JP2003197881A - 半導体集積回路、半導体集積回路の製造方法、半導体素子部材、電気光学装置、電子機器 - Google Patents
半導体集積回路、半導体集積回路の製造方法、半導体素子部材、電気光学装置、電子機器Info
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- H01L2224/23—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
- H01L2224/24—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
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- H01L2224/24151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/24221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/24225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/24221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/24225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/24226—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the HDI interconnect connecting to the same level of the item at which the semiconductor or solid-state body is mounted, e.g. the item being planar
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- H01L2924/11—Device type
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
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- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13063—Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor [MESFET]
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13064—High Electron Mobility Transistor [HEMT, HFET [heterostructure FET], MODFET]
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Abstract
を向上させ、集積回路の製造プロセスにおける無駄を低
減する半導体集積回路、半導体集積回路の製造方法、半
導体素子部材、電気光学装置、電子機器を提供する。 【解決手段】 半導体の基板10上に半導体デバイス
(半導体素子)13を形成し、基板10における表層で
あって半導体デバイス(半導体素子)13を含む機能層
12のみを、微小タイル形状に、当該基板10から切り
離す。
Description
半導体集積回路の製造方法、半導体素子部材、電気光学
装置、電子機器に関する。特に、ある半導体素子を当該
半導体素子の材質とは異なる材質の物体(例えば、基
板)上に移設する方法に関する。
素製の面発光レーザ(VCSEL)、フォトダイオード
(PD)又は高電子移動度トランジスタ(HEMT)な
どを設けたり、液晶ディスプレイ(LCD)の各画素の
薄膜トランジスタ(TFT)の代わりに微小シリコント
ランジスタをガラス基板へ貼り付けるというような、半
導体素子を材質の異なる基板上に形成する技術が考えら
れている。
積回路としては、オプトエレクトロニクス集積回路(O
EIC)が挙げられる。オプトエレクトロニクス集積回
路は、光による入出力手段を備えた集積回路である。集
積回路内での信号処理は電気信号を用いて行うが、集積
回路の外との入出力は光信号を用いて行う。
タでは、集積回路の内部構造の微細化により、CPU内
部の動作速度(動作クロック)が年々向上している。し
かし、バスにおける信号伝達速度はほぼ限界に達しつつ
あり、コンピュータの処理速度のボトルネックとなって
いる。このバスにおける信号伝達を光信号で行うことが
できれば、コンピュータの処理速度の限界を著しく高め
ることが可能となる。これを実現するためには、シリコ
ンで作られる集積回路に微小な発光・受光素子を内蔵さ
せる必要がある。
導体であるため発光することができない。そこで、シリ
コンと、シリコンとは別の半導体発光素子とを組み合わ
せて集積回路を構成することが必要となる。ここで、半
導体発光素子として有望であるものは、ガリウム・ヒ素
(GaAs)などの化合物半導体からなる面発光レーザ
(VCSEL)である。しかし、面発光レーザは、シリ
コンと格子整合しないため、エピタキシーなどの半導体
プロセスによって直接にシリコン集積回路上に形成する
ことが非常に困難である。通常、面発光レーザは、ガリ
ウム・ヒ素基板上に形成される。そこで、ガリウム・ヒ
素基板上の面発光レーザをチップ化して、このチップを
機械的にシリコン集積回路基板に実装することで、電気
信号伝達回路と光信号伝達回路を融合する方法が考えら
れている。
面積を無駄にしないためにも、また、融合後の取扱いの
し易さのためにも、集積回路上における面発光レーザ素
子のチップサイズは可能な限り小さいことが望ましい。
できればモノリシックで集積回路を形成した場合と同じ
