JP2018006776A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
の不良を低減することを目的の一とする。よって、信頼性の高い半導体装置を提供するこ
とを目的の一とする。また、作製工程中においても上記不良を低減することで半導体装置
の製造歩留まりを向上させることを目的の一とする。
【解決手段】一対の第1の耐衝撃層及び第2の耐衝撃層に挟持された半導体集積回路にお
いて、半導体集積回路と第2の耐衝撃層との間に衝撃拡散層を有する。外部ストレスに対
する耐衝撃層と、その衝撃を拡散する衝撃拡散層とを設けることで、半導体集積回路の単
位面積あたりに加えられる力を軽減し、半導体集積回路を保護する。衝撃拡散層は弾性率
が低く、破断係数が高い方が好ましい。
【選択図】図1
Description
、外的ストレスに対するその強度を高めることは重要である。
1参照。)。例えば、特許文献1においては、チップを補強金属板で挟み、封止用樹脂で
覆い硬化する方法が報告されている。
った問題がある。
半導体装置を提供することを目的とする。また、本発明の一態様は、作製工程においても
形状や特性の不良を防ぎ、歩留まり良く半導体装置を作製することを目的とする。
の力を拡散する衝撃拡散層を設ける。耐衝撃層及び衝撃拡散層によって、局所的にかかる
力を軽減することができるため、半導体装置の破損や特性不良などを防止することが可能
となる。
持されている。半導体集積回路は基板上で作製され、耐衝撃層に接着して基板より剥離さ
れる。本明細書において、半導体集積回路を基板より剥離することによって半導体集積回
路の生じる面を、剥離面という。半導体集積回路の剥離面は衝撃拡散層(第2の衝撃拡散
層)に接し、他方の面は耐衝撃層(第1の耐衝撃層)に接して設けられている。第1の衝
撃拡散層は第1の耐衝撃層の外側(半導体集積回路と反対側)に、第2の耐衝撃層は第2
の衝撃拡散層の外側(半導体集積回路と反対側)にそれぞれ設けられている。
散層は半導体集積回路に接して設けられている。また、半導体集積回路は一対の耐衝撃層
及び一対の衝撃拡散層によって挟持されていてもよい。第1の衝撃拡散層は第1の耐衝撃
層の外側(半導体集積回路と反対側)に、第2の耐衝撃層は第2の衝撃拡散層の外側(半
導体集積回路と反対側)にそれぞれ設けられている。
において、半導体集積回路を基板より剥離することによって半導体集積回路の生じる面を
、剥離面という。半導体集積回路の剥離面は衝撃拡散層(第2の衝撃拡散層)に接し、他
方の面は耐衝撃層(第1の耐衝撃層)に接して設けられている。
層は、弾性率13GPa以上、破断係数は300MPa未満が好ましい。
ゴム弾性を有する膜を用いればよい。衝撃拡散層は、弾性率5GPa以上12GPa以下
、破断係数300MPa以上が好ましい。
は、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレ
ン系樹脂、アラミド系樹脂、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ガラス樹
脂等がある。弾性を有する高強度材料で形成される衝撃拡散層を設けると局所的な押圧な
どの荷重を層全体に拡散し吸収するために、半導体装置の破損を防ぐことができる。
)樹脂、ポリエーテルサルフォン(PES)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS
)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂などを用いることができる。
該基板より剥離し、他の基板に移しかえることをいう。つまり半導体集積回路を設ける場
所を他の基板へ移動するとも言える。
半導体集積回路と、半導体集積回路と第2の耐衝撃層との間に衝撃拡散層とを有し、衝撃
拡散層は第1の耐衝撃層及び第2の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
半導体集積回路と、半導体集積回路と第2の耐衝撃層との間に衝撃拡散層と、半導体集積
回路と衝撃拡散層との間に接着層とを有し、衝撃拡散層は第1の耐衝撃層及び第2の耐衝
撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
半導体集積回路と、第1の耐衝撃層の半導体集積回路と反対の面に第1の衝撃拡散層と、
半導体集積回路と第2の耐衝撃層との間に第2の衝撃拡散層とを有し、第1の衝撃拡散層
及び第2の衝撃拡散層は第1の耐衝撃層及び第2の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断
強度が高い。
半導体集積回路と、第1の耐衝撃層の半導体集積回路と反対の面に第1の衝撃拡散層と、
半導体集積回路と第2の耐衝撃層との間に第2の衝撃拡散層と、半導体集積回路と第2の
衝撃拡散層との間に接着層とを有し、第1の衝撃拡散層及び第2の衝撃拡散層は第1の耐
衝撃層及び第2の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
。例えば、半導体集積回路と第1の耐衝撃層との間にアンテナを設ければよい。また半導
体集積回路上に保護層を設けてもよく、例えば、集積回路上に設けられたアンテナを覆う
ように保護層として無機絶縁層を形成すればよい。
成し、半導体集積回路に第1の耐衝撃層を接着し、半導体集積回路を基板より剥離し、第
2の耐衝撃層と衝撃拡散層とを接着し、第2の耐衝撃層に接着された衝撃拡散層を、基板
より剥離された半導体集積回路に接着し、衝撃拡散層は第1の耐衝撃層及び第2の耐衝撃
層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
成し、半導体集積回路に第1の耐衝撃層を加熱及び加圧処理により接着し、半導体集積回
路を基板より剥離し、第2の耐衝撃層と衝撃拡散層とを加熱及び加圧処理により接着し、
第2の耐衝撃層に接着された衝撃拡散層を、基板より剥離された半導体集積回路に接着層
により接着し、衝撃拡散層は第1の耐衝撃層及び第2の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ
破断強度が高い。
成し、半導体集積回路に第1の耐衝撃層を、第1の耐衝撃層に第1の衝撃拡散層を接着し
、半導体集積回路を基板より剥離し、第2の耐衝撃層と第2の衝撃拡散層とを接着し、第
2の耐衝撃層に接着された第2の衝撃拡散層を、基板より剥離された半導体集積回路に接
着し、第1の衝撃拡散層及び第2の衝撃拡散層は、第1の耐衝撃層及び第2の耐衝撃層よ
り弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
成し、半導体集積回路上に第1の耐衝撃層、第1の耐衝撃層上に第1の衝撃拡散層を積層
して加熱及び加圧処理により、半導体集積回路、第1の耐衝撃層、及び第1の衝撃拡散層
間を接着し、半導体集積回路を基板より剥離し、第2の耐衝撃層と第2の衝撃拡散層とを
加熱及び加圧処理により接着し、第2の耐衝撃層に接着された第2の衝撃拡散層を、基板
より剥離された半導体集積回路に接着層により接着し、第1の衝撃拡散層及び第2の衝撃
拡散層は、第1の耐衝撃層及び第2の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
指す。本発明を用いて半導体素子(トランジスタ、メモリ素子やダイオードなど)を含む
回路を有する装置や、プロセッサ回路を有するチップなどの半導体装置を作製することが
できる。
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。また、作製工程においても形状や特性の不良を防ぎ、歩留
まり良く半導体装置を作製することができる。
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、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通
して用い、その繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図1乃至図3を用いて詳細に説明する。
、可撓性を有する耐衝撃層に挟持される。なお、本明細書では半導体集積回路が作製され
る基板を作製基板ともいう。従って、半導体集積回路は作製基板に剥離層を介して形成さ
れる。
回路100は第1の耐衝撃層112、第2の耐衝撃層102、第1の衝撃拡散層113、
第2の衝撃拡散層103に挟持されており、半導体集積回路100と第2の耐衝撃層10
2の間に第2の衝撃拡散層103が設けられている。第1の耐衝撃層112及び第2の耐
衝撃層102は繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を用いており、第1の耐衝撃層11
2は繊維体160に有機樹脂161が含浸された構造体、第2の耐衝撃層102は繊維体
150に有機樹脂151が含浸された構造体である。
撃層112に接して設けられている。第1の衝撃拡散層113は第1の耐衝撃層112の
外側(半導体集積回路100と反対側)に、第2の耐衝撃層102は第2の衝撃拡散層1
03の外側(半導体集積回路100と反対側)にそれぞれ設けられている。
。
緯糸とで織られている。このような経糸及び緯糸を用いて製織された繊維体には、経糸及
び緯糸が存在しない領域を有する。このような繊維体160は、有機樹脂161が含浸さ
れる割合が高まり、繊維体160と半導体集積回路との密着性を高めることができる。
が低いものでもよい。
レグは、具体的には繊維体にマトリックス樹脂を有機溶剤で希釈したワニスを含浸させた
後、乾燥して有機溶剤を揮発させてマトリックス樹脂を半硬化させたものである。構造体
の厚さは、10μm以上100μm以下、さらには10μm以上30μmが好ましい。こ
のような厚さの構造体を用いることで、薄型で湾曲することが可能な半導体装置を作製す
ることができる。また耐衝撃層は、弾性率13GPa以上、破断係数は300MPa未満
が好ましい。例えば、耐衝撃層として、弾性率13GPa以上15GPa以下、破断係数
140MPaのプリプレグを用いることができる。
層の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を複数積層させることで構造体を形成してもよ
いし、複数の積層された繊維体に有機樹脂を含浸させた構造体を用いても良い。また、単
層の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を複数積層させる際、各構造体間に別の層を挟
むようにしても良い。
ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが
できる。或いは有機樹脂161として、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミ
ド樹脂、またはフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また有機樹脂161
として、上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性樹脂の複数を用いてもよい。上記有機樹脂を
用いることで、熱処理により繊維体を半導体集積回路に固着することができる。なお、有
機樹脂161はガラス転移温度が高いほど、局所的押圧に対して破壊しにくいため好まし
い。
導性フィラーとしては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、アルミナ等が挙げら
れる。また、高熱伝導性フィラーとしては、銀、銅等の金属粒子がある。高熱導電性フィ
ラーが有機樹脂または繊維糸束内に含まれることにより半導体集積回路での発熱を外部に
放出しやすくなるため、半導体装置の蓄熱を抑制することが可能であり、半導体装置の破
壊を低減することができる。
あり、部分的に重なるように配置する。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率また
はヤング率の高い繊維である。高強度繊維の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊
維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポ
リパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられ
る。ガラス繊維としては、Eガラス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊
維が挙げられる。なお、繊維体160は、一種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。
また、複数の上記高強度繊維で形成されてもよい。
製織した織布、または複数種の繊維の糸束をランダムまたは一方向に堆積させた不織布で
あってもよい。織布の場合、平織り、綾織り、しゅす織り等を適宜用いることができる。
高周波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした繊維糸
束を用いてもよい。開繊加工をした繊維糸束は、糸束幅が広くなり、厚み方向の単糸数を
削減することが可能であり、糸束の断面が楕円形または平板状となる。また、繊維糸束と
して低撚糸を用いることで、糸束が扁平化やすく、糸束の断面形状が楕円形状または平板
形状となる。このように、断面が楕円形または平板状の糸束を用いることで、繊維体16
0を薄くすることが可能である。このため、構造体を薄くすることが可能であり、薄型の
半導体装置を作製することができる。
た織布で示されている。
い。例えば、繊維表面を活性化させるためのコロナ放電処理、プラズマ放電処理等がある
。また、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤を用いた表面処理がある。
かつ破断強度が高い材料を用いることが好ましく、ゴム弾性を有する膜を用いればよい。
衝撃拡散層は、弾性率5GPa以上12GPa以下、破断係数300MPa以上が好まし
い。
は、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレ
ン系樹脂、アラミド系樹脂、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ガラス樹
脂等がある。弾性を有する高強度材料で形成される衝撃拡散層を設けると局所的な押圧な
