半导体基板和半导体器件的制造方法

专利名称：半导体基板和半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体基板的制造方法。具体而言，本发明涉及半导体基 板的制造方法，在该半导体基板中将单晶半导体层结合至诸如玻璃基板之 类的具有绝缘表面的基板。此外，本发明涉及具有包括使用该半导体基板
的薄膜晶体管(以下称为TFT)的电路的半导体。例如，本发明涉及以液 晶显示面板为代表的光电器件，或其上安装了具有有机发光元件的发光显 示器件作为部件的电子器件。
注意在此说明书中，半导体器件指的是能通过利用半导体特性起作用 的所有类型的器件。光电器件、半导体电路以及电子器件包括在所有半导 体器件的类别中。
背景技术：
近年来，本领域技术人员集中关注一种利用在具有绝缘表面的基板上 形成的半导体薄膜(厚度约为数纳米到数百纳米)来制造薄膜晶体管(TFT) 的技术。薄膜晶体管广泛应用于诸如IC和光电器件之类的电子器件，而且 尤其期望它们作为图像显示器件的开关元件的迅速发展。
为了获得高分辨率的图像显示，需要用于以高面积效率设置图像显示 器件的开关元件的高分辨率光刻技术。使用了大的一次性曝光装置、步进 曝光装置以在大面积基板上高精度地形成开关元件。
虽然大的一次性曝光装置能一次对大面积曝光，但存在的问题是照射 强度或平行度的差异很大。因此，通常使用使用了光学系统的步进曝光装 置。
每次通过步进曝光装置暴露给光的区域有限。当在大于该区域的面积 上执行曝光时，需要若干次曝光。
作为通过薄切割单晶半导体坯料制造的硅晶片的替代物，已经开发出一种称为绝缘体上的硅(SOI基板)的半导体基板，其中在绝缘层上设置 了薄单晶半导体层。已经广泛使用SOI基板作为制造微处理器等等时的基
板。SOI基板已经引起关注，因为当使用SOI基板形成构成集成电路一部
分的晶体管时，有可能减小晶体管的漏极与基板之间的寄生电容，从而使 集成电路性能更高，并实现低功耗。
作为制造SOI基板的方法，已知使用离子注入装置的氢离子注入分离 法(例如，参见专利文献l:美国专利No. 6,372,609)。使用离子注入装置 的氢离子注入分离法是将氢离子注入硅晶片以在离表面的预定深度处形成 微泡层，并使用该微泡层作为解理面将薄硅层(SOI层)结合至另一硅晶 片的方法。除了用于分离SOI层的热处理之外，必须在氧化气氛中执行热 处理以在SOI层上形成氧化物膜、去除该氧化物膜、并在还原气氛中在1000 "C到130(TC下执行热处理以提高结合强度。
另一方面，已经试图在诸如玻璃之类的绝缘基板上形成SOI层。作为 在玻璃基板上形成SOI层的SOI基板的示例，已知使用离子注入装置通过 氢离子注入分离方法在具有镀膜的玻璃基板上形成薄单晶硅层的SOI基板 (参见专利文献2:美国专利No. 7,119,365)。而且，在此情况下，按照这 样的方式在玻璃基板上形成薄硅层(SOI层)通过向单晶硅晶片注入氢 离子在离表面预定深度处形成微泡层、将玻璃基板与单晶硅晶片结合，以 及使用该微泡层作为解理面来分离该硅晶片。

发明内容
为了通过使用离子注入装置的离子注入分离法分离硅晶片的表面层上 的单晶硅层以获得单晶硅层，需要在高于或等于卯(TC的高温下的热处理。 然而，在为了减少基板成本而使用用于液晶面板等的玻璃基板作为支承基 板、而且将单晶硅层结合至该玻璃基板以形成SOI基板的情况下，存在的 问题是如此高温下的热处理会引起玻璃基板的翘曲。当玻璃基板翘曲时， 玻璃基板与单晶硅层之间的结合强度降低。此外，还存在的问题是，应力 作用于单晶硅层上，而且不利地影响了晶体管的特性。换言之，即使在玻
璃基板上设置了单晶硅层并使用该单晶硅层制造了晶体 ，在常规技术下也不能获得足够的性能。
此外，玻璃基板的形状为矩形，而且其大小从1990年代早期的第一代
的300x400 mm增大到了 2000年的第四代的680x880 mm或730x920 mm。
相反，半导体基板的晶片大小受限，因为半导体基板是通过切克劳斯 基法(CZ法)形成20到30 cm直径的坯料、然后用金刚石刀等切割该坯 料而制造出来的，因此该切片具有约0.5到1.5 mm厚度以产生圆形晶片。
因此，在制造有源矩阵显示器件的情况下，在使用大于半导体基板的 玻璃基板的情况下，对单个玻璃基板使用多个半导体基板。然而，在此情 况下，难以准确对准地在玻璃基板上设置多个半导体基板。
鉴于上述问题，在本发明中，执行以下步骤以在大尺寸的玻璃基板上 设置大面积的单晶硅层。在将设置有分离层的多个矩形单晶半导体基板对 齐在伪基板上、并通过低温凝结剂临时固定到伪基板上之后，将多个单晶 半导体基板结合到作为支承基板的玻璃基板；将温度升高至该低温凝结剂 不具有结合效果的温度，以隔离伪基板与单晶半导体基板；执行热处理以
沿着各个分离层的边界分离单晶半导体基板的部分；以及在玻璃基板上设 置单晶半导体层。
通过使用单个母玻璃基板和多个半导体基板，有可能制造比半导体基 板面积更大的显示部分，并进行具有显示部分的半导体器件的大规模生产。


在附图中
图1A到1D是示出用于制造本发明的实施方式1中的SOI基板的方法 的截面图2A到2D是示出用于制造本发明的实施方式1中的SOI基板的方法 的截面图3是示出本发明的实施方式1中薄片在支承基板上的排列的视图； 图4A和4B是示出本发明的实施方式1中的装置和过程的视图； 图5A到5D是示出用于制造本发明的实施方式2中的SOI基板的方法 的截面图；图6A到6D是示出用于制造本发明的实施方式2中的SOI基板的方法 的截面图7A和7B是分别示出本发明的实施方式3中的半导体器件的结构的
俯视图和截面图8是示出本发明的实施方式3中的半导体器件的结构的截面图9A到9D是分别示出本发明的实施方式4中的发光元件的元件结构
的视图IOA和10B是分别示出本发明的实施方式5中的使用液晶元件的半
导体器件的结构的俯视图和截面图；以及
图IIA到11C是分别示出本发明的实施方式6中的电子器件的视图。
实施本发明的最佳方式 实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施方式。 [实施方式1]
本实施方式以下将描述一种用于制造半导体基板(SOI基板)的方法， 其中在绝缘基板上设置单晶半导体层。
图1A到1D和图2A到2D分别示出用于制造本实施方式中的SOI基 板的方法。首先，如图1A所示，在半导体基板200上形氧氮化硅(silicon oxynitride)层201,该半导体基板200例如是5英寸硅晶片。技术人员可适 当设置氧氮化硅层201的厚度，而且该厚度可以是10到500 nm (优选10 到150nm)。氧氮化硅层201将起到为SOI基板设置的绝缘层的一部分的 作用。注意可通过诸如等离子体CVD法或低压CVD法之类的CVD法、溅 射法等形成氧氮化硅层201。当将单晶硅基板用作半导体基板200时，利用 通过在包含氧气的气体氛围中等离子体放电而产生的氧自由基(还存在其 中包括OH自由基的情况)对该单晶硅基板的表面进行处理，并利用通过 在包含氮气的气体氛围中等离子体放电而产生的氮自由基(还存在其中包 括NH自由基的情况)对该单晶硅基板的表面进行处理。因此，可在半导 体基板200上形成氧氮化硅层201。设置该氧氮化硅层201，从而可提高稍后结合单晶硅基板与支承基板时的结合强度。注意当不存在结合强度问题 时，不一定要设置该氧氮化硅层201。
然后在氧氮化硅层201上形成氮氧化硅(silicon nitride oxide)层202。
因此，当支承基板是玻璃基板之类的基板时，可防止诸如Na之类的来自支 承基板的杂质混合到半导体层等中。技术人员可适当设置氮氧化硅层202 的厚度，而且该厚度可以是10到500 nm (优选10到200nm)。氮氧化硅 层202将起到为SOI基板设置的绝缘层的一部分的作用。注意可通过诸如 等离子体CVD法或低压CVD法之类的CVD法、溅射法等形成氮氧化硅层 202。优选在不暴露给空气的情况下连续堆叠氧氮化硅层201和氮氧化硅层 202，以防止杂质混合于其中。可按需适当地设置氮氧化硅层202，而且不 一定要设置该层。此外，虽然示出了在氧氮化硅层201上形成氮氧化硅层 202的示例，但可反转该堆叠顺序。此外，可在氧氮化硅层201与氮氧化硅 层202之间设置氮化硅层。
注意氧氮化硅层表示含氧比含氮多的层，而且在使用卢瑟福背散射质 谱测量(RBS)和氢前绕射(HFS)进行测量的情况下，氧氮化硅层包括浓 度范围分别为50%到70%原子百分数、0.5%到15%原子百分数、25%到 35%原子百分数以及0.1%到10%原子百分数的氧、氮、硅以及氢。此外， 氮氧化硅层表示含氮比含氧多的层，而且在使用RBS和HFS进行测量的情 况下，氮氧化硅层包括浓度范围分别为5。％到30%原子百分数、20%到55 %原子百分数、25%到35%原子百分数以及10%到30%原子百分数的氧、 氮、硅以及氢。注意氮、氧、硅以及氢的百分比落在以上给出的范围中， 其中氧氮化硅层或氮氧化硅层中包含的总原子数量被定义为100%原子百 分数。
接着，在氮氧化硅层202上形成第一结合层203。氧化硅层适合于该 第一结合层203。具体而言，通过化学气相沉积使用有机硅烷气体形成的氧 化硅层是优选的。可使用的有机硅烷气体的示例包括诸如四乙氧基硅烷、 四甲基硅垸、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧垸、六甲基二硅氮烷、 三乙氧基硅垸或三二甲基氨基硅烷之类的含硅化合物。替代地，当将单晶 半导体基板用作半导体基板200时，可将通过在高温下对单晶半导体基板进行热处理而形成的热氧化物层或化学氧化物用作第一结合层203。例如， 可通过使用双氧水处理单晶半导体基板的表面形成化学氧化物。形成化学 氧化物以反映单晶半导体基板的表面的平整度，这是优选的，因为当单晶 半导体基板平坦时，化学氧化物也是平坦的。
第一结合层203具有光滑和有活性的表面。第一结合层203的厚度被 设置为1到600 nm，优选5到500 nm，更优选5到200 nm。在这样的厚 度下，有可能使在其上形成了第一结合层203的表面的表面粗糙度平滑， 还确保第一结合层203的表面的平滑度。此外，设置了第一结合层203，因 此能缓轻彼此结合的支承基板与单晶半导体层(SOI层)之间的畸变。在 稍后的步骤中将SOI层结合至具有绝缘性质的基板或具有绝缘表面的支承 基板时，可通过在支承基板与SOI层的一个或两个结合面上设置由氧化硅 层构成的第一结合层203将支承基板与SOI层牢固地结合到一起，该氧化 硅层优选为热氧化物层、使用双氧水处理用作半导体基板200的单晶半导 体基板的表面而形成的氧化硅层、或使用有机硅垸作为原材料形成的氧化 硅层。注意当不存在结合强度问题时，不一定要设置第一结合层203。
然后，如图1B所示，研磨或切割半导体基板200、氧氮化硅层201、 氮氧化硅层202以及第一结合层203。研磨或切割半导体基板200，从而将 它加工成矩形形状以提供薄片206。注意矩形形状包括正方形和矩形，除非 另外指明。虽然此实施方式描述了在形成第一结合层203之后将半导体基 板200加工成矩形形状的示例，但本发明不限于此。可在形成氧氮化硅层 201之前将半导体基板200加工成矩形形状。替代地，可在形成第一结合层 203之前将半导体基板200加工成矩形形状。
具体而言，为了将该半导体基板加工成矩形形状，使用包括金刚石轮 或金属轮的研磨装置或切割装置将该半导体基板研磨以提供矩形薄片206。 例如，当将5英寸晶片加工成矩形形状以提供薄片206时，具有5英寸对 角线的矩形可以是最大面积。优选该矩形薄片的面积与步进曝光装置的一 次曝光的曝光面积几乎相同。
然后，利用离子掺杂装置用经过电场加速的离子辐照待辐照对象，从 而离子达到离对象表面预定深度处；因此形成分离层。通过使用氢、氦或以氟为代表的卤素辐照而形成分离层。优选在形成分离层之前使第一结合
层203的表面充分清洁。
在此实施方式中，用氢离子辐照矩形薄片206以形成分离层208，该 分离层208是含氢层，如图1C中所示。在用氢离子辐照矩形薄片206的情 况下，优选在执行辐照的离子中包括H+、 Eb+以及H3+离子，而且进一步包 括高比例的H3+离子。利用高比例的H3+离子，可提高用氢离子进行辐照的 氢注入效率，并縮短辐照时间。这样的过程便于稍后进行的沿分离层的分 离。
