，在具有無定形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜表面被清潔之后，在表面由臭氧水形成厚度約為2nm的非常薄的氧化物膜。然后為了控制TFT的閥值，進(jìn)行微量雜質(zhì)元素(硼或磷)的摻雜。此處，采用離子摻雜方法，其中乙硼烷(B2H6)被等離子體激發(fā)而不是質(zhì)量分離，在如下?lián)诫s條件下將硼加入到無定形硅膜中加速電壓15KV；用氫稀釋為1％的乙硼烷氣體流速為30sccm；劑量為2×1012/cm2。
然后用旋涂器涂布含有重量比為10ppm的鎳的醋酸鎳鹽溶液。作為涂布的代替，可以采用向整個表面通過濺射而噴射鎳元素的方法。
然后進(jìn)行熱處理以進(jìn)行結(jié)晶，由此形成具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。采用電爐或強(qiáng)光照射的加熱方法可以用于熱處理。在采用電爐進(jìn)行加熱的情況下，可以在500-650℃進(jìn)行4-24小時。此處，在進(jìn)行了脫氫的熱處理(550℃1小時)之后，進(jìn)行用于結(jié)晶的熱加工(550℃4小時)，由此獲得具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的硅膜。要指出的是，盡管采用爐子的加熱方法而進(jìn)行結(jié)晶，但是也可以采用燈退火的方法進(jìn)行結(jié)晶。而且要指出的是，盡管此處使用采用鎳作為促進(jìn)硅結(jié)晶的金屬元素的結(jié)晶方法，可以使用其他已知的結(jié)晶方法，例如采用固相生長方法以及激光結(jié)晶方法。
然后，在具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的硅膜表面上的氧化物膜被稀氫氟酸等除去之后，在大氣或在氧氣中照射第一激光(XeCl波長為308nm)，用于提高結(jié)晶速度并修復(fù)保留在晶粒中的缺陷。使用波長為400nm或更小的準(zhǔn)分子激光，或YAG激光的二次諧波或第三諧波。在任何情況下，使用具有大致為10-1000Hz的重復(fù)頻率的脈沖激光，并通過光學(xué)系統(tǒng)將該激光會聚成100-500mJ/cm2，以90-95％的重疊比例進(jìn)行照射而掃描硅膜表面。要指出的是，通過第一激光照射在表面上形成氧化物膜，因為照射是在大氣或氧氣中形成的。
然后，在采用稀氫氟酸除去第一激光照射形成的氧化物膜之后，在氮氣或真空中進(jìn)行第二激光照射，由此平整半導(dǎo)體膜的表面。使用波長為400nm或更小的準(zhǔn)分子激光，或YAG激光的二次諧波或第三諧波作為激光(第二激光)。第二激光的能量密度比第一激光的大，優(yōu)選大30-60mJ/cm2。
然后，用臭氧水對表面進(jìn)行120秒的處理，由此形成總體厚度為1-5nm的由氧化物膜構(gòu)成的阻擋層。
通過濺射在阻擋層上形成厚度為150nm的含有氬元素的無定形硅膜，該氬元素變?yōu)槲鼩馕恢?。在該實施方案中濺射的膜沉積條件是膜沉積壓力為0.3Pa，氣體(氬)流速為50sccm，膜沉積功率為3KW，襯底溫度為150℃。要指出的是，在上述條件下，在無定形硅膜中所含有的氬元素的原子濃度為3×1020/cm3-6×1020/cm3，氧的原子濃度為1×1019/cm3-3×1019/cm3。然后采用燈退火設(shè)備在650℃進(jìn)行3分鐘的熱處理以進(jìn)行吸氣。
隨后，利用阻擋層作為蝕刻停止器選擇性的除去含有氬元素(它是吸氣位置)的無定形硅膜，然后利用稀氫氟酸選擇性的除去阻擋層。要指出的是，存在一種傾向，即在吸氣中鎳可能移動至高氧濃度的區(qū)域，因此理想的是在吸氣之后除去由氧化物膜構(gòu)成的阻擋層。
然后，在由臭氧水在所獲得的具有晶體結(jié)構(gòu)的硅膜(也被稱為多晶硅膜)表面上形成薄氧化物膜之后，形成抗蝕劑掩膜，對其進(jìn)行蝕刻以獲得理想的形狀，由此形成彼此分開的島狀半導(dǎo)體層102-106。在半導(dǎo)體層形成之后，除去抗蝕劑制成的掩膜。
然后利用含有氫氟酸的蝕刻劑除去氧化物膜，同時清潔硅膜的表面。然后形成含有硅作為主要成分的絕緣膜，它變成柵絕緣膜107。在該實施方案中，通過等離子體CVD形成厚度為115nm的氧氮化硅膜(組成比例Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。
然后如圖6A所示，在柵絕緣膜107上，將厚度為20-100nm的第一導(dǎo)電膜108a和厚度為100-400nm的第二導(dǎo)電膜108b形成為層狀體。在該實施方案中，在柵絕緣膜107上順次層疊50nm厚的氮化鉭膜和370nm厚的鎢膜。
