JP2005149929A - 半導体装置、半導体装置の製造方法、エレクトロルミネッセンス装置およびエレクトロルミネッセンス装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 素子13と実装基板10との間が、導電性材料11からなる単一の膜により直接接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
に関する。
さらに、配線基板とTFTとを導通接続する際に、配線基板とTFTとACPとを接続させるためにTFTに加える荷重が大きく、TFTにクラックが生じる恐れがあるという問題があった。
さらに、素子と実装基板とを上記単一の膜により直接接続していので、従来の接続に用いられるパッドやバンプのような中実部がなく、接続部分に用いる材料を削減でき、コストを低減することができる。また、上記中実部は材料を堆積、形成するのに時間がかかるのに対し、上記単一の膜は形成するのに時間がかからないため、製造効率の向上を図ることができる。
この構成によれば、導電率の高いアルミニウムを導電性材料として用いているため、素子と実装基板との電気的接続の確実性を向上させることができる。
さらに、第3工程において素子および配線を形成基板から離脱、剥離させて実装基板に転写しているので、素子を押圧などの力を加える必要がなく、素子の破損を防止することができる。
この構成によれば、第2工程において所定の薄膜トランジスタに対して接続部材を形成しているので、薄膜トランジスタの寸法誤差の影響を受けることなく、所定の薄膜トランジスタと接続部材との電気的接続をより確実にすることができる。また、所定の薄膜トランジスタと接続部材との接続部にACPなどの介在物を用いていないため、薄膜トランジスタと接続部材との接続部間隔を狭ピッチ化することができる。
さらに、第3工程において薄膜トランジスタおよび接続部材を形成基板から離脱、剥離させて実装基板に転写しているので、薄膜トランジスタを押圧などの力を加える必要がなく、薄膜トランジスタの破損を防止することができる。
この構成によれば、剥離層を溶かすことにより、素子および配線、または薄膜トランジスタおよび接続部材を形成基板から離脱、剥離させることができる。離脱層を溶かすのに素子または薄膜トランジスタには力がかからないので、素子または薄膜トランジスタの破損を防止するのに好適である。
この構成によれば、熱を加えることにより、可溶性材料つまり剥離層が溶けるため、素子または薄膜トランジスタに力がかかるのをより確実に防止することができ、素子または薄膜トランジスタの破損をより確実に防止することができる。
この構成によれば、可溶性材料つまり剥離層が所定の溶媒に対して溶けるため、素子または薄膜トランジスタに力がかかるのをより確実に防止することができ、素子または薄膜トランジスタの破損をより確実に防止することができる。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図1は、本発明に係る有機EL装置の要部構成を示す断面図である。
有機EL装置(エレクトロルミネッセンス装置)1は、図1に示すように、少なくとも基板接合体2を具備した構成となっている。基板接合体2は、TFT基板(薄膜トランジスタ基板、半導体装置)3と、有機EL基板(エレクトロルミネッセンス基板)4とを、後述の基板間導通部30を介して貼り合わせて接合された構成となっている。
配線11は単一の層からなる導電層であり、例えばAlなどの導電性の高い材料から形成されている。また、配線11はその大半が第1層間絶縁層16aと第2層間絶縁層16bとの間に配置され、その一部が凹状または凸状に湾曲して第1層間絶縁層16aを貫通し、TFT13と直接接触して電気的に接続するTFT接続部14、および有機EL素子21と電気的に接続する基板間接続部15を形成している。
ここで、有機EL素子21は、ITO等の透明金属からなる陽極と、正孔注入/輸送層と、有機EL素子とを有しており、陽極で発生した正孔と陰極で発生した電子が有機EL素子で結合することで、発光するようになっている。なお、このような有機EL素子の詳細な構造は、公知技術が採用される。また、有機EL素子21と陰極25との間に電子注入/輸送層を形成してもよい。
基板間導通部30は、銀ペーストであって、後述するようにTFT基板3と有機EL基板4とを貼り合わせることによって潰れて変形するものである。なお、基板間導通部30は、銀材料に導電性かつ可塑性の材料であれば、必ずしもペースト状である必要はなく、導電性材料も好適なものを採用することができる。
なお、TFT基板3と有機EL基板4との間に充填する物質として、必ずしも気体を限定する必要はなく、不活性な液体を用いてもよい。
