专利名称：半导体器件及微处理器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由形成于玻璃衬底上的具有晶体结构的半导体膜构成的半导体器件，更具体地，本发明涉及一种用于通过光互连在相关器件中进行信号传输的半导体器件。
背景技术：
关于在绝缘衬底或绝缘膜上形成的薄膜晶体管(TFT)，其特点在于与在硅晶片上形成的MOS(金属氧化物半导体)晶体管的制造方法相比它的制造方法容易，并且可以利用大尺寸衬底以低成本制造它。
特别地，关于用多晶硅膜形成其有源层的TFT(薄膜晶体管)(在此情况下为多晶TFT)，由于它的迁移率与使用非晶硅的TFT相比较大，可希望将其应用于不仅包括显示器件和光电转换元件而且也包括集成电路领域的功能器件的广泛领域中。
但是，毕竟多晶TFT的电特性与在单晶硅晶片上形成的MOS晶体管(单晶晶体管)的特性是不可比拟的。特别是从开态电流和迁移率角度出发，由于存在晶界缺陷，相比较而言多晶TFT劣于单晶晶体管。因此，在试图用多晶TFT制备集成电路的情况下，当企图获得足够的开态电流时不可能抑制TFT的尺寸。此外，很难在大尺寸玻璃衬底上高速描绘精细图案，这些问题成为实现集成电路更大规模集成度的瓶颈。
发明内容
在没有实现集成电路足够高集成度的情况下，连接各元件的布线变长且布线电阻增加。当布线电阻增加时，发生信号延迟和波形紊乱，信号传输量下降，相关集成电路的信息处理性能受到限制，妨碍实现能够以高性能高速工作的集成电路。此外，伴随布线延长布线间的寄生电容增加，并且充放到布线的能量及耗电量也增加。
此外，多种半导体电路在一块玻璃衬底上整体形成成为造成产量降低的因素。另外，由于集成电路由具有多种功能的电路构成，自然估计到各电路所要求的TFT的性能间有差别。于是当为了获得理想的性能而试图优化布置在同一衬底上的每一电路所用TFT的结构时，工艺变得复杂，工艺数量进一步增加，降低了产量并难于缩短完成产品所需时间(即TAT周转时间)。
反过来，当在多个衬底上形成的半导体彼此利用FPC(柔性印刷电路)等被电连接时，由于部分连接经不起物理冲击，因此机械强度可靠性降低。此外，当使用FPC等进行连接时，半导体器件处理的信号信息量增加越多，连接端的数量增加越多，并增加接触断裂的发生概率。
然后，当连接端的数量由于半导体器件处理的信息量的进一步增加而增加时，可能出现连接端不能再布置在衬底边缘部分的情形。但是，仅仅为了保证连接端的布置位置而扩大衬底面积是不理想的，因为这也成为妨碍半导体器件小型化的一个因素。
本发明的一个目的是提供一种具有集成电路的半导体器件，该集成电路使用能够与信息量的增加相符的玻璃衬底，而且还具有高性能并能够高速工作。
在本发明中，为了解决上述问题，在多个玻璃衬底上形成构成集成电路的多种电路，并且各玻璃衬底间信号的传输通过被称作光互连的方法使用光信号进行。
具体地，在形成于某一玻璃衬底上的上级电路的输出侧提供光发射元件，并形成光检测元件以与在另一个玻璃衬底上形成的下级电路的输入侧的相关光发射元件相对应。然后由布置在上级的电路输出的电信号转换而来的光信号被从光发射元件输出，相关光信号被转换成电信号并被输入到布置在下级的电路中。
这样，通过利用光互连，可进行玻璃衬底间的数据传输。此外，当其上提供光检测元件的玻璃衬底被进一步叠加时，来自一个光发射元件的信号可被多个光检测元件接收。特别是可同时进行从一个玻璃衬底到其它多个玻璃衬底的传输，并且可形成速度非常高的光总线。
然后，由于与单晶硅晶片不同，玻璃衬底传输光，3片或3片以上玻璃衬底间的信号传输可能相当容易。然后如上所述，在玻璃衬底上形成的TFT的工作速度与单晶晶体管的工作速度相比较低。但是，由于在衬底间传输的信号的总线宽度可大，并且布置在多个玻璃衬底上的电路可进行效率非常高的并行操作，因此与单晶晶体管相比可以使在玻璃衬底上形成的TFT的低工作速度得到弥补。
此外，即使在玻璃衬底上形成的电路的集成度与单晶硅晶片的集成度相比低，由于通过利用在衬底间传输信号的光信号，多个玻璃衬底可被叠加，这样可防止器件在水平方向上体积大。此外，可防止布线过长，帮助抑制由于布线电容引起耗电量增加。
此外，当每个衬底的工艺被改变时，由于每个电路的TFT的结构能轻易被优化，因此优化时可抑制每块衬底工艺步骤数量的增加，并且可抑制完成产品所需时间(TAT周转时间)的增加。此外，通过使用便宜的玻璃衬底可抑制成本增加，并且本发明可以用简单的方法被完成。
然后，由于一个集成电路是通过将在各个衬底上形成的电路相结合而构成的，与集成电路在一个衬底上形成的情形相比产量可被增加。此外，通过使用光信号在衬底间传输信号，可抑制用于电路间电连接的端子如FPC等的数量，并且可增加机械强度的可靠性。此外，即使被处理的信号信息量增加，也可抑制由于端子部分发生接触断裂所导致的产量降低。
然后，至于用于发送和接收光信号的光发射元件和光检测元件，它们不同于FPC端子，由于这些元件不必布置在衬底的边缘部分，因此对布局的限制变得较小，而且这对应于符合被处理信息量进一步增加。
这样，本发明能够提供具有高性能且能高速工作的集成电路的半导体器件。
图1A和1B是表示具有光输入和输出部分的玻璃衬底的结构的示图；图2A和2B是表示光输入和输出部分的示图；图3A和3B是表示光发射元件和光检测元件间对应关系的示图；图4是表示本发明的微处理器的结构的示图；图5是表示本发明的半导体显示器件结构的方块图；图6A和6B是表示信号线驱动电路、扫描线驱动电路和像素部分结构的示图；图7A和7B本发明的半导体显示器件的透视图和横截面视图；图8A～8C是表示与本发明的半导体器件衬底的布置相关的一个实例的示图；图9A和9B是表示光纤阵列与光输入和输出部分间位置关系的示图；图10A～10D是表示本发明的半导体器件制造步骤的示图；图11A～11C是表示本发明的半导体器件制造步骤的示图；图12A和12B是表示本发明的半导体器件制造步骤的示图；图13A和13B本发明的半导体器件制造步骤的示图；图14A～14H分别表示电子装置实例，以及图15A和15B是一个表示本发明的半导体器件的光发射元件实例的示图。
具体实施例方式
此后，将详细描述本发明的半导体器件的结构。
在图1A中，本发明的半导体器件所具有的玻璃衬底的结构被作为实例示出。图1A中，在玻璃衬底10上，形成了由半导体元件形成的一个或多个电路11。此外，在玻璃衬底10上，具有用于发送和接收光信号的光输入和输出部分12，以及处理输入至相关光输入和输出部分12和从其输出的电信号的接口13。
光输入和输出部分12具有其中形成了用于接收光信号的光检测元件的光输入部分14和其中形成了用于发送光信号的光发射元件的光输出部分15。在图1A中，为了方便说明起见，光输入部分14和光输出部分15通过使其所在区域不同而被表示出来，但是，具有接收光信号功能的元件和具有发送光信号功能的元件可以混合在一起。
此外，在图1A中，表示出了在另一个衬底和其之间的信号发送和接收只通过光信号进行的情形，但是信号的一部分可以按电信号的情况被发送和接收，或它可以具有按电信号的情况发送和接收信号的功能，例如，像端子等一样。
在图1B中，表示了图1A所示的玻璃衬底被一个接一个重叠起来的方法以及各衬底之间光信号发送和接收的方法。布置在各衬底上的光输入和输出部分12彼此重叠，并且包含在各玻璃衬底10上形成的电路11的集成电路通过在各衬底间进行光信号的发送和接收而被构成。
在图2A中，表示了光输入和输出部分12的一个更具体的结构。在图2A中，表示了衬底之间至少一个光检测元件17和一个光发射元件16相对应的情形。至于光发射元件，理想的是它能在玻璃衬底上形成，并且更进一步它是能够得到具有方向性的发光的元件。
