JP4415977B2 - 半導体装置の製造方法、及び転写用の基板 - Google Patents
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Description
このようにすると、製造の各工程において、フレキシブル基板の反りやうねりを低減させることができ、アライメントの精度を向上させることができるばかりでなく、取り扱い性も向上するので好適である。特に、駆動回路を暫定基板からフレキシブル基板表面に転写する工程におけるアライメント、なかでも接着剤滴下の際のアライメントに関して非常に有用である。
なお、本実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
まず、図1を参照し、半導体装置の構成について説明する。
図1aは、本発明の製造方法によって得られた半導体装置10を用いたフレキシブルディスプレイの一実施例を示した概略平面図である。このフレキシブルディスプレイは、フレキシブル基板20の上に、アクティブ素子として有機TFT(図示せず)を備えてなる表示領域Gが形成されており、表示領域Gの周辺部には、有機TFTを駆動するための複数の駆動回路50a、50bと、これらの駆動回路50a、50bに接続されたCPC6と、RAM7と、アナログ/RF8と、太陽電池9とが配置されている。
なお、本実施形態では、トップゲート構造について説明するが、当該構造を限定するものではなく、ボトムゲート構造であってもよい。
(第1の実施形態)
次に、図2を参照して半導体装置10の製造方法の第1の実施形態を説明する。図2a〜図2gは半導体装置10の製造の工程図であって、図1に示した半導体装置10の断面図に対応している。
まず、図2aに示すように、フレキシブル基板20上に第1層配線としての金属膜パターン3を形成する。金属膜パターン3とは、図1bに示した有機TFT10aのソース電極及びドレイン電極30、データ線34a、接続部55となる導電配線等である。フレキシブル基板20の直上に配置される上記の各配線を総て一括してパターン形成する。
なお、走査線34bの一定部分は最下層ではなく、他の層の上に積層されるべきものであるので、この工程において一括して形成せずにブランク部としておき、走査線34bと接続される接続部55のみを当該工程では形成する。
フレキシブル基板20の表面には、下地絶縁膜として酸化シリコン膜(SiO2)等を形成してもよい。本実施形態においては、配線パターンが1層のみ形成された構造について説明しているが、2層や3層構造であってもよい。
まず、図2cに示すように、フレキシブル基板20の表面に接着剤51を滴下する。この接着剤51はフレキシブル基板20に駆動回路50を固定するものであり、駆動回路50の端子部56を金属膜パターン3の接続部55に電気的に接続する機能を具備したものであってもよい。すなわち、接着剤51として、導電粒子を含有する異方性導電性ペースト(ACP)を用いることができる。この際に、フレキシブル基板20の裏面には支持基板21が貼着されているので、フレキシブル基板20の表面は反りやうねりのない平滑なものとなっている。さらに、支持基板21によって剛直性を与えられているので、接着剤51を塗布する際の位置あわせを正確かつ迅速に行うことができる。
この他の剥離層23の材料としては、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合物、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化セラミックス、有機高分子材料(光の照射によりこれらの原子間結合が切断されるもの)、金属、例えば、Al、Li、Ti、Mn、In、Sn、Y、La、Ce、Nd、Pr、Gd若しくはSm、又はこれらのうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。
まず、剥離層23が形成された暫定基板22上に、層間絶縁膜58の一部を構成し、剥離層23の保護層となる下地絶縁層を形成する。この下地絶縁層としては、例えばSiO2を用いることができ、プラズマCVD等の公知の成膜方法により形成することができる。
次に、上述した下地絶縁層上に、SiH4を用いたPECVDやSi2H6を用いたLPCVDによって、非晶質シリコン膜を形成する。これにレーザを照射すると、非晶質シリコンが結晶化して多結晶シリコン膜となるので、これを半導体層52とする。次いで、この多結晶シリコン膜をパターニングした後、ゲート絶縁膜を成膜し、ゲート電極57を成膜してパターニングする。そしてリンやボロンなどの不純物をゲート電極を用いて自己整合的に多結晶シリコン膜に打ち込み、活性化し、CMOS構造のソース領域及びドレイン領域を形成する。層間絶縁膜58を成膜し、コンタクトホール53を開口し、ソース電極54及びドレイン電極54をパターン形成する。さらにこれを被覆するように保護層59を形成して、LTPS−TFTを備えた駆動回路50を得る。
ここでのレーザ光照射は、素子チップ群TのなすL字に沿って移動させる。またレーザ光の照射スポットの径は、高精度での照射が可能なように、各駆動回路50a、50bの短径よりも小さいことが好ましい。
ポリマー有機半導体材料としては、ポリ(3−アルキルチオフェン)(ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)(PTV)、ポリ(パラ−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−N,N’−(4−メトキシフェニル)−ビス−N,N’−フェニル−1,4−フェニレンジアミン)(PFMO)、ポリ(9,9ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール)(BT)、フルオレン−トリアリルアミン共重合体、トリアリルアミン系ポリマー、フルオレンビチオフェン共重合体等が挙げられる。
