激光照射装置、激光照射方法以及半导体器件的制作方法 【技术领域】
本发明涉及用于半导体膜的结晶化的激光照射装置。此外还涉及使用该激光照射装置的激光照射方法及半导体器件的制作方法。
背景技术
使用了多晶半导体膜的薄膜晶体管(多晶TFT)与使用了非晶体半导体膜的TFT相比，其迁移率高2位以上，具有能够在同一衬底上浑然一体地形成半导体显示器件的像素部和其周边的驱动电路的优点。多晶半导体膜通过使用激光器退火处理法，能够形成在廉价的玻璃衬底上。
激光器根据其振荡方法，大体上分为脉冲振荡和连续振荡两类。受激准分子激光器所代表的脉冲振荡地激光器与连续振荡的激光器相比，每个单位时间的激光输出能量高3～6位左右。因此，能够用光学系统将光束点(在被处理物的表面上实际照射激光的照射区域)形成为几厘米角的矩形状或长100mm以上的线形状，以高效地进行对半导体膜的激光照射，从而提高生产率。因此，在半导体膜的结晶化中，使用脉冲振荡的激光器逐渐成为主流。
另外，这里的“线状”并不是严格意义上的“线”，而是长宽比大的长方形(或长椭圆形)的意思。例如，虽然将长宽比是2以上(最好是10～10000)的称为线状，但该线状属于矩形状。
但是，象这样使用脉冲振荡激光被结晶化的半导体膜由多个其位置和大小是无规则的晶粒的集合而形成。与晶粒内相比，结晶晶粒边界面(结晶晶粒边界)存在着无数的非晶体结构或起因于结晶缺陷等的再结合中心或捕获中心。当载流子在该捕获中心被捕获时，由于结晶晶粒边界的电位上升，对载流子形成障碍，所以就有载流子的输送特性下降的问题。
鉴于以上所述问题，有关使用连续振荡的激光器来晶化半导体膜的技术近年来备受关注。在使用连续振荡的激光器的情形中，与常规的脉冲振荡的激光器不同，通过在将连续振荡的激光器在一个方向上扫描的同时对半导体膜进行照射，就使结晶面向扫描方向连续地长大，从而能够形成由沿该扫描方向延长的单结晶构成的晶粒群。一般认为通过使用上述方法，就能够形成至少在交叉于TFT的沟道方向上几乎不存在结晶晶粒边界的半导体膜。
而且，在晶化半导体膜时，半导体膜的激光吸收系数越大，就越能有效地进行半导体膜的结晶化。当用YAG激光器或YVO4激光器晶化通常用于半导体器件的几十～几百nm厚的硅膜的时候，由于波长短的二次谐波要比基波的吸收系数高得多，所以通常将谐波应用于结晶化工艺，而几乎不使用基波。可以利用非线形光学元件将基波转换为谐波。
但是当使用连续振荡的激光器时，由于连续地给非线形光学元件施加负荷，所以跟使用脉冲振荡的激光器时相比，有非线形光学元件对激光的耐性明显下降的问题。此外，与脉冲振荡的激光器相比，连续振荡的激光器由于在每个单位时间中输出的激光束的能量低，所以相对于时间的光子密度低，因此在非线形光学元件中进行的转换为谐波的转换效率低。具体来说，虽因射入光的方式特性或时间特性而异，但脉冲振荡的激光器的转换效率大体是10-30％，而连续振荡的激光器的转换效率大体是0.2-0.3％。
据此，连续振荡的激光器与脉冲振荡的激光器相比，具有谐波的激光器在每个单位时间中输出的能量低，所以很难扩展光束点的面积以提高生产率。例如连续振荡的YAG激光器能够输出10kW的基波，相对于此，却只能获取10W左右的二次谐波的能量。在这种情况下，为了得到晶化半导体膜所必需的能量密度就必须将光束点的面积缩小到10-3mm2左右。象这样，连续振荡的激光器在生产率上要比脉冲振荡的受激准分子激光器差，而这在大批量生产时成为降低经济性的一个原因。
此外，在相对于扫描方向的垂直方向上的光束点的两端，与光束点的中心相比晶粒明显要小，并且形成了结晶性差的区域。即使在该结晶性差的区域形成半导体元件，也不能期待该半导体元件具有高特性。而且，仅仅用调节光学系统来减少该微晶形成区域的方法是有界限的。因此，为了缓和半导体元件在布局上的制约，扩大相对于扫描方向的垂直方向上的光束点的宽度就很重要。但是，连续振荡的激光器由于上述理由很难扩大光束点的面积，所以光束点的幅度也比脉冲振荡的激光束更小，从而使上述半导体元件在布局上的制约变得更加严格。
另外，虽然使用连续振荡的激光器能够形成热力学上的非平衡状态，然而相对于脉冲振荡的激光器能够获得几MW以上的峰值功率，连续振荡为几kW左右，输出能量低。因而，即使能够是非平衡状态，在对玻璃衬底上的半导体膜进行激光退火时，连续振荡的激光器比脉冲振荡的激光器给玻璃衬底带来的热损伤更大，所以不是合适的。此外，如果热损伤显著，又有可能引起发光区域收缩的问题。
【发明内容】
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种激光照射装置，该装置与连续振荡的激光器相比，能够大幅度地扩展光束点的面积，并抑制对玻璃衬底的热损伤，且能够使结晶面向扫描方向连续地长大，形成由沿该扫描方向延长的单结晶构成的晶粒群。而且，本发明的目的是提供一种能够抑制非线形光学元件退化，并获取更高能量的激光束的激光照射装置。进而，本发明的目的是提供使用了该激光照射装置的激光照射方法以及半导体器件的制作方法。
本发明的发明者们考虑到，即使采用脉冲振荡的激光器，在半导体膜从被激光束熔化到凝固期间，通过以能够照射下一个脉冲激光束的脉冲重复频率振荡激光束，也可以获得面向扫描方向连续长大的晶粒。就是说，在本发明中，在使脉冲周期短于半导体膜从熔化到完全固化的时间的前提下，决定脉冲重复频率下限。
实际上本发明使用的脉冲振荡的激光器的脉冲重复频率为10MHz或更高，使用比通常脉冲振荡的激光器使用的几十Hz-几百Hz的频率带高得多的频率带。据知，从用脉冲振荡将激光束照射到半导体膜到半导体膜完全固化的时间是几十nsec-几百nsec，所以本发明利用上述频率带，在半导体膜被激光束熔化到固化期间，照射下一个激光束。据此，与常规的使用脉冲振荡的激光器的情形不同，因为可以在半导体膜中连续地移动固液界面，所以形成了具有面向扫描方向连续长大的晶粒的半导体膜。具体来说，能够形成在被包含的晶粒的扫描方向上的宽度是10～30μm，且在相对于扫描方向的垂直方向上的宽度是1～5μm左右的晶粒集体。形成沿该扫描方向伸长的单晶的结晶粒，就有可能形成至少在TFT沟道方向上几乎不存在晶粒边界的半导体膜。