どの荷重を層全体に拡散し吸収するために、半導体装置の破損を防ぐことができる。
)樹脂、ポリエーテルサルフォン(PES)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS
)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂などを用いることができる。本実施の形態では、衝撃拡
散層としてアラミド樹脂フィルム(弾性率10GPa、破断強度480MPa)を用いる
。
、第1の耐衝撃層112と第1の衝撃拡散層113を接着層114でそれぞれ固着する例
である。本実施の形態では、第2の衝撃拡散層103としてアラミドフィルムを用い、接
着層104としてアクリル樹脂を用いる。接着層104は衝撃拡散層と半導体集積回路と
を固着することができればよく、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル樹脂系、ウレタ
ン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン樹脂系などを用いることができる。第1の耐衝撃
層112と第1の衝撃拡散層113を加熱及び加圧処理によって接着する場合は、接着層
114を用いなくてもよい。接着層は、膜厚3μm以上15μm以下程度とすればよい。
100上に保護層として無機絶縁層105を形成する例を示す。また、図2(A)(B)
は半導体集積回路100上にアンテナ101を形成し、アンテナ101上に無機絶縁層1
05が形成されている例である。無機絶縁層105でアンテナ101を覆うことで、アン
テナとして機能する導電層の酸化などを防ぐことができる。
無機化合物を用いて単層又は積層で形成する。無機化合物の代表例としては、珪素酸化物
又は珪素窒化物が挙げられる。珪素酸化物及び珪素窒化物の代表例としては、酸化珪素、
酸化窒化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素等が該当する。
してもよく、代表的には、酸化珪素、窒化酸化珪素、及び酸化窒化珪素を積層して形成し
ても良い。
面を有する基板110上に剥離層111を介して半導体集積回路100を形成する(図3
(A)参照。)。
ク基板、表面に絶縁層が形成された金属基板などを用いることができる。また、本実施の
形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。半導体装置
の作製工程において、その行う工程に合わせて作製基板を適宜選択することができる。
グステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(N
b)、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)、オスミウム(Os)、イリ
ジウム(Ir)、珪素(Si)から選択された元素、又は元素を主成分とする合金材料、
又は前記元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。珪素
を含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。なお、ここで
は、塗布法は、スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。
グステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しく
は酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングス
テンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タン
グステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当す
る。
層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、2層目として、タングス
テン、モリブデン又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
又は窒化酸化物を形成する。
を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁層
を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層
が形成されることを活用してもよい。さらには、タングステンを含む層の表面を、熱酸化
処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステ
ンの酸化物を含む層を形成してもよい。またプラズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、一
酸化二窒素、一酸化二窒素単体、あるいは前記ガスとその他のガスとの混合気体雰囲気下
で行ってもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化物及び窒化酸化物を含む層を
形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後、その上層に窒化珪素層、酸
化窒化珪素層、窒化酸化珪素層を形成するとよい。
この工程に限定されない。基板110に接するように下地となる絶縁層を形成し、その絶
縁層に接するように剥離層111を設けてもよい。
積回路100を基板110より剥離する。よって半導体集積回路100は、第1の耐衝撃
層112側に設けられる(図3(B)参照。)。
れた構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、構造体の有機樹脂を可塑化または硬化す
る。なお、有機樹脂が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化
した有機樹脂を硬化する。有機樹脂は加熱及び圧着により、半導体集積回路に密着するよ
うに均一に広がり、硬化する。上記構造体を圧着する工程は、大気圧下または減圧下で行
う。
半導体集積回路との間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、
当該半導体集積回路を剥離する方法、耐熱性の高い基板と半導体集積回路の間に水素を含
む非晶質珪素膜を設け、レーザ光の照射またはエッチングにより当該非晶質珪素膜を除去
することで、当該半導体集積回路を剥離する方法、基板と半導体集積回路の間に剥離層を
形成し、剥離層と半導体集積回路との間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化に
より脆弱化し、剥離層の一部を溶液やNF3、BrF3、ClF3等のフッ化ハロゲンガ
スによりエッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化膜において剥離する方法、半導
体集積回路が形成された基板を機械的に削除又は溶液やNF3、BrF3、ClF3等の
フッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法等を適宜用いることができる。また
、剥離層として窒素、酸素や水素等を含む膜(例えば、水素を含む非晶質珪素膜、水素含
有合金膜、酸素含有合金膜など)を用い、剥離層にレーザ光を照射して剥離層内に含有す
る窒素、酸素や水素をガスとして放出させ半導体集積回路と基板との剥離を促進する方法
を用いてもよい。
ザ光の照射、ガスや溶液などによる剥離層へのエッチング、鋭いナイフやメスなどによる
機械的な削除を行い、剥離層と半導体集積回路とを剥離しやすい状態にしてから、物理的
な力(機械等による)によって剥離を行うこともできる。
を剥離してもよい。
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、第2の衝撃拡散層103と第2の
耐衝撃層102を接着する。第2の衝撃拡散層103の第2の耐衝撃層102の反対面に
は接着層104を設ける。
12及び第2の耐衝撃層102に挟持された半導体集積回路100及び第2の衝撃拡散層
103を有する半導体装置を作製することができる(図3(C)参照。)。
第1の衝撃拡散層113を接着する(図3(D)参照。)。
2と半導体集積回路100とを接着する工程で同時に第1の耐衝撃層112に接着して設
けてもよい。
て半導体集積回路100を形成する(図16(A)参照。)。
加熱及び加圧処理を行うことによって、半導体集積回路100に、第1の耐衝撃層112
、第1の衝撃拡散層113を接着し、剥離層111を用いて基板110より剥離する(図
16(B)参照。)。半導体集積回路100と第1の耐衝撃層112との接着工程、第1
の耐衝撃層112と第1の衝撃拡散層113との接着工程は同時に行ってもよいし、別工
程で行ってもよい。
103を、接着層104を用いて接着し、半導体装置を作製する(図16(C)参照。)
。
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図4及び図5を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、半導体装置の一例とし
てCMOS(相補型金属酸化物半導体:Complementary Metal Ox
ide Semiconductor)に関して説明する。
して、トランジスタ210、211、絶縁膜212、絶縁膜213、絶縁層214が設け
られ、半導体集積回路250が形成されている(図4(A)参照。)。
224b、ソース領域又はドレイン領域224a、224bより低濃度不純物領域である
不純物領域223a、223b、チャネル形成領域226、ゲート絶縁層227、ゲート
電極層228、サイドウォール構造の絶縁層229a、229bを含む。ソース領域又は
ドレイン領域224a、224bはソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線
層230a、230bと接し、電気的に接続している。本実施の形態では、トランジスタ
210はpチャネル型薄膜トランジスタであり、ソース領域又はドレイン領域224a、
224b、LDD(LightlyDoped Drain)領域である不純物領域22
3a、223bにp型を付与する不純物元素(例えばボロン(B)やアルミニウム(Al
)やガリウム(Ga)等)を含む。
204b、ソース領域又はドレイン領域204a、204bより低濃度不純物領域である
不純物領域203a、203b、チャネル形成領域206、ゲート絶縁層207、ゲート
電極層208、サイドウォール構造の絶縁層209a、209bを含む。ソース領域又は
ドレイン領域204a、204bはソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線
層210a、210bと接し、電気的に接続している。本実施の形態では、トランジスタ
211はnチャネル型薄膜トランジスタであり、ソース領域又はドレイン領域204a、
204b、LDD領域である不純物領域203a、203bにn型を付与する不純物元素
(例えばリン(P)やヒ素(As)等)を含む。
る。半導体集積回路250と第1の耐衝撃層262を接着し、剥離層201を用いて半導
体集積回路250を基板200より剥離する。よって半導体集積回路250は、第1の耐
衝撃層262側に設けられる(図4(B)(C)参照。)。
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、第2の衝撃拡散層253と第2の
耐衝撃層252を接着する(図5(A)参照。)。第2の衝撃拡散層253の第1の耐衝
撃層252の反対面には接着層254を設ける。
。)。さらに、第1の耐衝撃層262の半導体集積回路250と反対側に第1の衝撃拡散
層263を接着層264を用いて接着し、第1の耐衝撃層262、第2の耐衝撃層252
、第1の衝撃拡散層263、及び第2の衝撃拡散層253に挟持された半導体集積回路2
50を有する半導体装置を作製することができる(図5(C)参照。)。
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
ることで、可撓性を有する半導体装置とすることができる。
表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質(ア
モルファス、以下「AS」ともいう。)半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネ
ルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶(セミアモルファス若しくは
マイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体などを用いること
ができる。半導体層はスパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等により成膜
することができる。
状態に属するものである。すなわち、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導
体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する。柱状または針状結晶が基板表面に対し
て法線方向に成長している。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマン
スペクトルが単結晶シリコンを示す520cm−1よりも低波数側に、シフトしている。
即ち、単結晶シリコンを示す520cm−1とアモルファスシリコンを示す480cm−
1の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手(ダングリ
ングボンド)を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含
ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ま
せて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体層が得られる
。
たは周波数が1GHz以上のマイクロ波プラズマCVD装置により形成することができる
。代表的には、SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、S
