CN1925109B - 半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于以低成本且高生产率地制造具有优良的电气特性的半导体器件。本发明的半导体器件的制造方法包括：通过将从单个的光纤激光器发射的激光束照射到半导体膜，使该半导体膜晶化或激活；此外，通过使用耦合器将从多个光纤激光器分别发射的激光束结合为单个的激光束，并且将该被结合了的激光束照射到半导体膜，使该半导体膜晶化或激活。

Description

半导体器件的制造方法
技术领域
本说明书公开的发明涉及半导体器件的制造方法。特别涉及由激光束的照射而加热半导体膜的半导体器件的制造方法。
背景技术
近年来，使用在具有绝缘表面的衬底上形成了的半导体薄膜(其厚度为几nm至几百nm左右)制造薄膜晶体管(TFT)的技术引人注目。薄膜晶体管广泛地应用于电子器件如IC和电气光学器件，特别是，加紧对作为图像显示器件的开关元件的薄膜晶体管的开发。
此外，随着图像显示器件和图像传感器的大型化、像素的高密度化(高精细化)的发展，有必要开发能够追随进一步高速驱动的使用半导体薄膜的元件。此外，为了实现轻量化和低成本化，不仅将薄膜晶体管适用于图像显示器件的开关元件而且还将其适用于配置在显示区域周边的驱动元件。
针对上述需求，正在研究通过形成具有晶态结构的半导体膜，以提高电场效果迁移度(也称为“迁移率”)等的电气特性的方法，例如，固相成长法和使用激光束进行加热处理的方法(后面，称为“激光退火法”)。特别是激光退火法具有如下的优点：与固相成长法相比，可以大幅度地缩短处理时间；选择性地加热半导体衬底或衬底上的半导体膜以不容易对衬底造成热性损伤(例如，参照专利文献1)。
[专利文献1]日本专利申请公开2003-297751号公报
当根据介质来对激光分类时，用于激光退火法的激光分为气体激光，液体激光，以及固体激光。此外，激光的振荡方式包括连续振荡型和脉冲振荡型的两种方式。
近年来，作为替代使用一种气体激光的受激准分子激光来加热半导体膜的方法(在本说明书中有可能称为“受激准分子激光退火(ELA)法”)，使用固体激光(例如，Nd:YVO4)来加热半导体膜的方法引人注目。固体激光与受激准分子激光退火法相比，可以形成巨大的晶粒或单晶，然而却有以下的缺点。
在将在大型衬底上形成了的半导体膜晶化的情况下，当考虑到生产量时需要长的线状光束，然而当使用固体激光时难以成形为长的线状光束，所以批量生产性低。这是在将固体激光用于加热半导体膜的步骤的情况下产出的问题。
为了成形为长的线状光束，一方面需要提高激光束的输出，另一方面还需要高效率地加热半导体膜，也就是说需要使半导体膜高效率地吸收激光束。虽然对于典型的半导体膜的硅膜吸收效率高的激光束的波长是可见或紫外区域，但是用于固体激光的基波的激光束的波长区域主要是红外或近红外。因此，必须使用具有将基波的激光束改变成高次谐波(第二高次谐波和第三高次谐波等)的功能的非线性光学元件，以便使用固体激光高效率地加热半导体膜。因为该非线性光学元件具有损伤基波的输入功率的阈值，所以提高高次谐波的输出是有限度的。
此外，固体激光的振荡器复杂并不耐振动。此外，还有如下诸多问题：花费的电力高；需要将光束成形的光学系统；需要维护；以及需要冷却水等。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是以低成本并高生产量地制造具有优良的电气特性的半导体器件。
本发明的要点是使用光纤激光加热半导体膜。典型的是，在制造半导体器件的步骤中，当进行使薄膜晶体管晶化的步骤时和当使被添加杂质的半导体膜激活时使用光纤激光。
本发明的半导体器件的制造方法之一包括如下步骤：通过将从单个的光纤激光器发射的激光束照射到半导体膜，以使该半导体膜晶化或激活。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一包括如下步骤：通过使用耦合器将从多个光纤激光器分别发射的激光束结合为单个的激光束，并且将该被结合了的激光束照射到半导体膜，以使该半导体膜晶化或激活。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一包括如下步骤：通过使用耦合器将从单个的光纤激光器发射的激光束分为多个激光束，并且将该被分开了的激光束照射到半导体膜，以使该半导体膜晶化或激活。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一包括如下步骤：通过以固定的间隔配置多个光纤激光器的发射口，并且将从该被配置了的多个发射口发射的多个激光束照射到半导体膜，以使该半导体膜晶化或激活。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一包括如下步骤：通过将从单个的或多个光纤激光器发射的激光束穿过光学系统以成形为单个的线状光束，并且将该线状光束照射到半导体膜，以使该半导体膜晶化或激活。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一包括如下步骤：通过将从单个的或多个光纤激光器发射的激光束穿过光学系统以成形为多个线状光束，并且将该线状光束照射到半导体膜，以使该半导体膜晶化或激活。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一为在上述结构中，所述半导体膜是非晶半导体膜。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一包括如下步骤：在玻璃衬底上形成基底膜；在所述基底膜上形成非晶硅膜；通过将从单个的光纤激光器发射的激光束照射到所述非晶硅膜，使该非晶硅膜晶化；在所述被晶化了的硅膜上形成栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成栅极；以所述栅极为掩膜，将杂质添加到所述被晶化了的硅膜以形成杂质区域；然后，将从单个的光纤激光器发射的激光束照射到所述杂质区域。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一为在上述结构中，所述光纤激光是连续振荡方式的激光。
此外，本发明的半导体器件的制造方法之一为在上述结构中，所述光纤激光器具有将基波的激光束改变成为第二高次谐波的非线性光学元件。
注意，本说明书中，“半导体器件”指的是能够利用半导体特性而发挥作用的所有器件。此外，还包括使用半导体膜的所有器件。
本发明使用光纤激光加热半导体膜。与受激准分子激光和现有的杆式(rod type)固体激光相比，光纤激光的振荡器的结构简单，并且耐振动。此外，其花费的电力低，并且不需要为了将激光束(也可以称为“激光”)成形的光学系统或使用简单的光学系统即可。此外，不需要维护，也不需要冷却水。
此外，通过将光纤激光合并而使用，可以将光束成形为任意的形状。制造包括被具有这样的特征的光纤激光束照射而被加热了(被晶化了)的半导体膜的半导体器件的本发明与受激准分子激光或现有的杆式固体激光相比，可以提高生产率并实现低成本化。
附图说明
图1为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)。
图2为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)。
图3为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)。
图4为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式2)。
图5为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式4)。
图6A至6C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式5)。
图7A至7C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式6)。
图8A至8C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式7)。
图9A至9C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例1)。
图10A至10D为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例2)。
图11A至11C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例2)。
图12为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例2)。
图13A和13B为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例3)。
图14A至14D为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例4)。
图15A至15C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例4)。
图16A至16C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例5)。
图17A至17D为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例5)。
图18A和18B为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施例5)。
图19为表示本发明的半导体器件的附图(实施例6)。
图20A至20E为表示使用由本发明制造的半导体器件的电子器具的附图(实施例7)。
图21为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式3)。
本发明的选择图为图3。
具体实施方式
下面，对于本发明的实施方式将参照附图说明。注意，本发明不局限于以下说明的结构，而可以通过多种不同的方式来实施，所属领域的普通人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被转换为各种各样的形式，而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下将说明的实施方式中所记载的内容中。此外，在以下说明的本发明的内容中，表示相同对象的附图标记在不同的附图中共同使用。
此外，在本说明书中，尽管公开有各种材料或各种数值条件，然而这些仅仅是想要形成的理想材料或理想数值条件。因此，所属领域的普通人员可以很容易地理解如下情况：实际形成后的元素组成或物性值与上述理想之间多少产生差别；通过各种分析方法测定出来的结果本身一般具有与理想之间的差别。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下将说明的实施方式中所记载的内容，也就是说，本发明的范围包括与本说明书中记载的内容多少具有差别的材料的组成或数值等。
