半导体装置的制造方法

专利名称：半导体装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及在玻璃基板上隔着绝缘膜而设有半导体元件的半导体装置的制造方法。

背景技术：
作为用于传统的绝缘栅型场效应晶体管等的薄膜器件中的多晶半导体的制造方法，有采用激光退火法的方法(例如，参照专利文献1)。具体而言，在玻璃基板上形成作为基底保护膜的氧化硅膜，在该氧化硅膜上形成非晶硅膜之后，进行加热，以降低含于非晶硅膜的氢的浓度，对该非晶硅膜照射KrF受激准分子激光束，以使该非晶硅膜晶化而形成多晶硅膜。
[专利文献1]特开平5-182923号公报 然而，在使用如上所示的激光退火法的情况下，存在如下问题在激光束的能量密度高时，在玻璃基板、基底保护膜或结晶硅膜中产生裂缝。因此，导致设有薄膜器件的半导体装置的成品率降低。


发明内容
本发明的目的在于提供一种可以抑制在玻璃基板、基底保护膜或结晶硅膜中产生裂缝的结晶硅膜的制造方法以及半导体装置的制造方法。
本发明是结晶硅膜和使用该结晶硅膜的半导体装置的制造方法，所述结晶硅膜通过在对半导体膜照射激光束而使半导体膜完全熔融，同时使晶体在玻璃基板或半导体膜表面的水平方向上生长而形成，其中，在热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、优选为大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上形成含有半导体膜的层，并加热该层。接着，对经加热的层照射的脉冲紫外激光束，使半导体膜晶化而形成结晶半导体膜，所述脉冲紫外激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽(FWHM)。在玻璃基板上形成的含有半导体膜的层的成膜后应力可以适当地具有拉伸应力或压缩应力，但在上述加热后，含有半导体膜的层的总应力(在膜厚方向积分而得到的应力)为-500N/m以上+50N/m以下，优选为-150N/m以上0N/m以下。
当对在热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下，优选为大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上形成的层照射如下脉冲紫外激光束时，被照射到该层的激光束的能量从半导体层传导到玻璃基板表面，位于激光束的照射部及其附近的玻璃基板表面也受到加热，所述脉冲紫外激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽。在激光束照射部的正下方，激光束能量的传导率高，使玻璃基板表面软化。并且，在激光束照射部附近，因被加热而体积膨胀，从而产生压缩应力。另一方面，在压缩应力产生区域的外侧因该压缩应力的反作用而产生拉伸应力。
当脉冲振荡的激光束扫描并且激光束的照射位置移动时，已软化的玻璃基板表面渐渐冷却，使得体积收缩而产生拉伸应力。另一方面，在激光束照射部附近，被加热的玻璃基板表面冷却到室温，但有压缩应力残留。上述拉伸应力和压缩应力之差，导致在玻璃基板中有变形残留。当所述变形成为大于玻璃基板的断裂应力时，在玻璃基板中产生裂缝，并且在形成于玻璃基板表面上的层中也产生裂缝。
然而，通过在玻璃基板上形成含有加热后的总应力成为-500N/m以上且+50N/m以下、优选为-150N/m以上且0N/m以下的半导体膜的层，可以缓和在玻璃基板表面产生的变形。结果，可以减少玻璃基板或形成于其上的层的裂缝。
这里，假设构成含有半导体膜的层的各层的膜应力线性地影响总应力，并且设各层的应力为σ、各层的膜厚度为d，总应力通过下式近似算出。因此，在构成含有半导体膜的层的各层中，即使有产生拉伸应力的层，只要在其他层中产生压缩应力，加热后的含有半导体膜的层的总应力就可以满足-500N/m以上且+50N/m以下、优选为-150N/m以上且0N/m以下的范围。
[公式1] 在热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、优选为大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上，形成加热后的总应力为-500N/m以上且+50N/m以下、优选为-150N/m以上且0N/m以下的层，从而，可在对形成于玻璃基板上的所述层上照射如下脉冲振荡的紫外激光束时抑制在玻璃基板或形成于玻璃基板上的所述层中产生裂缝，所述脉冲振荡的紫外激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽。就是说，当对所述层上照射激光束时，激光束的能量向玻璃基板传导，在热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、优选为大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板的一部分中因激光束的照射产生的加热及冷却的结果而产生热变形，并且因该热变形在玻璃基板表面的一部分中产生拉伸应力。然而，因为在玻璃基板上已形成具有压缩应力的层，可缓和玻璃基板表面的拉伸应力。从而，可以一边抑制在玻璃基板及形成于玻璃基板上的层中产生裂缝，一边形成结晶硅膜。并且并且，可以用所述结晶硅膜来制造半导体装置。结果，可以减少半导体装置的次品，提高成品率。



图1是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图2说明当对半导体膜照射激光束时的玻璃基板的俯视图、玻璃基板的温度分布以及玻璃基板表面的应力； 图3表示适用于本发明的激光照射装置的概要； 图4是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图5是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图6是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图7是说明适用于本发明的发光元件的结构的截面图； 图8说明适用于本发明的发光元件的等效电路； 图9是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图10是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图11是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图12A至12D是说明本发明的半导体装置的制造方法的截面图； 图13说明本发明的半导体装置的结构； 图14说明本发明的半导体装置的用途； 图15说明采用本发明的半导体装置的电子设备； 图16说明采用本发明的半导体装置的电子设备的结构； 图17是说明采用本发明的半导体装置的电子设备的展开图； 图18是说明本发明的半导体装置的俯视图； 图19是说明当对半导体膜照射激光束时的晶化情形的俯视图； 图20是说明当对半导体膜照射激光束时的晶化情形的俯视图； 图21是关于应力的计算方法及应力的说明图； 图22说明本发明的晶化方法及传统晶化方法。

具体实施例方式 下面，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，本领域普通技术人员不难理解其方式和细节在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可作各种各样的变更。因此，本发明不应该被解释为仅限于以下的实施方式所记载的内容。
(实施方式1) 如图1A所示，在具有绝缘表面的玻璃基板100的一侧表面上形成用作基底保护膜的绝缘膜101、102，并且在绝缘膜102上形成非晶半导体膜103。接着，加热非晶半导体膜，以去除非晶半导体膜中的氢。此时，玻璃基板及用作基底保护膜的绝缘膜也被加热。形成绝缘膜101、102及非晶半导体膜103，使所述加热后的用作基底保护膜的绝缘膜101、102及非晶半导体膜103的总应力为-500N/m以上且+50N/m以下，优选为-150N/m以上且0N/m以下。
作为具有绝缘表面的玻璃基板100，使用热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、优选为大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板。作为所述热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、优选为大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板的典型例，有AN100(旭硝子株式会社制造)、EAGLE2000(康宁(Corning)公司制造)等。并且，作为具有绝缘表面的玻璃基板100，可以使用厚度为0.5mm以上且1.2mm以下的玻璃基板。这里，例如使用厚度为0.7mm的AN100玻璃基板。
作为在玻璃基板的一侧表面上形成绝缘膜101、102以及非晶半导体膜103后的加热处理，在能够去除含于非晶半导体膜中的氢的温度下加热即可。并且，在所述加热处理中，有时含于用作基底保护膜的绝缘膜101、102中的氢也被去除。通过去除含于非晶半导体膜中的氢，可以避免在之后对非晶半导体膜照射激光束时氢从非晶半导体膜放出，可以提高受激光束照射的膜的耐受性。作为这种加热条件，可以使用退火炉在500℃以上且550℃以下的温度下加热一小时以上且十小时以下，优选加热一小时以上且五小时以下。并且，可以使用快热退火法(RTA法)在550℃以上且750℃以下、优选在600℃以上且650℃以下的温度下加热一秒至十分钟，优选加热三分钟至八分钟。
并且，除了上述加热处理之外，还可以进行使非晶半导体膜晶化的加热处理。在此情况下，也可以对非晶半导体膜添加促进晶化的金属元素等，然后进行加热处理。典型地，可以对非晶半导体膜以微量添加金属元素如镍、钯、锗、铁、锡、铅、钴、铂、铜、金等，然后进行加热处理，以形成结晶半导体膜。
这里，在650℃的温度下加热六分钟，以去除含于非晶半导体膜中的氢以及含于用作基底保护膜的绝缘膜101、102中的氢。
作为用作基底保护膜的绝缘膜101、102，可以使用化合物膜如氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜、氧化铝膜等、以及含氢的上述化合物膜等。
再有，这里的氧氮化硅膜是指含有1.8倍至2.3倍的硅且最好含有1.92倍至2.16倍的氧的膜。并且也可为含有0.001倍至0.05倍的硅且最好含有0.001倍至0.01倍的氮的膜。并且，也可为含有0.01倍至0.3倍的硅且最好含有0.04倍至0.24倍的氢的膜。有时也将这种膜表示为SiON。另外，氮氧化硅膜是指含有0.1倍至0.3倍的硅且最好含有0.13倍至0.42倍的氧以及含有1倍至2倍、优选为1.1倍至1.6倍的氮的膜。并且，也可含有0.3倍至1.2倍的硅、优选为0.51倍至0.91倍的氢。有时也将这种膜表示为SiNO。
作为非晶半导体膜103，可以使用硅、锗、硅锗膜(Si1-xGex(0＜x＜0.1))等。
用作基底保护膜的绝缘膜101、102以及非晶半导体膜103可适合采用等离子体CVD法、溅射法、蒸镀法等来形成。再有，成膜时即加热前的用作基底保护膜的绝缘膜101、102及非晶半导体膜103的应力，既可为拉伸应力又可为压缩应力。
形成在玻璃基板上的含有半导体膜的层的加热后总应力为-500N/m以上且+50N/m以下，优选为-150N/m以上且0N/m以下。
这里，作为形成在玻璃基板上的层，形成绝缘膜101、102及非晶半导体膜103，具体而言，形成厚度为10nm以上且100nm以下、优选为40nm以上且60nm以下的氮氧化硅膜作为绝缘膜101，形成厚度为30nm以上且120nm以下、优选为80nm以上且120nm以下的氧氮化硅膜作为绝缘膜102，并形成厚度为30nm以上且200nm以下、优选为20nm以上且80nm以下的非晶硅膜作为非晶半导体膜103。
并且，作为用作基底保护膜的绝缘膜，也可以采用单层结构而不局限于层叠两个绝缘膜的结构。就是说，也可以形成厚度为30nm至120nm的氧氮化硅膜作为基底保护膜，在其上形成厚度为30nm至200nm的非晶半导体膜，以作为含有半导体膜的层。并且，也可以使用厚度为30nm至120nm的氮化铝膜、氧氮化铝膜或氧化铝膜来代替氧氮化硅膜。在此情况下，绝缘膜及非晶半导体膜的加热后总应力也为-500N/m以上且+50N/m以下，优选为-150N/m以上且0N/m以下。就是说，加热后的绝缘膜的膜厚度与膜应力的积为从加热后的总应力中减去非晶半导体膜的膜厚度与加热后的非晶半导体膜的膜应力的积而得出的值。
