专利名称：半导体装置以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有从结晶半导体衬底使半导体层薄片化而键合到异种衬底的SOI (绝缘体上硅片)结构的衬底。本发明特别涉及贴合SOI技术，并且涉及将单晶或多晶的半导体层键合到玻璃等具有绝缘表面的衬底的soi衬底的制造方法。此外，本发明还涉及使用这种具有SOI结构的衬底的显示装置或半导体装置。
技术背景目前，已经研究开发出在绝缘层上提供薄的单晶半导体层的被称为绝缘体上硅片的半导体衬底(S0I衬底)，来代替通过将单晶半导体锭切薄来制造的硅 片，并且SOI衬底作为制造微处理器等时使用的衬底越来越普及。这是因为如 下缘故使用SOI衬底的集成电路作为减少晶体管的漏极和衬底之间的寄生电容来提高半导体集成电路的性能并谋求实现低耗电量化的集成电路受到注目。作为制造SOI衬底的方法，普遍知道氢离子注入剥离法。氢离子注入剥离法是如下方法通过将氢离子注入到硅片中来在离表面有预定的深度的位置上形成微小气泡层，并通过将该微小气泡层作为劈开面来将薄硅层(soi层)键合到其他硅片。再者，除了进行剥离SOI层的热处理，还需要在进行氧化气氛 下的热处理来在SOI层形成氧化膜之后去除该氧化膜，接着进行IOO(TC至1300r的还原气氛下的热处理来提高键合强度。另一方面，也在尝试在玻璃等的绝缘衬底上形成soi层。作为在玻璃衬底上形成SOI层的SOI衬底的一个例子，普遍知道使用氢离子注入剥离法来在具 有涂敷膜的玻璃衬底上形成薄的单晶硅层的SOI衬底(参照专利文献1)。在此情况下，也同样通过将氢离子注入到单晶硅片而在离表面具有预定的深度的位 置上形成微小气泡层，并通过在贴合玻璃衬底和单晶硅片之后以微小气泡层为劈开面来剥离硅片，在玻璃衬底上形成薄的硅层(S0I层)。此外，还在研究开发如下技术在有源矩阵型的电光装置，例如有源矩阵型EL显示装置(EL:电致发光)中，使用薄膜晶体管(TFT)制造开关元件及 驱动电路。[专利文献1]日本专利申请公幵Hei11-163363号公报作为EL显示装置，可以举出如下结构在TFT上形成第一像素电极，在 第一像素电极上制造包括发光层的EL层，并在EL层上制造第二像素电极。由于在很多情况下，EL层以lrnn至100nm的厚度来形成，因此若是形成在 EL层之下的第一像素电极具有凹凸，则也在EL层中产生凹凸。当在EL层中产 生凹凸时，会在显示装置中产生亮度不均匀，而损害显示装置的可靠性。从而， 第一像素电极需要具有平坦性。发明内容在本发明中，使用SOI衬底制造EL显示装置。将第一像素电极的材料的 导电膜形成在贴合单晶半导体层之前的单晶半导体衬底上，接着在贴合单晶半 导体衬底和支撑衬底之后，去除导电膜上的单晶半导体层来形成EL显示装置。 从而，可以使导电膜的表面平滑。第一像素电极或第二像素电极、或者双方使用透光性导电膜。在很多情况 下，使用氧化铟锡(ITO)作为这种透光性导电膜。此外，像素电极的材料的导电膜大多使用透光性导电膜如ITO，但是也可 以使用具有反射性的导电膜。由于单晶半导体衬底具有极平坦的表面，所以形成在单晶半导体衬底上的 导电膜的表面也平坦。当使用这种平坦化了的导电膜形成第一像素电极时，也 可以使形成在其上的EL层平坦化，从而可以防止点缺陷。本发明涉及一种半导体装置，包括衬底上的键合层；所述键合层上的绝 缘膜和第一像素电极，该第一像素电极嵌入在所述绝缘膜；所述绝缘膜上的岛 状单晶半导体层；所述岛状单晶半导体层中的沟道形成区域和高浓度杂质区域；所述岛状单晶半导体层上的栅极绝缘膜和栅电极；覆盖所述岛状单晶半导 体层、所述栅极绝缘膜、所述栅电极的层间绝缘膜；所述层间绝缘膜上的布线， 该布线使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极电连接；覆盖所述层间绝缘 膜、所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及所述栅电极且开口形成在所述第一像素电极上的区域的分隔壁；形成在所述第一像素电极上的由所述分隔 壁围绕的区域的发光层；以及所述发光层及所述分隔壁上的电连接到所述发光 层的第二像素电极，其中，所述第一像素电极的与所述发光层接触的面平坦， 并且所述绝缘膜和所述岛状单晶半导体层接触的面与所述第一像素电极和所 述发光层接触的面大致一致。在本发明中，所述岛状单晶半导体层是岛状单晶硅层。本发明涉及一种半导体装置的制造方法，其中在半导体衬底上形成第一 像素电极；在所述第一像素电极及所述半导体衬底上形成绝缘膜；将包含氢的 离子注入到所述绝缘膜来在所述半导体衬底中形成具有多孔结构的分离层；在 所述绝缘膜上形成键合层；在中间夹着所述键合层地重叠所述半导体衬底和所 述具有绝缘表面的衬底的状态下，在所述分离层中产生裂缝，在所述具有绝缘 表面的衬底上残留单晶半导体层，并且进行在所述分离层分离所述半导体衬底 的热处理；对所述单晶半导体层进行蚀刻来将所述单晶半导体层形成为岛状单 晶半导体层，并且形成所述第一像素电极的保护层；在所述岛状单晶半导体层 上形成栅极绝缘膜及栅电极；将所述栅电极作为掩模，将赋予一种导电型的杂 质元素添加到所述岛状单晶半导体层中，在所述栅电极的下面的区域中形成沟 道形成区域，而在没有形成所述栅电极的区域中形成源区域及漏区域的高浓度 杂质区域；对所述保护层进行蚀刻来使所述第一像素电极露出；以覆盖所述岛 状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及所述栅电极的方式形成层间绝缘膜；在 所述层间绝缘膜上形成使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极电连接的 布线；形成覆盖所述层间绝缘膜、所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、 及所述栅电极且开口形成在所述第一像素电极上的区域的分隔壁；在所述第一 像素电极上的由所述分隔壁围绕的区域形成发光层；在所述发光层及所述分隔 壁上形成电连接到所述发光层的第二像素电极；所述第一像素电极的与所述发 光层接触的面平坦；并且所述岛状单晶半导体层和所述绝缘膜接触的面与所述 第一像素电极和所述发光层接触的面大致一致。注意，分离层也被称为脆化层。在本发明中，所述单晶半导体层是单晶硅层。在本发明中，所述键合层使用氧化硅形成。在本发明中，所述第一像素电极使用透光性导电膜形成。在本发明中，所述第一像素电极使用反射性导电膜形成。由于根据本发明可以获得平坦化了的像素电极，因此可以抑制点缺陷，从而提高EL显示装置的可靠性。此外，因为形成以单晶半导体层为激活层的TFT，所以可以形成迁移度高 的TFT，从而可以提高EL显示装置的驱动速度。
图1A和1B是示出具有S0I结构的衬底的结构的截面图； 图2A至2C是示出具有SOI结构的衬底的结构的截面图； 图3A至3C是说明具有SOI结构的衬底的制造方法的截面图； 图4A和4B是说明具有SOI结构的衬底的制造方法的截面图； 图5A至5C是说明具有SOI结构的衬底的制造方法的截面图； 图6A至6C是说明具有SOI结构的衬底的制造方法的截面图； 图7A和7B是说明具有SOI结构的衬底的制造方法的截面图； 图8A至8C是说明具有SOI结构的衬底的制造方法的截面图； 图9A至9F是说明使用具有SOI结构的衬底的半导体装置的制造方法的截 面图；图10A至10F是说明使用具有SOI结构的衬底的半导体装置的制造方法的 截面图；图11A至11E是说明使用具有SOI结构的衬底的半导体装置的制造方法的 截面图；图12A至12E是说明使用具有SOI结构的衬底的半导体装置的制造方法的 截面图；图13A至13C是说明使用具有S0I结构的衬底的半导体装置的截面图；图14是示出本发明的EL模块的图；图15是示出本发明的显示面板的图；图16是示出本发明的EL电视接收机的主要结构的框图；图17A至17H是示出使用本发明来制造的电子设备的图。本发明的选择图是图13A至13C。
具体实施方式
下面，将参照
