JP2007318106A - Semiconductor integrated circuit, its manufacturing method, and semiconductor device using semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit, its manufacturing method, and semiconductor device using semiconductor integrated circuit Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit which improves the productivity of an integrated circuit formed by stacking a semiconductor, makes the thickness of the integrated circuit formed by stacking the semiconductor thinner, and has mechanical flexibility, and to provide a semiconductor device using the semiconductor integrated circuit. <P>SOLUTION: A peeling layer is formed on a plurality of substrates. A semiconductor element and an opening portion for penetrating wiring are formed on the peeling layer. A layer having the semiconductor element is peeled off from the substrate. It is stacked in a superimposed manner. Penetrating wiring is formed by forming a layer having electrical conductivity in the opening portion. Thereby, a semiconductor integrated circuit is manufactured. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子を積層して形成する半導体集積回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit formed by stacking semiconductor elements.

集積回路が形成された半導体基板を積層することによって、半導体集積回路の高集積化を図る技術の開発が進められている。このような半導体を積層して形成された半導体集積回路は、集積回路が形成された半導体基板を順次積層することにより製造されている。半導体を積層して形成された半導体集積回路は、それぞれの半導体基板に集積回路を形成し、その半導体基板を薄片化するなどして積層している。(例えば、特許文献1、2参照)。
特開平6−61418号公報 特開2001−189419号公報
Development of a technique for achieving high integration of a semiconductor integrated circuit by stacking semiconductor substrates on which integrated circuits are formed has been underway. A semiconductor integrated circuit formed by stacking such semiconductors is manufactured by sequentially stacking semiconductor substrates on which integrated circuits are formed. A semiconductor integrated circuit formed by stacking semiconductors is formed by forming an integrated circuit on each semiconductor substrate, and laminating the semiconductor substrate. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).
JP-A-6-61418 JP 2001-189419 A

しかしながら、従来の、半導体を積層して形成された半導体集積回路の製造方法は、エッチング等により半導体基板の一部に開口部を形成した後、半導体基板を裏面から研磨することで貫通孔(スルーホールともいう)を形成する。そして、その貫通孔に蒸着またはメッキによって配線を形成することで、各半導体基板に形成された集積回路を接続している。   However, in the conventional method of manufacturing a semiconductor integrated circuit formed by stacking semiconductors, an opening is formed in a part of a semiconductor substrate by etching or the like, and then the semiconductor substrate is polished from the back surface to form a through-hole (through-hole). A hole). And the integrated circuit formed in each semiconductor substrate is connected by forming wiring in the through-hole by vapor deposition or plating.

このように、半導体基板にスルーホールを形成する工程、または半導体基板を裏面から研磨する工程には、非常に長い時間を要し生産性を低下させる要因となる。また、半導体基板にスルーホールを形成する工程、または裏面から研磨する工程は、粉塵が発生しそれにより集積回路に不良が発生する要因ともなっている。また、半導体を積層して形成された半導体集積回路は、半導体基板を積層する構造であるため、厚い構成となり機械的な柔軟性に劣っている。   As described above, the process of forming a through hole in the semiconductor substrate or the process of polishing the semiconductor substrate from the back surface takes a very long time and becomes a factor of reducing productivity. In addition, the process of forming a through hole in the semiconductor substrate or the process of polishing from the back surface is a factor that generates dust and thereby causes a failure in the integrated circuit. In addition, a semiconductor integrated circuit formed by stacking semiconductors has a structure in which semiconductor substrates are stacked, and thus has a thick structure and poor mechanical flexibility.

本発明は、半導体を積層して形成された集積回路の生産性を向上させることを目的とする。また、半導体を積層して形成された集積回路の薄型化を図り、機械的な柔軟性を有する半導体集積回路の作製方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to improve the productivity of an integrated circuit formed by stacking semiconductors. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit having mechanical flexibility by reducing the thickness of an integrated circuit formed by stacking semiconductors.

本発明は、複数の基板上に剥離層を形成し、剥離層上に半導体素子、および貫通配線のための開口部を形成する。そして、半導体素子を有する層を基板から剥離し、重ね合わせて積層し、開口部に導電性を有する材料を充填して貫通配線を形成することによって半導体集積回路を作製することを要旨とする。なお、本明細書において、開口部は、半導体素子を有する層を貫通して形成されている。また、開口部の下層に位置する半導体素子を有する層の一部が導電性を有している。さらに、開口部の側面が導電性を有していても良い。また、貫通配線(単に配線とも表記する)を形成するとは、開口部に導電性を有する材料を充填し、上下の半導体素子を有する層を電気的に接続させることをいう。   In the present invention, a release layer is formed on a plurality of substrates, and an opening for a semiconductor element and a through wiring is formed on the release layer. Then, the gist of the invention is to fabricate a semiconductor integrated circuit by peeling a layer having a semiconductor element from a substrate, stacking them on top of each other, and filling a conductive material in an opening to form a through wiring. Note that in this specification, the opening is formed so as to penetrate a layer having a semiconductor element. In addition, a part of the layer having a semiconductor element located under the opening has conductivity. Furthermore, the side surface of the opening may have conductivity. Forming a through wiring (also simply referred to as a wiring) means filling an opening with a conductive material and electrically connecting layers having upper and lower semiconductor elements.

本発明の半導体集積回路の作製方法は、第1の基板上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層を形成し、第2の基板上に、剥離層を形成し、剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層を形成し、第2の素子形成層を第2の基板から剥離して、第1の素子形成層上に貼り合わせ、開口部に配線を形成して、第1の素子形成層と第2の素子形成層を電気的に接続することを特徴とする。
を特徴とする。
According to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention, a first element formation layer including a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers is formed on a first substrate, and a second substrate is formed. A peeling layer is formed thereon, and a second element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and an opening is formed on the peeling layer, The element formation layer is peeled off from the second substrate, bonded to the first element formation layer, a wiring is formed in the opening, and the first element formation layer and the second element formation layer are electrically connected. It is characterized by connecting to.
It is characterized by.

また、本発明の半導体集積回路の作製方法は、第1の基板上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層を形成し、第2の基板上に、第1の剥離層を形成し、第1の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層を形成し、第2の素子形成層を第2の基板から剥離して、第1の素子形成層上に貼り合わせ、第2の素子形成層に設けられた開口部に配線を形成して、第1の素子形成層と第2の素子形成層を電気的に接続し、第3の基板上に、第2の剥離層を形成し、第2の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第3の素子形成層を形成し、第3の素子形成層を第3の基板から剥離して、第2の素子形成層上に貼り合わせ、第3の素子形成層に設けられた開口部に配線を形成して、第1乃至第3の素子形成層を電気的に接続させることを特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention, a first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers is formed on a first substrate, and the second element formation layer is formed. A second element having a first release layer formed on the substrate, a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers on the first release layer, and an opening Forming a formation layer, peeling the second element formation layer from the second substrate, bonding the first element formation layer on the first element formation layer, and forming a wiring in an opening provided in the second element formation layer; Then, the first element formation layer and the second element formation layer are electrically connected to each other, a second separation layer is formed on the third substrate, and the insulating layer is formed above and below the second separation layer. Forming a third element forming layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between and an opening, and forming the third element forming layer from the third substrate. The first element formation layer and the third element formation layer are electrically connected to each other by forming a wiring in an opening provided in the third element formation layer. Features.

また、本発明の半導体集積回路の作製方法は、第1の基板上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層を形成し、第2の基板上に、第1の剥離層を形成し、第1の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層を形成し、第2の素子形成層を第2の基板から剥離して、第1の素子形成層上に貼り合わせ、第3の基板上に、第2の剥離層を形成し、第2の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第3の素子形成層を形成し、第3の素子形成層を第3の基板から剥離して、第2の素子形成層に設けられた開口部と第3の素子形成層に設けられた開口部が略一致するように、第2の素子形成層上に貼り合わせ、第2の素子形成層に設けられた開口部、及び、第3の素子形成層に設けられた開口部に配線を形成して、第1乃至第3の素子形成層を電気的に接続させることを特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention, a first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers is formed on a first substrate, and the second element formation layer is formed. A second element having a first release layer formed on the substrate, a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers on the first release layer, and an opening Forming a formation layer, separating the second element formation layer from the second substrate, bonding the first element formation layer on the first element formation layer, forming a second separation layer on the third substrate, A third element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and an opening is formed on the second release layer, and the third element formation layer is a third element formation layer. The second part is peeled off from the substrate, and the opening provided in the second element formation layer and the opening provided in the third element formation layer substantially coincide with each other. Bonding is performed on the element formation layer, and wiring is formed in the opening provided in the second element formation layer and the opening provided in the third element formation layer, thereby forming the first to third elements. The layers are electrically connected.

本発明の半導体集積回路は、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層と、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層と、が積層され、開口部には、配線が形成されていることを特徴とする。 The semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a first element forming layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers, and a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers. And a second element formation layer having an opening, and a wiring is formed in the opening.

また、本発明の半導体集積回路は、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層と、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層と、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第3の素子形成層と、が積層され、第1乃至第3の素子形成層は、第2の素子形成層に設けられた開口部と第3の素子形成層に設けられた開口部とが略一致するように貼り合わされ、開口部には、それぞれ配線が形成されていることを特徴とする。 The semiconductor integrated circuit of the present invention is formed of a first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers, and a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers. A second element formation layer having a semiconductor element and an opening; a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers; and a third element formation layer having an opening; Are stacked, and the first to third element formation layers are bonded so that the opening provided in the second element formation layer and the opening provided in the third element formation layer substantially coincide with each other. Each opening is formed with a wiring.

なお、本明細書において剥離層とは、複数の半導体素子を有する層を基板から剥離しやすくする層を意味する。   Note that in this specification, a peeling layer means a layer that facilitates peeling of a layer having a plurality of semiconductor elements from a substrate.

本発明は、基板上に、絶縁層に挟まれる半導体層で形成される半導体素子を含む集積回路を形成し、それを基板から剥離した後に積層することで、半導体を積層して形成された集積回路の薄型化を図ることができる。また、プラスチックなどの可撓性基板に本発明の半導体集積回路を作製することで、薄くて軽く、柔軟性を有する半導体装置を形成することが可能となる。   The present invention provides an integrated circuit formed by stacking semiconductors by forming an integrated circuit including a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between insulating layers on a substrate, and then stacking it after peeling it from the substrate. The circuit can be thinned. In addition, by manufacturing the semiconductor integrated circuit of the present invention over a flexible substrate such as plastic, a thin, light, and flexible semiconductor device can be formed.

また、数マイクロメートルから数百マイクロメートルの厚さがある半導体基板にスルーホールを形成する工程が省略されるので、生産性を向上させることができる。すなわち、半導体基板にスルーホールを形成するために半導体基板の研磨を行う必要が無いので、ゴミの発生を抑制でき、半導体集積回路の汚染を防止することができる。   In addition, since the step of forming a through hole in a semiconductor substrate having a thickness of several micrometers to several hundred micrometers is omitted, productivity can be improved. That is, since it is not necessary to polish the semiconductor substrate in order to form a through hole in the semiconductor substrate, generation of dust can be suppressed and contamination of the semiconductor integrated circuit can be prevented.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、本発明は以下の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、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.

(実施の形態1)
本実施の形態に係る半導体集積回路は、複数の基板上の各々に、半導体素子を有する層(以下、素子形成層とも表記する)を形成している。当該半導体素子を有する層を剥離して、一つの基板上に重ねて貼り合わせることによって本実施の形態にかかる半導体集積回路を作製する。基板から半導体素子を有する層を剥離するため、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に半導体素子を有する層を形成する。また、重ねて貼り合わせた半導体素子を有する層は、貫通配線によって上層または下層と電気的に接続される。
(Embodiment 1)
In the semiconductor integrated circuit according to this embodiment, a layer having a semiconductor element (hereinafter also referred to as an element formation layer) is formed on each of a plurality of substrates. The semiconductor integrated circuit according to this embodiment is manufactured by peeling off the layer having the semiconductor element and stacking the layers on one substrate. In order to peel a layer having a semiconductor element from a substrate, a peeling layer is formed over the substrate, and a layer having a semiconductor element is formed over the peeling layer. In addition, the layer having the semiconductor elements stacked and bonded is electrically connected to the upper layer or the lower layer by through wiring.

本実施の形態では、本発明の半導体集積回路を作製する方法についての概要を、図1〜図3を用いて説明する。   In this embodiment mode, an outline of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1(A)に示すように、第1の基板601上に、半導体素子を有する第1の素子形成層602を形成する。第1の素子形成層602は、半導体素子を有する層を積層させて形成される半導体集積回路の最下層となる。半導体集積回路を、第1の基板601上に作製する場合は第1の基板601上に剥離層を設けず、第1の素子形成層602を形成することができる。第1の素子形成層602を第1の基板601から剥離して他の基板上に貼り合わせ、半導体集積回路を形成する場合には、第1の基板601と第1の素子形成層602との間には剥離層を形成する。本実施の形態では、第1の基板601上に剥離層を設けず第1の素子形成層602を形成する例を示す。   As shown in FIG. 1A, a first element formation layer 602 including a semiconductor element is formed over a first substrate 601. The first element formation layer 602 is a lowermost layer of a semiconductor integrated circuit formed by stacking layers having semiconductor elements. In the case of manufacturing a semiconductor integrated circuit over the first substrate 601, the first element formation layer 602 can be formed without providing a separation layer over the first substrate 601. In the case where the first element formation layer 602 is peeled off from the first substrate 601 and attached to another substrate to form a semiconductor integrated circuit, the first element formation layer 602 and the first element formation layer 602 are separated from each other. A release layer is formed between them. In this embodiment, an example in which the first element formation layer 602 is formed without providing a separation layer over the first substrate 601 is described.

次に、図1(B)に示すように、第2の基板603上に、剥離層604、及び半導体素子を有する第2の素子形成層605を形成する。第2の素子形成層605は、貫通配線のための開口部606を有する。同様に、第3の基板607上に、剥離層604、及び半導体素子を有する第3の素子形成層608を形成する。第3の素子形成層608は、第2の素子形成層605と同様、貫通配線のための開口部606を有する。   Next, as illustrated in FIG. 1B, a separation layer 604 and a second element formation layer 605 including a semiconductor element are formed over the second substrate 603. The second element formation layer 605 has an opening 606 for through wiring. Similarly, a separation layer 604 and a third element formation layer 608 including a semiconductor element are formed over the third substrate 607. Similar to the second element formation layer 605, the third element formation layer 608 has an opening 606 for through wiring.

このようにして、半導体集積回路を形成するために必要な数だけ素子形成層を形成する。例えば、素子形成層を3層積層させる場合には、第1の基板、第2の基板、第3の基板上の各々に、第1の素子形成層から第3の素子形成層を形成する。なお、第2の素子形成層および第3の素子形成層は、貫通配線のための開口部を有する。   In this way, as many element formation layers as necessary for forming a semiconductor integrated circuit are formed. For example, when three element formation layers are stacked, a third element formation layer is formed from the first element formation layer on each of the first substrate, the second substrate, and the third substrate. Note that the second element formation layer and the third element formation layer have openings for through wiring.

本実施の形態では、第1の基板601乃至第n(n≧2)の基板609上の各々に、第1の素子形成層602乃至第nの素子形成層610を形成し、n層の素子形成層を積層させて半導体集積回路を作製する例を示す(図1(B)参照)。ここで、第2の基板603乃至第nの基板609上に剥離層604を形成した上に、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610を形成する。また、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610は、貫通配線のための開口部606を有する。   In this embodiment, the first element formation layer 602 to the nth element formation layer 610 are formed over the first substrate 601 to the nth (n ≧ 2) substrate 609, respectively, so that n layers of elements are formed. An example of manufacturing a semiconductor integrated circuit by stacking formation layers is shown (see FIG. 1B). Here, the separation layer 604 is formed over the second substrate 603 to the nth substrate 609, and then the second element formation layer 605 to the nth element formation layer 610 are formed. Further, the second element formation layer 605 to the n-th element formation layer 610 have openings 606 for through wirings.

次に、図1(C)に示すように、第2の基板603乃至第nの基板609上に形成された、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610を剥離する。   Next, as illustrated in FIG. 1C, the second element formation layer 605 to the nth element formation layer 610 formed over the second substrate 603 to the nth substrate 609 are peeled off.

そして、図2(A)に示すように、第2の基板603から剥離した第2の素子形成層605を、第1の素子形成層602上に貼り合わせる。そして、図2(B)に示すように、第2の素子形成層605に設けられた開口部606に導電性を有する材料を充填する。本実施の形態では、導電性を有する材料として導電性ペースト611を用いて、開口部606へ滴下する。導電性ペースト611が滴下された開口部606には、貫通配線612が形成され、(図2(C))第1の素子形成層602と第2の素子形成層605とを電気的に接続する。   Then, as illustrated in FIG. 2A, the second element formation layer 605 which is separated from the second substrate 603 is attached to the first element formation layer 602. Then, as shown in FIG. 2B, an opening 606 provided in the second element formation layer 605 is filled with a conductive material. In this embodiment mode, a conductive paste 611 is used as a conductive material and is dropped into the opening 606. A through wiring 612 is formed in the opening 606 into which the conductive paste 611 is dropped (FIG. 2C) to electrically connect the first element formation layer 602 and the second element formation layer 605. .

同様に、図2(C)に示すように、第3の基板607から剥離した第3の素子形成層608を、第2の素子形成層605上に貼り合わせる。そして、図2(D)に示すように、第3の素子形成層608に設けられた開口部606に導電性ペースト611を滴下することで貫通配線612を形成し、第2の素子形成層605と第3の素子形成層608とを電気的に接続する。   Similarly, as illustrated in FIG. 2C, the third element formation layer 608 which is separated from the third substrate 607 is attached to the second element formation layer 605. Then, as shown in FIG. 2D, through wiring 612 is formed by dropping conductive paste 611 into the opening 606 provided in the third element formation layer 608, and the second element formation layer 605 is formed. Are electrically connected to the third element formation layer 608.

上記の工程を繰り返し、最後に、図2(E)に示すように、第nの基板609から剥離した第nの素子形成層610を、第n−1の素子形成層613上に貼り合わせる。そして、図2(F)に示すように、第nの素子形成層610に設けられた開口部606に導電性ペースト611を滴下することで貫通配線612を形成し、第nの素子形成層610と第n−1の素子形成層613とを電気的に接続することで、複数の半導体素子を有する層を重ねて貼り合わせた半導体集積回路614を作製することができる(図2(G)参照)。なお、本明細書において接続されているとは、電気的に接続されていることと同義である。   The above steps are repeated, and finally, as shown in FIG. 2E, the n-th element formation layer 610 peeled from the n-th substrate 609 is bonded onto the n−1-th element formation layer 613. Then, as shown in FIG. 2F, through wiring 612 is formed by dropping a conductive paste 611 into an opening 606 provided in the n-th element formation layer 610, and the n-th element formation layer 610 is formed. And the (n−1) th element formation layer 613 are electrically connected to each other, so that a semiconductor integrated circuit 614 in which layers each including a plurality of semiconductor elements are stacked and attached can be manufactured (see FIG. 2G). ). Note that in this specification, being connected is synonymous with being electrically connected.

第2の基板603から第2の素子形成層605を剥がし取るための境界を作る剥離層604は、積層時に物理的に密着性が低い積層関係を有する膜、または加熱やレーザ光照射、紫外線照射等、何らかの処理により性質が変化して脆弱化するような膜、もしくは積層された膜同士の密着性を低下することができる膜を用いる。そして、その密着性の低下した膜の界面から、第2の基板603と第2の素子形成層605とを剥離することができる。例えば、貴金属のように酸化し難い金属膜と酸化膜(例えば珪素の酸化膜)とは密着性が低いことが知られている。これを利用し、第2の基板603上に剥離層604として金属膜および珪素の酸化膜を積層し、その上に第2の素子形成層605を形成することによって、金属膜と珪素の酸化膜との界面で、第2の基板603から第2の素子形成層605を剥離することができる。   The peeling layer 604 that creates a boundary for peeling off the second element formation layer 605 from the second substrate 603 is a film having a lamination relationship that is physically low in lamination, or heating, laser light irradiation, ultraviolet irradiation For example, a film whose properties are changed and weakened by some treatment, or a film which can reduce the adhesion between stacked films is used. Then, the second substrate 603 and the second element formation layer 605 can be peeled from the interface of the film with reduced adhesion. For example, it is known that a metal film that is difficult to oxidize, such as a noble metal, and an oxide film (for example, an oxide film of silicon) have low adhesion. By utilizing this, a metal film and a silicon oxide film are stacked on the second substrate 603 as a peeling layer 604, and a second element formation layer 605 is formed thereon, whereby a metal film and a silicon oxide film are formed. The second element formation layer 605 can be peeled from the second substrate 603 at the interface.

第2の基板603上に形成する剥離層604の材料、および第2の基板603から第2の素子形成層605を剥離する方法としては、下記のような例を挙げることができる。   Examples of the material for the separation layer 604 formed over the second substrate 603 and the method for separating the second element formation layer 605 from the second substrate 603 can include the following examples.

(1)第2の基板603上に剥離層604として、単層もしくは積層の金属酸化膜を設ける。そして、加熱またはレーザ光照射等により剥離層604である金属酸化膜を脆弱化させ、第2の基板603と第2の素子形成層605とを剥離する。ここで、第2の基板603としてガラス基板や石英基板のように透光性を有する基板を用いた場合、基板裏面からレーザ照射を行うことができる。加熱またはレーザ照射により金属酸化膜が脆弱化するのは、当該金属酸化膜が結晶化されるためであると考えられる。 (1) A single-layer or stacked metal oxide film is provided as the separation layer 604 over the second substrate 603. Then, the metal oxide film that is the separation layer 604 is weakened by heating, laser light irradiation, or the like, and the second substrate 603 and the second element formation layer 605 are separated. Here, when a light-transmitting substrate such as a glass substrate or a quartz substrate is used as the second substrate 603, laser irradiation can be performed from the back surface of the substrate. It is considered that the metal oxide film is weakened by heating or laser irradiation because the metal oxide film is crystallized.

(2)第2の基板603上に剥離層604として水素を含む非晶質珪素膜を設ける。そして、加熱またはレーザ光の照射により剥離層604を脆弱化させる、または剥離層604をエッチングにより除去することで、第2の基板603と第2の素子形成層605とを剥離する。 (2) An amorphous silicon film containing hydrogen is provided as the separation layer 604 over the second substrate 603. Then, the second substrate 603 and the second element formation layer 605 are separated by weakening the separation layer 604 by heating or laser light irradiation, or by removing the separation layer 604 by etching.

(3)第2の基板603上に、(剥離層604を設けず)第2の素子形成層605を設ける。そして、第2の基板603を裏面から研磨して薄くするもしくは除去する、またはエッチングにより基板を除去することにより第2の素子形成層605を得る。例えば、第2の基板603として石英基板を用いた場合、HF溶液、HF蒸気、CHF、またはCとHとの混合ガス等を用いたエッチングで基板を除去することができる。また、第2の基板603としてシリコン基板を用いた場合には、NF、BrF、ClF等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで基板を除去することができる。 (3) A second element formation layer 605 is provided over the second substrate 603 (without providing the peeling layer 604). Then, the second substrate 603 is polished from the back surface to be thinned or removed, or the substrate is removed by etching, whereby the second element formation layer 605 is obtained. For example, when a quartz substrate is used as the second substrate 603, the substrate can be removed by etching using an HF solution, HF vapor, CHF 3 , or a mixed gas of C 4 F 8 and H 2 . When a silicon substrate is used as the second substrate 603, the substrate can be removed by etching with a halogen fluoride gas such as NF 3 , BrF 3 , or ClF 3 .

(4)第2の基板603上に剥離層604として金属膜および金属酸化膜を積層して設ける。そして、加熱またはレーザ照射等により金属酸化膜を脆弱化させ、その後、剥離層604の一部をエッチングにより除去し、脆弱化された金属酸化膜と金属膜との界面において物理的に剥離する。剥離層604のエッチングは、例えば、剥離層604をタングステン(W)やモリブデン(Mo)等の金属を用いて形成した場合、アンモニア過水等の溶液、CClなどを代表とする塩素系ガス、または、CF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガスとOの混合ガス等を用いることができる。また、剥離層604をアルミニウム(Al)やチタン(Ti)等の金属を用いて形成した場合、酸性溶液、またはClガスをエッチングに用いることができる。なお、剥離層604として形成した金属酸化膜または非晶質珪素膜を脆弱化させる工程、または剥離層604をエッチングする工程を経ずに物理的に剥離することもできる。 (4) A metal film and a metal oxide film are stacked over the second substrate 603 as the separation layer 604. Then, the metal oxide film is weakened by heating or laser irradiation, and then part of the peeling layer 604 is removed by etching, and physically peeled off at the interface between the weakened metal oxide film and the metal film. For example, when the release layer 604 is formed using a metal such as tungsten (W) or molybdenum (Mo), a chlorine-based gas typified by a solution such as ammonia perwater, CCl 4 , Alternatively, a mixed gas of fluorine gas and O 2 typified by CF 4 , SF 6, NF 3, or the like can be used. In the case where the separation layer 604 is formed using a metal such as aluminum (Al) or titanium (Ti), an acidic solution or a Cl 2 gas can be used for etching. Note that the metal oxide film or the amorphous silicon film formed as the separation layer 604 can be physically separated without undergoing a step of weakening or etching the separation layer 604.

剥離層を物理的に剥離する方法としては、例えば、第2の基板603端部に切り込みを入れ、第2の基板603と第2の素子形成層605との間に剥離するための切っ掛けを作り、そこから第2の素子形成層605を引き剥がすことができる。   As a method for physically peeling the peeling layer, for example, a cut is made at the end portion of the second substrate 603 to make a peeling between the second substrate 603 and the second element formation layer 605. From there, the second element formation layer 605 can be peeled off.

ここでは、第2の基板603上に形成した剥離層604及び第2の素子形成層605の説明をした。その他に、上記方法を適用して、第2の基板603乃至第nの基板609上の各々に、剥離層604及び第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610を形成し、当該第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610を剥離することもできる。   Here, the peeling layer 604 and the second element formation layer 605 formed over the second substrate 603 have been described. In addition, by applying the above method, a separation layer 604 and a second element formation layer 605 to an nth element formation layer 610 are formed over the second substrate 603 to the nth substrate 609, respectively. The second element formation layer 605 to the nth element formation layer 610 can be peeled off.

また、上記第2の素子形成層605を第1の素子形成層602と接着し、第nの素子形成層610を第n−1の素子形成層613に接着する方法は、接着層を開口部606以外の部分に選択的に形成し、上下の層を接着することができる。接着層としては、絶縁性を有する無機化合物や有機化合物等を用い、単層もしくは積層構造で用いることができる。さらには、ポリイミドやエポキシ、アクリル等の有機化合物を主原料とする材料(例えば、それらを主原料とする永久性の厚膜レジスト、等)を使用することも可能である。また、接着層として異方性導電材料を用いても良い。異方性導電性材料を用いた場合には、接着層を選択的に形成する必要がなく好ましい。   In addition, the method in which the second element formation layer 605 is bonded to the first element formation layer 602 and the nth element formation layer 610 is bonded to the (n−1) th element formation layer 613 is obtained by opening the adhesive layer to the opening. It can be selectively formed in a portion other than 606 and the upper and lower layers can be bonded. As the adhesive layer, an insulating inorganic compound, organic compound, or the like can be used, and it can be used in a single layer or a stacked structure. Furthermore, it is also possible to use a material whose main raw material is an organic compound such as polyimide, epoxy or acrylic (for example, a permanent thick film resist whose main raw material is used). An anisotropic conductive material may be used as the adhesive layer. In the case where an anisotropic conductive material is used, it is preferable that an adhesive layer is not selectively formed.

開口部606は、上記で説明したように、導電性ペースト611を滴下して上下の層を電気的に接続し、貫通配線612を形成するために形成される。したがって、第nの素子形成層610の開口部606周辺、および第nの素子形成層610の開口部606の下に位置する第n−1の素子形成層613の最表面には導電層を形成し、導電性ペースト611を滴下したときに上下の層が電気的に接続する形状および構造とする。   As described above, the opening 606 is formed to drop the conductive paste 611 to electrically connect the upper and lower layers and form the through wiring 612. Accordingly, a conductive layer is formed around the opening 606 of the n-th element formation layer 610 and on the outermost surface of the n−1th element formation layer 613 located below the opening 606 of the n-th element formation layer 610. Then, when the conductive paste 611 is dropped, the shape and structure are such that the upper and lower layers are electrically connected.

また、導電性ペースト611の滴下として最も容易に考えられる方法としては、スピンコート法を用いて層上の全面に塗布する方法があげられる。この方法を適用する場合、必要であるなら、スピンコート法による導電性ペースト611の塗布後に、塗布した面を拭き、不要な導電性ペースト611を除去する工程を追加しても良い。また、インクジェットに代表されるような液滴吐出法、スクリーン印刷法等を用いて、開口部606に選択的に導電性ペースト611を滴下する方法を適用することもできる。   Further, as a method that can be most easily considered as the dropping of the conductive paste 611, there is a method in which the entire surface of the layer is applied using a spin coating method. When applying this method, if necessary, after applying the conductive paste 611 by the spin coat method, a step of wiping the applied surface and removing the unnecessary conductive paste 611 may be added. Alternatively, a method of selectively dropping the conductive paste 611 into the opening 606 by using a droplet discharge method typified by inkjet, a screen printing method, or the like can be used.

ここで導電性ペースト611とは、粒径が数十マイクロメートル以下の導電性粒子を有機樹脂に溶解又は分散させたものを指す。導電性粒子としては、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、およびチタン(Ti)、等の金属粒子、ハロゲン化銀の微粒子、またはカーボンブラック等を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤、及び被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、貫通配線612の形成にあたり、開口部606に導電性ペースト611を滴下した後には焼成することが好ましい。例えば、導電性ペースト611の材料として、銀を主成分とする微粒子(例えば粒径1nm以上100nm以下の粒子)を用いる場合、150〜300℃の温度範囲で焼成することにより導電性ペースト611を硬化させて貫通配線612を形成することができる。   Here, the conductive paste 611 refers to a conductive particle having a particle size of several tens of micrometers or less dissolved or dispersed in an organic resin. As conductive particles, silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum (Mo) And metal particles such as titanium (Ti), silver halide fine particles, carbon black, or the like can be used. In addition, as the organic resin contained in the conductive paste, one or more selected from an organic resin that functions as a binder of metal particles, a solvent, a dispersant, and a coating material can be used. Typically, an organic resin such as an epoxy resin, a phenol resin, or a silicone resin can be given. Further, in forming the through wiring 612, it is preferable to fire after the conductive paste 611 is dropped into the opening 606. For example, in the case where fine particles containing silver as a main component (for example, particles having a particle diameter of 1 nm to 100 nm) are used as the material of the conductive paste 611, the conductive paste 611 is cured by baking at a temperature range of 150 to 300 ° C. Thus, the through wiring 612 can be formed.

また、上記で説明した工程では、各々の層を貼り合わせ、導電性ペースト611を滴下する工程を繰り返す例を示したが、この方法に限定されず、全部の層を積層させてから一度に導電性ペースト611を滴下して貫通配線612を形成しても良い。具体的には、図3(A)に示すように、第2の基板603乃至第nの基板609上に、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610をそれぞれ形成し、図3(B)に示すように、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610を剥離する。そして、図3(C)に示すように、第1の基板601上に形成されている第1の素子形成層602上に、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610をすべて貼り合わせる。そして、図3(D)に示すように、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610に形成されている開口部606に導電性ペースト611を滴下することで貫通配線612を形成し、積層させたすべての層を電気的に接続することができる。   In the above-described steps, the example in which the layers are bonded and the step of dropping the conductive paste 611 is repeated. However, the present invention is not limited to this method. The through-wiring 612 may be formed by dropping the conductive paste 611. Specifically, as illustrated in FIG. 3A, second element formation layers 605 to nth element formation layers 610 are formed over the second substrate 603 to the nth substrate 609, respectively. As shown in FIG. 3B, the second element formation layer 605 to the nth element formation layer 610 are peeled. Then, as shown in FIG. 3C, the second element formation layer 605 to the nth element formation layer 610 are all formed over the first element formation layer 602 formed over the first substrate 601. to paste together. Then, as shown in FIG. 3D, a through wiring 612 is formed by dropping a conductive paste 611 into the opening 606 formed in the second element formation layer 605 to the n-th element formation layer 610. In addition, all the stacked layers can be electrically connected.

この場合は、図3に示すように、第2の素子形成層605乃至第nの素子形成層610を重ね合わせたときに、各々の層に設けられた開口部606が略一致するように作製されている。なお、本明細書において、略一致とは、素子形成層を重ね合わせる際のアライメントの誤差を考慮したものであり、下層の素子形成層と、上層の素子形成層とが電気的に接続する範囲内において、各層に設けられた開口部の重なりにずれが生じても良い。   In this case, as shown in FIG. 3, when the second element formation layer 605 to the nth element formation layer 610 are overlapped, the openings 606 provided in the respective layers are substantially aligned. Has been. In this specification, the term “substantially coincides” refers to an alignment error when the element formation layers are overlapped, and is a range in which the lower element formation layer and the upper element formation layer are electrically connected. In the inside, there may be a deviation in the overlap of the openings provided in each layer.

このように、上記で説明した方法を用いて半導体集積回路を作製することによって、基板を貫通するスルーホールを形成する工程や基板の裏面研磨の工程を経ずに貫通配線を形成することができるため、スループットを向上させることができる。また、基板の裏面研磨を行わないため、ゴミの発生を抑制でき、半導体素子および半導体集積回路の汚染を防止することができる。   As described above, by manufacturing the semiconductor integrated circuit using the method described above, the through wiring can be formed without the process of forming the through hole penetrating the substrate or the process of polishing the back surface of the substrate. Therefore, throughput can be improved. Further, since the back surface of the substrate is not polished, generation of dust can be suppressed and contamination of the semiconductor element and the semiconductor integrated circuit can be prevented.