作為形成第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜的導(dǎo)電材料，采用選自Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu的元素或含有上述元素作為主要成分的合金材料或化合物材料。另外，以摻雜了雜質(zhì)元素例如磷的多晶硅膜或AgPdCu合金為代表的半導(dǎo)體膜可以作為第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜。另外，本發(fā)明不限于雙層結(jié)構(gòu)。例如可以采用三層結(jié)構(gòu)，其中50nm厚的鎢膜、膜厚為500nm的Al和Si的合金(Al-Si)膜和30nm厚的氮化鈦膜被順次層疊。另外，在三層結(jié)構(gòu)的情況下，氮化鎢可以用于代替第一導(dǎo)電膜中的鎢，鋁和鈦(Al-Ti)的合金膜可以用于代替第二導(dǎo)電膜中的Al和Si的合金(Al-Si)膜，鈦膜可以用于代替第三導(dǎo)電膜的氮化鈦膜。另外，可以采用單層結(jié)構(gòu)。
然后，如圖6B所示，通過曝光步驟形成掩膜110-115，進(jìn)行第一蝕刻過程以形成柵電極和導(dǎo)線。在第一和第二蝕刻條件下進(jìn)行第一蝕刻過程。優(yōu)選采用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)方法進(jìn)行蝕刻。采用ICP蝕刻方法，并適當(dāng)?shù)恼{(diào)整蝕刻條件(施加于線圈形狀的電極的電能、施加在襯底側(cè)的電極的電能、襯底側(cè)的電極的溫度等)，由此可以按照理想的錐形來蝕刻膜。要指出的是，可以適當(dāng)?shù)牟捎靡訡l2、BCl3、SiCl4和CCl4為代表的氯-基的氣體、以CF4、SF6和NF3為代表的氟-基氣體以及O2作為蝕刻氣體。
在該實施方案中，也向襯底(樣品臺)施加150W的RF功率(13.56MHz)，以施加基本負(fù)性自偏置電壓。在第一蝕刻條件下，蝕刻W膜以將第一導(dǎo)電層的端部形成為錐形。在第一蝕刻條件下，對W的蝕刻速率為200.39nm/min，對TaN的蝕刻速率為80.32nm/min，W對TaN的選擇比約為2.5。另外，在第一蝕刻條件下，W的圓錐角大約是26°。然后將第一蝕刻條件變?yōu)榈诙g刻條件，而不除去抗蝕劑制成的掩膜110-115。采用CF4和Cl2作為蝕刻氣體，氣體的流速設(shè)定為30/30sccm，在1Pa的壓力下向線圈形狀的電極施加500W的RF功率(13.56MHz)，以產(chǎn)生等離子體，由此進(jìn)行30秒的蝕刻。向襯底側(cè)(樣品臺)施加20W的RF功率(13.56MHz)，以施加基本負(fù)性自偏置電壓。在第二蝕刻條件下，其中混合了CF4和Cl2，以相同的程度來蝕刻W膜和TaN膜。在第二蝕刻條件下，對W的蝕刻速率為58.97nm/min，對TaN的蝕刻速率為66.43nm/min。要指出的是，將蝕刻時間增加10-20％，以進(jìn)行蝕刻而不會在柵絕緣膜上留下殘余。
在上述第一蝕刻過程中，抗蝕劑制成的掩膜的形狀是適當(dāng)?shù)模纱艘驗槭┘咏o襯底側(cè)的偏壓的效果，第一導(dǎo)電層的端部和第二導(dǎo)電層的端部分別都是錐形。錐形部分的角度被充分的設(shè)定在15-45°。
因此，通過第一蝕刻過程形成了由第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層117a-121a和第二導(dǎo)電層117b-121b)構(gòu)成的第一形狀的導(dǎo)電層117-121。變成柵絕緣膜的絕緣膜107被刻蝕大約10-20nm，變?yōu)闁沤^緣膜116，其中沒有被第一形狀導(dǎo)電層117-121覆蓋的區(qū)域是薄的。
然后，進(jìn)行第二蝕刻過程，而不除去抗蝕劑制成的掩膜。此處，使用SF6、Cl2和O2作為蝕刻氣體，氣體的流速被設(shè)定為24/12/24sccm，在1.3Pa的壓力下向線圈形狀的電極施加700W的RF功率(13.56MHz)，以產(chǎn)生等離子體，由此進(jìn)行25秒的蝕刻。向襯底側(cè)(樣品臺)施加10W的RF功率(13.56MHz)，以施加基本負(fù)性自偏置電壓。在第二蝕刻條件下，對W的蝕刻速率為227.3nm/min，對TaN的蝕刻速率為32.1nm/min，W對TaN的選擇比約為7.1，對作為絕緣膜116的SiON的蝕刻速率是33.7nm/min，W對SiON的選擇比約為6.83。在采用SF6作為蝕刻氣體的情況下，相對于絕緣膜116的選擇比是高的，如上所述。因此可以抑制膜厚的減小。在該實施方案中，絕緣膜116的膜厚只減少了約8nm。
通過第二蝕刻過程，W的圓錐角變?yōu)?0°。通過第二蝕刻過程，形成第二導(dǎo)電層124b-129b。另一方面，很少蝕刻第一導(dǎo)電層成為第一導(dǎo)電層124a-129a(圖6C)。要指出的是，第一導(dǎo)電層124a-129a的尺寸基本與第一導(dǎo)電層117a-122a相同。實際上，第一導(dǎo)電層的寬度可以減少大約0.3μm，即與第二蝕刻過程之前相比，總線寬度大約減少了0.6μm。但是，第一導(dǎo)電層的尺寸基本沒有變化。
