JP2006066906A - 薄膜集積回路の剥離方法および半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで生産効率がよい薄膜集積回路の剥離方法および当該剥離方法を用いたＩＣチップの作製方法の提供を課題とする。
【解決手段】 基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、その剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、複数の薄膜集積回路上にそれぞれ樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、剥離層を除去して、基板と薄膜集積回路とのを剥離を行う。また、剥離した薄膜集積回路を、ラミネート等により封止することによってＩＣチップを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多くの情報を記録可能な薄膜集積回路の剥離方法、および当該剥離方法を用いた半導体装置の作製方法に関する。

近年、ガラス基板上に形成された薄膜集積回路を用いたＩＣチップ（ＩＣタグ、ＩＤタグ、ＲＦタグ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、無線タグ、電子タグともよばれる）の技術開発が進められている。このような技術においては、ガラス基板上に形成された薄膜集積回路は、完成後に支持基板であるガラス基板から分離する必要がある。そこで、支持基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法として、これまで様々な技術が考えられている。

例えば、基板を研削、研磨することによって薄膜化を行い薄膜集積回路を取り出す方法や、支持基板を化学反応等によって除去する方法または支持基板と薄膜集積回路を剥がす方法等がある。

支持基板上に設けられた薄膜集積回路を剥がす方法としては、具体的に非晶質シリコン（またはポリシリコン）からなる分離層を設け、基板を通過させてレーザー光を照射して非晶質シリコンに含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じさせて支持基板を分離させる技術がある（特許文献１参照）。また、他にも薄膜集積回路と支持基板の間に珪素を含む剥離層を設けて、当該剥離層をフッ化ハロゲンを含む気体を用いて除去することにより、薄膜集積回路を支持基板から分離する技術がある（特許文献２参照）。このように、支持基板上に設けられた薄膜回路を分離する方法は多数ある。
特開平１０−１２５９２９号公報 特開平８−２５４６８６号公報

しかしながら、支持基板を研削、研磨または溶解によって除去する方法では、一度使用した基板を再度利用することが非常に困難であり、コストが高くなるという問題がある。

また、薄膜集積回路と支持基板の間に設けられた剥離層を除去することによって、支持基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法の場合、剥離層の除去が重要となってくる。つまり、剥離層に用いる材料とエッチング剤の選択により、剥離層の除去に要する時間や除去後の薄膜集積回路の状態等が左右される。その結果、支持基板と薄膜集積回路を剥離する工程が生産効率や全体のコストに大きく影響する。また、当該剥離層を用いた剥離工程において、支持基板上に設けられた薄膜集積回路を分離した際に、応力等により薄膜集積回路に歪みが生じ、元の形状の保持が困難となる問題がある。

本発明は、上記問題を鑑み、低コストで生産効率がよい薄膜集積回路の剥離方法および当該剥離方法を用いた半導体装置の作製方法の提供を課題とする。

本発明は、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、その剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、複数の薄膜集積回路上にそれぞれ樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、剥離層を除去して、基板と薄膜集積回路とを剥離することを特徴としている。金属を含んだ膜とは、金属を含んでいればどのような膜でもよく、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）またはチタン（Ｔｉ）等のいずれかを含んだ膜を用いることができる。また、金属膜の表面に当該金属膜の酸化物を形成してもよい。具体的には、Ｗ上にＷＯｘを含む膜、Ｍｏ上にＭｏｘを含む膜、Ｎｂ上にＮｂｘを含む膜またはＴｉ上にＴｉＯｘを含む膜（ｘ＝２〜３）等を形成することができる。

また、本発明の別の構成として、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、複数の薄膜集積回路上にそれぞれ樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、薄膜集積回路の下方に位置する剥離層の少なくとも一部を残して除去し、一部の剥離層によって接着された基板と複数の薄膜集積回路とを物理的手段（物理的な力）を用いて剥離することを特徴としている。なお、物理的手段とは化学ではなく、物理学により認識される手段であり、具体的には力学の法則に当てはめることが可能な過程を有する力学的手段または機械的手段を指し、何らかの力学的エネルギー（機械的エネルギー）を変化させる手段を指している。つまり、物理的手段を用いて剥離するとは、例えば人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波または楔状の部材を用いた負荷等を用いて外部から衝撃（ストレス）を与えることによって剥離することを言う。

また、本発明の別の構成として、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、剥離層の一部を選択的に除去して剥離層に複数の開口部を形成し、剥離層上および開口部に薄膜集積回路を形成し、薄膜集積回路上に樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、剥離層を除去し、開口部において接着された基板と薄膜集積回路とを物理的手段を用いて剥離することを特徴としている。

また、本発明の別の構成として、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、剥離層上に薄膜集積回路を形成し、薄膜集積回路上に少なくとも表面の一部に凸部を有する樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、樹脂膜の凸部の下方に位置する剥離層の少なくとも一部を残して除去し、一部の剥離層によって接着された基板と薄膜集積回路とを物理的手段を用いて剥離することを特徴としている。

本発明において、剥離層を除去するエッチング剤としては上述したフッ化ハロゲンを含む気体または液体を用いることが好ましいがこれに限られない。剥離層と反応するものであればどのようなものを用いてもよく、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｆ₂等、ＴＭＡＨ等もエッチング剤として用いることができる。

また、樹脂膜は薄膜集積回路の上面を全て覆っているのが好ましいが、少なくとも薄膜集積回路の一部分でも覆っていればよい。また、薄膜集積回路の上面だけではなく側面も樹脂膜で覆ってもよい。

なお、本発明の薄膜集積回路は、どのような構成でもよく、例えばＬＳＩ（ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、メモリまたはマイクロプロセッサ等のありとあらゆる集積回路がその範疇に含まれる。特に本発明の剥離方法用いて形成することができる薄膜集積回路の１つに、ＩＣチップがある。ＩＣチップは、無線でデータの送受信が可能な半導体装置であり、様々な分野において実用化が進められている。ＩＣチップは、無線タグ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＩＣタグ、ＩＤチップとも呼ばれている。

本発明の剥離方法を用いて形成した半導体装置は、薄膜トランジスタを用いた集積回路を有している。また本発明の作製方法を用いた半導体装置は、該集積回路に加えてアンテナを有した形態もとりうる。集積回路は、アンテナで発生した交流の電圧を用いて動作を行い、またアンテナに印可する交流の電圧を変調することで、リーダ／ライタへの信号の送信を行うことができる。なお、アンテナは、集積回路とともに形成してもよいし、集積回路とは別個に形成し、後に電気的に接続するようにしてもよい。

本発明を用いることによって、基板に設けた薄膜集積回路を基板から剥離した後においても、薄膜集積回路の形状を保つことが可能となる。また、本発明で示した剥離層とエッチング剤の組み合わせを選択することにより、基板からの薄膜集積回路の剥離工程が短時間で行うことができ、半導体装置の作製に置いて生産効率が向上する。さらに、本発明を用いることによって、薄膜集積回路を形成する基板を再利用することができるため、低コスト化を達成することが可能となる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。

本発明は、基板上に形成された薄膜集積回路を剥離する方法に関するものであり、剥離した薄膜集積回路は無線でデータの送受信が可能な半導体装置等に利用することができる。

本発明では、基板上に薄膜集積回路を形成した後に当該基板から薄膜集積回路を剥離する方法として、基板と薄膜集積回路の境界に剥離層を設け、その部分で剥離を行う手段を用いる。具体的には、一旦基板上に剥離層を介して薄膜集積回路を作製した後に、薄膜集積回路を基板から分離する。そのため、基板から薄膜集積回路を剥離した後に当該基板を再度利用することができため、低コストで薄膜集積回路の作製および剥離を行うことができる。例えば、基板としてガラス基板に比べて原価が高い石英基板を用いた場合でも、再利用することにより低コスト化が図れる。

また、本発明においては、剥離の工程が重要となってくる。つまり、剥離層の除去が短時間で可能なものであるほど、処理時間が向上し生産効率が上昇する。そのため、基板と薄膜集積回路の間に形成する剥離層と当該剥離層を除去するエッチング剤との組み合わせを十分に考慮して選択する必要がある。

また、基板から薄膜集積回路を剥離した後に、薄膜集積回路が応力等によりその形状が歪む場合がある。そのため、本発明では、剥離後の薄膜集積回路の形状を保持するために、剥離を行う前にあらかじめ薄膜集積回路に保護膜を形成しておく。保護膜を形成して薄膜集積回路を補強しておくことにより、物理的に剥離を行う際にも薄膜集積回路が応力等により損傷したり破壊されたりすることを防止することができる。

本発明では、基板と当該基板に作製した薄膜集積回路を剥離するため、最適な剥離層の材料およびエッチング剤を実施者が適宜選択して行えばよい。また、薄膜集積回路は、例えばＬＳＩ（ｌａｒｇｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）またはメモリ等から構成され、剥離後に物品に実装して利用することも可能である。

以下に、基板と当該基板に形成された薄膜集積回路の剥離方法および半導体装置の作製方法に関して図面を用いて具体的に説明を行っていく。

（実施の形態１）
本実施の形態では、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について説明する。ここでは、基板上に集積回路を複数設け、その後基板から当該複数の集積回路の分離を行う場合に関して図面を参照して説明する。

まず、図１（Ａ）に示すように、基板１００を用意し、基板１００上に剥離層１０１を設ける。具体的に基板１００は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。基板１００の表面を、ＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。

剥離層１０１としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）などの金属、または珪素等を含んだ膜で形成する。珪素を含む膜の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。本実施の形態では、剥離層１０１としてＷを含んだ金属膜を用いる。なお、Ｗの形成方法はＣＶＤ法、スパッタ法または電子ビーム等によって形成することができ、ここではスパッタ法を用いて形成する。また、後の工程において物理的に基板と薄膜集積回路との剥離を行う場合には、金属（例えばＷ）または珪素を含む膜上に酸化物（例えばＷＯ_x）を形成してもよい。Ｗの他にも、金属膜と金属酸化膜の組み合わせとして、ＭｏとＭｏＯｘ、ＮｂとＮｂＯｘまたはＴｉとＴｉＯｘ等（Ｘ＝２〜３）を用いることができる。

なお、図１では、基板１００上に直に剥離層１０１を形成しているが、基板１００と剥離層１０１の間に下地膜を形成してもよい。下地膜は、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造を用いることができる。特に、基板からの汚染が懸念される場合には、基板１００と剥離層１０１間に下地膜を形成するのが好ましい。

次に、剥離層１０１上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成された集積回路を有する層１０２（以下、ＴＦＴ層１０２と記す）を形成する（図１（Ｂ））。ＴＦＴ層１０２はどのような構成でもよく、例えばＬＳＩ、ＣＰＵまたはメモリ等を設けることができる。

なお、ＴＦＴ層１０２に含まれる半導体膜は、膜厚が０．２μｍ以下、代表的には４０ｎｍ〜１７０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さとする。このように非常に薄い半導体膜を用いるため、シリコンウェハから形成されるチップと比較して、集積回路の薄膜化を達成することができる。

次に、ＴＦＴ層１０２上に保護膜１０３を形成する（図１（Ｃ））。基板１００からＴＦＴ層１０２を分離した際に、応力等によってＴＦＴ層１０２が反り、ＴＦＴ層に含まれる薄膜トランジスタ等が破壊される恐れがある。特にＴＦＴ層１０２を薄く形成するほどＴＦＴ層１０２が反る恐れが顕著になる。そのため、基板１００からＴＦＴ層１０２を剥離する前にあらかじめＴＦＴ層１０２に保護膜を形成して補強しておくことにより、剥離後のＴＦＴ層１０２の反りを防止することができる。なお、図１（Ｃ）の上面図の模式図を図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）は、基板１００に１２個の薄膜集積回路を形成する場合を示しており、Ａ−Ｂで示す断面図が図１（Ｃ）に相当する。

保護膜１０３としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。または、置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい）等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜１０３は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。液滴吐出法とは、導電膜や絶縁膜等の材料を含んだ組成物の液滴（ドットともいう）を選択的に吐出（噴射）して任意の場所に形成する方法であり、その方式によってはインクジェット法とも呼ばれている。また、エッチング剤に耐性がある場合は、樹脂材料に限られず無機材料を用いてもよい。

また、図１において、保護膜１０３をＴＦＴ層１０２の上面に形成している場合を示したが、ＴＦＴ層１０２の上面と同時に側面を覆うように形成してもよい。この場合、ＴＦＴ層１０２を基板１００から剥離した際に、ＴＦＴ層１０２の損傷や破壊をより効果的に防ぐことが可能となる。ただし、この場合、後にエッチング剤を導入するための開口部１０４を完全にふさがないように注意する必要がある。

続いて、開口部１０４へエッチング剤を導入し、剥離層１０１を除去する（図１（Ｄ）、図３（Ｂ））。本実施の形態では、剥離層とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層の除去を行う。エッチング剤としては、剥離層と反応しやすいフッ化ハロゲン（ハロゲン間化合物）を含む気体または液体を使用することができる。本実施の形態では、剥離層１０２に用いるＷとよく反応する三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ₃）を用いる。また、この他にもＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｆ₂等を用いてもよく、実施者が適宜選択すればよい。