在用离子辐照矩形薄片206时，以高剂量执行离子辐照；因此，存在 使矩形薄片206的表面变粗糙的情况。因此，受离子辐照的表面优选设置 有针对离子辐照的厚度为50到200 nm的保护层，从而可防止该表面因为 使用离子掺杂装置的离子辐照而损伤和丧失表面平整度。注意在此实施方 式中氧氮化硅层和氮氧化硅层分别起保护层的作用。
然后，如图1D所示，将多个矩形薄片设置在伪基板209上，每一个都 使用低温凝结剂218相互固定。在此实施方式中，将MW-1 (由Eminent Supply公司制造)用作该低温凝结剂218。 MW-1的凝结点是17°C，而且 MW-1在低于或等于凝结点的温度下(优选处于l(TC或更低)具有结合作 用，而在高于或等于凝结点的温度下(优选约25"C或更高)不具有结合作 用。
图1D示出截面，示出了其中将两个薄片设置在伪基板209上以相互固 定的过程。那时，首先在低温凝结剂218不具有结合作用的温度下(例如 约25'C或更高)，将低温凝结剂218涂敷到与形成了多个矩形薄片206的 第一结合层203的面相反的那一面上。将多个矩形薄片206按照矩阵以预 定间距(例如大于或等于O.Ol mm且小于或等于1 mm)将该面向下设置在 伪基板209上。因为低温凝结剂218在此情况下不具有结合作用，能容易 地执行对齐。当确定了多个矩形薄片206的设置时，将该温度降低至低温 凝结剂218具有结合作用的温度(例如约5°C)，以将多个矩形薄片206 固定在伪基板209上。注意可将该低温凝结剂218涂敷至伪基板209的表 面。然后，如图2A所示，将固定在伪基板209上的多个矩形薄片206设置 成与支承基板210紧密接触。图2A示出在将两个薄片设置成与支承基板 210紧密接触之前的截面。也在低温凝结剂218具有结合作用的温度下(例 如约5"C下)执行此步骤。该支承基板210是具有绝缘性质的基板或具有绝 缘表面的基板，而且可使用用于电子工业的使用铝硅玻璃、铝硼硅玻璃或 钡硼硅玻璃的玻璃基板(也称为"无碱玻璃基板")。换言之，可使用热膨 胀系数为从25 x 10力。C到50 x 10力。C(优选从30 x 10力。C到40 x 10力。C) 和应变点为从580到680°C (优选从600到68(TC)的玻璃基板。在此实施 方式中，例如，可将600x720 mm大小的玻璃基板用作支承基板210。
如图2A所示，在支承基板210上形成氧氮化硅层204。技术人员可适 当设置氧氮化硅层204的厚度，而且该厚度可以是10到500 nm (优选10 到150nm)。氧氮化硅层204将起到为SOI基板设置的绝缘层的一部分的 作用。注意可通过诸如等离子体CVD法或低压CVD法之类的CVD法、溅 射法等形成氧氮化硅层204。设置该氧氮化硅层204，从而可提高稍后结合 支承基板与半导体基板时的结合强度。注意当不存在结合强度问题时，不 一定要设置该氧氮化硅层204。
然后在氧氮化硅层204上形成氮氧化硅层205。因此，当支承基板是 玻璃基板之类的基板时，可防止诸如Na之类的来自支承基板的杂质混合到 半导体层等中。技术人员可适当设置氮氧化硅层205的厚度，而且该厚度 可以是10到500 nm (优选10到200 nm)。氮氧化硅层205将起到为SOI 基板设置的绝缘层的一部分的作用。注意可通过诸如等离子体CVD法或低 压CVD法之类的CVD法、溅射法等形成氮氧化硅层205。优选在不暴露 给空气的情况下连续堆叠氧氮化硅层204和氮氧化硅层205，以防止杂质混 合于其中。可按需设置氮氧化硅层205，而且不一定要设置该层。此外，虽 然示出了在氧氮化硅层204上形成氮氧化硅层205的示例，但可反转该堆 叠顺序。此外，可在氧氮化硅层204与氮氧化硅层205之间设置氮化硅层。
注意氧氮化硅层表示含氧比含氮多的层，而且在使用卢瑟福背散射质 谱测量(RBS)和氢前绕射(HFS)进行测量的情况下，氧氮化硅层包括浓 度范围分别为50%到70%原子百分数、0.5%到15%原子百分数、25%到35%原子百分数以及0.1%到10%原子百分数的氧、氮、硅以及氢。此外，氮氧化硅层表示含氮比含氧多的层，而且在使用RBS和HFS进行测量的情 况下，氮氧化硅层包括浓度范围分别为5%到30%原子百分数、20%到55 %原子百分数、25%到35%原子百分数以及10%到30%原子百分数的氧、 氮、硅以及氢。注意氮、氧、硅以及氢的百分比落在以上给出的范围中， 其中氧氮化硅层或氮氧化硅层中包含的总原子数量被定义为100%原子百 分数。为了提高结合强度，可在氮氧化硅层205上形成第二结合层211。此 外，优选充分清洁被设置成紧密接触的每一个表面以提高结合强度。接着，在将薄片206设置在支承基板210上之后，将薄片206和支承 基板210相互结合。首先，当薄片206和支承基板210彼此正对以便从外 面轻轻按压它们的至少一部分时，被设置成相互紧密接触的两个表面之间 的距离局部减小。因此，增大了范德瓦耳斯力，而且薄片206和支承基板 210因为氢键结合而进一步彼此吸引，从而将它们结合。此外，因为减小了 被设置成在毗邻区域中彼此紧密接触的表面之间的距离，所以增大了范德 瓦耳斯力，而且薄片206和支承基板210因为氢键结合而结合到一起。以 此方式，扩大了范德瓦耳斯力强烈作用的区域或受氢键结合影响的区域， 从而结合过程持续且已结合区扩展至设置成彼此紧密接触的整个表面。考 虑到支承基板210与薄片206的耐压性，对设置成相互紧密接触的表面垂 直施加压力以执行按压。此外，为了形成良好的结合，设置成相互紧密接触的表面优选是活性 的。例如，使用原子束或离子束辐照被设置成相互紧密接触的表面。在使 用原子束或离子束辐照被设置成相互紧密接触的表面的情况下，可使用氩 气等的惰性气体中性原子束或惰性气体离子束。此外，可执行等离子体辐 照或基团处理。替代地，可使用氧气等离子体处理或用双氧水将支承基板 210和薄片206的表面中的至少一个处理为亲水性。这样的表面处理便于不 同类型的材料即使在低于40(TC下的结合。接着，如图2B所示，将温度升高至低温凝结剂218不具有结合作用的 温度(例如约25。C或更高)，以将伪基板209与薄片206分离，并通过挥发去除低温凝结剂218。注意可通过清洗去除该低温凝结剂218。
接着，执行热处理。例如，在20(TC下执行热处理2小时之后，在650 t:下执行另一热处理2小时。这里，分离层208中的微孔通过此热处理发 生变化。因此，分离层中出现畸变，从而作为半导体基板的薄片206变得 沿分离层208部分易碎。作为热处理，可执行使用炉的热处理或用激光束 辐照的热处理。在执行用激光束辐照的热处理的情况下，可通过支承基板 加热薄片206。此外，可通过激光束辐照修复氢离子辐照产生的损伤。
对于激光束，可使用以受激准分子激光器为代表的气体激光器或以 YAG激光器为代表的固态激光器作为光源。激光束的波长优选在从紫外波 长到近红外光波长的范围内，而且使用了 190到1600 nm的波长。优选通 过光学系统会聚来自光源的激光束以将它处理成矩形或线性形状，而且可 通过在待辐照的表面上扫描该激光束来执行辐照。替代地，对于相似对象 可使用卤素灯、氙灯等执行闪光灯退火。
如图2C所示，通过上述热处理将半导体基板的部分212沿分离层的边 界(也称为解理面)或在分离层208的上界面或下界面处与支承基板210 分离。以此方式，在支承基板210上以预定间距217按顺序形成了第三结 合层213、氮氧化硅层202、氧氮化硅层201以及单晶半导体层214的矩形 薄片状叠层。该间距217优选大于或等于0.01 mm且小于或等于1 mm。该 单晶半导体层214也可被称为SOI层。此外，具有SOI层的支承基板可称 为SOI基板。注意第一结合层203和第二结合层211被设置成紧密接触以 彼此结合的区域称为第三结合层213。
注意在将半导体基板的部分212与支承基板210分离之前，优选沿分 离层内的边界或在分离层的上界面或下界面处形成起动器，以便容易地执 行分离。具体而言，执行处理以选择性地(部分)降低分离层与SOI层之 间的结合强度，从而减少分离缺陷并提高生产率。作为典型的处理，对薄 片206施加局部压力冲击，用激光束或切割器在支承基板210中向分离层 形成沟槽，或用激光束或切割器在薄片206中向分离层形成沟槽。
在如图2C所示地在支承基板上形成SOI层之后，优选执行化学机械 抛光(CMP)处理作为SOI层的表面的平坦化处理。替代地，在不使用CMP处理的情况下可使用激光束来辐照SOI层的表面。注意优选在氧气浓度小
于或等于10ppm的氮气环境中执行该激光束辐照。这是因为考虑到当在氧 气环境中执行激光束辐照时，可能会使SOI层的表面粗糙。可执行诸如CMP 之类的处理以将获得的SOI层减薄。
最后，如图2D所示，使用普通光刻技术将单晶半导体层214形成图案 以形成岛状半导体层215。注意光刻技术指的是其中形成抗蚀剂、使用掩模 板执行曝光、执行显影然后使用获得的抗蚀剂掩模进行选择性蚀刻的技术。 在此实施方式中，例如，可使用步进曝光装置对每个薄片执行一次曝光。
在以下步骤中，可使用该岛状半导体层215通过常规步骤制造半导体 器件。
注意可根据用途适当地确定矩形薄片206的大小。图3示出了支承基 板上的薄片的设置。例如，在将730x920mm大小的玻璃基板用作支承基板 210，而且通过上述方法在其上设置了 SOI层的情况下，可将数量为7x6的 矩形薄片206的大小设置为100x150 mm，间距217设置为1 mm。在此情 况下，例如，可从8英寸硅晶片切出矩形薄片。在680x880 mm大小的玻 璃基板的类似情况下，可将数量为6x7的矩形薄片206的大小设置为 100x120 mm，间距设置为约1 mm。
为了获得5x5英寸大小的矩形薄片，可从6英寸晶片或8英寸晶片切 出该矩形薄片。注意在从8英寸晶片切出矩形薄片的情况下，该矩形薄片 具有四个角；然而，在从6英寸晶片切出矩形薄片的情况下，因为晶片大 小的稍稍缺乏，该矩形薄片具有无角的四个圆角。
这里，参照图4A和4B描述了在以下步骤中使用的装置的示例在分 离层208形成之后将矩形薄片206固定至伪基板209的步骤；将矩形薄片 206结合至支承基板210的步骤；以及在支承基板210上形成单晶半导体层 214的步骤。
在图4A中，将伪基板209保持于伪基板保持单元11中，并将低温凝 结剂涂敷到伪基板209的上表面。此时，在该低温凝结剂218不具有结合 作用的温度下执行该低温凝结剂218的涂敷。
随后，通过薄片传输单元13将储存在薄片储存单元12中的形 了分离层208之后的矩形薄片206 (图1A到1C的步骤之后的薄片)按照矩阵 以期望间距设置在伪基板209上。在低温凝结剂218不具有结合作用的情 况下执行此操作；因此能容易地执行对齐。
当完成了所有薄片206的设置时，将温度降低至低温凝结剂218具有 结合作用的温度。在将多个薄片206固定在伪基板209上之后，使伪基板 保持单元11滑动以将薄片206移动至支承基板保持单元14下方。
将进行了必要的表面处理的支承基板210保持在支承基板保持单元14 中。当将支承基板保持单元14向下移动时，在伪基板209上形成的薄片206 和支承基板210彼此结合(图4B)。
然后，在保持支承基板210与伪基板209上的薄片206结合的情况下， 使上部和下部反转，从而伪基板209来到上部。在此状态下，将温度升高 至低温凝结剂218不具有结合作用的温度，以分离伪基板209。通过挥发或 在必要时通过清洗去除低温凝结剂218。
最后，通过热处理将薄片的半导体基板的部分212沿分离层内的边界 或在分离层208的上界面或下界面处与支承基板210分离，以形成单晶半 导体层214。
通过上述步骤，在作为支承基板的大尺寸玻璃基板上设置和形成多个 单晶半导体层时能容易地执行对齐；因此能进行SOI基板的大规模生产。 [实施方式2]
此实施方式以下将描述用于制造SOI基板的方法，该方法与图1A到 1D和图2A到2D中的方法不同。
图5A到5D和图6A到6D示出此实施方式中用于制造SOI基板的方 法。在图5A中，通常使用p型或n型单晶硅基板(硅晶片)作为半导体基 板400。
然后研磨或切割半导体基板400，从而将它加工成矩形形状以提供薄 片406。
然后，对薄片406执行除油清洗，并去除该表面上的氧化物膜，然后 执行热氧化。作为热氧化，可执行干氧化；然后，优选执行向氧化环境中 添加了卤素的热于氧气为0.5%到10%的HC1作为卤素气体的环境中执行热处理。优选在 950到110(TC下执行热氧化。该处理时间是0.1到6小时，优选为0.5到1 小时。将氧化层形成为10到1000nm厚度，优选50到200 nm厚度。该厚 度在此实施方式中为100 nm。
