发明的详细描述
连同将在以下描述的本发明优选实施例，下面参照图1描述激光
束的入射角。
使具有光束宽度W1的激光束入射在半导体膜上(将被照射的目
标)。假定此时的入射角是θ。通常，半导体膜淀积到25-80nm厚，
由于半导体膜和玻璃衬底的厚度D(0.7mm)相比非常薄，由于半导体
膜引起的激光束光路的偏离可以被忽略。因此，传播过半导体膜的激
光束以接近直线向衬底的背面传播，并在衬底的背面反射。由衬底背
面反射的激光束(反射光束)达到半导体膜并从衬底出去。在此期间，
如果入射光束和反射光束在半导体膜上根本不相互移动，在半导体膜
中不会发生光束的干涉。换句话说，不会形成同心圆图形。
从图1中同心圆图形不会出现的条件表示如下：
D×tanθ≥w/2， (3)
∴≥arctan(w/(2×D)) (3)’
此处w＝(w1+w2)/2。但是，第二次试验的结果表明，即使入射光
束和反射光束不完全的彼此分开，也可以减少同心圆图形。因此，假
定D＝0.7[mm]，tanθ＝5/126，w1＝w2＝w＝0.4[mm]，同心圆图形能够减少
的条件计算如下：
0.7×5/126≥0.4/x，(x是整数)
∴x≤14.4。
但是，x是分母并仅能取整数，因此
x≤14。
因此，不会出现同心圆图形的条件由试验取得，为：
D×tanθ≥w/14， (4)
∴θ≥arctan(w/(14×D)) (4)’
如果半导体膜用以满足此条件的角度θ入射的激光束退火，则可
以减少迄今为止已经形成在半导体膜上的同心圆图形，由此可以形成
好的结晶化半导体膜。通过采用这种结晶化半导体膜制造的TFT具有
好的电特性。顺便指出，在本说明书中，角度θ表示从垂直于衬底的
方向的偏离。
(实施例1)
以下将参考图11和13A描述本发明的实施例1。
首先，作为衬底300，制备具有透明度的衬底，此衬底由玻璃制
成，例如由Corning Incorporated的#7059玻璃或#1737玻璃为代表
的硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃。顺便指出，作为衬底300，也可以
采用石英衬底或硅衬底。另外，也可以采用对用于实施例1的处理温
度具有耐热性的塑料衬底。在实施例1中，准备玻璃衬底，此玻璃衬
底由Corning Incorporated的#1737玻璃制成，为126mm2、0.7mm厚。
然后，将由绝缘膜例如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅制成的基
膜301形成在衬底300上。在实施例1中，基膜301可以采用两层结
构，但也可以采用由任何一层绝缘膜制成的单层结构，或者两层或更
多绝缘膜层叠的结构。作为基膜301的第一层，采用SiH4、NH3和N2O
作为反应气体、将通过等离子CVD方法淀积的氮氧化硅膜301a形成为
10-200nm的厚度(优选为50-100nm)。在实施例1中，形成50nm
厚的氮氧化硅膜301a(组成比：Si＝32％、O＝27％、N＝24％和H＝17％)。
接着，作为基膜301的第二层，采用SiH4和N2O作为反应气体、通过
等离子CVD方法形成将叠加在第一层上的50-200nm厚(优选为100
-150nm)的氮氧化硅膜。在实施例1中，形成100nm厚的氮氧化硅膜
401b(组成比：Si＝32％、O＝59％、N＝7％和H＝2％)。
然后，在衬底300上形成半导体膜302。作为半导体膜302，通过
现有方法(溅射法、LPCVD法或等离子CVD法)形成具有无定形结构
的、25-80nm(优选为30-60nm)的半导体膜。虽然半导体膜的材料
没有特别的限定，但优选形成由硅、硅锗(SiGe)合金或相似物的半
导体膜。在实施例1中，通过等离子CVD法淀积55nm厚的无定形硅膜。
顺便指出，在实施例1中，在衬底上形成基础绝缘膜例如氮化硅
膜或氮氧化硅膜之后，形成半导体膜。在基础绝缘膜已经形成在衬底
上之后形成半导体膜的情况下，将通过它反射激光束的表面数量减少。
但是，由于衬底和基础绝缘膜各自的折射率彼此非常相近，因此可以
忽略在基础绝缘膜和衬底之间的界面上折射率的偏差。
然后，进行半导体膜的结晶。将采用激光退火结晶的方法应用到
半导体膜的结晶。作为使半导体膜结晶的方法，有热结晶法和采用催
化剂例如镍的热结晶法，加上采用激光退火方法的结晶。另外，可以
结合这些结晶方法和激光退火方法的任何一种。本发明应用激光结晶
并具体化。
在采用激光退火方法的结晶中，希望包含在无定形半导体膜中的
氢提前放电。具体而言，优选通过将无定形半导体膜以400-500℃
暴露在氮气气氛中大约一个小时，将氢含量降低到5atom％或更少。在
此方式中，明显改进了膜的抗激光性。
以下将参考图11描述用于激光束的光学系统。作为激光振动器
201，希望采用高功率、持续或脉冲振荡的固态激光器(YAG激光器、
YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、红宝石激光器、紫翠玉激
光器、Ti：蓝宝石激光器等)。当然，只要具有高功率，也可以采用气
体激光器、玻璃激光器等。通过采用光学系统，将由激光振荡器201
产生的激光形成为其照射面具有线性形状的线性光束。光学系统采用
例如用于将激光束扩大为长光束的长焦距的柱面透镜205、以及用于
将激光束汇聚成细光束的柱面透镜206。通过采用这样的长焦距柱形
透镜，可以获得像差减小、在或接近照射平面能量分布均匀的激光束。
另外，长焦距柱面透镜在抑制来自入射在半导体膜上的光束宽度和从
衬底背面反射的光束宽度之间出现的明显差别方面是有效的。本发明
人的试验表明：当采用具有500mm或更长焦距的柱面透镜时，可以明
显地减少像差的影响。
在柱面透镜206之前提供反射镜207，以便可以改变激光束的传
输方向。通过反射镜207，可以将入射在照射平面上的激光束的角度
调节到所希望的角度θ。如果根据反射镜207的角度改变柱面透镜206
的角度，具有远高于对称的激光束可以形成在照射面上。
另外，当线性光束照射到半导体膜上时，线性光束也可以用50-
98％的交叠比率或没有交叠的照射。由于最佳条件根据半导体膜的状
态或激光束的延迟周期而不同，最好操作者适当地确定最佳条件。
在实施例1中，YAG激光器用作激光振荡器201。通过非线性光学
元件202将YAG激光器的输出调节成第二谐波，然后通过采用光学系
统形成为130mm长、0.4mm宽的线性光束，线性光束照射到半导体膜
上。此时，线性光束用从垂直于衬底的方向5度的倾斜偏差照射。由
于采用具有长焦距的柱面透镜206，可以采用w1＝w2＝w＝0.4[mm]。如果将
实施例1的照射条件代到表达式(4)中，左手侧为：
0.7×tan5＝0.0612，
右手边为：
0.4/8＝0.0500。
因此，满足表达式(4)，在通过激光退火获得的结晶化半导体膜
上没有观察到同心圆图形。通过采用这种结晶化半导体膜制成的TFT
具有好的电特性。
(实施例2)
以下将参考图12描述不同于实施例1的实施例2.
