[发明专利]半导体装置以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有从结晶半导体衬底使半导体层薄片化而键合到异种衬底的SOI(绝缘体上硅片)结构的衬底。本发明特别涉及贴合SOI技术，并且涉及将单晶或多晶的半导体层键合到玻璃等具有绝缘表面的衬底的SOI衬底的制造方法。此外，本发明还涉及使用这种具有SOI结构的衬底的显示装置或半导体装置。

背景技术

目前，已经研究开发出在绝缘层上提供薄的单晶半导体层的被称为绝缘体上硅片的半导体衬底(SOI衬底)，来代替通过将单晶半导体锭切薄来制造的硅片，并且SOI衬底作为制造微处理器等时使用的衬底越来越普及。这是因为如下缘故：使用SOI衬底的集成电路作为减少晶体管的漏极和衬底之间的寄生电容来提高半导体集成电路的性能并谋求实现低耗电量化的集成电路受到注目。

作为制造SOI衬底的方法，普遍知道氢离子注入剥离法。氢离子注入剥离法是如下方法：通过将氢离子注入到硅片中来在离表面有预定的深度的位置上形成微小气泡层，并通过将该微小气泡层作为劈开面来将薄硅层(SOI层)键合到其他硅片。再者，除了进行剥离SOI层的热处理，还需要在进行氧化气氛下的热处理来在SOI层形成氧化膜之后去除该氧化膜，接着进行1000℃至1300℃的还原气氛下的热处理来提高键合强度。

另一方面，也在尝试在玻璃等的绝缘衬底上形成SOI层。作为在玻璃衬底上形成SOI层的SOI衬底的一个例子，普遍知道使用氢离子注入剥离法来在具有涂敷膜的玻璃衬底上形成薄的单晶硅层的SOI衬底(参照专利文献1)。在此情况下，也同样通过将氢离子注入到单晶硅片而在离表面具有预定的深度的位置上形成微小气泡层，并通过在贴合玻璃衬底和单晶硅片之后以微小气泡层为劈开面来剥离硅片，在玻璃衬底上形成薄的硅层(SOI层)。

此外，还在研究开发如下技术：在有源矩阵型的电光装置，例如有源矩阵型EL显示装置(EL：电致发光)中，使用薄膜晶体管(TFT)制造开关元件及驱动电路。

[专利文献1]

日本专利申请公开Hei11-163363号公报

作为EL显示装置，可以举出如下结构：在TFT上形成第一像素电极，在第一像素电极上制造包括发光层的EL层，并在EL层上制造第二像素电极。

由于在很多情况下，EL层以1nm至100nm的厚度来形成，因此若是形成在EL层之下的第一像素电极具有凹凸，则也在EL层中产生凹凸。当在EL层中产生凹凸时，会在显示装置中产生亮度不均匀，而损害显示装置的可靠性。从而，第一像素电极需要具有平坦性。

发明内容

在本发明中，使用SOI衬底制造EL显示装置。将第一像素电极的材料的导电膜形成在贴合单晶半导体层之前的单晶半导体衬底上，接着在贴合单晶半导体衬底和支撑衬底之后，去除导电膜上的单晶半导体层来形成EL显示装置。从而，可以使导电膜的表面平滑。

第一像素电极或第二像素电极、或者双方使用透光性导电膜。在很多情况下，使用氧化铟锡(ITO)作为这种透光性导电膜。

此外，像素电极的材料的导电膜大多使用透光性导电膜如ITO，但是也可以使用具有反射性的导电膜。

由于单晶半导体衬底具有极平坦的表面，所以形成在单晶半导体衬底上的导电膜的表面也平坦。当使用这种平坦化了的导电膜形成第一像素电极时，也可以使形成在其上的EL层平坦化，从而可以防止点缺陷。

本发明涉及一种半导体装置，包括：衬底上的键合层；所述键合层上的绝缘膜和第一像素电极，该第一像素电极嵌入在所述绝缘膜；所述绝缘膜上的岛状单晶半导体层；所述岛状单晶半导体层中的沟道形成区域和高浓度杂质区域；所述岛状单晶半导体层上的栅极绝缘膜和栅电极；覆盖所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、所述栅电极的层间绝缘膜；所述层间绝缘膜上的布线，该布线使所述高浓度杂质区域和所述第一像素电极电连接；覆盖所述层间绝缘膜、所述岛状单晶半导体层、所述栅极绝缘膜、及所述栅电极且开口形成在所述第一像素电极上的区域的分隔壁；形成在所述第一像素电极上的由所述分隔壁围绕的区域的发光层；以及所述发光层及所述分隔壁上的电连接到所述发光层的第二像素电极，其中，所述第一像素电极的与所述发光层接触的面平坦，并且所述绝缘膜和所述岛状单晶半导体层接触的面与所述第一像素电极和所述发光层接触的面大致一致。

在本发明中，所述岛状单晶半导体层是岛状单晶硅层。