本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不 同的方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就 是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围下可以被变换为各种各 样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。 在下面将说明的本发明的结构中，使用相同的附图标记来表示相同的部分或具 有相同功能的部分。实施方式1对于根据本实施方式的具有SOI结构的衬底及使用SOI衬底来制造的半导 体装置、以及它们的制造方法，参照图1A和1B、图2A至2C、图3A至3C、图 4A和4B、图5A至5C、图6A至6C、图7A和7B、图8A至8C、图9A至9F、图 10A至10F、图11A至11E、图12A至12E来进行说明。首先，对于具有SOI结构的衬底的结构，参照图1A和1B、图2A至2C进 行说明。在图1A中，支撑衬底100是具有绝缘性的衬底或具有绝缘表面的衬底。 应用诸如铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃的用于电子工业的 玻璃衬底(也被称为"无碱玻璃衬底")。就是说，可以使用一种玻璃衬底作为支撑衬底100，该玻璃衬底的热膨胀 系数为25X10—7。C至50X10—V。C (优选为30X10—7。C至40X10—7/°C)，而其 应变点是58(TC至680°C (优选为60(TC至680°C)。另外，还可以应用石英衬 底、陶瓷衬底、其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底等。在本说明书中，单晶半导体层被称为LTSS (Low Temperature Single crystal Semiconductor;低温单晶半导体)层，典型地应用单晶硅。图1A所 示的LTSS层101是单晶硅层。另外，作为LTSS层101，还可以应用由通过氢离子注入剥离法等能够从单 晶半导体衬底或多晶半导体衬底剥离的硅、锗、以及化合物半导体如镓砷、铟 磷等构成的结晶半导体层。在支撑衬底100和LTSS层101之间提供具有平滑面并形成亲水表面的键 合层102。该键合层102是具有平滑面和亲水性表面的层。作为能够形成这种 表面的材料，优选使用通过化学反应形成的绝缘层。例如，通过热或化学反应形成的氧化半导体膜就很合适。这是因为主要通过化学反应形成的膜可以确保 表面的平滑性的缘故。此外，以0. 2nm至500nm的厚度提供具有平滑面并形成亲水表面的键合层 102。如具有这种厚度，则可以在使被成膜表面上的粗糙平滑化的同时确保该 膜的生长表面的平滑性。若是LTSS层101是由硅构成的层，就可以将通过氧化气氛下的热处理形 成的氧化硅、通过氧基反应生长的氧化硅、以及由氧化药液形成的化学氧化物 等作为键合层102。在使用化学氧化物作为键合层102的情况下，其厚度为0. lnm至lmn即可。 此外，优选的是，将通过化学气相生长法淀积的氧化硅作为键合层102。在此 情况下，优选采用使用有机硅垸气体通过化学气相生长法制造的氧化硅膜。作为有机硅垸气体可以使用含有硅的化合物，如四乙氧基硅烷(TEOS:化 学式为Si (OC2H5) 4)、四甲基硅垸(化学式为Si (CH3) J 、四甲基环四硅氧 烷(TMCTS)、八甲基环四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙 氧基硅烷(化学式为SiH(0C2H5)3)、三(二甲氨基)硅烷(化学式为SiH (N (CH3) 2) 3)等。键合层102提供在LTSS层101 —侧，并且通过与支撑衬底100的表面紧 贴，即使在室温下也可以形成键合。为了形成更强固的键合，按压支撑衬底100 和LTSS层101即可。为键合异种材料的支撑衬底100和键合层102而对其表 面进行清洗。当使支撑衬底100和键合层102的彼此被清洗的表面紧贴时，因 表面张力形成键合。再者，通过对支撑衬底100的表面进行附着多个亲水基的处理，来实现更 佳的键合状态。例如，通过对支撑衬底100的表面进行氧化等离子体处理或臭 氧处理，使支撑衬底100的表面成为亲水性。像这样，在执行使支撑衬底100的表面成为亲水性的处理的情况下，其表 面的羟基发挥作用并因氢键而形成键合。再者，如对通过使被清洗的表面彼此 紧贴来形成的键合进行在室温以上的温度下的加热，则可以提高键合强度。作为用来键合异种材料的支撑衬底100和键合层102的处理，也可以对形 成键合的表面照射氩等的惰性气体的离子束来进行清洗。通过离子束的照射，悬空键露出到支撑衬底100或键合层102的表面而形成极活性的表面。当使这种激活了的表面彼此紧贴时，在低温下也可以形成支撑衬底100和 键合层102的键合。由于通过使表面激活来形成键合的方法对该表面要求高度 的清洁化，因此优选在真空中进行键合处理。LTSS层101是使结晶半导体衬底薄片化来形成的层。例如，当使用单晶硅 衬底作为单晶半导体衬底时，可以将氢或氟离子注入到单晶硅衬底的具有预定 深度的位置，然后通过进行热处理来剥离表层的单晶硅层的离子注入剥离法形 成LTSS层101。此外，也可以应用如下方法，艮卩，在多孔硅上使单晶硅外延生 长，然后通过喷水法劈开而剥离多孔硅层。LTSS层101的厚度为5mn至500nm， 优选为10nm至200nm。图1B示出在支撑衬底100上提供有阻挡层103和键合层102的结构。通 过提供阻挡层103，可以防止可动离子杂质如碱金属或碱土金属从用作支撑衬 底100的玻璃衬底扩散而污染LTSS层101。优选在阻挡层103上提供键合层 102。在支撑衬底100中，通过提供功能不同的多个层，即防止杂质的扩散的阻 挡层103和确保键合强度的键合层102，可以扩大支撑衬底的选择范围。优选 在LTSS层101 —侧提供键合层102。就是说，当将LTSS层101键合到支撑衬 底100之际，优选在形成键合的面的一方或双方提供键合层102，由此可以提 高键合强度。图2A示出在LTSS层101和键合层102之间提供绝缘层104的结构。绝缘 层104优选是包含氮的绝缘层。例如，可以层叠选自氮化硅膜、包含氧的氮化 硅膜、或包含氮的氧化硅膜的一种或多种膜来形成绝缘层104。例如，作为绝缘层104，可以使用从LTSS层101—侧按顺序层叠包含氮的 氧化硅膜和包含氧的氮化硅膜的叠层膜。键合层102具有与支撑衬底100形成 键合的功能，而绝缘层104防止LTSS层101被杂质污染。注意，在此包含氮的氧化硅膜是指具有如下组成的膜氧的含有量比氮的 含有量多，并且，在采用卢瑟福背散射光谱学法(RBS: Rutherford Backscattering Spectrometry)以及氢前方散射法(HFS: Hydrogen Forward Scattering)检测时，作为浓度范围，包含50原子％至70原子％的氧，包含0. 5原子％至15原子％的氮，包含25原子％至35原子％的Si，包含0. 1原子％至10 原子％的氢。此外，包含氧的氮化硅膜是指具有如下组成的膜氮的含有量比 氧的含有量多，并且，当采用RBS以及HFS检测时，作为浓度范围，包含5原 子％至30原子％的氧，包含20原子％至55原子％的氮，包含25原子％至55原子 W的Si，包含10原子％至30原子％的氢。但是，当构成氧氮化硅或氮氧化硅的 原子的总和为100原子％时，氮、氧、Si、以及氢的含有比率包含在上述范围 内。图2B是在支撑衬底100上提供键合层102的结构。优选在支撑衬底100 和键合层102之间提供有阻挡层103。这是为了防止可动离子杂质如碱金属或 碱土金属从用作支撑衬底100的玻璃衬底扩散而污染LTSS层101。在LTSS层 101上形成有通过直接氧化形成的氧化硅层105。该氧化硅层105与键合层102 形成键合，而将LTSS层固定在支撑衬底100上。氧化硅层105优选是通过热 氧化形成的层。图2C是在支撑衬底100上提供键合层102的其他结构。在支撑衬底100 和键合层102之间提供有阻挡层103。在图2C中，阻挡层103由一层或多个层构成。例如，将阻挡钠等的离子 的效果高的氮化硅膜或包含氧的氮化硅膜用作第一层，并在其上提供氧化硅膜 或包含氮的氧化硅膜作为第二层。阻挡层103的第一层是用来防止杂质的扩散的致密的绝缘膜，而第二层的 目的之一是缓和应力以不使第一层的膜的内部应力作用于其上层。像这样，通 过在支撑衬底100上提供阻挡层103，可以扩大键合LTSS层时的衬底的选择范 围。在阻挡层103上形成有键合层102，以固定支撑衬底100和LTSS层101。 