实施方式1
在本实施方式中，对于半导体膜的制造方法的一个结构将参照附图说明。尤其将对在本发明中使用的光纤激光进行详细说明。
光纤激光使用光波导(光纤)作为振荡器。对于光纤激光的振荡器的一个结构将参照图1说明。光纤激光器包括：用于激发的激光二极管(LD)101；激发光合并器102；光纤布喇格光栅(Fiber BraggGrating)103、105；将激光介质掺杂到其核心的光纤104(后面，称为有源增益光纤(active gain fiber))；以及输出端口106。此外，这些设备通过光缆107分别连接。注意，光纤激光既可以连续振荡的方式又可以脉冲振荡的方式振荡。
激发光合并器102将从多个激光二极管101输出的激发光结合并将该结合光输入到光纤布喇格光栅103。注意，图1中所示的振荡器的结构为包括激发光合并器102的结构，然而也可以为不包括激发光合并器102的结构。也就是说，可以为通过光缆107将单个的激光二极管101和光纤布喇格光栅103直接连接的结构，以将从单个的激光二极管101输出的激发光直接输入到光纤布喇格光栅103。
光纤布喇格光栅103起到激光振荡器的全反射镜的作用，而光纤布喇格光栅105起到输出镜的作用。光纤布喇格光栅103、105不需要定期清洁处理和校准，这一点不同于如YAG激光的固体激光的共振器镜。因此，与使用固体激光的情况相比，其耐热变化和机械冲击，并且维护性和可动性高。从光纤布喇格光栅105输出的激光束通过输出端口106输出(发射)到光纤的外面。在本实施方式中，从光纤布喇格光栅105输出的激光束的射束点是圆形，其口径为几十μm(典型地为10至30μm)。注意，激光束的射束点可以为椭圆和方形，而不局限于圆形。
有源增益光纤(active gain fiber)104由掺杂有诸如铒(Er)、镱(Yb)等稀土元素的圆筒形的核心201和管形的包覆层202而构成(图2)。核心201的口径为几十μm(典型地为10至30μm)。当从光纤布喇格光栅103输入激发光时，在有源增益光纤104内发生激光振荡。在此，有源增益光纤104起到如光转换器那样的作用，以将从激光二极管101输入的光的波长、光束品质等转换。包覆层202可以为单层结构，也可以为两层结构。在为两层结构的情况下，为例如由硅石构成的内侧的包覆层和由聚合物构成的外侧的包覆层的两层结构，即可。此外，包覆层202的截面形状可以为圆形、长方形以及多角形中的任何一种。
光缆107为由折射率高的圆筒形的核心和折射率低并覆盖核心的外周的管形的包覆层而构成的两层结构。包覆层具有将入射到光纤的光关在里面的作用。包覆层的外径是100至150μm。因为核心的折射率高于覆盖核心的包覆层的折射率，所以入射到光纤的光传送到核心而传送到外部。
光信号在光纤内传送的式样(模式)根据用途而不同，大致分为多模阶跃型、多模分级型、单模型的三种。本发明可以使用上述任何一种模式，然而优选使用单模型。
此外，优选为在光纤布喇格光栅105和输出端口106之间设置非线性光学元件的构成。通过设置非线性光学元件，可以将从激光二极管101输出的基波的激光束转换为高次谐波(第二高次谐波和第三高次谐波等)。
接下来，对于使用光纤激光将半导体膜加热并晶化的例子将参照图3予以说明。首先，在由X轴载物台305、Y轴载物台306以及吸附载物台307而构成的载物台上设置形成有半导体膜的衬底304。接下来，从设置在载物台上的衬底上面照射激光束308。激光束308从光纤激光的振荡器301通过用于传送的光缆302从输出端口303被发射出，并照射到半导体膜。对于衬底上的半导体膜相对地照射激光束308，即可。因此，当然可以使用除了如图3中所示的双轴载物台(X轴载物台和Y轴载物台)以外的载物台。例如，可以使用单轴载物台，在这种情况下只要输出端口303(发射口)能够向与单轴载物台移动的方向直角交叉的方向移动，即可。
作为衬底，可以使用玻璃衬底、石英衬底、硅衬底(硅片)、金属衬底(例如不锈钢衬底)、陶瓷衬底、塑料衬底(例如丙烯衬底)等。此外，也可以使用具有承受得住在半导体器件的制造步骤中的加热处理温度的耐热性的塑料衬底。在这些衬底之中，优选使用具有耐热性的塑料衬底或玻璃衬底。玻璃衬底对于其面积和形状没有特别的限制。因此，在使用玻璃衬底作为衬底304的情况下，可以容易使用例如边长1m或更长并具有矩形状的玻璃衬底，从而可以大幅度地提高生产率。这与使用圆形的硅衬底的情况相比，是个很大的优势。此外，考虑到衬底本身的成本，也优选使用玻璃衬底而不使用石英衬底、硅衬底、金属衬底(例如不锈钢衬底)、陶瓷衬底等。特别在需要实现衬底的大型化的情况下，玻璃衬底的低成本的优势就更加明显，此外即使从大量生产的角度考虑，也优选使用玻璃衬底。在本实施方式中，使用玻璃衬底作为衬底。
作为半导体膜，既可以使用非晶(非晶态)的物质，又可以使用具有结晶性的物质。此外，作为半导体膜的材料，可以使用硅、锗、硅锗以及透明氧化物的氧化锌。在本实施方式中使用非晶硅膜。
通过将从光纤激光器发射出的激光束照射到半导体膜，使半导体膜晶化的本发明，与使用固体激光进行晶化的情况相比，可以提高半导体器件的生产率并实现低成本化。
实施方式2
在本实施方式中，对于半导体膜的制造方法的一个结构将参照附图予以说明。
在本实施方式中，将从多个光纤激光器的振荡器输出的各个激光束使用耦合器406而结合，并且该激光束适用于半导体器件的制造步骤(图4)。例如，将激光束的照射使用于半导体膜的晶化和激活的步骤。
在图4中，激光振荡器A采用包括光纤布喇格光栅401、放大光的光纤402、波分复用器(WDM)403、非线性光学元件404以及激光二极管405的结构。在本实施方式中，激光振荡器B、激光振荡器C、激光振荡器D的每个为与激光振荡器A相同的结构，然而也可以为与激光振荡器A不同的结构。
从激光振荡器A和激光振荡器B通过光缆分别输出了的激光束由耦合器406而结合(耦合)。同样，从激光振荡器C和激光振荡器D通过光纤维电缆分别输出了的激光束由耦合器407而结合。再者，由耦合器406结合了的激光束和由耦合器407结合了的激光束由耦合器408而结合。注意，本实施方式中，参照图4说明了使用四台激光振荡器的例子，然而在本发明中只要使用两台以上(包括两台)的激光振荡器即可。例如，将具有转换为第二高次谐波的非线性光学元件404的激光振荡器A和没有非线性光学元件404的激光振荡器B由耦合器结合，以可以结合第二高次谐波的激光束和基波的激光束。
激光振荡器的内部包括的非线性光学元件404起到将基波的激光束转换为高次谐波(第二高次谐波和第三高次谐波等)的作用。例如，通过使用非线性光学元件404将近红外的基波转换为第二高次谐波，可以得到可见光。对于硅膜的吸收效率高的激光束的波长是可见或紫外区域。也就是说，通过使用非线性光学元件404将近红外的基波转换为第二高次谐波的可见光，硅膜可以高效率地吸收激光束。
在本实施方式中，采用使用多个光纤激光器而将从该多个光纤激光器输出的激光束由耦合器406结合的结构，而不是增大单个的光纤激光的振荡器内包括的激光二极管405本身的输出功率。通过采用这样的结构，可以增大激光束的输出功率，而不损伤非线性光学元件404。
如本实施方式那样，通过使用耦合器将从多个振荡器输出的激光束结合，与使用衍射光学元件或分束器的方法相比，可以抑制当结合激光束时的插入损失(光能量的损失)。因此，可以实现制造半导体器件的低成本化。此外，也可以使用多个耦合器进行多阶段的连接。
实施方式3
在本实施方式中，对于与在实施方式2中说明了的结构不同的结构将予以说明。
在本实施方式中，将从一台光纤激光器发射的激光束由耦合器分割，并且将该被分割了的激光束照射到半导体膜(被照射面)。
例如，如图21中所示，将从激光振荡器A发射的激光束由耦合器411分割，将该被分割了的多个激光束由耦合器412、413进一步分割。通过将像这样分割为四个的激光束照射到半导体膜，可以实现半导体膜的晶化和激活。
实施方式4
在本实施方式中，对于半导体膜的制造方法的一个结构将参照附图予以说明。
在本实施方式中，将从多个光纤激光器通过用于传送的光缆502分别发射激光束的多个发射口503排列地配置以将激光束照射到半导体膜(图5)。在图5中的箭头507示出激光束前进的方向。
从激光束的发射口503发射的激光束的射束点是圆形，并且可以重叠这些多个射束点，也可以不重叠。当采用重叠该多个射束点时，重叠率例如可以被设定为10至50％。
在本实施方式中，可以适当地组合上述实施方式1至3而使用。例如，可以采用如下的结构：准备将从多个光纤激光器输出的激光束由耦合器而结合的多个激光束，并且将其发射口多个排列地配置而照射到半导体膜。
实施方式5
在本实施方式中，对于半导体膜的制造方法的一个结构将参照附图予以说明。
在本实施方式中，在将从四台光纤激光器通过用于传送的光缆502分别发射激光束的发射口503排列后，将从这些四个发射口503输出了的激光束穿过光学系统以成形为线状光束，而将该线状光束照射到半导体膜。
注意，在本说明书中，“线状”意味着纵横比大的形状(例如，长方形、长椭圆形等)，而不严密地意味着“线”。例如，当该形状的纵横比是2或更多(优选是10至10000)时，称为线状。
在图6A、6B中示出用于将线状光束成形的光学系统的一个例子。图6A是平面图，其图中包括光学系统所形成的线状射束点的长边方向。此外，图6B是侧面图，其图中包括光学系统所形成的线状射束点的短边方向。注意，长边方向表示在照射面上形成的线状射束点的宽度长的方向，而短边方向表示在照射面上形成的线状射束点的宽度短的方向。在图6A、6B中的箭头示出从光纤激光器发射的激光束的前进方向。
如在图6A和6B中所示，通过使用柱面透镜阵列601、柱面透镜602以及603将从光纤激光器发射的激光束成形，可以容易得到短边的长度为1mm或更短，长边的长度为1mm至几m的线状光束。例如，当使用一台的输出为8W的光纤激光的振荡器时，像本实施方式那样通过将从四台光纤激光的振荡器输出的激光束604成形，可以得到长边的长度为大约1mm的线状光束。
此外，使用该光学系统得到了的线状光束，如在图6C中所示，因为在长边方向中的能量分布均匀，所以可以进一步均匀地加热半导体膜。注意，作为在本实施方式中使用的透镜，可以使用例如合成石英。
注意，在本实施方式中，使用四台光纤激光器形成单个的线状光束，然而本发明不局限于该结构。也就是说，可以采用使用单个的或多个光纤激光器形成单个的线状光束的结构。此外，从四台光纤激光的振荡器输出的激光束604可以适当地分别使用在实施方式2至3中说明了的结构。也就是说，使用由耦合器结合了或分割了的激光束作为穿过柱面透镜阵列601之前的激光束604。
通过使用本方法，可以形成线状光束。此外，通过增加光纤激光的振荡器的数量，在原理上可以将线状光束无限地延长。因此，通过使用本方法，在形成有半导体膜的衬底为大型化的情况下也可以制造半导体器件，而不降低生产率。
此外，当使用通过上述步骤得到的强度均匀的线状光束加热并晶化半导体膜，并且使用该得到的半导体膜制造半导体器件时，半导体器件的特性可以为优良并均匀。