应该注意在图2A中，在光输入和输出部分12只有光发射元件16和光检测元件17被示出，但是实际上，还提供了利用电信号使光发射元件发射光的驱动部分、用于将从光检测元件获得的电信号放大的电路以及用于修正所获得的电信号的波形的电路。注意接口13可以配备这些功能。
在图2B中，表示了光输入部分14和光输出部分15的具体结构。光输出部分15具有光发射元件16和用于通过利用从接口13输出的电信号(输出信号)使相关光发射元件16发射光的光发射元件驱动部分18。光发射元件驱动部分18的具体结构可根据光发射元件16的结构适当确定。
光输入部分14具有光检测元件17、用于放大在相关光检测元件17获得的电信号的放大器电路19以及用于修正电信号波形的波形修正电路20。应该注意放大器电路19和波形修正电路20不是必须要求提供的电路，并且除这些电路外，光输入部分14可以具有处理同电信号波形相关的问题的电路。在图2B中，从波形修正电路20输出的电信号被从接口13输入。
应该注意，虽然在图2A中表示出了光发射元件以一对一的方式对应光检测元件的一个实例，，但是本发明不限于这种结构。两个或两个以上光发射元件可以对应一个光检测元件，或一个光发射元件可对应两个或两个以上光检测元件。
在图3A中，表示出了在彼此各不相同的各衬底上形成的两个光发射元件与在之外的另一个衬底上形成的一个光检测元件相对应的情形。光发射元件30被布置，从而所发射的光穿过其上已形成了光发射元件31的玻璃衬底33，并且所发射的光入射到光检测元件32中。利用上述结构，在光信号从光发射元件30被送到光检测元件32的过程中，可在其上已形成光发射元件31的衬底上进行另一个操作；反过来，在光信号从光发射元件31被送到光检测元件32的过程中，可在其上已形成光发射元件30的衬底上进行另一个操作。
反之，在彼此各不相同的各衬底上形成的两个光检测元件与在之外的另一个衬底上形成的一个光发射元件相对应的情形下，光信号可同时被送到多个衬底。
此外，在图3B中，表示出了在多个光检测元件获得的电信号中的任何一个被选择的情形，例如，提供一种选择电路，该选择电路具有将信号送到光输入部分中的其它电路如放大器电路等以及送到接口的功能。图3B中，从在彼此不同的各衬底上形成的两个光发射元件35、36发射的光信号，在之外其它衬底上形成的两个光检测元件37、38中被转换成电信号。然后，在选择电路39中选择将获得的两个电信号中的任一个，并发送到下级电路。利用上述结构，类似于图3A的情形，每个光发射元件的振荡频率可被降低，并且用于控制光发射元件驱动的光发射元件驱动部分的负荷可减少。
应该注意为了使用玻璃衬底间的光信号进行数据并行传输，使光信号的路径分别独立是必要的。但是，根据光漫射程度，可能有一些被称作串扰的情况，即光信号入射到与之不对应的光检测元件中。光漫射的程度取决于从光发射元件发射的光的方向性和光信号路径中介质的折射率。因此，理想的是考虑光漫射从而尽可能抑制串扰，根据要使用的光发射元件的光的方向性来布置光检测元件和光发射元件，并且适当设定衬底厚度、衬底间距、衬底间介质等。此外，为了防止串扰，在光信号路径上提供具有圆柱状横截面或类似的横截面的光纤，并可提供用于沿平面介质薄膜传输光的光波导如薄膜波导等。
应该注意本发明所使用的衬底不限于玻璃衬底。如果衬底透明且能够承受形成半导体元件时的处理温度或其它处理，使用除玻璃衬底之外的其它衬底如塑料衬底等当然也是可以的。
实例此后，将描述本发明的实例。
实例1在本实例中，以下将描述一个以在多个玻璃衬底上形成以微处理器为代表的CPU(中央处理器)的CPU芯以及各个衬底被连接到光互连的实例。
在玻璃衬底上形成的TFT与单晶晶体管相比工作速度慢。因此，在CPU形成于玻璃衬底上的情况下，当处理内容变复杂时，单个CPU芯很难以足够的速度执行处理。于是，CPU芯的一系列处理步骤根据每一个目的被分成几个处理步骤，在一个衬底上形成的CPU芯被分配给每一个处理步骤。于是，可进行一系列处理步骤，这类似于通过连接多个衬底而使用单个CPU芯的情形，在该多个衬底上每个CPU芯通过光互连形成。在各个衬底上形成的CPU芯可以充分完成分配给它的处理步骤，与所有处理步骤由单个CPU芯完成的情况相比处理速度增加。
在图4中，表示出了本实例的微处理器的透视图。微处理器100由用于使用玻璃衬底的多个CPU芯的衬底101、主存储器102、时钟控制器103、高速缓冲存储器控制器104、串行接口105、I/O端口106等。不必说，图4所示的微处理器是简单实例，实际的微处理器根据其用途具有多种结构。
用于CPU芯的衬底101由具有透明性的衬底形成，并且在本实例中，使用玻璃衬底。另外，用于CPU芯的衬底101分别具有光输入和输出部分107、接口108、CPU芯109和高速缓冲存储器110。
应该注意，光输入和输出部分107可能同时具有两个元件，一个元件具有将电信号作为光信号输出的功能，而另一个元件具有将光信号转换成电信号的功能，并且根据其衬底它也可能只具有两个元件中的一个。另外，它可能具有一个端子，该端子用于按原状发送和接收电信号而不用在它和构成微处理器100的其它电路间将电信号转换成光信号。
高速缓冲存储器110是插入CPU芯109和主存储器102间的存储器，它具有小的容量并且高速工作。能够高速工作的CPU芯要求能够高速工作的存储器。但是，在使用具有很大容量和相对于CPU芯的工作速度的存取时间并以高速工作的存储器的情况下，一般而言，成本增加。通过访问高速缓冲存储器，CPU芯能够不依靠主存储器的速度而高速工作。
此后，将描述各个CPU芯的工作的实例。
例如，首先在初始运行时期，程序被从主存储器102或其它外置存储器下载到用于各CPU芯的衬底101的高速缓冲存储器110(SRAM)。也可通过主CPU芯109进行。
其次，各从属CPU芯109依次执行储存于用于相同CPU芯的衬底101的高速缓冲存储器110的程序。用于相同CPU芯的衬底101的高速缓冲存储器110不仅存储程序，也用作工作区，CPU芯109的计算结果等被暂时储存。
当各CPU芯109为了其它CPU芯109的输出结果而需要使用信号通信并且需要使用信号与主存储器如用于CPU芯的衬底内的高速缓冲存储器110进行信号通信时，这些过程由光输入和输出部分107完成。
根据CPU芯109的数量整体工作速度被增加。特别是在CPU芯109间的信号通信量和到达用于CPU芯的衬底101外部的信号的通信量小的情况下，并行效果增加。
作为程序的实例，例如，在最优化问题中(比如自动布线问题，推销员四处走动的路径问题)比如试图在具有非常大量最小值的相空间(phase apace)找出最低值以及对变化的评估(电路模拟等)，列举了应用诸如Monte Carlo法、模拟退火法等方法的情形。
这些程序基本上并且独立具有多次执行同一子程序的结构，完整的程序基本上可通过使不同的CPU芯109计算各自的子程序而由用于各CPU芯的衬底101内的CPU芯109和高速缓冲存储器110执行，并且能够进行理想的并行计算。
应该注意，由于可能存在当CPU芯间的处理速度不同时将处理作为整体看待出现麻烦一些情形，因此各从属CPU芯间的处理速度的均衡可通过主CPU芯来调节。
实例2在本实例中，以下将描述半导体显示器件的一个实例，该半导体显示器件是本发明的半导体器件之一。
在图5中，本实例的半导体显示器件的结构被表示为方块图。图5中，使用两片玻璃衬底，在第一衬底200上，提供外部输入端225、VRAM(视频随机存取存储器)201、时间信号发生电路202、图象信号处理电路203、用于控制信号的光输出部分204和用于图象信号的光输出部分205。