对于图1A和1B、图2A至2C所示的具有S0I结构的衬底的制造方法，参照图3A至3C、图4A和4B、图5A至5C、图6A至6C、图7A和7B、图8A至8C进行说明。将在电场加速的离子注入到离清洗了的半导体衬底106的表面具有预定的 深度的位置以形成分离层107 (参照图3A)。根据离子的加速能量和入射角控 制形成在半导体衬底106的分离层107的深度。在离半导体衬底106的表面具有接近于离子的平均进入深度的深度区域中形成分离层107。例如，LTSS层的 厚度为5nm至500nm，优选为lOrnn至200nm。在设定注入离子之际的加速电压 时需要将这种厚度的因素考虑进去。优选使用离子掺杂装置进行离子的注入。 就是说，使用在不进行质量分离的状态下注入通过使源气体等离子化来产生的 多个离子种的掺杂方式。在本实施方式的情况下，优选注入由一个或多个相同原子构成的质量数不 同的离子。离子惨杂以如下条件进行即可加速电压为10kV至100kV，优选为 30kV至80kV,剂量为1X10'7cm2至4X10'7cm2，光束电流密度为2 n A/cm2以 上，优选为A/cm2以上，更优选为IOp A/cm2以上。在注入氢离子的情况下，优选包含H+、 H2+、 H3+并提高H3+的比例。在注入氢 离子的情况下，通过包含H+、 H2+、 H/并提高H3+的比例，来可以提高注入效率并 縮短注入时间。由此，可以将lX102°/Cm3 (优选为5X102°/cm3)以上的氢包含 在形成在半导体衬底106的分离层107的区域中。在半导体衬底106中，当局部地形成高浓度的氢注入区域时，结晶结构被 打乱而形成微小的空孔，从而可以将分离层107形成为多孔结构。在此情况下， 通过在较低的温度下进行的热处理而使形成在分离层107的微小的空洞的体积 发生变化，并且通过沿着分离层107劈开，可以形成薄的LTSS层。通过对离子进行质量分离并注入到半导体衬底106，也可以同样地形成分 离层107。在此情况下，优选通过选择性地注入质量数大的离子(例如，H/离 子)来发挥与上述同样的效果。作为产生形成离子的离子种的气体，除了氢之外还可以选择氘、氦等的惰 性气体。通过使用氦作为原料气体，并使用不具有质量分离功能的离子掺杂装 置，可以获得He+离子的比例高的离子束。通过将这种离子注入到半导体衬底 106中，可以形成微小的空孔而将与上述相同的分离层107提供在半导体衬底 106中。当形成分离层107时，需要以高剂量条件来注入离子，从而有时会使半导 体衬底106的表面产生粗糙。因此，也可以在离子被注入的表面上提供致密的 膜。例如，也可以以50mn至200nm的厚度提供耐离子注入的保护膜如氮化硅 膜或包含氧的氮化硅膜。接着，在与支撑衬底100形成键合的面上形成氧化硅膜作为键合层102(参 照图3B)。氧化硅膜的厚度为10nm至200nm，优选为10nm至100nm，更优选为 20nm至50nm，即可。作为氧化硅膜，优选使用上述那样的使用有机硅垸气体通过化学气相生长 法来制造的氧化硅膜。除此之外，也可以采用使用硅垸气体通过化学气相生长 法来制造的氧化硅膜。在使用化学气相生长法的成膜中，作为从形成在单晶半 导体衬底的分离层107不发生脱气的温度，例如采用35(TC以下的成膜温度。 此外，当进行从单晶或多晶半导体衬底剥离LTSS层的热处理时，采用比成膜 温度高的热处理温度。使支撑衬底100和半导体衬底106的形成有键合层102的面相对并彼此紧 贴来形成键合(参照图3C)。对于形成键合的面进行充分的清洗。然后，通过 使支撑衬底IOO和键合层102紧贴，形成键合。 一般认为在键合的起始阶段中 范德瓦耳斯力发挥作用，并且通过按压支撑衬底100和半导体衬底106，因氢 键而可以形成更强固的键合。为了形成良好的键合，也可以使表面激活。例如，对形成键合的面照射原 子束或离子束。在利用原子束或离子束的情况下，可以使用氩等的惰性气体中 性原子束或惰性气体离子束。除此之外，还进行等离子体照射或自由基处理。 通过这种表面处理，在20(TC至400'C的温度下也可以提高异种材料之间的键 合强度。在重叠半导体衬底106和支撑衬底100的状态下进行第一热处理。通过第 一热处理，在将薄的半导体层(LTSS层)残留在支撑衬底IOO上的状态下分离 半导体衬底106 (参照图4A)。优选在键合层102的成膜温度以上的温度下进 行第一热处理，且优选在400。C以上且低于60(TC的温度下进行第一热处理。 通过在该温度范围内进行热处理，使形成在分离层107的微小的空孔发生体积 变化，从而可以沿着分离层107劈开半导体层。由于键合层102和支撑衬底100 键合，所以成为具有与半导体衬底106相同的结晶性的LTSS层101固定在支 撑衬底IOO上的状态。接着，在LTSS层101键合到支撑衬底100的状态下进行第二热处理(参 照图4B)。优选在比第一热处理温度高且不超过支撑衬底100的应变点的温度下进行第二热处理。或者，若是第一热处理的温度和第二热处理的温度相同， 优选使第二热处理时间比第一热处理时间长。作为热处理，通过热传导加热、对流加热、或辐射加热等加热支撑衬底100及/或LTSS层101,即可。作为热 处理装置，可以应用电热炉、灯退火炉等。第二热处理也可以通过以多阶段改 变温度而进行。此外，还可使用快速热退火(RTA)装置。在使用RTA装置进 行热处理的情况下，也可以加热到衬底的应变点附近或比该应变点稍微高的温 度。通过进行第二热处理，可以缓和残留在LTSS层101的应力。就是说，通 过第二热处理，缓和因支撑衬底100和LTSS层101的膨胀系数的差异而产生 的热应变。此外，第二热处理也有助于恢复因离子的注入而损害的LTSS层101 的结晶性。再者，第二热处理还有助于恢复在键合半导体衬底106和支撑衬底 100之后，当通过第一热处理进行分割之际发生的LTSS层101的损坏。另外， 通过进行第一热处理和第二热处理，可以将氢键改变为更强固的共价键。也可以为使LTSS层101的表面进一步平坦化而进行化学机械抛光(CMP)。 可以在第一热处理之后或第二热处理之后进行CMP处理。若是在第二热处理之 前进行CMP处理，就可以在使LTSS层101的表面平坦化的同时，通过第二热 处理修补CMP处理所产生的表面的损坏层。在任何情况下，通过如本方式那样组合第一热处理和第二热处理而进行热 处理，可以在抗热性弱的支撑衬底如玻璃衬底等上提供结晶性优良的结晶半导 体层。经过图3A至3C以及图4A和4B的工序，形成图1A所示的S0I衬底。 对于制造图1B所示的SOI结构的衬底的方法，参照图7A和7B进行说明。 根据图3A和3B所示的制造工序，在半导体衬底106中形成分离层107，并且在半导体衬底106的与支撑衬底100形成键合的面上形成键合层102。接着，紧贴形成有阻挡层103及键合层102的支撑衬底100和半导体衬底106的键合层102来形成键合(参照图7A)。在此状态下，进行第一热处理。优选在键合层102的成膜温度以上的温度下进行第一热处理，并优选以40(TC以上且低于60(TC的温度进行第一热处理。由此，使形成在分离层107的微小的空孔发生体积变化，而可以劈开半导体衬底106。在支撑衬底100上形成具有与半导体衬底106相同的结晶性的LTSS层 101 (参照图7B)。接着，在LTSS层101键合到支撑衬底100的状态下进行第二热处理。优 选在比第一热处理温度高且不超过支撑衬底100的应变点的温度下进行第二热 处理。或者，若是第一热处理的温度和第二热处理的温度相同，优选使第二热 处理时间比第一热处理时间长。作为热处理，通过热传导加热、对流加热、或 辐射加热等加热支撑衬底100及/或LTSS层101，即可。通过进行第二热处理， 可以缓和残留在LTSS层101的应力，并且也有助于恢复当通过第一热处理进 行分割之际产生的LTSS层101的损坏。通过上述步骤，形成图1B所示的S0I衬底。接着，对于图2A所示的S0I结构的衬底的制造方法，参照图8A至8C进 行说明。首先，根据图3A所示的制造工序，在半导体衬底106中形成分离层107。 接着，在半导体衬底106的表面上形成绝缘层104。绝缘层104优选是含有氮的绝缘层。例如，可以层叠选自氮化硅膜、包含氧的氮化硅膜、或包含氮的氧化硅膜中的一种或多种膜形成绝缘层104。再者，在绝缘层104上形成氧化硅膜作为键合层102 (参照图8A)。 通过使支撑衬底100和半导体衬底106的形成有键合层102的面彼此相对并紧贴来形成键合(参照图8B)。