JP2008192872A - Method for manufacturing electronic device and transistor, and display unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子装置の製造方法、トランジスタの製造方法、およびそれを用いた表示装置に関する。 The present invention relates to an electronic device manufacturing method, a transistor manufacturing method, and a display device using the same.
電子装置としてのトランジスタは、表示装置の駆動素子あるいはスイッチング素子として広く用いられている。トランジスタの形成は、一般にガラス等の基板上に薄膜の形成工程と当該薄膜のパターニング工程等を繰り返して、各々の構成要素を下層から(基板側から)順に積層することにより行われる(特許文献1)。上述の基板は、完成後のトランジスタの構成要素としてそのまま用いられる場合が多いが、完成後のトランジスタを当該基板から剥離して、他の基板に転写する手法も提案されている(特許文献2)。 Transistors as electronic devices are widely used as drive elements or switching elements in display devices. In general, a transistor is formed by repeating a thin film forming process and a thin film patterning process on a glass substrate or the like and laminating each component in order from the lower layer (from the substrate side) (Patent Document 1). ). In many cases, the above-described substrate is used as a component of a completed transistor as it is. However, a method of peeling the completed transistor from the substrate and transferring it to another substrate has also been proposed (Patent Document 2). .
しかし上述の手法は、各々の工程がその下層の構成要素の耐熱性等の制限を受けるため、自由度が少ないと言う課題がある。本発明はかかる課題を解決する為になされたものであり、他の構成要素による制限が少なく、自由度の高いトランジスタの製造方法、および表示装置を提供することを目的とする。 However, the above-described method has a problem that the degree of freedom is small because each process is restricted by the heat resistance and the like of the lower layer components. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a transistor manufacturing method and a display device with a high degree of freedom, which are less limited by other components.
上記課題を解決するために、本発明の電子装置の製造方法は、第1の基板の第1の窪みに電子装置の構成要素の第1部分を、第2の基板の第2の窪みに電子装置の構成要素の第2部分を、それぞれ形成する工程と、上記第1の基板の上記構成要素の上記第1部分の形成された面と、上記第2の基板の上記構成要素の上記第2部分の形成された面とを貼り合わせる工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an electronic device manufacturing method according to the present invention includes a first portion of a component of an electronic device in a first recess of a first substrate and an electronic device in a second recess of a second substrate. Forming a second portion of each component of the apparatus; a surface of the first substrate on which the first portion of the component is formed; and a second portion of the component on the second substrate. And a step of bonding the surface on which the portion is formed.
かかる製造方法によれば、一方の基板に形成する構成要素の処理条件等を、当該処理が他方の基板の構成要素に与える影響を考慮せずに定められる。したがって、1枚の基板に電子装置の構成要素を順次積層していく方法に比べて、電子装置の製造工程の自由度を向上させることができる。 According to this manufacturing method, the processing conditions and the like of the component formed on one substrate can be determined without considering the influence of the processing on the component of the other substrate. Therefore, the degree of freedom of the manufacturing process of the electronic device can be improved as compared with the method of sequentially stacking the components of the electronic device on one substrate.
また、上記課題を解決するために、本発明のトランジスタの製造方法は、第1の基板上に、少なくともゲート電極を含むトランジスタの構成要素の一部を形成する工程と、第2の基板上に、少なくとも半導体層を含むトランジスタの構成要素の一部を形成する工程と、上記半導体層の一部を酸化してゲート絶縁膜を形成する工程と、上記第1の基板と上記第2の基板とを、上記ゲート電極と上記ゲート絶縁膜とが対面するように貼り合わせる工程と、上記第1の基板および上記第2の基板の少なくとも一方を、当該基板上に形成されているトランジスタの構成要素から分離する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a transistor of the present invention includes a step of forming a part of a component of a transistor including at least a gate electrode over a first substrate, Forming a part of a component of the transistor including at least a semiconductor layer; oxidizing a part of the semiconductor layer to form a gate insulating film; and the first substrate and the second substrate; Bonding the gate electrode and the gate insulating film so as to face each other, and at least one of the first substrate and the second substrate from a component of a transistor formed over the substrate And a step of separating.
かかる製造方法によれば、例えば上記第2の基板を上記半導体層から分離することにより、ゲート電極の耐熱性等を考慮せずにゲート酸化膜を形成した後、上記ゲート電極を上記半導体層の下層に位置させることができる。したがって、アルミニウム等の耐熱性の低い材料からなるゲート電極を有するボトムゲート型のトランジスタに高温の酸化工程を経たゲート絶縁膜を採用でき、トランジスタの製造工程の自由度を向上させることができる。 According to such a manufacturing method, for example, after the second substrate is separated from the semiconductor layer, a gate oxide film is formed without considering the heat resistance of the gate electrode, and then the gate electrode is formed on the semiconductor layer. It can be located in the lower layer. Accordingly, a gate insulating film that has been subjected to a high-temperature oxidation process can be used for a bottom-gate transistor having a gate electrode made of a material having low heat resistance such as aluminum, and the degree of freedom in the manufacturing process of the transistor can be improved.