并且，作为用作基底保护膜的绝缘膜，也可以采用三层以上的结构。就是说，形成厚度为30nm至120nm的氮化铝膜、厚度为30nm至100nm的氮氧化硅膜以及厚度为30nm至120nm的氧氮化硅膜作为基底保护膜，在其上形成厚度为30nm至200nm的非晶半导体膜103，以作为含有半导体膜的层。再有，此时的基底保护膜的层叠顺序可以适当地使用如下组合等从玻璃基板一侧层叠氮化铝膜、氮氧化硅膜及氧氮化硅膜的组合；从玻璃基板一侧层叠氮氧化硅膜、氮化铝膜及氧氮化硅膜的组合；以及从玻璃基板一侧层叠氮氧化硅膜、氧氮化硅膜及氮化铝膜的组合。并且，在上述三层结构上，也可用氧氮化铝膜或氧化铝膜来代替氮化铝膜。在此情况下，绝缘膜及非晶半导体膜的加热后总应力也为-500N/m以上且+50N/m以下，优选为-150N/m以上且0N/m以下。
在此，说明在本说明书中使用的应力测定方法。本说明书所示的应力用Tencor FLX-2320(KLA-Tencor公司制造)来测定。TencorFLX-2320测定具有受到应力的薄膜的玻璃基板的曲率半径的变化。薄膜的应力用公式2来获得。
[公式2] 在公式2中，E/(1-v)表示玻璃基板的双轴弹性系数，E表示玻璃基板的杨氏模量，v表示玻璃基板的泊松比。并且，如图21A至21C所示，h表示玻璃基板600的厚度(m)，t表示薄膜601的厚度(m)，R表示玻璃基板600的曲率半径(m)，并且σ表示玻璃基板600上形成的薄膜601的应力(Pa)。
再有，在本说明书中用作玻璃基板的AN100玻璃基板的泊松比为0.22，杨氏模量为77GPa，因此其双轴弹性系数为98.7GPa，而EAGLE2000玻璃基板的泊松比为0.23，杨氏模量为70.9GPa，因此其双轴弹性系数为92.07GPa。
并且，一般来说，应力包括拉伸应力和压缩应力。如图21B所示，当薄膜601相当于玻璃基板600收缩时，玻璃基板600以与膜收缩的力平衡的方式改变形状，使膜的表面变为凹形，从而力成为平衡。将这样薄膜601收缩时产生的应力称为拉伸应力。另一方面，如图21C所示，当薄膜601膨胀时，玻璃基板600以与膜膨胀的力平衡的方式在膜的表面侧变为凸形的方向上改变形状，从而力成为平衡。将这样薄膜601膨胀时产生的应力称为压缩应力。一般来说，在很多情况下，用+(正)号表示拉伸应力，用-(负)号表示压缩应力。
接着，如图1B所示，对非晶半导体膜103照射激光束104。图1B是正在照射激光束的状态的示意图，激光束104已照射的非晶半导体膜成为结晶半导体膜105。
在通过对非晶半导体膜103照射激光束104来断续地对非晶半导体膜103施加能量时，激光束在非晶半导体膜103中被吸收，非晶半导体膜103被加热，同时该热向玻璃基板传导，玻璃基板100也被加热。图2A至2C表示此时的玻璃基板表面的温度及应力。图2A是被第一发射激光束照射的区域附近的玻璃基板100的俯视图。这里，表示为在玻璃基板上向箭头方向110扫描激光束的状态。并且，结晶半导体膜105是被照射了激光束且非晶半导体膜晶化了的区域。并且，非晶半导体膜103是要被第二发射后的激光束照射的非晶半导体膜的区域。并且，区域111、112是正在被照射激光束的区域。
这里，以下说明在玻璃基板或玻璃基板上的层中产生裂缝的原理。在对非晶半导体膜照射第一发射激光束时，照射到非晶半导体膜的激光束在非晶半导体膜中被吸收，非晶半导体膜被加热，同时该热向玻璃基板传导，玻璃基板100表面被局部加热，以玻璃基板表面的一部分软化。并且，在已软化的基板区域111的两侧有被加热的基板区域112。
并且，图2B示出了对应于图2A所示的玻璃基板的玻璃基板表面的温度。如照射第一发射激光束时的玻璃基板表面的温度曲线113所示，在玻璃基板已软化的区域111中的温度超过软化点，在已软化的区域111的两侧的被加热的基板的区域112中的温度高于室温(RT)且低于软化点。并且，已晶化的结晶半导体膜105及还未照射激光束的非晶半导体膜103的温度都是室温。
并且，图2C示出了对应于图2A所示的玻璃基板的玻璃基板表面的应力。如应力曲线114所示，在玻璃基板已软化的区域111中，粘度低且不产生应力，因此应力值为0。另一方面，已软化的区域111两侧的被加热的区域112处于在高于室温且低于软化点温度的加热状态，使得体积膨胀，因此在玻璃基板表面上产生压缩应力。并且，在产生压缩应力的玻璃基板表面的周围，即，晶化的结晶半导体膜105及还未照射激光束的非晶半导体膜103中随着热扩散引起的升温和冷却产生拉伸应力。
在第一发射激光束的照射结束之后，激光束照射区域正下方的玻璃基板中，已软化的区域及其两侧的被加热的区域开始冷却。图2D示出此时的照射激光束的区域附近的玻璃基板的俯视图。并且，图2E和2F分别表示玻璃基板表面的温度和应力。
如图2D所示，玻璃基板的已软化的区域固化。在图2D中以附图标记121表示固化了的区域。并且，在其两侧有被加热的区域122。并且，如图2E所示的已照射激光束的玻璃基板表面的温度曲线123那样，固化了的区域121及其两侧的已加热的区域122的玻璃基板表面的温度高于室温(RT)且低于软化点。图2F的应力曲线124表示此时的玻璃基板表面的应力。因激光束的照射而玻璃基板的温度变为软化点以上而软化后固化了的区域121，因收缩而产生拉伸应力。要收缩的区域由邻接部分施加妨碍收缩的力，因此在收缩区域的邻接部分，即已加热的区域122中产生压缩应力。
通过进一步的冷却，玻璃基板表面变为室温。图2G示出当玻璃基板表面变为室温时的照射激光束的区域附近的玻璃基板的俯视图。通过冷却而固化的区域及已加热的区域被冷却到室温，成为结晶半导体膜131、132。使用图2H和2I表示此时的玻璃基板表面的温度和应力。如图2H中的照射激光束的玻璃基板表面的温度曲线133所示，固化了的结晶半导体膜131及其两侧的已加热的结晶半导体膜132正下方的玻璃基板表面的温度为室温(RT)。图2I的应力曲线134表示此时的玻璃基板表面的应力。玻璃基板的温度变为室温，同时软化且固化而形成的结晶半导体膜131进一步收缩。但是，由于该结晶半导体膜由邻接部分妨碍收缩，所以在邻接部分的结晶半导体膜132中进一步提高拉伸应力。
由于本发明的激光束是脉冲振荡，并且其频率为1Hz以上且小于10MHz，所以与被照射了激光束的半导体膜的晶化时间相比，激光束的脉冲间隔较长，即，从照射第一发射激光束到照射第二发射激光束的时间比该晶化时间长。因此，每次经激光束的照射而形成的完全熔融部固化且非晶半导体膜晶化结束后，激光束的照射位置或玻璃基板的位置稍微移动后进行第二发射激光束的照射。激光束的照射并不是对玻璃基板的整个表面同时照射，而是一边部分地照射一边将激光束在整体玻璃基板上扫描，并且一边反复进行非晶半导体膜的完全熔融及固化，一边移动固液界面，来使玻璃基板上的整个非晶半导体膜晶化。因此，在晶化过程中，玻璃基板表面存在通过激光束的照射而熔融的区域和固化区域。而且，由于激光束照射的区域渐渐移动，受到一次激光束照射的区域渐渐冷却到室温。因此，在玻璃基板表面的一部分上，部分地产生拉伸应力和压缩应力。将此称为变形。玻璃基板的热膨胀率越大，因加热造成的体积膨胀和收缩率就越高，而且玻璃基板的软化点越低，就越容易在低温下软化，随着加热、软化及冷却发生的变形就越大，并且越容易产生裂缝。典型地，当对热膨胀率大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的玻璃基板照射具有向玻璃基板表面传导的能量的激光束时，容易产生裂缝。具体而言，在经激光束照射的区域中，在与激光束的扫描方向或玻璃基板的移动方向平行的方向即激光束的宽度方向上，变形应力成为拉伸应力。
在受到激光束照射的区域中的玻璃基板表面上的变形，即拉伸应力成为大于玻璃基板的断裂应力时，在玻璃基板中产生裂缝。一产生裂缝，裂缝就会进行下去，这是因为应力集中在裂缝部分。该裂缝进行的方向与拉伸应力的分布垂直，换言之，与激光束的扫描方向垂直，相当于激光束的长度方向。
然而，如本发明那样，在玻璃基板表面上形成有具有加热后的压缩应力的层，就可降低玻璃基板表面上的拉伸应力。由此可见，在热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下、优选为大于6×10-7/℃且31.8×10-7/℃以下的玻璃基板上形成含有半导体膜的层，并在加热该含有半导体膜的层之后，对非晶半导体膜照射激光束来形成结晶半导体膜，如此，可以减少在玻璃基板或含有半导体膜的层中产生裂缝的情况。
这里，图3说明用于本发明的半导体膜的晶化的激光照射装置1000。
作为激光振荡器1001，可以使用能够进行脉冲振荡的激光振荡器。并且，激光波长为可见至紫外区域(800nm以下)，优选为紫外区域(400nm以下)，以使激光束被高效率地吸收到半导体膜中。作为激光振荡器，可以使用如下激光振荡器KrF、ArF、XeCl、XeF等的受激准分子激光振荡器；N2、He、He-Cd、Ar、He-Ne、HF等的气体激光振荡器；采用掺杂有Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb、或Tm的YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3、ScO3、Lu2O3、Y2O3等的晶体的固体激光振荡器；以及氦镉激光器等的金属蒸汽激光振荡器等。再有，在固体激光振荡器中，优选适用基波的三次谐波至五次谐波。
典型地，作为激光束使用波长为400nm以下的受激准分子激光束或YAG激光器的三次谐波、四次谐波。
晶化的条件由实施者适当选择，在使用受激准分子激光束的情况下，将脉冲振荡频率设定为1Hz以上且小于10MHz，优选设定为100Hz至10kHz，并将激光能密度设定为0.5J/cm2至5J/cm2(典型地设定为1J/cm2至2J/cm2)。并且，在使用YAG激光器的情况下，优选使用其三次谐波，将脉冲振荡频率设定为1Hz以上且小于10MHz，并将激光能密度设定为0.5J/cm2至5J/cm2(典型地设定为1J/cm2至2J/cm2)。通过将激光束的脉冲振荡频率设定为1Hz以上且小于10MHz，可使脉冲间隔比晶体生长时间长，通过本发明的激光束的照射，可以一边反复进行非晶半导体膜的完全熔融及凝固，一边移动固液界面来进行晶化。
并且，对玻璃基板的整个表面照射聚光为为100μm以下、优选为5μm至50μm的激光束宽度的线状的激光束。激光束的宽度为100μm以下且激光束的宽度对激光束的长度的比率为1∶500以上的激光束的单位面积能量高，结果，激光束轮廓的上升急剧。并且，激光束轮廓不具有平坦的区域，其峰值的一半为半导体膜的熔融能量以上，且峰值为半导体膜的蒸发能量以下。
并且，激光束的脉冲宽度以尽可能大为好，以保持半导体膜的熔融状态并延伸横向生长距离。然而，若脉冲宽度过大，则向玻璃基板等的热传导对冷却的影响变大，并会浪费照射到半导体膜的激光束的能量。因此，将脉冲宽度设为20纳秒至500纳秒，优选为50纳秒至500纳秒，更优选为150纳秒至300纳秒。
并且，作为激光振荡器1001，使用TEM00(基横模)振荡并发射激光束时，在被照射面上所获得的线状光束斑的聚光性高，并且可以提高能量密度，所以是理想的。并且，与气体激光器等相比，固体激光器的输出功率稳定性高，能够进行稳定的处理。
在以下光学系统的具体例中，透镜的配置以激光束的前进方向为前方。并且，将激光束的入射侧表示为透镜的第一面，将激光束的出射侧表示为第二面。并且，以透镜为基准，当曲率中心位于激光束的入射侧时曲率半径为负，当位于激光束的出射侧时曲率半径为正，并且当透镜为平面时曲率半径为∞。另外，使用的透镜都是合成石英玻璃(折射率为1.485634)，但是本发明不局限于此。并且，只要根据所用激光的波长将加到合成石英玻璃表面的镀膜层适当改变，就可使透镜适用于各种各样的激光。
可以通过光束扩展器1002将激光振荡器1001发射的激光束分别在长度方向和宽度方向扩展。作为光束扩展器1002的典型例，有一组球面透镜。具体来说，设置在激光振荡器侧的球面透镜的第一面的曲率半径为负，第二面为平面。并且，设置在被照射面侧的球面透镜的第一面为平面，第二面的曲率半径为负。再有，光束扩展器在从激光器发射的激光束的形状很小的情况下特别有效，也可以根据激光束的大小等而不使用。