程度の寸法=(厚さ数μm×面積数十μm角)にした
い。しかし、従来の半導体実装技術では、ハンドリング
できるチップサイズが(厚さ数十μm×面積数百μm
角)以上のサイズとなっている。
「エレクトロニクス」、2000年10月号、37頁〜
40頁)及び第2の先行文献(雑誌、「電子情報通信学
会論文誌」、2001/9、Vol.J84−C.No
9)に記載されている技術がある。これらの先行文献の
技術は、先ず、基板を研磨することで除去し、半導体素
子となる極表層の機能層(数μm)だけを別の保持基板
へ転写してハンドリング及びフォトリソグラフィ技術で
所望の大きさに整形し、最終基板へ接合するものであ
る。これで、最終基板の所望の位置に目的の半導体素子
となる厚さ数μmの半導体層(機能層)が形成される。
これを通常の半導体プロセスで加工し、電極などを付け
て完成させる。
題点は、半導体基板を研磨によって除去するので、剛体
の保持基板が必要になる点である。そのため最終基板へ
の接合を全面一括で行うことが必要となる。つまり、接
合する前に最終的に必要となる部分以外の半導体膜を全
て除去しておかなければならず、非常に無駄が多くなっ
てしまう。また、接合される部分は機能層にすぎないの
で、接合後に半導体プロセスを施す必要がある。したが
って、目的の半導体素子の配置密度があまり大きくない
場合などは、最終基板ごと処理することで極めて無駄が
多くなる。
子の材質とは異なる材質の物体上に形成するときにおけ
る上記した問題を解決し、半導体素子が形成される半導
体基板の利用率を向上させることができるとともに、集
積回路の製造プロセスにおける無駄を低減することがで
きる半導体集積回路、半導体集積回路の製造方法、半導
体素子部材、電気光学装置、電子機器の提供を目的とす
る。
ために、本発明の半導体集積回路の製造方法は、半導体
基板に半導体素子を形成し、前記半導体基板における表
層であって前記半導体素子を含む機能層のみを当該半導
体基板から切り離すことを特徴とする。このような手法
によれば、微小タイル形状に切り離された半導体素子
を、任意の物体に接合して集積回路を形成することが可
能となる。ここで、半導体素子は化合物半導体でもシリ
コン半導体でもよく、半導体素子が接合される物体はシ
リコン半導体基板でも化合物半導体基板でもその他の物
質でもよい。そこで、本発明によれば、シリコン半導体
基板上に、ガリウム・ヒ素製の面発光レーザ又はフォト
ダイオードなどを形成するというように、半導体素子を
当該半導体素子とは材質の異なる基板上に形成すること
が可能となる。また、半導体基板上で半導体素子を完成
させてから微小タイル形状に切り離すので、集積回路を
作成する前に、予め半導体素子をテストして選別するこ
とが可能となる。
は、半導体基板に半導体素子を形成し、前記半導体基板
における前記半導体素子が形成された面側にフィルムを
張り付け、前記半導体基板における前記半導体素子を含
む機能層を当該半導体基板から切り離すことを特徴とす
る。このような手法によれば、半導体素子を含む機能層
のみを、微小タイル形状として半導体基板から切り取
り、フィルムにマウントしてハンドリングすることがで
きるので、半導体素子を個別に選択して最終基板に接合
できるとともに、ハンドリングできる半導体素子のサイ
ズを従来の実装技術のものよりも小さくすることができ
る。
は、前記半導体素子が、化合物半導体デバイスであっ
て、発光ダイオード、面発光レーザ、フォト・ダイオー
ド、高電子移動度トランジスタ、インダクター、キャパ
シター、抵抗及びヘテロバイポーラ・トランジスタの内
の少なくとも一つを有することが好ましい。
は、前記半導体素子が、シリコン半導体デバイスであっ
て、集積回路、フォト・ダイオード、トランジスタ及び
ダイオードの内の少なくとも一つをなすことが好まし
い。
は、前記フィルムに貼り付られた前記機能層を、シリコ
ン、石英、サファイヤ、金属、セラミックス及びプラス
チックフィルムのいずれかからなる基板に接合すること
を特徴とする。このような手法によれば、基板に接合さ
れる機能層には半導体素子が完成されているので、その
接合後に複雑な半導体プロセスを必要としない。したが
って、機能層を基板へ接合した後に、当該基板の全体を
処理する必要がないので、製造プロセスの無駄を低減す
ることが可能となる。また、機能層を基板へ接合した後
に、当該基板の全体を処理する必要がないので、当該接
合方法の制約を緩和することができ、例えば、低耐熱性
の接合方法を採用することが可能となる。
は、前記半導体基板が、前記機能層の下層に配置された
犠牲層を有し、当該犠牲層をエッチングすることで、当
該半導体基板から当該機能層を切り離すことを特徴とす
る。
は、前記半導体基板が、ガリウム・ヒ素化合物半導体か
らなり、前記犠牲層は、アルミニウム・ヒ素化合物半導
体、アルミニウム・ガリウム・砒素化合物半導体、イン
ジウム・燐化合物半導体もしくは、インジウム・ガリウ
ム・燐化合物半導体からなることが好ましい。
は、前記半導体基板は、シリコン・オン・インシュレー
タ(SOI)基板に形成されており、前記犠牲層は、シ
リコン酸化膜からなることが好ましい。
は、分離溝が設けられ、当該分離溝を設けるとともに前
記犠牲層をエッチングすることで、当該半導体基板から
前記機能層を切り離すことが好ましい。このような手法
によれば、先ず始めに半導体素子が形成される半導体基
板については、分離溝の部分を除いた全ての面積を半導
体素子として利用することが可能となる。
は、分離溝が、ドライエッチング及びウエットエッチン
グのいずれかの方法で形成されることが好ましい。
は、前記分離溝が、少なくとも前記犠牲層に到達する深
さをもつことが好ましい。このような手法によれば、分
離溝にエッチング液を注入することで、分離溝から犠牲
層にエッチング液を送ることが可能となり、犠牲層をエ
ッチングすることができる。
は、前記犠牲層を、低濃度の塩酸によってエッチングす
