JP3976114B2 - Device manufacturing method and element substrate manufacturing method - Google Patents

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JP3976114B2 JP2000152812A JP2000152812A JP3976114B2 JP 3976114 B2 JP3976114 B2 JP 3976114B2 JP 2000152812 A JP2000152812 A JP 2000152812A JP 2000152812 A JP2000152812 A JP 2000152812A JP 3976114 B2 JP3976114 B2 JP 3976114B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンピュータやテレビジョン受像機などのディスプレイに利用され、アドレス素子として薄膜トランジスタ(以下、「TFT」という)などのスイッチング素子を備えた透過型あるいは反射型等の液晶表示装置、より詳しくは、ゲート配線と、ソース配線と、ゲート配線とソース配線との交差部の近傍に設けられたスイッチング素子とを有し、このスイッチング素子は前記ゲート配線に接続されたゲート電極と、前記ソース配線に接続されたソース電極と、液晶層に電圧を印加するための画素電極に接続されたドレイン電極とを有する液晶表示装置や、そのように多数の配線やスイッチング素子やセンサ部、など繰り返しパターンを備えて複数の膜のパターンを形成した半導体素子や、液晶以外の表示装置(例えばDMD)や、イメージセンサなどの能動素子や受動素子、あるいはそれら能動素子や受動素子を駆動したり制御する為、抵抗やコンデンサーや半導体素子や集積回路などの部品を規則正しく実装した基板などを含む各種装置へのそのマイクロチップの配置方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
TFT型の液晶表示装置を例に説明する。
図4はアクティブマトリクス基板を備えた透過型の液晶表示装置の一般的な構成を示す回路図である。図4に示すように、アクティブマトリクス基板101には、数万から数十万個以上と多くの複数の画素電極102がマトリクス状に形成されており、この画素電極102には、スイッチング素子であるTFT103が接続されて設けられている。このTFT103のゲート電極には走査信号を供給するためのゲート配線104が接続され、ゲート電極に入力されるゲート信号によってTFT103が駆動制御される。また、TFT103のソース電極には表示信号(データ信号)を供給するためのソース配線105が接続され、TFT103の駆動時に、TFT103を介してデータ(表示)信号が画素電極102に入力される。各ゲート配線104とソース配線105とは、マトリクス状に配列された画素電極102の周囲を通り、絶縁膜を介した状態で互いに直交差するように設けられている。さらに、TFT103のドレイン電極は画素電極102および付加容量106に接続されており、この付加容量106の対向電極はそれぞれ共通配線107に接続されている。
【0003】
図5は従来の技術に係る液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板のTFT部分の断面図である。図5に示すように、透明絶縁性基板107上に、図4のゲート配線104に接続されたゲート電極108が形成されているとともに、その上を覆ってゲート絶縁膜109が形成されている。さらにその上にはゲート電極108と重畳するように半導体層110が形成され、その中央部上にチャネル保護層111が形成されている。このチャネル保護層111の両端部および半導体層110の一部を覆い、チャネル保護層111上で分断された状態で、ソース電極112aおよびドレイン電極112bとなるnSi層が形成されている。一方のnSi層であるソース電極112a上には図4のソース配線105と同一の膜で金属層113aが形成され、他方のnSi層であるドレイン電極112b上には、ドレイン電極112bと画素電極114とを接続する金属層113bが形成されてスイッチング素子であるTFT115およびその周辺構造を形成している。さらに、TFT115、ゲート配線およびソース配線の上部を覆って層間絶縁膜116が形成されている。
【0004】
この層間絶縁膜116の上には、画素電極114となる透明導電膜が形成され、この透明導電膜は、層間絶縁膜116を貫くコンタクトホール116aを介して、TFT111のドレイン電極112bと接続した金属層113bに接続されている。このように、ゲート配線およびソース配線と画素電極1となる透明導電膜114との間に層間絶縁膜116が形成されているので、ゲート配線とソース配線とに対して画素電極114をオーバーラップさせることができる。
【0005】
このような構造は、例えば特開昭58−172685号公報に開示されており、これによって液晶表示装置の開口率を向上させることができるとともに、ゲート配線およびソース配線に起因する電界をシールドすることにより、液晶分子の配向が崩れるディスクリネーションを抑制することができる。
【0006】
上記絶縁膜109あるいは層間絶縁膜116としては、従来、窒化シリコン(SiN)などの無機膜をCVD法(プラズマ励起化学気相成長)を用いて膜厚300〜500nm程度に形成していた。これ以上の膜厚を形成しないのはデポジションに時間がかかり生産効率が悪くなったり、残留応力で基板がそったりクラック等の不良が増すためである。あるいは層間絶縁膜116だけは、有機膜を膜厚1〜5μm程度形成する場合もある。あるいは、開口率が落ちるが層間絶縁116を形成しない場合などもある。すなわち、基板101上に、ゲート配線、ソース配線、絵素電極、及びTFTトランジスタを、各金属膜や絶縁薄膜等を基板全面にデポし、基板全面を露光し、基板全面をエッチングし、その工程を繰り返して、パターンを積層していくことによって、図4及び図5に記載のTFT基板を一括して形成していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述の液晶表示装置の場合、半導体層あるいは導電膜層が0〜2層と比較的少ない領域、例えば絵素領域と、2〜5層程度と比較的多い領域、例えばTFT素子領域が、繰り返しパターンの中で混在し、すなわち、生産タクトおよび不良率の異なる領域を同一基板上に同時に、かつ同一工程を経て形成することになり、基本的に、生産が非効率であった。