专利名称：一种制造半导体器件的方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种制造半导体器件的方法，包括用激光束对半导体薄膜进行退火处理(在下文中称作激光退火)。半导体器件在这里包括诸如液晶显示器件和发光器件的电光器件，和包含电-光器件作为其部件的电子设备。
2.相关技术说明近几年，一种晶化玻璃或类似的衬底上形成的半导体薄膜并提高薄膜结晶度的技术受到广泛研究。为了实现上述目的，要对薄膜加热和/或激光退火。通常是利用硅用于形成半导体薄膜。在本技术说明中，激光晶化指用激光束晶化半导体薄膜以得到结晶半导体薄膜的方法。注意，本技术说明中，结晶半导体薄膜指其中存在结晶区域的半导体薄膜。
用上述晶化方法形成的结晶半导体薄膜具有高迁移率。因此，结晶半导体薄膜越来越多的被用于诸如单片型液晶电光器件等各类器件中。这些电光器件中，用这种结晶半导体薄膜形成薄膜晶体管(TFT)，在一单片玻璃衬底上形成用于驱动像素的TFT和驱动器电路的TFT。
如上所述，结晶半导体薄膜的性能远远优于非晶半导体薄膜。因此，进行了上面提到的研究。对通过加热来晶化非晶半导体薄膜，需要例如在600℃或更高的温度加热10小时或更长的时间，优选的的需要20小时或更长时间。在各种衬底中，能承受晶化条件的有，比如，石英衬底。然而，石英衬底很贵，尤其是很难将石英衬底加工成大面积衬底。大面积衬底对提高生产效率特别关键。最近，有一种显著趋势，可得到大面积衬底以提高生产效率。所以，在即将新建的工厂的生产线上，600×720mm的衬底正成为标准。
在玻璃衬底中，具有较高熔点的是1737玻璃衬底。1737玻璃衬底的翘曲点是667℃，冷却点或1737玻璃衬底发生明显形变的温度是721℃，1737玻璃衬底的熔点是975℃。当在这种玻璃衬底上形成非晶半导体薄膜然后在600℃的气氛下放置20小时，就能看出衬底的收缩。然而，衬底中没有出现任何会影响半导体器件制造工艺的形变。然而，考虑到产量的话，20小时的加热时间就太长了。
为了解决上述问题，设计了一种新的晶化方法。这种方法的细节在日本专利申请特许公开号Hei7-183540中叙述。在此将简述本方法。首先，在非晶半导体薄膜中引入非常少量的镍、钯、铅或类似的元素作为掺杂。为了实施掺杂过程，应该采用等离子体CVD法、气相淀积法、离子注入法、溅射法、采用溶液应用法(solution applyingmethod)或类似的方法。掺杂工艺之后，非晶半导体薄膜在550℃置于氮气氛中4小时，例如，能得到具有令人满意特性的结晶半导体薄膜。顺便提及，最适宜晶化的温度和时间依赖于元素的掺杂量和非晶半导体薄膜的状态。
上面是关于利用加热晶化非晶半导体薄膜的方法的说明。与此相反，由于用激光退火只把高能量给予非晶半导体薄膜而不过分提高衬底的温度，所以还可用于塑料或类似衬底以及低翘曲点的玻璃衬底。
诸如准分子激光束的高功率脉冲激光束被用于激光退火。用光学系统处理激光束以得到特定形状激光束，在照射面上形成具有几个厘米见方(矩形)的方形光斑或10厘米或更长的线(线形)光束形状。然后，实施激光束扫描，或相对于照射面来移动激光束照射的位置。这种方法增加了生产力，从商业的角度更优越。因此，更适宜采用该方法。
尤其当采用线形激光束时，激光束向整个照射面上的照射可以仅仅通过沿垂直于线形激光束纵向的方向扫描来实现。与之相对照，当采用在照射面上形成斑点形状的激光束时，则需要前-后以及左-右扫描。因此，线形激光束提供更高的生产能力。由于垂直于激光束纵向的方向是最有效的扫描方向，因此选用该方向进行扫描。由于其具有更高的生产力，故使用TFT生产液晶显示器的技术中，主流是在激光退火方法中采用通过合适的光学系统处理脉冲振荡准分子激光器得到的线形激光束。
要形成结晶半导体薄膜，还有一种方法是加热晶化非晶半导体薄膜，然后进一步通过激光退火晶化所得到的薄膜。用这种方法，半导体薄膜的特性比单独用加热或者激光退火晶化时有很大改善。在该方法中，为了改善特性，必须同时优化加热条件和激光退火条件。采用上述方法用结晶半导体薄膜生产薄膜晶体管(TFT)极大地改善了TFT的电学特性。
但是，用激光束照射的晶化方法把高能量给予半导体薄膜而不过分的提高衬底的温度，因此在衬底和半导体薄膜之间形成温度梯度。从而，半导体薄膜在张应变的作用下收缩然后变得翘曲。
此外，半导体薄膜晶化后变的更加致密。该现象可以从薄膜厚度减小得到证实。如上所述，半导体薄膜晶化后收缩，因而成为引起薄膜翘曲的因素。
这些翘曲可以通过测试Raman散射谱，然后检测激光束照射后Raman谱峰的位移得以证实。
虽然这些收缩在衬底输运阶段不显著，但是对绝缘栅型半导体器件的特性有不利的影响例如，引起了由半导体薄膜翘曲产生的势垒或陷阱能级，这导致有源层和栅绝缘薄膜之间更高的界面能级。进一步，半导体薄膜翘曲时，无法实现电场的均匀供给，这导致半导体器件的故障。此外，半导体薄膜表面的翘曲削弱了用溅射方法或CVD方法淀积的栅绝缘薄膜的平整度，引起绝缘性不合格或类似的问题，从而降低了可靠性。有人指出表面散射效应是TFT场效应迁移率的决定因素之一。TFT栅绝缘膜和有源层之间界面的平整度极大地影响场效应迁移率。界面越平整，TFT受散射影响越少，于是得到高的场效应迁移率。以这种方式，半导体薄膜的翘曲影响TFT整体特性，因此甚至改变生产成品率。
发明概述本发明解决了上述问题。因此本发明的目的是提供一种形成几乎没有翘曲的半导体薄膜然后用该半导体薄膜制造半导体器件的方法。
根据本发明中制造半导体器件的方法，半导体薄膜用激光束晶化后进行热处理，以减少由于激光束照射形成的翘曲。正如已说明的那样，激光束照射在半导体薄膜中形成翘曲。(
图1B)其后，进行热处理时，已经高温处理过的半导体薄膜很难发生变化。然而，没有经过这样的高温处理的衬底在该工艺中出现了收缩。(图1C)因此减少了由激光束照射半导体薄膜时产生的翘曲，于是半导体薄膜的物理特性得以改善。
根据本发明中制造半导体器件的方法包括以下几步将激光束照射到非晶半导体薄膜上以形成结晶半导体薄膜；实行热处理以减少由于激光束照射在结晶半导体薄膜中形成的翘曲。
在制造方法中，热处理是采用退火炉热退火法或RTA(快速热退火)法。
RTA法是用灯迅速加热衬底，在短时间内实施热处理的方法。在本技术说明中，发自灯的光称作灯光。灯光发自衬底的上面和/或下面。进一步，灯光发自卤素灯、金属卤化物灯、氙弧光灯、碳弧光灯、高压钠灯或高压汞灯。
进一步，制造方法中热处理的加热温度是500℃或更高。
再进一步，制造方法中热处理的加热时间为1～30分钟。
根据本发明中制造半导体器件的另一种方法是，在已经通过第一次热处理而部分晶化的半导体薄膜上实施激光晶化后，进行第二次热处理，以减少激光束照射形成的翘曲。正如已说明的那样，激光束的照射在半导体薄膜中形成翘曲。(图1B)其后，实施热处理时，已经经过高温处理的半导体薄膜几乎不经历变化。但是，由于衬底暴露在这样实施的整个过程中的最高温度下，因此收缩。(图1C)由激光束照射在半导体薄膜中形成的翘曲因此而减少，于是半导体薄膜的物理特性得到改善。
根据本发明中制造半导体器件的方法包括以下几步将金属元素引入非晶半导体薄膜中实施第一次热处理；激光束照射到非晶半导体薄膜上形成结晶半导体薄膜；以及实施第二次热处理以减少激光束辐射在结晶半导体薄膜中形成的翘曲。
制造方法中，第一和第二热处理采用了退火炉热退火法或RTA法。
RTA法是用灯迅速加热衬底以在短时间内实施热处理的方法。在本技术说明中，发自灯的光称作灯光。灯光发自衬底的上面和/或下面。进一步，灯光发自卤素灯、金属卤化物灯、氙弧光灯、碳弧光灯、高压钠灯或高压汞灯。
更进一步，制造方法中，第二次热处理的加热温度高于第一次热处理的加热温度。利用这样的安排，衬底就暴露在所实施的所有工艺中最高的温度中，于是衬底收缩。因此，减少了由激光束照射形成的翘曲。
另外，制造方法中，第二次热处理的加热时间是1～30分钟。
而且，制造方法中，金属元素是选自包括Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Sn和Sb的元素组中的一个或多个元素。
附图简述图1A至1D是实施方案1原理的横截面图；图2A至2D是实施方案2原理的横截面图；图3A至3D是实施方案3原理的横截面图；图4A至4D是实施方案7的像素TFT和驱动器电路TFT的制造工艺的横截面视图；图5A至5C是实施方案7的像素TFT和驱动器电路TFT的制造工艺的横截面视图；图6A至6C是实施方案7的像素TFT和驱动器电路TFT的制造工艺的横截面视图；图7A至7C是实施方案7的像素TFT和驱动器电路TFT的制造工艺的横截面视图；图8是实施方案7的像素部分中像素的俯视图；图9是实施方案8的有源矩阵液晶显示器的制造工艺的横截面视图；图10是实施方案9的有源矩阵液晶显示器的制造工艺的横截面视图；图11是实施方案10的像素TFT和驱动器电路TFT的制造工艺的横截面视图；图12是实施方案10的发光器件中像素部分和驱动器电路结构的横截面视图；图13A和13B分别是实施方案10的发光器件的俯视图和发光器件中像素部分和驱动器电路结构的横截面视图；图14是实施方案11的发光器件中像素部分结构的横截面视图；图15A和15B分别是实施方案12的有源矩阵衬底制造工艺的横截面视图和有源矩阵液晶显示器制造工艺的横截面视图16是实施方案13的发光器件中像素部分结构的横截面视图；图17A至17F给出实施方案14的电子设备的实例；图18A至18D给出实施方案14的电子设备的实例；图19A至19C给出实施方案14的电子设备的实例；图20A至20E是实施方案4的原理的横截面视图；图21A至21D是实施方案5的原理的横截面视图；以及图22A至22E是实施方案6的原理的横截面视图；优选实施方案的详细说明[实施方案样式1]本发明的实施方案样式1将参照图1A至1D给予说明。
首先，在衬底10上形成基底绝缘膜(没有示出)。采用具有透光性的玻璃衬底或石英衬底作为衬底10。作为基底绝缘薄膜，用诸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅这类绝缘膜形成。基底绝缘膜的结构不限于单层。还可以采用至少用两层绝缘膜的叠层结构。进一步，可以不形成基底绝缘膜。