ることが好ましい。
は、エッチングによって除去することが可能な犠牲層を
有する半導体基板に半導体素子を形成し、前記半導体基
板に、少なくとも前記犠牲層に到達する深さをもつ分離
溝を形成し、前記半導体基板の表面に、フィルムを貼付
し、前記分離溝にエッチング液を注入し前記犠牲層をエ
ッチングすることにより、前記半導体素子を前記半導体
基板から切り離すことを特徴とする。
は、前記フィルムに貼り付けられた前記半導体素子を、
前記半導体基板とは異なる基板に接合することが好まし
い。
は、前記基板に接合された前記半導体素子を、当該基板
上に形成された回路と接続することが好ましい。
形成された半導体素子を、当該半導体基板から切り離し
て半導体素子部材としたものであって、当該半導体素子
部材がフィルムに貼り付けられていることを特徴とす
る。
子部材が、前記半導体基板とは異なる基板に接合されて
おり、当該半導体素子部材と当該基板の回路とが接続さ
れ集積回路が形成されてなることを特徴とする。
回路を備えたことを特徴とする。
体基板から切り離された半導体素子を含む機能層と、前
記半導体基板から切り離された半導体素子と、のうち少
なくとも1つを備えたことを特徴とする。
ス状に形成された複数の走査線及び複数のデータ線と、
前記走査線とデータ線に接続されたスイッチング手段
と、前記スイッチング手段に接続された画素電極とを有
することが好ましい。
を有することが好ましい。
備えたことを特徴とする。
路の製造方法について、図1乃至図10に基づいて説明
する。第1の実施形態では、化合物半導体デバイス(化
合物半導体素子)をシリコン・LSIチップ上に接合す
る場合について説明するが、半導体デバイスの種類及び
LSIチップの種類に関係なく本発明を適用することが
できる。なお、本実施形態における「半導体基板」と
は、半導体物資から成る物体をいうが、板形状の基板に
限らず、どのような形状であっても半導体物資であれば
「半導体基板」に含まれる。
製造方法の第1工程を示す概略断面図である。図1にお
いて、基板10は、半導体基板であり、本実施形態では
ガリウム・ヒ素化合物半導体基板である。基板10にお
ける最下位層に、犠牲層11を設けておく。犠牲層11
は、アルミニウム・ヒ素(AlAs)からなり、厚さが
例えば数百nmの層である。例えば、犠牲層11の上層
には機能層12を設ける。機能層12の厚さは、例えば
1μmから10(20)μm程度とする。そして、機能
層12において半導体デバイス(半導体素子)13を作
成する。半導体デバイス13としては、例えば発光ダイ
オード(LED)、面発光レーザ(VCSEL)、フォ
トダイオード(PD)、高電子移動度トランジスタ(H
EMT)、ヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)な
どが挙げられる。これらの半導体デバイス13は、何れ
も基板10上に多層のエピタキシャル層を積層して素子
が形成されたものである。また、各半導体デバイス13
は、電極も形成し、動作テストも行う。
体集積回路の製造方法の第2工程を示す概略断面図であ
る。本工程においては、各半導体デバイス13を分割す
るように分離溝21を形成する。分離溝21は、少なく
とも犠牲層11に到達する深さをもつ溝とする。例え
ば、分離溝の幅及び深さともに、10μmから数百μm
とする。また、分離溝21は、後述するところの選択エ
ッチング液が当該分離溝21を流れるように、行き止ま
りなく繋がっている溝とする。さらに、分離溝21は、
碁盤のごとく格子状に形成することが好ましい。また、
分離溝21相互の間隔を数十μmから数百μmとするこ
とで、分離溝21によって分割・形成される各半導体デ
バイス13のサイズを、数十μmから数百μm四方の面
積をもつものとする。分離溝21の形成方法としては、
フォトリソグラフィとウェットエッチングによる方法、
またはドライエッチングによる方法を用いる。また、ク
ラックが基板に生じない範囲でU字形溝のダイシングで
分離溝21を形成してもよい。分離溝21の形成におい
て、ウェットエッチングでは硫酸系エッチング液が使用
でき、ドライエッチングでは塩素ガスが使用できる。分
離溝21はパターン寸法が大きく精度を必要としないの
で、エッチングマスクはフォトリソグラフィでなくても
よい。例えば、エッチングマスクとしてオフセット印刷
なども使用できる。また、分離溝21の形成において
は、基板10の結晶方位に対する分離溝21の方位も重
要となる。
体集積回路の製造方法の第3工程を示す概略断面図であ
る。本工程においては、中間転写フィルム31を基板1
0の表面(半導体デバイス13側)に貼り付ける。中間
転写フィルム31は、表面に粘着剤が塗られたフレキシ
ブルな帯形状のフィルムである。
体集積回路の製造方法の第4工程を示す概略断面図であ
る。本工程においては、分離溝21に選択エッチング液
41を注入する。本工程では、犠牲層11のみを選択的
にエッチングするために、選択エッチング液41とし
て、アルミニウム・ヒ素に対して選択性が高い低濃度の
塩酸を用いる。選択エッチング液41としては低濃度の
フッ酸も使えるが、選択性という点で塩酸を使う方が望
ましい。
体集積回路の製造方法の第5工程を示す概略断面図であ
る。本工程においては、第4工程での分離溝21への選
択エッチング液41の注入後、所定時間の経過により、
犠牲層11のすべてを選択的にエッチングして基板10
から取り除く。その後、分離溝21及び犠牲層11のあ
った部位に純水を注入してリンスする。
体集積回路の製造方法の第6工程を示す概略断面図であ
る。第5工程で犠牲層11が全てエッチングされると、
基板10から機能層12が切り離される。そして、本工
程において、中間転写フィルム31を基板10から引き
離すことにより、中間転写フィルム31に貼り付けられ
ている機能層12を基板10から引き離す。これらによ
り、半導体デバイス13が形成された機能層12は、分
離溝21の形成及び犠牲層11のエッチングによって分