また、上記課題を解決するために、本発明のトランジスタの製造方法は、第1の基板に第1の窪みを形成する工程と、上記第1の窪み内に、少なくともゲート電極を含むトランジスタの構成要素の一部を、上記第1の窪み内に収まるように形成する工程と、第2の基板に第2の窪みを形成する工程と、上記第2の窪み内に、少なくとも半導体層を含むトランジスタの構成要素の一部を、上記第2の窪み内に収まるように形成する工程と、上記半導体層の一部を酸化してゲート絶縁膜を形成する工程と、上記第1の基板の一部および上記第2の基板の一部の少なくとも一方に接着層を形成する工程と、上記第1の基板と上記第2の基板とを、上記ゲート電極と上記ゲート絶縁膜とが対面するように、上記接着層を介して貼り合わせる工程と、上記第1の基板および上記第2の基板の少なくとも一方を、当該基板上に形成されているトランジスタの構成要素から分離する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a transistor of the present invention includes a step of forming a first depression in a first substrate, and a structure of a transistor including at least a gate electrode in the first depression. Forming a part of the element so as to fit in the first depression; forming a second depression in the second substrate; and a transistor including at least a semiconductor layer in the second depression. Forming a part of the component so as to fit in the second depression, oxidizing a part of the semiconductor layer to form a gate insulating film, and part of the first substrate And forming the adhesive layer on at least one part of the second substrate, and the first substrate and the second substrate such that the gate electrode and the gate insulating film face each other, A step of bonding through the adhesive layer, and At least one of the first substrate and the second substrate, characterized by comprising the step of separating the components of the transistor formed on the substrate.
かかる製造方法によれば、基板表面とトランジスタの構成要素の上面とが同一の平面に位置するため、上記ゲート電極と上記ゲート絶縁膜とを貼り合わせたとき、上記第1の基板と上記第2の基板とも貼り合わされる。したがって、その後の工程を安定した状態で進めることができ、トランジスタの製造工程の自由度をより一層向上させることができる。 According to this manufacturing method, since the substrate surface and the upper surface of the component of the transistor are located on the same plane, when the gate electrode and the gate insulating film are bonded together, the first substrate and the second substrate are combined. The substrate is also attached. Accordingly, the subsequent steps can be performed in a stable state, and the degree of freedom in the transistor manufacturing process can be further improved.
好ましくは、上記第1の基板、および上記第2の基板の少なくともどちらか一方は透光性材料からなる基板を用い、当該透光性材料からなる基板の表面に所定のエネルギ付与により剥離する性質を有する剥離層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする。
かかる製造方法によれば、上記透光性材料からなる基板の裏面からエネルギービームを照射することにより上記基板と上記トランジスタの構成要素とを容易に分離できる。したがって、上述する2枚の基板を貼り合わせる工程等の条件設定が容易になり、トランジスタの製造工程の自由度をより一層向上させることができる。
Preferably, at least one of the first substrate and the second substrate uses a substrate made of a light-transmitting material, and peels off by applying predetermined energy to the surface of the substrate made of the light-transmitting material. The method further includes the step of forming a release layer having the following.
According to this manufacturing method, the substrate and the constituent elements of the transistor can be easily separated by irradiating an energy beam from the back surface of the substrate made of the light-transmitting material. Therefore, conditions such as the process of bonding the two substrates described above can be easily set, and the degree of freedom in the transistor manufacturing process can be further improved.
また、上記課題を解決するために、本発明のトランジスタの製造方法は、透光性材料からなる第1の基板に第1の窪みを形成する工程と、上記第1の窪み内を含む上記第1の基板の一部に所定のエネルギ付与により剥離する性質を有する第1の剥離層を形成する工程と、上記第1の窪み内に位置する上記第1の剥離層に、少なくともゲート電極を含むトランジスタの構成要素の一部を、上記第1の窪み内に収まるように形成する工程と、透光性材料からなる第2の基板に第2の窪みを形成する工程と、上記第2の窪み内を含む上記第2の基板の一部に所定のエネルギ付与により剥離する性質を有する第2の剥離層を形成する工程と、上記第2の窪み内に位置する上記第2の剥離層に、少なくとも半導体層を含むトランジスタの構成要素の一部を、上記第2の窪み内に収まるように形成する工程と、上記半導体層の表面を酸化してゲート絶縁膜を形成する工程と、上記第1の基板の一部および上記第2の基板の一部の少なくとも一方に第1の接着層を形成する工程と、上記第1の基板と上記第2の基板とを、上記ゲート電極と上記ゲート絶縁膜とが対面するように、上記第1の接着層を介して貼り合わせる工程と、上記第1の基板に所定のエネルギービームを照射し、上記第1の剥離層に所定のエネルギを付与して剥離させて上記第1の基板を取り除き、上記ゲート電極を露出させる工程と、上記ゲート電極をマスクとして上記半導体層に不純物イオンを打ち込み、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、上記ゲート電極を覆う第2の接着層を形成し、当該第2の接着層を介して第3の基板を貼り合わせる工程と、上記第2の基板に所定のエネルギービームを照射して、上記第2の剥離層に所定のエネルギを付与して剥離させて上記第2の基板を取り除き、上記ソース領域およびドレイン領域を露出させる工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the transistor manufacturing method of the present invention includes a step of forming a first depression in a first substrate made of a light-transmitting material, and the first depression including the inside of the first depression. A step of forming a first release layer having a property of being peeled off by applying predetermined energy to a part of one substrate; and the first release layer located in the first depression includes at least a gate electrode. Forming a part of a component of the transistor so as to fit in the first depression, forming a second depression in a second substrate made of a light-transmitting material, and the second depression A step of forming a second release layer having a property of being peeled off by applying predetermined energy to a part of the second substrate including the inside, and the second release layer located in the second depression, Part of a transistor component including at least a semiconductor layer Forming a gate insulating film by oxidizing the surface of the semiconductor layer, forming a part of the first substrate, and forming a part of the second substrate. Forming a first adhesive layer on at least one of the first portion, and the first substrate and the second substrate so that the gate electrode and the gate insulating film face each other. A step of bonding through a layer, a predetermined energy beam is irradiated to the first substrate, a predetermined energy is applied to the first release layer, the first substrate is removed, and the gate is removed. Exposing the electrode; implanting impurity ions into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask to form a source region and a drain region; forming a second adhesive layer covering the gate electrode; Adhesive layer And bonding the third substrate, irradiating the second substrate with a predetermined energy beam, applying predetermined energy to the second release layer, and peeling the second substrate. Removing and exposing the source region and the drain region.