另外，当用常规的脉冲振荡的激光器来执行半导体膜的晶化时，在晶粒边界中，氧、氮、碳等杂质有偏析的倾向。特别是在将使用激光器的晶化方法和使用催化剂金属的晶化方法组合的情况中，没有被完全除去的催化剂金属有可能偏析。在本发明中，由于能够在半导体膜中使固液界面连续地移动，因而与区域熔化法相同，能够防止偏析系数为正数的杂质发生偏析，并能够执行半导体膜的纯化和溶质浓度的均匀化。由此，能够提高使用该半导体膜的半导体元件的特性，并抑制元件间特性的不均匀。
另外，当使用连续振荡的激光器时，将激光束照射到半导体膜上的任意一点的时间是10μsec数量级。但是在本发明中因为以超过10MHz的高脉冲重复频率振荡激光束，所以脉宽为1nsec或更短，因而能够使对每一个点照射光的时间成为连续振荡激光器的10-4倍，而且，与连续振荡的激光器相比，还能够显著地提高峰值功率。所以在本发明中，当晶化形成在衬底上的半导体膜时，跟连续振荡的激光器相比，能够大幅度地抑制带给衬底的热量，因而能够防止衬底的收缩、并防止杂质从其它膜扩散向半导体膜，因此，可以提高半导体元件的特性和成品率。
此外，如本发明，在使用比常规高得多的脉冲重复频率的情形中，脉宽配合该脉冲重复频率必然性地变短到psec的数量级，据此，即使从垂直于衬底的方向照射激光束，也可以获得抑制由在衬底背面的光反射而产生的干涉的附加效果。能够抑制干涉的理由是：如利用psec数量级的脉宽，往返厚1mm左右的玻璃衬底而返回到半导体膜的光和新射入到半导体膜的光混在一起的时间能够明显变短。而使用通常的脉冲重复频率的脉冲振荡激光器的脉宽在10nsec-几百nsec的范围内，在该期间中的光的前进距离是3m-100m左右。但是，本发明的脉宽采用psec数量级的频率。例如在10psec的脉宽期间光的前进距离是3mm左右，该距离比常规的脉冲振荡的激光束短得多。因而，往返1mm左右的玻璃衬底而返回到半导体膜的光和新射入到半导体膜的光混在一起的时间变短，这就容易抑制发生光干涉。由此，不需要因考虑干涉的影响而从倾斜于半导体膜的方向照射激光束，可以从垂直于衬底的方向照射激光束。因而，光学设计就简单了，并能够进一步提高所得光束点的能量分布的均匀性。另外，当从倾斜方向照射激光束时，由于激光束的照射条件根据被处理物的扫描方向而发生变化，所以很难执行均匀的激光退火。在这种情况下，为了执行均匀的激光退火，需要执行仅在一个方向上扫描的激光退火，因此不得不牺牲生产率。但是本发明因为可以从垂直方向照射激光，所以激光束的照射条件不因扫描方向而变化。因而，即使来回扫描被处理物，也不会损伤激光退火的均匀性，能够提高生产率。
另外，为了完全不产生光干涉，如将真空中的光速设定为c，衬底的折射率设定为n，衬底的厚度设定为d，则激光束的脉宽t只要满足下面的公式1中所示的不等式就可以。
公式1
ct＜2nd
例如，在使用0.7mm厚折射率为1.5的玻璃衬底作为衬底，并假设真空中的光速为30万km/sec时，要激光完全不产生光干涉，只要满足不等式t＜7psec就可以。
另外，当用激光退火法形成多晶半导体膜时，如果激光束的能源摇摆很大，则不能进行均匀的晶化，从而使以多晶半导体膜作为激活层的TFT间的特性，例如导通电流、迁移度等产生不均匀。注意，即使是没有出现干涉的状态，激光束也在时间上有±1％的能源摇摆，所以可以认为当形成用于半导体显示器件的像素部分的TFT时，通过将该能源的空间摇摆抑制在小于±1％左右的范围，能够防止在像素部分看到起因于干涉的亮度明暗不均匀。
另一方面，当对形成在玻璃衬底上的非晶体半导体膜照射二次谐波的激光束时，该激光束的大约一半在该非晶体半导体膜的表面被反射，剩下的一半进入到非晶体半导体膜内。被用于半导体显示器件所包括的TFT的激活层的半导体膜因为其厚度是大约几十nm左右，如果考虑非晶体半导体膜的吸收系数，则可以认为进入到非晶体半导体膜内的激光束中的大约一半被非晶体半导体膜吸收，剩下的一半进入到玻璃衬底。而且，进入到玻璃衬底的光在衬底内面有大约4％被反射而重新进入到非晶体半导体膜内。因此，相对于从激光振荡器射入到非晶体半导体膜的光，在玻璃衬底内面反射而射入到非晶体半导体膜的光的比例大约是2％，如果该两个激光射束发生干涉，则产生±2％的能源摇摆。
所以，为了将该能源摇的空间摆抑制在小于±1％左右的范围内，就要将干涉时间缩短在少于脉宽t的一半的范围。理想的是，该两个激光束同时照射非晶体半导体膜的任意区域的时间不多于激光束的脉宽的10％或更少。当将干涉时间缩短到少于脉宽t的一半时，根据公式1，可以得知激光束的脉宽t满足以下公式2所表示的不等式。
公式2
ct＜4nd
本发明的激光照射装置的具体特征是：一种激光照射装置，脉冲激光振荡器；用于改变从所述脉冲激光振荡器发射出来的激光波长的非线形光学元件；以及用于将其波长被改变了的所述激光聚光到被处理物上的光学系统，其中，所述脉冲激光振荡器的脉冲重复频率是10MHz或更高。具有上述结构的本发明的激光照射装置与使用连续振荡的激光器的情况相比能够抑制非线形光学元件的退化，并且，可以提高其波长被改变了的激光束的能量，并扩大形成在被处理物上的光束点的面积。另外，使用本发明的激光照射装置来照射半导体膜和常规的使用脉冲振荡的激光器的情况不同，能够形成具有在面向扫描方向连续长大的晶粒的半导体膜。