依据实施例的方法制造衬底和半导体膜。在实施例2中也采用由
Corning Incorporated研制的#1737玻璃衬底，通过CVD法将无定形
硅膜(55nm厚)形成在玻璃衬底上。
以下参考图12描述实施例2的光学系统。在图12中，采用同样
的附图标记以代表相应于用于图11所示的光学系统的那些部件。在实
施例2中，相对于激光束，反射镜以45度安装，衬底台203从水平方
向倾斜θ角。
在实施例2中，YAG激光器用作激光振荡器201。通过非线性光学
元件202将从YAG激光器的输出量调节成第二谐波，然后通过采用光
学系统形成130mm长、0.4mm宽的线性光束，线性光束照射到半导体
膜上。此时，线性光束从垂直于衬底的方向10度的倾斜偏差照射。由
于采用具有长焦距的柱面透镜206，因此能够采用w1＝w2＝w＝0.4[mm]。
如果将实施例1的照射条件代到表达式(4)中，左手边为：
0.7×tan10＝0.1234，
右手边为：
0.4/8＝0.0500。
因此，满足表达式(4)，在通过激光退火获得的结晶化半导体膜
上没有观察到同心圆图形。通过采用这种结晶化半导体膜制成的TFT
具有好的电特性。
(实施例3)
在此实施例中，采用图13至21解释有源矩阵衬底的制造方法。
首先，在此实施例中，采用衬底300，此衬底由玻璃制成，例如
由象Corning#7059玻璃和#1737玻璃为代表的硼硅酸钡玻璃或硼硅
酸铝玻璃。应注意，作为衬底300，在其上形成有绝缘膜的石英衬底、
硅衬底、金属化衬底或不锈钢衬底。另外，也可以采用对用于本实施
例的处理温度具有耐热性的塑料衬底。
然后，将由绝缘膜例如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅形成的基
膜301形成在衬底300上。在此实施例中，基膜301采用两层结构，
但也可以采用单层结构或者两层或多层绝缘膜构成的叠层结构。作为
基膜301的第一层，采用SiH4、NH3和N2O作为反应气体、用等离子CVD
方法形成为10-200nm(优选为50-100nm)厚的氮氧化硅膜301a。
在此实施例中，形成膜厚为50nm的氮氧化硅膜301a(组成比：Si＝32％、
O＝27％、N＝24％和H＝17％)。接着，作为基膜301的第二层，采用SiH4
和N2O作为反应气体、用等离子CVD方法形成氮氧化硅膜301b并层叠
成50-200nm厚(优选为100-150nm)。在此实施例中，形成100nm
厚的氮氧化硅膜401b(组成比：Si＝32％、O＝59％、N＝7％和H＝2％)。
然后，在基膜上形成半导体膜302。半导体膜302是由无定形结
构的半导体膜形成的，此半导体膜是通过现有方法(例如溅射法、LPCVD
法或等离子CVD法)形成为25-80nm(优选为30-60nm)的厚度。虽
然半导体膜的材料没有特别的限定，但优选形成由硅、硅锗(SiGe)
合金等的半导体膜。在此实施例中，通过等离子CVD法形成55nm厚的
无定形硅膜。
接下来，进行半导体膜的结晶。将激光结晶应用到半导体膜结晶。
另外，对于半导体膜的结晶化，除了激光结晶之外，还可采用热结晶
法或采用镍作为催化剂的热结晶法。通过将激光结晶与上述这些结晶
方法之一结合的方法进行半导体膜的结晶。通过采用本发明实现激光
结晶。例如，将通过设置固态激光器(YAG激光器、YVO4激光器、YLF
激光器、YAlO3激光器、红宝石激光器、紫翠玉激光器、Ti：蓝宝石激
光器等)作为光源的激光加工成线性光束。通过采用图11或12所示
的方法将激光束照射到半导体膜。在此实施例中，在将衬底以500℃
的温度暴露在氮气气氛中一个小时后，由图11所示的激光退火进行半
导体膜的结晶，由此形成具有大粒径晶粒的结晶化硅膜。此处，YAG
激光器用作激光振荡器。通过非线性光学系统调节成第二谐波的激光
由光学系统加工成线性光束并照射到半导体膜。当激光束照射到半导
体膜时，虽然叠加率可以设置为50-98％，但由于最佳条件随着半导
体膜和激光波长状态而不同，可以由操作者适当地设置比率。
将由此形成的结晶化半导体膜构图成所希望的形状以形成半导体
层402至406。在此实施例中，采用光刻技术构图结晶化硅膜以形成
半导体层402至406。
另外，在形成半导体层402至406之后，可以掺杂少量的杂质元
素(硼或磷)以控制TFT的阈值。
然后，形成栅绝缘膜407以覆盖半导体层402至406。通过等离
子CVD或溅射法，由含硅绝缘膜形成栅绝缘膜407，膜厚为40至150nm。
在此实施例中，通过等离子CVD方法，由氮氧化硅膜形成栅绝缘膜407
(组成比Si＝32％、O＝59％、N＝7％和H＝2％)，厚度为110nm。当然，
栅绝缘膜并不限于氮氧化硅膜，也可以采用含有硅的其它绝缘膜作为
单层或叠层结构。
此外，当采用氧化硅膜时，它也可以由等离子CVD法形成，其中
将TEOS(四乙基原硅酸盐)和O2混合以高频(13.56MHz)、功率密度
0.5至0.8W/cm2放电，反应压力40Pa，衬底温度300至400℃。在通
过随后以400至500℃的热退火而由此制造的氧化硅膜中，可以取得
