CN1971849B - 激光照射装置 - Google Patents

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Abstract

由于传统的激光照射装置所用的排放气体的板的尺寸较大，并且在激光光线最后通过的光学系统与板之间的距离不足，因此很难检查从激光光线最后通过的光学系统传输的激光光线的状态。提供了一种激光照射装置，包括：激光振荡器、用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形的光学系统、具有用于排放气体的开口的送风器、设置在送风器下面的台、在台上的用于在送风器与台之间保持恒定距离的构件、和设置在光学系统与送风器之间用于观测透射通过光学系统的激光光线的构件。

Description

激光照射装置
技术领域
本发明涉及一种激光照射装置以及制造半导体器件的方法，包括使用本发明的激光装置通过激光或强光使半导体膜结晶的步骤。半导体装置是指所有可以通过使用半导体属性工作的器件，例如，诸如液晶显示器件的电光器件，包括电光器件作为其部件的电子装置，发光器件和无线接收/发射数据的器件，例如无线芯片、无线IC、RFID芯片、IC芯片或IC标签。
背景技术
一种广泛研究的技术，其对形成在绝缘衬底上的半导体膜执行激光照射，以便结晶化、提高晶体特性、和/或激活添加到半导体膜的掺杂物。通常可以使用硅膜作为半导体膜。
因为玻璃衬底可以加工成大的衬底，所以通常使用玻璃衬底作为绝缘衬底。除了玻璃衬底，也可以使用石英衬底。但是，很难将石英衬底加工成大的衬底。使用玻璃衬底是非常有利的；但是，玻璃衬底的熔点(比石英衬底的熔点低)是个问题。由于使半导体膜结晶需要相当高的温度，因此在结晶时存在玻璃衬底变形的问题。因此，为了克服该问题，提出了使用激光照射使半导体膜结晶。通过使用激光，可以只增高半导体膜的温度，而不增高玻璃衬底的温度。因此，优选使用激光来使形成在具有低熔点材料(例如玻璃衬底或塑料衬底)上的半导体膜结晶。
通过用激光照射半导体膜可以使半导体膜结晶和/或可以提高晶体特性。但是，在处理期间，通过激光能量熔化半导体膜，然后再次返回到固态。当其返回到固态时，半导体膜形成了无数个核。每个核主要在平行于半导体膜表面的方向生长以便形成晶粒。在晶粒的生长期间，相邻的晶粒彼此碰撞。因此，在半导体膜上形成了非常高的突起部分。特别是当在含有氧的气氛下，例如在大气中用激光照射半导体膜时，突起部分显著生长，并且基本上可以达到与半导体膜厚度一样的高度。这样，在用激光照射的半导体膜的表面上形成了突起和沉陷。尤其是在制造顶部栅极TFT时，具有突起和沉陷的表面成为靠着栅极绝缘膜的界面。因此，突起和沉陷引起了器件特性的改变和/或截止电流(off current)值的增加。
已知的是，如果从用于通过照射激光使半导体膜结晶的气氛中去除氧气，则可以明显地抑制突起部分的生长。因此，通常在无氧的气氛中，例如在氮气气氛或真空中执行用于结晶的激光照射。这样，可以抑制半导体膜的突起和沉陷。但是，为了获得用于激光退火的氮气气氛或真空，需要严密的真空室、真空系统和/或大量的供应氮气，这增加了成本。
为了实现目的，公开了一个发明，其只将紧邻激光照射的半导体膜的气氛制成没有氧气的气氛，例如氮气气氛、稀有气体气氛或氢气气氛，而不使用昂贵的真空系统，由此形成了局部含有少量氧气的气氛(参考文献1：日本公开的专利申请No.2003-017411)。
在上述参考文献中，形成非常强的气流，在激光照射期间将不含有氧气的气体吹在半导体膜的通过激光光线照射的区域上。或者，在紧邻半导体膜附近设置可以吹出不含氧气的气体的平板，并且激光光线通过该板照射半导体膜。为了将半导体膜的通过激光光线照射区域附近的氧气水平降低到最小，该板吹出气体，使得板可以浮在半导体膜上的空气中。
当在没有氧的气氛中执行激光照射时，可以减少半导体膜表面的突起和沉陷。另一方面，半导体膜的特性可能退化。为了解决该问题，使用下面的方法：在含有氧的气氛中通过第一激光光线照射半导体膜以便结晶，然后去除通过照射第一激光光线形成的氧化物膜，之后在不含氧的气氛中用第二激光光线照射半导体膜，由此减少半导体膜表面的沉陷和突起，也就是使半导体膜的表面平坦化。通过这些步骤，可以使半导体膜的表面平坦化，而不大量地增加TFT的电流值。因此，可以抑制这些问题，尤其是OFF电流值增加的问题。
通过使用添加微量的例如镍、钯或铅的金属元素来减少使具有非晶结构的半导体膜结晶所需的时间的技术，通过在氮气气氛下在550摄氏度执行四个小时的热处理，可以获得具有良好特性的晶体结构的半导体膜(例如，参考文献2：日本公开的专利申请No.7-183540)。该技术不仅可以降低结晶所需的热处理温度，也可以在单个方向上增加晶向的均匀性。基于具有如此晶体结构的半导体膜产生TFT，不仅可以增强场效应迁移率，也可以降低阈下系数(S值)。因此，可以显著地提高电特性。当除了热处理之外还执行激光照射时，与执行热处理或激光照射之一来结晶的情况相比，可以提高作为半导体膜的特性。该照射可以作为使用第一激光光线的照射来执行，并可以去除该照射所形成的氧化物膜。此外，在此之后，可以执行使用第二激光光线的照射。特别地，为了获得更高的性能，必须优化热处理和激光照射的条件。
发明内容
但是，由于传统的激光照射装置所用的排放气体的板的尺寸较大，所以当在衬底与激光光线最后穿过的光学系统之间放置测量探针或测量装置时，需要移去该板而使其暴露在大气中。此外，测量系统与排放气体的板彼此干扰，并且很难平衡激光光线控制与激光光线照射气氛的控制。换句话说，需要许多检查激光光线状态的操作，并且进一步改变了板的放置条件，因此不容易在受控制的激光光线照射气氛下执行激光照射。此外，板的尺寸太大，在用激光光线照射之前用于稳定板的内部空间的气流总量也很大。
本发明的目的是，通过使操作比传统的检查激光光线状态的操作简单，而在最佳的条件下执行激光照射。
为了解决该问题，本发明的特征是在板与激光最后通过的透镜之间提供用于检查激光的照射状态的构件。此外，为了在板与激光最后通过的透镜之间提供用于检查激光的照射状态的构件，与传统的板相比使板的尺寸小型化。
根据本发明的一个方面，提供一种激光照射装置，包括：激光振荡器；光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；送风器，具有用于供应气体的开口；台，设置在送风器下面；在台上的衬底，支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；和设置在光学系统与送风器之间的单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线。其中，光学系统包括透镜，所述单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
根据本发明的另一个方面，提供一种激光照射装置，包括：激光振荡器；光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；送风器，具有用于供应气体的开口以及对于由光学系统整形的激光光线透明的窗口；台，设置在送风器下面；在台上的衬底，支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；和设置在光学系统与送风器之间的单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线。其中，光学系统包括透镜，所述单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
根据本发明的再一个方面，提供一种激光照射装置，包括：激光振荡器；光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；送风器，具有用于供应气体的开口；台，设置在送风器下面；在台上的衬底，支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；和设置在光学系统与送风器之间的单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线的形状或焦点。其中，光学系统包括透镜，所述单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
根据本发明的又一个方面，提供一种激光照射装置，包括：激光振荡器；光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；送风器，具有用于供应气体的开口；台，设置在送风器下面；在台上的衬底，支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；设置在光学系统与送风器之间的第一单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线的形状或焦点；和设置在光学系统与送风器之间的第二单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线的能量。其中，光学系统包括透镜，所述第一单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
本发明的特征在于，提供激光振荡器；用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形的光学系统；具有用于排放气体的开口的板；设置在送风器下面的台；用于在送风器与台之间保持恒定距离的构件；以及设置在光学系统与送风器之间的用于观测透射通过光学系统的激光光线的构件。
本发明的特征在于，提供激光振荡器；用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形的光学系统；具有用于排放气体的开口以及对于由光学系统整形的激光光线是透明的窗口的板；设置在板下面的台；用于在板与台之间保持恒定距离的构件；以及设置在光学系统与板之间的用于观测透射通过光学系统的激光光线的构件。
本发明的特征在于，提供激光振荡器；用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形的光学系统；具有用于排放气体的开口的板；设置在板下面的台；用于在板与台之间保持恒定距离的构件；以及设置在光学系统与板之间的用于观测透射通过光学系统的激光光线的形状或焦点的构件。
本发明的特征在于，提供激光振荡器；用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形的光学系统；具有用于排放气体的开口的板；设置在板下面的台；用于在板与台之间保持恒定距离的构件；以及设置在光学系统与板之间的用于观测透射通过光学系统的激光光线的能量的构件。