また、一括形成しているため、一部のTFT素子が不良であった場合、基板全部が不良扱いとされ、採算性が非常に悪かった。特に、積層回数の多いTFT素子部は、パターン寸法が他領域に比べ小さく、かつ積層回数が多いので、不良発生の頻度が比較的多かった。また、図5の場合において、TFT素子115上に、SiN,SiO,TaO(Ta:タンタル)などを用いてCVD法またはスパッタ法により絶縁膜109あるいは層間絶縁膜116を成膜した場合、成膜された絶縁膜109あるいは層間絶縁膜116はその下地膜の膜厚による凹凸を反映する。このような多層のTFTやソース配線とゲート配線のクロス部などの凹凸部では残留応力(大型基板ほど面内でバラツク)の影響などでクラックA、Bが入りやすかったり、残留応力その他の影響でエッチング液がしみこんで短絡や断線の不良が生じやすく、大型基板ほど残留応力や温度やエッチング液あるいは不純物の濃度分布等のバラツキが増す影響で不良率が低下したり、これらの要因の均一化のため、装置や条件をより厳密に制御する必要が増し、処理時間が増したり、特殊な装置改良を要したりする。
【0008】
一方、液晶表示装置などでは、全体の生産効率を向上するため部品の取れ数が多くなり、益々大きい基板寸法を採用する動きがあるが、例えば、量産開始時に思う程のスピードでラインが立ち上がらず、需給バランスのうねりの中、収益が十分確保されなかったり、ユーザーにタイムリーに商品が納入出来ない場合も多々ある。あるいは、同様の要因で信頼性が低下す場合もある。
【0009】
あるいは、基板サイズの大型化で製造装置が大型化して、組立てや搬送に(搬送手段や経路や時間が制限され)苦労する場合や、工場全体が大きくなり、用地確保が困難であったり、工場内のラインのクリーン度を均一に制御することが困難となる。
【0010】
また、装置各々の外形寸法のバラツキも増し、ライン設計が困難となる。
【0011】
従って、これらの部品や機器では、高密度実装や薄型化や小型化や軽量化には限界があった。
【0012】
本発明の目的は、液晶表示装置以外も含む各種部品の製造方法および部品において、特に製造用の元基板の寸法が大きくなっている、装置や半導体装置などの部品において、高信頼性で生産効率を向上し、装置の大型化を低減して上記の不具合を低減した部品の製造方法および部品を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
大型基板への傾斜によって、一括して全面にTFTを形成することは生産効率の点からも、問題である。
【0014】
そこで、積層回数かつプロセス回数の多くかつ歩留まりの悪いTFT素子部のみを別の基板で別に形成し、そのTFT素子を転写して、TFT基板を形成する手段が提案されている。
【0015】
USP05904545には、そのTFT素子を別の基板で作成し、各素子(チップ)に分離して、あらかじめTFT素子部となる領域をくり貫いた(凹部を形成した)基板に転写(積載)して、TFT基板を完成させる製造方法、構造及び装置が開示されている。
【0016】
すなわち、図1および図2に記載しているように、TFT素子部7となる領域をあらかじめ、基板に凹部を形成し電気接続用の端子8を形成しておき、その凹部に転写してTFT基板を完成させる方法である。
【0017】
その転写の工程が、図3に記載されている。
【0018】
すなわち、予め別基板で形成されたTFT素子ブロックには、TFT素子が形成されており、端子10が予め形成されている凹部にそのTFTブロックを転写する方法である。
【0019】
しかし、この方法では、TFT素子ブロックが、行列に規則正しく並んでいる基板凹部に転写される前、TFT素子ブロックがバラバラの状態となり、その結果、挿入時のマイクロチップの方向が左右又は前後方向が逆で挿入される可能性がある。
【0020】
方向が異なって挿入された場合、端子間の接続が設計と異なるため、TFT素子が正常に動作しないという結果を招く。
【0021】
そこで、今回、別基板で作成した整然と並んでいる分離されたマイクロチップを、先行特許のように、いったんバラバラにしないで、行又は列毎に把持持具で把持し、その後配置ピッチを拡大し、所定の大型基板の所定のピッチで行列に並んでいる凹部に挿入配置する方法を提案する。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に説明する。
【0023】
(実施の形態)
別基板14で作成及び行列に分離したマイクロチップ13を、把持持具で数行又は数列毎に間欠ピッチで持上げ、大型基板側の拡大配置された所定の凹部に行又は列状に転写する本発明の実施の形態例を下記に記載する。
【0024】
具体的には、本発明の把持持具、糸、把持工具形状、及びそれらを利用した転写方法について、図に沿って説明する。表面張力を利用した把持の原理を図6(a)に示す。
【0025】
弓状に張ったフレーム11に糸12をピンと張り、その糸の表面に水15を付け、別基板で作成した分離したマイクロチップ13に、上から濡れた糸を押し付け、表面張力を利用して、マイクロチップを別基板のベース14から離して上に持上げるものである。
【0026】
それを拡大したものが図6(b)、図6(c)である。マイクロチップと糸とを横から見たものが図6(b)である。
【0027】
マイクロチップは水のメニスカスで引き上げられている。断面を示したものが図6(c)である。
【0028】
次に、糸に含ませる水の量をコントロールすることによってチップを離脱させることが可能である。
【0029】
すなわち、水を表面から蒸発させれば、徐々に吸い付ける力が小さくなり、水分がなくなればマイクロチップが離脱する。
【0030】
この水の量をコントロールする方法として、1つには熱風をかける方法がある。又、周辺の気圧を減圧し蒸発を促進することでもコントロールできる。
【0031】
又、糸を導体16とし周囲を含水しやすい多孔質材17で被覆した線を使用し、多孔質材に含水した水を通電加熱し水を蒸発させることも可能である。
【0032】
他に、全体に赤外線を照射し、加熱することによっても、可能である。これらのいずれの方法を採用するにしても、糸は太さは数10μmと細くピンと張った状態なので、1度加熱してもすぐに冷める。