なお、封止部32は、封止樹脂を用いて構成してもよいが、いわゆる缶封止によって構成してもよく、その他有機EL素子21の劣化を招く物質が侵入しないような構成であれば、好適に採用することができる。また、TFT基板3と有機EL基板4との間に、有機EL素子21を劣化させる水分を吸収する吸湿剤を設けてもよい。
次に、図1に示す有機EL装置1の製造方法について図2から図4を参照して説明する。有機EL装置1の製造工程は、TFT製造工程、TFT選択工程(第1工程)、配線形成工程(第2工程)、TFT転写工程(第3工程)、TFT基板および有機EL基板の貼り合わせ工程、から概略構成されており、各工程を上述した順に行っている。なお、有機EL装置1の製造工程は、各工程を上述の順に行ってもよいが、各工程の順を適宜変更してもよいし、後述する各工程内の手順を適宜変更してもよい。
本実施の形態においては、SUFTLA(Surface Free Technology by Laser Ablation)(登録商標)の技術を用いてTFTなどの転写を行っている。なお、TFTなどの転写に用いる技術として、他の公知の技術を採用してもよい。
まず、図2(a)を参照し、基礎基板(形成基板)40上にTFT13を形成する工程について説明する。
この工程においては、図2(a)に示すように、まず基礎基板40の上にアモルファスSi層41を形成し、アモルファスSi層41の上に複数のTFT13を配列させて形成している。TFT13は、後の工程で所定のTFT13を選択しやすいように、所定の間隔を開けて配列されている。
なお、TFT13の製造方法は、高温プロセスを含む公知の技術が採用されるので、説明を省略し、基礎基板40とアモルファスSi層41について詳述する。
基礎基板40は、本工程からTFT基板および有機EL基板の貼り合わせ工程までの間に用いられる部材であり、有機EL装置1の構成要素ではない。具体的には、1000℃程度に耐える石英ガラス等の透光性耐熱基板が好ましいが、石英ガラスの他、ソーダガラス、コーニング7059、日本電気ガラスOA−2等の耐熱性ガラス等も使用可能である。
なお、アモルファスSi層41は、その作用が、レーザ光などの照射光により層内剥離または界面剥離を起こすものなので、上述した組成以外にも、光エネルギーによりアブレーション(ablation)等を生じさせて、層内剥離または界面剥離を起こす材料でもよいし、光エネルギーにより含有成分を気化させて発生した気体により剥離を起こさせるものでもよいし、組成する材料自身が気化し、発生した気体により層内剥離または界面剥離を起こさせる材料でもよい。
例えば、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合物、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化セラミックス、有機高分子材料(光の照射によりこれらの原子間結合が切断されるもの)、金属、例えば、Al、Li、Ti、Mn、In、Sn、Y、La、Ce、Nd、Pr、GdもしくはSm、又はこれらのうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。
なお、アモルファスSi層41を他の材料から形成する場合には、均一な厚みでアモルファスSi層41を形成可能な方法であればよく、アモルファスSi層41の組成や厚み等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、CVD(MOCCVD、低圧CVD、ECR−CVD含む)法、蒸着、分子線蒸着(MB)、スパッタリング法、イオンドーピング法、PVD法等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ(ディッピング)、無電解メッキ法等の各種メッキ法、ラングミュア・プロジェット(LB)法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等を用いることができる。さらに、これらのうち2種以上の方法を組み合わせてもよい。また、アモルファスSi層41をゾル−ゲル(sol−gel)法によりセラミックを用いて成膜する場合や、有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特にスピンコートにより成膜するのが好ましい。
次に、図2(a)に示すように、TFT13が形成された基礎基板40の上に剥離層42を形成し、所定のTFT13を選択するTFT選択工程が行われる。
TFT選択工程では、まず、TFT13の上に剥離層42が形成され、後の工程において転写したいTFT13のみが露出するようにパターニングされる。