本发明的特征在于，提供激光振荡器；用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形的光学系统；具有用于排放气体的开口的板；设置在板下面的台；用于在板与台之间保持恒定距离的构件；设置在光学系统与板之间的用于观测透射通过光学系统的激光光线的形状或焦点的构件；以及设置在光学系统与板之间的用于观测透射通过光学系统的激光光线的能量的构件。
本发明的特征在于，在具有上述结构的激光照射装置中，用于观测激光光线的形状或焦点的构件包括ND滤光片和CCD相机。
本发明的特征在于，在具有上述结构的激光照射装置中，用于观测激光光线的能量的构件包括功率计。
本发明的特征在于，在具有上述结构的激光照射装置中，气体是惰性气体。
本发明的特征在于，在具有上述结构的激光照射装置中，板含有透光材料。
与传统的装置相比，由于本发明的激光照射装置使用了较小的板，所以与传统的照射装置不同，可以当测量装置暴露在该气氛中并放置在光学元件下的同时，在不从照射装置移开板的情况下进行测量。换句话说，与传统的激光照射装置相比，可以简化激光光线照射条件的测量。因此，可以减少激光光线的测量中所用的时间。此外，由于板的内部占据的空间较小，因此可以降低在激光照射之前流过的气体总量，并且可以减少流动气体的时间。此外，通过使用本发明的激光照射装置，可以在稳定的激光照射的气氛下执行激光照射；因此，可以减少TFT的特性变化，并且可以提高TFT的特性。
此外，当使用本发明的激光照射装置时，不必使用可以承受高压的昂贵的室，因此可以实现装置成本的降低。
附图说明
在附图中：
图1是显示本发明的照射装置的视图；
图2是显示本发明的照射装置的视图；
图3A和3B是显示本发明的照射装置的视图；
图4A和4B是显示本发明的照射装置的视图；
图5A至5G是显示照射方法的视图；
图6A至6D是显示半导体器件的制造方法的视图；
图7A至7D是显示半导体器件的制造方法的视图；
图8A和8B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图9A至9C是显示半导体器件的制造方法的视图；
图10A和10B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图11A和11B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图12A和12B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图13A和13B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图14A和14B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图15是显示半导体器件的制造方法的视图；
图16A至16C是显示半导体器件的制造方法的视图；
图17是显示本发明的半导体器件的制造方法的视图；
图18是显示本发明的半导体器件的制造方法的视图；
图19A至19E是显示电子设备的视图；
图20A至20C是显示半导体器件的制造方法的视图；
图21A和21B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图22A和22B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图23A和23B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图24A和24B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图25A和25B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图26A至26C是显示半导体器件的制造方法的视图；
图27A和27B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图28A和28B是显示半导体器件的制造方法的视图；
图29是显示半导体器件的制造方法的视图；
图30是显示本发明的半导体器件的视图；
图31A至31E是显示本发明的半导体器件的视图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施方式。应当注意，本发明不限于下面的说明，本领域技术人员容易理解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以以各种方式对其方式和细节进行修改。因此，本发明不应解释为局限于下面给出的对实施方式的说明。此外，在下面将要说明的本发明的结构中，在不同的附图中相同的附图标记用于相同部分或者具有相同功能的部分。
实施方式1
将参照图1和2说明本发明的实施方式1。
图1和2每个显示了本发明的激光照射装置的示例。特征在于，此实施方式的照射装置包括用于振荡激光的激光振荡器(没有显示)；用于对激光光线进行整形的光学系统；用于将气体排放到衬底表面的板；以及设置在光学系统与板之间的可以监控激光光线的形状、焦点和能量的单元。
作为可以监控激光光线的形状、焦点和能量的设备，具体有测量通过光学系统聚焦的激光光线的能量的功率计331以及用于检查已聚焦的激光光线的焦点和形状的光束分析仪330。此外，通过固定装置336支持功率计331和光束分析仪330。此处省略了除了用作最后透镜的三重柱面透镜301之外的光学系统(图2)。此外，三重柱面透镜301通过支撑机构(没有显示)固定。
光束分析仪330包括用于使已聚焦的激光光线变暗的ND(中性密度)滤光片337、用于反射通过ND滤光片337的激光光线的反射镜333、用于使反射镜333反射的激光光线变暗的ND滤光片334、以及用于检查通过ND滤光片334的激光光线的形状和焦点的CCD相机335。
对于ND滤光片334和337，可以使用通过改变反射系数来控制光量的类型、或通过吸收光来控制光量的另一种类型。此外，此处使用三个ND滤光片334；但是数量不限于此，而可以适当地选择。另外，使用CCD相机335检查激光光线的形状和焦点；但是不限于此，可以使用任何设备，只要通过使用该设备可以检查激光光线的形状和焦点即可。此外，如图所示，可以设置CCD相机332，用于监控衬底表面。
注意，激光光线最后通过的透镜与用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机335之间的距离被设置为等于将要用激光光线照射的衬底与激光光线最后通过的透镜之间的距离。
在观测激光光线的能量、形状等的情况下，固定装置336可以移动到激光光线通过三重柱面透镜301进入光束分析仪330和功率计331的位置。
将参照图2说明用激光光线照射衬底305的情况。在激光光线照射到衬底305的情况下，固定装置336后退到使得激光光线可以通过窗口303照射的位置(图2)。衬底305设置在台306上。然后，从供气管302将氮气例如供给到用于供气的板304，并排放氮气。由支撑机构307支撑的板304紧邻地设置在衬底305上，板304与台(衬底)之间的距离固定在一定的长度。注意，通过从板排放的氮气可以使板304浮置在衬底305上。支撑板304的支撑机构307没有完全固定到板304，使得板304可以浮置。注意，可以在照射激光光线之前以及在照射光线时，在稳定板的内部空间时供应气体。
在板304紧邻地设置的状态下，例如通过三重柱面透镜301将激光光线聚集成线性形状，并通过透射激光光线的窗口303照射到衬底305上。台306在附图中箭头的方向上(也就是在垂直于线性光束的长度方向的方向上)运行，以便用激光光线照射整个半导体膜。因为激光光线通过石英的透射率高，所以窗口303优选是石英窗口。通过此处理，衬底305上经过激光光线照射的部分附近的气氛基本上可以成为氮气气氛。
关于聚集激光光线的光学系统，优选使用例如图1和2中所示的三重柱面透镜301将激光光线聚集成可以获得高的激光效率的线性形状。三重柱面透镜是包括三个用于降低球面像差的透镜的一种透镜。在本发明中，可以使用单柱面透镜(具有一个透镜)、双重柱面透镜(具有两个透镜)等。为了在半导体膜表面获得具有更加均匀的能量分布的光束，优选使用具有小的球面像差的透镜是很正常的。
注意，在放置了衬底305之后，可以在从板304排放气体的同时检查激光光线的形状、焦点和能量。换句话说，对于本发明的激光照射装置，即使在通过激光照射衬底时也可以检查激光光线的形状、焦点和能量等条件。
如上所述，与传统的激光照射装置相比，由于本发明的激光照射装置中使用了较小的板，所以与传统的照射装置不同，可以在测量装置放置在光学元件下时，在不从照射装置移开板同时暴露在该气氛中的情况下进行测量。换句话说，与传统的激光照射装置相比，可以简化对激光光线照射条件的测量。因此，可以减少对激光光线的测量所用的时间。此外，由于板的内部占据的空间较小，因此可以降低在激光照射之前流过的气体总量，并且可以减少流动气体的时间。此外，通过使用本发明的激光照射装置，可以在稳定的激光照射气氛下执行激光照射；因此，可以减少TFT的特性变化，并且可以提高TFT的特性。
实施方式2
在此实施方式中，将参照图3A和3B说明用于排放气体的板的结构示例。
图3A显示了用于喷射气体的板的示例。从供气管309将气体供给到由石英窗口310和铝合金311形成的板，并从设置在铝合金底部的缝隙状的孔排放气体。在此状态下，板紧邻地设置在半导体膜312之上，板与半导体膜之间的距离固定在某一长度。注意，板可通过排放的气体的压力而浮置。注意，尽管图3A中没有显示，但是必须设置用于稳定板的位置的支撑机构，如图2所示的支撑机构307。使用这样的机构，可以将板与半导体膜312之间的距离固定在稳定的状态。如附图中的示例所示，使用三重柱面透镜308将激光光线聚集成线性形状。因此，通过将激光光线聚焦在半导体膜312上可以获得较高的能量密度。
设置石英窗口310用于透射激光光线。设置在铝合金底部的孔具有用于排放气体的开口的功能和透射激光光线的功能。由于使用铝合金是为了获得较轻的板，因此可以使用其它材料来形成板。
图3B显示了用于排放气体的板的另一个示例。将惰性气体例如氮气等作为来自供气管309的气体供给到由铝合金形成的板313，并从设置在铝合金底部的裂缝状的孔排放气体。如附图所示，供气管优选设置在板的两侧，以便获得可以更稳定地供应气体的对称结构。注意，可以用图3A所示的结构替换此结构。在此状态下，衬底紧邻地设置在半导体膜312之上，以使得半导体膜与板之间的距离固定在某一长度。注意，板可通过排放的氮气的压力而浮置。由于裂缝状的孔设置在板的顶部和底部，所以从板的顶部和底部的裂缝排放氮气。从板向下排放的氮气同样用于使板浮置。在此实施方式中，从板向上排放的氮气吹在光学元件(在本实施例中为三重柱面透镜308)上，从而可以防止灰尘附着到三重柱面透镜上。注意，可以在照射激光光线之前以及在照射光线时，在稳定板的内部空间时供应气体。
注意，尽管图3B中没有显示，但是必须设置用于稳定板的位置的支撑机构，如图2所示的支撑机构307。使用这样的机构，可以将板与半导体膜312之间的距离固定在稳定的状态。因此，在板被稳定在半导体膜102上的状态下，可以固定板与半导体膜之间的距离。在附图的另一个示例中，使用三重柱面透镜308将激光光线聚集成线性形状。因此，通过将激光光线聚焦在半导体膜102上可以获得较高的能量密度。