【0033】
そのため、サイクルタイムは相当短くすることが可能であり、製造工程で実用に値する。糸の最も単純な形状はただのまっすぐな棒である。
【0034】
表面が毛羽立っているものとか、多孔質になっているものなど、さまざまな棒が考えられるが、ここでは図示していない。積極的な構造をとったものが図7に示したものである。
【0035】
単純なまっすぐな棒を用いるより、チップをより正確に吸い付けると考えられる。
【0036】
図7(a)は一本の線に太い部分と細い部分を交互に作ったものである。
【0037】
太い部分を40μmピッチ、大きさを20〜30μmと仮定すると、線の長手方向に表面張力を使ってきちんとした位置にマイクロチップが吸い付けられるという副次的な効果が期待されるものと考えられる。
【0038】
又、図7(b)のように、より糸を使うことも有り得る。ここでは2条で縒ることを考えたが、3条でも4条でも構わない。
【0039】
条数が増える程、含水率が増す傾向がある。又、図7(c)に示すように、導線16の周囲に多孔質又は水を含侵し得る材料17を巻きつけたものも使用可能である。
【0040】
図7(b)に示したより糸は1次元のものであるが、これを2次元化すれば,図7(d)に示すように布になる。図7(d)が平面的に見た形状、図7(e)が断面形状である。
【0041】
この場合、格子点に相当するところが千鳥状に出っ張る。
【0042】
その部分は他の部分と違い、かつ含水率が大きいので、選択的にそこにチップが吸い付けられる傾向が強い。
【0043】
次に把持工具について考える。
【0044】
図8に示したのが把持工具をモデル化したものである。図示したように、分離チップが40μmピッチで置かれているとすると、糸を把持する弓形も40μm板厚になる。
【0045】
実際には、このような薄い箔では挫屈が起こり把持できないが、原型としてはこのようなものである。
【0046】
その板が薄すぎて無理である。又、面と面との接触状態をミクロに考えると厚さ方向の位置決めが不正確になる。
【0047】
そこで、次の本発明の把持持具を発明した。そこでまず、間欠把持により、把持工具の厚さを増したのが図8(b)の間欠把持持具である。
【0048】
ここで示したように、分離チップを数行又は数列毎、すなわち、整数倍のピッチで、マイクロチップを捕まえることにすれば、把持工具の弓を構成する板の厚さを増すことができ、その個々の弓の板を全部まとめてブロック状にしたもの20が図8(b)の把持持具である。
【0049】
上記持具を利用して、大型基板側に所定のピッチで転写していけば、所望の行列ピッチで拡大転写が可能となる。
【0050】
それゆえ、大型基板へのマイクロチップの転写が効率良く可能となる。
【0051】
次に、図8(c)に示したように、弓を一体化した把持持具21に糸をたくさんつけた把持持具も使用可能である。この場合においても、把持持具の糸のピッチは分離チップの配置ピッチの整数倍にセットされていることは当然である。
【0052】
この持具を利用して、大型基板側に所定のピッチで転写していけば、所望の行列ピッチで拡大転写可能となる。
【0053】
それゆえ、大型基板へのマイクロチップの転写が効率良く可能となる。
【0054】
【発明の効果】
従来のマイクロチップを別基板で形成し、各チップを分離後、大型基板の行列配列の所定の凹部に挿入する前に、マイクロチップをいったんバラバラにしてから挿入していた。
【0055】
しかし、本発明のように、別基板上のマイクロチップを、水のついた糸で、表面張力を利用しての簡単な把持でマイクロチップを持上げ、かつその把持する糸のピッチを大型基板の凹部ピッチに調整しているので、把持工具の往復によって、自動的に配置ピッチが拡大されるので、転写の能率が向上し、又時間的にも能率的である。
【0056】
又、チップの挿入方向がそろっているので逆に挿入されることがなく、確実に凹部の電極とマイクロチップの電極がコンタクトされ、接触不良がなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 台形チップでの実施の形態を示す液晶表示装置におけるアクティブマトリクス側基板の、画素近傍の構成を示す平面図と断面図である。
【図2】 台形チップ7近傍の実装構造および実装方法を示す断面図である。
【図3】 台形チップを使用した場合の挿入の形態を示す図である。
【図4】 アクテイブマトリクス基板を備えた透過型の液晶表示装置の一般的な構成を示す回路図である。
【図5】 従来の一括形成技術で形成した場合の、液晶表示装置におけるアクテイブマトリクス基板のTFT部分の断面図である。
【図6】 本発明の、弓状に張ったフレームに張った濡れた糸とマイクロチップとの間の表面張力の関係を表した図である。
(a)は本発明の弓状に張ったフレームに張った濡れた糸に、マイクロチップが列状にくっ付いた実施の形態を示す図である。
(b)は本発明の濡れた糸とマイクロチップ間の水の表面張力状態を示した正面図である。
(c)は本発明の濡れた糸とマイクロチップ間の水の表面張力状態を示した断面図である
【図7】 さまざまな糸の形状を表した図である。
(a)は、太い部分と細い部分を交互に形成した糸を示した図である。
(b)は、より糸を示した図である。
(c)は、導線の周囲に多孔質又は水を含侵し得る材料を巻きつけた図である。
(d)は、布の図である。
(e)は、布の断面図である。
【図8】 本発明の把持工具を表した図である。
(a)は、1ピッチ毎のフレームを組み合わせた把持工具である。
(b)は、間欠把持工具である。
(c)は、多連糸による一体把持工具である。
【符号の説明】
1 アクティブマトリクス基板
2 画素電極
3 ゲート配線
4 ソース配線
5 ゲート配線とソース配線とのクロス部
6 TFT
7 台形チップ
8 電気接続用の端子
9 台形チップ用の凹部
10 第1基板1の穴の端子
11 弓状のフレーム
12 糸
13 マイクロチップ
14 ベース
15 水
16 導線
17 多孔質材料
18 布
19 糸を把持する弓形の板
20 糸を把持するブロック化された弓形の板
21 糸を把持する一体化された弓形の板
101 アクティブマトリクス基板
102 画素電極
103 TFT
104 ゲート配線
105 ソース配線
106 付加容量