かかる製造方法によれば、ボトムゲート型のトランジスタにおいて、ALゲート電極と高温の酸化工程を経たゲート絶縁膜とを組み合わせることができる。また、ボトムゲート型のトランジスタにおいて、ソース領域およびドレイン領域をセルフアライメントで形成できる。したがって、トランジスタの製造工程の自由度をより一層向上させることができる。 According to this manufacturing method, in the bottom-gate transistor, the AL gate electrode and the gate insulating film that has undergone a high-temperature oxidation process can be combined. In the bottom-gate transistor, the source region and the drain region can be formed by self-alignment. Therefore, the degree of freedom in the transistor manufacturing process can be further improved.
好ましくは、上記剥離層は、当該剥離層が形成される基板に対して選択的にエッチング可能な材質からなることを特徴とする。
かかる構成であれば、上記基板に形成した窪みの形状を変化させることなく上記剥離層を除去できる。したがって上記基板の再使用が可能となり、トランジスタの製造に要するコストを削減できる。
Preferably, the release layer is made of a material that can be selectively etched with respect to a substrate on which the release layer is formed.
With such a configuration, the release layer can be removed without changing the shape of the recess formed in the substrate. Therefore, the substrate can be reused, and the cost required for manufacturing the transistor can be reduced.
また、好ましくは、上記トランジスタの構成要素の一部を形成する工程は、液体材料を硬化させて形成する工程であることを特徴とする。
かかる製造方法であれば、トランジスタの構成要素の一部を上記窪み内に収めて、基板表面とトランジスタの構成要素の上面とを同一の平面に位置させることが容易になる。したがって、その後の工程である接着層の形成、および第1の基板と第2の基板との貼り合わせも容易になり、トランジスタの製造に要するコストを削減できる。
Preferably, the step of forming part of the components of the transistor is a step of forming a liquid material by curing.
With such a manufacturing method, it becomes easy to place a part of the constituent elements of the transistor in the above-described recess and position the substrate surface and the upper surface of the constituent elements of the transistor on the same plane. Therefore, formation of the adhesive layer and subsequent bonding of the first substrate and the second substrate are facilitated, and the cost required for manufacturing the transistor can be reduced.
また、本発明にかかる表示装置は、上述するいずれかの方法により製造されたトランジスタを備えることを特徴とする。
かかる発明であれば、表示装置を低コストで得ることができる。
A display device according to the present invention includes a transistor manufactured by any one of the above-described methods.
With this invention, a display device can be obtained at low cost.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態にかかる電子装置としてのトランジスタの製造方法について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。 A method for manufacturing a transistor as an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings shown below, the dimensions and ratios of the components are appropriately different from the actual ones in order to make the components large enough to be recognized on the drawings.
<第1の実施形態>
図1〜図5は、第1の実施形態にかかるトランジスタの製造方法を示す模式断面図である。トランジスタのゲート電極(ゲート電極配線)の延伸方向に対して垂直な面で切断した状態を示す断面図である。本発明の実施形態は、2枚の基板の各々に電子装置の構成要素の一部を形成して第1の部材10および第2の部材20を得た後、当該双方の部材を貼り合わせるため、まずそれぞれの部材の形成工程を示し、次に貼り合わせの工程を述べる。
<First Embodiment>
1 to 5 are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a transistor according to the first embodiment. It is sectional drawing which shows the state cut | disconnected by the surface perpendicular | vertical with respect to the extending | stretching direction of the gate electrode (gate electrode wiring) of a transistor. In the embodiment of the present invention, after the
図1(a)〜図1(f)は、第1の部材10の形成工程を示すものである。まず、図1(a)に示すように、透光性材料としての石英からなる第1の基板11に、第1の窪み21を形成する。第1の窪み21の形成は、一般的なフォトリソグラフィー法により行う。つまり、第1の窪み21を形成すべき領域以外の領域にフォトレジスト層を形成する。そして当該レジスト層をマスクとして、第1の窪み21を形成すべき領域の石英基板を所定の深さまでエッチングする。第1の窪み21を形成すべき領域の大きさ(平面形状)は、トランジスタを構成する半導体層の大きさに若干の余裕を付与した大きさである。
FIG. 1A to FIG. 1F show a process for forming the
次に、図1(b)に示すように、第1の窪み21を含めた第1の基板11上全面に第1の剥離層31を形成する。第1の剥離層31は、レーザービームの照射等により所定のエネルギを付与されると、当該剥離層を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少することにより、その層内および/または界面において剥離する性質を有する材料からなる。具体的には、水素原子を含む窒化シリコン膜、あるいは酸化シリコン膜を10〜100ナノメートルほどの厚さで形成することが好ましい。レーザービームの照射等により、水素原子が気体として放出され、上述する分子間の結合力を減少させることができる。プラズマCVD法を用いると、上述する水素原子を多量に含む窒化シリコン膜を形成できる。
Next, as shown in FIG. 1B, a
また、未結合手に水素原子を結合させて安定化されている、いわゆる水素化アモルファスシリコン膜も好ましい。上記窒化シリコン膜等と同様に、レーザービームの照射等により水素原子が放出して上述する分子間の結合が減少するため、剥離層としての機能を果たし得る。 A so-called hydrogenated amorphous silicon film that is stabilized by bonding hydrogen atoms to dangling bonds is also preferable. Similarly to the silicon nitride film and the like, hydrogen atoms are released by irradiation with a laser beam and the above-described bonding between molecules is reduced, so that it can function as a peeling layer.