从光束扩展器1002射出的激光束透过使激光束的长度方向的能量均匀化的光学系统1003，从而激光束的长度方向的能量被均匀化。作为典型例，有一组柱面透镜阵列及柱面透镜。通过一组柱面透镜阵列在长度方向上分割光束斑。位于激光振荡器侧的柱面透镜阵列由多个具有曲率半径为正的第一面和平面的第二面的柱面透镜在曲率方向上排列而成。并且，位于被照射面侧的柱面透镜阵列由多个具有曲率半径为负的第一面和平面的第二面的柱面透镜在曲率方向上排列而成。并且，通过一组柱面透镜阵列在长度方向上分割了的激光束，通过曲率半径为正的第一面的长度方向聚光用柱面透镜将激光束聚光。由此，激光束斑在长度方向上的能量分布均匀化，激光束的长度方向的长度被确定。
并且，作为使激光束的长度方向的能量均匀化的光学系统1003，也可使用第一面的曲率半径为正，且第二面的曲率半径为负的双凸柱面透镜等。
从使激光束的长度方向的能量均匀化的光学系统1003射出的激光束透过使激光束的宽度方向的能量均匀化的光学系统1004，从而激光束的宽度方向的能量被均匀化。作为使激光束的宽度方向的能量均匀化的光学系统1004的典型例，有一组柱面透镜阵列。位于振荡器侧的柱面透镜阵列由多个具有曲率半径为正的第一面和平面的第二面的柱面透镜在曲率方向上排列而成。位于被照射面侧的柱面透镜阵列由多个具有曲率半径为负的第一面和平面的第二面的柱面透镜在曲率方向上排列而成。通过这些透镜，激光束的宽度方向的能量分布均匀化。
从使激光束的宽度方向的能量均匀化的光学系统1004射出的激光束由反射镜1005改变其光路。这里，由反射镜1005将激光束的光路改变到垂直方向。
由反射镜1005改变了光路的激光束，通过由一个或多个透镜提高聚光性(分辨率)的投射透镜1006进行激光束的宽度方向的成像。投射透镜的结构可根据激光束宽度方向的长度适当使用。为提高聚焦深度而使用多个透镜作为投射透镜1006，从而能够形成激光束的宽度方向的长度为100μm以下、优选为5μm至50μm的激光束。并且，作为投射透镜1006，也可以使用双合柱面透镜。这里，双合柱面透镜是指由两枚柱面透镜构成的透镜。位于激光振荡器侧的柱面透镜的第一面的曲率半径和第二面的曲率半径均为正，且第一面的曲率半径比第二面的曲率半径大。被照射面侧的柱面透镜的第一面的曲率半径为正，第二面的曲率半径为负。由此，激光束斑的宽度方向的长度被确定。
在投射透镜1006和作为被照射面的非晶半导体膜103之间配置柱面透镜1007。柱面透镜1007配置成在激光束的长度方向上具有曲率。这里，通过插入凹透镜作为柱面透镜1007，可以控制激光束的光路长度，使聚光位置在被照射面上一致，在所述被照射面上成像。换言之，可以提高激光束的长度对激光束的宽度的比率为500以上比1的线状激光束在被照射面上的能量分布的均匀性。
而且，本发明不局限于上述的光学系统，可以适当地使用可以将激光束聚光为线状的光学系统。并且，也可以使用移相掩模在被照射面上形成具有陡峭轮廓的激光束。
接下来，说明激光束的照射方法。将形成有作为被照射面的非晶半导体膜103的玻璃基板100固定到吸附台1008。吸附台1008可以由X轴用的单轴机械手和Y轴用的单轴机械手在与作为被照射面的非晶半导体膜103平行的面上在XY方向上操作。配置成使线状的激光束的长度方向和Y轴相一致。接下来，使吸附台1008沿着激光束的宽度方向即X轴动作，将激光束照射到作为被照射面的非晶半导体膜103。
通过照射激光束在半导体膜的膜厚方向上形成完全熔融的区域，结晶在该区域固化的过程中生长，可以形成结晶半导体膜。再有，X轴用的吸附台1008的扫描速度由晶体生长距离与激光振荡器的振荡频率之积确定。例如，在晶体生长距离为2μm，激光振荡器的振荡频率为10kHz的情况下，以20mm/sec的扫描速度扫描基板或激光束。
再有，在本实施方式中，采用被照射面移动型，即，使用X轴用和Y轴用的双轴机械手移动吸附台1008，对玻璃基板上的整个非晶半导体膜103扫描激光束。但是，本发明不局限于此，作为激光束的扫描方法可以使用固定吸附台1008并移动激光束的照射位置的照射系统移动型的方法；或者使用被照射面移动型和照射系统移动型二者结合的方法。
而且，使Y轴用的单轴机械手移动与所形成的结晶半导体膜的宽度相等的距离，并且以预定速度再次使X轴用的单轴机械手扫描。通过重复这样的一系列操作，可以有效地使形成于大面积玻璃基板上的半导体膜的整个表面晶化。
这里，参照图19和图20说明本发明的晶化的状态。
图19A是当对非晶半导体膜103扫描激光束104时的俯视图，图19B至19F为图19A中的区域105a的放大图。
对非晶半导体膜103照射激光束104(第一发射)，所述激光束104的宽度为100μm以下，激光束长度对激光束宽度的比率为500以上比1，并且激光束轮廓上升急剧，即激光束轮廓的半峰全宽为50μm以下。
激光束的宽度为100μm以下，激光束长度对激光束宽度的比率为500以上比1的激光束的单位面积能量高，结果激光束轮廓的上升成为陡峭。并且，激光束轮廓是曲线且不具有平坦区域，其峰值的一半为使半导体膜熔融的能量以上的值，并且所述峰值为半导体膜的蒸发能量以下的值。
这种激光束104照射到非晶半导体膜103时，受到高能量密度区域的激光束照射的半导体膜在膜厚方向上完全熔融。再有，激光束端部的能量密度低。因此，在受到激光束照射的半导体膜中，与中央的温度相比较，端部的温度较低，结果产生急剧的温度梯度。因此，如图19B的箭头所示，晶化从熔融部152的端部进展到中央部。此时，晶体生长方向在相对于玻璃基板表面或半导体膜表面的水平方向(以下称为横向)前进。
虽然本发明的激光束的脉冲间隔为几微秒以上，但是已熔融的半导体膜从熔点冷却到室温的时间为几微秒，因此在从照射第一发射激光束到照射第二发射激光束之前，熔融部固化且半导体膜的晶体生长结束。当半导体膜的晶体生长结束时，如图19C所示那样，从受到激光束照射的区域端部晶化的晶粒153、154在熔融部的中央附近相触碰而形成凸部155。
接着，如图19D所示，将第二发射激光束的送进宽度(节距1)设定为小于晶体生长距离d，对晶粒153的一部分、形成在晶粒之间的凸部155、晶粒154以及非晶半导体膜103的一部分照射激光束(第二发射)，在膜厚方向上使半导体膜完全熔融。此时，在图19D中，将在图19C中的晶粒153中未被第二发射激光束照射的区域表示为晶粒156。第二发射激光束的条件与第一发射激光束相同，在半导体膜的熔融部157产生温度梯度，晶化从熔融部的端部到中央在横向进展。并且，由于激光束是紫外光，所以除了熔融非晶半导体区域之外，还可以再次熔融经第一发射激光束的照射而形成的结晶半导体区域。此时，一边保持晶粒156的结晶方向一边进行熔融部的固化、晶化。因此，如图19E所示，形成在激光束的扫描方向或在与玻璃基板的移动方向相反的方向上延伸的晶粒160、晶粒161以及由晶粒160和晶粒161相触碰而形成的凸部162。
如上所述，当将激光束的送进宽度(节距1)设定为小于晶体的生长距离d，一边向一个方向扫描激光束，一边照射非晶半导体膜103时，如图19F所示，可以形成晶粒163在一个方向延伸的结晶硅膜，即晶体横向生长的结晶半导体膜；所述激光束的宽度为100μm以下、优选为5μm至50μm，激光束轮廓的上升急剧，并且激光束轮廓的半峰全宽为50μm以下。由于晶体横向生长的结晶半导体膜的晶粒大，所以通过使用该结晶半导体膜形成半导体元件，可以形成特性改善的半导体元件。典型地，通过将薄膜晶体管的半导体层布局为晶体生长方向与在薄膜晶体管的沟道形成区中载流子的行进方向平行，沟道形成区所包含的晶界减少，薄膜晶体管的迁移率增大，可以抑制截止电流，并且可以改善薄膜晶体管的特性。
接着，参照图20说明可形成与图19不同的结晶硅膜的晶化方法。图20A是在非晶半导体膜103上扫描激光束104时的俯视图，图20A中区域105a的放大图示于图20B至20F。
图20所示的晶化方法与图19所示的晶化方法不同之处在于激光束的送进宽度(节距1)。
与图19A及19B同样，如图20A及20B所示，将激光束(第一发射)照射到非晶半导体膜103，以使半导体膜在膜厚方向上完全熔融，所述激光束的宽度为100μm以下、优选为5μm至50μm，并且激光束轮廓的上升急剧，激光束的轮廓的半峰全宽为50μm以下。由于半导体膜在其熔融部152的端部和中央产生急剧的温度梯度，因此如图20B所示的箭头那样，晶化从熔融部的端部进展到中央部。当半导体膜的晶体生长结束时，如图20C所示，从端部开始晶化的晶粒153、154在熔融部的中央附近相触碰而形成凸部155。
接着，如图20D所示，以错开凸部155的方式照射第二发射激光束。就是说，将激光束的送进宽度(节距1)设定为大于晶体生长距离d且小于2d，对晶粒154的一部分及非晶半导体膜103的一部分照射激光束(第二发射)，以使半导体膜在膜厚方向上完全熔融。此时，在图20D中，将在图20C中的晶粒154中未被第二发射激光束照射的区域表示为晶粒174。第二发射激光束的条件与第一发射激光束相同，在熔融部177产生温度梯度，晶化从端部向中央部进展。此时，一边保持晶粒174的结晶方向一边在熔融部中进行晶化。换言之，晶体横向生长。因此，如图20E所示，形成在激光束的扫描方向或与玻璃基板的移动方向相反的方向上延伸的晶粒178、晶粒179，晶粒178和晶粒179相触碰而形成凸部180。
如上所述，当将激光束的送进宽度(节距1)设定为大于晶体生长距离d且小于2d，一边向一个方向扫描激光束104，一边照射非晶半导体膜103时，可以形成晶粒及凸部交互存在的结晶硅膜，所述激光束的宽度为100μm以下、优选为5μm至50μm，激光束轮廓的上升急剧，并且激光束轮廓的半峰全宽为50μm以下。
由于晶体横向生长的结晶半导体膜的晶粒大，所以通过使用该结晶半导体膜形成半导体元件，可以形成特性改善的半导体元件。典型地，将薄膜晶体管的半导体层在不形成凸部的区域中布局为晶体生长方向与载流子在薄膜晶体管的沟道形成区中的行进方向平行，从而沟道形成区所包含的晶界减少，薄膜晶体管的迁移率增高，可以抑制截止电流，并且可以提高薄膜晶体管的特性。
接着，参照图22说明本发明的半导体膜的晶体生长方法与传统的使用受激准分子激光器的晶体生长方法的差别。
图22A示出了本发明的半导体膜的晶体生长的截面图及激光束的轮廓。作为关于半导体膜的晶体生长的截面图，表示在与激光束扫描方向(由图中箭头表示)平行的方向上的截面图。
用于本发明的晶化方法的激光束的宽度为100μm以下，并且激光束长度对激光束宽度的比率为500以上比1。因此，单位面积的能量密度高，结果激光束轮廓107的上升急剧。这种激光束照射到非晶半导体膜103时，受到轮廓107的高能量激光束照射的区域111在膜厚方向上完全熔融。由于激光束轮廓107的上升急剧，所以在半导体膜中沿着激光束的宽度方向在与半导体膜表面水平的方向上产生急剧的温度梯度，完全熔融区域和固相区域邻接，在与半导体膜表面垂直的方向上产生固液界面。固液界面按温度梯度而向箭头方向移动，因此结晶横向生长。
图22B示出了关于使用传统受激准分子激光器的半导体膜的晶体生长的截面图及激光束的轮廓。作为关于半导体膜的晶体生长的截面图，表示在与激光束扫描方向(由图中箭头表示)平行的方向上的截面图。
传统的受激准分子激光束的宽度为几百μm以上。因此，单位面积的能量密度低至300mJ/cm2～500mJ/cm2。
因此，这种激光束照射非晶半导体膜103时出现部分熔融，即非晶半导体膜表面熔融，但是不完全熔融到其底部(即与绝缘膜102相接侧)，底部有固体的半导体192残存。
由于非晶半导体膜103底部的温度比其表面低，并且在垂直于半导体膜表面的方向上产生温度梯度，因此，以残存于底部的固体的半导体192为起源，如箭头所示，固液界面从非晶半导体膜的底部向表面移动而进行晶化。换言之，向垂直于非晶半导体膜表面的方向晶体生长，并且晶界形成在与此同样的方向上。并且，由于玻璃基板的温度保持为软化点以下，所以即使在非晶半导体膜上照射激光束时，也不会在形成于玻璃基板上的层中产生裂缝。
与使用传统的受激准分子激光束的半导体膜的晶化方法形成的结晶半导体膜相比，使用按本发明的晶化方法形成的结晶半导体膜来形成薄膜晶体管时，可以将薄膜晶体管的半导体层布局为晶体生长方向与载流子在薄膜晶体管的沟道形成区中的行进方向平行，从而沟道形成区所包含的晶界减少，薄膜晶体管的迁移率增高，可以抑制截止电流，并能改善薄膜晶体管的特性。
通过以上工序，如图1C所示，对整个非晶半导体膜照射激光束104来形成结晶半导体膜105。
然后，有选择地蚀刻结晶半导体膜来形成半导体膜，使用该半导体膜来形成半导体元件。作为半导体元件，可以形成薄膜晶体管、具有浮动栅或电荷积聚层的非易失性存储元件、二极管、电容元件、电阻元件等。这里，如图1D所示，形成薄膜晶体管150。