分别在用于控制信号的光输出部分204和用于图象信号的光输出部分205形成一个或多个光发射元件220和对应于一个或多个光发射元件220的光发射元件驱动部分221。应该注意，光发射元件驱动部分221的其中一个可对应多个光发射元件220，或光发射元件驱动部分221可与光发射元件驱动部分221一一对应。
此外，在第二衬底210上，用于控制信号的光输入部分211、用于图象信号的光输入部分212、信号线驱动电路213、扫描线驱动电路214和像素部分215被提供。
分别在用于控制信号的光输入部分211和用于图象信号的光输入部分212形成了一个或多个光检测元件222以及对应于光检测元件222的放大器电路223和波形修正电路224。
从外部输入端225输入的具有图象信息的数据被存储于VRAM201，然后，在图象信号处理电路203中，根据信号线驱动电路213的标准将某个处理添加到相关数据，并且将其作为图象信号发送到图象信号输出部分205。在图象信号输出部分205的光发射元件驱动部分221，利用已经被发送的图象信号控制光发射元件220的发光。
另一方面，在时间信号发生电路中，产生诸如时钟信号(CLK)、启动脉冲信号(SP)、锁存信号等信号，用于控制图象信号处理电路203、信号线驱动电路213和扫描线驱动电路214的驱动定时。用于控制图象信号处理电路203的驱动的信号被直接送到相关电路，但是，送到形成于第二衬底210上的电路的信号，这些电路是信号线驱动电路213和扫描线驱动电路214，在用于控制信号的光输出部分204被转化成光信号，并且它在用于控制信号的光输入部分211再次被转化成电信号。然后，被转化成电信号的多种控制信号被送到信号线驱动电路213和扫描线驱动电路214。
信号线驱动电路213与给定的控制信号的定时同步驱动，并进行图象信号的取样并将其输入到像素部分215。此外，扫描线驱动电路214也与被输入的控制信号同步操作，并且它控制图象信号被输入到像素部分215的各像素的定时。
应该注意，虽然在本实例中，具有图象信息的数据被作为电信号通过外部输入端225传输，但它也可以作为光信号而不作为电信号被传输。
在图6中，表示了本实例所用的有源矩阵型半导体显示器件的信号线驱动电路、扫描线驱动电路和像素部分的具体结构。应该注意在图6中，表示出了将OLED(OLED有机光发射器件)用作光发射元件的情形，该光发射元件是像素部分用于显示图象的元件之一。
在图6A中，信号线驱动电路213具有移位寄存器213_1、锁存器A213_2、锁存器B213_3和D/A转换电路213_4。移位寄存器213_1依次产生基于输入的时钟信号(CLK)和启动脉冲(SP)的定时信号，并依次将定时信号提供给下级的电路。
应该注意，来自移位寄存器213_1的定时信号可通过缓冲器等(未表示出)被缓冲和放大，并且可依次将已被缓冲和放大后的定时信号提供给下级的电路。由于许多电路或元件被连接到被提供定时信号的布线，因此负载电容(寄生电容)大。为了防止定时信号由于这些大负载电容而升降“能力欠佳”，提供该缓冲器。
来自移位寄存器213_1的定时信号被提供给锁存器A213_2。锁存器A213_2具有其中处理数字图象信号的多个级的锁存器。当前述定时信号被输入到锁存器A213_2时，图象信号同时被依次写入和维持。
应该注意当图象信号被合并到锁存器A213_2时，图象信号被依次输入到锁存器A213_2具有的多级的锁存器。
以通常的方式终止将图象信号写入锁存器A213_2的所有级的锁存器所需的时间称为行周期。特别地，从在锁存器A213_2中图象信号开始写入左侧最远端的级的锁存器的时间点到在锁存器A213_2中图象信号结束写入右侧最远端的级的锁存器的时间点的时间间隔为行周期。实际上，其中水平返回周期被加入到上述行周期的周期可包括在行周期中。
当一个行周期结束时，锁存信号被提供给锁存器B213_3。此刻，在锁存器A213-2被写入和维持的图象信号被全部一起发送到锁存器B213_3，并被写入到锁存器B213_3的所有级的锁存器并被维持。
已经终止发送图象信号到锁存器B213_3的锁存器A213_2根据从移位寄存器213_1输出的定时信号依次再进行图象信号的写入。
在该第二换向的一个行周期中，在锁存器B213_3被写入和保留的图象信号在D/A转换电路213_4中被转化成模拟信号，并被输入到在像素部分215中提供的信号线。
应该注意不必须要求使用D/A转换电路213_4，在进行时分分级的情况下，数字图象信号在不利用D/A转换电路213_4的情况下被按原样输入到在像素部分215中提供的信号线。
应该注意由于在光输入和输出部分的光信号的总线宽度可被间隔得很开，也可能使在光输入部分的输入信号的数量和一行部分(lineportion)的信号线数量相同。在此情况下，即使锁存器不使用定时信号被依次选择且不被写入，由于对所有级的锁存器的写入可立刻完成，因此即使不使用移位寄存器也可驱动。此外，即使在光输入部分的输入信号的数量与一行部分的总信号线数量不对应，由于不管怎样在光输入和输出部分的光信号的总线宽度可被间隔得很开，信号线驱动电路的驱动频率与使用端子的驱动频率相比可被大大减少。
此外，在光输入部分的输入信号数量和一行部分的信号线数量相同的情况下，可在不提供锁存器B的情况下进行驱动。
另一方面，扫描线驱动电路214分别具有移位寄存器214_1和缓冲器214_2。此外，根据不同情况，它可进一步具有电平移位器。
在扫描线驱动电路214中，从移位寄存器214_1输出的选择信号被提供到缓冲器(未示出)，并且它可被提供到相应的扫描线。
在图6B中，表示出了像素部分的一部分。一行部分的像素的TFT230的栅极已被连接到各扫描线。然后，由于一行部分的像素的TFT230将必须被同时接通，因此对于缓冲器214_2，使用能允许大量电流流动的缓冲器。
其次，以下将描述本实例的半导体显示器件的外观。图7A是图5所示的半导体显示器件的透视图的一个例子。另外，图7表示它的横截面。
在第一衬底200上形成的外部输入端225已被连接到FPC231，并且具有图象信息的数据通过FPC231被输入到外部输入端225。此外，如图7B所示，已在第一衬底200上提供了VRAM(视频随机存取存储器)201、图象信号处理电路203和用于图象信号的光输出部分205。应该注意，除了图7B中所表示的，在第一衬底200上形成了时间信号发生电路202和用于控制信号的光输出部分2 04。
第一衬底200通过粘接剂233以第一衬底200与第二衬底210相对的方式与第二衬底210粘接在一起。该粘接剂233可以是透光材料，以及从串扰角度考虑进一步为具有最佳折射率的材料。
在第二衬底210上形成了像素部分215、信号线驱动电路213和用于图像信号的光输入部分212。应该注意除了图7B中所表示的，在第二衬底210上形成了扫描线驱动电路214和用于控制信号的光输入部分211。
在第二衬底210上形成的像素部分215在第二衬底210和覆盖件232之间用惰性气体、树脂等密封。应该注意第二衬底210和覆盖件232被密封剂234密封。
在第一衬底200上形成的用于图象信号的光输出部分205与用于图象信号的光输入部分212重叠，同时粘接剂233和第二衬底210夹在用于图象信号的光输入部分212和相关用于图象信号的光输出部分205之间。此外，虽然未表示出，用于控制信号的光输出部分204和用于控制信号的光输入部分211也被重叠，同时在用于控制信号的光输出部分204和用于控制信号的光输入部分211之间夹有粘接剂233和第二衬底210。
应该注意虽然在本实例中，描述了使用OLED的半导体显示器件，但半导体显示器件并不限于此，它可以是使用除OLED之外的光发射元件作显示元件的半导体显示器件，或可以是液晶显示器件(LCD)、PDP(等离子体显示面板)、DLP(数字光处理)或其它半导体显示器件。
