專利名稱：薄膜的結(jié)晶化方法、薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法、電子設(shè)備的制造方法及顯示裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶化的薄膜結(jié)晶化方法；以及采用該結(jié) 晶化方法的制造薄膜半導(dǎo)體裝置的方法、制造電子設(shè)備的方法和制造顯示裝 置的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體薄膜廣泛地用于薄膜晶體管(TFT)和太陽(yáng)能電池。特別是，采 用多晶硅(多晶Si)的多晶硅TFT與采用非晶硅的非晶硅TFT相比具有更 高的載流子遷移率。因此，多晶硅TFT廣泛地用作液晶顯示裝置、液晶投影 儀、采用有機(jī)電致發(fā)光元件的有機(jī)EL顯示裝置的開關(guān)元件或驅(qū)動(dòng)這些顯示 裝置的驅(qū)動(dòng)器的電路元件。
所謂低溫多晶硅工藝(其僅采用在約600。C以下進(jìn)行的低溫工藝)已經(jīng) 開發(fā)為這樣的多晶硅TFT制造技術(shù)，其降低了基板的成本。在低溫工藝中， 廣泛地采用脈沖激光結(jié)晶化技術(shù)，其中采用振蕩^間極短的脈沖激光結(jié)晶化 硅膜。脈沖激光結(jié)晶化是這樣的技術(shù)，該技術(shù)利用通過對(duì)基板上的硅薄膜施 加高功率脈沖激光束使其即刻熔化并在其凝固期間使其結(jié)晶化的特性。
此外，近年來(lái)已經(jīng)提出了從光吸收層的上側(cè)施加激光束而結(jié)晶化下層半 導(dǎo)體薄膜的方法。在此情況下，例如，形成非晶硅膜，并在其上形成由氧化 硅或氮化硅組成的第一絕緣膜。隨后，形成由金屬材料組成的光吸收層，并 且還形成由氧化硅或氮化硅組成的第二絕緣膜。其后，激光束被施加到該疊 層并相對(duì)地移動(dòng)。結(jié)果，在光吸收層被施加激光束的區(qū)域上溫度迅速升高， 并且由于熱傳導(dǎo)在非晶硅膜中形成高溫區(qū)域。非晶硅膜被熔化，并且產(chǎn)生晶 體成長(zhǎng)。因此，其晶體從液相成長(zhǎng)的多晶硅層形成在已經(jīng)被激光束掃描的區(qū) 域中。應(yīng)當(dāng)注意的是，為了抑制溫度升高引起的光吸收層的氧化，形成了第 二絕緣膜。因此，當(dāng)在惰性氣氛下施加激光束時(shí)，不需要第二絕緣膜(對(duì)此， 參考例如日本未審查專利申請(qǐng)公開No. 2004-134577， 0035至0048段)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述采用光吸收層的結(jié)晶化方法具有下述問題。換言之，為了抑 制在施加激光束期間由溫度升高卩1起光吸收層的氧化，用于抑制氧化的第二 絕緣膜設(shè)置在光吸收層上或者在該結(jié)晶化方法中在惰性氣氛下施加激光束。
然而，當(dāng)施加激光束而抑制氧化的第二絕緣膜設(shè)置在光吸收層上時(shí)，由 氧化硅或氮化硅組成的第二絕緣膜由于施加激光束產(chǎn)生的熱而固化。因此， 需要去除第二絕緣膜的大量工藝。另一方面，當(dāng)在惰性氣氛下施加激光束時(shí)， 需要準(zhǔn)備用于結(jié)晶化的工藝室，這需要大規(guī)模的設(shè)備。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供通過較簡(jiǎn)單的工藝實(shí)現(xiàn)具有低成本的良好可 控性的薄膜的結(jié)晶化方法；以及通過采用該結(jié)晶化方法實(shí)現(xiàn)良好器件特性和
低成本的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法、電子設(shè)備的制造方法及顯示裝置的制 造方法。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的結(jié)晶化方法特征在于進(jìn)行以下工藝。首先，在 基板上形成薄膜，然后在該薄膜上形成光吸收層。隨后，向光吸收層施加能
量線(energy line )。這里，僅氧化光吸收層的表面?zhèn)龋瑫r(shí)，利用光吸收層 處能量線的熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱以及氧化反應(yīng)的熱來(lái)結(jié)晶化該薄膜。
在這樣的結(jié)晶化方法中，通過施加結(jié)晶化薄膜時(shí)所用的能量線僅氧化光 吸收層的表面?zhèn)?。結(jié)果，防止了在整個(gè)光吸收層被氧化時(shí)產(chǎn)生的急劇氧化 (explosive oxidation )引起的不可控的發(fā)熱，并且通過很好控制的光吸收層 的發(fā)熱來(lái)結(jié)晶化薄膜，而不用在光吸收層上設(shè)置用于抑制氧化的絕緣膜，并 且不用在惰性氣氛下施加能量線。而且，由于氧化反應(yīng)在特定的溫度以上發(fā) 生，所以溫度成為閾值。因此，即使施加能量線的功率密度設(shè)定為比能提供 有效結(jié)晶化的現(xiàn)有技術(shù)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)的值，也可以以良好的再現(xiàn)性進(jìn)行溫度 控制的結(jié)晶化。