在图3B所示的示例中，在板的顶部和底部设置裂缝，激光光线可以通过两个裂缝透射。使用铝合金作为板是为了降低重量；因此也可以使用其它材料。
注意，已经说明了使用惰性气体作为此实施方式所用气体的情况，但是，气体不限于此。因此，可以使用含有氧气的气体或者氮气与氧气的混合气体作为替代。
实施方式3
在此实施方式中，将参照图4A和4B说明在大规模生产过程中实施本发明的示例。
将说明用于形成线性光束的光学系统315。光学系统315具有用于在照射表面获得具有均匀能量分布的线性光束的均匀化机构。在光学元件316中，组合柱面透镜阵列和柱面透镜，以使线性光束的横向能量分布均匀。如图4A所示，可以使用两个柱面透镜阵列，以使得线性光束的宽度可变。为了改变线性光束的宽度，可以改变相对于柱面透镜阵列的距离。此外，光学元件317通过类似地组合柱面透镜阵列和柱面透镜使线性光束的纵向能量分布均匀。
图4B显示了光学元件316和317。在该图中，光学元件317具有一个柱面透镜阵列；但是，也可以使用两个柱面透镜阵列，以使线性光束的长度可变。反射镜318具有使水平方向上传播的激光光线转向垂直方向的功能(图4A)。因此，可以在水平表面上形成线性光束，使得可以水平地设置将要照射的半导体膜。使用双重柱面透镜319可以使线性光束的宽度进一步缩短，以便在照射表面获得更高的能量分布。因此，可以使线性光束的长度更长，使得既使大面积衬底也可以使用激光光线充分地照射。通过用隔离物包围光学系统315并提供用于透射激光光线的石英窗320，可以使半导体膜上将要通过激光光线照射的部分附近的气氛，与光学系统315的气氛分离。例如，通过从光学系统315吹入氮气，可以抑制光学系统的退化。
接下来，将说明通过激光光线照射半导体膜的过程。使用机器臂(没有显示)等将衬底324放置在台325上。之后，通过连接到氮气供给源326的供气设备322将氮气供应到用于排放气体的板，并以适当的流速从板323排放氮气。接下来，将板323紧邻地放置在半导体膜之上，并且将板与台(半导体膜)之间的距离固定在某一长度。注意，板可通过排放氮气而浮置在半导体膜之上。当通过加热装置327加热氮气时，可以弥补激光能量的缺乏。当照射激光光线并在垂直于激光束纵向的方向上移动台325时保持该状态，由此用激光光线照射半导体膜。通过控制器321控制激光振荡器314，并且可以输入振荡的能量、频率等。将用于排放气体的板连接到适当的操作机构，并且在衬底324设置到台325上之前，板优选保持在适当的位置，使得衬底与板之间干扰的可能性较低。通过重复该系列操作，可以通过激光光线处理多个半导体膜。
实施方式4
将参照图5A至5G说明本发明的示例。此处，将详细说明使设置在绝缘衬底上的半导体膜结晶的方法。
首先，按照上述实施例所述的方式在玻璃衬底500上形成基绝缘膜501。在此实施方式中，对于设置在玻璃衬底上的基绝缘膜501使用两层结构。但是，对于基绝缘膜也可以使用单层膜或堆叠了两层或多层的结构。作为基绝缘膜501的第一层，使用SiH4、NH3和N2O作为反应气体，通过等离子体CVD形成厚度为50nm的第一氧氮化硅膜(成分比：Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)。接下来，作为基绝缘膜501的第二层，使用SiH4和N2O作为反应气体，通过等离子体CVD形成厚度为100nm的第二氧氮化硅膜(成分比：Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。
接下来，通过等离子体CVD在基绝缘膜501上形成厚度为50nm的非晶半导体膜502。此处，一般通过等离子体CVD形成的硅膜可以含有大量的氢。所含的大量的氢极度地减小了硅膜对激光的耐久性。因此，执行热处理(在氮气氛下500摄氏度持续一小时)以便脱氢。特别地，此处通过使用炉子的热处理来执行脱氢。或者，可以通过使用灯加热退火装置来执行脱氢(图5A)。
接下来，在该气氛下用激光光线(XeCl：308nm的波长)照射非晶半导体膜502，以使半导体膜502结晶。激光光线可以是波长为400nm或更小的受激准分子激光、YAG激光的第二谐波或第三谐波。在任一情况下，可以使用具有大约10Hz至1000Hz的重复频率的脉冲激光光线。然后，使用光学系统将激光光线聚焦成具有100mJ/cm2至500mJ/cm2的能量密度的矩形。可以以90％至95％的重叠率来照射激光光线，并且可以扫描半导体膜的表面。此处，在该气氛下以30Hz的重复频率以及476mJ/cm2的能量密度照射激光光线。用于聚焦激光光线的光学系统可以是例如三重柱面透镜301。因为激光处理的效率增加，所以激光光线优选聚焦成线性形状。三重柱面透镜是由三个透镜构成的透镜，以抑制球面像差。在本实施例中，也可以使用单柱面透镜(具有单个透镜)、双重柱面透镜等。为了获得能在半导体膜的表面上实现更均匀能量分布的光束，优选使用具有较小球面像差的透镜。通过此处理，获得了具有晶体结构的硅膜502a。由于在该气氛下执行此处理，所以形成了氧化物膜505a(图5B)。在用第二激光光线照射之前，使用例如氢氟酸的蚀刻剂去除氧化物膜505a(图5C)。
接下来，将参照图2说明使用第二激光光线照射从其上去除了氧化物膜的硅膜502b的处理细节。首先，将其上形成了硅膜502b的衬底305(对应于图5A中的衬底500)设置在台306上。然后，例如从供气管302将氮气供给到板304，并从板304将氮气排放到硅膜。将由支撑机构307保持的板304紧邻地放置在半导体膜102之上，使得板与台(半导体膜)之间保持恒定的距离。板304可通过排放的氮气而浮置在半导体膜之上。支撑机构307不完全固定到板304，使得板304可以浮置。可以使用例如稀有气体的惰性气体作为该气体。氢气的使用可以抑制氧气与半导体膜之间发生的反应。
在板304与半导体膜之间保持一定距离的状态下，使用三重柱面透镜301将激光光线聚焦成线性形状。然后，通过用于透射激光光线的窗口303使用激光光线照射硅膜1102。然后，在由附图中箭头所示的方向上(即，在垂直于线性光束长度方向的方向上)移动台306。然后，激光光线照射在整个硅膜1102上。因为石英对于激光光线具有高的透射率，所以对于窗口303优选使用石英窗口。通过此处理，在硅膜上经过激光照射的部分附近的气氛可以基本上成为氮气气氛。因此，可以抑制半导体膜的氧化，从而可以减少半导体膜的表面上产生的沉陷和突起，这是较好的。通过此处理，可以获得在表面上具有极小的沉陷和突起的晶体硅膜502c。
因为可以提高半导体特性并且可以减少半导体膜表面上产生的沉陷和突起，所以优选将该处理用于第二激光光线的照射。但是，当不是特别地要求高质量的半导体膜时，可以省略第一激光光线的照射，只照射第二激光光线，以便减少半导体膜表面上产生的沉陷和突起。沉陷和突起的减少可以有助于半导体装置产量的改进。在此实施方式中，用激光光线照射非晶硅膜。但是，也可以类似地将激光光线照射在经历了使用上述金属元素的半导体膜结晶处理的晶体半导体膜上。
如上所述，与传统的激光照射装置相比，由于本发明的激光照射装置中使用了较小的板，所以与传统的照射装置不同，可以在测量装置放置在光学元件下时，在不从照射装置移开板同时暴露在该气氛中的情况下进行测量。换句话说，与传统的激光照射装置相比，可以简化对激光光线照射条件的测量。因此，可以减少对激光光线的测量所用的时间。此外，由于板的内部占据的空间较小，因此可以降低在激光照射之前流过的气体总量，并且可以减少流动气体的时间。此外，通过使用本发明的激光照射装置，可以在稳定的激光照射气氛下执行激光照射；因此，可以减少TFT的特性变化，并且可以提高TFT的特性。
实施方式5
将参照图6A至16C说明本发明的半导体器件、以及使用该半导体器件制造发光器件的方法。
在衬底100上形成绝缘层101a。在绝缘层101a上形成绝缘层101b。优选提供绝缘层101a，以便防止杂质从衬底扩散。例如，优选使用同样含有氮化硅或者含有氧的氮化硅的层作为绝缘层101a。优选使用可使绝缘层与将在随后处理中形成的半导体层之间的应力差较小的层作为绝缘层101b。例如，优选使用包括氧化硅或者含有微量氮的氧化硅的层。用于形成作为绝缘层101a、101b的方法没有特别地限制；可以使用等离子体CVD法、低压CVD法、溅射法、PVD法等。衬底100没有特别地限制。可以使用由例如玻璃或石英的绝缘体制成的衬底，或者由硅、不锈钢等制成的具有绝缘层的衬底作为衬底100。或者，可以使用由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的柔性塑料等制成的衬底。注意，当使用含有极少量杂质的衬底，例如由石英制成的衬底时，不必形成绝缘层101a和101b(图6A)。
然后，在绝缘层101b上形成用作晶体管的有源层的半导体层(半导体层106a至106c(见图8A))。用作晶体管的有源层的半导体层优选由晶体半导体形成。下面将说明用于制造晶体半导体的方法。
首先，在绝缘层101b上形成含有例如硅、硅锗的半导体的非晶半导体层102a。非晶半导体层102a的厚度优选是40nm至60nm。应当注意，可以使用与基本绝缘层101a和101b相同的膜形成装置，在形成基本绝缘层101a和101b之后连续地形成非晶半导体层102a；也就是说，可以在形成基本绝缘层101a和101b之后连续地形成非晶半导体层102a，而不将衬底暴露至该气氛中。因此，可以防止该气氛中所含的杂质附着到绝缘层101b上。
接下来，在非晶半导体层102a的表面上形成厚度为1nm至10nm的薄的氧化物膜103之后，在氧化物膜103上保持用于促进结晶的金属元素。用于形成氧化物膜的方法没有特别的限制，可以通过使用臭氧水或者例如双氧水的氧化性溶液处理非晶半导体层102a的表面来形成氧化物膜，或者可以使用在氧气气氛下通过紫外线照射产生臭氧的方法等来形成。作为促进结晶的元素，可以使用镍、钯等。或者，保持用于促进结晶的元素的方法没有特别的限制。可以使用含有用于促进结晶的金属元素的溶液来处理氧化物膜103的表面，以使得金属元素附着到氧化物膜103以便保持它。或者，可以通过溅射等在氧化物膜103上形成含有促进结晶的金属元素的层或簇，以便保持该金属元素。注意，可以例如使用诸如醋酸镍溶液的金属盐溶液作为含有促进结晶的金属元素的溶液。
接下来，通过使用快速热退火(RTA)、或退火炉等的热处理使非晶半导体层102a结晶，以形成具有非晶成分和晶体成分的晶体半导体层102b(图6C)。RTA可以是通过光照加热的灯光系统，或者是使用热气加热的气体系统。优选在低反应性的气体例如氮气或稀有气体的气氛中执行热处理。此外，在使用RTA方法的情况下，热处理的温度优选是600至800摄氏度，热处理的时间是3到9分钟。此外，在使用RTA方法的情况下，热处理温度可以是600至800摄氏度，热处理的时间是3到9分钟。在通过使用炉子执行热处理的情况下，热处理温度可以是500至600摄氏度，热处理的时间是3到6小时。应当注意，在非晶半导体层102a含有大量的氢的情况下，可以通过在350至500摄氏度的热处理从非晶半导体层102a释放氢，以便获得1×1020原子/cm3或更低的氢浓度，之后可以执行用于结晶的热处理。