剥離層42としては、水溶性アクリル樹脂などの溶媒に可溶性を示す材料、または溶融温度が略100℃以上のワックスを用いることができる。水溶性アクリルを剥離層42として用いた場合には、フォトリソグラフィ法を用いて上記パターニングを行い、ワックスを用いた場合には、レーザ照射でワックスを蒸発させて上記パターニングを行うことができる。
次に、図2(b)、(c)、(d)に示すように、選択されたTFT13の上に配線を形成する配線形成工程が行われる。
配線形成工程では、図2(b)に示すように、まず、剥離層42の上に耐水性アクリル樹脂からなる第1層間絶縁層16aを形成し、TFT接続用開口部14Aと基板間接続用開口部15aを、マスクを介した露光やフォトリソグラフィ法によってパターニングしている。
その後、図2(c)に示すように、第1層間絶縁層16a、TFT接続用開口部14aおよび基板間接続用開口部15aの上に配線11を形成し、図2(d)に示すように、配線11および第1層間絶縁層16aの上に耐水性アクリル樹脂からなる第2層間絶縁層16bを形成している。
配線11としては例えばAlなどの導電性の高い金属材料を用いることができ、その形成には、蒸着法やスパッタ法を用いることができる。このように形成することにより、配線11は単一膜として形成され、TFT接続用開口部14aにはTFT接続部14が形成され、基板間接続用開口部15aには基板間接続部15が形成される。TFT13と配線11とは、TFT接続部14が直接接触することにより電気的に接続されている。
次に、図3(a)、(b)、(c)、(d)を参照して、基礎基板40上に形成されたTFT13および配線11などを配線基板10に転写してTFT基板3を形成する工程を説明する。
TFT転写工程では、図3(a)において示すように、まず、第2層間絶縁層16bの上に接着剤を介して配線基板10を貼り合わせる。この配線基板10としては、ガラスまたは熱膨張率の低いアラミドエポキシ樹脂などを用いて形成されている。
その後、図3(b)に示すように、TFT選択工程において選択されたTFT13と接触しているアモルファスSi層41にレーザを照射する。レーザを照射されたアモルファスSi層41は、その内部にドープされた水素が結合して気体水素となり、層内剥離または界面剥離を起こす。
アモルファスSi層41を剥離させた後は、図3(c)に示すように、剥離層42の除去を行う。剥離層42の除去は、剥離層42を形成する材料によりその方法が異なる。例えば、水溶性アクリル樹脂を剥離層42として用いた場合には、剥離層42を含む基礎基板40および配線基板10を水に浸漬することで、剥離層42は水に溶け除去することができる。また、上述したワックスを用いた場合には、剥離層42をホットプレートや恒温槽などにより加熱して、ワックスを熱により溶かして除去することができる。
剥離層42が除去されると、図3(d)に示すように、TFT13および配線11は基礎基板40からの剥離、および配線基板10への転写が完了し、TFT基板3の形成が完了する。
次に、図4(a)、(b)を参照し、TFT基板3と有機EL基板4とを貼り合わせて、図1に示す有機EL装置1を形成する工程について説明する。
図4(b)に示す有機EL基板4は、透明基板20上に、有機EL素子21と、絶縁膜22と、陰極25とが順に形成されたものである。
その後、TFT基板3の対向する位置に有機EL基板4を配置し、両基板3、4を貼り合わせ、押圧する。基板間導通部30は陰極25と接触し、押圧されたことにより、基板間導通部30は陰極25により押し潰されて、より確実に陰極25と接触し、電気的に接続される。その結果、TFT基板3と有機EL基板4とは、基板間導通部30を介して、電気的に接続される。
なお、不活性ガス31の封入方法及び基板の封止方法としては、TFT基板3と有機EL基板4とを貼り合せた後に不活性ガス31を封入し、封止する方法と、不活性ガス雰囲気のチャンバ内においてTFT基板3と有機EL基板4とを貼り合せて、封止する方法とがある。
また、所定のTFT13と配線11との接続部にACPなどの介在物を用いていないため、TFT13と配線11との接続部間隔を狭ピッチ化することができる。
さらに、TFT転写工程において、TFT13および配線11などを基礎基板40から離脱、剥離させて配線基板10に転写しているので、TFT13を押圧する等の外力を加える必要がなく、TFT13の破損を防止することができる。
次に、有機EL装置の製造方法の変形例について図5から図6を参照して説明する。本変形例の有機EL装置(エレクトロルミネッセンス装置)51の製造方法は、上述した有機EL装置1の製造方法と概略同一であるが、配線形成工程が異なっている。そのため、本変形例の説明においては、配線形成工程について図5から図6を用いて説明し、その他の工程については説明を省略する。