剥離層１０１を除去した後、基板１００を分離する。本実施の形態では、剥離層１０１を完全に除去するため、物理的な手段を用いることなく基板１００とＴＦＴ層１０２を分離することができる（図１（Ｅ））。

基板１００から分離したＴＦＴ層１０２は、補強用の保護膜１０３が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板を用いるのが好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。

また、剥離したＴＦＴ層１０２と可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。

剥離後にＴＦＴ層１０２を可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達成でき、可撓性を高めることができる。さらに、ＴＦＴ層１０２を可撓性の基板を用いてラミネート処理による封止を行ってもよい。

また、剥離された基板１００は再利用することができる。その結果、基板を用いた半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。そのため、ガラス基板より原価の高い石英基板を用いた場合でも低コスト化を達成することができる。なお、基板を再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成したり、研削、研磨したりすることによって平坦化処理を行えばよい。

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、半導体装置の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１とは異なる方法によって、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について図２を参照して説明する。

本実施の形態において、図１（Ｃ）までは上記実施の形態１で示した場合と同様に行うことができる。そのため、図２（Ａ）までは、実施の形態１で示した材料や構成を用いて行う。

その後、本実施の形態では、開口部１０４へエッチング剤を導入し（図２（Ａ））、剥離層１０１を完全に除去せずにＴＦＴ層１０２の下方に位置する剥離層を少なくとも一部残す（図２（Ｂ））。剥離層をどのくらい残すかは、剥離層とエッチング剤の反応を考慮して、エッチング流量と反応時間を設定することによって制御することができる。剥離層としては、実施の形態１で示したいずれかの材料を用いることができる。なお、本実施の形態においても、剥離層としてＷを含んだ金属膜を用い、エッチング剤としてＣｌＦ₃を用いる場合を示す。

続いて、基板１００とＴＦＴ層１０２を剥離する。本実施の形態では基板１００とＴＦＴ層１０２とを物理的な手段を用いて剥離を行う。ここでは、ＴＦＴ層１０２の補強のために形成した保護膜１０３の上面に剥離を行うための補助基板１０５を設ける（図２（Ｃ））。保護膜１０３と補助基板１０５の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、補助基板１０５としては、可撓性を有する基板を用いるとよい。例えば、ポリエステル等の可撓性を有するフィルム上に粘着剤を設けたシート材を用いることができる。

本実施の形態において、基板１００とＴＦＴ層１０２とは物理的な手段を用いて剥離を行う。そのため、剥離層１０１とＴＦＴ層１０２間の界面の密着度が弱いほど、剥離が容易になりＴＦＴ層に与えるダメージも軽減される。従って、基板１００とＴＦＴ層１０２間に剥離しやすい層（ここでは剥離層１０１）をあらかじめ形成しておくことが好ましい。また、上記実施の形態１で示したように、剥離層として用いる金属膜上に金属酸化物を設けてもよい。例えば、ＷやＭｏ等を剥離層として用いた場合には、ＷやＭｏの上にＳｉＯｘを形成した後に、熱処理等によってＷやＭｏの表面にそれぞれＷＯｘやＭｏＯｘ（Ｘ＝２〜３）を形成する。このように、ＷやＭｏの金属膜上にそれぞれＷＯｘやＭｏＯｘ金属酸化膜を形成することによって、剥離層とＳｉＯｘの間で密着性が低下して剥がれやすくなり、完全に剥離層を除去しなくても容易に基板と薄膜集積回路を剥離することが可能となる。

続いて、補助基板１０５を利用して、基板１００からＴＦＴ層１０２を物理的に剥離する（図２（Ｄ））。補助基板１０５としては、剛体であれば何でもよいが、可撓性を有する基板を用いるのが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の合成樹脂からなる基板を用いることができる。保護膜１０３と補助基板１０５の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、他にも補助基板１０５として、あらかじめ一方の面に接着面を有している可撓性フィルムやテープを用いて保護膜１０３に接着することができる。

以上の工程により、基板１００からＴＦＴ層１０２を剥離することができる。本実施の形態に示した方法を用いることにより、剥離後のＴＦＴ層１０２は、剥離前と同様に規則的に配列した状態で得られる。つまり、剥離層１０１を完全に除去せず剥離を行うため、補助基板１０５に接着しているＴＦＴ層は剥離前と同様の配列をしている状態で得られる。

また、基板１００からＴＦＴ層１０２を剥離した後に、補助基板１０５をダイシング、スクライビングまたはレーザーカット法により選択的に切断し、各ＴＦＴ層１０２を取り出すことができる。例えば、ガラス基板に吸収されるレーザー、例えばＣＯ₂レーザーを使用して切断することができる。

また、ＴＦＴ層の強度が十分でない場合には、別途転写用基板にＴＦＴ層１０２を移し替えてもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。また、ＴＦＴ層１０２の強度に問題がある場合には、ラミネート等の処理を行うことが好ましい。

また、剥離された基板１００は再利用することができる。その結果、基板を用いた半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。そのため、ガラス基板より原価の高い石英基板を用いた場合でも低コスト化を達成することができる。なお、基板を再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、薄膜集積回路の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる方法によって、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について図面を参照して説明する。具体的には、基板上に開口部を有する剥離層を介して薄膜集積回路を形成し、当該剥離層を除去することによって、開口部において直接接着されている基板と薄膜集積回路とを物理的手段を用いて剥離を行う場合に関して説明する。

まず、上記図１で示したように、基板１００上に剥離層１０１を設ける（図４（Ａ））。

次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、剥離層１０１をエッチングして開口部１０６を複数含むパターンを形成する（図４（Ｂ））。他にも、液滴吐出方によってレジストを形成してエッチングすることによってパターンを形成してもよい。液滴吐出法とは、導電膜や絶縁膜等の材料を含んだ組成物の液滴（ドットともいう）を選択的に吐出（噴射）して任意の場所に形成する方法であり、その方式によってはインクジェット法とも呼ばれている。なお、開口部１０６は、後に形成するＴＦＴ層において、トランジスタが形成される領域をさけた部分に設けるのが好ましい。

次に、剥離層１０１上および開口部１０６を覆って、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成された集積回路を有する層１０２（以下、ＴＦＴ層１０２と記す）を選択的に形成する（図４（Ｃ））。ＴＦＴ層はどのような構成でもよく、例えばＬＳＩ（ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）またはメモリ等を設けることができる。

なお、ＴＦＴ層１０２における半導体膜は、膜厚が０．２μｍ以下、代表的には４０ｎｍ〜１７０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さとする。このように非常に薄い半導体膜を用いるため、シリコンウェハから形成されるチップと比較して、集積回路の薄膜化を達成することができる。

次に、ＴＦＴ層１０２上に保護膜１０３を形成する（図４（Ｄ））。基板１００からＴＦＴ層１０２を分離した際に、応力等によってＴＦＴ層１０２が反りＴＦＴが破壊される恐れがある。特にＴＦＴ層１０２を薄く形成するほどＴＦＴ層１０２が反る恐れが顕著になる。そのため、剥離前にあらかじめＴＦＴ層１０２に保護膜を形成して補強しておくことにより、剥離後のＴＦＴ層１０２の反りを防止することができる。なお、このときの上面図を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）は、基板１００に１２個の薄膜集積回路を形成する場合を示しており、Ａ−Ｂで示す断面図が図４（Ｄ）に相当する。

また、図４において、保護膜１０３をそれぞれのＴＦＴ層１０２の上面に形成しているが、上面と同時に側面を覆うように形成してもよい。この場合、集積回路を剥離した際に、より十分な保護膜として働く。ただし、この場合、後に剥離層を除去に用いるエッチング剤を導入するための開口部１０４をふさがないように注意する必要がある。

続いて、開口部１０４へエッチング剤を導入し（図４（Ｅ））、剥離層１０１を除去する（図５（Ａ）、図６（Ｂ））。本実施の形態では、剥離層１０１とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層１０１の除去を行う。エッチング剤としては、剥離層と反応しやすいフッ化ハロゲン（ハロゲン間化合物）を含む気体または液体を使用することができる。本実施の形態では、剥離層１０２に用いるＷとよく反応する三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ₃）を用いる。また、この他にもＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｆ₂等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いてもよいし、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）のような強アルカリ溶液を用いてもよい。

剥離層１０１を除去した後、基板１００を剥離する。本実施の形態では、剥離層を完全に除去した後（図５（Ａ））であっても、開口部１０６の部分に形成された半導体層１０２が部分的に基板１００と接続している。そのため、物理的手段を用いて、基板１００とＴＦＴ層１０２を分離する。ここでは、ＴＦＴ層１０２の補強のために形成した保護膜１０３の上面に剥離を行うための補助基板１０５を設ける（図５（Ｂ））。

補助基板１０５としては、剛体であれば何でもよいが、可撓性を有する基板を用いるのが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の合成樹脂からなる基板を用いることができる。保護膜１０３と補助基板１０５の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、他にも補助基板１０５として、あらかじめ一方の面に接着面を有している可撓性フィルムやテープを用いて保護膜１０３に接着して形成することができる。

続いて、補助基板１０５を用いて、物理的に基板１００からＴＦＴ層１０２を剥離する（図５（Ｃ））。以上の工程により、基板１００からＴＦＴ層１０２を剥離することができる。本実施に示した方法を用いることにより、剥離した後においてもＴＦＴ層１０２は、バラバラにならず剥離前と同様に規則的に配列した状態で得られる。

その後、基板１００から分離したＴＦＴ層１０２は、補強用の保護膜１０３が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。

可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。

可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達成し、且つ可撓性を高めることができる。

また、剥離された基板は再利用することができる。その結果、半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、薄膜集積回路の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる方法によって、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について図面を参照して説明する。

まず、図７（Ａ）に示すように、基板２０００を用意し、その上に剥離層２０１０を設ける。具体的に基板２０００は、実施の形態１で示した基板の材料のいずれかを用いることができる。また、あらかじめ基板２０００の表面をＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいてもよい。

また、剥離層２０１０としては、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属、または珪素（Ｓｉ）等を含んだ膜で形成する。珪素を含む膜の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。本実施の形態では、剥離層２０１０としてＷを含んだ金属膜を用いる。なお、Ｗの形成方法はＣＶＤ法、スパッタ法または電子ビーム法等によって形成することができ、ここではスパッタ法を用いて形成する。また、後の工程において物理的に基板を剥離する場合には、膜（例えばＷ）上に酸化物（例えばＷＯ_x）を形成してもよい。他にも膜と酸化膜の組み合わせとして、ＭｏとＭｏＯｘ、ＮｂとＮｂＯｘまたはＴｉとＴｉＯｘ等（Ｘ＝２〜３）を用いることができる。また、上述したように、基板２０００と剥離層２０１０の間に不純物の拡散による汚染を防止するために下地膜を形成してもよい。

次に、剥離層２０１０上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成された集積回路を有する層２０２０（以下、ＴＦＴ層２０２０と記す）を選択的に形成する（図７（Ｂ））。ＴＦＴ層はどのような構成でもよく、例えばＬＳＩ（ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）またはメモリ等を設けることができる。

なお、ＴＦＴ層２０２０における半導体膜は、膜厚が０．２μｍ以下、代表的には４０ｎｍ〜１７０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さとする。このように非常に薄い半導体膜を用いるため、シリコンウェハから形成されるチップと比較して、集積回路の薄膜化を達成することができる。

次に、ＴＦＴ層２０２０上に保護膜２０３０を形成する（図７（Ｃ））。基板２０００からＴＦＴ層２０２０を分離した際に、応力によってＴＦＴ層２０２０が反りＴＦＴが破壊される恐れがある。特にＴＦＴ層２０２０を薄く形成するほどＴＦＴ層２０２０が反ってしまう恐れが顕著になる。そのため、剥離前にあらかじめＴＦＴ層２０２０に保護膜を形成して補強しておくことにより、剥離後のＴＦＴ層２０２０の反りを防止することができる。

また、本実施の形態では、保護膜２０３０の上面の少なくとも一部に膜厚が厚い部分（凸部領域２０４０）を選択的に形成する。凸部領域２０４０は、先に形成したＴＦＴ層において、トランジスタが形成された領域をさけた部分に設けるのが好ましい。なお、本実施の形態では、凸部領域２０４０を保護膜２０３０の隅に４カ所形成しているが、どの部分にいくつ形成しても構わない。なお、このときの上面図を図９（Ａ）に示す。図９（Ａ）は、基板２０００に１２個の薄膜集積回路を形成する場合を示しており、Ｅ−Ｆで示す断面図が図７（Ｃ）に相当する。

保護膜２０３０としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜２０３０の形成は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。

また、図７において、保護膜２０３０をＴＦＴ層２０２０の上面に形成しているが、上面と同時に側面を覆うように形成してもよい。この場合、集積回路を剥離した際に、より十分な保護膜として働く。ただし、この場合、後に剥離層を除去するエッチング剤を導入するための開口部２０５０をふさがないようにする必要がある。