另外，本发明的激光照射方法的具体特征是：一种激光器照射方法，包括以下步骤：用非线形光学元件改变从脉冲激光振荡器发射出来的激光的波长；将所述其波长被改变了的激光照射到被处理物，其中，脉冲重复频率是10MHz或更高。具有上述结构的本发明的激光照射方法与使用连续振荡的激光器的情况相比能够抑制非线形光学元件的退化，并且，由于升高了峰值功率所以提高了相对于时间的光子密度，并提高非线形光学元件的转换到谐波的效率。因此，可以提高其波长被改变了的激光束的能量，并扩大形成在被处理物上的光束点的面积。结果是可以提高生产率。另外，使用本发明的激光照射装置来照射半导体膜和常规的使用脉冲振荡的激光器的情况不同，能够形成具有在面向扫描方向连续长大的晶粒的半导体膜。
另外，本发明的半导体器件的制作方法的具体特征是：一种半导体器件的制作方法，包括以下步骤：用非线形光学元件改变从脉冲激光振荡器发射出来的激光的波长；将所述其波长被改变了的激光照射到被处理物，其中，脉冲重复频率是10MHz或更高。具有上述结构的本发明的半导体器件的制作方法与使用连续振荡的激光器的情况相比能够抑制非线形光学元件的退化，并且，由于升高了峰值功率所以提高了相对于时间的光子密度，并提高非线形光学元件的转换到谐波的效率。因此，可以提高其波长被改变了的激光束的能量，并扩大形成在被处理物上的光束点的面积。结果是可以提高生产率并缓和半导体元件在布局上的制约。另外，使用本发明的制作方法来形成半导体元件和常规的使用脉冲振荡的激光器的情况不同，能够形成具有在面向扫描方向连续长大的晶粒的半导体膜的半导体元件，并提高该半导体元件的特性。
此外，通过使光束点成为线状，能够使形成在光束点长轴的两端上的结晶性差的区域的所占全部光束点面积的比例进一步下降。但是本发明中的光束点的形状并不局限于线状，即使是矩形或面状，只要是能对被照射体进行充分的退火处理的都是可以的。
注意，在本发明中可以使用的振荡器是能够以10MHz或更高的频率执行脉冲振荡的激光器。只要能够以上述频率执行振荡，就可以使用Ar激光器、Kr激光器、受激准分子激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、陶瓷激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、绿宝石激光器、Ti：蓝宝石激光器、铜蒸汽激光器或金蒸汽激光器。
另外，在使用激光的半导体膜晶化工艺中，在一个方向上将光束点加工成长椭圆形或矩形，当在该光束点的短轴方向上进行扫描并使半导体膜结晶化时就能够提高生产率。加工后的激光束的形状变为椭圆形是因为原来的激光形状是圆形或近似圆形的形状。如果激光原来的形状是长方形的，那么就也可以通过柱面透镜等在一个方向上对其进行放大来使长轴进一步变长地来加工。此外，也可以将多个激光束分别在一个方向上加工成长椭圆形或矩形，并连接它们以在一个方向上作成进一步长的光束，以进一步提高生产率。
本发明的半导体器件的制作方法能够用于集成电路或半导体显示器件的制作方法中。该半导体显示器件包括比如液晶显示器件、在各像素具备以有机发光元件为代表的发光元件的发光器件、DMD(数字微镜设备)、PDP(等离子体显示面板)、FED(场致发射显示器)等。
在本发明中，与连续振荡的激光器相比，能够飞跃性地扩大光束点的面积。所以，可以使在光束点中结晶性差的区域的所占比例下降，并提高生产率。此外，本发明与连续振荡的激光器相比，能够抑制对玻璃衬底的热损伤。另外，根据本发明，与连续振荡的激光器相比，可以提高非线形光学元件的耐久性，从而能够减少维护非线形光学元件的繁杂工序。尤其是在利用固体激光器的情况下，可以有效地利用固体激光器的能够保持不需维护状态的优点。另外，本发明和常规的使用脉冲振荡的激光器的情况不同，能够使结晶面向扫描方向连续地长大，并形成由沿该扫描方向延长的单结晶构成的晶粒群。
【附图说明】
在附图中，
图1是表示本发明的激光照射装置的图；
图2是表示光束点110在半导体膜106的表面的扫描路径的图；
图3是半导体膜在被照射激光后根据光学显微镜扩大的照片；
图4A和图4B是表示本发明的激光照射装置所具有的光学系统的一个例子；
图5A至图5C是显示本发明的激光照射方法以及半导体器件的制作方法的图；
图6A至图6D是显示本发明的激光照射方法以及半导体器件的制作方法的图；
图7A至图7D是显示本发明的激光照射方法以及半导体器件的制作方法的图；
图8是表示使用本发明的激光照射装置而形成的半导体显示器件之一的发光器件的像素的结构的图。
本发明的选择图是图1
具体实施方案模式
实施方案模式
下面将利用图1来对本发明的激光照射装置的结构进行说明。
在图1中，101是脉冲振荡的激光振荡器，在本实施方案模式中，使用1.8W的YVO4激光器。102相当于非线形光学元件。激光振荡器101是稳定性共振器，并最好用TEM00的振荡模式。TEM00模式由于激光具有高斯形的强度分布，聚光性优良，可以使光束点的加工变得容易。从激光振荡器101被振荡的激光束通过非线形光学元件102被转换为二次谐波(532nm)。虽然没有必要局限于二次谐波，但是在能量效率这一点上，与高次的谐波相比还是二次谐波更加优越。设定脉冲重复频率是80MHz，脉宽是12psec左右。在本实施方案模式中，虽然使用了输出为1.8W左右的固体激光器，但是也可以使用输出达到300W的大型激光器。另外，也可以使用用于激光刻划(laser scribe)等的脉冲重复频率为80MHz的第三次谐波。
注意，本发明的脉冲重复频率不局限于80MHz，只要是10MHz或更高的频率都是可以的。并且在本发明中，在不妨碍聚光性的范围内，同时保持波面一致且能够得到圆度高的激光束的情况下，也可以将脉冲脉冲重复频率的最高限度设为100GHz。
另外，本发明的激光照射装置的非线形光学元件102也可以设置在激光振荡器101所具有的共振器内，还可以在基波的振荡器之外设置具备其他非线形光学元件的共振器。前者具有装置小型化、且不需要精密控制共振器的长度的优点，后者具有能够忽略基波与谐波的相互作用的优点。