作为HC1的替代物，可使用从HF、 NF3、 HBr、 Cl2、 C1F3、 BC13、 F2、 Br2或二氯乙烯中选择的一种或多种作为卤素气体。
当在上述温度范围中的温度下执行热处理时，可获得由卤素引起的对 于薄片406的消气效应。吸气效应尤其具有去除诸如金属之类的杂质的效 果。例如，当将HC1用作囟素气体时，包含在薄片406中的诸如金属之类 的杂质变成挥发氯化物而挥发到空气中，从而通过氯的作用而被去除。在 其表面经历过化学机械抛光(CMP)处理的半导体基板400上实现卤素的 消气效应是优选高效的。氢气具有补偿薄片406与氧化物层401之间的界 面处的缺陷作用，从而降低了界面处的局部能级密度。
通过此类热处理形成的氧化物层401可包含卤素。当氧化物层401中 包含的卤素的处于1 x 1017原子/ci^到5 x 102Q原子/cr^的浓度时，卤素 俘获诸如金属之类的杂质；因此，氧化物层401能呈现出阻止薄片406中 包含的诸如金属之类的杂质引起的污染的保护膜的作用。
然后，如图5B所示，在氧化物层401上形成阻挡层402。作为阻挡层 402，通过汽相生长法形成厚度为50到200 nm的氮化硅层或氮氧化硅层。 例如，使用SiH4和NH3作为源气通过等离子体CVD法形成氮化硅层。使 用SiH4、 N20以及NH3作为源气通过等离子体CVD法形成氮氧化硅层。 阻挡层402具有阻止杂质扩散到稍后从薄片406形成的单晶半导体层414 中的作用。此外，在形成分离层408时，阻挡层402具有防止由离子辐照 引起的对薄片406的表面的损伤引起的平整度丧失的作用。注意可按需设 置、而不一定要设置阻挡层402。
然后，如图5B所示，在阻挡层402上形成第一结合层403。优选形成 氧化硅层作为该第一结合层403。氧化硅层的厚度是10到200 nm，优选为 10到100nm，以及更优选为20到50nm。作为氧化硅层，优选使用通过化 学汽相沉积方法使用有机硅垸气体形成的氧化硅层。可使用的有机硅垸气体的示例包括诸如四乙氧基硅烷(TEOS)(化学式Si(OC2H5)4)、四甲基硅垸 (TMS)(化学式Si(CH3)4)、四甲基环四硅氧垸(TMCTS)、八甲基环四硅氧 垸(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(化学式SiH(OC2H5)3)
或三二甲基氨基硅垸(化学式SiH(N(CH3)2)3)之类的含硅化合物。替代地，
使用硅垸气体通过化学汽相沉积法形成氧化硅层。优选在例如低于或等于 35(TC的温度下通过化学汽相沉积法进行膜沉积，将在稍后形成的分离层 408在该温度下不会发生除气(不会使形成为第一结合层403的氧化硅层的 表面粗糙或分离层408中不会产生裂缝的温度)。此外，当将单晶或多晶 半导体层用作半导体基板400时，在高于第一结合层403的膜形成温度的 温度下执行热处理以将单晶或多晶半导体层从半导体基板分离。注意当结 合强度足够时，不一定要设置第一结合层403。
然后，如图5C所示，用经过电场加速的离子辐照被第一结合层403 覆盖的薄片406，从而在离薄片406的表面的预定深度处形成分离层408。 优选利用离子掺杂装置执行离子辐照。§卩，使用掺杂装置利用将源气激发 成等离子体而产生的离子在不进行质量分离的情况下进行辐照。至于与使 用离子注入装置执行点顺序扫描的方法不同的使用离子掺杂装置的辐照方 法，离子注入装置能对大辐照表面执行辐照。离子辐照在以下条件下进行 加速电压为10kV至U 100kV，优选为30至lj 80kV;剂量为1 x 1016离子/cm2 到4xl016离子/cm2;以及束流密度为2pA/cm2或更高，优选为5 |iA/cm2 或更高，更优选为10iLiA/cr^或更高。该离子辐照能减少在单晶半导体层中 产生的缺陷。
注意氧化物层401中包含的卤素的浓度为1 x 1017原子/ci^到5 x 102() 原子/cm3，而且具有阻挡杂质混入离子辐照的作用。在氢离子辐照中，需 要考虑来自腔室的内壁的材料或电极部分材料的重金属元素可能会与氢离 子一起被添加，而且氧化钨层401的表面可能被污染。为减少受污染表面 的影响，可通过湿法蚀刻或干法蚀刻薄薄地去除氧化物层401的表面。此 外，因为在氢离子的区域之上的区域中包含了来自腔室的内壁的材料或电 极部分材料的重金属元素，所以在薄片406的表面上形成含卤素的氧化物 层401是高效的。如果在重金属元素被添加到氧化物层401之后执行热处理，则氧化物层401中的卤素与重金属元素反应，因此重金属元素不会扩 散。当形成了含卤素的氧化物层时，能实现使用单晶半导体层的开关元件 的电性能改善，例如截止电流的降低。
注意此实施方式描述了在形成阻挡层402与第一结合层403之后形成 分离层408的示例。然而，本发明不特定限于此，而可采用在形成分离层 408之后形成阻挡层402和第一结合层403的结构。如果采用了这样的过程， 则能在不暴露给空气的情况下连续形成阻挡层402和第一结合层403;因 此，能防止钾、钠等或外来物的混合物产生的污染。
此外，描述了在将半导体结构400加工成矩形形状以形成薄片406之 后形成氧化物层401的示例。然而，本发明不限于此，而可采用在形成氧 化物层401之后将半导体基板400加工成矩形形状的结构。替代地，可在 形成阻挡层402之前将半导体基板400加工成矩形形状，或可在形成第一 结合层403之前将半导体基板400加工成矩形形状。
然后，如图5D所示，将多个矩形薄片406设置在伪基板409上，每一 个都使用低温凝结剂418相互固定。在此实施方式中，将MW-K由Eminent Supply公司制造)用作该低温凝结剂418。 MW-1的凝结点是17°C，而且 MW-1在低于或等于凝结点的温度下(优选处于l(TC或更低)具有结合作 用，而在高于或等于凝结点的温度下(优选约25。C或更高)不具有结合效 果。
图5D示出截面，示出了其中将两个薄板设置在伪基板409上以相互固 定的过程。此时，首先在低温凝结剂418不具有结合作用的温度下(例如 约25i:或更高)，将低温凝结剂418涂敷到与形成了多个矩形薄片406的 第一结合层403的面相反的那一面上。将多个矩形薄片406按照矩阵以预 定间隔(例如大于或等于0.01 mm且小于或等于1 mm)将该面向下设置在 伪基板409上。因为低温凝结剂418在此情况下不具有结合作用，所以能 容易地执行对齐。当确定了多个矩形薄片406的设置时，将温度降低至低 温凝结剂418具有结合作用的温度(例如约5"C)，以将多个矩形薄片406 固定在伪基板409上。注意可将该低温凝结剂418涂敷至伪基板409的表 面。然后，如图6A所示，将固定在伪基板409上的多个矩形薄片406设置 成与支承基板410紧密接触。图6A示出在将两个薄片设置成与支承基板 410紧密接触之前的截面。也在低温凝结剂418具有结合作用的温度下(例 如约5"C下)执行此步骤。该支承基板410是具有绝缘性质的基板或具有绝 缘表面的基板，而且可使用用于电子工业的使用铝硅玻璃、铝硼硅玻璃或 钡硼硅玻璃的玻璃基板(也称为"无碱玻璃基板")。换言之，可使用热膨 胀系数为从25 x 10力。C到50 x 10力。C(优选从30 x 10力。C到40 x 10力。C) 和应变点为从580到68(TC (优选从600到680°C)的玻璃基板。在此实施 方式中，例如，可将600x720 mm大小的玻璃基板用作支承基板410。
如图6A所示，在支承基板410上形成氧氮化硅层404。技术人员可适 当设置氧氮化硅层404的厚度，而且该厚度可以是10到500 nm (优选10 到150nm)。氧氮化硅层404将起到为SOI基板设置的绝缘层的一部分的 作用。注意可通过诸如等离子体CVD法或低压CVD法之类的CVD法、溅 射法等形成氧氮化硅层404。设置该氧氮化硅层404，从而可提高稍后结合 支承基板与半导体基板时的结合强度。注意当不存在结合强度问题时，不 一定要设置该氧氮化硅层404。
然后在氧氮化硅层404上形成氮氧化硅层405。因此，当支承基板是 玻璃基板之类的基板时，可防止诸如Na之类的来自支承基板的杂质混合到 半导体层等中。技术人员可适当设置氮氧化硅层405的厚度，而且该厚度 可以是10到500 nm (优选10到200 nm)。氮氧化硅层405将起到为SOI 基板设置的绝缘层的一部分的作用。注意可通过诸如等离子体CVD法或低 压CVD法之类的CVD法、溅射法等形成氮氧化硅层405。优选在不暴露 给空气的情况下连续堆叠氧氮化硅层404和氮氧化硅层405，以防止杂质混 合于其中。可按需适当地设置氮氧化硅层405，而且不一定要设置该层。此 外，虽然示出了在氧氮化硅层404上形成氮氧化硅层405的示例，但可反 转该堆叠顺序。此外，可在氧氮化硅层404与氮氧化硅层405之间设置氮 化硅层。
注意氧氮化硅层表示含氧比含氮多的层，而且在使用卢瑟福背散射质 谱测量(RBS)和氢前绕射(HFS)进行测量的情况下，氧氮化硅层包括浓度范围分别为50%到70%原子百分数、0.5%到15%原子百分数、25%到 35%原子百分数以及0.1%到10%原子百分数的氧、氮、硅以及氢。此外， 氮氧化硅层表示含氮比含氧多的层，而且在使用RBS和HFS进行测量的情 况下，氮氧化硅层包括浓度范围分别为5%到30%原子百分数、20%到55 %原子百分数、25%到35%原子百分数以及10%到30%原子百分数的氧、 氮、硅以及氢。注意氮、氧、硅以及氢的百分比落在以上给出的范围中， 其中氧氮化硅层或氮氧化硅层中包含的总原子数量被定义为100%原子百 分数。
为了提高结合强度，可在氮氧化硅层405上形成第二结合层411。此 外，优选充分清洁被设置成紧密接触的每一个表面以提高结合强度。
接着，在将薄片406设置在支承基板410上之后，将薄片406和支承 基板410相互结合。首先，当薄片406和支承基板410彼此正对以便从外 面轻轻按压它们的至少一部分时，被设置成相互紧密接触的两个表面之间 的距离局部减小。因此，增大了范德瓦耳斯力，而且薄片406和支承基板 410因为氢键结合而进一步彼此吸引，从而使它们结合。此外，因为减小了 被设置成在毗邻区域中彼此紧密接触的表面之间的距离，所以增大了范德 瓦耳斯力，而且薄片406和支承基板410因为氢键结合而结合到一起。以 此方式，扩大了范德瓦耳斯力强烈作用的区域或受氢键结合影响的区域， 从而结合过程持续且已结合区扩展至设置成彼此紧密接触的整个表面。考 虑到支承基板410与薄片406的耐压性，对设置成相互紧密接触的表面垂 直施加压力以执行按压。
此外，为了形成良好的结合，优选设置成相互紧密接触的表面是活性 的。例如，使用原子束或离子束辐照被设置成相互紧密接触的表面。在使 用原子束或离子束辐照被设置成相互紧密接触的表面的情况下，可使用氩 气等惰性气体的中性原子束或惰性气体离子束。此外，可执行等离子体辐 照或基团处理。替代地，可使用氧气等离子体处理或用双氧水将支承基板 410和薄片406的表面中的至少一个处理为亲水性。这样的表面处理便于不 同类型的材料即使在低于40(TC下的结合。
接着，如图6B所示，将温度升高至低温凝结剂418不具有结合效果的温度(例如约25匸或更高)，以分离伪基板409，并通过挥发去除低温凝 结剂418。注意可通过清洗去除该低温凝结剂418。
接着，执行热处理。例如，在20(TC下执行热处理2小时之后，在650 'C下执行另一热处理2小时。这里，分离层408中的微孔通过此热处理发 生变化。因此，分离层中出现畸变，从而作为半导体基板的薄片406变得 沿分离层408部分易碎。作为热处理，可执行使用炉的热处理或用激光束 辐照的热处理。在执行用激光束辐照的热处理的情况下，可通过支承基板 加热薄片406。此外，可通过激光束辐照修复氢离子辐照产生的损伤。
如图6C所示，通过上述热处理将半导体基板的部分412沿分离层内的 边界或在分离层408的上界面或下界面处与支承基板410分离。在支承基 板410上按顺序形成第三结合层413、阻挡层402、氧化物层401以及单晶 半导体层414的叠层。该单晶半导体层214也可被称为SOI层。此外，具 有此SOI层的支承基板可称为SOI基板。注意第一结合层403和第二结合 层411被设置成紧密接触以彼此结合的区域称为第三结合层413。