本实施方式可以适当地组合实施方式1至4而使用。
实施方式6
在本实施方式中，对于与在实施方式5中说明了的光学系统不同的结构将予以说明。
在本实施方式中，将从三台光纤激光的振荡器通过用于传送的光缆502分别发射激光束的三个发射口503(输出端口)排列之后，使从该三个发射口503输出的激光束穿过光学系统以将线状光束成形，并且将该线状光束照射到半导体膜。
在图7A和7B中示出将线状光束成形的光学系统的一个例子。图7A是平面图，并且其图中包括光学系统所形成的线状的射束点的长边方向。此外，图7B是侧面图，并且其图中包括光学系统所形成的线状的射束点的短边方向。在图7A和7B中的箭头的方向示出从光纤激光器发射的激光束的前进方向。
从三个发射口503输出的激光束704，穿过三个柱面透镜701、柱面透镜702形成线状光束。如图7C中所示，该线状光束在该线状光束长边方向的两端部分中能量分布平缓地减少。当将这样的线状光束的长边方向的两端部分照射到半导体膜时，半导体膜不熔融，而且其对半导体膜所进行的加热也不均匀。因此，在本实施方式中，通过在柱面透镜702的后面设置槽缝703，来将线状光束的长边方向的双端部分遮光(切断)。通过这样的处理，而可以进一步均匀地加热半导体膜。
注意，在本实施方式中，使用三台光纤激光器形成单个的线状光束，然而本发明不局限于该结构。也就是说，可以采用使用单个的或多个光纤激光器形成单个的线状光束的结构。此外，从三台光纤激光的振荡器输出的激光束704可以适当地分别使用在实施方式2至3说明了的结构。也就是说，可以使用由耦合器而结合或分割的激光束作为穿过柱面透镜阵列701之前的激光束704。
通过使用本方法，可以形成单个的线状光束。此外，通过增加光纤激光的振荡器的数量，在原理上可以将线状光束无限地延长。因此，通过使用本方法，在形成有半导体膜的衬底为大型化的情况下，也可以制造半导体器件，而不降低生产率。
本实施方式可以适当地组合上述实施方式1至4而使用。
实施方式7
在本实施方式中，对于与在实施方式5和6中说明了的光学系统不同的结构将予以说明。
在本实施方式中，将从三台光纤激光的振荡器通过用于传送的光缆502分别发射激光束的三个发射口503排列之后，使从该三个发射口503输出的激光束穿过光学系统以将三个线状光束成形，并且将该三个线状光束照射到半导体膜。此外，在本实施方式中使用连续振荡方式的光纤激光器。
在图8A和8B中示出将线状光束成形的光学系统的一个例子。图8A是平面图，并且其图中包括光学系统所形成的线状的射束点的长边方向。此外，图8B是侧面图，并且其图中包括光学系统所形成的线状的射束点的短边方向。在图8A和8B中的箭头的方向示出从光纤激光器发射的激光束的前进方向。
从三个发射口503输出了的激光束804，通过在三个柱面透镜801和柱面透镜802之间配置四个槽缝803，形成具有如图8C中所示的能量分布的三个线状光束。如图8C所示，因为三个线状光束在各自的长边方向的能量分布均匀，所以在被照射三个线状光束的每个区域中可以均匀地加热半导体膜。
注意，当假设每个线状光束的长边方向的长度为a，线状光束之间的间隔为b，线状光束的条数为m时，优选使b＝na(n：正的整数)的关系成立。在这样的情况下，作为照射方法，(1)在以送料节距(feeding pitch)为a并将向与线状光束的短边方向平行的方向扫描线状光束的操纵反复(n+1)次之后，(2)将衬底或线状光束向长边方向滑动(m-1)(n+1)a。通过反复上述(1)和(2)的步骤而进行照射，可以对在衬底上形成了的半导体膜的整体进行晶化。此外，在(1)的步骤中的线状光束的扫描速度，当考虑半导体膜(例如硅)的结晶成长速度时，优选为20至30m/s。通过以线状光束的走查速度为20至30m/s，可以使半导体膜的结晶向与线状光束的长边方向平行的方向成长。在这种情况下，晶界在与线状光束的短边方向平行的方向形成。因此，在例如使用由该线状光束而被晶化了的半导体膜作为激活层而形成薄膜晶体管的情况下，优选以以下方式配置激活层，即，使薄膜晶体管的载流子的移动方向为与线状光束的短边方向平行的方向。
注意，在本实施方式中，使用三台光纤激光器形成三个线状光束，然而本发明不局限于这个结构。也就是说，可以采用使用单个或多个光纤激光器形成多个线状光束的结构。此外，从三台光纤激光的振荡器输出的激光束804可以适当地分别使用在实施方式2至3中说明了的结构。也就是说，可以使用由耦合器结合或分割的激光束作为穿过柱面透镜阵列801之前的激光束804。
通过使用本方法，可以形成多个线状光束。此外，通过增加光纤激光的振荡器的数量，在原理上可以将具有固定的长边方向的长度的线状光束无限地成形。因此，通过使用本方法，即使在形成有半导体膜的衬底为大型化的情况下，也可以制造半导体器件，而不降低生产率。
本实施方式可以适当地组合上述实施方式1至4而使用。
实施例1
在本实施例中，对于具有使用在实施方式1至7中说明了的方法而形成的半导体膜的半导体器件的制造方法将参照附图予以说明。
首先，在衬底11上形成基底膜12(图9A)。通过在衬底11上形成基底膜12，可以防止衬底11所包括的碱金属或碱土金属等给半导体膜的特性带来不良影响的可动离子在半导体膜中扩散。
作为衬底11，可以使用玻璃衬底、石英衬底、硅衬底(硅片)、金属衬底、陶瓷衬底、不锈钢衬底、塑料衬底、丙烯衬底等。此外，也可以使用具有承受得住在半导体器件的制造步骤中的加热处理温度的耐热性的塑料衬底。在这些衬底之中，优选使用具有耐热性的塑料衬底或玻璃衬底。玻璃衬底对于其面积和形状没有特别的限制。因此，在使用玻璃衬底作为衬底11的情况下，可以容易使用例如边长1m或更长、具有矩形状的玻璃衬底，从而可以大幅度地提高生产率。这与使用圆形的硅衬底的情况相比，是个很大的优势。此外，考虑到衬底本身的成本，也优选使用玻璃衬底而不使用石英衬底、硅衬底、金属衬底、陶瓷衬底、不锈钢衬底等。特别在需要实现衬底的大型化的情况下，玻璃衬底的低成本的优势就更加明显，此外即使从大量生产的角度考虑，也优选使用玻璃衬底。在本实施例中，使用玻璃衬底作为衬底11。
基底膜12可以为单层结构或叠层结构。此外，作为基底膜的材料，可以使用通过溅射法或等离子体CVD法等而形成的氧化硅膜、氮化硅膜、含有氮的氧化硅膜(SiOxNy膜)(x＞y)、含有氧的氮化硅(SiNxOy膜)(x＞y)等。例如，在基底膜为两层结构的情况下，优选使用含有氧的氮化硅膜作为第一层绝缘膜，使用含有氮的氧化硅膜作为第二层绝缘膜。
接下来，在基底膜12上形成非晶半导体膜13(例如，以非晶硅为主要成分的膜。非晶半导体膜13通过使用溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法被形成为25至200nm(优选为30至150nm)的厚度。注意，也可以不暴露于大气而连续形成基底膜703和非晶半导体膜704。
接下来，使非晶半导体膜13晶化，以形成结晶半导体膜。在本实施例中，通过将光纤激光束照射到非晶半导体膜13并加热以使非晶半导体膜13晶化。然后，将得到了的结晶半导体膜加工为预定的形状，以形成结晶半导体膜14(图9B)。
光纤激光的照射条件由于半导体膜的膜厚度、激光波长、以及振荡方式(连续振荡或脉冲振荡)而不同。例如作为半导体膜使用膜厚度为30至150nm的非晶硅膜，并且在连续振荡并以激光波长为532nm的情况下，功率密度约为0.01至100MV/cm2地将光束轮廓成形，并且以10至2000cm/sec.左右的扫描速度扫描的同时，对于半导体膜照射激光束，即可。
注意，照射到非晶半导体膜13的光纤激光束可以适当地使用在上述实施方式1至7中说明了的方法。
覆盖结晶半导体膜14地形成栅极绝缘膜15。通过溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法形成栅极绝缘膜15，即可。具体而言，使用氧化硅膜、氮化硅膜、含有氮的氧化硅膜(SiOxNy膜)(x＞y)、含有氧的氮化硅膜(SiNxOy膜)(x＞y)以单层结构或这些膜的叠层结构形成栅极绝缘膜15。此外，也可以通过在氧、氮、或含有氧和氮的气氛中对于结晶半导体膜14进行高密度等离子体处理，使结晶半导体膜14的表面氧化或氮化，而形成栅极绝缘膜。与由CVD法或溅射法等而形成的膜相比，由高密度等离子体处理而形成的栅极绝缘膜具有更加均匀的膜厚度和膜质量，并且通过高密度等离子体处理可以形成更加细致的膜。
在本说明书中的高密度等离子体处理的特征在于等离子体的电子密度为1×1011cm-3至1×1013cm-3(包括1×1011cm-3和1×1013cm-3)，并且等离子体的电子温度为0.5eV至1.5eV(包括0.5eV和1.5eV)。下面，在本说明书中只记为高密度等离子体处理的情况下，该高密度等离子体处理意味着以上述条件来进行等离子体处理。由于等离子体的电子密度虽然高，但在形成在衬底上的被处理物(金属膜)附近的电子温度低，所以可以防止产生对衬底的等离子体损伤。此外，等离子体的电子密度为高密度的1×1011cm-3或更大，因此，使用通过利用了上述高密度等离子体处理的氧化处理而形成的氧化物，可以形成膜厚均匀性高，并且细致的膜。此外，等离子体的电子温度为低温度的1.5eV或更小，因此，比起等离子体处理或热氧化法来，可以在更低温度下进行氧化处理。例如，即使以比玻璃衬底的应变点温度低到100℃或更大的温度(典型地为250至550℃)进行等离子体处理，也可以充分地进行等离子体氧化处理。注意，使用微波(2.45GHz)作为用于形成等离子体的电源频率。此外，等离子体的电位为5V或更小，即，低电位，所以可以抑制原料分子的过量分解。
作为包含氧的气氛，可以使用混合有氧(O2)、二氧化氮(NO2)、或一氧化二氮(N2O)和稀有气体的混合气体、或混合有氧(O2)、二氧化氮(NO2)、或一氧化二氮(N2O)和稀有气体和氢(H2)的混合气体。此外，作为包含氮的气氛，可以使用混合有氮(N2)或氨(NH3)和稀有气体的混合气体、或混合有氮(N2)或氨(NH3)和稀有气体和氢(H2)的混合气体。通过使用由高等离子体而产出的氧基(有可能含有OH基)和氮基(有可能含有NH基)，可以使结晶半导体膜层14的表面氧化或氮化。
在通过进行高密度等离子体处理而形成栅极绝缘膜15的情况下，1至20nm，典型地为5至10nm的绝缘膜形成在结晶半导体膜14上。由于在这种情况下的反应是固相反应，所以可以使所述绝缘膜和结晶半导体膜14之间的界面态密度极为低。此外，由于将结晶半导体膜14直接氧化或氮化，所以可以使被形成的栅极绝缘膜15的厚度的不均匀性为极低的理想状态。再者，由于在结晶硅的晶界也不发生较强的氧化，所以可以成为非常理想的状态。也就是说，通过进行在此示出的高密度等离子体处理而将半导体膜的表面固相氧化，可以形成均一性好且界面态密度低的绝缘膜，而不引起在晶界上的异常氧化反应。
注意，可以仅仅使用通过进行高密度等离子体处理而形成的绝缘膜作为栅极绝缘膜15，或者可以不仅使用上述绝缘膜，而且通过利用了等离子体或热反应的CVD法还层叠绝缘膜如氧化硅、包含氧的氮化硅、包含氮的氧化硅等来形成叠层的绝缘膜。在任何情况下，包括通过使用高密度等离子体而形成的绝缘膜作为栅极绝缘膜的一部或全部来形成的晶体管可以使特性不均匀性为低。