iF4などの水素化珪素を水素で希釈して形成することができる。また、水素化珪素及び
水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の
希ガス元素で希釈して微結晶半導体層を形成することができる。これらのときの水素化珪
素に対して水素の流量比を5倍以上200倍以下、好ましくは50倍以上150倍以下、
更に好ましくは100倍とする。
しては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には
、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂
高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料と
して用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリ
コンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶
半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
GaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN、SiGeなどのような化合物半導体も用
いることができる。また酸化物半導体である酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)
なども用いることができ、ZnOを半導体層に用いる場合、ゲート絶縁層をY2O3、A
l2O3、TiO2、それらの積層などを用いるとよく、ゲート電極層、ソース電極層、
ドレイン電極層としては、ITO、Au、Tiなどを用いるとよい。また、ZnOにIn
やGaなどを添加することもできる。
法(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた
熱結晶化法等)を用いれば良い。また、SASである微結晶半導体をレーザ照射して結晶
化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質
珪素層にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって
非晶質珪素層の含有水素濃度を1×1020atoms/cm3以下にまで放出させる。
これは水素を多く含んだ非晶質珪素層にレーザ光を照射すると非晶質珪素層が破壊されて
しまうからである。
面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、CVD
法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法
を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整
が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体層の表面の濡れ性を改
善し、非晶質半導体層の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのUV光
の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等によ
り、酸化膜を成膜することが望ましい。
体層に結晶化を促進する元素(触媒元素、金属元素とも示す)を添加し、熱処理(550
℃〜750℃で3分〜24時間)により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長(促進)す
る元素としては、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru
)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)
、白金(Pt)、銅(Cu)及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いること
ができる。
接して、不純物元素を含む半導体層を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不
純物元素としては、n型を付与する不純物元素、p型を付与する不純物元素や希ガス元素
などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(
Sb)、ビスマス(Bi)、ボロン(B)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴ
ン(Ar)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)から選ばれた一種または複数種を用
いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体層に、希ガス元素を含む半
導体層を形成し、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)を行う。結晶性半導体
層中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体層中に移動し、結晶性
半導体層中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシン
クとなった希ガス元素を含む半導体層を除去する。
熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
法を用いて、結晶性半導体層を選択的に基板に形成してもよい。
すればよい。ゲート絶縁層207、227は、プラズマCVD法や減圧CVD法により絶
縁膜を堆積することで形成しても良いし、プラズマ処理による固相酸化若しくは固相窒化
で形成すると良い。単結晶半導体層を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより
形成するゲート絶縁層は、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れているためである。例えば
、亜酸化窒素(N2O)をArで1〜3倍(流量比)に希釈して、10〜30Paの圧力
にて3〜5kWのマイクロ波(2.45GHz)電力を印加して半導体層の表面を酸化若
しくは窒化させる。この処理により1nm〜10nm(好ましくは2nm〜6nm)の絶
縁膜を形成する。さらに亜酸化窒素(N2O)とシラン(SiH4)を導入し、10〜3
0Paの圧力にて3〜5kWのマイクロ波(2.45GHz)電力を印加して気相成長法
により酸化窒化シリコン膜を形成してゲート絶縁層を形成する。固相反応と気相成長法に
よる反応を組み合わせることにより界面準位密度が低く絶縁耐圧の優れたゲート絶縁層を
形成することができる。
化チタン、五酸化タンタルなどの高誘電率材料を用いても良い。ゲート絶縁層207、2
27に高誘電率材料を用いることにより、ゲートリーク電流を低減することができる。
ることができる。ゲート電極層は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、
W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Baから選ばれた
元素、又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ればよい。また
、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、Ag
PdCu合金を用いてもよい。また、単層構造でも複数層の構造でもよく、例えば、窒化
タングステン膜とモリブデン膜との2層構造としてもよいし、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。
もできる。透光性の導電材料としては、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含む
インジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛等を用いること
ができる。また、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(IZO(Indiu
m Zinc Oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム(Ga)をドー
プしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タ
ングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタ
ンを含むインジウム錫酸化物なども用いてもよい。
を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより加工すればよい。ICP(
Induatively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)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り、電極層をテーパー形
状に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、BCl3
、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6もしくはN
F3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。
層を形成した後、これをRIE(Reactive ion Etching:反応性イ
オンエッチング)法による異方性のエッチングによって加工し自己整合的にサイドウォー
ル構造の絶縁層209a、209b、229a、229bを形成すればよい。ここで、絶
縁層について特に限定はなく、TEOS(Tetra−Ethyl−Ortho−Sil
icate)若しくはシラン等と、酸素若しくは亜酸化窒素等とを反応させて形成した段
差被覆性のよい酸化珪素であることが好ましい。絶縁層は熱CVD、プラズマCVD、常
圧CVD、バイアスECRCVD、スパッタリング等の方法によって形成することができ
る。
ート構造でもよい。この場合、半導体層の上方、下方にゲート電極層を設ける構造でも良
く、半導体層の片側(上方又は下方)にのみ複数ゲート電極層を設ける構造でもよい。
い。シリサイドは半導体層のソース領域及びドレイン領域上に導電膜を形成し、加熱処理
、GRTA法、LRTA法等により、露出されたソース領域及びドレイン領域の半導体層
中の珪素と導電膜とを反応させて形成する。レーザ照射やランプによる光照射によってシ
リサイドを形成しても良い。シリサイドを形成する導電膜の材料としては、チタン(Ti
)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、コバルト(Co)、
ジルコニウム(Zr)、Hf(ハフニウム)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ネ
オジム(Nb)、クロム(Cr)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等を用いることが
できる。
230bは、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエ
ッチングして形成することができる。また、印刷法、電解メッキ法等により、所定の場所
に選択的に配線層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良
い。配線層210a、210b、230a、230bの材料は、Ag、Au、Cu、Ni
、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、B
a等の金属、Si、Ge等の半導体又はその合金、若しくはその窒化物を用いて形成すれ
ばよい。また透光性の材料も用いることができる。
ンジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(IZ
O(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム
(Ga)をドープしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム
酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸
化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。
ム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料を用いることがで
きる。
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
半導体層を用いる記憶素子なども適用することができ、多用途に渡って要求される機能を
満たす半導体装置を作製し、提供することができる。
本実施の形態では、より高集積化、薄型化、及び小型化を付与することを目的とした半導
体装置、及び半導体装置の作製方法においてメモリを有する半導体装置の一例に関して図
6乃至図8を用いて説明する。
駆動回路部を有する。
上に下地膜として機能する絶縁膜302を形成する。
は30〜150nm)の厚さで手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD
法等)により成膜すればよい。
ザ結晶化させることによって結晶性半導体膜である半導体膜を形成する。
ために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを選択的に行う。この不純物
元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよい。非晶質半導体膜
の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不
純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善すること
ができる。
形成された酸化膜を除去した後、新たに酸化膜を形成する。そして、フォトマスクを作製
し、フォトリソグラフィ法を用いた加工処理により、半導体層303、304、305、