107 共通配線
108 ゲート電極
109 ゲート絶縁膜
110 半導体層
111 チャネル保護層
112a ソース電極
112b ドレイン電極
113a 金属層
113b 金属層
114 画素電極
115 TFT
116 層間絶縁膜
116a コンタクトホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used in a display such as a computer or a television receiver, for example, and is a transmissive or reflective liquid crystal display device provided with a switching element such as a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) as an address element. Includes a gate line, a source line, and a switching element provided in the vicinity of the intersection of the gate line and the source line, the switching element including a gate electrode connected to the gate line, and the source line A liquid crystal display device having a source electrode connected to the drain electrode and a drain electrode connected to a pixel electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer, and a repetitive pattern such as a large number of wirings, switching elements, and sensor parts. A semiconductor device having a plurality of film patterns and a display device other than liquid crystal (for example, DMD) In order to drive and control active and passive devices such as image sensors, and active devices and passive devices, various devices including resistors, capacitors, semiconductor devices, integrated circuits, etc. The present invention relates to a method for arranging the microchip.
[0002]
[Prior art]
A TFT type liquid crystal display device will be described as an example.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a general configuration of a transmissive liquid crystal display device including an active matrix substrate. As shown in FIG. 4, the active matrix substrate 101 has a plurality of pixel electrodes 102 formed in a matrix shape, such as several tens of thousands to several hundred thousand or more, and the pixel electrodes 102 are switching elements. The TFT 103 is connected and provided. A gate wiring 104 for supplying a scanning signal is connected to the gate electrode of the TFT 103, and the TFT 103 is driven and controlled by the gate signal input to the gate electrode. A source wiring 105 for supplying a display signal (data signal) is connected to the source electrode of the TFT 103, and a data (display) signal is input to the pixel electrode 102 via the TFT 103 when the TFT 103 is driven. The gate wirings 104 and the source wirings 105 are provided so as to pass through the periphery of the pixel electrodes 102 arranged in a matrix and to be orthogonal to each other with an insulating film interposed therebetween. Further, the drain electrode of the TFT 103 is connected to the pixel electrode 102 and the additional capacitor 106, and the counter electrode of the additional capacitor 106 is connected to the common wiring 107.