在非线形光学元件102中，通过使用非线形光学常数较大的KTP(KTiOPO4)、BBO(β-BaB2O4)、LBO(LiB3O5)、CLBO(CsLiB6O10)、GdYCOB(YCa4O(BO3)3)、KDP(KD2PO4)、KB5、LiNbO3、Ba2NaNb5O15等的结晶，特别是通过使用LBO或BBO、KDP、KTP、KB5、CLBO等，就能够提高从基波到谐波的转换效率。
从激光通常在水平方向上射出来看，从激光振荡器101被振荡出来的激光，通过反射镜103，被变换为以跟竖直方向成θ角(射入角)的方向为其前进方向。在本实施方案模式中，θ＝18°。被变换了前进方向的激光通过透镜104被加工成其光束点的形状，并被照射到放在载物台107上的被处理物上。在图1中，形成在衬底105上的半导体膜106相当于被处理物。在图1中，反射镜103和透镜104相当于将激光束聚光在半导体膜106上的光学系统。
图1示出了使用平凸球面透镜作为透镜104的一个例子。平凸球面透镜的焦点距离是20mm。为了使激光束射入到透镜104的曲面中心，将该透镜104的平面与衬底105平行设置。另外，平凸球面透镜的平面和半导体膜106之间的距离是20mm。由此，在半导体膜106上形成了具有约10μm×100μm大小的光束点110。能够拉长光束点110是由于透镜104的像散现象的影响。
如图1所示，在使用作为被处理物的形成有半导体膜106的衬底105的情形中，如果半导体膜106是非晶体半导体，则优选在照射激光之前对该半导体膜106执行热退火处理以便提高半导体膜106对激光的耐性。具体的热退火处理，比如在氮气气氛中的500℃下进行1小时的热退火处理。除热退火处理之外还可以实施使用了金属催化剂的热退火处理的结晶化。实施了热退火处理的半导体膜也好，使用金属催化剂而被晶化的半导体膜也好，最合适的激光照射条件都是大致相同的。
载物台107通过用于向X轴方向执行扫描的自动机(X轴用的单轴自动机)108和用于向Y轴方向执行扫描的自动机(Y轴用的单轴自动机)109就能够在平行于衬底105的面内在XY方向上进行移动。
而且，还使用了Y轴用的单轴自动机109在光束点110的短轴方向上对载物台107进行扫描。这时载物台107的扫描速度优选为几十mm/sec-几千mm/sec(更优选为100-2000mm/sec)，在此为400mm/sec。通过该对载物台107的扫描，光束点110对半导体膜106的表面相对地进行扫描。由此，被光束点110照射到的区域中的半导体膜熔化，其固液界面向扫描方向连续地移动，在宽度为70μm的区域内，以铺满状态形成了在该扫描方向上结晶长大了的宽几μm，长10-30μm左右的单晶的晶粒。
下面，用图2对光束点110在半导体膜106表面的扫描路径进行说明。当在作为被处理物的半导体膜106整个面上照射激光束时，在使用Y轴用的单轴自动机109进行向一个方向的扫描后，使用X轴用的单轴自动机108来使光束点110在垂直于根据Y轴用的单轴自动机109的扫描方向上滑动。
例如，通过Y轴用的单轴自动机109来使光束点110在一个方向上进行扫描。在图2中，用A1来表示该扫描路径。接着，使用X轴用的单轴自动机108来使光束点110在相对于扫描路径A1成垂直的方向上滑动。用B1表示根据该滑动的扫描路径。接下来，面向与扫描路径A1相反的方向通过Y轴用的单轴自动机109来使光束点110在一个方向上进行扫描。该扫描路径用A2表示。接着，用X轴用的单轴自动机108来使光束点110在相对于扫描路径A2成垂直的方向上滑动。根据该滑动的扫描路径用B2表示。这样，通过按顺序反复进行通过Y轴用的单轴自动机109的扫描和通过X轴用的单轴自动机108的扫描，就能够对半导体膜106的整个面照射激光束。
照射了激光束的在扫描方向上形成了长大了的晶粒的区域结晶性非常好。因此，通过将该区域使用于TFT的沟道形成区域，就能够得到极高的迁移率和导通电流。但是在半导体膜中，当存在没有必要是这样高的结晶性的部分时，也可以不对该部分照射激光。或者也可以通过增快扫描速度等不能得到高结晶性的条件来进行激光的照射。
另外，激光的扫描可以使用固定作为被处理物的衬底而移动激光的照射位置的照射系统移动类型；如图1和图2所示的固定激光的照射位置而移动衬底的被处理物移动类型；以及将上述两种方法相结合的方法。不论是任何一种情况，都是以能够控制各光束点的相对于半导体膜的相对移动方向为前提的。
图3表示在被照射激光束之后的半导体膜的用光学显微镜的500倍放大照片。在图3中，在厚0.7mm的玻璃衬底的单面上形成厚度200nm的氧化硅，在其上用等离子CVD法形成厚66nm的非晶硅(a-Si)膜作为半导体膜，然后，在氮气氛中对该非晶体硅膜进行500℃、1小时的热退火处理以提高半导体膜对激光的耐性。接下来，使用图1所示的激光照射装置，在1.8W的YVO4激光器的二次谐波(532nm)、TEM00模式、脉冲重复频率为80MHz、脉宽为12psec、扫描速度为400mm/sec的条件下、以大小为10μm×100μm左右的光束点，照射激光而执行晶化。
通过使用本发明的激光照射方法，如图3所示，在表示为A-A’的宽度为70μm的区域内，以铺满状态形成了在该扫描方向上结晶长大了的宽度几μm，长度10-30μm左右的单晶的晶粒。
另外，作为比较例，在18W的YVO4激光器的二次谐波(532nm)、TEM00模式、脉冲重复频率为100kHz、脉宽为40nsec、扫描速度为200mm/sec的条件下、以大小为7μm×6mm左右的光束点，照射激光而执行晶化。在此情况下，由一个脉冲的激光束形成的晶粒和由下一个脉冲的激光束形成的晶粒在结晶水平不连接，由此不能获得如图3所示的在A-A’中形成的结晶状态。
实施例1
在本实施例中，用图4A和4B来对本发明的激光照射装置所具有的光学系统进行说明。