作为绝缘膜好的特性。
接着，如图13B所示，在栅绝缘膜407上，形成并层叠20至100nm
厚的第一导电膜408和100至400nm厚的第二导电膜409。在此实施
例中，膜厚为30nm的TaN膜第一导电膜408和膜厚为370nm的W膜第
二导电膜409形成叠层。在含氮气氛下用Ta靶由溅射法形成TaN膜。
此外，用W靶通过溅射法形成W膜。W膜可以采用六氟化钨(WF6)通
过热CVD法形成。无论采用哪种方法，必须使材料具有用于栅电极的
低电阻，优选W膜的电阻率设为低于或等于20μΩcm。通过使晶粒大，
可以使W膜具有低电阻率。但是，当许多杂质元素例如氧包含在W膜
中的情况下，抑制了结晶，电阻变得更高。因此，在此实施例中，通
过采用具有99.9999％的高纯度的W靶由溅射法形成W膜，另外通过充
分考虑到在膜形成期间防止气相中的杂质混合其中，可以实现从9至
20μΩcm电阻率。
应注意在此实施例中，第一导电膜408由TaN制成，第二导电膜
409由W制成，但对这些材料没有特别的限制，可以是由从Ta、W、Ti、
Mo、Al、Cu、Cr和Nd构成的组中选出的元素或包含上述元素作为其
主要组成的合金材料或化合物材料形成的任何一种膜。此外，也可以
采用掺杂有杂质元素例如磷的半导体膜，上述半导体膜典型地为多晶
硅膜。另外，可以采用AgPdCu合金。此外，可以采用任何组合，例如
其中第一导电膜由钽形成、第二导电膜由W形成的组合，其中第一导
电膜由氮化钛(TiN)形成、第二导电膜由W形成的组合，其中第一导
电膜由氮化钽(TaN)形成、第二导电膜有Al形成的组合，其中第一
导电膜由氮化钽(TaN)形成、第二导电膜有Cu形成的组合。
接下来，由抗蚀剂制成的掩模410至415采用光刻方法形成，为
了形成电极和布线，进行第一刻蚀步骤。以第一和第二刻蚀条件进行
此第一刻蚀步骤。在此实施例中，作为第一刻蚀条件，采用ICP(感
应耦合等离子体)刻蚀方法，采用CF4、Cl2、和O2的气体混合物作为
刻蚀气体，气体流速设置为25/25/10sccm，通过在1Pa下将500W RF
(13.56MHz)的功率提供到线圈形电极而产生等离子。在此采用具有
由Matsushita Electric Industrial Co.ltd.生产的ICP(型号E645
-□ICP)的干蚀设备。150W RF(13.56MHz)的功率也施加在衬底侧
(测试片台)以有效地施加负自偏电压。以第一刻蚀条件刻蚀W膜，
第一导电层的端部形成锥形。
之后，在没有除去由抗蚀剂制成的掩模410至415的情况下将第
一刻蚀条件转变为第二刻蚀条件，采用CF4和Cl2的混合气体作为刻蚀
气体，气体流速设置为30/30sccm，通过在1Pa下将500W RF(13.56MHz)
的功率提供到线圈形电极而产生等离子，由此进行约30秒的刻蚀。20W
RF(13.56MHz)的功率也施加在衬底侧(测试片台)以有效地施加负
自偏电压。W膜和TaN膜均以与CF4和Cl2混合的第二刻蚀条件相同的
顺序刻蚀。应注意，为了在绝缘膜上没有任何残余物的条件下进行刻
蚀，刻蚀时间可以增加大约10至20％。
在第一刻蚀步骤中，由于通过采用具有合适形状的掩模自偏电压
施加到衬底侧的影响，第一和第二导电层的端部形成为锥形。锥部的
角度可以设置为15°至45°。由此，通过第一刻蚀步骤形成由第一导
电层和第二导电层构成的第一形状导电层417至422(第一导电层417a
至422a和第二导电层417b至422b)。附图标记416代表栅绝缘膜，
没有由第一形状导电层417至422覆盖的栅绝缘膜区域通过刻蚀减薄
了大约20至50nm。
然后，在没有除去由抗蚀剂制成的掩模的条件下，进行第一掺杂
步骤以将施予n-型导电性的杂质元素添加到半导体层(图14)。可以
通过离子掺杂方法或离子注入方法进行掺杂。离子掺杂方法的条件在
于：用量是1×1013至5×1015/cm2，加速电压是60至100keV。在此实
施例中，用量是1.5×1015/cm2，加速电压是80keV。作为用于施予n-
型导电性的杂质元素，采用属于周期表族15的元素，典型为磷(P)
或砷(As)，此处采用磷。在这种情况下，导电层417至422成为对
施予n-型导电性的杂质元素的掩模，以自对准方式形成高浓度掺杂区
域306至310。将施予n-型导电性的杂质元素添加到浓度范围为1×1020
至1×1021/cm3的高浓度掺杂区。
此后，在没有除去有抗蚀剂制成的掩模的情况下，进行第二刻蚀
步骤。可以采用CF4、Cl2和O2的混合气体作为刻蚀气体并选择地刻蚀
W膜。通过第二刻蚀步骤形成第二导电层428b至433b。另一方面，第
一导电层417a至422a几乎不刻蚀，形成第二导电层428至433。
接下来，如图14B所示，在没有从抗蚀剂除去掩模的情况下进行
第二掺杂步骤。在用量低于第一掺杂步骤的用量、加速电压为70至
120keV的条件下，掺杂施予n-型导电性的杂质元素。在此实施例中，
用量是1.5×1014/cm2，加速电压是90keV。第二掺杂步骤采用第二形
状导电层428至433作为掩模，在第二导电层428b至433b的下面，