此外，本發(fā)明提供采用上述結(jié)晶化方法的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法、 電子設(shè)備的制造方法以及顯示裝置的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，可以以良好的控制性有效地結(jié)晶化薄膜，而不 用設(shè)置抑制光吸收層氧化的絕緣膜，并且不用在惰性氣氛下施加能量線。這 能簡(jiǎn)化采用半導(dǎo)體薄膜作為薄膜的薄膜半導(dǎo)體裝置、電子設(shè)備及顯示裝置的制造步驟，降低成本，并改善特性。


圖1是示出實(shí)施例的制造方法的工藝截面圖(部分l)。
圖2是示出實(shí)施例的制造方法的工藝截面圖(部分2)。 圖3是微晶硅和多晶硅的拉曼光語(yǔ)。
圖4是通過施加能量線Lh而使鉬(Mo)氧化的表面(Mo02)的拉曼 光譜。
圖5是示出硅的結(jié)晶化率和疊層的透射對(duì)比度(transmission contrast)
隨能量線Lh的照射量(注量)變化的圖線。
圖6是示出疊層的透射對(duì)比度和薄膜晶體管(TFT)的電流值隨能量線
Lh的照射量(注量)變化的圖線，在該薄膜晶體管中在溝道區(qū)域中采用通
過施加能量線Lh而結(jié)晶化的^f效晶硅膜。
圖7是示出硅的結(jié)晶化率和透射對(duì)比度之間關(guān)系的圖線。
圖8是示出顯示設(shè)備的面板結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的示意圖。
圖9是示出應(yīng)用本發(fā)明的顯示裝置的面板結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的示意圖。
圖10是示出應(yīng)用本發(fā)明的具有密封模塊形狀的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是示出應(yīng)用本發(fā)明的電視機(jī)的透視圖。
圖12是示出應(yīng)用本發(fā)明的數(shù)字照相機(jī)的示意圖，其中(A)是從前側(cè)看 的透視圖，(B)是從后側(cè)看的透視圖。
圖13是示出應(yīng)用本發(fā)明的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)的透視圖。 圖14是示出應(yīng)用本發(fā)明的攝像放像機(jī)的透視圖。
圖15是示出應(yīng)用本發(fā)明的諸如移動(dòng)電話的便攜式終端的示意圖，其中 (A)是電話打開時(shí)的前視圖，(B)是其側(cè)視圖，(C)是電話關(guān)閉時(shí)的前視 圖，(D)是左視圖，(E)是右視圖，(F)是俯視圖，(G)是仰視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。這里，薄膜晶體管基板的 制造方法描述為薄膜的結(jié)晶化方法、薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法和電子設(shè)備 的制造方法。隨后，描述采用薄膜晶體管基板的顯示裝置。<薄膜晶體管基板的制造方法>
圖1和圖2是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法應(yīng)用于制造薄膜晶體管基 板的情況下的工藝截面圖。
首先，如圖1 ( 1 )所示制備絕緣基板1。玻璃基板或塑料基板用作基板 1。由于可以采用表面絕緣的任何基板，所以可以采用通過在半導(dǎo)體基板的 表面上設(shè)置絕緣層而獲得的基板。
接下來(lái)，在基板l上圖案化柵極電極11。柵極電極ll由諸如鉬(Mo) 的導(dǎo)電材料形成。
隨后，通過賊射、CVD等形成柵極絕緣膜13以覆蓋柵極電極11，柵極 絕緣膜13由諸如氮化硅膜、氧化硅膜及金屬氧化物膜的單層或多層構(gòu)成。 在此情況下，柵極絕緣膜13的底層優(yōu)選為用作阻擋層(barrier layer )的層， 以防止污染物從基板l側(cè)擴(kuò)散到上層。例如，優(yōu)選為氮化硅膜。
此外，在采用金屬氧化物膜以增大柵極絕緣膜13的介電常數(shù)的情況下， 例如，氧化鈦(TiOx)或另一高介電常數(shù)金屬氧化物設(shè)置在阻擋層上。這種 金屬氧化物膜通過例如采用金屬有機(jī)氣體的MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉 積)形成非晶態(tài)。
其后，通過CVD或?yàn)R射等在柵極絕緣膜13上沉積非晶硅膜15作為半 導(dǎo)體薄膜。非晶硅膜15形成為具有例如10至50nm的厚度。此外，在通過 稍后進(jìn)行的照射能量線來(lái)結(jié)晶化非晶硅以形成相對(duì)均勻的微晶的情況下，這 里形成的非晶硅膜15的厚度優(yōu)選為20nm以下。