次に、図1(c)に示すように、インクジェット法により、第1の窪み21内に半導体であるシリコンの粒子を含む第1の液材46を滴下する。第1のインクヘッドノズル42から第1の液材46からなる第1の液滴44を第1の窪み21内に向けて滴下することで、当該窪み内に任意の量の第1の液材46を供給できる。インクジェット法としては、液材を加熱して一部を気化させることによる体積の膨張により液材を押し出す手法、あるいはピエゾ素子等を用いた機械的な圧力により液材を押し出す手法、のどちらも適用できる。
Next, as shown in FIG.1 (c), the 1st
シリコンの粒子を含む液材には、液状またはゲル状のポリシラン誘導体、あるいは、ポリシランまたはその誘導体を溶媒に溶解させた溶液が好ましい。上記液材は、加熱により溶媒が乾燥除去され、あるいは、ポリシランを構成するシリコン原子と水素原子の結合が切れて水素原子が放出されることにより固形化される。固形化する際には気体の放出により体積が減少するので、それを考慮して滴下量を定める必要がある。例えば、固形化後の高さを、第1の基板11上の第1の剥離層31の上面と同一にさせるためには、図示するように第1の窪み21の縁から第1の液材46が盛り上がるように滴下する必要がある。
The liquid material containing silicon particles is preferably a liquid or gel-like polysilane derivative, or a solution obtained by dissolving polysilane or a derivative thereof in a solvent. The liquid material is solidified by drying and removing the solvent by heating, or by releasing bonds between silicon atoms and hydrogen atoms constituting the polysilane. When solidifying, the volume decreases due to the release of gas, so it is necessary to determine the dropping amount in consideration of it. For example, in order to make the height after solidification the same as the upper surface of the
次に、図1(d)に示すように、第1の液材46を加熱して固形化し、シリコンの微粒子からなる層48を形成する。基板全体を略300℃膜厚で加熱することで溶媒等を除去して非晶質のシリコン層を形成できる。なお、石英基板を用いる場合は600℃以上まで加熱することで、後述するレーザ光照射工程を経ずに結晶性のシリコン層を得ることもできる。
Next, as shown in FIG. 1D, the first
次に、図1(e)に示すように、シリコンの微粒子からなる層48にレーザ光50を照射して結晶化させて、トランジスタの構成要素である半導体層としての多結晶シリコン層52を得る。レーザ光50は、エキシマレーザ、YAGレーザまたはアルゴンレーザが好ましい。
Next, as shown in FIG. 1E, a
次に、図1(f)に示すように、多結晶シリコン層52を熱酸化してトランジスタの構成要素としてのゲート絶縁膜54を形成して第1の部材10を形成する。酸化は800℃以上のWET酸化(酸化炉に水素ガスを燃焼させて得た水蒸気を導入して酸化する手法)が好ましい。石英基板は耐熱性が高いため高温でゲート絶縁膜を形成できる。そして、ゲート絶縁膜は高温で形成する方がプロトン(水素イオン)の混入を抑制できるため、高品質とすることができる。なお、上記工程はWET酸化に限定されるものではなく、1100度以上のドライ酸化を用いることもできる。
Next, as shown in FIG. 1F, the
次に、第2の部材20の形成工程を、図2(a)〜図2(d)を用いて述べる。まず、図2(a)に示すように、透光性材料としての石英からなる第2の基板12に第2の窪み22を形成する。第2の窪み22の形成方法等は、第1の窪み21の形成方法等と同様である。
Next, the process of forming the
次に、図2(b)に示すように、第2の窪み22を含めた第2の基板12上全面に第2の剥離層32を形成する。第2の剥離層32の材質および形成手法等は第1の剥離層31と同様である。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、図2(c)に示すように、インクジェット法により、第2の窪み22内にAl(アルミニウム)あるいはAg(銀)等の金属の微粒子を溶媒に分散させた第2の液材66を滴下する。第2のインクヘッドノズル62から、第2の液材66からなる第2の液滴64を第2の窪み22内に向けて滴下することで、当該窪み内に任意の量の第2の液材66を供給できる。なお、溶媒としてはメタノール、エタノール等のアルコール類、あるいは、トルエン、キシレン等の炭化水素系化合物が好ましい。
Next, as shown in FIG. 2C, a second
次に、図2(d)に示すように、第2の液材66を加熱することにより溶媒を乾燥除去して、トランジスタの構成要素としてのゲート電極68を形成する。