将掺杂元素与半导体层掺杂。重新形成第二高浓度掺杂区423a至427a
和低浓度掺杂区423b至427b。
接着，在除去掩模之后，重新形成从抗蚀剂的掩模434a和434b，
如图14C所示进行第三刻蚀步骤。SF6和Cl2的混合气体用作刻蚀气体，
气体流速设为50/10sccm，在1.3Pa下通过将500W RF(13.56MHz)功
率施加到线圈形电极而产生等离子，从而进行约30秒的刻蚀。10W RF
(13.56MHz)功率也施加到衬底侧(测试台)以便有效地提供负自偏
电压。由此，通过采用上述第三刻蚀步骤刻蚀p-沟道型TFT的TaN膜
和像素部分(像素TFT)的TFT，形成了第三形状导电层435至438。
接着，在从抗蚀剂除去掩模之后，形成绝缘层439至444，选择
性地除去栅绝缘膜416并采用第二形状导电层428、430和第二形状导
电层435至438作为掩模(图15A)。
接着，通过重新形成包括抗蚀剂的掩模445a至444c进行第三掺
杂步骤。通过第三掺杂步骤，在构成p-沟道型TFTs活化层的半导体
层处形成添加有杂质元素的杂质区446、447，此杂质元素用于将导电
类型反转为上述的一种导电类型。通过加入杂质元素，自调节的形成
杂质区，此杂质元素通过采用第二导电层435a、438b作为抗杂质元素
的掩模施予P型。在此实施例中，通过采用乙硼烷(B2H6)的离子掺杂
步骤，形成杂质区446和447(图15)。在第三掺杂步骤中，形成n-
沟道型TFTs的半导体层由包含抗蚀剂的掩模445a至445c覆盖。虽然
由第一掺杂步骤和第二掺杂步骤添加在杂质区446、447的磷浓度彼此
不同，但在任何区域中，通过进行掺杂步骤，使得用于施予p-型的杂
质元素的浓度在2×1020至2×1021/cm3的范围内，杂质区作为p-沟道
型TFT的源区和漏区，因此没有引起问题。在此实施例中，露出由p-
沟道型TFTs的活化层构成的半导体层部分，因此具有杂质元素(硼)
易于添加的优点。
通过上述步骤在各半导体层上形成杂质区。
接下来，通过除去包括抗蚀剂的掩模445a至445c，形成第一层
间绝缘膜461。通过采用等离子CVD方法或溅射方法，由包括硅并具
有100至200nm厚度的绝缘膜形成第一层间绝缘膜461。在此实施例
中，通过等离子CVD方法形成膜厚为150nm的氮氧化硅膜。很显然，
第一层间绝缘膜461并不限于氮氧化硅膜，也可以采用包括硅的其它
绝缘膜作为单层或叠层结构。
接着，如图15C所示，进行添加到各半导体层的杂质元素的活化
步骤。采用退火炉通过热退火工艺进行活化步骤。热退火工艺可以在
氧浓度等于或低于1ppm、优选等于或低于0.1ppm的氮气气氛中、以400
至700℃、典型为500至550℃进行，在本实施例中，通过在550℃
热处理4小时而进行活化。另外，除了热退火工艺之外，也可以采用
激光退火工艺或快速热退火工艺(RTA工艺)。
另外，当还采用热结晶时，其中在结晶步骤中采用镍等作为催化
剂，其中材料元素包括高浓度的磷的杂质区423a、425a、426a、446a
和447a与活化同时晶化。因此由上述提及的杂质区吸收上述金属元
素，减少了在主要构成沟道形成区的半导体层中金属元素的浓度。根
据以此方式制备的具有沟道形成区的TFT，结晶化性能优秀，提供了
高场效应迁移率，可以或的优异的电性能。
另外，在形成第一层间绝缘膜之前可以进行热处理。但是，当采
用的布线材料不耐热时，在本实施例中在形成层间绝缘膜(主要成分
是硅的绝缘膜，如氮化硅膜)之后为了保护布线优选进行活化。
另外，通过在含有3至100％的氢的气氛中以300至550℃进行
1至12小时的热处理，进行半导体层的氢化步骤。在此实施例中，在
含有约3％的氢的氮气气氛中以410℃进行1个小时的热处理。此步
骤是由含在层间绝缘膜中的氢终接悬挂键的步骤。作为氢化的另一种
方式，可以进行等离子氢化(采用由等离子激活的氢)。
另外，当采用激光退化来活化时，优选在进行氢化之后照射YAG
激光器的激光束等。
接下来，在第一层间绝缘膜461之上形成包括有无机绝缘材料或
有机绝缘材料的第二层间绝缘膜462。在此实施例中，形成膜厚为1.6μm
的丙烯酸树脂膜，此处采用的膜粘度为10至1000cp、优选40至200cp
并在其表面上形成凸凹。
在此实施例中，为了防止镜面反射，通过形成其表面带有凸凹部
分的第二层间绝缘膜，在像素电极的表面上形成了凸凹部分。同样，
为了通过在像素电极的表面上形成凸凹部分而获得光散射性能，可以
在像素电极下面的区域中形成凸起部分。在这种情况下，由于在TFTs
的形成中采用相同的光掩模，在没有增加步骤数量的情况下可以形成
凸起部分。应注意，凸起部分可以适当地提供在衬底上除了布线和TFT
部分之外的像素部分区域中。因此，沿着在覆盖凸起部分的绝缘膜表
面上形成的凸凹部分在像素电极的表面上形成凸凹部分。
同样，具有平整表面的膜也可以用作第二绝缘膜462。在这种情
况下，优选下面的。也就是，在形成像素电极之后，以采用现有方法
的工艺例如喷砂法或刻蚀方法，在表面上形成凸凹部分。因此，由于
防止了镜面发射、散射了反射光，优选地提高了白度。