306を形成する。半導体層の端部には傾斜角(テーパー角)を設けてもよい。
どちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している
。エッチングガスとしては、CF4、NF3、Cl2、BCl3、などのフッ素系又は塩
素系のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電
のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスクを
形成する必要はない。
シリコンと窒化シリコンの積層構造で形成すればよい。絶縁膜310は、プラズマCVD
法や減圧CVD法により絶縁層を堆積することで形成しても良いが、好ましくはプラズマ
処理による固相酸化若しくは固相窒化で形成すると良い。半導体層(代表的にはシリコン
層)を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより形成した絶縁層は、緻密で絶縁
耐圧が高く信頼性に優れているためである。絶縁膜310は、電荷蓄積層311に電荷を
注入するためのトンネル絶縁層として用いるので、このように丈夫であるものが好ましい
。この絶縁膜310は1nm〜20nm、好ましくは3nm〜6nmの厚さに形成するこ
とが好ましい。
理により半導体層上に3nm〜6nmの厚さで酸化珪素層を形成し、その後窒素雰囲気下
でその酸化珪素層の表面を窒化プラズマで処理した窒素プラズマ処理層を形成する。具体
的には、まず、酸素雰囲気下でのプラズマ処理により半導体層上に3nm〜6nmの厚さ
で酸化珪素層を形成する。その後、続けて窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより
酸化珪素層の表面又は表面近傍に窒素濃度の高い窒素プラズマ処理層を設ける。なお、表
面近傍とは、酸化珪素層の表面から概略0.5nm〜1.5nmの深さをいう。例えば、
窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、酸化珪素層の表面からほぼ1nmの深
さに窒素を20〜50原子%の割合で含有した構造となる。
ない緻密な酸化層を形成することができる。また、当該酸化層をプラズマ処理で窒化する
ことで、表層部の酸素を窒素に置換して窒化層を形成すると、さらに緻密化することがで
きる。それにより絶縁耐圧が高い絶縁層を形成することができる。
用いることで、耐熱温度が700℃以下のガラス基板を用いても、950℃〜1050℃
で形成される熱酸化膜と同等な絶縁層を得ることができる。すなわち、不揮発性メモリ素
子のトンネル絶縁層として信頼性の高いトンネル絶縁層を形成することができる。
し、複数の層を積層して設けてもよい。
ートとすることができる。半導体材料としては、シリコン、シリコンゲルマニウム等があ
る。シリコンを用いる場合、アモルファスシリコンやポリシリコンを用いることができる
。さらには、リンがドープされたポリシリコンを用いることができる。導電性材料として
は、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)から
選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金、前記元素を組み合わせた合金膜(代表的に
はMo−W合金膜、Mo−Ta合金膜)、あるいは導電性を付与した珪素膜で形成すれば
良い。このような材料から成る導電層の下には窒化タンタル、窒化タングステン、窒化チ
タン、窒化モリブデンなどの窒化物、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリ
ブデンシリサイドなどのシリサイドを形成しておいても良い。更には、上記半導体材料同
士、導電性材料同士、または半導体材料及び導電性材料の積層構造としてもよい。例えば
、シリコン層及びゲルマニウム層の積層構造としてもよい。
成することもできる。このような材料の代表例として、代表的にはシリコン化合物、ゲル
マニウム化合物がある。シリコン化合物としては、窒化珪素、酸窒化珪素、水素が添加さ
れた酸窒化珪素等がある。ゲルマニウム化合物としては、窒化ゲルマニウム、酸素が添加
された窒化ゲルマニウム、窒素が添加された酸化ゲルマニウム、酸素及び水素が添加され
た窒化ゲルマニウム、窒素及び水素が添加された酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合
物等がある。
1をマスクとしてn型を付与する不純物元素を添加し、n型不純物領域362a、n型不
純物領域362bを形成する。本実施の形態では、不純物元素としてn型を付与する不純
物元素であるリン(P)を用いる。ここでは、n型不純物領域362a、n型不純物領域
362bに、n型を付与する不純物元素が1×1017〜5×1018atoms/cm
3程度の濃度で含まれるように添加する。半導体層303、304、306を覆うマスク
を除去する。
電荷蓄積層311を覆うゲート絶縁層309を形成する。メモリセルアレイにおいてはゲ
ート絶縁層309の膜厚が厚いと、薄膜トランジスタ及びメモリ素子の高電圧に対する耐
性が高くすることができ、信頼性を高めることができる。
子においてコントロール絶縁層として機能するが、半導体層306上に形成される薄膜ト
ランジスタにおいてはゲート絶縁層として機能するために本明細書では、ゲート絶縁層3
09とよぶこととする。
ート絶縁層308を形成する(図6(A)参照。)。ゲート絶縁層308はプラズマCV
D法またはスパッタ法などを用いて形成することができる。駆動回路部に設けられる薄膜
トランジスタのゲート絶縁層308の膜厚は、1nm以上10nm以下、より好ましくは
5nm程度とすればよい。ゲート絶縁層308の薄膜化すると、駆動回路部においてトラ
ンジスタを低電圧で高速に動作させる効果がある。
い。ゲート絶縁層308は、プラズマCVD法や減圧CVD法により絶縁膜を堆積するこ
とで形成しても良いし、プラズマ処理による固相酸化若しくは固相窒化で形成すると良い
。半導体層を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより形成するゲート絶縁層は
、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れているためである。
高誘電率材料を用いることにより、ゲートリーク電流を低減することができる。高誘電率
材料としては、二酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、二酸化チタン、五酸化タンタルな
どを用いることができる。また、プラズマ処理による固相酸化により酸化シリコン層を形
成しても良い。
域表面を酸化し、熱酸化膜を形成することで、膜厚の薄い酸化珪素膜を形成することもで
きる。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流の少ない緻密な絶縁膜を形成するには、ア
ルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。
mの第1の導電膜と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜とを積層して形成する。第
1の導電膜及び第2の導電膜は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等の手法により形
成することができる。第1の導電膜及び第2の導電膜はタンタル(Ta)、タングステン
(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ク
ロム(Cr)、ネオジム(Nd)から選ばれた元素、又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ればよい。また、第1の導電膜及び第2の導電膜としてリ
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、第1の導電膜として膜
厚50nmのタングステン膜、第2の導電膜として膜厚500nmのアルミニウムとシリ
コンの合金(Al−Si)膜、第3の導電膜として膜厚30nm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。本実施の形態では、第1の導電膜として窒化タンタルを膜厚30nm形
成し、第2の導電膜としてタングステン(W)を膜厚370nm形成する。
、314、第2のゲート電極層316、317、318、第1の制御ゲート電極層315
、及び第2の制御ゲート電極層319を形成する(図6(B)参照。)。
第2の制御ゲート電極層)を垂直な側面を有して形成する例を示すが、本発明はそれに限
定されず、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層(第1の制御ゲート電極層、第2
の制御ゲート電極層)両方がテーパー形状を有していてもよいし、どちらか一方のゲート
電極層(第1の制御ゲート電極層、第2の制御ゲート電極層)の一層のみがテーパー形状
を有し、他方は異方性エッチングによって垂直な側面を有していてもよい。テーパー角度
も積層するゲート電極層間で異なっていても良いし、同一でもよい。テーパー形状を有す
ることによって、その上に積層する膜の被覆性が向上し、欠陥が軽減されるので信頼性が
向上する。
絶縁層308、309は多少エッチングされ、膜厚が減る(いわゆる膜減り)ことがある
。
321、363、第1のゲート電極層312、第2のゲート電極層316をマスクとして
p型を付与する不純物元素320を添加し、p型不純物領域322a、p型不純物領域3
22bを形成する。本実施の形態では、不純物元素としてボロン(B)を用いる。ここで
は、p型不純物領域322a、p型不純物領域322bにp型を付与する不純物元素が1
×1020〜5×1021atoms/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。ま
た、半導体層303にチャネル形成領域323が形成される(図6(C)参照。)。
ス領域、ドレイン領域として機能する。
313、第2のゲート電極層317、第1のゲート電極層314、第2のゲート電極層3
18、第1の制御ゲート電極層315、及び第2の制御ゲート電極層319をマスクとし
てn型を付与する不純物元素324を添加し、n型不純物領域326a、326b、36
4a、364b、327a、327b、328a、328bを形成する。本実施の形態で
は、不純物元素としてリン(P)を用いる。ここでは、n型不純物領域326a、326
b、327a、327b、328a、328bにn型を付与する不純物元素が5×101
9〜5×1020atoms/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。また、半導
体層304にチャネル形成領域329、半導体層305にチャネル形成領域330、及び
半導体層306にチャネル形成領域331が形成される(図6(D)参照。)。
n型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。一方、n型不純物領
域364a、n型不純物領域364bは低濃度不純物領域であり、LDD領域となる。
後、ゲート電極層の側面を覆うように、絶縁膜、いわゆるサイドウォールを形成してもよ
い。サイドウォールは、プラズマCVD法や減圧CVD(LPCVD)法を用いて、珪素
を有する絶縁膜により形成することができる。
い。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界
面へのプラズマダメージを回復することができる。
絶縁膜367と絶縁膜368との積層構造とする。絶縁膜367と絶縁膜368は、スパ
ッタ法、またはプラズマCVDを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、
酸化珪素膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または3層以上の積層構造として用い
ても良い。
水素化する工程を行う。好ましくは、400〜500℃で行う。この工程は層間絶縁層で
ある絶縁膜367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。本実施の形態では、410度(℃)で1時間加熱処理を行う。
ニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlN
O)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜
(CN)その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。
また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合
を含む樹脂に相当する。
08、309に半導体層に達するコンタクトホール(開口部)を形成する。エッチングは
、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。エッチングによっ
て、絶縁膜368、絶縁膜367、ゲート絶縁層308、309を除去し、ソース領域又
はドレイン領域であるp型不純物領域322a、322b、n型不純物領域326a、3
26b、327a、327b、328a、328bに達する開口部を形成する。エッチン
グは、ウェットエッチングでもドライエッチングでもよく、両方用いてもよい。ウェット
エッチングのエッチャントは、フッ素水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムを含む混
合溶液のようなフッ酸系の溶液を用いるとよい。エッチング用ガスとしては、Cl2、B
Cl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6もし
くはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。また用い
るエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素としては、He
、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。
領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層である配線層3
