JP2011039507A - 半導体装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明では剥離技術を用いることにより様々な基板上に薄膜素子を形成し、従
来の技術では不可能であると考えられていた部分に薄膜素子を形成することにより、省ス
ペース化を図ると共に耐衝撃性やフレキシビリティに優れた半導体装置を提供する。
【解決手段】 本発明では、剥離技術を用いて一旦基板から剥離させた膜厚50μm以下
の素子形成層を基板上に固着することにより、様々な基板上に薄膜素子を形成することを
特徴とする。例えば、可撓性基板上に固着された薄膜素子をパネルの裏面に貼り付けたり
、直接パネルの裏面に固着したり、さらには、パネルに貼り付けられたFPC上に薄膜素
子を固着することにより、省スペース化を図ることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、複数の薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成された半導体装置を
含む素子形成層を剥離により作製する技術に関する。
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜(厚さ数〜数百nm程度)を用
いてTFTを形成する技術が注目されている。TFTはICや電気光学装置のような電子
デバイスに広く応用されている。
なお、これらのTFTを形成する基板としては、現在、ガラス基板や石英基板が多く使
用されているが、割れやすく、重いという欠点がある。また、大量生産を行う上で、これ
らの基板は大型化が困難であり、不向きである。そのため、可撓性を有する基板、代表的
にはフレキシブルなプラスチックフィルムの上にTFTで構成された素子を形成すること
が試みられている。
しかしながら、プラスチックフィルムの耐熱性が低いためプロセスの最高温度を低くせ
ざるを得ず、結果的にガラス基板上に形成する時ほど良好な電気特性のTFTを形成でき
ないのが現状である。そのため、プラスチックフィルム上に直接TFTを形成して得られ
た半導体装置、表示装置、または発光装置等は、まだ実現されていない。
これに対して、ガラスや石英などの基板上に薄膜素子を形成した後、基板から薄膜素子
を剥離し、プラスチックフィルム等の基板に固着させる技術が開示されている(例えば、
特許文献1参照。)。
なお、このようにプラスチックフィルム等の可撓性を有する基体上に半導体装置、表
示装置、または発光装置等を作製することができれば、厚みが薄く軽量であるということ
に加えて、曲面を有するフレキシブルなディスプレイ等に用いることができ、応用範囲を
広げることができる。
特開平10−125929号公報
そこで、本発明では剥離技術を用いることにより様々な基板上に薄膜素子を形成し、従
来の技術では不可能であると考えられていた部分に薄膜素子を形成することにより、省ス
ペース化を図ると共に耐衝撃性やフレキシビリティに優れた半導体装置を提供することを
目的とする。
本発明では、剥離技術を用いて一旦基板から剥離させた膜厚50μm以下の素子形成層
を基板上に固着することにより、様々な基板上に薄膜素子を形成することを特徴とする。
なお、固着する基板としては、用途に応じた様々な材料を選択することができるが、特に
可撓性基板上に固着することにより耐衝撃性やフレキシビリティに優れた薄膜素子を形成
することができる。また、ここで素子形成層に含まれるTFTとしては、非晶質半導体層
を活性層として形成されるアモルファスシリコンTFT(a−SiTFT)や、結晶質半
導体層を活性層として形成されるポリシリコンTFT(p−SiTFT)等がある。
本発明では、剥離技術により、直接基板上に固着することもできるが、補助基板上に剥
離技術により一旦固着して、チップを形成した後、チップを基板上の所望の位置に貼り付
けることもできる。
なお、薄膜素子を固着する基板としてプラスチックなどの可撓性基板を用いることは、
基板を選ばずに素子が形成できるという剥離技術のメリットを生かすことができるので、
より好ましい。さらに別の基板から剥離させた膜厚50μm以下の素子形成層を先に形成
された素子形成層の上に重ねて固着することを繰り返すことにより、薄膜素子をさらに高
集積化させることもできる。
また、本発明において、被剥離体となる素子形成層は、膜厚50μm以下であり、素子
形成層から生じる熱で素子が劣化しやすいことから、基板には、熱を効果的に放出させる
ことのできる熱伝導性材料を用いることもできる。さらに、既に固着された素子形成層上
に別の素子形成層を固着する場合にも、固着表面(既に固着された素子形成層上)に熱伝
導性の薄膜を形成することが好ましい。
本発明は、基板上に形成された画素部および駆動回路を有するパネルと、前記パネルに
接続されたFPCを有し、前記FPCには、複数のTFTを含む素子形成層を可撓性基板
に固着して形成された集積回路が備えられていることを特徴としている。
また、本発明の他の構成として、基板上に形成された画素部および駆動回路を有するパ
ネルと、前記パネルに接続されたFPCを有し、前記FPCには、複数のTFTを含む素
子形成層を直接固着して形成された集積回路が備えられていることを特徴としている。
なお、ここでいうFPCとは、フレキシブルプリント配線基板(Flexible Printed Circ
uit)を指し、屈曲性のある回路基板を意味する。
本発明は、基板上に画素部および駆動回路を有し、前記駆動回路は、複数のTFTを含
む素子形成層を可撓性基板に固着して形成された集積回路からなることを特徴としている

また、他の構成として、基板上に画素部および駆動回路を有し、前記駆動回路は、複数
のTFTを含む素子形成層を前記基板上に直接固着して形成された集積回路からなること
を特徴としている。
すなわち、上記構成において、駆動回路は基板上に画素部と同様にして作り込まれたの
ではなく、別で形成された後、剥離技術によりパネルの所望の位置に固着されたことを特
徴とする。なお、このとき、駆動回路を直接パネル上に固着することもできるが、例えば
、予め配線が形成されている補助基板上に固着した後、はんだボールを介してパネル上の
所望の位置に貼り付けることもできる。
本発明は、基板上に形成された画素部および駆動回路を有するパネルと、前記パネルの
裏面に、複数のTFTを含む素子形成層を可撓性基板に固着して形成された集積回路が備
えられていることを特徴としている。
また、他の構成として、基板上に形成された画素部および駆動回路を有するパネルと、
前記パネルの裏面に、複数のTFTを含む素子形成層を直接固着して形成された集積回路
が備えられていることを特徴としている。
なお、上記構成では、可撓性基板上に剥離技術により形成された集積回路をパネル上に
貼り付ける構成と異なり、パネルの裏面に直接固着することを特徴とする。
上記構成において、前記集積回路は、コントローラ、CPU(Central Processing unit
)、またはメモリのうち少なくとも一つを含むことを特徴としている。また、前記集積回
路は、その膜厚が50μm以下であることを特徴としている。
本発明は、上記構成の半導体装置を用いることを特徴とする電子機器であることを特徴
としている。
以上の各構成において、半導体装置には、CPU、MPU(Micro Processor unit)、メ
モリ、マイコン、画像処理プロセッサを含み、さらにこれらを搭載したモジュールの他、
パネルと外部電源とを電気的に接続するFPCが貼り付けられたモジュールも含めること
とする。表示装置には、液晶、EL、PDP、電子ペーパーなどを含む。また、パネルは
、アクティブマトリクス型であっても良いし、パッシブマトリクス型であっても良い。
以上より、剥離技術を用いて薄膜素子を形成することにより、従来の技術では不可能で
あると考えられていた部分に薄膜素子を形成することが可能となるため省スペース化を図
ることができると共に耐衝撃性やフレキシビリティに優れた半導体装置を提供することが
できる。
本実施形態1に示す本発明の構成を説明する図。 本実施形態1に示す本発明の構成を説明する図。 本実施形態2に示す本発明の構成を説明する図。 本実施形態3に示す本発明の構成を説明する図。 本実施形態4に示す本発明の構成を説明する図。 剥離方法について説明する図。 剥離方法について説明する図。 TFTの作製工程について説明する図。 TFTの作製工程について説明する図。 量産工程について説明する図。 CPUの構成について説明する図。 CPUのタイミングチャート。 本発明により形成されるCPUの写真。 本発明により形成されるCPUの写真。 本発明を用いて形成される電子機器について説明する図。
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説