続いて、開口部２０５０へエッチング剤を導入し（図７（Ｄ））、剥離層２０１０を除去する（図７（Ｅ）、図９（Ｂ））。本実施の形態では、剥離層２０１０とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層２０１０の除去を行う。エッチング剤としては、剥離層と反応しやすいフッ化ハロゲン（ハロゲン間化合物）を含む気体または液体を使用することができる。本実施の形態では、剥離層２０２０に用いるＷとよく反応する三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ₃）を用いる。また、この他にもＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｆ₂等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いてもよいし、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）のような強アルカリ溶液を用いてもよい。

このとき、剥離層２０１０において、凸部領域２０４０の下方に位置する剥離層のエッチングの進行は他の剥離層の部分と比較して遅くなる。本発明の構成において、剥離層のエッチングの進行の速度は、当該剥離層の上に形成した保護膜の厚さに反比例する。つまり、保護膜を厚くするほどエッチングの進行速度が遅くなる。

そのため、保護膜２０３０上に膜厚の厚い部分（凸部領域２０４０）を設け、エッチング時間を調整することにより、凸部領域下の剥離層が残存した状態となる（図７（Ｅ））。つまり、ＴＦＴ層２０２０と基板２０００とは、剥離層の残存部２０６０によって接着されている。

次に、物理的手段を用いて、基板２０００とＴＦＴ層２０２０を分離する。ここでは、ＴＦＴ層２０２０の補強のために形成した保護膜２０３０の上面に剥離を行うための補助基板２０７０を設ける（図８（Ａ））。補助基板２０７０としては、剛体であれば何でもよいが、可撓性を有する基板を用いるのが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の合成樹脂からなる基板を用いることができる。保護膜２０３０と補助基板２０７０の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、他にも補助基板２０７０として、あらかじめ一方の面に接着面を有している可撓性フィルムやテープを用いて保護膜２０３０に接着することができる。

なお、本実施の形態において、基板２０００とＴＦＴ層２０２０とは物理的な手段を用いて剥離を行う。そのため、剥離層２０１０とＴＦＴ層２０２０間の界面の密着度が弱いほど、剥離が容易になりＴＦＴ層に与えるダメージも軽減される。また、金属膜上に金属酸化物を形成しておいてもよい。例えば、ＷやＭｏ等を剥離層として用いた場合には、ＷやＭｏの上にＳｉＯｘを形成した後に、熱処理等によってＷやＭｏの表面にそれぞれＷＯｘやＭｏＯｘ（Ｘ＝２〜３）を形成する。このように、ＷやＭｏの金属膜上にそれぞれＷＯｘやＭｏＯｘ金属酸化膜を形成することによって、剥離層とＳｉＯｘの間で密着性が低下して剥がれやすくなり、完全に剥離層を除去しなくても容易に基板と薄膜集積回路を剥離することが可能となる。

続いて、補助基板２０７０を用いて、基板２０００からＴＦＴ層２０２０を物理的手段を用いて剥離する（図８（Ｂ））。剥離した後に、ＴＦＴ層２０２０に剥離層が付着している場合には、再度エッチング剤を用いて除去するのが好ましい。

以上の工程により、基板２０００に形成したＴＦＴ層２０２０を剥離することができる。本実施の形態に示した方法を用いることにより、剥離後のＴＦＴ層２０２０は、バラバラにならず剥離前と同様に配列した状態で得られる。

その後、基板２０００から分離したＴＦＴ層２０２０は、補強用の保護膜２０３０が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。

可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。

可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達せいでき、可撓性を高めることができる。

また、剥離された基板は再利用することができる。その結果、半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、半導体装置の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施例では、上記実施の形態１および実施の形態２に示した剥離方法のより具体的な構成について図面を用いて説明する。

まず、図１０（Ａ）に示すように、基板２００上に剥離層２０１を形成する。具体的に基板２００は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。基板２００の表面を、ＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。なお、本実施例では基板２００として石英基板を用いる。

剥離層２０１としては、スパッタ法によって形成された、３０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは３０ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚を有するＷを用いる。また、Ｗの形成に関してはスパッタ法の他にもＣＶＤ法によっても形成することができる。本実施例では、剥離層２０１にＷを含有した金属膜を用いるが、上記実施の形態で示した他の材料を用いても構わない。

剥離層２０１上の薄膜集積回路を形成する領域に選択的に絶縁膜を形成する（図１０（Ｂ））。絶縁膜は、単層構造または積層構造で形成することができ、本実施例では第１の絶縁膜２０２、第２の絶縁膜２０３からなる積層構造で形成する。例えば第１の絶縁膜として酸化珪素膜、第２の絶縁膜として酸化窒素化珪素膜を用いる。また、他にも第１の絶縁膜として酸化珪素、第２の絶縁膜として窒化酸化珪素膜、第３の絶縁膜として酸化窒化珪素膜からなる３層の積層構造で形成してもよい。なお、後の工程で物理的な手段を用いて剥離を行う場合には、剥離層２０１と直接接触する第１の絶縁膜２０２として酸化珪素膜を用いるのが好ましい。

次に、絶縁膜２０３上に薄膜トランジスタを形成する（図１０（Ｃ））。薄膜トランジスタは、少なくとも所望の形状にパターニングされた半導体膜２１１、２１２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜（ゲート絶縁膜）２１３を介して形成されたゲート電極２１４、２１５が設けられている。

半導体膜２１１、２１２は、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したＳＡＳ(Semi Amorphous Semiconductor)、非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれの状態を有してもよい。

また成膜処理温度に耐えうる基板、例えば石英基板を使用するならば、当該基板へＣＶＤ法等により結晶性半導体膜を形成してもよい。

本実施例では、非晶質半導体膜を形成し、加熱処理により結晶化された結晶性半導体膜を形成する。加熱処理とは、加熱炉、レーザー照射、もしくはレーザー光の代わりにランプから発する光の照射（ランプアニール）、またはそれらを組み合わせて用いることができる。

レーザー照射を用いる場合、連続発振型のレーザー（ＣＷレーザー）やパルス発振型のレーザー（パルスレーザー）を用いることができる。レーザーとしては、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、Ｙ₂Ｏ₃レーザー、ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイヤレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種を用いることができる。このようなレーザーの基本波、及び当該基本波の第２高調波から第４高調波のレーザーを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。

このとき例えば図１８（Ａ）に示すような光学系を用い、ＣＷレーザーを用いて結晶化を行う。まず、レーザー発振器２９０から射出されるＣＷレーザービームが光学系２９１により長く引き伸ばされ、線状に加工される。具体的には、光学系２９１が有するシリンドリカルレンズや凸レンズを、レーザービームが通過すると線状に加工することができる。このときスポットの長軸の長さが、２００〜３５０μｍとなるように加工するとよい。

その後、線状に加工されたレーザービームは、ガルバノミラー２９３と、ｆθレンズ２９４とを介して半導体膜１２４へ入射する。このとき線状レーザーは、半導体膜上に所定の大きさのレーザースポット２８２を形成するように調整されている。またｆθレンズ２９４により、ガルバノミラーの角度によらず、被照射物表面において、レーザースポット２８２の形状を一定とすることができる。

このときガルバノミラーの振動を制御する装置（制御装置）２９６によりガルバノミラーが振動、つまりミラーの角度が変化するようになっており、レーザースポット２８２は、一方向（例えば、図中のＸ軸方向）に移動する。例えばガルバノミラーが半周期振動すると、レーザービームが半導体膜上のＸ軸方向に一定幅移動するように調節されている（往路）。

そして、半導体膜はＸＹステージ２９５によりＹ軸方向へ移動する。そして同様に、ガルバノミラーにより、レーザースポットが半導体膜上のＸ軸方向に移動する（復路）。このようなレーザービームの往復運動を用いて、経路２８３をレーザースポットが移動し、レーザーアニールが行われる。

このとき図１８（Ｂ）に示すように、当該薄膜トランジスタは、キャリアの移動方向２８４と、レーザービームの長軸への移動方向（走査方向）２８３とが沿うようにレーザーアニールを行う。例えば図１８（Ｂ）に示す形状を有する半導体膜２３０の場合、レーザービームの長軸への移動方向（走査方向）と平行となるように、半導体膜に形成されるソース領域２３０（ｓ）、チャネル形成領域２３０（ｃ）、ドレイン領域２３０（ｄ）を配置する。その結果、キャリアが横切る粒界を少なくする又はなくすことができるため、薄膜トランジスタの移動度を高めることができる。

またさらにレーザーの入射角を、半導体膜に対してθ（０°＜θ＜９０°）となるようにしてもよい。その結果、レーザーの干渉を防止することができる。

なお連続発振の基本波のレーザー光と連続発振の高調波のレーザー光とを照射するようにしてもよいし、連続発振の基本波のレーザー光とパルス発振の高調波のレーザー光とを照射するようにしてもよい。複数のレーザー光を照射することにより、エネルギーを補うことができる。

またパルス発振型のレーザーであって、半導体膜がレーザー光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザー光を照射できるような発振周波数でレーザー光を発振させることで、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。すなわち、パルス発振の周期が、半導体膜が溶融してから完全に固化するまでの時間よりも短くなるように、発振の周波数の下限を定めたパルスビームを使用することができる。

実際に用いることができるパルスビームの発振周波数は１０ＭＨｚ以上であって、通常用いられている数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を使用する。

なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザー光を照射するようにしてもよい。これにより、レーザー光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。

またＳｉＨ₄とＦ₂、又はＳｉＨ₄とＨ₂を用いて微結晶半導体膜を形成し、その後上記のようなレーザー照射をおこなって結晶化してもよい。

その他の加熱処理として、加熱炉を用いる場合、非晶質半導体膜を５００〜５５０℃で２〜２０時間かけて加熱する。このとき、徐々に高温となるように温度を５００〜５５０℃の範囲で多段階に設定するとよい。最初の低温加熱工程により、非晶質半導体膜の水素等が出てくるため、結晶化の際の膜荒れを低減する、いわゆる水素だしを行うことができる。さらに、結晶化を促進させる金属元素、例えばＮｉを非晶質半導体膜上に形成すると、加熱温度を低減することができ好ましい。このような金属元素を用いた結晶化であっても、６００〜９５０℃に加熱しても構わない。

但し、金属元素を形成する場合、半導体素子の電気特性に悪影響を及ぼすことが懸念されるので、該金属元素を低減又は除去するためのゲッタリング工程を施す必要が生じる。例えば、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲するよう工程を行えばよい。

また直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成してもよい。この場合、ＧｅＦ₄、又はＦ₂等のフッ素系ガスと、ＳｉＨ₄、又はＳｉ₂Ｈ₆等のシラン系ガスとを用い、熱又はプラズマを利用して直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成することができる。このように直接結晶性半導体膜を形成する場合であって、高温処理が必要となるときは、耐熱性の高い石英基板を用いるとよい。

このように半導体膜に加熱する工程により、剥離層へ加熱の影響があると考えられる。例えば、炉を用いた加熱処理を行う場合や、５３２ｎｍの波長を用いてレーザー照射を行う場合、剥離層までエネルギーが到達することがある。

一方、効率よく半導体膜を結晶化するため、剥離層へレーザーによるエネルギーを到達させないように、下地膜の構造を選択することもできる。例えば、下地膜の材料、膜厚、積層順を選択する。

以上に示したいずれかの手段により形成される半導体膜は、シリコンウェハから形成されるチップと比べて多くの水素を有する。具体的には、水素を１×１０¹⁹〜１×１０²²／ｃｍ³、好ましくは１×１０¹⁹〜５×１０²⁰／ｃｍ³有するように形成することができる。この水素により、半導体膜中の欠陥を緩和する、所謂欠陥のターミネート効果を奏することができる。加えて水素により、薄膜集積回路の柔軟性を高めることができる。

さらに、パターニングされた半導体膜が薄膜集積回路において占める面積の割合を、１〜３０％とすることで、曲げ応力による薄膜トランジスタの破壊や剥がれを防止することができる。

また、ゲート絶縁膜２１３は、半導体膜２１１、２１２を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜２１３には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いて単層または複数の膜を積層させて形成することができる。また成膜方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができる。ここでは、スパッタ法を用いて、膜厚を３０ｎｍ〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。

ゲート電極２１４、２１５は、ゲート絶縁膜２１３上に第１の導電層とその上に第２の導電層を形成し、第１の導電層と第２の導電層をパターニングすることによって形成することができる。本実施例においては、第１の導電層として窒化タンタル（ＴａＮ）を用い、第２の導電層としてタングステン（Ｗ）を用いて形成する。ＴａＮ膜、Ｗ膜は共にスパッタ法で形成すればよく、ＴａＮ膜はＴａのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、Ｗ膜はＷのターゲットを用いて成膜すれば良い。

なお、本実施例では第１の導電層をＴａＮ、第２の導電層をＷとしたが、これに限定されず、第１の導電層と第２の導電層は共にＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第１の導電層が２０〜１００ｎｍ、第２の導電層が１００〜４００ｎｍの範囲で形成すれば良い。また、本実施例では、２層の積層構造としたが、１層としてもよいし、もしくは３層以上の積層構造としてもよい。