然后除去抗蝕劑制成的掩膜，然后進(jìn)行第一摻雜過程以獲得圖6D所示的狀態(tài)?？梢酝ㄟ^離子摻雜或離子植入而進(jìn)行摻雜。以1.5×1014原子/cm2的劑量在60-100keV的加速電壓的情況下進(jìn)行摻雜。作為賦予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素，一般使用磷(P)或砷(As)。在這種情況下，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層124-128變?yōu)樽钃踬x予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的掩膜，以自對準(zhǔn)的方式形成第一雜質(zhì)區(qū)130-134。向第一雜質(zhì)區(qū)130-134以1×1016/cm3至1×1017/cm3的濃度加入賦予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。此處，具有和第一雜質(zhì)區(qū)域相同濃度范圍的區(qū)域也被稱為n-區(qū)。
要指出的是，盡管在該實施方案中在除去抗蝕劑制成的掩膜之后進(jìn)行第一摻雜過程，但是可以不除去抗蝕劑制成的掩膜就進(jìn)行第一摻雜過程。
然后，如圖7A所示，形成抗蝕劑制成的掩膜135-137，進(jìn)行第二摻雜過程。掩膜135是用于保護(hù)形成驅(qū)動電路p通道TFT的半導(dǎo)體層的通道形成區(qū)和其周邊的，掩膜136用于保護(hù)形成驅(qū)動電路n通道TFT的半導(dǎo)體層的通道形成區(qū)和其周邊的，掩膜137是用于保護(hù)形成像素部分TFT的半導(dǎo)體層的通道形成區(qū)、其周邊和存儲電容器的。
在第二摻雜過程的離子摻雜條件下1.5×1015原子/cm2的劑量，60-100keV的加速電壓，摻雜磷(P)。此處，以自對準(zhǔn)的方式以第二導(dǎo)電層124b-126b作為掩膜在各自的半導(dǎo)體層中形成雜質(zhì)區(qū)。當(dāng)然，不向被掩膜135-137覆蓋的區(qū)域加入磷。因此形成第二雜質(zhì)區(qū)138-140以及第三雜質(zhì)區(qū)142。向第二雜質(zhì)區(qū)138-140以1×1020/cm3至1×1021/cm3的濃度范圍加入賦予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。此處，具有和第二雜質(zhì)區(qū)域相同濃度范圍的區(qū)域也被稱為n+區(qū)。
另外，由第一導(dǎo)電層以比第二雜質(zhì)區(qū)的低的濃度形成第三雜質(zhì)區(qū)，并以1×1018/cm3至1×1019/cm3的濃度范圍加入賦予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。要指出的是，由于通過經(jīng)第一導(dǎo)電層的具有錐形的部分進(jìn)行摻雜，因此第三雜質(zhì)區(qū)具有濃度梯度，其中雜質(zhì)的濃度朝著錐形部分的端部方向增加。此處，具有和第三雜質(zhì)區(qū)域相同濃度范圍的區(qū)域也被稱為n-區(qū)。另外，在第二摻雜過程中，被掩膜136-137所覆蓋的區(qū)域沒有被加入雜質(zhì)元素，變?yōu)榈谝浑s質(zhì)區(qū)144和145。
然后在除去了抗蝕劑制成的掩膜135-137之后，新形成抗蝕劑制成的掩膜146-148，進(jìn)行如圖7B所示的第三摻雜過程。
在驅(qū)動器回路中，通過上述第三摻雜過程，形成第四雜質(zhì)區(qū)149、150以及第五雜質(zhì)區(qū)151、152，其中向形成p通道TFT的半導(dǎo)體層以及向形成存儲電容器的半導(dǎo)體層加入賦予p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。
另外，向第四雜質(zhì)區(qū)149和150以1×1020/cm3至1×1021/cm3的濃度范圍加入賦予p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。要指出的是，在第四雜質(zhì)區(qū)149、150，已經(jīng)在前述步驟(n-區(qū))中加入了磷(P)，但是可以按照磷的1.5-3倍的濃度加入賦予p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。因此第四雜質(zhì)區(qū)149、150具有p型導(dǎo)電性。此處，與第四雜質(zhì)區(qū)具有相同濃度范圍的區(qū)域也被稱為p+區(qū)。
另外，在與第二導(dǎo)電層125a的錐形部分重疊的區(qū)域形成第五雜質(zhì)區(qū)151和152，并以1×1018/cm3至1×1020/cm3的濃度加入賦予p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。此處，與第五雜質(zhì)區(qū)具有相同濃度范圍的區(qū)域也被稱為p-區(qū)。
通過上述步驟，在各自的半導(dǎo)體層中形成具有n型或p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)區(qū)。導(dǎo)電層124-127變?yōu)門FT的柵電極。另外，導(dǎo)電層128變?yōu)殡姌O之一，它形成像素部分內(nèi)的存儲電容器。另外，導(dǎo)電層129形成像素區(qū)內(nèi)的源導(dǎo)線。