割されて、所定の形状(例えば、微小タイル形状)の半
導体素子(以下、「微小タイル状素子61」という。)
とされ、中間転写フィルム31に貼り付け保持されるこ
ととなる。ここで、機能層の厚さが例えば1μmから8
μm、大きさ(縦横)が例えば数十μmから数百μmで
あるのが好ましい。また、機能層12が切り離された基
板10は、半導体デバイスの形成に再利用することが可
能である。そして、犠牲層11を複数層あらかじめ設け
ておくことで、前述の第1工程から第6工程を繰り返し
実行することができ、基板10を再利用して、「微小タ
イル状素子61」を繰り返し作成することが可能とな
る。
体集積回路の製造方法の第7工程を示す概略断面図であ
る。本工程においては、(微小タイル状素子61が貼り
付けられた)中間転写フィルム31を移動させること
で、最終基板71の所望の位置に微小タイル状素子61
をアライメントする。ここで、最終基板71は、シリコ
ン半導体からなり、LSI領域72が形成されている。
また、最終基板71の所望の位置には、微小タイル状素
子61を接着するための接着剤73を塗布しておく。
体集積回路の製造方法の第8工程を示す概略断面図であ
る。本工程においては、最終基板71の所望の位置にア
ライメントされた微小タイル状素子61を、中間転写フ
ィルム31越しにコレット81で押しつけて最終基板7
1に接合する。ここで、所望の位置には接着剤73が塗
布されているので、その最終基板71の所望の位置に微
小タイル状素子61が接着される。本工程では、最終基
板71への微小タイル状素子61の接着方法として接着
剤を用いたが、他の接着方法を用いてもよい。
体集積回路の製造方法の第9工程を示す概略断面図であ
る。本工程においては、中間転写フィルム31の粘着力
を消失させて、微小タイル状素子61から中間転写フィ
ルム31を剥がす。中間転写フィルム31の粘着剤は、
UV硬化性又は熱硬化性のものにしておく。UV硬化性
の粘着剤とした場合は、コレット81を透明な材質にし
ておき、コレット81の先端から紫外線(UV)を照射
することで中間転写フィルム31の粘着力を消失させ
る。熱硬化性の接着剤とした場合は、コレット81を加
熱すればよい。あるいは第6工程の後で、中間転写フィ
ルム31を全面紫外線照射するなどして粘着力を全面消
失させておいてもよい。粘着力が消失したとはいえ実際
には僅かに粘着性が残っており、微小タイル状素子61
は非常に薄く軽いので中間転写フィルム31に保持され
る。
い。本工程においては、加熱処理などを施して、微小タ
イル状素子61を最終基板71に本接合する。
半導体集積回路の製造方法の第11工程を示す概略断面
図である。本工程においては、微小タイル状素子61の
電極と最終基板71上の回路を配線91により電気的に
繋ぎ、一つのLSIチップを完成させる。最終基板71
としては、シリコン半導体のみならず、石英基板又はプ
ラスチックフィルムを適用してもよい。シリコン半導体
を最終基板71とした場合は、CCD(電荷結合素子)
を有する基板としてもよい。石英などのガラス基板を最
終基板71とした場合は、これを液晶ディスプレイ(L
CD)、有機EL装置等のディスプレイに利用すること
ができる。また、プラスチックフィルムを最終基板71
とした場合は、これを液晶ディスプレイ、有機エレクト
ロ・ルミネッセンス・パネル、又はICフィルムパッケ
ージなどに利用することができる。
シリコントランジスタ(シリコン半導体素子)を液晶用
ガラス基板へ貼り付ける場合について説明する。本実施
形態における第1工程から第11工程は、第1の実施形
態における第1工程から第11工程に対応した工程であ
る。ここで、本実施形態と第1の実施形態との間での特
に大きな相違点は、第4工程における犠牲層の選択エッ
チングの方法が異なる点である。
n On Insulator)基板上に、通常の一般的なプロセスで
シリコントランジスタを形成する。ここで、シリコント
ランジスタの代わりに、シリコンデバイスである集積回
路、フォト・ダイオード、トランジスタ又はダイオード
を形成してもよい。SOI基板には、犠牲層となるシリ
コン酸化膜が設けられている。第2工程としては、SO
I基板に分離溝を形成する。この分離溝は、少なくとも
SOI基板おける犠牲層をなすシリコン酸化膜に到達す
る深さを持ち、エッチングなどの方法で形成する。第3
工程としては、中間転写フィルムをSOI基板の表面
(シリコントランジスタ側)に貼り付ける。
酸化膜のみを選択的にエッチングするために、分離溝へ
フッ酸を注入する。第5工程としては、第4工程の後、
所定時間の経過により、シリコン酸化膜の犠牲層をエッ
チングして、シリコン基板からからシリコントランジス
タ(シリコン半導体素子)を切り離す。第6工程として
は、中間転写フィルムをSOI基板から引き離すことに
より、中間転写フィルムに貼り付けられているシリコン
トランジスタをSOI基板から引き離す。
動させることで、最終基板の所望の位置にシリコントラ
ンジスタをアライメントする。ここで、最終基板は、液
晶用ガラス基板である。第8工程としては、最終基板の
所望の位置にアライメントされたシリコントランジスタ
を、中間転写フィルム越しにコレットで押しつけて最終
基板に接合する。ここで、所望の位置には接着剤が塗布
されているので、その最終基板の所望の位置にシリコン
トランジスタが接着される。
着力を消失させて、シリコントランジスタから中間転写
フィルムを剥がす。第10工程としては、加熱処理など
を施して、シリコントランジスタを最終基板に本接合す
る。第11工程としては、シリコントランジスタの電極
と最終基板上の回路を配線で繋ぎ、液晶用ガラス基板及
びその駆動回路などを完成させる。本実施形態の第5工
程から第11工程では、第1の実施形態の第5工程から
第11工程で用いられた技術を適用することができる。
形態の製造方法によれば、半導体素子を、モノリシック
プロセスでは製造困難な組み合わせの半導体基板上に、