本实例能够与实例1结合实施。
实例3在本实例中，以下将描述其上形成电路的衬底如何被一层一层重叠起来的实例。
在图8A中，表示了本实例的半导体器件的横截面视图的一个例子。在多个衬底300上提供光输入部分301和光输出部分302。此外，在各衬底间填充粘接剂304，并用衬垫303固定衬底之间的距离。
应该注意，衬底间不一定要求填充粘接剂，部分使用粘接剂而使光输入部分和光输出部分之间存在空气、惰性气体和其它气体是可以的。
在每个衬底上提供的光输出部分302对应于在另一衬底300上形成的至少一个光输入部分301。于是，在本实例中，确定每个衬底300在水平方向的位置，从而使存在于对应的光输入部分301和光输出部分302之间的衬底300的数量尽可能小。
在存在于光输入部分301和光输出部分302之间的衬底300的数量大的情况下，如图8B所示，光被扩散，并且由于光的折射和一部分光由于粘接剂304与衬底300之间折射率的不同而被反射，容易发生串扰。如图8C所示，通过减少光输入部分301和光输出部分302之间光路径中介质的变化，可抑制光漫射并可抑制串扰。
本实例能够与实例1或2结合实施。
实例4在本实例中，以下将描述一种结构，其中在光输入部分和光输出部分之间提供作为光波导之一的光纤阵列并且串扰被避免。
在图9A中，表示了被放大的一部分光纤阵列。光纤阵列400是多个光纤401组成的叠层，并且各光纤401间的间隔被缓冲件等填充。所有的光纤401都被如此排列，以使光的传播方向一致。
光纤401由其中被传播光的折射率高的芯402和存在于芯周围且其折射率低的包层403构成。
在图9B中，表示了光纤阵列400是如何在两个衬底间排列的。提供光输入和输出部分407和408，使其分别在第一衬底405和第二衬底406上彼此相对。然后将光纤阵列400排列在第一衬底405和第二衬底406之间，以被夹在光输入和输出部分407和408之间。
排列光纤阵列400，从而使光纤阵列400内的光传播方向和光输入和输出部分407和408之间的光信号的前进方向彼此相对应。
如本实例所示，通过利用光纤阵列，从光发射元件发射的光的方向性增强，并且可有效防止串扰。
本实例能够结合实例1～3实施。
实例5在本实例中，将描述在同一衬底上制造光输入部分和输出部分的具体方法。
在图10中，例如以康宁公司制造的1737玻璃衬底为代表的非碱性玻璃衬底被用于衬底500。然后，通过等离子体CVD法或溅射法在在其上形成了衬底500的元件的表面上形成了下涂层膜501。虽然下涂层膜501未被示出，但形成了厚度25～100nm的氮化硅膜(此处厚度为50nm)和厚度50～300nm的氧化硅膜(此处厚度为150nm)。此外，只有氮化硅膜和氧化硅膜可被用于下涂层膜501。
其次，通过等离子体CVD法在该下涂层膜501上形成了厚度50nm的非晶硅膜。虽然取决于其含氢量进行脱氢处理，但单晶硅膜被优选在400～550℃加热几个小时，使氢含量为5％原子百分含量或更低，并且进行结晶化步骤是理想的。此外，可通过其它方法如溅射法、气相沉积法等形成非晶硅膜，但是包含在膜中的杂质元素如氧、氮等已经被预先充分减少是理想的。
应该注意不仅硅，硅锗也可被用于半导体膜。在使用硅锗的情况下，优选锗浓度约在0.01～4.5％原子百分含量。
现在下涂层膜和非晶硅膜都由等离子体CVD法制造，并且此时下涂层膜和非晶硅膜可在真空中连续形成。在下涂层膜501形成后通过首先进行不暴露到环境空气气氛的步骤，能够避免表面污染，并且可减少所制造的TFT的性能的变化。
然后，通过已知技术使非晶硅膜结晶化，形成结晶硅膜(称为多晶的硅膜或多晶硅膜)。作为已知的结晶化方法，有使用电加热炉的热结晶化法、使用激光束的激光退火结晶化法及使用红外线的灯退火结晶化法。在本实例中，利用使用XeCl气体的准分子激光束进行结晶化。
应该注意，在本实例中使用被会聚成线性形状的脉冲振荡型准分子激光束，但是也可以是矩形形状的脉冲，或者也可使用连续波振荡型氩激光束和连续波振荡型准分子激光束。
此外，虽然在本实例中，结晶硅膜被用作TFT的有源层，非晶硅膜也能被用作有源层。
应该注意，用非晶硅膜形成要求减少关态电流的TFT的有源层，而用结晶硅膜形成认为大的开态电流很重要的TFT的有源层是有效的。由于非晶硅膜的载流子的迁移率低，不容易使电流流动，并且也不易使关态电流流动。特别是不易使电流流动的非晶硅膜和易使电流流动的结晶硅膜二者的优点都可被利用。
对如此形成的结晶硅膜进行图案加工，形成岛状半导体层(此后称为有源层)503～505。
其次，覆盖有源层503-505而形成其主要成分为氧化硅或氮化硅的栅绝缘膜506。在本实例中，TEOS(四乙基原硅酸盐)和O2被通过等离子体CVD法混合，在反应压力为40Pa、衬底温度300～400℃、高频(13.56MHz)、功率密度在0.5～0.8W/cm2的条件下，通过放电形成氧化硅膜。然后，如此制备的氧化硅膜通过400～500℃下的热退火处理可获得作为栅绝缘膜的优异特性。此外，氮化铝可被用作栅绝缘膜。氮化铝热导率相对较高，TFT处所产生的热量可被有效扩散。此外，形成了不含铝的氧化硅和氮氧化硅等后，其中叠加几层氮化铝层的层可被用作栅绝缘膜(图10A)。
然后，在栅绝缘膜506上形成厚度在100～500nm范围内的导电膜，并通过对这些膜进行图案加工形成栅电极508～510。
应该注意在本实例中，栅电极由选自Ta、W、Ti、Mo、Al(铝)、和Cu的元素构成或由主要成分为上述元素的合金或化合物材料构成。此外，也可使用以其中掺杂诸如磷等杂质元素的多晶硅膜为代表的半导体膜。此外，它也可以是并非由单个层构成的导电膜的由多个层组成的叠层。
例如，优选按照这样的组合形成叠层由氮化钽(TaN)形成的第一导电膜和由W形成的第二导电膜的组合、由氮化钽(TaN)形成的第一导电膜和由Al形成的第二导电膜的组合以及由氮化钽(TaN)形成的第一导电膜和由铜(Cu)形成的第二导电膜的组合。此外，也可使用以其中掺杂诸如磷等杂质元素的多晶硅膜为代表的半导体膜作为第一导电膜和第二导电膜及Ag-Pd-Cu合金。
此外，不限于两层结构，例如，可以是三层结构，其中W膜、由铝和硅组成的合金(Al-Si)膜、氮化钛膜被依次叠加。此外，在三层结构的情况下，可用氮化钨代替钨，用铝和钛合金膜(Al-Ti)代替由铝和硅组成的合金(Al-Si)膜，以及用钛膜代替氮化钛膜。
应该注意根据导电膜材料选择最适合的刻蚀方法和刻蚀剂种类是重要的。
其次，进行添加n-型杂质元素的步骤，并形成n-型杂质区512～517。此处，通过使用磷化氢(PH3)的离子掺杂法完成上述步骤。
其次，形成了n-沟道型TFT的区被抗蚀剂掩模520覆盖，对形成p-沟道型TFT且已经形成了p-型杂质区521和522的区进行添加p-型杂质元素的步骤。此处，使用乙硼烷(B2H6)，它通过离子掺杂法被添加(图10C)。
然后，为了控制导电类型，进行激活被添加到各个岛状半导体层的杂质元素的步骤。该步骤通过使用退火炉的热退火法完成。除此之外，可应用激光退火法或快速热退火法(RTA法)。至于热退火法，优选在氧浓度为1ppm或更低的条件下，在0.1ppm或更低的氮气氛中于400～700℃，典型地为500～600℃进行。但是在本实例中，热处理在500℃下进行4小时。但是，在栅电极508～510不耐热的情况下，为了保护布线等形成了层间介质膜(其主要成分为硅)后，优选进行激活。
进一步，在含氢3～100％的气氛中于300～450℃、1～12小时下进行热处理和岛状半导体层的氢化步骤。该步骤是一个半导体层的悬挂键被热激励氢所终止的步骤。作为其它氢化方法，可进行等离子体氢化(使用等离子体激发的氢)。