并且，可用半导体元件来制造半导体装置。
再有，在本实施方式中，也可以在绝缘膜101和玻璃基板100之间提供剥离膜，并且在工序结束之后从玻璃基板100剥离形成于绝缘膜101上的半导体元件。然后，可通过对具有柔性的基板贴附半导体元件来制造薄型且轻量的半导体装置。
(实施方式2) 在本实施方式中，参照图4及图5说明作为一例半导体装置的液晶显示装置。
如图4A所示，与实施方式1同样，在热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的玻璃基板100上形成绝缘膜101、102，并且在该绝缘膜102上形成非晶半导体膜103。这里，作为玻璃基板100使用热膨胀率为38×10-7/℃，且厚度为0.7mm的AN100。并且，通过等离子体CVD法形成厚度为40nm以上且60nm以下的氮氧化硅膜，作为绝缘膜101，并且通过等离子体CVD法形成厚度为80nm以上且120nm以下的氧氮化硅膜，作为绝缘膜102。并且，通过等离子体CVD法形成厚度为20nm以上且80nm以下的非晶半导体膜，作为非晶半导体膜103。
接着，加热玻璃基板100。这里，为去除形成在玻璃基板100上的非晶半导体膜的氢而加热。除了所述加热以外，还可以进行使非晶半导体膜晶化的加热。通过加热玻璃基板100，玻璃基板上的层的总应力成为-500N/m以上且+50N/m以下，优选为-150N/m以上且0N/m以下。即使在以后对这种层照射激光束104，也能够减少在玻璃基板或玻璃基板上的层中产生裂缝。这里，在500℃的温度下加热玻璃基板100一小时，然后在550℃的温度下加热四小时。
接着，如图4B所示，对非晶半导体膜103照射激光束104。作为此时的激光束104，选择宽度为100μm以下、长度对宽度的比率为500以上比1、激光束轮廓的半峰全宽50μm以下的脉冲激光束。结果，可以在绝缘膜102上形成使晶体向激光束的扫描方向生长的结晶半导体膜105。这里，激光束104使用受激准分子激光束。
接着，如图4C所示，有选择地蚀刻结晶半导体膜105来形成半导体膜201至203。这里，作为蚀刻结晶半导体膜105的方法，可以使用干法蚀刻、湿法蚀刻等。这里，在结晶半导体膜105上涂敷抗蚀剂，然后进行曝光及显影以形成抗蚀剂掩模。接着，用抗蚀剂掩模通过将SF6∶O2的流量比设定为4∶15的干法蚀刻来有选择地蚀刻结晶半导体膜105。然后，去除抗蚀剂掩模。
接着，如图4D所示，在半导体膜201至203上形成栅绝缘膜204。栅绝缘膜以氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、氧氮化硅等的单层或叠层结构形成。这里，通过等离子体CVD法形成厚度为115nm的氧氮化硅。
接着，形成栅电极205至208。栅电极205至208可用金属或添加了具有一导电型的杂质的多晶半导体来形成。若使用金属，可以使用钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)等。并且，也可以使用将金属氮化而成的金属氮化物。或者，也可采用由所述金属氮化物构成的第一层和由所述金属构成的第二层层叠而成的结构。并且，可以通过液滴排出法在栅绝缘膜上涂敷含有微粒的膏，并将它干燥、焙烧而形成。并且，也可以通过印刷法将含微粒的膏印刷在栅绝缘膜上，并将它干燥、焙烧而形成。作为微粒的典型例，可以采用以金、铜、金银合金、金铜合金、银铜合金以及金、银、铜合金中的任一种为主要成分的微粒。这里，在通过溅射法在栅绝缘膜204上形成厚度为30nm的氮化钽膜以及厚度为370nm的钨膜之后，利用光刻工序中形成的抗蚀剂掩模，有选择地蚀刻氮化钽膜及钨膜，以形成具有氮化钽膜的端部比钨膜的端部向外侧突出的形状的栅电极205至208。
接着，以栅电极205至208为掩模，分别对半导体膜201至203添加赋予n型的杂质元素及赋予p型的杂质元素，以形成源区及漏区209至214及高浓度杂质区215。并且，形成与栅电极205至208的一部分重叠的低浓度杂质区216至223。这里，对源区及漏区209、210、213至215以及低浓度杂质区216、217、220至223掺杂赋予p型的杂质元素硼。并且，对源区及漏区211、212以及低浓度杂质区218、219掺杂赋予n型的杂质元素磷。
然后，为了激活添加到半导体膜的杂质元素，进行加热处理。这里，在氮气氛中550℃下加热四小时。通过以上工序，来形成薄膜晶体管225至227。再有，作为薄膜晶体管225、227形成p沟道型薄膜晶体管，而作为薄膜晶体管226形成n沟道型薄膜晶体管。并且，由p沟道型薄膜晶体管225和n沟道型薄膜晶体管226构成驱动电路。并且，p沟道型薄膜晶体管227用作对像素电极施加电压的元件。
接着，如图5A所示，形成将薄膜晶体管225至227的栅电极及布线绝缘的第一层间绝缘膜。这里，作为第一层间绝缘膜，由氧化硅膜231、氮化硅膜232及氧化硅膜233叠层而形成。并且，在作为第一层间绝缘膜的一部分的氧化硅膜233上，形成连接到薄膜晶体管225至227的源区及漏区的布线234至239以及连接端子240。这里，在通过溅射法连续形成厚度为100nm的Ti膜、厚度为333nm的Al膜以及厚度为100nm的Ti膜之后，使用光刻工序中形成的抗蚀剂掩模有选择地蚀刻，来形成布线234至239以及连接端子240。然后，去除抗蚀剂掩模。
接着，在第一层间绝缘膜、布线234至239以及连接端子240上形成第二层间绝缘膜241。作为第二层间绝缘膜241，可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或者氧氮化硅膜等的无机绝缘膜，并且这些绝缘膜以单层或两层以上的多层形成即可。并且，作为形成无机绝缘膜的方法，可以使用溅射法、LPCVD法或者等离子体CVD法等。这里，在使用等离子体CVD法形成厚度为100nm至150nm的氮氧化硅膜之后，使用光刻工序中形成的抗蚀剂掩模有选择地蚀刻氮氧化硅膜，来形成达到薄膜晶体管227的布线239的接触孔及达到连接端子240的接触孔，并形成第二层间绝缘膜241。然后，去除抗蚀剂掩模。
通过如本实施方式那样形成第二层间绝缘膜241，可以防止驱动电路部的TFT和布线等的露出，保护TFT免受污染物质影响。
接着，形成与薄膜晶体管227的布线239连接的第一像素电极242以及与连接端子240连接的导电膜244。在液晶显示装置是透光型液晶显示装置的情况下，用具有透光性的导电膜形成第一像素电极242。并且，在液晶显示装置是反射型液晶显示装置的情况下，用具有反射性的导电膜形成第一像素电极242。这里，第一像素电极242及导电膜244以如下方法形成在通过溅射法形成厚度为125nm的含氧化硅的ITO之后，用光刻工序中形成的抗蚀剂掩模有选择地蚀刻。
接着，形成用作取向膜的绝缘膜243。绝缘膜243可通过印刷法、辊涂法等形成如聚酰亚胺、聚乙烯醇等的高分子化合物膜后进行研磨而形成。另外，可通过与玻璃基板倾斜地蒸镀SiO而形成绝缘膜243。并且，可对光反应型高分子化合物照射经偏振的紫外光，使光反应型高分子化合物聚合来形成绝缘膜243。这里，通过印刷法印刷高分子化合物膜如聚酰亚胺、聚乙烯醇等，经焙烧后进行研磨来形成绝缘膜243。
接着，如图5B所示，在对置基板251上形成第二像素电极253，并且在第二像素电极253上形成用作取向膜的绝缘膜254。再有，也可以在对置基板251和第二像素电极253之间设置着色膜252。
作为对置基板251，可以适当地选择与玻璃基板100同样的材料。并且，第二像素电极253可以通过与第一像素电极242同样的方法形成。并且，用作取向膜的绝缘膜254可以与绝缘膜243同样地形成。着色膜252是进行彩色显示时需要的膜，若为RGB方式，则对应于各像素形成其中分散了与红、绿、蓝各色对应的染料和颜料的着色膜。
接着，用密封材257贴合玻璃基板100和对置基板251。并且，在玻璃基板100和对置基板251之间形成液晶层255。另外，液晶层255以这种方法形成，即通过利用毛细管现象的真空注入法将液晶材料注入到由用作取向膜的绝缘膜243、254及密封材257围成的区域中来形成。并且，在对置基板251的一侧表面上形成密封材257，将液晶材料滴到由密封材围成的区域中，然后在减压条件下用密封材压合，将对置基板251和玻璃基板100粘接而形成液晶层255。
作为密封材257，可以通过使用配给法、印刷法、热压法等形成热固化环氧树脂、紫外固化丙烯树脂、热塑性尼龙、聚酯等。再有，通过将填料散布到密封材257中，可以保持玻璃基板100和对置基板251之间的间隔。这里，密封材257用热固化环氧树脂形成。
并且，为了保持玻璃基板100和对置基板251之间的间隔，也可以在用作取向膜的绝缘膜243和绝缘膜254之间设隔离物256。隔离物可以通过涂敷有机树脂并将该有机树脂蚀刻成所希望的形状来形成，典型的形状为柱形或圆柱形。并且，也可以使用珠状隔离物作为隔离物。这里，就使用珠状隔离物作为隔离物256。
并且，在玻璃基板100和对置基板251上或这二者之一上设置偏振片(未图示)。
接着，如图5C所示，在端子部263中形成连接到薄膜晶体管的栅极布线、源极布线的连接端子(图5C中表示为连接到源极布线或漏极布线的连接端子240)。在连接端子240上经由导电膜244及各向异性导电膜261连接成为外部输入端子的FPC(柔性印刷电路板)262。连接端子240经由导电膜244和各向异性导电膜261接收视频信号和时钟信号。
在驱动电路部264中形成驱动像素的电路，如源极驱动器、栅极驱动器等。这里设有n沟道型薄膜晶体管226和p沟道型薄膜晶体管225。再有，n沟道型薄膜晶体管226和p沟道型薄膜晶体管225形成CMOS电路。
像素部265中形成有多个像素，各像素中形成有液晶元件258。液晶元件258是第一像素电极242、第二像素电极253以及填充在第一像素电极242和第二像素电极253之间的液晶层255相重叠的部分。液晶元件258所具有的第一像素电极242与薄膜晶体管227电连接。
再有，本实施方式示出了在像素部及驱动电路部中使用了通过实施方式1的工序制作的薄膜晶体管的方式，但是本发明不局限于此。例如，也可以通过实施方式1所示的工序制作构成驱动电路部的薄膜晶体管等半导体元件，并且使用非晶半导体膜的薄膜晶体管来形成构成像素部的薄膜晶体管。
通过以上工序，可以制造液晶显示装置。本实施方式所示的液晶显示装置可以在制造工序中减少玻璃基板或玻璃基板上的层中产生裂缝。由此，可以以高成品率制造液晶显示装置。
(实施方式3) 在本实施方式中，说明作为一例半导体装置的具有发光元件的发光装置的制造工序。
如图6A所示，通过与实施方式2同样的工序，在玻璃基板100上隔着绝缘膜101、102形成薄膜晶体管225至227。并且，作为将薄膜晶体管225至227的栅电极及布线绝缘的第一层间绝缘膜，层叠氧化硅膜231、氮化硅膜232及氧化硅膜233而形成。并且，在作为第一层间绝缘膜的一部分的氧化硅膜233上，形成连接到薄膜晶体管225至227的半导体膜的布线308至313以及连接端子314。
接着，在第一层间绝缘膜、布线308至313以及连接端子314上形成第二层间绝缘膜315。接着，形成连接到薄膜晶体管227的布线313的第一电极316以及连接到连接端子314的导电膜320。第一电极316及导电膜320通过溅射法形成厚度为125nm的含氧化硅的ITO膜之后，利用光刻工序中形成的抗蚀剂掩模有选择地蚀刻而形成。
通过如本实施方式那样形成第二层间绝缘膜315，可以防止驱动电路部的TFT和布线等露出，并保护TFT免受污染物质影响。
接着，形成覆盖第一电极316的端部的有机绝缘物膜317。这里，在涂敷并焙烧感光性聚酰亚胺后进行曝光及显影，形成有机绝缘物膜317，以使驱动电路、像素区域的第一电极316以及像素区域周围部分中的第二层间绝缘膜315露出。
接着，通过蒸镀法在第一电极316及有机绝缘物膜317的一部分上形成含发光物质的层318。含发光物质的层318由具有发光性的有机化合物或具有发光性的无机化合物形成。并且，含发光物质的层318也可以由具有发光性的有机化合物和具有发光性的无机化合物来形成。并且，在含发光物质的层318中，可以使用红色发光性的发光物质、蓝色发光性的发光物质以及绿色发光性的发光物质，来分别形成红色发光性的像素、蓝色发光性的像素以及绿色发光性的像素。
这里，含有红色发光性的发光物质的层通过层叠50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、30nm厚的添加有(乙酰丙酮根)·双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉]合铱(缩写Ir(Fdpq)2(acac))的NPB、60nh厚的Alq3以及1nm厚的LiF来形成。