次に、ゲート電極またはレジストを形成しパターニングしたものをマスクとして用い、半導体膜２１１、２１２にｎ型またはｐ型の導電性を付与する不純物を選択的に添加する。半導体膜２１１、２１２は、チャネル形成領域および不純物領域（ソース領域、ドレイン領域、ＧＯＬＤ領域、ＬＤＤ領域を含む）を有し、添加される不純物元素の導電型によりｎチャネル型ＴＦＴ２０４、またはｐチャネル型ＴＦＴ２０５と区別することができる。

図１０では、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４はゲート電極２１４の側壁にサイドウォールを有し、半導体膜２１１にｎ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域、ドレイン領域およびＬＤＤ領域が形成されている。また、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５は半導体膜２１２にｐ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域およびドレイン領域が形成されている。ここでは、ゲート電極２１４、２１５の側壁にサイドウォールを形成し、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４に選択的にＬＤＤ領域を形成した構造を示したが、この構造に限定されず、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５にもＬＤＤ領域を形成してもよいし、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５にサイドウォールを設けなくてもよい。

また、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４とｐチャネル型ＴＦＴ２０５を相保的に組み合わせたＣＭＯＳ構造で形成してもよい。なお、あらかじめゲート電極の下方に位置する半導体膜のチャネル領域に不純物元素（ボロン、リン等）をドーピング等によって添加してもよい。半導体膜のチャネル領域に不純物元素を添加しておくことにより閾値のばらつき等を抑え特性のよい薄膜トランジスタを得ることができる。

次に、層間絶縁膜２０６を形成する（図１０（Ｄ））。層間絶縁膜２０６としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜や酸化窒化珪素膜、またはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法により塗布された酸化シリコン膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化窒化シリコン膜の積層構造を用いても良い。

また、層間絶縁膜として、シロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いることができる。シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。

シロキサン材料は、その構造により、例えば、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに分類することができる。また、Ｓｉ−Ｎ結合を有するポリマー（ポリシラザン）を含む材料で層間絶縁膜を形成してもよい。

上記の材料を用いることで、膜厚を薄くしても十分な絶縁性および平坦性を有する層間絶縁膜を得ることができる。また、上記の材料は耐熱性が高いため、多層配線におけるリフロー処理にも耐えうる層間絶縁膜を得ることができる。さらに、吸湿性が低いため、脱水量の少ない層間絶縁膜を形成することができる。

本実施例では、シロキサン材料を層間絶縁膜２０６として形成する。層間絶縁膜２０６によって、基板上に形成されたＴＦＴによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。とくに、層間絶縁膜２０６は平坦化の意味合いが強いので、平坦化されやすい材質の絶縁膜を用いることが好ましい。

また、層間絶縁膜２０６を形成する前に、第１のパッシベーション膜を形成してもよい。パッシベーション膜としてはシリコンを含む絶縁膜を１００〜２００ｎｍの厚さに形成する。成膜法としてはプラズマＣＶＤ法や、スパッタ法を用いればよい。他にもパッシベーション膜としてＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂から作製される酸化窒化水素化珪素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は、単層構造もしくは積層構造として形成することができる。

また、層間絶縁膜２０６を形成した後に、窒化酸化シリコン膜等からなる第２のパッシベーション膜を形成してもよい。膜厚は１０〜２００ｎｍ程度で形成すれば良く、第２のパッシベーション膜によって層間絶縁膜２０６へ水分が出入りすることを抑制することができる。第２のパッシベーション膜には、他にも窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜やカーボンナイトライド（ＣＮ）膜も同様に使用できる。

次いで、層間絶縁膜２０６をエッチングし、ソースおよびドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。続いて、各ソースおよびドレイン領域とそれぞれ電気的に接続する配線２０７ａ〜２０７ｃを形成する。配線２０７ａ〜２０７ｃとしては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ、Ｍｎから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。ここでは、Ａｌを含んだ金属膜で形成することが好ましい。本実施の形態では、Ｔｉ膜とＡｌとＴｉを含む合金膜との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、２層構造に限らず、単層構造でも良いし、３層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、ＡｌとＴｉの積層膜に限られない。例えばＴａＮ膜上にＡｌ膜やＣｕ膜を形成し、更にＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成しても良い。

続いて、配線２０７ａ〜ｃを覆うように絶縁膜２０８を形成する。絶縁膜２０８としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いることができるが、代表的には窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）を用いるとよい。また、他にも樹脂膜を用いて形成してもよい。

次に、図１１（Ａ）に示すように、絶縁膜２０８上に保護膜２０９を形成する。保護膜２０９の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜２０９は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。なお、本実施例では、保護膜２０９としてスクリーン印刷法で形成したエポキシ樹脂を用いる。

保護膜２０９を設けることにより、基板２００からＴＦＴ層１０２を分離した際に応力によってＴＦＴ層１０２が反ることを防止することができる。

その後、剥離膜２０１を完全に除去する。本実施例では、剥離層とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層の除去を行う。図２１に示すように、エッチング剤としてフッ化ハロゲンを含む気体又は液体を導入することにより剥離層を除去する。ここでは、図２１に示すような減圧手段、加圧手段、温度制御手段を備えた装置８９を用い、エッチング剤としてＣｌＦ₃（三フッ化塩素）を用いて、温度：室温〜１５０℃、流量：５０ｓｃｃｍ、気圧：９Ｔｏｒｒ（約１２００Ｐａ）の条件で剥離層を除去するが、この条件に限定されるものではない。また図２１に示す装置は、複数の基板２００を処理することができるようなベルジャー９１を有する。そして、ガス導入管よりＣｌＦ₃１１５が導入され、排気管９２より不要なガスが排気される。さらに当該装置の側面には加熱手段、例えばヒータ９１を設けてもよい。

図１１に示すように、フッ化ハロゲンを含む気体又は液体を開口部１０４へ導入する。このとき、加熱手段により処理温度を１００℃〜３００℃とすると反応速度を高めることができる。その結果、ＣｌＦ₃ガスの使用量を少なくすることができ、処理時間を短縮することもできる。

このとき、ＴＦＴ層１０２の各層がエッチングされないようにエッチング剤、ガス流量、温度等を設定する。本実施例で用いるＣｌＦ₃は、Ｗを選択的にエッチングする特性があるため、剥離層であるＷを選択的に除去する。そのため剥離層には、Ｗを含有した金属膜からなる層を用い、下地膜に酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いる。これらの反応速度の差、つまり選択比が高いため、ＴＦＴ層１０２を保護しつつ、剥離層を容易に除去することができる。本実施例では、ＴＦＴ層の上下に設けられた絶縁膜、側面に露出する層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、配線等の端部により、ＴＦＴ層１０２が、ＣｌＦ₃によりエッチングされることはない。

なお、ＣｌＦ₃は、塩素を２００℃以上でフッ素と反応させることにより、Ｃｌ₂（ｇ）＋３Ｆ₂（ｇ）→２ＣｌＦ₃（ｇ）の過程を経て生成することができる。またＣｌＦ₃は、反応空間の温度によっては液体の場合もあり（沸点１１．７５℃）、その際にはウェットエッチングを採用することもできる。

その他のフッ化ハロゲンを含む気体として、ＣｌＦ₃等に窒素を混合したガスを用いてもよい。

また、剥離層をエッチングし、下地膜をエッチングしないようなエッチャントであれば、ＣｌＦ₃に限定されるものでなく、またフッ化ハロゲンに限定されるものでもない。例えば、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｆ₂等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いることもできる。その他のエッチング剤として、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）のような強アルカリ溶液を用いてもよい。

さらに、ＣｌＦ₃等のフッ化ハロゲンを含む気体によって化学的に除去する場合、選択的にエッチングされる材料を剥離層として用い、エッチングされない材料を下地膜として用いるという条件に従うならば、剥離層及び下地膜の組合せは、上記材料に限定されるものではない。

次に、剥離層２０１を除去した後、基板２００を剥離する。剥離層２０１を完全に除去した場合は、物理的な手段を用いることなく基板１００とＴＦＴ層１０２を分離することができる（図１１（Ｂ））。

一方、剥離層を完全に除去せず基板２００とＴＦＴ層１０２を分離する方法に関して、図１２、図１３に示す。

図１２（Ａ）において、図１１（Ａ）までと同様に形成した後、開口部１０４にエッチング剤を導入し、剥離層２０１を完全に除去せずに一部の剥離層２２１を残す。剥離層２２１をどのくらい残すかは、剥離のエッチング剤の流量と反応時間を調整することによって制御する。

その後、保護膜２０９上に補助基板２２２を設ける（図１２（Ｂ））。補助基板２２２としては、石英基板や可撓性基板を用いる。可撓性基板を用いる場合には、一方の面に接着剤を有している可撓性フィルムを用いて保護膜２０９に接着することができる。この場合、保護膜２０９と補助基板２２２の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシまたはアクリル樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤またはテープ等を用いることができる。

続いて、補助基板２２１を用いて、物理的に基板２００からＴＦＴ層１０２を剥離する（図１２（Ｃ））。以上の工程により、基板１００からＴＦＴ層１０２を剥離することができる。この方法を用いることによって、剥離層を完全に除去せず基板からＴＦＴ層を剥離することができるため、剥離工程の処理時間が向上する。また、剥離後のＴＦＴ層１０２は、剥離前と同様に規則的に配列した状態で得られる。つまり、剥離層１０１を完全に除去せず剥離を行うため、補助基板１０５に接着しているＴＦＴ層は剥離前と同様の配列をしている状態で得ることができる。そのため、その後の工程においても処理時間の向上が可能となる。

その後、基板１００から剥離したＴＦＴ層１０２は、補強用の保護膜２０９が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。別途転写用基板に移し替える場合について図１３に示す。

図１３（Ａ）に示すように、剥離したＴＦＴ層１０２を転置用基板２２３に貼り付ける。転置用基板２２３としては、可撓性基板を用いるのが好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。また、ＴＦＴ層１０２の強度に問題がある場合には、ラミネート等の処理を行うことが好ましい。

その後、補助基板２２２を剥離し、転置用基板２２３をダイシング、スクライビングまたはレーザーカット法により選択的に切断して（図１３（Ｂ））、各々の薄膜集積回路を分離する（図１３（Ｃ））。ここではガラス基板に吸収されるＣＯ₂レーザー用いて切断を行う。また、ＴＦＴ層１０２の側面等の周囲にエポキシ樹脂等の有機樹脂を設けて補強してもよい。その結果、ＴＦＴ層１０２は外部から保護され、より機械的強度が向上することができる。

また、剥離された基板２００は再利用することができる。その結果、基板を用いた半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。例えば、石英基板は平坦性に優れ、高耐熱性である等の利点を有しているが、原価が高いという問題があった。しかし、基板を再利用することによって、ガラス基板より原価の高い石英基板を用いた場合でも低コスト化を達成することができる。

図３１に本実施例で示した半導体装置の写真を示す。図３１（Ａ）は、基板から剥離した薄膜集積回路を封止して作製した半導体装置を示す写真である。薄膜集積回路の剥離は、剥離層を完全に除去することにより行った。つまり、ここで示す半導体装置は、実施の形態１で説明した方法を用いることにより作製を行った。上記実施の形態で示したように半導体装置は半導体層と保護膜が形成されている構成であるため、図３１（Ｂ）に示すような湾曲した形状をとることができる。

なお、本実施例は上記の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施例では、上記実施の形態３および実施の形態４に示した剥離方法のより具体的な構成について図面を用いて説明する。

はじめに、上記実施の形態３で示した剥離方法について、より具体的な構成と剥離方法に関し図１４、図１５に示す。

まず、図１４（Ａ）に示すように、基板３００上に剥離層３０１を形成する。具体的に基板３００は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。基板３００の表面を、ＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。なお、本実施例では基板３００としてガラス基板を用いる。

剥離層３０１としては、スパッタ法によって形成された、３０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは３０ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚を有するＷを用いる。また、Ｗの形成に関してはスパッタ法の他にもＣＶＤ法によっても形成することができる。本実施例では、剥離層３０１にＷを含有した金属膜を用いるが、上記実施の形態で示した他の材料を用いても構わない。

次に、剥離層３０１に選択的にエッチング処理を行いパターンを形成する（図１４（Ｂ））。パターンの形成は、フォトリソグラフィまたは液滴吐出方等を用いて行うことができる。本実施例では、フォトリソグラフィによって、剥離層３０１をエッチングして開口部３０６を複数含むパターンを形成する（図１４（Ｂ））。また、液滴吐出法を用いてパターンの形成を行ってもよく、その場合は直接レジストを形成することが可能となり、マスクが不要となる。なお、開口部３０６は、後に形成するＴＦＴ層において、トランジスタが形成される領域をさけた部分に設けるのが好ましい。

続いて、剥離層３０１上に半導体層を形成する（図１４（Ｃ））。半導体層は、少なくとも絶縁膜、半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜および配線を含んでおり、以下に具体的な剥離方法に関して説明する。