此外，对于非晶半导体膜13照射连续振荡的光纤激光束的同时，沿着一个方向扫描而实现晶化的结晶半导体膜14具有结晶沿着其光束的扫描方向成长的特性。因此，按照沟道长度方向(当形成沟道形成区域时载流子流过的方向)设定扫描方向而配置晶体管，并且组合通过进行高密度等离子体处理而形成的栅极绝缘膜15，以获得特性不均匀性更低并且具有高场效应迁移率的晶体管。
接下来，在栅极绝缘膜15上形成导电膜后，通过使用掩膜对该导电膜进行蚀刻，形成栅极16(图9C)。作为形成导电膜的方法，可以使用溅射法和等离子体CVD法等的各种CVD法。此外，作为导电膜的材料，可以使用选自钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等中的元素，或以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料。此外，可以使用掺杂有磷等的杂质元素的以多晶硅为代表的半导体材料。
栅极16既可为由第一导电膜第二导电膜构成的两层结构，又可为三层结构，而不局限于单层结构。在采用两层结构和三层结构的情况下，作为导电膜的材料，可以自由地选择与上述导电膜相同的材料。例如，在栅极16为两层结构的情况下，第一的导电膜的厚度形成为20至100nm，并且第二导电膜的厚度形成为100至400nm。作为第一导电膜和第二导电膜的组合的例子，可以举出氮化钽膜和钨膜、氮化钨和钨膜、氮化钼膜和钼膜等。因为钨和氮化钽耐热性高，在形成第一导电膜和第二导电膜后，可以进行目的在于热激活的加热处理。
接下来，通过以栅极16为掩膜，并将给予N型或P型的杂质元素添加到半导体膜14，来形成源区域和漏区域。像这样，N沟道型或P沟道型的薄膜晶体管完成。作为添加方法，可以使用离子掺杂法或离子注入法。此外，只要使用属于周期表第15族的元素作为给予N型的杂质元素，即可，例如使用磷(P)或砷(As)。此外，只要使用属于周期表第13族的元素作为给予P型的杂质元素，即可，例如使用硼(B)。
在本实施例中，说明了薄膜晶体管为顶栅型的例子，然而当然可以为底栅型的薄膜晶体管。此外，在本实施例中，说明了薄膜晶体管的形成有一个沟道形成区域的单栅极结构，然而可以为形成有两个沟道形成区域的双栅极结构(double gate)或形成有三个沟道形成区域的三栅极结构。此外，也可以为在沟道形成区域的上下配置有两个栅极并其中间夹有栅极绝缘膜的双栅四极型(dual gate)。
此外，形成薄膜晶体管的每个半导体膜的结构不局限于在本实施例中说明了的结构，例如可以为包括LDD(轻掺杂漏极，Lightly DopedDrain)区域的结构，也可以为GOLD(栅-漏交叠的LDD，Gate-drainOverlapped LDD)结构。此外，可以接触于设置在半导体膜的上方或下方的栅极的侧面地形成绝缘膜(侧壁)。此外，在源区域、漏区域上面的一部分或全区域中可以形成硅化物区域。
此外，在经过上述步骤完成薄膜晶体管后，优选进行加热处理，以便恢复半导体膜的晶性和将被添加到半导体膜的杂质激活。例如，优选通过将光纤激光束照射到源区域或漏区域，来实现杂质的激活。通过使用照射光纤激光束的方法，可以以高的生产率且低的成本进行激活。
在本实施例中，使用光纤激光使非晶半导体膜晶化，以制造薄膜晶体管。因此，可以低成本地制造薄膜晶体管。
本实施例可以适当地组合上述实施方式而使用。
实施例2
在实施例中，将参照附图说明具有利用实施方式1至7所示的方法形成的半导体膜的发光器件的制造方法。
首先，根据实施例1形成薄膜晶体管。注意，在本实施例中，使用硅膜作为薄膜晶体管的激活层，该硅膜是通过将从单个的或多个光纤激光器发射的激光束穿过光学系统成形为单个的线性光束，并且将该线性光束照射到非晶硅膜而被晶化了的。因此，与使用固体激光晶化的情况相比，即使衬底很大，也可以以低成本制造发光器件而不降低生产率。
接着，覆盖薄膜晶体管的绝缘膜15及栅极16地形成层间绝缘膜31(图10A)。在形成层间绝缘膜31之后，优选在450至500℃下加热一小时，以进行杂质元素的激活及结晶半导体膜14的氢化。接着，在层间绝缘膜31上形成层间绝缘膜32(图10B)。作为形成层间绝缘膜31、32的材料，可以使用氧化硅膜、氮化硅膜、含有氮的氧化硅膜(SiOxNy)(x＞y)、含有氧的氮化硅膜(SiNxOy)(x＞y)、丙烯、聚酰亚胺、low-k材料等。此外，可以使用所谓的硅氧烷，其骨架结构由硅和氧键构成，并且使用至少包含氢的有机基(例如烷基、芳烃)、氟基、至少包含氢的有机基以及氟基作为取代基。注意，在本实施例中，采用层间绝缘膜31和层间绝缘膜32的两层结构，也可以采用单层结构。
接下来，形成达到包括源极区域17及漏极区域18的结晶半导体膜14的接触孔(图10C)。使用抗蚀剂掩模对于结晶半导体膜14进行蚀刻以形成使结晶半导体膜14露出的该接触孔。蚀刻可以使用湿式蚀刻和干式蚀刻中的任何一种。注意，根据条件，既可仅仅进行一次的蚀刻，又可进行多次的蚀刻。此外，当进行多次的蚀刻时，可以使用湿式蚀刻和干式蚀刻的双方。
接下来，在形成覆盖接触孔及层间绝缘膜32的导电膜之后，将该导电膜加工为所希望的形状，以形成布线33a、33b。作为该布线33a、33b，既可采用铝、铜、铝和碳和镍的合金、铝和碳和钼的合金等的单层结构，又可采用如下叠层结构：从衬底一侧顺次层叠钼、铝、钼的结构；从衬底一侧顺次层叠钛、铝和钛的结构；或从衬底一侧顺次层叠氮化钛、铝和钛的结构。
接下来，覆盖布线33a、33b以及层间绝缘膜32地形成层间绝缘膜34(图10D)。作为层间绝缘膜34的材料，优选使用具有自我平整性的丙烯、聚酰亚胺和硅氧烷等的涂敷膜。在本实施例中，使用硅氧烷作为层间绝缘膜34。
此外，也可以在层间绝缘膜34上形成有氮化硅膜等绝缘膜。通过形成有绝缘膜，可以防止当进行蚀刻以便形成用作后面的像素电极的导电膜时，层间绝缘膜34超过需要的范围地被蚀刻。因此，在用作像素电极的导电膜和层间绝缘膜34之间的蚀刻速率的比率足够高的情况下，并不设置该绝缘膜。
接下来，形成贯穿层间绝缘膜34且达到布线33a的接触孔。接着，覆盖该接触孔及层间绝缘膜34(或绝缘膜)地形成具有透光性的导电膜，之后将该具有透光性的导电膜蚀刻为所希望的形状，以形成发光元件的第一电极35(图11A)。第一电极35与布线33a连接。注意，在本说明书中，连接包括电连接。因此，也可以其间形成有其他布线等。
作为第一电极35的材料，可以使用如下金属：铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、锂(Li)、铯(Cs)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钛(Ti)、等。此外，还可以使用如下合金：由铝和硅构成的合金；由铝和钛构成的合金；或由铝、硅、以及铜构成的合金。又可使用如下材料：含有氮化钛等金属的氮化物；含有铟和锡的氧化物(ITO：氧化铟锡、Indium Tin Oxide)；含有铟、锡和硅的氧化物(ITSO)；将2至20at％的氧化锌混合到氧化铟的氧化物(IZO)等。
注意，取出发光一侧的电极必须要由具有透光性的导电膜形成。在本实施例中，形成具有透光性的导电膜作为第一电极35，以便将光从第一电极35的下面一侧发射出。作为具有透光性的导电膜，除了含有铟和锡的氧化物(ITO：氧化铟锡、Indium Tin Oxide)、含有铟、锡和硅的氧化物(ITSO)、将2至20at％的氧化锌混合到氧化铟的氧化物(IZO)以外，还可以使用由铝或银等金属构成的极薄膜。此外，在从后面要形成的第二电极38的上面一侧能够发射光的情况下，可以使用反射率高的材料(铝或银等)作为第一电极35。在本实施例中，使用ITSO作为第一电极35。ITSO是即使被焙烧也一直处于非晶状态，而不产生如ITO的晶化。因此，通过使用ITSO作为第一电极35，比ITO平整性高，并且即使在后面要形成的电场发光层37的膜厚度薄的情况下也可以抑制第一电极35和后面要形成的第二电极38短路。
接下来，覆盖层间绝缘膜34(或绝缘膜)及第一电极35地形成由有机材料或无机材料构成的绝缘膜。接着，将该绝缘膜加工为使第一电极35的一部分暴露，以形成隔壁36。换句话说，覆盖层间绝缘膜34以及第一电极35的端部地形成隔壁36。作为隔壁36的材料，优选使用具有感光性的有机材料(丙烯、聚酰亚胺等)或硅氧烷。但是，也可以使用没有感光性的有机材料或无机材料。此外，也可以使用分散剂等将钛黑(titanium black)或碳氮(carbon nitride)等黑色颜料或染料分散到隔壁36的材料中，使得隔壁36成为黑色，从而使隔壁36用作黑阵。注意，隔壁36中朝向第一电极35的端面优选具有曲率，并且为该曲率连续变化的锥形形状。(图11B)
接下来，覆盖第一电极35及隔壁36地形成电场发光层37。接着，在电场发光层37上形成第二电极38。由此，可以制造在第一电极35和第二电极38之间夹着电场发光层37的发光元件39(图11C)。作为第二电极38使用与第一电极35相同的材料即可。在本实施例中，使用铝作为第二电极。
通过使用气相淀积法、液滴喷出法(例如，喷墨法)、旋涂法、浸涂法等形成电场发光层37即可。作为用于电场发光层37的材料，既可采用有机化合物的单层或叠层结构，又可采用在由有机化合物构成的膜一部分中具有无机化合物的结构。此外，在以第一电极35为阳极且以第二电极38为阴极的情况下，作为电场发光层37的一个例子可以举出如下结构：从第一电极35(阳极)一侧顺序层叠HIL(空穴注入层)、HTL(空穴传输层)、EML(发光层)、ETL(电子传输层)、EIL(电子注入层)。此外，当以第一电极35为阴极且以第二电极38为阳极时，作为电场发光层37的一个例子可以举出如下结构：从第一电极35(阴极)一侧顺序层叠EIL(电子注入层)、ETL(电子传输层)、EML(发光层)、HTL(空穴传输层)、HIL(空穴注入层)。
接下来，使用氮化硅膜或类金刚石碳膜、含有氮的氧化硅膜等形成钝化膜。在使用含有氮的氧化硅膜作为钝化膜的情况下，以含有SiH4、N2O、NH3的混合气体、含有SiH4、N2O的混合气体、或使用Ar稀释SiH4、N2O的混合气体为原料，通过等离子体CVD法形成含有氮的氧化硅膜即可。此外，作为钝化膜还可以适当使用，以含有SiH4、N2O、H2的混合气体为原料，通过等离子体CVD法而形成的氧氮氢化硅膜。此外，钝化膜不局限于单层结构，也可以为叠层结构。例如可以为氮化碳膜和氮化硅膜的叠层结构。
接下来，密封显示部分，以便保护发光元件39免受促进劣化的物质如水等的影响。在使用相对衬底密封的情况下，由绝缘性粘合剂贴合并使外部连接部分暴露。在相对衬底和元件衬底之间的空间中既可填充惰性气体如干燥的氮等，又可在整个像素部分涂敷粘合剂，以贴合相对衬底。优选使用紫外线固化树脂作为粘合剂。此外，在粘合剂中可以混合有干燥剂或用作保持衬底之间的间隔为一定的颗粒。最后，通过将柔性线路板贴附到外部连接部分，而完成发光器件。