明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様
々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実
施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお以下に説明する本発明の構
成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
(実施の形態1)
本実施の形態1では、パネル100を外部と電気的に接続するためのFPC(Flexible
Printed Circuit)上に剥離技術を用いて形成された集積回路が備えられたモジュール(半
導体モジュール)について図1を用いて説明する。
図1(A)には、半導体モジュールの上面図を示し、図1(B)には、半導体モジュー
ルの断面図を示す。パネル100には、画素部105、および駆動回路(信号線駆動回路
107、走査線駆動回路106)が設けられており、これらの駆動回路と外部に設けられ
た外部電源等(図示せず)を電気的に接続するためのFPC108が、接着剤109によ
りパネル100上に貼り付けられている。
そして、FPC108上には、集積回路(コントローラ101、CPU(Central Proce
ssing unit)102、メモリ103)が剥離技術により形成される。
なお、これらの集積回路(コントローラ101、CPU(Central Processing unit)1
02、メモリ103)は、剥離技術を用いることにより、50μm以下の膜厚で形成する
ことができる。そのため、FPC108のような可撓性のフィルム上に集積回路を形成す
ることが可能となる。また、図1(B)に示すようにFPC108の形状が湾曲して物理
的な力が加わる場合にも、剥離技術により形成された集積回路は、それ自体がフレキシブ
ルな形状の変化に対応できるため、その機能を損ねることなく用いることができる。
また、図1(B)のFPC108上に形成された集積回路の一部であるCPU102の
拡大図を図1(C)に示す。
複数のTFT111で構成される素子形成層112が剥離技術(この場合には2回剥離
)により、可撓性の補助基板113上に固着され、さらにバンプ114を介してFPC1
08上の配線115と電気的に接続される。なお、ここでは、補助基板113上に素子形
成層112を固着した後、バンプ114によりFPC108上の配線115と電気的に接
続させる場合について示したが、本発明はこれに限られることはなく、補助基板113お
よびバンプ114を用いることなく直接素子形成層112を配線115と電気的に接続さ
せる構成とすることもできる。なお、2回剥離の方法については、実施の形態5において
詳細に説明することとする。
また、FPC上に集積回路を形成する場合の他のバリエーションとして、図2(A)、
(B)に示すようにFPC208に固着される集積回路を大型化してもよい。
なお、この場合における集積回路は、図2(A)に示すように大型で可撓性の補助基板
上にコントローラ、CPU、メモリ等を単体で固着してなる集積回路210を形成し、F
PC208の上に貼り付けても良いし、図2(B)に示すように補助基板214上にコン
トローラ211、CPU212、メモリ213等により構成される集積回路215を固着
した後、FPC216の上に貼り付けても良い。
このようにFPCの上に固着される集積回路を大型化することにより、固着(貼り合わ
せ)マージンを大きく取ることができるので、固着(貼り合わせ)時における位置合わせ
を容易に行うことができる。
さらに、本発明の剥離方法としては、先に述べた2回剥離ではなく、基板上に形成され
た素子形成層222をバンプ224を介して基板(ここでは、FPC228)上の配線2
25と電気的に接続される位置に固着した後、基板を剥離する1回剥離の構成も可能であ
り、この場合には、図2(C)に示す形状が得られる。
(実施の形態2)
本実施の形態2では、パネル上の駆動回路が剥離技術により形成されたモジュール(半
導体モジュール)について図3を用いて説明する。
図3(A)には、半導体モジュールの上面図を示す。パネル300には、画素部305
、および駆動回路(信号線駆動回路307、走査線駆動回路306)が設けられており、
これらと外部に設けられた外部電源等(図示せず)を電気的に接続するためのFPC30
8が、接着剤309によりパネル300上に貼り付けられている。
本実施の形態において、これらの駆動回路(信号線駆動回路307、走査線駆動回路3
06)は、剥離技術により形成されることから、可撓性の基板を用いてパネルを形成する
場合にも容易にその基板上に形成することができる。
図3(B)には、パネル上に形成された駆動回路(信号線駆動回路307、走査線駆動
回路306)の拡大図を示す。なお、ここでは、補助基板314上に素子形成層312が
固着されたチップの構造について詳細に説明する。
図3(B)に示すように、複数のTFT311で構成される素子形成層312は剥離技
術により可撓性の補助基板314上に形成される。なお、補助基板314には、予め配線
315が形成されており、剥離された素子形成層312は、バンプ313を介して配線3
15と電気的に接続される。さらに、配線315と電気的に接続されたはんだボール31
6を介してパネル300上に貼り付けることにより、パネル300上の配線(図示せず)
と駆動回路を電気的に接続することができる。
また、図3(B)の323の拡大図を図3(C)に示す。素子形成層312に含まれる
複数の配線は、図3(C)に示すように引き出し配線321により引き出されており、こ
れに接して形成されたバンプ313が異方導電性接着層317を介して補助基板314上
の配線315と電気的に接続されている。
ここで、異方導電性接着層317に用いる材料としては、Ag、Au、Al等の金属粒
子を絶縁性被膜で覆った異方導電性粒子325と、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、
紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤等の接着
剤324とからなる。異方導電性接着層317において、異方導電性粒子325を間に介
することによりバンプ313と補助基板314上の配線315とが電気的に接続される。
以上のように、可撓性の補助基板314上に駆動回路を固着して形成されたチップをは
んだボール316を介してパネル300上に貼り付けることにより形成された駆動回路は
、基板の形状が湾曲して物理的な力が加わる場合にも、それ自体がフレキシブルな形状の
変化に対応できるため、その機能を損ねることなく用いることができる。
さらに、1つのチップに不良が発見された場合にも、その不良チップのみを正常なチッ
プと交換すればよいので、歩留まりを向上させることができる。
なお、本実施の形態では、信号線駆動回路307、および走査線駆動回路306のそれ
ぞれが、複数の半導体チップを貼り付けることにより形成される場合について示したが、
本発明はこれに限られることはなく、それぞれ1つのチップで形成されていても良い。
(実施の形態3)
本実施の形態3では、剥離技術により可撓性基板上に形成された集積回路(コントロー
ラ401、CPU402、メモリ403)を可撓性基板ごとパネルの裏面に貼り付ける場
合について図4を用いて説明する。
図4(A)には、半導体モジュールの上面図を示し、図4(B)には、半導体モジュー
ルの断面図を示す。パネル400には、画素部405、および駆動回路(信号線駆動回路
407、走査線駆動回路406)が設けられており、これらと外部に設けられた外部電源
等(図示せず)を電気的に接続するためのFPC408が、接着剤409によりパネル4
00上に貼り付けられている。
また、パネル400の裏面には、図4(B)に示すように剥離技術(2回剥離)により
集積回路(コントローラ401、CPU402、メモリ403)が形成された可撓性の基
板412が接着剤413により貼り付けられている。
なお、これらの集積回路(コントローラ401、CPU402、メモリ403)は、可
撓性の基板412上に剥離技術により形成され、その形状がフレキシブルであることから
、パネルを形成する基板411への貼り付けが容易になる。
また、図4(C)には、図4(B)の410における画素部405、およびCPU40
2の拡大図を示す。
すなわち、パネル400上には、TFT、および素子を含み画素を構成する素子形成層
425が固着され、画素部405が形成されている。なお、ここでは示さないが、同じ面
に駆動回路を構成する素子形成層が固着され、駆動回路(信号線駆動回路407、走査線
駆動回路406)が形成されている。
また、ここで示す画素部405には、液晶素子が形成されることから画素部405を形