然后形成基本覆蓋整個表面的絕緣膜(未顯示)。在這個實施方案中，通過等離子體CVD形成50nm厚的氧化硅膜。當(dāng)然，絕緣膜不限于氧化硅膜，可以以單層或?qū)盈B的結(jié)構(gòu)使用含有硅的其他絕緣膜。
然后對加入到各自半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)元素進(jìn)行活化。在這個活化步驟中，使用利用了燈光源的快速熱退火(RTA)方法、從背面輻射YAG激光器或準(zhǔn)分子激光器發(fā)出的光、采用爐的熱處理或其結(jié)合等。
另外，盡管在該實施方案描述了在活化之前形成絕緣膜的示例，但是可以在活化之后進(jìn)行絕緣膜形成步驟。
然后，由氮化硅膜形成第一中間絕緣膜153，進(jìn)行熱處理(300-550℃下1-12小時)，由此進(jìn)行半導(dǎo)體層的氫化(圖7C)。該步驟是通過在第一中間絕緣膜153所含有的氫來終止半導(dǎo)體層的懸空鍵的步驟。半導(dǎo)體層可以被氫化，而與氧化硅膜形成的絕緣膜(未顯示)的存在無關(guān)。順便提一句，在該實施方案中，含有鋁作為其主要成分的材料被用作第二導(dǎo)電層，因此在氫化步驟中重要的是所采用的熱處理條件是第二導(dǎo)電層能夠承受的。作為氫化的另一種方法，可以進(jìn)行等離子體氫化(采用等離子體激發(fā)的氫)。
然后，由有機(jī)絕緣材料在第一中間絕緣膜153上形成第二中間絕緣膜154。在該實施方案中，形成厚度為1.6μm的丙烯酸類樹脂膜。然后形成通達(dá)源導(dǎo)線129的接觸孔、分別通達(dá)導(dǎo)電層127和128的接觸孔，以及通達(dá)各個雜質(zhì)區(qū)的接觸孔。在該實施方案中，順次進(jìn)行多個蝕刻過程。在該實施方案中，利用第一中間絕緣膜作為蝕刻阻擋器來蝕刻第二中間絕緣膜，利用絕緣膜(未顯示)作為蝕刻阻擋器來蝕刻第一中間絕緣膜，然后蝕刻絕緣膜(未顯示)。
此后，采用Al、Ti、Mo、W等形成導(dǎo)線和像素電極。作為電極和像素電極的材料，理想的是使用反射性能優(yōu)異的材料，例如含Al或Ag作為它的主要成分的膜或上述膜的層疊膜。因此形成源電極或漏電極155-160，柵導(dǎo)線162、連接導(dǎo)線161以及像素電極163。
如上所述，可以在同一襯底上形成具有n通道TFT201、p通道TFT202以及n通道TFT203的驅(qū)動回路206和具有n通道TFT構(gòu)成的像素TFT204以及存儲電容器205的像素部分207(圖8)。在本說明書中，為了簡便起見，上述襯底被稱為有源矩陣襯底。
在像素部分207，像素TFT204(n通道TFT)具有通道形成區(qū)167、形成柵電極的導(dǎo)電層127之外的第一雜質(zhì)區(qū)145(n--區(qū))、以及用作源區(qū)的第二雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))140。另外，在作為存儲電容器205的電極之一的半導(dǎo)體層中，形成第四雜質(zhì)區(qū)150和第五雜質(zhì)區(qū)152。存儲電容器205由第二電極128和以絕緣膜(與柵絕緣膜同樣的膜)116作為電介質(zhì)的半導(dǎo)體層150、152以及168構(gòu)成。
另外，在驅(qū)動回路206中，n通道TFT201(第一n通道TFT)具有通道形成區(qū)164、隔著絕緣膜與形成柵電極的部分導(dǎo)電層124重疊的第三雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū))142、以及用作源區(qū)或漏區(qū)的第二雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))138。
另外，在驅(qū)動回路206中，p通道TFT202具有通道形成區(qū)165、隔著絕緣膜與形成柵電極的部分導(dǎo)電層125重疊的第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))151、以及用作源區(qū)或漏區(qū)的第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))149。
另外，在驅(qū)動回路206中，n通道TFT203(第二n通道TFT)具有通道形成區(qū)166、隔著絕緣膜與形成柵電極的部分導(dǎo)電層126重疊的第一雜質(zhì)區(qū)(n--區(qū))144、以及用作源區(qū)或漏區(qū)的第二雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))139。
上述TFT201-203被適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合，以形成漂移電阻回路(shift resistercircuit)、緩沖回路、電平漂移回路、柵鎖回路等，由此形成驅(qū)動回路206。例如，在形成CMOS回路的情況下，n通道TFT201和p通道TFT202可以彼此互補連接。
尤其是，n通道TFT203的結(jié)構(gòu)適合用于具有高驅(qū)動電壓的緩沖電路，以防止由于熱載流子效應(yīng)的損壞。
另外，是GOLD結(jié)構(gòu)的n通道TFT201的結(jié)構(gòu)適合于可靠性最優(yōu)先的回路。