接下来，在该气氛中使用第一激光光线照射晶体半导体层102b，以便再结晶，以形成晶体半导体层102c(图6D)。优选通过光学系统对第一激光光线进行整形，以便获得矩形的射束点。将要照射的第一激光光线的强度可以是300mJ/cm2到450mJ/cm2。此外，第一激光光线所用的激光器优选是具有例如60Hz至120Hz的重复频率的脉冲激光器。优选通过扫描其上形成晶体半导体层102b的衬底100或者第一激光光线执行激光光线的照射，以使得第一激光光线相对于衬底100移动。衬底100或者第一激光光线的扫描速度没有特别的限制，并且可以调节，使得在晶体半导体层102b的任意点执行11或12次的照射。应当注意，可以从等式1算出照射在任意点上的第一激光光线的照射次数(单位：次数)。
等式1
此外，激光介质没有特别的限制，可以是使用各种激光介质的激光器，例如受激准分子激光器、氩激光器、氪激光器、He-Cd激光器、YAG激光器、YVO4、YLF激光器、YAlO3激光器、Y2O3激光器GdVO4、玻璃激光器、红宝石激光器、Ti：蓝宝石激光器、以及铜蒸气激光器和金蒸气激光器等。注意，在用第一激光光线照射之前，优选通过含有氟酸的溶液来处理晶体半导体层102b，以便去除在晶体半导体层102b表面上形成的氧化物膜。
接下来，在晶体半导体层102c上形成含有半导体(例如硅或硅锗)和稀有气体元素(例如Ar)的非晶半导体膜108，之后执行热处理(见图7A)。此处，优选在晶体半导体层102c与非晶半导体层104a之间形成厚度为1nm至10nm的薄的氧化物膜105。氧化物膜105可以是在形成晶体半导体层102c时通过前述的激光光线照射形成的氧化物膜，或者可以是通过臭氧水等处理晶体半导体层102c的表面形成的氧化物膜。用于形成非晶半导体层104a的方法没有特别的限制，可以使用等离子体CVD、LPCVD、溅射、PVD等。非晶半导体层104a的厚度优选是20nm至40nm。此外，在使用RTA方法的情况下，热处理温度优选可以是600至800摄氏度，热处理时间可以是3至9分钟。在通过使用炉子执行热处理的情况下，热处理温度可以是500至600摄氏度，热处理的时间是3到6小时。通过执行热处理，晶体半导体层102c中所含的用于促进结晶的金属被从晶体半导体层102c被吸收到非晶半导体层104a中(将吸收之后的晶体半导体层102c称作晶体半导体层102d)。将用于促进结晶的金属元素吸收到非晶半导体层104a使得非晶半导体层104a成为含有晶体成分的半导体层104b(图7B)。选择地蚀刻掉半导体层104b。蚀刻半导体层104b的方法没有特别的限制；但是，通过使用例如四甲基铵氢氧化物(TMAH)、胆碱等溶液的溶液，可以执行对于氧化物膜105具有高选择性的蚀刻。因此，当蚀刻半导体层104b时，氧化物膜105用作防止晶体半导体层102d被蚀刻掉的阻挡物。注意，在半导体层104b的表面上形成氧化物膜(例如自然氧化物膜)的情况下，优选在预先使用含有氢氟酸等的溶液去除氧化物膜之后蚀刻半导体层104b。在去除半导体层104b之后，使用含有氢氟酸等的溶液去除氧化物膜105。
接下来，在吹入氮气的同时通过照射第二激光光线使该晶体半导体层102d再次结晶(图7C)，以形成晶体半导体层102e(图7D)。优选使用光学系统对第二激光光线进行整形，使其具有矩形射束点。此外，将要照射的第二激光光线的强度优选是340mJ/cm2到400mJ/cm2。此外，将要用于照射的第二激光光线优选是具有例如60Hz至120Hz的重复频率的脉冲激光。优选通过扫描其上形成晶体半导体层102e的衬底100或者第二激光光线执行激光光线的照射，以使得第二激光光线相对于衬底100移动。衬底100或者第二激光光线的扫描速度没有特别的限制，并且可以调节，使得在晶体半导体层102e的任意点执行5或6次的照射。因此，第二激光光线的照射次数优选是第一激光光线的照射次数的一半。应当注意，可以从上面的等式1算出照射在任意点上的第二激光光线的照射次数(单位：次数)。
通过上面的处理，可以获得具有极小的表面平均粗糙度的晶体半导体层102e。
然后，将晶体半导体层102e处理成预期的形状，以获得半导体层106a、106b和106c(图8A)。用于处理晶体半导体层102e的方法没有特别的限制，例如可以使用在晶体半导体层102e上形成抗蚀剂掩模之后通过蚀刻去除不必要部分的方法。用于形成抗蚀剂掩模的方法没有特别的限制，除了光刻法之外，可以使用下面的方法：与喷墨法中一样在控制射出小滴的时间和位置的同时，通过拉伸形成具有预期形状的掩模。此外，蚀刻方法没有特别的限制，可以使用干法蚀刻方法或者湿法蚀刻方法。
应当注意，半导体层106a至106c可以掺有杂质，以控制晶体管的阈值电压。所添加的杂质没有特别的限制，可以使用例如磷或砷的赋予n型导电类型的杂质，或者例如硼的赋予p型导电类型的杂质。此外，添加用于控制阈值电压的杂质的定时没有特别的限制，可以在形成晶体半导体层102e之后且在形成半导体层106a至106c之前添加杂质，或者在形成半导体层106a至106c之后且在随后步骤形成的栅极绝缘膜107形成之前添加杂质。此外，在此步骤中，杂质可以整体地添加到半导体层106a至106c(或者晶体半导体层102e)中，或者通过使用抗蚀剂等覆盖部分半导体层来局部地添加杂质。
接下来，形成栅极绝缘层107，以覆盖岛状半导体层106a至106c(见图8B)。用于形成栅极绝缘层107的方法没有特别的限制，可以通过等离子体CVD法、低压CVD法、溅射法、PVD法等形成栅极绝缘层107。此外，可以氧化半导体层106a至106c的表面，以便形成栅极绝缘层107。可以由氧化硅、氮化硅、含氮的氧化硅、含氧的氮化硅等形成栅极绝缘膜307。此外，栅极绝缘层107可以是单层或者是具有包括使用不同物质形成的层的叠层结构。
接下来，在栅极绝缘层107上形成栅极电极111a至111d以及电容器电极111e(图9B)。栅极电极的结构以及用于形成栅极电极的方法没有特别的限制。在此实施方式中，下面将说明用于形成栅极电极111a至111d以及电容器电极111e的方法，栅极电极111a至111d以及电容器电极111e是通过堆叠第一导电层和第二导电层形成的。
首先，在栅极绝缘层107上形成第一导电层108，在第一导电层108上形成第二导电层109(见图8B)。优选地，分别使用不同的导电物质形成第一导电层108和第二导电层109。优选使用对栅极绝缘层107具有良好粘附性的导电物质形成第一导电层108，例如优选使用氮化钛、氮化钽、钛、钽等。此外，优选使用电阻率较低的导电物质形成第二导电层109，例如优选使用钨(W)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、含有这些金属作为其主要成分的合金或金属化合物等。作为合金，可以给出铝和硅的合金、铝和钕的合金等。作为金属化合物，可以给出氮化钨等。用于形成第一导电层108和第二导电层109的方法没有特别的限制，可以使用溅射法、蒸发法等。
然后，在第二导电层109上形成掩模135a、135b、135c、135d和135e。然后，蚀刻第一导电层108和第二导电层109，并且形成第一导电层108a、108b、108c、108d、108e和第二导电层109a、109b、109c、109d、109e，使得每个导电层的侧壁相对于每个导电层的水平面具有倾角(图9A)。
接下来，在设置了掩模135a至135c的情况下，选择性地蚀刻第二导电层109a至109e，并形成第二导电层110a、110b、110c、110d和110e。此时，优选在具有高各向异性属性的条件下执行蚀刻，使得第二导电层110a至10e每个的侧壁相对于每个导电层的水平面是垂直的。于是，去除了第二导电层109a至109e的侧壁上的倾斜部分。以此方式，分别在第一导电层108a至108e上形成各自具有比第一导电层108a至108e中的每个更短宽度的第二导电层110a至110e，因此，可以形成栅极电极111a至111d和电容器电极111e，其是分别通过组合第一导电层108a至108e与第三导电层110a至110e形成的。
应当注意，掩模135a至135e中的每个可以是通过形成预期的形状并进一步通过灰化(ashing)变窄而获得的掩模。通过使用这样的掩模，可以形成具有更微小形状的电极，结果可以获得具有更短的沟道长度的晶体管。当制造具有更短的沟道长度的晶体管时，可以获得以较高速度工作的电路。
然后，通过使用栅极电极111a至111d以及电容器电极111e作为掩模，添加可赋予n型导电类型的杂质元素，以便提供第一n型杂质区域112a、112b和112c。赋予n型导电类型的杂质元素没有特别的限制，可以使用磷、砷等。在提供第一n型杂质区域112a至112d之后，去除掩模135a至135e(图9C)。
在去除掩模135a至135e之后，形成覆盖半导体层106a的掩模136a以及覆盖半导体层106c的掩模136b。使用掩模136a和136b以及第一导电层108b和第二导电层110b作为掩模，将赋予n型导电类型的杂质元素进一步添加到半导体层106b中；因此，在与第一导电层108b重叠的区域中提供每个第二n型杂质区域113a，并且在与第一导电层108b和第二导电层110b都不重叠的区域中提供每个第三n型杂质区域114a(图10A)。由此形成的第三n型杂质区域114a用作晶体管的源极或漏极。换言之，第三n型杂质区域114a用于将晶体管连接到电容器。此外，通过提供第二n型杂质区域113a，可以获得对于热载流子退化具有极好抵抗性的n沟道晶体管152，其中第二n型杂质区域113a与用作源极或漏极的第三n型杂质区域114a和沟道形成区域115a之间的栅极电极111b重叠，具有与第三n型杂质区域114a相同的导电类型，并具有比第三n型杂质区域114a低的浓度。应当注意，插在第二n型杂质区域113a之间的区域用作沟道形成区域115a。
如图16A至16C所示，当用掩模局部地覆盖第一n型杂质区域112d中与栅极电极不重叠的区域时，在用作源极或漏极的n型杂质区域114b与沟道形成区域115b之间，以及在第三n型杂质区域114b与沟道形成区域115c之间提供第二n型杂质区域113b，其具有与第三n型杂质区域114b和114c相同的导电类型，并具有比第三n型杂质区域114b和114c低的浓度。因此，可以获得其中可降低漏电电流(off leakage current)的n沟道晶体管155。此外，在晶体管155中，栅极电极111f和111g彼此电连接，使得同时施加相同的电压。晶体管155是具有两个沟道形成区域115b和115c的双栅极晶体管。
