半導(dǎo)體裝置及其制造方法、電光學(xué)裝置、電子機(jī)器的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置及其制造方法、電光學(xué)裝置、電子機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置、電光學(xué)裝置、電子機(jī)器。
可是，在形成用于電光學(xué)裝置的薄膜電路的情況等方面，都需要在比較大的基板(例如玻璃基板)上形成硅膜。但是，對(duì)于無(wú)論采用依靠固相生長(zhǎng)法和激光照射等的退火處理改善硅膜的結(jié)晶性能的退火方法等的以往的方法形成硅膜的情況，在基板上形成的整體硅膜存在有多個(gè)結(jié)晶晶界。
由于這些結(jié)晶晶界在基板上無(wú)秩序地存在，所以有時(shí)會(huì)進(jìn)入構(gòu)成薄膜電路的薄膜晶體管的形成區(qū)域(特別是溝道區(qū)域的形成區(qū)域)。形成在含有結(jié)晶晶界區(qū)域上的薄膜晶體管與形成在不含有結(jié)晶晶界區(qū)域上的薄膜晶體管相比，其特性要下降，所以在含有結(jié)晶晶界區(qū)域形成的薄膜晶體管和在不含有結(jié)晶晶界區(qū)域形成的薄膜晶體管之間將會(huì)導(dǎo)致特性的不一致性。這些多個(gè)薄膜晶體管間的性能不一致性會(huì)引起使用含有這些薄膜晶體管的薄膜電路的電光學(xué)裝置等的質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種提高了構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的各半導(dǎo)體元件的性能，并且能抑制特性不一致性的半導(dǎo)體裝置。
再有，本發(fā)明的目的是，提供一種顯示質(zhì)量良好的電光學(xué)裝置。
為了達(dá)到所述的目的，本發(fā)明提供一種制造具有通過(guò)在絕緣基板上排列配置多個(gè)包含薄膜元件的多個(gè)的單元電路而成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括，在所述絕緣基板上形成應(yīng)成為半導(dǎo)體膜在結(jié)晶化時(shí)的起點(diǎn)的多個(gè)的起點(diǎn)部的起點(diǎn)部形成工序，在形成了所述起點(diǎn)部的所述絕緣基板上形成半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜形成工序，利用熱處理使所述半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的熱處理工序，在完成所述熱處理后的所述半導(dǎo)體膜上形成所述薄膜電路的電路形成工序，以所述多個(gè)單元電路的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成所述多個(gè)起點(diǎn)部。
從在基板上形成的各單元電路的排列位置的規(guī)則性看，因用多個(gè)單元電路的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成多個(gè)起點(diǎn)部來(lái)進(jìn)行半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化而使結(jié)晶晶粒成長(zhǎng)，所以用與單元電路的排列位置的規(guī)則性相關(guān)連的排列間隔能形成多個(gè)結(jié)晶晶粒。
具體地講，作為自然數(shù)在選擇“1”時(shí)，能用和單元電路的排列間隔基本相同的間隔(即單元電路排列間隔的1倍間隔)形成結(jié)晶晶粒。因此，能以在一個(gè)結(jié)晶晶粒包括有一個(gè)單元電路的方式形成薄膜電路。再有，作為自然數(shù)選擇“2”時(shí)，能用單元電路的排列間隔的2倍的間隔形成結(jié)晶晶粒。因此，能形成在1個(gè)結(jié)晶晶粒包括有1～4個(gè)單元電路而形成薄膜電路。還有，在作為自然數(shù)選擇3或以上的數(shù)時(shí)的情況也是同樣的。
即，應(yīng)用本發(fā)明，能形成以在1個(gè)結(jié)晶晶粒至少整體裝進(jìn)1個(gè)單元電路方式形成薄膜電路。因此，在各個(gè)單元電路內(nèi)就能形成不含有結(jié)晶晶界，從而能使構(gòu)成各單元電路的薄膜元件(例如半導(dǎo)體元件)的特性提高。并且，因能避免由于結(jié)晶晶界的有無(wú)而引起的各薄膜元件之間的特性差異，所以就能抑制構(gòu)成各單位薄膜電路的各薄膜元件特性的不一致性。
再有，本發(fā)明還提供一種制造具有通過(guò)在絕緣基板上排列配置多個(gè)包含薄膜元件的多個(gè)的單元電路而成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括，在所述絕緣基板上形成應(yīng)成為半導(dǎo)體膜在結(jié)晶化時(shí)的起點(diǎn)的多個(gè)的起點(diǎn)部的起點(diǎn)部形成工序，在形成了所述起點(diǎn)部的所述絕緣基板上形成半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜形成工序，利用熱處理使所述半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的熱處理工序，在完成所述熱處理后的所述半導(dǎo)體膜上形成所述薄膜電路的電路形成工序，以在各個(gè)所述單元電路所包含的各個(gè)薄膜元件的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成所述多個(gè)起點(diǎn)部。
