JP2012064679A

JP2012064679A - 半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JP2012064679A
Application number: JP2010206256A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Naito; 安紀内藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】粘着材の耐熱性に関わらず高温での処理を行うことを可能とする半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】酸化物半導体による薄膜トランジスタなどからなる半導体素子層１と、金属、ガラス、ポリマーなどの基板２と再剥離性有す粘着剤層３と支持材層４をこの順に積層させ、高温処理が必要な加熱工程の前で、基板２を粘着材層３から剥離し、半導体素子層１と基板２を加熱する。高温処理終了後、基板２を粘着材層３に再度積層する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子の製造方法に関し、特に支持材を用いる半導体素子の製造方法に関する。

半導体素子を有するディスプレイに対する需要が近年拡大している。半導体素子を有するディスプレイの製造において、半導体素子を有する基板のハンドリングを容易にするため、また製造中での寸法変動を抑えるために、ガラスや金属やセラミック等の硬質で寸法変動が小さい物質からなる支持材を基板に積層するということが一般に行われている。

支持材を基板に積層させる方法として、記載の基板と支持材の間に粘着材等を設ける方法がある（特許文献１）。

特開平８−８６９９３号公報

しかし、前記方法では、基板と支持材の両方に適している粘着材は耐熱性が低いため、高温での処理が行えなかった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、粘着材の耐熱性に関わらず高温での処理を行うことを可能とする半導体素子の製造方法の提供を目的とするものである。

本発明は、半導体を製造する方法において、半導体素子層と基板と粘着層と支持材層をこの順に積層させた積層体を作製する工程と、前記基板を前記粘着材層から剥離する工程と、前記半導体素子層と前記基板を加熱する工程と、前記基板を前記粘着材層に積層する工程と、を有することを特徴とする半導体の製造方法を提供するものである。

このような製造方法によれば、粘着材の耐熱性に関わらず、基板を高温で処理することができる。

また本発明は、基板がフレキシブル性を有することを特徴とする半導体の製造方法を提供するものである。

このような製造方法によれば、ガラス等の高価な材料ではなくポリマーやプラスチック等の安価な材料を用いることになるので、安価に半導体素子を製造することができる。

また本発明は、半導体が酸化物半導体であることを特徴とする半導体の製造方法を提供するものである。

このような製造方法によれば、シリコン等の高価な材料ではなく酸化物や有機物等の安価な材料を用いることになるので、安価に半導体素子を製造することができる。

本発明に係る半導体素子の製造方法では、加熱工程のときに、半導体素子層と基板と粘着層と支持材層がこの順に積層している積層体の前記基板を前記粘着材から剥離することによって、粘着材の耐熱性に関わらず基板を高温で処理することが可能となる。

本発明の積層体（基板の加熱前）の構造を説明する断面図である。本発明の積層体の基板（基板の加熱前）と粘着材層を剥離した状態を説明する断面図である。本発明の基板、粘着材、支持材がこの順に積層した積層体を基板側からの視点を説明する模式図である。本発明の積層体の基板（基板の加熱後）と粘着材層を剥離した状態を説明する断面図である。本発明の積層体（基板の加熱後）の構造を説明する断面図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。まず、基板２に粘着材３を積層させ、粘着材３に支持材４を積層させた積層体５を作製する（図１）。前記基板２上の半導体素子１は、形成前でも、形成中であっても良い。半導体素子１の加熱工程の前で、前記基板２と前記粘着材３を剥離する（図２）。次に、前記基板２を加熱する（図３）。前記基板２の加熱後、再び前記基板２と前記粘着材３を積層する（図４）。なお、図１〜４のように半導体素子１は、基板２上に形成する。

（半導体素子）
半導体素子１は、広く知られて一般的である方法により基板２上に積層される。基板２上への半導体素子１の積層は、様々な工程において製造中のハンドリングを容易にする支持材４を利用できるという点から粘着材３と支持材４を積層した後が特に好ましいが、基板２に粘着材３を積層する前後、粘着材３に支持材４を積層する前後等どのような段階のときでもよく、半導体の積層を前記段階のいくつかの段階で分割して行ってもよい。

基板２上の半導体素子１は、トランジスタやダイオードが好ましいが、より好ましくは薄膜トランジスタが良い。また、基板２上の半導体素子１は、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、半導体から基本的に構成されているが、パッシベーション層等が設けられていてもよい。また、基板２上の半導体素子１は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型構造、ボトムゲート・トップコンタクト型構造、トップゲート型構造の三つの構造のうちいずれか一つの構造を有する。ボトムゲート・ボトムコンタクト型構造は、基板２上にゲート電極が形成され、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜が形成され、前記ゲート絶縁膜を覆うように半導体が形成され、前記半導体上にソース電極、ドレイン電極が互いに接触しないように形成されている構造である。ボトムゲート・トップコンタクト型構造は、基板２上にゲート電極が形成され、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上にソース電極とドレイン電極が互いに接触しないように形成され、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間隙を覆うように半導体が形成されている構造である。トップゲート型構造は、基板２上にソース電極とドレイン電極が互いに接触しないように形成され、前記ソース電極上と前記ドレイン電極上かつ前記ソース電極−前記ドレイン電極の間隙を覆うように半導体が形成され、前記半導体上にゲート絶縁膜が形成され、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極が形成されている構造である。前記三つの構造は基本的な構造であり、例えばパッシベーション層等が設けられていてもよい。