如图10B所示，在去除掩模136a和136b之后，形成覆盖半导体层106b的掩模137。通过使用掩模137和第三导电层110a、110c至110e作为掩模，将赋予p型导电类型的杂质元素添加到半导体层106a和106c；因此，分别在与第一导电层108a和108c至108e重叠的区域中提供第一p型杂质区域116a和116b，在与第一导电层108a和108c至108e不重叠的区域中提供第二p型杂质区域117a、117b和117c。由此形成的第二p型杂质区域117a、117b和117c各自用作晶体管的源极或漏极，或者具有将晶体管连接到电容器的功能。以此方式，可以获得p沟道晶体管151和153以及电容器154(图11A)。应当注意，插在晶体管151的第一p型杂质区域116a之间的区域用作沟道形成区域118a。此外，在晶体管153中，栅极电极111c和111d彼此电连接，使得在相同的定时施加相同的电压。晶体管153是具有两个沟道形成区域118b和118c的双栅极晶体管。此外，当在此步骤中添加赋予p型导电类型的杂质元素时，按照比先前形成的第一n型杂质区域112a和112c中所含杂质元素浓度更高的浓度添加赋予p型导电类型的杂质元素；因此n型导电类型消失。
接下来，去除掩模137。如上所述，可以制造包括用于像素区域161中的晶体管153和电容器154的半导体器件、以及用于驱动电路区域162中的晶体管151和152(图11A)。除了像素区域161和驱动电路区域162之外，半导体器件具有接线端区域163，用于通过随后的步骤从外部输入信号。应当注意，晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以采用多栅极晶体管、单漏极晶体管等，其中多栅极晶体管具有在两个栅极电极之间插入半导体层的结构，单漏极晶体管具有用作源极或漏极的杂质区域与沟道形成区域彼此相邻(其间没有设置浓度低于用作源极或漏极的杂质区域的浓度的区域)的结构。
然后，连续形成第一层间绝缘层119a、119b和119c，以便覆盖晶体管(见图11B)。可以使用例如氧化硅或氮化硅的绝缘物质形成第一层间绝缘层119a。此处，氧化硅或氮化硅中的每个可以含有氮或氧。此外，除了例如氧化硅或氮化硅的无机绝缘物质之外，可以使用选自于例如丙烯酸或聚酰亚胺的有机绝缘物质、由基于硅氧烷的材料作为起始材料形成的含有Si-O-Si键的材料的一种或多种化合物。硅氧烷具有包括硅(Si)和氧(O)的键的骨架结构。使用至少含有氢的有机基团(例如，烷基或芳香烃)作为取代基。或者，可以使用氟基团(fluoro group)作为取代基。作为取代基，也可以使用至少含有氢和氟基团的有机基团。此外，用于形成第一层间绝缘层119a至119c的方法没有特别的限制，可以使用等离子体CVD法、低压CVD法、溅射法、PVD法等。此外，在此实施方式中，采用了堆叠三层第一层间绝缘层119a、119b和119c的多层膜。但是，堆叠第一层间绝缘层的数量没有特别的限制，可以使用单层或包括两层或更多层的多层。优选地，第一层间绝缘层119a、119b和119c中的至少一个是含有氢的绝缘层。作为含有氢的绝缘层，例如可以给出由氮化硅形成的绝缘层，其是通过等离子体CVD法使用SiH4气体、NH3气体、N2O气体和H2气体作为原材料气体形成的。由此形成的氮化硅含有氧以及氢。当第一层间绝缘层119a、119b和119c中的至少一个是含有氢的绝缘层时，可以通过利用绝缘层中所含的氢执行氢化作用，以便结束半导体层106a至106c中所含的自由键。因此，例如不必在炉中填充了氢气的气氛中执行氢化作用，并且可以容易地执行氢化作用。此外，当使用含有氢的氮化硅作为第一层间绝缘层时，优选在由含氢的氮化硅形成的层与晶体管之间设置由氧化硅或含氮的氧化硅形成的层。在此方式中，当第一层间绝缘膜包括119a、119b和119c三层时，可以由氧化硅或含氮的氧化硅形成第一层间绝缘层119a，可以由含氢(可以进一步含有氧)的氮化硅形成第一层间绝缘层119b，并且可以由氧化硅或含氮的氧化硅形成第一层间绝缘层119c。在例如通过第一层间绝缘层119a至119c将来自发光元件的光线提取到外部的情况下，可以使用第一层间绝缘层119a至119c来调整光线通过的光程的长度。
应当注意，在形成第一层间绝缘层119a、119b和119c中任何一个之前或之后，优选执行用于激活之前添加的赋予n型或p型导电类型的杂质元素的处理。用于激活的处理没有特别的限制，可以通过使用炉子、RTA、激光光线照射等执行。
随后，在第一层间绝缘层119a至119c中形成到达半导体层106a至106c的开口。此外，在形成覆盖开口和第一层间绝缘层119c的导电层之后，将导电层处理成预期的形状。于是，分别在像素区域161中形成布线120f和120g，在驱动电路区域162中形成布线120b、120c、120d和120e，在接线端区域163中形成布线120a(图12A)。用于形成开口的方法没有特别的限制，可以通过在第一层间绝缘层119c上提供由抗蚀剂等形成的掩模，然后蚀刻第一层间绝缘层119a至119c来形成开口。此处，蚀刻方法没有特别的限制，可以是用湿法蚀刻方法或干法蚀刻方法。此外，导电层可以是单层或者多层，优选使用例如铝或铜的具有高电导率的金属、或者铝和钕的高导电合金等形成至少一层。此外，铝可以含有硅等。在多层的情况下，优选提供使用例如氮化钛或氮化钽的金属氮化物形成的层，以便插入包含具有高电导率的金属的层。应当注意，布线120a至120g包括用作连接部分的导电层，用于电连接设置在不同层中的布线或电极。
接下来，形成第二层间绝缘层121，以便覆盖布线120a至120g(图12B)。可以使用例如氧化硅或氮化硅的绝缘物质形成第二层间绝缘层121。此处，氧化硅或氮化硅中的每个可以含有氮或氧。此外，除了例如氧化硅或氮化硅的无机绝缘物质之外，可以使用例如丙烯酸或聚酰亚胺以及硅氧烷的有机绝缘物质中的一种或多种化合物。此外，用于形成第二层间绝缘层121的方法没有特别的限制，可以使用等离子体CVD法、低压CVD法、溅射法、PVD法等。此外，在此实施方式中，第二层间绝缘层121是单层，但是也可以使用包括两层或更多层的多层，而不限于单层。
接下来，形成通过第二层间绝缘层121到达布线120f的开口，蚀刻第二层间绝缘层121，以便暴露布线120a。在第二层间绝缘层121上提供了由抗蚀剂等形成的掩模之后，可以通过湿法蚀刻方法或干法蚀刻方法等进行蚀刻。
然后，在第二层间绝缘层121上形成发光元件的电极122(见图13A)。用于形成发光元件的电极122的材料没有特别的限制，可以使用例如铟锡氧化物、铟锌氧化物或氧化锌的氧化物半导体，或例如铝、金或铂的导电材料。用于形成发光元件的电极122的方法没有特别的限制，例如可以使用氧化物半导体或导电材料在第二层间绝缘层121上形成层，可以在所形成的层上设置由抗蚀剂等形成的掩模，并且可以将使用氧化物半导体或导电材料形成的层蚀刻成预期的形状。
然后，形成覆盖发光元件的电极122的端部的绝缘层123(见图13B)。可以由例如氧化硅或氮化硅的无机绝缘物质；例如丙烯酸、聚酰亚胺或抗蚀剂、硅氧烷等的有机绝缘物质形成绝缘层123。特别地，优选使用例如光敏丙烯酸、光敏聚酰亚胺或抗蚀剂的光敏树脂。当通过光刻由光敏树脂形成绝缘层123以使其具有预期的形状时，绝缘层123可以具有圆形的边缘，因此可以降低发光元件的退化。
随后，在发光元件的电极122和绝缘层123上形成发光层124。可以通过使用有机物质或无机物质或者既使用有机物质又使用无机物质来形成发光层124。此外，发光层124可以是单层或者是多层，所述多层除了含有发出预期波长光线的物质(发光物质)的层之外，还具有空穴传输层、电子传输层、空穴注入层、电子注入层等。在多层的情况下，可以在发光元件的电极122上提供：使用例如PEDOT的具有高电导率的有机物质形成的层、使用具有高空穴传输属性的物质与对该物质显示出电子接受属性的物质的混合物形成的层、或者使用具有高电子传输属性的物质与对该物质显示出电子施予属性的物质的混合物形成的层，之后，可以提供其它的层，例如含有发光物质的层、空穴传输层、和电子传输层。对于使用例如PEDOT的具有高电导率的有机物质形成的层、使用具有高空穴传输属性的物质与对该物质显示出电子接受属性的物质的混合物形成的层、以及使用具有高电子传输属性的物质与对该物质显示出电子施予属性的物质的混合物形成的层，即使在这些层很厚时，也几乎不增加发光元件的驱动电压。因此，当这些层很厚时，减轻了在发光元件的电极122表面上形成的不均匀性，由此防止了发光元件的电极之间的短路等。应当注意，发光物质可以是发出荧光的物质或者是发出磷光的物质。
可以对不同发射颜色的每个发光元件形成发光层124，或者可以作为发出相同发射颜色的一层而形成发光层124。在相同发射颜色的情况下，发光元件可以与滤色片等组合，提取到发光器件外部的光发射可以根据像素具有不同的颜色。
接下来，在发光层124上形成发光元件(图14A)。形成发光元件的电极125所用的材料没有特别的限制，可以使用例如铟锡氧化物、铟锌氧化物或氧化锌的氧化物半导体，或例如铝、金或铂的导电材料。应当注意，使用铟锡氧化物、铟锌氧化物或氧化锌等形成发光元件的电极122和电极125中的至少一个，使得可以透射从发光层124发射的光线。
然后，通过使用密封材料127将衬底100和衬底126彼此连接，由此密封之前形成的晶体管和发光元件。如图15所示，衬底126可以具有光屏蔽层131和滤色片132。此外，由衬底100和衬底126密封的空间128可以填充有稀有气体，例如氮气或氩气，或者填充有树脂材料等。用于填充的树脂材料可以含有干燥剂。
然后，通过使用导电粘着剂129等将FPC(柔性印刷电路)130连接到布线120a(图14B和15)。
如上所述，可以制造包括本发明的半导体器件的发光器件。在此方式中，说明了用于制造发光器件的方法，但是通过适当地改变形成发光元件的电极122的步骤之后的步骤和电路配置可以制造液晶显示器件等。
实施方式6
将参照图17的顶视图，说明按照实施方式5中所述的制造方法制造的发光器件的像素区域的一种方式。
沿着图17中虚线A-A’的剖面对应于图13B中像素区域161的剖面图。在图17中，没有显示覆盖发光元件的电极122端部的绝缘层123；但是，实际中设置了他们。从图17可以理解，半导体层211a与包括用作栅极电极和电容器电极的区域的第一导电层212a重叠，并且提供了对应于图13B中晶体管153的晶体管201以及对应于电容器154的电容器202。第一导电层212a通过第二导电层213连接到发光元件的电极207(对应于图13B的发光元件的电极122)。此外，栅极线204与第一导电层212a形成在相同的层中。此外，设置源极线205和电源线206，以便与栅极线204交叉。源极线205连接到包括半导体层211b和第三导电层212b的晶体管203的源极。应当注意，图15C的晶体管155对应于晶体管203。第三导电层212b与栅极线204和第一导电层212a设置在相同的层内，并且连接到栅极线204。此外，栅极线204的部分设置为用作晶体管203的栅极电极。电源线206连接到半导体层211a，使得在晶体管201接通时将电流提供至发光元件。应当注意，在此实施方式中，部件也可以通过另一个导电层彼此电连接，这与半导体层211b和第一导电层212a通过另一个导电层(在此方式中为第四导电层214)彼此连接的情况一样。此外，在此方式中，第一导电层212a中用作电容器202的电极的一部分具有不均匀的锯齿形状。利用这样的形状，很容易在电容器202中积累电荷。