69a、配線層369b、配線層370a、配線層370b、配線層371a、配線層3
71b、配線層372a、配線層372bを形成する。配線層は、PVD法、CVD法、
蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することができる
。また、液滴吐出法、印刷法、電解メッキ法等により、所定の場所に選択的に導電層を形
成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。ソース電極層又は
ドレイン電極層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al
、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、Ba等の金属、及びSi、Ge、又はそ
の合金、若しくはその窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としても良い。
本実施の形態では、チタン(Ti)を膜厚60nm形成し、窒化チタン膜を膜厚40nm
形成し、アルミニウムを膜厚700nm形成し、チタン(Ti)を膜厚200nm形成し
て積層構造とし、所望な形状に加工する。
である薄膜トランジスタ373、n型不純物領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタ
である薄膜トランジスタ374、メモリセルアレイとしてn型不純物領域を有するメモリ
素子375、n型不純物領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジ
スタ376を有する半導体集積回路350を作製することができる(図6(E)参照。)
。
)。次に絶縁層390上にアンテナとして機能する導電層380を形成し、導電層380
上に保護層として無機絶縁層381を形成する(図7(B)参照。)。
る。構造体を加熱し圧着して、半導体集積回路350、第1の耐衝撃層382、第1の衝
撃拡散層391を接着し、剥離層301を用いて半導体集積回路350を基板300より
剥離する。よって半導体集積回路350は、第1の耐衝撃層382側に設けられる(図7
(C)参照。)。
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、第2の衝撃拡散層388と第2の
耐衝撃層385を接着する(図8(A)参照。)。第2の衝撃拡散層388の第2の耐衝
撃層385の反対面には接着層389を設ける。
82及び第2の耐衝撃層385に挟持された半導体集積回路350及び第2の衝撃拡散層
388を有する半導体装置を作製することができる(図8(B)参照。)。以上の工程で
本実施の形態のメモリを有する半導体装置を作製することができる。
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図17乃至図19を用いて詳細に説明する。
、可撓性を有する耐衝撃層に挟持される。なお、本明細書では半導体集積回路が作製され
る基板を作製基板ともいう。従って、半導体集積回路は作製基板に剥離層を介して形成さ
れる。
集積回路100は第1の耐衝撃層112及び第2の耐衝撃層102に挟持されており、半
導体集積回路100と第2の耐衝撃層102の間に衝撃拡散層103が設けられている。
第1の耐衝撃層112及び第2の耐衝撃層102は繊維体に有機樹脂が含浸された構造体
を用いており、第1の耐衝撃層112は繊維体160に有機樹脂161が含浸された構造
体、第2の耐衝撃層102は繊維体150に有機樹脂151が含浸された構造体である。
す。
た緯糸とで織られている。
た織布で示されている。
度480MPa)を用いる。
する例である。本実施の形態では、衝撃拡散層103としてアラミドフィルムを用い、接
着層104としてアクリル樹脂を用いる。
路100上に保護層として無機絶縁層105を形成する例を示す。また、図18(A)(
B)は半導体集積回路100上にアンテナ101を形成し、アンテナ101上に無機絶縁
層105が形成されている例である。無機絶縁層105でアンテナ101を覆うことで、
アンテナとして機能する導電層の酸化などを防ぐことができる。
表面を有する基板110上に剥離層111を介して半導体集積回路100を形成する(図
19(A)参照。)。
積回路100を基板110より剥離する。よって半導体集積回路100は、第1の耐衝撃
層112側に設けられる(図19(B)参照。)。
れた構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、構造体の有機樹脂を可塑化または硬化す
る。なお、有機樹脂が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化
した有機樹脂を硬化する。有機樹脂は加熱及び圧着により、半導体集積回路に密着するよ
うに均一に広がり、硬化する。上記構造体を圧着する工程は、大気圧下または減圧下で行
う。
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、衝撃拡散層103と第2の耐衝撃
層102を接着する(図19(C)参照。)。衝撃拡散層103の第2の耐衝撃層102
の反対面には接着層104を設ける。
12及び第2の耐衝撃層102に挟持された半導体集積回路100及び衝撃拡散層103
を有する半導体装置を作製することができる(図19(D)参照。)。
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図4及び図20を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、半導体装置の一例と
してCMOSに関して説明する。
と同様に作製すればよく、図4(A)乃至図4(C)までの工程の詳細な説明は省略する
。
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、衝撃拡散層253と第2の耐衝撃
層252を接着する(図20(A)参照。)。衝撃拡散層253の第2の耐衝撃層252
の反対面には接着層254を設ける。
62及び第2の耐衝撃層252に挟持された半導体集積回路250及び衝撃拡散層253
を有する半導体装置を作製することができる(図20(B)参照。)。
ることで、可撓性を有する半導体装置とすることができる。
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
本実施の形態では、より高集積化、薄型化、及び小型化を付与することを目的とした半導
体装置、及び半導体装置の作製方法においてメモリを有する半導体装置の一例に関して図
6、図21及び図22を用いて説明する。
駆動回路部を有する。
と同様に作製すればよく、図6(A)乃至図6(E)までの工程の詳細な説明は省略する
。
。)。次に絶縁層390上にアンテナとして機能する導電層380し、導電層380上に
保護層として無機絶縁層381を形成する(図21(B)参照。)。
る。半導体集積回路350と第1の耐衝撃層382を接着し、剥離層301を用いて半導
体集積回路350を基板300より剥離する。よって半導体集積回路350は、第1の耐
衝撃層382側に設けられる(図21(C)参照。)。
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、衝撃拡散層388と第2の耐衝撃
層385を接着する(図22(A)参照。)。衝撃拡散層388の第2の耐衝撃層385
の反対面には接着層389を設ける。
82及び第2の耐衝撃層385に挟持された半導体集積回路350及び衝撃拡散層388
を有する半導体装置を作製することができる(図22(B)参照。)。以上の工程で本実
施の形態のメモリを有する半導体装置を作製することができる。
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
半導体装置において、半導体集積回路に含まれる半導体素子として様々な形態の電界効果
トランジスタを用いることができる。本実施の形態では、本発明に適用することができる
半導体素子として、単結晶半導体層を有する電界効果トランジスタについて詳細に説明す
る。
を設け、半導体集積回路部に含まれる半導体素子を形成する方法を図14及び図15を用
いて説明する。
加速されたイオンを所定の深さに照射し、脆弱化層1110を形成する。イオンの照射は
作製基板に転置する単結晶半導体層の厚さを考慮して行われる。イオンを照射する際の加
速電圧はこのような厚さを考慮して、単結晶半導体基板1108に照射されるようにする
。単結晶半導体基板へイオンを照射し、イオンにより微小な空洞を有するように脆弱化さ
れた領域を脆弱化層という。
単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、単結晶シリコンゲルマニウム基板など、
第4族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。また、ガリウムヒ素やインジ
ウムリン等の化合物半導体基板も用いることができる。半導体基板として多結晶半導体基
板を用いてもよい。もちろん、単結晶半導体基板は、円形のウエハに限定されるものでは
なく、様々な形状の単結晶半導体基板を用いることができる。例えば、長方形、五角形、
六角形などの多角形の基板を用いることができる。もちろん、市販の円形状の単結晶半導
体ウエハを単結晶半導体基板に用いることも可能である。円形状の単結晶半導体ウエハに
は、シリコンやゲルマニウムなどの半導体ウエハ、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの
化合物半導体ウエハなどがある。単結晶半導体ウエハの代表例は、単結晶シリコンウエハ
であり、直径5インチ(125mm)、直径6インチ(150mm)、直径8インチ(2
00mm)、直径12インチ(300mm)サイズ、直径400mm、直径450mmの
円形のウエハを用いることができる。また、長方形の単結晶半導体基板は、市販の円形状
の単結晶半導体ウエハを切断することで形成することができる。基板の切断には、ダイサ
ー或いはワイヤソー等の切断装置、レーザ切断、プラズマ切断、電子ビーム切断、その他
任意の切断手段を用いることができる。また、基板として薄片化する前の半導体基板製造
用のインゴットを、その断面が長方形になるように直方体状に加工し、この直方体状のイ
ンゴットを薄片化することでも、長方形状の単結晶半導体基板を製造することができる。
また、単結晶半導体基板の厚さは特に限定されないが、単結晶半導体基板を再利用するこ
とを考慮すれば、厚い方が1枚の原料ウエハからより多くの単結晶半導体層を形成するこ
とができるため、好ましい。市場に流通している単結晶シリコンウエハの厚さは、そのサ
イズはSEMI規格に準じており、例えば直径6インチのウエハは膜厚625μm、直径
8インチのウエハは膜厚725μm、直径12インチのウエハは775μmとされている
。なお、SEMI規格のウエハの厚さは公差±25μmを含んでいる。もちろん、原料と
なる単結晶半導体基板の厚さはSEMI規格に限定されず、インゴットをスライスすると
きに、その厚さを適宜調節することができる。もちろん、再利用された単結晶半導体基板
1108を用いるときには、その厚さは、SEMI規格よりも薄くなる。作製基板上に得
られる単結晶半導体層は母体となる半導体基板を選択することによって決定することがで
きる。
効果トランジスタ)によって、結晶面方位を選択すればよい。例えば、結晶面方位として
{100}面、{110}面など有する単結晶半導体基板を用いることができる。
照射して添加し、その後熱処理を行って表層の単結晶半導体層を剥離するイオン照射剥離
法で形成するが、ポーラスシリコン上に単結晶シリコンをエピタキシャル成長させた後、
ポーラスシリコン層をウオータージェットで劈開して剥離する方法を適用しても良い。
自然酸化膜の除去と表面に付着するゴミ等の汚染物も除去して単結晶半導体基板1108
表面を清浄化する。
(II法と略記する)によって照射すればよい。脆弱化層1110は水素、ヘリウム若し
くはフッ素に代表されるハロゲンのイオンを照射することで形成される。ハロゲン元素と
してフッ素イオンを照射する場合にはソースガスとしてBF3を用いれば良い。なお、イ
オン注入とはイオン化したガスを質量分離して半導体基板に照射する方式をいう。
H2 +のみ)を選択的に加速して単結晶半導体基板に照射することができる。
を作り、それらを加速して単結晶半導体基板に照射する。例えば、H+、H2 +、H3 +
イオンを含む水素では、照射されるイオンは、代表的にH3 +イオンが50%以上、例え
ばH3 +イオンが80%、他のイオン(H2 +、H3 +イオン)が20%、が一般的であ
る。H3 +イオンのイオン種のみとして照射することもここではイオンドープとする。
水素イオンを照射する場合には、H+、H2 +、H3 +イオンを含ませると共に、H3 +
イオンの割合を高めておくことが好ましい。水素イオンを照射する場合には、H+、H2
+、H3 +イオンを含ませると共に、H3 +イオンの割合を高めておくと照射効率を高め
ることができ、照射時間を短縮することができる。このような構成とすることで、剥離を
容易に行うことができる。
に用いるイオンドーピング装置(ID装置ともいう)では、プラズマ空間が大きく、大量
のイオンを単結晶半導体基板に照射することができる。一方、イオン注入法に用いるイオ
ン注入装置(II装置ともいう)は、プラズマから取り出したイオンを質量分析して特定
のイオン種だけを半導体基板に打ち込めるという特徴があり、基本的に点ビ−ムをスキャ
ンさせて処理する。
電子によりプラズマ状態を作っている。しかし、生成される水素イオン(H+、H2 +、
H3 +)が半導体基板に照射される際の水素イオン種の割合は、イオンドーピング法とイ
オン注入法で大きく異なる。
装置を用いる方が好ましいといえる。
、添加された水素やフッ素が、シリコン結晶格子内のシリコン原子をノックアウトする(
追い出す)ことによって空白部分を効果的に作り出し、脆弱化層に微小な空洞を作る。こ
の場合、比較的低温の熱処理によって脆弱化層に形成された微小な空洞の体積変化が起こ
り、脆弱化層に沿って分離することにより薄い単結晶半導体層を形成することができる。
フッ素イオンを照射した後に、水素イオンを照射して空洞内に水素を含ませるようにして
も良い。単結晶半導体基板から薄い単結晶半導体層を分離するために形成する脆弱化層は
、脆弱化層に形成された微小な空洞の体積変化を利用して分離をするので、このようにフ