其次，基底绝缘膜上形成半导体薄膜11。(图1A)半导体薄膜11通过采用众所周知的方法比如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法淀积非晶半导体薄膜而形成。形成的半导体薄膜的厚度为25～80nm(优选的30～60nm)。任何材料可用于半导体薄膜。但是，优选的应该采用硅或锗硅(SiGe)合金。
然后，通过激光晶化形成结晶半导体薄膜(图1B)。在激光束照射产生张应变12的作用下收缩的结晶半导体薄膜13形成。顺便提及，优选地，在激光晶化之前释放出半导体薄膜中含的氢。在400～500℃热处理约1小时，将氢含量减少至半导体薄膜总原子数的5％或更少，然后实行晶化，可以防止薄膜表面变得粗糙。通常，用溅射法或LPCVD法形成非晶半导体薄膜时，薄膜中氢浓度低于用等离子体CVD法形成的非晶半导体薄膜。但是，即使用等离子体CVD法，如果在400℃或更高的温度下，则形成的非晶半导体薄膜中氢浓度也是低的。
激光晶化法中，可以采用准分子激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YAlO3激光器或连续发射型或脉冲振荡型的YLF激光器。用这些激光器，利用光学系统将发自激光振子的激光束会聚成线形然后将会聚的光束照射到半导体薄膜上是有效的。操作人员应该根据需要来选择晶化条件。使用准分子激光器时，脉冲振荡频率应是300Hz，激光能量密度应是100～800mJ/cm2，典型值是200～700mJ/cm2。使用YAG激光器时，用发自YAG激光器的二次谐波。然后，脉冲振荡频率应是1～300Hz，激光能量密度应是300～1000mJ/cm2，典型值是350～800mJ/cm2。然后，会聚成线形、宽度为100～1000μm，例如400μm的激光束照射到整个衬底表面。本情形中，也可以在已会聚成线形的光束的重叠比为50-98％时实施激光束的照射。
激光晶化可以在空气中、在诸如氮的惰性气体的气氛中或在减低的压力的气氛中实施。
再次，用退火炉热退火法或RTA法来进行热处理。(图1C)用退火炉进行的热退火时间为1～30分钟，温度为500℃或更高，优选的为550～575℃。参考数14表示RTA设备。当还要用RTA法时，应在500℃或更高温度热处理1～30分钟。用RTA法时，热处理应在氮气氛中进行，例如，利用打开的装在衬底下面的11个红外卤素灯15和装在衬底反面的10个红外卤素灯15。RTA法中，能实现温度的瞬间提高。但是，热处理中还可以进行温度调整，其温度升高或降低速率为每分钟30～300℃。用嵌在硅晶片中的热电偶测得卤素灯提供的热量温度为700～1300℃。但是，优化的热处理条件随半导体薄膜和衬底状态的不同而不同。所以，操作者应根据必要来决定最优的热处理条件。
本实施方案样式中，在氮气氛中进行热处理。但是，还可以用诸如氦(He)、氖(Ne)或氩(Ar)等惰性气体。这里，用卤素灯做光源。然而，优选的还可以用诸如氙灯这样的紫外灯作为光源。
热处理引起衬底在参考编号16所指的方向收缩。这样由激光束照射造成的半导体薄膜13的收缩减少了，于是得到半导体薄膜17。
然后，形成图案以形成具有所需形状的半导体层18。之后，用这样得到的半导体层制造TFT，其电学特性将变成极好的。本发明的实施方案样式2将参照图20A至20E给予说明。
首先，衬底30上形成基底绝缘层(没有示出)。采用具有透光性的玻璃衬底或石英衬底作为衬底30。作为基底绝缘薄膜，用诸如氧化硅、氮化硅，或氮氧化硅这类绝缘膜形成。基底绝缘膜的结构不限于单层。还可以采用至少两层绝缘膜的叠层结构。进一步，可以不形成基底绝缘膜。
其次，在基底绝缘膜上形成半导体薄膜31。(图20A)半导体薄膜31通过淀积非晶半导体薄膜形成，采用众所周知的方法，比如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法。形成的半导体薄膜的厚度为25～80nm(优选的30～60nm)。任何材料可用于半导体薄膜。但是，优选的应该采用硅或锗硅(SiGe)合金。
其后，半导体薄膜31中加入金属元素以促进晶化，这时采用众所周知的方法如溅射法或应用溶液应用法形成含金属层32。作为金属元素，可以选自包括Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Sn和Sb的元素组中的一个或多个元素。
然后，实施第一次热处理部分晶化半导体薄膜从而形成第一个结晶半导体薄膜33。(图20B)退火炉热退火法或RTA法可以用来做热处理。
然后，激光晶化形成第二层半导体薄膜35。(图20C)形成的结晶半导体薄膜35在激光照射产生的张应变34的作用下收缩。顺便提及，优选地，在激光晶化之前释放出半导体薄膜中含的氢。在400～500℃热处理约1小时，将氢含量减少至半导体薄膜总原子数的5％或更少，然后实行晶化，可以防止薄膜表面变得粗糙。通常，用溅射法或LPCVD法形成非晶半导体薄膜时，薄膜中氢浓度低于用等离子体CVD法形成的非晶半导体薄膜。但是，即使用等离子体CVD法，如果在400℃或更高的温度下，则形成的非晶半导体薄膜中氢浓度也是低的。
激光晶化法中，可以采用准分子激光器、YAG激光器或脉冲振荡型或连续发射型YVO4激光器。用这些激光器时，利用光学系统将发自激光振子的激光束会聚成线形后将会聚的光束照射到半导体薄膜上是有效的。操作人员应该根据必要来选择晶化条件。使用准分子激光器时，脉冲振荡频率应是300Hz，激光能量密度应是100～800mJ/cm2，典型值是200～700mJ/cm2。使用YAG激光器时，用发自YAG激光器的二次谐波。然后，脉冲振荡频率应是1～300Hz，激光能量密度应是300～1000mJ/cm2，典型值是350～800mJ/cm2。然后，会聚成线形、宽度为100～1000μm，例如400μm的激光束照射到整个衬底表面。也可以利用已会聚成线形光束的50-98％的重叠比实施激光束的照射。
激光晶化可以在空气中、诸如氮的惰性气体的气氛中或在降低的压力气氛中实施。
再次，用退火炉热退火法或RTA法来进行第二次热处理。(图20D)用退火炉进行的热退火时间为1～30分钟，温度高于第一次热处理。用RTA法时，第二热处理应在氮气氛中进行，例如，用打开的装在衬底下面的11个红外卤素灯15和装在衬底反面的10个红外卤素灯15。RTA法中，能实现温度的瞬间提高。但是，热处理中还可以进行温度调整，温度升高或降低速率为每分钟30～300℃。用嵌在硅晶片中的热电偶测得卤素灯提供的热量温度范围为700～1300℃。但是，优化的热处理条件随半导体薄膜和衬底状态的不同而不同。所以，操作者应根据必要来决定最优的热处理条件。
本实施方案样式中，在氮气氛中进行热处理。但是，还可以用诸如氦(He)、氖(Ne)或氩(Ar)等惰性气体。这里，用卤素灯做光源。然而，优选的还可以用诸如氙灯这样的紫外灯作为光源。
热处理引起衬底在参考编号38所指的方向收缩。这样由激光束照射造成的半导体薄膜35的收缩减少了，于是得到半导体薄膜39。
然后，进行图案形成以形成具有所需形状的半导体层40。之后，用这样得到的半导体层制造TFT，其电学特性将变成极好的。
上述配置的本发明的更详细说明将在下文随后的实施方案说明中给出。本发明的实施方案1将参照图1A至1D给予说明。
首先，衬底10上形成基底绝缘层(没有示出)。采用具有透光性的玻璃衬底或石英衬底作为衬底10。作为基底绝缘薄膜，用诸如氧化硅、氮化硅，或氮氧化硅形成的这类绝缘膜。基底绝缘膜的结构不限于单层。还可以采用至少两层绝缘膜的叠层结构。进一步，可以不形成基底绝缘膜。本实施方案中，选用玻璃衬底，膜厚为150nm的氮氧化硅薄膜(没有示出)用等离子体CVD法形成于玻璃衬底上。
其次，基底绝缘膜上形成半导体薄膜11。(图1A)半导体薄膜11通过淀积非晶半导体薄膜形成，采用众所周知的方法，比如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法。形成的半导体薄膜的厚度为25～80nm(优选的30～60nm)。任何材料可用于半导体薄膜。但是，优选的应该采用硅或锗硅(SiGe)合金。本实施方案中，用等离子体CVD法在400℃形成膜厚为55nm的非晶硅薄膜。
然后，通过激光晶化形成结晶半导体薄膜。(图1B)在激光束照射产生的张应变12的作用下收缩的结晶半导体薄膜被形成。本实施方案中，用光学系统使准分子激光器的光束整形从而在照射面上产生线形，并且激光束照射在空气中进行。这种安排提高了半导体薄膜的结晶度。但是，通过激光束照射而发生收缩的结晶半导体薄膜13被形成。
然后，用退火炉热退火法或RTA法来进行热处理。(图1C)本实施方案中，采用RTA法。用卤素灯在氮气氛中700℃下热处理4分钟。
这种热处理引起衬底在参考编号16所指的方向收缩。因此，由激光束照射造成的半导体薄膜13的收缩减少了，于是得到半导体薄膜17。
然后，进行图案形成以形成具有所需形状的半导体层18。之后，如果用这样得到的半导体层制造TFT，其电学特性将变成极好的。本实施方案中，将参照图2A至2D说明通过制造工艺减少半导体薄膜中翘曲的方法，该工艺不同于根据实施方案1的工艺。
首先，图1A说明的状态是根据实施方案1得到的。顺便提及，图1A相同于图2A，于是两幅图中相同的参考编号指各图中相同的部分。
然后，用激光晶化形成半导体薄膜。(图2B)在激光束照射造成张应变12的作用下收缩的结晶半导体薄膜13被形成。本实施方案中，发自YAG激光器的二次谐波通过光学系统整形，在照射面上产生线形，并且激光束照射在氮气氛中进行。这种安排提高半导体薄膜的结晶度。但是，由于激光束照射而收缩的半导体薄膜13被形成。
然后，进行图案化以形成半导体层19。(图2C)再后，通过使用退火炉热退火法或RTA法来进行热处理。(图2D)用退火炉进行的热退火时间为1～30分钟，温度为500℃或更高，优选的为550～575℃。当还要用RTA法时，应在500℃或更高温度热处理1～30分钟。本实施方案中，采用退火炉来热退火。因此，在氮气氛中550℃下进行30分钟热处理。