图4A中示出的光学系统有两个柱面透镜701和702。从箭头方向射入的激光束的光束点通过两个柱面透镜701和702成形，然后被照射到被处理物703上。注意到，位于更靠近被处理物703的柱面透镜702的焦距比柱面透镜701的焦距更短。
另外，在本发明中，当使用10psec左右的脉宽的激光束时，可以不需要考虑干涉的影响来设置光学系统。也就是说，可以从垂直于被处理物703的方向照射激光束。
图4B表示将四个光束点合并以形成一个光束点时的光学系统。图4B中表示的光学系统包括六个柱面透镜717-722。分别从由箭头方向射入的四个激光束分别射入到四个柱面透镜719-722中。通过柱面透镜719和721成形的两条激光束的光束点通过柱面透镜717再次成形，然后被照射到被处理物723。另一方面，通过柱面透镜720和722成形的其它两条激光束的光束点通过柱面透镜718再次成形，然后被照射到被处理物723。
将被处理物723上的每条激光束的光束点合并，以形成彼此部分交迭的一个光束点。
尽管对于设计者可以适当地确定每个透镜的焦距和射入角，但是位于最靠近被处理物723的柱面透镜717和718的焦距要制作得比柱面透镜719-722的焦距更短。例如，如将位于最靠近被处理物723的柱面透镜717和718的焦距设为20mm，则将柱面透镜719-722的焦距设定为150mm。在本实施例中，在设定从柱面透镜717和718到被处理物723的激光束的射入角为25度，且设定从柱面透镜719-722到柱面透镜717和718的激光束的射入角为10度的情况下设置每个透镜。
图4B示出合并四个光束点的例子。在这种情况中，光学系统具有分别对应四个激光振荡器的四个柱面透镜和对应该四个柱面透镜的两个柱面透镜。合并的光束点的数量并不限于此，其数量可以为至少2个到至多8个。当合并n(n＝2、4、6、8)个光束点时，光学系统具有分别对应n个激光振荡器的n个柱面透镜和对应于该n个柱面透镜的n/2个柱面透镜。当合并n(n＝3、5、7)个光束点时，光学系统具有分别对应n个激光振荡器的n个柱面透镜和对应该n个柱面透镜的(n+1)/2个柱面透镜。
当五个或更多光束点交迭时，考虑到设置光学系统的位置以及干涉等，理想的是从衬底的背面侧发射第五和随后的激光束。而且，衬底需要是半透明的。
另外，本发明的激光照射装置中的光学系统并不限于本实施例中描述的结构。
实施例2
下面，用图5A-5C来对本发明的激光照射方法及半导体器件的制作方法进行说明。
首先，如图5A所示，在衬底500上形成基底膜501。衬底500能够使用例如硼酸钡玻璃或硼氧化铝玻璃等的玻璃衬底、石英衬底、不锈钢衬底等。此外，由以PET、PES、PEN为代表的塑料或丙烯基等具有柔性的合成树脂构成的衬底虽然一般与上述衬底相比有耐热温度低的倾向，但是只要是能耐住制作工序中的处理温度，就能够被利用。
基底膜501是为了防止包含在衬底500中的Na等的碱金属或碱土类金属在半导体膜中扩散，对半导体元件特性带来不好的影响而设置。因此，使用能够抑制碱金属或碱土类金属向半导体膜扩散的氧化硅或氮化硅、氮氧化硅等的绝缘膜来形成。在本实施例中，使用等离子体CVD法形成厚10nm～400nm(最好是50nm～300nm)的氮氧化硅膜方式作为基底膜。
另外，基底膜501即可以是单层也可以是层叠多个绝缘膜而形成的叠层。此外当使用如玻璃衬底、不锈钢衬底或塑料衬底那样多少包含碱金属或碱土类金属的衬底时，从防止杂质扩散的观点来看设置基底膜是有效的，然而当使用没有杂质扩散问题的石英衬底等时，就不一定必须要设置基底膜。
接着在基底膜501上形成半导体膜502。半导体膜502的膜厚取为25nm～100nm(最好是30nm～60nm)。另外，半导体膜502也可以是非晶体半导体，还可以是多晶半导体。此外半导体不只使用硅还可以使用硅锗合金。在使用硅锗合金的情况下，锗的浓度最好是0.01atomic％～4.5atomic％。
下面如图5B所示，使用本发明的激光照射装置来对半导体膜502照射激光，进行结晶化。
在本实施例中，作为激光使用能量2W、TEM00的振荡模式、二次谐波(532nm)、脉冲重复频率80MHz、脉宽12psec的YVO4激光器。另外，通过用光学系统来加工激光，就使形成在半导体膜502表面上的光束点成为短轴为10μm、长轴为100μm的矩形。注意，本发明不局限于本实施例所示的照射条件。
而且，在半导体膜502的表面上，向如图5B所示的箭头方向扫描光束点。通过将脉冲重复频率设定为80MHz，能够向箭头方向连续地移动固液界面，所以面向扫描方向就连续地形成了长大了的晶粒。通过沿该扫描方向形成伸长了的单晶粒，就能够形成至少在TFT沟道方向上几乎不存在晶粒边界的半导体膜。
通过对半导体膜502进行上述的激光照射就形成了结晶性更高的半导体膜503。
下面，如图5C所示对半导体膜503进行图形化，来形成岛状的半导体膜507～509，使用该岛状的半导体膜507～509形成以TFT为代表的各种半导体元件。
虽然没有图示，但是在例如制作TFT的情况下，接着形成覆盖岛状的半导体膜507～509的栅绝缘膜。作为栅绝缘膜，能够使用例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等。此外成膜方法能够使用等离子体CVD法、溅镀法等。
接着，通过在栅绝缘膜上形成并图形化导电膜来形成栅电极。而且，使用该栅电极或形成并图形化抗蚀膜作为掩膜，对岛状的半导体膜507～509添加赋予n型或p型导电性的杂质来形成源区、漏区，进而形成LDD区等。
通过上述一连串工序就能够形成TFT。另外，本发明的半导体器件的制作方法并不局限于岛状的半导体膜的形成以后的上述TFT的制作工序。通过将根据本发明的激光照射方法而结晶化的半导体膜作为TFT活性层来使用，就能够抑制元件间的迁移率、阈值以及导通电流的不均匀。