本發(fā)明獲得的平整度和晶體取向率高的半導(dǎo)體膜被形成用作TFT的有源層，由此TFT所承受的電壓和可靠性被提高。
另外，在該實施方案中描述了制造有源矩陣襯底用于反射型顯示器的示例。但是如果由透明導(dǎo)電膜形成像素電極，盡管光掩膜的數(shù)量增加了1個，但是可以形成透射型顯示器。
而且，該實施方案可以與任何實施方案模式和實施方案1自由結(jié)合。
該實施方案描述了由在實施方案2中制造的有源矩陣襯底制造有源矩陣液晶顯示器設(shè)備的過程。以下的描述參考圖9。
在根據(jù)實施方案2獲得如圖8所示的有源矩陣襯底之后，在圖8的有源矩陣襯底上形成取向膜，并進(jìn)行摩擦處理。在該實施方案中，在形成取向膜之前，對有機(jī)樹脂膜例如丙烯酸類樹脂膜形成圖案，以在理想的位置形成柱狀隔離件，將襯底分開。柱狀隔離件可以被噴射在襯底整個表面上的球形隔離件所代替。
然后制備相對的襯底。該相對的襯底具有濾色片，其中有色層和光遮蔽層被相對于像素設(shè)置。光遮蔽層也被設(shè)置在驅(qū)動回路部分。形成偏振膜以覆蓋濾色片和光遮蔽層。在偏振膜上，在像素部分由透明的導(dǎo)電層形成相對的電極。在相對的襯底的整個表面上形成取向膜并進(jìn)行摩擦處理。
然后采用密封部件將相對的襯底粘接至其上形成有像素部分和驅(qū)動回路的有源矩陣襯底。該密封部件具有混合在其中的填料，填料連同柱狀隔離件一起在兩個襯底粘接在一起的同時使其保持著距離。將液晶材料注入到兩個襯底之間，采用封裝劑(未顯示)來將襯底完全密封?？梢允褂靡阎囊壕Р牧?。由此完成了有源矩陣液晶顯示器。如果需要，將有源矩陣襯底或相對的襯底切割成所需形狀的片。顯示器可以采用已知的技術(shù)適當(dāng)?shù)脑O(shè)有偏振板。然后采用已知的方法將EPF連至襯底。
如此獲得的液晶模塊的結(jié)構(gòu)參考俯視圖9描述如下。
在有源矩陣襯底301的中心設(shè)置像素部分304。在像素部分304之上設(shè)置用于驅(qū)動源信號行的源信號行驅(qū)動電路302。在像素部分304的左邊和右邊設(shè)置了用于驅(qū)動?xùn)判盘栃械臇判盘栃序?qū)動電路302。盡管在該實施方案中柵信號行驅(qū)動電路303是關(guān)于像素部分304對稱的，但是液晶模塊可以在像素部分的一側(cè)上只有一個柵信號行驅(qū)動電路。在上述兩個選項中，設(shè)計者可以選擇就液晶模塊的襯底尺寸等而言而適合的布局。但是，圖9中的柵信號行驅(qū)動回路的對稱布局就回路操作可靠性、驅(qū)動效率等而言是優(yōu)選的。
信號被從柔性印刷電路(FPC)305輸入驅(qū)動回路。在中間絕緣膜和樹脂膜中開有接觸孔并且形成連接電極309從而通達(dá)設(shè)置在襯底301的給定位置中導(dǎo)線行之后，F(xiàn)PC305通過各向異性導(dǎo)電膜等壓配合。在該實施方案中，連接電極由ITO形成。
沿著襯底的圍繞驅(qū)動電路和像素部分的周邊施加密封劑307。通過密封劑307將相對的襯底306粘接至襯底301，同時提前在有源矩陣襯底上形成的隔離件將兩個襯底之間的距離(襯底301和襯底306之間的距離)保持為恒定。通過襯底沒有涂布密封劑307的區(qū)域注入液晶元件。然后用封裝劑308將襯底密封。通過上述步驟完成了液晶模塊。
盡管在所示的實施例中所有的驅(qū)動電路形成在襯底上，但是幾個IC可以用于某些驅(qū)動電路。
另外，該實施方案可以與實施方案模式、實施方案1和實施方案2中的任何結(jié)構(gòu)自由結(jié)合。
實施方案2描述了反射型顯示器的示例，其中由反射金屬材料形成像素電極。在本實施方案中所述的是透射型顯示器示例，其中像素電極由透光導(dǎo)電膜形成。
直到形成中間絕緣膜的步驟的制作過程都與實施方案2的過程相同，其描述在此省略。在根據(jù)實施方案2形成中間絕緣膜之后，由透光導(dǎo)電膜形成像素電極601。透光導(dǎo)電膜的示例包括ITO(銦錫氧化物合金)膜、氧化銦-氧化鋅合金(In2O3-ZnO)膜，氧化鋅(ZnO)膜等。
然后在中間絕緣膜600中形成接觸孔。再形成與像素電極重疊的連接電極602。連接電極602通過接觸孔連接至漏區(qū)。在形成連接電極的同時，形成其他TFT的源電極或漏電極。
盡管在所示的實施例中所有的驅(qū)動電路形成在襯底上，但是幾個IC可以用于某些驅(qū)動電路。
如上所述完成有源矩陣襯底。由該有源矩陣襯底根據(jù)實施方案3來形成液晶模塊。液晶模塊設(shè)有背光604和光導(dǎo)向板605，并被蓋板606所覆蓋，以完成有源矩陣液晶顯示器，它的局部截面視圖如圖10所示。蓋板被利用粘合劑或有機(jī)樹脂粘接至液晶模塊。當(dāng)將該襯底粘接至相對的襯底時，該襯底可以被加有外框，從而框和襯底之間的空間被填充有用于粘接的有機(jī)樹脂。由于該顯示器是透射型，因此有源矩陣襯底和相對的襯底分別都需要粘接有偏振片603。
該實施方案可以與實施方案模式、實施方案1-3中的任何結(jié)構(gòu)自由結(jié)合。
在該實施方案中，制造設(shè)有EL(電發(fā)光)元件的發(fā)光顯示器的示例如圖11A和11B所示。