以上、図2(a)〜図2(d)に示す工程で、第2の部材20が形成される。
Next, as shown in FIG. 2D, the solvent is dried and removed by heating the second
As described above, the
次に、第1の部材10と第2の部材20を貼り合わせて、その他所定の工程を附加することで、双方の部材に形成されているトランジスタの構成要素からトランジスタを形成する工程を示す。
Next, a process of forming a transistor from the constituent elements of the transistors formed on both members by bonding the
まず、図3(a)に示すように、第1の部材10の表面(多結晶シリコン層52が形成されている側の面)に第1の接着層72を形成する。第1の接着層72はポリシラザンをキシレン等の溶媒に分散した液材をスピンオン方式(回転塗布法)で塗布して形成する。そして、第1の部材10と第2の部材20とを多結晶シリコン層52の略中央とゲート電極68とが対向するように位置を合わせ、第1の接着層72を介して貼り合わせる。多結晶シリコン層52(ゲート絶縁膜54を含む)とゲート電極68は基板に形成された窪み内に収まっているため、上記双方の部材は全面的に貼り合わせることができる。そして、貼り合わせ後、第1の接着層72を加熱により硬化させて、双方の部材を完全に結合する。
First, as shown in FIG. 3A, a first
次に、図3(b)に示すように、第2の部材20の裏面(第2の基板12の裏面)側からレーザ光70を照射して、第2の剥離層32の結合力を消失させる。第2の基板12は透光性材料である石英製なので、裏面からの照射によりレーザ光70は第2の剥離層32に到達し、当該剥離層内に含まれているシリコン原子と水素原子の結合を切断し、水素原子をガス化させる。その結果、第2の剥離層32に含まれるシリコン原子同士の結合が弱まり、当該剥離層内で、剥離が生じるものと考えられる。その結果、第2の基板12から第2の部材20を引き剥がすことが可能となる。なお、レーザ光70の波長は第2の剥離層32に吸収され易い波長を選択することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図3(c)に示すように、第1の部材10と第2の部材20との結合体から第2の基板12を除去する。上述するように第2の剥離層32の結合力は失われており、一方で第1の接着層72は硬化により結合力が増加されているため、ゲート電極68は第2の基板12と分離して、第1の部材10に第1の接着層72を介して接合された状態となる。当該状態を、以下、第3の部材30と称する。
Next, as shown in FIG. 3C, the
次に、図3(d)に示すように、第1の基板11の表面から多結晶シリコン層52に、リン等の不純物イオン80をI/I(イオンインプランテーション)法で打ち込む。ゲート電極68がマスクとなり、ゲート電極68を挟むようにソース領域74およびドレイン領域76が形成される。これでトランジスタ40が形成される。当該状態ではトランジスタ40はトップゲート型である。
Next, as shown in FIG. 3D,
次に、トップゲート型であるトランジスタ40を、第3の基板を用いてボトムゲート型とする工程を示す。まず、図4(a)に示すように、第3の部材30上に第2の接着層82を形成する。第1の接着層72と同様に、ポリシラザンをキシレン等の溶媒に分散した液材をスピンオン方式(回転塗布法)で塗布して形成する。なお、第2の接着層82の厚さは、ゲート電極68を覆い、ゲート電極68による段差を打ち消すために、第1の接着層72よりも厚くすることが好ましい。
Next, a process in which the
次に、図4(b)に示すように、第3の部材30の表面(ゲート電極68が結合されている側の面)に第3の基板13を、第2の接着層82を介して貼り合わせる。第3の基板13にはトランジスタの構成要素等は形成されていないため、第3の部材との厳密な位置合わせは要しない。また第3の基板13は高耐熱性を必要としないため、石英基板ではなく通常のガラス基板で充分である。さらには、透光性も必要としないため、プラスチック基板等を用いることも可能である。
Next, as shown in FIG. 4B, the
次に、図4(c)に示すように、第2の接着層82を加熱により硬化させて、第3の部材30と第3の基板13とを第2の接着層82を介して完全に結合させる。ここで、図4(c)は、判り易くするために上下を反転させている。そして結合させた後、第3の部材30の裏面(第1の基板11の裏面)からレーザ光90を照射して第1の剥離層31の結合力を消失させる。
Next, as shown in FIG. 4C, the second
次に、図4(d)に示すように、第3の部材30と第3の基板13との結合体から第1の基板11を除去する。第1の剥離層31の結合力は失われており、一方で第2の接着層82は硬化により結合力が増加され第1の接着層72と強く接着しているので、トランジスタ40は第1の基板11から分離して、第3の基板13に第2の接着層82を介して接合された状態となる。
Next, as shown in FIG. 4D, the
以上、図4(a)〜図4(d)に示す工程により、図3(d)で形成された時点ではトップゲート型であったトランジスタ40が、ボトムゲート型に転換される。
4A to 4D, the