此外也可以在执行根据激光的结晶化工序之前，提供使用催化剂元素的结晶化工序。作为催化剂元素，可以使用了镍(Ni)、锗(Ge)、铁(Fe)、钯(Pd)、锡(Sn)、铅(Pb)、钴(Co)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)等元素。如在执行使用了催化剂元素的结晶化工序之后进行根据激光的结晶化工序，则半导体膜的表层部分因激光照射而溶化，而半导体膜的下层部分不溶化，所以，在该下层部分残留的结晶成为晶核，结晶化从下层部分向上层部分均匀一致地被进行，与只通过激光的结晶化工序的情况相比，能够更加提高半导体膜的结晶性，且能够抑制使用激光晶化后的半导体膜表面的粗糙。因此，就能够进一步抑制后面形成的半导体元件例如具有代表性的TFT的特性的离散，并能够抑制导通电流。
另外，也可以在添加催化剂元素后进行加热处理来促进结晶化，而后通过激光照射进一步提高结晶性，也可以省略加热处理的工序。具体来说，也可以在添加催化剂元素后以照射激光来代替加热处理，从而提高结晶性。
在本实施例中，虽然表示了在半导体膜的结晶化中使用本发明的激光照射方法的例子，但是本发明的激光照射方法也可以用于对半导体膜进行掺杂的杂质元素的活性化。
实施例3
本实施例与实施例2不同，是针对将通过催化剂元素的结晶化方法结合到根据本发明的激光照射装置的结晶化方法上的例子来进行说明的。
首先到形成半导体膜502为止的工序，参照实施例2的图5A来进行。接下来如图6A所示，在半导体膜502的表面上用旋转镀层法来涂敷包含重量换算为1～100ppm的Ni的醋酸镍盐溶液。另外催化剂的添加并不局限于上述方法，也可以使用溅镀法、蒸镀法、等离子体处理等来进行添加。而且，在500～650℃下进行4～24小时，例如在570℃下，进行14小时的加热处理。通过该加热处理就从涂敷了醋酸镍盐溶液的表面开始面向衬底500在纵向上形成了结晶化被促进的半导体膜520(图6A)。
作为加热处理，例如将灯的辐射作为热源的RTA(快速加热退火处理)、或者使用被加热的气体的RTA(气体RTA)来执行设定加热温度740℃、180秒的RTA。设定加热温度是用高温计测得的衬底的温度，并将该温度作为热处理时的设定温度。作为其他的方法，利用炉内退火炉在550℃下进行4小时的热处理也是可以的。结晶化温度的低温化和时间短缩化是通过有催化剂作用的金属元素的作用来实现的。
另外，虽然在本实施例中使用镍(Ni)来作为催化剂元素，但是除此之外，还可以使用锗(Ge)、铁(Fe)、钯(Pd)、锡(Sn)、铅(Pb)、钴(Co)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)等元素。
然后，如图6B所示，使用本发明的激光照射装置来对半导体膜520进行结晶化。在本实施例中，作为激光束使用脉冲重复频率为80MHz、脉宽为12psec左右的脉冲振荡的YVO4激光器的二次谐波。另外，通过用光学系统来加工激光，就使形成在半导体膜520表面上的光束点527成为短轴为10μm、长轴为100μm的矩形。注意，本发明不局限于本实施例所示的照射条件。
而且，在半导体膜520的表面上，向如图6B所示的箭头方向扫描光束点。通过将脉冲重复频率设定为80MHz，能够向箭头方向连续地移动固液界面，所以面向扫描方向就连续地形成了长大了的晶粒。通过沿该扫描方向形成伸长了的单晶粒，就能够形成至少在TFT沟道方向上几乎不存在晶粒边界的半导体膜。
通过对半导体膜520执行上述的激光照射就形成了结晶性被进一步提高了的半导体膜521。另外，可以认为在使用催化剂元素而结晶化了的半导体膜521内，包含大约1×1019atoms/cm3左右的浓度的催化剂元素(这里为镍)。接着，进行对存在于半导体膜521内的催化剂元素的吸杂。
首先，如图6C所示，在半导体膜521的表面上形成氧化膜522。通过形成厚1nm～10nm的氧化膜522就能够防止在后面的蚀刻工序中由于蚀刻而引起的半导体膜521表面的粗糙。氧化膜522能够使用众所周知的方法来形成。例如通过以硫酸、盐酸、硝酸等和过氧化氢溶液混合的水溶液或臭氧水来对半导体膜521的表面进行氧化来形成，也可以通过在含氧的气氛中的等离子体处理或加热处理、紫外线照射等来形成。此外，也可以用等离子体CVD法或溅镀法、蒸镀法来另外形成氧化膜522。
接着在氧化膜522上，使用溅镀法以25～250nm的厚度来形成包含浓度为1×1020atoms/cm3以上的稀有气体元素的吸杂用的半导体膜523。吸杂用的半导体膜523优选使用比半导体膜521的膜密度低的半导体膜从而使其和半导体膜521的蚀刻的选择比大。作为稀有气体元素使用从氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中选择出的一种或多种。
下面使用炉内退火法或RTA法来实施加热处理，并进行吸杂。当用炉内退火法来进行加热处理时，执行在氮氛围中的450～600℃，0.5～12个小时的加热处理。此外，当使用RTA法来进行加热处理时，使加热用的灯光源点亮1～60秒，最好是30～60秒，并反复进行1～10次，最好是2～6次。虽然灯光源的发光强度是任意的，但是发光强度应设为将半导体膜瞬间加热到600～1000℃，最好是700～750℃的强度。
通过加热处理，半导体膜521内的催化剂元素就通过扩散向如箭头所示的吸杂用的半导体膜523移动，并被吸杂。
接着，有选择地对吸杂用的半导体膜523进行蚀刻并除去。蚀刻可以通过根据ClF3的不使用等离子体的干蚀刻、或根据包含肼或四甲基氢氧化氨((CH3)4NOH)的水溶液等碱溶液的湿蚀刻来进行。这时因为有氧化膜522，就能够防止半导体膜521被蚀刻。
接着在用氟酸除去氧化膜522之后，对半导体膜521进行图形化，来形成岛状的半导体膜524～526(图6D)。使用该岛状的半导体膜524～526可以形成以TFT为代表的各种半导体元件。另外，本发明中的吸杂工序并不局限于本实施例所示的方法。也可以使用其它方法来降低半导体膜中的催化剂元素。