然后，在驱动电路506中，形成与各杂质区电连接的布线463至
467。注意那些布线是通过对膜厚为50nm的Ti膜和膜厚为500nm的合
金膜(Al和Ti的合金膜)的叠层进行构图而形成的。
同样，在像素部分507中，形成像素电极470、栅布线469和连
接电极468(图16)。通过此连接电极468，形成在源布线(杂质区443b
和第一导电层449的叠层)和像素TFT之间的电连接。同样，形成像
素TFT的栅布线469和栅电极之间的电连接。相对于像素电极470，
形成与像素TFT的漏区442的电连接以及与用作形成存储电容器的电
极之一的半导体层458的电连接。所希望的是，具有高反射率的材料
例如含Al或Ag作为主要组成的膜或其叠层膜用于像素电极470。
因此，通过n-沟道TFT501、p-沟道TFT502和n-沟道TFT503形
成具有CMOS电路的驱动电路506，可以在相同的衬底上形成具有像素
TFT504和保持电容器505的像素部分507。结果，完成了有源矩阵衬
底。
驱动电路506的n-沟道型TFT501具有沟道形成区423c、与构成
栅电极部分的第一导电层428a重叠的低浓度杂质区(GOLD区)423b、
用作源区或漏区的高浓度杂质区423a。通过由电极466与n-沟道型
TFT501连接形成CMOS电路的p-沟道型TFT502具有沟道形成区446d、
形成在栅电极外部的杂质区446b、446c、用作源区或漏区的高浓度杂
质区446a。n-沟道型TFT503具有沟道形成区425c、与包括一部分栅
电极的第一导电层430a重叠的低浓度杂质区425b(GOLD区)、用作
源区或漏区的高浓度杂质区425a。
像素部分的像素TFT504包括沟道形成区426c、形成在栅电极外
部的低浓度杂质区426b(LDD区)以及用作源区或漏区的高浓度杂质
区426a。此外，将施予p-型导电性的杂质元素添加到用作存储电容
器505的电极之一的各半导体层447a、447b中。存储电容器505由电
极(438a和438b的叠层)和采用绝缘膜444作为电介质部件的半导
体层447a至447c形成。
此外，在本实施例的像素结构中，通过设置端部以使其与源布线
重叠形成像素电极的端部，这样在没有采用黑矩阵的情况下将像素电
极间的缝隙遮蔽避光。
图17中显示了在本实施例中制造的有源矩阵衬底的像素部分的顶
视图。应注意，采用相同的附图标记表示与图13至16相对应的部件。
图16中的点划线A-A’对应于沿图17中A-A’取向的横截面图。同
样，图16中的点划线B-B’对应于沿图17中B-B’取向的横截面图。
由此形成的有源矩阵衬底具有TFT，此TFT是通过采用进行过均
匀退火的半导体膜形成的。因此，可以获得有源矩阵衬底的足够操作
特性和可靠性。
可以通过自由地与实施例1至2结合来进行本实施例。
(实施例4)
在本实施例中，以下将描述由根据实施例3制造的有源矩阵衬底
制造反射型液晶显示器的方法。图18用于对其进行解释。
首先，根据实施例3，获得在图17中所示的状态中的有源矩阵衬
底，之后，将对准膜567形成在图17的有源矩阵衬底上，至少在像素
电极470上，进行摩擦(rubbing)步骤。应注意，在此实施例中，在
形成对准膜567之前，通过对有机膜例如丙烯酸树脂构图在所希望的
位置形成用于在衬底间保持缝隙的间隔件572。另外，球形间隔件可
以分散在衬底的整个表面上，代替柱状间隔件。
接下来，制备相对衬底569。有色层570、571和整平膜573形成
在相对衬底569上。红色层570和蓝色层572彼此部分重叠，由此形
成光遮蔽部分。应注意，红色层和蓝色层部分地彼此覆盖，由此形成
光遮蔽部分。
在此实施例中，采用实施例13中所示的衬底。因此，在显示根据
实施例3的像素部分的顶视图的图17中，至少栅布线469和像素电极
470的之间的缝隙、栅布线469和连接电极468之间的缝隙、连接电
极468和像素电极470之间的缝隙必须进行光遮蔽。在此实施例中，
将相对衬底和有源矩阵衬底粘接以使从有色层的叠层的光遮蔽部分与
需要遮蔽光的位置彼此交叠。
像这样，在没有采用黑掩模的情况下，由光遮蔽部分遮蔽了各像
素之间的缝隙从而避光。结果，可以获得制造步骤的减少。
接下来，在整平膜573上(至少在像素部分)形成由透明导电膜
的相对电极576。进行在相对衬底的整个表面上的对准膜574和摩擦
步骤。
然后，通过密封剂568将形成有像素部分和驱动电路的有源矩阵
衬底与相对衬底粘接。在密封剂568中，混合填充剂，两个衬底彼此
粘接并通过此填充剂和柱型间隔件的作用保持均匀的缝隙。之后，在
两个衬底之间注入液晶材料575以通过密封剂(未示出)完全地密封
衬底。可以采用现有液晶材料作为液晶材料575。由此，完成了图18
中所示的反射型液晶显示器件。此时，如果需要，有源矩阵衬底或相
对电极可以分成所希望的形状。另外，极化板仅粘接到相对衬底(未
示出)。然后，采用现有技术粘接FPC。
由此形成的液晶显示器件具有通过采用进行了均匀退火的半导体
膜形成的TFT。因此，可以获得上述液晶显示器件充分的工作特性和