さらに、基板を貫通するスルーホールを形成することなく、または、裏面研磨を行わずに、半導体素子を複数有する層を基板から剥離して積層するため、半導体素子を複数有する層を作製する基板を再利用することができる。これは、半導体集積回路を低コストで作製する一つの方法となる。   Further, a substrate for forming a layer having a plurality of semiconductor elements is formed without peeling through the substrate or forming a plurality of layers having a plurality of semiconductor elements from the substrate without polishing the back surface. Can be reused. This is one method for manufacturing a semiconductor integrated circuit at a low cost.

また、複数の半導体素子を有する層を基板から剥離して積層するため、半導体集積回路の厚さを薄くすることが可能である。さらには、可撓性を有する基板に半導体集積回路を作製する、または、半導体集積回路が基板を有さない構成とすることで、薄くて軽く、柔軟性を有する半導体装置を作製することができる。   In addition, since the layer having a plurality of semiconductor elements is separated from the substrate and stacked, the thickness of the semiconductor integrated circuit can be reduced. Further, a semiconductor integrated circuit is manufactured over a flexible substrate, or a semiconductor device that is thin, light, and flexible can be manufactured by using a structure in which the semiconductor integrated circuit does not include a substrate. .

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態1で説明した半導体集積回路を構成する第1乃至第nの素子形成層を作製する方法、およびそれらの素子形成層を積層して半導体集積回路を作製する方法について、図4〜図10を用いて説明する。ここで、図4〜図9は基板断面図を示し、図10は基板上面図を示す。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a method for manufacturing the first to n-th element formation layers constituting the semiconductor integrated circuit described in Embodiment Mode 1 and a semiconductor integrated circuit are manufactured by stacking these element formation layers. The method will be described with reference to FIGS. 4 to 9 are sectional views of the substrate, and FIG. 10 is a top view of the substrate.

まず、上記実施の形態1における第2乃至第nの素子形成層を作製する方法について説明する。はじめに、基板100の一方の面上に第1の絶縁層101を形成する。次に、第1の絶縁層101上に剥離層102を形成する。続いて、剥離層102上に第2の絶縁層103を形成する(図4(A)参照)。   First, a method for manufacturing the second to nth element formation layers in Embodiment Mode 1 will be described. First, the first insulating layer 101 is formed on one surface of the substrate 100. Next, the separation layer 102 is formed over the first insulating layer 101. Subsequently, a second insulating layer 103 is formed over the separation layer 102 (see FIG. 4A).

基板100は、絶縁性の表面を有する基板であり、例えば、ガラス基板、石英基板、樹脂(プラスチック)基板、サファイア基板、上面に絶縁膜を有したシリコンウェハや金属板等である。好適には、基板100として、ガラス基板又はプラスチック基板を用いるとよい。ガラス基板やプラスチック基板は、1辺が1メートル以上で四角形状などの所望の形状のものを作製することが容易である。例えば、四角形状で、1辺が1メートル以上のガラス基板やプラスチック基板を用いると、作製する半導体集積回路が四角形状であるため生産性を大幅に向上させることができる。このような利点は、円形で、最大で直径が30センチメートル程度のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。   The substrate 100 is a substrate having an insulating surface, such as a glass substrate, a quartz substrate, a resin (plastic) substrate, a sapphire substrate, a silicon wafer having an insulating film on the upper surface, a metal plate, or the like. Preferably, a glass substrate or a plastic substrate is used as the substrate 100. A glass substrate or a plastic substrate having a side of 1 meter or more and a desired shape such as a square shape can be easily manufactured. For example, when a glass substrate or a plastic substrate having a quadrangular shape and a side of 1 meter or more is used, productivity can be significantly improved because a semiconductor integrated circuit to be manufactured has a quadrangular shape. Such an advantage is a great advantage as compared with the case of using a silicon substrate having a circular shape and a diameter of about 30 centimeters at the maximum.

第1の絶縁層101及び第2の絶縁層103は、気相成長法(CVD法)やスパッタリング法等により、珪素の酸化物、珪素の窒化物、窒素を含む珪素の酸化物、酸素を含む珪素の窒化物などを材料として形成する。また、第1の絶縁層101及び第2の絶縁層103は積層構造であってもよい。第1の絶縁層101は、基板100からの不純物元素が上層に侵入してしまうことを防止する役目を担う。但し、第1の絶縁層101は、必要がなければ形成しなくても良い。   The first insulating layer 101 and the second insulating layer 103 include silicon oxide, silicon nitride, silicon oxide containing nitrogen, and oxygen by a vapor deposition method (CVD method), a sputtering method, or the like. Silicon nitride or the like is formed as a material. Further, the first insulating layer 101 and the second insulating layer 103 may have a stacked structure. The first insulating layer 101 serves to prevent an impurity element from the substrate 100 from entering the upper layer. Note that the first insulating layer 101 is not necessarily formed if not necessary.

剥離層102は、スパッタリング法等により、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、珪素(Si)等から選択さ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合金も含む化合物材料を含む層の、単層又は積層を形成する。なお、珪素を含む層に含まれる珪素は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれでもよい。   The release layer 102 is formed by sputtering or the like using tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), Mainly selected from elements selected from zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), platinum (Pt), osmium (Os), iridium (Ir), silicon (Si), etc. A single layer or a stack of layers including a compound material including an alloy material or an alloy as a component is formed. Note that silicon contained in the layer containing silicon may be amorphous, microcrystalline, or polycrystalline.

剥離層102が単層構造の場合、好ましくは、タングステン、モリブデン、タングステンとモリブデンの混合物、タングステンの酸化物、タングステンの窒化物、タングステンの酸化窒化物、タングステンの窒化酸化物、モリブデンの酸化物、モリブデンの窒化物、モリブデンの酸化窒化物、モリブデンの窒化酸化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化物、タングステンとモリブデンの混合物の窒化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化窒化物、タングステンとモリブデンの混合物の窒化酸化物のいずれかを含む層を形成する。   When the separation layer 102 has a single-layer structure, preferably, tungsten, molybdenum, a mixture of tungsten and molybdenum, tungsten oxide, tungsten nitride, tungsten oxynitride, tungsten nitride oxide, molybdenum oxide, Molybdenum nitride, molybdenum oxynitride, molybdenum nitride oxide, tungsten-molybdenum mixture oxide, tungsten-molybdenum nitride, tungsten-molybdenum oxynitride, tungsten-molybdenum mixture A layer containing any of the nitride oxides is formed.

剥離層102を積層構造で形成する場合、例えば、1層目としてタングステン、モリブデン、またはタングステンとモリブデンの混合物を含む層のいずれか1層を形成し、2層目として、タングステンの酸化物、窒化物、酸化窒化物、もしくは窒化酸化物、または、モリブデンの酸化物、窒化物、酸化窒化物、もしくは窒化酸化物、またはタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物、もしくは窒化酸化物を形成することができる。これらの酸化物や酸化窒化物は、1層目の表面を酸素プラズマ処理、またはNOプラズマ処理することによって形成することができる。 In the case where the separation layer 102 is formed to have a stacked structure, for example, any one layer of tungsten, molybdenum, or a mixture containing tungsten and molybdenum is formed as a first layer, and an oxide or nitride of tungsten is formed as a second layer. Oxide, nitride, oxynitride, molybdenum oxide, nitride, oxynitride, or nitride oxide, or mixture of tungsten and molybdenum, nitride, oxynitride, or oxynitride Things can be formed. These oxides and oxynitrides can be formed by performing oxygen plasma treatment or N 2 O plasma treatment on the surface of the first layer.

剥離層102として、タングステン等の金属を含む層と当該金属の酸化物を含む層との積層構造を形成する場合、金属を含む層上に酸化珪素を含む層を形成することで、金属を含む層と酸化珪素を含む層との界面に当該金属の酸化物を含む層が形成されることを利用しても良い。   In the case where a stacked structure of a layer containing a metal such as tungsten and a layer containing an oxide of the metal is formed as the separation layer 102, a metal oxide is included by forming a layer containing silicon oxide over the layer containing a metal. You may utilize that the layer containing the said metal oxide is formed in the interface of a layer and the layer containing silicon oxide.

また、タングステン等の金属を含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、またはオゾン水等酸化力の強い溶液での処理等を行い、金属を含む層上に当該金属の酸化物を含む層を形成した後、その上層に窒化珪素層、酸化窒化珪素層、または窒化酸化珪素層を形成することができる。これは、上記金属の窒化物、酸化窒化物、および窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様である。なお、剥離層102は、後の工程で作製する導電層とエッチングの選択比がとれるような材料を選択することが好ましい。   In addition, the surface of the layer containing a metal such as tungsten is subjected to a thermal oxidation treatment, an oxygen plasma treatment, or a treatment with a strong oxidizing power such as ozone water, and the oxide containing the metal is contained on the layer containing the metal. After the layer is formed, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, or a silicon nitride oxide layer can be formed thereover. The same applies to the case of forming a layer containing the metal nitride, oxynitride, and nitride oxide. Note that for the separation layer 102, a material that can have a selection ratio of etching to a conductive layer formed in a later step is preferably selected.

次に、第2の絶縁層103上に複数の半導体素子96を形成する。半導体素子としてはトランジスタ、ダイオード、コンデンサ、バイポーラトランジスタ等が挙げられる。ここでは一例として、半導体素子として複数の薄膜トランジスタを形成した場合を示す(図4(B)参照)。   Next, a plurality of semiconductor elements 96 are formed over the second insulating layer 103. Examples of the semiconductor element include a transistor, a diode, a capacitor, and a bipolar transistor. Here, as an example, a case where a plurality of thin film transistors is formed as a semiconductor element is shown (see FIG. 4B).

複数の半導体素子96の各々は、半導体層90、ゲート絶縁層91、第1の導電層92(ゲート電極ともいう)を有する。半導体層90は、ソース又はドレインとして機能する不純物領域93、94、およびチャネル形成領域95を有する。不純物領域93、94には、N型を付与する不純物元素(例えばリン(P)、砒素(As))、又はP型を付与する不純物元素(例えばボロン(B))が添加されている。不純物領域94は、低濃度不純物領域(LDD:Light Doped Drain領域)である。低濃度不純物領域を設けることによってオフ電流の発生を抑制することができる。   Each of the plurality of semiconductor elements 96 includes a semiconductor layer 90, a gate insulating layer 91, and a first conductive layer 92 (also referred to as a gate electrode). The semiconductor layer 90 includes impurity regions 93 and 94 that function as a source or a drain and a channel formation region 95. An impurity element imparting N-type (for example, phosphorus (P) or arsenic (As)) or an impurity element imparting P-type (for example, boron (B)) is added to the impurity regions 93 and 94. The impurity region 94 is a low concentration impurity region (LDD: Light Doped Drain region). By providing the low concentration impurity region, generation of off current can be suppressed.

本実施の形態では、複数の半導体素子96の各々は、半導体層90上にゲート絶縁層91が設けられ、ゲート絶縁層91上に第1の導電層92が設けられたトップゲート型の構造を示している。しかし、複数の半導体素子96の構成は、特定の構成に限定されず様々な形態をとることができる。例えば、第1の導電層92上にゲート絶縁層91が設けられ、ゲート絶縁層91上に半導体層90が設けられたボトムゲート型や、半導体層90の上下にゲート絶縁層を介して導電層が設けられている構造であってもよい。このように、半導体層90の上下に第1の導電層92を設ける構造にすることにより、チャネル領域が増えるため、電流値を大きくする、または、空乏層ができやすくなるため、S値を小さくすることができる。また、複数の半導体素子96から選択された1つ又は複数の半導体素子は、ゲート電極が2つ以上あり、チャネル形成領域が2つ以上あるマルチゲート型の半導体素子であってもよい。マルチゲート構造にすることにより、オフ電流を低減する、または、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を良くする、または、飽和領域での動作時にドレインとソース間の電圧が変化してもドレインとソース間の電流があまり変化せずにフラットな特性にするなどの効果がある。さらに、チャネル形成領域(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。チャネル形成領域(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっている構造にすることにより、チャネル形成領域の一部に電荷がたまって、動作が不安定になることを防ぐことができる。   In this embodiment, each of the plurality of semiconductor elements 96 has a top gate structure in which a gate insulating layer 91 is provided over a semiconductor layer 90 and a first conductive layer 92 is provided over the gate insulating layer 91. Show. However, the configuration of the plurality of semiconductor elements 96 is not limited to a specific configuration and can take various forms. For example, a bottom gate type in which a gate insulating layer 91 is provided on the first conductive layer 92 and a semiconductor layer 90 is provided on the gate insulating layer 91, or a conductive layer above and below the semiconductor layer 90 with a gate insulating layer interposed therebetween. May be provided. As described above, the structure in which the first conductive layer 92 is provided above and below the semiconductor layer 90 increases the channel region, so that the current value is increased or a depletion layer is easily formed. can do. One or more semiconductor elements selected from the plurality of semiconductor elements 96 may be multi-gate semiconductor elements having two or more gate electrodes and two or more channel formation regions. With a multi-gate structure, the off-state current is reduced, the breakdown voltage of the transistor is improved to improve reliability, or the drain and source voltage changes even when the voltage between the drain and source changes during operation in the saturation region. There is an effect that the current between the sources does not change so much and the characteristics are flat. Further, a source electrode or a drain electrode may overlap with a channel formation region (or a part thereof). With the structure in which the source electrode and the drain electrode overlap with the channel formation region (or a part thereof), it is possible to prevent electric charges from being accumulated in a part of the channel formation region and unstable operation.

なお、本実施の形態では複数の半導体素子96として薄膜トランジスタを作製する例を示すが、本発明においてトランジスタは様々な形態のトランジスタを適用させることが出来、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ等を適用することができる。または、ZnO、a−InGaZnOなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用してもよい。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。   Note that although an example in which a thin film transistor is manufactured as the plurality of semiconductor elements 96 is described in this embodiment, various types of transistors can be applied to the transistor in the present invention, and there is no limitation on the type of applicable transistor. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a non-single-crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, a MOS transistor, a junction transistor, or a bipolar transistor Etc. can be applied. Alternatively, a transistor using a compound semiconductor such as ZnO or a-InGaZnO, a transistor using an organic semiconductor or a carbon nanotube, or another transistor may be used. Note that the non-single-crystal semiconductor film may contain hydrogen or halogen.

また、半導体集積回路を構成する複数の半導体素子96は、トランジスタ、またはダイオード(PNダイオード、PINダイオード、ショットキーダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど)、等を組み合わせた回路を構成する。例えば、トランジスタを、論理回路を構成するスイッチとして用いる場合、そのトランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ない方が望ましい場合、オフ電流が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタとしては、LDD領域を設けているトランジスタやマルチゲート構造にしているトランジスタ等がある。   The plurality of semiconductor elements 96 constituting the semiconductor integrated circuit constitute a circuit in which a transistor, a diode (such as a PN diode, a PIN diode, a Schottky diode, or a diode-connected transistor) is combined. For example, when a transistor is used as a switch included in a logic circuit, the polarity (conductivity type) of the transistor is not particularly limited. However, when it is desirable that the off-state current is small, it is desirable to use a transistor having a polarity with a small off-state current. As a transistor with low off-state current, there are a transistor provided with an LDD region, a transistor having a multi-gate structure, and the like.

また、スイッチとして動作させるトランジスタのソース端子の電位が、低電位側電源(Vss、GND、0Vなど)に近い状態で動作する場合はNチャネル型を、反対に、ソース端子の電位が、高電位側電源(Vddなど)に近い状態で動作する場合はPチャネル型を用いることが望ましい。なぜなら、ゲートとソース間の電圧の絶対値を大きくできるため、トランジスタがスイッチとしての機能を果たし易くなるからである。なお、Nチャネル型とPチャネル型の両方を用いて、CMOS型のスイッチにしてもよい。CMOS型のスイッチにすると、スイッチを介して出力する電圧(つまりスイッチへの入力電圧)が、出力電圧に対して、高い場合や、低い場合など、状況が変化する場合においても、適切に動作させることが出来る。   Further, when the transistor operated as a switch operates at a source terminal potential close to a low potential power source (Vss, GND, 0 V, etc.), the N-channel type is used. On the contrary, the source terminal potential is a high potential. When operating in a state close to the side power supply (Vdd or the like), it is desirable to use a P-channel type. This is because the absolute value of the voltage between the gate and the source can be increased, and the transistor can easily function as a switch. Note that both N-channel and P-channel switches may be used as CMOS switches. When a CMOS switch is used, the voltage output through the switch (that is, the input voltage to the switch) is appropriately operated even when the situation changes, such as when the output voltage is high or low. I can do it.

さらに、基板上に設ける複数の半導体素子96は、トランジスタのみに限定されることなく、作製する半導体装置の機能によって様々な種類の素子を形成することができる。例えば、非接触で情報の送受信を行う半導体装置(例えばRFID、ICタグ等)を形成する場合には、基板上に、容量、抵抗、インダクタ、ダイオード、等の素子を形成することができる。また、データを記憶する機能を有する半導体装置(メモリ、または記憶装置とも言う)を形成する場合には、基板上にトランジスタ、および記憶素子を形成することができる。ここで記憶素子は、要求される半導体装置の特性に応じて様々な形状、機能を有する。例えば、有機物を有する層を二つの導電層で挟んだ形状の記憶素子や、浮遊ゲートを有するトランジスタ型の記憶素子を形成することが可能である。   Further, the plurality of semiconductor elements 96 provided over the substrate are not limited to transistors, and various types of elements can be formed depending on the function of the semiconductor device to be manufactured. For example, in the case of forming a semiconductor device (for example, an RFID, an IC tag, or the like) that transmits and receives information without contact, elements such as a capacitor, a resistor, an inductor, and a diode can be formed over a substrate. In the case of forming a semiconductor device having a function of storing data (also referred to as a memory or a memory device), a transistor and a memory element can be formed over the substrate. Here, the memory element has various shapes and functions in accordance with required characteristics of the semiconductor device. For example, a memory element having a shape in which a layer containing an organic substance is sandwiched between two conductive layers or a transistor type memory element having a floating gate can be formed.

次に、複数の半導体素子96上に、第4の絶縁層97を形成する(図4(B)参照)。第4の絶縁層97は、気相成長法、スパッタリング法、SOG(スピン オン グラス)法、液滴吐出法(例えば、インクジェット法)等の任意の成膜方法を用いて、珪素の酸化物、珪素の窒化物、ポリイミド、アクリル、シロキサン、オキサゾール樹脂等を材料に用いて形成する。シロキサンは、例えば、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に、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)、フルオロ基、又は少なくとも水素を含む有機基とフルオロ基を用いたものである。オキサゾール樹脂は、例えば、感光性ポリベンゾオキサゾール等である。オキサゾール樹脂は、ポリイミド等の比誘電率(3.2〜3.4程度)と比較すると、比誘電率が低いため(2.9程度)、寄生容量の発生を抑制し、高速動作を行うことができる。   Next, a fourth insulating layer 97 is formed over the plurality of semiconductor elements 96 (see FIG. 4B). The fourth insulating layer 97 is formed using an arbitrary film formation method such as a vapor deposition method, a sputtering method, an SOG (spin on glass) method, a droplet discharge method (for example, an ink jet method), an oxide of silicon, Silicon nitride, polyimide, acrylic, siloxane, oxazole resin, or the like is used as a material. Siloxane has, for example, a skeleton structure formed of a bond of silicon and oxygen, and has an organic group containing at least hydrogen (eg, an alkyl group or aromatic hydrocarbon), a fluoro group, or an organic group containing at least hydrogen as a substituent. A fluoro group is used. The oxazole resin is, for example, photosensitive polybenzoxazole. Oxazole resin has a low relative dielectric constant (about 2.9) compared to the relative dielectric constant (about 3.2 to 3.4) of polyimide, etc., so that the generation of parasitic capacitance is suppressed and high speed operation is performed. Can do.

本実施の形態では、複数の半導体素子96上に、第4の絶縁層97として2層の絶縁層を形成する例を示すが、本発明はこの構成に制約されない。言い換えれば、複数の半導体素子96上に設けられる絶縁層の数は制約されない。絶縁層を単層で形成した場合、作製工程が簡略化される。一方、絶縁層を積層で形成した場合は、単層で形成した場合より半導体素子に加わる応力を緩和することができる。   In this embodiment mode, an example in which two insulating layers are formed as the fourth insulating layer 97 over the plurality of semiconductor elements 96 is described; however, the present invention is not limited to this structure. In other words, the number of insulating layers provided on the plurality of semiconductor elements 96 is not limited. In the case where the insulating layer is formed as a single layer, the manufacturing process is simplified. On the other hand, when the insulating layer is formed as a stacked layer, the stress applied to the semiconductor element can be relaxed as compared with the case where the insulating layer is formed as a single layer.

次に、第4の絶縁層97にコンタクトホール104〜109を形成する(図4(C)参照)。コンタクトホール104〜109を形成する方法については特に限定されない。例えば、レジスト等により形成されたマスクを第4の絶縁層97上に設けた後、第4の絶縁層97をエッチングすることによってコンタクトホール104〜109を形成することができる。   Next, contact holes 104 to 109 are formed in the fourth insulating layer 97 (see FIG. 4C). A method for forming contact holes 104 to 109 is not particularly limited. For example, the contact holes 104 to 109 can be formed by providing a mask formed of a resist or the like over the fourth insulating layer 97 and then etching the fourth insulating layer 97.

また、第4の絶縁層97をエッチングすることによって、第2の絶縁層103の一部が露出するように開口部110を形成する。開口部110の形成は、コンタクトホール104〜109と同時に形成することもでき、別に形成することもできる。   Further, by etching the fourth insulating layer 97, the opening 110 is formed so that a part of the second insulating layer 103 is exposed. The opening 110 can be formed simultaneously with the contact holes 104 to 109 or can be formed separately.

開口部110をコンタクトホール104〜109と同時に形成する場合、上記コンタクトホール104〜109の形成と同時に、第4の絶縁層97をエッチングすることによって、第2の絶縁層103の一部が露出するように開口部110を形成する。   In the case where the opening 110 is formed simultaneously with the contact holes 104 to 109, a part of the second insulating layer 103 is exposed by etching the fourth insulating layer 97 simultaneously with the formation of the contact holes 104 to 109. Thus, the opening 110 is formed.

開口部110をコンタクトホール104〜109とは別に形成する場合、上記コンタクトホール104〜109の形成後に、第4の絶縁層97をエッチングすることによって、第2の絶縁層103の一部が露出するように開口部110を形成する。また、開口部110をコンタクトホール104〜109と別に形成する場合、後に示す工程で、第4の絶縁層97、およびコンタクトホール104〜109上に第2の導電層を形成した後、第4の絶縁層97、および第2の絶縁層103をエッチングすることによって、剥離層102の一部が露出するように開口部110を形成することもできる。   In the case where the opening 110 is formed separately from the contact holes 104 to 109, a part of the second insulating layer 103 is exposed by etching the fourth insulating layer 97 after the contact holes 104 to 109 are formed. Thus, the opening 110 is formed. In the case where the opening 110 is formed separately from the contact holes 104 to 109, the fourth insulating layer 97 and the second conductive layer are formed over the contact holes 104 to 109 in the process described later, By etching the insulating layer 97 and the second insulating layer 103, the opening 110 can be formed so that part of the separation layer 102 is exposed.

本実施の形態では、開口部110をコンタクトホール104〜109と同時に形成する例を示す。   In this embodiment, an example in which the opening 110 is formed simultaneously with the contact holes 104 to 109 is shown.

開口部110を形成する方法については特に限定されない。例えば、上記コンタクトホール104〜109の形成と同様、レジスト等により形成されたマスクを第4の絶縁層97上に設けた後、第4の絶縁層97をエッチングすることによって開口部110を形成することができる。開口部110を形成するためのエッチング方法について特に限定はなく、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、又は両方を組み合わせた方法を用いてもよい。   The method for forming the opening 110 is not particularly limited. For example, similarly to the formation of the contact holes 104 to 109, a mask formed of a resist or the like is provided on the fourth insulating layer 97, and then the fourth insulating layer 97 is etched to form the opening 110. be able to. There is no particular limitation on the etching method for forming the opening 110, and a wet etching method, a dry etching method, or a combination of both may be used.

なお、一般的なエッチング方法を適用することによって開口部110を形成すると、開口部側面が基板に対して70°〜80°程度の角度で形成されるが、本実施の形態では、エッチング条件を適度に設定することによって、開口部110の側面が基板に対して10°〜60°の角度であることが好ましい。より好ましくは、30°〜50°の角度になるように形成する。この角度にすることによって、後に形成する第2の導電層を開口部110の側面に形成することが容易となる。ただし、本発明の実施はこの構造に限定されるものではない。   Note that when the opening portion 110 is formed by applying a general etching method, the side surface of the opening portion is formed at an angle of about 70 ° to 80 ° with respect to the substrate. By setting appropriately, the side surface of the opening 110 is preferably at an angle of 10 ° to 60 ° with respect to the substrate. More preferably, it forms so that it may become an angle of 30 degrees-50 degrees. With this angle, it is easy to form a second conductive layer to be formed later on the side surface of the opening 110. However, the implementation of the present invention is not limited to this structure.

続いて、第4の絶縁層97、コンタクトホール104〜109、および開口部110上に第2の導電層111〜116を形成する(図4(D)参照)。第2の導電層111〜115は、複数の半導体素子96の各々のソース(ソース領域、ソース電極ともいう)又はドレイン(ドレイン領域、ドレイン電極ともいう)に接続され、第2の導電層115の一部及び第2の導電層116は、開口部110の側面に形成される。   Subsequently, second conductive layers 111 to 116 are formed over the fourth insulating layer 97, the contact holes 104 to 109, and the opening 110 (see FIG. 4D). The second conductive layers 111 to 115 are connected to the source (also referred to as a source region or a source electrode) or the drain (also referred to as a drain region or a drain electrode) of each of the plurality of semiconductor elements 96. The part and the second conductive layer 116 are formed on the side surface of the opening 110.

第2の導電層111〜116は、スパッタリング法等により、チタン、タングステン、クロム、アルミニウム、タンタル、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、イリジウム、ニオブ、鉛、白金、モリブデン、コバルト又はロジウム等から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料、又はこれらの元素を主成分とする酸化物や窒化物などの化合物材料で、単層又は積層で形成する。第2の導電層111〜116の積層構造の例を挙げると、例えば、チタン、アルミニウム、チタンの3層構造、チタン、窒化チタン、アルミニウム、チタン、窒化チタンの5層構造、チタン、窒化チタン、シリコンが添加されたアルミニウム、チタン、窒化チタンの5層構造等がある。第2の導電層111〜116を積層で形成することによって、ソース又はドレインとの接触抵抗を低くすることができる。さらに、第2の導電層111〜116に加わる応力を緩和することができる。   The second conductive layers 111 to 116 are selected from titanium, tungsten, chromium, aluminum, tantalum, nickel, zirconium, hafnium, vanadium, iridium, niobium, lead, platinum, molybdenum, cobalt, rhodium, or the like by sputtering or the like. These elements, or alloy materials containing these elements as main components, or compound materials such as oxides or nitrides containing these elements as main components, are formed in a single layer or a stacked layer. Examples of the laminated structure of the second conductive layers 111 to 116 include, for example, a three-layer structure of titanium, aluminum, and titanium, a five-layer structure of titanium, titanium nitride, aluminum, titanium, and titanium nitride, titanium, titanium nitride, There are five-layer structures of aluminum, titanium, and titanium nitride to which silicon is added. By forming the second conductive layers 111 to 116 by stacking, the contact resistance with the source or the drain can be reduced. Further, the stress applied to the second conductive layers 111 to 116 can be relaxed.

ここで、開口部110の説明として、図4(D)のA−Bに対応する上面図を図10(A)に示す。開口部110は、第4の絶縁層97および第2の絶縁層103上に第2の導電層160が形成されている。なお、第2の導電層160は、図4(D)の第2の導電層115及び116を上面から見たものに対応する。また、開口部110底面は、第2の導電層160と第4の絶縁層97に覆われておらず、第2の絶縁層103が露出した構造となっている。ここでは、開口部の底面に設けられている穴(第2の絶縁層103が露出した部分)は一つであるが、例えば、図10(B)に示すように底面に第2の導電層160を複数形成し、開口部110の底面をメッシュ状としてもよい。また、ここでは開口部110及びその底面の穴の形状は矩形状であるが、円形や多角形状等でもよい。なお、ここでの矩形状や多角形状とは、角部が丸まっている形状も含む。   Here, as an explanation of the opening 110, a top view corresponding to AB in FIG. 4D is shown in FIG. In the opening 110, the second conductive layer 160 is formed over the fourth insulating layer 97 and the second insulating layer 103. Note that the second conductive layer 160 corresponds to the second conductive layers 115 and 116 in FIG. 4D viewed from above. The bottom surface of the opening 110 is not covered with the second conductive layer 160 and the fourth insulating layer 97, and the second insulating layer 103 is exposed. Here, there is one hole (a portion where the second insulating layer 103 is exposed) provided in the bottom surface of the opening. For example, as illustrated in FIG. 10B, the second conductive layer is formed on the bottom surface. A plurality of 160 may be formed, and the bottom surface of the opening 110 may have a mesh shape. In addition, the shape of the opening 110 and the hole on the bottom surface thereof is rectangular here, but it may be circular or polygonal. Here, the rectangular shape and the polygonal shape include a shape with rounded corners.

なお、開口部110の大きさは、後の工程で用いる導電性を有する材料に含まれる導電性粒子の大きさや、開口部110を設けるときのエッチング工程に費やす時間などを考慮して形成すればよい。言い換えれば、後の工程で用いる導電性を有する材料に含まれる導電性粒子が開口部110を通過できる程度の大きさであり、かつ工程にかかる時間を考慮して開口部110の大きさを選択すればよい。なお具体的には、1μm以上であることが好ましい。また、半導体素子を形成するスペース等を考慮して、開口部110は50μm以下であることが望ましい。   Note that the size of the opening 110 may be formed in consideration of the size of conductive particles contained in a conductive material used in a later process, the time spent for the etching process when the opening 110 is provided, and the like. Good. In other words, the size of the opening 110 is selected in consideration of the size of the conductive particles contained in the conductive material used in the subsequent process and the time required for the process. do it. Specifically, it is preferably 1 μm or more. In consideration of a space for forming a semiconductor element, the opening 110 is desirably 50 μm or less.

上記工程により、第2の基板乃至第nの基板上に第2の絶縁層103、複数の半導体素子96、第4の絶縁層97、第2の導電層111〜116、および開口部110を有する、第2の素子形成層乃至第nの素子形成層を形成することができる。   Through the above steps, the second insulating layer 103, the plurality of semiconductor elements 96, the fourth insulating layer 97, the second conductive layers 111 to 116, and the opening 110 are provided over the second substrate to the nth substrate. The second element formation layer to the nth element formation layer can be formed.

次に、第4の絶縁層97と第2の導電層111〜116上に、第5の絶縁層117を選択的に形成する(図5(A)参照)。第5の絶縁層117は、開口部110上には形成しないため、第2の導電層115、116の一部は露出している。第5の絶縁層117は、半導体素子を有する層を貼り合わせるためにも機能するため、接着層とも記載する。また、第5の絶縁層117は接着層として用いるため、後の工程で行われる剥離の後、および他の層との貼り合わせの時に形成することもできる。本実施の形態では、剥離工程よりも前に第5の絶縁層117を形成する例を示す。   Next, a fifth insulating layer 117 is selectively formed over the fourth insulating layer 97 and the second conductive layers 111 to 116 (see FIG. 5A). Since the fifth insulating layer 117 is not formed over the opening 110, part of the second conductive layers 115 and 116 is exposed. The fifth insulating layer 117 is also referred to as an adhesive layer because it functions to bond a layer including a semiconductor element. Further, since the fifth insulating layer 117 is used as an adhesive layer, the fifth insulating layer 117 can be formed after peeling in a later step and when bonded to another layer. In this embodiment, an example in which the fifth insulating layer 117 is formed before the peeling step is described.

第5の絶縁層117は、下記のように様々な方法を用いて形成することができる。例えば、感光性の永久レジストをスリットコーターで作製し、露光と現像をすることによって形成することができる。また、永久レジストのドライフィルムを貼り付けた後、露光と現像をすることによって形成することもできる。または、エポキシ樹脂、アクリル樹脂及びポリイミド樹脂等の絶縁性の樹脂により、5〜200μm、好適には15〜35μmの厚さでスクリーン印刷法、液滴吐出法等を用いて形成することもできる。なお、スクリーン印刷法、液滴吐出法を用いることによって第5の絶縁層117の膜厚を均一に形成することが可能である。好ましくは、スクリーン印刷法を用いるとよい。スクリーン印刷法は、作製時間を短縮することができ、装置が安価であるからである。なお、第5の絶縁層117を形成した後、必要に応じて、加熱処理を行う。   The fifth insulating layer 117 can be formed using various methods as described below. For example, it can be formed by preparing a photosensitive permanent resist with a slit coater, and exposing and developing. Alternatively, it can be formed by applying a dry film of a permanent resist and then exposing and developing. Alternatively, an insulating resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, or a polyimide resin can be used to form a film with a thickness of 5 to 200 μm, preferably 15 to 35 μm, using a screen printing method, a droplet discharge method, or the like. Note that the film thickness of the fifth insulating layer 117 can be formed uniformly by using a screen printing method or a droplet discharge method. Preferably, a screen printing method is used. This is because the screen printing method can reduce the production time and the apparatus is inexpensive. Note that after the fifth insulating layer 117 is formed, heat treatment is performed as necessary.