其次，如图10D所示，利用CVD法形成由厚度处于10～200nm范围内的氮氧化硅构成的第一无机绝缘膜521。应该注意，第一无机绝缘膜不限于氮氧化硅膜，而且它可以是含氮的无机绝缘膜，由此可抑制水进出后来形成的有机树脂膜，例如可使用氮化硅、氮化铝和氮氧化铝。
应该注意，氮化铝的热导率相对较高，产生于TFT、光发射元件等的热量可被有效扩散。
其次，在第一无机绝缘膜521上形成由正性光敏有机树脂构成的有机树脂膜522。虽然在本实例中，有机树脂膜522被使用正性光敏丙烯酸形成，但本发明不限于此。
在本实例中，通过旋涂法涂覆正性光敏丙烯酸并烧结它而形成有机树脂膜522。应该注意，有机树脂膜522的膜厚度在烧结后约为0.7～5μm(更优选2～4μm)。
其次，利用光掩模使打算形成开口的部分曝光，然后，用主要成分为TMAH(氢氧化四甲铵)的显影剂使它显影后，干燥衬底并于220℃烧结约一小时。然后如图10D所述，在有机树脂膜522上形成开口，并且它成为一种第一无机绝缘膜521的一部分被暴露于相关开口上的状态。
应该注意，由于正性光敏丙烯酸呈浅棕色，当从光反射元件发射的光向衬底一侧前进时，提供脱色处理。在此情况下，在烧结前，显影后的整个光敏丙烯酸被再次曝光。与用于形成开口的曝光相比，此次通过用相当强的光照射并且延长了照射时间进行彻底曝光。例如，当膜厚为2μm的正性丙烯酸树脂被脱色时，在使用由g线(436nm)、h线(405nm)和i线(365nm)，它们是超高压汞蒸汽灯的光谱束，构成的多波长光的放大投影式对准器(具体地，由Canon有限公司制造的MPA)的情况下，照射约60秒。通过暴露于该光束，正性丙烯酸树脂被完全脱色。
此外，在本实例中，显影后，于220℃进行烧结，但是也可在显影后于约100℃的低温进行烧结作为预烘烤后在于220℃的高温烧结。
然后，通过利用RF溅射法，形成第二无机绝缘膜523，该膜由氮化硅构成覆盖相关开口和有机树脂膜522，在该开口处第一无机绝缘膜521的一部分被暴露。优选第二无机绝缘膜523的膜厚处于约10～约200nm范围内。此外，第二无机绝缘膜不限于氮氧化硅膜，含氮的能够抑制水分进出有机树脂膜522的无机绝缘膜是可用的，例如，可使用氮化硅、氮化铝或氮氧化铝。
应该注意，至于氮氧化硅膜或氮氧化铝膜，其中氧和氮的原子百分比的比例关系到它们的阻挡特性，氮氧比越高，阻挡特性越强。此外，具体地优选氮比例高于氧比例。
此外，利用RF溅射法形成的膜致密度高并具有优异的阻挡特性。至于RF溅射的条件，例如，在形成氮氧化硅膜的情况下，允许N2、Ar和N2O以气体流量比31∶5∶4使用Si靶流动，并且在0.4Pa压力和功率3000W条件下形成膜。此外，例如，在形成氮化硅膜的情况下，允许反应室中的N2和Ar以气体流量比为20∶20流动，并且在0.8Pa压力和功率3000W、成膜温度为215℃的条件下形成膜。
第一层间介质膜用有机树脂膜522、第一无机绝缘膜521和第二无机绝缘膜523形成。
其次，如图11A所示，在有机树脂膜522的开口处形成抗蚀剂掩模524，并且通过干法腐蚀法在栅绝缘膜506、第一无机绝缘膜521和第二无机绝缘膜523上形成接触孔。
由于开了这些接触孔，杂质区512～515、516和517处于部分暴露状态。根据第一无机绝缘膜521和第二无机绝缘膜523的材料适当设定干法腐蚀条件。由于在本实例中，氧化硅被用于栅绝缘膜506，氮氧化硅被用于第一无机绝缘膜521，而氮化硅被用于第二无机绝缘膜523，首先，用CF4、O2和He作刻蚀气体，刻蚀由氮化硅构成的第二无机绝缘膜523和由氮氧化硅构成的第一无机绝缘膜521，然后用CHF3刻蚀由氧化硅构成的栅绝缘膜506。
应该注意，刻蚀时，使有机树脂膜522不暴露在开口处是必需的。
其次，在第二无机绝缘膜523上形成导电膜以覆盖接触孔，通过对其进行图案加工形成连接到第一杂质区512～515、516和517的布线526～531。
应该注意，在本实例中，导电膜具有三层结构，其中通过溅射法在第二无机绝缘膜523上依次形成了厚100nm的Ti膜、厚300nm的铝膜和厚150nm的Ti膜，但是本发明不限于这种结构。它可由具有单层的导电膜形成，或可用除三层导电膜外的多个层构成的导电膜形成。此外，至于材料，本发明也不限于此。
例如，在形成Ti膜后，可使用层叠了含Ti的Al膜的导电膜，或在形成Ti膜后，可使用其中含W的Al膜的导电膜。
其次，在第二无机绝缘膜523上形成将作为堤坝(bank)的有机树脂膜533。虽然在本实例中使用正性光敏丙烯酸，但本发明不限于此。在本实例中，通过旋涂法涂覆正性光敏丙烯酸并烧结它来形成有机树脂膜。应该注意，有机树脂膜533的膜厚度按烧结后处于约0.7～约5μm范围内(更优选2～4μm)来确定。
其次，利用光掩模使打算形成开口的部分曝光。然后用其主要成分为TMAH(氢氧化四甲铵)的显影剂使它显影后，干燥衬底并于220℃烧结约一小时。然后如图11C所述，形成具有开口的堤坝533，并且布线529和531成为其一部分暴露于相关开口处的状态。
应该注意，由于正性光敏丙烯酸呈浅棕色，当从光反射元件发射的光向衬底一侧前进时，提供脱色处理。脱色处理类似于对有机树脂膜522提供的脱色处理被进行。
由于可通过将具有光敏性的有机树脂用于堤坝使开口的横截面为圆形，可使以后形成的电致发光层和阴极的覆盖非常好，并可减少光发射区被减小的所谓的收缩故障的出现。
然后，如图12A所示，利用RF溅射法，形成由氮化硅构成的覆盖相关开口的第三无机绝缘膜534并形成堤坝533，在该开口处布线529和531的部分被暴露。第三无机绝缘膜534的膜厚处于约10～约200nm范围内是所希望的。此外，第三无机绝缘膜不限于氮氧化硅膜，含氮的能够抑制水分进出堤坝533的无机绝缘膜是可用的，例如，可使用氮化硅、氮化铝或氮氧化铝。
应该注意，至于氮氧化硅膜或氮氧化铝膜，其氧和氮的原子百分比的比例与阻挡特性大有关系。氮氧比越高，阻挡特性越强。此外，具体地氮的比例高于氧的比例。
其次，如图12A所示，在堤坝533的开口处形成抗蚀剂掩模535，并且通过干法腐蚀法在第三无机绝缘膜534上形成接触孔。
通过开了这些接触孔，布线529和531处于部分暴露状态。根据第三无机绝缘膜的材料适当设定该干法腐蚀条件。由于在本实例中，氮化硅被用于第三无机绝缘膜534，因此用CF4、O2和He作刻蚀气体来刻蚀由氮化硅构成的第三无机绝缘膜534。
应该注意，刻蚀时，使堤坝533不暴露在开口处是必需的。
其次，透明导电膜，例如厚110nm的ITO膜被形成并被进行图案加工，由此形成与用于获得二极管产生的电流的布线531和抽屉式(drawer)布线541接触的像素电极540。此外，可使用2～20％的氧化锌与氧化铟混合的透明导电膜。该像素电极540成为光发射元件的阳极(图12B)。
其次，通过气相沉积法在像素电极540上形成电致发光层542，并进而通过气相沉积法形成阴极(Mg-Ag电极)543。此时，理想的是在形成电致发光层542和阴极543之前已经对像素电极540进行了热处理并且水分被完全排除。应该注意，虽然在本实例中，Mg-Ag电极被用作OLED的阴极，但是其它已知材料，例如Ca、Al、Ca-F、Mg-Ag和Al-Li，如果它们是具有小的功函数的导电膜也是可用的。
应该注意，用Al-Li作阴极，能够通过含氮的第三层间介质534防止Al-Li中的Li从第三层间介质534进入衬底侧。
应该注意，作为电致发光层542，已知的材料能够被使用。在本实例中，由空穴输运层和发射层构成的两层结构被作为电致发光层，但是，空穴输运层、电子注入层或电子输运层中的任何一个可被提供。这样，至于组合，已经有多种例子被报道，并且这些结构中的任何一种都可被使用。例如，SAlq、CAlq等可被用作电子输运层或空穴阻挡层。