可靠性。可以采用这种液晶显示器件作为不同电子器件的显示部分。
本实施例可以自由地结合实施例1和3。
(实施例5)
在此实施例中，描述了当形成实施例3中所示的有源矩阵衬底时
通过采用TFT的制造方法制造发光器件的例子。在此说明中，发光器
件是一般的名称，它是在衬底和覆盖材料之间装入发光器件的显示板
和在显示板上安装了IC的装配显示组件。发光元件具有含有机化合物
材料的发光层、阳极层和阴极层，上述材料可以获得通过加入电场而
产生的电发光。另外，在有机化合物中的发光中，当从独态激发子的
状态转变为基态时发光(荧光)，当从三重激发子转变为基态时发光
(磷光)。可以任一或都发光。
另外，在此实施例中，有机发光层定义为在阳极和阴极之间形成
的所有层。有机发光层具体包括发光层、空穴注入层、电子注入层、
空穴输运层、电子输运层。基本上，发光元件具有由阳极层、发光层、
阴极层顺序地构成的结构。此外，发光层可以具有以下两种结构。第
一结构是由阳极层、空穴注入层、发光层和阴极层顺序构成的。第二
结构是由阳极层、空穴注入层、发光层和阴极层顺序构成的。
图19是本发明发光器件的横截面图。在图19中，提供在衬底700
上的开关TFT603采用图19的n-沟道型TFT503形成。因此，此结构
可以参考n-沟道型TFT503的描述。
应注意，在此实施例中，采用其中形成了两个沟道型形成区的双
栅结构。但是也可以采用其中形成了一个沟道形成区的单栅结构、其
中形成了三个沟道形成区的三栅结构。
衬底700上提供的驱动电路采用图19的CMOS电路形成。因此，此
结构可以参考n-沟道型TFT501和p-沟道型TFT502的描述。应注意，
在此实施例中，采用单栅结构。但是也可以采用双栅结构或三栅结构。
同样，布线701和703用作CMOS电路的源布线，布线702用作它
的漏布线。布线704用作将源布线708与开关TFT的源区电连接的布
线。布线705用作用于将漏布线与开关TFT的漏区电连接的布线。
应注意，采用图19的p-沟道型TFT502形成电流控制TFT604。因
此，此结构可以参考p-沟道型TFT502的描述。应注意，在此实施例
中，采用单栅结构。但是也可以采用双栅或多栅结构。
同样，布线706是电流控制TFT的源布线(对应于电流供应线)。
附图标记707表示通过与电流控制TFT的像素电极710叠加、与象素
电极710电连接的电极。
应注意，附图标记710表示由透明导电膜制成的像素电极(发光
元件的阳极)。作为透明导电膜，可以采用氧化铟和氧化锡的化合物、
氧化铟和氧化锌的化合物、氧化锌、氧化锡或氧化铟。同样，可采用
加入镓的透明导电膜。在形成上述布线之前，在平整的层间绝缘膜711
上形成像素电极710。在此实施例中，在TFT中采用由树脂制成的整
平膜711的整平步骤是非常重要的。由于之后形成的发光层相当薄，
因此存在着由于此台阶出现的发光不足的情况。因此，为了形成尽可
能平的发光层，希望在形成像素电极710之前将台阶整平。
在形成布线701至707之后，如图19所示形成堤沿(bank)712。
堤沿712可以通过对含硅的厚度为100至400nm的绝缘膜或有机树脂
膜构图形成。
应注意，由于堤沿712是绝缘膜，必须注意在膜形成中的元件的
介质击穿。在此实施例中，将碳颗粒或金属颗粒添加到绝缘材料以降
低电阻系数，其中此绝缘材料是堤沿712的材料。因此，抑制了静电
的产生。这里，碳颗粒或金属颗粒的添加量可以控制到电阻系数是1
×106至1×1012Ωm(优选为1×108至1×1010Ωm)。
E1层713形成在像素电极710上。应注意，在图19中仅显示出
一个像素。但是，在此实施例中，对应于R(红)、G(绿)、B(蓝)
的各种颜色形成发光层。同样，在此实施例中，低分子有机发光材料
通过蒸发方法形成。具体来说，提供20nm厚的铜酞菁(CuPc)作为空
穴注入层，在上面提供70nm厚的三-8-亚油酸醌铝复合物(Alq3)膜
作为发光层。由此形成那些膜的叠层结构。可以通过添加荧光染料例
如喹吖啶酮(quinacridon)、二萘嵌苯、或DCM1至Alq3来控制发光
颜色。
应注意，上述例子是可以用作发光层的有机发光材料的一个例子，
不需要限于这些例子。发光层(用于使光发出并使载流子为光的发出
移动的层)可以通过自由地将发光层和电荷输运层或电荷注入层结合
而形成。例如，在此实施例中，虽然采用低分子有机发光材料作为发
光层示出，但也可以采用聚合物有机发光材料。并且，例如碳化硅等
无机材料可以用作电荷输运层或电荷注入层。可以采用现有材料作为
有机发光材料和无机材料。
接下来，由导电膜制成的阴极74提供在发光层713上。在此实施
例的情况下，采用铝和锂的合金膜作为导电膜。当然，可以采用现有
的MgAg膜(镁和银的合金)。作为阴极材料，可以采用由属于元素周
期表族I或族II的元素构成的导电膜或添加了那些元素的导电膜。
当形成阴极714时，完成了发光元件715。应注意，此处完成的
发光元件715代表由像素电极(阳极)710、发光层713、阴极714形
成的二极管。
提供钝化膜716以完全覆盖发光元件715是有效的。作为钝化膜