并且，含有绿色发光性的发光物质的层通过层叠50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、40nm厚的添加有香豆素545T(C545T)的Alq3、60nm厚的Alq3以及1nm厚的LiF来形成。
并且，含有蓝色发光性的发光物质的层通过层叠50nm厚的DNTPD、10nm厚的NPB、30nm厚的添加有2，5，8，11-四(叔丁基)苝(缩写TBP)的9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写CzPA)、60nm厚的Alq3以及1nm厚的LiF来形成。
另外，除了红色发光性的像素、蓝色发光性的像素以及绿色发光性的像素以外，还可以通过使用白色发光性的发光物质形成含有发光物质的层，从而形成白色发光性的像素。通过设置白色发光性的像素，可以降低耗电量。
接着，在含有发光物质的层318及有机绝缘物膜317上形成第二电极319。这里，通过蒸镀法形成200nm厚的Al膜。结果，由第一电极316、含有发光物质的层318以及第二电极319构成发光元件321。
以下，说明发光元件321的结构。
通过在含有发光物质的层318中形成使用有机化合物的具有发光功能的层(以下，称为发光层343)，发光元件321起到有机EL元件的功能。
作为发光性的有机化合物，例如可以举出9，10-二(2-萘基)蒽(缩写DNA)；2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(缩写t-BuDNA)；4，4′-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(缩写DPVBi)；香豆素30；香豆素6；香豆素545；香豆素545T；苝；红荧烯；periflanthene；2，5，8，11-四(叔丁基)苝(缩写TBP)；9，10-二苯基蒽(缩写DPA)；5，12-二苯基并四苯；4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(缩写DCM1)；4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛里定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写DCM2)；4-(二氰基亚甲基)-2，6-双[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(缩写BisDCM)等。另外，也可以使用下面能够发射磷光的化合物双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′]·(甲基吡啶)合铱(缩写Firpic)；双{2-[3′，5′-双(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2′}·(甲基吡啶)合铱(缩写Ir(CF3ppy)2(pic))；三(2-苯基吡啶-N，C2′)合铱(缩写Ir(ppy)3)；(乙酰丙酮根)·双(2-苯基吡啶-N，C2′)铱(缩写Ir(ppy)2(acac))；(乙酰丙酮根)·双[2-(2-噻吩基)吡啶-N，C3′]合铱(缩写Ir(thp)2(acac))；(乙酰丙酮根)·双(2-苯基喹啉-N，C2′)合铱(缩写Ir(pq)2(acac))；(乙酰丙酮根)·双[2-(2-苯并噻吩基)吡啶-N，C3′]合铱(缩写Ir(btp)2(acac))等。
并且，如图7A所示，也可以通过在第一电极316上形成含有发光物质的层318及第二电极319来形成发光元件321，所述含有发光材料的层318包括由空穴注入性材料形成的空穴注入层341、由空穴传输性材料形成的空穴传输层342、由发光性的有机化合物形成的发光层343、由电子传输性材料形成的电子传输层344以及由电子注入性材料形成的电子注入层345。
作为空穴传输性材料，可以举出酞菁(缩写H2Pc)；铜酞菁(缩写CuPc)；酞菁氧钒(缩写VOPc)；4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(缩写TDATA)；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(缩写MTDATA)；1，3，5-三[N，N-二(间-甲苯基)氨基]苯(缩写间-MTDAB)；N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基苯基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺(缩写TPD)；4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写NPB)；4，4′-双{N-[4-二(间-甲苯基)氨基]苯基-N-苯基氨基}联苯(缩写DNTPD)；4，4′-双[N-(4-联苯基)-N-苯胺]联苯(缩写BBPB)；4，4′，4″-三(N-咔唑基)三苯胺(缩写TCTA)等，但是不限于这些材料。并且，在上述的化合物中，以TDATA、MTDATA、间-MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、BBPB、TCTA等为典型的芳族胺化合物容易产生空穴，是作为有机化合物优选的化合物群。这里所述的物质主要是具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。
除了上述空穴传输性材料以外，空穴注入材料还包括作了化学掺杂的导电性高分子化合物，也可以使用掺杂了聚苯乙烯磺酸盐(缩写PSS)的聚乙烯二氧噻吩(缩写PEDOT)、聚苯胺(缩写PAni)等。而且，如氧化钼、氧化钒、氧化镍等无机半导体的薄膜，或者如氧化铝等无机绝缘体的超薄膜也是有效的。
这里，作为电子传输性材料，可以使用由具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物等构成的材料，例如，三(8-羟基喹啉根)合铝(缩写Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉根)合铝(缩写Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉根)合铍(缩写BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉根)-4-苯基苯酚根合铝(缩写Balq)等。并且，除此以外，还可以使用具有噁唑配位体或噻唑配位体的金属络合物等的材料，例如，双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑]合锌(缩写Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]合锌(缩写Zn(BTZ)2)等。另外，除了金属络合物之外，还可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写PBD)、1，3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写对-EtTAZ)、红菲咯啉(缩写Bphen)、深亚铜试剂(缩写BCP)等。这里所述的物质是主要具有10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的物质。
作为电子注入材料，除了上述电子传输性材料之外，经常使用绝缘体的超薄膜，例如碱金属卤化物如氟化锂、氟化铯等；碱土金属卤化物，例如氟化钙等；或者碱金属氧化物，例如氧化锂等。而且，碱金属络合物例如乙酰丙酮根合锂(缩写Li(acac))或8-羟基喹啉根合锂(缩写Liq)等也是有效的。另外，也可以使用通过共蒸镀等将上述电子传输性材料和低功函数的金属如Mg、Li、Cs等混合而成的材料。
并且，如图7B所示，也可以由第一电极316、含有发光物质的层318以及第二电极319形成发光元件321，所述含有发光物质的层318包括由有机化合物及由对于发光性有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成的空穴传输层346、由发光性有机化合物形成的发光层343、由有机化合物及对发光性的有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成的电子传输层347。
由有机化合物及对于发光性有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成的空穴传输层346，作为有机化合物可适当地使用上述空穴传输性的有机化合物来形成。并且，只要容易接受来自有机化合物的电子，作为无机化合物可以是任何化合物，可以是各种金属氧化物或金属氮化物，尤其是，在元素周期表中属于第4族至第12族的任何一种的过渡金属氧化物容易表现电子接受性，因此是适合的。具体而言，可以举出氧化钛、氧化锆、氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼、氧化钌、氧化锌等。并且，在上述金属氧化物中，元素周期表中属于第4族至第8族的任何一种过渡金属氧化物大多具有高电子接受性，因此是理想的。尤其是，氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼可以通过真空蒸镀形成并容易处理，因此是适合的。
由有机化合物及对于发光性的有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成的电子传输层347，作为有机化合物可适当地使用上述电子传输性的有机化合物来形成。并且，只要容易对有机化合物供应电子，作为无机化合物可以是任何化合物，可以使用各种金属氧化物或金属氮化物，尤其是，碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物、碱金属氮化物、碱土金属氮化物以及稀土金属氮化物容易表现出电子给予性，因此是适合的。具体而言，可以举出氧化锂、氧化锶、氧化钡、氧化铒、氮化锂、氮化镁、氮化钙、氮化钇、氮化镧等。尤其是，氧化锂、氧化钡、氮化锂、氮化镁、氮化钙可以通过真空蒸镀形成并容易处理，因此是适合的。
由有机化合物及无机化合物形成的电子传输层347或空穴传输层346具有优良的电子注入/传输特性，因此，可以将各种材料用于第一电极316、第二电极319，几乎不受限于其功函数。并且，可以降低驱动电压。
并且，作为含有发光物质的层318设置使用无机化合物的承担发光功能的层(下文称作发光层349)，从而发光元件321作为无机EL元件发挥功能。无机EL元件根据其元件结构分类成分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件。其不同之处在于，前者包括含有使发光材料微粒分散于粘合剂中的发光物质的层，后者包括含有由发光材料的薄膜形成的发光物质的层，而相同之处在于两者都需要由高电场加速的电子。再有，获得的发光机制包括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。在许多情况下，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。下面表示无机EL元件的结构。
可以在本实施方式中使用的发光材料由基质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，即，称量基质材料和杂质元素或其化合物，放入研钵中混合，并且在电炉中加热并焙烧而彼此反应，使基质材料包含杂质元素。焙烧温度优选为700℃至1500℃。这是因为在太低的温度下不进行固相反应，而在太高的温度下基质材料分解。再有，可以在粉末状态进行烧成，但优选在颗粒状态进行烧成。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，即，使基质材料或其化合物与杂质元素或其化合物在溶液中彼此反应，使之干燥后进行烧成。在该方法中，发光材料的微粒均匀地分布，即使粒径小且焙烧温度低，反应也可以继续。