まず、剥離層３０１上の薄膜集積回路を形成する領域に選択的に絶縁膜を形成する。絶縁膜は、単層構造または積層構造で形成することができ、本実施例では第１の絶縁膜３０２、第２の絶縁膜３０３からなる積層構造で形成する。例えば第１の絶縁膜として酸化珪素膜、第２の絶縁膜として酸化窒素化珪素膜を用いる。また、他にも第１の絶縁膜として酸化珪素膜、第２の絶縁膜として窒化酸化珪素膜、第３の絶縁膜として酸化窒化珪素膜からなる３層の積層構造で形成してもよい。なお、後の工程で物理的な手段を用いて剥離を行う場合には、剥離層３０１と直接接触する第１の絶縁膜として酸化珪素膜を用いるのが好ましい。また、この際の開口部３０６においては第１の絶縁膜３０２が基板３００と直接接した状態となっている。

次に、絶縁膜３０３上に薄膜トランジスタを形成する。薄膜トランジスタは、少なくとも所望の形状にエッチングされた半導体膜３１１、３１２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜（ゲート絶縁膜）３１３を介して形成されたゲート電極３１４、３１５が設けられている。

半導体膜３１１、３１２は、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したＳＡＳ、非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれの状態を有してもよい。

また成膜処理温度に耐えうる基板、例えば石英基板を使用するならば、当該基板へＣＶＤ法等により結晶性半導体膜を形成してもよい。

本実施例では、非晶質半導体膜を形成し、加熱処理により結晶化された結晶性半導体膜を形成する。加熱処理とは、加熱炉、レーザー照射、もしくはレーザー光の代わりにランプから発する光の照射（ランプアニール）、またはそれらを組み合わせて用いることができる。

レーザー照射を用いる場合、連続発振型のレーザー（ＣＷレーザー）やパルス発振型のレーザー（パルスレーザー）を用いることができる。レーザーとしては、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、Ｙ₂Ｏ₃レーザー、ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイヤレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種を用いることができる。このようなレーザーの基本波、及び当該基本波の第２高調波から第４高調波のレーザーを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。

このとき例えば上述した図１８に示すような光学系を用い、ＣＷレーザーを用いて結晶化を行うことができる。

その他の加熱処理として、加熱炉を用いる場合、非晶質半導体膜を５００〜５５０℃で２〜２０時間かけて加熱する。このとき、徐々に高温となるように温度を５００〜５５０℃の範囲で多段階に設定するとよい。最初の低温加熱工程により、非晶質半導体膜の水素等が出てくるため、結晶化の際の膜荒れを低減する、いわゆる水素だしを行うことができる。さらに、結晶化を促進させる金属元素、例えばＮｉを非晶質半導体膜上に形成すると、加熱温度を低減することができ好ましい。このような金属元素を用いた結晶化であっても、６００〜９５０℃に加熱しても構わない。

但し、金属元素を形成する場合、半導体素子の電気特性に悪影響を及ぼすことが懸念されるので、該金属元素を低減又は除去するためのゲッタリング工程を施す必要が生じる。例えば、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲するよう工程を行えばよい。

また直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成してもよい。この場合、ＧｅＦ₄、又はＦ₂等のフッ素系ガスと、ＳｉＨ₄、又はＳｉ₂Ｈ₆等のシラン系ガスとを用い、熱又はプラズマを利用して直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成することができる。このように直接結晶性半導体膜を形成する場合であって、高温処理が必要となるときは、耐熱性の高い石英基板を用いるとよい。

このように半導体膜に加熱する工程により、剥離層へ加熱の影響があると考えられる。例えば、炉を用いた加熱処理を行う場合や、５３２ｎｍの波長を用いてレーザー照射を行う場合、剥離層までエネルギーが到達することがある。

一方、効率よく半導体膜を結晶化するため、剥離層へレーザーによるエネルギーを到達させないように、下地膜の構造を選択することもできる。例えば、下地膜の材料、膜厚、積層順を選択する。

以上に示したいずれかの手段により形成される半導体膜は、シリコンウェハから形成されるチップと比べて多くの水素を有する。具体的には、水素を１×１０¹⁹〜１×１０²²／ｃｍ³、好ましくは１×１０¹⁹〜５×１０²⁰／ｃｍ³有するように形成することができる。この水素により、半導体膜中の欠陥を緩和する、所謂欠陥のターミネート効果を奏することができる。加えて水素により、薄膜集積回路の柔軟性を高めることができる。

さらに、所望の形状にエッチングされた半導体膜が薄膜集積回路において占める面積の割合を、１〜３０％とすることで、曲げ応力による薄膜トランジスタの破壊や剥がれを防止することができる。

また、ゲート絶縁膜３１３は、半導体膜３１１、３１２を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜３１３には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いて単層または複数の膜を積層させて形成することができる。また成膜方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができる。ここでは、スパッタ法を用いて、膜厚を３０ｎｍ〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。

ゲート電極３１４、３１５は、ゲート絶縁膜３１３上に第１の導電層とその上に第２の導電層を形成し、第１の導電層と第２の導電層をパターニングすることによって形成することができる。本実施例においては、第１の導電層として窒化タンタル（ＴａＮ）を用い、第２の導電層としてタングステン（Ｗ）を用いて形成する。ＴａＮ膜、Ｗ膜は共にスパッタ法で形成すればよく、ＴａＮ膜はＴａのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、Ｗ膜はＷのターゲットを用いて成膜すれば良い。

なお、本実施例では第１の導電層をＴａＮ、第２の導電層をＷとしたが、これに限定されず、第１の導電層と第２の導電層は共にＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第１の導電層が２０〜１００ｎｍ、第２の導電層が１００〜４００ｎｍの範囲で形成すれば良い。また、本実施例では、２層の積層構造としたが、１層としてもよいし、もしくは３層以上の積層構造としてもよい。

次に、ゲート電極または選択的に形成されたレジストをマスクとして用い、半導体膜３１１、３１２にｎ型またはｐ型の導電性を付与する不純物を選択的に添加する。半導体膜３１１、３１２は、チャネル形成領域および不純物領域（ソース領域、ドレイン領域、ＧＯＬＤ領域、ＬＤＤ領域を含む）を有し、添加される不純物元素の導電型によりｎチャネル型ＴＦＴ３０４、またはｐチャネル型ＴＦＴ３０５と区別することができる。

図１４では、ｎチャネル型ＴＦＴ３０４はゲート電極２１４の側壁にサイドウォールを有し、半導体膜３１１にｎ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域、ドレイン領域およびＬＤＤ領域が形成されている。また、ｐチャネル型ＴＦＴ３０５は半導体膜３１２にｐ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域およびドレイン領域が形成されている。ここでは、ゲート電極３１４、３１５の側壁にサイドウォールを形成し、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４に選択的にＬＤＤ領域を形成した構造を示したが、この構造に限定されず、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５にもＬＤＤ領域を形成してもよいし、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５にサイドウォールを設けなくてもよい。

また、ｎチャネル型ＴＦＴ３０４とｐチャネル型ＴＦＴ３０５を相保的に組み合わせたＣＭＯＳ構造で形成してもよい。なお、あらかじめ半導体膜のチャネル領域にドーピング等によって不純物元素を添加してもよい。半導体膜のチャネル領域に不純物元素を添加しておくことにより閾値のばらつき等を抑え特性のよい薄膜トランジスタを得ることができる。

次に、層間絶縁膜３０７を形成する。層間絶縁膜３０７としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜や酸化窒化珪素、またはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法により塗布された酸化シリコン膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化窒化シリコン膜の積層構造を用いても良い。

また、層間絶縁膜はとしてシロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いてもよい。

シロキサン材料は、その構造により、例えば、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに分類することができる。また、Ｓｉ−Ｎ結合を有するポリマー（ポリシラザン）を含む材料で層間絶縁膜を形成してもよい。

上記の材料を用いることで、膜厚を薄くしても十分な絶縁性および平坦性を有する層間絶縁膜を得ることができる。また、上記の材料は耐熱性が高いため、多層配線におけるリフロー処理にも耐えうる層間絶縁膜を得ることができる。さらに、吸湿性が低いため、脱水量の少ない層間絶縁膜を形成することができる。

本実施例では、シロキサン材料を層間絶縁膜３０７として形成する。層間絶縁膜３０７によって、基板上に形成されたＴＦＴによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。とくに、層間絶縁膜３０７は平坦化の意味合いが強いので、平坦化されやすい材質の絶縁膜を用いることが好ましい。

また、層間絶縁膜３０７を形成する前に、第１のパッシベーション膜を形成してもよい。パッシベーション膜としてはシリコンを含む絶縁膜を１００〜２００ｎｍの厚さに形成する。成膜法としてはプラズマＣＶＤ法や、スパッタ法を用いればよい。他にもパッシベーション膜としてＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂から作製される酸化窒化水素化珪素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は、単層構造もしくは積層構造として形成することができる。

また、層間絶縁膜３０７を形成した後に、窒化酸化シリコン膜等からなる第２のパッシベーション膜を形成してもよい。膜厚は１０〜２００ｎｍ程度で形成すれば良く、第２のパッシベーション膜によって層間絶縁膜２０６へ水分が出入りすることを抑制することができる。第２のパッシベーション膜には、他にも窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜やカーボンナイトライド（ＣＮ）膜も同様に使用できる。

次いで、層間絶縁膜３０７をエッチングし、ソースおよびドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する（図１４（Ｄ））。続いて、各ソースおよびドレイン領域とそれぞれ電気的に接続する配線３０８ａ〜３０８ｃを形成する。配線３０８ａ〜３０８ｃとしては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ、Ｍｎから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。ここでは、Ａｌを含んだ金属膜で形成することが好ましい。本実施の形態では、Ｔｉ膜とＡｌとＴｉを含む合金膜との積層膜を所望の形状にエッチングして形成する。もちろん、２層構造に限らず、単層構造でも良いし、３層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、ＡｌとＴｉの積層膜に限られない。例えばＴａＮ膜上にＡｌ膜やＣｕ膜を形成し、更にＴｉ膜を形成した積層膜を所望の形状にエッチングして配線を形成しても良い。

続いて、配線３０８ａ〜３０８ｃを覆うように絶縁膜３０９を形成する。絶縁膜３０９としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いることができるが、代表的には窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）を用いるとよい。

次に、絶縁膜３０９上に保護膜３１０を形成する。保護膜３１０の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜３１０の形成は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。なお、本実施例では、保護膜３１０としてスクリーン印刷法で形成したエポキシ樹脂を用いる。

保護膜３１０を設けることにより、基板３００からＴＦＴ層１０２を分離した際に応力によってＴＦＴ層１０２が反ることを防止することができる。

その後、剥離膜３０１を完全に除去する。本実施例では、剥離層とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層の除去を行う。

図１４（Ｄ）に示すように、ハロゲン化フッ素を含む気体又は液体を開口部３２２へ導入する。このとき、加熱手段により処理温度を１００℃〜３００℃とすると反応速度を高めることができる。その結果、ＣｌＦ₃ガスの使用量を少なくすることができ、処理時間を短縮することもできる。

このとき、ＴＦＴ層１０２の各層がエッチングされないようにエッチング剤、ガス流量、温度等を設定する。本実施例で用いるＣｌＦ₃は、Ｗを選択的にエッチングする特性があるため、剥離層であるＷを選択的に除去する。そのため剥離層には、Ｗを含有した金属膜からなる層を用い、下地膜に酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いる。これらの反応速度の差、つまり選択比が高いため、ＴＦＴ層１０２を保護しつつ、剥離層を容易に除去することができる。本実施例では、ＴＦＴ層の上下に設けられた絶縁膜、側面に露出する層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、配線等の端部により、ＴＦＴ層が、ＣｌＦ₃によりエッチングされることはない。

なお、ＣｌＦ₃は、塩素を２００℃以上でフッ素と反応させることにより、Ｃｌ₂（ｇ）＋３Ｆ₂（ｇ）→２ＣｌＦ₃（ｇ）の過程を経て生成することができる。またＣｌＦ₃は、反応空間の温度によっては液体の場合もあり（沸点１１．７５℃）、その際にはハロゲン化フッ素を含む液体としてウェットエッチングを採用することもできる。

その他のハロゲン化フッ素を含む気体として、ＣｌＦ₃等に窒素を混合したガスを用いてもよい。

また、剥離層をエッチングし、下地膜をエッチングしないようなエッチャントであれば、ＣｌＦ₃に限定されるものでなく、またハロゲン化フッ素に限定されるものでもない。例えば、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、Ｆ₂等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いることもできる。その他のエッチング剤として、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）のような強アルカリ溶液を用いてもよい。

さらに、ＣｌＦ₃等のハロゲン化フッ素を含む気体によって化学的に除去する場合、選択的にエッチングされる材料を剥離層として用い、エッチングされない材料を下地膜として用いるという条件に従うならば、剥離層及び下地膜の組合せは、上記材料に限定されるものではない。