圖11A是EL模塊的俯視圖，圖11B是沿著圖11A的A-A’線的截面視圖。在具有絕緣表面的襯底900(例如玻璃襯底、結(jié)晶玻璃襯底、塑料襯底等)上，形成像素部分902、源側(cè)驅(qū)動電路901、柵側(cè)驅(qū)動電路903。像素部分和驅(qū)動電路可以根據(jù)上述實施方案來獲得。另外，附圖標(biāo)記918表示密封部件，附圖標(biāo)記919表示DLC膜。像素部分和驅(qū)動電路部分被密封部件918所覆蓋，該密封部件被保護(hù)膜919所覆蓋。另外，保護(hù)膜919被蓋板部件920用粘合劑所密封。理想的是，蓋板部件920由與襯底900相同的材料構(gòu)成，例如是玻璃襯底，以能夠承受熱或外力導(dǎo)致的變形。蓋板部件920通過噴砂等被加工為具有凹形(深度為3-10μm)，如圖11B所示。理想的是蓋板部件920還被加工形成凹陷部分(深度為50-200μm)，其中可以設(shè)置干燥劑921。另外在制造多個EL模塊的情況下，在襯底和蓋板部件被彼此連接之后，可以采用CO2激光器等進(jìn)行分割，從而端面彼此匹配。
要指出的是，附圖標(biāo)記908表示用于傳輸輸入源側(cè)驅(qū)動電路901和柵側(cè)驅(qū)動電路903的信號的導(dǎo)線，并且接收來自外部輸入端FPC(柔性印刷電路)909的視頻信號和時鐘信號。要指出的是，盡管在圖中只顯示了FPC，但是印刷線路板(PWB)可以連接至FPC。本說明書中的發(fā)光設(shè)備不僅包括發(fā)光設(shè)備的主體，而且包括連接有FPC或PWB的發(fā)光設(shè)備。
以下參考圖11B描述局部結(jié)構(gòu)。在襯底900上設(shè)置絕緣膜910，在絕緣膜910上形成像素部分902和柵側(cè)驅(qū)動電路903，由包括電流控制TFT911和連至電流控制TFT911的漏極的像素電極912的多個像素構(gòu)成像素部分902。另外柵側(cè)驅(qū)動電路903采用其中結(jié)合了n通道TFT913和p通道TFT914的CMOS電路形成。
上述TFT(包括911、913和914)可以根據(jù)實施方案2中的n通道TFT201和p通道TFT202來制造。
要指出的是，作為設(shè)置在TFT和EL元件之間的絕緣膜的材料，適當(dāng)?shù)氖鞘褂貌粌H能阻擋雜質(zhì)離子例如堿金屬離子或堿土金屬離子的擴(kuò)散并且能積極的吸收雜質(zhì)離子例如堿金屬離子或堿土金屬離子的材料，進(jìn)一步是使用能夠承受后面的加工溫度的材料。作為滿足上述條件的材料，其示例是含有大量氟的氮化硅膜。在氮化硅膜中所含氟濃度為1×1019/cm3或更大，優(yōu)選的是，氮化硅膜中氟的組成比例為1-5％。氮化硅膜中的氟與堿金屬離子或堿土金屬離子鍵連，并吸收進(jìn)入膜。另外，作為另一個示例，給出含有銻(Sb)化合物、錫(Sn)化合物或銦(In)化合物構(gòu)成的微粒的有機(jī)樹脂膜，該微粒吸收堿金屬離子、堿土金屬離子等，例如含有五氧化二銻(Sb2O5·nH2O)微粒的有機(jī)樹脂膜。要指出的是，該有機(jī)樹脂膜含有的微粒其平均顆粒尺寸為10-20nm，具有高透光性。以五氧化二銻微粒為代表的銻化合物特別適合于吸收例如堿金屬離子或堿土金屬離子的雜質(zhì)。
像素電極912起到發(fā)光元件(EL元件)的陽極的作用。另外，在像素電極912的兩端形成觸排915，在像素電極912上形成EL層916以及發(fā)光元件的陰極917。
作為EL層916，發(fā)光層、電荷傳輸層和電荷注入層可以自由結(jié)合以形成EL層(用于發(fā)光和載流子移動發(fā)光的層)。例如，可以使用低分子量有機(jī)EL材料或高分子量有機(jī)EL材料。另外，作為EL層，可以使用由通過單線激發(fā)態(tài)發(fā)光(熒光)的發(fā)光材料(單線態(tài)化合物)形成的薄膜，或者由通過三線激發(fā)態(tài)發(fā)光(熒光)的發(fā)光材料(三線態(tài)化合物)形成的薄膜。另外，可以使用無機(jī)材料例如碳化硅用于電荷傳輸層或電荷注入層?？梢允褂靡阎牟牧献鳛橛袡C(jī)EL材料或無機(jī)材料。
陰極917也起到所有像素公用的導(dǎo)線的功能，并通過連接導(dǎo)線908被電連接至FPC909。另外，像素部分902和柵側(cè)驅(qū)動電路903中的所有的元件被陰極917、密封部件918和保護(hù)膜919所覆蓋。
要指出的是，對可見光透明或半透明的材料優(yōu)選用作密封部件918。另外，理想的是，由盡可能不會滲透濕氣或氧氣的材料形成密封部件918。
另外，在通過密封部件918完全覆蓋發(fā)光元件之后，優(yōu)選的是，在至少密封部件918的表面(暴露表面)上設(shè)置DLC膜等構(gòu)成的保護(hù)膜919，如圖11A和11B所示。另外，可以在包括襯底背面在內(nèi)的所有表面上設(shè)置保護(hù)膜。此處，必須加以注意，保護(hù)膜不沉積在設(shè)置有外部輸入端(FPC)的部分?？梢允褂醚谀ぃ圆恍纬杀Ｗo(hù)膜。或者，外部輸入端部分可以被Teflon(注冊商標(biāo))等形成的帶所覆蓋，該帶被用作CVD設(shè)備中的掩膜帶，以不形成保護(hù)膜。