作为用于无机EL元件的发光材料的基质材料，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、硫化镉、硫化钙、硫化钇、硫化镓、硫化锶、硫化钡等。并且，作为氧化物，例如可以使用氧化锌、氧化钇等。并且，作为氮化物，例如可以使用氮化铝、氮化镓、氮化铟等。另外，也可以使用硒化锌、碲化锌等。也可以使用三元混晶如硫化钙镓、硫化锶镓、硫化钡镓等。
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。再有，也可以添加卤素如氟(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，分别称量基质材料、第一杂质元素或其化合物以及第二杂质元素或其化合物，放入研钵中混合，然后在电炉中加热并焙烧。作为基质材料可以使用上述基质材料，而作为第一杂质元素或其化合物，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)、硫化铝等。并且，作为第二杂质元素或其化合物，例如可以使用铜(Cu)、银(Ag)、硫化铜、硫化银等。焙烧温度优选为700℃至1500℃。这是因为在太低的温度下固相反应不进行，而在太高的温度下基质材料分解。再有，也可以在粉末状态进行焙烧，但是，优选在颗粒状态进行焙烧。
并且，作为利用固相反应的杂质元素，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，杂质元素容易扩散且容易促进固相反应，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、氯化银等。
再有，这些杂质元素相对于基质材料的浓度在0.01原子％至10原子％的范围内即可，优选在0.05原子％至5原子％的范围内。
图7C示出了含有发光物质的层318由第一绝缘层348、发光层349以及第二绝缘层350构成的无机EL元件的截面。
在薄膜型无机EL中，发光层349是含有上述发光材料的层，可以通过使用如电阻加热蒸镀法、电子束蒸镀(EB蒸镀)法等真空蒸镀法、如溅射法等物理气相生长法(PVD)、如有机金属CVD法化学气相生长法(CVD)法、氢化物传输减压CVD法等、原子层外延法(ALE)等。
第一绝缘层348和第二绝缘层350没有特别限制，但优选具有高绝缘耐压和致密的膜质，而且优选具有高介电常数。例如，可以使用氧化硅、氧化钇、氧化铝、氧化铪、氧化钽、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、氮化硅、氧化锆等的膜和它们的混合膜或两种以上的叠层膜。第一绝缘层348和第二绝缘层350可以通过溅射法、蒸镀法、CVD法等形成。对这些膜的厚度没有特别的限制，但是优选在10nm至1000nm的范围内。再有，本实施方式中的发光元件并不一定需要热电子，因此具有可以形成为薄膜，并且能够降低驱动电压的优点。膜厚优选为500nm以下，更优选为100nm以下。
再有，也可以在发光层349和绝缘层348、350之间、在绝缘层348和电极316之间或者绝缘层350和电极319之间设置缓冲层(未图示)。所述缓冲层具有使载流子容易注入并且抑制两层混合的作用。对于缓冲层的材料没有特别限制，例如可以使用作为发光层的基质材料的硫化锌、硫化硒、硫化镉、硫化锶、硫化钡、硫化铜、氟化锂、氟化钙、氟化钡或氟化镁等。
并且，如图7D所示，含有发光物质的层318可以由发光层349和第一绝缘层348构成。在此情况下，图7D示出了第一绝缘层348设在第二电极319和发光层349之间的方式。再有，第一绝缘层348也可设在第一电极316和发光层349之间。
另外，含有发光物质的层318也可仅由发光层349构成。就是说，可用第一电极316、发光层349、第二电极319来构成发光元件321。
在分散型无机EL中，通过在粘合剂中分散微粒状的发光材料来形成膜状的包含发光物质的层。在因发光材料的制造方法而不能充分获得所要大小的微粒的情况下，可以通过在研钵等中碾碎等而加工成微粒状。粘合剂用来将粒状的发光材料以分散的状态固定，并保持为包含发光物质的层的形状。发光材料由粘合剂均匀地分散并固定在包含发光物质的层中。
在分散型无机EL中，作为含有发光物质的层的形成方法，可以使用能够有选择地形成含有发光物质的层的液滴排出法、印刷法(丝网印刷或胶版印刷等)、涂敷法如旋涂法等、浸渍法、配给法等。对膜厚没有特别的限制，但是优选在10nm至1000nm的范围内。并且，在包括发光材料和粘合剂的含有发光物质的层中，发光材料的比率可为50重量％以上且80重量％以下。
图7E中的元件具有第一电极316、含有发光物质的层318和第二电极319，所述含有发光物质的层318由发光材料352分散在粘合剂351中的发光层和绝缘层348构成。再有，绝缘层348在图7E中为与第二电极319接触的结构，但是也可以为与第一电极316接触的结构。并且，元件可以有分别与第一电极316及第二电极319接触的绝缘层。另外，元件也可以没有与第一电极316及第二电极319接触的绝缘层。
作为可用于本实施方式的粘合剂，可以使用有机材料或无机材料。并且，也可以使用有机材料和无机材料的混合材料。作为有机绝缘材料，可以使用如氰乙基纤维素系树脂那样具有较高介电常数的聚合物，或聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯系树脂、硅酮树脂、环氧树脂、偏二氟乙烯等树脂。而且，也可以使用如芳香族聚酰胺或聚苯并咪唑(polybenzimidazole)等耐热高分子材料，或者硅氧烷树脂。再有，硅氧烷树脂相当于包含Si-O-Si键的树脂。硅氧烷由硅(Si)和氧(O)的键构成骨架结构。作为取代基，使用至少包含氢的有机基团(例如，烷基和芳基)。作为取代基，也可以使用氟基。或者，作为取代基，也可以使用至少包含氢的有机基和氟基。并且，也可以使用树脂材料，例如乙烯基树脂如聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等、酚醛树脂、酚醛清漆树脂、丙烯树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸乙酯树脂、噁唑树脂(聚苯并噁唑)等。而且，也可以使用光固化型等。也可以通过在这些树脂中适当地混合具有高介电常数的微粒如钛酸钡、钛酸锶等来调节介电常数。
并且，作为用于粘合剂的无机材料，可以使用从包含氧化硅、氮化硅、包含氧和氮的硅、氮化铝、包含氧和氮的铝或氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、铌酸钾、铌酸铅、氧化钽、钽酸钡、钽酸锂、氧化钇、氧化锆、硫化锌或含其他无机材料的物质中选出的材料来形成。通过在有机材料中包含高介电常数的无机材料(通过添加等)，可以进一步控制由发光材料和粘合剂构成的含有发光物质的层的介电常数，并且可以进一步增大介电常数。
在制造工序中，发光材料分散于包含粘合剂的溶液中，作为可用于本实施方式的包含粘合剂的溶液的溶剂，可适当地选择粘合剂材料溶解于其中且可以制作具有适合于形成发光层的方法(各种湿法过程)及所要膜厚的粘度的溶液的溶剂。可以使用有机溶剂等，例如在使用硅氧烷树脂作为粘合剂的情况下，可以使用丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯(也称作PGMEA)、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(也称作MMB)等。
在无机EL发光元件中，通过在一对夹持含有发光物质的层的电极之间施加电压来发光，但可在直流驱动和交流驱动中的任何一方式下工作。
接着，如图6B所示，在第二电极319上形成保护膜322。保护膜322是为防止湿气、氧等侵入发光元件321和保护膜322而设的。保护膜322优选通过如等离子体CVD法、溅射法等薄膜形成法，使用氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧氮化铝、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、包含氮的碳或其他绝缘材料形成。
另外，通过使用密封材323将密封基板324贴合在形成于玻璃基板100的第二层间绝缘膜315上，实现发光元件321设置在由玻璃基板100、密封基板324及密封材323包围的空间325中的结构。再有，在空间325中填充有填充材，除了填充惰性气体(氮气或氩气等)以外，也有填充密封材323的情况。
再有，优选用环氧系树脂作为密封材323。并且，这些材料优选尽可能不透湿气和氧的材料。并且，用作密封基板324的材料，可以使用玻璃基板、石英基板、由FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯等构成的塑料基板。
接着，如图6C所示，与实施方式2同样地用各向异性导电膜326将FPC327固定在与连接端子314连接的导电膜320上。
通过以上工序，可以形成具有有源矩阵型发光元件的半导体装置。
这里，图8示出在本实施方式中进行全彩色显示的像素的等效电路图。图8中，虚线包围的薄膜晶体管332对应于驱动发光元件的薄膜晶体管227。TFT331控制TFT332的导通或截止。再有，在以下的说明中，作为发光元件使用有机EL元件(以下称作OLED)，其中由含有发光性的有机化合物的层形成含有发光物质的层。
在显示红色的像素中，发射红光的OLED 334R连接到薄膜晶体管332的漏区，而在其源区中设有阳极侧电源线337R。并且，在OLED334R中设有阴极侧电源线333。并且，开关用的薄膜晶体管331连接到栅极布线336，而驱动用的薄膜晶体管332的栅电极连接到开关用的薄膜晶体管331的漏区。再有，开关用的薄膜晶体管331的漏区与连接到阳极侧电源线337R的电容元件338连接。
并且，在显示绿色的像素中，发射绿光的OLED 334G连接到驱动用薄膜晶体管332的漏区，而在其源区中设有阳极侧电源线337G。并且，在OLED 334G中设有阴极侧电源线333，开关用的薄膜晶体管331连接到栅极布线336，而驱动用薄膜晶体管332的栅电极连接到开关用薄膜晶体管331的漏区。再有，开关用薄膜晶体管331的漏区与连接到阳极侧电源线337G的电容元件338连接。
并且，在显示蓝色的像素中，发射蓝光的OLED 334B连接到驱动用的薄膜晶体管332的漏区，而在其源区中设有阳极侧电源线337B。并且，在OLED 334B中设有阴极侧电源线333，开关用薄膜晶体管331连接到栅极布线336，而驱动用薄膜晶体管332的栅电极连接到开关用薄膜晶体管331的漏区。再有，开关用薄膜晶体管331的漏区与连接到阳极侧电源线337B的电容元件338连接。
根据含发光物质的层的材料，对颜色相同的像素分别施加不同的电压。
再有，这里将源极布线335形成为与阳极侧电源线337R、337G、337B平行，但是不限于此，也可以将栅极布线336形成为与阳极侧电源线337R、337G、337B平行。另外，驱动用薄膜晶体管332也可采用多栅电极结构。
并且，在发光装置中，对屏幕显示的驱动方法没有特别限制，例如可以使用点顺序驱动方法、线顺序驱动方法、面顺序驱动方法等。典型地使用线顺序驱动方法，可以适当地使用时分灰度级驱动方法或面积灰度级驱动方法。并且，输入到发光装置的源极线的图像信号既可为模拟信号，又可为数字信号，根据图像信号适当地设计驱动电路等即可。
另外，采用数字视频信号的发光装置中，有输入像素的视频信号为定电压(CV)的驱动方式和输入像素的视频信号为定电流(CC)的驱动方式。视频信号为定电压(CV)的场合有加到发光元件的信号的电压恒定(CVCV)的情况和加到发光元件的信号的电流是恒定(CVCC)的情况。并且，视频信号为定电流(CC)的场合有加到发光元件的信号的电压恒定(CCCV)的情况和加到发光元件的信号的电流恒定(CCCC)的情况。
并且，在发光装置中，也可设有用来防止静电击穿的保护电路(保护二极管等)。
再有，本实施方式示出了在像素部及驱动电路部中使用通过实施方式1所示的工序制作的薄膜晶体管的方式，但是本发明不限于此。例如，也可以通过实施方式1所示的工序制作构成驱动电路部的薄膜晶体管等半导体元件，而通过采用非晶半导体膜的薄膜晶体管来形成构成像素部的薄膜晶体管。
通过以上工序，可以制造具有有源矩阵型发光元件的发光装置。本实施方式所示的发光装置可以在制造工序中减少玻璃基板或玻璃基板上的层中产生裂缝。由此，能够以高成品率制造发光装置。