接下來(lái)，如圖1 (2)所示，光吸收層19通過緩沖層17形成在非晶硅膜 15上。
'這里，緩沖層17是防止主要構(gòu)成光吸收層19的金屬材料擴(kuò)散到非晶硅 膜15側(cè)并且防止金屬材料與硅之間熱反應(yīng)的層。這樣的緩沖層17由例如具 有5至50nm的厚度的氧化硅形成。
此外，光吸收層19僅需要在接下來(lái)進(jìn)行的能量線照射中吸收能量線且 將其轉(zhuǎn)換成熱的材料組成。這樣的光吸收層19由金屬材料(例如鉻(Cr)、 鉬(Mo )、鉭(Ta )、鈦(Ti )、鎢(W)或鈷(Co ))或者硅化物(例如WSi、 MoSi、 TiSi、 TaSi或CoSi)組成。在此情況下，形成由例如鉬(Mo )組成 的光吸收層19。這樣的光吸收層19形成為具有例如50至300nm的厚度。
接下來(lái)，如圖1 (3)所示，向光吸收層19施加能量線Lh。這里，在含氧的氣氛中，向光吸收層19施加波長(zhǎng)被光吸收層19吸收的能量線Lh。隨 后，暴露在含氧的氣氛中的光吸收層19吸收能量線Lh而產(chǎn)生熱。因此，只 有光吸收層19的表面?zhèn)缺谎趸纬裳趸瘜?9a。這里，換言之，形成氧化 層19a，以在光吸收層19的下表面?zhèn)攘粝挛幢谎趸膶?。因此，通過吸收進(jìn) 入光吸收層19中的能量線Lh來(lái)產(chǎn)生熱，結(jié)晶化非晶硅膜15。同時(shí)，利用 氧化反應(yīng)的熱對(duì)非晶硅膜15進(jìn)行結(jié)晶化退火處理。
通過退火處理，非晶硅膜15被結(jié)晶化以形成微晶硅膜15a。應(yīng)當(dāng)注意的 是，這里非晶硅膜15可以被結(jié)晶化以形成多晶硅膜。然而，這里非晶硅膜 15以非熔化模式微晶化。
因此，與在溝道區(qū)域中采用例如多晶硅的薄膜晶體管相比，可以抑制器 件之間的特性差異。在此情況下，如上所述，通過調(diào)整非晶石圭膜的厚度到15 至20nm以下，顆粒尺寸沒有增大，并且以更穩(wěn)定的顆粒尺寸實(shí)現(xiàn)微晶化。 因此，可以進(jìn)一步抑制特性差異。而且，以非熔化模式進(jìn)行的微晶化中的溫 度沒有達(dá)到非晶硅熔化的溫度。因此，即使采用低耐熱性的玻璃基板或者塑 料基板，也可以防止對(duì)基板1的損壞。
采用拉曼光譜確定這樣的結(jié)晶狀態(tài)。如圖3所示，微晶硅和多晶硅的拉 曼光譜的峰形不同。在微晶硅中，在480至520[cm"]的波數(shù)上呈現(xiàn)特別寬闊 的峰。另一方面，在多晶硅中，在480至520[cm"]的波數(shù)上不呈現(xiàn)這樣的峰。 因此，可以制作在電學(xué)特性上具有顯著低的差異的器件。
只要?dú)夥蘸醒?，可以例如在空氣中進(jìn)行上述的結(jié)晶化退火處理。
此外，通過控制能量線Lh的照射能量，進(jìn)行僅氧化光吸收層19的表面 側(cè)的上述結(jié)晶化退火處理。例如，結(jié)晶化退火處理在如下條件下進(jìn)行光吸 收層19上的能量線Lh的功率密度為100kW/cm2以上，并且在照射區(qū)域中任 何點(diǎn)處的照射時(shí)間為1毫秒以下(優(yōu)選為100psec)。因此，通過進(jìn)行比現(xiàn)有 技術(shù)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)的功率密度且在lOOjnsec的短時(shí)間的處理，可以以高可控 性只氧化光吸收層19的表面?zhèn)?，而不引起不可控的急劇氧化?br> 對(duì)于這種能量可控的能量線的照射，優(yōu)選采用易于控制的激光源，并且 采用連續(xù)波激光器或偽連續(xù)波激光器。具體地，優(yōu)選采用振蕩波長(zhǎng)為200nm 至2000nm的半導(dǎo)體激光器。
此外，在具有上述能量線Lh的照射中，只有所希望的部分用能量線Lh 掃描照射，照射位置相對(duì)于光吸收層19移動(dòng)。這里，柵極電極ll上的區(qū)域
8及其周邊會(huì)部分地被能量線Lh掃描照射。從而，改善了結(jié)晶化退火處理的 產(chǎn)率，同時(shí)通過縮短熱擴(kuò)散時(shí)間防止了基板1的變形。
應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)金屬氧化物膜用作柵極絕緣膜13時(shí)，在光吸收層19 處產(chǎn)生的熱不僅擴(kuò)散到非晶硅膜15,而且擴(kuò)散到下層的金屬氧化物膜。因此， 金屬氧化物膜也可以被同時(shí)結(jié)晶化以形成結(jié)晶化金屬氧化物膜。
此外，通過施加能量線使得熱擴(kuò)散達(dá)到柵極電極11,與其它部分相比， 在柵極電極11上的非晶硅膜15部分及其周圍的結(jié)晶化可以被改善。此外， 在該結(jié)晶化退火處理中，通過采用柵極電極11作為光吸收層，可以結(jié)合通 過從由透明材料組成的基板1側(cè)照射能量線獲得結(jié)晶化退火的效果。
接下來(lái)，描述上述結(jié)晶化退火處理的原理。