從各單元電路所包括的各薄膜元件的排列位置的規(guī)則性看，因用多個(gè)的薄膜元件的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成多個(gè)起點(diǎn)部，并進(jìn)行半導(dǎo)體的結(jié)晶化而使結(jié)晶晶粒成長(zhǎng)，所以能用與薄膜元件的排列位置的規(guī)則性相關(guān)連的排列間隔形成多個(gè)結(jié)晶晶粒。
具體說(shuō)，作為自然數(shù)在選擇“1”時(shí)，能用和薄膜元件的排列間隔基本相同的間隔(即薄膜元件的排列間隔的1倍間隔)形成結(jié)晶晶粒。因此，能以在1個(gè)結(jié)晶晶粒包括1個(gè)薄膜元件方式形成薄膜電路。再有，作為自然數(shù)在選擇“2”時(shí)，就能用薄膜元件的排列間隔的2倍間隔形成結(jié)晶粒。因此，能以在1個(gè)結(jié)晶晶粒包括有1～4個(gè)的薄膜元件的方式形成薄膜電路。再有，關(guān)于自然數(shù)選擇“3”或以上數(shù)時(shí)情況也是同樣的。
即，應(yīng)用本發(fā)明，相對(duì)于1個(gè)結(jié)晶晶粒，能以至少整體裝進(jìn)1個(gè)薄膜元件方式形成薄膜電路。因此，在各個(gè)薄膜元件就能形成不含結(jié)晶晶界，從而能提高構(gòu)成各單元電路的薄膜元件的特性。并且因能避免由于結(jié)晶晶界的有無(wú)而引起的各薄膜元件間的特性差異，所以能抑制構(gòu)成各單元電路的各薄膜元件的特性的不一致性。
再有，在用薄膜元件的排列間隔的1倍間隔形成起點(diǎn)部時(shí)，把多個(gè)單元電路的排列間隔取作P1，把在1個(gè)單元電路所包括的薄膜元件的數(shù)取作m時(shí)，形成起點(diǎn)部時(shí)排列間隔也能表示為(1/m)×P1，所以即使根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系形成起點(diǎn)部時(shí)能得到同樣的結(jié)果。同樣在用薄膜元件的排列間隔的2倍間隔形成起點(diǎn)部時(shí)，因把形成起點(diǎn)部時(shí)的排列間隔也能表示為(2/m)×P1，所以根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，即使形成多個(gè)起點(diǎn)部，能得到同樣的結(jié)果。關(guān)于用薄膜元件的排列間隔的3倍或以上的間隔形成起點(diǎn)部時(shí)也是同樣的結(jié)果。
最好，所述起點(diǎn)部是在絕緣基板上形成的凹部。由此能容易形成應(yīng)成為結(jié)晶化的起點(diǎn)位置。
最好，在所述熱處理工序的熱處理按在凹部?jī)?nèi)的半導(dǎo)體膜殘留有非熔化部分，其它部分按熔化條件進(jìn)行。因此，熱處理后的半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化在處于非熔化狀態(tài)的凹部的內(nèi)部，特別是從底部近旁開(kāi)始并向周?chē)M(jìn)行。這時(shí)，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定凹部的尺寸，使得在凹部的上部(開(kāi)口部)上只能達(dá)到1個(gè)結(jié)晶晶粒。然后，在半導(dǎo)體膜的熔化部分，因?yàn)槭沟竭_(dá)凹部上部的1個(gè)結(jié)晶晶粒作為晶核進(jìn)行結(jié)晶化，所以能形成在以凹部作為大致中心的范圍，能形成近擬單晶的半導(dǎo)體膜。因?yàn)槟苡迷摻茊尉У陌雽?dǎo)體膜形成薄膜電路，所以比用非晶質(zhì)或多晶質(zhì)的半導(dǎo)體膜時(shí)能格外地提高特性。
最好在所述熱處理工序的熱處理利用激光照射進(jìn)行。通過(guò)使用激光能高效率地進(jìn)行熱處理。作為所用激光應(yīng)考慮到激元激光、固體激光、氣體激光等各種方法。
最好，在半導(dǎo)體形成工序所形成的半導(dǎo)體膜，是非晶質(zhì)或多晶質(zhì)的硅膜。通過(guò)使它結(jié)晶化，能在以起點(diǎn)部作為大致中心的范圍形成近似單晶狀態(tài)的硅膜，再應(yīng)用該優(yōu)質(zhì)的硅膜能形成薄膜元件。
最好使薄膜元件包括有薄膜晶體管。由此，特性是良好的，并且能形成特性不一致性少的薄膜晶體管。
最好單元電路是擔(dān)負(fù)一定功能的薄膜元件的集合體。對(duì)于薄膜元件包括有薄膜晶體管，薄膜無(wú)源元件(電阻、電容器等)、MIM(MetalInsulator Metal)元件、TFD(Thin Film Diode)元件。
例如，單元電路最好作為電光學(xué)裝置的像素電路。由此，特性是良好的，并且能形成特性不一致性也少的像素電路。
還有，單元電路最好作為記憶裝置的單位記憶電路。由此，特性是良好的，并且能形成特性不一致性少的單位記憶電路。
再有，單元電路最好為現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列裝置(FPGA)的單位邏輯電路。由此，能構(gòu)成特性良好，并且特性不一致性也少的單位邏輯電路。
再有，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是一種具有通過(guò)在絕緣基板上排列設(shè)置多個(gè)包含薄膜元件的單元電路而構(gòu)成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述絕緣基板具有以成為所述多個(gè)的單元電路的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔而形成的段差部，通過(guò)對(duì)形成在所述絕緣基板上的半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，使其以所述段差部為起點(diǎn)形成結(jié)晶化，使用該結(jié)晶化的基本為單結(jié)晶的半導(dǎo)體膜形成所述各個(gè)單元電路。