在此状态下进行第一热处理。优选在键合层102的成膜温度以上的温度下进行第一热处理，并优选以400'C以上且低于60(TC的温度进行第一热处理。由此，使形成在分离层107的微小的空孔发生体积变化，而可以劈开半导体衬底106。在支撑衬底IOO上形成具有与半导体衬底106相同的结晶性的LTSS层101 (参照图8C)。接着，在LTSS层101键合到支撑衬底100的状态下进行第二热处理。优 选在比第一热处理温度高且不超过支撑衬底100的应变点的温度下进行第二热 处理。或者，若是第一热处理的温度和第二热处理的温度相同，优选使第二热 处理时间比第一热处理时间长。作为热处理，通过热传导加热、对流加热、或 辐射加热等加热支撑衬底100及/或LTSS层101，即可。通过进行第二热处理，可以缓和残留在LTSS层101的应力，并且也有助于恢复当通过第一热处理进 行分割之际产生的LTSS层101的损坏。如图8A至8C所示那样，当在半导体衬底106上形成绝缘层104时，由绝 缘层104防止杂质混入到LTSS层101，从而可以防止LTSS层101被污染。图5A至5C示出在支撑衬底一侧提供键合层来制造具有LTSS层的SOI结 构的衬底的工序。首先，对于形成有氧化硅层105的半导体衬底106，将在电场加速了的离 子注入到具有预定的深度的位置，来形成分离层107 (参照图5A)。可以在半 导体衬底106上通过溅射法及CVD法形成氧化硅层105。在半导体衬底106是 单晶硅衬底的情况下，也可以对半导体衬底106进行热氧化来形成氧化硅层105。 在本实施方式中，将单晶硅衬底用作半导体衬底106，且对单晶硅衬底进 行热氧化来形成氧化硅层105。对于半导体衬底106的离子的注入与图3A的情况相同。通过在半导体衬 底106的表面上形成氧化硅层105，可以防止因离子注入而使表面受到损坏并 防止损害平坦性。紧贴形成有阻挡层103及键合层102的支撑衬底100和半导体衬底106的 形成有氧化硅层105的面来形成键合(参照图5B)。在此状态下进行第一热处理。优选在键合层102的成膜温度以上的温度下 进行第一热处理，并优选以40(TC以上且低于600。C的温度进行第一热处理。 由此，形成在分离层107的微小的空孔发生体积变化，而可以劈开半导体衬底106。 在支撑衬底IOO上形成具有与半导体衬底106相同的结晶性的LTSS层101 (参照图5C)。接着，在LTSS层101键合到支撑衬底100的状态下进行第二热处理。优 选在比第一热处理温度高且不超过支撑衬底100的应变点的温度下进行第二热 处理。或者，若是第一热处理的温度和第二热处理的温度相同，优选使第二热 处理时间比第一热处理时间长。作为热处理，通过热传导加热、对流加热、或 辐射加热等加热支撑衬底100及/或LTSS层101，即可。通过进行第二热处理， 可以缓和残留在LTSS层101的应力，并且也有助于恢复当通过第一热处理进 行分割之际产生的LTSS层101的损坏。通过上述步骤，形成图2B所示的S0I衬底。图6A至6C示出在支撑衬底一侧提供键合层来键合LTSS层的情况下的其 他例子。首先，在半导体衬底106形成分离层107 (参照图6A)。使用离子掺杂装 置进行用来形成分离层107的离子注入。在该工序中，在电场被加速的质量数 不同的离子在高电场被加速而被照射到半导体衬底106。此时，由于有因离子照射而损害半导体衬底106的表面的平坦性的忧虑， 因此优选提供氧化硅层105作为保护膜。既可以通过热氧化形成氧化硅层105， 又可以采用化学氧化物。可以通过将半导体衬底106浸渍在氧化药液中形成化 学氧化物。例如，通过使用含臭氧水溶液处理半导体衬底106，在其表面上形 成化学氧化物。此外，作为保护膜，也可以使用通过等离子体CVD法形成的包含氮的氧化 硅膜、包含氧的氮化硅膜、或使用TEOS形成的氧化硅膜。优选在支撑衬底100上提供阻挡层103。通过提供阻挡层103，可以防止 如碱金属或碱土金属等的可动离子杂质从用作支撑衬底100的玻璃衬底扩散而 污染LTSS层101。阻挡层103由一层或多层构成。例如，使用阻挡钠等的离子的效果高的氮 化硅膜或包含氧的氮化硅膜作为第一层，并且在其上提供氧化硅膜或包含氮的 氧化硅膜作为第二层。阻挡层103的第一层是用来防止杂质的扩散的致密的绝缘膜，而第二层的 目的之一是缓和应力以不使第一层的膜的内部应力作用于上层。像这样，通过 在支撑衬底100上提供阻挡层103，可以扩大键合LTSS层时的衬底的选择范围。键合在阻挡层103的上层提供有键合层102的支撑衬底100和半导体衬底 106 (参照图6B)。在半导体衬底106的表面上，使用氟酸去除用作保护膜的氧 化硅层105来使半导体表面露出。半导体衬底106的最表面如是通过氟酸溶液 的处理由氢终结的状态，即可。当形成键合之际，使用表面终结氢形成氢键， 来可以形成良好的键合。此外，也可以以照射惰性气体的离子使悬空键露出到半导体衬底106的最 表面的方式在真空中形成键合。第一热处理。优选在键合层102的成膜温度以上的温度下进行第一热处理，且优选在40(TC以上且低于60(TC的温度下进行第一热 处理。通过在该温度范围内进行热处理，使形成在分离层107的微小的空孔发 生体积变化，从而可以沿着分离层107劈开半导体层。在支撑衬底100上形成 具有与半导体衬底106相同的结晶性的LTSS层101 (参照图6C)。接着，在LTSS层101键合到支撑衬底100的状态下进行第二热处理。优 选在比第一热处理温度高且不超过支撑衬底100的应变点的温度下进行第二热 处理。或者，若是第一热处理的温度和第二热处理的温度相同，优选使第二热 处理时间比第一热处理时间长。作为热处理，通过热传导加热、对流加热、或辐射加热等加热支撑衬底100 及/或LTSS层101，即可。通过进行第二热处理，可以缓和残留在LTSS层101 的应力，并且也有助于恢复当通过第一热处理进行分割之际产生的LTSS层101 的损坏。通过上述步骤，形成图2C所示的S0I衬底。根据本实施方式，即使采用耐热温度为70(TC以下的支撑衬底如玻璃衬底 等，也可以获得键合部的粘合力强固的LTSS层lOl。作为支撑衬底IOO，可以 应用诸如铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃的被称为"无碱玻 璃衬底"的电子工业所使用的各种玻璃衬底。就是说，可以在一边超过l米的 衬底上形成单晶半导体层。通过使用这种大面积衬底，不仅可以制造如液晶显 示器的显示装置，还可以制造半导体集成电路。接着，对于使用上述SOI结构形成的半导体装置及其制造方法，参照图9A 至9F、图10A至10F、图11A至11E、图12A至12E进行说明。首先，在半导体衬底106的表面上形成透光性导电膜141。在本实施方式 中，在成膜气体为氩(Ar)、氧(02)、成膜压力为0.4Pa的条件下，通过溅射 法并使用氧化铟锡(ITO)膜形成透光性导电膜141，其厚度为50nm至100nm, 优选为110nm (参照图9A)。接着，选择性地去除透光性导电膜141来形成第一像素电极142 (参照图 9B)。在使用氧化铟锡膜作为透光性导电膜141的情况下，使用以草酸为主要 成分的蚀刻剂进行湿蚀刻，来形成为所希望的形状。再者，通过以25(TC以上的温度进行加热处理，氧化铟锡膜晶化并具有耐酸性。注意，虽然在本实施方式中，使用氧化铟锡作为透光性导电膜141，但是 也可以不使用氧化铟锡而使用与硅之间能够获得高的选择比率的其他材料。接着，在半导体衬底106及第一像素电极142上形成绝缘膜143 (参照图 9C)。在本实施方式中，作为绝缘膜143，形成lOOnm厚的包含氮的氧化硅膜， 并且层叠以300nm的厚度形成的包含氧的氮化硅膜而形成叠层膜。再者，通过化学机械抛光(CMP)对绝缘膜143进行抛光，来获得表面平 滑的绝缘膜145。由于绝缘膜143之下面形成有第一像素电极142，因此在绝 缘膜143中具有台阶。通过抛光消除台阶。再者，在形成绝缘膜145之后注入氢离子147 (参照图9D)，来形成分离 层107(参照图9E)。本实施方式中的氢离子注入条件为如下施加电压为80kV， 剂量为2.5X10'7cm2。由此，分离层107形成在离半导体衬底106的表面具有 100nm至300nm的深度的位置。接着，在绝缘膜145上形成键合层102 (参照图9E)。在本实施方式中， 作为键合层102，通过CVD法形成氧化硅层。