因为这种热处理引起衬底在参考编号16所指的方向收缩，所以由激光束照射造成的半导体薄膜的收缩减少了。然后，如果用上述热处理得到的半导体层20制造TFT，其电学特性将变成极好的。本实施方案中，将参照图3A至3D说明通过制造工艺减少半导体薄膜中由于收缩产生的翘曲的方法，该工艺不同于根据实施方案1和2的工艺。
首先，采用具有透光性的玻璃衬底或石英衬底作为衬底10。本实施方案中，用玻璃衬底作为衬底10。
然后，在衬底10上淀积导电薄膜，然后蚀刻形成所需形状的导电薄膜21。任何具有热阻性的材料都可以用做导电薄膜。可以用选自包括Ta、W、Ti、Mo、Cu、Cr和Nd的元素组中的元素。另外，也可以用主要包括该元素的合金材料或化合物材料。另外，还可以采用由掺杂了像磷这类杂质元素的结晶硅代表的半导体薄膜。还有可选择的是采用Ag、Pd和Cu的合金(AgPdCu合金)。导电薄膜的结构不限于单层。本实施方案中，形成了包括400nm厚的W膜的导电薄膜21。
然后，作为形成于导电薄膜21上的绝缘膜22，该绝缘膜用诸如氧化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜形成。本实施方案中，用等离子体CVD法形成150nm厚的氧化硅膜。
绝缘膜上形成半导体薄膜23。半导体薄膜23通过淀积非晶半导体薄膜形成，采用众所周知的方法，比如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法。形成的半导体薄膜23的厚度为25～80nm(优选的30～60nm)。任何材料可用做半导体薄膜。但是，优选的应该采用硅或锗硅(SiGe)合金。本实施方案中，用LPCVD法形成膜厚为55nm的非晶硅薄膜。(图3A)然后，用激光晶化实现半导体薄膜晶化。在激光束照射造成的张应变12的作用下收缩的结晶半导体薄膜24被形成。本实施方案中，发自YAG激光器的二次谐波通过光学系统整形以在照射面上产生线形，并且激光束照射在真空中进行。利用这种安排提高半导体薄膜的结晶度。但是，形成了由于激光束照射而形成收缩的半导体薄膜24。(图3B)然后进行热处理。退火炉热退火法或RTA法可用于热处理。用RTA法时，热处理应在氮气氛中进行，例如，利用打开的装在衬底下面的11个红外卤素灯15和装在衬底反面的10个红外卤素灯15。用嵌在硅晶片中的热电偶测得卤素灯提供的热量温度为700～1300℃。但是，优化的热处理条件随半导体薄膜和衬底状态的不同而不同。所以，操作者应根据必要来决定最优的热处理条件。本实施方案中，用RTA法在725℃氮气中进行5分钟的热处理。(图3C)这种热处理引起衬底在参考编号16所指的方向收缩。因此，由激光束照射造成的半导体薄膜24的收缩减少了，于是得到半导体薄膜25。
然后，进行图案化以形成具有所需形状的半导体层26。如果用这样得到的半导体层制造TFT，其电学特性将变成极好的。本发明的实施方案4将参照图20A至20E给予说明。
首先，衬底30上形成基底绝缘层(没有示出)。采用具有透光性的玻璃衬底或石英衬底作为衬底30。作为基底绝缘薄膜，该绝缘膜诸如氧化硅、氮化硅，或氮氧化硅被形成。基底绝缘膜的结构不限于单层。还可以采用至少两层绝缘膜的叠层结构。进一步，可以不形成基底绝缘膜。本实施方案中，选用玻璃衬底，膜厚为150nm的氮氧化硅薄膜(没有示出)用等离子体CVD法形成于玻璃衬底上。
其次，基底绝缘膜上形成半导体薄膜31。(图20A)半导体薄膜31通过淀积非晶半导体薄膜形成，采用众所周知的方法，比如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法。形成的半导体薄膜31的厚度为25～80nm(优选的30～60nm)。任何材料可用于半导体薄膜。但是，优选的应该采用硅或锗硅(SiGe)合金。本实施方案中，用等离子体CVD法在400℃形成膜厚为55nm的非晶硅薄膜。
其后，半导体薄膜31中掺杂金属元素以促进晶化，这时采用众所周知的方法如溅射法或应用溶液应用法形成含金属的层32。作为金属元素，可以选自包括Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Sn和Sb的元素组中的一个或多个元素。本实施方案中，通过旋涂法将含镍的溶液施加在非晶硅薄膜上。
然后，实施第一次热处理部分晶化半导体薄膜从而形成第一结晶半导体薄膜33。(图20B)使用退火炉热退火法或RTA法可以用做第一次热处理。本实施方案中，用退火炉在550℃氮气氛中进行4小时的第一次热处理。
然后用激光晶化形成第二结晶半导体薄膜35。(图20C)在激光照射产生的张应变34的作用下收缩的第二结晶半导体薄膜35被形成。本实施方案中，准分子激光束通过光学系统整形从而在照射面上产生线形，并且激光束照射在空气中进行。这种安排提高半导体薄膜的结晶度。但是，形成了由于激光束照射而收缩的第二半导体薄膜35。
然后，用退火炉热退火法或RTA法来进行第二次热处理。(图20D)本实施方案中采用RTA法。用卤素灯在750℃氮气氛中进行5分钟的第二次热处理。
这种热处理引起衬底在参考编号38所指的方向收缩。因此，由激光束照射造成的半导体薄膜38的收缩减少了，于是得到半导体薄膜39。
然后，进行图案形成以形成具有所需形状的半导体层40。如果用这样得到的半导体层制造TFT，其电学特性将变成极好的。本实施方案中，将参照图21A至21D说明通过制造工艺减少半导体薄膜中翘曲的方法，该工艺不同于根据实施方案4的工艺。
首先，图20A说明的状态是根据实施方案4得到的。
然后，实施第一次热处理以部分晶化半导体薄膜从而形成第一结晶半导体薄膜33。(图20B)第一次热处理可以用退火炉热退火法或RTA法。本实施方案中，用RTA法在700℃氮气氛中进行100秒的第一次热处理。
然后，用激光晶化形成结晶半导体薄膜35。本实施方案中，发自YAG激光器的二次谐波通过光学系统整形，在照射面上产生线形，并且激光束照射在氮气氛中进行。这种安排提高半导体薄膜的结晶度。但是，形成了由于激光束照射而收缩的半导体薄膜35。
然后，进行图案形成以形成半导体层41。
其后，用退火炉热退火法或RTA法来进行第二次热处理。第二次热处理的温度高于第一次热处理的温度。本实施方案中，应用退火炉来热退火。在600℃氮气氛中进行30分钟的第二次热处理。
这种热处理引起衬底在参考编号38所指的方向收缩。因此，由激光束照射造成的半导体薄层39的收缩减少了，于是得到半导体薄膜42。如果用这样得到的半导体层42制造TFT，其电学特性将变成极好的。本实施方案中，将参照图22A至22E说明通过制造工艺采用热处理减少半导体薄膜中的翘曲的方法，该工艺不同于根据实施方案4和5的工艺。
首先，采用具有透光性的玻璃衬底或石英衬底作为衬底30。本实施方案中，用玻璃衬底作为衬底30。
然后，在衬底30上形成导电薄膜，然后蚀刻形成所需形状的导电薄膜51。任何具有热阻性能的材料都可以用做导电薄膜。可以用选自包括Ta、W、Ti、Mo、Cu、Cr和Nd的元素组中的元素。另外，也可以用主要包括该元素的合金材料或化合物材料。另外，还可以采用由掺杂了像磷的杂质元素的结晶硅代表的半导体薄膜。还有可选择的是采用Ag、Pd和Cu的合金(AgPdCu合金)。导电薄膜的结构不限于单层。还可以采用叠层结构的导电薄膜。本实施方案中，形成了包括400nm厚的W膜的导电薄膜51。
然后，作为形成于导电薄膜52上的绝缘膜51，该绝缘膜诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜被形成。本实施方案中，用等离子体CVD法形成了150nm厚的氧化硅膜。
绝缘膜上形成半导体薄膜53。半导体薄膜53通过淀积非晶半导体薄膜形成，采用众所周知的方法，比如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法。形成的半导体薄膜53的厚度为25～80nm(优选的30～60nm)。任何材料可用做半导体薄膜53。但是，优选的应该采用硅或锗硅(SiGe)合金。本实施方案中，用等离子体CVD法形成膜厚为55nm的非晶硅薄膜。
其后，半导体薄膜53中掺杂金属元素以促进晶化，这时采用众所周知的方法如溅射法或应用溶液应用法形成含金属的层54(图22A)。作为金属元素，可以选自包括Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Sn和Sb的元素组中的一个或多个元素。本实施方案中，通过溅射法形成含镍的含金属的层54。
然后，实施第一次热处理以部分晶化半导体薄膜从而形成第一结晶半导体薄膜55。(图22B)退火炉热退火法或RTA法可以用做热处理。本实施方案中，用退火炉在550℃氮气氛中进行4小时的第一次热处理。
然后，用激光晶化形成第二结晶半导体薄膜56。(图22C)在张应变34的作用下收缩的结晶半导体薄膜56通过激光束照射被形成。本实施方案中，准分子激光束通过光学系统整形，在照射面上产生线形，并且激光束照射在空气中进行。利用这种安排提高半导体薄膜的结晶度。但是，形成了由于激光束照射而收缩的半导体薄膜56。
然后，用退火炉热退火法或RTA法来进行第二次热处理。(图22D)本实施方案中，采用RTA法。用卤素灯在氮气氛中700℃下进行4分钟的第二次热处理。与实施激光晶化后的时候相比，经受了这些热处理后的半导体薄膜57中的翘曲减少了。
然后，进行图案形成以形成具有所需形状的半导体层58。如果用这样得到的半导体层制造TFT，其电学特性将变成极好的。本实施方案中，利用图4A至8说明有源矩阵衬底的制造方法。本技术说明中，为方便起见，上面同时有驱动器电路和像素部分的衬底称作有源矩阵衬底。
首先，本实施方案中，使用衬底320，其组成是玻璃，如硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃，以诸如Corning#7059玻璃和#1737玻璃表示。注意，作为衬底320，石英衬底、硅衬底、金属衬底或不锈钢衬底上形成绝缘膜。对本实施方案中的处理温度具有热阻性质的塑料衬底也可以使用。