716，采用含碳膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜的单层绝缘膜，或与绝缘膜
结合的叠层膜。
这里，优选采用具有好的覆盖度的膜作为钝化膜，可以采用碳膜，
尤其是DLC(类金刚石碳)膜。由于DLC膜能够在室温到100℃的范
围内形成，因此可以容易地以低热阻形成在发光层713上。同样，由
于DLC膜具有对氧的高阻挡作用，可以抑制发光层713的氧化。因此，
可以防止在下述密封步骤期间发光层713的氧化。
另外，将密封构件717提供在钝化膜716上，然后将覆盖构件718
粘接到密封构件717。可以采用紫外光固化树脂作为密封构件717。紫
外光固化树脂可以用作密封构件717，有效地提供具有吸湿效果的材
料或具有防内部氧化作用的材料。同样，在此实施例中，其中在玻璃
衬底、石英衬底或塑料衬底(包括塑料膜)的两面上形成了碳膜(优
选类金刚石碳膜)的构件用作覆盖构件718。
因此，完成了如图19所示结构的发光器件。注意在形成堤沿712
之后，在没有暴露于空气中的条件下依次进行步骤直到采用多腔式系
统(或成行系统)的膜形成装置形成钝化膜716是有效的。另外，直
到粘接覆盖构件718的步骤可以依次地在没有暴露于空气中的条件下
进行。
因此，n-沟道TFTs 601和602、开关TFT(n-沟道TFT)603和
电流控制TFT(n-沟道TFT)604形成在绝缘体501上，在此绝缘体501
中形成了塑料衬底作为基底。直到现在，在制造方法中所需要的掩模
的数量低于在通常的有源矩阵发光器件中所需要的。
也就是说，大大简化了TFTs的制造方法，由此可以实现生产的改
善和制造成本的降低。
另外，如用图19所描述，当提供由绝缘膜与栅电极重叠的杂质区
时，可以形成对由于热载流子作用而引起的损坏具有高抵抗力的n-沟
道TFT。因此，可以实现具有高可靠性的发光器件。
在此实施例中，仅显示了像素部分和驱动电路的结构。但是，根
据本实施例的制造方法，逻辑电路例如信号操作电路、D/A转换器、
运行放大器、γ-纠正电路可以在相同的绝缘体上进一步形成。
在用于保护发光元件的密封(填充)步骤之后，本实施例的发光
器件将采用图20A和20B描述。注意如果需要的话，参考图19中的附
图标记。
图20A是表示密封EL元件之后的状态的顶视图，图20B是沿着图
20A的A-A’的横截面图。由点划线示出的附图标记801代表源侧驱动
电路，附图标记806代表像素部分，附图标记807代表栅侧驱动电路。
同样，附图标记901代表覆盖构件、附图标记902代表第一密封构件，
附图标记903代表第二密封构件。密封构件907提供在由第一密封构
件902围绕的内部。
应注意，附图标记904代表用于将信号输入到源侧驱动电路801
和栅侧驱动电路807的布线。布线904收到来自作为外部输入终端的
FPC(挠性印制电路)的图像信号和时钟信号。在图20A中，虽然仅示
出FPC，但也可以是固定到FPC的印制电路板(PWB)。在本说明书中
的发光器件不仅包括发光器件的主体，而且还包括固定有FPC或PWB
的发光器件。
接着，参考图20B描述横截面结构。在衬底700上形成像素部分
806和栅侧驱动电路807。通过将每个具有电路控制TFT604和像素电
极710的多个像素与它的漏区电连接，形成像素部分806。同样，栅
侧驱动电路807是采用CMOS电路形成的，在CMOS电路中，n-沟道型
TFT601和p-沟道型TFT602彼此结合(参见图14)。
像素电极710用作发光元件的阳极。同样，堤沿712形成在像素
电极710的两个端部。发光元件的发光层713和阴极714形成在像素
电极710上。
阴极714同样作为与所有象素共用的布线，并通过连接布线904
与FPC905电连接。另外，包括在像素部分806和栅侧驱动电路904中
的所有元件由阴极714和钝化膜716覆盖。
同样，通过第一密封构件902将覆盖构件粘接到所得到的衬底
700。应注意，为了保持在覆盖构件901和发光元件之间的间隔，可以
提供由树脂制成的间隔件。然后，在第一密封构件902的内部用密封
构件907填充。应注意，优选环氧树脂用作第一密封构件902和密封
构件907。同样，所希望的是第一密封构件902是水分和氧气尽可能
不渗入的材料。另外，具有吸湿作用的材料或具有防氧化作用的材料
可以包含在密封构件907中。
用于覆盖发光元件的密封构件907还用作将覆盖构件901粘接到
所得到的衬底700上的粘接剂。并且，在本实施例中，可以采用FRP
(玻璃纤维增强材料)、PVF(聚偏二氟乙烯)、聚脂薄膜、聚脂或丙
烯酸纤维作为包括覆盖构件901的塑料衬底901a的材料。
同样，在采用密封构件907粘接了覆盖构件901之后，提供第二
密封构件903以覆盖密封构件907的侧表面(暴露表面)。在第二密
封构件903中，可以采用与第一密封构件902相同的材料。
通过将发光元件与具有上述结构的密封构件907密封，发光元件
可以完全地从外部遮蔽，并可以防止从外部物质的渗透(例如水分或
氧气)，上述物质助长了由于发光层的氧化引起的损坏。因此，获得
了具有高可靠性的发光器件。