從在基板上的各單元電路的排列位置的規(guī)則性看，因用多個(gè)的單元電路的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成有段差部，以這些段差部作為起點(diǎn)而進(jìn)行半導(dǎo)體的結(jié)晶化，所以在絕緣基板上就能形成用與單元電路的配置位置的規(guī)則性相關(guān)連的排列間隔形成近似單晶的半導(dǎo)體膜。由此，就能以相對(duì)于1個(gè)近似的單晶的半導(dǎo)體膜至少整體裝進(jìn)1個(gè)單元電路的方式形式薄膜電路。因此，在各個(gè)單元電路就能成為不含結(jié)晶晶界狀態(tài)。再有，因能避免由于結(jié)晶晶界的有無(wú)而引起的各薄膜元件之間的特性差異，所以能抑制構(gòu)成各單元電路的各薄膜元件的特性的不一致性。
再有，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是包括有使在絕緣基板上含有薄膜元件的多個(gè)的單元電路排列而成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置，其絕緣基板具有用在所述單元電路所包括的各薄膜元件的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成的段差部，并使用對(duì)于在絕緣基板上形成的半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，以段差部作為起點(diǎn)而結(jié)晶化的作為近似單晶半導(dǎo)體膜形成各薄膜元件。
從各單元電路所包括的薄膜元件的排列位置的規(guī)則性看，因用多個(gè)的薄膜元件的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成有段差部，以這些段差部作為起點(diǎn)進(jìn)行半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化，所以在絕緣基板上用與薄膜元件的排列位置的規(guī)則性相關(guān)連的排列間隔能形成近似單晶的半導(dǎo)體膜。由此，就能以相對(duì)于1個(gè)近似單晶的半導(dǎo)體膜至少整體裝進(jìn)1個(gè)薄膜元件的方式形成薄膜電路。因此，在各個(gè)薄膜元件就能成為不含結(jié)晶晶界狀態(tài)，從而能提高構(gòu)成各單元電路的薄膜元件的特性。并且因能避免由于結(jié)晶晶界的有無(wú)而引起的各薄膜元件之間的特性的差異，所以能抑制構(gòu)成各單元電路的各薄膜元件的特性的不一致性。
最好所述的段差部是在絕緣基板上層合的絕緣膜形成的凹部。由此應(yīng)成為結(jié)晶化的起點(diǎn)位置的形成能變得容易。
最好在絕緣基板上形成的半導(dǎo)體膜是非晶質(zhì)或多晶質(zhì)硅膜。由此，在把起點(diǎn)部作為大致中心的范圍形成近似單晶的硅膜，用該優(yōu)質(zhì)的硅膜就能形成薄膜元件。
最好薄膜元件包括有薄膜晶體管。由此，特性是良好的，并且能得到特性不一致性也少的薄膜晶體管。
最好單元電路是電光學(xué)裝置的像素電路。由此，特性是良好的，而且能得到特性的不一致性也少的像素電路，通過(guò)使用這種像素電路能得到質(zhì)量?jī)?yōu)異的電光學(xué)裝置。
最好單元電路是記憶裝置的單位記憶電路。由此，特性是良好的，并能得到特性的不一致性也少的單位記憶電路，通過(guò)使用單位記憶電路，能構(gòu)成質(zhì)量?jī)?yōu)異的記憶裝置(例如RAM等)。
最好單元電路是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)裝置的單位邏輯電路。由此，特性是良好的，并且能構(gòu)成特性的不一致性也少的單位邏輯電路，通過(guò)使用這種單位邏輯電路，能夠得到質(zhì)量?jī)?yōu)異的FPGA裝置。
最好用包括有所述的像素電路構(gòu)成電光學(xué)裝置。由此，能構(gòu)成顯示質(zhì)量良好的電光學(xué)裝置(液晶顯示裝置、有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置等)。并且通過(guò)使用該電光學(xué)裝置，能夠構(gòu)成質(zhì)量?jī)?yōu)異的電子機(jī)器。
圖2是說(shuō)明在玻璃基板上形成硅膜工序的說(shuō)明圖。
圖3是說(shuō)明在玻璃基板上形成硅膜工序的說(shuō)明圖。
圖4是表示在玻璃基板上形成的硅膜的俯視圖。
圖5是說(shuō)明形成薄膜晶體管工序的說(shuō)明圖。
圖6是說(shuō)明以單元排列間隔的2倍的間隔形成顆粒過(guò)濾孔時(shí)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖7是說(shuō)明以薄膜晶體管的配置間隔的1倍的間隔形成顆粒過(guò)濾孔時(shí)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖8是說(shuō)明以薄膜晶體管的配置間隔的2倍的間隔形成顆粒過(guò)濾孔時(shí)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖9是表示利用本發(fā)明的顯示裝置的個(gè)人電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的立體圖。