然后，在衬底320上形成由诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜这类绝缘膜构成的基底膜321。本实施方案中，用双层结构作为基底膜321。但是，也可以用单层膜或包括两层或多层的叠层结构。作为基底膜321的第一层，采用等离子体CVD法以SiH4、NH3和N2O作为反应气体形成厚度为10～200nm(优选的50～100nm)的氮氧化硅膜321a。本实施方案中，形成厚度为50nm的氮氧化硅膜321a(成分比Si＝32％、O＝27％、N＝24％及H＝17％)。然后，作为基底层321的第二层，采用等离子体CVD法以SiH4和N2O作为反应气体形成氮氧化硅膜321b并压成50～200nm厚度(优选的100～150nm)的层。本实施方案中，形成厚度为100nm的氮氧化硅膜321b(成分比Si＝32％、O＝59％、N＝7％及H＝2％)。
随后，在基底膜上形成半导体薄膜322。半导体薄膜322形成于具有非晶结构的半导体薄膜，采用熟知的方法(如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法)形成的厚度为25～80nm(优选的30～60nm)。结晶半导体薄膜的材料无特别的限制，但是优选由硅、锗硅(SiGe)合金或类似的材料形成。接下来进行半导体薄膜322的晶化。用激光晶化来实现半导体薄膜的晶化。进一步，除了激光晶化外，还可以用其它熟知的热晶化方法来晶化半导体膜，其中用象镍这样的金属元素做催化剂。尤其是，优选的可采用诸如镍这样的金属元素的热晶化与激光晶化结合起来，因为制造n-沟道TFT的电子场效应迁移率可观的提高到500～600Vs/cm2。当只用激光晶化时，电子场效应迁移率约为200Vs/cm2。
激光晶化方法中可以使用诸如准分子激光器、YAG激光器、和YVO4激光器的脉冲或连续发光式激光器。使用上述激光器的情况下，可以采用一种方法，将发自激光振荡器的激光束通过光学系统集中成线形，然后照射到半导体薄膜上。晶化条件可以由操做者适当的选择，但是用准分子激光器时，脉冲振荡频率设为300Hz，激光能量密度设为100～800mJ/cm2(典型值200～700mJ/cm2)。进一步，如果采用YAG激光器则用二次谐波，脉冲振荡频率可以设为1～300Hz，激光能量密度可以设为300～1000mJ/cm2(典型值350～800mJ/cm2)。激光束集中成100～1000μm宽，例如400μm宽的线形，然后照射到衬底整个表面。照射可以在线形光束的重叠比设为50～98％的那一点进行。
本实施方案中，含金属的层323用溶液应用法通过加入镍来形成。(图4A)第一次热处理时，含金属的层323在575℃暴露在氮气氛中4小时得到半导体薄膜324(图4B)。YAG激光器的二次谐波通过光学系统在照射面成为线形，并在氮气氛中照射得到半导体薄膜325(图4C)。因此，虽然半导体薄膜的结晶度得到改善，但是形成了由于激光束照射收缩的半导体薄膜325。
为了减少由于激光光束形成的畸变，进行第二次热处理(图4D)。本实施方案中，半导体薄膜325用卤素灯在700℃氮气氛中曝光5分钟。比起激光晶化后，这种热处理产生的半导体薄膜326的畸变减少了。
这样形成的结晶半导体薄膜进行图案形成得到所需形状的半导体层402至406。
进一步，形成半导体层402至406后，可以掺杂少量杂质元素(硼或磷)以控制TFT的阈值。
然后形成栅绝缘膜407，以覆盖半导体层402至406。栅绝缘膜407用含硅的绝缘膜通过等离子体CVD法或溅射法形成，厚度为40～150nm。在本实施方案中，栅绝缘膜407是用等离子体CVD法形成的氮氧化硅膜，厚度110nm(成分比Si＝32％、O＝59％、N＝7％及H＝2％)。当然，栅绝缘膜不限于氮氧化硅膜，其它含硅的绝缘膜的单层或叠层的结构也可被采用。
此外，采用氧化硅膜时，还能用等离子体CVD法形成，其中TEOS(四乙基正硅酸盐)和O2混合，在高频(13.56MHz)功率密度0.5～0.8W/cm2的条件下放电，反应压力为40Pa，衬底温度为300～400℃。随后在400～500℃热退火后制造的氧化硅膜作为栅绝缘膜具有优良的特性。
然后，如图5A所示，在栅绝缘膜407上，形成并层叠厚度为20～100nm的第一导电薄膜408和厚度为100～400nm的第二导电薄膜409。本实施方案中，第一导电薄膜408是厚度为30nm的TaN膜，第二导电薄膜409是厚度为370nm的W膜，二者形成叠层。TaN膜用Ta靶在含氮的气氛下溅射而成。此外，W膜用W靶溅射而成。W膜可以用六氟化钨(WF6)以热CVD法形成。无论用哪种方法，必须使材料具有低阻以用做栅极，优选的W膜的电阻率设置为小于或等于20μΩcm。通过使晶粒变大，有可能使W膜具有更低的电阻率。但是，在W膜中含有很多像氧这样的杂质的情况下，会妨碍其晶化且阻抗变的更高。因此，本实施方案中，用W靶以溅射法得到的W膜具有99.9999％的高纯度，并且充分的考虑到防止气相中的杂质在成膜时混入其中，这样能实现电阻率9～20μΩcm。
注意，本实施方案中，第一导电薄膜408以TaN制成，第二导电薄膜409以W制成，但材料不特别的限定于此，这二者膜可由从含Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd的元素组选一个或以上述元素作为主要组分的化合物材料或合金材料的制成。此外，还可以用半导体膜，以掺杂如磷这样的杂质元素的结晶硅膜为代表。进一步，还可以用AgPdCu合金。此外，还可以采用任意组合，比如，第一导电薄膜以铊(Ta)制成及第二导电薄膜以W制成的组合，第一导电薄膜以氮化钛(TiN)制成及第二导电薄膜以W制成的组合，第一导电薄膜以氮化铊(TaN)制成及第二导电薄膜以Al制成的组合，或者第一导电薄膜以氮化铊(TaN)制成及第二导电薄膜以Cu制成的组合。
其次，由抗蚀膜组成的掩膜410至415用光刻的方法形成，实行第一次蚀刻以形成电极和线路。第一次蚀刻过程可以在第一种和第二种条件下进行。本实施方案中，作为第一种蚀刻条件，采用ICP(电感耦合等离子体)法，蚀刻气体用CF4、Cl2和O2的混合气体，气流速率设为25/25/10sccm，将500W RF(13.56MHz)的功率在1Pa下加在线圈形的电极上产生等离子体。这里用的是Matsushita ElectricIndustrial Co.Ltd.生产的带有ICP(E645-ICP型)的干刻蚀设备。还在衬底一侧(试件台)加上150W RF(13.56MHz)的功率以有效的加载负的自偏压。W膜在第一种蚀刻条件下蚀刻，第一导电薄膜的末端制成锥形。
其后，在不除去抗蚀膜组成的掩膜410至415情况下将第一种蚀刻条件变成第二种蚀刻条件，蚀刻气体用CF4和Cl2的混合气体，气流速率设为30/30sccm，将500W RF(13.56MHz)的功率在1Pa下加在线圈形的电极上产生等离子体从而刻蚀约30秒。还在衬底一侧(试件台)加上20W RF(13.56MHz)的功率以有效的加载负的自偏压。W膜和TaN膜用CF4和Cl2混合的第二种刻蚀条件按同样的顺序刻蚀。注意，刻蚀时间可以增加约10～20％，以便进行刻蚀而无任何残留物在栅绝缘膜上。
在第一刻蚀过程中，由于采取具有合适形状的抗蚀掩膜将偏压加在衬底一侧的作用，第一和第二传导层的末端作成锥形。锥形部分的角度设为15～45°。这样，由第一刻蚀过程形成由第一传导层和第二传导层组成的第一种形状的传导层417至422(第一传导层417a至422a和第二传导层417b至422b)。参考编号416表示栅绝缘膜，栅绝缘膜上没有被第一种形状的传导层417至422覆盖的区域用刻蚀的方法减薄约20～50nm。
然后，不除去抗蚀剂制成的掩膜，向半导体层中进行第一次掺杂(图5B)。可以用离子掺杂法或离子注入法进行掺杂。离子掺杂法的条件是剂量为1×1013～5×1015原子/cm2，加速电压为60～100KeV。本实施方案中，剂量为1.5×1015原子/cm2，加速电压为80KeV。作为给出n型传导性的掺杂元素，可以用周期表中的15族元素，典型性的是用磷(P)或砷(As)，这里用磷。本情形中，传导层417至421变成用于给出n型传导性的杂质元素的掩膜，且以自动对准的方式形成高浓度杂质区306至310。给出n型传导性的杂质元素以浓度1×1020～1×1021原子/cm3加入到高浓度杂质区306至310。
其后，不除去抗蚀剂制成的掩膜，进行第二次刻蚀过程。可以用CF4、Cl2和O2的混合气体作为刻蚀气体，W膜被选择性的刻蚀。通过第二次刻蚀过程形成第二传导层428b至433b。另一方面，第一传导层417a至422a几乎没有被刻蚀(428a-433a)，并形成第二传导层428至433。
其次，如图6A所示，不除去自抗蚀剂的掩膜进行第二次掺杂。给出n型传导性的杂质元素在如下条件掺杂剂量低于第一次掺杂过程，其加速电压为70～120KeV。本实施方案中，剂量为1.5×1014原子/cm2，加速电压为90KeV。第二次掺杂过程用第二形状的传导层428至433作为掩膜，杂质元素在第二传导层428b至433b的下部掺入半导体层。新形成第二个高浓度杂质区423a至427a和低浓度杂质区423b至427b。
其次，除去掩膜后，新形成自抗蚀剂的掩膜434a和434b，如图6B所示进行第三次刻蚀过程。蚀刻气体用SF6和Cl2的混合气体，气流速率设为50/10sccm，将500W RF(13.56MHz)的功率在1.3Pa下加在线圈形的电极上产生等离子体从而刻蚀约30秒。还在衬底侧(试件台)加上10W RF(13.56MHz)的功率以有效的加载负的自偏压。这样，形成第三种形状的p-沟道型TFT的传导层435至438(435a至438a和435b至438b)，并且在上述第三个蚀刻过程中利用蚀刻TaN膜来形成像素部分的TFT(像素TFT)。