あたかもモノリシック的に形成することが可能となる。
シリコン半導体基板上に、ガリウム・ヒ素製の面発光レ
ーザ、フォトダイオード又は高電子移動度トランジスタ
などを設けたり、液晶ディスプレイの各画素の薄膜トラ
ンジスタ(TFT)の代わりに微小シリコントランジス
タをガラス基板へ貼り付けるというような、半導体素子
を材質の異なる基板上に形成するには、従来は、ハイブ
リッドプロセスで作成していた。図18は従来のハイブ
リッド集積回路の一例を示す模式斜視図である。本図で
は、シリコンLSIチップ111はLSI領域112を
有している。そして、シリコンLSIチップ111の表
面には、フォトダイオードチップ101a、面発光レー
ザチップ101b及び高電子移動度トランジスタチップ
101cが接合されている。ここで、従来の実装技術で
は、ハンドリングできるチップサイズが(厚さ数十μm
×面積数百μm角)が限界となっている。したがって、
フォトダイオードチップ101a、面発光レーザチップ
101b及び高電子移動度トランジスタチップ101c
のサイズは、(厚さ数十μm×面積数百μm角)以上と
なる。
た集積回路の一例を示す模式斜視図である。最終基板7
1であるシリコンLSIチップはLSI領域72を有し
ている。そして、最終基板71の表面には、フォトダイ
オードタイル61a、面発光レーザタイル61b及び高
速動作トランジスタ(MESFET、HBT、HEMT
を含む)61cが接合されている。なお、HBTとは、
化合物半導体ヘテロバイポーラである。ここで、フォト
ダイオードタイル61a、面発光レーザタイル61b及
び高速動作トランジスタ61cは、微小タイル状素子6
1として、第1の実施形態の製造方法で作成され接合さ
れたものである。したがって、フォトダイオードタイル
61a、面発光レーザタイル61b及び高速動作トラン
ジスタ61cのサイズは、(厚さ数μm×面積数十μm
角)にすることが可能となる。そこで、本実施形態の製
造方法によれは、モノリシックで形成した場合と同程度
の小さいサイズの半導体素子(微小タイル状素子61)
を、任意の種類の基板(例えば、シリコン、石英、サフ
ァイヤ、金属、セラミックス及びプラスチックフィルム
などの基板)上に形成することが可能となる。
造方法によれば、半導体基板(基板10)上で、半導体
素子(半導体デバイス13)を完成させてから、微小タ
イル状素子61に加工するので、半導体素子につき予め
テストして選別することができる。
造方法によれば、微小タイル状素子61の作成もとの半
導体基板(基板10)については、分離溝21の部分を
除き全て半導体デバイス13(微小タイル状素子61)
として利用できる。したがって、半導体基板(基板1
0)の利用面積効率を高めることが可能となり、製造コ
ストを低減することができる。
造方法によれば、微小タイル状素子61がフレキシブル
な中間転写フィルム31にマウントされるので、各微小
タイル状素子61を選んで最終基板71に接合すること
ができる。
造方法によれば、微小タイル状素子61が半導体素子と
して完成した状態で最終基板71に接合されるので、そ
の接合後に複雑な半導体プロセスを必要としない。した
がって、微小タイル状素子61の最終基板71への接合
後に、最終基板71の全体を処理する必要がないので、
製造プロセスの無駄を低減することが可能となる。ま
た、微小タイル状素子61の最終基板71への接合後
に、複雑な半導体プロセスを必要としないので、その微
小タイル状素子61の接合方法の制約が緩くなり、例え
ば、低耐熱性の接合方法を採用することが可能となる。
回路の製造方法を使用して作成された半導体素子部材の
応用例について説明する。第1の応用例としては、上述
の第1の実施形態の方法を用いて、シリコンLSI上に
面発光レーザ(VCSEL)及びフォトダイオード(P
D)を設ける。これにより、光パルスを用いてシリコン
LSIの外部とデータを送受信することが可能となる。
したがって、電気接続できない所とのデータの送受信が
可能となるのみならず、電子信号で送受信した場合より
も高速に信号を送受信することが可能となる。
形態の方法を用いて、シリコンLSI上に高速動作トラ
ンジスタ(HBT)を設ける。そして、携帯電話などの
構成部品として、HBTによる高速アナログアンプをシ
リコンICに内蔵させることで、配線長が短縮されるの
で回路の高速動作が可能となる。また、微小タイル状素
子61の作成もとの基板10では、分離溝21の部分を
除き全て半導体デバイス13(微小タイル状素子61)
として利用できる。したがって、高価なガリウム・ヒ素
基板の利用面積効率を高めることが可能となり、製造コ
ストを低減することができる。
る液晶ディスプレイの各画素につき、本発明の製造方法
を用いて、薄膜トランジスタ(TFT)の代わりに、微
小シリコントランジスタを貼り付ける。即ち、上述の第
2の実施形態の方法を用いて、液晶用ガラス基板へシリ
コントランジスタを貼り付ける。これにより、TFTを
用いた場合に比べて、高性能のスイッチング機能を得る
ことができる。液晶ディスプレイの画素におけるトラン
ジスタ面積の割合は数パーセントであるので、画素の全
面をTFTプロセスで作成すると、画素におけるTFT
以外のほとんどの部分が無駄になってしまう。一方、上
述の第2の実施形態の製造方法を用いて、シリコン基板
において微小シリコントランジスタを高密度に形成し、
分離層及び犠牲層で分割して必要なところにだけ貼り付
ければ、無駄を極力低減することが可能となる。したが
って、製造コストを大幅に低減することができる。
る有機EL(エレクトロ・ルミネッセンス)表示装置の
各画素につき、本発明の製造方法を用いて、薄膜トラン
ジスタ(TFT)の代わりに、微小シリコントランジス
タを貼り付ける。以下に、この電気光学装置の製造方法
について詳細に説明する。
例に係る電気光学装置について図12及び図13を参照
しながら説明する。図12は本実施形態の電気光学装置