如图18的电路图所示，连接晶体管201和203、电容器202、栅极线204、源极线205和电源线206。应当注意，发光元件208包括图17的发光元件的电极207。发光元件208是二极管型元件。如在此方式中一样，在串联到发光元件208的晶体管201是p沟道晶体管的情况下，发光元件的电极207用作正极(anode)。另一方面，在晶体管201是n沟道晶体管的情况下，发光元件的电极207用作负极(cathode)。
在按照本发明的发光器件的像素区域中，以矩阵方式提供通过图18所示电路驱动的多个发光元件。用于驱动发光元件的电路不限于图18所示的电路，例如还可以使用具有提供了擦除晶体管的配置的电路等，该配置用于擦除线和擦除操作以便强制擦除输入信号。
实施方式7
将参照图19A至19E说明通过本发明制造的电子设备。
图19A所示的电视包括主体8001、显示部分8002等。显示部分8002具有像素，每个像素具有按照本发明的制造方法制造的TFT。这样的TFT可以减少TFT中的变化；因此，可以提供包括具有改进特性的TFT的电视。
图19B所示的信息终端设备包括主体8101、显示部分8102等。显示部分8102具有像素，每个像素具有按照本发明的制造方法制造的TFT。这样的TFT可以减少TFT中的变化；因此，可以提供包括具有改进特性的TFT的信息终端设备。
图19C所示的摄像机包括主体8201、显示部分8202等。显示部分8202具有像素，每个像素具有按照本发明的制造方法制造的TFT。这样的TFT可以减少TFT中的变化；因此，可以提供包括具有改进特性的TFT的摄像机。
图19D所示的电话机包括主体8301、显示部分8302等。显示部分8302具有像素，每个像素具有按照本发明的制造方法制造的TFT。这样的TFT可以减少TFT中的变化；因此，可以提供包括具有改进特性的TFT的电话机。
图19E所示的便携式电视包括主体8401、显示部分8402等。显示部分8402具有像素，每个像素具有按照本发明的制造方法制造的TFT。这样的TFT可以减少TFT中的变化；因此，可以提供包括具有改进特性的TFT的便携式电视。此外，本发明的发光器件可以适用于各种电视，例如结合在诸如便携式电话的便携式终端中的小电视、便携式的中型电视、以及大电视(例如40英寸或更大尺寸)。
应当注意，按照本发明的电子装置不限于图19A至19E所示的那些。还包括在显示部分等中具有包含TFT的显示器件的电子装置。
如上所述，本发明可以极其广泛地用于制造任何领域的电子装置。此外，此实施方式的电子装置可以具有按照实施方式1至6中任何一个或任何组合的结构。
实施方式8
将参照图20A至20C、21A和21B、22A和22B、23A和23B、24A和24B的剖面图以及图25A和25B的顶视图说明用于制造本发明的半导体器件的方法。
首先，在衬底50的一个表面上形成绝缘层51(见图20A)。接下来，在绝缘层51上形成释放层52。然后在释放层52上形成绝缘层53。
衬底50是具有绝缘表面的衬底，例如是玻璃衬底、塑料衬底、石英衬底等。作为衬底50，优选使用玻璃衬底或塑料衬底。这是因为可以容易地制造具有1米或更大边长和/或具有例如正方形的预期形状的玻璃衬底或塑料衬底。因此，当使用例如具有正方形的形状并具有1米或更大边长的玻璃衬底或塑料衬底时，可以显著地提高生产率。与使用最大直径约为30厘米的圆形硅衬底的情况相比，这是很大的优点。
通过汽相沉积(CVD)或溅射，使用硅的氧化物或氮化物、含氮的硅的氧化物、含氧的硅的氮化物等形成绝缘层51和53。绝缘层51防止杂质元素从衬底50进入上面的层。如果不需要则不必形成绝缘层51。
通过溅射等形成释放层52，其是含有选自于以下元素的元素的单层或多层的层：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)等，或者含有上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料。注意含有硅的层可以具有非晶、微晶、或多晶结构中的任何结构。
在释放层52具有单层结构的情况下，可以优选形成含有下面任何一种的层：钨、钼、钨和钼的混合物、钨的氧化物、钨的氧氮化物、钨的氮化物氧化物、钼的氧化物、钼的氧氮化物、钼的氮化物氧化物、钨和钼的混合物的氧化物、钨和钼的混合物的氧氮化物、和钨和钼的混合物的氮化物氧化物。
在释放层52具有多层结构的情况下，可以优选形成含有钨、钼、钨和钼的混合物的层作为第一层。作为第二层，可以优选形成含有钨的氧化物、钼的氧化物、钨和钼的混合物的氧化物、钨的氧氮化物、钼的氧氮化物、钨和钼的混合物的氧氮化物的层。
在形成钨和钨的氧化物的多层结构作为释放层52的情况下，可以首先形成含有钨的层作为释放层52，然后可以形成含有硅的氧化物的层作为绝缘层53，使得在含有钨的层与含有硅的氧化物的层之间的界面处形成含有钨的氧化物的层。相同的步骤可以用于形成含有钨的氮化物、氧氮化物或氮化物氧化物等的情况，可以在其上含有硅的氮化物的层、含有氧的氮化硅层、或含有氮的氧化硅层。
随后，在绝缘层53上形成多个晶体管54。在此步骤中，形成薄膜晶体管作为该多个晶体管54。
多个晶体管54中的每个包括半导体层90、栅极绝缘层(也只称作绝缘层)55、第一导电层91、和作为栅极的第二导电层92(也称作栅极电极)。半导体层90包括用作源极或漏极的杂质区域93和94，以及沟道形成区域95。杂质区域93和94掺杂了赋予n型的杂质元素(例如，磷：P或砷：AS)或赋予p型的杂质元素(例如硼：B)。杂质区域94是LDD(轻掺杂漏极)区域。由于使用本发明的照射装置来使半导体层90结晶，因此可以实现成本降低。
多个晶体管54中的每个可以具有顶部栅极结构或者底部栅极结构，顶部栅极结构中，在半导体层90上设置栅极绝缘层55，在栅极绝缘层55上设置第一导电层91，在第一导电层91上设置第二导电层92；底部栅极结构中，在第二导电层92上设置栅极绝缘层55，在栅极绝缘层55上设置半导体层90。此外，多个晶体管54中的一个或多个可以是多栅极晶体管，其中设置了两个或更多个栅极电极以及两个或更多个沟道形成区域。
注意，尽管此处在衬底50上只形成多个晶体管54，但是本发明不限于此结构。可以按照半导体器件的应用来适当地调整将设置在衬底50上的元件。例如，在形成具有不经接触而发送和接收数据的功能的半导体器件的情况下，可以在衬底50上只形成多个晶体管或者形成多个晶体管以及用作天线的导电层。此外，在形成具有存储数据功能的半导体器件的情况下，可以在衬底50上形成多个晶体管和存储元件(例如，晶体管或存储晶体管)。此外，在形成具有控制电路、产生信号等功能的半导体器件(例如，CPU或信号处理电路)的情况下，可以在衬底50上形成晶体管。此外，如果必要也可以形成其它的元件，例如电阻器或电容器。
然后，在多个晶体管54上，形成绝缘层56和57。使用硅的氧化物、硅的氮化物、聚酰亚胺、丙烯酸、包括使用基于硅氧烷的材料作为起始材料形成的含有Si-O-Si键的材料的绝缘膜(以下称作基于硅氧烷的绝缘膜)、唑树脂等，通过汽相沉积、溅射、SOG(玻璃上自旋)、小滴射出法(例如喷墨)等，形成绝缘层56和57。硅氧烷具有包括硅(Si)和氧(O)的键的骨架结构。使用至少含有氢的有机基团(例如，烷基或芳香烃)作为取代基。或者，可以使用氟基团作为取代基。作为取代基，也可以使用至少含有氢和氟基团的有机基团。唑树脂例如是光敏聚苯并
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唑。其相对介电常数(大约2.9)低于聚酰亚胺等的相对介电常数(大约3.2至3.4)的唑树脂可以抑制寄生电容的产生，并且可以执行高速操作。
在上述结构中，在多个晶体管54上形成三个绝缘层(绝缘层56和57)；但是，本发明不限于此。设置在多个晶体管54上的绝缘层的数量没有特别的限制。
然后，在栅极绝缘层55和绝缘层56和57中形成开口，并形成各自连接到多个晶体管54每个的源极(也称作源极区或源极电极)或漏极(也称作漏极区或漏极电极)的导电层59至64。导电层59至64设置在相同的层中。此外，导电层59至64中的每个是源极或漏极布线。通过导电层59至64将从外部提供的信号提供给多个晶体管54。
通过溅射等形成具有下面物质的单层或多层的导电层59至64：选自于钛、钨、铬、铝、钽、镍、锆、铪、钒、铱、铌、铅、铂、钼、钴、铑等的元素；含有该元素作为其主要成分的合金材料；或者含有该元素作为其主要成分的氧化物或氮化物的化合物材料。作为导电层59至64中每个的多层结构的示例，具有钛、铝、钛的三层结构；钛、氮化钛、铝、钛和氮化钛的五层结构；以及钛、氮化钛、添加了硅的铝、钛和氮化钛的五层结构；等等。
接下来，在导电层59上形成导电层66(见图20B)。通过丝网印刷、小滴射出法等形成含有金、银或铜的层作为导电层66。优选地，可以通过丝网印刷使用含有银的细小颗粒的糊剂(混合了银的细小颗粒和树脂的材料)形成导电层66。这是因为丝网印刷可以降低制造时间和装置的成本。此外，银具有低的电阻。
然后，用激光束执行激光束照射，激光束可以溶解导电层66和59之一或全部。尽管在执行激光束照射之前导电层66和59局部地彼此接触，但是通过激光束照射可以增加导电层66和59彼此接触的部分。因此，可以获得导电层66和59之间更可靠的电连接；由此可以提高可靠性。作为激光束，当以介质分类时具有气体激光器、液体激光器和固体激光器；当以振荡特性分类时，具有自由电子激光器、半导体激光器和X射线激光器；但是，在本发明中可以使用任何的激光器。优选地，可以使用气体激光器或固态激光器，更优选地，可以使用固态激光器。此外，本发明中可以使用连续波激光束或者脉冲激光束。
接下来，在绝缘层57和导电层59至64上选择性地形成绝缘层68(见图20C)。绝缘层58具有开口69。通过开口69暴露导电层66。
注意，开口69优选不具有使导电层66的表面完全暴露的形状，而是具有使导电层66的表面局部暴露的形状。具体地，开口69优选具有使导电层66的中心部分暴露的形状。这是为了在稍后的步骤中精确地执行转移。如果绝缘层68设置为使得完全暴露导电层66的一个表面，则可能形成未设置导电层66和绝缘层68的区域。在稍后的转移步骤中，通过绝缘层68与衬底88之间的粘着剂执行转移；因此，当存在未设置导电层66或绝缘层68的任一个的区域时，在一些情况下不能精确地执行转移。但是，在上述的步骤中，选择性地设置绝缘层68，使其暴露导电层66的中心部分。因此，不存在没有设置导电层66或绝缘层68之一的区域；因此可以精确地执行转移。
绝缘层68由例如环氧树脂、丙烯酸树脂或聚酰亚胺树脂的绝缘树脂形成，具有5μm至200μm的厚度，优选具有15μm至35μm的厚度。此外，通过使用丝网印刷、小滴射出法等均匀地形成绝缘层68。优选地，使用丝网印刷。这是因为丝网印刷可以减少制造时间和装置的成本。然后，如果必要则执行热处理。