注意在将半导体基板的部分412与支承基板410分离之前，优选沿分 离层内的边界或在分离层的上界面或下界面处形成起动器，以便容易地执 行分离。
在如图6C所示地在支承基板上形成SOI层之后，优选执行CMP处理 作为SOI层的表面的平坦化处理。替代地，可使用激光束辐照SOI层的表 面。注意优选在氧气浓度小于或等于10ppm的氮气环境中执行该激光束辐 照。这是因为考虑到当在氧气环境中执行激光束辐照时，可能会使SOI层 的表面粗糙。可执行诸如CMP之类的处理以将获得的SOI层减薄。
最后，如图6D所示，使用光刻技术将单晶半导体层414形成图案以形 成岛状半导体层415。
注意可将本实施方式与实施方式1自由组合。还可在本实施方式中使 用在实施方式1中描述的图4A的装置。
注意可根据用途适当地确定矩形薄片406的大小。例如，在将 730x920mm大小的玻璃基板用作支承基板410，而且通过上述方法在其上 设置了 SOI层的情况下，可将数量为7x6的矩形薄片406的大小设置为100x150 mm，间距如实施方式1中描述的那样设置为1 mm。在此情况下， 例如，可从8英寸硅晶片切出矩形薄片。在680x880 mm大小的玻璃基板 的类似情况下，可将数量为6x7的矩形薄片406的大小设置为100x120 mm， 间距设置为约1 mm。
通过上述步骤，在作为支承基板的大尺寸玻璃基板上设置和形成多个 单晶半导体层时，能容易地执行对齐；因此能进行SOI基板的大规模生产。
本实施方式将描述使用根据实施方式1或2在支承基板上形成的多个 单晶半导体层制造半导体器件的示例。
可通过应用本发明形成具有发光元件的半导体器件，而且该发光元件 通过底发光、顶发光或双发光中的任一方式发光。参照图7A和7B以及图 8，本实施方式描述了以高生产率制造半导体器件的方法的示例，其中将具 有显示功能的半导体器件(也称为显示器件或发光器件)制造为具有高性 能和高可靠性的底发光、双发光或顶发光半导体器件。
图7A和7B示出本实施方式中的半导体器件的结构。图7A是半导体 器件的平面图，而图7B是沿图7A的线E-F所取的截面图。在图7A和7B 中分别示出了附连有FPC 694的外部端子连接区632、连接区655、外围驱 动器电路区634以及像素区636。在外部端子连接区632中设置了连接至外 部端子的端子电极层678。 FPC 694经由各向异性导电层696和电极层685 连接至端子电极层678。在同一步骤中形成电极层685和像素电极层630。 在连接区655中，第二电极689连接至下层中的引线。
首先，在支承基板600上形成岛状单晶半导体层，该支承基板600是 根据实施方式1的玻璃基板。注意因为在实施方式1中描述了该方法的细 节，所以这里省略了这些细节，而且简略地描述该方法。
这里，制备其上形成了第一氮氧化硅层601、而且在该层601上形成 了第一结合层的支承基板600。此外，制备半导体基板，在该半导体基板上 形成氧氮化硅层和第二氮氧化硅层的叠层603，并在该叠层上形成第二结合 层。注意为每个支承基板制备至少两个半导体基板，而且将每个半导体基 板加工成矩形形状，在这些半导体基板中设置了分离层。然后，在将这些半导体基板定位在伪基板上以固定这些基板之后，将支承基板和半导体基 板彼此附连，从而将第一结合层与第二结合层相互结合。当将第一结合层 与第二结合层彼此结合时，它们之间的界面变得不明显；因此在图7B中将 第一和第二结合层示为结合层604。
在分离伪基板之后，沿分离层内的边界或在分离层的上边界或下边界 处分离半导体基板的一部分，以在支承基板600上形成单晶半导体层。然
后，使用光刻技术蚀刻该单晶半导体层以形成岛状单晶半导体层。如实施 方式中那样，在此实施方式中也使用了步进曝光装置，并执行一次曝光， 因为曝光面积与一个矩形半导体基板(也称为薄片)的面积几乎相同。注 意也可根据实施方式1确定岛状单晶半导体层的设置。
这里，描述了根据实施方式1执行结合的示例。在根据实施方式2代 替实施方式1执行结合的情况下，在结合层604与单晶半导体层之间形成 与单晶半导体层紧密接触的含卤素的热氧化物层。
然后，形成覆盖岛状单晶半导体层的栅绝缘层607。可通过等离子体 CVD法、溅射法等等形成厚度为10到150nm的含硅的绝缘膜作为该栅绝 缘层607。该栅绝缘层607可通过以氮化硅、氧化硅、氧氮化硅或氮氧化硅 为代表的诸如硅的氧化物材料或氮化物材料之类的材料形成，而且可具有 叠层结构或单层结构。此外，该栅绝缘层607可以是包括氮化硅膜、氧化 硅膜以及氮化硅膜的三层的叠层。优选使用具有致密膜质量的氮化硅膜。 在单晶半导体层与栅绝缘层607之间形成厚度为1到100 nm、优选为1到 10 nm、更优选为2到5 nm的薄氧化硅膜。作为该薄氧化硅膜，通过GRTA 法、LRTA法等等氧化单晶半导体层的表面以形成可使用的热氧化物膜。 注意反应气体中包含了诸如氩之类的稀有气体元素，因此可将该稀有气体 元素混合在形成的绝缘膜中，而且能在低成膜温度下形成栅极漏电流更低 的致密绝缘膜。
接着，在栅绝缘层607上堆叠厚度为20到100 nm的第一导电膜和厚 度为100到400 nm的第二导电膜，该第一导电膜和第二导电膜共同起栅电 极层或连接电极的作用。可通过溅射法、蒸发法、CVD法等形成第一导电 膜和第二导电膜。第一导电膜和第二导电膜可由从钽(Ta)、钨(W)、这些元素中的任一种作为其主要组分的合金或化合物中选择的元素组成。 还可使用通过诸如磷之类的杂质元素掺杂的以多晶硅膜为代表的半导体膜 或通过AgPdCu合金形成的膜作为第一导电膜和第二导电膜。不限于该两 层结构，例如，还可采用三层结构，其中按顺序堆叠了作为第一导电膜的 厚度为50 rnn的钨膜、作为第二导电膜的厚度为500 nm的铝一硅合金
(Al-Si)以及作为第三导电膜的厚度为30 nm的氮化钛膜。在三层结构的 情况下，可使用氮化钨膜代替钨膜作为第一导电膜；可使用铝一钛合金
(Al-Ti)膜代替铝一硅合金(Al-Si)膜作为第二导电膜；或可使用钛膜代 替氮化钛膜作为第三导电膜。注意还可采用单层结构。
然后，使用光刻法形成抗蚀剂掩模，并将第一导电膜和第二导电膜中 的每一个加工成期望形状。可通过感应耦合等离子体(ICP)蚀刻法进行蚀 刻，并按需调节蚀刻条件(施加给环形电极层的电功率量、施加给基板一 侧上的电极层的电功率量、基板一侧上的电极温度等)以使第一导电膜和 第二导电膜分别具有期望锥形形状。作为蚀刻气体，在适当时可使用以Cl2、 BC13、 SiCl4、 CCU等为代表的氯基气体、以CF4、 SF6、 NF3等为代表的氟 基气体或02。在此实施方式中，使用含CF4、 Cl2以及02的蚀刻气体蚀刻
第二导电膜，并使用含CF4和Cl2的蚀刻气体连续蚀刻第一导电膜。
然后，利用在上述蚀刻过程中使用的同一掩模作为抗蚀剂掩模，进一 步处理第二导电膜以使其具有大于第一导电膜的侧表面的锥角的锥角。在 此实施方式中，使用Cl2、 SF6以及02作为用于形成具有锥形形状的导电层 的蚀刻气体。利用锥形形状，提高了其上堆叠的膜的覆盖率并减少了缺陷； 因此提高了可靠性。因此，形成了具有如图7A和7B所示形状的电极，即 形成了其中在第一导电膜上设置了宽度小于第一导电膜的第二导电膜从而 其侧面具有锥形形状的电极。在岛状单晶半导体层中的每一个上形成此电
极，而且此电极起栅电极层或用于与另一引线连接的连接电极的作用。
注意栅电极层的形状不限于图7A和7B中所示的形状。该栅电极可具 有单层结构或其侧壁上具有侧壁的电极结构。
然后，在使用具有锥形形状的电极作为掩模的情况下，通过向单晶半导体层中的每一个添加赋予n型导电性的杂质元素来形成第一n型杂质区。 在本实施方式中，使用含杂质元素的磷烷(PH3)作为掺杂气体进行掺杂(掺
杂气体是经过氢气(H2)稀释的PH3，而且掺杂气体中的PH3比例是5%)。 在此实施方式中，将磷(P)用作赋予n型导电性的杂质元素。
在此实施方式中，杂质区中与栅电极层交迭而且其间插入有栅绝缘层 的区域被称为Lov区。另外，杂质区中与栅电极层不交迭而且其间插入有 栅绝缘层的区域被称为Loff区。在图7A和7B中，通过阴影和空白空间(或 点状阴影)表示杂质区。这不意味着空白空间没有用杂质元素掺杂，而是 让技术人员更容易理解这些区域中的杂质元素的浓度分布反映了掩模和掺 杂条件。注意对于本说明书的其它附图也是如此。
然后，形成覆盖晶体管673的单晶半导体层和像素部分中的晶体管677 的单晶半导体层的一部分的掩模，晶体管673和晶体管677均将是p沟道 薄膜晶体管。然后，通过添加赋予n型导电性的杂质元素形成第二n型杂 质区。在本实施方式中，使用含杂质元素的磷烷(PH3)作为掺杂气体进行 掺杂(掺杂气体是经过氢气(H2)稀释的PH3，而且掺杂气体中的PH3比 例是5%)。该第二n型杂质区是高浓度的n型杂质区，它起源区或漏区的 作用。通过第一导电膜掺杂的第三n型杂质区是起低掺杂漏(LDD)区作 用的低浓度杂质区。第三n型杂质区是Lov区，它能减轻漏极附近的电场 并抑制由热载流子引起的导通电流的降低。
然后去除该抗蚀剂掩模，并形成覆盖将成为n沟道薄膜晶体管的晶体 管674和675的单晶半导体层的抗蚀剂掩模。然后，通过添加赋予p型导 电性的杂质元素形成p型杂质区。在此实施方式中，将硼(B)用作赋予p 型导电性的杂质元素。使用含杂质元素的乙硼烷(B2H6)作为掺杂气体进 行掺杂(掺杂气体是经过氢气(H2)稀释的B2H6，而且掺杂气体中的B2H6 比例是15%)。该p型杂质区是高浓度的p型杂质区，它起源区或漏区的 作用。
然后，通过02灰化或使用抗蚀剂剥离溶液去除该抗蚀剂掩模。之后， 可形成绝缘膜，即所谓的侧壁以覆盖栅电极层的侧表面。该侧壁可由通过 等离子体CVD法或低压CVD (LPCVD)法形成的具有硅的绝缘膜形成。可进行热处理、强光辐照或激光束辐照以激活杂质元素。在激活的同 时，能恢复对栅绝缘层的等离子体损伤和对栅绝缘层与单晶半导体层之间 的界面的等离子体损伤。
接着，形成覆盖具有两层结构的电极层和栅绝缘层607的第一层间绝
缘层。在本实施方式中，采用了绝缘膜667和668的层叠结构。形成100 nm 厚的氮氧化硅层作为绝缘膜667，且形成900 nm厚的氧氮化硅膜作为绝缘 膜668。在本实施方式中，通过等离子CVD法连续形成绝缘膜667和668。 绝缘膜667和668不限于上述膜。绝缘膜667和668可以是氮化硅膜、氮
氧化硅膜、氧氮化硅膜或通过溅射法或等离子体法形成的氧化硅膜。可采 用单层结构或使用另一绝缘膜的三层或多层的叠层结构。
可替代地使用氮化铝(A1N)膜、氧氮化铝(A10N)膜、含氮比含氧 多的氮氧化铝(A1N0)膜、氧化铝膜、类金刚石碳(DLC)、含氮碳(CN) 膜、或含无机绝缘材料的另一种膜来形成绝缘膜667和668。替代地，可使 用硅氧烷树脂。注意该硅氧烷树脂是包括Si-O-Si键的树脂。硅氧垸具有由 硅(Si)和氧(O)键形成的骨架结构，而且具有至少含有氢基(例如垸基 或芳香基)或氟基作为取代基的有机基。硅氧烷可能既具有至少含氢基的 有机基作为取代基又具有至少含氟基的有机基作为取代基。替代地，可使 用诸如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂、苯并环丁烯 或聚硅氮烷。可使用通过涂敷法形成的平膜。
接着，通过使用抗蚀剂掩模选择性蚀刻绝缘膜667和668以及栅绝缘 层607形成达到单晶半导体层的多个接触孔(开口)。根据要使用的材料 的选择，可执行蚀刻一次或多次。
然后，形成导电膜以覆盖每个开口，并蚀刻该导电膜以形成与源区或 漏区的一部分电连接的连接电极。
可通过PVD法、CVD法、蒸镀法等形成导电膜、然后将该导电膜蚀 刻成期望形状来形成各个连接电极。替代地，可通过液滴排出法、印刷法、 电镀法等在预定位置中选择性地形成导电层。此外，可采用回流法或镶嵌 法。可使用诸如Ag、 Au、 Cu、 Ni、 Pt、 Pd、 Ir、 Rh、 W、 Al、 Ta、 Mo、 Cd、 Zn、 Fe、 Ti、 Zr、或Ba、或Si或Ge、及其合金或氮化物形成各个连接电极。可替代地采用由那些材料中的任一种形成的膜的叠层结构。在此
实施方式中，形成厚度为60nm的钛(Ti)膜、厚度为40 nm的氮化钛膜、厚度为700 nm的铝膜以及厚度为200 nm的钛(Ti)膜以获得叠层结构，而且将此叠层加工成期望形状。