圖10是表示利用本發(fā)明的顯示裝置的移動(dòng)電話(huà)機(jī)的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖11是表示利用本發(fā)明的顯示裝置的數(shù)碼照相機(jī)結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖12是表示利用本發(fā)明的顯示裝置的電子記事本的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖中1-薄膜電路，10-玻璃基板，12、20、28-氧化硅膜，14、16、16a-硅膜，112-顆粒過(guò)濾孔，C-單元元件，T-薄膜晶體管。
第1實(shí)施例圖1是說(shuō)明采用本發(fā)明的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置的說(shuō)明圖，表示液晶顯示裝置的一部分。
如該圖所示，作為發(fā)揮液晶顯示裝置的單位像素的單元電路的單元(像素電路)C，包括3個(gè)薄膜晶體管T和在與這些薄膜晶體管分別連接、向未圖示的液晶層施加電場(chǎng)的3個(gè)電極部E。3個(gè)電極部E分別對(duì)應(yīng)3種顏色(R、G、B)的色像素。這些單元元件C按規(guī)定配置間隔(排列節(jié)距)P1，規(guī)則地形成在玻璃基板10上，并用控制電路布線(xiàn)以及電源布線(xiàn)，在各單元元件C間進(jìn)行布線(xiàn)而形成薄膜電路1。
接著，詳細(xì)說(shuō)明薄膜電路1的制造方法。本實(shí)施例的制造方法包括(1)在玻璃基板10上形成作為薄膜晶體管工作區(qū)域的硅膜的工序，(2)用形成的硅膜形成薄膜晶體管的工序。以下，對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖2及圖3是說(shuō)明在玻璃基板(絕緣基板)10上形成硅膜SOI(SiliconOn Insulator)工序的說(shuō)明圖。圖2(a)表示形成有硅膜的玻璃基板10的部分俯視圖。還有，示于圖2(b)是對(duì)應(yīng)示于圖2(a)A-A′方向的斷面的剖面圖。
如圖2所示，在玻璃基板10上形成作為絕緣膜的氧化硅膜12。該氧化硅膜12，例如使用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD法)，低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD法)，真空濺射法等成膜法形成是適宜的。
接著，在氧化硅膜上面的規(guī)定位置上形成凹部(以下稱(chēng)作顆粒過(guò)濾孔)112。所謂顆粒過(guò)濾孔是為只使1個(gè)結(jié)晶核成長(zhǎng)的孔。具體說(shuō)，各顆粒過(guò)濾孔112，如圖2(a)所示，對(duì)于在玻璃板10上用虛線(xiàn)表示的1個(gè)元件C應(yīng)形成的區(qū)域(對(duì)應(yīng)1個(gè)像素的區(qū)域)按1個(gè)的比例分別形成。如以下所述，各顆粒過(guò)濾孔112不僅按與元件C的配置間隔P1相等的間隔，而且可能按對(duì)于配置間隔P1乘以自然數(shù)n(1，2，3……)而得到的適當(dāng)間隔，在玻璃基板10上形成。
所述顆粒過(guò)濾孔112能通過(guò)如下的工序例如，使用顆粒過(guò)濾孔112配置的掩模而在氧化硅膜上涂敷的光刻膠膜經(jīng)曝光、顯像，在氧化硅膜12上形成具有露出顆粒過(guò)濾孔112形成位置的開(kāi)口部的光刻膠膜(無(wú)圖示)，把該光刻膠膜用作蝕刻掩模而進(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻，其后，除去氧化硅膜12上光刻膠膜而形成。顆粒過(guò)濾孔112，例如，形成直徑為50～500nm，高度約為750nm的圓筒形為宜。還有，顆粒過(guò)濾孔112采用圓筒形以外的形狀(例如棱柱形等)也可以。再有，為形成更小直徑的顆粒過(guò)濾孔，在凹部(孔部)的側(cè)壁，使用PECVD等方法，通過(guò)使氧化膜向徑向生長(zhǎng)，能夠使孔徑變小。
接著，如圖3(a)所示，利用LPCVD法等的制膜法，在二氧化硅膜12上以及晶粒透過(guò)孔112內(nèi)形成非晶的硅膜14。該非晶硅膜14形成50～300nm的厚度為宜。再有，代替非晶硅膜，形成多晶硅膜也可以。
接著，如圖3(b)所示，相對(duì)于硅膜進(jìn)行激光照射。該激光照射，例如用波長(zhǎng)為308nm，脈沖幅20～30ns的XeCl脈沖激元激光器，能量密度達(dá)0.4-1.5J/cm2左右進(jìn)行為宜。使用這種條件進(jìn)行激光照射，照射的激光基本在硅膜14的表面附近被吸收。這是因?yàn)樵赬eCl脈中激元激光器的波長(zhǎng)(308nm)中非晶硅的吸收系數(shù)為0.139nm-1是比較大的。
再有，相對(duì)于玻璃基板10的激光照射，根據(jù)使用激光照射用裝置的能力(可能照射的面積)，適當(dāng)?shù)剡x擇照射方法是可能的。例如，若是在可照射的面積小的情況下，在各顆粒過(guò)濾孔112及其它的近旁應(yīng)考慮選擇性地照射方法。還有，當(dāng)可照射的面積比較大時(shí)，應(yīng)考慮順序選擇包括有幾個(gè)顆粒過(guò)濾孔112的范圍，并相對(duì)于它們的范圍數(shù)次反復(fù)激光照射等方法。又有，當(dāng)裝置的能力非常高時(shí)，利用1次激光照射，在相對(duì)于包括所有顆粒過(guò)濾孔112的范圍進(jìn)行激光照射。
根據(jù)適當(dāng)?shù)剡x擇所述的激光照射的條件，使硅膜14在顆粒過(guò)濾孔112內(nèi)的底部剩有部分處于非熔化狀態(tài)，除此以外部分處于近似完全熔化狀態(tài)。因此，激光照射后的硅的結(jié)晶成長(zhǎng)，先在顆粒過(guò)濾孔112內(nèi)的底部近旁開(kāi)始，并在硅膜14的表面附近，即向處于近似完全熔化狀態(tài)的部分進(jìn)行。