应该注意，可使电致发光层542的厚度处于10～400nm范围内(典型地处于60～150nm范围内)，而使阴极543的厚度处于80～200nm范围内(典型地处于100～150nm范围内)。
由此完成了具有图12B中所示结构的光发射器件。在图12B中，参考数字550表示光输出部分，参考数字551表示光输入部分。在光输出部分550中，像素电极540、电致发光层542和阴极543彼此重叠的部分552相当于光发射元件。
参考数字553表示用于光检测元件的TFT，并且施加一个电压给栅电极509，使得当光没有射入光检测元件553时不允许电流流入在杂质区515和杂质区514之间提供的沟道形成区555。特别是在TFT553为n-沟道型TFT的情况下，施加一个比阈值电压低的电压，而在TFT553为p-沟道型TFT的情况下，施加一个比阈值电压高的电压。
应该注意，本实例所示的TFT的结构和具体制造方法只是一些例子，本发明并不限于这些结构。
此外，本发明的半导体器件具有的TFT的结构不限于本实例所示的那些结构。TFT的结构可由设计者适当设定。
应该注意，实际上当已经完成到图12B所示的阶段，优选用其气密性高且其放气量很少的保护膜(叠层膜、紫外线硬化树脂膜等)进行封装或用透明覆盖材料封装，以使其不暴露在外面的大气中。那时当在覆盖材料的内部填充惰性气体并放置吸湿材料(例如氧化钡)，光发射元件的可靠性得以增强。
应该注意本发明不限于上述制造方法，它可用已知的方法制造。此外，本实例能够与实例1～4任意结合。
实例6在本实例中，以下将描述不同于图5所示的在同一衬底上形成光输入和光输出部分的结构。
在图13A中，在第二无机绝缘膜565上形成阴极电极560。通过将给予导电类型的杂质添加到半导体膜中获得阴极电极560。然后，光电转换层561和阳极电极562被依次叠加在阴极电极560上。类似于阴极电极560，阳极电极562也通过将给予导电类型的杂质添加到半导体膜获得，该导电类型与阴极电极560的导电类型相反。用阴极电极560、光电转换层561和阳极电极562形成光电二极管563。
另一方面，在光敏有机树脂形成的堤坝566处形成开口，阳极电极562和被连接到TFT567的布线568被部分暴露于相关开口处。然后，在堤坝566上形成第三无机绝缘膜569以覆盖开口。
然后，在堤坝566的开口处干法腐蚀第三无机绝缘膜569，并且阳极电极562和被连接到TFT567的布线568被部分暴露。然后，在第三无机绝缘膜569上形成用于获得在光电二极管563中产生的电流的抽屉式布线564以被连接到阳极电极562，该第三无机绝缘膜569为第三层间介质膜。
此外，在第三无机绝缘膜569上形成光发射元件570的像素电极571。然后，在像素电极571上依次叠加电致发光层572和阴极电极573。光发射元件570由像素电极571、电致发光层572和阴极电极573构成。
在图13A中，抽屉式布线564和像素电极571由透明导电膜形成。因此，由光发射元件570发射的光被照射到衬底的侧面。
在图13B中，表示了阴极被用于光发射元件的像素电极，并且由光发射元件570发射的光被照射到衬底的相反侧面的结构。在图13B中，抽屉式布线580和像素电极581由相同的阴极材料形成，阳极583被形成以重叠使像素电极581上的电致发光层582被夹在像素电极581和阳极583之间。光发射元件584由像素电极581、电致发光层582和阳极583形成。
本实例能够与实例1～5结合实施。
实例7本发明的半导体器件能够被应用到各种各样的电子装置中。作为实例列举了便携式信息终端(电子记事本、移动计算机、便携式电话等)、摄像机、数字照相机、个人计算机、电视接收机、便携式电话、投影式显示器件等。在图14中，表示了这些电子装置的具体实例。
图14A表示一种显示器件，其中包括框架2001、支撑基座2002、显示部分2003、扬声器部分2004、视频输入端2005等。本发明的显示器件通过将本发明的半导体器件应用到显示部分2003或其它电路完成。应该注意，显示器件包括用于个人计算机、用于接收TV广播、用于广告显示等信息显示的所有显示器件。
图14B表示数字静态照相机，它包括主体2101、显示部分2102、接收器部分2103、操作键2104、外部连接端口2105、快门2106等。本发明的数字静态照相机通过将本发明的半导体器件用于显示部分2102或其它电路完成。
图14C表示笔记本大小的个人计算机，它包括主体2201、框架2202、显示部分2203、键盘2204、外部连接端口2205、指针式鼠标2206等。本发明的笔记本大小的个人计算机通过将本发明的半导体器件用于显示部分2203或其它电路完成。
图14D表示移动计算机，它包括主体2301、显示部分2302、开关2303、操作键2304、红外线端口2305等。本发明的移动计算机通过将本发明的半导体器件用于显示部分2302或其它电路完成。
图14E表示带有记录媒介的便携式图象再现器件(具体地是DVD再现器件)，它包括主体2401、框架2402、显示部分A2403、显示部分B2404、记录媒介(DVD等)读出部分2405、操作键2406、扬声器部分2407等。显示部分A2403主要显示图象信息，而显示部分B2404主要显示字符信息。应该注意带有记录媒介的图象再现器件包括家用游戏机。图象再现器件通过将本发明的半导体器件用于显示部分A、B2403、2404或其它电路完成。
图14F表示护目镜型显示器(头置显示器)，它包括主体2501、显示部分2502和镜臂部分2503。本发明的护目镜型显示器通过将本发明的半导体器件用于显示部分2502或其它电路完成。
图14G表示摄像机，它包括主体2601、显示部分2602、框架2603、外部连接端口2604、遥控接收部分2605、接收器部分2606、电池2607、声音输入部分2608、操作键2609、目镜部分2610等。本发明的摄像机通过将本发明的半导体器件用于显示部分2602或其它电路完成。
现在，图14H表示便携式电话，它包括主体2701、框架2702、显示部分2703、声音输入部分2704、声音输出部分2705、操作键2706、外部连接端口2707、天线2708等。应该注意可通过在显示部分2703在黑色背景上显示白色字符抑制便携式电话消耗的电流。本发明的便携式电话通过将本发明的半导体器件用于显示部分2703或其它电路完成。
如上所述，本发明的应用范围非常广，并且能够被用于所有领域的电子装置。此外，本实例能够结合实例1～6所示的任何一种结构被实施。
实例8从减少串扰的角度考虑，从光发射元件发射的光具有高的方向性是理想的。在本实例中，以下将描述能获得具有高方向性光的光发射元件的结构。
在图15A中，表示了能获得具有高方向性光的光发射元件的横截面。在图15A中，层间介质膜803被形成以覆盖TFT。相关层间介质膜803具有开口，TFT的杂质区801与在相关开口处的层间介质膜803上形成的布线809接触。
布线809由多个导电膜叠加而成，并且在本实例中，由TaN构成的第一导电膜802、由Al构成的第二导电膜804被依次叠加。虽然第一导电膜802和第二导电膜804不限于这些材料，由于对于第一导电膜802，它的一部分被用作光发射元件的阴极，因此使用具有作为阴极所需足够低的功函数的材料，以及进一步不透光而由其反射光的材料。
然后通过覆盖布线809形成有机树脂膜并进行部分刻蚀，由此形成具有开口的堤坝805。此时，布线809的第二导电膜804也被部分刻蚀，还有有机树脂膜也被刻蚀，并且将成为阴极的第一导电膜802被部分暴露。