成する素子形成層425の上には、液晶416を挟んで対向電極417を含む基板414
が設けられている。
一方、パネル400の反対側の面(画素部405が形成されていない面)には、可撓性
の基板412上に剥離技術(2回剥離)により形成されたCPU402等の集積回路41
5が形成されている。なお、集積回路415の配線が露出する面がパネル400に接着剤
413により貼り付けられる。接着剤413に用いる材料としては、反応硬化型接着剤、
熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化
型接着剤が挙げられる。
また、本実施形態の場合には、集積回路415の配線は、図4(B)の420において
、FPC408と電気的に接続される。
なお、本実施の形態においては、パネルの裏面に集積回路を形成することができ、外部
に集積回路を設ける必要がないことから、省スペース化が実現でき、半導体装置の小型化
を図ることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態4では、実施の形態3とは異なり、画素を構成する素子形成層が固着され
た基板の裏面に集積回路を補助基板上に剥離して形成されるチップを貼り付けることによ
り、画素部および駆動回路が形成される基板の裏面に集積回路が形成されたモジュール(
半導体モジュール)について図5を用いて説明する。
図5(A)には、半導体モジュールの表面の上面図を示し、図5(B)には、裏面の上
面図、さらに図5(C)には、半導体モジュールの断面図を示す。なお、本実施の形態に
おいては、図5(A)に示すようにフレキシブルな形状を有する可撓性基板を用いてパネ
ルを形成することにより、可撓性基板上にも素子形成層が容易に形成できる固着のメリッ
トを生かすことができるので、より好ましい。
パネル500には、画素部505、および駆動回路(信号線駆動回路507、走査線駆
動回路506)が設けられており、これらと外部電源(図示せず)、および外部回路(図
示せず)とを電気的に接続するためのFPC508が、接着剤509によりパネル500
上に貼り付けられている。
また、パネル500の裏面には、図5(B)に示すように剥離技術(2回剥離)により
集積回路512(コントローラ501、CPU502、メモリ503)が形成されたチッ
プが貼り付けられている。
なお、これらの集積回路512(コントローラ501、CPU502、メモリ503)
は、可撓性の補助基板上に固着された後、パネル500に貼り付けられるため、パネル5
00が、可撓性基板で、パネル500の形状が湾曲して物理的な力が加わる場合にも、そ
れ自体がフレキシブルな形状の変化に対応できるため、その機能を損ねることなく用いる
ことができる。
また、図5(C)に示すようにパネルの表面に形成された画素部および駆動回路と、パ
ネルの裏面に形成された集積回路(コントローラ501、CPU502、メモリ503)
は、補助配線513により電気的に接続されている。なお、補助配線513を形成する材
料としては、Au、Cu、Al、Al−Si、またはAu合金等を用いることができる。
また、本実施の形態において、FPC508は、パネルの裏面に接着剤509により貼
り付けられており、パネルの裏面に貼り付けられた集積回路512(コントローラ501
、CPU502、メモリ503)と電気的に接続され、さらに裏面に形成された配線(図
示せず)、及び補助配線513を介して表面に形成された画素部505、および駆動回路
(信号線駆動回路507、走査線駆動回路506)とも電気的に接続される。
なお、本実施の形態においては、パネルの裏面に集積回路を形成することができ、外部
に集積回路を設ける必要がないことから、省スペース化が実現でき、半導体装置の小型化
を図ることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態5では、本発明に用いる剥離技術(2回剥離)について、図6、7を用い
て詳細に説明する。
図6(A)には、第1の基板600上に金属層601、金属酸化物層602、および酸
化物層603が順次積層され、その上に複数のTFTおよび配線を含む素子形成層604
が形成された状態を示す。
第1の基板600としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、セラミック基
板、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板を用いることができるが、本実施の形
態では、ガラス基板であるAN100を用いることとする。
そして、第1の基板600上に形成される金属層601に用いる材料としては、W、T
i、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt
から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる
単層、またはこれらの積層、或いは、これらの窒化物、例えば、窒化チタン、窒化タング
ステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単層、またはこれらの積層を用いればよ
い。なお、金属層601の膜厚は10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nm
とすればよい。
ここで、スパッタリング法により金属層601を形成する場合には、第1の基板600
を固定するため、第1の基板600の周縁部付近における膜厚が不均一になりやすい。そ
のため、ドライエッチングによって周縁部のみを除去することが好ましいが、その際、第
1の基板600もエッチングされないように、基板600と金属層601との間に酸化窒
化シリコン膜からなる絶縁膜を100nm程度形成することもできる。
金属層601上には、金属酸化物層602および酸化物層603が形成されるが、本実
施の形態では、まず酸化物層603を形成した後、金属層601の一部が後の工程におい
て酸化され、金属酸化物層602となる場合について説明する。
すなわち、ここでは金属層601としてタングステンからなる層(膜厚10nm〜20
0nm、好ましくは50nm〜75nm)を形成し、さらに大気にふれることなく、酸化
物層603、ここでは酸化シリコン層(膜厚150nm〜200nm)を積層形成する。
酸化物層603の膜厚は、金属層601の膜厚の2倍以上とすることが望ましい。例えば
、酸化シリコンターゲットを用いたスパッタリング法により、酸化シリコン膜を150n
m〜200nmの膜厚とするのが好ましい。
また、酸化物層603上に形成される素子形成層604は、TFT(pチャネル型TF
T、またはnチャネル型TFT)を適宜組み合わせて形成された素子を含む半導体装置、
表示装置、または発光装置が形成される層のことをいう。ここで示すTFTは、下地膜6
05上の半導体膜の一部に形成された不純物領域606およびチャネル形成領域607、
ゲート絶縁膜620、およびゲート電極608により構成され、配線609により電気的
に接続されている。さらに、後で外部との接続を可能にする電極パッド610も形成され
ている。
また、この素子形成層604を形成する際に、少なくとも水素を含む材料膜(半導体膜
または金属膜)を形成した後に水素を含む材料膜中に含まれる水素を拡散するための熱処
理を行う。この熱処理は420℃以上であればよく、素子形成層604の形成プロセスと
は別途行ってもよいし、兼用させて工程を省略してもよい。例えば、水素を含む材料膜と
して水素を含むアモルファスシリコン膜をCVD法により成膜した後、結晶化させるため
500℃以上の熱処理を行えば、加熱によりポリシリコン膜が形成できると同時に水素の
拡散を行うことができる。
なお、この熱処理を行うことにより、金属層601と酸化物層603との間に結晶構造
を有する金属酸化物層602が形成される。なお、金属層601と酸化物層603とを積
層形成する際に、金属膜601aと酸化シリコン膜602との間に2nm〜5nm程度形
成されていたアモルファス状態の金属酸化物層(酸化タングステン膜)もこの熱処理によ
り結晶構造を形成するため金属酸化物層602に含まれる。
本実施の形態では、素子形成層の一部を作製する工程において、金属酸化物層602が
形成される場合について説明したが、本発明はこの方法に限られることはなく、金属層6
01を形成した後、金属酸化物層602を形成し、酸化物層603を形成する方法でも良
い。
次に、図6(B)に示すように、素子形成層604上に有機樹脂層611を形成する。
有機樹脂層611に用いる材料としては、水またはアルコール類に可溶な有機材料を用い
、これを全面に塗布、硬化することにより形成する。この有機材料の組成としては、例え