在顆粒過(guò)濾孔112的底部，有幾個(gè)結(jié)晶晶粒產(chǎn)生。這時(shí)，通過(guò)把顆粒過(guò)濾孔112的斷面尺寸(在本實(shí)施例中是用圓的直徑)做成與1個(gè)結(jié)晶晶粒大小相同或略小，使得只有1個(gè)結(jié)晶晶粒能夠達(dá)到顆粒過(guò)濾孔112的上部(開(kāi)口部)。因此，對(duì)于硅膜14的近似完全熔化狀態(tài)的部分，在顆粒過(guò)濾孔112的上部成到以1個(gè)結(jié)晶晶粒作為晶核進(jìn)行結(jié)晶成長(zhǎng)，所以，如圖3(c)所示，能形成由以顆粒過(guò)濾孔112為中心的大粒徑的結(jié)晶晶粒組成的近似單晶的硅膜16a有規(guī)則地排列而成的硅膜16。
圖4是表示在玻璃基板10上形成的硅膜16的俯視圖。如該圖所示，各硅膜16a，在和1個(gè)元件C應(yīng)形成的區(qū)域大致一致的范圍形成。通過(guò)把這樣得到的近似單晶狀態(tài)的硅膜16a應(yīng)用在薄膜晶體管的工作區(qū)域(電源/漏極區(qū)域、溝道區(qū)域)，能夠形成截止電流少而遷移率大的薄膜晶體管。
接著，說(shuō)明用硅膜16a形成薄膜晶體管的工序。圖5是說(shuō)明形成薄膜晶體管T的說(shuō)明圖。同圖用示于圖2(a)的在B-B′方向看到的1個(gè)薄膜晶體管T的剖面圖表示。
如圖5(a)所示，形成硅膜16a圖形，并進(jìn)行除去形成薄膜晶體管不需要的部分的整形。把形成圖形后的硅膜16a用于形成薄膜晶體管的工作區(qū)域。
接著，如圖5(b)所示，在氧化硅膜12以及硅膜16a的上面，用電子回旋加速器共振PECVD法(ECR-PECVD法)或PECVD法等形成氧化硅膜20。該氧化硅膜20具有作為薄膜晶體管的控制極的絕緣膜的功能。
接著，如圖5(c)所示，使用真空濺射等的制膜法形成鉭、鋁等金屬薄膜后，進(jìn)行圖形成形而形成柵極電極22以及柵極布線(xiàn)膜。然后，把該柵極電極22作為掩模，注入作為施予體或受體的雜質(zhì)元素，通過(guò)進(jìn)行所謂的自身耦合離子注入，在硅膜16a形成源極區(qū)域24、漏極區(qū)域25以及溝道區(qū)域26。例如，在本實(shí)施例，作為雜質(zhì)元素注入磷(P)，然后通過(guò)調(diào)整XeCl激元激光的能密度在400mJ/cm2左右進(jìn)行照射，使雜質(zhì)元素活性化而形成N型薄膜晶體管。還有，代替激光照射，通過(guò)在250～400℃的溫度下進(jìn)行熱處理，使雜質(zhì)元素活性化也可以。
接著，如圖5(d)所示，在氧化硅膜20以及柵極電極22的上面，使用PECVD法等的制膜法，形成500nm左右膜厚的氧化硅膜28。然后，形成貫通氧化硅膜20、28，并分別達(dá)到源極區(qū)域24及漏極區(qū)域25的接觸孔。在這些接觸孔內(nèi)，利用真空濺射法等的制膜法，埋入鋁、鎢等金屬，經(jīng)圖形成形形成源極電極30以及漏極電極31。根據(jù)所述說(shuō)明的制造方法能制成本實(shí)施例的薄膜晶體管T。
這樣，應(yīng)用本實(shí)施例，根據(jù)在基板上的各元件C排列位置的規(guī)則性，用和多個(gè)元件C的排列間隔P1基本相同的間隔(即，元件C排列間隔的1倍間隔)形成多個(gè)顆粒過(guò)濾孔112，并進(jìn)行半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化而使結(jié)晶晶粒成長(zhǎng)，所以使用和元件C的排列位置的規(guī)則性相關(guān)連的排列間隔能形成多個(gè)結(jié)晶晶粒。由此，就能以把顆粒過(guò)濾孔112大致作為中心而形成的一個(gè)結(jié)晶晶粒包含有一個(gè)元件C的方式形成薄膜電路1。因此，，由于能使各個(gè)元件C不含有結(jié)晶晶界，從而能提高構(gòu)成各元件C的薄膜晶體管T的特性。并且能避免因結(jié)晶晶界有無(wú)而引起的各薄膜晶體管T之間的特性差異，所以能抑制由各元件C構(gòu)成的各薄膜晶體管T的特性的不一致性。
另外，在所述第1實(shí)施例中，各顆粒過(guò)濾孔112是按等于元件C的配置間隔P1，即按對(duì)于配置間隔P1乘以自然數(shù)“1”而得到的間隔，在玻璃基板10上形成的(參照?qǐng)D2)，若按對(duì)于配置間隔P1乘以“2”或以上的自然數(shù)而得到的間隔，形成各顆粒過(guò)濾孔112也是適宜的。
圖6是說(shuō)明關(guān)于按2倍元件C的配置間隔P1，形成顆粒過(guò)濾孔112時(shí)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。各顆粒過(guò)濾孔112是按對(duì)于元件C的配置間隔P1(圖6(a))乘以“2”所得到的2·P1間隔，在玻璃基板10上形成的氧化硅膜12形成的(圖6(b))。之后，和所述的實(shí)施例相同，通過(guò)進(jìn)行形成硅膜工序(參照?qǐng)D3)和用形成的硅膜形成薄膜晶體管T的工序(參照?qǐng)D4)，形成薄膜電路1。
這樣，在按元件C的配置間隔P1的2倍間隔形成顆粒過(guò)濾孔112時(shí)，因?yàn)槟馨丛﨏的2倍的間隔使結(jié)晶晶粒成長(zhǎng)，所以能形成對(duì)于以顆粒過(guò)濾孔112作為大致中心形成的1個(gè)結(jié)晶晶粒而作成含有1～4個(gè)(在所述例中是4個(gè))的元件C的薄膜電路1。
第2實(shí)施例在所述第1實(shí)施例中是根據(jù)和元件C的配置間隔P1相關(guān)連而求得的間隔來(lái)確定顆粒過(guò)濾孔112的配置位置，可是從元件C所含有的各薄膜晶體管T的排列間隔的規(guī)則性看，按各薄膜晶體管T的排列間隔的自然數(shù)倍的適宜值來(lái)確定顆粒過(guò)濾孔112的形成間隔也是可能的。以下，就此詳細(xì)說(shuō)明。