[0003]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a TFT portion of an active matrix substrate in a conventional liquid crystal display device. As shown in FIG. 5, a gate electrode 108 connected to the gate wiring 104 of FIG. 4 is formed on a transparent insulating substrate 107, and a gate insulating film 109 is formed covering the gate electrode 108. Further thereon, a semiconductor layer 110 is formed so as to overlap with the gate electrode 108, and a channel protective layer 111 is formed on the central portion thereof. An n + Si layer that covers both ends of the channel protective layer 111 and a part of the semiconductor layer 110 and is divided on the channel protective layer 111 is formed as the source electrode 112a and the drain electrode 112b. The on one n + Si layer in which the source electrode 112a is formed a metal layer 113a in the same film and a source wiring 105 in FIG. 4, on the drain electrode 112b as the other n + Si layer, the drain electrode 112b A metal layer 113b that connects the pixel electrode 114 and the TFT 115 serving as a switching element and its peripheral structure are formed. Further, an interlayer insulating film 116 is formed so as to cover the TFT 115, the gate wiring, and the source wiring.
[0004]
A transparent conductive film to be the pixel electrode 114 is formed on the interlayer insulating film 116, and this transparent conductive film is a metal connected to the drain electrode 112b of the TFT 111 through a contact hole 116a that penetrates the interlayer insulating film 116. It is connected to the layer 113b. As described above, since the interlayer insulating film 116 is formed between the gate wiring and the source wiring and the transparent conductive film 114 serving as the pixel electrode 1, the pixel electrode 114 is overlapped with the gate wiring and the source wiring. be able to.
[0005]
Such a structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-172585, thereby improving the aperture ratio of the liquid crystal display device and shielding the electric field caused by the gate wiring and the source wiring. Therefore, it is possible to suppress the disclination in which the alignment of the liquid crystal molecules is broken.
[0006]
As the insulating film 109 or the interlayer insulating film 116, an inorganic film such as silicon nitride (SiN) has been conventionally formed to a film thickness of about 300 to 500 nm by using a CVD method (plasma enhanced chemical vapor deposition). The reason why a film thickness larger than this is not formed is that deposition takes time and production efficiency deteriorates, and the substrate is warped due to residual stress, and defects such as cracks increase. Alternatively, only the interlayer insulating film 116 may form an organic film with a thickness of about 1 to 5 μm. Alternatively, the aperture ratio falls there is also a case of not forming an interlayer insulating film 116. That is, a gate wiring, a source wiring, a pixel electrode, and a TFT transistor are deposited on the entire surface of the substrate 101, and the entire surface of the substrate is exposed, the entire surface of the substrate is etched, and the process is performed. The TFT substrates shown in FIGS. 4 and 5 were collectively formed by repeating the above and laminating the patterns.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the above-described liquid crystal display device, a relatively small area such as 0 to 2 semiconductor layers or conductive film layers, for example, a pixel area, and a relatively large area such as 2 to 5 layers, such as a TFT element area, are repeatedly patterned In other words, regions having different production tacts and different defect rates are formed on the same substrate at the same time and through the same process, and production is basically inefficient. In addition, since some of the TFT elements are defective because they are collectively formed, the entire substrate is treated as defective, and the profitability is very poor. In particular, the TFT element portion having a large number of laminations has a smaller pattern size than that of other regions and a large number of laminations, so that the frequency of occurrence of defects is relatively high. In the case of FIG. 5, when the insulating film 109 or the interlayer insulating film 116 is formed on the TFT element 115 by CVD or sputtering using SiN x , SiO 2 , TaO x (Ta: tantalum) or the like. The formed insulating film 109 or interlayer insulating film 116 reflects unevenness due to the thickness of the base film. Cracks A and B are more likely to enter due to the effects of residual stress (larger substrates have more in-plane variations), such as multi-layer TFTs and uneven portions such as cross sections of source wiring and gate wiring. Etching liquid permeates and short-circuiting and disconnection defects are likely to occur, and the larger the substrate, the lower the defect rate due to increased variations in residual stress, temperature, etching liquid or impurity concentration distribution, etc. For this reason, it becomes necessary to strictly control the apparatus and conditions, and the processing time is increased, and a special apparatus improvement is required.
[0008]
On the other hand, in liquid crystal display devices and the like, the number of parts to be taken increases to improve overall production efficiency, and there is a movement to adopt increasingly larger board dimensions, but for example, the line does not rise at the speed as expected at the start of mass production However, there are many cases where profits are not sufficiently secured or goods cannot be delivered to users in a timely manner due to the balance of supply and demand. Or reliability may fall by the same factor.