然后，形成开口71，以暴露释放层52的至少一部分(见图21A)。在缩短处理时间的方面，可以优选通过激光束照射执行该步骤。激光束照射在衬底50、绝缘层51、释放层52、绝缘层53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57和68上；用第一激光束照射绝缘层68的表面。形成开口71以暴露释放层52的至少一部分。因此，至少在栅极绝缘层55、绝缘层56、57和68中设置开口71。附图所示的结构是激光束一直到达绝缘层51，并且绝缘层51和53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57和58被分段的情况。注意，激光束可以一直到达衬底50。
在上述激光束的照射步骤中，使用烧蚀处理。在烧蚀处理中，使用切割、光分解且蒸发用激光束照射的部分(也就是已经吸收了激光束的部分)中的分子键的现象。换言之，绝缘层51、释放层52、绝缘层53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57和68的某部分中的分子键被激光束照射切割，并被光分解和蒸发以形成开口71。
此外，优选使用具有在紫外区域内的150nm至380nm波长的固态激光器作为激光器。更优选地，可以使用具有150nm至380nm波长的Nd:YVO4激光器。这是因为，对于具有150nm至380nm波长的Nd:YVO4激光器，与更长波长侧的其它激光器相比，衬底容易吸收光线，并且烧蚀处理是可能的。而且，不影响处理部分的外围，并且可加工性好。
接下来，在绝缘层68上设置衬底88(见图21B)。衬底88是其中堆叠了绝缘层72和粘着层83的衬底，并且是热剥离型衬底。粘着层83是可通过热处理降低其粘着性的层，例如是由利用加热时热塑性粘着剂的软化的材料形成的层、由混合了通过加热膨胀的微胶囊或泡沫剂的材料形成的层、由使热固树脂具有热熔性或热解性的材料形成的层，或者使用由于湿气渗透导致的界面强度退化或者由于退化导致的吸水树脂膨胀的层。
然后，使用衬底88，将包括多个晶体管54的堆叠与衬底50分离(见图22A)。以释放层52的内侧或者以释放层52与绝缘层53之间的界面作为边界执行包括多个晶体管54的堆叠与衬底50的分离。图中所示的结构是以释放层52与绝缘层53之间的界面作为边界执行分离的情况。以此方式，通过使用衬底88可以在短时间内很容易地执行分离步骤。
接下来，还在绝缘层53的表面上提供衬底89，并通过热处理使包括多个晶体管54的堆叠与衬底88分离(见图22B)。衬底89是其中堆叠了绝缘层73和粘着层84的衬底。粘着层84是可通过热处理增加其粘着性的层，并且对应于含有热塑性树脂的层。热塑性树脂对应于聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
如上所述，由于衬底88是热剥离型衬底，因此通过热处理降低衬底88与绝缘层68之间的粘着性；由此包括多个晶体管54的堆叠与衬底88分离。此时，通过热处理固化衬底89表面上的热塑性树脂；由此增加了绝缘层53与衬底89的一个表面之间的粘着性。以此方式，通过使用设置了具有不同性质的粘着层的两个衬底88和89，可以同时执行堆叠与衬底88分离的步骤以及在衬底89上设置堆叠的步骤。因此，可以缩短制造时间。
然后，如果必要则再次用激光束照射导电层66。执行该步骤是为了改善导电层59与导电层66之间可能由上述分离步骤产生的缺陷电连接。因此，如果不必要则不必执行该激光束照射的步骤。
接下来，形成接线端12，使其与导电层66接触(见图23A)。作为接线端12，通过丝网印刷、小滴射出法等形成含有金、银或铜的层。优选地，可以通过丝网印刷使用含有银的细小颗粒的糊剂(混合了银的细小颗粒和树脂的材料)形成它们。这是因为丝网印刷可以降低制造时间并且其装置的成本较低。此外，银具有低的电阻。然后，如果必要则执行热处理。
然后，对衬底49、栅极绝缘层53、绝缘层56、57和68执行激光束照射，以便形成开口76(见图23B)。
接下来，制备具有用作天线的导电层19的衬底20(见图24A)。用作天线的导电层19具有电容器86，通过丝网印刷、小滴射出法等形成用作天线的导电层19以及电容器86中的每个(见图25A和25B)。图24A显示了用作天线的导电层19。树脂层14是在粘着剂中提供了导电颗粒10的材料，也称作ACP(各向异性导电糊剂)。通过丝网印刷、小滴射出法等均匀地形成树脂层14。
然后，使用树脂层14将衬底89和20彼此连接(见图24A和25B)。然后，如果必要，则将衬底68和树脂层14彼此连接。此时，通过使用倒装焊接机、管芯连接机、ACF(各向异性导电膜)连接机、压力连接机等执行加压处理和热处理之一或两者。
此外，也可以在包括多个晶体管54的堆叠的表面上设置另一个衬底(见图24B)。具体地，另一个衬底也可以设置在衬底89和20的各表面的一个或两个上。在附图所示的结构中，在衬底89的表面上设置衬底81，在衬底20的表面上设置衬底82。通过设置衬底81和82，可以进一步提高其强度。通过热处理熔化衬底81和82每个表面上的层，或者衬底81和82的每个表面上的粘着层，使用衬底81和82来密封包括多个晶体管54的堆叠。此外，如果必要则执行加压处理。
尽管在此实施方式中包括多个晶体管54的堆叠与衬底50分离(见图22A)，但是本发明不限于此方式；在形成导电层59至64之后衬底50可以变薄(见图20A)。
为了使衬底50变薄，通过使用研磨装置(例如研磨机)研磨衬底50的没有形成多个晶体管54的表面。优选地，可以研磨衬底50，使其具有100μm或更小的厚度。接下来，通过使用抛光装置(例如抛光垫或例如氧化铈等的抛光研磨粉)抛光已研磨的衬底50的没有形成多个晶体管54的表面。优选地，可以抛光衬底50，使其具有50μm或更小的厚度，更优选为20μm或更小，进一步优选为5μm或更小。注意，为了使衬底50变薄，可以优选执行研磨和抛光之一或两者。而且，如果必要则可以在研磨步骤和抛光步骤之前，在导电层59到64上设置用于保护的层。此外，如果必要则可以在研磨步骤和抛光步骤之后，优选执行用于去除灰尘的清洁步骤和干燥步骤之一或两者。
可以考虑研磨步骤和抛光步骤所需的时间、稍后执行的切割步骤所需的时间、半导体器件的应用、该半导体器件应用所需的强度等，适当地确定薄化的衬底50的厚度。例如，在通过缩短研磨步骤和抛光步骤所需的时间来提高生产率的情况下，优选将抛光之后的衬底50的厚度设置为大约50μm。此外，在通过缩短稍后执行的切割步骤所需的时间来提高生产率的情况下，可以优选将抛光之后的衬底50的厚度设置为20μm或更小，更优选为5μm或更小。而且，在半导体器件将连接到或嵌入在薄的产品的情况下，可以优选将抛光之后的衬底50的厚度设置为20μm或更小，更优选为5μm或更小。此外，变薄的衬底50的厚度下限没有特别的限制；衬底50可以变薄，直到去除衬底50为止(直到衬底50的厚度变为0μm)。
接下来，形成导电层66使其与导电层59接触(见图20B)。然后，用激光束照射导电层66(见图20B)。然后，选择性地形成绝缘层68(见图20C)。通过激光束照射，形成开口71(见图21A)。尽管在附图所示的结构中在形成开口71时没有切割衬底50，但是在衬底50被薄化的情况下优选切割衬底50。因此，优选省略将包括多个晶体管54的堆叠与衬底50分离的步骤。随后的步骤与上述的步骤相同。在留下变薄的衬底50而没有将包括多个晶体管54的堆叠与衬底50分离的情况下，可以抑制有害气体、湿气或杂质元素的渗透。因此，可以抑制退化或损坏，并且可以提高可靠性。而且，可以提高阻挡层特性。
实施方式9
参照图26A至26C、27A和27B、28A和28B以及29的剖面图说明本发明的半导体器件的制造方法。一直到形成晶体管和绝缘层57的步骤，都可以应用与实施方式8相同的步骤；因此，在此省略其说明。
然后，在绝缘层55至57中形成开口，并形成各自连接到多个晶体管54中的每个的源极(也称作源极区或源极电极)或漏极(也称作漏极区或漏极电极)的导电层59至64(即，是电浮置的)(见图26A)。导电层59至64设置在相同的层中。此外，导电层59至64是源极或漏极布线。通过导电层59至64将从外部提供的信号提供给多个晶体管54。
作为导电层59至64，通过溅射等形成下面物质的单层或多层：钛、钨、铬、铝、钽、镍、锆、铪、钒、铱、铌、铅、铂、钼、钴、铑等的元素；含有该元素作为其主要成分的合金材料；或者含有该元素作为其主要成分的氧化物或氮化物的化合物材料。作为导电层59至64的多层结构的示例，具有钛、铝、钛的三层结构；钛、氮化钛、铝、钛和氮化钛的五层结构；钛、氮化钛、添加了硅的铝、钛和氮化钛的五层结构；等等。
接下来，如图26B所示，形成单层或多层的绝缘层32以便覆盖导电层59至64。随后，在覆盖导电层59至64的绝缘层32中形成接触孔，并形成导电层33。导电层33用作天线。注意，通过丝网印刷、小滴射出法等形成导电层33。
然后，用激光束执行激光束照射，激光束可以溶解导电层59和33之一或全部。尽管在执行激光束照射之前导电层59和33局部地彼此接触，但是通过激光束照射可以增加导电层59和33彼此接触的部分。因此，可以获得导电层59和33之间更可靠的电连接；由此可以提高可靠性。作为激光束，当以介质分类时具有气体激光器、液体激光器和固体激光器；当以振荡特性分类时，具有自由电子激光器、半导体激光器和X射线激光器；但是在本发明中可以使用任何的激光器。优选地，可以使用气体激光器或固体激光器，更优选地，可以使用固体激光器。此外，本发明中可以使用连续振荡激光束或者脉冲振荡激光束。
之后，在绝缘层32和用作天线的导电层33上，可以形成保护层，例如含有碳(例如钻石状碳(DLC))的层、含有氮化硅的层、或者含有硅的氮化物氧化物的层。
接下来，如图17C所示，通过丝网印刷等在绝缘层32和用作天线的导电层33上形成绝缘层35。作为保护层设置的绝缘层35在稍后的剥离步骤中优选可以是平坦化层。
然后，形成开口71，使得至少暴露部分的释放层52(见图27A)。在缩短处理时间方面，优选可以通过激光束照射来执行该步骤：对衬底50、绝缘层51、释放层52、绝缘层53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57、32和35执行激光束照射；并用激光束首先照射绝缘层35的表面。开口71形成为使得至少暴露部分的释放层52；因此，至少在绝缘层53、栅极绝缘层55以及绝缘层56、57、32和35中设置开口71。附图中所示的结构是激光束一直到达绝缘层51的情况，绝缘层51和53、栅极绝缘层55、绝缘层56、57、32和35被分离。注意，激光束可以一直到达衬底50。
此外，作为激光器，优选可以使用具有在紫外区域内的150nm至380nm波长的固体激光器。更优选地，可以使用具有150nm至380nm波长的Nd:YVO4激光器。这是因为，对于具有150nm至380nm波长的Nd:YVO4激光器，与更长波长侧的其它激光器相比，衬底容易吸收光线。而且，不影响处理部分的外围，并且可加工性更好。