である有機EL装置の一例を示す断面図である。図12
において、有機EL装置1は、光を透過可能な基板(光
透過層)2と、基板2の一方の面側に設けられ一対の陰
極(電極)7及び陽極(電極)8に挟持された有機エレ
クトロルミネッセンス材料からなる発光層5と正孔輸送
層6とからなる有機EL素子(発光素子)9と、必要に
応じて、基板1と有機EL素子9との間に積層されてい
る低屈折率層3及び封止層4とを備えている。低屈折率
層3は封止層4より基板2側に設けられている。
子9を挟んで封止層4と反対側の表面にも、電極7,8
を含む有機EL素子9に対して大気が侵入するのを遮断
する封止部材320が形成されている。
ーティング、真空蒸着法などを用いて陽極8を形成し、
陽極8上に順次、正孔輸送層6、発光層5、陰極7を蒸
着して積層することにより、有機EL装置1が製造され
る。
発光層5からの発光を基板2側から装置外部に取り出す
形態であり、基板2の形成材料としては、光を透過可能
な透明あるいは半透明材料、例えば、透明なガラス、石
英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレ
ート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透
明な合成樹脂などが挙げられる。特に、基板2の形成材
料としては、安価なソーダガラスが好適に用いられる。
一方、基板と反対側から発光を取り出す形態の場合に
は、基板は不透明であってもよく、その場合、アルミナ
等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化
などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性
樹脂などを用いることができる。
Indium Tin Oxide)等からなる透明電極であって光を透
過可能である。正孔輸送層6は、例えば、トリフェニル
アミン誘導体(TPD)、ピラゾリン誘導体、アリール
アミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミ
ン誘導体等からなる。具体的には、特開昭63−702
57号、同63−175860号公報、特開平2−13
5359号、同2−135361号、同2−20998
8号、同3−37992号、同3−152184号公報
に記載されているもの等が例示されるが、トリフェニル
ジアミン誘導体が好ましく、中でも4,4’−ビス(N
(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェ
ニルが好適とされる。
成するようにしてもよく、さらに正孔注入層と正孔輸送
層を両方形成するようにしてもよい。その場合、正孔注
入層の形成材料としては、例えば銅フタロシアニン(C
uPc)や、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレン
であるポリフェニレンビニレン、1,1−ビス−(4−
N,N−ジトリルアミノフェニル)シクロヘキサン、ト
リス(8−ヒドロキシキノリノール)アルミニウム等が
挙げられるが、特に銅フタロシアニン(CuPc)を用
いるのが好ましい。
機発光色素や高分子発光体、すなわち各種の蛍光物質や
燐光物質などの発光物質、Alq3(アルミキレート錯
体)などの有機エレクトロルミネッセンス材料が使用可
能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリー
レンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが
特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘
導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチ
ン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素
類、8−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、
芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導
体等、または特開昭57−51781、同59−194
393号公報等に記載されている公知のものが使用可能
である。陰極7はアルミニウム(Al)やマグネシウム
(Mg)、金(Au)、銀(Ag)等からなる金属電極
である。
送層や電子注入層を設けることができる。電子輸送層の
形成材料としては、特に限定されることなく、オキサジ
アゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導
体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよ
びその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テト
ラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フル
オレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびそ
の誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノ
リンおよびその誘導体の金属錯体等が例示される。具体
的には、先の正孔輸送層の形成材料と同様に、特開昭6
3−70257号、同63−175860号公報、特開
平2−135359号、同2−135361号、同2−
209988号、同3−37992号、同3−1521
84号公報に記載されているもの等が例示され、特に2
−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニ
ル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、
アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニ
ウムが好適とされる。
1はアクティブマトリクス型であり、実際には複数のデ
ータ線と複数の走査線とが格子状に基板2に配置され
る。そして、データ線や走査線に区画されたマトリクス
状に配置された各画素毎に、従来は、スイッチングトラ
ンジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用TFT
を介して上記の有機EL素子9が接続されている。そし
て、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると
電極間に電流が流れ、有機EL素子9の発光層5が発光
して基板2の外面側に光が射出され、その画素が点灯す
る。
に設けられていたスイッチングトランジスタやドライビ
ングトランジスタ等の駆動用TFTの代わりに、各画素
毎に、本発明の微小シリコントランジスタを貼り付け
る。この微小シリコントランジスタを貼り付けは、上述
の第1工程から第11工程で示した製造方法で行う。
て、高性能のスイッチング機能を得ることができ、高速
に表示状態を変更することができる有機EL装置1を製
造することが可能となる。
装置の具体的な構成例について図14を参照しながら説
明する。図14は本実施形態に係る電気光学装置を、有
機エレクトロルミネッセンス素子を用いたアクティブマ
トリクス型の表示装置(電気光学装置)に適用した場合
の一例を示すものである。
14に示すように基板上に、複数の走査線131と、こ
れら走査線131に対して交差する方向に延びる複数の
信号線132と、これら信号線132に並列に延びる複
数の共通給電線133とがそれぞれ配線されたもので、
走査線131及び信号線132の各交点毎に、画素(画
素領域素)ARが設けられて構成されたものである。
タ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを
備えるデータ線駆動回路390が設けられている。一
方、走査線131に対しては、シフトレジスタ及びレベ
ルシフタを備える走査線駆動回路380が設けられてい
る。また、画素領域ARの各々には、走査線131を介
して走査信号がゲート電極に供給される第1のトランジ
スタ322と、この第1のトランジスタ322を介して
信号線132から供給される画像信号を保持する保持容
量capと、保持容量capによって保持された画像信
号がゲート電極に供給される第2のトランジスタ324
と、この第2のトランジスタ324を介して共通給電線
133に電気的に接続したときに共通給電線133から
駆動電流が流れ込む画素電極323と、この画素電極
(陽極)323と対向電極(陰極)222との間に挟み
込まれる発光部(発光層)360とが設けられている。
2のトランジスタ324は、上述の第1工程から第11
工程で示した製造方法で有機EL表示装置S1の基板上
に貼り付けられた微小シリコントランジスタである。
駆動されて第1のトランジスタ322がオンとなると、
そのときの信号線132の電位が保持容量capに保持
され、該保持容量capの状態に応じて、第2のトラン
ジスタ324の導通状態が決まる。そして、第2のトラ
ンジスタ324のチャネルを介して共通給電線133か
ら画素電極323に電流が流れ、さらに発光層360を
通じて対向電極222に電流が流れることにより、発光
層360は、これを流れる電流量に応じて発光するよう
になる。
を備えた電子機器の例について説明する。図15は、携
帯電話の一例を示した斜視図である。図15において、
符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上
記の電気光学装置を用いた表示部を示している。
た斜視図である。図16において、符号1100は時計
本体を示し、符号1101は上記の電気光学装置を用い
た表示部を示している。
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図17に
おいて、符号1200は情報処理装置、符号1202は
キーボードなどの入力部、符号1204は情報処理装置
本体、符号1206は上記の電気光学装置を用いた表示
部を示している。
実施形態の電気光学装置を備えているので、表示品位に
優れ、特に、高速応答で明るい画面の有機EL表示部を
備えた電子機器を実現することができる。また、上記実
施形態の製造方法によって、従来のものよりも電子機器
を小型化することができる。さらにまた、上記実施形態
の製造方法によって、製造コストを従来のものよりも低
減することができる。
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施
形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に
過ぎず、適宜変更が可能である。
よれば、半導体基板上に形成した半導体素子を、微小タ
イル形状に当該半導体基板から切り離すので、その微小
タイル形状に切り離された半導体素子を、任意の物体に
接合して集積回路を形成することが可能となる。
方法の第1工程を示す概略断面図である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
面図である。
例を示す模式斜視図である。
ある。
図である。
回路図である。
器の一例を示す図である。
器の一例を示す図である。
器の一例を示す図である。
模式斜視図である。
Claims (22)
- 【請求項1】 半導体基板に半導体素子を形成し、 前記半導体基板における表層であって前記半導体素子を