次に、開口部110の底面で露出している第2の絶縁層103、およびその下の剥離層102の一部をエッチング剤によって除去することによって、剥離層が除去された剥離層除去領域118を形成する(図5(A)参照)。ここでは、第2の絶縁層103、および剥離層102をエッチングによって除去する例を示すが、第2の絶縁層103のみを除去し、剥離層102を除去する工程を行わなくても良い。後の剥離工程が可能である場合、時間を短縮することができるため、剥離層102のエッチング工程を削減することが好ましい。   Next, the second insulating layer 103 exposed at the bottom surface of the opening 110 and a part of the peeling layer 102 under the second insulating layer 103 are removed with an etching agent, whereby the peeling layer removing region 118 from which the peeling layer is removed. (See FIG. 5A). Here, an example is shown in which the second insulating layer 103 and the separation layer 102 are removed by etching; however, the step of removing only the second insulation layer 103 and removing the separation layer 102 may not be performed. In the case where a subsequent peeling step is possible, the etching time for the peeling layer 102 is preferably reduced because time can be shortened.

また、上記で示したように、第2の導電層を形成した後、または第5の絶縁層117を形成した後に開口部110を形成する場合は、開口部110を形成するときに第2の絶縁層103をエッチングにより除去することができるため、上記した第2の絶縁層103のエッチング工程を省略することができる。またこの場合は、開口部110を形成するときに、剥離層102の一部を除去し、剥離層除去領域118を形成することも可能である。   Further, as described above, when the opening 110 is formed after the second conductive layer is formed or after the fifth insulating layer 117 is formed, the second portion is formed when the opening 110 is formed. Since the insulating layer 103 can be removed by etching, the above-described etching process of the second insulating layer 103 can be omitted. In this case, when the opening 110 is formed, a part of the peeling layer 102 can be removed to form the peeling layer removal region 118.

次に、第5の絶縁層117上に、支持基板130を設ける(図5(B)参照)。支持基板130は、第6の絶縁層120と接着層119が積層された基板である。接着層119は、加熱処理により接着力が低下する熱可塑性樹脂であり、例えば、加熱によって軟化する材料、加熱により膨張するマイクロカプセルや発泡剤を混入した材料、熱硬化性樹脂に熱溶融性や熱分解性を付与した材料、水の侵入による界面強度劣化やそれに伴って吸水性樹脂が膨張する材料を用いて形成される。本明細書において、第6の絶縁層120と接着層119とをあわせた支持基板を、熱剥離型の支持基板とも記載する。   Next, the support substrate 130 is provided over the fifth insulating layer 117 (see FIG. 5B). The support substrate 130 is a substrate in which the sixth insulating layer 120 and the adhesive layer 119 are stacked. The adhesive layer 119 is a thermoplastic resin whose adhesive strength is reduced by heat treatment. For example, a material that softens by heating, a microcapsule that expands by heating, a material mixed with a foaming agent, a thermosetting resin, It is formed using a material imparted with thermal decomposability, a material whose interface strength is deteriorated due to intrusion of water, and a material in which the water absorbent resin expands. In this specification, the support substrate in which the sixth insulating layer 120 and the adhesive layer 119 are combined is also referred to as a heat-peeling support substrate.

また、熱剥離型の支持基板の代わりに、加熱処理によって接着力が低下するフィルムからなる熱剥離フィルムや、UV(紫外線)照射を行うことによって、接着力が低下するUV(紫外線)剥離フィルム等を用いてもよい。UVフィルムは、第6の絶縁層120とUV(紫外線)照射を行うことによって粘着力が弱くなる接着層119が積層されたフィルムである。   Moreover, instead of a heat-peeling type support substrate, a heat-peeling film made of a film whose adhesive strength is reduced by heat treatment, a UV (ultraviolet) -releasing film whose adhesive strength is reduced by UV (ultraviolet) irradiation, etc. May be used. The UV film is a film in which a sixth insulating layer 120 and an adhesive layer 119 whose adhesive strength is weakened by UV (ultraviolet) irradiation are laminated.

次に、支持基板130を用いて、基板100から第2の素子形成層乃至第nの素子形成層を剥離する(図5(C)参照)。基板100から、第nの素子形成層121の剥離は、剥離層102の内部又は剥離層102と第2の絶縁層103を境界として行われる。図5に図示する構成では、剥離層102と第2の絶縁層103の間を境界として剥離が行われた場合を示す。このように、支持基板130を用いることにより剥離工程を容易にかつ短時間で行うことができる。   Next, the second to nth element formation layers are separated from the substrate 100 using the support substrate 130 (see FIG. 5C). The n-th element formation layer 121 is peeled from the substrate 100 inside the peeling layer 102 or with the peeling layer 102 and the second insulating layer 103 as a boundary. In the configuration illustrated in FIG. 5, a case where separation is performed with the boundary between the separation layer 102 and the second insulating layer 103 is illustrated. As described above, by using the support substrate 130, the peeling process can be performed easily and in a short time.

次に、加熱処理を行って、支持基板130から第nの素子形成層121を分離する(図6(A)参照)。上述したように、支持基板130は、熱剥離型の基板であるため、加熱処理により支持基板130と第5の絶縁層117の間の接着力を低下させ、支持基板130から第nの素子形成層121を分離することができる。   Next, heat treatment is performed to separate the n-th element formation layer 121 from the support substrate 130 (see FIG. 6A). As described above, since the support substrate 130 is a heat-peelable substrate, the adhesive force between the support substrate 130 and the fifth insulating layer 117 is reduced by heat treatment, so that the n-th element is formed from the support substrate 130. Layer 121 can be separated.

続いて、半導体素子を有する第1の素子形成層122、および第2の素子形成層乃至第nの素子形成層121を積層することによって、複数の半導体素子を有する半導体集積回路を形成する(図6(B)参照)。図6(B)では、第1の素子形成層122乃至第nの素子形成層121(n=3)の3層を積層した構造を示す。しかし、本発明はこの構造に限定されるものではなく、素子形成層は、2層であってもよいし、3層以上であってもよく、実施者が使用目的にあわせて選択すればよい。   Subsequently, the first element formation layer 122 having semiconductor elements and the second to nth element formation layers 121 are stacked to form a semiconductor integrated circuit having a plurality of semiconductor elements (FIG. 6 (B)). FIG. 6B illustrates a structure in which three layers of the first element formation layer 122 to the nth element formation layer 121 (n = 3) are stacked. However, the present invention is not limited to this structure, and the element formation layer may be two layers or three or more layers, and the practitioner may select according to the purpose of use. .

また、上記工程は、第1の素子形成層122と第2の素子形成層121とを積層させて貼り合わせた後、第2の素子形成層121と支持基板130とを分離することもできる。その後、第3乃至第nの素子形成層121を積層させてもよい。この場合は、素子形成層の貼り合わせの工程、および支持基板130との分離の工程を交互に繰り返し行うことになる。このように、上記で説明した半導体集積回路の作製方法は、作製が容易になるように工程順序を変えても良い。   In the above step, the first element formation layer 122 and the second element formation layer 121 may be stacked and bonded together, and then the second element formation layer 121 and the support substrate 130 may be separated. After that, the third to nth element formation layers 121 may be stacked. In this case, the step of attaching the element formation layer and the step of separating from the support substrate 130 are alternately repeated. As described above, the manufacturing order of the semiconductor integrated circuit described above may be changed in order of steps so that the manufacturing is easy.

ここで図6は、半導体素子を有する第1の素子形成層122が開口部を有し、さらに上記実施の形態1において図3で説明したように、第1の素子形成層122乃至第nの素子形成層(ここでは第nの素子形成層121(n=3))を積層して貼り合わせたときに、各層の開口部が略一致するように設けられている例を示す。この場合、第5の絶縁層117は開口部以外の場所に選択的に形成されている。   Here, in FIG. 6, the first element formation layer 122 including a semiconductor element has an opening, and as described in Embodiment Mode 1 with reference to FIG. An example is shown in which the element formation layers (here, the n-th element formation layer 121 (n = 3)) are provided so that the openings of the layers substantially coincide with each other. In this case, the fifth insulating layer 117 is selectively formed at a place other than the opening.

上記のように、複数の半導体素子を有する層が積層された半導体集積回路において、最下層である第1の素子形成層122は、上記で説明した上層となる第2の素子形成層乃至第nの素子形成層と同様の方法を適用して作製すれば良い。また、第1の素子形成層122は、剥離層102および開口部110を設けずに作製してもよい。   As described above, in the semiconductor integrated circuit in which the layers having a plurality of semiconductor elements are stacked, the first element formation layer 122 which is the lowest layer is the second element formation layer to the nth layer which is the upper layer described above. A method similar to that for the element formation layer may be applied. Further, the first element formation layer 122 may be manufactured without providing the separation layer 102 and the opening 110.

しかしながら、最下層である第1の素子形成層122は、上層となる第2の素子形成層乃至第nの素子形成層と同様、剥離層102および開口部110を設けて形成することもできる。例えば、第1の素子形成層122を、ガラス基板や半導体基板を用いて形成した後、基板から剥離し、プラスチック基板やフイルム等に貼り合わせることで、半導体集積回路を作製基板から他の基板へ移し替えることができる。このように、第1の素子形成層122を作製基板から他の基板へ移し替えることで、薄くて柔らかい半導体集積回路を形成することができる。   However, the first element formation layer 122, which is the lowermost layer, can be formed by providing the separation layer 102 and the opening 110 as in the case of the second to nth element formation layers. For example, the first element formation layer 122 is formed using a glass substrate or a semiconductor substrate, and then peeled off from the substrate and attached to a plastic substrate, a film, or the like, whereby the semiconductor integrated circuit is transferred from the manufacturing substrate to another substrate. It can be transferred. In this manner, by transferring the first element formation layer 122 from the manufacturing substrate to another substrate, a thin and soft semiconductor integrated circuit can be formed.

本実施の形態では、このように、最下層となる第1の素子形成層122の作製方法を図7を用いて説明する。第1の素子形成層122は、図5で説明した半導体素子を有する第2の素子形成層乃至第nの素子形成層と同様、基板上に複数の半導体素子96、第4の絶縁層97、コンタクトホール、および開口部を形成する。そして、コンタクトホール、および開口部上に第2の導電層111〜114及び第2の導電層140を形成する(図7(A)参照)。   In this embodiment mode, a method for manufacturing the first element formation layer 122 which is the lowest layer will be described with reference to FIGS. The first element formation layer 122 includes a plurality of semiconductor elements 96, a fourth insulating layer 97, and a plurality of semiconductor elements 96 on the substrate, like the second to nth element formation layers having the semiconductor elements described in FIG. Contact holes and openings are formed. Then, second conductive layers 111 to 114 and a second conductive layer 140 are formed over the contact hole and the opening (see FIG. 7A).

次に、第4の絶縁層97と第2の導電層111〜114、第2の導電層140上に、第5の絶縁層141を選択的に形成する(図7(B)参照)。第5の絶縁層141は、上記第5の絶縁層117と同様、開口部143上には形成しないため、第2の導電層140の一部は露出している。第5の絶縁層141は、積層した素子形成層同士を接着する接着層としても機能する。   Next, a fifth insulating layer 141 is selectively formed over the fourth insulating layer 97, the second conductive layers 111 to 114, and the second conductive layer 140 (see FIG. 7B). Like the fifth insulating layer 117, the fifth insulating layer 141 is not formed over the opening 143, so that a part of the second conductive layer 140 is exposed. The fifth insulating layer 141 also functions as an adhesive layer that bonds the stacked element formation layers together.

第1の素子形成層を形成する場合は、少なくとも剥離層102の一部が露出するように、剥離用の開口部78を形成する(図7(C)参照)。この工程は、処理時間が短い点から、レーザビームの照射により行うのが好ましい。レーザビームは、第5の絶縁層141の表面から、第1の絶縁層101、剥離層102、第2の絶縁層103、第4の絶縁層97、および第5の絶縁層141に対して照射される。そして、第2の絶縁層103、第4の絶縁層97、および第5の絶縁層141には、剥離用の開口部78が設けられる。図7(C)において図示する構成では、レーザビームが、第1の絶縁層101にまで達し、第1の絶縁層101、剥離層102、第2の絶縁層103、第4の絶縁層97、および第5の絶縁層141に剥離用の開口部78が形成された場合を示す。なお、レーザビームは、基板100まで達してもよい。   In the case of forming the first element formation layer, a separation opening 78 is formed so that at least part of the separation layer 102 is exposed (see FIG. 7C). This step is preferably performed by laser beam irradiation because the processing time is short. The laser beam is applied from the surface of the fifth insulating layer 141 to the first insulating layer 101, the separation layer 102, the second insulating layer 103, the fourth insulating layer 97, and the fifth insulating layer 141. Is done. The second insulating layer 103, the fourth insulating layer 97, and the fifth insulating layer 141 are provided with an opening 78 for peeling. In the structure illustrated in FIG. 7C, the laser beam reaches the first insulating layer 101, and the first insulating layer 101, the separation layer 102, the second insulating layer 103, the fourth insulating layer 97, In addition, a case where a peeling opening 78 is formed in the fifth insulating layer 141 is shown. Note that the laser beam may reach the substrate 100.

上記のレーザビームを照射する工程では、アブレーション加工が用いられる。アブレーション加工とは、レーザビームを照射した部分、つまり、レーザビームを吸収した部分の分子結合が光分解して切断され、気化する現象を用いた加工である。つまり、レーザビームを照射して、絶縁層を形成する分子の分子間結合を光分解で切断し、気化させることにより、剥離用の開口部78を形成している。   Ablation processing is used in the step of irradiating the laser beam. Ablation processing is processing using a phenomenon in which a molecular bond in a portion irradiated with a laser beam, that is, a portion that has absorbed the laser beam is photolyzed and cut and vaporized. In other words, the opening 78 for peeling is formed by irradiating a laser beam to cut off an intermolecular bond of molecules forming the insulating layer by photolysis and vaporize it.

また、レーザビームは、紫外光領域である150〜380nmの波長の固体レーザを用いるとよい。好ましくは、150〜380nmの波長のNd:YVOレーザを用いるとよい。その理由は、150〜380nmの波長のNd:YVOレーザは、他の高波長側のレーザに比べ、光が絶縁層に吸収されやすく、アブレーション加工が可能であるからである。また、加工部の周辺に影響を与えず、加工性がよいからである。このように、剥離用の開口部78を設けることで、剥離工程を容易にすることができる。 The laser beam may be a solid-state laser having a wavelength of 150 to 380 nm which is an ultraviolet light region. Preferably, an Nd: YVO 4 laser with a wavelength of 150 to 380 nm may be used. This is because the Nd: YVO 4 laser having a wavelength of 150 to 380 nm is more easily absorbed by the insulating layer than other lasers on the higher wavelength side, and can be ablated. Moreover, it is because the workability is good without affecting the periphery of the processed part. Thus, the peeling process can be facilitated by providing the opening 78 for peeling.

なお、図7(C)で示す剥離用の開口部78は必ずしも設ける必要はなく、この工程を省略して図7(D)の工程に移ることもできる。   Note that the separation opening 78 shown in FIG. 7C is not necessarily provided, and the process may be omitted and the process may be moved to the process of FIG.

開口部78を形成する場合も、形成しない場合も、図7(B)で形成した第5の絶縁層141上に支持基板130を設ける(図7(D)参照)。支持基板130は、第6の絶縁層120と接着層119が積層された基板であり、本実施の形態では、上記で説明した熱剥離型の支持基板を用いる。   Whether or not the opening 78 is formed, the supporting substrate 130 is provided over the fifth insulating layer 141 formed in FIG. 7B (see FIG. 7D). The support substrate 130 is a substrate in which the sixth insulating layer 120 and the adhesive layer 119 are stacked. In this embodiment, the heat-peeling support substrate described above is used.

次に、支持基板130を用いて、基板100から第1の素子形成層122を剥離する。この剥離工程は、上記の第2の素子形成層乃至第nの素子形成層を形成する方法と同様な方法を用いれば良いため、ここでは省略する。そして、基板100から剥離した後、第1の素子形成層122を他の基板に貼り付けてもよい。   Next, the first element formation layer 122 is peeled from the substrate 100 using the support substrate 130. This separation step is omitted here because a method similar to the method for forming the second to nth element formation layers may be used. Then, after peeling from the substrate 100, the first element formation layer 122 may be attached to another substrate.

その後、上記で示したように、第1の素子形成層122上に第nの素子形成層121(n=2)を貼り合わせ、第nの素子形成層121(n=2)上に第nの素子形成層121(n=3)を貼り合わせる。本発明の半導体集積回路は、実施者の必要に応じ、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層のn個の素子形成層を貼り合わせて積層させることにより作製する。本実施の形態では、第1の素子形成層122乃至第nの素子形成層121(n=3)の3層を積層させて半導体集積回路を作製する(図6(B)参照)。   After that, as described above, the nth element formation layer 121 (n = 2) is bonded to the first element formation layer 122, and the nth element formation layer 121 (n = 2) is bonded to the nth element formation layer 121 (n = 2). The element formation layer 121 (n = 3) is attached. The semiconductor integrated circuit of the present invention is manufactured by laminating and stacking n element forming layers of the first to nth element forming layers as required by the practitioner. In this embodiment, a semiconductor integrated circuit is manufactured by stacking three layers of the first element formation layer 122 to the n-th element formation layer 121 (n = 3) (see FIG. 6B).

続いて、半導体素子を有する第1の素子形成層122乃至第nの素子形成層(図では第nの素子形成層121(n=3))を積層させた半導体集積回路に設けられた開口部124に導電性を有する材料を充填する。本実施の形態では、開口部124に、導電性ペースト125を滴下する(図8(A)参照)。導電性ペースト125としては、上記で説明したように、径が数マイクロメートル以下の導電性粒子を有機樹脂に溶解又は分散させたものを用いる。導電性粒子としては、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、及びBaのいずれか一つ以上の金属粒子、ハロゲン化銀の微粒子等、又はカーボンブラックを用いることができる。また有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤、及び被覆剤として機能する有機樹脂から選ばれた一つ又は複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。   Subsequently, an opening provided in a semiconductor integrated circuit in which a first element formation layer 122 to an nth element formation layer (nth element formation layer 121 (n = 3) in the drawing) having semiconductor elements are stacked. 124 is filled with a conductive material. In this embodiment, the conductive paste 125 is dropped into the opening 124 (see FIG. 8A). As the conductive paste 125, as described above, a conductive particle having a diameter of several micrometers or less dissolved or dispersed in an organic resin is used. The conductive particles include at least one of Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Zr, and Ba. Grains, silver halide fine grains, etc., or carbon black can be used. As the organic resin, one or more selected from organic resins that function as a binder, a solvent, a dispersant, and a coating agent for metal particles can be used. Typically, an organic resin such as an epoxy resin or a silicone resin can be given.

また、例えば銀を主成分とする微粒子(例えば粒径1nm以上100nm以下の粒子)を有する導電性ペーストを用いる場合、150〜300℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電層を得ることができる。これらの工程により、積層された複数の半導体素子を有する層が貫通配線126により電気的に接続された半導体集積回路を作製することができる(図8(B)参照)。   For example, in the case of using a conductive paste having fine particles mainly composed of silver (for example, particles having a particle diameter of 1 nm to 100 nm), the conductive layer is obtained by curing by baking in a temperature range of 150 to 300 ° C. Can do. Through these steps, a semiconductor integrated circuit in which layers having a plurality of stacked semiconductor elements are electrically connected to each other through the through wiring 126 can be manufactured (see FIG. 8B).

図8では、上記実施の形態1において図3で説明したように、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層を積層して貼り合わせたときに、各層の開口部が略一致するように設けられ、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層を積層させた後に導電性ペースト125を滴下して貫通配線126を形成する例を示した。しかし、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層を積層して貼り合わせたときに各層の開口部が必ずしも重なるように形成されている必要はなく、例えば上記実施の形態1において図2に示したような構成としても良い。この場合の例を図9に示す。   In FIG. 8, as described in Embodiment Mode 1 with reference to FIG. 3, when the first to nth element formation layers are stacked and bonded, the openings of the respective layers are substantially aligned. In this example, the first to nth element formation layers are stacked, and then the conductive paste 125 is dropped to form the through wiring 126. However, when the first to nth element formation layers are stacked and bonded, the openings of the layers are not necessarily overlapped. For example, in Embodiment 1 described above, FIG. It is good also as a structure as shown in. An example of this case is shown in FIG.

開口部124を重ならずに形成する場合は、開口部124の直下に位置する部分、例えば、第a層の開口部の直下に来る第a−1層の最上部には、第2の導電層127が形成されている(ここでaは2乃至n)。また、第a層の開口部124及び第a−1層の第2の導電層127上には第5の絶縁層を形成せず、それ以外の領域に選択的に第5の絶縁層が形成されている(図9(A)参照)。そして、図9(A)に示すように、第1の素子形成層122上に第2の素子形成層121を貼り合わせた後、導電性ペースト125を滴下することで貫通配線126を形成する。そして、図9(B)に示すように、第2の素子形成層121上に第3の素子形成層121を貼り合わせた後、導電性ペースト125を滴下することで貫通配線126を形成する。そして、第n層まで、素子形成層の貼り合わせと、導電性ペースト125の滴下による貫通配線126の形成とを交互に繰り返し行うことで半導体集積回路を作製することができる。   When the opening 124 is formed without overlapping, the second conductive layer is formed on a portion located immediately below the opening 124, for example, on the uppermost portion of the (a-1) th layer that is immediately below the opening of the ath layer. Layer 127 is formed (where a is 2 to n). In addition, the fifth insulating layer is not formed on the opening 124 of the a layer and the second conductive layer 127 of the a-1 layer, and the fifth insulating layer is selectively formed in other regions. (See FIG. 9A). Then, as shown in FIG. 9A, after the second element formation layer 121 is bonded to the first element formation layer 122, the conductive paste 125 is dropped to form the through wiring 126. Then, as illustrated in FIG. 9B, after the third element formation layer 121 is bonded to the second element formation layer 121, the conductive paste 125 is dropped to form the through wiring 126. Then, the semiconductor integrated circuit can be manufactured by alternately repeating the bonding of the element formation layer and the formation of the through wiring 126 by the dropping of the conductive paste 125 up to the nth layer.

また、導電性ペースト125を焼成することにより硬化させて導電層を得る場合は、素子形成層の貼り合わせと導電性ペースト125の滴下を繰り返し、第1の素子形成層122乃至第nの素子形成層121をすべて積層させた後に焼成すれば良い。このようにして、積層された複数の半導体素子を有する第1の素子形成層122乃至第nの素子形成層121が貫通配線126により電気的に接続された半導体集積回路を作製することができる。   In addition, in the case where the conductive layer is obtained by baking the conductive paste 125, the first element formation layer 122 to the nth element formation are performed by repeatedly bonding the element formation layers and dropping the conductive paste 125. After all the layers 121 are stacked, baking may be performed. In this manner, a semiconductor integrated circuit in which the first element formation layer 122 to the nth element formation layer 121 including a plurality of stacked semiconductor elements are electrically connected by the through wiring 126 can be manufactured.

本実施の形態を用いて半導体集積回路を作製することによって、スルーホールを形成する工程や、スルーホールを形成するための基板の裏面研磨の工程を省略することができるため、半導体集積回路の作製工程にかかる時間を短縮することができる。また、基板にスルーホールを形成しないため、または、裏面研磨を行わないため、基板の材質が制限されず、基板を再利用することもできる。これによって、半導体集積回路の低コスト化を実現することができる。さらに、複数の半導体素子を有する層を基板から剥離して積層させるため、小さくて薄く、柔軟性に富んだ半導体集積回路を作製することが可能である。   By manufacturing a semiconductor integrated circuit using this embodiment mode, a step of forming a through hole and a step of polishing a back surface of a substrate for forming the through hole can be omitted. The time required for the process can be shortened. In addition, since no through hole is formed in the substrate or back surface polishing is not performed, the material of the substrate is not limited, and the substrate can be reused. Thereby, cost reduction of the semiconductor integrated circuit can be realized. Further, since the layer having a plurality of semiconductor elements is peeled off from the substrate and stacked, a small, thin, and flexible semiconductor integrated circuit can be manufactured.

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態2とは異なる構成の半導体集積回路を作製する方法を図面を用いて説明する。本実施の形態では、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層を積層する際に、それぞれの素子形成層の間に導電性の材料を挟んでいる構成である点で、実施の形態2で示した構成とは異なる。
(Embodiment 3)
In this embodiment mode, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit having a structure different from that in Embodiment Mode 2 will be described with reference to drawings. In this embodiment mode, a structure in which a conductive material is sandwiched between the element formation layers when the first to nth element formation layers are stacked is the embodiment mode. This is different from the configuration shown in FIG.

図11に、半導体集積回路を形成するための第1の素子形成層乃至第nの素子形成層の断面図を示す。ここで、第2の導電層111〜116を形成するまでの工程は、実施の形態2の図4(D)までの工程と同一であるため、ここでは説明は省略する。第4の絶縁層97と第2の導電層111〜116を覆うように選択的に第5の絶縁層150を形成する(図11(A)参照)。第5の絶縁層150は、半導体素子を有する第nの素子形成層153に設けられた開口部158上には形成しない。   FIG. 11 is a cross-sectional view of the first to nth element formation layers for forming a semiconductor integrated circuit. Here, the steps until the second conductive layers 111 to 116 are formed are the same as the steps up to FIG. 4D of Embodiment 2, and thus the description thereof is omitted here. A fifth insulating layer 150 is selectively formed so as to cover the fourth insulating layer 97 and the second conductive layers 111 to 116 (see FIG. 11A). The fifth insulating layer 150 is not formed over the opening 158 provided in the n-th element formation layer 153 having a semiconductor element.

ここで、開口部158を形成する方法を説明する。開口部158は、コンタクトホールを形成するときと同時に、第4の絶縁層97を除去して形成する。また、コンタクトホールに第2の導電層111〜116を形成した後に、開口部底面の第2の絶縁層103および剥離層102を除去することができる。または、第2の導電層111〜116および第4の絶縁層97上に第5の絶縁層150を形成した後に、開口部底面の第2の絶縁層103および剥離層102を除去しても良い。   Here, a method of forming the opening 158 will be described. The opening 158 is formed by removing the fourth insulating layer 97 simultaneously with the formation of the contact hole. In addition, after the second conductive layers 111 to 116 are formed in the contact hole, the second insulating layer 103 and the separation layer 102 on the bottom surface of the opening can be removed. Alternatively, after the fifth insulating layer 150 is formed over the second conductive layers 111 to 116 and the fourth insulating layer 97, the second insulating layer 103 and the separation layer 102 on the bottom surface of the opening may be removed. .

続いて、第nの素子形成層153に設けられた開口部158に導電性ペースト125を滴下する(図11(B)参照)。導電性ペースト125は、上記実施の形態で説明したように、粒径が数ナノメートルから数マイクロメートルの導電性粒子を有機樹脂に溶解又は分散させたものを用いる。導電性ペースト125を滴下する工程によって貫通配線126を形成する(図11(C)参照)。   Subsequently, the conductive paste 125 is dropped into the opening 158 provided in the n-th element formation layer 153 (see FIG. 11B). As described in the above embodiment, the conductive paste 125 is obtained by dissolving or dispersing conductive particles having a particle size of several nanometers to several micrometers in an organic resin. Through wiring 126 is formed by a step of dropping conductive paste 125 (see FIG. 11C).

次に、少なくとも、剥離層102の一部が露出するような剥離用の開口部78を形成する(図12(A)参照)。この工程は、上記実施の形態で説明したように、レーザビームの照射により行うとよい。レーザビームは、第5の絶縁層150の表面から照射され、剥離用の開口部78は、少なくとも剥離層102の一部が露出するように形成される。図示する構成では、レーザビームが、第1の絶縁層101にまで達し、第1の絶縁層101、剥離層102、第2の絶縁層103、第4の絶縁層97、および第5の絶縁層150が分断された場合を示す。また、ここでは剥離層102の一部が露出するような剥離用の開口部78を形成する例を示すが、この工程を行わなくても後の剥離工程が可能である場合は開口部78を形成する必要はない。   Next, an opening 78 for peeling is formed so that at least part of the peeling layer 102 is exposed (see FIG. 12A). This step may be performed by laser beam irradiation as described in the above embodiment mode. The laser beam is irradiated from the surface of the fifth insulating layer 150, and the peeling opening 78 is formed so that at least a part of the peeling layer 102 is exposed. In the structure shown in the figure, the laser beam reaches the first insulating layer 101, and the first insulating layer 101, the peeling layer 102, the second insulating layer 103, the fourth insulating layer 97, and the fifth insulating layer. The case where 150 is divided is shown. Here, an example of forming the opening 78 for peeling so that a part of the peeling layer 102 is exposed is shown, but the opening 78 is formed when a later peeling process is possible without performing this process. There is no need to form.

次に、第5の絶縁層150上に、支持基板130を設ける(図12(B)参照)。支持基板130は、上記実施の形態で説明したように、第6の絶縁層120と接着層119が積層された基板であり、熱剥離型の基板である。なお、熱剥離型の基板の代わりに熱剥離フィルムやUV(紫外線)剥離フィルムを用いてもよい。   Next, the support substrate 130 is provided over the fifth insulating layer 150 (see FIG. 12B). As described in the above embodiment, the support substrate 130 is a substrate in which the sixth insulating layer 120 and the adhesive layer 119 are stacked, and is a heat-peelable substrate. Note that a heat release film or a UV (ultraviolet) release film may be used instead of the heat release type substrate.

次に、支持基板130を用いて、基板100から第nの素子形成層153を剥離する(図12(C)参照)。第nの素子形成層153の剥離は、上記実施の形態で説明したように、剥離層102の内部又は剥離層102と第2の絶縁層103を境界として行われる。図示する構成では、剥離層102と第2の絶縁層103の間を境界として剥離が行われた場合を示す。このように、支持基板130を用いることにより剥離工程を容易にかつ短時間で行うことができる。   Next, the n-th element formation layer 153 is separated from the substrate 100 using the support substrate 130 (see FIG. 12C). The n-th element formation layer 153 is peeled off inside the peeling layer 102 or with the peeling layer 102 and the second insulating layer 103 as a boundary as described in the above embodiment mode. In the structure shown in the figure, a case where peeling is performed with the boundary between the peeling layer 102 and the second insulating layer 103 is shown. As described above, by using the support substrate 130, the peeling process can be performed easily and in a short time.

次に、加熱処理を行って支持基板130から第nの素子形成層153を分離する(図13(A)参照)。上述したように、支持基板130は、熱剥離型の基板であるため、加熱処理により支持基板130と第5の絶縁層150との間の接着力が低下し、支持基板130から複数の半導体素子を有する第nの素子形成層153が分離される。   Next, heat treatment is performed to separate the n-th element formation layer 153 from the support substrate 130 (see FIG. 13A). As described above, since the support substrate 130 is a heat-peelable substrate, the adhesive force between the support substrate 130 and the fifth insulating layer 150 is reduced by the heat treatment, and the plurality of semiconductor elements are separated from the support substrate 130. The n-th element formation layer 153 having is separated.

続いて、第1の素子形成層154、および第2の素子形成層乃至第nの素子形成層153を、導電性材料155を介して積層することによって、複数の半導体素子を有する半導体集積回路を形成する(図13(B)参照)。このように、第1の素子形成層154とそれに積層する第nの素子形成層153を、導電性材料155を介して貼り合わせることによって、貫通配線126を介して上下の層を電気的に接続することができる。図面では、第1の素子形成層154乃至第nの素子形成層153(n=3)の3層を積層した構造を示す。しかし、本発明はこの構造に限定されるものではなく、素子形成層は2層であってもよいし、3層以上であってもよく、実施者が適宜選択すればよい。   Subsequently, the first element formation layer 154 and the second to nth element formation layers 153 are stacked with the conductive material 155 interposed therebetween, whereby a semiconductor integrated circuit including a plurality of semiconductor elements is formed. It is formed (see FIG. 13B). In this manner, the first element formation layer 154 and the nth element formation layer 153 stacked thereon are bonded together via the conductive material 155, whereby the upper and lower layers are electrically connected through the through wiring 126. can do. In the drawing, a structure in which three layers of a first element formation layer 154 to an nth element formation layer 153 (n = 3) are stacked is shown. However, the present invention is not limited to this structure, and the element formation layer may be two layers or three or more layers, and may be appropriately selected by the practitioner.

ここで、第1の素子形成層154とそれに積層する第nの素子形成層153を接着するための導電性材料155としては、例えば、導電性粒子156を含むことによって導電性を有する接着剤や、導電性フイルムを用いる事ができる。特に、層(または基板)と垂直方向にのみ導電性を有し、平行方向には絶縁性を有する異方性の導電性を有する異方性導電材料を用いることが望ましい。ここで、異方性導電材料は、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)を熱硬化させたものや異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)を熱硬化させたものを用いることができる。これらの材料は、特定の方向(ここでは基板と垂直方向)のみに導電性を有する。異方性導電ペーストは、バインダ層と呼ばれ、主成分が接着剤である層中に、導電性の表面を有する粒子(以下、導電性粒子という)が分散した構造を有している。異方性導電膜は、熱硬化または熱可塑性の樹脂フィルムの中に導電性粒子が分散した構造を有している。なお、導電性粒子は、球状の樹脂にニッケル(Ni)や金(Au)等をメッキしたものを用いる。不要な部位での導電性粒子間の電気的短絡を防ぐために、シリカ等からなる絶縁性の粒子を混入してもよい。   Here, as the conductive material 155 for bonding the first element formation layer 154 and the n-th element formation layer 153 laminated thereon, for example, an adhesive or a conductive agent containing conductive particles 156 can be used. A conductive film can be used. In particular, it is desirable to use an anisotropic conductive material having anisotropic conductivity having conductivity only in a direction perpendicular to the layer (or substrate) and insulating in the parallel direction. Here, as the anisotropic conductive material, one obtained by thermally curing an anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Conductive Paste) or one obtained by thermally curing an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic Conductive Film) is used. Can do. These materials have conductivity only in a specific direction (here, a direction perpendicular to the substrate). An anisotropic conductive paste is called a binder layer and has a structure in which particles having a conductive surface (hereinafter referred to as conductive particles) are dispersed in a layer whose main component is an adhesive. The anisotropic conductive film has a structure in which conductive particles are dispersed in a thermosetting or thermoplastic resin film. Note that the conductive particles are obtained by plating a spherical resin with nickel (Ni), gold (Au), or the like. Insulating particles made of silica or the like may be mixed in order to prevent an electrical short circuit between the conductive particles at unnecessary portions.