通过上述工艺，能制造有源矩阵基板，其中外围驱动器电路区634包括晶体管673和晶体管674，晶体管673是具有在Lov区中的p型杂质区的p沟道薄膜晶体管，晶体管674是具有在Lov区中的n型杂质区的n沟道薄膜晶体管；而像素区636包括晶体管675和晶体管677，晶体管675是具有在Loff区中的n型杂质区的多沟道型n沟道薄膜晶体管，晶体管677是p沟道薄膜晶体管。该有源矩阵基板可用于包括发光元件690的显示器件。
注意在本实施方式中描述的用于制造半导体器件的方法可应用于顶栅型晶体管(平坦型)、底栅型晶体管(反交错型)、具有设置在沟道区上方和下方的两个栅电极层(每个与沟道区之间均插入有栅绝缘膜)的双栅型晶体管或其它结构，而不限应用于本实施方式中所描述的薄膜晶体管。
然后，形成绝缘膜681作为第二层间绝缘层。第二绝缘膜681可由从氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氧氮化铝(A10N)、含氮比含氧多的氮氧化铝(A1N0)、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、含氮碳(CN)、磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氧化铝、聚硅氮垸、或含无机绝缘材料的另一种物质中选出的材料形成。替代地，可使用硅氧垸树脂。可替代地使用有机绝缘材料，而且可使用光敏材料或非光敏材料作为有机材料。例如，可使用聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯。
在本实施方式中，需要设置用于平坦化的层间绝缘层，以获得高耐热性、高绝缘性质以及高平整度。因此，优选通过以旋涂法为代表的涂敷法形成绝缘膜681。
可通过使用浸渍法、喷涂法、刮片法、辊涂法、幕涂法、刀涂法、CVD法、蒸镀法等形成绝缘膜681。可通过液滴排出法形成绝缘膜681。在使用液滴排出法的情况下，能节省液体材料。可使用类似于液滴排出法的在没有掩模的情况下形成图案的方法，例如印刷法(即诸如丝网印刷或胶版印刷之类的方法)。
接着，通过蚀刻像素区636中的绝缘膜681形成达到p沟道晶体管677的连接电极的开口，即接触孔。
接着，形成电连接至连接电极的像素电极层630。像素电极层630起第一电极的作用，该第一电极是发光元件690中包括的两个电极之一。可使用氧化铟锡、氧化锌与氧化铟混合的氧化铟锌(IZO)、氧化硅与氧化铟混合的导电材料、有机铟、有机锡、含氧化钨的氧化铟、含氧化钨的氧化铟锌、含氧化钛的氧化铟或含氧化钛的氧化铟锡形成像素电极层630。
含导电大分子的导电组合物(也称为导电聚合物)可用于像素电极层。当形成导电组合物的薄膜作为像素电极层时，该薄膜优选具有小于或等于10000 Q/m2的薄层电阻和在550 nm波长下大于或等于70%的透光率。注意此薄膜中包括的导电大分子的电阻率优选小于或等于O.l Q，cm。
作为导电大分子，可使用所谓的7T电子共轭的大分子。作为示例，可给
出聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、或这些材料中的两种或多种的共聚物。
以下给出共轭导电大分子的具体示例聚吡咯，
聚(3-甲基吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3,4-二甲基吡咯)、聚(3,4-二丁基吡咯)、聚(3-羟基吡咯)、聚(3-甲基-4羟基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、聚(3-辛氧基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、聚N-甲基吡咯、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3,4-乙烯基二氧基噻吩)、聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(2-辛基苯胺)、聚(2-异丁基苯胺)、聚(3-异丁基苯胺)、聚(2-苯胺磺酸)以及聚(3-苯胺磺酸)。
可单独使用上述导电大分子中的任一种作为像素电极层的导电组合物。替代地，可将上述导电大分子中的任一种与添加到其中的有机树脂一起使用，以调节诸如导电组合物的膜的强度之类的膜特性。
至于有机树脂，只要该树脂可与导电大分子共存、或该树脂能被混合和散布到导电大分子中，就可使用热固树脂、热塑性树脂或光可固化树脂。例如，可给出以下诸如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯之类的聚酯基树脂；诸如聚酰亚胺或聚酰亚胺酰胺之类的聚酰亚胺基树脂；诸如聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺12或聚酰胺11之类的聚酰胺树脂；诸如聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯和四氟乙烯的共聚物或聚三氟氯乙烯之类的含氟树脂；诸如聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯基縮丁醛、聚乙酸乙烯酯或聚氯乙烯之类的乙烯树脂；环氧树脂；二甲苯树脂；芳族聚酰胺树脂；聚氨酯基树脂；聚脲基树脂、三聚氰胺树脂；苯酚基树脂；聚醚；丙烯酸基树脂、或那些树脂中的任一种的共聚物。
此外，可使用受主掺杂剂或施主掺杂剂对导电组合物掺杂，从而可能改变共轭导电大分子中的共轭电子的氧化一还原电势，以调节该导电组合物的电导率。
可使用卤素化合物、路易斯酸、质子酸、有机氰基化合物、有机金属化合物等作为受主掺杂剂。卤素化合物的示例是氯、溴、碘、氯化碘、溴化碘以及氟化碘。路易斯酸的示例是五氟化磷、五氟化砷、五氟化锑、三氟化硼、三氯化硼以及三溴化硼。质子酸的示例包括诸如氢氯酸、硫磺酸、硝酸、磷酸、氟硼酸、氢氟酸以及过氯酸之类的无机酸；以及诸如有机羧酸以及有机磺酸之类的有机酸。作为有机羧酸和有机磺酸，可使用上述有机羧酸化合物和有机磺酸化合物。作为有机氰化物，给出了具有处于共轭键的两个或多个氰基的化合物，例如，四氰乙烯、氧化四氰乙烯、四氰基苯、四氰基醌二甲垸以及四氰基氮杂萘。
作为施主掺杂剂，可使用碱金属、碱土金属、季胺化合物等。将导电组合物溶解在水或有机溶剂(例如乙醇基溶剂、酮基溶剂、醚基溶剂、烃基溶剂或芳香基溶剂)中，并可通过湿法工艺形成作为像素电极层的薄膜。
溶解导电组合物的溶剂不是具体受限的。可使用溶解上述导电大分子和诸如有机树脂之类的高分子树脂化合物的溶剂。例如，可将导电组合物 溶解于水、甲醇、乙醇、碳酸亚丙酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、 二甲基乙酰胺、环己酮、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮或甲苯。
在如上所述将导电组合物溶解于溶剂中之后，可通过诸如涂敷法、涂 膜法、液滴排出法(也称为喷墨法)或印刷法之类的湿法工艺形成该导电 组合物的膜。可通过热处理烘干溶剂，或在降低的压力下烘干溶剂。在有 机树脂是热固树脂的情况下，可进一步执行热处理。在有机树脂是光固化 树脂的情况下，可执行光辐照处理。
然后，形成绝缘体686，它起覆盖像素电极层630的边缘的隔断壁的 作用。
然后，通过蒸镀法、喷墨法等等在像素电极层630上选择性地形成含 有机化合物的层688。 '
然后，在含有机化合物的层688上形成第二电极689。第二电极与发 光元件690的第一电极构成一对电极。这些电极使含有机化合物(有机化 合物设置在它们之间)的层688发光。
图7A和7B中的半导体器件具有由能使发光元件690发出的光透射的 透光性导电材料形成的像素电极层630和由能反射发光元件690发出的光 的反射性导电材料形成的第二电极689。作为第二电极689，可使用例如钛、 鸽、镍、金、铂、银、铜、钽、钼、铝、镁、钙、锂或那些材料的任一种 的合金的导电膜，只要该材料具有反射性。优选使用对可见光范围内的光 具有高反射率的物质。在此实施方式中，使用了铝膜。
用密封基板695密封由此获得的发光元件690。利用密封剂692将支 承基板600与密封基板695结合。
注意可通过等离子体蚀刻(干法蚀刻)或湿法蚀刻执行蚀刻工艺。等 离子体蚀刻适用于加工大面积的基板。作为蚀刻气体，可使用诸如CF4或 NF3之类的氟基气体或诸如Cl2或BCl3之类的氯基气体，而且在需要时还 可添加诸如He或Ar之类的惰性气体。在使用通过在常压下放电的蚀刻工 艺的情况下，可执行局部放电，而且不一定在基板的整个表面上形成作为 掩模的层。此外，可通过诸如液滴排出法之类的能选择性地形成图案的方法来形 成构成用作引线或电极的层、用作用于形成预定图案的掩模的层等的导电 层。液滴排出(喷射)法(根据其系统也称为喷墨法)能通过选择性地排 出(喷射)针对具体目的制备的组合物的液滴形成(导电层、绝缘层等的) 预定图案。在这样的方法中，可在形成了图案的区域上执行用于控制浸润 度或粘附度的处理。替代地，可使用能不通过蚀刻工艺形成图案的方法， 例如印刷法(形成图案的方法，诸如丝网印刷或胶版印刷)。
至于在光刻技术中使用的掩模，使用了诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、 酚树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂之类的树脂材料。可使用 诸如苯并环丁烯、聚对二甲苯、含氟芳醚、或具有透光性质的聚酰亚胺之 类的有机材料、通过硅氧烷基聚合物等的聚合形成的化合物材料、含可水 解的均聚物和可水解的共聚物的组合物材料来形成该掩模。替代地，可使 用正抗蚀剂、负抗蚀剂等等。在液滴排出法的情况下，可通过例如调节溶 剂的浓度或增加表面活性剂等适当地调节所使用的任何材料的表面张力和 黏度。 '
虽然图7A和7B中的半导体器件具有光以箭头所示方向出射的结构 (底发光)，但其结构无特定限制，而且该半导体器件可具有其中光以与 箭头所示方向相反的方向出射的结构(顶发光)或其中光从顶面和底面出 射的双发光结构。
图8示出本实施方式中的半导体器件的另一种结构。图8的半导体器 件具有其中光以箭头所示方向出射的结构(顶发光)。注意虽然图8与图
7B之间的发光元件的电极的结构和绝缘体686的大小不同，但其它部分相
同，因此这里省略了相同部分的描述。注意在图8中使用了与图7B中相同
的附图标记。
在发光元件690的第一电极617之下形成了作为反射金属层的布线层 624。在布线层624上形成了作为透明导电膜的第一电极617。作为布线层 624，可使用例如钛、钨、镍、金、铂、银、铜、钽、钼、铝、镁、钙、锂 或那些材料的任一种的合金的导电膜，只要该材料具有反射性。优选使用
对可见光范围内的光具有高反射率的物质。也可使用这些导电膜中的任一种作为第一电极617，而且在该情况下，如果不一定堆叠第一电极617和布
线层624，该第一电极617可以是没有反射布线层624的单层。
可使用由透光导电材料组成的透明导电膜来分别形成第一电极617和 第二电极689，而且具体而言，可使用含氧化钨的氧化铟、含氧化钨的氧化 铟锌、含氧化钛的氧化铟或含氧化钛的氧化铟锡等。毋需多言，也可使用 氧化铟锡、氧化铟锌、添加了氧化硅的氧化铟锡。
即使第二电极689由诸如金属膜之类的不具有透光性质的材料形成， 如果所形成的第二电极689的厚度小(优选约5到30 nm厚度)到能透射 光，则光能通过第二电极689出射。作为可用于第二电极689的金属薄膜， 可使用由钛、钨、镍、金、铂、银、铝、镁、钙、锂、那些材料的任一种 的合金等的导电膜。
当采用了图8中所示的顶发光结构时，容易使孔径比高，即容易使发 光区的面积大；因此，即使面板包括具有四个TFT的单元和具有两个TFT 的单元，单元的发光区的面积可以是相同的。因此，能制造发光区大于实 施方式1中所描述的像素结构中的发光区的面板。
本实施方式可与实施方式1或2自由组合。
本实施方式将参照图9A到9D描述可用于本发明的半导体器件中的显 示元件的发光元件的结构。
图9A到9D分别示出发光元件的元件结构，在该发光元件中，EL层 860被夹置在第一电极870与第二电极850之间。如附图中所示，该EL层 860包括第一层804、第二层803以及第三层802。在图9A到9D中，第二 层803是发光层，而第一层804和第三层802是功能层。