液体材料の吐出は、インクジェット法によって行われる。インクジェット法においては、金属膜パターン3の形成と全く同様にして、インクジェットヘッドとフレキシブル基板20とを相対移動させる移動機構が作動することにより、絶縁層32の所定位置に液体材料を吐出することが可能となる。液体材料としては、金属膜パターン3の形成と全く同様に低抵抗の金属微粒子と溶媒とを混合させた分散液を材料液体として採用するほか、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)や金属コロイドの水分散液が採用される。
なお、上記の実施形態は、トップゲート構造の有機トランジスタの製造方法について説明したが、ボトムゲート構造の有機トランジスタの製造方法においても適用可能である。ボトムゲート構造では、下部電極としてゲート電極が採用され、当該ゲート電極上に絶縁層を介してソース電極及びドレイン電極が形成される。
次に、本発明の半導体装置の製造方法の第2の実施の形態を説明する。
本実施形態が上記第1の実施形態と異なるところは、SUFTLA工程での暫定基板22に形成する駆動回路50aの配列である。この配列パターンを図4に示した。図4は、駆動回路50aが形成された側から見た暫定基板22の概略平面図である。
暫定基板22上には、同一種類の駆動回路50aが、すべて同じ方向を向いて、互いに等間隔となるように縦横に整列状態で形成されている。ここで、駆動回路50aを同方向に配置するとは、以下のようにすることである。駆動回路50aは、その構造上、他の部品と接続するための接続部の配設構造や、トランジスタ構造を有するために、長径方向と短径方向では異なる構造をしている。このため、例えば端子部に着目した場合、この端子部が同じ方向になるように暫定基板22上に駆動回路50aを配置する。
本実施形態に係る半導体装置10は、フレキシブル基板20をなす2辺の周縁部に駆動回路50aが集合して配列されている点においては、上記第1の実施形態と全く同様であるが、データ線に接続されるデータ線ドライバ50Dと、走査線に接続される走査線ドライバ50Gとが、いずれもその長手方向をX方向に向けて配置されているという点において異なる。
さらに、第1の実施形態においては、いずれの配線も最短距離となるように、各駆動回路50a、50bの端子部が表示領域Gに対面する方向で配置されているのに対し、本実施形態においては、総ての駆動回路50aの端子部が、フレキシブル基板20上で同じ向きに配置されている点においても異なる。本実施形態においては、図5中のY方向に沿って配置された走査線ドライバ50Gにおいては、その端子部が表示領域Gに対面せずに、90度傾いた方向(図面、下方)で配置されているので、これに接続される走査線34bは、走査線ドライバ50Gの周囲を引き回されて接続されている。
さらに、本発明の半導体装置の製造方法の第3の実施の形態を説明する。
この実施形態が上記第2の実施形態と異なるところは、転写工程を2工程にしたところである。暫定基板22は第2の実施形態で形成したと全く同様に、図4に示したものとする。本実施形態においては、2つの素子チップ群T1、T2を選択して、これらの素子チップ群T1、T2を別々にフレキシブル基板20に転写するものである。図6は本実施の形態の転写工程を概略的に示したものである。
暫定基板22の最も外側に配置された2個の駆動回路50aを選択して、直線をなす素子チップ群T1とし、この素子チップ群T1の各接続部がフレキシブル基板20に用意された接続部に接続されるように転写を行う。図6(b)に示した例にあっては、第1の転写工程で、フレキシブル基板20の短辺に対して素子チップ群T1の列が平行となるように転写を行う。
さらに、本発明の実施の形態によれば、転写工程でのレーザ光のスキャン方向を一方向にできるので、転写対象の素子チップ群Tに対して一枚のレーザマスクで照射ができるという利点もある。
なお、図6に示した例にあっては、フレキシブル基板20を回転させたが、本発明の製造方法はこれに限定されるものではなく、暫定基板22を回転させてもよいのはいうまでもない。また、フレキシブル基板20の裏面には、支持基板21が貼着されているので、基板の回転の際、また総ての転写工程においても、非常に取り扱い易いものとなっている。
なお、本実施形態においては、有機半導体層を備えるスイッチング素子として有機TFTを用いており、駆動回路としてLTPS−TFTを含むものを用いているが、本発明の半導体装置の製造方法はこれに限定されるものではない。
次に、図7を参照して本発明の一実施形態に相当する電気光学装置を説明する。ここでは電気光学装置として、上述した半導体装置を用いて構成した電気泳動表示装置について説明する。この電気泳動表示装置EPDは、半導体装置10をTFT基板として用い、これに対向するように対向基板60を配置し、これら両基板10、60の間に電気泳動層(電気光学層)70を配置することによって構成される。
電気泳動分散液73は、染料によって染色された分散媒71中に電気泳動粒子72を分散させた構成となっている。電気泳動粒子72は、無機酸化物又は無機水酸化物からなる直径0.01μm〜10μm程度の略球状の微粒子であり、上記分散媒71と異なる色相(白色及び黒色を含む)を有している。このように酸化物又は水酸化物からなる電気泳動粒子72には固有の表面等電点が存在し、分散媒71の水素イオン指数pHによってその表面電荷密度(帯電量)が変化する。
pH低:M−OH+H+(過剰)+OH−→M−OH2 ++OH− ・・・(1)
pH高:M−OH+H++OH−(過剰)→M−OH―+H+ ・・・(2)