このように、導電性材料155を用いて第1の素子形成層154とそれに積層する第nの素子形成層153を貼り合わせる方法は、実施の形態2で示した半導体集積回路を作製する方法と比べてアライメントの精度が低くてもよく、作製時間を短縮することが可能である。これは、導電性材料155を介して第a層に設けられた貫通配線126と、第a−1層に設けられた貫通配線126または第2の導電層157とが電気的に接続すれば良いためである(ここでaは2乃至n)。   As described above, the method for attaching the first element formation layer 154 and the n-th element formation layer 153 stacked thereon using the conductive material 155 is the same as the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit described in Embodiment Mode 2. In comparison, the alignment accuracy may be low, and the manufacturing time can be shortened. This is because the through wiring 126 provided in the a-th layer and the through wiring 126 provided in the a-1th layer or the second conductive layer 157 are electrically connected through the conductive material 155. (Where a is 2 to n).

また、半導体集積回路が有する複数の素子形成層のうち、最下層である第1の素子形成層154は、上記実施の形態で説明した方法を適用して作製することができる。例えば、上記で示した半導体素子を複数有する第2の素子形成層乃至第nの素子形成層153と同様に作製しても良い。また、図7に示すように、開口部を有し、開口部底面に第2の導電層が形成されるように作製しても良い。図13(B)の本例では図7に示した方法で作製された第1の素子形成層154を示す。さらには、図9で示したように、第1の素子形成層154は開口部を有さない構造とすることもできる。第1の素子形成層154の構成は、作製方法に応じて任意に選択する事ができる。   In addition, the first element formation layer 154 which is the lowest layer among the plurality of element formation layers included in the semiconductor integrated circuit can be manufactured by applying the method described in the above embodiment mode. For example, the second element formation layer to the nth element formation layer 153 including a plurality of the semiconductor elements described above may be manufactured. Further, as shown in FIG. 7, an opening may be provided, and the second conductive layer may be formed on the bottom of the opening. In this example of FIG. 13B, a first element formation layer 154 manufactured by the method shown in FIG. 7 is shown. Furthermore, as shown in FIG. 9, the first element formation layer 154 may have a structure without an opening. The structure of the first element formation layer 154 can be arbitrarily selected depending on a manufacturing method.

また、第1の素子形成層154を、基板100から剥離せずに半導体集積回路を作製する事ができる。このように、第1の素子形成層154を基板100から剥離しない場合には、第1の素子形成層154を形成する基板100上に剥離層102、支持基板130を設ける必要がなく、第5の絶縁層150を形成後に第2乃至第nの素子形成層を積層すればよい。   In addition, a semiconductor integrated circuit can be manufactured without peeling the first element formation layer 154 from the substrate 100. As described above, when the first element formation layer 154 is not peeled from the substrate 100, it is not necessary to provide the separation layer 102 and the support substrate 130 on the substrate 100 on which the first element formation layer 154 is formed. The second to nth element formation layers may be stacked after the first insulating layer 150 is formed.

また、第1の素子形成層154を基板100から剥離した後、他の基板に貼り合わせ、その上に第2の素子形成層乃至第nの素子形成層を積層させることも可能である。このとき、第1の素子形成層154を貼り合わせる他の基板としては、薄く、可撓性を有するプラスチックのような基板(またはフイルムのようなもの)を用いることによって、薄くて軽く、可撓性を有する半導体集積回路を作製することができる。また、本例で図13(B)に示すように、基板100から剥離した第1の素子形成層154を、他の基板に貼り合わせることなくそのまま用いることもできる。   Alternatively, after the first element formation layer 154 is peeled from the substrate 100, the first element formation layer 154 can be attached to another substrate, and the second element formation layer to the nth element formation layer can be stacked thereover. At this time, as another substrate to which the first element formation layer 154 is attached, a thin and flexible plastic substrate (or a film-like substrate) is used so that the substrate is thin, light, and flexible. A semiconductor integrated circuit having the characteristics can be manufactured. In addition, as shown in FIG. 13B in this example, the first element formation layer 154 peeled from the substrate 100 can be used as it is without being attached to another substrate.

また、本実施の形態で示す半導体集積回路の作製方法を適用する場合、第1の素子形成層154とそれに積層する第nの素子形成層153の上に第5の絶縁層150を設けず、各層を積層させて貼り合わせることができる(図14(A)、(B)参照)。この場合、第2の導電層161〜166を形成した後に、開口部168に導電性を有する材料を充填して貫通配線126を形成し、導電性材料155を用いて第1の素子形成層154とそれに積層する第2乃至第nの素子形成層153を積層させて貼り合わせる。このように第5の絶縁層150を設けないことによって、第5の絶縁層150を形成する材料および工程を削減することができる。しかしながら第5の絶縁層150は、第1の素子形成層154とそれに積層する第nの素子形成層153の間に発生する寄生容量を低減させる役割を有するため、必要に応じて設けるか設けないかを決めることができる。   In addition, when the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit described in this embodiment is applied, the fifth insulating layer 150 is not provided over the first element formation layer 154 and the nth element formation layer 153 stacked thereover, Each layer can be stacked and bonded (see FIGS. 14A and 14B). In this case, after forming the second conductive layers 161 to 166, the opening 168 is filled with a conductive material to form the through wiring 126, and the first element formation layer 154 is formed using the conductive material 155. And the second to n-th element formation layers 153 are laminated and bonded together. By not providing the fifth insulating layer 150 in this manner, the material and process for forming the fifth insulating layer 150 can be reduced. However, the fifth insulating layer 150 has a role of reducing parasitic capacitance generated between the first element formation layer 154 and the n-th element formation layer 153 stacked thereon, and thus is not provided or provided as necessary. Can decide.

また、図13(B)では、第1の素子形成層154に設けられた開口部と、それに積層する第2乃至第nの素子形成層153にそれぞれ設けられた開口部158とが重なって形成され、そこに貫通配線129が形成されている。しかしながら本発明はこの例に限定されず、第1の素子形成層154とそれに積層する第2乃至第nの素子形成層153は異なる場所に開口部158を有することができる(図14(B)参照)。これは、上記実施の形態2で図9を用いて説明した方法と同様であり、開口部158を重なり合う場所に設けず形成する場合は、開口部158直下に位置する部分、すなわち、第a層の開口部158の直下に来る第a−1層の最上部は、第2の導電層157が形成される(ここでaは2乃至n)。そして、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層を導電性材料155を介して貼り合わせることで、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層が貫通配線129を介して電気的に接続された半導体集積回路を作製することができる。   In FIG. 13B, an opening provided in the first element formation layer 154 overlaps with an opening 158 provided in each of the second to nth element formation layers 153 stacked thereover. The through wiring 129 is formed there. However, the present invention is not limited to this example, and the first element formation layer 154 and the second to nth element formation layers 153 stacked thereover can have openings 158 at different locations (FIG. 14B). reference). This is the same as the method described with reference to FIG. 9 in the second embodiment, and when the opening 158 is not provided at the overlapping position, the portion located immediately below the opening 158, that is, the a-th layer. A second conductive layer 157 is formed at the uppermost part of the (a-1) th layer that comes directly below the opening 158 (where a is 2 to n). Then, the first element formation layer to the nth element formation layer are bonded to each other through the conductive material 155, so that the first element formation layer to the nth element formation layer are electrically connected to each other through the through wiring 129. A semiconductor integrated circuit connected to can be manufactured.

また、本実施の形態および上記実施の形態では、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層は開口部がそれぞれ一つずつ設けられている例を図示した。しかしながら本発明はこの例に限定されず、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層はそれぞれ複数の開口部を有することができる(図14(B)参照)。この場合も、上記例と同様、開口部直下に位置する部分、例えば、第a層の開口部の直下に来る第a−1層の最上部は、開口部または第2の導電層が形成されている。そして、導電性材料155を介して、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層は電気的に接続されている。   In the present embodiment and the above embodiment, the first element formation layer to the nth element formation layer are each provided with one opening. However, the present invention is not limited to this example, and the first to nth element formation layers can each have a plurality of openings (see FIG. 14B). Also in this case, as in the above example, the opening or the second conductive layer is formed on the portion located immediately below the opening, for example, the uppermost part of the a-1 layer that is immediately below the opening of the a layer. ing. The first element formation layer to the nth element formation layer are electrically connected through the conductive material 155.

さらに、本実施の形態および上記実施の形態では、開口部に導電性ペーストが充填されている例を図示している。しかしながら、導電性ペーストはその粘性や表面張力を任意に変えることによって、充填せずとも、上下の素子形成層を電気的に接続させることができる。したがって、導電性ペーストは必要量滴下すれば良い。   Furthermore, in this embodiment and the above-described embodiment, an example in which the opening is filled with a conductive paste is illustrated. However, the conductive paste can be electrically connected to the upper and lower element forming layers by arbitrarily changing its viscosity and surface tension without filling. Therefore, the necessary amount of conductive paste may be dropped.

本実施の形態を用いて半導体集積回路を作製することによって、スルーホールを形成する工程や、基板の裏面研磨の工程を削除することができるため、作製時間を短縮することができる。また、基板を貫通するスルーホールを形成するために基板の裏面研磨を行わないため、基板の材質の選択に制限がなく、基板を再利用することができるため低コスト化を実現することができる。さらに、素子形成層同士の間には基板を有していないため、高集積化が可能である。   By manufacturing a semiconductor integrated circuit using this embodiment mode, a process for forming a through hole and a process for polishing a back surface of a substrate can be eliminated, so that a manufacturing time can be shortened. Further, since the back surface of the substrate is not polished to form a through-hole penetrating the substrate, there is no restriction on the selection of the material of the substrate, and the substrate can be reused, so that cost reduction can be realized. . Further, since there is no substrate between the element formation layers, high integration is possible.

(実施の形態4)
本発明の半導体集積回路は、複数の半導体素子を有する。複数の半導体素子の各々は、半導体層、ゲート絶縁層となる絶縁層及びゲート電極となる導電層を有する。本実施の形態では、複数の半導体素子の各々が有する半導体層、およびゲート絶縁層となる絶縁層の作製方法の一例について説明する。
(Embodiment 4)
The semiconductor integrated circuit of the present invention has a plurality of semiconductor elements. Each of the plurality of semiconductor elements includes a semiconductor layer, an insulating layer serving as a gate insulating layer, and a conductive layer serving as a gate electrode. In this embodiment, an example of a method for manufacturing a semiconductor layer included in each of a plurality of semiconductor elements and an insulating layer to be a gate insulating layer will be described.

半導体素子の各々が有する半導体層は、スパッタリング法、LPCVD法、プラズマCVD法等により非晶質半導体層を形成する。次に、レーザ結晶化法、RTA(Rapid Thermal Anneal)法、ファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた結晶化方法などを用いて、非晶質半導体層を結晶化し、結晶化された半導体層を形成する。そして、結晶化された半導体層を所望の形状に加工する。   As the semiconductor layer included in each semiconductor element, an amorphous semiconductor layer is formed by a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like. Next, laser crystallization, RTA (Rapid Thermal Anneal), thermal crystallization using a furnace annealing furnace, thermal crystallization using a metal element that promotes crystallization, heat using a metal element that promotes crystallization The amorphous semiconductor layer is crystallized by using a crystallization method combining a crystallization method and a laser crystallization method, and a crystallized semiconductor layer is formed. Then, the crystallized semiconductor layer is processed into a desired shape.

なお上記の作製方法のうち、好ましくは、熱処理を伴った結晶化法と、連続発振レーザ又は10MHz以上の周波数で発振するレーザビームを照射する結晶化法とを組み合わせた方法を用いるとよい。連続発振レーザ又は10MHz以上の周波数で発振するレーザビームを照射することで、結晶化された半導体層の表面を平坦なものとすることができる。結晶化された半導体層の表面を平坦化することにより、当該半導体層の上層のゲート絶縁層を薄膜化し、また、前記ゲート絶縁層の耐圧を向上させることができる。   Note that among the above manufacturing methods, a method in which a crystallization method with heat treatment and a crystallization method in which a continuous wave laser or a laser beam oscillated at a frequency of 10 MHz or higher is irradiated is preferably used. By irradiation with a continuous wave laser or a laser beam oscillated at a frequency of 10 MHz or higher, the surface of the crystallized semiconductor layer can be flattened. By planarizing the surface of the crystallized semiconductor layer, the gate insulating layer above the semiconductor layer can be thinned, and the breakdown voltage of the gate insulating layer can be improved.

また上記の作製方法のうち、好ましくは、連続発振レーザ又は10MHz以上の周波数で発振するレーザビームを用いて結晶化を行うとよい。連続発振レーザ又は10MHz以上の周波数で発振するレーザビームを照射しながら、一方向に走査して結晶化させた半導体層は、そのレーザビームの走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向がチャネル長方向(チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向)となるように半導体素子を配置し、なおかつ、ゲート絶縁層となる絶縁層の作製方法に下記の方法を採用することにより、特性のばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高い半導体素子を得ることができる。   Of the above manufacturing methods, crystallization is preferably performed using a continuous wave laser or a laser beam oscillated at a frequency of 10 MHz or higher. A semiconductor layer that is crystallized by scanning in one direction while irradiating a continuous wave laser or a laser beam oscillating at a frequency of 10 MHz or more has a characteristic that crystals grow in the scanning direction of the laser beam. The semiconductor element is arranged so that the scanning direction is the channel length direction (the direction in which carriers flow when the channel formation region is formed), and the following method is adopted as the method for manufacturing the insulating layer to be the gate insulating layer By doing so, a semiconductor element with small variation in characteristics and high field effect mobility can be obtained.

複数の半導体素子の各々が含むゲート絶縁層としての絶縁層は、上記で作製した半導体層に対してプラズマ処理を行うことにより表面を酸化又は窒化することで形成するとよい。例えば、希ガス(He、Ar、Kr、Xeなど)と混合ガス(酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素など)を導入したプラズマ処理で形成する。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波の導入により行うと、プラズマの電子温度が1.5eV以下で電子密度が1×1011cm−3以上のプラズマ(以下、高密度プラズマと省略する。)を生成することができる。より詳しくは、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行うことが好ましい。このような高密度プラズマで生成された酸素ラジカル(OHラジカルを含む場合もある)や窒素ラジカル(NHラジカルを含む場合もある)によって、半導体層の表面を酸化又は窒化することにより、5〜10nmの絶縁層が半導体層表面に形成される。この5〜10nmの絶縁層をゲート絶縁層として用いるとよい。 An insulating layer as a gate insulating layer included in each of the plurality of semiconductor elements is preferably formed by oxidizing or nitriding the surface by performing plasma treatment on the semiconductor layer manufactured as described above. For example, it is formed by plasma treatment in which a rare gas (He, Ar, Kr, Xe, or the like) and a mixed gas (oxygen, nitrogen oxide, ammonia, nitrogen, hydrogen, or the like) are introduced. When excitation of plasma in this case is performed by introducing microwaves, plasma having an electron temperature of 1.5 eV or less and an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more (hereinafter abbreviated as high-density plasma). Can be generated. More specifically, it is preferable that the electron density is 1 × 10 11 cm −3 or more and 1 × 10 13 cm −3 or less and the plasma electron temperature is 0.5 eV or more and 1.5 eV or less. By oxidizing or nitriding the surface of the semiconductor layer with oxygen radicals (which may include OH radicals) or nitrogen radicals (which may also include NH radicals) generated by such high-density plasma, 5 to 10 nm. The insulating layer is formed on the surface of the semiconductor layer. This insulating layer having a thickness of 5 to 10 nm is preferably used as the gate insulating layer.

なお、この場合の高密度なプラズマを用いた処理による反応は、固相反応であるため、当該ゲート絶縁層と半導体層との界面準位密度をきわめて低くすることができる。このような高密度プラズマ処理は、半導体層(結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン)を直接酸化(若しくは窒化)するため、形成されるゲート絶縁層の厚さのばらつきをきわめて小さくすることができる。また、結晶性シリコンの結晶粒界でも、強く酸化されることがないため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で、半導体層の表面を酸化または窒化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応または窒化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低いゲート絶縁層を形成することができる。   Note that the reaction by the treatment using high-density plasma in this case is a solid-phase reaction, and thus the interface state density between the gate insulating layer and the semiconductor layer can be extremely low. Such a high-density plasma treatment directly oxidizes (or nitrides) a semiconductor layer (crystalline silicon or polycrystalline silicon), so that variation in thickness of the formed gate insulating layer can be extremely reduced. In addition, since it is not strongly oxidized even at the crystal grain boundary of crystalline silicon, a very preferable state is obtained. That is, by oxidizing or nitriding the surface of the semiconductor layer by the high-density plasma treatment shown here, the uniformity is good and the interface state density is low without causing abnormal oxidation reaction or nitridation reaction at the crystal grain boundary. A gate insulating layer can be formed.

なお、半導体素子が有するゲート絶縁層は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁層のみを用いてもよいし、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁層に加えて、プラズマや熱反応を利用したCVD法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁層を積層させて形成してもよい。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁層をゲート絶縁層の一部又は全部に含む半導体素子は、その特性のばらつきを小さくすることができる。   Note that only an insulating layer formed by high-density plasma treatment may be used as the gate insulating layer included in the semiconductor element, or plasma or thermal reaction is used in addition to the insulating layer formed by high-density plasma treatment. An insulating layer such as silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride may be stacked by a CVD method. In any case, a semiconductor element including an insulating layer formed by high-density plasma as part or all of the gate insulating layer can reduce variation in characteristics.

また、半導体素子が有する半導体層、ゲート絶縁層、さらにはその他の絶縁層を、プラズマ処理を用いて形成する場合がある。このようなプラズマ処理は、電子密度が1×1011cm−3以上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行うことが好ましい。より詳しくは、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行うことが好ましい。 In some cases, a semiconductor layer, a gate insulating layer, and other insulating layers included in the semiconductor element are formed by plasma treatment. Such plasma treatment is preferably performed at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and an electron temperature of plasma of 1.5 eV or less. More specifically, it is preferable that the electron density is 1 × 10 11 cm −3 or more and 1 × 10 13 cm −3 or less and the plasma electron temperature is 0.5 eV or more and 1.5 eV or less.

プラズマの電子密度が高密度であり、被処理物(例えば、半導体層やゲート絶縁層等)付近での電子温度が低いと、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であると、プラズマ処理を用いて、被処理物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化物は、CVD法やスパッタリング法等により形成された薄膜と比較して、膜厚等の均一性に優れ、緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して、低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。例えば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても、被処理物を十分に酸化または窒化し、酸化物または窒化物を形成することができる。 When the electron density of plasma is high and the electron temperature in the vicinity of an object to be processed (for example, a semiconductor layer or a gate insulating layer) is low, damage to the object to be processed can be prevented. In addition, when the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or more, an oxide or nitride formed by oxidizing or nitriding an object to be processed using plasma treatment is a CVD method. Compared with a thin film formed by sputtering or the like, a dense film having excellent uniformity in film thickness and the like can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1.5 eV or less, oxidation or nitridation treatment can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, the object to be processed can be sufficiently oxidized or nitrided to form an oxide or nitride even when plasma treatment is performed at a temperature 100 degrees or more lower than the strain point of the glass substrate.

(実施の形態5)
上記実施の形態で示した半導体集積回路を有する半導体装置に関し、図15を参照して説明する。
(Embodiment 5)
A semiconductor device including the semiconductor integrated circuit described in any of the above embodiments is described with reference to FIGS.

図15(A)に示す半導体装置300は、導電膜302が設けられた基板301上に上記実施の形態で示したいずれかの構造を有する半導体集積回路303が接着されることにより設けられている。ここでは、複数の半導体集積回路303a〜303dが導電膜302と電気的に接続するように基板301上に設けられている。基板301と半導体集積回路303a〜303dとの接着は、接着性樹脂312により行い、半導体集積回路303a〜303dと導電膜302との電気的な接続は、接着性樹脂312に含まれた導電性粒子311を介して行うことができる(図15(B)参照)。また、他にも、半導体集積回路303a〜303dと導電膜302との電気的な接続を、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤、ACP(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着剤、ACF(Anisotropic Conductive Film)等の導電性フィルムや半田接合等を用いて行うこともできる。   A semiconductor device 300 illustrated in FIG. 15A is provided by bonding a semiconductor integrated circuit 303 having any of the structures described in the above embodiments to a substrate 301 provided with a conductive film 302. . Here, a plurality of semiconductor integrated circuits 303 a to 303 d are provided over the substrate 301 so as to be electrically connected to the conductive film 302. Adhesion between the substrate 301 and the semiconductor integrated circuits 303 a to 303 d is performed by an adhesive resin 312, and electrical connection between the semiconductor integrated circuits 303 a to 303 d and the conductive film 302 is performed by conductive particles contained in the adhesive resin 312. 311 can be performed (see FIG. 15B). In addition, the electrical connection between the semiconductor integrated circuits 303a to 303d and the conductive film 302 is made by using a conductive adhesive such as silver paste, copper paste or carbon paste, an anisotropic such as ACP (Anisotropic Conductive Paste). Conductive adhesives, conductive films such as ACF (Anisotropic Conductive Film), solder bonding, or the like can also be used.

ここで、半導体装置300を構成する半導体集積回路303は、上記実施の形態で説明した方法を適用して作製したものである。半導体集積回路303a〜303dと導電膜302との電気的な接続は、図15(B)に示すように、半導体集積回路303の裏面(半導体素子が設けられた面の反対側の面)に露出した導電層214と導電膜302とが導電性粒子311を介して行うことができる。   Here, the semiconductor integrated circuit 303 included in the semiconductor device 300 is manufactured by applying the method described in the above embodiment. As shown in FIG. 15B, the electrical connection between the semiconductor integrated circuits 303a to 303d and the conductive film 302 is exposed on the back surface of the semiconductor integrated circuit 303 (the surface opposite to the surface on which the semiconductor element is provided). The conductive layer 214 and the conductive film 302 can be formed through the conductive particles 311.

また、半導体集積回路303a〜303dと導電膜302との接続は、半導体集積回路303a〜303dの表面に露出した導電層や、銀ペースト等を滴下して形成された貫通配線126を介して行ってもよい。この場合、半導体集積回路303a〜303dの最上層が導電膜302と接触するように、上下を反転させて基板301に貼り合わせることができる。また、ワイヤボンディングを用いて導電膜302と半導体集積回路303a〜303dとを接続させることも可能である。   Further, the semiconductor integrated circuits 303a to 303d and the conductive film 302 are connected through a conductive layer exposed on the surface of the semiconductor integrated circuits 303a to 303d, or a through wiring 126 formed by dropping silver paste or the like. Also good. In this case, the semiconductor integrated circuits 303 a to 303 d can be attached to the substrate 301 by turning upside down so that the uppermost layer of the semiconductor integrated circuits 303 a to 303 d is in contact with the conductive film 302. It is also possible to connect the conductive film 302 and the semiconductor integrated circuits 303a to 303d using wire bonding.

なお、ここでは示していないが、半導体集積回路303を保護するために、半導体集積回路303上に絶縁膜や絶縁性のフィルム等を設けてもよい。   Although not shown here, an insulating film, an insulating film, or the like may be provided over the semiconductor integrated circuit 303 in order to protect the semiconductor integrated circuit 303.

本実施の形態で示す半導体集積回路303a〜303dの各々は、中央処理ユニット(CPU、Central Processing Unit)、メモリ、ネットワーク処理回路、ディスク処理回路、画像処理回路、音声処理回路、電源回路、温度センサー、湿度センサー、赤外線センサー等から選択された1つまたは複数として機能する。   Each of the semiconductor integrated circuits 303a to 303d shown in the present embodiment includes a central processing unit (CPU), a memory, a network processing circuit, a disk processing circuit, an image processing circuit, an audio processing circuit, a power supply circuit, and a temperature sensor. , Function as one or more selected from humidity sensors, infrared sensors, and the like.

このように、本発明の半導体装置を構成する半導体集積回路は、その作製時に、スルーホールを形成する工程や基板の研磨の工程を省略することができるため、作製時間を短縮することができる。また、基板を貫通するスルーホールを設けるために基板の研磨を行わないため、基板の材質の選択に制限がなく、基板を再利用することができるため低コスト化を実現することができる。さらに、複数の半導体素子を有する層と層の間に基板を有していないため、装置の高集積化が可能である。そして、このような半導体集積回路を用いることによって、小型で安価な半導体装置を提供することができる。   As described above, the semiconductor integrated circuit included in the semiconductor device of the present invention can omit the process of forming a through hole and the process of polishing a substrate when manufacturing the semiconductor integrated circuit, so that the manufacturing time can be shortened. Further, since the substrate is not polished in order to provide a through-hole penetrating the substrate, there is no limitation on the selection of the material of the substrate, and the substrate can be reused, so that the cost can be reduced. Further, since the substrate is not provided between the layers having a plurality of semiconductor elements, the device can be highly integrated. By using such a semiconductor integrated circuit, a small and inexpensive semiconductor device can be provided.

(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の半導体集積回路を用いた、非接触でデータの送受信が可能な半導体装置(RFID(Radio Frequency Identification)、IDタグ、ICタグ、ICチップ、RFタグ(Radio Frequency)、無線タグ、電子タグ、無線チップともよばれる)若しくは、IDフィルム、ICフィルム、RFフィルムへの適用例を図16を参照して示す。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, a semiconductor device (RFID (Radio Frequency Identification), ID tag, IC tag, IC chip, RF tag (Radio Frequency)) capable of transmitting and receiving data without contact, using the semiconductor integrated circuit of the present invention. An example of application to an ID film, an IC film, and an RF film is shown with reference to FIGS.

本発明に係る半導体装置(RFID)は、アンテナとして機能する導電膜219と、半導体集積回路303とを別々に形成し、その後導電膜219と半導体集積回路303を接続することで作製する(図16参照)。   A semiconductor device (RFID) according to the present invention is manufactured by separately forming a conductive film 219 functioning as an antenna and a semiconductor integrated circuit 303, and then connecting the conductive film 219 and the semiconductor integrated circuit 303 (FIG. 16). reference).

ここで用いる半導体集積回路303は、上記実施の形態3で作製例を示したように、第1の素子形成層154乃至第nの素子形成層153(図ではn=3)を積層して貼り合わせ、貫通配線126によって電気的に接続することにより、RFIDの電気回路(例えば、電源回路、復調回路、論理演算回路、等)を形成している。また、アンテナとして機能する導電膜219は基板221上に形成される。基板221としては、ガラス基板、または、プラスチックのように薄くて柔らかい基板やフィルム等を使用することができる。なお、IDフィルム、ICフィルム、RFフィルムは、厚さが100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下(一層の集積回路における半導体層の厚さは、200nm以下、好ましくは100nm以下、より好ましくは70nm以下)であるとよい。フィルムの厚さが上記の範囲程度であると、フィルムは可撓性を有し、機械的な衝撃に対して破損しにくいといった特徴を有している。   The semiconductor integrated circuit 303 used here is formed by stacking a first element formation layer 154 to an nth element formation layer 153 (n = 3 in the drawing) as shown in the manufacturing example in Embodiment Mode 3 above. In addition, an electrical circuit of RFID (for example, a power supply circuit, a demodulation circuit, a logical operation circuit, etc.) is formed by being electrically connected by the through wiring 126. A conductive film 219 functioning as an antenna is formed over the substrate 221. As the substrate 221, a glass substrate, a thin and soft substrate such as plastic, a film, or the like can be used. Note that the ID film, the IC film, and the RF film have a thickness of 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less (the thickness of the semiconductor layer in one integrated circuit is 200 nm or less, preferably 100 nm or less, more Preferably it is 70 nm or less. When the thickness of the film is in the above range, the film has flexibility and is not easily damaged by mechanical impact.

図16(A)において、基板221上に形成したアンテナとして機能する導電膜219を、半導体集積回路303が有する貫通配線126及び半導体素子205a〜205cに電気的に接続することで半導体装置が作製される。   In FIG. 16A, a conductive film 219 functioning as an antenna formed over a substrate 221 is electrically connected to the through wiring 126 and the semiconductor elements 205a to 205c included in the semiconductor integrated circuit 303, whereby a semiconductor device is manufactured. The

本発明の半導体装置を作製する方法の一例として、例えば、第1の素子形成層154(最下層)を基板100から剥離せずに、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層を貼り合わせて接続することで、基板100上に半導体集積回路303を作製する。そして、基板221に設けられたアンテナとして機能する導電膜219と、基板100上に設けられた半導体集積回路303とを電気的に接続するように貼り合わせることで半導体装置を作製することができる。   As an example of a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention, for example, the first element formation layer to the nth element formation layer are attached without peeling the first element formation layer 154 (lowermost layer) from the substrate 100. By connecting them together, the semiconductor integrated circuit 303 is manufactured over the substrate 100. Then, the conductive film 219 functioning as an antenna provided over the substrate 221 and the semiconductor integrated circuit 303 provided over the substrate 100 are attached so as to be electrically connected, whereby a semiconductor device can be manufactured.

また、上記のように貼り合わせた後、半導体集積回路303から基板100を剥離することによって、可撓性を有し、薄くて、非接触でデータの送受信が可能な半導体装置を作製することができる(図16)。   In addition, after bonding as described above, the substrate 100 is peeled from the semiconductor integrated circuit 303, whereby a flexible, thin semiconductor device capable of transmitting and receiving data without contact can be manufactured. Yes (FIG. 16).

さらには、基板100を剥離した後に、半導体集積回路303及びアンテナとして機能する導電膜219が設けられた基板221を、薄くて柔らかい基板やフイルム等に貼り合わせることも可能である。このように、他の基板に貼り合わせることによって半導体集積回路303やアンテナとして機能する導電膜219を汚染や衝撃から保護することができる。   Further, after the substrate 100 is peeled off, the semiconductor integrated circuit 303 and the substrate 221 provided with the conductive film 219 functioning as an antenna can be attached to a thin and soft substrate, a film, or the like. In this manner, the semiconductor integrated circuit 303 and the conductive film 219 functioning as an antenna can be protected from contamination and impact by being attached to another substrate.

基板221に設けられたアンテナとして機能する導電膜219は、CVD法、スパッタ法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用い、単層構造又は積層構造で形成する。   The conductive film 219 functioning as an antenna provided over the substrate 221 is formed using a conductive material by a CVD method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or gravure printing, a droplet discharge method, a dispenser method, or the like. As the conductive material, an element selected from aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), nickel (Ni), or these elements as a main component. An alloy material or a compound material is used to form a single layer structure or a laminated structure.

また、アンテナとして機能する導電膜219が設けられた基板221と半導体集積回路303との接着は、接着性樹脂312により行う(図16(A)参照)。ここで用いる接着性樹脂312は、上記実施の形態で説明した異方性導電材料を用いることが望ましい。接着性樹脂312として当該異方性導電材料を用いた場合、半導体集積回路303が有する貫通配線126及び半導体素子205a〜205cとアンテナとして機能する導電膜219との電気的な接続は、接着性樹脂312に含まれた導電性粒子311を介して行うことができる。   In addition, the substrate 221 provided with the conductive film 219 functioning as an antenna and the semiconductor integrated circuit 303 are attached to each other with an adhesive resin 312 (see FIG. 16A). As the adhesive resin 312 used here, the anisotropic conductive material described in the above embodiment is preferably used. In the case where the anisotropic conductive material is used as the adhesive resin 312, electrical connection between the through wiring 126 and the semiconductor elements 205 a to 205 c included in the semiconductor integrated circuit 303 and the conductive film 219 functioning as an antenna is performed using an adhesive resin. This can be done through the conductive particles 311 included in 312.

また、他にも、半導体集積回路303が有する貫通配線126及び半導体素子205a〜205cとアンテナとして機能する導電膜219との電気的な接続を、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて行うこともできる。   In addition, electrical connection between the through wiring 126 and the semiconductor elements 205a to 205c included in the semiconductor integrated circuit 303 and the conductive film 219 functioning as an antenna is made by conductive bonding such as silver paste, copper paste, or carbon paste. It can also be performed using an agent, solder bonding, or the like.

また、アンテナとして機能する導電膜219を半導体集積回路303とは別に形成した後にそれらを電気的に接続する場合、第1の素子形成層154の下側の面、すなわち、第1の素子形成層が有する第2の絶縁層103側に設けられた導電層214と電気的に接続することも可能である(図16(B)参照)。   In the case where the conductive film 219 functioning as an antenna is formed separately from the semiconductor integrated circuit 303 and then electrically connected thereto, the lower surface of the first element formation layer 154, that is, the first element formation layer. Can be electrically connected to the conductive layer 214 provided on the second insulating layer 103 side (see FIG. 16B).

このように半導体集積回路303の下側の面(すなわち、半導体素子を有する第1の素子形成層の第2の絶縁層103側)に設けられた導電層214と、アンテナとして機能する導電膜219とを電気的に接続することにより、半導体集積回路の上側の面(すなわち、第nの素子形成層(最上層)の第5の絶縁層150側)に記憶素子やセンサ素子等、トランジスタとは異なり特殊な機能を有する他の半導体素子を設けることができる。   In this manner, the conductive layer 214 provided on the lower surface of the semiconductor integrated circuit 303 (that is, the second insulating layer 103 side of the first element formation layer having a semiconductor element), and the conductive film 219 functioning as an antenna. Are electrically connected to the upper surface of the semiconductor integrated circuit (that is, on the fifth insulating layer 150 side of the n-th element formation layer (uppermost layer)) Different semiconductor elements having different special functions can be provided.