ッ素イオンや水素イオンの作用を有効利用することが好ましい。
してもよい。保護層は、窒化シリコン層、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層、又は酸
化窒化シリコン層から選ばれた一層又は複数の層による積層構造により形成することがで
きる。これらの層は、単結晶半導体基板に脆弱化層が形成される前に単結晶半導体基板上
に形成することができる。また、単結晶半導体基板に脆弱化層を形成した後に単結晶半導
体基板上に形成してもよい。
あって、ラザフォード後方散乱法(RBS:Rutherford Backscatt
ering Spectrometry)及び水素前方散乱法(HFS:Hydroge
n Forward Scattering)を用いて測定した場合に、濃度範囲として
酸素が50〜70原子%、窒素が0.5〜15原子%、Siが25〜35原子%、水素が
0.1〜10原子%の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン膜とは、その
組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、RBS及びHFSを用いて測
定した場合に、濃度範囲として酸素が5〜30原子%、窒素が20〜55原子%、Siが
25〜35原子%、水素が10〜30原子%の範囲で含まれるものをいう。但し、酸化窒
化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を100原子%としたとき、窒
素、酸素、Si及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
基板1108の表面が粗くなってしまう場合がある。そのためイオンが照射される表面に
窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、若しくは酸化シリコン膜などによりイオン照射に
対する保護層を50nm乃至200nmの厚さで設けておいても良い。
リコン膜(膜厚5nm〜300nm、望ましくは30nm〜150nm(例えば50nm
))と窒化酸化シリコン膜(膜厚5nm〜150nm、望ましくは10nm〜100nm
(例えば50nm))の積層を形成する。一例としては、単結晶半導体基板1108上に
酸化窒化シリコン膜を膜厚50nm形成し、該酸化窒化シリコン膜上に窒化酸化シリコン
膜を膜厚50nm形成し、積層する。酸化窒化シリコン膜は有機シランガスを用いて化学
気相成長法により作製される酸化シリコン膜でもよい。
もよい。熱酸化としては通常のドライ酸化でも良いが、酸化雰囲気中にハロゲンを添加し
た酸化を行うことが好ましい。例えば、酸素に対しHClを0.5〜10体積%(好まし
くは3体積%)の割合で含む雰囲気中で、700℃以上の温度で熱処理を行う。好適には
950℃〜1100℃の温度で熱酸化を行うと良い。処理時間は0.1〜6時間、好まし
くは0.5〜3.5時間とすれば良い。形成される酸化膜の膜厚としては、10nm〜1
000nm(好ましくは50nm〜200nm)、例えば100nmの厚さとする。
BCl3、F2、Br2、ジクロロエチレンなどから選ばれた一種又は複数種を適用する
ことができる。
ことができる。ゲッタリングとしては、特に金属不純物を除去する効果がある。すなわち
、塩素の作用により、金属などの不純物が揮発性の塩化物となって気相中へ離脱して除去
される。単結晶半導体基板1108の表面を化学的機械研磨(CMP)処理をしたものに
対しては有効である。また、水素は単結晶半導体基板1108と形成される絶縁層との界
面の欠陥を補償して界面の局在準位密度を低減する作用を奏し、単結晶半導体基板110
8と絶縁層との界面が不活性化されて電気的特性が安定化する。
は1×1017atoms/cm3〜5×1020atoms/cm3の濃度で含まれる
ことにより金属などの不純物を捕獲して単結晶半導体基板1108の汚染を防止する保護
層としての機能を発現させることができる。
た膜の厚さと、目的とする単結晶半導体基板より分離して作製基板上に転置される単結晶
半導体層の膜厚と、照射するイオン種によって調整することができる。
ン数2×1016ions/cm2でイオンを照射して脆弱化層を形成することができる
。保護層の膜厚を厚くすれば、同一条件でイオンを照射し脆弱化層を形成した場合、目的
とする単結晶半導体基板より分離して作製基板上に転置(転載)される単結晶半導体層と
して、膜厚の薄い単結晶半導体層を形成することができる。例えば、イオン種(H+、H
2 +、H3 +イオン)の割合にもよるが、上記条件で脆弱化層を形成するとし、保護層と
して単結晶半導体基板上に酸化窒化シリコン膜(膜厚50nm)と窒化酸化シリコン膜(
膜厚50nm)を保護層として積層する場合、作製基板に転置される単結晶半導体層の膜
厚は約120nmとなり、単結晶半導体基板上に酸化窒化シリコン膜(膜厚100nm)
と窒化酸化シリコン膜(膜厚50nm)を保護層として積層する場合は、作製基板に転置
される単結晶半導体層の膜厚は約70nmとなる。
で、ドーズ量を1×1016ions/cm2〜6×1016ions/cm2の範囲で
照射し脆弱化層を形成することができる。ヘリウムを原料ガスにすると、質量分離を行わ
なくてもHe+イオンを主なイオンとして照射することができる。また、水素を原料ガス
とするとH3 +イオンやH2 +イオンを主なイオンとして照射することができる。イオン
種は、プラズマの生成方法、圧力、原料ガス供給量、加速電圧によっても変化する。
、窒化酸化シリコン膜(膜厚50nm)、及び酸化シリコン膜(膜厚50nm)を保護層
として積層し、水素を加速電圧40kV、ドーズ量2×1016ions/cm2で照射
し単結晶半導体基板に脆弱化層を形成する。その後保護層の最上層である該酸化シリコン
膜上に接合面を有する絶縁層として酸化シリコン膜(膜厚50nm)を形成する。脆弱化
層形成の他の例としては、単結晶半導体基板上に酸化シリコン膜(膜厚100nm)、及
び窒化酸化シリコン膜(膜厚50nm)を保護層として積層し、水素を加速電圧40kV
、ドーズ量2×1016ions/cm2で照射し単結晶半導体基板に脆弱化層を形成す
る。その後保護層の最上層である該窒化酸化シリコン膜上に接合面を有する絶縁層として
酸化シリコン膜(膜厚50nm)を形成する。なお、上記酸化窒化シリコン膜及び窒化酸
化シリコン膜はプラズマCVD法により形成すればよく、上記酸化シリコン膜は有機シラ
ンガスを用いてCVD法により形成すればよい。
側、あるいは単結晶半導体基板側どちらか一方でもよいし、両方に形成してもよい。接合
を形成する面に形成する絶縁層は平滑面を有し親水性表面を形成する。該絶縁層としては
、酸化シリコン膜を用いることができる。酸化シリコン膜としては有機シランガスを用い
て化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜が好ましい。その他に、シランガスを
用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜を適用することもできる。
メチルシラン(TMS:(CH3)3SiH)、テトラメチルシラン(化学式Si(CH
3)4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタメチルシクロテ
トラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエトキシシ
ラン(SiH(OC2H5)3)、トリスジメチルアミノシラン(SiH(N(CH3)
2)3)等のシリコン含有化合物を用いることができる。なお、原料ガスに有機シランを
用いて化学気相成長法により酸化シリコン層を形成する場合、酸素を付与するガスを混合
させることが好ましい。酸素を付与するガスとしては、酸素、亜酸化窒素、二酸化窒素等
を用いることができる。さらに、アルゴン、ヘリウム、窒素又は水素等の不活性ガスを混
合させてもよい。
ン等のシランを原料ガスに用いて化学気相成長法により形成される酸化シリコン膜を適用
することもできる。この場合も、酸素を付与するガスや不活性ガス等を混合させることが
好ましい。また、単結晶半導体層と接合する絶縁層となる酸化シリコン膜は、塩素を含ん
でいてもよい。なお、本明細書において、化学気相成長(CVD;Chemical V
apor Deposition)法は、プラズマCVD法、熱CVD法、光CVD法を
範疇に含む。
ことにより形成される酸化シリコン、酸素ラジカルの反応により成長する酸化シリコン、
酸化性の薬液により形成されるケミカルオキサイドなどを適用することもできる。絶縁層
として、シロキサン(Si−O−Si)結合を含む絶縁層を適用してもよい。また、前記
有機シランガスと、酸素ラジカル又は窒素ラジカルとを反応させて絶縁層を形成してもよ
い。
化膜を用いてもよい。酸化アルミニウムを主成分とする酸化膜とは、当該酸化膜に含まれ
る成分の合計を100重量%とするときに、酸化アルミニウムを10重量%以上含む酸化
膜をいう。他にも、絶縁層としては、酸化アルミニウムを主成分とし、酸化マグネシウム
と酸化ストロンチウムの一方又は両方が含まれる膜を適用することができる。また、窒素
を含む酸化アルミニウムを用いてもよい。
ーゲットとしては、例えば、アルミニウムを含む金属又は酸化アルミニウム等の金属酸化
物を用いることができる。なお、ターゲットの材料は、形成する膜に応じて適宜選択すれ
ばよい。
ッタすること(反応性スパッタリング法)により、絶縁層を形成する。金属としては、ア
ルミニウムの他に、マグネシウム(Mg)、アルミニウムとマグネシウムを含む合金、ア
ルミニウムとストロンチウム(Sr)を含む合金、アルミニウムとマグネシウムとストロ
ンチウムを含む合金を用いることができる。この場合、スパッタリングは直流(DC)電
源又は高周波(RF)電源を用いて行えばよい。
ること(RFスパッタリング法)により、絶縁層を形成する。金属酸化物としては、酸化
アルミニウムの他に、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、アルミニウムとマグネシ
ウムを含有する酸化物、アルミニウムとストロンチウムを含有する酸化物、アルミニウム
とマグネシウムとストロンチウムを含有する酸化物を用いることができる。
タリング法を用いると、膜の堆積と表面の平坦化を両方行うことができる。
、後に作製基板上に形成される単結晶半導体層に拡散することを防ぐことができる。
平均平方根粗さRmsが0.9nm未満が望ましく、Raが0.4nm以下、Rmsが0
.5nm以下がより望ましく、さらにはRaが0.3nm以下、Rmsが0.4nm以下
がより望ましい。例えば、Raが0.27nm、Rmsが0.34nmである。本明細書
においてRaは算術平均粗さであり、Rmsは二乗平均平方根粗さであり、測定範囲は2
μm2、又は10μm2である。
に、好ましくは有機シランを原材料として成膜した酸化シリコン膜でなる絶縁層を設ける
と強固な接合を形成することができる。
04として酸化シリコン膜を形成する。酸化シリコン膜としては有機シランガスを用いて
化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜が好ましい。その他に、シランガスを用
いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜を適用することもできる。化学気相
成長法による成膜では、単結晶半導体基板に形成した脆弱化層1110から脱ガスが起こ
らない温度として、例えば350℃以下(具体的な例としては300℃)の成膜温度が適
用される。また、単結晶半導体基板から単結晶半導体層を剥離する熱処理は、成膜温度よ
りも高い熱処理温度が適用される。
り剥離するため、作製基板と半導体集積回路との間に剥離層を設ける。よって単結晶半導
体基板より分離して接合される単結晶半導体層は、作製基板上に設けられた剥離層(及び
無機絶縁膜)上に形成される。剥離層表面に凹凸を有すると、単結晶半導体基板と作製基
板との接合工程において、接合面の接触面積が小さくなり、十分な接合強度を確保するこ
とが困難である。そのため、剥離層を平坦化する工程が必要である。
単結晶半導体基板側に形成してもよい。作製基板側、単結晶半導体基板側のいずれかに形
成された剥離層に平坦化処理を行う。
形成してもよく、両方に形成してもよい。また、作製基板又は単結晶半導体基板と、剥離
層とを直接接合できる場合は、絶縁層を設けなくてもよい。
ブロッキング層1109を形成する例を示す。
チング処理を両方行ってもよい。研磨処理としては、化学的機械研磨(CMP)法や液体
ジェット研磨法を用いることができる。エッチング処理としては、ウェットエッチング、
ドライエッチング、またはその両方を適宜用いることができる。
いることができる。逆スパッタリング法にて平坦化処理を行うと、絶縁層の形成から平坦
化までを同一装置内にて行うことができるため、スループットが向上し、好ましい。
入し、被処理面に対して電界をかけることでプラズマ状態として行う。プラズマ中には電
子とArの陽イオンが存在し、陰極方向にArの陽イオンが加速される。加速されたAr
の陽イオンは被処理面をスパッタする。このとき、該被処理面の凸部から優先的にスパッ
タされる。被処理面からスパッタされた粒子は、被処理面の別の場所に付着する。このと
き、該被処理面の凹部に優先的に付着する。このように凸部を削り、凹部を埋めることで
被処理面の平坦性が向上する。
坦化処理を行う。
シリコン膜をブロッキング層(バリア層ともいう)として設けてもよい。さらに応力を緩
和する作用のある絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を組み合わせても良い。
基板1108の絶縁層1104が形成された面とを密接させ、この両者を接合させる態様
を示す。ブロッキング層1109表面は平坦化された剥離層1125上に設けられている
ために表面は高い平坦性を有している。接合を形成する面は、十分に清浄化しておく。作
製基板1101上に設けられたブロッキング層1109と単結晶半導体基板1108の絶
縁層1104が形成された面は、メガソニック洗浄などによって清浄化すればよい。また
、メガソニック洗浄後にオゾン水で洗浄し、有機物の除去と表面の親水性向上を行っても
よい。
外部から押しつけると、局所的に接合面同士の距離が縮まる事による、ファン・デル・ワ
ールス力の強まりや水素結合の寄与によって、お互いに引きつけ合う。更に、隣接した領
域でも対向する作製基板1101上のブロッキング層1109と絶縁層1104間の距離