将参照图12说明如上制造的发光器件的一个例子。注意，起到相同功能但具有不同的形状的部分由相同标记表示，并且省略其说明。在本实施例中，薄膜晶体管通过布线33a连接到发光元件39。
第一电极35由具有透光性的导电膜形成，并且为电场发光层37发射的光从衬底11一侧被取出的结构。注意，标记42是相对衬底，其在形成发光元件39之后，使用粘合剂等被固定到衬底11。在相对衬底42和元件之间填充具有透光性的树脂40等来密封，可以防止发光元件39被水分劣化。此外，树脂40优选具有吸湿性。再者，通过将透光性高的干燥剂41分散到树脂40中，进一步可以抑制由水分带来的影响。
在图12中，第一电极35和第二电极38的双方由具有透光性的导电膜形成，并且为可以从衬底11及相对衬底42的双方取出光的结构。在这样的结构中，通过在衬底11和相对衬底42的外侧设置偏振片，可以防止屏幕成为透明，并且优选提高可见度。再者，优选在偏振片的外侧设置保护薄膜。
注意，可以将模拟视频信号、数字视频信号中的任何一种适用于具有显示功能的本发明的发光器件中。在使用数字视频信号的情况下，可分类为该视频信号使用电压的信号和使用电流的信号。当发光元件发光时，输入到像素的视频信号包括恒定电压的信号和恒定电流的信号，其中视频信号为恒定电压的信号包括施加到发光元件的电压恒定的信号和流过发光元件的电流恒定的信号。此外，视频信号为恒定电流的信号包括施加到发光元件的电压恒定的信号和流过发光元件的电流恒定的信号。所述施加到发光元件的电压恒定的信号进行恒定电压驱动，流过发光元件的电流恒定的信号进行恒电流驱动。在恒电流驱动中，与发光元件的电阻变化无关，恒定电流流过。本发明的发光器件可以使用上述驱动方法的任何一种。
本实施例可以与上述实施方式及实施例适当地组合而使用。
实施例3
在本实施例中，将参照图13A和13B说明作为本发明的发光器件的面板的外观。图13A示出了面板的俯视图，该面板是通过利用形成在衬底4001和相对衬底4006之间的粘合剂4005密封发光元件4011制作的。图13B相当于沿图13A中的A-A’切断的截面图。
如图13A所示，粘合剂4005被设置得围绕着形成在衬底上的像素部分4002、信号线驱动电路4003及扫描线驱动电路4004。此外，在像素部分4002、信号线驱动电路4003及扫描线驱动电路4004上设置有相对衬底4006。此外，像素部分4002、信号线驱动电路4003及扫描线驱动电路4004与填充剂4007一起由粘合剂4005被密封在衬底4001和相对衬底4006之间。
设置在衬底4001上的像素部分4002、信号线驱动电路4003及扫描线驱动电路4004各有多个薄膜晶体管。图13B示出信号线驱动电路4003包括的薄膜晶体管4008和像素部分4002包括的薄膜晶体管4010。此外，发光元件4011和薄膜晶体管4010电连接。
布线4014是用于将信号或电源电压提供到像素部分4002、信号线驱动电路4003及扫描线驱动电路4004的布线。布线4014通过布线4015连接到连接终端4016。连接终端4016通过各向异性导电膜4019与柔性印刷电路板(FPC)4018具有的终端电连接。
作为填充剂4007，除了氮或氩等惰性气体以外，还可以使用紫外线固化树脂或热固化树脂。例如，可以使用聚氯乙烯、丙烯、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛、或乙烯-醋酸乙烯酯。
注意，本发明的发光器件包括形成有具有发光元件的像素部分的面板和在该面板中安装有IC的模块。
本实施例可以与上述实施方式及实施例适当地组合而使用。
实施例4
在本实施例中，将参照附图说明能够非接触地收发数据的RFID(无线射频识别，Radio Frequency Identification)标签的制造方法的一个结构。注意，还可以将RFID标签称为具有天线的半导体器件。
首先，在衬底1511上形成剥离层1512(图14A)。注意，也可以在形成剥离层1512之前，在衬底1511上形成绝缘膜。特别在忧虑衬底1511包含的碱金属、碱土金属等杂质的污染的情况下，优选在衬底1511和剥离层1512之间形成绝缘膜。形成在衬底1511和剥离层1512之间的绝缘膜由氧化硅膜、氮化硅膜、含有氮的氧化硅膜(SiOxNy膜)(x＞y)、含有氧的氮化硅膜(SiNxOy膜)(x＞y)等的单层结构或这些膜的叠层结构来形成即可。注意，作为衬底1511，可以使用实施例1中所示例的衬底。
作为形成剥离层1512的材料，可以使用选自钨(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)的元素或以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料。此外，作为形成膜的方法，可以使用溅射法、等离子体CVD法等的各种CVD法。此外，作为剥离层1512的结构，可以采用单层结构或叠层结构。例如，优选采用如下结构，即，使用溅射法将钨(W)形成为20至40nm的膜厚，然后使钨(W)的表面氧化。作为使钨(W)的表面氧化的方法，既可在形成钨(W)的膜之后，对于其表面直接进行等离子体氧化，又可在形成钨(W)的膜之后，与该钨(W)膜接触地形成氧化硅膜。在采用后一种方法的情况下，当形成氧化硅膜时钨(W)膜的表面自然氧化，就产生了金属氧化膜。注意，钨的氧化物表示为WOx，其中X为2至3，并且有如下情况，即X为2(WO2)、X为2.5(W2O5)、X为2.75(W4O11)、X为3(WO3)等。当形成钨的氧化物时，对于上述X的数值没有特别的限制，所以根据蚀刻率等设定组成比即可。
接下来，在剥离层1512上形成设置有多个具有薄膜晶体管等元件的集成电路的层1513(以下，称为元件层1513)(图14B)。注意，在忧虑元件层1513受到来自衬底1511的杂质等污染的情况下，优选在衬底1511和元件层1513之间形成基底膜。例如，在使用玻璃衬底作为衬底1511的情况下，通过形成基底膜，可以防止玻璃衬底含有的钠(Na)等碱金属侵入到元件层1513中。注意，作为基底膜，可以使用实施例1所示例的基底膜。
元件层1513具有多个集成电路，该多个集成电路在后面的步骤中分别被分割而成为半导体器件(芯片)的一部分。也就是说，后面的半导体器件至少具有设置有集成电路的层。集成电路至少具有以薄膜晶体管(TFT)或电阻器等为代表的元件。通过使用这些元件，可以形成各种集成电路，例如CPU、存储器或微型处理器等。此外，元件层1513有可能为如下形式，即，除了薄膜晶体管等元件以外，还具有天线。例如，由薄膜晶体管构成的集成电路可以使用产生在天线的交流电压而工作，并且通过调制施加到天线的交流电压来进行向读出/写入器的电磁波或电波的发送。天线既可与薄膜晶体管一起形成，又可另外形成而之后与薄膜晶体管电连接。
在本实施例中，通过上述实施方式所说明的方法使用光纤激光器而使半导体膜晶化，来形成薄膜晶体管。构成薄膜晶体管的半导体膜的结构可以为任何结构。例如，既可形成杂质区域(包括源区、漏区、LDD区域)，又可形成P沟道型、N沟道型或CMOS电路。此外，既可接触于设置在半导体膜的上方或下方的栅极的侧面地形成绝缘膜(侧壁)，又可在源区及漏区和栅极的一方或双方形成镍、钼或钴等硅化物层。
接下来，必要时，覆盖元件层1513地形成绝缘膜1514(图14C)。该绝缘膜1514用作确保元件层1513的强度的保护层即可，优选将它覆盖元件层1513地形成在元件层1513的整个表面上，但是不需要一定在整个表面上形成，也可以选择性地形成。作为绝缘膜1514的材料，可以使用含有碳如DLC(类金刚石碳)等的膜、含有氮的氧化硅膜、含有氧的氮化硅膜、由有机材料构成的膜(例如环氧等的树脂材料)。作为形成绝缘膜1514的方法，可以使用溅射法、等离子体CVD法等各种CVD法、旋涂法、液滴喷射法或印刷法等。注意，在本实施例中，采用形成有绝缘膜1514的结构，但是即使采用不形成绝缘膜1514的结构也可以实施本发明。
接下来，通过蚀刻元件层1513及绝缘膜1514的一部分而形成开口部分1515，以使剥离层1512暴露(图14D)。通过形成开口部分1515，多个由元件层1513及绝缘膜1514的一部分构成的层(以下称为叠层体1517)被形成。此外，由开口部分1515分断的元件层1513可以称为设置有集成电路的层。
通过形成开口部分1515，选择性(部分)地降低剥离层1512和元件层1513的紧密性，从而后面容易从衬底1511剥离元件层1513及绝缘膜1514。通过激光束照射或光刻法等可以形成开口部分1515。此外，开口部分1515优选形成在构成元件层1513的薄膜晶体管等以外的区域或衬底1511的端部。
在将激光适用于本步骤的情况下，可以使用气体激光、液体激光、固体激光中的任何激光。注意，优选使用气体激光或固体激光，更优选使用固体激光。
气体激光包括氦氖激光、二氧化碳(CO2)激光、受激准分子激光、以及氩离子激光。受激准分子激光包括稀有气体受激准分子激光、稀有气体卤化物受激准分子激光。稀有气体受激准分子激光包括氩、氪以及氙这三种激发分子引起的振荡。氩离子激光包括稀有气体离子激光、金属蒸气离子激光。
液体激光包括无机液体激光、有机螯合物激光、以及染料激光。无机液体激光和有机螯合物激光将用于固体激光的钕等稀土离子用作激光介质。
作为固体激光而使用的激光介质是在固体的母体中掺杂了起到激光作用的活性种(active species)的激光介质。作为母体，可以使用结晶或玻璃。作为结晶，可以举出YAG(钇铝石榴石晶体)、YLF、YVO4、YAlO3、蓝宝石、红宝石、以及变石。此外，作为起到激光作用的活性种，可以使用例如3价离子(Cr3+、Nd3+、Yb3+、Tm3+、Ho3+、Er3+、Ti3+)。另外，还可以使用半导体激光、盘状激光、光纤激光。
注意，激光的振荡方式既可为连续振荡型又可为脉冲振荡型。考虑到设置在元件层1513和绝缘膜1514中的材料的性质以及厚度等适当地调整激光束的照射条件，例如频率、功率密度、能量密度、以及光束轮廓等。
注意，在上述照射激光束的步骤中，使用烧蚀加工。烧蚀加工是一种利用如下现象的加工：照射了激光束的部分，即吸收激光束的部分的分子结合被断开，由此该部分光分解并气化。也就是说，在本步骤中，通过照射激光束，断开设置在元件层1513和绝缘膜1514中的绝缘膜等的分子结合，使它光分解、气化并且蒸发，以形成开口部分1515。
注意，作为激光优选使用波长为133至355nm即紫外区域(更优选为212至355nm)的固体激光。例如可以使用波长为133至355nm的Nd:YVO4激光。这是因为，与波长在高频一侧的其他激光相比，波长为133至355nm的Nd:YVO4激光的光很容易被衬底吸收，因而可以进行烧蚀加工的缘故。此外，如果使用Nd:YVO4激光不会影响到加工部分的周围，这意味着Nd:YVO4激光的加工性良好。
接下来，在绝缘层1514上贴附薄膜1516(图15A)。薄膜1516起到当后面分离薄膜1516和半导体器件时，确保半导体器件之间的空隙的作用。作为用作这种功能的薄膜，优选使用扩张薄膜。此外，也可以使用层叠保护元件层1513的薄膜和扩张薄膜而形成的薄膜。此外，薄膜1516优选具有如下性质，即，在通常状态下具有高粘合力，但当照射光时该粘合力降低。例如，优选使用通过照射紫外光而其粘合力降低的UV胶带。