次に、剥離層３０１を除去した後、基板３００を剥離する。本実施例では、剥離層３０１を完全に除去した後であっても、開口部３０６において、半導体層１０２に含まれる絶縁膜が基板３００と接着している（図１５（Ａ））。そのため、物理的な手段を用いることによって、半導体層１０２と基板３００の剥離を行う。以下にその具体的な方法に関して説明する。

図１５（Ｂ）に示すように、保護膜３１０上に補助基板３１６を設ける。補助基板３１６としては、石英基板や可撓性基板を用いる。可撓性基板を用いる場合には、一方の面に接着剤を有している可撓性フィルムを用いて保護膜３１０に接着することができる。この場合、保護膜２０９と補助基板２２２の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシまたはアクリル樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤またはテープ等を用いることができる。

続いて、補助基板３１６を用いて、物理的に基板３００とＴＦＴ層１０２を剥離する（図１５（Ｃ））。以上の工程により、基板３００からＴＦＴ層１０２を剥離することができる。

次に、上記実施の形態４で示した剥離方法について、より具体的な構成と剥離方法に関して図１６、図１７を用いて説明する。

まず、図１６（Ａ）に示すように基板４００を用意し、基板４００上に剥離層４０１を形成する。

次に、図１６においては剥離層４０１のパターニングは行わず、そのまま剥離層４０１上にＴＦＴ層２０２０を形成する（図１６（Ｂ））。

次に、ＴＦＴ層２０２０上に保護膜４１０を形成する。本実施例では、保護膜４１０の端部に他の部分より膜厚が厚い部分（凸部領域４１１）を設ける。凸部領域４１１は保護膜４１０の他の部分より膜厚が厚くなるように形成する。また、凸部領域４１１は保護膜４１０と同じ材料で形成してもよいし、凸部領域４１０のみ違う材料で別途形成してもよい。凸部領域４１１は、液滴吐出法を用いると容易に形成することが可能となる。なお、本実施例では、保護膜４１０の端部に形成した例を示したが、保護膜４１０のどの部分にいくつ形成してもよく、好ましくは下方に薄膜トランジスタがない部分に形成するのがよい。

次に開口部４２２にエッチング剤を導入し（図１６（Ｃ））、剥離層４０１を除去する（図１７（Ａ））。この際に、エッチング剤の流量と反応時間を制御することによって、凸部領域４１１の下方に位置する剥離層以外を除去する。凸部領域４１１の下方に位置する剥離層４０１はエッチングの進行が遅いため、選択的に残すことができる。

次に、図１７（Ｂ）に示すように、保護膜４１０上に補助基板４１６を設ける。その後、補助基板４１６を用いて、物理的に基板４００とＴＦＴ層２０２０を剥離する（図１７（Ｃ））。以上の工程により、基板４００からＴＦＴ層２０２０を剥離することができる。

本実施例に示した方法を用いることにより、剥離後のＴＦＴ層２０２０は、バラバラにならず剥離前と同様に配列した状態で得ることができる。

なお、本実施例においては、補助基板４１６とＴＦＴ層２０２０との剥離を補助基板を別途貼り付けて行っているが、他の方法を用いて剥離を行ってもよい。

その後、基板４００から分離したＴＦＴ層２０２０は、そのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。

可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。

可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達せいでき、可撓性を高めることができる。

また、剥離された基板は再利用することができる。その結果、半導体装置の作製において、石英基板等を用いた場合であっても低コスト化を達成することができる。再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、薄膜集積回路の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。

なお、本実施例は上記の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施の形態では、上記実施の形態または実施例とは異なる形態に関して図２２、２３を用いて説明する。

図２２（Ａ）に示すように、基板２００、剥離層２０１、ＴＦＴ層１０２、保護膜２０９を順次形成する。なお、図２２（Ａ）は上面図を表し、Ｅ−Ｆの断面図が図２２（Ｂ）、Ｇ−Ｈの断面図が図２２（Ｃ）に対応している。

本実施例では、基板２００上の薄膜集積回路を設ける領域１０９にそれぞれＴＦＴ層１０２を構成する絶縁膜や導電膜を選択的に形成すると同時に、開口部１０４の一部の領域にも同時に絶縁膜または導電膜を選択的に形成する。なお、開口部１０４において選択的に絶縁膜または導電膜が形成された領域を接続領域１０８と表記する。

なお、接続領域１０８はＴＦＴ層１０２の作製工程において同時に形成され、ＴＦＴ層１０２同士が一体となるようにつなぎ止める機能を有していればよい。また、接続領域１０８は、単層構造でも積層構造でもよく、絶縁膜または導電膜によって形成されている。本実施例では、接続領域１０８は、第１および第２の絶縁膜２０２、２０３、ゲート絶縁膜２１３、層間絶縁膜２０６および絶縁膜２０８の積層構造から形成されている（図２２（Ｃ））。

次に、開口部１０４へエッチング剤を導入し、剥離層２０１を完全に除去する（図２３（Ａ）〜（Ｃ））。エッチング剤としては、実施の形態で示したように、フッ化ハロゲンを含む気体または液体を使用することができる。

このとき、接続領域１０８の下方に位置する剥離層まで除去するように、反応時間および導入量を調整する。その結果、剥離層を完全に除去した場合に基板１００とＴＦＴ層１０２は分離するが、接続領域１０８により各ＴＦＴ層１０２は結びついているため、バラバラにならず剥離前の配列を保っている。

続いて、各ＴＦＴ層１０２をダイシング、スクライビングまたはレーザーカット法により切断する。例えば、ガラス基板に吸収されるレーザー、例えばＣＯ₂レーザーを使用して切断することができる。その後、実施の形態１と同様に、基板２００から分離したＴＦＴ層１０２を、そのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。また、剥離された基板２００は、再利用することができる。

なお、本実施の形態は上記実施の形態および実施例と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施例では、上記実施例で示したＴＦＴ層におけるゲート電極の作製方法に関して、図１９、図２０を用いて説明する。

まず、上記実施例で示したように、基板２００上に剥離層２０１を形成し、剥離層２０１上に絶縁膜２０２、２０３を介して半導体膜２１１、２１２を設ける。また、半導体膜２１１、２１２上には、ゲート絶縁膜２１３を形成する。その後、ゲート絶縁膜２１３上に第１の導電層９０１、第２の導電層９０２を積層して形成する。本実施例では、第１の導電層として窒化タンタル（ＴａＮ）を用い、第２の導電層としてタングステン（Ｗ）を用いて形成する。ＴａＮ膜、Ｗ膜は共にスパッタ法で形成すればよく、ＴａＮ膜はＴａのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、Ｗ膜はＷのターゲットを用いて成膜すれば良い。

なお、本実施例では第１の導電層９０１をＴａＮ、第２の導電層９０２をＷとしたが、これに限定されず、第１の導電層９０１と第２の導電層９０２は共にＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第１の導電層９０１が２０〜１００ｎｍ、第２の導電層９０２が１００〜４００ｎｍの範囲で形成すれば良い。また、本実施例では、２層の積層構造としたが、１層としてもよいし、もしくは３層以上の積層構造としてもよい。

次に、フォトリソグラフィや液滴吐出法によって、第２の導電層９０２上に選択的にレジスト９０３を形成する（図１９（Ａ））。その後、Ｏ₂（酸素）プラズマ処理等の公知のエッチング処理を行うことによって、レジスト９０３をエッチングすることによって、レジスト９０３を縮小させる（図１９（Ｂ））。このように、縮小されたレジスト９０４をマスクとして第１の導電層９０１、第２の導電層９０２をエッチングすることによって、より小さい幅のゲート電極を形成することができる。つまり、通常のフォトリソグラフィや液滴吐出法等によって得られるレジスト９０３を用いてゲート電極を形成するより、幅が小さいゲート電極を形成することができる。このように、ゲート電極の構造を小さくすることにより、チャネル形成領域の幅が小さくなり、高速動作が可能となる。

また、図１９に示したゲート電極の作製方法とは異なる場合について図２０を用いて説明する。

まず、図１９（Ａ）に示したように、基板２００上に剥離層２０１、絶縁膜２０２、２０３、半導体膜２１１、２１２、ゲート絶縁膜２１３、第１の導電層９０１、第２の導電層９０２を積層して形成し、選択的にレジスト９０３を形成する。続いて、レジスト９０３をマスクとして第１の導電層９０１、第２の導電層９０２をエッチングする（図２０（Ａ））。この工程により、第１の導電層９０１、第２の導電層９０２からなるゲート電極９０６が形成される。その後、公知のエッチング方法を用いて、ゲート電極９０６をエッチングする。ゲート電極９０６上にはレジスト９０３が設けられているため、ゲート電極９０６の側面がエッチングされ、図２０（Ｂ）に示すように、ゲート電極９０６より幅が小さいゲート電極９０７を形成することができる。

本実施例に示した作製方法を用いることによって、フォトリソグラフィ法等により形成できる限界以上の微細なゲート電極を作製することが可能となる。さらに、ゲート電極を小さくすることによって、より微細な素子構造を設けることができる。そのため、同じ面積により多くの素子を造り込むことができるため、高性能な回路を形成することができる。また、従来の素子数と同様の構造で形成した場合に薄膜集積回路（ＩＣチップ等）の小型化が可能となる。また、図１９の方法と図２０に示した方法を組み合わせてもよく、より微細なゲート電極を形成することができる。

なお、本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施例では、上記実施例とは異なるＴＦＴ層の構成に関して図２４を用いて説明する。

図２４は、例えば図１３（Ｃ）または図２２（Ｂ）等に示したＴＦＴ層１０２の構造に、下部電極を加えた構造である。つまり、図２４に示すように半導体層２１１のチャネル領域が絶縁膜を介して下部電極５１３とゲート電極２１４の間に挟まれている構造となっている。

下部電極５１３は、金属または一導電型の不純物を添加した多結晶半導体で形成することができる。金属を用いる場合は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌなどを用いることができる。また、下地絶縁膜として機能する窒化珪素膜５１４、酸化窒化珪素膜５１５が設けてあるが、この材料や積層順に限定されるものではない。

このように、ＴＦＴ層１０２の構造として下部電極を有するＴＦＴを用いても良い。一般に、ＴＦＴのサイズが小さくなり、回路を動作させるクロック周波数が向上すると、集積回路の消費電力が増加する。従って、消費電力の増加を抑止するために、下部電極にバイアス電圧を印加する方法が有効である。このバイアス電圧を変化させることで、ＴＦＴのしきい値電圧を変化させることができる。

ｎチャネル型ＴＦＴの下部電極に対して負のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を高めリークを減少させる。一方、正のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を下げ、チャネルに電流が流れやすくなり、ＴＦＴはより高速化、若しくは低電圧で動作する。また、ｐチャネル型ＴＦＴの下部電極に対して正のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を高めリークを減少させる。一方、負のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を下げ、チャネルに電流が流れやすくなり、ＴＦＴはより高速化、若しくは低電圧で動作する。このように下部電極に印加するバイアス電圧を制御することで、集積回路の特性を大きく向上させることができる。

このバイアス電圧を使って、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧をバランスさせることで集積回路の特性を改善することができる。このとき、消費電力を低減するために、電源電圧と下部電極に印加するバイアス電圧との両方を制御しても良い。また、回路がスタンバイモードの時は、大きく逆方向のバイアス電圧を与え、動作時についても負荷の小さいときは弱い逆方向バイアス、負荷の大きいときには、弱い順バイアス電圧を印加する。バイアス電圧の印加は制御回路を設けて、回路の動作状態若しくは負荷の状態により切り替え可能とすれば良い。このような手法で、消費電力やＴＦＴの性能をコントロールすることで、回路の性能を最大に発揮させることができる。

なお、本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施例では、上記実施の形態または実施例で示した薄膜集積回路を有する半導体装置をＩＣチップ（無線タグ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＩＣタグ、ＩＤチップ等の無線でデータの送受信が可能な半導体装置）として利用する場合について説明する。

ＩＣチップは、大きく分けると、アンテナが実装されている非接触型ＩＣチップ（無線タグとも呼ばれる）と、アンテナは実装せずに外部電源と接続する端子を形成した接触型ＩＣチップと、非接触型および接触型とを混在したハイブリッド型ＩＣチップがある。

上記実施の形態または実施例で示した薄膜集積回路を有する半導体装置を接触型ＩＣチップとして用いる場合、剥離した薄膜集積回路をそのまま物品に実装することにより利用することができる。

一方、薄膜集積回路を非接触型ＩＣチップまたはハイブリッド型ＩＣチップとして用いる際には、集積回路にアンテナを実装して利用することが好ましい。アンテナを実装した場合のＩＣチップの断面図の一例を図２５に示す。なお、図２５に示す断面図は、基板からＩＣチップを剥離する前の状態を表している。

図２５（Ａ）は、ＴＦＴ層１０２上にアンテナ２３２を直接形成した場合のＩＣチップの断面図を示している。上記実施例で示したように、配線２０７ａ〜２０７ｃまで形成した後、配線２０７ａ〜２０７ｃを覆って第２の層間絶縁膜２３１を形成する。第２の層間絶縁膜２３１としては、上記実施例で層間絶縁膜２０６の材料として示した材料のいずれかを用いることができる。ここでは、第２の層間絶縁膜２３１はシロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いて形成する。