接下来，在绝缘层68上设置衬底88(见图27B)。衬底88是其中堆叠了绝缘层72和粘着层83的衬底，并且是热剥离型衬底。粘着层83是可通过热处理降低其粘着性的层，例如是由利用加热时热塑性粘着剂的软化的材料形成的层、由混合了通过加热膨胀的微胶囊以及泡沫剂的材料形成的层、由使热固树脂具有热熔性或热解性的材料形成的层、或者使用由于湿气渗透导致的界面强度退化或者由于退化导致的吸水树脂膨胀的层。
然后，使用衬底88，将包括多个晶体管54的堆叠与衬底50分离(见图28A)。以释放层52的内侧或者以释放层52与绝缘层53之间的界面作为边界执行包括多个晶体管54的堆叠的分离。图中所示的结构是以释放层52与绝缘层53之间的界面作为边界执行分离的情况。以此方式，通过使用衬底88可以在短时间内很容易地执行分离步骤。
接下来，还在绝缘层53的表面上提供衬底89，并通过热处理使包括多个晶体管54的堆叠与衬底88分离(见图28B)。衬底89是其中堆叠了绝缘层73和粘着层84的衬底。粘着层84是可通过热处理增加其粘着性的层，并且对应于含有热塑性树脂的层。热塑性树脂对应于聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
如上所述，由于衬底88是热剥离型衬底，因此通过热处理降低衬底88与绝缘层35之间的粘着性；由此，包括多个晶体管54的堆叠与衬底88分离。此时，通过热处理固化衬底89表面上的热塑性树脂；由此增加了绝缘层53与衬底89的一个表面之间的粘着性。以此方式，通过使用设置了具有不同性质的粘着层的两个衬底88和89，可以同时执行堆叠与衬底88分离的步骤以及在衬底89上设置堆叠的步骤。因此，可以缩短制造时间。
此外，也可以在包括多个晶体管54的堆叠的表面上设置衬底(见图29)。具体地，可以进一步在绝缘层35和衬底89的各表面的一个或两个上设置衬底。在附图所示的结构中，衬底81设置在衬底89的表面上，衬底82设置在绝缘层35的表面上。通过设置衬底81和82，可以进一步提高其强度。通过热处理熔化衬底81和82每个表面上的层或者衬底81和82的每个表面上的粘着层，使用衬底81和82密封包括多个晶体管54的堆叠。此外，如果必要，则执行加压处理。
尽管在此实施方式中包括多个晶体管54的堆叠与衬底50分离，但是本发明不限于此实施方式；衬底50可以变薄。将与实施方式8相同的步骤用于其步骤，因此，此处省略其说明。
实施方式10
参照图30说明本发明的半导体器件的结构。本发明的半导体器件1100包括算术处理电路1101、存储电路1103、天线1104、电源电路1109、解调电路1110和调制电路1111。半导体器件1100包括作为必须部件的天线1104和电源电路1109，其它的部件可按照半导体器件1100的应用任意地设置。
算术处理电路1101分析命令，控制存储电路1103，根据从解调电路1110输入的信号将要发射到外部的数据输出到调制电路1111，等等。
存储电路1103包括含有存储元件的电路以及用于控制数据的写入和读取的控制电路。存储电路1103至少存储了半导体器件的标识号。标识号用于区分该半导体器件与其它的半导体器件。此外，存储电路1103包括有机存储器、DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、FeRAM(铁电随机存取存储器)、掩模型ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)和闪存的一种或多种存储器。有机存储器具有其中在一对导电层之间插入含有有机化合物的层的结构。由于有机存储器具有这样简单的结构，所以可以简化制造工艺并且可以降低成本。此外，由于该简单的结构，所以可以容易地减少堆叠的面积，并且可以容易地实现较高的容量。此外，有机存储器是非易失性的，这因为不需要内置的电池，所以是有利的。因此，对于存储电路1103优选使用有机存储器。
天线1104将从读取器/写入器1112提供的载波转换成交流电信号。此外，通过调制电路1111施加负载调制。电源电路1109通过使用由天线1104转换的交流电信号产生电源电压，并且将电源电压提供给每个电路。
解调电路1110对天线1104转换的交流电信号进行解调，并将解调的信号提供给算术处理电路1101。调制电路1111根据算术处理电路1101提供的信号将负载调制施加到天线1104。
读取器/写入器1112接收施加到天线1104的负载调制作为载波。此外，读取器/写入器1112将载波发射到半导体器件1100。注意，载波是指由读取器/写入器1112产生的电磁波。
此实施方式的结构可以与其它实施方式的任何结构组合。
实施方式11
通过利用不用接触就可以发射和接收数据的功能，本发明的半导体器件可以用于各种物体和各种系统。各种物体包括，例如钥匙(见图31A)、钞票、硬币、证券、不记名债券、证书(驾照、身份证等)、书籍、封装容器(培养皿等；见图31B)、私人物品和装饰品(手袋、眼睛等；见图31C)、包装材料和包装容器(包装纸、瓶子等；见图31D)、记录介质(盘、录像带等)、车辆(自行车等)、食品、服装、日常用品、和电子设备(液晶显示器件、EL显示器件、电视机、便携式终端等)。通过连接到具有上述的各种形式的物体的表面或者嵌入到物体内来固定本发明的半导体器件1125。
此外，各种系统包括物理分布目录管理系统、验证系统、分布系统、产品记录系统、图书管理系统等。通过利用本发明的半导体器件520，可以实现高性能、多功能和高附加值的系统。例如，在标识卡内设置本发明的半导体器件1125，在大楼等入口处设置读取器/写入器1121(见图31E)。读取器/写入器1121读取每个人所拥有的标识卡内的标识号，并将与已经读取的标识号相关的信息提供给计算机1122。计算机1122根据从读取器/写入器1121提供的信息确定是否允许这个人进入或者出去。以这样的方式，通过利用本发明的半导体器件，可以提供具有改进的便利性的出入管理系统。
此实施方式的结构可以与其它实施方式的任何结构组合。
使用本发明的激光照射装置，与使用传统的激光照射装置相比，可以减小吹到衬底表面上的气体的流速；因此可以降低制造半导体器件的成本。
该申请是以2005年11月23日在日本专利局提交的申请号为2005-337901的日本专利申请为基础，其内容在此以引用的方式并入本文。

Claims (17)

1.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；
送风器，具有用于供应气体的开口；
台，设置在送风器下面；
在台上的衬底，
支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；和
设置在光学系统与送风器之间的单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线，
其中，光学系统包括透镜，
所述单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，
透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
2.如权利要求1所述的激光照射装置，其中气体是惰性气体。
3.如权利要求1所述的激光照射装置，其中当激光光线通过送风器照射到台上时，用于观测激光光线的单元移动到激光光线不进入该单元的位置。
4.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；
送风器，具有用于供应气体的开口以及对于由光学系统整形的激光光线透明的窗口；
台，设置在送风器下面；
在台上的衬底，
支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；和
设置在光学系统与送风器之间的单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线，
其中，光学系统包括透镜，
所述单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，
透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
5.如权利要求4所述的激光照射装置，其中气体是惰性气体。
6.如权利要求4所述的激光照射装置，其中当激光光线通过送风器照射到台上时，用于观测激光光线的单元移动到激光光线不进入该单元的位置。
7.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；
送风器，具有用于供应气体的开口；
台，设置在送风器下面；
在台上的衬底，
支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；和
设置在光学系统与送风器之间的单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线的形状或焦点，
其中，光学系统包括透镜，
所述单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，
透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
8.如权利要求7所述的激光照射装置，其中用于观测激光光线的形状或焦点的单元包括光束分析仪。
9.如权利要求8所述的激光照射装置，其中光束分析仪包括ND滤光片和所述CCD相机。
10.如权利要求7所述的激光照射装置，其中气体是惰性气体。
11.如权利要求7所述的激光照射装置，其中当激光光线通过送风器照射到台上时，用于观测激光光线的形状或焦点的单元移动到激光光线不进入该单元的位置。
12.一种激光照射装置，包括：
激光振荡器；
光学系统，用于对激光振荡器产生的激光光线进行整形；
送风器，具有用于供应气体的开口；
台，设置在送风器下面；
在台上的衬底，
支撑机构，用于在送风器与台之间保持恒定距离；
设置在光学系统与送风器之间的第一单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线的形状或焦点；和
设置在光学系统与送风器之间的第二单元，用于观测透射通过光学系统的激光光线的能量，
其中，光学系统包括透镜，
所述第一单元包括用于检查激光光线的形状和焦点的CCD相机，并且，
透镜与CCD相机之间的距离被设置为等于衬底与透镜之间的距离。
13.如权利要求12所述的激光照射装置，其中用于观测激光光线的形状或焦点的第一单元包括光束分析仪。
14.如权利要求13所述的激光照射装置，其中光束分析仪包括ND滤光片和所述CCD相机。
15.如权利要求12所述的激光照射装置，其中用于观测激光光线的能量的第二单元包括功率计。
16.如权利要求12所述的激光照射装置，其中气体是惰性气体。
17.如权利要求12所述的激光照射装置，其中当激光光线通过送风器照射到台上时，用于观测激光光线的形状或焦点的第一单元和用于观测激光光线的能量的第二单元移动到激光光线不进入该第一单元和第二单元的位置。
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