が縮まるので、ファン・デル・ワールス力が強く作用する領域や水素結合が関与する領域
が広がる事によって、接合(ボンディングともいう)が進行し接合面全域に接合が広がる
。
、接合面同士が近づき、ファン・デル・ワールス力から水素結合へ移行することができる
。基板内において一ヶ所の接合面が近接すると、隣接する接合面も近接し水素結合へ移行
するため、接合面全域が水素結合へ移行することができる。
面に原子ビーム若しくはイオンビームを照射する。原子ビーム若しくはイオンビームを利
用する場合には、アルゴン等の不活性ガス中性原子ビーム若しくは不活性ガスイオンビー
ムを用いることができる。その他に、プラズマ照射若しくはラジカル処理を行う。このよ
うな表面処理により200℃乃至400℃の温度であっても異種材料間の接合を形成する
ことが容易となる。
好ましい。例えば、オーブンや炉などで70℃〜350℃(例えば200℃で2時間)の
温度条件で熱処理を行う。
、加熱処理を行い脆弱化層1110を劈開面として単結晶半導体基板1108を作製基板
1101から剥離する。例えば、400℃〜700℃の熱処理を行うことにより、脆弱化
層1110に形成された微小な空洞の体積変化が起こり、脆弱化層1110に沿って劈開
することが可能となる。絶縁層1104はブロッキング層1109を介して作製基板11
01と接合しているので、作製基板1101上には単結晶半導体基板1108と同じ結晶
性の単結晶半導体層1102が残存することとなる。
同じ装置で連続して行ってもよいし、別の装置で行ってもよい。例えば炉で200℃2時
間熱処理した後に、600℃近傍まで昇温し2時間保持し、400℃から室温までの温度
域に降温した後炉より取り出す。また、熱処理は室温から昇温してもよい。また、炉で2
00℃2時間熱処理した後に、瞬間熱アニール(RTA)装置によって600℃〜700
℃の温度域で、1分間〜30分間(例えば600℃7分間、650℃7分間)熱処理を行
ってもよい。
ら共有結合に移行し、脆弱化層に添加された元素が析出し圧力が上昇し、単結晶半導体基
板より単結晶半導体層を剥離することができる。熱処理を行った後は作製基板と単結晶半
導体基板は、一方が他方に載っている状態であり、大きな力を加えずに作製基板と単結晶
半導体基板を離すことができる。例えば、上方に載っている基板を真空チャックで持ち上
げることにより簡単に話すことができる。この際、下側の基板の真空チャックやメカニカ
ルチャックで固定しておくと水平方向のずれがなく作製基板及び単結晶半導体基板の両基
板を離すことができる。
さいサイズの例を示すが、本発明はそれに限定されず、単結晶半導体基板1108と作製
基板1101が同じサイズであってもよいし、単結晶半導体基板1108が作製基板11
01より大きいサイズであってもよい。
)は保護層1121として酸化シリコン膜が形成された単結晶半導体基板1108に電界
で加速されたイオンを所定の深さに照射し、脆弱化層1110を形成する工程を示してい
る。イオンの照射は図14(A)の場合と同様である。単結晶半導体基板1108の表面
に保護層1121を形成しておくことでイオン照射によって表面がダメージを受け、平坦
性が損なわれるのを防ぐことができる。また、保護層1121によって、単結晶半導体基
板1108から形成される単結晶半導体層1102に対する不純物の拡散防止効果を発現
する。
01と単結晶半導体基板1108の保護層1121が形成された面を密着させて接合を形
成する工程を示している。作製基板1101上の絶縁層1104と単結晶半導体基板11
08の保護層1121を密着させることにより接合が形成される。
層を剥離する熱処理は図14(D)の場合と同様にして行う。このようにして図15(C
)で示す絶縁層を介して単結晶半導体層を有するSOI構造の半導体基板を得ることがで
きる。
およびイオン照射工程によって、結晶欠陥が生じ、また、その表面は平坦性が損なわれ、
凹凸が形成されてしまう場合がある。単結晶半導体層を用いて半導体素子としてトランジ
スタを作製する場合、このような凹凸のある単結晶半導体層の上面に薄く、絶縁耐圧性の
高いゲート絶縁層を形成することは困難である。また、単結晶半導体層に結晶欠陥がある
と、ゲート絶縁層との局在界面準位密度が高くなるなど、トランジスタの性能および信頼
性に影響を与える。
好ましい。電磁波を照射することによって、単結晶半導体層の少なくとも一部の領域を溶
融させ、単結晶半導体層中の結晶欠陥を低減させることができる。なお、電磁波の照射前
に単結晶半導体層表面に形成された酸化膜(自然酸化膜、あるいはケミカル酸化膜)を希
フッ酸で除去するとよい。
ザ光を用いることができる。
に衝突させ、主として熱伝導によって行うこともできる。高エネルギーを有する粒子を提
供する熱源としては、プラズマを用いることができ、常圧プラズマ、高圧プラズマ、熱プ
ラズマジェット、ガスバーナーなどの炎を用いることができる、又、他の熱源としては電
子ビームなどを用いることができる。
さ(skin depth)などを考慮して決定することができる。例えば、電磁波の波
長は190nm〜600nmを用いることができる。また、電磁波のエネルギーは、電磁
波の波長、電磁波の表皮深さ、照射する単結晶半導体層の膜厚などを考慮して決定するこ
とができる。
ザを用いることができる。部分溶融させるためパルス発振レーザが好ましい。例えば、K
rFレーザなどのエキシマレーザ、Arレーザ、Krレーザなどの気体レーザがある。そ
の他、固体レーザとして、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レ
ーザ、GdVO4レーザ、KGWレーザ、KYWレーザ、アレキサンドライトレーザ、T
i:サファイアレーザ、Y2O3レーザなどがある。なお、エキシマレーザはパルス発振
レーザであるが、YAGレーザなどの固体レーザには、連続発振レーザにも、疑似連続発
振レーザにも、パルス発振レーザにもなるものがある。なお、固体レーザにおいては、基
本波の第2高調波〜第5高調波を適用するのが好ましい。また、GaN、GaAs、Ga
AlAs、InGaAsP等の半導体レーザも用いることができる。
い。例えば、紫外線ランプ、ブラックライト、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、
キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀
ランプから射出された光を用いてもよい。上記ランプ光を用いたフラッシュアニールを用
いてもよい。ハロゲンランプやキセノンランプなどを好適に用いて行うフラッシュアニー
ルは極短時間の処理でよいため、作製基板の温度上昇を抑えることができる。
反射体、シリンドリカルレンズや凸レンズなどによって構成される光学系が設置されてい
てもよい。
方向に走査して光(電磁波)を照射することができる。この場合、光学系にポリゴンミラ
ーやガルバノミラーを用いることが好ましい。
性雰囲気で行うことができる。不活性雰囲気中で電磁波を照射するには、気密性のあるチ
ャンバー内で電磁波を照射し、このチャンバー内の雰囲気を制御すればよい。チャンバー
を用いない場合は、電磁波の被照射面に窒素ガスなど不活性ガスを吹き付けることで、窒
素雰囲気を形成することもできる。
層表面に研磨処理を行ってもよい。研磨処理によって単結晶半導体層表面の平坦性を高め
ることができる。
きる。なお、研磨処理前に単結晶半導体層表面を洗浄し、清浄化する。洗浄は、メガソニ
ック洗浄や2流体ジェット洗浄等を用いればよく、洗浄により単結晶半導体層表面のゴミ
等を除去する。また、希フッ酸を用いて単結晶半導体層表面上の自然酸化膜等を除去して
単結晶半導体層を露出させると好適である。
行ってもよい。
うと、低コスト化を図ることができる。
エッチングし、形状を加工された複数の単結晶半導体層を、作製基板に転載してもよい。
作製基板には、複数の島状の単結晶半導体層を形成することができる。予め、単結晶半導
体基板で形状を加工して転載するために、単結晶半導体基板の大きさや形状に制限を受け
ない。そのために大型の作製基板への単結晶半導体層の転載がより効率よく行うことがで
きる。
結晶半導体層の形状を加工、修正し精密に制御してもよい。これにより、半導体素子の単
結晶半導体層の形状に加工でき、レジストマスク形成時の露光の回り込みなどによるパタ
ーンズレや、転載時の貼り合わせ工程による位置ズレなどによる単結晶半導体層の形成位
置の誤差や形状不良を修正することができる。
よい。劈開により露出される単結晶半導体層の表面を作製基板側に向けて貼り合わせても
よいし、劈開により露出される単結晶半導体層の表面とゲート絶縁膜とが接するように、
単結晶半導体層を作製基板上に貼り合わせてもよい。
場合は、単結晶半導体層1102として単結晶シリコン層を得ることが可能である。また
、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、プロセス温度を700℃以下とすることがで
きるため、作製基板1101としてガラス基板を適用することができる。すなわち、従来
の薄膜トランジスタと同様にガラス基板上に形成することができ、かつ単結晶シリコン層
を半導体層に適用することが可能となる。これらのことにより、高速動作が可能で、サブ
スレッショルド値が低く、電界効果移動度が高く、低消費電圧で駆動可能など高性能、高
信頼性のトランジスタをガラス基板等の作製基板上に作製することができる。
本実施の形態では、より高い信頼性を付与することを目的とした半導体装置の例について
説明する。詳しくは半導体装置の一例として、マイクロプロセッサ及び非接触でデータの
送受信を行うことのできる演算機能を備えた半導体装置の一例について説明する。
ロプロセッサ500は、上記実施の形態に係る半導体装置により製造されるものである。
このマイクロプロセッサ500は、演算回路501(Arithmetic logic
unit。ALUともいう。)、演算回路制御部502(ALU Controlle
r)、命令解析部503(Instruction Decoder)、割り込み制御部
504(Interrupt Controller)、タイミング制御部505(Ti
ming Controller)、レジスタ506(Register)、レジスタ制
御部507(Register Controller)、バスインターフェース508
(Bus I/F)、読み出し専用メモリ509、及びメモリインターフェース510(
ROM I/F)を有している。
令解析部503に入力され、デコードされた後、演算回路制御部502、割り込み制御部
504、レジスタ制御部507、タイミング制御部505に入力される。演算回路制御部
502、割り込み制御部504、レジスタ制御部507、タイミング制御部505は、デ
コードされた命令に基づき各種制御を行う。具体的に演算回路制御部502は、演算回路
501の動作を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部504は、マイク
ロプロセッサ500のプログラム実行中に、外部の入出力装置や周辺回路からの割り込み
要求を、その優先度やマスク状態から判断して処理する。レジスタ制御部507は、レジ
スタ506のアドレスを生成し、マイクロプロセッサ500の状態に応じてレジスタ50
6の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部505は、演算回路501、演算回路
制御部502、命令解析部503、割り込み制御部504、レジスタ制御部507の動作
のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミング制御部505は、基準クロッ
ク信号CLK1を元に、内部クロック信号CLK2を生成する内部クロック生成部を備え
ており、クロック信号CLK2を上記各種回路に供給する。なお、図12に示すマイクロ
プロセッサ500は、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際にはその用途によ
って多種多様な構成を備えることができる。
ついて図13を参照して説明する。図13は無線通信により外部装置と信号の送受信を行
って動作するコンピュータ(以下、「RFCPU」という)の一例を示す。RFCPU5
11は、アナログ回路部512とデジタル回路部513を有している。アナログ回路部5
12として、共振容量を有する共振回路514、整流回路515、定電圧回路516、リ
セット回路517、発振回路518、復調回路519と、変調回路520を有している。
デジタル回路部513は、RFインターフェース521、制御レジスタ522、クロック
コントローラ523、インターフェース524、中央処理ユニット525、ランダムアク
セスメモリ526、読み出し専用メモリ527を有している。
信した信号は共振回路514により誘導起電力を生じる。誘導起電力は、整流回路515
を経て容量部529に充電される。この容量部529はセラミックコンデンサーや電気二
重層コンデンサーなどのキャパシタで形成されていることが好ましい。容量部529はR
FCPU511と一体形成されている必要はなく、別部品としてRFCPU511を構成
する絶縁表面を有する基板に取り付けられていれば良い。
例えば、電源電圧の上昇に遅延して立ち上がる信号をリセット信号として生成する。発振
回路518は、定電圧回路516により生成される制御信号に応じて、クロック信号の周
波数とデューティー比を変更する。ローパスフィルタで形成される復調回路519は、例
えば振幅変調(ASK)方式の受信信号の振幅の変動を二値化する。変調回路520は、
送信データを振幅変調(ASK)方式の送信信号の振幅を変動させて送信する。変調回路
520は、共振回路514の共振点を変化させることで通信信号の振幅を変化させている
。クロックコントローラ523は、電源電圧又は中央処理ユニット525における消費電
流に応じてクロック信号の周波数とデューティー比を変更するための制御信号を生成して
いる。電源電圧の監視は電源管理回路530が行っている。
、RFインターフェース521で制御コマンドやデータなどに分解される。制御コマンド
は制御レジスタ522に格納される。制御コマンドには、読み出し専用メモリ527に記
憶されているデータの読み出し、ランダムアクセスメモリ526へのデータの書き込み、
中央処理ユニット525への演算命令などが含まれている。中央処理ユニット525は、
インターフェース524を介して読み出し専用メモリ527、ランダムアクセスメモリ5
26、制御レジスタ522にアクセスする。インターフェース524は、中央処理ユニッ
ト525が要求するアドレスより、読み出し専用メモリ527、ランダムアクセスメモリ