ば、エポキシ系、アクリレート系、シリコン系等のいかなるものでもよい。具体的には、
スピンコート法により水溶性樹脂(東亜合成製:VL−WSHL10)(膜厚30μm)
を塗布し、仮硬化させるために2分間の露光を行ったあと、UV光を裏面から2.5分、
表面から10分、合計12.5分の露光を行って本硬化させることにより有機樹脂層61
1が形成される。
なお、後の剥離を行いやすくするために、金属酸化物層602における密着性を部分的
に低下させる処理を行う。密着性を部分的に低下させる処理は、剥離しようとする領域の
周縁に沿って金属層601または酸化物層603にレーザー光を部分的に照射する処理、
或いは、剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に圧力を加えて酸化物層6
03の層内または界面の一部分に損傷を与える処理である。具体的にはダイヤモンドペン
などで硬い針を垂直に押しつけて荷重をかけて動かせばよい。好ましくは、スクライバー
装置を用い、押し込み量を0.1mm〜2mmとし、圧力をかけて動かせばよい。このよ
うに、剥離を行う前に剥離現象が生じやすくなるような部分、即ち、きっかけをつくるこ
とが重要であり、密着性を選択的(部分的)に低下させる前処理を行うことで、剥離不良
がなくなり、さらに歩留まりも向上する。
次に、第1の接着層612を形成することにより、有機樹脂層611上に第1の接着層
612を介して第2の基板613を貼り付けることができる。なお、第1の接着層611
を形成する材料としては、後の工程において、所定の処理を行うことにより接着性を弱め
ることのできる公知の材料を用いることができるが、本実施の形態では、後の工程におい
て、光照射により接着力が低下する感光性の両面テープを用いる場合について説明する。
さらに、第1の基板600の露出面にも同様に第2の接着層614を形成し、第2の接
着層614を介して第3の基板615を貼り付ける。なお、第2の接着層614を形成す
る材料は、第1の接着層612と同様に両面テープを用いることとする。ここで貼り付け
た第3の基板615は、後の剥離工程で第1の基板601が破損することを防ぐ。第2の
基板613および第3の基板615としては、第1の基板600よりも剛性の高い基板、
例えば石英基板、半導体基板を用いることが好ましい。
次に、上記密着性を部分的に低下させた領域側から剥離させ、金属層601が設けられ
ている第1の基板600を物理的手段により引き剥がす。本実施の形態の場合には、金属
層601および基板600を金属酸化物層602の部分において、比較的小さな力(例え
ば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等)で引き剥がすことができ
る。具体的には、酸化タングステン膜中、または酸化タングステン膜と酸化シリコン膜と
の界面、または酸化タングステン膜とタングステン膜との界面で分離させ、引き剥がすこ
とができる。こうして、酸化物層603上に形成された素子形成層604を第1の基板6
00から分離することができる。剥離時の状態を図6(C)に示す。
また、剥離により露出した表面には、金属酸化物層602の一部が残っており、これは
、後の工程において、露出面を基板等に接着する際に密着性を低下させる原因となること
から、露出面に残っている金属酸化物層602の一部を除去する処理を行うことが好まし
い。なお、これらを除去するためには、アンモニア水溶液などのアルカリ性の水溶液や酸
性水溶液などを用いることができる。その他、金属酸化物層602の一部が剥離しやすく
なる温度(430℃)以下で、以降の工程を行っても良い。
次に、第3の接着層616を形成し、第3の接着層616を介して第4の基板617と
酸化物層603(及び素子形成層604)とを接着する(図7(A))。なお、第1の接
着層612により接着された第2の基板613と有機樹脂層611との密着性よりも、第
3の接着層616により接着された酸化物層603(及び素子形成層604)と第4の基
板617との密着性の方が高いことが重要である。
第4の基板617としては、ガラス基板、石英基板、セラミック基板、可撓性基板(プ
ラスチック基板)、シリコン基板、金属基板、またはステンレス基板等を用いることがで
きるが、本実施の形態では可撓性を有する基板を用いることが好ましい。なお、第4の基
板617には、貼り付けられた素子形成層との電気的な接続を得るための配線を形成して
おく必要がある。なお、配線形成の方法としては、LSIの分野において、チップを貼り
付ける基板(ダイともいう)に配線を形成する場合に用いる公知の方法を用いることがで
きるので説明は省略する。
さらに、本発明における素子形成層は、50μm以下の薄膜であることから、第4の基
板617表面における凹凸により、素子形成層604に含まれる素子破壊、接続破壊等が
生じないように第4の基板617の表面に平坦化膜を形成しても良い。
また、第3の接着層616に用いる材料としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤
、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げ
られる。さらに好ましくは、銀、ニッケル、アルミニウム、窒化アルミニウムからなる粉
末、またはフィラーを含ませることにより、高い熱伝導性を持たせることがより好ましい
次に、第2の基板613側から紫外線を照射することにより、第1の接着層612に用
いている両面テープの接着力を低下させ、素子形成層604から第2の基板613を分離
させる(図7(B))。さらに、ここで露出した表面を水洗することにより、第1の接着
層612および有機樹脂層611を溶かして除去することができる(図7(C))。
なお、素子形成層604が、画素部、および駆動回路である場合には、図7(C)に示
すように形成される。(ただし、画素部の場合には、図7(C)の形状を得た後、TFT
と電気的に接続された素子が形成される。)一方、素子形成層604が、集積回路(コン
トローラ、CPU、メモリ)である場合にも、本実施の形態で説明した剥離技術を用いて
形成することができる。すなわち、図7(A)に示す第4の基板617として、予め配線
が形成されている可撓性の補助基板を用いればよく、バンプを介して、画素部および駆動
回路が形成されている基板の裏面に貼り付ければよい。
以上により、本実施の形態に説明した剥離技術を用いることにより、実施の形態1〜実
施の形態4を実施することができる。
(実施の形態6)
本実施の形態6では、同一基板上にnチャネル型TFT及びpチャネル型TFTを同時
に作製する方法について、図8、図9を用いて説明する。
基板800としては、石英基板、半導体基板、セラミックス基板、金属基板等を用いる
ことができるが、本実施の形態ではガラス基板(#1737)を用いる。
次に基板800上に下地絶縁膜804としてプラズマCVD法で成膜温度300℃、原
料ガスSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=5
9%、N=7%、H=2%)を100nmの厚さに積層形成し、さらに大気解放せず連続
的にプラズマCVD法で成膜温度300℃、成膜ガスSiH4で非晶質構造を有する半導
体層(ここでは非晶質シリコン層)を54nmの厚さで形成する。この非晶質シリコン層
は水素を含んでおり、後の熱処理によって水素を拡散させ、物理的手段で酸化物層の層内
、あるいは界面において剥離することができる。
次に、重量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布す
る。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。次い
で、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜(ここではポリシリコン層)
を形成する。ここでは脱水素化のための熱処理(500℃、1時間)の後、結晶化のため
の熱処理(550℃、4時間)を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。また、この
脱水素化のための熱処理(500℃、1時間)は、非晶質シリコン膜に含まれる水素をW
膜と酸化シリコン膜との界面に拡散する熱処理を兼ねている。なお、ここではシリコンの
結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いるが、他の公知の結
晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
次に、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率