圖7是說(shuō)明在按薄膜晶體管T的配置間隔的1倍間隔形成顆粒過(guò)濾孔112時(shí)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。各顆粒過(guò)濾孔112，用和薄膜晶體管T的配置間隔P2(參照?qǐng)D7(a))相等的間隔，即按相對(duì)于配置間隔P2乘以自然數(shù)“1”而得到的間隔P2，在玻璃基板10上已形成的氧化硅膜12形成(圖7(b))。之后，與所述實(shí)施例相同，通過(guò)進(jìn)行形成硅膜的工序(參照?qǐng)D3)和用形成的硅膜形成薄膜晶體管T的工序，形成薄膜電路1。
再有，在示于圖7的例中，多個(gè)元件C的排列間隔是P1，在1個(gè)元件C所含的薄膜晶體管T的數(shù)是3個(gè)，因?yàn)榘研纬深w粒過(guò)濾孔112時(shí)的排列間隔也能表示為(1/3)×P1，所以即使根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系形成顆粒過(guò)濾孔112能得到同樣的結(jié)果。
圖8是說(shuō)明在按薄膜晶體管T的配置間隔P2的2倍間隔形成顆粒過(guò)濾孔112時(shí)的實(shí)施例的說(shuō)明圖。各顆粒過(guò)濾孔112按相對(duì)于薄膜晶體管的配置間隔P2(參照?qǐng)D8(a))乘以自然數(shù)“2”而得到的間隔2·P2，在玻璃基板10上已形成的氧化硅膜12形成(圖8(b))。之后，與所述實(shí)施例相同，通過(guò)進(jìn)行形成硅膜的工序(參照?qǐng)D3)和用形成的硅膜形成薄膜晶體管T的工序(參照?qǐng)D4)形成薄膜電路1。
再有，在示于圖8的例中，多個(gè)元件C的排列間隔是P1，在1個(gè)元件C所含的薄膜晶體管T的數(shù)是3個(gè)，因?yàn)榘研纬深w粒過(guò)濾孔112時(shí)的排列間隔也能表示為(2/3)×P1，所以，也可以根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系形成顆粒過(guò)濾孔112。
這樣，根據(jù)在各元件C所含各薄膜晶體管T的排列位置的規(guī)則性，以多個(gè)薄膜晶體管T的排列間隔P2的自然數(shù)倍的間隔形成多個(gè)顆粒過(guò)濾孔112，并通過(guò)進(jìn)行半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化而使結(jié)晶晶粒成長(zhǎng)，所以用與薄膜晶體管T的排列位置的規(guī)則性相關(guān)連的排列間隔形成多個(gè)結(jié)晶晶粒成為可能。具體說(shuō)，在作為自然數(shù)選擇“1”時(shí)，就能用薄膜晶體管T的排列間隔P2的1倍間隔形成結(jié)晶晶粒。因此，就能以在1個(gè)結(jié)晶晶粒含有1個(gè)薄膜晶體管T的方式形成薄膜電路1。還有，在作為自然數(shù)選擇“2”時(shí)，就能用薄膜晶體管T的排列間隔的2倍的間隔形成結(jié)晶晶粒。由此，就能以在一個(gè)結(jié)晶晶粒含有1～4個(gè)(在所述例為2個(gè))的薄膜晶體管T的方式形成薄膜電路1。
即，用第2實(shí)施例，能以相對(duì)于1個(gè)結(jié)晶晶粒至少整體裝進(jìn)1個(gè)薄膜晶體管的方式形成薄膜電路1。因此，在各個(gè)薄膜晶體管T能不含有結(jié)晶晶界，所以能提高構(gòu)成各元件C的薄膜晶體管間的特性。并且，因能避免由結(jié)晶晶界的有無(wú)而引起的各薄膜晶體管間的特性差異，從而能抑制組成各元件C的各薄膜晶體管T的特性的不一致性。還有，在此雖省略了詳細(xì)的說(shuō)明，但是根據(jù)相對(duì)于薄膜晶體管T的配置間隔P2乘以3或以上的自然數(shù)而得到的間隔形成顆粒過(guò)濾孔112也是適宜的。
電光學(xué)裝置的具體例接著，說(shuō)明與本發(fā)明有關(guān)的關(guān)于電光學(xué)裝置的具體例。所述的各實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置都能用于構(gòu)成液晶顯示和有機(jī)EL顯示裝置等的電光學(xué)裝置。如所述因構(gòu)成薄膜電路1的各薄膜晶體管T在具有良好特性的同時(shí)，其特性的不一致性少，所以通過(guò)使用該薄膜電路1，可以抑制顏色和亮度不均，能構(gòu)成顯示性能良好的顯示裝置。以下，說(shuō)明關(guān)于具有這種顯示裝置的電子機(jī)器的示例，但是本發(fā)明的應(yīng)用不僅只限于示例。
移動(dòng)型電子計(jì)算機(jī)首先，說(shuō)明關(guān)于把含有與本發(fā)明有關(guān)的薄膜晶體管的顯示裝置應(yīng)用于移動(dòng)型的個(gè)人電子計(jì)算機(jī)(信息處理裝置)的示例。圖9是表示該個(gè)人電子計(jì)算機(jī)構(gòu)成的立體圖。在同圖個(gè)人電子計(jì)算機(jī)1100由具有鍵盤(pán)的主體部1104和具有所述顯示裝置1106的顯示裝置部構(gòu)成。
移動(dòng)電話(huà)機(jī)接著，說(shuō)明關(guān)于把與所述實(shí)施例有關(guān)的顯示裝置應(yīng)用于移動(dòng)電話(huà)機(jī)的顯示部的示例。圖10是表示該移動(dòng)電話(huà)機(jī)構(gòu)成的立體圖。在同圖移動(dòng)電話(huà)機(jī)1200在具有多個(gè)操作按鈕1202及受話(huà)口1204、送話(huà)口1206的同時(shí)，具有所述顯示裝置1208。