當(dāng)光吸收層19用能量線Lh照射時(shí)，由于在光吸收層19處能量線Lh 的吸收引起的發(fā)熱，氧化從光吸收層19的表面?zhèn)冗M(jìn)行。例如，在光吸收層 19由鉬(Mo)形成的情況下，鉬(Mo)的氧化反應(yīng)在約500。C發(fā)生。圖4 示出了其上的鉬(Mo)被氧化的表面(Mo02)的拉曼光譜，該氧化是由于 能量線Lh照射引起的發(fā)熱。氧化量隨著能量線Lh照射量的增加而增加。因 此，拉曼光語(yǔ)的峰也變得較高。然而，在氧化進(jìn)一步進(jìn)行之后，當(dāng)光吸收層 19的剩下未被氧化的厚度落入一定厚度下時(shí)，引起不受控制的氧化迅速進(jìn)行 的急劇氧化。
在上述光吸收層19的氧化中，在引起這樣的急劇氧化前，能量線Lh的 照射量與氧化量基本上呈現(xiàn)為線性變化。 '
因此，如同上述實(shí)施例的結(jié)晶化退火處理一樣，可以以良好可控性進(jìn)行 結(jié)晶化退火處理，同時(shí)通過控制能量線Lh的照射量保持在光吸收層19處由 光吸收和氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱在光吸收層19處的熱擴(kuò)散和熱平衡，使得僅氧 化光吸收層19的表面?zhèn)?。因此，可以獲得具有良好再現(xiàn)性的微晶。
應(yīng)當(dāng)注意的是，急劇氧化破壞了熱注入(thermal influx)和熱擴(kuò)散之間 的熱平衡。由于在溫度到達(dá)非晶硅層微晶化的溫度之前的氧化，這損壞了在 光吸收層19的厚度方向上的所有的層。結(jié)果，不能完成具有良好可控性的 結(jié)晶化退火處理。
這里，上述結(jié)晶化退火處理如下控制。
也就是說，通過以能量線Lh照射具有上述疊層成分的光吸收層19，光 吸收層19被氧化，而非晶硅膜15被結(jié)晶化(微晶化)。因此，改變了疊層結(jié)構(gòu)的透光強(qiáng)度T。因此，例如，假設(shè)沒有施加能量線Lh的部分處的透光
強(qiáng)度為T0，而施加能量線Lh的部分處的透光強(qiáng)度為Tl,則透射對(duì)比度定 義為(T1-T0) / (T1+T0)。
現(xiàn)在，如圖5所示，可以清楚可見，結(jié)晶化率和透射對(duì)比度與能量線 Lh的照射量(注量(fluence))成比例。從圖5還明顯可見，當(dāng)能量線Lh 的照射量增加且透射對(duì)比度超過一定值時(shí)，由于上述急劇氧化而不能控制結(jié) 晶化退火并且不能測(cè)量透射對(duì)比度和結(jié)晶化率的值。這使得清楚地，將結(jié)晶 化退火處理進(jìn)行到能測(cè)量結(jié)晶化率的程度(沒有引起急劇氧化的程度)是重 要的。
此外，在圖6中，薄膜晶體管(TFT)的電流值以及透射對(duì)比度繪示為 能量線Lh的照射量(注量)的函數(shù)，在該薄膜晶體管中在溝道區(qū)域中采用 經(jīng)受結(jié)晶化退火處理的微晶硅膜。由圖6明顯可見，TFT的電流值隨著能量 線Lh的照射量的增加而增加。可以清楚的是，將透射對(duì)比度調(diào)整到較高值 不S1起急劇氧化程度對(duì)于器件的形成是有利的。
因此，如圖7所示，對(duì)于設(shè)置在光吸收層19下用能量線Lh照射的每個(gè) 層疊成分，事先準(zhǔn)備非晶硅膜15的結(jié)晶化率和透射對(duì)比度之間的對(duì)應(yīng)曲線。 然后，進(jìn)行結(jié)晶化退火處理，使得通過控制能量線Lh的照射量(功率和照 射時(shí)間)并且實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)透射對(duì)比度的值且給出反饋，來(lái)實(shí)現(xiàn)所希望的透射 率(即所希望的結(jié)晶化率和不引起急劇氧化的程度)。結(jié)果，根據(jù)能更易于 檢測(cè)的透射對(duì)比度值，可以進(jìn)行其中結(jié)晶化率和器件特性(電流值)被高精 度地控制的結(jié)晶化退火。
從以上描述，如圖1 (4)所示，非晶硅膜(15)在所希望的部分被微晶 化，以形成微晶硅膜15a。其后，光吸收層19和緩沖層17通過蝕刻去除。 此外，在諸如SiNx、 SiOx或SiON的硅絕緣膜用作緩沖層17的情況下，緩 沖層17不被去除并可以直接用作下面描述的蝕刻停止層或者蝕刻停止層的 一部分。
其后，可以進(jìn)行與制造通常非晶硅薄膜晶體管的步驟相同的步驟。因此， 這與多晶硅工藝相比降低了成本。
換言之，首先，在微晶硅膜15a上圖案化蝕刻停止層21，以與柵極電極 11重疊，如圖2 (1)所示。采用后側(cè)曝光形成的抗蝕劑圖案作為掩^^莫，通 過蝕刻圖案化絕緣膜而形成由諸如SiNx、 SiOx或SiON的硅絕緣膜組成的蝕刻停止層21。這樣的蝕刻停止層21形成為具有例如約50至500nm的厚 度。
接下來(lái)，如圖2(2)所示，通過CVD等在基板l之上形成n+非晶硅膜 23，以覆蓋蝕刻停止層21。 n+非晶硅膜23形成為具有例如10至300nm的 厚度。隨后，通過采用抗蝕劑圖案(未示出)作為掩模進(jìn)行蝕刻，n+非晶硅 膜23和其下設(shè)置的微晶硅膜15a圖案化為有源區(qū)域的形狀，該有源區(qū)域覆 蓋柵極電極11并在柵極電極11的兩側(cè)延伸。在蝕刻之后，去除抗蝕劑圖案。 應(yīng)當(dāng)注意的是，微晶硅膜15a的與層疊柵極電極11的部分相對(duì)應(yīng)的部分為 溝道區(qū)域。