(实施方式4) 在本实施方式中，参照图9～12说明能够非接触地传送数据的半导体装置的制造过程。使用图13说明半导体装置的结构。而且，使用图14说明本实施方式所示的半导体装置的用途。
如图9A所示，在玻璃基板401上形成剥离膜402。接着，与实施方式1及2同样，在剥离膜402上形成绝缘膜403，在绝缘膜403上形成薄膜晶体管404。接着，形成将构成薄膜晶体管404的导电膜绝缘的层间绝缘膜405，然后形成连接到薄膜晶体管404的半导体膜的源电极及漏电极406。接着，形成覆盖薄膜晶体管404、层间绝缘膜405、源电极及漏电极406的绝缘膜407，并形成隔着绝缘膜407而连接到源电极或漏电极406的导电膜408。
作为玻璃基板401，可以使用与玻璃基板100同样的基板。
作为剥离膜402，通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等，以单层或叠层结构形成由选自钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、硅(Si)中的元素、以元素为主要成分的合金材料或者以元素为主要成分的化合物材料构成的层。含硅的剥离膜的结晶结构为非晶、微晶或多晶均可。
在剥离膜402为单层结构的情况下，优选形成包含钨、钼或者钨和钼的混合物的层。或者，形成包含钨的氧化物或氧氮化物的层、包含钼的氧化物或氧氮化物的层、或者包含钨钼混合物的氧化物或氧氮化物的层。再有，钨钼混合物例如相当于钨和钼的合金。
在剥离膜402为叠层结构的情况下，优选形成包含钨、钼或者钨和钼的混合物的层作为第一层，形成包含钨、钼或者钨钼混合物的氧化物、氮化物、氧氮化物或者氮氧化物的层作为第二层。
在形成包含钨的层和包含钨的氧化物的层的叠层结构作为剥离膜402的情况下，也可有效地通过形成包含钨的层且在其上层形成由氧化物构成的绝缘层而将包含钨的氧化物的层形成在钨层和绝缘层的界面上。另外，也可以通过对包含钨的层的表面进行热氧化处理、氧等离子体处理、N2O等离子体处理、使用强氧化能力溶液如臭氧水等的处理、使用加氢的水的处理等来形成包含钨的氧化物的层。这与形成包含钨的氮化物、氧氮化物或者氮氧化物的层的情况同样，可以在形成包含钨的层之后，在其上层形成氮化硅层、氧氮化硅层、氮氧化硅层。
钨的氧化物由WOx表示。其中x在于2≤x≤3的范围内，并且存在有x是2的情况(WO2)、x是2.5的情况(W2O5)、x是2.75的情况(W4O11)、x是3的情况(WO3)等。
这里，通过溅射法形成厚度为20nm至100nm，优选为40nm至80nm的钨膜。
再有，虽然在上述工序中，以接触于玻璃基板401的方式形成剥离膜402，但是本发明不局限于该工序。也可接触于玻璃基板401而形成作为基底的绝缘膜，并以接触于该绝缘膜的方式设置剥离膜402。
绝缘膜403可以与绝缘膜101及绝缘膜102的叠层结构同样地形成。这里，通过在N2O气体流动中产生等离子体，在剥离膜402的表面上形成氧化钨膜，然后通过等离子体CVD法形成厚度为10nm至100nm的氮氧化硅膜及厚度为30nm至120nm的氧氮化硅膜。
薄膜晶体管404可以与实施方式2所示的薄膜晶体管225至227同样地形成。源电极及漏电极406可以与实施方式2所示的布线234至239同样地形成。
层间绝缘膜405及绝缘膜407可以通过涂敷并焙烧聚酰亚胺、丙烯或硅氧烷聚合物来形成。并且，也可以通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等用无机化合物以单层或叠层结构来形成。作为无机化合物的典型例，有氧化硅、氮化硅、氧氮化硅。
接着，如图9B所示，在导电膜408上形成导电膜411。这里，通过印刷法印刷含金微粒的组合物，在200℃的温度下加热30分钟而烧成组合物，来形成导电膜411。
接着，如图9C所示，形成覆盖绝缘膜407及导电膜411端部的绝缘膜412。这里，用环氧树脂形成覆盖绝缘膜407及导电膜411端部的绝缘膜412。通过旋涂法涂敷环氧树脂的组合物，在160℃的温度下加热30分钟，然后去除覆盖导电膜411的部分的绝缘膜，以使导电膜411露出，同时形成厚度为1μm至20μm，优选为5μm至10μm的绝缘膜412。这里，将从绝缘膜403到绝缘膜412的叠层体作为元件形成层410。
接着，如图9D所示，为了容易进行之后的剥离工序，用激光束413照射绝缘膜403、405、407及412，以形成如图9E所示的开口部414。接着，在绝缘膜412上贴合粘贴件415。作为形成开口部414而照射用的激光束，优选使用具有绝缘膜403、405、407或412的吸收波长的激光束。典型地，适当地选择紫外区、可见区或红外区的激光束进行照射。
作为这种使激光束谐振的激光振荡器，可以适当地使用与实施方式1所示的激光振荡器1301同样的激光振荡器。再有，在固体激光振荡器中，以适当使用基波至五次谐波为优选。结果，绝缘膜403、405、407及412吸收激光束而熔化，从而形成开口部。
再有，通过省略将激光束照射到绝缘膜403、405、407、以及412的工序，可以提高生产率。
接着，如图10A所示，在形成于剥离膜402和绝缘膜403的界面的金属氧化物膜中，通过物理方法剥离具有剥离膜的玻璃基板401及元件形成层的一部分421。物理方法是指力学方法或机械方法，并且是指改变某种力学能(机械能)的方法。物理方法典型地有施加机械力的方法(例如，利用人手或夹持工具剥离的处理，或者以滚轴为支点边转动滚轴边分离的处理)。
在本实施方式中使用在剥离膜和绝缘膜之间形成金属氧化膜，并且在该金属氧化膜中通过物理方法剥离元件形成层的一部分421，但是本发明不限于此。也可以使用如下方法，即，使用包含氢的非晶硅层作为剥离膜，在图9E的工序之后，从玻璃基板一侧照射激光束使得含于非晶硅膜的氢蒸发，以在玻璃基板和剥离膜之间剥离。
并且，在图9E的工序之后，可以使用通过机械抛光去除玻璃基板的方法，或者通过使用溶解玻璃基板的溶液如HF等去除玻璃基板的方法。在此情况下，也可以不使用剥离膜。
并且，可以使用如下方法，即，在图9E中，在将粘贴件415贴合到绝缘膜412之前，对开口部414引入氟化卤素气体如NF3、BrF3、ClF3等，用氟化卤素气体蚀刻去除剥离膜的一部分，然后将粘贴件415贴合到绝缘膜412，来从玻璃基板剥离元件形成层的一部分421。
并且，可使用如下方法，即在图9E中，在将粘贴件415贴合到绝缘膜412之前，对开口部414引入如NF3、BrF3、ClF3等氟化卤素气体，用氟化卤素气体蚀刻去除剥离膜的一部分，然后将粘贴件415贴合到绝缘膜412，来通过物理方法从玻璃基板剥离元件形成层的一部分421。
接着，如图10B所示，在元件形成层的一部分421的绝缘膜403上贴附柔性基板422。接着，从元件形成层的一部分421剥离粘贴件415。这里，作为柔性基板422使用通过铸造法由聚苯胺形成的薄膜。
接着，如图10C所示，将柔性基板422贴附到切割框架432的紫外薄板431上。由于紫外薄板431具有粘合性，因此柔性基板422被固定在紫外薄板431上柔性基板。此后，也可以对导电膜411照射激光束，提高导电膜411和导电膜408之间的密合性。
接着，如图10D所示，在导电膜411上形成连接端子433。通过形成连接端子433，可以容易进行与之后用作天线的导电膜的位置调整及粘接。
接着，如图11A所示，将元件形成层的一部分421分割。这里，对元件形成层的一部分421及柔性基板422照射激光束434，如图11B所示将元件形成层的一部分421分割成多个。作为激光束434，可以适当地选择使用激光束413处所记载的激光束。这里，最好选择绝缘膜403、405、407、412以及柔性基板422能够吸收的激光束。再有，这里，虽然使用激光切断法将元件形成层的一部分分割成多个，但是也可以代替该方法而适当地使用切割法、划片法等。其结果，被分割的元件形成层表示为薄膜集成电路442a、442b。
接着，如图11C所示，对切割框架432的紫外薄板照射紫外光，以降低紫外薄板431的粘合力，然后利用扩展框架444支撑紫外薄板431。此时，通过一边拉伸紫外薄板431一边用扩展框架444支撑紫外薄板431，可以扩大在薄膜集成电路442a、442b之间形成的槽441的宽度。再有，优选将扩大了的槽446的宽度设定为对应于之后贴到薄膜集成电路442a、442b的天线衬底的大小。
接着，如图12A所示，通过使用各向异性导电粘合剂455a、455b贴合具有用作天线的导电膜452a、452b的柔性基板456和薄膜集成电路442a、442b。再有，在具有用作天线的导电膜452a、452b的柔性基板456中设有开口部，以使导电膜452a、452b的一部分露出。为此，边调整柔性基板位置边贴合，以使用作天线的导电膜452a、452b和薄膜集成电路442a、442b的连接端子通过各向异性导电粘合剂455a、455b所包含的导电微粒454a、454b连接。
这里，用作天线的导电膜452a和薄膜集成电路442a通过各向异性导电粘合剂455a中的导电微粒454a连接，用作天线的导电膜452b和薄膜集成电路442b由各向异性导电粘合剂455b中的导电微粒454b连接。
接着，如图12B所示，在没有形成用作天线的导电膜452a、452b和薄膜集成电路442a、442b的区域中分割柔性基板456、绝缘膜453。这里，通过对绝缘膜453及柔性基板456照射激光束461的激光切断法进行分割。
通过以上工序，如图12C所示，可以制造能够非接触地传送数据的半导体装置462a、462b。
再有，在图12A中，也可在用各向异性导电粘合剂455a、455b贴合具有用作天线的导电膜452a、452b的柔性基板456和薄膜集成电路442a、442b之后设置柔性基板463，以将柔性基板456和薄膜集成电路442a、442b密封，如图12B所示，在没有形成用作天线的导电膜452a、452b和薄膜集成电路442a、442b的区域中照射激光束461，来制造如图12D所示的半导体装置464。在此情况下，薄膜集成电路由经分割的柔性基板456、463密封，因此可以抑制薄膜集成电路的劣化。
通过以上工序，可以以高成品率制造薄型且轻量的半导体装置。本实施方式所示的半导体装置可以在制造工序中减少玻璃基板或玻璃基板上的层中产生裂缝。由此，可以以高成品率制造半导体装置。
接着，参照图13说明上述能够非接触地传送数据的半导体装置的结构。
本实施方式中的半导体装置大致由天线部2001、电源部2002、逻辑部2003构成。
天线部2001由用来接收外部信号并发送数据的天线2011构成。并且，作为半导体装置中的信号的传送方式，可以使用电磁耦合方式、电磁感应方式或微波方式等。实施者考虑使用用途来适当地选择传送方式即可，并可根据传送方式设置最合适的天线。
电源部2002由整流电路2021、保持电容2022及恒压电路2023构成，所述整流电路2021利用由天线2011从外部接收的信号来产生电源，所述保持电容2022保持所产生的电源。
逻辑部2003包括解调所接收的信号的解调电路2031；产生时钟信号的时钟产生/补偿电路2032；各代码识别及判定电路2033；根据接收信号产生用来从存储器中读取数据的信号的存储控制器2034；用来将经编码的信号转换为接收信号的调制电路2035；将读取的数据编码的编码电路2037；以及存储数据的掩模ROM 2038。再有，调制电路2035设有调制用电阻2036。
各代码识别及判定电路2033识别并判定的代码是帧结束信号(EOFend of frame)、帧起始信号(SOFstart of frame)、标志、命令代码、掩码长度(mask length)、掩码值(mask value)等。并且，各代码识别及判定电路2033也包括识别发送错误的循环冗余校验(CRCcyclic redundancy check)功能。
接着，参照图14说明上述能够非接触地传送数据的半导体装置的用途。上述能够非接触地传送数据的半导体装置的用途很广，可以设置在如下物品上使用例如，纸币、硬币、有价证券类、不记名债券类、证书类(例如驾照或居住证等，参照图14A)、包装用容器类(例如包装纸或瓶等，参照图14C)、记录媒体(例如DVD软件或录像带等，参照图14B)、交通工具类(例如自行车等，参照图14D)、个人用品(例如鞋或眼镜等)、食品类、植物类、动物类、衣服类、生活用品类、电子设备等的商品、货物的标签(参照图14E和14F)等的物品。电子设备是指液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(也简称为电视、TV接收机、电视接收机等)以及便携式电话等。