采用密封部件918和帶有上述結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜來密封發(fā)光元件，由此發(fā)光元件可以完全與外界隔離。因此可以防止因為EL層的氧化而促進(jìn)惡化的物質(zhì)，例如濕氣或氧氣從外界滲入。因此可以獲得具有高可靠性的發(fā)光設(shè)備。
另外，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中像素電極是陰極，EL層和陽極被層疊以由此提供與圖11A和11B相反方向的發(fā)光。
要指出的是，該實施方案可以與實施方案模式和實施方案1中任何一個自由結(jié)合。
通過實施本發(fā)明而形成的驅(qū)動電路和像素部分可以用于各種模塊(有源矩陣類型的液晶模塊、有源矩陣類型的EL模塊和有源矩陣類型的EC模塊)。即本發(fā)明可以在集成有作為顯示部分的模塊的所有電子設(shè)備中實施。
作為這種電子設(shè)備，此處要提出的是視頻攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z象機(jī)、頭部安裝的顯示器(護(hù)目鏡型顯示器)、車用導(dǎo)航系統(tǒng)、投影儀、車用立體聲、個人計算機(jī)、便攜式信息終端(可移動計算機(jī)、移動電話或電子圖書)等。這些設(shè)備的示例如圖12-14所示。
圖12A表示個人計算機(jī)，包括主體2001、影像輸入部分2002、顯示部分2003以及鍵盤2004。本發(fā)明可以用于顯示部分2003。
圖12B表示視頻攝象機(jī)，包括主體部分2101，顯示部分2102、聲音輸入部分2103、操作開關(guān)2104、電池2105和影像接收部分2106。本發(fā)明可以用于顯示部分2102。
圖12C表示移動計算機(jī)，包括主體部分2201、攝象機(jī)部分2202、影像接收部分2203、操作開關(guān)2204以及顯示部分2205。本發(fā)明可以用于顯示部分2205。
圖12D表示護(hù)目鏡型顯示器，包括主體部分2301、顯示部分2302以及臂部分2303。本發(fā)明可以用于顯示部分2302。
圖12E表示采用記錄有程序的記錄介質(zhì)(以下稱為記錄介質(zhì))的游戲機(jī)，包括主體部分2401、顯示部分2402、揚聲器部分2403、記錄介質(zhì)2404以及操作開關(guān)2405。該游戲機(jī)采用DVD(數(shù)字通用盤)或CD作為記錄介質(zhì)，可以聽音樂、看電影和玩游戲或上互聯(lián)網(wǎng)。本發(fā)明可以用于顯示部分2402。
圖12F表示數(shù)字?jǐn)z象機(jī)，包括主體部分2501、顯示部分2502、眼睛接觸部分2503、操作開關(guān)2504以及影像接收部分(未顯示)。本發(fā)明可以用于顯示部分2502。
圖13A表示前式投影儀，包括投影設(shè)備2601以及屏幕2602。本發(fā)明可以用于形成部分投影設(shè)備2601的液晶模塊2808。
圖13B表示后式投影儀，包括主體部分2701、投影設(shè)備2702、反射鏡2703和屏幕2704。本發(fā)明可以用于形成部分投影設(shè)備2702的液晶模塊2808。
圖13C表示圖13A和13B所示的投影設(shè)備2601和2702的結(jié)構(gòu)示例。投影設(shè)備2601或2702由光源光學(xué)系統(tǒng)2801、反射鏡2802、以及2804-2806、二向色鏡2803、棱鏡2807、液晶顯示設(shè)備2808、相差板2809和投影光學(xué)系統(tǒng)2810構(gòu)成。投影光學(xué)系統(tǒng)2810由包括投影透鏡的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。盡管該實施方案中顯示的是三板類型，但是該實施方案不限于此，可以是例如單板類型。另外，實施本實施方案的人會在光路中相應(yīng)的設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)，例如光學(xué)透鏡、具有偏振功能的膜、用于調(diào)整相差的膜或IR膜，如圖13C箭頭所示。
圖13D表示圖13C中光源光學(xué)系統(tǒng)2801的結(jié)構(gòu)示例。根據(jù)該實施方案，光源光學(xué)系統(tǒng)2801由反射器2811、光源2812、透鏡陣列2813和2814、偏振轉(zhuǎn)換元件2815和聚焦透鏡2816構(gòu)成。圖13D所示的光源光學(xué)系統(tǒng)只是一個示例，該實施例不限于此。例如，實施本實施方案的人會在光源光學(xué)系統(tǒng)中相應(yīng)的設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)，例如光學(xué)透鏡、具有偏振功能的膜、用于調(diào)整相差的膜或IR膜。
但是根據(jù)圖13所示的投影儀，顯示了使用透射型電光設(shè)備的情況，沒有顯示用于反射類型電光設(shè)備和EL模塊的示例。
圖14A表示移動電話，包括主體部分2901、聲音輸出部分2902、聲音輸入部分2903、顯示部分2904、操作開關(guān)2905、天線2906和影像輸入部分(CCD、影像傳感器等)2907。本發(fā)明可以用于顯示部分2904。