隨后，如圖2 (3)所示，由鋁(Al)或鈦(Ti)或其疊層組成的金屬層 25通過濺射等形成。接下來(lái)，金屬層25和n+非晶硅膜23被圖案化，以在 柵極電極11之上被分隔，并且通過例如采用抗蝕劑掩模(未示出)作為掩 模的蝕刻，使金屬層25形成配線圖案。因此，形成由金屬層25構(gòu)成的源極 電極25s和漏極電極25d，并且還形成由n+非晶硅膜23構(gòu)成的源才及23s和漏 極23d。可選地，在該蝕刻中，作為下層的結(jié)晶柵極絕緣膜13可以被圖案化， 而蝕刻停止層21停止蝕刻。
通過上述步驟獲得溝道區(qū)域由微晶硅膜15a構(gòu)成的底柵極薄膜晶體管Tr。
其后，如圖2 (4)所示，由例如氮化硅組成的鈍化膜31通過CVD等 形成在整個(gè)基板l上，以覆蓋源極電極25s和漏極黽極25d。結(jié)果，獲得通 過將底柵極薄膜晶體管Tr設(shè)置在基板1上而制得的TFT基板3。
<顯示設(shè)備>
圖8是面板結(jié)構(gòu)的示意圖，用于描述有機(jī)EL顯示裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例， 該結(jié)構(gòu)示例示出為采用如上所述制造的薄膜晶體管基板的顯示裝置5的示 例。
如圖所示，顯示區(qū)域la及其周邊區(qū)域lb設(shè)置在構(gòu)成顯示裝置5的基板 1上。在顯示區(qū)域la中，水平和垂直設(shè)置多條掃描線41和多條信號(hào)線43, 并且具有像素陣列部分，其中在每個(gè)交叉點(diǎn)處設(shè)置一個(gè)像素。此外，驅(qū)動(dòng)掃 描線43的掃描線驅(qū)動(dòng)電路45以及根據(jù)亮度信息(即輸入信號(hào))向信號(hào)線43 提供視頻信號(hào)的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路47設(shè)置在周邊區(qū)域lb中。
設(shè)置在掃描線41和信號(hào)線43之間每個(gè)交叉點(diǎn)處的像素電路包括例如開
ii關(guān)薄膜晶體管Tri、驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管Tr2、存儲(chǔ)電容器Cs和有機(jī)電致發(fā)光元件EL。于是，當(dāng)通過驅(qū)動(dòng)掃描線驅(qū)動(dòng)電^各45向掃描線41施加掃描脈沖，并且向信號(hào)線43提供特定信號(hào)時(shí)，開關(guān)薄膜晶體管Trl導(dǎo)通。結(jié)果，從信號(hào)線43寫入的視頻信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電容器Cs中。通過驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管Tr2,向有機(jī)電致發(fā)光元件EL提供基于存儲(chǔ)信號(hào)量的電流。有^L電致發(fā)光元件EL以基于電流值的亮度反射光。應(yīng)當(dāng)注意的是，驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管Tr2和存儲(chǔ)電容器Cs連接到公共電源線(Vcc) 49。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，開關(guān)薄膜晶體管Trl和驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管Tr2以上述工藝制造，存儲(chǔ)電容器Cs也通過相同的步驟制造。
這里，上述像素電路的結(jié)構(gòu)僅為示例?？蛇x地，電容器元件可以設(shè)置在像素電路中，并且可以設(shè)置多個(gè)晶體管以構(gòu)成像素電路。而且，根據(jù)像素電路修改所需的驅(qū)動(dòng)電路還可以添加到周邊區(qū)域lb。
圖9是顯示裝置5的主要部分的示意性截面圖，示出了四個(gè)像素。如圖所示，TFT基板3用作驅(qū)動(dòng)基板，其中薄膜晶體管Tr(對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管Tr2)、開關(guān)薄膜晶體管Trl (未示出)和存儲(chǔ)電容器Cs (未示出)布置在每個(gè)像素中。通過也用作鈍化膜31的平坦化絕緣膜在其上設(shè)置有機(jī)電致發(fā)光元件EL。對(duì)于有機(jī)電致發(fā)光元件EL,發(fā)紅光的紅光發(fā)光元件EL (R)、發(fā)綠光的綠光發(fā)光元件EL (G)和發(fā)藍(lán)光的藍(lán)光發(fā)光元件EL (B)整體上依次設(shè)置成矩陣。