を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光(XeCl:波長308n
m)の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。レーザー光には波長400nm以下の
エキシマレーザー光や、YAGレーザーの第2高調波、第3高調波を用いる。ここでは、
繰り返し周波数10〜1000Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光
学系にて100〜500mJ/cm2に集光し、90〜95%のオーバーラップ率をもっ
て照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り返し周波数30Hz、エ
ネルギー密度470mJ/cm2でレーザー光の照射を大気中で行う。
なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜
が形成される。なお、ここではパルスレーザーを用いる例を示したが、連続発振のレーザ
ーを用いてもよく、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続
発振が可能な固体レーザーを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ま
しい。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532
nm)や第3高調波(355nm)を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合
には、出力10Wの連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザー光を非線形光学素
子により高調波に変換する。また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて
、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状また
は楕円形状のレーザー光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は
0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である
。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレーザー光に対して相対的に半導体膜を
移動させて照射すればよい。
次に、上記レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を120
秒処理して合計1〜5nmの酸化膜からなるバリア層を形成する。本実施の形態ではオゾ
ン水を用いてバリア層を形成するが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半
導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面
を酸化する方法やプラズマCVD法やスパッタ法や蒸着法などで1〜10nm程度の酸化
膜を堆積してバリア層を形成してもよい。また、バリア層を形成する前にレーザー光の照
射により形成された酸化膜を除去してもよい。
次に、バリア層上にスパッタリング法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含
む非晶質シリコン膜を10nm〜400nm、ここでは膜厚100nmで成膜する。本実
施の形態では、アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜は、シリコンターゲットを用いてア
ルゴンを含む雰囲気下で形成する。プラズマCVD法を用いてアルゴン元素を含む非晶質
シリコン膜を形成する場合、成膜条件は、モノシランとアルゴンの流量比(SiH4:A
r)を1:99とし、成膜圧力を6.665Pa(0.05Torr)とし、RFパワー
密度を0.087W/cm2とし、成膜温度を350℃とする。
その後、650℃に加熱された炉に入れて3分の熱処理を行いゲッタリングして、結晶
構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてランプアニール装置を用
いてもよい。
次に、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元
素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去す
る。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向がある
ため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜(ポリシリコン膜とも呼ばれる)の表面
にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状に
エッチング処理して島状に分離された半導体層805、806を形成する。半導体層80
5、806を形成した後、レジストからなるマスクを除去する(図8(A))。
次に、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄
した後、ゲート絶縁膜807となるシリコンを主成分とする絶縁膜を形成する。本実施の
形態では、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化シリコン膜を形成する(図8
(B))。
さらに、ゲート絶縁膜807上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜808と、膜厚
100〜400nmの第2の導電膜809とを積層形成する。本実施の形態では、ゲート
絶縁膜807上に膜厚50nmの窒化タンタル膜、膜厚370nmのタングステン膜を順
次積層する。
第1の導電膜808及び第2の導電膜809を形成する導電性材料としてはTa、W、
Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もし
くは化合物材料で形成する。また、第1の導電膜808及び第2の導電膜809としてリ
ン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPd
Cu合金を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、膜厚50nmのタング
ステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30
nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、
第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜
のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金
膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用
いてもよい。また、単層構造であってもよい。
次に、図8(C)に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク810、81
1を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第1のエッチング処理を行う。第1の
エッチング処理では第1及び第2のエッチング条件で行う。エッチングにはICP(Indu
ctively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いると良い。ICPエ
ッチング法を用い、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極
に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節することによって所望のテーパー
形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、B
Cl3、SiCl4、CCl4などを代表とする塩素系ガスまたはCF4、SF6、NF3など
を代表とするフッ素系ガス、またはO2を適宜用いることができる。
本実施の形態では、基板側(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)
電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイ
ズは、12.5cm×12.5cmであり、コイル型の電極面積サイズ(ここではコイル
の設けられた石英円板)は、直径25cmの円板である。この第1のエッチング条件によ
りW膜をエッチングして第1の導電層の端部をテーパー形状とする。第1のエッチング条
件でのWに対するエッチング速度は200.39nm/min、TaNに対するエッチン
グ速度は80.32nm/minであり、TaNに対するWの選択比は約2.5である。
また、この第1のエッチング条件によって、Wのテーパー角は、約26°となる。この後
、レジストからなるマスク810、811を除去せずに第2のエッチング条件に変え、エ
ッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm
)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投
入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行った。基板側(試料ステージ)
にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を
印加する。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程
度にエッチングされる。第2のエッチング条件でのWに対するエッチング速度は58.9
7nm/min、TaNに対するエッチング速度は66.43nm/minである。なお
、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割
合でエッチング時間を増加させると良い。
上記第1のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとするこ
とにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第2の導電層の
端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は15〜45°とすればよい。
こうして、第1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層からなる第1の形
状の導電層812、813(第1の導電層812a、813aと第2の導電層812b、
813b)を形成する。ゲート絶縁膜となる絶縁膜807は、10〜20nm程度エッチ
ングされ、第1の形状の導電層812、813で覆われない領域が薄くなったゲート絶縁
膜811となる。
次に、図8(D)に示すようにレジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング
処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにSF6とCl2とO2とを用い、それぞれのガ
ス流量比を24/12/24(sccm)とし、1.3Paの圧力でコイル型の電極に7
00WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを25
秒行う。基板側(試料ステージ)にも10WのRF(13.56MHz)電力を投入し、
実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第2のエッチング処理でのWに対するエッチ
ング速度は227.3nm/min、TaNに対するエッチング速度は32.1nm/m
inであり、TaNに対するWの選択比は7.1であり、ゲート絶縁膜811であるSi
ONに対するエッチング速度は33.7nm/minであり、SiONに対するWの選択
比は6.83である。このようにエッチングガス用ガスにSF6を用いた場合、ゲート絶
縁膜811との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。本実施の形態におけるゲ
ート絶縁膜811の膜減りは8nm程度である。
この第2のエッチング処理によりWのテーパー角を70°とすることができる。この第
2のエッチング処理により第2の導電層814b、815bを形成する。このとき、第1
の導電層は、ほとんどエッチングされず、第1の導電層814a、815aとなる。なお
、第1の導電層814a、815aは、第1の導電層812a、813aとほぼ同一サイ
ズである。実際には、第1の導電層の幅は、第2のエッチング処理前に比べて約0.3μ
m程度、即ち線幅全体で0.6μm程度後退する場合もあるがほとんどサイズに変化がな
い。
また、2層構造に代えて、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚500nmのアルミニ
ウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3
層構造とした場合、第1のエッチング処理における第1のエッチング条件としては、BC
3とCl2とO2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を65/10/5(scc
m)とし、基板側(試料ステージ)に300WのRF(13.56MHz)電力を投入し
、1.2Paの圧力でコイル型の電極に450WのRF(13.56MHz)電力を投入
してプラズマを生成して117秒のエッチングを行えばよく、第1のエッチング処理にお
ける第2のエッチング条件としては、CF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量
比を25/25/10(sccm)とし、基板側(試料ステージ)にも20WのRF(1
3.56MHz)電力を投入し、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13
.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行えばよ
く、第2のエッチング処理としてはBCl3とCl2を用い、それぞれのガス流量比を20
/60(sccm)とし、基板側(試料ステージ)には100WのRF(13.56MH
z)電力を投入し、1.2Paの圧力でコイル型の電極に600WのRF(13.56M
Hz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行えばよい。
次に、レジストからなるマスク810を除去した後、次に、図9(A)に示すようにレ
ジストからなるマスク818を形成し第1のドーピング処理を行う。ドーピング処理はイ
オンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。なお、マスク818はpチャネル型
TFTを形成する半導体膜及びその周辺の領域を保護するマスクである。
第1のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を1.5×1015at
oms/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとしてリン(P)をドーピングする
。なお、n型を付与する不純物元素として、典型的にはリン(P)または砒素(As)を
用いることができる。ここでは、第2の導電層814b、815bをマスクとして各半導
体層に不純物領域が自己整合的に形成される。勿論、マスク818で覆われた領域には添
加されない。こうして、第1の不純物領域819と、第2の不純物領域820が形成され
る。第1の不純物領域819には1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でn型を付
与する不純物元素を添加されている。ここでは、第1の不純物領域と同じ濃度範囲の領域
をn+領域とも呼ぶ。
また、第2の不純物領域820は第1の導電層815aにより第1の不純物領域819
よりも低濃度に形成され、1×1018〜1×1019/cm3の濃度範囲でn型を付与する
不純物元素を添加されることになる。なお、第2の不純物領域820は、テーパー形状で
ある第1の導電層815aの部分を通過させてドーピングを行うため、テーパ−部の端部
に向かって不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここでは、第2の不純物領域8
20と同じ濃度範囲の領域をn-領域とも呼ぶ。
次いで、レジストからなるマスク818を除去した後、新たにレジストからなるマスク
821を形成して図9(B)に示すように第2のドーピング処理を行う。
上記第2のドーピング処理により、pチャネル型TFTを形成する半導体層にp型の導
電型を付与する不純物元素が添加された第3の不純物領域822及び第4の不純物領域8
23を形成する。