數(shù)碼照相機(jī)說(shuō)明關(guān)于把與所述實(shí)施例有關(guān)的顯示裝置用于取景器的數(shù)碼照相機(jī)。圖11是表示該數(shù)碼式照相機(jī)構(gòu)成的立體圖。與普通照相機(jī)利用被照體的光像使膠片感光不同，數(shù)碼照相機(jī)1300是利用CCD(ChargeCouplcd Device)等的攝像元件通過(guò)光電變換而生成攝像信號(hào)。在數(shù)碼照相機(jī)1300的機(jī)身的背面具有所述顯示裝置1304，并根據(jù)由CCD產(chǎn)生的攝像信號(hào)進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。因此，顯示裝置1304具有作為顯示被照體取景器的功能。在機(jī)身觀(guān)察面(在圖例的里面)還設(shè)置有包括光學(xué)透鏡和CCD等的感光部件。
電子記事本圖12是表示使用與本發(fā)明有關(guān)的顯示裝置的電子記事本結(jié)構(gòu)的立體圖。在同圖符號(hào)1400表示電子記事本。電子記事本1400具有記事本形的框架1402和位于該框架1402的能開(kāi)關(guān)的蓋1403。在框架1402，以在其表面使顯示面露出的狀態(tài)設(shè)置有顯示裝置，以及設(shè)置有操作部1405。在框架1402的內(nèi)部?jī)?nèi)裝有控制器，計(jì)算器，存儲(chǔ)器等。
再有，作為電子機(jī)器和信息處理裝置，除所述個(gè)人電子計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話(huà)機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電子記事本以外，還能舉出電子書(shū)寫(xiě)屏、液晶電視、取景器型、監(jiān)視器直視型錄像機(jī)、汽車(chē)駕駛導(dǎo)行裝置、尋呼機(jī)、電子記事簿、電子計(jì)算器、文字處理機(jī)、工作站、可視電話(huà)、POS終端機(jī)、觸摸屏等機(jī)器。而且，在這些示例等的各種電子機(jī)器的顯示部，都能應(yīng)用所述的顯示裝置。
還有，在所述說(shuō)明中雖然對(duì)形成應(yīng)用于顯示裝置的薄膜電路的情況作了詳細(xì)地說(shuō)明，但本發(fā)明的應(yīng)用不僅只是這些，對(duì)由多個(gè)單位記憶電路排列而成的記憶裝置(ROM、RAM等)和由多個(gè)單位邏輯電路排列而成的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列裝置等，各種半導(dǎo)體裝置都有可能應(yīng)用本發(fā)明。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因此能以相對(duì)于1個(gè)結(jié)晶晶粒，至少整體裝進(jìn)1個(gè)單元電路的方式形成薄膜電路，所以就能在各個(gè)的單元電路形成不含結(jié)晶晶界狀態(tài)。再有，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，因?yàn)槟芤韵鄬?duì)于1個(gè)結(jié)晶晶粒，至少整體裝進(jìn)1個(gè)薄膜元件的方式形成薄膜電路，所以就能在各個(gè)的薄膜元件形成不含結(jié)晶晶界。因此，能使構(gòu)成各單元電路的薄膜元件(例如半導(dǎo)體元件)的特性提高。還有，因能避免由結(jié)晶晶界的有無(wú)而引起的各薄膜元件之間的特性差異，所以能抑制構(gòu)成各單元電路的各薄膜元件特性的不一致性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，是一種制造具有通過(guò)在絕緣基板上排列配置多個(gè)包含薄膜元件的多個(gè)的單元電路而成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括，在所述絕緣基板上形成應(yīng)成為半導(dǎo)體膜在結(jié)晶化時(shí)的起點(diǎn)的多個(gè)的起點(diǎn)部的起點(diǎn)部形成工序，在形成了所述起點(diǎn)部的所述絕緣基板上形成半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜形成工序，利用熱處理使所述半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的熱處理工序，在完成所述熱處理后的所述半導(dǎo)體膜上形成所述薄膜電路的電路形成工序，以所述多個(gè)單元電路的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成所述多個(gè)起點(diǎn)部。
2.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，是一種制造具有通過(guò)在絕緣基板上排列配置多個(gè)包含薄膜元件的多個(gè)的單元電路而成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括，在所述絕緣基板上形成應(yīng)成為半導(dǎo)體膜在結(jié)晶化時(shí)的起點(diǎn)的多個(gè)的起點(diǎn)部的起點(diǎn)部形成工序，在形成了所述起點(diǎn)部的所述絕緣基板上形成半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體膜形成工序，利用熱處理使所述半導(dǎo)體膜結(jié)晶化的熱處理工序，在完成所述熱處理后的所述半導(dǎo)體膜上形成所述薄膜電路的電路形成工序，以在各個(gè)所述單元電路所包含的各個(gè)薄膜元件的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔形成所述多個(gè)起點(diǎn)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述起點(diǎn)部是在所述絕緣基板上形成的凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