然后，电致发光层806在堤坝805的开口处被形成膜。在本实例中，电致发光层806被形成，从而第二导电膜804被部分暴露于堤坝805的开口的末端部分，但是，它也可被电致发光层806完全覆盖，从而导电膜804不被暴露。
然后，阳极807在电致发光层806上被形成膜。至于阳极807，为了在一定程度上将光封闭在电致发光层806之内，优选具有作为阳极所需足够高的功函数的材料，以及进一步不透光而由其反射光的材料。在本实例中，AlLi被用作阳极807。
在第一导电膜802、电致发光层806和阳极807相互叠加的部分形成光发射元件808。
此外，至于阳极807，电致发光层806被形成，但是电致发光层806的一部分被暴露，从而光在第二导电膜804上被反射并被照射在堤坝805的开口的末端部分。利用上述结构，由于电致发光层806上产生的光在第一导电膜802和阳极807上被反复反射，并被从电致发光层806的一部分在堤坝805的开口的末端部分处被暴露的部分照射，并进一步被堤坝开口的末端部分处的第二导电膜804反射，因此获得具有极好的方向性的光。
应该注意，为了阻止电致发光层806的退化，照射光的部分不完全被暴露是可行的，但被薄得足以透光的金属膜或具有透光性的其它膜覆盖，由此防止水分和氧混入电致发光层806中。
在图15B中，表示与获得具有高方向性光的光发射元件的图15A的横截面视图不同的横截面视图。
在图15B中，形成层间介质膜815以覆盖TFT。相关层间介质膜815具有开口，并且TFT的杂质区810与在相关开口处的层间介质膜815上形成的布线811接触。
由于布线811的一部分被用作光发射元件的阴极，因此可使用具有作为阴极所需足够低的功函数的材料，以及进一步不透光而由其反射光的材料。在本实例中，使用TaN。
然后，形成覆盖布线811的有机树脂膜并被部分刻蚀，由此形成具有开口的堤坝812。然后，在堤坝812的开口处形成电致发光层813。然后，在电致发光层813上形成阳极814。至于阳极814，为了在一定程度上将光封闭在电致发光层813之内，优选具有作为阳极所需足够高的功函数的材料，以及进一步不透光而由其反射光的材料。在本实例中，AlLi被用作阳极814。
在布线811、电致发光层813和阳极814相互叠加的部分上形成光发射元件816。
此外，形成阳极814，从而阳极814在电致发光层813和布线811在堤坝812的开口处彼此重叠的区域以及电致发光层813的一部分在相应开口处被暴露的区域具有开口。利用上述结构，由于电致发光层813产生的光在布线811和阳极814上被反复反射，并被从电致发光层813的一部分的部分照射，因此获得具有极好的方向性的光。
应该注意，为了阻止电致发光层813的退化，照射光的部分不完全被暴露是可行的，但被薄得足以透光的金属膜或具有透光性的其它膜覆盖，由此防止水分和氧混入电致发光层813中。
此外，在本实例中，电致发光层产生的光被从在阳极上形成的开口照射，但是光可被从在阳极处形成的开口照射。
本实例能够结合实例1～7被实施。
通过利用具有透光性的衬底，本发明能够相对容易地在三个或更多的衬底间传输信号。此外，由于在衬底间传输的信号的总线宽度可取大，并且在多个玻璃衬底上的电路中可进行效率非常高的并行操作，因此可以使在玻璃衬底上形成的TFT与单晶晶体管相比具有低工作速度得到补偿。
此外，即使在玻璃衬底上形成的电路的集成度与单晶硅晶片的集成度相比低，由于通过利用光信号用于在衬底间传输信号，多个玻璃衬底可被叠加，这样可防止器件在水平方向上体积大。此外，可防止布线过长，并抑制由于布线电容引起的耗电量增加。
此外，由于如果每个衬底的工艺被改变，每个电路TFT的结构能轻易被优化，因此优化时可抑制每块衬底步骤数量的增加，并且可抑制完成产品所需时间。此外，通过使用便宜的玻璃衬底可抑制成本增加，并且本发明能够被用简单的方法完成。
然后，由于一个集成电路是通过将在各个衬底上形成的电路相结合而构成的，因此与集成电路在一个衬底上形成的情形相比产量可被增加。此外，利用光信号在衬底间传输信号，可抑制用于电路间电连接的端子如FPC等的数量，并且可增加机械强度的可靠性。此外，即使被处理的信号信息量增加，也可抑制由于端子部分发生接触断裂所导致的产量降低。
然后，由于用于发送和接收光信号的光发射元件和光检测元件，它们不同于FPC端子，不一定要求被布置在衬底的端部，因此对布局的限制变小，而且这恰好符合被处理信息量进一步增加的需要。
这样，本发明能够提供具有高性能且能高速运转的集成电路的半导体器件。
权利要求
1.一种半导体器件，包含多个玻璃衬底；分别具有半导体元件并提供在所述多个玻璃衬底上的电路，其中，多个玻璃衬底中的每一个具有光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，并且在所述多个玻璃衬底上提供的各个电路间的信号传输通过在所述光检测元件中将从所述光发射元件发射的光信号转化成电信号来完成。
2.根据权利要求1的器件，其中所述光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间形成的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
3.根据权利要求1的器件，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
4.根据权利要求3的器件，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底上的所述相应光发射元件和所述光检测元件之间。
5.一种半导体器件，包含多个玻璃衬底；分别在所述多个玻璃衬底上提供的具有半导体元件的电路；为所述多个衬底中至少一个提供的具有多个像素的像素部分，其中，所述多个玻璃衬底中的每一个具有光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，并且所述各个电路和在所述多个玻璃衬底上形成的所述像素部分之间的信号传输通过在所述光检测元件中将从所述光发射元件发射的光信号转化成电信号来完成。
6.根据权利要求5的器件，其中所述光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间形成的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
7.根据权利要求5的器件，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
8.根据权利要求7的器件，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底上的所述相应光发射元件和所述光检测元件之间。
9.一种半导体器件，包含多个玻璃衬底；分别在所述多个玻璃衬底上提供的具有半导体元件的电路，其中，所述多个玻璃衬底中的每一个具有光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，从所述电路输出的第一电信号被所述多个玻璃衬底中的任意一个玻璃衬底中的所述光发射元件转化成光信号，并且所述光信号在除所述的多个衬底中的所述一个玻璃衬底之外的一个或多个玻璃衬底中的所述光检测元件中被转化成第二电信号，所述第二电信号被进行波形修正并被输入所述电路中。
10.根据权利要求9的器件，其中所述光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间形成的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