当使用正硅酸乙酯(也称为TEOS) 作为成膜气体时，形成的键合层102的表面平坦性良好，从而在后面的贴合工 序时实现高成品率。在获得图9E所示的结构之后，通过使支撑衬底100和半导体衬底106的 形成有键合层102的面彼此相对并紧贴来形成键合(参照图IOA)。注意，既可以如图2B及2C所示那样不在半导体衬底106上而在支撑衬底 IOO上形成键合层102，又可以如图1B所示那样在半导体衬底106和支撑衬底 100的双方上形成键合层102。此外，也可以如图1B、图2B、图2C所示那样在支撑衬底IOO上提供阻挡 层103。例如，作为阻挡层103，也可以层叠形成氮化硅层和氧化硅层。通过 在支撑衬底100上提供阻挡层，可以防止LTSS层101的污染。注意，也可以 应用包含氧的氮化硅层、氮化铝层、包含氧的氮化铝层来代替氮化硅层。在重叠半导体衬底106和支撑衬底100的状态下进行第一热处理。作为第 一热处理，例如以40(TC至60(TC加热半导体衬底106和支撑衬底100即可。 通过进行第一热处理来将薄的半导体层(LTSS层)101残留在支撑衬底IOO上而对半导体衬底106进行分离(参照图IOB)。通过对半导体衬底106和支撑衬 底100分别施加方向不同的力量，在支撑衬底上形成LTSS层101。在图10B所示的结构中，像素电极142处于嵌入在绝缘膜145的状态，而 LTSS层101形成在像素电极142及绝缘膜145上。接着，使LTSS层101薄膜化来形成为所希望的膜厚度。作为薄膜化的方 法，可以举出CMP法、或蚀刻法等。在本实施方式中，使用干蚀刻进行薄膜化。LTSS层101的膜厚度为5nm至500nm，优选为10nm至200nm，更优选为 10nm至60nm。可以通过分离层107的深度的控制及薄膜化的条件适当地设定 LTSS层101的厚度。在本实施方式中，通过干蚀刻将LTSS层形成为50nm厚。对LTSS层101添加p型杂质元素如硼、铝、镓等，以控制阈值电压。例 如，作为p型杂质元素，也可以添加有浓度为1乂1016011—3以上且lX1018cm—3以 下的硼。在LTSS层101上形成掩模148，使用掩模148蚀刻LTSS层101 (参照图 IOC)。形成根据激活层的布置而分离为岛状的岛状单晶半导体层121及像素电 极142的保护层149 (参照图IOD)。通过上述工序形成的岛状单晶半导体层121和绝缘膜145接触的面与像素 电极142和保护层149接触的面大致一致。而且，在岛状单晶半导体层121上形成栅极绝缘膜110、栅电极111 (参 照图10E)。虽然在本实施方式中，栅极绝缘膜IIO和栅电极111的宽度相同， 但是也可以为形成低浓度杂质区域而使栅极绝缘膜110的宽度大于栅电极的宽 度。或者，也可以将栅极绝缘膜110形成为覆盖岛状单晶半导体层121及绝缘 膜145。使用氧化硅膜、氮化硅膜、包含氮的氧化硅膜、包含氧的氮化硅膜的任何 一种来形成栅极绝缘膜110，即可。在本实施方式中，使用以10nm至100nm的 厚度形成的氧化硅膜形成栅极绝缘膜110。使用钩(W)、钽(Ta)、钛(Ti)、铝(Al)等形成栅电极lll，即可。 接着，将栅电极lll作为掩模，对岛状单晶半导体层121导入赋予一种导 电型的杂质151 (参照图IOF)。此时，也对保护层149添加杂质元素151。在 使用赋予n型的杂质元素作为杂质元素151的情况下，作为赋予n型的杂质元素151可举出磷(P)、砷(As)。此外，在使用赋予p型的杂质元素作位杂质 元素151的情况下，作为赋予p型的杂质元素可举出硼(B)。通过添加赋予一种导电型的杂质元素151，在栅电极111之下的区域中形 成沟道形成区域161，而在不被栅电极111及栅极绝缘膜110覆盖的区域中形 成源区域及漏区域162 (高浓度杂质区域162a及高浓度杂质区域162b)。在本实施方式中，例如使用磷(P)作为赋予n型的杂质元素151，并且以 20keV的施加电压和1.0/cm2的剂量来添加。由此，高浓度杂质区域包含浓度为 3X102Vcm3的磷。接着，形成覆盖像素电极142上的保护层149以外的区域的掩模154 (参 照图11A)，并进行蚀刻来去除保护层149，并使像素电极142露出(参照图IIB)。 在使用氧化铟锡(ITO)作为像素电极142的材料，且使用单晶硅层作为保护 层149的情况下，使用过氧化氢铵水作为蚀刻剂即可。由于过氧化氢铵水对硅 和ITO的蚀刻选择比率高，所以在保持单晶硅层和氧化铟锡层的界面的平坦性 的状态下被蚀刻，并且具有平坦的表面的氧化铟锡层露出。或者，当使用TMAH (tetramethylammonium hydroxide:四甲基氢氧化物)代替过氧化氢铵水时， 也对硅和ITO的蚀刻选择比率高。注意，在图10C至图11B的制造工序中，对LTSS层101选择性地进行蚀 刻，添加赋予一种导电型的杂质元素151，然后去除像素电极142上的保护层 149。另一方面，对于在不对LTSS层101选择性地进行蚀刻的状态下使用像素 电极142作为保护层的制造工序，参照图12A至12E进行说明。注意，在图12A 至12E中，对于与图10C至图11B中的相同的部分使用相同的附图标记来表示。在形成图10B所示的结构之后，在成为LTSS层101的激活层的区域上形 成栅极绝缘膜110及栅电极111 (参照图12A)。接着，将赋予一种导电型的杂质元素151添加到LTSS层101(参照图12B)。 由此，在LTSS层101中的被栅电极lll覆盖的区域中形成沟道形成区域161， 而不被添加杂质元素151 (参照图12C)。再者，在LTSS层101的成为激活层的区域上形成掩模154并蚀刻LTSS层 101 (参照图12D)。由此，形成具有用作源区域及漏区域的高浓度杂质区域162 (高浓度杂质区域162a及162b)以及沟道形成区域161的激活层(参照图12E)。注意，图12E和图IIB相同。在进行直到图IIB或图12E的制造工序之后，形成层间绝缘膜155。通过 形成BPSG (硼磷硅玻璃)膜或涂敷以聚酰亚胺为典型的有机树脂来形成层间绝 缘膜155。在层间绝缘膜155中形成接触孔，根据接触孔形成布线157及158 (参照图IIC)。布线157与高浓度杂质区域162b电连接，而布线158与高浓 度杂质区域162a及像素电极142电连接。使用与激活层的岛状单晶半导体层121及像素电极142之间的接触电阻低 的材料形成布线157及158，即可。在本实施方式中，使用铝或铝合金形成布 线157及158。此外，在上层和下层中，也可以形成金属膜如钼膜、络膜、钛 膜等作为阻挡层金属。接着，覆盖绝缘膜145、层间绝缘膜155、布线157及158地形成绝缘膜， 并使像素电极142上的区域露出。或者，形成在像素电极142上的区域具有开 口的绝缘膜。形成这种绝缘膜作为分隔壁159 (参照图IID)。作为分隔壁159 的材料，使用有机树脂材料或无机树脂材料，即可。接着，在像素电极142上的由分隔壁159围绕的区域中，形成发光层181。 作为发光层181，可以使用有机化合物或无机化合物。作为有机化合物的发光层181，可以使用如下材料，例如作为呈现红色发 光的发光材料，使用Alq" DCM、或Alq"红荧烯BisDCJTM等的材料。此外， 作为呈现绿色发光的发光材料，使用Alq" DMQD (N，N'-二甲基喹吖啶酮)、或 Alq3:香豆素6等的材料。另外，作为呈现蓝色发光的发光材料，使用a-NPD、 或tBu-DNA等的材料。将无机化合物用作发光材料的无机EL元件根据其元件结构被分为分散型 无机EL元件和薄膜型无机EL元件。前者具有将发光材料的粒子分散在粘合剂 中的电场发光层，而后者具有由发光材料的薄膜构成的电场发光层。这一点是 两者之不同之处，但是两者的共同点是两者都需要在高电场被加速的电子。注 意，作为所获得的发光机构，具有利用施主能级和受主能级的施主-受主复合 型发光、以及利用金属离子的内层电子跃迁的定域型发光。 一般来说，在很多 情况下，分散型无机EL元件为施主-受主复合型发光，而薄膜型无机EL元件 为定域型发光。可以在本实施方式中使用的发光材料由母体材料和成为发光中心的杂质 元素构成。通过改变包含的杂质元素，可以获得各种颜色的发光。作为发光材 料的制造方法，可以使用如固相法和液相法(共沉淀法)等各种方法。并且， 也可以使用喷雾热分解法、复分解法、利用前体的热解反应的方法、反胶束法 以及由这些方法和高温焙烧组合的方法、冷冻干燥法等的液相法等。