第一层804具有将空穴输运和注入第二层803的功能。第一层804中 所包括的空穴注入层包含具有高空穴注入性质的物质。作为具有高空穴注 入性质的物质，可使用氧化钼、氧化钒、氧化钌、氧化钨、氧化镁等。或 者所述第一层804可以使用以下物质形成酞菁(縮写:H2Pc)或酞菁铜(縮 写CuPc)之类的酞菁化合物；芳胺化合物，例如4，4'-二[W-(4-二苯基胺基 苯基)-AL苯基氨基]联苯(縮写DPAB)或4,4'-二(AM4-[7V-(3-甲基苯基)-iV國苯
3基氨基]苯基}-^-苯基氨基)联苯(縮写DNTPD);聚合物，例如聚(乙烯-二 氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(縮写PEDOT/PSS);等等。
此外，包括有机化合物和无机化合物的组合材料可用于该空穴注入层。 具体而言，包括有机化合物和相对于该有机化合物表现出电子接受性质的 无机化合物的组合材料在空穴注入性质和空穴输运性质方面是很优秀的， 因为电子在该有机化合物与该无机化合物之间转移，并提高了载流子密度。
在将包括有机化合物和无机化合物的组合材料用作空穴注入层的情况 下，空穴注入层能与电极层形成欧姆接触；因此，可与功函数无关地选择 电极层的材料。
作为用于该组合材料的无机化合物，优选使用过渡金属的氧化物。可 使用周期表中属于4到8族的金属的氧化物。具体而言，由于它们的电子 接受性质而优选以下物质氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、 氧化钩、氧化镁以及氧化铼。在它们之间，由于氧化钼在空气中的稳定性、 低吸湿性以及容易处理，所以氧化钼是尤其优选的。
作为用于该组合材料的有机化合物，可使用诸如芳香胺化合物、咔唑 衍生物、芳烃或高分子化合物(例如寡聚物、树枝状聚合物或多聚物)之 类的多种化合物。注意用于该组合材料的有机化合物优选是具有高空穴输 运性质的有机化合物。具体而言，优选使用空穴迁移率大于或等于l(T6 cm2/Vs的物质。注意可使用空穴输运性质高于电子输运性质的其它材料。 以下具体示出了可用于该组合材料的有机化合物的示例。
例如，作为芳香胺化合物，可给出以下例如，所述芳胺化合物可以 为以下化合物7V，,-二(对伊苯萄-iV，iV'-二苯基-对苯二嚴(縮写DTDPPA)， 4,4'-二[7V-(4-二苯基氨基苯基HV-苯基氨基]联苯(縮写DPAB), 4，4'-二 (A^4-[7V-(3-甲基苯基)-AT-苯基氨基]苯基)-^V-苯基氨基)联苯(縮写
DNTPD), 1,3,5-三[AK4-二苯基氨基苯基)-7V-苯基氨基]苯(縮写DPA3B),等等。
作为可用于组合物材料的咔唑衍生物的具体示例，可给出以下 3-[AK9-苯基咔唑-3-基)-7V-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮写PCzPCAl, 3,6-二 [AL(9-苯基咔唑-3-基)-7V-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮写PCzPCA2)， 3-[7V-(l-萘基)-W-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(縮写PCzPCNl),等等。
此外，还可使用以下化合物4,4'-二(7V-咔唑基)联苯(縮写CBP), 1，3,5-三[4-(7V-咔唑基)苯基]苯(縮写TCPB), 9-[4-(7V-咔唑基)]苯基-10-苯基 蒽(縮写CzPA), 1，4-二[4-(A^咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯，等等。
作为可用于该组合材料的芳烃，例如，可给出以下2-i^r^"9,10-二(2-萘基)蒽(縮写"BuDNA), 2-/皮7^基-9,10-二(1-萘基)蒽，9,10-二(3,5隱二 苯基苯基)蒽(縮写DPPA), 2"皮r基-9,10-二(4-苯基苯基)蒽(縮写 广BuDBA), 9,10-二(2-萘基)蒽(缩写DNA), 9,10-二苯基蒽(縮写DPAnth), 2-i :T織(縮写^-BuAnth), 9,10-二(4-甲基-1-萘基)蒽(縮写D画A), 2-i r基-9，10-二[2-(l-萘基)苯基]蒽，9,10-二[2-(1-萘基)苯基]蒽，2，3,6,7-四甲 基-9,10-二(l-萘基)蒽，2，3，6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽，9,9'-联萘，10,10'-二苯基-9，9'-联萘，10，10'-二(2-苯基苯基)-9，9'-联萘，10,10'-二[(2,3,4,5，6-五苯 基)苯基]-9,9'-联萘，蒽，并四苯，红荧烯，二萘嵌苯，2，5,8,11-四(i r ,等等。或者可以使用并五苯，晕苯等。如上所述，更优选使用空穴 迁移率大于或等于lxl(T6 cm2/Vs且碳数为14到42的芳香烃。
注意可用于该组合物材料的芳香烃可具有乙烯骨架。包含乙烯基的 芳烃的例子包括4,4'-二(2,2-二苯基乙烯基)联苯(縮写DPVBi), 9,10-二 [4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮写DPVPA)等。
替代地，可使用诸如聚(N-乙烯基咔唑)(简称PVK)或聚(4-乙烯基 三苯基胺)(简称PVTPA)之类的高分子化合物。
第一层804中所包括的空穴输运层包含具有高空穴输运性质的物质。 具体而言，优选具有高空穴输运性质的物质是芳香胺化合物(即具有苯环 一氮键的化合物)。作为广泛使用的材料的示例，可给出以下4,4'-二[AK3-甲基苯基)-AL苯基氨基]联苯，其衍生物，例如4,4'-二[AKl-萘基)-^-苯基氨 基]联苯(下文称为NPB)，星爆式(starburst)芳族化合物，例如4,4',4〃-三 (AyV-二苯基氨基)三苯基胺，以及4,4',4〃-三[AK3-甲基苯基)-7V-苯基氨基]三 苯基胺。此处所描述的大多数物质具有大于或等于10—6 cm2/Vs的空穴迁移 率。注意可使用空穴输运性质高于电子输运性质的其它材料。该空穴输运 层不限于单层，而可以是上述物质的任一种的混合层或包括上述物质的任一种的两层或多层的叠层。
第三层802具有将电子输运和注入第二层803的功能。作为第三层802 中包括的电子输运层，可使用具有高电子输运性质的物质。例如，可使用 包含喹啉或苯并喹啉骨架的金属络合物等，例如三(8-羟基喹啉合 (quinolinato))铝(III)(縮写Alq),三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(111)(縮写: Almq3), 二(10-羟基苯并[/z]羟基喹啉合)铍(n)(縮写BeBq2), or 二(2-甲基 -8-羟基喹啉合)(4-苯基酚根(phenolato))铝(III)(縮写BAlq)。替代地，可 以使用含有噁唑基配体或噻唑基配体的金属络合物等，例如二[2-(2-羟基苯 基)苯并噁唑合(benzoxazolato)]锌(縮写Zn(BOX)2) or 二[2-(2-羟基苯基) 苯并噻唑合(benzothiazolato)]锌(II)(縮写Zn(BTZ)2)。再替代地，除金属 络合物之外，还可使用以下2-(4-联苯基)-5-(4"皮7^基苯基)-l，3,4-噁二唑 (縮写PBD), 1,3-二[5-(对-i r基苯基)-l，3，4-噁二唑-2-基]苯(縮写OXD-7), 3-(4-联苯基)國4-苯基-5-(4-农r錢基)國l，2，4-三唑(縮写TAZ)，红菲绕啉(縮 写BPhen),浴桐灵(縮写BCP)等等。此处所描述的大多数物质具有大于 或等于10"cm々Vs的电子迁移率。注意可使用电子输运性质高于空穴输运 性质的其它材料。电子输运层不限于单层，而且可以是包括上述物质中的 任一种的两层或多层。
作为第三层802中包括的电子注入层，可使用具有高电子注入性质的 物质。作为具有高电子输入性质的物质，可使用碱金属、碱土金属及其化 合物，注入氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF2)。例如，可 使用具有电子输运性质且包含碱金属、碱土金属及其化合物的物质层，例 如含镁(Mg)的Alq层等。优选使用具有电子输运性质且包含碱金属或碱 土金属作为电子注入层的物质的层，因为通过使用该层能高效地执行来自 电极层的电子注入。
接下来，描述了作为发光层的第二层803。发光层具有发光的功能， 且包含具有发光性质的有机化合物。此外，发光层可包括无机化合物。可 使用多种发光有机化合物和无机化合物形成该发光层。优选发光层的首都 约为10至lj 100 nm。
用于该发光层的有机化合物不是特别受限的，只要该化合物具有发光性质。例如，可给出以下9,10-二(2-萘基)蒽(縮写DNA), 9,10-二(2-萘 基)-2-i r基蒽(縮写户BuDNA), 4,4'-二(2,2-二苯基乙烯基)联苯(縮写 DPVBi),香豆素30,香豆素6,香豆素545,香豆素545T, 二萘嵌苯 ， 红荧烯，二茚并菲，2,5，8,11-四(,皮r萄(縮写TBP)，9，10-二苯基蒽(縮写: DPA), 5，12-二苯基并四苯，4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-[^A(Cl甲基氨基)苯乙 烯基]-4//-吡喃(縮写DCM1), 4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛里定-9-基)乙烯基]-4//-吡喃(縮写DCM2)和4-(二氰基亚甲基)-2,6-二[^A(Cl甲基 氨基)苯乙烯基]-4iZ-吡喃(縮写BisDCM)。或者可以使用能够发射磷光的 化合物，例如二[2-(4',6'-二氟苯基)口比啶合(pyridinato) -^0:2']铱(卩比考啉酸 盐)(縮写FIrpic)， 二{2-[3',5'國二(三氟甲基)苯基]卩比啶合-7\^2'}铱(口比考啉酸 盐)(縮写Ir(CF3ppy)2(pic))，三(2-苯基吡啶合-W,C")銥(縮写Ir(ppy)3), 二 (2國苯基吡啶合國7V,C2')铱(乙酰丙酮酸盐)(縮写Ir(ppy)2(acac))， 二[2-(2'-噻吩 基)吡啶合-A^d']铱(乙酰丙酮酸盐)(縮写Ir(thp)2(acac)), 二(2-苯基羟基喹 啉合-7,，C")铱(乙酰丙酮酸盐)(縮写Ir(pq)2(acac))或者二[2-(2'-苯并噻吩基) 吡啶合-W,d']铱(乙酰丙酮酸盐)(縮写Ir(btp)2(acac》。
此外，除单重激发发光材料之外，含金属络合物的三重激发发光材料 可用于该发光层。例如，在发红光、绿光以及蓝光的像素中，使用三重激 发发光材料形成在相对短时间内照度减半的发红光的像素，而使用单重激 发发光材料形成其它像素。因为三重激发发光材料具有良好的发光效率， 所以消耗较少功率以获得相同照度。换言之，当将三重激发发光材料用于 发红光的像素时，必须对发光元件施加的电流量更小；因此提高了可靠性。 可使用三重激发发光材料形成发红光的像素和发绿光的像素，且可使用单 重激发发光材料来形成发蓝光的像素以实现低功耗。当发出对人眼具有高 可见性的绿光的发绿光元件由三重激发发光材料形成时，能进一步实现低 功耗。
除添加上述发光有机化合物之外，可进一步对发光层添加另一种有机 化合物。可添加的有机化合物的示例是上述的TDATA、 MTDATA、 m-MTDAB、 TPD、 NPB、 DNTPD、 TCTA、 Alq3、 Almq3、 BeBq2、 Balq、 Zn(BOX)2、 Zn(BTZ)2、 Bphen、 BCP、 BD、 OXD-7、 TPBI、 TAZ、 ； -ErTAZ、DNA、 Z-BuDNA、 DPVBi等，而且可替代地使用4,4'-二(W-咔唑基)联苯(简 称CBP)和1,3,5-三[4-(7V-咔唑基)苯基]苯(简称TCPB)。然而，发光层的 材料不限于此。优选除发光的有机化合物之外添加的该有机化合物具有较 大的激发能，而且可比发光的该有机化合物添加的量更多，以使该有机化 合物高效地发光(从而防止该有机化合物的浓度猝灭)。此外，作为另一 种功能，所添加的有机化合物可与该有机化合物一起发光(从而可实现发 白光等等)。