11.根据权利要求9的器件，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
12.根据权利要求11的器件，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底上的所述相应光发射元件和所述光检测元件之间。
13.一种半导体器件，包含多个玻璃衬底；分别在所述多个玻璃衬底上提供的具有半导体元件的电路，其中，所述多个玻璃衬底中的每一个具有光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，为所述多个玻璃衬底中的至少一个提供具有多个像素的像素部分，从所述电路输出的第一电信号被除所述多个玻璃衬底中其上提供所述像素部分的玻璃衬底之外的任意一个玻璃衬底中的所述光发射元件转化成光信号，所述光信号在其上提供所述像素部分的玻璃衬底中的所述光检测元件中被转化成第二电信号，图象通过所述第二电信号在所述像素部分被显示。
14.根据权利要求13的器件，其中所述光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间形成的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
15.根据权利要求13的器件，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
16.根据权利要求15的器件，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底上的所述相应光发射元件和所述光检测元件之间。
17.一种半导体器件，包含多个玻璃衬底；分别在所述多个玻璃衬底上提供的具有半导体元件的电路；在所述多个玻璃衬底中的至少一个中提供的具有多个像素的像素部分；以及在所述多个像素中的每一个像素处提供的第一光发射元件和TFT，其中，多个玻璃衬底中的每一个具有第二光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，并且所述各个电路和在所述多个玻璃衬底中提供的所述像素部分之间的信号传输通过在所述光检测元件中将从所述第二光发射元件发射的光信号转化成电信号来完成。
18.根据权利要求17的器件，其中所述第二光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间形成的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
19.根据权利要求17的器件，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
20.根据权利要求19的器件，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底中的所述相应第二光发射元件和所述光检测元件之间。
21.一种半导体器件，包含多个玻璃衬底；分别在所述多个玻璃衬底上提供的具有半导体元件的电路；具有多个像素并且在所述多个玻璃衬底中的至少一个中提供的像素部分；以及在所述多个像素中的每一个像素处提供的第一光发射元件和TFT，其中，多个玻璃衬底中的每一个具有第二光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，从所述电路输出的第一电信号被除所述多个玻璃衬底中其中提供所述像素部分的玻璃衬底之外的任意一个玻璃衬底中的所述光发射元件转化成光信号，并且所述光信号在其中提供所述像素部分的玻璃衬底中的所述光检测元件中被转化成第二电信号，并且所述第一光发射元件的亮度被所述第二电信号控制。
22.根据权利要求21的器件，其中所述第二光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间提供的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
23.根据权利要求21的器件，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
24.根据权利要求23的器件，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底中的所述相应第二光发射元件和所述光检测元件之间。
25.一种微处理器，包含多个玻璃衬底；以及分别在所述多个玻璃衬底上提供的CPU芯和高速缓冲存储器，其中，多个玻璃衬底中的每一个具有光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，并且在所述多个玻璃衬底上提供的所述各CPU芯间的信号传输通过在所述光检测元件中将从所述光发射元件发射的光信号转化成电信号来完成。
26.根据权利要求25的微处理器，其中所述光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间提供的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
27.根据权利要求25的微处理器，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
28.根据权利要求27的微处理器，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底中的所述相应光发射元件和所述光检测元件之间。
29.一种微处理器，包含多个玻璃衬底；以及分别在所述多个玻璃衬底上提供的CPU芯和高速缓冲存储器，其中，多个玻璃衬底中的每一个具有光发射元件和光检测元件或具有二者中任意一个，并且从所述CPU芯或所述高速缓冲存储器输出的第一电信号被所述多个玻璃衬底中的任意一个玻璃衬底中的所述光发射元件转化成光信号，并且所述光信号在除所述的多个玻璃衬底中的所述一个玻璃衬底之外的一个或多个玻璃衬底中的所述光检测元件中被转化成第二电信号，所述第二电信号被进行波形修正并被输入所述CPU芯或所述高速缓冲存储器。
30.根据权利要求29的微处理器，其中所述光发射元件具有阳极、阴极和在所述阳极和所述阴极间提供的电致发光层，所述阳极和所述阴极包含金属，并且进一步反射光，并且用从在所述阳极和所述阴极中任意一个处形成的开口照射的光形成所述光信号。
31.根据权利要求29的微处理器，其中在所述各个多个玻璃衬底之间的间隙提供具有半透性的树脂。
32.根据权利要求31的微处理器，其中所述多个玻璃衬底中至少两个的边缘部分没有与所述其它玻璃衬底被放在一条线上，并且只有所述树脂存在于所述至少两个玻璃衬底中的所述相应光发射元件和所述光检测元件之间。
全文摘要
本发明的目的是提供一种使用廉价玻璃衬底、能够适应信息量的增加并进而具有高性能和高速工作的集成电路的半导体器件。在多个玻璃衬底上形成构成集成电路的各种电路，各玻璃衬底间的信号传输通过称为光互连的利用光信号完成。具体地，在被布置在形成于一个玻璃衬底上的上级的电路的输出端提供光发射元件，并形成光检测元件以与布置在形成于另一个玻璃衬底上的下级的电路的输入端的相关光检测元件相对。然后，从位于上级的电路输出的电信号转化而来的光信号被从光发射元件输出，相关光信号被光检测元件转化成电信号并输入到位于下级的电路。
文档编号H01L27/15GK1458695SQ0313129
公开日2003年11月26日 申请日期2003年5月13日 优先权日2002年5月13日
发明者山崎舜平, 加藤清, 荒井康行, 秋叶麻衣 申请人:株式会社半导体能源研究所