最後に、トランジスタ40に導電材料からなるソース配線94と透明導電材料からなる画素電極98とを接続させて、画像表示を可能とした態様を図5に示す。ソース配線94は、図示しないデータ線駆動回路からの信号をソース領域74に伝達する。そして、当該信号は同じく図示しない走査線駆動回路と導通するゲート電極68によりON/OFF制御されてドレイン領域76に伝達される。したがって、ドレイン領域76に接続している画素電極98に任意の信号を伝達できる。
Finally, FIG. 5 shows an aspect in which the
トランジスタ40をマトリクス状に配置することで画像を表示することが可能となり、さらに各々の画素電極98上にカラーフィルタを配置することでカラー画像を表示することが可能となる。
An image can be displayed by arranging the
ソース配線94と画素電極98は、双方ともインクジェット法で形成することが好ましい。ソース領域74およびドレイン領域76は露出しているため、コンタクトホール等の導通経路を形成することなく直接液材を滴下できる。またゲート電極68が第2の接着層82に埋没しているため、第3の基板13上のトランジスタ40による段差は抑制されており、隔壁等を形成せずにインクジェット法を用いて画素電極98等のパターンを形成できる。
Both the
ソース配線94は、ゲート電極68の形成時と同様に、Alの微粒子を溶媒に分散させた液材を、一部がソース領域74上に重なるように第3の基板13上に滴下後、溶媒を乾燥除去することで形成できる。また、画素電極98は同じく透明導電材料の微粒子、具体的には、ITO(酸化インジウム・錫)やインジウム亜鉛酸化物、またはインジウム、錫、亜鉛等の微粒子を溶媒に分散させた液材を一部がドレイン領域76上に重なるように第3の基板13上に滴下し、溶媒を乾燥除去して形成する。ソース配線94と画素電極98とは第3の基板13上において互いに分離独立しているため、上記滴下工程および乾燥工程はそれぞれ1回にまとめて工程数を削減することが好ましい。
Similarly to the formation of the
以上述べたように、本実施形態にかかるトランジスタの製造方法は、2枚の基板の各々にトランジスタの構成要素の一部である多結晶シリコン層52とゲート電極68をそれぞれ別途形成した後、双方の基板を貼り合わせてトランジスタを形成する。そして、トップゲートの態様で多結晶シリコン層52に不純物を注入した後、ボトムゲートの態様で画素電極98等を形成している。その結果、多結晶シリコン層52とゲート電極68を他の構成要素に与える影響を考慮せずに形成できるため、トランジスタ40の形成過程における自由度を向上させることができる。
As described above, in the transistor manufacturing method according to the present embodiment, the
具体的には、ボトムゲートの態様で、熱酸化により形成したゲート絶縁膜54と、融点の低いAlからなるゲート電極68とを組み合わせることができる。また、トップゲートの態様で不純物をI/Iにより注入した後にボトムゲートの態様に変換するため、最終的にはボトムゲートとなるトランジスタ40において、ゲート電極68をマスクに用いる自己整合プロセスでソース領域74とドレイン領域76を形成することができる。
Specifically, the
また、本実施形態にかかるトランジスタの製造方法によれば、最終的にトランジスタ40が形成される第3の基板13は耐熱性等を必要とはせずにプラスチック等の安価な基板を用いることができるので、トランジスタ40を配置した基板を低コストで形成できる。さらに、第1の接着層72、および第2の接着層82は窒化シリコン膜なので、第1の基板11および第2の基板12の形成材料である石英に対して選択的にエッチングできる。したがって、基板に形成された窪みの寸法を拡大することなく洗浄して除去でき、第1基板11および第2の基板12は繰り返し再使用できる。その結果、トランジスタの製造コストをより一層削減することができる。
Further, according to the method for manufacturing a transistor according to the present embodiment, the
<第2の実施形態>
図6〜図8は第2の実施形態にかかるトランジスタの製造方法を示す模式断面図である。第1の実施形態と同様に、トランジスタのゲート電極(ゲート電極配線)の延伸方向に対して垂直の方向から見た断面図である。以下、各工程について述べる。
<Second Embodiment>
6 to 8 are schematic cross-sectional views showing a method for manufacturing a transistor according to the second embodiment. It is sectional drawing seen from the direction perpendicular | vertical with respect to the extending | stretching direction of the gate electrode (gate electrode wiring) of a transistor similarly to 1st Embodiment. Hereinafter, each step will be described.