また、第3の不純物領域822には1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲でp型
を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第3の不純物領域822には先の工
程でリン(P)が添加された領域(n--領域)であるが、p型を付与する不純物元素の濃
度がその1.5〜3倍添加されていて導電型はp型となっている。ここでは、第3の不純
物領域822と同じ濃度範囲の領域をp+領域とも呼ぶ。
また、第4の不純物領域823は第1の導電層815aのテーパー部と重なる領域に形
成されるものであり、1×1018〜1×1020/cm3の濃度範囲でp型を付与する不純
物元素が添加されるようにする。ここでは、第4の不純物領域823と同じ濃度範囲の領
域をp-領域とも呼ぶ。
以上の工程により、それぞれの半導体層にn型またはp型の導電型を有する不純物領域
が形成される。導電層814、815はTFTのゲート電極となる。
次に、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この
活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法(RTA法)、或いはY
AGレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理
、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
次に、第1の絶縁膜824を形成する。なお、本実施の形態では、プラズマCVD法に
より形成された膜厚50nmの窒化酸化シリコン膜を用いる。勿論、この絶縁膜は窒化酸
化シリコン膜に限定されるものでなく、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化シリコン
といった絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
次に、第1の絶縁膜824上に第2の絶縁膜825を形成する。ここで形成される第2
の絶縁膜825には、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化シリコンなどの絶縁膜を用
いることができるが、本実施の形態では、プラズマCVD法により形成された膜厚50n
mの窒化シリコン膜を用いることとする。
次に、窒化シリコン膜からなる第2の絶縁膜825を形成した後、熱処理(300〜5
50℃で1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する工程を行う(図9(C)
)。この工程は第2の絶縁膜825に含まれる水素により半導体層のダングリングボンド
を終端する工程である。水素化の他の手段として、水素雰囲気下で350℃程度の熱処理
や、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行うこともできる。
次に、第2の絶縁膜825上に有機絶縁物材料からなる第3の絶縁膜826を形成する
。ここでは、膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜を形成する。次に、各不純物領域に達する
コンタクトホール827を形成する。
なお、本実施の形態で用いるアクリル樹脂は感光性アクリルであるため、露光して現像
することにより所望の位置を開孔することができる。また、第1の絶縁膜824および第
2の絶縁膜825の一部のエッチングには、ドライエッチング法を用い、第1の絶縁膜8
24をエッチングストッパーとして第2の絶縁膜825のエッチングを行ってから、第1
の絶縁膜824のエッチングを行う。これによりコンタクトホール827を得る。
なお、本実施の形態では、有機樹脂膜で形成された第3の絶縁膜826を形成した後で
コンタクトホールを形成する場合について説明したが、第3の絶縁膜826を形成する前
に第2の絶縁膜825および第1の絶縁膜824をドライエッチングすることもできる。
なお、この場合には、エッチング処理後、第3の絶縁膜826を形成する前に基板を熱処
理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)するのが好ましい。
そして、図9(D)に示すようにAl、Ti、Mo、W等を用いて配線828を形成す
ることにより、nチャネル型TFT901、pチャネル型TFT902を同一基板上に形
成することができる。
(実施の形態7)
本実施の形態7では、本発明における剥離技術により、半導体装置を量産する場合の工
程について図10を用いて説明する。
図10(A)には、大型の可撓性基板上に固着される素子形成層を作製する工程を示す
ものであり、図10(B)は、大型の可撓性基板上になされる処理工程について示すもの
である。
図10(A)における素子形成層の作製工程(a〜e)は、実施の形態5において説明
するのと同様であるので、材料や処理条件などの詳細な説明は省略する。
すなわち、工程aにおいて、第1の基板931上にTFT932を含む素子形成層93
0が形成され、工程bにおいて、TFT932上に有機樹脂層933が形成される。次に
、工程cにおいて、接着層934を介して第2の基板935が貼り付けられた後、工程d
において、第1の基板931が剥離される。なお、工程dで得られた状態が複数の回路を
有する場合には、回路毎に工程eにおいて、分断される。
図10(B)において、可撓性基板900は、ロール901に巻き付けられており、こ
れを順次、送りロール911により図の右方向へ移動させながら処理を行う。
まず、第1の工程において、粘着フィルム902が圧着ロール(903、904)によ
り可撓性基板900上に貼り付けられる。粘着フィルム902が形成されたところで、図
10(A)の工程eにおいて形成された状態の素子形成層を工程2において貼り付ける。
次に、第3の工程では、素子形成層を貼り付けた可撓性基板にUV照射室905で、U
V照射することにより、接着層934の接着力を低下させ、剥離手段906で、第2の基
板935を除去した後、洗浄室907において基板上面を洗浄し、有機樹脂層933を除
去する。
さらに、本実施の形態では、第4の工程として保護膜を形成する。なお、ここでは、紫
外線硬化樹脂等の有機材料を用い、塗布手段908を用いて塗布する。その後、UV照射
室909によりUV照射し、有機材料を硬化させることにより保護膜を形成することがで
きる。
最後に、第5の工程では、固着された素子形成層毎にカッター910により分断される
以上の様に、大型の可撓性基板上に複数の素子形成層を固着することにより、連続的な
処理が可能となり、なおかつ大量生産が可能となるためスループットが向上し、さらに生
産コストの低減を図ることが可能となる。
(実施の形態8)
本実施の形態8では、剥離技術によりCPUを形成した場合における機能および構成に
ついて図11を用いて説明する。
まず、オペコードがデータバスインターフェース1101に入力されると、解析回路1
103(Instruction Decoderともいう)においてコードが解読され、信号が制御信号発
生回路1104(CPU Timing Control)に入力される。信号が入力されると、制御信号発
生回路1104から、演算回路1109(以下、ALUと示す)、および記憶回路111
0(以下、Registerと示す)に制御信号が出力される。
なお、制御信号発生回路1104には、ALU1109を制御するALUコントローラ
1105(以下、ACONと示す)、Register1110を制御する回路1106
(以下、RCONと示す)、タイミングを制御するタイミングコントローラ1107(以
下、TCONと示す)、および割り込みを制御する割り込みコントローラ1108(以下
、ICONと示す)を含むものとする。
一方、オペランドがデータバスインターフェース1101に入力されると、ALU11
09、およびRegister1110に出力される。そして、制御信号発生回路110
4から入力された制御信号に基づく処理(例えば、メモリリードサイクル、メモリライト
サイクル、あるいはI/Oリードサイクル、I/Oライトサイクル等)がなされる。
なお、Register1110は、汎用レジスタ、スタックポインタ(SP)、プロ
グラムカウンタ(PC)等により構成される。
また、アドレスコントローラー1111(以下、ADRCと示す)は、16ビットのア
ドレスを出力する。
なお、本実施の形態に示したCPUの構成は、本発明の半導体チップに含まれるCPU
の一例であり、本発明の構成を限定するものではない。従って、本実施の形態に示す以外
の構造を有する公知のCPUを用いて本発明の半導体チップを完成させることも可能であ
る。