由此形成的发光器件具有采用进行过均匀退火的半导体膜的
TFT。因此，可以获得上述发光器件的充分的操作特性和可靠性。可以
采用这样的发光器件作为各种电子设备的显示部分。
此实施例可以与实施例1至3进行自由结合。
(实施例6)
通过采用本发明可以形成各种半导体器件(有源矩阵型液晶显示
器件、有源矩阵型发光器件或有源矩阵型EC显示器件)。具体而言，
本发明可以体现在任何类型的电子设备中，其中这样的电光学器件组
合在显示部分中。
这样的电子设备是摄像机、数码相机、投影仪、头部安装显示装
置(护目镜显示器)、汽车导航系统、汽车立体声系统、个人计算机、
或移动信息终端(例如可移动计算机、移动电话或电子记事本)。图
21A-21F、22A-22D以及23A-23C显示了它们的例子之一。
图21A显示了个人计算机，包括主体2001、图像输入部分2002、
显示部分2003、键盘2004等。本发明可以应用到显示部分2003。
图21B显示摄像机，包括主体2101、显示部分2102、声音输入部
分2103、操作开关2104、电池2105、图像接收部分2106等。本发明
可以应用到显示部分2102。
图21C显示可移动计算机，其中包括主体2201、照相部分2202、
图像接收部分2203、操作开关2204、显示部分等。本发明应用到显示
部分2205。
图21D显示护目镜性显示器，包括主体2301、显示部分2302、支
架部分2303等。本发明应用到显示部分2205。
图21E显示采用记录介质的播放器，在录音介质上记录节目(以
下称作记录介质)，播放器包括主体2401、显示部分2402、扬声器部
分2403、记录介质2404、运行开关2405等。这种播放器采用DVD(数
字多用盘)、CD等作为记录介质，使用者可以欣赏音乐、电影、节目
及互联网。本发明可以应用到显示部分2402。
图21F显示数码相机，包括主体2501、显示部分2502、目镜部分
2503、操作开关2504、图像接收部分(未示出)等。本发明可以应用
到显示部分2502。
图22A显示前型投影仪，其中包括投影设备2601、屏幕2602等。
本发明可以应用到构成投影设备2601和其他驱动电路一部分的液晶显
示器件2808。
图22B显示后型投影仪，其中包括主体2701、投影设备2702、镜
子2703、屏幕2704等。本发明可以应用到构成投影设备2701和其他
驱动电路一部分的液晶显示器件2808。
图22C显示了在图22A和22B中分别示出的每个投影设备2601和
2702结构的一个例子。每个投影设备2601和2702由光源光学系统
2801、镜子2802、和2804至2806、分色镜2803、棱镜2807、液晶显
示器2808、像差板2809和投影光学系统2810。投影光学系统2810由
包括投影透镜的光学系统构成。实施例6是三板型的例子，但并不限
于此例，也可以采用单板型。另外，体现本发明的那些可以在由图22C
箭头所表示的路径中适当地放置光学系统，例如光学透镜、具有极化
功能的膜、用于调节相差的膜或IR膜。
图22D是显示图22c中所示的光源光学系统2801结构的一个例
子。在实施例6中，光源光学系统2801由反射器2811、光源2812、
透镜阵列2813和2814、极性转换元件2815和聚光透镜2816。顺便指
出，如图22D中所示的光学系统是一个例子，本发明并不限于所示结
构。例如，体现本发明的那些可以适当地设置光学系统例如光学透镜、
具有极化功能的膜、用于调节相差的膜或IR膜。
图22A至22D中所示的投影仪是采用电光学器件的透明型的类型，
但没有显示出本发明应用到电光学器件和发光器件的反射类型。
图23A显示移动电话，包括主体2901、声音输出部分2902、声音
输入部分2903、显示部分2904、操作开关2905、天线2906等。本发
明可以应用到显示部分2904。
图23B显示可移动笔记本(电子笔记本)，其中包括主体3001、
显示部分3002和3003、存储介质3004、操作开关3005、天线3006
等。本发明可以应用到显示部分3002和3003。
图23C显示显示器，包括主体3101、支撑基底3102、显示部分3103
等。本发明可以应用到显示部分3103。本发明特别有利于大屏幕显示，
有利于显示10英寸或更长尺寸的显示器(特别是30英寸或更长)。
从上述描述可以明显看出，本发明的应用范围相当广泛，本发明
可以应用到任何类型的电子装置。根据本发明的电子装置可以通过采
用由实施例1至5任何几个的组合制成的构造来实现。
根据本发明，在激光退火期间将激光束形成线性形状，可以提高
激光退火的产量，另外，通过采用能够容易维护的固态激光器，和采
用现存准分子激光器的激光退火相比，本发明可以获得产量上的更进
一步的提高。另外，可以减少半导体器件的制造成本，例如TFTs或由
TFTs形成的液晶显示器件。
另外，通过将激光束倾斜地照射到半导体膜上，可以除去或减少
形成在半导体膜上的同心圆图形，从而退火后的半导体膜的性能可以
变得均匀。通过采用这样的半导体膜而制造的半导体器件，可以一定
程度地改善半导体器件的性能。