固相法是如下方法，目卩，称量母体材料和杂质元素或包含杂质元素的化合 物，放入研钵中混合，并且在电炉中加热并焙烧而使它们彼此反应，以使母体材料包含杂质元素。焙烧温度优选为70(TC至1500°C。这是因为在太低的温度 下固相反应会停滞，而在太高的温度下母体材料会分解的缘故。注意，也可以 在粉末状态进行焙烧，但优选在颗粒状态进行焙烧。该方法虽然需要在比较高 的温度下焙烧，但是由于方法简单，因此，生产性好而适合于大量生产。液相法(共沉淀法)是如下方法，S卩，使母体材料或包含母体材料的化合 物与杂质元素或包含杂质元素的化合物在溶液中彼此反应，并在使它干燥后进 行焙烧。在该方法中，发光材料的微粒均匀地分布，由于粒径小所以即使焙烧 温度低，也可以产生反应。作为用于发光材料的母体材料，可以使用硫化物、氧化物、氮化物。作为 硫化物，例如可以使用硫化锌(ZnS)、硫化镉(CdS)、硫化钙(CaS)、硫 化钇(Y2S3)、硫化镓(Ga2S3)、硫化锶(SrS)、硫化钡(BaS)等。此外， 作为氧化物，例如可以使用氧化锌(ZnO)、氧化钇(Y203)等，而作为氮化物， 例如可以使用氮化铝(A1N)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)等。另外，也 可以使用硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)等。也可以使用三元混晶如硫化钙 镓(CaGa2S4)、硫化锶镓(SrGa2S4)、硫化钡镓(BaGa2S4)等。作为定域型发光的发光中心，可以使用锰(Mn)、铜(Cu)、钐(Sm)、 铽(Tb)、铒(Er)、铥(Tm)、铕(Eu)、铈(Ce)、镨(Pr)等。注意， 也可以添加有卤素如氟(F)、氯(Cl)等作为电荷补偿。另一方面，作为施主-受主复合型发光的发光中心，可以使用包含形成施 主能级的第一杂质元素和形成受主能级的第二杂质元素的发光材料。作为第一 杂质元素，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)、铝(Al)等。作为第二杂质元 素，例如可以使用铜(Cu)、银(Ag)等。在使用固相法合成施主-受主复合型发光的发光材料时，分别称量母体材 料、第一杂质元素或包含第一杂质元素的化合物以及第二杂质元素或包含第二 杂质元素的化合物，放入研钵中混合，然后在电炉中加热并焙烧。作为母体材 料可以使用上述母体材料，而作为第一杂质元素或包含第一杂质元素的化合物，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)、硫化铝(A12S3)等。并且，作为第二 杂质元素或包含第二杂质元素的化合物，例如可以使用铜(Cu)、银(Ag)、 硫化铜(Cu2S)、硫化银(Ag2S)等。焙烧温度优选为70(TC至1500°C。这是 因为在太低的温度下固相反应会停滞，而在太高的温度下母体材料会分解的缘 故。再有，也可以在粉末状态下进行焙烧，但是，优选在颗粒状态下进行焙烧。此外，作为利用固相反应的杂质元素，也可以组合使用由第一杂质元素和 第二杂质元素构成的化合物。在此情况下，杂质元素容易扩散而促进固相反应， 因此能够获得均匀的发光材料。而且，因为不包含多余的杂质元素，可以获得 高纯度的发光材料。作为由第一杂质元素和第二杂质元素构成的化合物，例如 可以使用氯化铜(CuCl)、氯化银(AgCl)等。注意，这些杂质元素的浓度相对于母体材料在O.Ol原子％至10原子％的 浓度范围内即可，优选在0.05原子％至5原子％的浓度范围内。在薄膜型无机EL中，发光层是包含上述发光材料的层，可以通过使用如 电阻加热蒸镀法、电子束蒸镀(EB蒸镀)法等的真空蒸镀法、如溅射法等的物 理气相生长法(PVD)、如有机金属CVD法、氢化物传输减压CVD法等的化学 气相生长(CVD)法、以及原子层外延法(ALE)等来形成。由于像素电极142和发光层181接触的面与像素电极142和保护层149接 触的面相同，因此像素电极142和发光层181接触的面与岛状单晶半导体层121 和绝缘膜145接触的面大致一致。接着，在发光层181及分隔壁159上形成电连接到发光层181的第二像素 电极182 (参照图11E)。使用透光性导电膜形成像素电极182，但是既可以使 用与像素电极142相同的材料，又可以使用不同的材料。因为使用透光性导电 膜形成像素电极142及像素电极182，所以本实施方式的发光装置成为双面发 射发光装置。通过上述步骤，制造根据本发明的发光装置。像素电极142的接触到单晶的半导体衬底106的表面与发光层181接触，从而可以维持表面的平坦性。由 此，可以防止点缺陷而获得可靠性高的发光装置。此外，通过将键合到支撑衬底100的LTSS层101用作激活层，可以制造 TFT。由于用作激活层的LTSS层101是具有固定的结晶取向的单晶半导体，因 此可以获得能够进行高速驱动的TFT。如上所述，根据本发明可以获得可靠性高且驱动速度快的半导体装置。实施方式2在实施方式l中，使用透光性导电膜141作为像素电极142，但是也可以 使用反射性导电膜作为像素电极142。或者，也可以使用透光性导电膜141形 成像素电极142来在像素电极142上形成反射性导电膜。参照图13A至13C说明本实施方式的发光装置。注意，对于与实施方式l 相同的部分使用相同的附图标记来表示。在图13A所示的发光装置中，不使用像素电极142而使用反射性导电膜来 形成像素电极171。作为反射性导电膜，使用钛、钼、钨、银、钽等即可。此外，对于使用透光性导电膜141形成像素电极142并在像素电极142上 形成反射性导电膜的发光装置，参照图13B和13C进行说明。在图13B所示的发光装置中，形成实施方式1的图IIB所示的结构，然后 在形成层间绝缘膜155之前使用反射性导电膜形成像素电极172。此外，在图 13C所示的发光装置中，形成实施方式1的图IIC所示的结构，然后在形成分 隔壁159之前使用反射性导电膜形成像素电极173。根据本实施方式，可以获得可靠性高且驱动速度快的半导体装置。注意， 像素电极的上表面和岛状单晶半导体层的底面大致位于相同的平面上。此外， 因为像素电极的一部分有时会因蚀刻被去除，所以像素电极的上表面和岛状单 晶半导体层的底面之间的高度差异在像素电极的膜厚度以下，即lOOmn以下。实施方式3在本实施方式中，对于使用本发明的显示装置的EL模块及EL电视接收机 的结构例子，参照图14、图15、图16来说明。图14示出组合显示面板201和电路衬底202的EL模块。显示面板201包 括像素部203、扫描线驱动电路204以及信号线驱动电路205。在电路衬底202中，例如形成有控制电路206及信号线分割电路207等。显示面板201和电路 衬底202由连接布线208彼此连接。作为连接布线，可以使用FPC等。在显示面板201中，使用晶体管将像素部203和外围驱动电路的一部分(多 个驱动电路之中的频率低的驱动电路) 一体形成在衬底上。将使用实施方式l 和实施方式2来制造的发光装置用作像素部203，即可。此外，也可以将外围驱动电路的一部分(多个驱动电路之中的频率高的驱 动电路)形成在IC芯片上，并通过COG (玻璃上芯片安装)等将该IC芯片安 装到显示面板201。或者，使用TAB (带式自动接合)及印刷衬底将该IC芯片 安装到显示面板201。此外，通过使用缓冲器电路来对设定于扫描线或信号线的信号进行阻抗变 换，可以縮短每一行像素的写入期间。从而可以提供高精细的显示器件。此外，也可以使用晶体管在玻璃衬底上形成像素部，在IC芯片上形成所 有信号线驱动电路，并通过COG (玻璃上芯片安装)将该IC芯片安装在显示面 板，以便进一步减少耗电量。例如，也可以将显示面板的整个屏幕分成为几个区域，而在各个区域上配 置形成外围驱动电路(信号线驱动电路、扫描线驱动电路等)的全部或一部分 的IC芯片，然后通过COG (玻璃上芯片安装)等安装在显示面板上。此外，图15示出具有其他结构的显示面板的例子。在图15所示的显示面 板中的衬底220上包括配置有多个像素230的像素部221、控制扫描线233的 信号的扫描线驱动电路222、控制信号线231的信号的信号线驱动电路223。 另外，也可以设置有用来校正包括在像素230的发光元件的亮度变化的监视器 电路224。包括在像素230的发光元件和包括在监视器电路224的发光元件具 有相同的结构。