其次，除去自抗蚀膜的掩膜后，通过选择性的除去栅绝缘膜416，用第二种形状的传导层428和430，和第二种形状的传导层435至438作为掩膜来形成绝缘层439至444(图6C)。
接下来，利用新形成的包括抗蚀膜的掩膜445a至445c进行第三次掺杂过程。通过第三次掺杂，形成了杂质区446和447，该杂质区加入有杂质元素，用于在由p-沟道型TFT有源层构成的半导体层提供与上述传导类型相反的传导类型。用第二传导层435a和438a作为杂质元素的掩膜，通过加入p型杂质元素自调节地形成杂质区。本实施方案中，通过用乙硼烷(B2H6)进行离子掺杂的工艺来形成杂质区域446(包括446a至446c)和447(包括447a至447c)(图7A)。在第三次掺杂过程中，形成n沟道型TFT的半导体层被包含抗蚀膜的掩膜445a至445c覆盖。虽然杂质区446和447中加入磷的浓度在第一次掺杂过程和第二次掺杂过程中互不相同，但不管在哪个区域，通过使p型杂质元素的浓度落在2×1020～2×1021原子/cm3的范围的掺杂工艺，杂质区域起着p沟道型TFT的漏区和源区的作用，并因此，没有产生问题。本实施方案中，包含p沟道型TFT有源层的半导体层的一部分暴露出来，因此，得到了容易将杂质元素(硼)加入其中的有利条件。
通过上述步骤分别在各半导体层中形成掺杂区域。
其次，除去包括抗蚀膜的掩膜445a至445c以形成第一个夹层绝缘膜461。采用等离子体CVD工艺或溅射工艺通过包括硅和具有厚度为100～200nm的绝缘层制成第一夹层绝缘膜461。本实施方案中，用等离子体CVD工艺制成膜厚为150nm的氮氧化硅膜。自然，第一个夹层绝缘膜461不限于氮氧化硅膜，还可以用其它含硅的单层或叠层结构的绝缘膜。
其次，如图7B所示，进行激活加入各半导体层的杂质元素的步骤。激活步骤采用退火炉的热退火工艺、RTA工艺、激光退火工艺和类似工艺进行。热退火工艺可以在氧浓度等于或小于1ppm，优选的，等于或小于0.1ppm的氮气氛中，温度是400到700℃，代表性地，500到550℃中进行。作为激光退火法，可以用YAG激光器的二次谐波或类似的激光。本实施方案中，激活步骤通过550℃下4小时的热处理进行。
进一步，热处理还可以在形成第一个夹层绝缘膜之前进行。但是，当所使用的线路材料不耐热时，优选的还是在形成夹层绝缘膜(绝缘膜的主要成分是硅，如氮化硅膜)之后进行热处理以保护线路，就像本实施方案中这样。
进一步，通过实行300～350℃时间1到12小时的热处理来进行半导体层氢化的步骤。该步骤是用包含在第一个夹层绝缘膜461中的氢来终结(terminating)半导体层的悬挂键(dangling bond)的步骤。半导体层可被氢化而与第一个夹层绝缘膜的存在无关。作为其它氢化方式，可以有等离子体氢化(用等离子体激发的氢)和在含氢3～100％的气氛中、300～450℃热处理1到12小时。
其次，在第一个夹层绝缘膜461之上形成包括无机绝缘材料或有机绝缘材料的第二个夹层绝缘膜462。本实施方案中，形成厚度为1.6μm的丙烯酸树脂膜(acrylic resin film)，并使用粘度为10～1000cp，优选的40～200cp的膜并形成其表面上的凸凹部分。
本实施方案中，为了防止镜面反射，通过在表面形成具有凸凹部分的第二夹层绝缘膜来形成像素电极表面上的凸凹部分。而且，为了通过形成像素电极表面上的凸凹部分来获得光散射特性，还可以在像素电极下部区域形成凸起部分。本情形中，由于使用了与形成TFT时同样的光掩膜，可以不增加工艺数目就形成凸起部分。注意，凸起部分可以适当的形成在衬底上除了线路和TFT部分之外的像素部分区域。这样，在沿着覆盖凸起部分的绝缘膜表面上形成的凸凹部分的像素电极表面上形成了凸凹部分。
并且，可以用具有水平的(leveled)表面的薄膜作为第二夹层绝缘膜462。本例中，形成了像素电极后，用众所周知的方法，如喷砂法或蚀刻法在表面上形成凸凹部分。这样，由于防止了镜面散射且反射光被散射，所以白度有利地的得到提高。
然后，在驱动器电路506中，形成分别与杂质区域电相连的线路463到467。注意，那些线路是通过在50nm厚的Ti膜和500nm厚的合金(Al和Ti的合金膜)膜的叠层膜上进行图案形成得到的。不必说，不限于双层结构，还可以用单层结构或三层或多层结构。线路材料不限于Al和Ti。例如，线路(wiring)可以对由构成包括Al，Cu的叠层膜进行图案形成以及进一步Ti膜形成于TaN膜上。
而且，在像素部分507中形成像素电极470、栅极线路469和连接电极468(图7C)。通过该连接电极468，形成源电路436(杂质区436a和第一传导层436b的叠层)与像素TFT504之间的电连接。并且，在栅极电路469和像素TFT的栅极之间形成电连接。关于像素电极470，与像素TFT504的漏极区426a之间形成电连接，并与半导体层406之间形成电连接，半导体层406的功能是作为用于形成存储电容的电极之一。理想的地用做像素电极470的是具有高反射率的材料，如含Al或Ag作为主要成分的薄膜或其叠层膜。
这样，具有由n沟道TFT501、p沟道TFT502、和n沟道型TFT503形成的CMOS电路508的驱动器电路506，以及具有像素TFT504和存储电容505的像素部分507可以在同样的衬底上形成。结果就完成了有源矩阵衬底。
驱动器电路506的n沟道型TFT501有一沟道形成区423c、与构成栅极一部分的第一传导层428a重叠的低浓度杂质区(GOLD区)423b，和用做源区或漏区的高浓度杂质区423a。利用通过电极466与n沟道型TFT501相连而形成CMOS电路的p沟道型TFT502具有沟道形成区446d、栅极外形成的杂质区446b和446c和用做源区或漏区的高浓度杂质区446a。n沟道型TFT503有一沟道形成区425c、与包含部分栅极的第一传导层430a重叠的低浓度杂质区425b(GOLD区)和用做源区或漏区的高浓度杂质区425a。
像素部分507的像素TFT504包括沟道形成区426c、形成于栅极外的低浓度杂质区426b(LDD区)用做源区或漏区的高浓度杂质区426a。此外，给予p型传导性的杂质元素分别加入用做存储电容505的电极之一的半导体层447a和447b中。半导体层447中不加入杂质元素。存储电容505由电极438(438a和438b的叠层)和用绝缘膜444作为介电部件的半导体层447a至447c形成。
进一步，本实施方案的像素结构中，形成像素电极的末端时，通过安排其与源线路重叠，从而不用黑色矩阵就能保护像素电极之间的间隙不受光照。
本实施方案中制造的有源矩阵衬底像素部分的俯视图示于图8。注意，图4A至7C中相同的参考编号指图中相同的部件。图7A至7C中A-A’虚线对应图8中沿A-A’线得到的截面视图。并且，图7A至7C中B-B’虚线对应图8中沿B-B’线得到的截面视图。
本实施方案可通过自由组合实施方案1-6来实现。本实施方案中，给出如下说明，说明用实施方案7中制备的有源矩阵衬底来制备反射型液晶显示器的步骤。用图9来说明。
首先，根据实施方案7，已有处于图7C的状态的有源矩阵衬底，其后，在图7C的有源矩阵衬底上，至少在像素电极470上形成对准膜567，且实行研磨工艺。进一步，本实施方案中，形成对准膜567之前，通过在诸如丙烯酸树脂膜(acrylic resin)的有机树脂薄膜上进行图案形成，从而在所需的位置形成柱状间隔物572以维持衬底间的间隔。进一步，代替柱状间隔物，还可以将球型间隔物分散在衬底的整个表面。
其次，制备对面的衬底569。接下来，形成色彩层570和571以及调平膜(leveling film)573。通过重叠红色色彩层570和蓝色色彩层572形成光遮蔽部分。进一步，光遮蔽部分可以通过重叠红色色彩层和绿色色彩层形成。
本实施方案中，使用示于实施方案7的衬底。因此，在图8给出的实施方案7的像素部分的俯视图中，必须屏蔽至少栅线路469与像素电极470之间的空隙、栅线路469与连接电极468之间的空隙以及连接电极468与像素电极470之间的空隙。本实施方案中，安排各色彩层使得由色彩层层叠构成的光遮蔽部分与将被遮蔽的位置重叠，且将对面的衬底粘结到那里。
用这种方法，不需要形成如黑色掩膜这样的光遮蔽层，使用由层叠色彩层构成的光遮蔽部分来遮挡各像素之间的空隙可减少许多步骤。
其次，由透明导电薄膜构成的相对的电极576形成于至少在像素部分的调平膜573上，，对准膜574形成在相对的衬底的整个面上，且实施研磨工艺。
进一步，像素部分形成的有源矩阵衬底和驱动器电路以及相对的衬底被由密封部件568粘在一起。密封部件568与填料混合，两个衬底通过填料和柱状间隔物以其间均匀间隙被粘结在一起。其后，两衬底间的间隙中注入液晶材料575并用密封试剂完全密封(没有图示)。可以用已熟知的液晶材料作为液晶材料575。用这种方法，就完成了图9所示的反射式液晶显示装置。进一步，如有必要，有源矩阵衬底或相对的衬底可以分割成所需的形状。进一步，偏振片(没有图示)只贴在相对的衬底上。进一步，用已熟知的技术将FPC贴在那里。
用这种方法制备的液晶显示面板可用做各种电子设备的显示部分。
本实施方案可通过自由组合实施方案1至7来实现。本实施方案中，以下说明有源矩阵液晶显示器的制造工艺，不同于实施方案8中用实施方案7中制造的有源矩阵衬底的工艺。用图10来说明。
首先，根据实施方案7，得到处于图7C的状态有源矩阵衬底，其后，在图7C的有源矩阵衬底上形成对准膜1067，且受到研磨处理。注意，本实施方案中，形成对准膜1067之前，通过在诸如丙烯酸树脂膜的有机树脂薄膜上进行图案形成，从而在所需的位置形成柱状间隔物以维持衬底间的间隔。进一步，代替柱状间隔物，还可以将球型间隔物分散在衬底的整个表面。
其次，制备相对的的衬底1068。在相对的衬底1068上形成色彩层1074、光遮蔽层1075和安排与各像素对应的滤色器。进一步，驱动器电路部分也配有光遮蔽层1077。用调平膜1076来覆盖滤色器和光遮蔽层1077。再次，在像素部分由调平膜1076上透明导电薄膜形成相对的电极1069，在相对的衬底1069的整个表面上形成对准膜1070，并在上面进行研磨处理。