その後、第２の層間絶縁膜２３１に配線２０７ａ、２０７ｃに達するようにコンタクトホールを形成する。そして、配線２０７ａ、２０７ｃとそれぞれ電気的に接続するアンテナ２３２を形成する。アンテナ２３２の材料には、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ等の導電性を有する材料を用いることができる。比較的抵抗の高いＡｌやＡｕを用いる際には配線抵抗が懸念されるが、アンテナを厚くしたり、アンテナの幅を広くすることによって配線抵抗を低減することができる。また、アンテナを積層して形成し、抵抗の低い材料で覆ってもよい。Ｃｕのように拡散が懸念される導電性を有する材料は、アンテナの被形成面またはＣｕの周囲を覆うように絶縁膜を形成するとよい。

次に、アンテナ２３２を覆うように保護膜２３３を形成する。保護膜２３３も上記実施例で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。

続いて、上記実施の形態または実施例で示したように、剥離層を除去してＩＣチップを基板から剥離して取り出すことができる。また、剥離の方法は、剥離層を完全に除去して行ってもよいし、剥離層の一部分を残して除去した後に物理的に剥離を行ってもよく、実施者が適宜選択すればよい。その後、剥離したＩＣチップを物品などに実装することによって利用することができる。

図２５（Ｂ）には、アンテナ２３４をあらかじめ設けたアンテナ用基板２３５とＴＦＴ層１０２を接着剤等により貼り合わせた場合の断面図を示している。

貼り合わせる手段として、導電体２３７が分散している異方性導電体２３６がある。異方性導電体２３６は、ＩＣチップの接続端子２３８およびアンテナ２３４の接続端子が設けられた領域２３９では、当該導電体が各接続領域端子の厚みにより圧着されるため、導通をとることができる。その他の領域では、導電体が十分な間隔を保っているため、電気的に接続されることはない。なお、異方性導電体の他に、超音波接着剤、紫外線硬化樹脂または両面テープ等を用いて貼り合わせてもよい。

また、図２５と異なる構成に関して図２６に示す。

図２６（Ａ）は、ＴＦＴ層１０２上にアンテナ２３２を直接形成した場合のＩＣチップの断面図を示している。上記実施例で示したように、配線２０７ａ〜２０７ｃまで同様に形成した後、配線２０７ａ〜２０７ｃを覆って第２の層間絶縁膜２３１を形成する。

第２の層間絶縁膜２３１としては、上記実施例で層間絶縁膜２０６の材料として示したものと同様の材料を用いることができ、層間絶縁膜２０６と同じ材料で形成してもよい。ここでは、第２の層間絶縁膜２３１はシロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いて形成する。

その後、第２の層間絶縁膜２３１に配線２０７ａ、２０７ｃに達するようにコンタクトホールを形成する。そして、配線２０７ａ、２０７ｃとそれぞれ電気的に接続するアンテナ２３２を形成する。アンテナ２３２の材料には、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ等の導電性を有する材料を用いることができる。比較的抵抗の高いＡｌやＡｕを用いる際には配線抵抗が懸念されるが、アンテナを厚くしたり、アンテナの幅を広くすることによって配線抵抗を低減することができる。また、アンテナを積層して形成し、抵抗の低い材料で覆ってもよい。Ｃｕのように拡散が懸念される導電性を有する材料は、アンテナの被形成面またはＣｕの周囲を覆うように絶縁膜を形成するとよい。

次に、アンテナ２３２を覆うように保護膜２３３を形成する。保護膜２３３も上記実施例で示した材料のいずれかを用いて形成することができる。

続いて、上記実施の形態または実施例で示したように、剥離層を除去してＩＣチップを基板から剥離して取り出すことができる。また、剥離の方法は、剥離層を完全に除去して行ってもよいし、剥離層の一部分を残して除去した後に物理的に剥離を行ってもよく、実施者が適宜選択すればよい。その後、剥離したＩＣチップを物品などに実装することによって利用することができる。

図２６（Ｂ）には、アンテナ２３４をあらかじめ設けたアンテナ用基板２３５とＴＦＴ層１０２を接着剤等により貼り合わせた場合の断面図を示している。

貼り合わせる手段として、導電体２３７が分散している異方性導電体２３６がある。異方性導電体２３６は、ＩＣチップの接続端子２３８およびアンテナ２３４の接続端子が設けられた領域２３９では、当該導電体が各接続領域端子の厚みにより圧着されるため、導通をとることができる。その他の領域では、導電体が十分な間隔を保っているため、電気的に接続されることはない。なお、異方性導電体の他に、超音波接着剤、紫外線硬化樹脂または両面テープ等を用いて貼り合わせてもよい。

なお、基板から剥離した場合にＩＣチップが応力等によって反ってしまう恐れがある場合は、アンテナ用基板２３４の上に保護膜を形成することが好ましい。その後、基板から分離したＩＣチップを、そのまま物品へ実装するか、または別途転写用基板に移し替えた状態で実装することによって利用することができる。

また、本実施例で示したＩＣチップは、シリコン基板を用いて作成するのではなく絶縁基板上に形成された薄膜集積回路を用いるため、円形のシリコン基板から形成されたチップと比較して、母体基板形状に制約がない。そのため、ＩＣチップのコストを削減することができる。本実施例のＩＣチップは、シリコン基板からなるチップと異なり、０．２μｍ以下、代表的には４０ｎｍ〜１７０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍの膜厚の半導体膜を能動領域として用いているため非常に薄型となる。その結果、物品へ実装しても半導体装置の存在が認識しづらく、偽造等の改ざん防止につながる。

また、本実施例で示したＩＣチップは、シリコン基板からなるチップと比較して電波吸収の心配がなく、高感度な信号の受信を行うことができる。さらにシリコン基板を有さない薄膜集積回路は透光性を有する。その結果、様々な物品に応用することができ、例えば物品の印字面に実装しても、デザイン性を損ねることがない。

なお、本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施例では、本発明の剥離方法を用いて作製されるＩＣチップの構成について説明する。

図２７（Ａ）に、ＩＣチップの一形態を斜視図で示す。９２０は集積回路、９２１はアンテナに相当し、アンテナ９２１は集積回路９２０に電気的に接続されている。９２２は基板、９２３はカバー材に相当し、集積回路９２０及びアンテナ９２１は、基板９２２とカバー材９２３の間に挟まれている。

次に図２７（Ｂ）に、図２７（Ａ）に示したＩＣチップの、機能的な構成の一形態をブロック図で示す。

図２７（Ｂ）において、９００はアンテナ、９０１は集積回路に相当する。また９０３は、アンテナ９００の両端子間に形成される容量に相当する。集積回路９０１は、復調回路９０９、変調回路９０４、整流回路９０５、マイクロプロセッサ９０６、メモリ９０７、負荷変調をアンテナ９００に与えるためのスイッチ９０８を有している。なおメモリ９０７は１つに限定されず、複数であっても良く、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭまたはＦｅＲＡＭなどを用いることができる。

リーダ／ライタから電波として送られてきた信号は、アンテナ９００において電磁誘導により交流の電気信号に変換される。復調回路９０９では該交流の電気信号を復調し、後段のマイクロプロセッサ９０６に送信する。また整流回路９０５では、交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、後段のマイクロプロセッサ９０６に供給する。マイクロプロセッサ９０６では、入力された信号に従って各種演算処理を行なう。メモリ９０７にはマイクロプロセッサ９０６において用いられるプログラム、データなどが記憶されている他、演算処理時の作業エリアとしても用いることができる。

そしてマイクロプロセッサ９０６から変調回路９０４にデータが送られると、変調回路９０４はスイッチ９０８を制御し、該データに従ってアンテナ９００に負荷変調を加えることができる。リーダ／ライタは、アンテナ９００に加えられた負荷変調を電波で受け取ることで、結果的にマイクロプロセッサ９０６からのデータを読み取ることができる。

なおＩＣチップは、必ずしもマイクロプロセッサ９０６を有している必要はない。また信号の伝送方式は、図２７（Ｂ）に示したような電磁誘導方式に限定されず、マイクロ波方式やその他の伝送方式を用いても良い。

このようにアンテナを有するＩＣチップは、外部機器（リーダ／ライタ）とデータのやり取りが可能であるため、無線メモリや無線プロセッサとして利用することができる。

本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施例では、基板に設けた薄膜集積回路を剥離および封止が可能な装置（例えば、ラミネート装置）を用いて剥離・封止を行う場合に関して、図面を用いて具体的に説明する。

図２８に示すように、本実施例で示すラミネート装置は、薄膜集積回路１３が複数設けられた基板１２を搬送する搬送手段１１と、第１のシート材１８が巻き付けられた第１の供給用ロール１４と、基板１２から薄膜集積回路１３を第１のシート材１８に接着させて剥離するローラー１６を備えた第１の剥離手段５１と、第２のシート材１９が巻き付けられた第２の供給用ロール１５と、第１のシート材１８から薄膜集積回路１３を第２のシート材１９に接着させて剥離するローラー２４、２８を備えた第２の剥離手段５２と、第１のシート材１８を回収する回収用ロール２１と、第３のシート材２３を供給する第３の供給用ロール２２と、薄膜集積回路１３を第２のシート材１９と第３のシート材２３により封止する封止機構１７（ラミネート手段）と、封止された薄膜集積回路１３を巻き取る回収用ロール２０とを有する。

図２８に示す装置では、まず第１の供給用ロール１４から供給された第１のシート材１８がローラー１６を備えた第１の剥離手段５１によって、搬送手段１１により搬送される基板１２上の薄膜集積回路１３に接着し、基板１２から薄膜集積回路１３を剥離する。その後、剥離された薄膜集積回路１３は、第１のシート材１８に接着されてローラー２８の方向に流れていく。また、第２の供給用ロール１５から供給される第２のシート材１９がローラー２４の方向に流れていく。

そして、第２のシート材１９がローラー２４、２８を備えた第２の剥離手段５２によって、第１のシート材１８に接着されて搬送されてきた薄膜集積回路１３の他方の面に接着し、第１のシート材１８から薄膜集積回路１３を剥離する。なお、第２の剥離手段は、第１のシート材１８に接着された薄膜集積回路を第２のシート材１９に接着する際に、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。その後、剥離された薄膜集積回路１３は、第２のシート材１９に接着されて封止機構１７の方向に流れていく。また、第３の供給用ロール２２から供給される第３のシート材２３が封止機構１７の方向に流れていく。

封止機構１７では、第３のシート材２３に、第２のシート材に接着されて搬送されてきた薄膜集積回路１３の他方の面（第２のシート材１９が接着した面と反対側の面）を接着させると共に、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。その後、封止された薄膜集積回路１３は、回収用ロール２０の方向に流れていき、回収用ロール２０に巻き付いていく。

図２８で示したラミネート装置は、上記したように、第１のシート材１８は、第１の供給用ロールから供給され、第１の剥離手段が含むローラー１６、ローラー２８の順に流れて、回収用ロール２１に回収される。また、第１の供給用ロール１４とローラー１６とローラー２８は同じ方向に回転する。第２のシート材１９は第２の供給用ロール１５から供給され、第２の剥離手段が含むローラー２４、封止機構１７が含むローラー２５の順に流れて回収用ロール２０に回収される。また、第２の供給用ロール１５とローラー２４とローラー２５は同じ方向に回転する。第３のシート材２３は第３の供給用ロール２２から供給され、封止機構１７が含むローラー２６を流れた後に回収用ロール２０に回収される。また、第３の供給用ロール２２とローラー２６は同じ方向に回転する。

搬送手段１１は、薄膜集積回路１３が複数設けられた基板１２を搬送するものであり、図２８ではローラー２７を具備し、当該ローラー２７が回転することで、基板１２が搬送される。なお、搬送手段１１は基板１２を搬送できるものならどのような構成でもよく、例えばベルトコンベア、複数のローラーまたはロボットアーム等を用いてもよい。ロボットアームは、基板１２をそのまま搬送したり、基板１２がもうけられたステージを搬送する。また、搬送手段１１は、第１のシート材１８が移動する速度に合わせて、所定の速度で基板１２を搬送する。

第１の供給用ロール１４、第２の供給用ロール１５、第３の供給用ロール２２にはそれぞれ、第１のシート材１８、第２のシート材１９、第３のシート材２３が巻き付けられている。第１の供給用ロール１４を所定の速度で回転することによって、第２の剥離手段が含むローラー２８に向かって第１のシート材を所定の速度で流し、第２の供給用ロール１５および第３の供給用ロール２２をそれぞれ所定の速度で回転することによって、封止機構１７に向かって第２のシート材１９、第３のシート材２３をそれぞれ所定の速度で流す。なお、第１の供給用ロール１４、第２の供給用ロール１５、第３の供給用ロール２２は、円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなる。