发光元件的结构是在一对电极之间夹有包括呈现电致发光的材 料的层。衬底220的周边部包括对扫描线驱动电路222输入来自外部电路的信号的 输入端子225、对信号线驱动电路223输入来自外部电路的信号的输入端子 226、对监视器电路224输入信号的输入端子229。为了使提供在像素230的发光元件发光而需要从外部电路供给电力。提供 在像素部221的电源线232由输入端子227连接到外部电路。电源线232因引导布线的长度而会产生电阻损耗，因此优选在衬底220的周边部的多个位置上 提供输入端子227。输入端子227提供在衬底2200的两个端部，以使亮度不均 匀在像素部221的表面难以觉察。换言之，这样布置可以防止屏幕一侧明亮而 另一侧暗淡。此外，配备有一对电极的发光元件中的与连接到电源线232的电 极相反一侧的电极，被形成为多个像素230共用的共同电极，然而为了减少该 电极的电阻损耗而具备多个端子228。在这种显示面板中，电源线由Cu等的低电阻材料形成，这特别在屏幕尺 寸大型化时有效。例如，在屏幕尺寸为13英寸级的情况下，对角线的长度为 340mra，而在60英寸级的情况下为1500mm以上。在这种情况下，由于无法忽 略布线电阻，因此优选使用Cu等的低电阻材料作为布线。此外，考虑到布线 延迟，也可以以相同的方式形成信号线或扫描线。通过利用配备有上述面板结构的EL模块，可以完成EL电视接收机。图16 是表示EL电视接收机的主要结构的框图。调谐器251接收视频信号和音频信 号。视频信号由视频信号放大电路252、用来将从视频信号放大电路252输出 的信号转换为对应于红色、绿色、蓝色的彩色信号的视频信号处理电路253、 以及用来将该视频信号转换为驱动电路的输入规格的控制电路206进行处理。 控制电路206将信号分别输出到扫描线一侧和信号线一侧。在进行数字驱动的 情况下，也可以在信号线一侧提供信号分割电路207，以将输入数字信号分割 为M个信号并供给。在调谐器251所接收的信号中，音频信号被传输到音频信号放大电路254， 且其输出经过音频信号处理电路255供应到扬声器256。控制电路257接收来 自输入部258的接收台(接收频率)或音量的控制信息，并将信号传送到调谐 器251、音频信号处理电路255。通过将EL模块组合到框体中，可以完成电视接收机。由EL模块形成显示 部。此外，适当地具备有扬声器、视频输入端子等。不言而喻，本发明不局限于电视接收机，而可以应用于各种各样的用途， 如个人计算机的监视器、尤其是大面积的显示媒体如火车站或机场等的信息显示板或者街头上的广告显示板等。 实施方式4作为采用本发明的显示装置的电子设备，可以举出下述电子设备摄像机、 数字相机、护目镜型显示器(头盔式显示器)、导航系统、声音再现装置(汽 车音响、音响组件等)、笔记本式计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计 算机、移动电话、便携式游戏机、电子书籍等)、以及配备有记录媒体的图像 再现设备(具体地说是能够再现数字通用盘(DVD)等记录媒体且包括显示其图像的显示器的装置)等。图17A至17H示出这些电子设备的具体例子。图17A是一种自发光型显示器，包括框体301、支撑体302、显示部303、 扬声器部304、以及视频输入端子305等。本发明可以用于构成显示部303的 显示装置，根据本发明，可以看到减少了伪轮廓的清晰图像。由于该显示器是 自发光型，故不需要背光灯，从而可以获得比液晶显示器薄的显示部。注意， 显示器包括例如用于个人计算机、TV广播接收、或者广告显示等信息显示的所 有显示装置。图17B是一种数字静像相机，包括主体306、显示部307、图像接收部308、 操作键309、外部连接端口310、以及快门按钮311等。本发明可以用于构成 显示部307的显示装置。图17C是一种笔记本式计算机，包括主体312、框体313、显示部314、键 盘315、外部连接端口316、以及定位装置317等。本发明可以用于构成显示 部314的显示装置。图17D是一种移动计算机，包括主体318、显示部319、开关320、操作键 321、以及红外线端口 322等。本发明可以用于构成显示部319的显示装置。图17E是一种具备记录媒体读取部的图像再现装置(具体地说是例如DVD 再现装置)，包括主体323、框体324、显示部A325、显示部B326、读取DVD 等的记录媒体的记录媒体读取部327、操作键328、以及扬声器部329等。显 示部A325主要显示图像信息，而显示部B326主要显示文字信息。本发明可以 用于构成显示部A325、显示部B326的显示装置。此外，具备记录媒体的图像 再现装置也包括家用游戏机等。图17F是一种护目镜型显示器(头盔式显示器)，包括主体330、显示部 331、以及镜臂部332等。本发明可以用于构成显示部331的显示装置。图17G是一种摄像机，包括主体333、显示部334、框体335、外部连接端口 336、遥控接收部337、图像接收部338、电池339、音频输入部340、以及 操作键341等。本发明可以用于构成显示部334的显示装置。图17H是一种移动电话，包括主体342、框体343、显示部344、音频输入 部345、音频输出部346、操作键347、外部连接端口 348、以及天线349等。 本发明可以用于构成显示部344的显示装置。注意，若使用发光亮度高的发光材料，则本发明可以通过使用透镜等放大 投影包括输出的图像信息的光来应用于正面或背面投影仪。此外，近年来，上述电子设备在很多情况下用于显示通过因特网或CATV(有线电视)等电子通信线路传播的信息，特别是显示动态图像信息的机会不 断增加。由于发光材料的响应速度非常快，故发光装置适合用于动态图像显示。 由于发光型的显示装置在发光部分中耗电，故优选利用尽可能小的发光部 分来显示信息。因此，在采用发光型的显示装置作为便携式信息终端，特别是 移动电话或声音再现装置等的主要显示文字信息的显示部的情况下，优选以不 发光部分为背景，而使用发光部分来形成文字信息的方式驱动。如上所述，本发明可应用的范围极广泛，本发明可以应用于各种领域的电 子设备。此外，本实施方式中的电子设备可以采用具有实施方式l至实施方式 3所示的任何结构的显示装置。本说明书根据2007年6月14日在日本专利局受理的日本专利申请编号 2007-157063而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
1.一种半导体装置，包括衬底上的键合层；所述键合层上的绝缘膜和第一像素电极，该第一像素电极嵌入在所述绝缘膜中；所述绝缘膜上的岛状单晶半导体层；所述岛状单晶半导体层中的沟道形成区域和高浓度杂质区域；所述岛状单晶半导体层上的栅极绝缘膜和栅电极；覆盖所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及所述栅电极的层间绝缘膜；所述层间绝缘膜上的布线，该布线使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极电连接；覆盖所述层问绝缘膜、所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及所述栅电极且开口形成在所述第一像素电极上的区域的分隔壁；形成在所述第一像素电极上的由所述分隔壁围绕的区域的发光层；以及所述发光层及所述分隔壁上的电连接到所述发光层的第二像素电极，其中，所述第一像素电极的与所述发光层接触的面平坦，并且，所述绝缘膜和所述岛状单晶半导体层接触的面与所述第一像素电极和所述发光层接触的面大致相同。
2. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述岛状单晶半导体层是岛状单晶硅层。
3. 根据权利要求1所述的半导体装置， 其中，所述键合层使用氧化硅形成。
4. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一像素电极使用透光性导电膜形成。
5. 根据权利要求1的所述的半导体装置，其中，所述第一像素电极使用反射性导电膜形成。