然后，其上形成像素部分和驱动器电路的有源矩阵衬底与相对的衬底用密封剂1071粘结在一起。填料混合在密封剂1071中，两个衬底互相粘结在一起，同时用填料和柱状间隔物来保证均匀的间隙。之后，在两衬底间注入液晶材料1073从而用密封材料(没有示出)完全密封衬底。可以用熟知的液晶材料作为液晶材料1073。这样，就完成了图10所示液晶显示器。然后，如有必要，有源矩阵衬底和相对的衬底可以分割成所需的形状。此外，用已知的技术可以适当地装配偏振片或类似的部件。然后，利用公知技术将FPC与衬底粘在一起。
用这种方法制备的液晶显示面板可用做各种电子设备的显示部分。
本实施方案可通过自由组合实施方案1至7来实现。本实施方案描述一种有源矩阵衬底，其上的TFT结构不同于根据实施方案7制造的衬底上的TFT。然后，将描述根据本发明制造的发光器件。这里，其中在衬底上形成的发光元件被密封在衬底和覆盖部件之间的显示面板，和在显示面板上安装IC所形成的显示模块统称作发光器件。特别提及，发光元件发光层，阳极层和阴极层。所述发光层包含被施加电场时电致发光的有机化合物。有两种电致发光来自有机化合物一种是荧光，另一种是磷光。荧光是电子从单重激发态回到基态产生的发光，磷光是电子从三重激发态回到基态产生的发光。这里，电致发光指上述发光中一种或两种。
图11所说明的有源矩阵衬底上形成包括n沟道TFT601和p沟道TFT602的驱动器电路605和包括开关TFT603和电流控制TFT604的像素部分606。
这些TFT的制造是通过首先在衬底610上形成包含611a和611b的基底膜611，然后在基底膜611上的半导体层中提供沟道形成区、源区、漏区、LDD区和类似的区域。如实施方案1到7中所述，根据本发明形成半导体层。
在栅绝缘膜612上形成的栅极628至633分别形成包括第一传导层628a至633a和第二传导层628b至633b的叠层结构。它们的特征在于其末端是锥形的。这种锥形通过至少蚀刻三次来形成。通过利用通过每次蚀刻过程形成的栅极的形状，将杂质引入半导体层中。
特别是，执行第一次蚀刻以形成相应的末端是锥形的第一栅电极。然后，用第一栅极作为掩膜以自对准的方式进行第一次掺杂过程，从而形成高浓度杂质区。其次，第二传导层被选择性蚀刻以形成第二栅电极。用第二个栅电极中第一传导层的锥形部分进行第二次掺杂过程，从而形成低浓度杂质区。然后，对第一传导层的锥形部分进行部分蚀刻以形成第三个栅电极。这点上，还同时对绝缘膜蚀刻以形成绝缘膜612(612a-612f)。之后，n沟道TFT和像素部分被掩蔽以进行第三次掺杂过程。通过第三次掺杂过程，形成掺有杂质元素的杂质区，该杂质元素给予变成p沟道的TFT有源层的半导体层的传导类型与上面提到的传导类型相反。
用第一传导层中的第二栅电极的锥形部分形成的LDD区被用于改善n沟道TFT的可靠性。利用这种安排，防止了来自热载流子效应的开态电流(on-state current)的变坏。在LDD区，用离子掺杂的方法，杂质元素的离子在电场中加速。然后，通过栅极末端和栅极末端附近的栅绝缘膜将杂质元素引入半导体薄膜中。
用这种方法，在n沟道TFT601的沟道形成区671的外面形成LDD区634和源或漏区639。形成LDD区634的一部分，以参考编号634b表示，使得栅极628叠置在部分634b之上。634a区不和栅极628重叠。P沟道TFT602具有相同的配置，并包括沟道形成区657、LDD区656和657，以及源或漏区655。本实施方案中，TFT采用单栅极结构。但是，还可以采用双栅结构或三栅结构。
n沟道TFT形成的开关TFT603采用多栅结构以减少关态电流(off-state current)。LDD区637(637a和637b)和源或漏区642提供在沟道形成区674之外。P沟道TFT形成的电流控制TFT604中，LDD区656和657和源或漏区655提供在沟道形成区672之外。本实施方案中，电流控制TFT604采用单栅结构。但是，电流控制TFT604还可以采用双栅结构或三栅结构。
夹层绝缘膜包括厚度为50～500nm的第一夹层绝缘膜635和第二夹层绝缘膜636。第一夹层绝缘膜635由比如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅这样的无机材料构成，第二夹层绝缘膜的构成包括比如聚酰亚胺(polyimide)、丙烯酸(acrylic)、聚酰亚胺酰胺(polyimiamide)和BCB(苯并环丁烯(benzocyclobutene))这样的有机绝缘材料。用这种方法形成有机绝缘材料的第二夹层绝缘膜使得膜表面令人满意的平整。进一步，通常，有机树脂材料的介电常数是低的，于是能减小半导体器件的寄生电容。但是，有机树脂材料具有吸湿性，因而不适合用做保护膜。因此，优选的，第二夹层绝缘膜636与第一夹层绝缘膜635结合起来使用。
之后，形成具有预先确定了图案的抗蚀掩膜，然后形成延伸至各半导体层上形成的源区或漏区的接触孔。用干刻的方法形成接触孔。本例中，用CF4、O2和He的混合物作为蚀刻气体对有机树脂材料形成的第二夹层绝缘膜636进行第一次蚀刻。然后，用CF4和O2作为蚀刻气体蚀刻第一夹层绝缘膜635。
然后，用溅射或真空气相淀积法形成传导金属膜以形成抗蚀掩膜图案。之后，通过蚀刻形成线路701至707。这样，就能形成有源矩阵衬底。
图12说明的发光器件用图11中的有源矩阵衬底制造。
线路706是源线路，对应于向电流控制TFT提供电流的线。参考编号707所指的电极通过将其重叠在像素电极710上与电流控制TFT的像素电极710电连接。
顺便提及，像素电极710是透明导电薄膜形成的像素电极(发光元件的阳极)。氧化铟与氧化锡的化合物、氧化铟与氧化锌的化合物、氧化锌、氧化锡或氧化铟都能用做透明导电薄膜。另外，还可以使用掺杂镓的透明导电薄膜。形成上述线路之前在平整的夹层绝缘膜711上形成像素电极710。本实施方案中，极其重要的是要使用树脂形成的平整的膜711以消除TFT引起的水平差异(level difference)。因为后来要形成的发光层非常薄，有时水平差异有时引起错误的发光。因此，像素电极形成之前值得进行该平整化过程，使得形成的发光层尽可能的平整。
形成线路701至707后，形成岸(bank)712，如图12所示。岸712可以通过在厚度为100～400nm且含硅的有机树脂薄膜或绝缘膜上进行图案形成得到。
由于岸712是绝缘膜，所以应当小心，以避免在形成岸时元件的静电损坏。本实施方案中，形成岸712的绝缘膜中掺杂了碳颗粒或金属颗粒以减小电阻率，从而抑制静电的产生。此时，应调节碳颗粒或金属颗粒的掺杂量，使得电阻率变成1×106～1×1012Ωm，优选的为1×108～1×1010Ωm。
在像素电极710上形成发光层713。尽管图12中说明了单个像素的层，可是本实施方案中每个对应于R(红)、G(绿)和B(蓝)色的发光层是分别形成的。本实施方案中，低分子有机发光材料层用气相淀积形成。特别的，发光层713是用厚度为70nm作为发光层的三-8羟基喹啉铝(tris-8-quinolinolate aluminum)(Alq3)复合膜叠加在厚度为20nm作为空穴注入层的铜酞菁(copper phthalocyanine)(CuPc)膜上形成的。加入诸如喹吖啶酮(quinacridone)、二萘嵌苯(perylene)或DCM1的荧光颜料能够控制发光颜色。
上述材料是能作为发光层的有机发光材料的几个实例，本发明不限于这些材料。发光层、电荷输运层或电荷注入层可以自由组合形成发光层，以得到发光必需的光发射和载流子迁移。本实施方案中，描述了用低分子有机材料作为发光层的情况。但是，也可以用高分子(聚合物)有机发光材料。进一步，象碳化硅这样的无机材料也用做电荷输运层或电荷注入层。可以用已熟知的材料作为这些有机发光材料和无机材料。
其次，包括导电薄膜的阴极714提供在发光层713上。本实施方案中，用铝和锂的合金膜作为导电薄膜。当然，也可以用众所周知的Mg-Ag膜，即镁和银的合金膜。可以用属于周期表中1族或2族的元素构成的导电薄膜或掺杂有这些元素的导电薄膜做阴极。
一旦形成阴极714就完成了发光元件715。这里，发光元件715称作二极管，其包括像素电极(阳极)710，发光层713和阴极714。
用钝化膜716来完整的覆盖发光元件715是有效的。包括碳膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜的绝缘膜可作为钝化膜716。使用这些膜的一个单层或这些膜组合成的叠层。
本情况中，优选的，用具有优良覆盖度的薄膜作为钝化膜。碳膜，尤其是DLC(类金刚石碳膜)做此用途特别有效。DLC膜的形成温度为室温～100℃或更低。即使在发光层713之上低热阻区域中DLC膜也可以很容易地形成。进一步，DLC膜对氧具有很高阻挡作用，从而抑制发光层713的氧化。因此，能防止发光层713在随后的密封工艺被氧化。
进一步，密封剂717提供在钝化膜716上，且覆盖部件粘到密封剂717上。紫外固化树脂可用于密封剂717，并且其中配有吸湿或防氧化的物质是有效的。本实施方案中，采用覆盖部件718，该覆盖部件718是通过将碳膜、优选的是类金刚石碳膜形成在玻璃衬底、石英衬底或包括塑料薄膜的塑料衬底的上下两个面上而制成的。
这样就完成了具有图12所示结构的发光器件。顺便提及，形成岸712后，使用多室成膜设备或串联(in-line)成膜设备以连续的进行直至形成钝化膜716的处理步骤是有效的，而无须暴露在大气中。进一步，还可连续地实施处理步骤直至固定覆盖部件718而无须暴露于大气。
这样，就在衬底610上形成了n沟道TFT601和602、n沟道开关TFT603和n沟道电流控制TFT604。在直至目前的制造过程中需要掩膜的次数少于典型有源矩阵发光器件中需要的次数。
更特别的是，TFT制造工艺基本上简化了，因而能实现生产效率的增加和制造成本的降低。
进一步，参考图11和12所述，提供杂质区使得栅极叠加在通过绝缘膜的区域上。利用这样安排，能形成可抵抗由热载流子效应引起的变坏的n沟道TFT。因此，能实现发光器件的高度可靠性。