有機(jī)電致發(fā)光元件EL包括像素電極51,像素電極51通ii形成在平坦化絕緣膜31中的連接孔連接到薄膜晶體管Tr。像素電極51通過覆蓋其周邊的絕緣膜圖案53而與鄰近的像素電極51絕緣。此外，包含發(fā)光層的有機(jī)層55以及每個(gè)像素共用的公共電極57層疊在像素電極51上，有機(jī)層55夾設(shè)在兩個(gè)電極51和57之間的部分用作有機(jī)電致發(fā)光元件EL。
這里，像素電極51用作陽(yáng)極，并且也具有反射層的作用。相反，公共電極57用作陰極，并且也用作半透明電極，其對(duì)有機(jī)層55中產(chǎn)生的光具有
側(cè)發(fā)射出射光，夾設(shè)在電極51和57之間的有機(jī)層55的厚度調(diào)整為適合于有機(jī)電致發(fā)光元件EL的發(fā)射顏色。有機(jī)層55通過從作為陽(yáng)極的像素電極51側(cè)依次層疊例如空穴輸運(yùn)層、發(fā)光層和電子輸運(yùn)層構(gòu)成，并且通過電子和空穴的復(fù)合在發(fā)光層中有效地產(chǎn)生出射光。
12密封基板61通過粘合劑59接合到形成有上述有機(jī)電致發(fā)光元件EL的TFT基板3以將有機(jī)電致發(fā)光元件EL夾設(shè)其間。粘合劑59和密封基板61
此外，盡管這里未示出，但是諸如紅濾色器、綠濾色器和藍(lán)濾色器的彩色濾色器可以設(shè)置在由諸如透明玻璃的材料組成的密封基板61上，以對(duì)應(yīng)于各自的像素部分(設(shè)置有機(jī)電致發(fā)光元件EL的部分)。而且，黑矩陣設(shè)置在像素之間以及布置有像素的顯示區(qū)域的周邊，以將來(lái)自有才幾電致發(fā)光元件EL的出射光取出，并且吸收在有機(jī)電致發(fā)光元件EL等處反射的外部光，以改善對(duì)比度。盡管彩色濾色器和黑矩陣可以設(shè)置在密封基板61的任一個(gè)表面上，但是希望將它們?cè)O(shè)置在TFT基板3側(cè)。這可以保護(hù)彩色濾色器和黑矩陣而不將它們暴露在表面上。
此外，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置5包括圖10中公開的具有密封模塊形狀的裝置。該裝置的示例包括顯示模塊，該顯示模塊具有形成為圍繞顯示區(qū)域la的密封部分63,顯示區(qū)域la為像素陣列部分，該顯示模塊通過采用密封部分63作為粘合劑接合到由例如透明玻璃組成的相對(duì)部分(密封基板61 )而形成。如上所述，彩色濾色器、保護(hù)膜和黑矩陣等可以設(shè)置在透明密封基板61上。應(yīng)當(dāng)注意的是，用于從外部輸入和輸出信號(hào)等到顯示區(qū)域la (像素陣列部分)的柔性印刷電路板65可以設(shè)置在基板1上，基板1用作形成顯示區(qū)域la的顯示模塊。
<應(yīng)用示例>
根據(jù)本發(fā)明的上述顯示裝置可以應(yīng)用于任何領(lǐng)域中的電子設(shè)備的顯示裝置，顯示作為圖像或視頻輸入到或產(chǎn)生于圖11至圖15中示出的各種電子設(shè)備中的視頻信號(hào)，各電子設(shè)備包括數(shù)字照相機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、諸如移動(dòng)電話的便攜式終端裝置和攝像放像機(jī)。在下文描述應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備的示例。
圖11是示出應(yīng)用本發(fā)明的電視機(jī)的透視圖。根據(jù)該應(yīng)用示例的電視才幾包括由前面板102和濾色器玻璃103等構(gòu)成的^f見頻顯示屏101,并通過采用根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置作為視頻顯示屏101而制造。
圖12是示出應(yīng)用本發(fā)明的數(shù)字照相機(jī)的示意圖，其中(A)從前側(cè)看的透視圖，(B)是從后側(cè)看的透視圖。根據(jù)該應(yīng)用示例的數(shù)字照相^L包括用于閃光的發(fā)光部分lll、顯示部分112、菜單開關(guān)113和快門按鈕114等，并通過采用根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分112而制造。
圖13是示出應(yīng)用本發(fā)明的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)的透視圖。根據(jù)該應(yīng)用示例的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)包括主體121、在輸入文本等時(shí)操作的鍵盤122和顯示圖像的顯示部分123等，并通過采用根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分123而制造。
圖14是示出應(yīng)用本發(fā)明的攝像放像機(jī)的透視圖。根據(jù)該應(yīng)用示例的攝像放像機(jī)包括主體131、在指向前方的側(cè)面上的目標(biāo)捕捉鏡頭132、錄像期間使用的開始/停止開關(guān)133以及顯示部分134等，并通過采用根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分134而制造。