在本实施例中，半导体膜的表层部分因激光照射而溶化，而半导体膜的下层部分不溶化，所以，在该下层部分残留的结晶成为晶核，结晶化从下层部分向上层部分均匀一致地被进行，此外由于容易使该结晶方位一致，所以与实施例2相比，可以抑制表面的粗糙。因此可以进一步抑制后面形成的半导体元件典型的是TFT的特性的离散。
另外，在本实施例中，是针对在添加催化剂元素后进行加热处理来促进结晶化，而后通过激光照射进一步提高结晶性的结构来进行说明的。然而本发明并不局限于此，也可以省略加热处理的工序。具体地说，也可以在添加催化剂元素后以照射激光来代替加热处理，从而提高结晶性。
实施例4
在本实施例中，针对将通过催化剂元素的结晶化方法结合到根据本发明的激光照射装置的结晶化方法上的与实施例3不同的例子来进行说明。
首先直到形成半导体膜502为止的工序，参照实施例2的图5A的附图来进行。接下来在半导体膜502上形成具有开口部分的掩膜540。然后，如图7A所示，在半导体膜502的表面上用旋转镀层法来涂敷包含重量换算为1～100ppm的Ni的醋酸镍盐溶液。另外催化剂的添加并不局限于上述方法，也可以使用溅镀法、蒸镀法、等离子体处理等来进行添加。该被涂敷的醋酸镍盐溶液在掩膜540的开口部分与半导体膜502相接(图7A)。
接着，在500～650℃下进行4～24小时，例如在570℃下，进行14小时的加热处理。通过该加热处理就从涂敷了醋酸镍盐溶液的表面如实线箭头所示形成了结晶化被促进的半导体膜530(图7A)。加热处理的方法不局限于此，还可以用实施例3所示的其他方法来进行。另外，催化剂元素能够使用在实施例3中列出的元素。
接下来在除去掩膜540之后，如图7B所示，使用本发明的激光照射装置来对半导体膜530进行结晶化。在本实施例中，使用能量为2W、二次谐波(532nm)、脉冲重复频率为80MHz、脉宽为12psec的YVO4激光器。另外，通过用光学系统来加工激光束，就使形成在半导体膜530表面上的光束点538成为短轴为10μm、长轴为100μm的矩形。注意，本发明不局限于本实施例所示的照射条件。
而且，在半导体膜530的表面上，向如图7B所示的箭头方向扫描光束点538。通过将脉冲重复频率设定为80MHz，可以向箭头方向连续地移动固液界面，所以面向扫描方向就连续地形成了长大了的晶粒。通过沿该扫描方向形成伸长了的单晶粒，就能够形成至少在TFT沟道方向上几乎不存在晶粒边界的半导体膜。
通过对半导体膜530执行上述激光照射，就形成了结晶性被进一步提高的半导体膜531。
另外，可以认为在如图7B所示的使用催化剂元素而结晶化的半导体膜531内，包含大约1×1019atoms/cm3左右的浓度的催化剂元素(这里为镍)。接着，进行对存在于半导体膜531内的催化剂元素的吸杂。首先，如图7C所示，以覆盖半导体膜531的方式形成150nm厚的用于掩膜的氧化硅膜532，通过图形化来设置开口部分，从而露出半导体膜531的一部分。而且添加磷在半导体膜531提供添加了磷的区域533。在该状态下，如在氮气氛中进行550～800℃、5～24小时，例如进行600℃、12小时的热处理，则半导体膜531的被添加了磷的区域533作为吸杂位置而起作用，残留在半导体膜531中的催化剂元素向添加了磷的吸杂区域533偏析。
而且，通过蚀刻并除去添加了磷的区域533，就在半导体膜531的残留区域中将催化剂元素的浓度降低到1×1017atoms/cm3以下。接着，在除去用于掩膜的氧化硅膜532后，对半导体膜531进行图形化，来形成岛状的半导体膜534～536(图7D)。使用该岛状的半导体膜534～536就能够形成以TFT为代表的各种半导体元件。另外，本发明的吸杂工序并不局限于本实施例所示的方法。也可以使用其它的方法来降低半导体膜中的催化剂元素。
在本实施例中，半导体膜的表层部分因激光照射而溶化，而半导体膜的下层部分不溶化，所以，在该下层部分残留的结晶成为晶核，结晶化从下层部分向上层部分均匀一致地被进行，此外由于容易使该结晶方位一致，所以与实施例2相比抑制了表面的粗糙。因此就进一步抑制了后面形成的半导体元件、代表性的是TFT的特性的离散。
另外，本实施例是针对在添加催化剂元素后进行加热处理来促进结晶化，而后通过激光照射从而进一步提高结晶性的结构来进行说明的。然而本发明并不局限于此，也可以省略加热处理的工序。具体说，也可以在添加催化剂元素后以照射激光来代替加热处理，从而提高结晶性。
实施例5
本实施例将利用图8针对使用本发明的激光照射装置而形成的半导体显示器件之一的发光器件的像素的结构来进行说明。
在图8中，在衬底6000上形成了基底膜6001，在基底膜6001上形成了晶体管6002。晶体管6002具有岛状的半导体膜6003、栅电极6005、以及夹持在岛状的半导体膜6003与栅电极6005间的栅绝缘膜6004。
岛状的半导体膜6003使用通过使用本发明的激光照射装置而被结晶化的多晶半导体膜。另外岛状的半导体膜不仅可以使用硅也可以使用硅锗合金。当使用硅锗合金时，锗的浓度最好是0.01～4.5atomic％。此外，也可以使用添加了氮化碳的硅。
此外栅绝缘膜6004能够使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。此外将它们进行层叠的膜，例如在SiO2上层叠SiN的膜，也可以作为栅绝缘膜6004来使用。此外作为栅极6005是由从Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu中选出的元素或者以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料来形成的。此外，也可以使用掺杂了磷等杂质元素的以多晶硅膜为代表的半导体膜作为栅电极6005。此外也可以不是单层的导电膜而是层叠由多层构成的导电膜。