まず、図6(a)に示すように、透光性材料としての石英からなる第1の基板11上全面に第1の剥離層31を形成し、当該剥離層の上面に多結晶シリコン層15を形成する。第1の剥離層31の材質、形成手法等は上記第1の実施形態におけるものと同一であり、レーザービームの照射等により所定のエネルギを付与されると、当該剥離層を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少することにより、その層内および/または界面において剥離する性質を有する。また、多結晶シリコン層15はCVD法で形成する。
First, as shown in FIG. 6A, a
次に、図6(b)に示すように、多結晶シリコン層15をフォトリソグラフィー法により島状の形状にパターニングする。パターニング後の多結晶シリコン層15は、将来的に形成するトランジスタの構成要素である半導体層として機能する。したがってパターニングは、当該機能に好適な形状となるように行う。
Next, as shown in FIG. 6B, the
次に、図6(c)に示すように、多結晶シリコン層15を熱酸化して、当該多結晶シリコン層の表面にトランジスタの構成要素としてのゲート絶縁膜55を形成する。酸化は、上記第1の実施形態と同様に、800℃以上のWET酸化あるいはそれ以上の高温のドライ酸化で行う。かかる方法により、プロトン等の不純物の混入をできる限り抑制し、品質の高いゲート絶縁膜55を得る。ここまでの工程で第1の部材35が形成される。
Next, as shown in FIG. 6C, the
次に、図6(d)に示すように、第1の基板11上の全面に、第1の接着層72を形成する。第1の接着層72の材質および形成手法は上記第1の実施形態と同様である。ただし、当該接着層の厚さは、多結晶シリコン層15およびゲート絶縁膜55で生じた段差を打ち消して形成後の第1の接着層72上面が平坦になるように、若干厚めに形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, a first
次に、図6(e)に示すように、第1の部材35に上記第1の実施形態で用いた第2の部材20、すなわち第2の基板12に第2の剥離層32を介してAlからなるゲート電極68が埋め込まれている部材(図2(d)参照)を貼り合わせる。多結晶シリコン層15の略中央にゲート電極68が対向するように位置合わせする点は、上記第1の実施形態と同様である。上述したように、第1の接着層72は上面が平坦になるよう形成されているため、双方の部材を面接合できる。そして貼り合わせた後、第1の接着層72を加熱して硬化させ、貼り合わせた双方の部材を完全に接合する。
Next, as shown in FIG. 6 (e), the
次に、図7(a)に示すように、第2の部材20の裏面側からレーザ光70を照射して第2の剥離層32の結合力を消失させる。
Next, as shown in FIG. 7A, the bonding force of the
次に、図7(b)に示すように、ゲート電極68と第1の接着層72との接合を維持させた状態で、第2の基板12を取り除く。ゲート電極68は、第1の部材35に第1の接着層72を介して接合された状態となる。当該状態を、以下、第3の部材36と称する。
Next, as shown in FIG. 7B, the
次に、図7(c)に示すように、第1の基板11の表面から多結晶シリコン層15にリン等の不純物イオン80をI/I(イオンインプランテーション)法で打ち込みソース領域74およびドレイン領域76を形成する。これでトランジスタ41が形成される。この段階ではトランジスタ41はトップゲート型であるため、ゲート電極68はマスクとしての機能を果たし、多結晶シリコン層15を、不純物が打ち込まれる領域と打ち込まれない領域とに区分けできる。
Next, as shown in FIG. 7C,
次に、図7(d)に示すように、第1の接着層72、およびゲート電極68上の全面に、第2の接着層82を形成する。第2の接着層82の材質および形成手法は第1の接着層72の形成時と同様である。そして当該接着層の厚さは、ゲート電極68で生じた段差を打ち消して、形成後の第2の接着層82の上面が平坦になるような厚さとする。
Next, as shown in FIG. 7D, a second
次に、図8(a)に示すように、第2の接着層82に第3の基板13を貼り合わせる。貼り合わせた後は、第2の接着層82を加熱して硬化させる。
Next, as shown in FIG. 8A, the
次に、図8(b)に示すように、第1の基板11の裏面からレーザ光90を照射して第1の剥離層31の結合力を消失させる。ここで、図8(b)は、判り易くするために上下を反転させてある。
Next, as shown in FIG. 8B, the bonding force of the
次に、図8(c)に示すように、第1の基板11を取り除く。多結晶シリコン層15にI/Iで形成されたソース領域74およびドレイン領域76が露出して、ボトムゲート型のトランジスタ41が形成される。第1の基板11に窪みを形成していないため、第1の実施形態とは異なり、多結晶シリコン層15は第1の接着層72に埋め込まれた態様となる。
Next, as shown in FIG. 8C, the
最後に、図8(d)に示すように、ソース配線94と画素電極98を形成し画像表示を可能とする。上記双方の要素の材質は上記第1の実施形態と同様であり、形成方法も同じくインクジェット法である。
Finally, as shown in FIG. 8D, the
本実施形態にかかるトランジスタの製造方法によれば、ソース領域74およびドレイン領域76を第1の接着層72に埋め込むことにより、ソース配線94および画素電極98を形成する面を平坦な面とすることができる。その結果、インクジェット法によるパターン形成が一層容易となり、より一層高精細なパターンを隔壁を用いずに形成することが可能となる。
According to the method of manufacturing a transistor according to the present embodiment, the
10…第1の部材、11…第1の基板、12…第2の基板、13…第3の基板、15…多結晶シリコン層、20…第2の部材、21…第1の窪み、22…第2の窪み、30…第3の部材、31…第1の剥離層、32…第2の剥離層、35…第1の部材、36…第3の部材、40…トランジスタ、41…トランジスタ、42…第1のインクヘッドノズル、44…第1の液滴、46…第1の液材、48…シリコンの微粒子からなる層、50…レーザ光、52…多結晶シリコン層、54…ゲート絶縁膜、55…ゲート絶縁膜、62…第2のインクジェットヘッド、64…第2の液滴、66…第2の液材、68…ゲート電極、70…レーザ光、72…第1の接着層、74…ソース領域、76…ドレイン領域、80…不純物イオン、82…第2の接着層、90…レーザ光、94…ソース配線、98…画素電極。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の基板の前記構成要素の前記第1部分の形成された面と、前記第2の基板の前記構成要素の前記第2部分の形成された面とを貼り合わせる工程と、を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。 Forming a first portion of a component of the electronic device in a first recess of the first substrate and a second portion of the component of the electronic device in a second recess of the second substrate;
Bonding the surface of the component of the first substrate on which the first portion is formed and the surface of the component of the second substrate on which the second portion is formed. A method for manufacturing an electronic device.