圖15是示出應(yīng)用本發(fā)明的諸如移動(dòng)電話的便攜式終端裝置的示意圖，其中(A)是電話打開時(shí)的主視圖，(B)是其側(cè)視圖，(C)是電話關(guān)閉時(shí)的主視圖，(D)是其左側(cè)視圖，(E)是右側(cè)視圖，(F)是俯視圖，而(G)是仰視圖。根據(jù)該示例的移動(dòng)電話包括上殼體141、下殼體142、連接部分(這里為鉸鏈部分)143、顯示屏144、子顯示屏145、圖片燈(picture light) 146和照相機(jī)147等，并通過采用根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置作為顯示屏144或子顯示屏145而制造。
根據(jù)上述實(shí)施例的制造方法，如采用圖1 (4)所述，在非晶硅膜15的結(jié)晶化退火處理期間，僅氧化了光吸收層19的表面?zhèn)取＝Y(jié)果，防止了由于當(dāng)整個(gè)光吸收層19在深度方向上氧化時(shí)發(fā)生的急劇氧化引起的不可控的發(fā)熱，并且通過很好控制的光吸收層19的發(fā)熱來(lái)結(jié)晶化薄膜，而不用在光吸收層19上設(shè)置用于抑制氧化的絕緣膜，也不用在惰性氣氛下施加能量線Lh。因此，在空氣中而不需要真空設(shè)備的較簡(jiǎn)單工藝和處理，可以以低成本進(jìn)行結(jié)晶化。
此外，氧化反應(yīng)發(fā)生在特定的溫度以上，例如在如上所述的鉬的情況下在500。C以上。因此，溫度成為閾值，并且即使施加能量線Lh的功率密度設(shè)定為比能提供有效結(jié)晶化的現(xiàn)有技術(shù)高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)的值，也可進(jìn)行具有良好再現(xiàn)性的溫度可控的結(jié)晶化。因此，可以以良好的可控性有效地進(jìn)行結(jié)晶化。此外，氧化在例如約500。C發(fā)生，由此實(shí)現(xiàn)如上所述的溫度控制。因此，由于基板1和非晶硅膜15之間的界面保持在500。C以下的溫度，所以對(duì)基板l沒有損害，不會(huì)引起基板的膜分離、應(yīng)力、翹曲以及基板的裂紋。
因此，應(yīng)用上述結(jié)晶化方法可以筒化薄膜晶體管Tr以及采用該薄膜晶體管Tr的顯示裝置5的制造步驟，并且降低成本。此外，通過采用以良好控制性結(jié)晶化的微晶硅膜15a，可以獲得特性改善且器件之間特性差異小的薄膜晶體管Tr。而且，通過采用這樣的薄膜晶體管Tr來(lái)控制顯示裝置的驅(qū)動(dòng)，可以改善顯示特'陣。具體地，對(duì)于由平均值劃分的相鄰部分的亮度差異a，可以實(shí)現(xiàn)為1%以下。
應(yīng)當(dāng)注意的是，由于在溝道區(qū)域中采用微晶硅膜15a構(gòu)成薄膜晶體管Tr,所以閾值Vth的偏移可以減少到在溝道區(qū)域中采用多晶硅膜時(shí)實(shí)現(xiàn)的值。
作為半導(dǎo)體裝置的制造方法，上述實(shí)施例已經(jīng)舉例說明了底柵極薄膜晶體管Tr以及設(shè)置有底柵極薄膜晶體管Tr的薄膜晶體管基板3的制造。然而，也可以采用頂柵極薄膜晶體管。在此情況下，源極電極和漏極電極形成在基板l之上，并且還形成由n+非晶硅組成的源極和漏極。隨后，形成非晶硅膜和光吸收層以覆蓋源極和漏極，并且通過從其上側(cè)施加上述能量線可以進(jìn)行結(jié)晶化退火處理。其后，去除光吸收層，并且形成柵極絕緣膜。其上形成柵極電極。
此外，本發(fā)明不限于應(yīng)用于制造薄膜晶體管Tr以及設(shè)置有薄膜晶體管Tr的薄膜晶體管基板3，可以廣泛地應(yīng)用于在形成半導(dǎo)體薄膜或其它材料組成的薄膜后包括進(jìn)行結(jié)晶化步驟的元件和裝置的制造中。
此外，該實(shí)施例已經(jīng)例解了有機(jī)EL顯示裝置作為采用薄膜晶體管基板的顯示裝置。然而，應(yīng)用本發(fā)明的顯示裝置不限于有機(jī)EL顯示裝置，而是可以應(yīng)用于諸如液晶顯示裝置的其它平板顯示器，只要作為驅(qū)動(dòng)元件需要例如抑制閾值變化、遷移率改進(jìn)或薄膜晶體管的平面內(nèi)特定的均勻性。這樣的顯示裝置可以產(chǎn)生相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種薄膜的結(jié)晶化方法，其特征在于包括在基板上形成薄膜的步驟；在該薄膜上形成光吸收層的步驟；以及通過用能量線照射該光吸收層而僅將該光吸收層的表面?zhèn)妊趸瘯r(shí)，使用由該光吸收層處的該能量線的熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱以及氧化反應(yīng)的熱來(lái)結(jié)晶化該薄膜的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的結(jié)晶化方法，其特征在于，形成非晶半 導(dǎo)體薄膜作為該薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的結(jié)晶化方法，其特征在于，該能量線的 照射在空氣中進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的結(jié)晶化方法，其特征在于，連續(xù)波激光 器用作該能量線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的結(jié)晶化方法，其特征在于，在用該能量 線照射期間控制能量，使得該薄膜被微晶化。