[0009]
Or, if the manufacturing equipment becomes larger due to the larger substrate size and it is difficult to assemble and transport (the transportation means, route and time are limited), the whole factory becomes large, and it is difficult to secure the site, It becomes difficult to uniformly control the cleanliness of the inner line.
[0010]
In addition, the variation in the external dimensions of each device increases, making line design difficult.
[0011]
Therefore, these parts and devices have limitations in high-density mounting, thinning, miniaturization, and weight reduction.
[0012]
An object of the present invention is to provide a highly reliable and efficient production method and parts for various parts including those other than liquid crystal display devices, particularly in parts such as equipment and semiconductor devices in which the dimensions of the original substrate for production are large. An object of the present invention is to provide a component manufacturing method and a component which can improve the above-described problems, reduce the size of the apparatus, and reduce the above problems.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
From the viewpoint of production efficiency, it is also a problem to form TFTs on the entire surface at once by tilting to a large substrate.
[0014]
In view of this, there has been proposed means for forming only a TFT element portion having a large number of laminations, a large number of processes, and a low yield on another substrate, and transferring the TFT element to form a TFT substrate.
[0015]
In US Pat. No. 5,904,545, the TFT element is formed on a separate substrate, separated into individual elements (chips), and transferred (stacked) onto a substrate that has been cut out in advance (formed with a recess). A manufacturing method, structure and apparatus for completing a TFT substrate are disclosed.
[0016]
That is, as described in FIG. 1 and FIG. 2, a region to be the TFT element portion 7 is previously formed with a recess in the substrate and an electrical connection terminal 8 is formed. This is a method for completing a substrate.
[0017]
The transfer process is described in FIG.
[0018]
That is, a TFT element block formed on a separate substrate in advance has a TFT element formed thereon, and the TFT block is transferred to a recess in which a terminal 10 is formed in advance.
[0019]
However, in this method, before the TFT element blocks are transferred to the concave portions of the substrate regularly arranged in the matrix, the TFT element blocks are separated, and as a result, the direction of the microchip at the time of insertion is left-right or front-back direction. It may be inserted in reverse.
[0020]
When inserted in different directions, the connection between terminals is different from the design, resulting in a malfunction of the TFT element.
[0021]
Therefore, this time, the separated microchips arranged on a separate substrate are gripped by the gripping tool for each row or column, and then the arrangement pitch is expanded, as in the prior patent, without being separated once. A method is proposed in which a predetermined large substrate is inserted into the recesses arranged in a matrix at a predetermined pitch.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0023]
(Embodiment)
A book in which microchips 13 created on a separate substrate 14 and separated into a matrix are lifted at an intermittent pitch every several rows or several columns with a gripping tool , and transferred in rows or columns to predetermined recesses enlarged on the large substrate side. Embodiments of the invention are described below.
[0024]
Specifically, the gripping tool, the thread, the shape of the gripping tool, and the transfer method using them will be described with reference to the drawings. The principle of gripping using surface tension is shown in FIG.
[0025]
A thread 12 is pinned to an arcuate frame 11, water 15 is attached to the surface of the thread, a wet thread is pressed onto the separated microchip 13 formed on a separate substrate, and surface tension is used. The microchip is lifted away from the base 14 of another substrate.
[0026]
6 (b) and 6 (c) are enlarged views thereof. FIG. 6B shows the microchip and the thread as viewed from the side.
[0027]
The microchip is pulled up by a water meniscus. FIG. 6C shows a cross section.
[0028]
Next, the tip can be detached by controlling the amount of water contained in the yarn.
[0029]
That is, if the water is evaporated from the surface, the force of gradual suction is reduced, and the microchip is detached when there is no water.
[0030]
One method for controlling the amount of water is to apply hot air. It can also be controlled by reducing the ambient pressure and promoting evaporation.
[0031]
It is also possible to evaporate the water by energizing and heating the water contained in the porous material by using a wire in which the yarn is a conductor 16 and the periphery is covered with a porous material 17 that easily contains water.
[0032]
In addition, it is also possible by irradiating the whole with infrared rays and heating. Regardless of which method is used, since the yarn is thin and taut with a thickness of several tens of μm, it is cooled immediately even if it is heated once.
[0033]
Therefore, the cycle time can be considerably shortened and is practical in the manufacturing process. The simplest shape of a thread is just a straight bar.
[0034]
Various rods are possible, such as those with fuzzy surfaces or porous surfaces, but are not shown here. A positive structure is shown in FIG.
[0035]
It is thought that the tip is sucked more accurately than using a simple straight bar.
[0036]
FIG. 7A shows a thick line and a thin part alternately formed on a single line.