接下来，使用物理方法从衬底1511剥离元件层1513及绝缘膜1514(图15B)。由于在剥离之前通过形成开口部分1515而选择性(部分)地降低剥离层1512和元件层1513的紧密性，所以可以使用物理方法容易地从衬底1511剥离元件层1513及绝缘层1514。作为物理方法，例如使用从喷嘴吹出的气体的风压、超声波或利用由楔形部件施加的负荷等从外部给予冲击(压力)的方法。注意，在本步骤中剥离的具有元件层1513及绝缘膜1514的一部分的叠层体1517是构成后面的半导体器件的一部分。
注意，由于被剥离的衬底1511在除去剥离层1512之后可以再利用，因此可以以更低成本制造半导体器件。例如，即使在使用原价贵的石英衬底的情况下，通过反复再利用石英衬底而可以以低成本制造半导体器件。
此外，除了如上述那样形成开口部分1515之后使用物理方法剥离的方法之外，还可以使用如下方法，即，在形成开口部分1515，将蚀刻剂引入到该开口部分1515中而除去剥离层1512之后，使用物理方法进行剥离。在此情况下，既可除去剥离层1512的全部，又可选择性地除去而残留剥离层的一部分。通过残留剥离层1512的一部分，可以在除去剥离层之后将叠层体1517保持在衬底1511上。此外，通过不除去剥离层1512的全部而进行处理，可以降低蚀刻剂的消费量并且缩短处理时间，以可以实现低成本化及高效率化。作为蚀刻剂，可以使用含有氟化卤或卤的气体或液体例如三氟化氯气体等。此外，也可以使用CF4、SF6、NF3、F2等。
接下来，在从衬底1511剥离的叠层体1517的一方表面上设置第一叠层薄膜(也称为层压薄膜)。在粘合到绝缘膜1514之后，通过进行加热处理和加压处理的一方或双方来设置第一叠层薄膜。
接下来，在叠层体1517的另一方表面(与设置有第一叠层薄膜的面相反的面)上设置第二叠层薄膜。在这种情况下，为了形成更薄的半导体器件，优选在除去薄膜1516之后另外设置第二叠层薄膜。此外，作为第二叠层薄膜优选使用具有与第一叠层薄膜相同的结构的薄膜。
第一叠层薄膜及第二叠层薄膜至少一方表面具有粘合剂层，并且使该粘合剂层和叠层体1517彼此接触地贴合第一叠层薄膜及第二叠层薄膜即可。此外，第一叠层薄膜及第二叠层薄膜由基材(基薄膜)和粘合剂层层叠的薄膜构成。在本实施例中，第一叠层薄膜具有第一基材1518及第一粘合剂层，第二叠层薄膜具有第二基材1519及第二粘合剂层。并且，第一叠层薄膜具有的第一粘合剂层和第二叠层薄膜具有的第二粘合剂层互相贴合而成为粘合剂层1520(图15C)。
作为基材(基薄膜)，使用其熔点至少比用作粘合剂的材料高的材料即可，根据目的适当使用。也就是说，除了单层的薄膜以外，还可以适当地层叠性质互不相同的薄膜而构成基材。具体而言，作为可以用作基材的薄膜，可以举出聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物薄膜(EVOH)、聚丙烯、聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂(由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯聚合而形成的树脂)、甲基丙烯树脂(也称作丙烯)、聚氯乙烯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、变性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚砜、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚、聚酰胺-酰亚胺、聚甲基戊烯、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氯胺树脂、环氧树脂、苯二酸二烯丙酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺、以及聚氨基甲酸酯等的材料；纤维材料(例如是纸)；进行了抗静电加工的薄膜(抗静电薄膜)等。
作为抗静电薄膜可以举出在树脂内分散有抗静电材料的薄膜、贴有抗静电材料的薄膜等。贴有抗静电材料的薄膜既可为成为基材的薄膜的一方表面上贴有抗静电材料的薄膜，又可为双方表面上贴有抗静电材料的薄膜。此外，其中一方表面上贴有抗静电材料的薄膜可以在该薄膜的外侧贴有该抗静电材料，然而优选在该薄膜的内侧贴有该抗静电材料。此外，该抗静电材料可以贴附到该薄膜的整个表面或部分表面上。作为抗静电材料可以使用铝等的金属、含有铟和锡的氧化物(氧化铟锡；ITO)、或两性界面活性剂的金属盐、咪唑啉型两性界面活性剂、含有以羧基和季铵碱基作为侧链的交联共聚物高分子的树脂材料等。通过使用抗静电薄膜作为第一基材1518和第二基材1519，可以防止外部静电对集成电路造成负面影响。
作为粘合剂，使用其熔点至少比用作基材的材料低的材料即可。例如，可以使用以聚乙烯类树脂、聚酯类树脂、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)等热可塑性树脂、热固化树脂、紫外线固化树脂等为主要成分的材料。具有粘合剂层的第一叠层薄膜及第二叠层薄膜由加热处理及加压处理而粘合。在对于第一叠层薄膜及第二叠层薄膜进行加热处理和加压处理时，通过加热处理熔化设置于叠层薄膜的最外表面的粘合剂层或设置于叠层薄膜的最外层的层(不是粘合剂层)，随后通过施加压力而粘附。
此外，为了进一步防止水分侵入到最终形成后的半导体器件(叠层体1517)内部，优选在基材和粘合剂层之间涂敷二氧化硅(硅石)的粉末。通过涂敷，即使在高温、高湿度的环境下也可以进一步提高耐湿性。此外，以与此相同的目的，也可以通过在基材和粘合剂层之间设置如下叠层薄膜，以进一步防止水分等侵入到最终形成后的半导体器件(叠层体1517)内部，该叠层薄膜是通过CVD法、溅射法、蒸发淀积法等形成以氧化硅、氮化硅、含有氧的氮化硅、含有氮的氧化硅、或陶瓷(例如是氧化铝)为主要成分的膜而形成的。此外，为了提高最终形成后的半导体器件的物理强度，也可以通过CVD法、溅射法、蒸发淀积法等将以碳为主要成分的材料(例如是类金刚石碳)涂敷到与设置有粘合剂层的基材的面相反的面(暴露于外部的一侧)。此外，也可以涂敷混合二氧化硅(硅石)的粉末、含有氧的氮化硅、或含有氮的氧化硅和以碳为主要成分的材料而形成的材料。注意，可以对于第一叠层薄膜和第二叠层薄膜的单方或双方进行这些处理。
接下来，使用切断装置来切断第一叠层薄膜和第二叠层薄膜。切断装置相当于切割器(dicer)、激光、线锯等。在使用激光作为切断装置的情况下，通过适当地设定激光的条件，可以在切断的同时密封第一基材1518及第二基材1519。
如上那样，通过使用本发明，可以提高半导体器件的生产率并且实现半导体器件的低成本化。此外，在本实施例中制造的半导体器件因其厚度厚而通常从没有柔性的衬底剥离而形成。由此，可以得到具有柔性的半导体器件，从而可以将本半导体器件设置到各种地方如物品的曲面部分等。
本实施例可以与上述实施方式及实施例适当地组合而使用。
实施例5
在本实施例中，将说明与实施例4中说明的方法不同的半导体器件的制造方法。
首先，在衬底1511的一方表面上形成设置有多个具有薄膜晶体管作为元件的集成电路的层1513(以下，称作元件层1513)。在本说明书中，“衬底1511的一方表面”指的是设置有元件层1513一侧的表面。注意，作为衬底1511和元件层1513的材料及形成方法等，可以使用在实施例4中已经说明的材料及方法。在本实施例中，通过上述实施方式中所说明的方法使用光纤激光而使半导体膜晶化，来形成薄膜晶体管。
在忧虑元件层1513受到来自衬底1511的杂质等污染的情况下，优选在衬底1511和元件层1513之间形成基底膜。作为基底膜，可以使用在实施例4中所说明的膜。
此外，作为用于确保元件层1513的强度的保护层，可以覆盖元件层1513地形成绝缘膜。该绝缘膜优选在元件层1513的整个面上覆盖元件层1513地形成，然而并不一定需要在其整个面上形成，也可以选择性地形成。作为绝缘膜的材料，可以使用含有DLC(类金刚石碳)等的碳的膜、含有氮的氧化硅膜、含有氧的氮化硅膜、由有机材料构成的膜(例如，环氧等的树脂材料)。作为形成绝缘膜的方法，可以使用溅射法、等离子体CVD法等的各种CVD法、旋涂法、液滴喷射法、或印刷法等。
接下来，在元件层1513上贴附薄膜1526。接着，使用衬底固定工具(框子)1551将薄膜1526设置到吸附装置上(图16A)。吸附装置例如由多孔吸盘1552和载物台1553构成。此外，多孔吸盘1552由多孔材料构成，并且具有真空吸盘机构。使衬底1511的一方表面(设置有薄膜1526一侧的面)高于衬底固定工具1551的一方表面地设置薄膜1526，以便不磨削、研磨衬底固定工具1551本身。
薄膜1526具有如下作用：在之后磨削、研磨衬底时固定衬底；保护元件层1513；以及当从薄膜1526分开半导体器件时确保半导体器件之间的空隙。作为起到这种作用的薄膜，优选使用扩张薄膜。此外，也可以使用层叠保护元件层1513的薄膜和扩张薄膜而形成的薄膜。此外，作为薄膜1526优选使用具有如下性质的薄膜，即，在通常状态下具有高粘合力，但当照射光时该粘合力降低。具体而言，优选使用通过照射紫外光而其粘合力降低的UV胶带。
接下来，使用磨削装置1541磨削衬底1511的另一方表面。此时，使衬底1511的厚度成为100μm或更薄地进行磨削。一般而言，在该磨削步骤中，通过使固定有衬底1511的载物台1553和磨削装置1541的一方或双方旋转，来磨削衬底1511的另一方表面。磨削装置1541相当于例如磨刀石。在本说明书中，“衬底1511的另一方表面”指的是与设置有元件层1513一侧的面相反的面，并且意味着被磨削装置1541磨削那一侧的面。注意，必要时为了除去因磨削步骤而产生的碎屑，可以进行清洗。在此情况下，使因清洗而产生的水滴自然干燥或利用使用干燥装置进行干燥的方法。干燥方法具体包括使衬底1511旋转以进行干燥的方法；以及用鼓风机对于衬底1511吹出空气(大气)或稀有气体等气体以进行干燥的方法。
接下来，用研磨装置1542研磨已经被磨削的衬底1511的另一方表面(图16B)。将衬底1511研磨到厚度薄于100μm即可，然而优选为2至50μm(包括2μm和50μm)(更优选为4至30μm(包括4μm和30μm))。通过这样磨削、研磨衬底1511，衬底1511变得具有柔性，从而可以不使用从衬底1511剥离元件层的方法而制造具有柔性的半导体器件。该研磨步骤与上述磨削步骤相同，通过使固定有衬底1511的载物台1553和研磨装置1542的一方或双方旋转，研磨衬底1511的另一方表面。研磨装置1542相当于例如涂有研磨粒(例如氧化铈等)的研磨垫。注意，必要时，为了除去因研磨步骤而产生的碎屑，也可以进行清洗。在此情况下，使因清洗而产生的水滴自然干燥或利用使用干燥装置进行干燥的方法。干燥方法具体包括使衬底1511旋转以进行干燥的方法；以及用鼓风机对于衬底1511吹出空气(大气)或稀有气体等气体以进行干燥的方法。