圖14B表示便攜書(電子圖書)，包括主體部分3001、顯示部分3002和3003、記錄介質(zhì)3004、操作開關(guān)3005和天線3006。本發(fā)明可以用于顯示部分3002和3003。
圖14C表示顯示器，包括主體部分3101、支撐基底3102和顯示部分3103。本發(fā)明可以用于顯示部分3103。
另外圖14C所示的顯示器是小型、中等或大型的，例如顯示器的屏幕為5-20英寸。優(yōu)選的是通過尺寸為1×1m的襯底形成多次圖案來大量生產(chǎn)以形成這種尺寸的顯示部分。
如上所述，本發(fā)明的使用范圍非常廣，可以用于所有領(lǐng)域的電子設(shè)備。本發(fā)明的電子設(shè)備可以自由的結(jié)合實施方案1-5的結(jié)構(gòu)來形成。
根據(jù)本發(fā)明，形成平整度和晶體取向率高的半導(dǎo)體膜，用于TFT的有源層，由此可以獲得具有更少變化的低OFF電流值的半導(dǎo)體設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，包括以下步驟在一個絕緣表面上形成包含硅和鍺的半導(dǎo)體膜，其中鍺濃度為0.1-10原子％，以及通過照射激光結(jié)晶化所述半導(dǎo)體膜，其中所述激光是連續(xù)振蕩型激光器的第二諧波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的表面不均勻度的峰-谷值小于70nm，它表示其主表面的表面粗糙度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的粗糙度均方根小于10nm，它表示其主表面的表面粗糙度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于所述激光是在一種氣氛或氧氣氛中照射的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于還包括從所述結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的表面去除氧化膜的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于還包括在惰性氣氛中或在真空中用激光照射所述結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其特征在于相對于所述結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的{101}晶面的取向比例高于相對于所述結(jié)晶的半導(dǎo)體膜的{111}晶面的取向比例。
8.一種半導(dǎo)體設(shè)備，包括在一個絕緣表面上形成包含鍺的半導(dǎo)體層，其中鍺濃度為0.1-10原子％，形成在所述半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及形成在所述柵極絕緣膜上的柵極電極，其中半導(dǎo)體層的表面不均勻度的峰-谷值小于70nm，它表示其主表面的表面粗糙度。
9.一種半導(dǎo)體設(shè)備，包括在一個絕緣表面上形成包含鍺的半導(dǎo)體層，其中鍺濃度為0.1-10原子％，形成在所述半導(dǎo)體層上的柵極絕緣膜，以及形成在所述柵極絕緣膜上的柵極電極，其中半導(dǎo)體層的粗糙度均方根小于10nm，它表示其主表面的表面粗糙度。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于所述半導(dǎo)體設(shè)備是選自視頻攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、車用導(dǎo)航系統(tǒng)、個人計算機(jī)、個人數(shù)字助理以及電子游戲設(shè)備的一種。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于相對于所述半導(dǎo)體層的{101}晶面的取向比例高于相對于所述半導(dǎo)體層的{111}晶面的取向比例。
全文摘要
一種半導(dǎo)體設(shè)備，其中具有平整主表面的半導(dǎo)體膜被用作有源層。具有平整主表面的半導(dǎo)體膜(5)其rms小于10nm，P－V值小于70nm，它們分別顯示表面粗糙度，該膜通過含有濃度為百分之幾、優(yōu)選是0.1－10原子％的鍺的硅膜結(jié)晶并用激光照射該膜而形成。在采用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素進(jìn)行結(jié)晶的情況下，獲得了晶體取向率以及平整度高的半導(dǎo)體膜。
文檔編號H01L21/268GK1913106SQ20061015169
公開日2007年2月14日 申請日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月2日
發(fā)明者笠原健司, 山崎舜平 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所