さらに、図11で説明した構成のCPUの動作におけるタイミングチャートを図12に
示す。図12に示すCPUへの入力信号としては、CLK(クロック信号)があり、図1
1においてSystem Clockとして入力される信号である。その他に図11の制
御信号発生回路1104に入力されるRESET(リセット信号)や、データバスインタ
ーフェース1101に入力される信号(D0〜D7)(オペコードやオペランド)がそれぞ
れ入力される。また、CPUからの出力信号としては、MREQ(メモリーリクエスト)
、RD(リード信号)、WD(ライト信号)がそれぞれ出力される。なお、この場合にお
ける動作周波数は5MHzとする。
次に、図13、図14に本実施の形態で説明したCPUの写真を示す。図13(A)は
、同一基板上に複数のCPUが形成されている様子を示す写真である。なお、ここで示す
CPUは、実施の形態5で説明した方法を用いることにより形成することができる。また
、図7で示す第4の基板617が可撓性基板で形成されているために、図13(A)に示
すような湾曲した形状を取ることができる。また、図13(B)には、図13(A)で同
一基板上に複数形成されたCPUを1つに切り離し、FPCを接続した様子を示す。
さらに、図14(A)は、CPUの一部を示す写真であり、図14(B)に示すのは、
本発明により形成されたCPUを音響装置の一部に組み込んだ様子を示す写真である。す
なわち、本発明により形成されたCPUを従来のCPUと同様に駆動させることができる
(実施の形態9)
本実施の形態9では、実施の形態1〜4において示したようにモジュールの様々な部分
に剥離技術を用いて形成された集積回路を組み込むことにより様々な電子機器を完成させ
ることができる。
これらの電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプ
レイ、(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ
、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲ
ーム機または電子書籍等)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備え
た装置)等が挙げられる。これら電子機器の具体例を図15に示す。
図15(A)は表示装置であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、ス
ピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。なお、表示部2003のモジュ
ールは、剥離技術を用いて形成された集積回路を有している。なお、表示装置は、パソコ
ン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図15(B)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202
、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウ
ス2206等を含む。なお、表示部2203のモジュールは、剥離技術を用いて形成され
た集積回路を有している。
図15(C)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッ
チ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。なお、表示部2302
のモジュールは、剥離技術を用いて形成された集積回路を有している。
図15(D)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレ
ーヤーであり、本体2401、表示部2402、スピーカー部2403、記録媒体240
4、操作スイッチ2405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(D
igtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞や
ゲームやインターネットを行うことができる。
図15(E)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体2501、表示部2502、記憶媒
体2503、操作スイッチ2504、アンテナ2505等を含む。なお、表示部2502
のモジュールは、剥離技術を用いて形成された集積回路を有している。
図15(F)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、
外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー260
7、音声入力部2608、操作キー2609、接眼部2610等を含む。なお、表示部2
602のモジュールは、剥離技術を用いて形成された集積回路を有している。
ここで図15(G)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703
、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート270
7、アンテナ2708等を含む。なお、表示部2703のモジュールは、剥離技術を用い
て形成された集積回路を有している。
以上の様に、本発明により作製された集積回路を有するモジュールの適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の応用製品に適用することが可能である。

Claims (10)

  1. 基板上に画素部、駆動回路、バンプ、異方性導電性接着層、補助基板及びはんだボールを有し、
    前記駆動回路は、素子形成層を有し、
    前記素子形成層が含む配線は、前記バンプに電気的に接続され、
    前記バンプは、前記異方性導電性接着層を介して、前記補助基板上の配線に電気的に接続され、
    前記補助基板上の配線は、前記はんだボールに電気的に接続され、
    前記はんだボールは、前記画素部に電気的に接続され、
    前記素子形成層は、複数の薄膜トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
  2. 基板の一方の面に形成された画素部と、
    前記基板の一方の面に貼り付けられたフレキシブルプリント配線基板と、
    前記基板の他方の面に貼り付けられた可撓性基板と、
    前記可撓性基板に固着された素子形成層と、を有し、
    前記フレキシブルプリント配線基板は、前記画素部と前記素子形成層に電気的に接続され、
    前記素子形成層は、複数の薄膜トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
  3. 基板の一方の面に形成された画素部と、
    前記基板の他方の面に貼り付けられた素子形成層およびフレキシブルプリント配線基板と、
    前記基板を貫通する補助配線と、を有し、
    前記フレキシブルプリント配線基板は、前記素子形成層に電気的に接続され、
    前記素子形成層は、前記補助配線を介して、前記画素部に電気的に接続され、
    前記素子形成層は、複数の薄膜トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    前記画素部は、液晶素子を有することを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    前記画素部は、EL素子を有することを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
    前記素子形成層は、コントローラ、CPU、またはメモリのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
    前記素子形成層の厚さは、50μm以下であることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
    前記複数の薄膜トランジスタは、それぞれ、非晶質半導体層を含むことを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
    前記複数の薄膜トランジスタは、それぞれ、結晶質半導体層を含むことを特徴とする半導体装置。
  10. 請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の半導体装置を用いることを特徴とする電子機器。
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