接下来，从吸附装置分离薄膜1526。接着，使用切断装置1543切断衬底1511和元件层1513而不切断薄膜1526(图16C)。此时，使元件层1513具有的多个集成电路各个分离地切断集成电路之间的境界线(集成电路之间)。此外，切断设置在元件层1513的绝缘膜而不切断设置在元件层1513的元件。通过该切断步骤，多个具有实现了薄型化的衬底1511和设置有集成电路的层1513的叠层体1527就完成了。注意，切断装置相当于切割器、激光、线锯。
接下来，在叠层体1527之间扩张薄膜1526以形成空隙(图17A)。此时，优选向薄膜1526的表面方向均匀地扩张(向表面方向均匀地拉)薄膜1526，以便使叠层体1527之间的各个空隙为均匀。接着，对于薄膜1526照射光。在薄膜1526为UV胶带的情况下，照射紫外光。通过对于薄膜1526照射光，使薄膜1526的粘合力降低，从而薄膜1526和叠层体1527之间的紧密性也降低。这样，达到一种状态，即可以使用物理方法从薄膜1526分开叠层体1527的状态。
注意，在上述步骤中，在扩张薄膜1526的步骤之后进行对于薄膜1526照射光的步骤，然而本发明不局限于该顺序。也可以在对于薄膜1526照射光之后进行扩张薄膜1526的步骤。
接下来，进行叠层体1527的密封处理。密封处理包括两种方法。首先，将说明第一方法。
在第一方法中，首先使用转移设备1544从薄膜1526分开叠层体1527(图17B)。接着，使用转移设备1544将叠层体1527设置到第一叠层薄膜1561上，以便将叠层体1527的一方表面粘附到第一叠层薄膜1561。注意，作为转移设备1544，具体为包括接触转移方法例如使用销子的上举、使用机械臂的拾取、使用真空机构的真空吸附等、以及无接触转移方法等例如使用磁力、空气压力、静电力作为吸附力或悬浮力等的设备。
接下来，将叠层体1527的另一方表面粘附到第二叠层薄膜1562(图17C)。该步骤是使用粘合装置(以下记为层压装置)进行的，该层压装置包括具有加热设备和加压设备的一方或双方的第一滚筒1545和卷绕有第二叠层薄膜1562并且将该第二叠层薄膜1562供给给第一滚筒1545的第二滚筒1546。
设置有多个叠层体1527的第一叠层薄膜1561由搬送机1547顺序搬送。此外，第一滚筒1545及第二滚筒1546分别顺序旋转，连续地进行叠层体1527的密封处理。在此进行的密封处理相当于如下处理：粘附有叠层体1527的第一叠层薄膜1561经过第一滚筒1545和搬送机1547之间时进行加压处理和加热处理的一方或双方，以将第一叠层薄膜1561及第二叠层薄膜1562粘附到叠层体1527。在由第一滚筒1545和搬送机1547进行加热处理的情况下，第一滚筒1545具有相当于电热线的加热器或油等的加热工具。此外，在进行加热处理和加压处理的双方的情况下，通过进行加热处理熔化设置在叠层薄膜的最外表面上的粘合剂层，然后施加压力而粘合。搬送机1547相当于传送带、多个棍子或机器手臂。
用于密封的第一叠层薄膜1561具有第一基材和第一粘合剂层，第二叠层薄膜1562具有第二基材和第二粘合剂层。作为基材及粘合剂层，可以适当地使用在实施方式1中所说明的材料。此外，第一叠层薄膜1561及第二叠层薄膜1562由加热处理和加压处理粘附到叠层体1527。
接下来，使用切断装置1548切断第一叠层薄膜1561及第二叠层薄膜1562(图17D)。切断装置1548相当于切割器、激光、线锯等。在使用激光作为切断装置的情况下，通过适当地设定激光的条件，可以在切断的同时密封第一基材1518及第二基材1519。
下面，将说明第二方法。
首先，对于薄膜1526照射光，以便降低薄膜1526和叠层体1527之间的紧密性。接着，覆盖叠层体1527的一方表面地设置第一叠层薄膜1561(图18A)。接着，用加热工具1549加热第一叠层薄膜1561，以将叠层体1527的一方表面粘附到第一叠层薄膜1561。接着，从薄膜1526分开叠层体1527(图18B)。
在第二方法中，在对于薄膜1526照射光后，覆盖叠层体1527的一方表面地设置第一叠层薄膜1561。然而，本发明不局限于该顺序。例如，也可以在覆盖叠层体1527的一方表面地设置第一叠层薄膜1561，然后加热该第一叠层薄膜1561之后，对于薄膜1526照射光。
接下来，将叠层体1527的另一方表面粘附到第二叠层薄膜1562。接着，切断第一叠层薄膜1561和第二叠层薄膜1562。切断装置1548相当于切割器、激光、线锯等。在使用激光作为切断装置的情况下，通过适当地设定激光的条件，可以在切断的同时密封第一基材1518及第二基材1519。
由于通过上述步骤而完成的半导体器件具有的衬底的厚度薄，即使使用通常没有柔性的衬底如玻璃衬底等，也具有柔性。因此，可以将本半导体器件设置在各种地方如物品的曲面部分等。此外，由于衬底的厚度薄，所以半导体器件整体的厚度也薄，即使将本半导体器件安装到物品也不会降低其外观的设计性。
本实施例可以与上述实施方式及实施例适当地组合而使用。
实施例6
在本实施例中，参照图19描述将本发明的半导体器件用作RFID标签时的一个实施方式，其中该RFID标签可以无接触地收发数据。
半导体器件80具有无接触地收发数据的功能，并且包括电源电路81、时钟发生电路82、数据解调电路83、数据调制电路84、用于控制其他电路的控制电路85、存储电路86以及天线87(图19)。注意，存储电路不局限于一个而也可以具有多个，并可以使用SRAM、快闪存储器、ROM或FeRAM等、将有机化合物层用作存储元件部分的存储器。
从读取/写入器88作为电波发送的信号在天线87中例如由电磁感应转换为交流的电信号。在电源电路81中，用交流电信号产生电源电压，并且将电源电压通过电源布线提供到各个电路。时钟发生电路82基于由天线87输入的交流电信号产生各种时钟信号，该时钟信号供应到控制电路85。解调电路83解调该交流的电信号，并且供应到控制电路85。控制电路85根据被输入的信号进行各种演算处理。存储电路86存储有在控制电路85中使用的程序和数据等，并且可以用作进行演算处理时的工作区。而且，从控制电路85发送数据到调制电路84，然后可以根据该数据从调制电路84施加负荷解调到天线87。读取/写入器88通过电波接收施加到天线87的负荷解调，以可以读取数据。
下面将说明天线87的形状。半导体器件80(RFID标签80)中的信号传输方式可以采用电磁耦合方式、电磁感应方式或微波方式。只要实施者鉴于使用用途适当地选择传输方式，即可，并且只要根据传输方式适当地设置最合适的天线，即可。
例如，当适用电磁耦合方式或电磁感应方式(例如13.56MHz带)作为在半导体器件80中的信号传输方式时，由于利用根据磁场密度的变化的电磁感应，所以用作天线的导电膜形成为环状(例如环形天线)或螺旋状。
此外，当适用微波方式(例如UHF带(860至960MHz带)、2.45GHz带等)作为在半导体器件80中的信号传输方式时，只要鉴于用于传输信号的电磁波的波长适当地设定天线的长度和形状，即可。例如，可以将天线87形成为线状(例如偶极天线)或者形成为平整的形状(例如贴片天线)。此外，天线87的形状不局限于直线状，鉴于电磁波的波长而可以为曲线状、蜿蜒形状，或者为组合这些的形状。
接下来，将说明天线87的形成方法及其材料。作为天线87的形成方法，可以使用CVD法、溅射法、印刷法如丝网印刷或凹版印刷等、液滴喷射法、点滴法、涂镀法等。此外，作为天线87的材料，可以使用选自铝(Al)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)和钼(Mo)中的元素、或者以这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料。此外，也可以使用以焊料(优选为不包含铅的焊料)为主要成分的微粒子，在这种情况下优选使用粒径20μm或更小的微粒子。焊料具有一个优点就是低成本。此外，也可以将陶瓷或铁氧体等适用于天线。
例如，在使用丝网印刷法形成天线87的情况下，可以通过选择性地印刷如下导电胶来形成天线87，在该导电胶中，粒径为几nm至几十μm的导体粒子溶解或分散到有机树脂中。作为导电体粒子，可以使用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、钽(Ta)、钼(Mo)、和钛(Ti)中的任何一个或更多的金属粒子、卤化银的微粒子、或者分散性纳米粒子。此外，作为导电胶包含的有机树脂，可以使用选自用作金属粒子的粘合剂、溶剂、分散剂和覆盖剂的有机树脂中的一个或多个。典型地，可以举出环氧树脂、硅树脂等的有机树脂。此外，当形成天线87时，优选在挤出导电胶之后进行焙烧。例如，当使用以银为主要成分的微粒子(例如粒径1nm或更大至100nm或更小)作为导电胶的材料时，通过以150至300℃的温度范围焙烧并使其固化，可以形成天线87。
此外，当适用电磁耦合方式或电磁感应方式，并且与金属接触地提供半导体器件80时，优选在所述半导体器件和金属之间形成具有磁导率的磁性材料。当与金属接触地提供具有天线的半导体器件时，涡电流相应磁场的变化而流过金属，并且由于所述涡电流使磁场的变化减弱而使通信距离减短。因此，通过在半导体器件和金属之间设置具有高磁导率的磁性材料，可以抑制金属的涡电流和通信距离的减短。注意，作为磁性材料，可以使用磁导率高且高频率损失小的铁氧体或金属薄膜。
此外，半导体器件80可以为如下结构：通过电波将电源电压供给给各个电路而不安装有电源(电池)；安装有电源(电池)且通过电波和电源(电池)将电源电压供给给各个电路。
本实施例可以与上述实施方式及实施例适当地组合而使用。
实施例7
在本实施例中，将说明将使用光纤激光制造的TFT适用于各种电子器具的例子。作为电子器具可以举出下列例子：影像拍摄装置(诸如摄像机、数码相机)、导航系统、声音再现设备(汽车音响和音频组件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、蜂窝电话、便携式游戏机、电子书等)、设置有记录介质的图像再现设备(具体地说，能再现记录介质，如数字化视频光盘(DVD)的内容并具有能显示图像的显示设备的设备)等等。
通过使用本发明，可以以低成本制造电子器具。下面，将参照图20A至20E说明电子器具的具体例子。
图20A是显示设备，其包括外壳1901、支撑架1902、显示部1903、扬声器部1904、视频输入端子1905等。通过将根据其他实施方式和实施例中所示的制造方法形成的薄膜晶体管用于显示部1903及驱动器电路来制造本显示设备。注意，显示设备指液晶显示装置、发光装置等，其具体地包括所有用于显示信息的显示设备，如用于计算机、TV广播接收器和广告显示的显示设备。
图20B是计算机，其包括外壳1911、显示部1912、键盘1913、外部连接端口1914、指向鼠标1915等。通过将根据其他实施方式和实施例中所示的制造方法形成的薄膜晶体管用于显示部1912及其他电路来制造本计算机。再者，本发明还可以适用于计算机内部的半导体器件，如CPU、存储器等。