本实施方案中，只示出了像素部分和驱动器电路。但是，根据本实施方案的制造工艺，除此之外，在同一个绝缘体上能形成信号除法电路(signal dividing circuit)、D/A转换器、运算放大器、如γ校正电路这样的逻辑电路。进一步，还能形成存储器和微处理器。
根据本实施方案，为保护发光元件而进行的密封(或封装)处理之后的发光器件将参考图13A和13B给予说明。如有必要，相同的部件用与图12中相同的参考编号表示。
图13A是俯视图，给出发光元件已密封好的状态，图13B是图13A穿过直线C-C’的截面视图。以点划线表示的参考编号801表示源驱动器电路，参考编号806表示象素部分，参考编号807表示栅驱动器电路。参考编号901表示覆盖部件，参考编号902表示第一密封部件，参考编号903表示第二密封部件。密封剂907在第一密封部件902所包围的区域内部。
参考编号904表示用来发送将提供给源驱动器电路801和栅驱动器电路807的信号的线路。线路904从外部输入端FPC(柔性印刷电路)905接收视频信号和时钟信号。顺便提及，尽管附图中只示出FPC，还可以将印刷线路板(PWB)连在FPC上。这里的发光器件不仅仅指发光器件的主体，还指FPC和PWB所附连的器件。
其次，参照图13B描述发光器件的剖面结构。衬底700上形成像素部分806和栅驱动器电路807。像素部分806包括电流控制TFT604和多个像素，该多个像素包含电连接于电流控制TFT604的漏极的像素电极710。通过利用结合n沟道TFT601和p沟道TFT602的CMOS电路形成栅驱动器电路807(参看图12)。
像素电极710的功能是作为发光元件的阳极。岸712在像素电极710的两侧上形成。发光元件的发光层713和阴极714在图像电极710上形成。
阴极714还有功能是作为所有像素的公共线路，并通过连接线路904与FPC905电连接。包含在像素部分806中的所有元件和栅驱动器电路807都被阴极714和钝化膜716所覆盖。
覆盖部件901与第一密封部件902相连。还可以有树脂膜形成的间隔物以保证覆盖部件901与发光元件之间的空隙。然后，第一密封元件902内部的区域里填充密封剂907。优选的，用环氧树脂用于第一密封部件902和密封剂907。进一步，优选的，第一密封部件用的材料要尽可能透水和透氧。更进一步，密封剂907中应该含具有吸湿性或防氧化效应的物质。
用来覆盖发光元件的密封剂还有用于结合覆盖部件901的粘合剂的作用。本实施方案中，可采用FRP(fiberglass-reinforced plastics，纤维玻璃增强塑料)、PVF(polyvinyl fluoride，聚氟乙烯)、聚脂薄膜(Mylar，迈拉)、聚酯(polyester)或丙烯酸(acrylic)作为覆盖部件901的材料。
用密封剂907粘结覆盖部件901后，用第二密封部件903覆盖密封剂907侧面(暴露的表面)。作为用于密封部件903的材料，可以采用与密封部件902一样的材料。
按上述配置将发光元件封装在密封剂907中能使发光元件完全与外界隔离。从而防止水、氧等物质从外面进入，这些物质会通过引起发光层中氧化而加速发光层的退化。所以，能得到具有高度可靠性的发光器件。
本实施方案能与实施方案1到7自由组合。本实施方案中，具有不同于实施方案10中像素结构的发光器件将参照图14进行描述。
参照图14，采用与图11中n沟道TFT601同样结构的TFT作为电流控制TFT4501。电流控制TFT4501的栅极当然与开关TFT4402的漏极线路电连接。电流控制TFT4501的漏极线路与像素电极4504电耦合。注意，参考编号4409表示夹层绝缘膜。
本实施方案中，导电薄膜形成的像素电极4504的功能是作为发光元件的阴极。特别是，采用铝和锂的合金膜作为像素电极4504。这里，可利用属于周期表中1族和2族的元素制成的导电薄膜或掺杂了这些元素的导电薄膜。
在像素电极4504上面形成发光层4505。尽管图14中只示出了一个像素，本实施方案中，对应G(绿光)的发光层用气相淀积法或涂层(优选的用旋涂)法形成。特别是，发光层4505包括以厚度为20nm作为电子注入层的氟化锂膜和叠加在其上厚度为70nm的作为发光层的PPV(polyparaphenylenevinylene，聚对苯撑乙烯撑)的层状叠层。
其次，发光层4505上具有透明导电薄膜形成的阳极4506。本实施方案中，氧化锡和氧化铟的化合物或氧化锌和氧化铟的化合物形成的导电薄膜作为透明导电薄膜。
当形成了阳极4506，就完成了发光元件4507。这里的发光元件4507称作二极管，包括像素电极(阴极)4504，发光层4505和阳极4506。
使用钝化膜4508使得钝化膜完全覆盖发光元件4507是有效的。用包括碳膜、氮化硅膜或氮氧化硅的绝缘膜形成钝化膜4508。使用了这些膜中的一个的单层或这些膜的叠层。
进一步，钝化膜4508上有密封剂4509，且覆盖部件4510粘结在密封剂4509上。紫外固化树脂可用于密封剂4509，在其中加入有吸湿或防氧化的物质是有效的。本实施方案中，采用覆盖部件4510，其通过在玻璃衬底、石英衬底或包括塑料薄膜的塑料衬底的两个面上形成碳膜，优选的是类金刚石碳膜而构成。
本实施方案能与实施方案1到7自由组合。本实施方案中，将描述一种有源矩阵衬底，其具有的TFT结构不同于根据实施方案7和10制造的形成于衬底上的TFT结构。然后，将描述根据本发明制造的液晶显示装置。
在图15A所示的有源矩阵衬底上形成包括n沟道TFT503和p沟道TFT502的驱动器电路506以及包括像素TFT504和存储电容器505的像素部分。
这些TFT的制造过程是首先在衬底510上形成栅线路512至517，栅线路上形成绝缘膜511(511a和511b)，然后在绝缘膜上提供半导体层的沟道形成区、源区、漏区和LDD区或类似的区。根据本发明形成半导体层，如实施方案1到7所述。
形成的栅线路512至517的厚度为200～400nm，优选的厚度为250nm，且栅线路末端是锥形以提高将形成于其上的薄膜的台阶覆盖度(step coverage)。锥形部分的角度是5～30度，优选的是15～25度。用干刻法形成锥形部分。锥形部分的角度由蚀刻气体和加在衬底上的偏压来控制。
杂质区用第一至第三掺杂过程形成。首先，进行第一掺杂过程以形成n沟道TFT的LDD(轻掺杂漏)区。可以通过离子掺杂或离子注入进行掺杂。磷作为杂质元素(施主)掺杂以给出n型传导性，用掩膜的方法形成第一杂质区530和533。然后，形成用于覆盖n沟道TFT的LDD区的另一掩膜，进行第二掺杂过程以形成n沟道TFT的源和漏区。
然后，进行第三掺杂过程以形成p沟道TFT的源和漏区。掺杂可以通过离子掺杂或离子注入来加入杂质元素(受主)进行以给出p型传导性。因为在其上形成n沟道TFT的半导体层的部分被掩蔽，所以给出p型传导性的杂质元素不会引入到那些部分。本实施方案中，没有形成p沟道TFT的LDD区。但是，当然可以形成LDD区。
这样，LDD区530和源或漏区531形成在n沟道TFT503中的沟道形成区529的外面。p沟道TFT502具有相似的结构，并包括沟道形成区527和源或漏区528。本实施方案中，TFT采用单栅结构。然而，也可以采用双栅结构或三栅结构。
在像素部分507，n沟道TFT形成的像素TFT504采用多栅结构以减小关态电流。LDD区533和源或漏区534提供在沟道形成区532外面。进一步，535和536区中加入n型杂质元素。此外，存储电容器505中的半导体区523中引入杂质元素(本实施方案中是n型杂质)。
夹层绝缘膜包括第一夹层绝缘膜540和第二夹层绝缘膜541。第一夹层绝缘膜540由诸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅这样的无机材料形成，厚度为50～500nm。第二夹层绝缘膜541由比如聚酰亚胺(polyimide)、丙烯酸(acrylic)、聚酰亚胺酰胺(polyimiamide)和BCB(benzocyclobutene，苯并环丁烯)这样的有机绝缘材料形成。用这种方法形成有机绝缘材料第二夹层绝缘膜使得膜表面令人满意的平整。进一步，通常，有机树脂材料的介电常数低，于是能减小半导体器件的寄生电容。但是，有机树脂材料具有吸湿性，于是不适合用做保护膜。因此，优选的，与第一夹层绝缘膜540结合来形成第二夹层绝缘膜541。
之后，形成具有预先确定了图案的抗蚀掩膜，然后形成延伸至形成于各自半导体层上的源区或漏区的接触孔。用干刻的方法形成接触孔。本情形中，用CF4、O2和He的混合物作为蚀刻气体对有机树脂材料形成的第二夹层绝缘膜541进行第一次蚀刻。然后，用CF4和O2作为蚀刻气体蚀刻第一夹层绝缘膜540。
然后，用溅射或真空气相淀积法形成传导金属膜以形成抗蚀掩膜图案。之后，通过蚀刻形成线路543至549。这样，就能形成有源矩阵衬底。
将描述用图15A中的有源矩阵衬底制造有源液晶显示装置的过程。图15B中示出的状态中，有源矩阵衬底和对面衬底554通过密封部件558粘结在一起。首先，在图15A中的有源矩阵衬底上形成柱状间隔物551和552。提供用于像素部分的间隔物551，使其叠放在像素电极的接触部分之上。虽然根据器件中所用液晶材料而有所变化，但间隔物的高度安排成3～10μm。在接触部分，形成对应于接触孔的凹部。因此，通过在于下面的这些凹部一致的位置上形成间隔物，就能防止液晶取向的杂乱。之后，形成定向膜(对准膜)533以进行研磨处理。透明导电薄膜555和定向膜556形成在相对的电极554上。之后，对面衬底和有源矩阵衬底接结在一起以注入液晶材料557。
如上所述制造的有源液晶显示器能用于各种电子设备的显示。
本实施方案能与实施方案1至7自由组合。本实施方案中，将说明用实施方案12中给出的有源矩阵衬底制造的发光器件。
参照图16，采用与图15A和15B中的n沟道TFT503同样结构的TFT作为电流控制TFT4501。电流控制TFT4501的栅极当然与开关TFT4402的漏线路电连接。电流控制TFT4501的漏线路与像素电极4504电连接。