此外晶体管6002被第一层间绝缘膜6006覆盖，在第一层间绝缘膜6006上依次层叠第二层间绝缘膜6007和第三层间绝缘膜6008。第一层间绝缘膜6006可以使用利用等离子体CVD法或溅镀法而形成的氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的单层或叠层。
此外，第二层间绝缘膜6007能够使用以有机树脂膜、无机绝缘膜、硅氧烷基材料作为起始材料而形成的包含Si-O结合和Si-CHx结合的绝缘膜等。本实施例中使用非光敏性的丙烯。第三层间绝缘膜6008使用与其他绝缘膜相比不易使水分和氧气等成为加速发光元件老化原因的物质透过的膜。代表性的是使用例如DLC膜、氮化碳膜、由RF溅镀法形成的氮化硅膜等。
此外，在图8中，6010是第一电极，6011是场致发光层，6012是第二电极，第一电极6010和场致发光层6011以及第二电极6012重叠的部分相当于发光元件6013。晶体管6002之一是控制供给发光元件6013的电流的驱动用晶体管，其和发光元件6013直接或经由其他电路元件被串联连接。场致发光层6011具有单个发光层或者层叠包含发光层的多个层的结构。
第一电极6010形成在第三层间绝缘膜6008上。此外，在第三层间绝缘膜6008上形成了作为分隔墙使用的有机树脂膜6014。另外，在本实施例中，虽然将有机树脂膜作为分隔墙来使用，但是也能够将以无机绝缘膜、硅氧烷基材料作为起始材料而形成的包含Si-O结合和Si-CHx结合的绝缘膜等作为分隔墙来使用。有机树脂膜6014具有开口部分6015，通过在该开口部分重合第一电极6010和场致发光层6011以及第二电极6012来形成发光元件6013。
而且在有机树脂膜6014和第二电极6012上形成保护膜6016。保护膜6016与第三层间绝缘膜6008同样使用与其他绝缘膜相比不易使水分或氧气等成为加速发光元件老化原因的物质透过的膜，例如使用DLC膜、氮化碳膜、由RF溅镀法形成的氮化硅膜等。
此外，有机树脂膜6014在开口部分6015的边缘部分最好形成为圆弧状以便重叠形成于该有机树脂膜6014部分的场致发光层6011不在该边缘部分开孔洞。具体地说，有机树脂膜的截面在开口部分所描出的曲线的曲率半径最好是0.2～2μm。根据上述结构，就能够使后面形成的场致发光层或第二电极的覆盖性变得良好，并防止第一电极6010和第二电极6012在形成于场致发光层6011的小孔中发生短路。此外通过使场致发光层6011的应力缓和，就能够降低发光区域减少的被称为收缩的缺陷，从而提高可靠性。
另外在图8中，表示了使用正型光敏性丙烯树脂作为有机树脂膜6014的例子。光敏性有机树脂包括光、电子、离子等能量线的曝光区域被除去的正型和曝光区域被残留的负型。本发明可以使用负型的有机树脂膜。此外也可以使用光敏性的聚酰亚胺来形成有机树脂膜6014。在使用负型的丙烯来形成有机树脂膜6014时，开口部分6015中的边缘部分成为S字状的截面形状。这时开口部分的上边缘和下边缘中的曲率半径最好是0.2～2μm。
另外，第一电极6010和第二电极6012的一方是阳极，另一方是阴极。
阳极可以使用诸如氧化铟锡(ITO)，氧化锌(ZnO)，氧化铟锌(IZO)，添加了镓的氧化锌(GZO)等其它的半透明性氧化物导电材料。阳极也可以使用包含ITO和氧化硅的氧化铟锡(下文中称为ITSO)、或在包含氧化硅的氧化铟混合了2％-20％的氧化锌(ZnO)的材料。另外，除了上述半透明性氧化物导电材料之外，还可以使用由选自TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag、Al等的一个或多个材料构成的单层膜、组合氮化钛和以铝为主要成分的膜而形成的叠层、或组合氮化钛膜和以铝为主要成分的膜和氮化钛膜而形成的三层结构的叠层作为阳极材料。此外，在使用半透明性氧化物导电材料以外的材料来实现从阳极侧获取光的情形中，以能够透射光左右的厚度(优选为5nm-30nm左右)来形成阳极。
作为阴极材料，可以使用功函数小的金属、合金、具有导电性的化合物，以及上述材料的混合物等。具体来说，可以采用碱金属如Li、Cs等；碱土金属如Mg、Ca、Sr等；含有这些元素的合金(Mg:Ag，Al:Li，Mg:In等)；以及这些的化合物(CaF2、CaN)，此外，还可以使用稀土族金属如Yb、Er等。另外，当在场致发光层6011中提供电子注入层时，可以采用其它的导电层如Al。在从阴极侧获取光时，可以使用诸如氧化铟锡(ITO)，氧化锌(ZnO)，氧化铟锌(IZO)，添加了镓的氧化锌(GZO)等其他的半透明性氧化物导电材料来作为阴极的材料。还可以使用包含ITO和氧化硅的氧化铟锡(下文中称为ITSO)、或在包含氧化硅的氧化铟混合了2％-20％的氧化锌(ZnO)的材料。当利用半透明性氧化物导电材料作为阴极时，优选在后面形成的场致发光层6011提供电子注入层。另外，即使不用半透明性氧化物导电材料，通过将阴极的膜的厚度形成为能够透射光左右(优选为5nm-30nm)，就能够从阴极侧获取光。在这种情况下，可以用半透明性氧化物导电材料形成和该阴极之上或之下连接的具有半透明性的导电层，以便抑制阴极的表面电阻。
注意，在图8中虽然表示了从发光元件发来的光被照射到衬底6000侧的结构，但是发光元件也可以是光朝向与衬底相反一侧那样的结构。
还有，实际上在完成到图8为止的步骤后，优选用密封性高、脱气少的保护膜(层压膜、紫外线固化树脂膜等)或半透明性的覆盖材料进行封装(密封)以使发光元件不被暴露于外气。在这种情况下，如使覆盖材料的内部充满惰性气体气氛，或在内部配置吸水性材料(例如氧化钡)，就能够提高发光元件的可靠性。
注意，虽然在本实施例中将发光器件作为半导体显示器件的一个例子来举出，但是使用本发明的制作方法而形成的半导体显示器件并不局限于此。