第１のシート材１８は、可撓性のフィルムからなっており、少なくとも一方の面に粘着剤を有する面が設けてある。具体的には、ポリエステル等の基材として用いるベースフィルム上に粘着剤が設けてある。粘着剤としては、アクリル樹脂等を含んだ樹脂材料または合成ゴム材料からなる材料を用いることができる。また、第１のシート材１８には粘着力が弱いフィルム（粘着力が、好ましくは０．０１Ｎ〜０．５Ｎ、より好ましくは０．０５Ｎ〜０．３５Ｎ）を用いるのが好ましい。これは、基盤に設けられた薄膜集積回路を第１のシート材に接着した後に、再度、第２のシート材に薄膜集積回路を接着させるためである。接着剤の厚さは、１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜３０μｍにすることができる。また、ベースフィルムとしては、ポリエステル等のフィルムを用いて１０μｍ〜１ｍｍで形成すると加工時に扱いやすく好ましい。

粘着層の表面がセパレーターで保護されている場合は、使用する時に図１３に示すようにセパレーター回収ロール３０を設け、使用時にセパレーター２９を除去すればよい。また、基材として用いたベースフィルム上に帯電防止処理が施されたものを用いることもできる。セパレーターはポリエステル等のフィルムや紙等からなるが、ポリエチレンテレフタレート等のフィルムで形成されている場合は、加工時に紙粉などが生じないため好ましい。

第２のシート材１９と第３のシート材２３は、可撓性のフィルムからなっており、例えばラミネートフィルムや繊維質な材料からなる紙などに相当する。ラミネートフィルムは、ラミネート処理に用いることができるフィルム全般を指し、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニル、メタクリル酸メチル、ナイロン、ポリカーボネート等の材料からなり、その表面にエンボス加工等の加工処理が施されていてもよい。

また、本実施の形態では、ホットメルト接着剤を用いて薄膜集積回路の封止を行うのが好ましい。ホットメルト接着材は、水や溶剤を含まず、室温では固体で不揮発性の熱可塑性材料からなり、溶融状態で塗布し冷却することにより物と物を接着する化学物質である。また、接着時間が短く、無公害、安全で衛生的、省エネルギーであり、低コストであるといった利点を有する。

ホットメルト接着剤は常温で固体であるため、あらかじめフィルム状、繊維状に加工したもの、またはポリエステル等のベースフィルム上にあらかじめ接着層を形成してフィルム状にしたものを用いることができる。ここでは、ポリエチレンテレフタレートからなるベースフィルム上にホットメルトフィルムを形成したシート材を用いる。ホットメルトフィルムは、ベースフィルムよりも軟化点の低い樹脂からなっており、加熱することによってホットメルとフィルムのみが溶融してゴム状になり接着し、冷却すると硬化する。また、ホットメルとフィルムとして、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）系、ポリエステル系、ポリアミド系、熱可塑性エラストマー系、ポリオレフィン系等を主成分としたフィルムを用いることができる。

また、第２のシート材１９と第３のシート材２３の一方または両方は、一方の面に接着面を有していてもよい。接着面は、熱硬化樹脂性樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、光硬化型接着剤、湿気硬化型接着剤、樹脂添加剤等の接着剤を塗布したものを用いることができる。

また、第２のシート材１９と第３のシート材２３の一方または両方は、透光性を有していてもよい。また、第２のシート材１９と第３のシート材２３の一方または両方に、封止する薄膜集積回路１３を保護するために、静電気をチャージすることでその表面を導電性材料によりコーティングしてもよい。また、第２のシート材１９と第３のシート材２３の一方または両方に、保護膜として炭素を主成分とする薄膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）や、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の導電性材料によりコーティングしてもよい。

第１の剥離手段５１は、少なくともローラー１６を備え、薄膜集積回路１３の一方の面を、第１のシート材１８の一方の面に接着させて、基板１２から薄膜集積回路１３を剥離する。ローラー１６が回転することによって、薄膜集積回路１３が第１のシート材１８に接着し、基板１２から薄膜集積回路１３が剥離される。従って、ローラー１６は、薄膜集積回路１３が設けられた側の基板１２と対向するように設けられる。また、ローラー１６は円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。

第２の剥離手段５２は、少なくとも対向するローラー２４、２８を備え、第１のシート材１８に接着した薄膜集積回路１３を、第２のシート材１９の一方の面に接着させて、第１のシート材１８から薄膜集積回路１３を剥離する。このとき、第２の供給用ロール１５からローラー２４に向かって流れる第２のシート材１９に、薄膜集積回路を接着させると共に、ローラー２４とローラー２８の間を通過する際に、ローラー２４とローラー２８の一方または両方を用いて、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。

この処理を行うことによって、第１のシート材１８に接着された薄膜集積回路１３が第２のシート材１９に接着する。加熱処理の方法としては、熱エネルギーを加えることができればどのような方法でもよく、例えばオーブン、電熱線のヒータ、オイル等の温媒、ホットスタンプ、サーマルヘッド、レーザー光、赤外線フラッシュ、熱ペン等を適宜選択して用いることができる。また、ローラー２４とローラー２８は円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。

封止機構１７は、一方の面が第２のシート材１９に接着した薄膜集積回路１３が流れてくると、当該薄膜集積回路１３の他方の面に第３のシート材２３を接着させると共に、薄膜集積回路１３を第２のシート材１９と第３のシート材２３により封止する。また、封止機構１７は、互いに対向して設けられたローラー２５とローラー２６を有する。そして、第３の供給ロール２２からローラー２６に向かって流れる第３のシート材２３に、薄膜集積回路１３の他方の面を接着させると共に、ローラー２５とローラー２６の間を通過する際に、ローラー２５とローラー２６を用いて、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。この処理を行うことによって、薄膜集積回路１３は、第２のシート材１９と第３のシート材２３によって封止される。

封止機構１７を構成するローラー２５、２６の一方または両方は、加熱手段を有する。加熱手段は、例えば、オーブン、電熱線のヒータ、オイル等の温媒、ホットスタンプ、サーマルヘッド、レーザー光、赤外線フラッシュ、熱ペン等を用いることができる。また、ローラー２５とローラー２６は、ローラー２４と第２の供給用ロール１５と第３の供給用ロール２２の回転する速度に合わせて、所定の速度で回転する。また、ローラー２５とローラー２６は円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。

回収用ロール２０は、第２のシート材１９と第３のシート材２３により封止された薄膜集積回路１３を巻き取ることで回収するロールである。回収用ロール２０は、ローラー２５とローラー２６の回転する速度に合わせて、所定の速度で回転する。また、回収用ロール２０は、円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。

このように、図２８に示したラミネート装置によると、第１〜第３の供給用ロール１４、１５、２１、ローラー１６、ローラー２４、２８、ローラー２５、２６および回収用ロール２０が回転することで、基板１２上に設けられた複数の薄膜集積回路１３を連続的に剥離・封止・回収することができる。

以上のように、本実施例で示したラミネート装置は、基板に設けられた薄膜集積回路の剥離・封止を連続して行うことができる。そのため、例えば、図１２（Ａ）に示した状態の薄膜集積回路を、図２８に示したラミネート装置を用いることによって剥離・封止・回収を効率的に行うことができるため、量産性が高く、製造効率を向上させることができる。

なお、本実施例は上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。

本実施の形態では、上記実施の形態または実施例で示した薄膜集積回路の用途に関して説明する。基板から剥離した薄膜集積回路はＩＣチップとして利用することができ、例えば、紙幣、硬貨、有価証券、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等、図２９（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図２９（Ｂ）参照）、ＤＶＤソフトやＣＤやビデオテープ等の記録媒体（図２９（Ｃ）参照）、車やバイクや自転車等の乗り物類（図２９（Ｄ）参照）、鞄や眼鏡等の身の回り品（図２９（Ｅ）参照）、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に設けて使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビまたはテレビ受像器とも呼ぶ）および携帯電話機等を指す。

なお、ＩＣチップは、物品の表面に貼り付けたり、物品に埋め込んだりして物品に固定することができる。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等にＩＣチップを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等にＩＣチップを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類にＩＣチップを設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。

また、ＩＣチップを物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、図３０に示すように、表示部２７０を含む携帯端末の側面にリーダ／ライタ２７１を設け、品物２７３の側面にＩＣチップ２７２を設ける場合を考える（図３０（Ａ））。この場合、リーダ／ライタ２７１にＩＣチップ２７２をかざすと、表示部２７０に品物２７３の原材料や原産地、流通過程の履歴等の情報が表示されるシステムになっている。また、別の例として、ベルトコンベアの脇にリーダ／ライタ２７４を設ける場合、品物２７６の検品を簡単に行うことができる（図３０（Ｂ））。

本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の剥離方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の薄膜集積回路の断面図。 本発明の薄膜集積回路の断面図。 本発明の半導体装置の作製装置を示す図。 本発明の薄膜集積回路の断面図。 本発明の薄膜集積回路の断面図。 本発明の薄膜集積回路の断面図。 本発明の半導体装置の断面を示す図。 本発明の半導体装置の断面を示す図。 本発明の半導体装置の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製装置を示す図。 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。 本発明の半導体装置の写真を示す図。

Claims (22)

1. 基板上に金属を含む剥離層を形成し、
   前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
   前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
   エッチング剤を用いることにより、前記剥離層を除去し、
   前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
2. 基板上に金属を含む剥離層を形成し、
   前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
   前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
   エッチング剤を用いることにより、前記薄膜集積回路の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
   前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
3. 基板上に金属を含む剥離層を形成し、
   前記剥離層の一部を選択的に除去して前記剥離層に複数の開口部を形成し、
   前記剥離層上および前記複数の開口部に薄膜集積回路を形成し、
   前記薄膜集積回路上に樹脂膜を形成し、
   エッチング剤を用いて前記剥離層を除去することによって、前記複数の開口部において前記基板と前記薄膜集積回路とが接着している状態とし、
   前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
4. 基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、
   前記剥離層上に薄膜集積回路を形成し、
   前記薄膜集積回路上に少なくとも表面の一部に凸部を有する樹脂膜を形成し、
   エッチング剤を用いることにより、前記樹脂膜の凸部の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
   前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
   前記剥離層は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）またはチタン（Ｔｉ）を含んだ金属膜で形成することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
   前記金属膜は、表面に金属酸化物が形成されていることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
   前記剥離層は、Ｗ上にＷＯ_xを含む膜、Ｍｏ上にＭｏＯ_xを含む膜、Ｎｂ上にＮｂＯ_xを含む膜またはＴｉ上にＴｉＯ_xを含む膜（Ｘ＝２〜３）で形成されていることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
   前記エッチング剤として、フッ化ハロゲンを含む液体または気体を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
9. 請求項８において、
   前記フッ化ハロゲンを含む液体または気体として、三フッ化塩素（ＣｌＦ₃）を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記樹脂膜として、エポキシ樹脂を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
    前記基板として、ガラス基板または石英基板を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
12. 基板上に金属を含む剥離層を形成し、
    前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
    前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
    エッチング剤を用いることにより、前記剥離層を除去し、
    前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離し、
    前記剥離した複数の薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. 基板上に金属を含む剥離層を形成し、
    前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
    前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
    エッチング剤を用いることにより、前記薄膜集積回路の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
    前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離し、
    前記剥離した複数の薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
14. 基板上に金属を含む剥離層を形成し、
    前記剥離層の一部を選択的に除去して前記剥離層に複数の開口領域を形成し、
    前記剥離層上および前記開口領域に薄膜集積回路を形成し、
    前記薄膜集積回路上に樹脂膜を形成し、
    エッチング剤を用いて前記剥離層を除去することによって、前記複数の開口部において前記基板と前記薄膜集積回路とが接着している状態とし、
    前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離し、
    前記剥離した薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
15. 基板上に金属を含む剥離層を形成し、
    前記剥離層上に薄膜集積回路を形成し、
    前記薄膜集積回路上に少なくとも表面の一部に凸部を有する樹脂膜を形成し、
    エッチング剤を用いることにより、前記樹脂膜の凸部の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
    前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離し、
    前記剥離した薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
16. 請求項１２乃至請求項１５のいずれか一項において、
    前記剥離層は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）またはチタン（Ｔｉ）を含んだ金属膜で形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
17. 請求項１２乃至請求項１６のいずれか一項において、
    前記金属膜は、表面に金属酸化物が形成されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
18. 請求項１２乃至請求項１７のいずれか一項において、
    前記剥離層は、Ｗ上にＷＯ_xを含む膜、Ｍｏ上にＭｏＯ_xを含む膜、Ｎｂ上にＮｂＯ_xを含む膜またはＴｉ上にＴｉＯ_xを含む膜（Ｘ＝２〜３）で形成されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
19. 請求項１２乃至請求項１７のいずれか一項において、
    前記エッチング剤として、フッ化ハロゲンを含む液体または気体を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
20. 請求項１９において、
    前記フッ化ハロゲンを含む液体または気体として、三フッ化塩素（ＣｌＦ₃）を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
21. 請求項１２乃至請求項２０のいずれか一項において、
    前記樹脂膜として、エポキシ樹脂を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
22. 請求項１２乃至請求項２１のいずれか一項において、
    前記基板として、ガラス基板または石英基板を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。