本实施方式的半导体装置9210通过安装在印刷电路板上、贴附在表面上或将其嵌入来固定在物品上。例如，若为书籍则将半导体装置嵌入在纸中，若为由有机树脂形成的包装则嵌入在该有机树脂中，如此固定在每一物品上。对于本实施方式的半导体装置9210而言，由于实现了小型、薄型、轻量，所以在固定在物品上后不会有损该物品本身的设计质量。并且，通过在纸币、硬币、有价证券类、无记名债券类、证书类等上设置本实施方式的半导体装置9210，就可提供认证功能，并且可通过利用该认证功能来防止伪造。并且，通过在包装用容器类、记录媒体、个人用品、食品类、衣服类、生活用品类、电子设备等上设置本实施方式的半导体装置，可以使检查系统等的系统更加有效。
(实施方式5) 作为具有上述实施方式所示的半导体装置的电子设备，可以举出电视装置(也简称为电视、电视接收机等)、如数码相机、数字摄像机等影像拍摄装置、便携式电话装置(也简称为移动电话机或手机)、如PDA等便携式信息终端、便携式游戏机、计算机用显示器、计算机、如汽车音频设备等声音再现装置、如家用游戏机等设有记录媒体的图像再现装置。参照图15说明这些的具体例。
图15A所示的便携式信息终端包括主体9201、显示部9202等。通过将上述实施方式所示的半导体装置用于显示部9202，可廉价地提供能够高清晰显示的便携式信息终端。
图15B所示的数字摄影机包括显示部9701、显示部9702等。通过将上述实施方式所示的半导体装置用于显示部9701，可廉价地提供能够高清晰显示的数字摄影机。
图15C所示的便携式终端包括主体9101、显示部9102等。通过将上述实施方式所示的半导体装置用于显示部9102，可廉价地提供高可靠性的便携式终端。
图15D所示的便携式电视装置包括主体9301、显示部9302等。通过将上述实施方式所示的半导体装置用于显示部9302，可廉价地提供能够高清晰显示的便携式电视装置。这种电视装置可以广泛应用于各种装置，如安装到手机等便携式终端的小型装置、可以便携的中型装置及大型装置(例如40英寸以上)。
图15E所示的便携式计算机包括主体9401、显示部9402等。通过将上述实施方式所示的半导体装置用于显示部9402，可廉价地提供能够高画质显示的便携式计算机。
图15F所示的电视装置包括主体9501、显示部9502等。通过将上述实施方式所示的半导体装置用于显示部9502，可廉价地提供能够高清晰显示的电视装置。
这里，参照图16说明电视装置的结构。
图16是表示电视装置的主要结构的方框图。调谐器9511接收图像信号和音频信号。图像信号由如下电路进行处理视频检测电路9512；将从视频检测电路9512输出的信号转换为与红色、绿色、蓝色分别对应的彩色信号的图像信号处理电路9513；以及根据驱动IC的输入规格转换该图像信号的控制电路9514。控制电路9514将信号分别输出到显示面板9515的扫描线驱动电路9516和信号线驱动电路9517。在数字驱动的情况下，也可以采用如下结构在信号线一侧设信号分割电路9518，并且将输入数字信号分割成m个来供应。
在由调谐器9511接收的信号中，音频信号发送到音频检波电路9521，其输出经由音频信号处理电路9522送到扬声器9523。控制电路9524从输入部9525接收接收站(接收频率)和音量的控制信息，并且将信号发送到调谐器9511和音频信号处理电路9522。
所述电视装置通过包含显示面板9515而构成，可以实现电视装置的低耗电。并且，可以制造能够高清晰显示的电视装置。
再有，本发明不局限于电视接收机，还适用于个人计算机的显示器，特别是具有大面积显示媒体，例如火车站、机场等的信息显示板或者街道上的广告显示板等。
接着，作为装有本发明的半导体装置的电子设备的一个方式，参照图17说明移动电话机。移动电话机具有机壳2700、2706、显示面板2701、外壳2702、印刷电路板2703、操作按钮2704、电池2705(参照图17)。显示面板2701可装拆地组合到外壳2702中，且外壳2702嵌装到印刷电路板2703上。外壳2702的形状和大小根据其中组合了显示面板2701的电子设备适当改变。在印刷电路板2703上装有多个半导体装置的封装件，且其中之一可使用本发明的半导体装置。印刷电路板2703上安装的多个半导体装置具有控制器、中央处理单元(CPU)、存储器、电源电路、音频处理电路、发送/接收电路等的任何功能。
显示面板2701通过连接薄膜2708连接到印刷电路板2703。上述的显示面板2701、外壳2702、印刷电路板2703与操作按钮2704和电池2705一起收纳到机壳2700和2706的内部。显示面板2701所包含的像素区域2709设置成可通过设于机壳2700中的窗口观看。
在显示面板2701中，也可用TFT在玻璃基板上一体形成像素部和一部分外围驱动电路(多个驱动电路中具有低工作频率的驱动电路)，并且在IC芯片上形成一部分外围驱动电路(多个驱动电路中具有高工作频率的驱动电路)。也可以通过COG(Chip On Glass玻璃上芯片)方式将所述IC芯片安装在显示面板2701上。或者，也可通过TAB(Tape Automated Bonding带式自动接合)方式或使用印刷电路板将所述IC芯片与玻璃基板连接。再有，图18A示出一例显示面板的结构，其中在玻璃基板上一体形成一部分外围驱动电路和像素部，并通过COG等方式装有形成了其他外围驱动电路的IC芯片。再有，图18A的显示面板包括玻璃基板3900、信号线驱动电路3901、像素部3902、扫描线驱动电路3903、扫描线驱动电路3904、FPC3905、IC芯片3906、IC芯片3907、密封基板3908、以及密封材3909。通过这种结构，可以实现显示装置的低耗电，并且可以延长移动电话机的单次充电使用时间。并且，能够实现移动电话机的低成本化。
并且，为了进一步减少耗电，如图18B所示，也可使用TFT在玻璃基板上形成像素部，在IC芯片上形成所有的外围驱动电路，并且通过COG(Chip On Glass玻璃上芯片)等方式将所述IC芯片安装在显示面板上。再有，图18B的显示面板包括玻璃基板3910、信号线驱动电路3911、像素部3912、扫描线驱动电路3913、扫描线驱动电路3914、FPC3915、IC芯片3916、IC芯片3917、密封基板3918以及密封材3919。
如上述那样，本发明的半导体装置的特征在于小型、薄型、轻量，由于所述特征电子设备的机壳内部的有限空间可得到有效利用。并且，可以减少成本，制造具有高可靠性半导体装置的电子设备。
本申请基于2006年11月7日向日本专利局递交的序列号为NO.2006-301810的日本专利申请，该申请的全部内容通过引用被结合在本申请中。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，包括以下步骤
在玻璃基板上形成含有半导体膜的层，其中所述玻璃基板具有大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的热膨胀率；
加热所述含有半导体膜的层；以及
对所述含有半导体膜的层照射脉冲紫外激光束，以使所述半导体膜熔融并在与所述玻璃基板成水平的方向上生长半导体膜的晶粒，所述脉冲紫外激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽，
其中，所述含有半导体膜的层具有-500N/m以上且+50N/m以下的总应力。
2.一种半导体装置的制造方法，包括以下步骤
在玻璃基板上形成含有半导体膜的层，其中所述玻璃基板具有大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的热膨胀率；
加热所述含有半导体膜的层；以及
对所述含有半导体膜的层照射脉冲紫外激光束，以使所述半导体膜熔融并在与所述玻璃基板成水平的方向上生长半导体膜的晶粒，所述脉冲紫外激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽，
其中，进行所述加热以使所述含有半导体膜的层具有-500N/m以上且+50N/m以下的总应力。
3.一种半导体装置的制造方法，包括以下步骤
用等离子体CVD法在厚度为0.5mm以上且1.2mm以下的玻璃基板上顺序地形成氮氧化硅膜、氧氮化硅膜及非晶半导体膜，所述氮氧化硅膜的厚度为40nm以上且60nm以下，所述氧氮化硅膜的厚度为80nm以上且120nm以下，所述非晶半导体膜的厚度为50nm以上且80nm以下；
在500℃以上且650℃以下加热所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半导体膜；以及
对所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半导体膜照射脉冲紫外激光束，以使所述半导体膜熔融并在与所述玻璃基板成水平的方向上生长半导体膜的晶粒，所述脉冲紫外激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽，
其中，所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半导体膜的总应力为-500N/m以上且-16N/m以下。
4.一种半导体装置的制造方法，包括以下步骤
用等离子体CVD法在厚度为0.5mm以上且1.2mm以下的玻璃基板上顺序地形成氮氧化硅膜、氧氮化硅膜及非晶半导体膜，所述氮氧化硅膜的厚度为40nm以上且60nm以下，所述氧氮化硅膜的厚度为80nm以上且120nm以下，所述非晶半导体膜的厚度为50nm以上且80nm以下；
在500℃以上且650℃以下加热所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半导体膜；以及
对所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半导体膜照射脉冲紫外激光束，以使所述半导体膜熔融并在与所述玻璃基板成水平的方向上生长半导体膜的晶粒，所述脉冲紫外激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽，
其中，进行所述加热以使所述氮氧化硅膜、所述氧氮化硅膜及所述非晶半导体膜的总应力为-500N/m以上且+28N/m以下。
5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述含有半导体膜的层通过在所述玻璃基板上顺序地堆叠氧氮化硅膜和非晶硅膜而形成。
6.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中，所述含有半导体膜的层通过在所述玻璃基板上顺序地堆叠氧氮化硅膜和非晶硅膜而形成。
7.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述激光束的重复频率为1Hz以上且小于10MHz。
8.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中，所述激光束的重复频率为1Hz以上且小于10MHz。
9.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其中，所述激光束的重复频率为1Hz以上且小于10MHz。
10.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中，所述激光束的重复频率为1Hz以上且小于10MHz。
11.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其中，所述玻璃基板具有38×10-7/℃的热膨胀率。
12.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中，所述玻璃基板具有31.8×10-7/℃的热膨胀率。
全文摘要
在热膨胀率为大于6×10-7/℃且38×10-7/℃以下的玻璃基板上形成含有半导体膜的层并加热该层。接着，对经加热的层照射脉冲振荡的紫外激光束来形成结晶半导体膜，所述激光束具有100μm以下的宽度、1∶500以上的宽长比以及50μm以下的激光束轮廓的半峰全宽。经上述加热后，玻璃基板上形成的含有半导体膜的层的总应力成为-500N/m以上且+50N/m以下。
文档编号H01L21/00GK101179012SQ20071018603
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月7日 优先权日2006年11月7日
发明者下村明久, 宫入秀和, 神保安弘 申请人:株式会社半导体能源研究所