该发光层可具有一种结构，其中通过对像素形成具有不同发光波长范 围的发光层来实现彩色显示。通常，形成对应于R (红)、G (绿)以及B (蓝)的发光层。在此情况下，通过提供在像素的发光侧透射像素的发光 波长范围的光的滤色器，能提高色纯度并防止像素区具有反射镜面(反射)。 通过提供此滤色器，能省去通常认为必需的圆偏振板等，而且能消除从发 光层发出的光的损耗。此外，能减少倾斜观看像素区(显示屏)时出现的 色调变化。
可使用低分子有机发光材料或高分子有机发光材料作为可用于发光层 的材料。高分子有机发光材料比低分子材料具有更强的物理强度，从而使 用高分子有机发光材料的元件比使用低分子材料的元件具有更高耐久度。 此外，因为能通过涂敷形成高分子有机发光材料，所以能相对容易地形成 该元件。
发光色彩根据形成发光层的材料确定；因此，可通过为发光层选择适 当材料来形成发期望色彩的光的发光元件。作为可用于形成发光层的高分 子电致发光材料，可给出聚对苯撑一乙炔基材料、聚对苯撑基材料、聚噻 吩基材料、聚芴基材料等。
作为聚对苯撑一乙炔基材料，可给出聚(对苯撑乙炔)[PPV]的衍生物， 诸如诸如聚(2,5-二烷氧基-l,4-亚苯基亚乙烯基)[RO-PPV]、聚(2-(2'-乙基-己氧基)-5-甲氧基-l，4-亚苯基亚乙烯基)[MEH-PPV]或聚(2-(二垸氧基苯 基)-l，4-亚苯基亚乙烯基)[ROPh-PPV]。作为聚对苯撑基材料，可给出聚对 苯撑[PPP]的衍生物，诸如聚(2,5-二烷氧基-l,4-亚苯基)[110- ]或聚(2,5-二己氧基-l,4-亚苯基)。作为聚噻吩基材料，可给出聚噻吩[PT]的衍生物，诸如聚(3-烷基噻吩)[PAT]、聚(3-己基噻吩)[PHT]、聚(3-环己基噻吩) [PCHT]、聚(3-环己基-4-间乙基噻吩)[PCHMT]、聚(3,4-二环己基噻吩) [PDCHT],聚[3-(4-辛基苯基)-噻吩][POPT]或聚[3-(4-辛基苯基)-2,2-双噻吩] [PTOPT]。作为聚芴基材料，可给出聚芴[PF]的衍生物，诸如聚(9，9-二烷基 芴)[PDAF]或聚(9，9-二辛基芴)[PDOF]。
用于发光层的无机化合物可以是任何无机化合物，只要有机化合物的 发光不容易被该无机化合物熄灭，而且可使用多种类型的金属氧化物和金 属氮化物。具体而言，优选属于周期表的13或14族的金属的氧化物，因 为该有机化合物的发光不容易被熄灭，具体而言，氧化铝、氧化镓、氧化 硅以及氧化锗是优选的。然而，该无机化合物不限于此。
注意可通过堆叠分别具有如上所述的该有机化合物和该无机化合物的 组合的多层来形成发光层，或该发光层可进一步包含另一有机化合物或无 机化合物。可改变发光层的层结构，而且可设置用于注入电子的电极层或 可使发光材料分散，以代替提供特定的电子注入区或发光区。允许这样的 变化，除非它背离了本发明的精神。
利用上述材料形成的发光元件通过被正向偏置而发光。可通过无源矩 阵模式或有源矩阵模式驱动使用发光元件形成的半导体器件的像素。在任 一种情况下，通过在特定时序对各个像素施加正偏置而发光；然而，该像 素在特定周期中处于不发光状态。通过在不发光时间施加反向偏置能提高 发光元件的可靠性。在发光元件中，存在其中在恒定驱动条件下发光强度 降低的劣化模式或其中由于像素中的不发光区的扩展引起的亮度明显降低 的劣化模式。然而，可通过执行正向和反向施加偏置的交替驱动使劣化进 展减慢；因此，能改善包括发光元件的半导体器件的可靠性。此外，可应 用数字驱动或模拟驱动
可为密封基板设置滤色器(着色层)。可通过蒸镀法或液滴排出法形 成滤色器(着色层)。还可使用滤色器(着色层)执行高分辨率显示。这 是因为滤色器(着色层)能将RGB中的每一种的发光光谱中的宽峰改变为 尖峰。
通过形成发单色光的材料结合滤色器或色彩转换层能实现全彩显示。可例如为密封基板设置滤色器(着色层)或色彩转换层，而且可将密封基 板附连至元件基板。
毋需多言，可实现单色发光显示。例如，可通过使用单色发光形成区 彩色型半导体器件。
必须考虑功函数来选择第一电极870和第二电极850的材料。根据像
素结构，第一电极870或第二电极850可以是阳极(具有高电位的电极层) 或阴极(具有低电位的电极层)。在驱动薄膜晶体管的极性是p沟道型的 情况下，第一电极870可用作阳极，而第二电极850可用作阴极，如图9A 所示。在驱动薄膜晶体管的极性是n沟道型的情况下，第一电极870可用 作阴极，而第二电极850可用作阳极，如图9B所示。以下描述了可用于第 一电极870和第二电极850的材料。优选为第一电极870和第二电极850 中起阳极作用的那个电极使用具有高功函数的材料(具体而言是具有4.5 eV 或更高功函数的材料)，而为起阴极作用的另一电极使用具有低功函数的 材料(具体而言是具有3.5 eV或更高功函数的材料)。然而，因为第一层 804在空穴注入性质和空穴输运性质方面是优秀的，而第三层802在电子注 入性质和电子输运性质方面是优秀的，所以第一电极870和第二电极850 几乎不受功函数限制，且能使用多种材料。
因为图9A和9B中的发光元件分别具有其中从第一电极870发出光的 结构，所以第二电极850不一定具有透光性质。第二电极850可由主要包 含从Ti、 Ni、 W、 Cr、 Pt、 Zn、 Sn、 In、 Ta、 Al、 Cu、 Au、 Ag、 Mg、 Ca、 Li或Mo中选择的元素、或包含那些元素中的任一种作为其主要组分的合 金材料或诸如氮化钛、TiSixNY、 WSix、氮化钨、WSixNY或NbN之类的化 合物材料的膜组成；或总厚度为IOO到800 nm范围的这些材料的叠层膜。
此外，当使用用于第一电极870的透光导电材料形成第二电极850时， 可从其结构中的第二电极850发出光，从而可获得其中来自发光元件的光 既通过第一电极870出射又通过第二电极850出射的双发光结构。
注意，通过改变第一电极870和第二电极850的类型，本发明的发光 元件可具有变化。
图9B示出了从第一电极870侧按照第三层802、第二层803以及第一层804的顺序构造EL层860的情况。
图9C示出了一种结构，其中具有反射性的电极用于第一电极870，而 具有透光性的电极用于图9A中的第二电极850，而且其中从发光元件发出 的光被第一电极870反射、通过第二电极850透射并出射到外部。类似地, 图9D示出了一种结构，其中具有反射性的电极用于第一电极870，而具有 透光性的电极用于图9B中的第二电极850，而且其中从发光元件发出的光 被第一电极870反射、通过第二电极850透射并出射到外部。
此外，当混合有机化合物和无机化合物以设置EL层860时，可使用多 种方法作为用于形成EL层860的方法。例如，存在通过电阻加热既蒸镀有 机化合物又蒸镀无机化合物的共蒸镀法。替代地，可执行其中通过电子束 (EB)蒸镀无机化合物而通过电阻加热蒸镀有机化合物的共蒸镀。还替代 地，可使用用于溅射无机化合物的方法同时使用通过电阻加热蒸镀有机化 合物的方法来同时沉积无机化合物和有机化合物。再替代地，可通过湿法 工艺形成EL层860。
作为用于制造第一电极870和第二电极850的方法，可使用通过电阻 加热的蒸镀法、EB蒸镀法、溅射法、CVD法、旋涂法、印刷法、分配器 法、液滴排出法等。
本实施方式可与实施方式1到3中的任一个自由组合。如果使用了实 施方式1或2中描述的制造方法，即使在大尺寸半导体器件的情况下，也 能以高生产量和高生产率制造包括具有高性能和高可靠性的发光元件的半 导体器件。
虽然实施方式3描述了使用发光元件的半导体器件的制造示例，但本 实施方式将参照图10A和10B描述使用液晶元件的半导体器件的制造示 例。
图10A和10B示出本实施方式中的使用液晶元件的半导体器件的结 构。首先，在支承基板900上形成岛状单晶半导体层，该支承基板600是 根据实施方式2的玻璃基板。注意因为在实施方式2中描述了该方法的细 节，所以这里省略了这些细节，而且简略地描述该方法。这里，制备其上形成了第一氮氧化硅层901、而且在该第一氮氧化硅
层901上形成了第一结合层的支承基板900。此外，制备设置有氧化物膜903和氧化物膜903上的第二结合层的半导体基板，该氧化物膜是在700°C或更高温度下在含有相对于氧气体积为0.5%到10% (优选为体积的3%)的HC1的气氛中通过热处理形成的。注意为每个支承基板制备了至少两个半导体基板，而且将半导体基板中的每一个加工成矩形形状。在每一个基板中形成分离层。然后，在将这些半导体基板定位在伪基板上以固定这些基板之后，将支承基板和半导体基板彼此附连，从而将第一结合层与第二结合层相互结合。当将第一结合层与第二结合层彼此结合时，它们之间的界面变得不明显；因此在图10B中将第一和第二结合层示为结合层904。
然后，在分离伪基板之后，沿分离层内的边界或在分离层的上边界或下边界处分离半导体基板的一部分，以在支承基板900上形成单晶半导体层。然后，使用光刻技术蚀刻该单晶半导体层以形成岛状单晶半导体层。如实施方式中那样，在此实施方式中也使用了步进曝光装置，并执行一次曝光，因为曝光面积与一个矩形半导体基板(也称为薄片)的面积几乎相同。注意也可根据实施方式l确定岛状单晶半导体层的设置。
因为以下步骤，即用于制造使用单晶半导体层的TFT的方法与实施方式3中的几乎相同，所以这里省略对细节的描述。注意用于发光器件的TFT和用于液晶显示器件的TFT具有不同的预期用途；因此，适当地调节沟道长度和沟道宽度，而且发光器件中和液晶显示器件中的TFT具有不同的设计。具体而言，发光器件包括具有两个或多个TFT的单元，而使用具有一个TFT的单元制造液晶显示器件。此外，发光器件包括电源线，而液晶显示器件不包括电源线而包括电容器线。在液晶显示器件中，如果没有在同一基板上形成驱动器电路，则可单独使用n沟道TFT。
图IOA示出像素的俯视图的示例。由图IOA中的点划线表示的边界线924是附连的不同半导体基板之间的接缝。将像素电极层961按一个方向设置，而将边界线924定位在像素电极层之间。像素结构关于边界线924对称。因此，可保持单晶半导体层远离边界线924。虽然单晶半导体层位于彼此相邻且之间有边界线924的单元中，但能在单晶半导体层与边界线924之间保持充分的距离。
此外，电容器线931与单晶半导体层交迭且它们之间设置有绝缘膜，
以形成存储电容器，从而形成电容器部分976。将作为多沟道型n沟道薄膜晶体管的晶体管975设置在栅引线930与源引线960的交点附近。栅引线930与单晶半导体层交迭且它们之间设置有绝缘膜，而且交迭部分用作TFT的沟道形成区。该单晶半导体层通过接触孔电连接至源引线960。此外，该单晶半导体层通过接触孔电连接至像素电极层961。
在透射型液晶显示器件的情况下，可使用氧化铟锡、氧化锌与氧化铟混合的氧化铟锌(IZO)、氧化硅与氧化铟混合的导电材料、有机铟、有机锡、含氧化鸨的氧化铟、含氧化钨的氧化铟锌、含氧化钛的氧化铟或含氧化钛的氧化铟锡形成像素电极层961。替代地，在反射型液晶显示器件的情况下，为像素电极层961使用铝、银或它们的合金。
注意沿图IOA中的虚线C-D所取的截面对应于图10B中的像素区936。注意图10A是已执行至像素电极形成步骤的液晶显示器件的俯视图。图10B是使用密封剂992附连了密封基板995、并进一步设置了偏振器的液晶显示装置的截面图。
图10B中所示的液晶显示装置包括密封区933、驱动器电路区934以及像素区936。此外，驱动器电路区934包括晶体管973和晶体管974，其中晶体管973是其Lov区中具有p型杂质区的p沟道薄膜晶体管，而晶体管974是其Lov区中具有n型杂质区的n沟道薄膜晶体管。通过印刷法或液滴排出法在像素电极层961上形成称为对齐膜的绝缘层981。然后进行摩擦处理。注意在液晶模式的情况下，例如在VA模式的情况下不进行摩擦处理。为密封基板995设置的起对齐膜作用的绝缘层983类似于绝缘层981 。除绝缘层983之外，密封基板995还具有起对电极作用的导电层984、起滤色器作用的色彩层985以及偏振器991 (也称为偏振板)。此外，密封基板995可具有屏蔽膜(黑色基质)等。
因为本实施方式的液晶显示器件是透射型，所以在支承基板卯0与元件相反的一面上设置偏振器993 (偏振板)。可将阻滞板堆叠在偏振板与液晶层之间。此外，可在最接近用户的观看侧上设置抗反射膜，该抗反射膜防止外部光被反射至观看侧。