分散媒71には、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル等の非水系有機溶媒が用いられており、スピリトブラック、オイルイエロー、オイルブルー、オイルグリーン、バリファーストブルー、マクロレックスブルー、オイルブラウン、スーダンブラック、ファーストオレンジ等の染料によって染色されて、電気泳動粒子72と異なる色相を呈している。
なお、本発明の半導体装置を利用した電気光学装置は、本実施の形態に限定されるものではなく、有機ELディスプレイ等にも好適に用いることができるのは勿論である。
上述した電気泳動表示装置は、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。以下、上述の電気泳動表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
まず、電気泳動表示装置をフレキシブルな電子ペーパーに適用した例について説明する。図8はこの電子ペーパーの構成を示す斜視図であり、電子ペーパー1400は、本発明の電気泳動表示装置を表示部1401として備える。電子ペーパー1400は、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書き換え可能なシートからなる本体1402を備えて構成されている。
Claims (7)
- フレキシブル基板の互いに隣り合う2辺の周縁部に概略L字状に整列配置された複数個の素子チップと、該素子チップに接続された回路と、を備えてなる半導体装置の製造方法であって、
暫定基板上に、上記フレキシブル基板表面での配置状態となるように上記複数個の素子チップを概略L字状に整列させて素子チップ群とし、前記素子チップ群で形成されたL字の方向を揃えた状態で、複数個の前記素子チップ群を、前記暫定基板の一方の長辺から他方の長辺へ向かって、暫定基板の周縁角部を先頭として帯状に配列して素子チップ列とし、前記素子チップ列を複数列、上記暫定基板上に形成する工程と、
前記暫定基板から前記素子チップ群を一単位として剥離し、前記フレキシブル基板表面へ転写する工程と、
前記素子チップ群の各素子チップと前記フレキシブル基板上の回路とを接続する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - フレキシブル基板の互いに隣り合う2辺の周縁部に概略L字状に整列配置された複数個の素子チップと、該素子チップに接続された回路と、を備えてなる半導体装置の製造方法であって、
暫定基板上に、複数個の素子チップを整列させて形成する工程と、
前記素子チップの中から、その配列状態が概略L字状をなすように一群の素子チップ群を選択し、該素子チップ群を一単位として剥離して、前記フレキシブル基板上に転写する工程と、
転写された前記各素子チップと上記回路とを接続する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記素子チップ群を前記フレキシブル基板表面に転写するに先立って、前記フレキシブル基板の裏面に支持基板を貼着する工程を有することを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 第1駆動回路と第2駆動回路を含む組が複数組配置された暫定基板と第1のフレキシブル基板とを貼り合わせ、前記複数組のうちの第1の組を同一工程で前記第1のフレキシブル基板に転写する転写工程を含み、
前記第1のフレキシブル基板が表示領域となる中央部と前記中央部を囲む周縁部と第1の辺と前記第1の辺に隣り合う第2の辺と前記第2の辺に隣り合う第3の辺と前記第3の辺および前記第1の辺に隣り合う第4の辺とを有し、
前記転写工程により、前記第1の組に含まれる第1駆動回路が前記周縁部と前記第1の辺との間に配置され、前記第1の組に含まれる第2駆動回路が前記周縁部と前記第2の辺との間に配置されるものであり、
前記転写工程の前に、前記暫定基板上に前記第1のフレキシブル基板に対応する前記第1の組が位置し、前記暫定基板上に第2のフレキシブル基板に対応する第2の組が前記第1のフレキシブル基板の前記表示領域に対応する位置に重なるよう配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記転写工程の前に、前記暫定基板上に、第3のフレキシブル基板に対応する第3の組が前記第1のフレキシブル基板の前記表示領域に対応する位置に重なるよう配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 表示領域となる中央部と前記中央部を囲む周縁部と第1の辺と前記第1の辺に隣り合う第2の辺と前記第2の辺に隣り合う第3の辺と前記第3の辺および前記第1の辺に隣り合う第4の辺とを有する第1のフレキシブル基板に、第1駆動回路と第2駆動回路を含む複数の組のうちの第1の組を、前記第1の組に含まれる第1駆動回路が前記周縁部と前記第1の辺との間に配置され、前記第1の組に含まれる第2駆動回路が前記周縁部と前記第2の辺との間に配置されるよう、同一工程で転写するための転写用の基板であって、
前記暫定基板上に前記第1のフレキシブル基板に対応する前記第1の組が位置し、前記暫定基板上に第2のフレキシブル基板に対応する第2の組が前記第1のフレキシブル基板の前記表示領域に対応する位置に重なるよう配置されていることを特徴とする転写用の基板。 - 請求項6に記載の転写用の基板において、
前記暫定基板上に、第3のフレキシブル基板に対応する第3の組が前記第1のフレキシブル基板の前記表示領域に対応する位置に重なるよう配置されていることを特徴とする転写用の基板。
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