體的制造方法，其特征是所述熱處理是在所述凹部?jī)?nèi)的所述半導(dǎo)體膜成為非熔化狀態(tài)，其它部分成為熔化條件下進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)裝置的制造方法，其特征是利用激光照射進(jìn)行所述熱處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在所述半導(dǎo)體膜形成工序中所形成的所述半導(dǎo)體膜是非晶質(zhì)或多晶質(zhì)硅膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述薄膜元件包括薄膜晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述單元電路是電光學(xué)裝置的像素電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述單元電路是記憶裝置的單位記憶電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是所述單元電路是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列裝置的單元邏輯電路。
11.一種半導(dǎo)體裝置，是一種具有通過(guò)在絕緣基板上排列設(shè)置多個(gè)包含薄膜元件的單元電路而構(gòu)成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述絕緣基板具有以成為所述多個(gè)的單元電路的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔而形成的段差部，通過(guò)對(duì)形成在所述絕緣基板上的半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，使其以所述段差部為起點(diǎn)形成結(jié)晶化，使用該結(jié)晶化的基本為單結(jié)晶的半導(dǎo)體膜形成所述各個(gè)單元電路。
12.一種半導(dǎo)體裝置，是一種具有通過(guò)在絕緣基板上排列設(shè)置多個(gè)包含薄膜元件的單元電路而構(gòu)成的薄膜電路的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述絕緣基板具有以成為所述多個(gè)的單元電路的排列間隔的自然數(shù)倍的間隔而形成的段差部，通過(guò)對(duì)形成在所述絕緣基板上的半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，使其以所述段差部為起點(diǎn)形成結(jié)晶化，使用該結(jié)晶化的基本為單結(jié)晶的半導(dǎo)體膜形成所述薄膜元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述半導(dǎo)體裝置，其特征是所述段差部是形成在所述絕緣基板上疊層的絕緣膜上的凹部。
14.根據(jù)權(quán)利要求11～13中的任意項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是形成在所述絕緣基板上的所述半導(dǎo)體膜是非晶質(zhì)或多晶質(zhì)的硅膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求11～14中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述薄膜元件包括薄膜晶體管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述單元電路是電光學(xué)裝置的像素電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述單元電路是記憶裝置的單位記憶電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述單元電路是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列裝置的單位邏輯電路。
19.一種具有權(quán)利要求16所述的像素電路而構(gòu)成的電光學(xué)裝置。
20.一種具有權(quán)利要求19所述的電光學(xué)裝置的電子機(jī)器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。該方法是在玻璃基板(10)上形成由多個(gè)的像素電路排列而成的薄膜電路的情況下，首先，在玻璃基板(10)上，以成為多個(gè)像素電路的排列間隔(P1)的自然數(shù)倍(在本圖為1倍)的間隔，形成應(yīng)成為半導(dǎo)體膜結(jié)晶化時(shí)的起點(diǎn)的多個(gè)的凹部(112)。然后，在形成了凹部(112)的基板(10)上形成非結(jié)晶的硅膜，通過(guò)對(duì)該硅膜進(jìn)行熱處理，使其結(jié)晶化，在以凹部(112)大致作為中心的范圍內(nèi)形成基本單結(jié)晶的硅膜。利用以各個(gè)的凹部(112)為大致中心而形成的各個(gè)基本單結(jié)晶的硅膜形成像素電路。從而，能夠提高構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體元件的特性，并抑制其特性的不一致性。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1447421SQ03107529
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
發(fā)明者原弘幸, 井上聰 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社