第2の基板上に、少なくとも半導体層を含むトランジスタの構成要素の一部を形成する工程と、
前記半導体層の一部を酸化してゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜とが対面するように貼り合わせる工程と、
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくとも一方を、当該基板上に形成されているトランジスタの構成要素から分離する工程と、
を含むことを特徴とするトランジスタの製造方法。 Forming a part of a component of a transistor including at least a gate electrode on a first substrate;
Forming a part of a component of a transistor including at least a semiconductor layer on a second substrate;
Forming a gate insulating film by oxidizing a part of the semiconductor layer;
Bonding the first substrate and the second substrate so that the gate electrode and the gate insulating film face each other;
Separating at least one of the first substrate and the second substrate from the components of the transistors formed on the substrate;
A method for manufacturing a transistor comprising:
前記第1の窪み内に、少なくともゲート電極を含むトランジスタの構成要素の一部を、前記第1の窪み内に収まるように形成する工程と、
第2の基板に第2の窪みを形成する工程と、
前記第2の窪み内に、少なくとも半導体層を含むトランジスタの構成要素の一部を、前記第2の窪み内に収まるように形成する工程と、
前記半導体層の一部を酸化してゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の基板の一部および前記第2の基板の一部の少なくとも一方に接着層を形成する工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜とが対面するように、前記接着層を介して貼り合わせる工程と、
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくとも一方を、当該基板上に形成されているトランジスタの構成要素から分離する工程と、
を含むことを特徴とするトランジスタの製造方法。 Forming a first depression in a first substrate;
Forming a part of a component of a transistor including at least a gate electrode in the first depression so as to fit in the first depression;
Forming a second depression in the second substrate;
Forming a part of a component of a transistor including at least a semiconductor layer in the second depression so as to be accommodated in the second depression;
Forming a gate insulating film by oxidizing a part of the semiconductor layer;
Forming an adhesive layer on at least one of a part of the first substrate and a part of the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate through the adhesive layer such that the gate electrode and the gate insulating film face each other;
Separating at least one of the first substrate and the second substrate from the components of the transistors formed on the substrate;
A method for manufacturing a transistor comprising:
前記第1の窪み内を含む前記第1の基板の一部に所定のエネルギ付与により剥離する性質を有する第1の剥離層を形成する工程と、
前記第1の窪み内に位置する前記第1の剥離層に、少なくともゲート電極を含むトランジスタの構成要素の一部を、前記第1の窪み内に収まるように形成する工程と、
透光性材料からなる第2の基板に第2の窪みを形成する工程と、
前記第2の窪み内を含む前記第2の基板の一部に所定のエネルギ付与により剥離する性質を有する第2の剥離層を形成する工程と、
前記第2の窪み内に位置する前記第2の剥離層に、少なくとも半導体層を含むトランジスタの構成要素の一部を、前記第2の窪み内に収まるように形成する工程と、
前記半導体層の表面を酸化してゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の基板の一部および前記第2の基板の一部の少なくとも一方に第1の接着層を形成する工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁膜とが対面するように、前記第1の接着層を介して貼り合わせる工程と、
前記第1の基板に所定のエネルギービームを照射し、前記第1の剥離層に所定のエネルギを付与して剥離させて前記第1の基板を取り除き、前記ゲート電極を露出させる工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物イオンを打ち込み、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
前記ゲート電極を覆う第2の接着層を形成し、当該第2の接着層を介して第3の基板を貼り合わせる工程と、
前記第2の基板に所定のエネルギービームを照射して、前記第2の剥離層に所定のエネルギを付与して剥離させて前記第2の基板を取り除き、前記ソース領域およびドレイン領域を露出させる工程と、
を含むことを特徴とするトランジスタの製造方法。 Forming a first depression in a first substrate made of a translucent material;
Forming a first release layer having a property of being peeled off by applying predetermined energy to a part of the first substrate including the inside of the first depression;
Forming a part of a component of a transistor including at least a gate electrode in the first release layer located in the first depression so as to be accommodated in the first depression;
Forming a second depression in a second substrate made of a translucent material;
Forming a second release layer having a property of being peeled off by applying predetermined energy to a part of the second substrate including the inside of the second depression;
Forming a part of a component of a transistor including at least a semiconductor layer in the second peeling layer located in the second depression so as to be accommodated in the second depression;
Oxidizing the surface of the semiconductor layer to form a gate insulating film;
Forming a first adhesive layer on at least one of a part of the first substrate and a part of the second substrate;
Bonding the first substrate and the second substrate through the first adhesive layer so that the gate electrode and the gate insulating film face each other;
Irradiating the first substrate with a predetermined energy beam, applying predetermined energy to the first peeling layer to separate the first substrate, removing the first substrate, and exposing the gate electrode;
Implanting impurity ions into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask to form a source region and a drain region;
Forming a second adhesive layer covering the gate electrode, and bonding a third substrate through the second adhesive layer;
Irradiating the second substrate with a predetermined energy beam, applying a predetermined energy to the second release layer to separate the second substrate, removing the second substrate, and exposing the source and drain regions. When,
A method for manufacturing a transistor comprising:
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JP2007026450A JP2008192872A (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Method for manufacturing electronic device and transistor, and display unit |
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Cited By (1)
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JP2013065665A (en) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
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2007
- 2007-02-06 JP JP2007026450A patent/JP2008192872A/en not_active Withdrawn
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