526、制御レジスタ522のいずれかに対するアクセス信号を生成する機能を有してい
る。
ングシステム)を記憶させておき、起動とともにプログラムを読み出し実行する方式を採
用することができる。また、専用回路で演算回路を構成して、演算処理をハードウェア的
に処理する方式を採用することもできる。ハードウェアとソフトウェアを併用する方式で
は、専用の演算回路で一部の処理を行い、残りの演算をプログラムを使って中央処理ユニ
ット525が実行する方式を適用することができる。
の耐衝撃層、及び半導体集積回路に積層して設けられる衝撃拡散層によって、薄型化及び
小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置とすることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態で示した半導体装置の使用形態の一例について説明す
る。具体的には、非接触でデータの入出力が可能である半導体装置の適用例に関して、図
面を用いて以下に説明する。非接触でデータの入出力が可能である半導体装置は利用の形
態によって、RFIDタグ、IDタグ、ICタグ、ICチップ、RFタグ、無線タグ、電
子タグまたは無線チップとも呼ばれる。
図10に示す半導体装置2180は、メモリ部やロジック部を構成する複数のトランジス
タ等の素子が設けられた薄膜集積回路2131と、アンテナとして機能する導電層213
2を含んでいる。アンテナとして機能する導電層2132は、薄膜集積回路2131に電
気的に接続されている。薄膜集積回路2131には、上記実施の形態2で示したトランジ
スタを適用することができる。
アンテナとして機能する導電層は、薄膜集積回路の上方に設けてもよいし、下方に設けて
もよい。アンテナとして機能する導電層を耐衝撃層の外側に設けてもよい。また、アンテ
ナとして機能する導電層2132を基板2133に別に設けた後、当該基板2133及び
薄膜集積回路2131を、導電層2132が間に位置するように貼り合わせて設けること
ができる。薄膜集積回路2131の接続端子とアンテナとして機能する導電層とが、接着
性を有する樹脂中に含まれる導電性粒子を介して電気的に接続する構成でもよい。或いは
、薄膜集積回路に電気的に接続されたアンテナと、質問器との間において、非接触にて電
波の周波数を変換することができるブースターアンテナを設けた半導体装置に、本発明を
適用することも可能である。
憶素子なども適用することができ、多用途に渡って要求される機能を満たす半導体装置を
作製し、提供することができる。
磁誘導方式または電磁結合方式を適用する例を示すが、半導体装置はこれに限られずマイ
クロ波方式を適用することも可能である。マイクロ波方式の場合は、用いる電磁波の波長
によりアンテナとして機能する導電層2132の形状を適宜決めればよい。
(860MHz帯乃至960MHz帯)、2.45GHz帯等)を適用する場合には、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い。例えば、アンテナとして機能する導電層を線状(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層2132の形状は直線状に限ら
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。
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)等の金属元素、又は当該金属元素を含む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。
合には、粒径が数nmから数十μmの導電体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。導電体粒子としては
、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、または分散性ナノ粒子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、シリコン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電層の形
成の際は、導電性のペーストを押し出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
下の微粒子)を用いる場合、150℃乃至300℃の温度範囲で焼成することにより硬化
させて導電層を形成することができる。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。
体集積回路に積層して設けられる衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら
強度を有する信頼性の高い半導体装置とすることができる。よって、本実施の形態で示す
ような非接触でデータの入出力が可能で、且つ小型な半導体装置とした場合に有効である
。
本実施の形態では、上述した本発明を用いて形成された非接触でデータの入出力が可能で
ある半導体装置の適用例に関して図面を参照して以下に説明する。非接触でデータの入出
力が可能である半導体装置は利用の形態によっては、RFIDタグ、IDタグ、ICタグ
、ICチップ、RFタグ、無線タグ、電子タグまたは無線チップともよばれる。
路820、リセット回路830、クロック発生回路840、データ復調回路850、デー
タ変調回路860、他の回路の制御を行う制御回路870、記憶回路880およびアンテ
ナ890を有している(図11(A)参照。)。高周波回路810はアンテナ890より
信号を受信して、データ変調回路860より受信した信号をアンテナ890から出力する
回路であり、電源回路820は受信信号から電源電位を生成する回路であり、リセット回
路830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840はアンテナ89
0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り、データ復調回
路850は受信信号を復調して制御回路870に出力する回路であり、データ変調回路8
60は制御回路870から受信した信号を変調する回路である。また、制御回路870と
しては、例えばコード抽出回路910、コード判定回路920、CRC判定回路930お
よび出力ユニット回路940が設けられている。なお、コード抽出回路910は制御回路
870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り、コー
ド判定回路920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判定回路930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。
無線信号が受信される。無線信号は高周波回路810を介して電源回路820に送られ、
高電源電位(以下、VDDと記す)が生成される。VDDは半導体装置800が有する各
回路に供給される。また、高周波回路810を介してデータ復調回路850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810を介してリセット回路8
30およびクロック発生回路840を通った信号及び復調信号は制御回路870に送られ
る。制御回路870に送られた信号は、コード抽出回路910、コード判定回路920お
よびCRC判定回路930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880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940を通って符号化される。さらに、符号化された半導
体装置800の情報はデータ変調回路860を通って、アンテナ890により無線信号に
載せて送信される。なお、半導体装置800を構成する複数の回路においては、低電源電
位(以下、VSS)は共通であり、VSSはGNDとすることができる。
られてきた信号を通信装置で受信することによって、半導体装置800のデータを読み取
ることが可能となる。
電磁波により行うタイプとしてもよいし、電源(バッテリー)を搭載して電磁波と電源(
バッテリー)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。
表示部3210を含む携帯端末の側面には、通信装置3200が設けられ、品物3220
の側面には半導体装置3230が設けられる(図11(B))。品物3220が含む半導
体装置3230に通信装置3200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。また、商品3260をベルトコンベアにより搬送する際に、通信装置324
0と、商品3260に設けられた半導体装置3250を用いて、該商品3260の検品を
行うことができる(図11(C))。このように、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。
機器に用いることが可能である。
本発明によりプロセッサ回路を有するチップ(以下、プロセッサチップ、無線チップ、無
線プロセッサ、無線メモリ、無線タグともよぶ)として機能する半導体装置を形成するこ
とができる。本発明の半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報
を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することがで
きる。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類
、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び
電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図9を用いて説明する。
の(金券)、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指し、
プロセッサ回路を有するチップ190を設けることができる(図9(A)参照)。証書類
とは、運転免許証、住民票等を指し、プロセッサ回路を有するチップ191を設けること
ができる(図9(B)参照)。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指し、プロセッサ回路を有
するチップ197を設けることができる(図9(C)参照)。無記名債券類とは、切手、
おこめ券、各種ギフト券等を指す。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル
等を指し、プロセッサ回路を有するチップ193を設けることができる(図9(D)参照
)。書籍類とは、書物、本等を指し、プロセッサ回路を有するチップ194を設けること
ができる(図9(E)参照)。記録媒体とは、DVDソフト、ビデオテープ等を指、プロ
セッサ回路を有するチップ195を設けることができる(図9(F)参照)。乗物類とは
、自転車等の車両、船舶等を指し、プロセッサ回路を有するチップ196を設けることが
できる(図9(G)参照)。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物
等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明
器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、EL
表示装置、テレビジョン装置(テレビ受像機、薄型テレビ受像機)、携帯電話等を指す。
ける。例えば、本の場合は紙に埋め込めばよく、有機樹脂からなるパッケージであれば有
機樹脂に埋め込めばよい。
器等に半導体装置を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率
化を図ることができる。また乗物類に半導体装置を設けることにより、偽造や盗難を防止
することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別
を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサーを備えた半導体装置を埋
め込む又は取り付けることによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の
健康状態を容易に管理することが可能となる。
能である。
Claims (3)
- 第1の層と、
前記第1の層上の第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層上の、複数のトランジスタを有する回路と、
前記回路上の第2の層と、
前記第2の層上の第2の樹脂層と、を有し、
前記複数のトランジスタは、それぞれ、半導体層の材料としてアモルファスシリコンを有し、
前記第1の樹脂層は、前記第1の層よりも弾性率が低く、
前記第2の樹脂層は、前記第2の層よりも弾性率が低いことを特徴とする半導体装置。 - 第1の層と、
前記第1の層上の第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層上の、複数のトランジスタを有する回路と、
前記回路上の無機絶縁層と、
前記無機絶縁層上の第2の層と、
前記第2の層上の第2の樹脂層と、を有し、
前記複数のトランジスタは、それぞれ、半導体層の材料としてアモルファスシリコンを有し、
前記第1の樹脂層は、前記第1の層よりも弾性率が低く、
前記第2の樹脂層は、前記第2の層よりも弾性率が低いことを特徴とする半導体装置。 - 第1の層と、
前記第1の層上の第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層上の、複数のトランジスタを有する回路と、
前記回路上の無機絶縁層と、
前記無機絶縁層上の第2の層と、
前記第2の層上の第2の樹脂層と、を有し、
前記無機絶縁層は、無機化合物を用いた積層であり、
前記複数のトランジスタは、それぞれ、半導体層の材料としてアモルファスシリコンを有し、
前記第1の樹脂層は、前記第1の層よりも弾性率が低く
前記第2の樹脂層は、前記第2の層よりも弾性率が低いことを特徴とする半導体装置。
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