含む機能層のみを当該半導体基板から切り離す、 ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。 - 【請求項2】 半導体基板に半導体素子を形成し、 前記半導体基板における前記半導体素子が形成された面
側にフィルムを貼り付け、 前記半導体基板における前記半導体素子を含む機能層を
当該半導体基板から切り離す、 ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。 - 【請求項3】 前記半導体素子は、化合物半導体デバイ
スであって、発光ダイオード、面発光レーザ、フォト・
ダイオード、高電子移動度トランジスタ、インダクタ
ー、キャパシター、抵抗及びヘテロバイポーラ・トラン
ジスタの内の少なくとも一つを有する、 ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体集積回
路の製造方法。 - 【請求項4】 前記半導体素子は、シリコン半導体デバ
イスであって、集積回路、フォト・ダイオード、トラン
ジスタ及びダイオードの内の少なくとも一つをなす、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半
導体集積回路の製造方法。 - 【請求項5】 前記フィルムに貼り付られた前記機能層
を、シリコン、石英、サファイヤ、金属、セラミックス
及びプラスチックフィルムのいずれかからなる基板に接
合する、 ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の半
導体集積回路の製造方法。 - 【請求項6】 前記半導体基板は、前記機能層の下層に
配置された犠牲層を有し、当該犠牲層をエッチングする
ことで、当該半導体基板から当該機能層を切り離す、 ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半
導体集積回路の製造方法。 - 【請求項7】 前記半導体基板は、ガリウム・ヒ素化合
物半導体からなり、前記犠牲層は、アルミニウム・ヒ素
化合物半導体、アルミニウム・ガリウム・砒素化合物半
導体、インジウム・燐化合物半導体もしくは、インジウ
ム・ガリウム・燐化合物半導体からなる、 ことを特徴とする請求項6に記載の半導体集積回路の製
造方法。 - 【請求項8】 前記半導体基板は、シリコン・オン・イ
ンシュレータ(SOI)基板に形成されており、前記犠
牲層は、シリコン酸化膜からなる、 ことを特徴とする請求項6に記載の半導体集積回路の製
造方法。 - 【請求項9】 前記半導体基板には分離溝が設けられ、
当該分離溝を設けるとともに前記犠牲層をエッチングす
ることで、当該半導体基板から前記機能層を切り離す、 ことを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の半
導体集積回路の製造方法。 - 【請求項10】 前記分離溝は、ドライエッチング及び
ウエットエッチングのいずれかの方法で形成される、 ことを特徴とする請求項9に記載の半導体集積回路の製
造方法。 - 【請求項11】 前記分離溝は、少なくとも前記犠牲層
に到達する深さをもつ、ことを特徴とする請求項9又は
10に記載の半導体集積回路の製造方法。 - 【請求項12】 前記犠牲層を、低濃度の塩酸又はフッ
酸、緩衝フッ酸によってエッチングする、 ことを特徴とする請求項7に記載の半導体集積回路の製
造方法。 - 【請求項13】 エッチングによって除去することが可
能な犠牲層を有する半導体基板に半導体素子を形成し、 前記半導体基板に、少なくとも前記犠牲層に到達する深
さをもつ分離溝を形成し、 前記半導体基板の表面に、フィルムを貼付し、 前記分離溝にエッチング液を注入し前記犠牲層をエッチ
ングすることにより、前記半導体素子を前記半導体基板
から切り離す、 ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。 - 【請求項14】 前記フィルムに貼り付けられた前記半
導体素子を、前記半導体基板とは異なる基板に接合す
る、 ことを特徴とする請求項13に記載の半導体集積回路の
製造方法。 - 【請求項15】 前記基板に接合された前記半導体素子
を、当該基板上に形成された回路と接続する、 ことを特徴とする請求項14に記載の半導体集積回路の
製造方法。 - 【請求項16】 半導体基板に形成された半導体素子
を、当該半導体基板から切り離して半導体素子部材とし
たものであって、当該半導体素子部材がフィルムに貼り
付けられている、 ことを特徴とする半導体素子部材。 - 【請求項17】 請求項16に記載の半導体素子部材
が、請求項16に記載の半導体基板とは異なる基板に接
合されてなり、当該半導体素子部材と当該基板の回路と
が接続され集積回路が形成されてなる、 ことを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項18】 請求項17に記載の半導体集積回路を
備えたことを特徴とする電気光学装置。 - 【請求項19】 請求項1乃至5のいずれかに記載の半
導体基板から切り離された半導体素子を含む機能層と、
請求項13に記載の半導体基板から切り離された半導体
素子と、のうち少なくとも1つを備えたことを特徴とす
る電気光学装置。 - 【請求項20】 前記電気光学装置は、マトリクス状に
形成された複数の走査線及び複数のデータ線と、前記走
査線とデータ線に接続されたスイッチング手段と、前記
スイッチング手段に接続された画素電極とを有すること
を特徴とする請求項18又は19に記載の電気光学装
置。 - 【請求項21】 前記電気光学装置は、発光素子を有す
ることを特徴とする請求項18又は19に記載の電気光
学装置。 - 【請求項22】 請求項18乃至21のいずれか一項に
記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機
器。
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