ここでは、半導体集積回路の上側の面に記憶素子を形成する例を示す(図16(B)参照)。詳細には、半導体集積回路を形成するために積層した半導体素子を有する第nの素子形成層(図面ではn=3)上に、第3の導電層380及び第7の絶縁層381を設け、前記第7の絶縁層381上に、第4の導電層231、記憶層232および第5の導電層233の積層構造で形成される記憶素子230を設けた例を示している。ここで、第3の導電層380は、第nの素子形成層153に設けられている第5の絶縁層150上に設ける。そして、第3の導電層380が第nの素子形成層に設けられている第2の導電層と接続するように形成することで、記憶素子230と半導体集積回路303を構成する半導体素子とが電気的に接続する構成を示している。   Here, an example in which a memory element is formed on the upper surface of the semiconductor integrated circuit is shown (see FIG. 16B). Specifically, a third conductive layer 380 and a seventh insulating layer 381 are provided over an nth element formation layer (n = 3 in the drawing) having semiconductor elements stacked to form a semiconductor integrated circuit, An example in which a memory element 230 formed with a stacked structure of a fourth conductive layer 231, a memory layer 232, and a fifth conductive layer 233 is provided over the seventh insulating layer 381 is shown. Here, the third conductive layer 380 is provided over the fifth insulating layer 150 provided in the n-th element formation layer 153. Then, the third conductive layer 380 is formed so as to be connected to the second conductive layer provided in the n-th element formation layer, whereby the memory element 230 and the semiconductor element included in the semiconductor integrated circuit 303 are formed. The structure which electrically connects is shown.

記憶層232としては、電気的作用、光学的作用または熱的作用等により、その性質や状態が変化する材料を用いることができる。例えば、ジュール熱による溶融、絶縁破壊等によりその性質や状態が変化し、第4の導電層231と第5の導電層233との間の電気的性質(例えば抵抗や容量)が変化する材料を用いて形成する。例えば、記憶層232に電流を流すことによって、第4の導電層231と第5の導電層233との間が短絡(ショート)する材料を用いることができる。このように電気特性を変化させるためには、記憶層232の厚さは5nm〜100nm、好ましくは10nm〜60nmとするとよい。   As the memory layer 232, a material whose property or state is changed by an electric action, an optical action, a thermal action, or the like can be used. For example, a material whose property and state change due to melting due to Joule heat, dielectric breakdown, etc., and whose electrical properties (for example, resistance and capacitance) between the fourth conductive layer 231 and the fifth conductive layer 233 change is used. Use to form. For example, a material in which the fourth conductive layer 231 and the fifth conductive layer 233 are short-circuited by passing a current through the memory layer 232 can be used. In order to change the electrical characteristics in this way, the thickness of the memory layer 232 is 5 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 60 nm.

記憶層232を形成する材料としては、例えば、有機化合物を用いることができる。有機化合物は、液滴吐出法、スピンコート法または蒸着法等、比較的容易な成膜方法により形成することができる。記憶層232を形成する有機化合物としては、例えば、4、4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や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(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環と窒素の結合を有する)の化合物、ポリビニルカルバゾール(略称:PVK)やフタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物等を用いることができる。これらの材料は、正孔輸送性の高い物質である。 As a material for forming the memory layer 232, for example, an organic compound can be used. The organic compound can be formed by a relatively easy film formation method such as a droplet discharge method, a spin coating method, or an evaporation method. Examples of the organic compound forming the memory layer 232 include 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD) and 4,4′-bis. [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD) or 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA) and 4,4′-bis (N- (4 A compound of an aromatic amine type (that is, having a bond between a benzene ring and nitrogen) such as-(N, N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino) biphenyl (abbreviation: DNTPD), polyvinylcarbazole ( Abbreviation: P K) and phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), or vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), and can be used phthalocyanine compounds such as. These materials are substances having a high hole transporting property.

また、他にも有機化合物として、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料や、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。これらの材料は、電子輸送性が高い物質である。 As other organic compounds, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h ] -Quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), etc., a material comprising a metal complex having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton And bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) Materials such as metal complexes with oxazole and thiazole ligands such as Can do. These materials are substances having a high electron transporting property.

さらに、上記のような金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等の化合物を用いることができる。   In addition to the above metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3- Bis [5- (p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl)- A compound such as 1,2,4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), or the like can be used.

また、記憶層232は有機化合物の単層構造であっても、積層構造であってもよい。積層構造の場合、上記材料から選んで積層構造とすることができる。また上記有機化合物と、発光材料として用いられる有機化合物とを積層してもよい。発光材料として用いられる有機化合物には、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−イル)エテニル]−4H−ピラン、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス[2−(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(略称:TBP)等がある。 In addition, the memory layer 232 may have a single layer structure of an organic compound or a stacked structure. In the case of a laminated structure, a laminated structure can be selected from the above materials. Alternatively, the organic compound and an organic compound used as a light-emitting material may be stacked. The organic compound used as the light-emitting material includes 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-yl) ethenyl] -4H-pyran ( Abbreviation: DCJT), 4-dicyanomethylene-2-t-butyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-yl) ethenyl] -4H-pyran, periflanthene, 2 , 5-dicyano-1,4-bis [2- (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] benzene, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd ), Coumarin 6, coumarin 545T, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,9′-bianthryl, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA) and 9, 10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene (abbreviation: TBP), and the like.

また、上記発光材料を母体材料に分散させた材料を用いて記憶層232を形成してもよい。発光材料分散させる母体材料としては、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)などの金属錯体等を用いることができる。また、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等を用いることができる。 Alternatively, the memory layer 232 may be formed using a material in which the light-emitting material is dispersed in a base material. As a base material to be dispersed with a light emitting material, anthracene derivatives such as 9,10-di (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl Carbazole derivatives such as (abbreviation: CBP), bis [2- (2-hydroxyphenyl) pyridinato] zinc (abbreviation: Znpp 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: ZnBOX) ) And the like can be used. In addition, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato- Aluminum (abbreviation: BAlq) or the like can be used.

このような有機化合物は、熱的作用等によりその性質を変化させるため、ガラス転移温度(Tg)が50℃から300℃、好ましくは80℃から120℃であるとよい。   Such an organic compound has a glass transition temperature (Tg) of 50 ° C. to 300 ° C., preferably 80 ° C. to 120 ° C., in order to change its properties by a thermal action or the like.

また、上記の有機化合物に金属酸化物を混在させた材料を用いてもよい。なお、金属酸化物を混在させた材料とは、上記有機化合物または発光材料として用いられる有機化合物と、金属酸化物とが混合した状態、または積層された状態を含む。具体的には複数の蒸着源を用いた共蒸着法により形成された状態を含む。このような材料を有機無機複合材料と呼ぶことができる。   Alternatively, a material in which a metal oxide is mixed in the above organic compound may be used. Note that the material in which the metal oxide is mixed includes a state where the organic compound or the organic compound used as the light-emitting material and the metal oxide are mixed or stacked. Specifically, it includes a state formed by a co-evaporation method using a plurality of evaporation sources. Such a material can be called an organic-inorganic composite material.

例えば、上記に示した正孔輸送性の高い有機化合物と、金属酸化物を混在させる場合、当該金属酸化物にはバナジウム酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、レニウム酸化物、タングステン酸化物、ルテニウム酸化物、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物を用いると好ましい。また、上記に示した電子輸送性の高い有機化合物と、金属酸化物を混在させる場合には、当該金属酸化物としてリチウム酸化物、カルシウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、または、マグネシウム酸化物を用いると好ましい。   For example, in the case where a metal oxide is mixed with the organic compound having a high hole transport property shown above, the metal oxide includes vanadium oxide, molybdenum oxide, niobium oxide, rhenium oxide, tungsten oxide, Ruthenium oxide, titanium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and tantalum oxide are preferably used. In addition, in the case where a metal oxide is mixed with the organic compound having a high electron transport property described above, lithium oxide, calcium oxide, sodium oxide, potassium oxide, or magnesium oxide is used as the metal oxide. It is preferable to use a product.

また、記憶素子を形成する記憶層232には、電気的作用、光学的作用又は熱的作用により、その性質が変化する材料を用いればよい。例えば、記憶層232に、光を吸収することによって酸を発生する化合物(光酸発生剤)をドープした共役高分子を用いることもできる。共役高分子として、ポリアセチレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンエチニレン類等を用いることができる。また、光酸発生剤としては、アリールスルホニウム塩、アリールヨードニウム塩、o−ニトロベンジルトシレート、アリールスルホン酸p−ニトロベンジルエステル、スルホニルアセトフェノン類、Fe−アレン錯体PF6塩等を用いることができる。   For the memory layer 232 forming the memory element, a material whose properties are changed by an electric action, an optical action, or a thermal action may be used. For example, a conjugated polymer doped with a compound that generates acid by absorbing light (a photoacid generator) can be used for the memory layer 232. As the conjugated polymer, polyacetylenes, polyphenylene vinylenes, polythiophenes, polyanilines, polyphenylene ethynylenes, and the like can be used. As the photoacid generator, arylsulfonium salts, aryliodonium salts, o-nitrobenzyl tosylate, arylsulfonic acid p-nitrobenzyl esters, sulfonylacetophenones, Fe-allene complex PF6 salts and the like can be used.

なお、ここでは、記憶層232を形成する材料として有機化合物を用いた例を示したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、電気的作用、光学的作用、化学的作用、又は熱的作用等によって結晶状態と非晶質状態の間で可逆的に変化する材料や、第1の結晶状態と第2の結晶状態の間で可逆的に変化する材料等の相変化材料を用いることができる。また、非晶質状態から結晶状態にのみ不可逆的に変化する材料を用いることも可能である。   Note that although an example in which an organic compound is used as a material for forming the memory layer 232 is described here, the present invention is not limited to this example. For example, a material that reversibly changes between a crystalline state and an amorphous state by an electrical action, an optical action, a chemical action, a thermal action, or the like, or a first crystalline state and a second crystalline state Phase change materials, such as materials that reversibly change between, can be used. It is also possible to use a material that changes irreversibly only from an amorphous state to a crystalline state.

結晶状態と非晶質状態の間で可逆的に変化する材料とは、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、アンチモン(Sb)、硫黄(S)、酸化テルル(TeOx)、Sn(スズ)、金(Au)、ガリウム(Ga)、セレン(Se)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、Co(コバルト)及び銀(Ag)から選択された複数を有する材料であり、例えば、Ge−Te−Sb−S、Te−TeO−Ge−Sn、Te−Ge−Sn−Au、Ge−Te−Sn、Sn−Se−Te、Sb−Se−Te、Sb−Se、Ga−Se−Te、Ga−Se−Te−Ge、In−Se、In−Se−Tl−Co、Ge−Sb−Te、In−Se−Te、Ag−In−Sb−Te系材料が挙げられる。また、第1の結晶状態と第2の結晶状態の間で可逆的に変化する材料とは、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、インジウム(In)、アンチモン(Sb)、セレン(Se)及びテルル(Te)から選択された複数を有する材料であり、例えば、Ag−Zn、Cu−Al−Ni、In−Sb、In−Sb−Se、In−Sb−Teが挙げられる。この材料の場合、相変化は2つの異なる結晶状態の間で行われる。また、非晶質状態から結晶状態にのみ変化する材料とは、テルル(Te)、酸化テルル(TeOx)、パラジウム(Pd)、アンチモン(Sb)、セレン(Se)及びビスマス(Bi)から選択された複数を有する材料であり、例えば、Te−TeO、Te−TeO−Pd、SbSe/BiTeが挙げられる。なお、上記の材料の記載において、SbSe/BiTeは、SbSeを含む層とBiTe を含む層が積層されているという意味である。 Materials that reversibly change between a crystalline state and an amorphous state include germanium (Ge), tellurium (Te), antimony (Sb), sulfur (S), tellurium oxide (TeOx), Sn (tin), A material having a plurality of materials selected from gold (Au), gallium (Ga), selenium (Se), indium (In), thallium (Tl), Co (cobalt), and silver (Ag), for example, Ge-Te -Sb-S, Te-TeO 2 -Ge-Sn, Te-Ge-Sn-Au, Ge-Te-Sn, Sn-Se-Te, Sb-Se-Te, Sb-Se, Ga-Se-Te, Ga-Se-Te-Ge, In-Se, In-Se-Tl-Co, Ge-Sb-Te, In-Se-Te, and Ag-In-Sb-Te-based materials can be given. The materials that reversibly change between the first crystal state and the second crystal state are silver (Ag), zinc (Zn), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), A material having a plurality of materials selected from indium (In), antimony (Sb), selenium (Se), and tellurium (Te). For example, Ag—Zn, Cu—Al—Ni, In—Sb, In—Sb— Se and In-Sb-Te are mentioned. In this material, the phase change takes place between two different crystalline states. The material that changes only from the amorphous state to the crystalline state is selected from tellurium (Te), tellurium oxide (TeOx), palladium (Pd), antimony (Sb), selenium (Se), and bismuth (Bi). For example, Te—TeO 2 , Te—TeO 2 —Pd, and Sb 2 Se 3 / Bi 2 Te 3 can be given. In the description of the above materials, Sb 2 Se 3 / Bi 2 Te 3 means that a layer containing Sb 2 Se 3 and a layer containing Bi 2 Te 3 are stacked.

また、記憶素子を形成する第4の導電層231および第5の導電層233は、CVD法、スパッタ法、スクリーン印刷法、液滴吐出法またはディスペンサ法等により形成することができる。そして、第4の導電層231および第5の導電層233を形成する材料としては、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層構造または積層構造を用いることができる。他にも、ITO膜(インジウム錫酸化物膜)、珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、酸化亜鉛(ZnO)膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、第4の導電層231または第5の導電層233を積層構造とすると、配線としての抵抗も低くすることができる。   Further, the fourth conductive layer 231 and the fifth conductive layer 233 which form the memory element can be formed by a CVD method, a sputtering method, a screen printing method, a droplet discharge method, a dispenser method, or the like. The materials for forming the fourth conductive layer 231 and the fifth conductive layer 233 include aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), nickel (Ni ), Platinum (Pt), copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), manganese (Mn), neodymium (Nd), carbon (C), or an alloy containing a plurality of such elements A single layer structure or a laminated structure made of can be used. In addition, single layers such as ITO film (indium tin oxide film), silicon-containing indium tin oxide film, zinc oxide (ZnO) film, titanium nitride film, chromium film, tungsten film, Zn film, Pt film, etc. In addition to the film, a stack of a titanium nitride film and a film containing aluminum as a main component, a three-layer structure of a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film can be used. Note that when the fourth conductive layer 231 or the fifth conductive layer 233 has a stacked structure, resistance as a wiring can be reduced.

本発明に係る半導体装置は、上記例のように、半導体集積回路303上面に記憶素子を形成することができ、同様にセンサ素子などを形成することができる。このように、半導体集積回路303上面に記憶素子やセンサ素子を作製する場合は、半導体集積回路303を、アンテナとして機能する導電膜219が設けられた基板221に貼り付けた後、第nの素子形成層に設けられた第5の絶縁層215上に記憶素子やセンサ素子等を作製することができる。   In the semiconductor device according to the present invention, a memory element can be formed on the upper surface of the semiconductor integrated circuit 303 as in the above example, and a sensor element or the like can be formed in the same manner. As described above, in the case of manufacturing a memory element or a sensor element on the upper surface of the semiconductor integrated circuit 303, the semiconductor integrated circuit 303 is attached to the substrate 221 provided with the conductive film 219 functioning as an antenna, and then the nth element. A memory element, a sensor element, or the like can be manufactured over the fifth insulating layer 215 provided in the formation layer.

(実施の形態7)
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる半導体集積回路及び前記半導体集積回路を有する半導体装置の作製方法を、図17〜図19を用いて説明する。具体的には、半導体集積回路を構成するための素子形成層の各々が、異なる機能または異なる構成の半導体素子を有する場合について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment mode, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit different from that in the above embodiment mode and a semiconductor device including the semiconductor integrated circuit will be described with reference to FIGS. Specifically, a case will be described in which each of the element formation layers for configuring the semiconductor integrated circuit has semiconductor elements having different functions or different configurations.

本発明の半導体集積回路は、上記実施の形態で説明した薄膜トランジスタとして機能する半導体素子を有する層の他にも、他の機能を有する半導体素子(例えば、ダイオードや電界効果トランジスタ、抵抗素子、容量素子、記憶素子、センサ素子、等)を有する層を積層させて形成することができる。   The semiconductor integrated circuit of the present invention includes a semiconductor element having another function in addition to the layer having the semiconductor element functioning as the thin film transistor described in the above embodiment (for example, a diode, a field effect transistor, a resistance element, a capacitor element) , A memory element, a sensor element, and the like) can be stacked.

このように、様々な種類の半導体素子を有する半導体集積回路の作製例を図17を用いて説明する。まず、図17(A)に示すように、第1の基板701上に剥離層702を形成し、剥離層702上に、ダイオード、電界効果トランジスタ、抵抗素子、容量素子、記憶素子、等、半導体プロセスを用いて作製される半導体素子を有する第1の素子形成層703を形成する。第1の素子形成層703に形成される半導体素子は、上記に例を挙げた半導体プロセスを用いて作製される半導体素子であり、ここでは、第1の素子形成層703に形成される半導体素子を素子群Aと記載する。   In this manner, examples of manufacturing a semiconductor integrated circuit having various kinds of semiconductor elements will be described with reference to FIGS. First, as illustrated in FIG. 17A, a separation layer 702 is formed over a first substrate 701, and a semiconductor such as a diode, a field effect transistor, a resistance element, a capacitor, a memory element, or the like is formed over the separation layer 702. A first element formation layer 703 including a semiconductor element manufactured using a process is formed. The semiconductor element formed in the first element formation layer 703 is a semiconductor element manufactured using the semiconductor process described above as an example. Here, the semiconductor element formed in the first element formation layer 703 is used. Is referred to as an element group A.

同様に、第2の基板704乃至第nの基板706上に、剥離層702、および素子群Bを有する第2の素子形成層705乃至素子群Xを有する第nの素子形成層707を形成する。また、第2の素子形成層705乃至第nの素子形成層707は、貫通配線を形成するための開口部708を有する。ここで、素子群B乃至素子群Xは、上記素子群Aと同様、上記半導体プロセスを用いて作製される半導体素子を含む。また、素子群A乃至素子群Xは、1種類の半導体素子を有しても良いし、複数種類の半導体素子を有しても良い。   Similarly, the separation layer 702 and the second element formation layer 705 having the element group B to the nth element formation layer 707 having the element group X are formed over the second substrate 704 to the nth substrate 706. . Further, the second element formation layer 705 to the nth element formation layer 707 each have an opening 708 for forming a through wiring. Here, like the element group A, the element groups B to X include semiconductor elements manufactured using the semiconductor process. In addition, the element group A to the element group X may include one type of semiconductor element or a plurality of types of semiconductor elements.

次に、図17(B)に示すように、第1の素子形成層703乃至第nの素子形成層707を第1の基板701乃至第nの基板706から剥離する。剥離の方法は、上記実施の形態で説明した方法を適用すればよい。   Next, as illustrated in FIG. 17B, the first element formation layer 703 to the nth element formation layer 707 are separated from the first substrate 701 to the nth substrate 706. As a peeling method, the method described in the above embodiment mode may be applied.

次に、第1の素子形成層703を他の基板712に貼り合わせる。そして、第1の素子形成層703上に第2の素子形成層705を貼り合わせ、導電性ペーストを滴下することにより第1の素子形成層703と第2の素子形成層705とを接続する貫通配線710を形成する。同様にして、第3の素子形成層709乃至第nの素子形成層707を貼り合わせて貫通配線710を形成することにより、図17(C)に示すように、半導体集積回路711を形成することができる。   Next, the first element formation layer 703 is attached to another substrate 712. Then, the second element formation layer 705 is bonded onto the first element formation layer 703, and a conductive paste is dropped to connect the first element formation layer 703 and the second element formation layer 705. A wiring 710 is formed. Similarly, the third element formation layer 709 to the nth element formation layer 707 are bonded to form a through wiring 710, whereby a semiconductor integrated circuit 711 is formed as shown in FIG. Can do.

このように、異なる種類の素子群を有する層を積層させて半導体集積回路を作製する例を図18を用いて説明する。本例では、素子群Aとして薄膜トランジスタを有する第1の素子形成層、素子群Bとして上記実施の形態6で図16(B)を用いて説明した記憶素子を有する第2の素子形成層を作製する。   An example of manufacturing a semiconductor integrated circuit by stacking layers having different types of element groups as described above will be described with reference to FIGS. In this example, a first element formation layer having a thin film transistor as the element group A and a second element formation layer having the memory element described in Embodiment Mode 6 with reference to FIG. To do.

まず、図18(A)に示すように、第1の基板701上に剥離層702を形成し、剥離層702上に素子群A(薄膜トランジスタ)を有する第1の素子形成層703を形成する。同様に、図18(B)に示すように、第2の基板704上に剥離層702を形成し、剥離層702上に素子群B(記憶素子)を有する第2の素子形成層705を形成する。ここで、素子群Aを有する第1の素子形成層703は、上記実施の形態で説明した方法を適用して作製することができる。   First, as illustrated in FIG. 18A, a separation layer 702 is formed over a first substrate 701, and a first element formation layer 703 including an element group A (thin film transistor) is formed over the separation layer 702. Similarly, as illustrated in FIG. 18B, a separation layer 702 is formed over the second substrate 704, and a second element formation layer 705 including the element group B (memory element) is formed over the separation layer 702. To do. Here, the first element formation layer 703 including the element group A can be manufactured by applying the method described in the above embodiment mode.

素子群Bを有する第2の素子形成層705は、まず、剥離層702上に第2の絶縁層713を形成する。次に、第2の絶縁層上に導電性を有する層を成膜し、加工することで第3の導電層714を形成する。次に、第3の導電層上に絶縁性を有する層を成膜し、加工することで第3の絶縁層715を形成する。次に、第3の絶縁層上に記憶層716を形成する。そして、記憶層716上に導電性を有する第4の導電層717を形成する。これによって、第3の導電層714、記憶層716、及び第4の導電層717の積層構造で形成される記憶素子719を有する第2の素子形成層705を作製する。また、第2の素子形成層は、第1の素子形成層と接続するために開口部を有することもできる。   In the second element formation layer 705 including the element group B, first, the second insulating layer 713 is formed over the separation layer 702. Next, a conductive layer is formed over the second insulating layer and processed, whereby the third conductive layer 714 is formed. Next, a third insulating layer 715 is formed by forming an insulating layer over the third conductive layer and processing it. Next, the memory layer 716 is formed over the third insulating layer. Then, a fourth conductive layer 717 having conductivity is formed over the memory layer 716. Thus, the second element formation layer 705 including the memory element 719 formed with a stacked structure of the third conductive layer 714, the memory layer 716, and the fourth conductive layer 717 is manufactured. In addition, the second element formation layer can have an opening for connection with the first element formation layer.

第3の導電層714及び第4の導電層717には、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いることができる。第3の導電層714は、スパッタ法、CVD法等を用いて成膜し、フォトリソグラフィ法によるレジストマスクの形成およびエッチング法による加工を行うことで形成することができる。また、第4の導電層717は、上記第3の導電層714と同様に形成することもできるが、メタルマスクを用いて任意の形状に成膜することで形成することが可能である。   The third conductive layer 714 and the fourth conductive layer 717 are formed using a film formed of an element of aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), or silicon (Si) or these elements. The used alloy film can be used. The third conductive layer 714 can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like, and a resist mask formed by a photolithography method and processed by an etching method. The fourth conductive layer 717 can be formed in a manner similar to that of the third conductive layer 714. However, the fourth conductive layer 717 can be formed in any shape using a metal mask.

記憶層716には、上記実施の形態6で説明した有機化合物を用いることができる。また、第2の絶縁層713および第3の絶縁層715は、気相成長法(CVD法)やスパッタリング法等により、珪素の酸化物、珪素の窒化物、窒素を含む珪素の酸化物、酸素を含む珪素の窒化物などを形成する。また、第3の絶縁層715は、気相成長法、スパッタリング法、SOG(スピン オン グラス)法、液滴吐出法(例えば、インクジェット法)等の任意の成膜方法を用いて、珪素の酸化物、珪素の窒化物、ポリイミド、アクリル、シロキサン、オキサゾール樹脂等を用いて形成することもできる。   For the memory layer 716, the organic compound described in Embodiment 6 can be used. The second insulating layer 713 and the third insulating layer 715 are formed using a silicon oxide, a silicon nitride, a silicon oxide containing nitrogen, an oxygen, or the like by a vapor deposition method (CVD method), a sputtering method, or the like. A silicon nitride containing silicon is formed. In addition, the third insulating layer 715 is formed using an arbitrary film formation method such as a vapor deposition method, a sputtering method, an SOG (spin on glass) method, a droplet discharge method (for example, an ink jet method), or the like. It can also be formed using a material, silicon nitride, polyimide, acrylic, siloxane, oxazole resin, or the like.

このように形成した第1の素子形成層703及び第2の素子形成層705を剥離し、貼り合わせることで、図18(C)に示すように、半導体集積回路を形成することができる。各素子形成層の剥離、貼り合わせ、および貫通配線の形成は、上記実施の形態で説明した方法を適用することができる。なお、図18(C)では第2の素子形成層705の上面が第1の素子形成層703の上面と向かい合うように貼り合わせ、接着には異方性導電材料718を用いた例を示している。   By peeling the first element formation layer 703 and the second element formation layer 705 formed in this manner and attaching them, a semiconductor integrated circuit can be formed as shown in FIG. The method described in the above embodiment can be applied to the separation, bonding, and formation of the through wiring of each element formation layer. Note that FIG. 18C illustrates an example in which the second element formation layer 705 is bonded so that the upper surface of the second element formation layer 705 faces the upper surface of the first element formation layer 703 and an anisotropic conductive material 718 is used for adhesion. Yes.

このように、第1の素子形成層703及び第2の素子形成層705の最上層を導電層で形成し、異方性導電材料718を介してそれらの層を向かい合わせる様に接着することで、貫通配線を形成せずに、第1の素子形成層703と第2の素子形成層705との電気的接続を取ることができる。この方法は、作製する半導体集積回路が2つの素子形成層を積層して形成される場合に適用することが可能である。   In this manner, the uppermost layer of the first element formation layer 703 and the second element formation layer 705 is formed of a conductive layer, and these layers are bonded so as to face each other through the anisotropic conductive material 718. The first element formation layer 703 and the second element formation layer 705 can be electrically connected without forming the through wiring. This method can be applied when a semiconductor integrated circuit to be manufactured is formed by stacking two element formation layers.

また、上記例では、第1の素子形成層703及び第2の素子形成層705を第1の基板701及び第2の基板704から剥離して半導体集積回路を形成する例を示したが、第1の素子形成層703又は第2の素子形成層705のどちらか一方を剥離してもう一方の素子形成層の上に貼り合わせることも可能である。このとき、薄膜トランジスタを有する第1の素子形成層703を剥離して、第2の素子形成層705上に貼り合わせることもでき、この場合には第1の素子形成層にも開口部を形成してもよい。   In the above example, the first element formation layer 703 and the second element formation layer 705 are separated from the first substrate 701 and the second substrate 704 to form a semiconductor integrated circuit. Either one of the element formation layer 703 and the second element formation layer 705 can be peeled off and bonded to the other element formation layer. At this time, the first element formation layer 703 having a thin film transistor can be peeled off and attached to the second element formation layer 705. In this case, an opening is formed also in the first element formation layer. May be.

逆に、記憶素子719を作製した第2の素子形成層705を剥離して第1の素子形成層703上に貼り合わせることもできる。記憶素子719を構成する第3の導電層714及び第4の導電層717をアルミニウム等の柔らかい金属を用いて形成し、記憶層716を有機化合物を用いて形成すれば、記憶素子719を有する第2の素子形成層705は非常に柔軟性を有する。したがって、記憶素子719を有する第2の素子形成層705を剥離する方が剥離時のダメージが少なく、信頼性の高い半導体集積回路を形成することができる。   On the other hand, the second element formation layer 705 from which the memory element 719 is manufactured can be peeled off and attached to the first element formation layer 703. If the third conductive layer 714 and the fourth conductive layer 717 included in the memory element 719 are formed using a soft metal such as aluminum and the memory layer 716 is formed using an organic compound, the third conductive layer 714 includes the memory element 719. The second element formation layer 705 is very flexible. Therefore, peeling the second element formation layer 705 including the memory element 719 causes less damage at the time of peeling, so that a highly reliable semiconductor integrated circuit can be formed.

また、第1の素子形成層703及び第2の素子形成層705に、薄膜トランジスタ及び記憶素子の両方を形成し、それらの層を重ね合わせて半導体集積回路を作製することも可能である。   Further, it is also possible to form both a thin film transistor and a memory element in the first element formation layer 703 and the second element formation layer 705 and to superimpose these layers to manufacture a semiconductor integrated circuit.

さらに、図18(B)、(C)に示した記憶素子の構造において、記憶層716を形成する材料を、圧電性を有する材料に変えて形成することで、圧電素子を形成することができる。圧電素子は、外部から加えられた圧力に応じて、第3の導電層714と第4の導電層717間に電圧を生じるため、圧力センサ等として利用することができる。   Further, in the structure of the memory element shown in FIGS. 18B and 18C, a piezoelectric element can be formed by changing the material for forming the memory layer 716 to a material having piezoelectricity. . Since the piezoelectric element generates a voltage between the third conductive layer 714 and the fourth conductive layer 717 in accordance with a pressure applied from the outside, the piezoelectric element can be used as a pressure sensor or the like.

圧電層を形成するための圧電性を有する材料としては、例えば水晶(SiO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸鉛(PbTiO)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr、Ti)O)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛((Pb、La)(Zr、Ti)O)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、メタニオブ酸鉛(PbNb)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(Al)、酸化タンタル(Ta)を用いることができる。圧電材料は、結晶中心を持たない絶縁体である。そして、結晶に応力を加えると、結晶の表面に正負の電荷が生じ、分極が発生する。これは正圧電効果と呼ばれる。逆に結晶に電圧を加えると歪みが発生する。これを逆圧電効果と呼ぶ。したがって圧電材料は交流電流を加えると、この逆圧電効果によって振動する。 Examples of the piezoelectric material for forming the piezoelectric layer include quartz (SiO 2 ), barium titanate (BaTiO), lead titanate (PbTiO 3 ), and lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O). 3 ), lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lead metaniobate (PbNb 2 O 6 ), polyvinylidene fluoride (PVDF), oxidation Zinc (ZnO), aluminum nitride (Al x N y ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) can be used. A piezoelectric material is an insulator having no crystal center. When stress is applied to the crystal, positive and negative charges are generated on the surface of the crystal and polarization occurs. This is called the positive piezoelectric effect. Conversely, when a voltage is applied to the crystal, distortion occurs. This is called the reverse piezoelectric effect. Therefore, when an alternating current is applied, the piezoelectric material vibrates due to the inverse piezoelectric effect.

このように、上記例のプロセスを用い、記憶層を圧電層に変えて、第1の素子形成層703と貼り合わせることで薄膜トランジスタ及び圧電素子を有する半導体集積回路を形成することができる。   In this manner, by using the process of the above example, a semiconductor integrated circuit including a thin film transistor and a piezoelectric element can be formed by changing the memory layer to a piezoelectric layer and attaching it to the first element formation layer 703.

圧電素子のように外界からの情報を検知するためのセンサ素子を有する半導体集積回路を形成する場合、センサ素子を有する層は、半導体集積回路を形成する最上層(第nの素子形成層)として形成することが好ましい。これは、半導体集積回路の最上層(最表面)にセンサ素子を配置することで、外界からの情報を感度良く検知することができるためである。また、センサ素子としては、圧電素子を用いた圧力センサの他にも、熱電素子を用いた温度センサや赤外線センサ、可動部分を有する構造体を用いた加速度センサや圧力センサ等、様々な構成のセンサを作製することが可能である。   When forming a semiconductor integrated circuit having a sensor element for detecting information from the outside, such as a piezoelectric element, the layer having the sensor element is used as an uppermost layer (nth element forming layer) forming the semiconductor integrated circuit. It is preferable to form. This is because information from the outside can be detected with high sensitivity by arranging the sensor element on the uppermost layer (outermost surface) of the semiconductor integrated circuit. In addition to the pressure sensor using a piezoelectric element, the sensor element has various configurations such as a temperature sensor using a thermoelectric element, an infrared sensor, an acceleration sensor using a structure having a movable part, and a pressure sensor. Sensors can be made.

また、記憶素子として機能する半導体素子を有する層を作製する例としては、上記例のように、二つの導電層の間に記憶層が設けられた記憶素子の他に、フローティングゲート(浮遊ゲート)を有する不揮発性メモリ、または薄膜トランジスタと同形状を有する破壊型の記憶素子等を作製することができる。ここでは、フローティングゲートを有する不揮発性メモリを有する半導体集積回路の例を、図19(A)を用いて説明する。   In addition, as an example of manufacturing a layer including a semiconductor element that functions as a memory element, a floating gate (floating gate) is used in addition to a memory element in which a memory layer is provided between two conductive layers as in the above example. Or a destructive memory element having the same shape as a thin film transistor can be manufactured. Here, an example of a semiconductor integrated circuit including a nonvolatile memory having a floating gate is described with reference to FIG.

本例では、第1の基板として半導体基板を用い、第1の基板上にフローティングゲートを有する記憶素子720を作製することで、第1の素子形成層721を形成する。第1の素子形成層721が有する記憶素子720は、電荷保持領域であるフローティングゲートを有する。通常、薄膜トランジスタや電界効果トランジスタは、ゲート絶縁膜の上にゲート電極が形成されているが、記憶素子720はゲート絶縁膜(トンネル酸化膜とも記載する)の上にフローティングゲートが形成され、その上にさらに絶縁膜を挟んでゲート電極が形成されている。フローティングゲート(浮遊ゲート)を有する記憶素子720は、フローティングゲートに電荷を蓄えている、または、蓄えていないという2つの状態を用いて1ビットの記憶を実現する。   In this example, the first element formation layer 721 is formed by using the semiconductor substrate as the first substrate and manufacturing the memory element 720 having the floating gate on the first substrate. The memory element 720 included in the first element formation layer 721 includes a floating gate which is a charge holding region. Normally, a thin film transistor or a field effect transistor has a gate electrode formed on a gate insulating film, but the memory element 720 has a floating gate formed on a gate insulating film (also referred to as a tunnel oxide film). Further, a gate electrode is formed with an insulating film interposed therebetween. The storage element 720 having a floating gate (floating gate) realizes 1-bit storage using two states in which charges are stored or not stored in the floating gate.