注意在将RGB的发光二极管(LED)等设置为背光并采用了通过分时方式执行色彩显示的连续附加混色法(场序法)的情况下，不设置滤色器。可设置黑色基质以与晶体管和CMOS电路交迭，以减少晶体管和CMOS电路的引线对外部光的反射。注意可设置该黑色基质与电容器元件交迭。这是因为能防止形成电容器元件的金属膜的反射。
在将具有元件的基板900附连至密封基板995之后，可通过分配器法(滴液法)或利用毛细管作用注入液晶材料的注入法形成液晶层982。当使用大基板时优选采用滴液法，因为对大基板而言不容易应用注入法。
可按照散布大小为数微毫米的颗粒的方式设置隔离件，或可通过在基板的整个表面上形成树脂膜然后蚀刻的方法形成隔离件。
在本实施方式中，氧化物层903包括卤素。该氧化物膜能起俘获注入金属之类的杂质并防止单晶半导体层污染的保护膜的作用。因此，能提高可靠性。
通过应用本发明能制造具有显示功能的多种半导体器件。换言之，能将本发明应用于将具有显示功能的半导体器件引入显示部分的多种电子器件。本实施方式描述了包括半导体器件以便实现高性能和高可靠性的电子器件的示例。
作为与本发明有关的电子器件，可给出电视设备(或简称为电视或电视接收器)、诸如数码相机或数码摄像机之类的摄像机、移动电话设备(也称为移动电话或手机)、诸如PDA之类的便携式信息终端、便携式游戏机、计算机的监视器、计算机、诸如汽车音响系统之类的音频再现设备、诸如家用游戏机之类的设置有记录介质的图像再现设备(具体而言是数字多功能光盘(DVD))等。参照图IIA到IIC描述了这样的电子器件的具体示例。
可使用包括根据本发明形成的显示元件的半导体器件完成电视设备。参照图IIA描述了用于实现高性能和高可靠性的电视设备的示例。
可通过将显示模块包含到外壳中来完成电视设备。如图7A和7B所示的其中已经设置了 FPC之类的部件的显示面板一般称为EL显示模块。当使用了如图7A和7B中所示的EL显示模块时，能完成EL电视设备。图IOA和10B中所示的显示面板一般称为液晶显示模块。当使用了如图10A和10B中所示的液晶显示模块时，能完成液晶电视设备。可使用显示模块形成主屏2003，而且设置了诸如扬声器部分2009和操作开关之类的附件。因此，根据本发明能完成电视设备。
将使用显示元件的显示面板2002包括到外壳2001中，如图IIA所示。该电视设备能通过接收器2005接收一般电视广播，且能通过调制解调器2004进一步连接至有线或无限通信网络，从而实现单向(从发送方到接收方)或双向(发送方与接收方之间或在接收方之间)信息通信。可通过外壳的开关或分离的远程控制单元2006操作该电视设备，该远程控制单元可具有用于显示要输出的信息的显示部分2007。
除使用第一显示面板形成的主屏2003之外，该电视设备可包括使用用于显示频道、音量等的第二显示面板形成的子屏2008。在此结构中，可使用显示角更优的EL显示面板形成主屏2003，而且可使用能以低功耗显示图像的液晶显示面板形成子屏2008。替代地，当优先考虑功耗降低时，可釆用其中主屏2003由液晶显示面板组成、子屏2008由EL显示面板组成、以及子屏能闪烁的结构。根据本发明，即使使用了大基板和多个TFT和电子零件，也能以高生产率制造高性能和高可靠性的显示器件。
根据本发明，能以高生产率制造具有高性能和高可靠性的具有显示功能的半导体器件。因此，能以高生产率制造具有高性能和高可靠性的电视设备。
图11B中所示的便携式电视设备包括主体9301、显示部分9302等。可将本发明的半导体器件应用于显示部分9302。因此，能提供具有高性能和高可靠性的便携式电视设备。此外，可将本发明的半导体器件应用于多种类型的电视，包括便携的中等尺寸的电视和大屏幕电视(例如40英寸或更大)。
图11C中所示的便携式计算机包括主体9401、显示部分9402等。可将本发明的半导体器件应用于显示部分9402。可根据实施方式1制造具有15英寸显示部分的半导体器件。因此，能提供具有高性能和高可靠性的便携式计算机。
本实施方式可与实施方式1到5中的任一个自由组合。
本申请基于2007年6月1向日本专利局提交的日本专利申请S/N.2007-146889，该申请的全部内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种用于制造半导体器件的方法，包括在多个单晶半导体基板的每一个中形成分离层；通过在第一温度下使用低温凝结剂将所述多个单晶半导体基板设置和固定在伪基板上；将支承基板与所述伪基板交迭从而使所述多个单晶半导体基板置于所述支承基板与所述伪基板之间；将所述多个单晶半导体基板加热至第二温度，以使所述伪基板与所述多个单晶半导体基板分离；以及在所述每个分离层的边界处分离所述多个单晶半导体基板的部分，以在所述支承基板上形成多个单晶半导体层。
2. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，通过 热处理来执行所述分离步骤。
3. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所述 第一温度是1(TC或更低，而所述第二温度是25"或更高。
4. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，在所 述多个单晶半导体基板上形成氧氮化硅层，而且将所述多个单晶半导体基板与所述支承基板交迭从而使所述氧氮化硅层置于所述多个单晶半导体基板与所 述支承基板之间。
5. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，通过 受电场加速的离子的辐照形成所述各个分离层。
6. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，在所 述支承基板上形成氧氮化硅层或氮氧化硅层。
7. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所述 多个单晶半导体基板中的每一个的形状是矩形。
8. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所述 支承基板是玻璃基板。
9. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所述多个单晶半导体层具有大于或等于0.01 mm且小于或等于1 mm的间距。
10. 如权利要求1所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所述 半导体器件是从包括显示面板、电视设备以及计算机的组中选择的一种器件。
11. 一种用于制造半导体器件的方法，包括 在多个单晶半导体基板的各个表面上形成氧化物层；在所述多个单晶半导体基板中的每一个中形成分离层； 通过在第一温度下使用低温凝结剂将所述多个单晶半导体基板设置和固 定在伪基板上；将支承基板与所述伪基板交迭从而使所述各个氧化物层和所述多个单晶 半导体基板置于所述支承基板与所述伪基板之间；将所述多个单晶半导体基板加热至第二温度，以使所述伪基板与所述多个 单晶半导体基板分离；以及在相应的分离层的边界处分离所述多个单晶半导体基板的部分，以在所述 支承基板上形成多个单晶半导体层。
12. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，通 过热处理来执行所述分离步骤。
13. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述第一温度是l(TC或更低，而所述第二温度是25'C或更高。
14. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，在 所述氧化物层上形成氧氮化硅层，而且将所述多个单晶半导体基板与所述支承 基板交迭从而使所述氧氮化硅层置于所述多个单晶半导体基板与所述支承基 板之间。
15. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，通 过受电场加速的离子的辐照形成所述各个分离层。
16. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，在 所述支承基板上形成氧氮化硅层或氮氧化硅层。
17. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述多个单晶半导体基板中的每一个的形状是矩形。
18. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所述支承基板是玻璃基板。
19. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述多个单晶半导体层具有大于或等于0.01 mm且小于或等于1 mm的间距。
20. 如权利要求11所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述半导体器件是从包括显示面板、电视设备以及计算机的组中选择的一种器件。
21. —种用于制造半导体器件的方法，包括在含卤素的氧化氛围中执行热处理，以在多个单晶半导体基板的各个表面上形成氧化物层；在所述多个单晶半导体基板中的每一个中形成分离层； 通过在第一温度下使用低温凝结剂将所述多个单晶半导体基板设置和固定在伪基板上；将支承基板与所述伪基板交迭从而使所述氧化物层和所述多个单晶半导 体基板置于所述支承基板与所述伪基板之间；将所述多个单晶半导体基板加热至第二温度，以使所述伪基板与所述多个 单晶半导体基板分离；以及在相应的分离层的边界处分离所述多个单晶半导体基板的部分，以在所述 支承基板上形成多个单晶半导体层。
22. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，通 过热处理来执行所述分离步骤。
23. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述第一温度是l(TC或更低，而所述第二温度是25'C或更高。
24. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，在 所述氧化物层上形成氧氮化硅层，而且将所述多个单晶半导体基板与所述支承 基板交迭从而使所述氧氮化硅层置于所述多个单晶半导体基板与所述支承基 板之间。
25. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，通 过受电场加速的离子的辐照形成所述各个分离层。
26. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，在所述支承基板上形成氧氮化硅层或氮氧化硅层。
27. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述多个单晶半导体基板中的每一个的形状是矩形。
28. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述支承基板是玻璃基板。
29. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述多个单晶半导体层具有大于或等于0.01 mm且小于或等于1 mm的间距。
30. 如权利要求21所述的用于制造半导体器件的方法，其特征在于，所 述半导体器件是从包括显示面板、电视设备以及计算机的组中选择的一种器件。
全文摘要
本发明的目的是通过在大尺寸的玻璃基板上大面积设置单晶硅层以获得大尺寸的SOI基板。在将分别设置有分离层的多个矩形单晶半导体基板对齐在伪基板上、并通过低温凝结剂固定两个基板之后，将多个单晶半导体基板结合到支承基板；将温度升高至该低温凝结剂不具有接合效果的温度，以隔离伪基板与单晶半导体基板；执行热处理以沿着各个分离层的边界分离单晶半导体基板的各个部分；以及在支承基板上设置单晶半导体层。
文档编号H01L27/12GK101681807SQ20088001794
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月19日 优先权日2007年6月1日
发明者山崎舜平, 田中幸一郎 申请人:株式会社半导体能源研究所