[0037]
Assuming that the thick part is 40 μm pitch and the size is 20-30 μm, it is considered that the secondary effect that the microchip is sucked to the proper position using the surface tension in the longitudinal direction of the line is expected. .
[0038]
Further, as shown in FIG. 7B, it is possible to use a twisted yarn . In this case, we thought to beat in Article 2, but it may be in Article 3 or 4.
[0039]
As the number of strips increases, the moisture content tends to increase. Moreover, as shown in FIG.7 (c), what wound the material 17 which can impregnate porous or water around the conducting wire 16 can also be used.
[0040]
The twisted yarn shown in FIG. 7 (b) is one-dimensional, but if it is made two-dimensional, it becomes a cloth as shown in FIG. 7 (d). FIG. 7D is a plan view, and FIG. 7E is a cross-sectional shape.
[0041]
In this case, the portions corresponding to the lattice points protrude in a zigzag pattern.
[0042]
Since this part is different from the other parts and has a high water content, there is a strong tendency to selectively suck chips there.
[0043]
Next, consider the gripping tool.
[0044]
FIG. 8 shows a model of the gripping tool. As shown in the figure, if the separation chips are placed at a pitch of 40 μm, the bow shape for gripping the thread has a thickness of 40 μm.
[0045]
Actually, such a thin foil is cramped and cannot be gripped, but the prototype is like this.
[0046]
The board is too thin and impossible. Further, if the contact state between the surfaces is considered microscopically, positioning in the thickness direction becomes inaccurate.
[0047]
Thus, the following holding device of the present invention was invented. Therefore, the intermittent gripping tool shown in FIG. 8 (b) is obtained by increasing the thickness of the gripping tool by intermittent gripping.
[0048]
As shown here, the thickness of the plate constituting the bow of the gripping tool can be increased if the microtips are captured every several rows or several columns, that is, at an integer multiple pitch. A grip 20 shown in FIG. 8B is a block 20 in which all the individual bow plates are combined into a block shape.
[0049]
If transfer is performed at a predetermined pitch on the large substrate side using the above-mentioned holding tool, enlargement transfer can be performed at a desired matrix pitch.
[0050]
Therefore, it is possible to efficiently transfer the microchip to the large substrate.
[0051]
Next, as shown in FIG. 8C, a gripping tool in which a thread is attached to the gripping tool 21 with an integrated bow can be used. Even in this case, it is natural that the thread pitch of the gripping tool is set to an integral multiple of the arrangement pitch of the separation chips.
[0052]
If this holding tool is used to transfer to the large substrate side at a predetermined pitch, enlargement transfer can be performed at a desired matrix pitch.
[0053]
Therefore, it is possible to efficiently transfer the microchip to the large substrate.
[0054]
【The invention's effect】
Conventional microchips are formed on separate substrates, and after separating each chip, the microchips are once separated and inserted before being inserted into predetermined recesses in the matrix arrangement of the large substrate.
[0055]
However, as in the present invention, a microchip on a separate substrate is lifted with a thread with water and is simply gripped using surface tension, and the pitch of the thread to be gripped is set on the large substrate. Since the pitch is adjusted to the recess pitch, the arrangement pitch is automatically expanded by the reciprocation of the gripping tool, so that the transfer efficiency is improved and the time is also efficient.
[0056]
Further, since the insertion directions of the chips are aligned, they are not inserted in the reverse direction, and the electrodes of the recesses and the electrodes of the microchip are reliably contacted, and the contact failure is eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of a pixel of an active matrix side substrate in a liquid crystal display device according to an embodiment of a trapezoidal chip.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting structure and a mounting method in the vicinity of a trapezoidal chip 7;
FIG. 3 is a diagram showing a form of insertion when a trapezoidal chip is used.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a general configuration of a transmissive liquid crystal display device including an active matrix substrate.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a TFT portion of an active matrix substrate in a liquid crystal display device when formed by a conventional batch formation technique.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship of surface tension between a wet thread stretched on a bow-shaped frame and a microchip according to the present invention.
(A) is a diagram showing an embodiment in which microchips are attached to a wet thread stretched on an arcuate frame according to the present invention in a row.
(B) is the front view which showed the surface tension state of the water between the wet thread | yarn of this invention, and a microchip.
FIG. 7C is a cross-sectional view showing the surface tension state of water between the wet yarn and the microchip of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing various yarn shapes.
(A) is the figure which showed the thread | yarn which formed the thick part and the thin part alternately.
(B) is the figure which showed the strand .
(C) is the figure which wound the porous or the material which can impregnate water around the conducting wire.
(D) is a figure of cloth.
(E) is sectional drawing of cloth.
FIG. 8 is a view showing a gripping tool of the present invention.
(A) is a gripping tool that combines frames per one pitch.
(B) is an intermittent gripping tool .