記憶素子720に書き込みを行う際には、2つの高濃度不純物領域のどちらか一方(ここではソース電極とする)を接地電圧として、ゲート電極及び高濃度不純物領域のもう一方(ここではドレイン電極とする)に高電圧をかける。すると、ソース電極からドレイン電極に向けて電子が流れるが、十分に高い電圧をかけた場合は、チャネル部を流れる電子が熱電子(ホットエレクトロン)となって、一部がトンネル酸化膜を通過してフローティングゲートに蓄積されていく。その後、フローティングゲートに十分に電子が蓄積された後でゲートを閉じても、フローティングゲートの電子はトンネル酸化膜に遮られて保持される。この状態は、フローティングゲートに蓄えられた電子によってトランジスタのスレッショルド電圧が引き上げられた状態となっており、低電圧でトランジスタを操作してもそのスイッチは閉じたままとなる。この状態が記憶素子720に情報が記憶された状態となる。逆に情報を消去する場合は、ゲート電極を接地電圧として、ソース電極を高電位に保つと、フローティングゲートから電子が徐々に放出され、情報が消去される。   When writing to the memory element 720, one of the two high-concentration impurity regions (here, a source electrode) is used as a ground voltage, and the other of the gate electrode and the high-concentration impurity region (here, a drain electrode and a drain electrode). High voltage. Then, electrons flow from the source electrode to the drain electrode, but when a sufficiently high voltage is applied, electrons flowing through the channel portion become thermoelectrons (hot electrons), and part of the electrons pass through the tunnel oxide film. Accumulated in the floating gate. Thereafter, even if the electrons are sufficiently accumulated in the floating gate and then the gate is closed, the electrons in the floating gate are blocked and held by the tunnel oxide film. In this state, the threshold voltage of the transistor is raised by electrons stored in the floating gate, and the switch remains closed even when the transistor is operated at a low voltage. This state is a state in which information is stored in the storage element 720. Conversely, when erasing information, if the gate electrode is set to the ground voltage and the source electrode is kept at a high potential, electrons are gradually emitted from the floating gate, and the information is erased.

次に、第2の基板としてガラス基板を用い、第2の基板上に剥離層、および薄膜トランジスタとして機能する半導体素子722、および開口部を有する第2の素子形成層723を形成する。この第2の素子形成層は上記実施の形態で説明した方法を適用して作製することができる。そして、第2の基板から第2の素子形成層723を剥離し、第1の基板上に形成された第1の素子形成層721上に、第2の素子形成層723の上面が第1の素子形成層721の上面と向かい合うように貼り合わせ、図19(A)に示す、記憶素子及びトランジスタとして機能する半導体素子を有する半導体集積回路を形成することができる。   Next, a glass substrate is used as the second substrate, and a separation element, a semiconductor element 722 functioning as a thin film transistor, and a second element formation layer 723 having an opening are formed over the second substrate. This second element formation layer can be manufactured by applying the method described in the above embodiment mode. Then, the second element formation layer 723 is peeled from the second substrate, and the upper surface of the second element formation layer 723 is formed on the first element formation layer 721 formed on the first substrate. A semiconductor integrated circuit including a memory element and a semiconductor element functioning as a transistor illustrated in FIG. 19A can be formed by bonding so as to face the upper surface of the element formation layer 721.

なお、図19(A)では、接着には異方性導電材料724を用いた例を示している。このように、第1の素子形成層及び第2の素子形成層の最上層を導電層で形成し、異方性導電材料を介してそれらの層を向かい合わせる様に接着することで、貫通配線を形成せずに、第1の素子形成層721と第2の素子形成層723との電気的接続を取ることができる。   Note that FIG. 19A illustrates an example in which an anisotropic conductive material 724 is used for bonding. In this manner, the uppermost layer of the first element formation layer and the second element formation layer is formed of a conductive layer, and the layers are bonded so as to face each other through an anisotropic conductive material. Without being formed, the first element formation layer 721 and the second element formation layer 723 can be electrically connected.

なお、本発明の実施の形態はこれに限られず、第2の素子形成層723に開口部を設け、該開口部に貫通配線を形成することで第1の素子形成層721と接続し、記憶素子及びトランジスタとして機能する半導体素子を有する半導体集積回路を形成しても良い。また、第1の素子形成層721に開口部を形成しても良い。   Note that the embodiment mode of the present invention is not limited thereto, and an opening is provided in the second element formation layer 723, and a through wiring is formed in the opening to connect to the first element formation layer 721, so that memory A semiconductor integrated circuit including an element and a semiconductor element functioning as a transistor may be formed. Further, an opening may be formed in the first element formation layer 721.

半導体素子722と不揮発性の記憶素子720は、形状は類似している点があるものの、作製プロセスが異なるため、別々の素子形成層に作製した後に、本発明を適用して貼り合わせて作製することによって、信頼性の高いものを作製できる。   The semiconductor element 722 and the nonvolatile memory element 720 are similar in shape, but have different manufacturing processes. Therefore, the semiconductor element 722 and the nonvolatile memory element 720 are manufactured by using the present invention and bonding them after manufacturing them in different element formation layers. Thus, a highly reliable product can be manufactured.

また、上記例の様に、第1の素子形成層721は、半導体基板を用いてバイポーラトランジスタ、PN接合のダイオード、電界効果トランジスタ(FET)等を形成し、第2の素子形成層723乃至第nの素子形成層には薄膜トランジスタ等、ガラス基板上に形成することができる半導体素子を形成して貼り合わせることも可能である。例えば、センサ素子を有する半導体集積回路の場合、センサ素子からの出力を増幅させるためには、バイポーラトランジスタが有効である場合が多いため、素子形成層を貼り合わせて、CMOS回路とバイポーラトランジスタを組み合わせたBiCMOS回路を作製してもよい。   Further, as in the above example, the first element formation layer 721 uses a semiconductor substrate to form a bipolar transistor, a PN junction diode, a field effect transistor (FET), and the like, and the second element formation layer 723 to the second element formation layer 721. A semiconductor element that can be formed over a glass substrate, such as a thin film transistor, can be formed and bonded to the element formation layer of n. For example, in the case of a semiconductor integrated circuit having a sensor element, a bipolar transistor is often effective for amplifying the output from the sensor element. Therefore, a CMOS circuit and a bipolar transistor are combined by attaching an element formation layer. Alternatively, a BiCMOS circuit may be manufactured.

このような例を図19(B)に示す。第1の素子形成層725は、半導体基板上にバイポーラトランジスタとして機能する半導体素子726を有し、第2の素子形成層727および第3の素子形成層728には薄膜トランジスタとして機能する半導体素子729を有し、第4の素子形成層730には、可動部分を有するセンサ素子731を有する。   Such an example is shown in FIG. The first element formation layer 725 includes a semiconductor element 726 functioning as a bipolar transistor on a semiconductor substrate, and the second element formation layer 727 and the third element formation layer 728 include a semiconductor element 729 functioning as a thin film transistor. And the fourth element formation layer 730 includes a sensor element 731 having a movable portion.

本例では、第1の基板として半導体基板を用い、第1の基板上にバイポーラトランジスタを作製することで、第1の素子形成層725を形成する。バイポーラトランジスタは、P型とN型の半導体を接合したもので、エミッタ・ベース・コレクタの3端子を有する。P型の両端をN型で挟んだNPN型、N型の両端をP型で挟んだPNP型があり、ベース−エミッタ間を流れる電流によって、コレクタ−エミッタ間の電流を制御する。ここで、エミッタ側の半導体の不純物濃度を高くすることで正常な動作ができる。   In this example, the first element formation layer 725 is formed by using a semiconductor substrate as the first substrate and manufacturing a bipolar transistor over the first substrate. The bipolar transistor is a junction of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor, and has three terminals of an emitter, a base, and a collector. There are an NPN type in which both ends of the P type are sandwiched between N types, and a PNP type in which both ends of the N type are sandwiched between P types, and the current between the collector and the emitter is controlled by the current flowing between the base and the emitter. Here, normal operation can be performed by increasing the impurity concentration of the semiconductor on the emitter side.

次に、第2の基板または第3の基板上に、剥離層、薄膜トランジスタとして機能する半導体素子729、および開口部を有する、第2の素子形成層727または第3の素子形成層728を形成する。第2の素子形成層727および第3の素子形成層728は上記実施の形態で説明した方法を適用して作製することができる。   Next, a separation layer, a semiconductor element 729 functioning as a thin film transistor, and a second element formation layer 727 or a third element formation layer 728 having an opening are formed over the second substrate or the third substrate. . The second element formation layer 727 and the third element formation layer 728 can be manufactured by applying the method described in the above embodiment mode.

次に、第4の基板上に剥離層、および可動部分を有してセンサ素子731として機能する構造体を形成する。構造体の作製方法は、まず、基板上に剥離層、絶縁層を順に形成し、その上に固定電極として機能する導電層732を形成する。次に、導電層732上に犠牲層を形成し、犠牲層上に構造層733を形成する。導電層732、犠牲層、構造層733は、公知の材料及び成膜方法を用いて形成することができる。構造層733は、導電性を有する層や絶縁性を有する層など複数種類の層を積層させて形成することができる。また、犠牲層は最終的に除去するため、他の層を構成する材料とエッチングの選択比がとれる材料を使用することが好ましい。   Next, a structure that functions as the sensor element 731 having a separation layer and a movable portion is formed over the fourth substrate. First, a peeling layer and an insulating layer are sequentially formed over a substrate, and a conductive layer 732 functioning as a fixed electrode is formed thereover. Next, a sacrificial layer is formed over the conductive layer 732, and a structural layer 733 is formed over the sacrificial layer. The conductive layer 732, the sacrificial layer, and the structural layer 733 can be formed using a known material and a deposition method. The structural layer 733 can be formed by stacking a plurality of kinds of layers such as a conductive layer and an insulating layer. In addition, since the sacrificial layer is finally removed, it is preferable to use a material having an etching selectivity with respect to the material constituting the other layer.

次に、第2の基板乃至第4の基板から第2の素子形成層727乃至第4の素子形成層730を剥離し、第1の基板上に形成された第1の素子形成層725上に貼り合わせ、貫通配線を形成する。そして、第4の素子形成層730に作製した構造体の可動部分を形成するために、犠牲層を除去する犠牲層のエッチングを行うことで、図19(B)に示す、バイポーラトランジスタとして機能する半導体素子726、およびセンサ素子731として機能する構造体を有する半導体集積回路を形成することができる。 Next, the second element formation layer 727 to the fourth element formation layer 730 are peeled from the second substrate to the fourth substrate, and over the first element formation layer 725 formed over the first substrate. Bonding is performed to form a through wiring. Then, in order to form a movable portion of the manufactured structure in the fourth element formation layer 730, the sacrificial layer is etched to remove the sacrificial layer, thereby functioning as a bipolar transistor shown in FIG. A semiconductor integrated circuit including a semiconductor element 726 and a structure functioning as the sensor element 731 can be formed.

また、本発明の半導体集積回路は、異なる工程を経て作製される半導体素子を別々に作製して貼り合わせることも可能である。例えば、Pチャネル型トランジスタを有する層と、Nチャネル型トランジスタを有する層とを異なる層に形成して貼り合わせることができる。   In the semiconductor integrated circuit of the present invention, semiconductor elements manufactured through different steps can be separately manufactured and bonded. For example, a layer having a P-channel transistor and a layer having an N-channel transistor can be formed in different layers and bonded to each other.

このように、上記に示した様々な素子形成層を自由に組み合わせて半導体集積回路を作製することができる。さらに、本実施の形態に示した半導体集積回路を用いて、例えば上記実施の形態で説明した、RFIDのような半導体装置を作製することができる。RFIDとして機能する半導体装置を作製する場合、本実施の形態の例にしたがって作製した半導体集積回路上に、別途形成したアンテナを貼り合わせれば良い。また、半導体集積回路を作製する工程において、第1の素子形成層乃至第n−1の素子形成層、および、アンテナを有する第n層を形成し、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層を積層させることによりRFIDとして機能する半導体装置を作製することも可能である。   In this manner, a semiconductor integrated circuit can be manufactured by freely combining the various element formation layers described above. Further, for example, a semiconductor device such as an RFID described in the above embodiment can be manufactured using the semiconductor integrated circuit described in this embodiment. In the case of manufacturing a semiconductor device functioning as an RFID, an antenna formed separately may be attached to a semiconductor integrated circuit manufactured according to the example of this embodiment. In the process of manufacturing the semiconductor integrated circuit, the first element formation layer to the (n−1) th element formation layer and the nth layer having an antenna are formed, and the first element formation layer to the nth element are formed. A semiconductor device functioning as an RFID can be manufactured by stacking the formation layers.

(実施の形態8)
本実施の形態では、ICカードとして機能する半導体装置の使用形態に関して図20を用いて説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment mode, usage modes of a semiconductor device functioning as an IC card will be described with reference to FIGS.

図20に示す半導体装置300は、上記実施の形態で作製された半導体集積回路323が基板321に接着されて設けられている。基板321上にはアンテナとして機能する導電膜322が形成され、半導体集積回路323に含まれる半導体素子と基板321上に設けられたアンテナとして機能する導電膜322が、電気的に接続される(図20(A)参照)。   A semiconductor device 300 illustrated in FIG. 20 is provided by bonding the semiconductor integrated circuit 323 manufactured in the above embodiment mode to a substrate 321. A conductive film 322 functioning as an antenna is formed over the substrate 321, and the semiconductor element included in the semiconductor integrated circuit 323 is electrically connected to the conductive film 322 functioning as an antenna provided over the substrate 321 (see FIG. 20 (A)).

ここで、半導体装置300を形成するために用いられる半導体集積回路323は、上記実施の形態で説明した方法を用いて形成されたものであり、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層(図ではn=3)を積層させて貼り合わせ、貫通配線を介して各層が電気的に接続されている。また、当該半導体集積回路323には、半導体装置を構成するための電気回路(例えば、電源回路、復調回路、論理演算回路、記憶回路等)が形成されている。   Here, the semiconductor integrated circuit 323 used for forming the semiconductor device 300 is formed using the method described in the above embodiment mode, and includes a first element formation layer to an nth element formation layer. (N = 3 in the figure) are laminated and bonded together, and each layer is electrically connected through the through wiring. In the semiconductor integrated circuit 323, an electric circuit (for example, a power supply circuit, a demodulation circuit, a logical operation circuit, a memory circuit, or the like) for forming a semiconductor device is formed.

半導体集積回路323に含まれる半導体素子と、アンテナとして機能する導電膜322との電気的な接続は、半導体素子が設けられた側の上面、すなわち、半導体素子を有する第nの素子形成層153(半導体集積回路を形成する最上層であり、図では第3の素子形成層)の上の面に位置する第2の導電層140、又は貫通配線126と導電膜322を接続することにより行われる(図20(C)参照)。ここでは、半導体素子335に電気的に接続された貫通配線126と、アンテナとして機能する導電膜322とを、導電性を有する樹脂を用いて接続する例を示す。当該樹脂としては、上記実施の形態でも説明した異方性導電材料を用いることで、半導体集積回路とアンテナとして機能する導電膜とを、接着性樹脂312に含まれる導電性粒子311を介して電気的に接続することができる(図20(C)参照)。   The electrical connection between the semiconductor element included in the semiconductor integrated circuit 323 and the conductive film 322 functioning as an antenna is the upper surface on the side where the semiconductor element is provided, that is, the n-th element formation layer 153 including the semiconductor element ( This is performed by connecting the second conductive layer 140 or the through wiring 126 and the conductive film 322, which is the uppermost layer forming the semiconductor integrated circuit and is located on the upper surface of the third element formation layer in the figure (see FIG. (See FIG. 20C). Here, an example is shown in which the through wiring 126 electrically connected to the semiconductor element 335 and the conductive film 322 functioning as an antenna are connected using a conductive resin. As the resin, the anisotropic conductive material described in the above embodiment is used, so that the semiconductor integrated circuit and the conductive film functioning as an antenna can be electrically connected through the conductive particles 311 included in the adhesive resin 312. (See FIG. 20C).

また、アンテナとして機能する導電膜が形成された基板に半導体集積回路を接続した後に、その上から、保護層となるフイルムを貼り合わせることによって、半導体装置を保護することも可能である。   In addition, the semiconductor device can be protected by connecting a semiconductor integrated circuit to a substrate over which a conductive film functioning as an antenna is formed, and then bonding a film serving as a protective layer over the substrate.

また、基板321としてプラスチック等の可撓性を有する基板を用いることにより、ICカードとして機能する半導体装置も湾曲させることができるため、付加価値を付けたICカードを提供することができる(図20(B)参照)。   Further, by using a flexible substrate such as plastic as the substrate 321, a semiconductor device functioning as an IC card can be curved, so that an IC card with added value can be provided (FIG. 20). (See (B)).

(実施の形態9)
本実施の形態では、非接触でデータのやりとりが可能である半導体装置の動作に関して図21を参照して以下に説明する。
(Embodiment 9)
In this embodiment mode, operation of a semiconductor device capable of exchanging data without contact will be described below with reference to FIGS.

半導体装置80は、非接触でデータを交信する機能を有し、高周波回路81、電源回路82、リセット回路83、クロック発生回路84、データ復調回路85、データ変調回路86、他の回路の制御を行う制御回路87、記憶回路88およびアンテナ89を有している(図21)。   The semiconductor device 80 has a function of communicating data without contact, and controls the high frequency circuit 81, the power supply circuit 82, the reset circuit 83, the clock generation circuit 84, the data demodulation circuit 85, the data modulation circuit 86, and other circuits. A control circuit 87, a memory circuit 88, and an antenna 89 are provided (FIG. 21).

高周波回路81は、アンテナ89より信号を受信し、且つ、データ変調回路86から受信した信号をアンテナ89から出力する回路である。電源回路82はアンテナ89から入力された受信信号から電源電位を生成する回路である。また、リセット回路83はリセット信号を生成する回路であり、クロック発生回路84はアンテナ89から入力された受信信号を基に各種クロック信号を生成する回路である。そして、データ復調回路85は受信信号を復調して制御回路87に出力する回路であり、データ変調回路86は制御回路87から受信した信号を変調する回路である。   The high frequency circuit 81 is a circuit that receives a signal from the antenna 89 and outputs the signal received from the data modulation circuit 86 from the antenna 89. The power supply circuit 82 is a circuit that generates a power supply potential from a reception signal input from the antenna 89. The reset circuit 83 is a circuit that generates a reset signal, and the clock generation circuit 84 is a circuit that generates various clock signals based on the received signal input from the antenna 89. The data demodulation circuit 85 is a circuit that demodulates the received signal and outputs it to the control circuit 87, and the data modulation circuit 86 is a circuit that modulates the signal received from the control circuit 87.

また、制御回路87としては、例えばコード抽出回路71、コード判定回路72、CRC判定回路73および出力ユニット回路74が設けられている。なお、コード抽出回路71は制御回路87に送られてきた命令に含まれる複数のコードをそれぞれ抽出する回路である。また、コード判定回路72は抽出されたコードとリファレンスに相当するコードとを比較して命令の内容を判定する回路であり、CRC回路は判定されたコードに基づいて送信エラー等の有無を検出する回路である。   Further, as the control circuit 87, for example, a code extraction circuit 71, a code determination circuit 72, a CRC determination circuit 73, and an output unit circuit 74 are provided. The code extraction circuit 71 is a circuit that extracts each of a plurality of codes included in an instruction sent to the control circuit 87. The code determination circuit 72 is a circuit that compares the extracted code with a code corresponding to a reference to determine the content of the instruction. The CRC circuit detects the presence or absence of a transmission error or the like based on the determined code. Circuit.

また、記憶回路88は1つに限定されず、複数設けてもよく、SRAM、フラッシュメモリ、ROMまたはFeRAM等や有機化合物層を記憶素子部に用いたものを用いることができる。   Further, the memory circuit 88 is not limited to one, and a plurality of memory circuits 88 may be provided. An SRAM, a flash memory, a ROM, an FeRAM, or the like, or an organic compound layer using a memory element portion can be used.

次に、本発明の非接触でデータの交信が可能な半導体装置の動作の一例について説明する。まず、アンテナ89により無線信号が受信される。無線信号は高周波回路81を介して電源回路82に送られ、高電源電位(以下、VDDと記す)および低電源電位(以下、VSSと記す)が生成される。そしてVDDは半導体装置80が有する各回路に供給される。なお、半導体装置80を構成する複数の回路においては、VSSは共通であり、VSSはGNDとすることができる。   Next, an example of the operation of the semiconductor device capable of data communication without contact according to the present invention will be described. First, a radio signal is received by the antenna 89. The wireless signal is sent to the power supply circuit 82 via the high frequency circuit 81, and a high power supply potential (hereinafter referred to as VDD) and a low power supply potential (hereinafter referred to as VSS) are generated. Then, VDD is supplied to each circuit included in the semiconductor device 80. Note that in a plurality of circuits included in the semiconductor device 80, VSS is common and VSS can be GND.

また、高周波回路81を介してデータ復調回路85に送られた信号は復調される(以下、復調信号)。さらに、高周波回路81を介してリセット回路83およびクロック発生回路84を通った信号及び復調信号は制御回路87に送られる。制御回路87に送られた信号は、コード抽出回路71、コード判定回路72およびCRC判定回路73等によって解析される。そして、解析された信号にしたがって、記憶回路88内に記憶されている半導体装置の情報が出力される。出力された半導体装置の情報は出力ユニット回路74を通って符号化される。さらに、符号化された半導体装置80の情報はデータ変調回路86を通って、アンテナ89により無線信号として送信される。   The signal sent to the data demodulation circuit 85 via the high frequency circuit 81 is demodulated (hereinafter, demodulated signal). Further, the signal and the demodulated signal that have passed through the reset circuit 83 and the clock generation circuit 84 via the high frequency circuit 81 are sent to the control circuit 87. The signal sent to the control circuit 87 is analyzed by the code extraction circuit 71, the code determination circuit 72, the CRC determination circuit 73, and the like. Then, information on the semiconductor device stored in the memory circuit 88 is output in accordance with the analyzed signal. The output information of the semiconductor device is encoded through the output unit circuit 74. Further, the encoded information of the semiconductor device 80 passes through the data modulation circuit 86 and is transmitted as a radio signal by the antenna 89.

このように、リーダ/ライタから半導体装置80に信号を送り、当該半導体装置80から送られてきた信号をリーダ/ライタで受信することによって、半導体装置のデータを読み取ることが可能となる。   As described above, by transmitting a signal from the reader / writer to the semiconductor device 80 and receiving the signal transmitted from the semiconductor device 80 by the reader / writer, the data of the semiconductor device can be read.

また、半導体装置80は、各回路への電源電圧の供給を電源装置(例えば電池やバッテリー)を搭載せず電磁波により行うタイプとしてもよいし、電源装置を搭載して電磁波と電源により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよい。   The semiconductor device 80 may be of a type in which the power supply voltage is supplied to each circuit by electromagnetic waves without mounting a power supply device (for example, a battery or a battery). The power supply voltage may be supplied.

上記実施の形態で示した構成を用いることによって、折り曲げることが可能な半導体装置を作製することが可能となるため、曲面を有する物体に半導体装置を貼り付けて設けることが可能となる。   By using the structure described in any of the above embodiments, a semiconductor device that can be bent can be manufactured; thus, the semiconductor device can be attached to an object having a curved surface.

次に、可撓性を有する非接触でデータのやりとりが可能な半導体装置の使用形態の一例について説明する。図22(A)に示す表示部3210を含む携帯端末3220の側面には、リーダ/ライタ3230が設けられている。また、品物3240の側面には本発明の半導体装置3200が設けられる。品物3240が含む半導体装置3200にリーダ/ライタ3230をかざすと、表示部3210に品物の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に商品の説明等の商品に関する情報が表示される。   Next, an example of a usage mode of a semiconductor device having flexibility and capable of exchanging data without contact will be described. A reader / writer 3230 is provided on a side surface of the portable terminal 3220 including the display portion 3210 illustrated in FIG. Further, a semiconductor device 3200 of the present invention is provided on a side surface of the article 3240. When the reader / writer 3230 is held over the semiconductor device 3200 included in the product 3240, the display unit 3210 displays information about the product, such as a description of the product, such as the raw material and origin of the product, the inspection result for each production process, and the history of the distribution process. Is done.

また、図22(B)に示す例のように、品物3240をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダ/ライタ3230と、品物3240に設けられた本発明の半導体装置3200を用いて、該品物3240の検品を行うことができる。   Further, as shown in FIG. 22B, when the product 3240 is conveyed by a belt conveyor, the product 3240 is used by using the reader / writer 3230 and the semiconductor device 3200 of the present invention provided in the product 3240. Can be inspected.

このように、物品を管理するシステムに半導体装置を活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。また、上記実施の形態で示したように、曲面を有する物体に本発明の半導体装置を貼り付けた場合であっても、半導体装置に含まれる半導体素子の損傷を防止し、信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。   In this manner, by using a semiconductor device in a system for managing articles, information can be easily acquired, and high functionality and high added value are realized. In addition, as described in the above embodiment, even when the semiconductor device of the present invention is attached to an object having a curved surface, the semiconductor element included in the semiconductor device is prevented from being damaged, and a highly reliable semiconductor An apparatus can be provided.

また、上述した非接触データのやりとりが可能である半導体装置における信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式またはマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が使用用途を考慮して適宜選択すればよく、伝送方式に伴って最適なアンテナを設ければよい。   As a signal transmission method in the semiconductor device capable of exchanging contactless data as described above, an electromagnetic coupling method, an electromagnetic induction method, a microwave method, or the like can be used. The transmission method may be appropriately selected by the practitioner in consideration of the intended use, and an optimal antenna may be provided according to the transmission method.

例えば、半導体装置における信号の伝送方式として、電磁結合方式または電磁誘導方式(例えば13.56MHz帯)を適用する場合には、磁界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電膜を輪状(例えば、ループアンテナ)、らせん状(例えば、スパイラルアンテナ)に形成する。   For example, when an electromagnetic coupling method or an electromagnetic induction method (for example, 13.56 MHz band) is applied as a signal transmission method in a semiconductor device, the conductive film functioning as an antenna is used because electromagnetic induction due to a change in magnetic field density is used. Are formed in a ring shape (for example, a loop antenna) or a spiral shape (for example, a spiral antenna).

また、半導体装置における信号の伝送方式として、マイクロ波方式(例えば、UHF帯(860〜960MHz帯)、2.45GHz帯等)を適用することができる。その場合には、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電層の長さ等の形状を適宜設定すればよく、例えば、アンテナとして機能する導電膜を線状(例えば、ダイポールアンテナ)、平坦な形状(例えば、パッチアンテナ)またはリボン型の形状等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。   As a signal transmission method in the semiconductor device, a microwave method (for example, a UHF band (860 to 960 MHz band), a 2.45 GHz band, or the like) can be used. In that case, a shape such as a length of a conductive layer functioning as an antenna may be appropriately set in consideration of a wavelength of an electromagnetic wave used for signal transmission. For example, a conductive film functioning as an antenna may be linear (for example, A dipole antenna), a flat shape (for example, a patch antenna), a ribbon shape, or the like. Further, the shape of the conductive film functioning as an antenna is not limited to a linear shape, and may be provided in a curved shape, a meandering shape, or a combination thereof in consideration of the wavelength of electromagnetic waves.

アンテナとして機能する導電膜は、CVD法、スパッタ法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。   The conductive film functioning as an antenna is formed using a conductive material by a CVD method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or gravure printing, a droplet discharge method, a dispenser method, a plating method, or the like. Conductive materials are aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt) nickel (Ni), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum An element selected from (Mo) or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component is formed in a single layer structure or a laminated structure.

例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜を形成する場合には、粒径が数十μm以下の導電性粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電性粒子としては、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)およびチタン(Ti)等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子またはカーボンブラックを用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを印刷した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子(例えば粒径1nm以上100nm以下の粒子)を用いる場合、150〜300℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径20μm以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。   For example, when a conductive film that functions as an antenna is formed using a screen printing method, a conductive paste in which conductive particles having a particle size of several tens of μm or less are dissolved or dispersed in an organic resin is selectively printed. Can be provided. As conductive particles, silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum (Mo) and titanium (Ti) Any one or more metal particles such as silver halide fine particles or carbon black can be used. In addition, as the organic resin contained in the conductive paste, one or more selected from organic resins that function as a binder of metal particles, a solvent, a dispersant, and a coating material can be used. Typically, an organic resin such as an epoxy resin or a silicone resin can be given. In forming the conductive film, it is preferable to fire after printing the conductive paste. For example, when fine particles mainly composed of silver (for example, particles having a particle diameter of 1 nm to 100 nm) are used as a conductive paste material, the conductive film is cured by baking at a temperature range of 150 to 300 ° C. Obtainable. Further, fine particles mainly composed of solder or lead-free solder may be used. In this case, it is preferable to use fine particles having a particle diameter of 20 μm or less. Solder and lead-free solder have the advantage of low cost.

また、上述した材料以外にも、セラミックやフェライト等をアンテナに適用してもよいし、他にもマイクロ波帯において誘電率および透磁率が負となる材料(メタマテリアル)をアンテナに適用することも可能である。   In addition to the materials described above, ceramics, ferrites, etc. may be applied to the antenna, and other materials (metamaterials) that have a negative dielectric constant and magnetic permeability in the microwave band may be applied to the antenna. Is also possible.

また、電磁結合方式または電磁誘導方式を適用する場合であって、アンテナを備えた半導体装置を金属膜に接して設ける場合には、当該半導体装置と金属膜との間に透磁率を備えた磁性材料を設けることが好ましい。アンテナを備えた半導体装置を金属膜に接して設ける場合には、磁界の変化に伴い金属膜に渦電流が流れ、当該渦電流により発生する反磁界によって、磁界の変化が弱められて通信距離が低下する。そのため、半導体装置と金属膜との間に透磁率を備えた材料を設けることにより金属の渦電流を抑制し通信距離の低下を抑制することができる。なお、磁性材料としては、高い透磁率を有し高周波損失の少ない金属薄膜やフェライトを用いることができる。   In addition, when an electromagnetic coupling method or an electromagnetic induction method is applied and a semiconductor device including an antenna is provided in contact with a metal film, a magnetic device having a magnetic permeability between the semiconductor device and the metal film. It is preferable to provide a material. When a semiconductor device including an antenna is provided in contact with a metal film, an eddy current flows through the metal film as the magnetic field changes, and the change in the magnetic field is weakened by the demagnetizing field generated by the eddy current. descend. Therefore, by providing a material having magnetic permeability between the semiconductor device and the metal film, it is possible to suppress metal eddy current and suppress a decrease in communication distance. As the magnetic material, a metal thin film or ferrite having high magnetic permeability and low high-frequency loss can be used.

また、アンテナを設ける場合には、同一基板上にトランジスタ等の半導体素子とアンテナとして機能する導電膜を設けてもよいし、半導体素子とアンテナとして機能する導電膜を別々の基板上に設けた後に、電気的に接続するように貼り合わせることによって設けてもよい。   In the case of providing an antenna, a semiconductor element such as a transistor and a conductive film functioning as an antenna may be provided over the same substrate, or after the semiconductor element and the conductive film functioning as an antenna are provided over different substrates. Alternatively, they may be provided by bonding so as to be electrically connected.

なお、上述した半導体装置に封止処理を行うことも可能である。例えば、図23に示すように、半導体集積回路や半導体装置を第1のシート材337(フィルム、基板ともよぶ)と第2のシート材338を用いて封止処理を行うことができる。図23において、封止処理された半導体装置は、上記実施の形態6において図16(A)を用いて説明した半導体装置を示している。半導体装置は、半導体集積回路と、基板221上に形成されたアンテナとして機能する導電膜219が電気的に接続するように貼り合わせられている。   Note that sealing treatment can be performed on the above-described semiconductor device. For example, as illustrated in FIG. 23, a semiconductor integrated circuit or a semiconductor device can be sealed using a first sheet material 337 (also referred to as a film or a substrate) and a second sheet material 338. In FIG. 23, the sealed semiconductor device is the semiconductor device described in Embodiment Mode 6 with reference to FIG. The semiconductor device is attached so that a semiconductor integrated circuit and a conductive film 219 functioning as an antenna formed over the substrate 221 are electrically connected.

このような封止によって、外部から半導体素子へ混入する不純物元素や水分等を抑制することができる。封止に用いる第1のシート材337、第2のシート材338としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなるフィルム、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と接着性合成樹脂フィルム(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルム等を利用することができる。   By such sealing, impurity elements, moisture, and the like mixed into the semiconductor element from the outside can be suppressed. As the first sheet material 337 and the second sheet material 338 used for sealing, a film made of polypropylene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, vinyl chloride, paper made of a fibrous material, a base film (polyester) , Polyamide, inorganic vapor-deposited film, paper, etc.) and an adhesive synthetic resin film (acrylic synthetic resin, epoxy synthetic resin, etc.) can be used.

また、フィルムは、最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層(接着層ではない)を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。また、第1のシート材337と第2のシート材338の表面には接着層が設けられていてもよいし、接着層が設けられていなくてもよい。接着層は、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を含む層に相当する。また、封止後に内部への水分等の侵入を防ぐために封止するシート材にシリカコートを行うことが好ましく、例えば、接着層とポリエステル等のフィルムとシリカコートを積層させたシート材を利用することができる。   Moreover, a film melt | dissolves the adhesive layer provided in the outermost surface, or the layer (not adhesive layer) provided in the outermost layer by heat processing, and adhere | attaches it by pressurization. Further, an adhesive layer may be provided on the surfaces of the first sheet material 337 and the second sheet material 338, or the adhesive layer may not be provided. The adhesive layer corresponds to a layer containing an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, or a resin additive. In addition, it is preferable to perform silica coating on the sheet material to be sealed in order to prevent moisture and the like from entering the inside after sealing. For example, a sheet material obtained by laminating an adhesive layer, a film such as polyester, and silica coating is used. be able to.