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的結(jié)晶化方法，其特征在于，進(jìn)行該能量 線的照射時(shí)，照射位置相對(duì)于該光吸收層移動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的結(jié)晶化方法，其特征在f,在該光吸收 層的選擇位置上部分地進(jìn)行該能量線的照射。
8. —種薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括 在基板上形成半導(dǎo)體薄膜的步驟； 在該半導(dǎo)體薄膜上形成光吸收層的步驟；以及通過用能量線照射該光吸收層而僅將該光吸收層的表面?zhèn)妊趸瘯r(shí)，使用 由該光吸收層處的該能量線的熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱以及氧化反應(yīng)的熱來(lái)結(jié)晶化 該半導(dǎo)體薄膜的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還 包括在形成該半導(dǎo)體薄膜的步驟之前，在該基板上形成柵極電極以及用柵極 絕緣膜涂覆該柵極電極的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還包括在結(jié)晶化該半導(dǎo)體薄膜的步驟之后，去除該光吸收層以及經(jīng)由柵極絕緣 膜形成柵極電極的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在結(jié)晶化該半導(dǎo)體薄膜的步驟中，結(jié)合使用該柵極電極處的該能量線的吸收 引起的發(fā)熱。
12. —種電子設(shè)備的制造方法，在該電子設(shè)備中薄膜半導(dǎo)體裝置設(shè)置在 基板上，該方法的特征在于，在形成該薄膜半導(dǎo)體裝置時(shí)包括在該基板上形成半導(dǎo)體薄膜的步驟； 在該半導(dǎo)體薄膜上形成光吸收層的步驟；以及通過用能量線照射該光吸收層而僅將該光吸收層的表面?zhèn)妊趸瘯r(shí)，使用該光吸收層處該能量線的熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱以及氧化反應(yīng)的熱來(lái)結(jié)晶化該半 導(dǎo)體薄膜的步驟。
13. —種顯示裝置的制造方法，在該顯示裝置中薄膜半導(dǎo)體裝置以及連 接到該薄膜半導(dǎo)體裝置的像素電極形成在基板上，該方法的特征在于，在形 成該薄膜半導(dǎo)體裝置時(shí)包括在該基板上形成半導(dǎo)體薄膜的步驟； 在該半導(dǎo)體薄膜上形成光吸收層的步驟；以及通過用能量線照射該光吸收層僅將該光吸收層的表面?zhèn)妊趸瘯r(shí)，使用該 光吸收層處該能量線的熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱以及氧化反應(yīng)的熱來(lái)結(jié)晶化該羊?qū)?體薄膜的步驟。
全文摘要
在基板(1)上形成柵極絕緣膜(13)以覆蓋柵極電極(11)，并且形成非晶硅膜(半導(dǎo)體薄膜)(15)。光吸收層(19)通過緩沖層(17)形成在非晶硅膜(15)的上部上。能量照射(Lh)從諸如半導(dǎo)體激光器的連續(xù)波振蕩激光器施加給光吸收層(19)。根據(jù)以上構(gòu)造，在僅氧化光吸收層(19)的表面?zhèn)葧r(shí)，非晶硅膜(15)通過在光吸收層(19)中能量照射(Lh)的熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱以及氧化反應(yīng)的產(chǎn)生的熱而結(jié)晶化以形成微晶硅膜(15a)。根據(jù)上述構(gòu)造，提供了一種薄膜的結(jié)晶化方法，該方法可以在具有良好可控性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的工藝和較低的成本。
文檔編號(hào)H01L29/786GK101681815SQ20088001659
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者堀田慎, 月原浩一, 松延剛, 梅津暢彥, 田附幸一, 白井克彌, 稻垣敬夫 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社