(C) is an integral gripping tool using multiple yarns .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Active matrix substrate 2 Pixel electrode 3 Gate wiring 4 Source wiring 5 Crossing part of gate wiring and source wiring 6 TFT
7 Trapezoidal chip 8 Terminal for electrical connection 9 Recess for trapezoidal chip 10 Terminal of hole in first substrate 1 11 Bow-shaped frame 12 Thread 13 Microchip 14 Base 15 Water 16 Conductor 17 Porous material 18 Cloth 19 Grasping thread An arcuate plate 20 A blocked arcuate plate 21 that holds a thread 21 An integrated arcuate plate 101 that holds a thread 101 An active matrix substrate 102 A pixel electrode 103 A TFT
104 Gate wiring 105 Source wiring 106 Additional capacitance 107 Common wiring 108 Gate electrode 109 Gate insulating film 110 Semiconductor layer 111 Channel protective layer 112a Source electrode 112b Drain electrode 113a Metal layer 113b Metal layer 114 Pixel electrode 115 TFT
116 Interlayer insulating film 116a Contact hole

Claims (8)

基板にマイクロチップを転写配置することによって、装置を製造する方法において、弓状フレームに糸または布張った把持工具を使用し、その糸または布の表面に液体を付け、分離したマイクロチップに上から上記のまたは布を押し付け、上記マイクロチップをベースから持上げて把持し、かつ、上記の糸または布から上記マイクロチップを離脱させる事によって上記マイクロチップを転写配置することを特徴とする装置の製造方法。By transferring placing microchips on a substrate, a process for the preparation of devices, using a gripping tool which stretched yarn or cloth arcuate frame, with a liquid to the surface of the yarn or fabric, separate microchip pressing the yarn or fabric from above, gripping and lifting the microchip from the base, and wherein the transfer arranging the microchip by disengaging the microchip from the yarn or fabric Device manufacturing method. 請求項1に記載の装置の製造方法において、上記または布を導体として通電加熱して当該糸または布に付いた液体を蒸発させることによって上記の離脱を行うことを特徴とする装置の製造方法。The method of manufacturing a device according to claim 1, a manufacturing method of an apparatus which is characterized in that the separation of the by evaporating the liquid with the fiber or fabric to the yarn or fabric were electrically heated as a conductor . 請求項1に記載の装置の製造方法において、減圧蒸発、熱風乾燥、又は赤外線照射加熱の何れかを行って当該または布の液体を除去することによって上記の離脱を行うことを特徴とする装置の製造方法。2. The apparatus manufacturing method according to claim 1 , wherein the detachment is performed by removing any liquid of the yarn or cloth by performing any one of vacuum evaporation, hot air drying, and infrared irradiation heating. Manufacturing method. 請求項1に記載の装置の製造方法において、上記把持工具に取り付けられた糸は、太い部分と細い部分とが交互になった糸、又はより糸であることを特徴とする装置の製造方法。2. The method of manufacturing an apparatus according to claim 1, wherein the yarn attached to the gripping tool is a yarn in which thick portions and thin portions are alternately arranged, or a twisted yarn. 請求項1に記載の装置の製造方法において、上記把持工具が、行列状に配置された上記マイクロチップを間欠ピッチで持上げる間欠把持工具であることを特徴とする装置の製造方法。2. The method of manufacturing an apparatus according to claim 1, wherein the gripping tool is an intermittent gripping tool that lifts the microchips arranged in a matrix at an intermittent pitch. 請求項1に記載の装置の製造方法において、上記把持工具が、複数行に配置された上記マイクロチップを一度に持上げるために上記フレームに複数本の糸が張られた把持工具であることを特徴とする装置の製造方法。2. The method of manufacturing an apparatus according to claim 1, wherein the gripping tool is a gripping tool in which a plurality of threads are stretched on the frame in order to lift the microchips arranged in a plurality of rows at a time. A method for manufacturing the device. 上記装置が液晶表示装置であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の装置の製造方法。The device manufacturing method according to claim 1, wherein the device is a liquid crystal display device. 基板上に、該基板とは別の基板上に並んで形成されたマイクロチップを転写配置することによって素子基板を製造する方法であって、A method of manufacturing an element substrate by transferring and arranging microchips formed side by side on a substrate different from the substrate,
糸または布が張られた把持工具を使用し、該糸または布に液体を付け、上記別の基板上に形成されたマイクロチップに、上記の液体を付けた糸または布を押し付けることによって、上記マイクロチップを上記別の基板から持上げる工程と、Using a gripping tool on which a thread or cloth is stretched, a liquid is applied to the thread or cloth, and the thread or cloth with the liquid is pressed against the microchip formed on the other substrate. Lifting the microchip from the other substrate;
持上げた上記マクロチップを上記糸または布から離脱させることによって、上記基板上に上記マイクロチップを転写配置する工程と、Transferring the microchip onto the substrate by separating the lifted macrochip from the yarn or cloth; and
を含むことを特徴とする素子基板の製造方法。A process for producing an element substrate, comprising:
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