また、フィルムの加熱処理を行う際には、第1のシート材と第2のシート材の熱膨張係数が同じものを用いることが好ましい。これは、加熱処理後のシート材の収縮率を同一にすることで、半導体装置が変形することや、半導体素子に異常な応力が加わることを防止するためである。   Moreover, when performing the heat processing of a film, it is preferable to use the thing with the same thermal expansion coefficient of a 1st sheet material and a 2nd sheet material. This is for preventing the semiconductor device from being deformed and applying an abnormal stress to the semiconductor element by making the shrinkage rate of the sheet material after the heat treatment the same.

また、第1のシート材337、または、第2のシート材338として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム(以下、帯電防止フィルムと記す)を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように層に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤を用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および4級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、表面にコーティングすることによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。   Further, as the first sheet material 337 or the second sheet material 338, a film provided with an antistatic measure for preventing static electricity (hereinafter referred to as an antistatic film) can be used. Examples of the antistatic film include a film in which an antistatic material is dispersed in a resin, a film on which an antistatic material is attached, and the like. The film provided with an antistatic material may be a film provided with an antistatic material on one side, or a film provided with an antistatic material on both sides. Furthermore, a film provided with an antistatic material on one side may be attached to the layer so that the surface provided with the antistatic material is on the inside of the film, or on the outside of the film. It may be pasted. Note that the antistatic material may be provided on the entire surface or a part of the film. As the antistatic material here, surfactants such as metals, oxides of indium and tin, amphoteric surfactants, cationic surfactants and nonionic surfactants can be used. In addition, as the antistatic material, a resin material containing a crosslinkable copolymer polymer having a carboxyl group and a quaternary ammonium base in the side chain can be used. These materials can be attached to a film, kneaded, or coated on the surface to form an antistatic film. By sealing with an antistatic film, it is possible to prevent the semiconductor element from being adversely affected by external static electricity or the like when handled as a product.

また、封止処理は、第1のシート材337または第2のシート材338のいずれか一方を用いてどちらか一方の面の封止を選択的に行ってもよい。他にも、第1のシート材337または第2のシート材338の代わりにガラス基板を用いて封止を行ってもよく、この場合、ガラス基板が保護膜として機能し、外部から半導体素子に侵入する水分や不純物元素を抑制することができる。   In the sealing process, either one of the first sheet material 337 and the second sheet material 338 may be used to selectively seal one of the surfaces. In addition, sealing may be performed by using a glass substrate instead of the first sheet material 337 or the second sheet material 338. In this case, the glass substrate functions as a protective film, and the semiconductor element is externally provided. Intrusion of moisture and impurity elements can be suppressed.

(実施の形態10)
本発明の半導体装置は、非接触でデータの送信と受信ができるという機能を活用することにより、図24に示すような様々な物品、様々なシステムに用いることができる。
(Embodiment 10)
The semiconductor device of the present invention can be used in various articles and various systems as shown in FIG. 24 by utilizing the function of transmitting and receiving data without contact.

物品とは、例えば、鍵(図24(A)参照)、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等)、書籍類、容器類(シャーレ等、図24(B)参照)、装身具(鞄や眼鏡等、図24(C)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図24(D)参照)、記録媒体(ディスクやビデオテープ等)、乗物類(自転車等)、食品類、衣類、生活用品類、電子機器(液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置、携帯端末等)等である。   Articles include, for example, keys (see FIG. 24A), banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificate documents (driver's license, resident's card, etc.), books, containers (pets, etc.) 24 (B)), accessories (such as bags and glasses, see FIG. 24 (C)), packaging containers (wrapping paper, bottles, etc., see FIG. 24 (D)), recording media (discs, video tapes, etc.) Vehicles (bicycles, etc.), foods, clothing, daily necessities, electronic devices (liquid crystal display devices, EL display devices, television devices, portable terminals, etc.).

本発明の半導体装置1120は、上記のような様々な形状の物品の表面に貼り付けたり、埋め込むことで、物品に固定することができる。   The semiconductor device 1120 of the present invention can be fixed to an article by being attached to or embedded in the surface of an article having various shapes as described above.

また、本発明の半導体装置を用いるシステムは、物流・在庫管理システム、認証システム、流通システム、生産履歴システム、書籍管理システム等である。本発明の半導体装置1120を用いることにより、システムの高機能化、多機能化、高付加価値化を図ることができる。   The system using the semiconductor device of the present invention is a physical distribution / inventory management system, an authentication system, a distribution system, a production history system, a book management system, or the like. By using the semiconductor device 1120 of the present invention, it is possible to achieve high functionality, multiple functionality, and high added value of the system.

例えば、本発明の半導体装置1120を身分証明証の内部に設けておき、かつ、建物の入り口などに、リーダ/ライタ1121を設けておく(図24(E)参照)。リーダ/ライタ1121は、各人が所有する身分証明証内の認証番号を読み取り、その読み取った認証番号に関する情報を、コンピュータ1122に供給する。コンピュータ1122では、リーダ/ライタ1121から供給された情報に基づき、入室又は退室を許可するか否かを判断する。このように、本発明の半導体装置を用いることにより、利便性を向上させた入退室管理システムを提供することができる。なお、本明細書において、リーダ/ライタとは、リーダ機能及びライタ機能を有する装置のみでなく、リーダ機能またはライタ機能を有する通信装置を含む。   For example, a semiconductor device 1120 of the present invention is provided inside an identification card, and a reader / writer 1121 is provided at the entrance of a building or the like (see FIG. 24E). The reader / writer 1121 reads an authentication number in an identification card owned by each person, and supplies information related to the read authentication number to the computer 1122. Based on the information supplied from the reader / writer 1121, the computer 1122 determines whether to allow entry or exit. As described above, by using the semiconductor device of the present invention, an entrance / exit management system with improved convenience can be provided. Note that in this specification, the reader / writer includes not only a device having a reader function and a writer function, but also a communication device having a reader function or a writer function.

なお、本実施の形態の構成は他の実施の形態の構成と組み合わせて用いることが可能である。   Note that the structure of this embodiment can be used in combination with the structure of any of the other embodiments.

(実施の形態11)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の使用形態について上記実施の形態とは異なる構造に関して図25〜図27を参照して説明する。具体的には、表示手段を有する半導体装置に関して説明する。
(Embodiment 11)
In this embodiment mode, a structure of the semiconductor device of the present invention which is different from that in the above embodiment mode will be described with reference to FIGS. Specifically, a semiconductor device having display means will be described.

まず、表示手段として、画素部に発光素子を設けた場合に関して図25を参照して説明する。なお、図25(A)は本発明の表示手段を有する半導体装置の一例を示す上面図を示しており、図25(B)は図25(A)の鎖線a−b間及びc−d間で切断した断面図を示している。   First, the case where a light emitting element is provided in the pixel portion as a display means will be described with reference to FIG. 25A is a top view showing an example of a semiconductor device having the display means of the present invention, and FIG. 25B is between the chain lines ab and cd in FIG. 25A. Sectional drawing cut | disconnected by is shown.

図25(A)に示すように、本実施の形態で示す表示手段を有する半導体装置は、基板501上に設けられた走査線駆動回路502、信号線駆動回路503および画素部504等を有している。また、画素部504を基板501と共に挟むように対向基板506が設けられ、基板501と対向基板506は、シール材505により貼り合わされている。走査線駆動回路502、信号線駆動回路503および画素部504には、基板501上に上記実施の形態で示したいずれかの構造を有する半導体素子が設けられている。   As shown in FIG. 25A, the semiconductor device including the display means described in this embodiment includes a scan line driver circuit 502, a signal line driver circuit 503, a pixel portion 504, and the like provided over a substrate 501. ing. Further, a counter substrate 506 is provided so as to sandwich the pixel portion 504 with the substrate 501, and the substrate 501 and the counter substrate 506 are bonded to each other with a sealant 505. In the scan line driver circuit 502, the signal line driver circuit 503, and the pixel portion 504, a semiconductor element having any one of the structures described in the above embodiments is provided over the substrate 501.

走査線駆動回路502および信号線駆動回路503は、外部入力端子となるフレキシブルプリント配線基板507(flexible printed circuit:FPC)からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。図にはフレキシブルプリント配線基板507しか示されていないが、このフレキシブルプリント配線基板507にはプリント配線基盤が取り付けられていても良い。   The scan line driver circuit 502 and the signal line driver circuit 503 receive a video signal, a clock signal, a start signal, a reset signal, and the like from a flexible printed circuit (FPC) serving as an external input terminal. Although only the flexible printed wiring board 507 is shown in the figure, a printed wiring board may be attached to the flexible printed wiring board 507.

また、ここでは信号線駆動回路503または走査線駆動回路502として、上記実施の形態で示したように、素子形成層を積層させた半導体集積回路を用いることができる。このように素子形成層を積層させて作製した半導体集積回路を設けることによって、信号線駆動回路503または走査線駆動回路502が占有する面積を小さくすることができるため、画素部504の面積を広く形成することが可能となる。   Here, as the signal line driver circuit 503 or the scan line driver circuit 502, a semiconductor integrated circuit in which element formation layers are stacked can be used as described in the above embodiment mode. By providing a semiconductor integrated circuit manufactured by stacking element formation layers in this manner, the area occupied by the signal line driver circuit 503 or the scan line driver circuit 502 can be reduced, so that the area of the pixel portion 504 is increased. It becomes possible to form.

図25(B)は、図25(A)の鎖線a−b間とc−d間の断面の模式図を示しており、ここでは、基板501上に設けられた信号線駆動回路503と画素部504の構造を示している。信号線駆動回路503には、上記実施の形態で示したいずれかの構造を有するn型の半導体素子511aとp型の半導体素子511bとを組み合わせたCMOS回路を有する半導体集積回路510が形成されている。半導体集積回路510は、上記実施の形態で説明したいずれかの方法を適用し、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層(図では第2の素子形成層)を積層させて作製する。そして、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層に設けた開口部に導電性ペーストを滴下することにより貫通配線126を形成し、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層に設けられた複数のn型の半導体素子511a、またはp型の半導体素子511bを電気的に接続することにより、走査線駆動回路502、および信号線駆動回路503等を構成する。   FIG. 25B is a schematic view of a cross section between chain lines ab and cd in FIG. 25A. Here, a signal line driver circuit 503 provided over a substrate 501 and a pixel The structure of the part 504 is shown. In the signal line driver circuit 503, a semiconductor integrated circuit 510 including a CMOS circuit in which an n-type semiconductor element 511a and a p-type semiconductor element 511b each having one of the structures described in the above embodiments is combined is formed. Yes. The semiconductor integrated circuit 510 is manufactured by applying any one of the methods described in the above embodiments and stacking a first element formation layer to an nth element formation layer (a second element formation layer in the drawing). . Then, a through wiring 126 is formed by dropping conductive paste into openings provided in the first element formation layer to the nth element formation layer, and the first element formation layer to the nth element formation layer are formed. A plurality of n-type semiconductor elements 511a or p-type semiconductor elements 511b provided are electrically connected to form a scan line driver circuit 502, a signal line driver circuit 503, and the like.

また、走査線駆動回路502や信号線駆動回路503等の駆動回路は、CMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良く、上記実施の形態で示した本発明の半導体集積回路を適用することも可能である。また、本実施の形態では、基板501上に走査線駆動回路502や信号線駆動回路503等の駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板501上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。   The driver circuits such as the scan line driver circuit 502 and the signal line driver circuit 503 may be formed of a CMOS circuit, a PMOS circuit, or an NMOS circuit, and the semiconductor integrated circuit of the present invention described in the above embodiment mode is applied. It is also possible. In this embodiment mode, a driver integrated type in which driving circuits such as a scanning line driving circuit 502 and a signal line driving circuit 503 are formed over a substrate 501 is shown; however, this is not necessarily required, and it is not necessarily provided on the substrate 501 and externally. A drive circuit can also be formed.

また、画素部504は、発光素子516と当該発光素子516を駆動するための半導体素子511cとを含む複数の画素により形成されている。半導体素子511cの構成については、特に限定されない。また、ここでは、半導体素子511cのソース領域またはドレイン領域に接続されている導電層512に接続するように第1の電極513が設けられ、当該第1の電極513の端部を覆うように絶縁層509が形成されている。絶縁層509は、複数の画素において隔壁として機能している。そして、第1の電極513上に発光層514が形成され、当該発光層514上に第2の電極515が形成されている。これら第1の電極513、発光層514および第2の電極515の積層構造により発光素子516が設けられている。   The pixel portion 504 is formed with a plurality of pixels including a light-emitting element 516 and a semiconductor element 511c for driving the light-emitting element 516. The configuration of the semiconductor element 511c is not particularly limited. Here, the first electrode 513 is provided so as to be connected to the conductive layer 512 connected to the source region or the drain region of the semiconductor element 511c, and is insulated so as to cover an end portion of the first electrode 513. A layer 509 is formed. The insulating layer 509 functions as a partition wall in the plurality of pixels. A light-emitting layer 514 is formed over the first electrode 513, and a second electrode 515 is formed over the light-emitting layer 514. A light-emitting element 516 is provided with a stacked structure of the first electrode 513, the light-emitting layer 514, and the second electrode 515.

絶縁層509は、ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。また、絶縁層509の被覆性を良好なものとするため、その上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるように設ける。例えば、絶縁層509の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁層509の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。絶縁層509としては、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。他にも、絶縁層509としてエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン等の有機材料やシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。   Here, the insulating layer 509 is formed using a positive photosensitive acrylic resin film. Further, in order to improve the coverage of the insulating layer 509, the insulating layer 509 is provided so that a curved surface having a curvature is formed at the upper end portion or the lower end portion thereof. For example, when positive photosensitive acrylic is used as a material for the insulating layer 509, it is preferable that only the upper end portion of the insulating layer 509 has a curved surface with a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulating layer 509, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type that becomes soluble in an etchant by light can be used. In addition, the insulating layer 509 can be provided with a single layer or a stacked structure including an organic material such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, or benzocyclobutene, or a siloxane material such as a siloxane resin.

また、上記実施の形態で示したように、絶縁層509にプラズマ処理を行い、当該絶縁層509を酸化または窒化することによって、絶縁層509の表面を改質して緻密な膜を得ることも可能である。絶縁層509の表面を改質することによって、当該絶縁層509の強度が向上し開口部等の形成時におけるクラックの発生やエッチング時の膜減り等の物理的ダメージを低減することが可能となる。さらに、絶縁層509の表面が改質されることによって、当該絶縁層509上に設けられる発光層514との密着性等の界面特性が向上する。   Further, as shown in the above embodiment mode, the insulating layer 509 is subjected to plasma treatment, and the insulating layer 509 is oxidized or nitrided, whereby the surface of the insulating layer 509 is modified to obtain a dense film. Is possible. By modifying the surface of the insulating layer 509, the strength of the insulating layer 509 is improved, and it is possible to reduce physical damage such as generation of cracks during the formation of openings and the like and film loss during etching. . Furthermore, by modifying the surface of the insulating layer 509, interface characteristics such as adhesion to the light-emitting layer 514 provided over the insulating layer 509 are improved.

また、第1の電極513および第2の電極515は、一方を陽極として用い、他方を陰極として用いる。   One of the first electrode 513 and the second electrode 515 is used as an anode, and the other is used as a cathode.

陽極として用いる場合には、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、インジウム錫酸化物膜、珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、酸化インジウムに2〜20wt%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したターゲットを用いてスパッタ法により形成した透明導電膜、酸化亜鉛(ZnO)膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、陽極を積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれる。   When used as the anode, it is desirable to use a material having a large work function. For example, an indium tin oxide film, an indium tin oxide film containing silicon, a transparent conductive film formed by a sputtering method using a target in which indium oxide is mixed with 2 to 20 wt% zinc oxide (ZnO), zinc oxide ( In addition to a single layer film such as a ZnO) film, a titanium nitride film, a chromium film, a tungsten film, a Zn film, or a Pt film, a stack of a titanium nitride film and a film containing aluminum as a main component, a titanium nitride film and aluminum as a main component A three-layer structure of a film and a titanium nitride film can be used. Note that when the anode has a laminated structure, the resistance as a wiring is low and good ohmic contact can be obtained.

また、陰極として用いる場合には、仕事関数の小さい材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、CaF、または窒化カルシウム)を用いることが好ましい。なお、陰極として用いる電極を透光性とする場合には、電極として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(インジウム錫酸化物膜、珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、酸化インジウムに2〜20wt%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したターゲットを用いてスパッタ法により形成した透明導電膜、酸化亜鉛(ZnO)膜等)との積層を用いるのが良い。 In addition, when used as a cathode, it is preferable to use a material having a low work function (Al, Ag, Li, Ca, or an alloy thereof, MgAg, MgIn, AlLi, CaF 2 , or calcium nitride). Note that when the electrode used as the cathode is light-transmitting, a thin metal film and a transparent conductive film (indium tin oxide film, indium tin oxide film containing silicon, indium oxide) are used as the electrode. It is preferable to use a laminate of a transparent conductive film, a zinc oxide (ZnO) film, or the like formed by sputtering using a target in which 2 to 20 wt% zinc oxide (ZnO) is mixed.

ここでは第1の電極513を陽極として透光性を有するインジウム錫酸化物を用い、基板501側から光を取り出す構造とする。なお、第2の電極515に透光性を有する材料を用いることにより対向基板506側から光りを取り出す構造としても良いし、第1の電極513および第2の電極515を透光性を有する材料で設けることによって、基板501および対向基板506の両側に光りを取り出す構造(両面射出)とすることも可能である。   Here, light-transmitting indium tin oxide is used with the first electrode 513 as an anode, and light is extracted from the substrate 501 side. Note that a light-transmitting material may be used for the second electrode 515 to extract light from the counter substrate 506 side, or the first electrode 513 and the second electrode 515 may have a light-transmitting material. It is also possible to provide a structure for extracting light to both sides of the substrate 501 and the counter substrate 506 (double-sided emission).

また、発光層514は、低分子化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)等による単層または積層構造を、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等によって形成することができる。   The light-emitting layer 514 is formed of a single layer or a stacked structure using a low molecular compound, a high molecular compound (including oligomers and dendrimers), or the like by an evaporation method using an evaporation mask, an inkjet method, a spin coating method, or the like. Can do.

また、ここではシール材505で対向基板506を基板501と貼り合わせることにより、基板501、対向基板506、およびシール材505で囲まれた空隙508に発光素子516が備えられた構造になっている。なお、空隙508には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材505で充填される構成も含むものとする。   Here, the light-emitting element 516 is provided in the space 508 surrounded by the substrate 501, the counter substrate 506, and the sealant 505 by attaching the counter substrate 506 to the substrate 501 with the sealant 505. . Note that the gap 508 includes not only an inert gas (such as nitrogen or argon) but also a structure filled with a sealant 505.

なお、シール材505にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール材505はできるだけ水分や酸素を透過しない材料を用いることが望ましい。また、対向基板506に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルフィルム、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。   Note that an epoxy-based resin is preferably used for the sealant 505. The sealant 505 is desirably made of a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. In addition to a glass substrate and a quartz substrate, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), polyester film, polyester, acrylic, or the like can be used as a material used for the counter substrate 506.

なお、本発明の表示手段を有する半導体装置としては、上述したように画素部に発光素子用いた構成に限られず、画素部に液晶を用いた半導体装置も含まれる。画素部に液晶を用いた場合の半導体装置を図26に示す。   Note that the semiconductor device having the display means of the present invention is not limited to the structure using the light emitting element in the pixel portion as described above, and includes a semiconductor device using liquid crystal in the pixel portion. A semiconductor device in the case where liquid crystal is used for the pixel portion is shown in FIG.

ここで、図26に示す半導体装置は、図25(A)に示したものと同様の上面構造を有し、図25(A)における鎖線a−b間とc−d間の断面図を示している。図26に示す半導体装置は、上記例同様、基板501上に設けられた走査線駆動回路502、信号線駆動回路503および画素部504等を有している。また、画素部504を基板501と共に挟むように対向基板506が設けられ、基板501と対向基板506は、シール材505により貼り合わされている。走査線駆動回路502および信号線駆動回路503は、外部入力端子となるフレキシブルプリント配線基板507からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。   Here, the semiconductor device illustrated in FIG. 26 has a top surface structure similar to that illustrated in FIG. 25A and is a cross-sectional view taken along chain lines ab and cd in FIG. ing. As in the above example, the semiconductor device illustrated in FIG. 26 includes a scan line driver circuit 502, a signal line driver circuit 503, a pixel portion 504, and the like provided over a substrate 501. Further, a counter substrate 506 is provided so as to sandwich the pixel portion 504 with the substrate 501, and the substrate 501 and the counter substrate 506 are bonded to each other with a sealant 505. The scanning line driver circuit 502 and the signal line driver circuit 503 receive a video signal, a clock signal, a start signal, a reset signal, and the like from the flexible printed wiring board 507 serving as an external input terminal.

ここでは信号線駆動回路503または走査線駆動回路502として、上記実施の形態で示したように、素子形成層を積層させた半導体集積回路を用いる。   Here, as the signal line driver circuit 503 or the scan line driver circuit 502, a semiconductor integrated circuit in which an element formation layer is stacked is used as described in the above embodiment mode.

図26において、信号線駆動回路503には、上記実施の形態で示したいずれかの構造を有するn型の半導体素子511aとp型の半導体素子511bとを組み合わせたCMOS回路を有する半導体集積回路510が形成されている。半導体集積回路510は、上記実施の形態で説明したいずれかの方法を適用し、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層(図では第2の素子形成層)を積層させて作製する。そして、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層に設けた開口部に導電性ペーストを滴下することにより貫通配線126を形成し、第1の素子形成層乃至第nの素子形成層に設けられた複数のn型の半導体素子511a、p型の半導体素子511bを電気的に接続することにより、走査線駆動回路502、および信号線駆動回路503等を構成する。   In FIG. 26, the signal line driver circuit 503 includes a semiconductor integrated circuit 510 having a CMOS circuit in which an n-type semiconductor element 511a and a p-type semiconductor element 511b having any of the structures described in the above embodiments are combined. Is formed. The semiconductor integrated circuit 510 is manufactured by applying any one of the methods described in the above embodiments and stacking a first element formation layer to an nth element formation layer (a second element formation layer in the drawing). . Then, a through wiring 126 is formed by dropping conductive paste into openings provided in the first element formation layer to the nth element formation layer, and the first element formation layer to the nth element formation layer are formed. A plurality of n-type semiconductor elements 511a and p-type semiconductor elements 511b provided are electrically connected to form a scan line driver circuit 502, a signal line driver circuit 503, and the like.

また、図26に示すように、半導体装置の画素部504には、導電層512および第1の電極513を覆うように設けられた配向膜521と対向基板506側に設けられた配向膜523との間に液晶522が設けられている。そして、液晶522中に第1の電極513と第2の電極524との間の距離(セルギャップ)を制御するためにスペーサ525が設けられている。また、第2の電極524が対向基板506に設けられており、第1の電極513と第2の電極524間に設けられた液晶に加える電圧を制御することで、光の透過率を制御し、像の表示を行うことができる。   26, the pixel portion 504 of the semiconductor device includes an alignment film 521 provided so as to cover the conductive layer 512 and the first electrode 513, and an alignment film 523 provided on the counter substrate 506 side. A liquid crystal 522 is provided therebetween. A spacer 525 is provided in the liquid crystal 522 in order to control the distance (cell gap) between the first electrode 513 and the second electrode 524. In addition, the second electrode 524 is provided over the counter substrate 506, and the light transmittance is controlled by controlling the voltage applied to the liquid crystal provided between the first electrode 513 and the second electrode 524. The image can be displayed.

本実施の形態で示した半導体装置において、画素部の半導体素子511cは、半導体集積回路を構成する第1の素子形成層と同時に形成することができる。そして、半導体集積回路510が形成される部分のみに、第2の素子形成層乃至第nの素子形成層を積層させることによって走査線駆動回路502、または信号線駆動回路503等を形成することができる。このように、本実施の形態で示す表示手段を有する半導体装置の形態としては、画素部に発光素子で設けることもできるし、液晶で設けることもできる。   In the semiconductor device described in this embodiment, the semiconductor element 511c in the pixel portion can be formed at the same time as the first element formation layer included in the semiconductor integrated circuit. Then, the scan line driver circuit 502, the signal line driver circuit 503, or the like can be formed by stacking the second to nth element formation layers only on the portion where the semiconductor integrated circuit 510 is formed. it can. As described above, as a mode of the semiconductor device including the display means described in this embodiment mode, the pixel portion can be provided with a light-emitting element or liquid crystal.

また、図25、図26では、基板上に走査線駆動回路や信号線駆動回路等の駆動回路を作り込んで形成するドライバー一体型を示したが、基板上に直接形成するのではなく基板に駆動回路を貼り合わせて形成することもできる。この場合の表示装置の一例に関して図27を参照して説明する。図27(A)は、外部に駆動回路を有する半導体装置の斜視図を示し、図27(B)は図27(A)におけるA−B間の断面の模式図を示している。   In FIGS. 25 and 26, a driver integrated type in which a driving circuit such as a scanning line driving circuit or a signal line driving circuit is formed on the substrate is shown. However, the driver integrated type is not formed directly on the substrate, but on the substrate. A driver circuit can also be formed by bonding. An example of the display device in this case will be described with reference to FIG. FIG. 27A is a perspective view of a semiconductor device having a driver circuit outside, and FIG. 27B is a schematic diagram of a cross section taken along line AB in FIG. 27A.

図27(A)に示すように本例の半導体装置は、上記例同様、基板501上に設けられた画素部504、および半導体集積回路によって形成される走査線駆動回路、信号線駆動回路等を有している。そして、画素部504を基板501と共に挟むように対向基板506が設けられ、基板501と対向基板506は、シール材505により貼り合わされている。   As shown in FIG. 27A, the semiconductor device of this example includes a pixel portion 504 provided over a substrate 501 and a scan line driver circuit, a signal line driver circuit, and the like formed by a semiconductor integrated circuit as in the above example. Have. A counter substrate 506 is provided so as to sandwich the pixel portion 504 with the substrate 501, and the substrate 501 and the counter substrate 506 are bonded to each other with a sealant 505.

また、図27(B)に示すように、半導体装置は、基板501上に半導体集積回路531aが接着して設けられ、接続フィルムとして機能するフレキシブルプリント配線基板507上に半導体集積回路531bが接着して設けられている。画素部504と半導体集積回路531aとは、基板501上の第1の導電層532を介して接続されている。半導体集積回路531aと半導体集積回路531bとは、基板501上の第2の導電層533とフレキシブルプリント配線基板507上の第3の導電層534を介して接続されている。   As shown in FIG. 27B, in the semiconductor device, a semiconductor integrated circuit 531a is attached to a substrate 501 and a semiconductor integrated circuit 531b is attached to a flexible printed wiring board 507 functioning as a connection film. Is provided. The pixel portion 504 and the semiconductor integrated circuit 531a are connected to each other through the first conductive layer 532 over the substrate 501. The semiconductor integrated circuit 531a and the semiconductor integrated circuit 531b are connected via a second conductive layer 533 on the substrate 501 and a third conductive layer 534 on the flexible printed wiring board 507.

このような、半導体集積回路531aと第1の導電層532、または、半導体集積回路531bと第3の導電層534との接続には、上記実施の形態でも説明した、導電性粒子311を含む接着性樹脂312で構成される異方性導電材料を用いることができる。また、上記の接続は異方性導電材料の他にも、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤、ACP等の導電性を有する接着剤、ACF等の導電性を有するフィルムや半田接合等を用いて行うこともできる。   Such a connection between the semiconductor integrated circuit 531a and the first conductive layer 532 or between the semiconductor integrated circuit 531b and the third conductive layer 534 includes adhesion including the conductive particles 311 described in the above embodiment mode. An anisotropic conductive material composed of the conductive resin 312 can be used. In addition to the anisotropic conductive material, the above-mentioned connection includes a conductive adhesive such as silver paste, copper paste or carbon paste, a conductive adhesive such as ACP, a conductive film such as ACF, It can also be performed by soldering or the like.

本発明の半導体集積回路を用いることによって、半導体装置の高集積化を実現することができ、作製工程にかかる時間を短縮することが可能となる。   By using the semiconductor integrated circuit of the present invention, high integration of the semiconductor device can be realized, and the time required for the manufacturing process can be shortened.

(実施の形態12)
本発明により作製される電子機器について図28を参照しつつ説明する。
(Embodiment 12)
An electronic device manufactured according to the present invention will be described with reference to FIG.

図28(A)に示すテレビジョン8001は、表示部8002や駆動回路等を含んでいる。上記実施の形態に示した半導体装置の構造や作製方法を表示部8002や駆動回路などに適用することによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つであるテレビジョンを作製することができる。   A television 8001 illustrated in FIG. 28A includes a display portion 8002, a driver circuit, and the like. By applying the structure and the manufacturing method of the semiconductor device described in the above embodiment modes to the display portion 8002, a driver circuit, and the like, a television which is one of usage modes of the semiconductor device of the present invention can be manufactured.

図28(B)に示す情報端末機器8101は、表示部8102や電子制御回路、入出力インターフェース等を含んでいる。上記実施の形態に示した半導体装置の構造や作製方法を表示部8102や電子制御回路などに適用することによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである情報端末機器を作製することができる。   An information terminal device 8101 shown in FIG. 28B includes a display portion 8102, an electronic control circuit, an input / output interface, and the like. By applying the structure and the manufacturing method of the semiconductor device described in the above embodiment modes to the display portion 8102, an electronic control circuit, and the like, an information terminal device which is one of the usage modes of the semiconductor device of the present invention can be manufactured. it can.

図28(C)に示すビデオカメラ8201は、表示部8202や画像処理回路等を含んでいる。上記実施の形態に示した半導体装置の構造や作製方法を表示部8202や画像処理回路などに適用することによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つであるビデオカメラを作製することができる。   A video camera 8201 illustrated in FIG. 28C includes a display portion 8202, an image processing circuit, and the like. By applying the structure and manufacturing method of the semiconductor device described in the above embodiment modes to the display portion 8202, an image processing circuit, or the like, a video camera which is one of usage modes of the semiconductor device of the present invention can be manufactured. .

図28(D)に示す電話機8301は、表示部8302や無線通信回路等を含んでいる。上記実施の形態に示した半導体装置の構造や作製方法を表示部8302や無線通信回路などに適用することによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである電話機を作製することができる。   A telephone 8301 illustrated in FIG. 28D includes a display portion 8302, a wireless communication circuit, and the like. By applying the structure and the manufacturing method of the semiconductor device described in any of the above embodiments to the display portion 8302, a wireless communication circuit, or the like, a telephone which is one of usage modes of the semiconductor device of the present invention can be manufactured.

図28(E)に示す携帯型のテレビジョン8401は、表示部8402や駆動回路、無線通信回路等を含んでいる。上記実施の形態に示した半導体装置の構造や作製方法を表示部8402や駆動回路、無線通信回路などに適用することによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである携帯型のテレビジョンを作製することができる。またテレビジョンとしては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広いものに、本発明を適用することができる。   A portable television 8401 illustrated in FIG. 28E includes a display portion 8402, a driver circuit, a wireless communication circuit, and the like. By applying the structure and the manufacturing method of the semiconductor device described in the above embodiment to the display portion 8402, a driver circuit, a wireless communication circuit, or the like, a portable television which is one of the usage modes of the semiconductor device of the present invention is used. Can be produced. In addition, the present invention can be applied to a wide range of televisions, from small ones mounted on portable terminals such as cellular phones to medium-sized ones that can be carried and large ones (for example, 40 inches or more). Can be applied.

なお、本発明に係る電子機器は、図28(A)〜(E)に限定されず、表示部や駆動回路部等に複数の半導体素子を含むものが含まれる。   Note that the electronic device according to the present invention is not limited to FIGS. 28A to 28E, and includes an electronic device including a plurality of semiconductor elements in a display portion, a driver circuit portion, or the like.

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本発明の半導体集積回路を用いることによって、半導体装置の高集積化を実現することができ、作製工程にかかる時間を短縮することが可能となる。本発明の半導体集積回路を電子機器に採用することで、高性能な電子機器を安価に提供することができる。   As described above, the applicable range of the present invention is so wide that the present invention can be applied to methods for manufacturing electronic devices in various fields. Further, by using the semiconductor integrated circuit of the present invention, high integration of the semiconductor device can be realized, and the time required for the manufacturing process can be shortened. By using the semiconductor integrated circuit of the present invention for an electronic device, a high-performance electronic device can be provided at low cost.

(実施の形態13)
また、本発明の半導体集積回路は、作製した基板から剥離することによって、可撓性を有する状態とすることができる。以下に、可撓性を有する半導体集積回路を含む半導体装置の具体例に関して図29を参照して説明する。
(Embodiment 13)
In addition, the semiconductor integrated circuit of the present invention can be made flexible by being peeled from the manufactured substrate. A specific example of a semiconductor device including a flexible semiconductor integrated circuit will be described below with reference to FIGS.

図29(A)はディスプレイ4101であり、支持台4102、表示部4103を含む。表示部4103は可撓性を有する基板を用いて形成されており、軽量で薄型のディスプレイを実現できる。また、表示部4103を湾曲させることも可能であり、支持台4102から取り外して湾曲した壁に沿ってディスプレイを取り付けることも可能である。上記実施の形態で示した半導体集積回路または半導体装置を、表示部4103や周辺の駆動回路等の集積回路に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである可撓性を有するディスプレイを作製することができる。このように、可撓性を有するディスプレイは、フラットな面はもちろん湾曲した部分にも設置することが可能となるため、様々な用途に用いることができる。   FIG. 29A shows a display 4101 which includes a support base 4102 and a display portion 4103. The display portion 4103 is formed using a flexible substrate, and a lightweight and thin display can be realized. In addition, the display portion 4103 can be curved, and the display can be attached along a curved wall that is detached from the support base 4102. The semiconductor integrated circuit or the semiconductor device described in any of the above embodiments is used for an integrated circuit such as the display portion 4103 and a peripheral driver circuit, so that flexibility which is one of usage modes of the semiconductor device of the present invention is provided. A display can be made. In this manner, a flexible display can be installed on a curved portion as well as a flat surface, and thus can be used for various applications.