6. —种半导体装置的制造方法，其中在半导体衬底上形成第一像素电极；在所述第一像素电极及所述半导体衬底上形成绝缘膜；将包含氢的离子注入到所述绝缘膜来在所述半导体衬底中形成具有多孔结构的分离层；在所述绝缘膜上形成键合层；在中间夹着所述键合层地重叠所述半导体衬底和具有绝缘表面的衬底的 状态下，进行在所述分离层中产生裂缝，以在所述分离层分离所述半导体衬底 的热处理，同时在所述具有绝缘表面的衬底上残留单晶半导体层；对所述单晶半导体层进行蚀刻来将所述单晶半导体层形成为岛状单晶半 导体层，并且形成所述第一像素电极的保护层；在所述岛状单晶半导体层上形成栅极绝缘膜及栅电极；将所述栅电极作为掩模，将赋予一种导电型的杂质元素添加到所述岛状单 晶半导体层中，而在所述栅电极的下面的区域中形成沟道形成区域，并且在没 有形成所述栅电极的区域中形成用作源区域及漏区域的高浓度杂质区域；对所述保护层进行蚀刻来使所述第一像素露出；覆盖所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、所述栅电极地形成层间绝 缘膜；在所述层间绝缘膜上形成使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极电 连接的布线；形成覆盖所述层间绝缘膜、所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、所 述栅电极且开口形成在所述第一像素电极上的区域的分隔壁；在所述第一像素电极上的由所述分隔壁围绕的区域形成发光层； 在所述发光层及所述分隔壁上形成电连接到所述发光层的第二像素电极； 其中，所述第一像素电极的与所述发光层接触的面平坦； 并且，所述岛状单晶半导体层和所述绝缘膜接触的面与所述第一像素电极 和所述发光层接触的面大致相同。
7. 根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法， 其中，所述单晶半导体层是单晶硅层。
8. 根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，所述键合层使用氧化硅形成。
9. 根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法， 其中，所述第一像素电极使用透光性导电膜形成。
10. 根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法， 其中，所述第一像素使用反射性导电膜形成。
11. 一种半导体装置，包括 衬底上的键合层；所述键合层上的具有第一开口部的绝缘膜； 形成在所述第一开口部的第一像素电极；所述绝缘膜上的包括沟道形成区域和高浓度杂质区域的单晶半导体层 所述单晶半导体层上的栅极绝缘膜以及栅极电极；覆盖所述单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及所述栅极电极的层间绝缘膜； 使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极彼此电连接的布线； 覆盖所述层间绝缘膜及所述第一像素电极的一部分的分隔壁，该分隔壁在 所述第一像素电极的一部分上具有第二开口部； 形成在所述第二开口部的发光层；以及所述发光层及所述分隔壁上的电连接到所述发光层的第二像素电极。
12. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述单晶半导体层是单晶硅层。
13. 根据权利要求ll所述的半导体装置，其中所述键合层使用氧化硅形成。
14. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述第一像素电极使用透光 导电膜形成。
15. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述第一像素电极使用反射 导电膜形成。
16. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中使所述第一像素电极的上表 面平坦化。
17. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述第一像素电极的上表面 及所述单晶半导体层的下表面位于相同的平面上。
18. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述像素电极的上表面和所述单晶半导体层的下表面之间的高度差异为lOOnm以下。
19. 一种半导体装置的制造方法，其中 在半导体衬底上形成第一像素电极； 在所述第一像素电极及所述半导体衬底上形成绝缘膜； 将包含氢的离子注入到所述绝缘膜来在所述半导体衬底中形成具有多孔结构的分离层；在所述绝缘膜上形成键合层；在中间夹着所述键合层地重叠所述半导体衬底和具有绝缘表面的衬底的 状态下，进行在所述分离层中产生裂缝，以在所述分离层分离所述半导体衬底 的热处理，同时在所述具有绝缘表面的衬底上残留单晶半导体层；对所述单晶半导体层的一部分进行蚀刻来形成岛状单晶半导体层和所述 第一像素电极上的保护层；在所述岛状单晶半导体层上形成栅极绝缘膜和栅电极；将所述栅电极作为掩模，将赋予一种导电型的杂质元素添加到所述岛状单 晶半导体层中，而在所述栅电极的下面的区域中形成沟道形成区域，并且在没 有形成所述栅电极的区域中形成用作源区域及漏区域的高浓度杂质区域；对所述保护层进行蚀刻来使所述第一像素露出；形成覆盖所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及所述栅电极的层间 绝缘膜；在所述层间绝缘膜上形成使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极电 连接的布线；形成覆盖所述层间绝缘膜、所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及 所述栅电极并在所述第一像素电极的一部分上具有的开口部的分隔壁； 在所述开口部中形成发光层；并且在所述发光层和所述分隔壁上形成电连接到所述发光层的第二像素电极。
20. 根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中所述单晶半导体 层是单晶硅层。
21. 根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中所述键合层使用 氧化硅形成。
22. 根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中所述第一像素电 极使用透光导电膜形成。
23. 根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中所述第一像素电 极使用反射导电膜形成。
24. 根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中使所述第一像素 电极的上表面平坦化。
25. 根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中所述第一像素电 极的上表面和所述岛状单晶半导体层的下表面位于相同的平面上。
26. 根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其中所述像素电极的 上表面和所述单晶半导体层的下表面之间的高度差异为lOOrnn以下。
全文摘要
本发明涉及一种半导体装置，包括衬底上的绝缘膜、嵌入在所述绝缘膜的第一像素电极；所述绝缘膜上的岛状单晶半导体层、栅极绝缘膜、栅电极；覆盖所述岛状单晶半导体层及所述栅电极的层间绝缘膜；使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极电连接的布线；覆盖所述层间绝缘膜、所述岛状单晶半导体层、所述栅电极且开口形成在所述第一像素电极上的区域的分隔壁；形成在所述像素电极上的由所述分隔壁围绕的区域的发光层；以及电连接到所述发光层的第二像素电极，其中所述第一像素电极的与所述发光层接触的面平坦，并且所述绝缘膜和所述岛状单晶半导体层接触的面与所述第一像素电极和所述发光层接触的面大致一致。本发明还涉及该半导体装置的制造方法。
文档编号H05B33/22GK101325209SQ20081009963
公开日2008年12月17日 申请日期2008年6月13日 优先权日2007年6月14日
发明者秋元健吾 申请人:株式会社半导体能源研究所