配線形成工程では、図5(a)に示すように、まず、剥離層42の上に第1層間絶縁層16aを形成し、TFT接続用開口部14aと基板間接続用開口部15aを、マスクを介した露光やフォトリソグラフィ法によってパターニングしている。
そして、図5(b)に示すように、TFT接続用開口部14Aおよび基板間接続用開口部15aに、それぞれTFT駆動電極(接続部材)54および基板間接続電極55を形成する。TFT駆動電極54および基板間接続電極55としては、Al、Ni、Auなどの金属を用いることができる。Alを用いる場合には、蒸着法、スパッタリング法を用いてTFT駆動電極54および基板間接続電極55を形成することができ、Ni、Auを用いるときには、無電解メッキによりTFT駆動電極54および基板間接続電極55を形成することができる。
このように形成することにより、配線51は、TFT駆動電極54を介して、ACP等を用いることなくTFT13と電気的に接続される。
なお、配線11、TFT駆動電極54および基板間接続電極55の材料としては、上述した材料でもよいが、導電性を有する材料、例えば金属材料などでもよく、その他さまざまな材料を用いることができる。
例えば、本実施形態においては、電気光学基板として有機EL素子を有する有機EL基板を採用した場合について説明するが、これに限定することなく、LEDやFED等の固体発光機能素子、また、発光能を備えるポーラス状のシリコン素子を有する電気光学基板を採用してもよい。
Claims (9)
- 素子と実装基板との間が、導電性材料からなる単一の膜により直接接続されていることを特徴とする半導体装置。
- 前記導電性材料がアルミニウムであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 複数の素子が形成されている形成基板から、一部の素子を剥離層で覆うことにより所定の素子を選択する第1工程と、
前記所定の素子に対して配線を形成する第2工程と、
前記形成基板に実装基板を重ね合わせ、前記所定の素子および前記配線を、前記形成基板から離脱、剥離させて、前記実装基板に転写する第3工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1工程が、複数の薄膜トランジスタが形成されている前記形成基板から、前記剥離層を用いて所定の薄膜トランジスタを選択する工程であり、
前記第2工程が、前記所定の薄膜トランジスタに、前記実装基板と接続する接続部材を形成する工程であり、
前記第3工程が、前記形成基板に前記実装基板を重ね合わせ、前記剥離層を除去し、前記形成基板から前記所定の薄膜トランジスタおよび前記接続部材を離脱、剥離させて、前記実装基板に転写する工程であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 - 前記剥離層が可溶性材料からなることを特徴とする請求項2または3に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記可溶性材料が、熱を加えることによって溶けるものであることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
- 前記可溶性材料が、所定の溶媒に対して可溶性を示すものであることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項1または請求項2に記載の半導体装置、または請求項3から請求項7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置、の接続構造により、実装基板と薄膜トランジスタとが接続された薄膜トランジスタ基板と、エレクトロルミネッセンス素子を有するエレクトロルミネッセンス基板と、を電気的に接続して一体化していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
- 薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ基板と、エレクトロルミネッセンス素子を有するエレクトロルミネッセンス基板と、を有し、
前記薄膜トランジスタ基板を、請求項3から請求項7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を用いて製造することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
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