此外，图20C是蜂窝电话，其是便携式信息终端的典型例子。本蜂窝电话包括外壳1921、显示部1922、传感器部1924、操作键1923等。传感器部1924具有光传感器元件，基于由传感器部1924获得的照明强度控制显示部1922的亮度，并对应于由传感器部1924获得的照明强度执行操作键1923的照明控制，可以抑制蜂窝电话的消耗电流量。此外，在具有成像功能如CCD等的蜂窝电话的情况下，由于设置在光学取景器附近的传感器部1924的传感器接受的光量变化，因此可以检测出拍照的人是否在看光学取景器。在拍照的人在看光学取景器的情况下，通过使显示部1922关闭可抑制功率消耗量。
除了如上所述的蜂窝电话以外，电子器具如PDA(个人数字助理)、数码照相机、小型游戏机等都是便携式信息终端，具有显示屏小的特征。
此外，可以将使用本发明的激光照射装置制造的薄膜晶体管用作RFID标签(非接触式薄膜集成电路、无线IC标签、也称作无线识别)。此外，通过将RFID标签粘附到各种电子器具上可显示电子器具的流通路线等。
图20D示出了将RFID标签1942粘附到护照1941的状态。注意，护照1941可以嵌入有RFID标签。以相同的方式，可将RFID标签粘附或嵌入驾驶执照、信用卡、现金、硬币、证券、礼券、票、旅行支票(T/C)、健康保险证、居住证明、户口薄等中。在该情况下，只有显示其为真品的信息输入到RFID标签中并设定访问权力以防止不当的信息读取或写入。这可通过使用其他实施例中所示的存储器来实现。像这样通过将其作为标签而使用，可区分真品和赝品。
此外，RFID标签还可用作存储器。图20E示出了将RFID标签1951粘附到用于包装蔬菜的包装袋的标签的例子。此外，RFID标签可以粘附或嵌入包装袋本身中。RFID标签1951可记录生产阶段的过程如产地、制造商、生产日期、加工方法等，以及商品流通的过程、价格、数量、用途、形状、重量、保质期、各种证明信息等。通过用无线读卡机1952的天线部1953接收而读取从RFID标签1951的信息，并在读卡机1952的显示部1954上显示，经销商、零售商和消费者很容易获得该信息。此外，通过给生产者、交易商和消费者分别设定访问权力，可设置成不具有访问权力的人不能够读取、写入、改变或擦除信息。
此外，可如下使用RFID标签。在商店中，在付款时将已经付款的信息写入到RFID标签中，在入口处设置检查设备来检查是否已经付款。如果没有付款就离开商店，则警报响起。通过该方法，可以防止忘记付款或从商店偷窃。
此外，考虑到保护消费者的隐私，优选使用下列方法。当付款时可使用下面的任一种方法：(1)用密码等锁住RFID标签中输入的数据；(2)在RFID标签中输入的数据本身是加密的；(3)擦除在RFID标签中输入的数据；和(4)销毁在RFID标签中输入的数据。通过使用其他实施例中所示的存储器来可以实现这些方法。在入口处设置检查设备，并检查是否执行工序(1)到(4)之一或在RFID标签中的数据中是否没有任何处理，以便检查是否已经付款。这样，可检查在商店中是否已经付款，并可防止RFID标签中的信息在商店外与持有者意志相反地被读取。
以上所示的RFID标签的制造成本高于通常使用的条形码。因而，必须减小成本。通过使用本发明，可以降低在半导体膜的加热步骤中的成本。因此，可以降低具有该半导体膜的RFID标签本身的成本。
如上所述，根据本发明制造的半导体器件的应用范围是极其广泛的，且可以将根据本发明制造的半导体器件用于各种领域的电子器具。
本实施例可以与上述实施方式及实施例适当地组合而使用。
本说明书根据2005年9月2日在日本专利局受理的日本专利申请编号2005-255637而制作，所述申请内容包括在本说明书中。

Claims (28)

1.一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤：
使光纤激光器的有源增益光纤中的激光束振荡；以及
用从所述光纤激光器发射的所述激光束照射半导体膜，以使所述半导体膜晶化或激活，
其中，所述有源增益光纤包含激光介质。
2.一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤：
使第一光纤激光器的第一有源增益光纤中的第一激光束振荡；
使第二光纤激光器的第二有源增益光纤中的第二激光束振荡；
将从所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器发射的所述第一激光束与所述第二激光束耦合成第三激光束；以及
用所述第三激光束照射半导体膜，以使所述半导体膜晶化或激活，
其中，所述第一有源增益光纤包含第一激光介质，以及
其中，所述第二有源增益光纤包含第二激光介质。
3.一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤：
使光纤激光器的有源增益光纤中的激光束振荡；
将从所述光纤激光器发射的所述激光束分割为多个激光束；以及
用所述多个激光束照射半导体膜，以使所述半导体膜晶化或激活，
其中，所述有源增益光纤包含激光介质。
4.一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤：
配置第一光纤激光器的第一发射口与第二光纤激光器的第二发射口；
使所述第一光纤激光器的第一有源增益光纤中的第一激光束振荡；
使所述第二光纤激光器的第二有源增益光纤中的第二激光束振荡；以及
用从所述第一发射口与所述第二发射口发射的所述第一激光束与所述第二激光束照射半导体膜，以使所述半导体膜晶化或激活，
其中，所述第一有源增益光纤包含第一激光介质，以及
其中，所述第二有源增益光纤包含第二激光介质。
5.一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤：
使第一光纤激光器的第一有源增益光纤中的第一激光束振荡；
使第二光纤激光器的第二有源增益光纤中的第二激光束振荡；
通过光学系统将从所述第一光纤激光器发射的所述第一激光束与从所述第二光纤激光器发射的所述第二激光束成形为单个线状光束；以及
用所述线状光束照射半导体膜，以使所述半导体膜晶化或激活，
其中，所述第一有源增益光纤包含第一激光介质，以及
其中，所述第二有源增益光纤包含第二激光介质。
6.一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤：
使第一光纤激光器的第一有源增益光纤中的第一激光束振荡；
使第二光纤激光器的第二有源增益光纤中的第二激光束振荡；
通过光学系统将从所述第一光纤激光器发射的所述第一激光束与从所述第二光纤激光器发射的所述第二激光束成形为多个线状光束；以及
用所述多个线状光束照射半导体膜，以使所述半导体膜晶化或激活，
其中，所述第一有源增益光纤包含第一激光介质，以及
其中，所述第二有源增益光纤包含第二激光介质。
7.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，
其中，所述半导体膜是非晶半导体膜。
8.根据权利要求2所述的制造半导体器件的方法，
其中，所述半导体膜是非晶半导体膜。
9.根据权利要求3所述的制造半导体器件的方法，
其中，所述半导体膜是非晶半导体膜。
10.根据权利要求4所述的制造半导体器件的方法，
其中，所述半导体膜是非晶半导体膜。
11.根据权利要求5所述的制造半导体器件的方法，
其中，所述半导体膜是非晶半导体膜。
12.根据权利要求6所述的制造半导体器件的方法，
其中，所述半导体膜是非晶半导体膜。
13.一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤：
在玻璃衬底上形成基底膜；
在所述基底膜上形成非晶硅膜；
使光纤激光器的有源增益光纤中的激光束振荡；
用从所述光纤激光器发射的所述激光束照射所述非晶硅膜，以使所述非晶硅膜晶化；
在所述被晶化了的硅膜上形成栅极绝缘膜；
在所述栅绝缘膜上形成栅极；以及
通过使用所述栅极作为掩模对所述被晶化了的硅膜添加杂质，以形成杂质区域，
其中，所述有源增益光纤包含激光介质。
14.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，还包括：
用所述激光束照射所述杂质区域。
15.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中，所述光纤激光器是连续振荡型激光器。
16.根据权利要求2所述的制造半导体器件的方法，其中，所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器是连续振荡型激光器。
17.根据权利要求3所述的制造半导体器件的方法，其中，所述光纤激光器是连续振荡型激光器。
18.根据权利要求4所述的制造半导体器件的方法，其中，所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器是连续振荡型激光器。
19.根据权利要求5所述的制造半导体器件的方法，其中，所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器是连续振荡型激光器。
20.根据权利要求6所述的制造半导体器件的方法，其中，所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器是连续振荡型激光器。
21.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其中，所述光纤激光器是连续振荡型激光器。
22.根据权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中，所述光纤激光器具有将基波的激光束转换为第二高次谐波的非线性光学元件。
23.根据权利要求2所述的制造半导体器件的方法，其中，所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器分别具有将基波的激光束转换为第二高次谐波的非线性光学元件。
24.根据权利要求3所述的制造半导体器件的方法，其中，所述光纤激光器具有将基波的激光束转换为第二高次谐波的非线性光学元件。
25.根据权利要求4所述的制造半导体器件的方法，其中，所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器分别具有将基波的激光束转换为第二高次谐波的非线性光学元件。
26.根据权利要求5所述的制造半导体器件的方法，其中所述第一光纤激光器与所述第二光纤激光器分别具有将基波的激光束转换为第二高次谐波的非线性光学元件。
27.根据权利要求6所述的制造半导体器件的方法，其中，所述第一光纤激光器与第二光纤激光器分别具有将基波的激光束转换为第二高次谐波的非线性光学元件。
28.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其中，所述光纤激光器具有将基波的激光束转换为第二高次谐波的非线性光学元件。
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