図29(B)は巻き取り可能なディスプレイ4201であり、表示部4202を含む。上記実施の形態で示した半導体集積回路または半導体装置を、表示部4202や駆動回路等の集積回路に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、巻取りが可能で薄型の大型ディスプレイを作製することができる。巻き取り可能なディスプレイ4201は可撓性を有する基板を用いて形成されているため、表示部4202と共に折り畳んだり、巻き取ったりして持ち運ぶことが可能である。そのため、巻き取り可能なディスプレイ4201が大型である場合でも折り畳んだり、巻き取ったりして鞄に入れて持ち運ぶことができる。   FIG. 29B illustrates a display 4201 that can be wound, which includes a display portion 4202. By using the semiconductor integrated circuit or the semiconductor device described in any of the above embodiments for an integrated circuit such as the display portion 4202 or a driver circuit, the semiconductor device of the present invention can be wound and thinned. Large display can be manufactured. Since the display 4201 that can be wound is formed using a flexible substrate, the display 4201 can be folded and wound together with the display portion 4202 and carried. Therefore, even when the rewound display 4201 is large, it can be folded or rolled up and carried in a bag.

図29(C)は、シート型のコンピュータ4401であり、表示部4402、キーボード4403、タッチパッド4404、外部接続ポート4405、電源プラグ4406等を含んでいる。上記実施の形態で示した半導体集積回路または半導体装置を、表示部4402や駆動回路、情報処理回路等の集積回路に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型またはシート型のコンピュータを作製することができる。表示部4402は可撓性を有する基板を用いて形成されており、軽量で薄型のコンピュータを実現できる。また、シート型のコンピュータ4401の本体部分に収納スペースを設けることによって表示部4402を本体に巻き取って収納することが可能である。また、キーボード4403も可撓性を有するように設けることによって、表示部4402と同様にシート型のコンピュータ4401の収納スペースに巻き取って収納することができ、持ち運びが便利になる。また、使用しない場合にも折り畳むことによって場所をとらずに収納することが可能となる。   FIG. 29C illustrates a sheet-type computer 4401, which includes a display portion 4402, a keyboard 4403, a touch pad 4404, an external connection port 4405, a power plug 4406, and the like. By using the semiconductor integrated circuit or the semiconductor device described in the above embodiment for an integrated circuit such as the display portion 4402, a driver circuit, or an information processing circuit, the semiconductor device of the present invention is thin or A sheet-type computer can be manufactured. The display portion 4402 is formed using a flexible substrate, and a lightweight and thin computer can be realized. Further, by providing a storage space in the main body portion of the sheet type computer 4401, the display portion 4402 can be wound around and stored in the main body. Further, by providing the keyboard 4403 so as to be flexible, the keyboard 4403 can be wound and stored in the storage space of the sheet-type computer 4401 similarly to the display portion 4402, which is convenient to carry. Further, even when not in use, it can be stored without taking up space by folding.

図29(D)は、20〜80インチの大型の表示部を有する表示装置4300であり、操作部であるキーボード4302、表示部4301、スピーカー4303等を含む。また、表示部4301は可撓性を有する基板を用いて形成されており、キーボード4302を取り外して表示装置4300を折り畳んだり巻き取ったりして持ち運ぶことが可能である。また、キーボード4302と表示部4301との接続は無線で行うことができ、例えば、湾曲した壁に沿って表示装置4300を取り付けながらキーボード4302で無線によって操作することができる。   FIG. 29D illustrates a display device 4300 having a large display portion of 20 to 80 inches, which includes a keyboard 4302 which is an operation portion, a display portion 4301, a speaker 4303, and the like. The display portion 4301 is formed using a flexible substrate, and the display device 4300 can be folded and rolled up to be carried by removing the keyboard 4302. The keyboard 4302 and the display portion 4301 can be connected wirelessly. For example, the keyboard 4302 can be operated wirelessly while the display device 4300 is attached along a curved wall.

図29(D)に示す例では、上記実施の形態で示した半導体集積回路または半導体装置を、表示部4301や表示部の駆動回路、表示部とキーボードとの間の通信を制御する無線通信回路等の集積回路に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型の大型表示装置を作製することができる。   In the example illustrated in FIG. 29D, the semiconductor integrated circuit or the semiconductor device described in the above embodiment is a wireless communication circuit that controls communication between the display portion 4301, a driver circuit for the display portion, and the display portion and the keyboard. It is used for integrated circuits. Thus, a thin large-sized display device which is one of the usage forms of the semiconductor device of the present invention can be manufactured.

図29(E)は電子ブック4501であり、表示部4502、操作キー4503等を含む。またモデムが電子ブック4501に内蔵されていても良い。表示部4502は可撓性基板を用いて形成されており、折り曲げたり巻き取ったりすることができる。そのため、電子ブックの持ち運びも場所をとらずに行うことができる。さらに、表示部4502は文字等の静止画像はもちろん動画も表示することが可能となっている。   FIG. 29E illustrates an electronic book 4501, which includes a display portion 4502, operation keys 4503, and the like. A modem may be incorporated in the electronic book 4501. The display portion 4502 is formed using a flexible substrate and can be bent or wound. Therefore, the electronic book can be carried without taking up space. Further, the display portion 4502 can display moving images as well as still images such as characters.

図29(E)に示す例では、上記実施の形態で示した半導体集積回路または半導体装置を、表示部4502や駆動回路、制御回路等の集積回路に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型の電子ブックを作製することができる。   In the example illustrated in FIG. 29E, the semiconductor integrated circuit or the semiconductor device described in the above embodiment is used for an integrated circuit such as a display portion 4502, a driver circuit, or a control circuit. Thus, a thin electronic book which is one of the usage forms of the semiconductor device of the present invention can be manufactured.

図29(F)はICカード4601であり、表示部4602、接続端子4603等を含む。表示部4602は可撓性基板を用いて軽量、薄型のシート状になっているため、カードの表面に張り付けて形成することができる。また、ICカードが非接触でデータの受信が行える場合に外部から取得した情報を表示部4602に表示することが可能となっている。   FIG. 29F illustrates an IC card 4601 which includes a display portion 4602, a connection terminal 4603, and the like. Since the display portion 4602 has a lightweight and thin sheet shape using a flexible substrate, the display portion 4602 can be attached to the surface of the card. In addition, when the IC card can receive data without contact, information acquired from the outside can be displayed on the display portion 4602.

図29(F)に示す例では、上記実施の形態で示した半導体集積回路または半導体装置を、表示部4602や無線通信回路等の集積回路に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型のICカードを作製することができる。   In the example illustrated in FIG. 29F, the semiconductor integrated circuit or the semiconductor device described in the above embodiment is used for an integrated circuit such as a display portion 4602 or a wireless communication circuit. Thus, a thin IC card, which is one of the usage forms of the semiconductor device of the present invention, can be manufactured.

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器や情報表示手段に用いることが可能である。   As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be used for electronic devices and information display means in various fields.

(実施の形態14)
本実施の形態は、上記実施の形態で説明したように、素子形成層を積層させ、各層を貫通配線によって接続する方法を適用して半導体集積回路を作製する具体的な例を説明する。詳細には、本実施の形態では揮発性メモリであるSRAMのメモリセルを例にとって半導体集積回路を作製する例を示す。
(Embodiment 14)
In this embodiment mode, as described in the above embodiment mode, a specific example in which a semiconductor integrated circuit is manufactured by applying a method of stacking element formation layers and connecting each layer with a through wiring will be described. Specifically, in this embodiment, an example in which a semiconductor integrated circuit is manufactured using an SRAM memory cell as a volatile memory as an example is shown.

図30(A)には、SRAMのブロック図を示す。SRAM820は、メモリセルが行列に配置されるメモリセルアレイ821、指定したアドレスを解読するローデコーダ822及びカラムデコーダ823、カラムデコーダの出力からメモリセルアレイのアドレスを選択するセレクタ824、ならびにデータの読み書きを制御するR/W回路825を有する。   FIG. 30A shows a block diagram of the SRAM. The SRAM 820 controls a memory cell array 821 in which memory cells are arranged in a matrix, a row decoder 822 and a column decoder 823 that decode a specified address, a selector 824 that selects an address of the memory cell array from the output of the column decoder, and a data read / write control The R / W circuit 825 is provided.

図30(B)には、メモリセルアレイを構成する1つのメモリセルをトランジスタレベルで示す。SRAMのメモリセルは、メモリセルを選択するための2つの選択トランジスタ801、802(N型トランジスタ)と、情報を記憶する二つのインバータ、すなわち二組のN型トランジスタ804、806およびP型トランジスタ803、805によって構成される。したがって、SRAMの1つのメモリセルは、4つのN型トランジスタおよび2つのP型トランジスタの6つのトランジスタを有する。   FIG. 30B illustrates one memory cell included in the memory cell array at a transistor level. An SRAM memory cell includes two selection transistors 801 and 802 (N-type transistors) for selecting a memory cell, and two inverters for storing information, that is, two sets of N-type transistors 804 and 806 and a P-type transistor 803. 805. Therefore, one memory cell of SRAM has six transistors of four N-type transistors and two P-type transistors.

選択トランジスタ801は、高濃度不純物領域のどちらか一方(ソース電極、またはドレイン電極のどちらか一方)が、ビット線808に接続され、選択トランジスタ802は、高濃度不純物領域のどちらか一方(ソース電極、またはドレイン電極のどちらか一方)が、ビットb線809に接続されている。また、2つの選択トランジスタ801、802のゲート電極はワード線807に接続される。   In the selection transistor 801, either one of the high concentration impurity regions (either the source electrode or the drain electrode) is connected to the bit line 808, and the selection transistor 802 includes either one of the high concentration impurity regions (the source electrode). , Or one of the drain electrodes) is connected to the bit b line 809. The gate electrodes of the two selection transistors 801 and 802 are connected to the word line 807.

また、選択トランジスタ801において、ビット線808と接続されていない方の高濃度不純物領域は、P型トランジスタ805およびN型トランジスタ806によって構成されるインバータの入力部、ならびに、P型トランジスタ803およびN型トランジスタ804によって構成されるインバータの出力部と接続される。また、選択トランジスタ802において、ビットb線809と接続されていない方の高濃度不純物領域は、P型トランジスタ805およびN型トランジスタ806によって構成されるインバータの出力部、ならびに、P型トランジスタ803およびN型トランジスタ804によって構成されるインバータの入力部と接続される。   Further, in the selection transistor 801, the higher concentration impurity region which is not connected to the bit line 808 is an input portion of an inverter constituted by the P-type transistor 805 and the N-type transistor 806, and the P-type transistor 803 and the N-type transistor. It is connected to the output portion of the inverter constituted by the transistor 804. In the select transistor 802, the higher concentration impurity region not connected to the bit b line 809 is the output portion of the inverter constituted by the P-type transistor 805 and the N-type transistor 806, and the P-type transistors 803 and N Connected to the input portion of the inverter constituted by the type transistor 804.

次に、上記構成を有するメモリセルを、本発明を適用して作製する方法について図31を用いて説明する。図30(B)で示したメモリセルの回路図は、接続関係を有したまま下段にN型トランジスタのみを配置し、上段にP型トランジスタのみを配置して、図31(A)の様に書き換えることができる。   Next, a method for manufacturing the memory cell having the above structure by applying the present invention will be described with reference to FIGS. In the circuit diagram of the memory cell shown in FIG. 30B, only the N-type transistor is arranged at the lower stage and only the P-type transistor is arranged at the upper stage while maintaining the connection relationship, as shown in FIG. Can be rewritten.

図31(A)に示される回路を、本発明を適用して作製した例を図31(B)に示す。図31(A)に示される回路図において、下段で示された部分をN型トランジスタを有する第1の素子形成層810で形成し、上段で示された部分をP型トランジスタを有する第2の素子形成層811で形成する。第2の素子形成層811には開口部を形成する。第1の素子形成層810と第2の素子形成層811とを積層して貼り合わせ、第2の素子形成層811の開口部に貫通配線813を形成することにより、第1の素子形成層810と第2の素子形成層811とを電気的に接続することができる。   FIG. 31B shows an example in which the circuit shown in FIG. 31A is manufactured by applying the present invention. In the circuit diagram shown in FIG. 31A, a portion shown in the lower part is formed with the first element formation layer 810 having an N-type transistor, and a part shown in the upper part is a second part having a P-type transistor. An element formation layer 811 is used. An opening is formed in the second element formation layer 811. The first element formation layer 810 and the second element formation layer 811 are stacked and bonded, and a through wiring 813 is formed in the opening of the second element formation layer 811, whereby the first element formation layer 810 is formed. And the second element formation layer 811 can be electrically connected.

図31(B)において、選択トランジスタ801およびN型トランジスタ804の高濃度不純物領域842、843が、貫通配線を介してP型トランジスタ803の高濃度不純物領域844と接続される。同様に、選択トランジスタ802およびN型トランジスタ806の高濃度不純物領域846、847が、貫通配線を介してP型トランジスタ805の高濃度不純物領域848と接続される。   In FIG. 31B, the high-concentration impurity regions 842 and 843 of the selection transistor 801 and the N-type transistor 804 are connected to the high-concentration impurity region 844 of the P-type transistor 803 through a through wiring. Similarly, high-concentration impurity regions 846 and 847 of select transistor 802 and N-type transistor 806 are connected to high-concentration impurity region 848 of P-type transistor 805 through a through wiring.

ここで図31(B)は、各トランジスタのソース電極またはドレイン電極を構成する高濃度不純物領域の接続関係のみを示し、ゲート電極の接続関係は示していない。第2の導電層、または第3の導電層によって形成される配線の引き回しによって、図31(A)に示される接続関係にすることができる。   Here, FIG. 31B shows only the connection relation of the high-concentration impurity regions constituting the source electrode or the drain electrode of each transistor, and does not show the connection relation of the gate electrode. The connection relationship shown in FIG. 31A can be obtained by routing the wiring formed by the second conductive layer or the third conductive layer.

このようなSRAMを構成する半導体集積回路は、上記実施の形態で説明した方法を適用して作製することができる。   A semiconductor integrated circuit constituting such an SRAM can be manufactured by applying the method described in the above embodiment.

また、メモリセルにおいて、インバータを構成するN型トランジスタ804、806と、選択トランジスタ801、802とは、他の回路との接続関係や機能が異なる。例えば、選択トランジスタはビット線808およびビットb線809を介してセレクタと接続され、メモリセルに記憶されているデータの読み出しや書き込み時に動作する。一方、インバータを構成するN型トランジスタ804、806は、同じくインバータを構成するP型トランジスタ803、805、選択トランジスタ、および接地電圧を供給する配線と接続され、データの記憶保持のために機能する。このように、各トランジスタの機能に応じて半導体集積回路を形成する層の構成を決める例を、図32、図33を用いて説明する。   In the memory cell, the N-type transistors 804 and 806 and the selection transistors 801 and 802 constituting the inverter have different connection relations and functions with other circuits. For example, the selection transistor is connected to the selector via the bit line 808 and the bit b line 809, and operates when reading or writing data stored in the memory cell. On the other hand, the N-type transistors 804 and 806 constituting the inverter are connected to the P-type transistors 803 and 805, the selection transistor, and the wiring for supplying the ground voltage, which also constitute the inverter, and function for storing and holding data. As described above, an example in which the structure of a layer forming a semiconductor integrated circuit is determined in accordance with the function of each transistor will be described with reference to FIGS.

図32は当該半導体集積回路の等価回路図であり、図33はそのような回路構成を有する半導体集積回路の断面図である。以下の説明ではこれらの図面を参照して説明する。   FIG. 32 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor integrated circuit, and FIG. 33 is a cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit having such a circuit configuration. The following description will be given with reference to these drawings.

選択トランジスタがビット線808、またはビットb線809を介して接続するセレクタが、図32(A)及び図33(A)に示す、N型トランジスタ816、818とP型トランジスタ817、819で構成されるアナログスイッチの場合、第1の素子形成層828にアナログスイッチを構成するP型トランジスタ817、819、第2の素子形成層829にアナログスイッチを構成するN型トランジスタ816、818を有するように形成する。さらに、ビット線808およびビットb線809を第1の素子形成層828に作製する。第2の素子形成層829のN型トランジスタ816、818と、第1の素子形成層828にあるビット線808およびビットb線809との接続は、貫通配線813により行うことができる。   A selector to which a selection transistor is connected via a bit line 808 or a bit b line 809 is composed of N-type transistors 816 and 818 and P-type transistors 817 and 819 shown in FIGS. 32A and 33A. The first element formation layer 828 is formed to have P-type transistors 817 and 819 constituting the analog switch, and the second element formation layer 829 is made to have N-type transistors 816 and 818 constituting the analog switch. To do. Further, the bit line 808 and the bit b line 809 are formed in the first element formation layer 828. Connection between the N-type transistors 816 and 818 in the second element formation layer 829 and the bit line 808 and the bit b line 809 in the first element formation layer 828 can be performed by a through wiring 813.

さらに、図32(B)及び図33(B)で示すように第1の素子形成層828に選択トランジスタ801、802(N型トランジスタ)、第2の素子形成層829にインバータを構成するP型トランジスタ803、805、第3の素子形成層830にインバータを構成するN型トランジスタ804、806を有するように形成することができる。第1の素子形成層828、第2の素子形成層829、第3の素子形成層830の接続は貫通配線813によって行う。   Further, as shown in FIGS. 32B and 33B, the first element formation layer 828 has selection transistors 801 and 802 (N-type transistors), and the second element formation layer 829 forms an inverter. The transistors 803 and 805 and the third element formation layer 830 can be formed to have N-type transistors 804 and 806 that constitute an inverter. The first element formation layer 828, the second element formation layer 829, and the third element formation layer 830 are connected by a through wiring 813.

このように、回路を形成するトランジスタを積層構造で作製することで回路面積を小さくすることができる。また、セレクタと選択トランジスタとを接続するビット線808及びビットb線809を第1の素子形成層828のみを用いて形成することで、配線長を短くすることができる。同様に、選択トランジスタと接続するカラムデコーダを第1の素子形成層828に形成することで、各回路とメモリセルとを接続する配線の長さを短くすることができる。このように、配線の長さを短くすることで、消費電力を低減し、動作速度を向上させることができる。   In this manner, a circuit area can be reduced by manufacturing a transistor which forms a circuit with a stacked structure. Further, by forming the bit line 808 and the bit b line 809 that connect the selector and the selection transistor by using only the first element formation layer 828, the wiring length can be shortened. Similarly, by forming the column decoder connected to the selection transistor in the first element formation layer 828, the length of the wiring connecting each circuit and the memory cell can be shortened. Thus, by shortening the length of the wiring, power consumption can be reduced and the operation speed can be improved.

また、インバータを構成するN型トランジスタの高濃度不純物領域の一方は接地電圧(基準電圧、接地、0V、VSSとも呼ばれる)が供給され、インバータを構成するP型トランジスタの高濃度不純物領域の一方は電源電圧が供給される。したがって、第2の素子形成層には電源電圧が供給される配線が形成され、第3の素子形成層には接地電圧が供給される配線が形成される。これらの配線を異なる素子形成層に形成する。好ましくは、素子形成層を貼り合わせたときに配線が上下に重ならないように形成することで、配線間に生じる寄生容量を低減し、動作速度を向上させることができる。   One of the high concentration impurity regions of the N-type transistor constituting the inverter is supplied with a ground voltage (also referred to as reference voltage, ground, 0 V, VSS), and one of the high concentration impurity regions of the P-type transistor constituting the inverter is A power supply voltage is supplied. Accordingly, a wiring for supplying a power supply voltage is formed in the second element formation layer, and a wiring for supplying a ground voltage is formed in the third element formation layer. These wirings are formed in different element formation layers. Preferably, by forming the element formation layer so that the wirings do not overlap each other when bonded, the parasitic capacitance generated between the wirings can be reduced and the operation speed can be improved.

このように、回路の動作を考慮して半導体集積回路を構成する各素子形成層を形成することができる。   In this way, each element formation layer constituting the semiconductor integrated circuit can be formed in consideration of the operation of the circuit.

本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の使用形態例を説明する図。4A and 4B each illustrate an example of usage of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の使用形態例を説明する図。4A and 4B each illustrate an example of usage of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体集積回路の構成例を説明する図。FIG. 10 illustrates a configuration example of a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路の構成例を説明する図。FIG. 10 illustrates a configuration example of a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路の構成例を説明する図。FIG. 10 illustrates a configuration example of a semiconductor integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体集積回路の構成例を説明する図。FIG. 10 illustrates a configuration example of a semiconductor integrated circuit of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

90 半導体層
91 ゲート絶縁層
92 第1の導電層
93 不純物領域
94 不純物領域
95 チャネル形成領域
96 半導体素子
97 第4の絶縁層
100 基板
101 第1の絶縁層
102 剥離層
103 第2の絶縁層
104 コンタクトホール
105 コンタクトホール
106 コンタクトホール
107 コンタクトホール
108 コンタクトホール
109 コンタクトホール
110 開口部
111 第2の導電層
112 第2の導電層
113 第2の導電層
114 第2の導電層
115 第2の導電層
116 第2の導電層
117 第5の絶縁層
118 剥離層除去領域
119 接着層
120 第6の絶縁層
121 第nの素子形成層
122 第1の素子形成層
124 開口部
125 導電性ペースト
126 貫通配線
127 第2の導電層
129 貫通配線
130 支持基板
140 第2の導電層
141 第5の絶縁層
143 開口部
150 第5の絶縁層
153 第nの素子形成層
154 第1の素子形成層
155 導電性材料
156 導電性粒子
157 第2の導電層
158 開口部
160 第2の導電層
161 第2の導電層
162 第2の導電層
163 第2の導電層
164 第2の導電層
165 第2の導電層
166 第2の導電層
168 開口部
205a 半導体素子
205b 半導体素子
205c 半導体素子
214 導電層
215 第5の絶縁層
219 導電膜
221 基板
230 記憶素子
231 第4の導電層
232 記憶層
233 第5の導電層
300 半導体装置
301 基板
302 導電膜
303 半導体集積回路
303a 半導体集積回路
303b 半導体集積回路
303c 半導体集積回路
303d 半導体集積回路
311 導電性粒子
312 接着性樹脂
321 基板
322 導電膜
323 半導体集積回路
335 半導体素子
337 第1のシート材
338 第2のシート材
380 第3の導電層
381 第7の絶縁層
601 第1の基板
602 第1の素子形成層
603 第2の基板
604 剥離層
605 第2の素子形成層
606 開口部
607 第3の基板
608 第3の素子形成層
609 第nの基板
610 第nの素子形成層
611 導電性ペースト
612 貫通配線
613 第n−1の素子形成層
614 半導体集積回路
90 Semiconductor layer 91 Gate insulating layer 92 First conductive layer 93 Impurity region 94 Impurity region 95 Channel formation region 96 Semiconductor element 97 Fourth insulating layer 100 Substrate 101 First insulating layer 102 Release layer 103 Second insulating layer 104 Contact hole 105 Contact hole 106 Contact hole 107 Contact hole 108 Contact hole 109 Contact hole 110 Opening 111 Second conductive layer 112 Second conductive layer 113 Second conductive layer 114 Second conductive layer 115 Second conductive layer 116 Second conductive layer 117 Fifth insulating layer 118 Peeling layer removing region 119 Adhesive layer 120 Sixth insulating layer 121 nth element forming layer 122 first element forming layer 124 opening 125 conductive paste 126 through wiring 127 Second conductive layer 129 Through wiring 130 Support substrate 140 Second conductive layer 141 Fifth insulating layer 143 Opening portion 150 Fifth insulating layer 153 nth element forming layer 154 first element forming layer 155 conductive material 156 conductive particles 157 second conductive layer 158 opening Part 160 Second conductive layer 161 Second conductive layer 162 Second conductive layer 163 Second conductive layer 164 Second conductive layer 165 Second conductive layer 166 Second conductive layer 168 Opening 205a Semiconductor element 205b Semiconductor element 205c Semiconductor element 214 Conductive layer 215 Fifth insulating layer 219 Conductive film 221 Substrate 230 Memory element 231 Fourth conductive layer 232 Memory layer 233 Fifth conductive layer 300 Semiconductor device 301 Substrate 302 Conductive film 303 Semiconductor integrated circuit 303a Semiconductor integrated circuit 303b Semiconductor integrated circuit 303c Semiconductor integrated circuit 303d Semiconductor integrated circuit 311 Conductive particles 312 Adhesive resin 321 Substrate 322 Conductive film 323 Semiconductor integrated circuit 335 Semiconductor element 337 First sheet material 338 Second sheet material 380 Third conductive layer 381 Seventh insulating layer 601 First substrate 602 First element formation Layer 603 Second substrate 604 Release layer 605 Second element formation layer 606 Opening 607 Third substrate 608 Third element formation layer 609 nth substrate 610 nth element formation layer 611 Conductive paste 612 Through wiring 613 n−1th element formation layer 614 Semiconductor integrated circuit

Claims (22)

第1の基板上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層を形成し、
第2の基板上に、剥離層を形成し、
前記剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層を形成し、
前記第2の素子形成層を前記第2の基板から剥離して、前記第1の素子形成層上に貼り合わせ、
前記開口部に配線を形成して、前記第1の素子形成層と前記第2の素子形成層を電気的に接続することを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
Forming a first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers on a first substrate;
Forming a release layer on the second substrate;
On the release layer, a second element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and an opening is formed.
The second element formation layer is peeled from the second substrate and bonded onto the first element formation layer,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein a wiring is formed in the opening to electrically connect the first element formation layer and the second element formation layer.
第1の基板上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層を形成し、
第2の基板上に、第1の剥離層を形成し、
前記第1の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層を形成し、
前記第2の素子形成層を前記第2の基板から剥離して、前記第1の素子形成層上に貼り合わせ、
前記第2の素子形成層に設けられた開口部に配線を形成して、前記第1の素子形成層と前記第2の素子形成層を電気的に接続し、
第3の基板上に、第2の剥離層を形成し、
前記第2の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第3の素子形成層を形成し、
前記第3の素子形成層を前記第3の基板から剥離して、前記第2の素子形成層上に貼り合わせ、
前記第3の素子形成層に設けられた開口部に配線を形成して、前記第1乃至第3の素子形成層を電気的に接続させることを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
Forming a first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers on a first substrate;
Forming a first release layer on the second substrate;
Forming a second element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and an opening on the first release layer;
The second element formation layer is peeled from the second substrate and bonded onto the first element formation layer,
Forming a wiring in an opening provided in the second element formation layer to electrically connect the first element formation layer and the second element formation layer;
Forming a second release layer on the third substrate;
On the second release layer, a third element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and an opening is formed.
The third element formation layer is peeled from the third substrate and bonded onto the second element formation layer,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein a wiring is formed in an opening provided in the third element formation layer to electrically connect the first to third element formation layers.
第1の基板上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層を形成し、
第2の基板上に、第1の剥離層を形成し、
前記第1の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層を形成し、
前記第2の素子形成層を前記第2の基板から剥離して、前記第1の素子形成層上に貼り合わせ、
第3の基板上に、第2の剥離層を形成し、
前記第2の剥離層上に、絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第3の素子形成層を形成し、
前記第3の素子形成層を前記第3の基板から剥離して、前記第2の素子形成層に設けられた開口部と前記第3の素子形成層に設けられた開口部が略一致するように、前記第2の素子形成層上に貼り合わせ、
前記第2の素子形成層に設けられた開口部、及び、前記第3の素子形成層に設けられた開口部に配線を形成して、前記第1乃至第3の素子形成層を電気的に接続させることを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
Forming a first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers on a first substrate;
Forming a first release layer on the second substrate;
Forming a second element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and an opening on the first release layer;
The second element formation layer is peeled from the second substrate and bonded onto the first element formation layer,
Forming a second release layer on the third substrate;
On the second release layer, a third element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and an opening is formed.
The third element formation layer is peeled from the third substrate so that the opening provided in the second element formation layer and the opening provided in the third element formation layer substantially coincide with each other. And laminating on the second element formation layer,
Wiring is formed in the opening provided in the second element formation layer and the opening provided in the third element formation layer, and the first to third element formation layers are electrically connected. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, which is connected.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第1の素子形成層は、前記第1の基板上に形成された剥離層上に形成されており、
前記第1の基板から前記第1の素子形成層を剥離した後、前記第2の素子形成層を貼り合わせることを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The first element formation layer is formed on a release layer formed on the first substrate,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising: peeling off the first element formation layer from the first substrate; and bonding the second element formation layer.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記開口部の下層に位置する素子形成層の一部が導電性を有することを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein a part of an element formation layer located under the opening has conductivity.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記第1の素子形成層は、開口部を有することを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein the first element formation layer has an opening.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記開口部の側面が導電性を有することを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein a side surface of the opening has conductivity.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記配線は前記開口部に導電性を有する材料を滴下することによって形成することを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein the wiring is formed by dropping a conductive material into the opening.
請求項8において、
前記導電性を有する材料は、導電性粒子を有機樹脂に溶解又は分散させた材料であることを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In claim 8,
The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein the conductive material is a material in which conductive particles are dissolved or dispersed in an organic resin.
請求項9において、
前記導電性粒子は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、及びBaのいずれか一つ以上の金属粒子、ハロゲン化銀の微粒子、又はカーボンブラックであることを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In claim 9,
The conductive particles are made of one or more metals of Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Zr, and Ba. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, characterized in that the semiconductor integrated circuit is a grain, a silver halide fine grain, or carbon black.
請求項1乃至請求項10のいずれか一項において、
前記半導体集積回路が有する半導体素子には、薄膜トランジスタが含まれることを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In any one of Claims 1 to 10,
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, wherein the semiconductor element included in the semiconductor integrated circuit includes a thin film transistor.
請求項1乃至請求項11のいずれか一項において、
前記剥離層はタングステン、モリブデン、タングステンとモリブデンの混合物、タングステンの酸化物、タングステンの窒化物、タングステンの酸化窒化物、タングステンの窒化酸化物、モリブデンの酸化物、モリブデンの窒化物、モリブデンの酸化窒化物、モリブデンの窒化酸化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化物、タングステンとモリブデンの混合物の窒化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化窒化物、タングステンとモリブデンの混合物の窒化酸化物、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、又は珪素のいずれかを含むことを特徴とする半導体集積回路の作製方法。
In any one of Claims 1 to 11,
The peeling layer is tungsten, molybdenum, a mixture of tungsten and molybdenum, tungsten oxide, tungsten nitride, tungsten oxynitride, tungsten nitride oxide, molybdenum oxide, molybdenum nitride, molybdenum oxynitride Molybdenum nitride oxide, tungsten and molybdenum mixture oxide, tungsten and molybdenum mixture nitride, tungsten and molybdenum mixture oxynitride, tungsten and molybdenum mixture nitride oxide, titanium, tantalum, A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising niobium, nickel, cobalt, zirconium, zinc, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, or silicon.
絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層と、
絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層と、が積層され、
前記開口部には、配線が形成されていることを特徴とする半導体集積回路。
A first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers;
A semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and a second element formation layer having an opening are stacked,
A semiconductor integrated circuit, wherein a wiring is formed in the opening.
絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子を有する第1の素子形成層と、
絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第2の素子形成層と、
絶縁層に上下を挟まれた半導体層で形成される半導体素子と、開口部と、を有する第3の素子形成層と、が積層され、
前記第1乃至第3の素子形成層は、前記第2の素子形成層に設けられた開口部と前記第3の素子形成層に設けられた開口部とが略一致するように貼り合わされ、
前記開口部には、それぞれ配線が形成されていることを特徴とする半導体集積回路。
A first element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers;
A second element formation layer having a semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers, and an opening;
A semiconductor element formed of a semiconductor layer sandwiched between upper and lower insulating layers and a third element formation layer having an opening are stacked,
The first to third element formation layers are bonded so that an opening provided in the second element formation layer and an opening provided in the third element formation layer substantially coincide with each other.
A semiconductor integrated circuit, wherein wiring is formed in each of the openings.
請求項13または請求項14において、
前記開口部の下層に位置する前記素子形成層の一部が導電性を有することを特徴とする半導体集積回路。
In claim 13 or claim 14,
A part of the element formation layer located under the opening has conductivity.
請求項13乃至請求項15のいずれか一項において、
前記第1の素子形成層は、開口部を有することを特徴とする半導体集積回路。
In any one of Claims 13 thru / or Claim 15,
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the first element formation layer has an opening.
請求項13乃至請求項16のいずれか一項において、
前記開口部の側面が導電性を有することを特徴とする半導体集積回路。
In any one of Claims 13 thru / or Claim 16,
A semiconductor integrated circuit, wherein a side surface of the opening has conductivity.
請求項13乃至請求項17のいずれか一項において、
前記配線は導電性を有する材料で形成されていることを特徴とする半導体集積回路。
In any one of Claims 13 thru / or Claim 17,
The semiconductor integrated circuit, wherein the wiring is formed of a conductive material.
請求項18において、
前記導電性を有する材料は導電性粒子を有機樹脂に溶解又は分散させた材料であることを特徴とする半導体集積回路。
In claim 18,
A semiconductor integrated circuit, wherein the conductive material is a material in which conductive particles are dissolved or dispersed in an organic resin.
請求項19において、
前記導電性粒子はAg、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、及びBaのいずれか一つ以上の金属粒子、ハロゲン化銀の微粒子、又はカーボンブラックであることを特徴とする半導体集積回路。
In claim 19,
The conductive particles are one or more metal particles of Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Zr, and Ba. , A semiconductor integrated circuit characterized by being silver halide fine particles or carbon black.
請求項13乃至請求項20のいずれか一項において、
前記半導体集積回路が有する半導体素子には薄膜トランジスタが含まれることを特徴とする半導体集積回路。
In any one of Claims 13 to 20,
2. A semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor element included in the semiconductor integrated circuit includes a thin film transistor.
請求項13乃至請求項21に記載の半導体集積回路を含むことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising the semiconductor integrated circuit according to claim 13.
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