半導体は、アモルファスシリコンの半導体や多結晶シリコンの半導体や酸化物半導体や有機半導体が好適である。とりわけ、酸化物半導体や有機半導体が好ましい。半導体として酸化物半導体や有機半導体を用いることが好ましいのは製造工程において３００度以下の加熱工程しか無いため、可撓性を有する基板を用い易くなるためである。

（基板）
基板２の材質は、ステンレスやアルミニウムや銅等の金属、ガラス、液晶ポリマーやポリカーボネート等のポリマーが好適である。例えばポリマーは、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン等が挙げられるが、耐熱性や絶縁性などからポリイミドがより好ましい。基板２の大きさは特に限定されない。基板２の厚さは、可撓性を有する基板２であるならば、可撓性を効果的に利用できる０．１ｍｍ以下が好適であるが、基板２の材質やハンドリングのしやすさやコスト等によって変わってくるため特に限定されない。

（粘着材）
粘着材３は、再剥離性を有していればどのようなものでも良い。具体的には、シリコン系接着材、セラミック系接着材、アルミニウム系接着材、フェノール樹脂系接着材、ユリア樹脂系接着材、アミノ樹脂系接着材、メラミン樹脂系接着材、不飽和ポリエステル樹脂系接着材、エポキシ樹脂系接着材、ジアリルフタレート樹脂系接着材が好適である。

粘着材３を積層する範囲は、基板２を堅牢に固定できるため、基板２と同じ大きさがよい。

（支持材）
支持材４の材質は、ガラス、金属（ステンレスなど）、セラミック等が好適である。支持材４の大きさは、基板２を支える安定性が良くなるため、基板２と同等程度が好適であるが、特に限定されない。支持材４の厚さは、支持材４の可撓性を抑えるために０．５ｍｍ以下であることが好適であるが、支持材４の材質やハンドリングのしやすさやコスト等によって変わってくるため特に限定されない。

（剥離）
基板２を粘着材３から剥離するのは、外部から剥離する力を加えることによって物理的に行う。剥離を物理的に行うことによって、短時間で剥離ができ、かつ、半導体素子１や基板２の損傷を防ぐことができる。薬品等で化学的に剥離をすると、薬品の浸透までに多くの時間がかかる。また、薬品が飛び散り、半導体素子１や基板２が損傷する可能性がある。

また、半導体素子層が基板２上にあるという構成によって、半導体素子層を粘着材３から剥離するのではなく、基板２を粘着材３から剥離することは、物理的な剥離の場合でも化学的な剥離場合でも基板２が半導体素子層を保護するため、半導体素子層の損傷を防ぐ効果がある。

（加熱）
加熱温度は、２００℃以上の粘着基材の耐熱温度よりも高い温度であることが好適である。また、基板２がフレキシブル基板２の場合には、基板２の耐熱性が高くないため３００℃以下で加熱することが好ましい。

以上で説明したようにな第一実施形態によれば、加熱工程のときに、半導体素子１層と基板２と粘着層と支持材層がこの順に積層している積層体５の前記基板２を前記粘着材３から剥離することによって、粘着材３の耐熱性に関わらず基板２を高温で処理することが可能となる。

［実施例１］
一辺１５０ｍｍの正方形のガラス基板上に微粘着フィルム（ソマール社製ソマタックＷＡ）を積層した。その後一辺１５０ｍｍの正方形のSUS板を支持材として、基板と支持材の各中心を合わせながら粘着材を介して張り付けた。その後、一般的な方法によって酸化物半導体素子を形成して、加熱工程の前で、人の手によって基板と粘着材を剥がした。基板を加熱炉に入れて、３００℃、１時間加熱したあと、加熱炉から取り出した。

［実施例２］
一辺１５０ｍｍの正方形のポリイミド基板上に微粘着フィルム（ソマール社製ソマタックＷＡ）を積層した。その後一辺１５０ｍｍの正方形のSUS板を支持材として、基板と支持材の各中心を合わせながら粘着材を介して張り付けた。その後、一般的な方法によって酸化物半導体素子を形成して、加熱工程の前で、人の手によって基板と粘着材を剥がした。基板を加熱炉に入れて、３００℃、１時間加熱したあと、加熱炉から取り出した

１… 半導体素子
２… 基板
３… 粘着材
４… 支持材
５… 積層体

Claims

半導体を製造する方法において、
半導体素子層と基板と粘着層と支持材層をこの順に積層させた積層体を作製する工程と、
前記基板を前記粘着材層から剥離する工程と、
前記半導体素子層と前記基板をを加熱する工程と、
前記基板を前記粘着材層に積層する工程と、
を有することを特徴とする半導体の製造方法。
請求項１において、基板がフレキシブル性を有することを特徴とする半導体の製造方法。
請求項１、２において、半導体が酸化物半導体であることを特徴とする半導体の製造方法。