本实施方案中，导电薄膜形成的像素电极4504的功能是作为发光元件的阴极。特别是，采用铝和锂的合金膜用于像素电极4504。这里，可利用由属于周期表中1族和2族的元素制成的导电薄膜或掺杂了这些元素的导电薄膜。
像素电极4504上面形成发光层4505。尽管图16中只示出了一个像素，本实施方案中，发射对应G(绿)色光的发光层用气相淀积法或涂层(优选的用旋涂)法形成。特别是，发光层4505包括以厚度为20nm作为电子注入层的氟化锂(LiF)膜和叠加在其上厚度为70nm的作为发光层的PPV(polyparaphenylenevinylene，聚对苯撑乙烯撑)形成的层状叠层。
其次，发光层4505上提供由透明导电薄膜形成的阳极4506。本实施方案中，氧化锡和氧化铟的化合物或氧化锌和氧化铟的化合物形成的导电薄膜被用作为透明的导电薄膜。
当形成了阳极4506，就完成了发光元件4507。这里的发光元件4507称作二极管，包括像素电极(阴极)4504，发光层4505和阳极4506。
提供钝化膜4508使得该膜完全覆盖发光元件4507是有效的。用包括碳膜、氮化硅膜或氮氧化硅的绝缘膜形成钝化膜4508。使用这些膜之一的单层或这些膜的叠层。
进一步，钝化膜4508上提供有密封剂4509，且覆盖部件4510粘结在密封剂4509上。紫外固化树脂可用于密封剂4509，在其中加入有吸湿或防氧化效果的物质是有效的。本实施方案中，采用覆盖部件4510，该覆盖部件4510是通过将碳膜、优选的是类金刚石碳膜形成在玻璃衬底、石英衬底或包括塑料薄膜的塑料衬底的两个面上而制成的。
注意，本实施方案能与实施方案1到7和实施方案12自由组合。采用本发明形成的CMOS电路和像素部分可以用在各种电光器件中(有源矩阵型液晶显示装置、有源矩阵型EC显示装置或有源矩阵型发光装置)。特别是，本发明能在任何类型的电子设备中，其中这类电光器件结合在显示部分中。
这类电子设备有视频相机、数字相机、投影仪、头戴式显示器(护目镜式显示)、汽车导航系统、汽车立体声系统、个人计算机或移动信息终端(例如便携计算机、移动电话或电子图书)。图17A-17F、18A-18D和19A-19C示出这些实例之一。
图17A给出的个人计算机中包括机体3001、图像输入部分3002、显示部分3003、键盘3004和类似的部分。本发明可用于显示部分3003。
图17B给出的视频相机，包括机体3101、显示部分3102、声音输入部分3103、操作开关3104、电池3105、图像接收部分3106和类似的部分。本发明可用于显示部分3102。
图17C给出的便携计算机，包括机体3201、相机部分3202、图像接收部分3203、操作开关3204、显示部分3205和类似的部分。本发明可用于显示部分3205。
图17D给出的护目镜式显示器中包括机体3301、显示部分3302、支架部分3303和类似的部分。本发明可用于显示部分3302。
图17E给出了使用上面记录节目的记录介质(以下称作记录介质)的播放器，播放器包括机体3401、显示部分3402、扬声器部分3403、记录介质3404、操作开关3405和类似的部分。该播放器用DVD(数字通用盘)、CD和类似的作为记录介质，用户能享受音乐、电影、游戏和英特网。本发明可用于显示部分3402。
图17F给出的数字相机，包括机体3501、显示部分3502、目镜3503、操作开关3504、图像接收部分(没有示出)和类似的部分。本发明可用于显示部分3502。
图18A给出前投式投影仪，包括投影设备3601、屏幕3602和类似的部分。本发明可用于液晶显示装置3808，其构成投影设备3601的一部分以及其它驱动器电路。
图18B给出背投式投影仪，包括机体3701、投影设备3702、反射镜3703、屏幕3704和类似的部分。本发明可用于液晶显示装置3808，其构成投影设备3702的一部分以及其它驱动器电路。
图18C给出分别示于图18A和18B的投影设备3601和3702中每一个的结构的一个实例。投影设备3601和3702的每个由光源光学系统3801，反射镜3802及3804至3806，分色镜3803、棱镜3807、液晶显示装置3808、相差片3809和投影光学系统3810。投影光学系统3810由包括投影镜头的光学系统构成。实施方案14是三片型的实例，但是不限于该实例，还可以用单片型。此外，本发明的实施可以适当的按图18C中箭头指示的路径来布置光学系统，比如光学镜头、具有偏振功能的膜、用来调节相差的膜或IR膜。
图18D的视图给出图18C所示光源光学系统3801的结构的一个实例。实施方案14中，光源光学系统3801由反射器3811、光源3812、镜头阵列3813和3814、偏振转换元件3815和聚光器镜头3816构成。顺便提及，图18D所示的光源光学系统是一个实例，本发明不特别局限于所示构造。例如，本发明的实施可以适当的布置光学系统，比如光学镜头、具有偏振功能的膜、用来调节相差的膜或IR膜。
图18A至18D所示的投影仪使用透明型的电光器件，但没有给出这样的实例，其中本发明用于反射式电光器件和发光器件。
图19A给出移动电话，包括机体3901、声音输出部分3902、声音输入部分3903、显示部分3904、操作开关3905、天线3906和类似的部分。本发明用于显示部分3904。
图19B给出便携图书(电子图书)，包括机体4001、显示部分4002和4003、存储介质4004、操作开关4005、天线4006和类似的部分。本发明用于显示部分4002和4003。
图19C给出显示装置，包括机体4101、支撑基座4102、显示部分4103和类似的部分。本发明用于显示部分4103。本发明在大屏幕显示方面具有特别的优越性，在对角尺寸为10英寸或更大(特别是30英寸或更大)的显示器具有优越性。
前面的说明中显而易见，本发明的应用范围非常广阔，本发明能用于任何种类的电子设备的。可以用实施方案1至13的任一组合得到的构造来实现根据本发明电子设备。
根据本发明，能形成具有高迁移率的TFT。此外，能改善半导体器件的工作特性和可靠性，具有代表性的是高清晰度有源矩阵液晶显示装置和发光器件。
权利要求
1.一种发光器件，包括位于衬底上的像素电极，形成在所述像素电极上的发光层，以及具有比发光层上的发光层尺寸更小的阴极。
2.一种发光器件，包括位于衬底上的像素电极，形成在所述像素电极上的发光层，和位于所述发光层上的阴极，其中所述阴极的边缘位于所述发光层上。
3.一种发光器件，包括位于衬底上的像素电极，位于所述像素电极上具有开口部分的岸，形成在所述像素电极和岸上的发光层，以及位于发光层上开口部分中的阴极。
4.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述像素电极电连接到薄膜晶体管的结晶半导体薄膜。
5.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述发光器件还包括钝化膜以便覆盖所述阴极。
6.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述发光器件还包括位于所述阴极上的密封剂以及结合到所述密封剂的覆盖部件。
7.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述像素电极是由透明导电薄膜形成。
8.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述像素电极是由氧化铟与氧化锡的化合物、氧化铟与氧化锌的化合物、氧化锌、氧化锡或氧化铟形成。
9.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述像素电极是由掺杂镓的导电薄膜形成。
10.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述岸是由有机树脂薄膜形成。
11.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述岸具有100至400nm的厚度。
12.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述发光层对应于红色、绿色或者蓝色。
13.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述发光层是有机发光材料层。
14.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述发光层包括三-8羟基喹啉铝复合物。
15.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述发光层包括铜酞菁。
16.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述发光层包括荧光颜料。
17.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述阴极包括铝和锂。
18.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述阴极包括镁和银。
19.根据权利要求1，2或3所述的发光器件，其中所述阴极包括属于元素周期表第1族或者第2族的元素。
全文摘要
当激光束照射到半导体薄膜上时，在衬底与半导体薄膜之间产生急剧升降的温度梯度。因此，半导体薄膜收缩，从而在薄膜中生成翘曲。所以，得到的结晶半导体薄膜的质量有时会恶化。根据本发明，其特征在于，激光束在半导体薄膜上进行晶化后，实行热处理从而减少薄膜中的翘曲。由于热处理使衬底收缩，减少了半导体薄膜中的翘曲，于是半导体薄膜的物理性质得到改善。
文档编号H01L27/28GK1828970SQ20061000661
公开日2006年9月6日 申请日期2002年2月28日 优先权日2001年2月28日
发明者山崎舜平, 三津木亨, 高野圭惠 申请人:株式会社半导体能源研究所