JP4744820B2 - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus - Google Patents
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本発明は、アクティブマトリクス型表示装置等の表示装置に用いて有用な半導体装置及びその製造方法及び製造装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device useful for a display device such as an active matrix display device, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
従来、ガラス基板等の光透過性非晶質材料の上にシリコン膜等の非単結晶半導体膜を形成した後、トランジスタに加工して、液晶ディスプレイの画素やドライバを製造する薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)−液晶ディスプレイ技術、或いは、TFT−有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ技術は、コンピュータやフラットパネルディスプレイを用いたパーソナル情報端末の普及と共に、大いなる発展を続けている。 Conventionally, after forming a non-single crystal semiconductor film such as a silicon film on a light-transmitting amorphous material such as a glass substrate, a thin film transistor (Thin Film Transistor) that is processed into a transistor to manufacture a pixel or driver of a liquid crystal display : TFT) -Liquid Crystal Display Technology or TFT-Organic EL (Electro Luminescence) Display Technology continues to develop greatly with the spread of personal information terminals using computers and flat panel displays.
これらのうち、アモルファスシリコンTFT−液晶ディスプレイでは、画素の部分をアモルファスシリコン膜により形成する。アモルファスシリコンTFTの移動度は、0.5cm2/V・sec程度であり、OFF電流が低いという特徴があり、画素のスイッチングに利用される。 Among these, in the amorphous silicon TFT-liquid crystal display, the pixel portion is formed of an amorphous silicon film. The mobility of the amorphous silicon TFT is about 0.5 cm 2 / V · sec, and has a feature that the OFF current is low, and is used for pixel switching.
そして、ドライバを単結晶シリコンにより作製し、チップオンガラス(COG:Chip on Glass)技術又はチップオンフィルム(COF:Chip on Film)技術により液晶の画素と接続し、画素のTFTをON/OFF制御している。 Then, the driver is made of single crystal silicon, connected to a liquid crystal pixel by chip on glass (COG) technology or chip on film (COF) technology, and the TFT of the pixel is controlled on / off. is doing.
上記COGは、パネルの端部付近にドライバチップを接合するスペースを設け、そこにドライバチップを異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conducting Film)を介して貼り合せる。また、COFは、フレキシブルプリント回路(FPC:Flexible Printed Circuit)をパネルの端部の端子に圧着する。そのFPCの中には、ドライバ等の回路が組み込まれている。 In the COG, a space for joining a driver chip is provided in the vicinity of the end of the panel, and the driver chip is bonded thereto via an anisotropic conductive film (ACF). The COF presses a flexible printed circuit (FPC) to a terminal at the end of the panel. A circuit such as a driver is incorporated in the FPC.
これに対して、多結晶シリコンTFT−液晶ディスプレイは、非晶質シリコン膜をレーザ等の熱で溶融・多結晶化して、高移動度化し、トランジスタの移動度を100〜300cm2/V・sec程度にすることができることから、ドライバをガラス基板上に作製することができる。 On the other hand, in the polycrystalline silicon TFT-liquid crystal display, the amorphous silicon film is melted and polycrystallized by heat of a laser or the like to increase the mobility, and the mobility of the transistor is 100 to 300 cm 2 / V · sec. Therefore, the driver can be manufactured on a glass substrate.
しかし、多結晶シリコンTFTのような非単結晶シリコン半導体をガラス基板等の大面積の光透過性非晶質材料基板上に作って、多結晶シリコン半導体単独で、単結晶シリコン半導体と同等な性能の機能半導体とするのは、極めて困難である。作ることができるのは、アナログドライバや低ビット・デジタル・ドライバ等である。つまり、通常の非晶質シリコン膜成膜−エネルギービームによる多結晶化という手法では、シリコン膜を単結晶シリコンの性能に近付けることはできても、完全に同一にするのは、未だ多段階の開発ステップを踏まなければならない。一例として、8ビットデジタルドライバを作ることは、容易ではない。また、線順次駆動のドライバも多結晶シリコン半導体単独では、現状では作ることができない。 However, non-single-crystal silicon semiconductors such as polycrystalline silicon TFTs are made on a light-transmitting amorphous material substrate with a large area such as a glass substrate. It is extremely difficult to make this functional semiconductor. An analog driver, a low bit digital driver, or the like can be created. In other words, with the usual technique of amorphous silicon film formation-polycrystallization by energy beam, although the silicon film can be brought close to the performance of single crystal silicon, it is still a multi-step process. Development steps must be taken. As an example, it is not easy to make an 8-bit digital driver. In addition, a line-sequential drive driver cannot be made with a polycrystalline silicon semiconductor alone.
そこで、単結晶シリコン膜でディスプレイ半導体を形成すれば、これらのドライバやDAコンバータ等の機能回路を限られたスペースに十分コンパクトに作ることができる。 Therefore, if a display semiconductor is formed of a single crystal silicon film, functional circuits such as these drivers and DA converters can be made sufficiently compact in a limited space.
非晶質ガラス基板上に単結晶シリコン膜を作るのは、SOI(Silicon on Insulator)技術を応用することにより可能である。SOI技術とは、単結晶シリコン膜と接している箇所が非晶質絶縁膜である基板の上に単結晶半導体薄膜を形成する技術のことである。 A single crystal silicon film can be formed on an amorphous glass substrate by applying SOI (Silicon on Insulator) technology. The SOI technology is a technology for forming a single crystal semiconductor thin film on a substrate whose portion in contact with the single crystal silicon film is an amorphous insulating film.
しかし、これらのSOI技術を応用して、基板全面に単結晶シリコン半導体を形成した場合、単結晶シリコンの面積が膨大になるために、単結晶シリコンウエハをガラス全面に敷き詰めると割高になる。その上、画素部分のトランジスタは、単結晶シリコン膜トランジスタほど高性能(高移動度)にする必要はないため、オーバースペックのものになる。また、単結晶シリコントランジスタをガラス上の単結晶シリコン膜から作製すると、薄膜トランジスタの工程は、加工線幅が集積回路のものよりも広いため、十分に集積度が高いものをつくることができない。 However, when a single crystal silicon semiconductor is formed on the entire surface of the substrate by applying these SOI technologies, the area of the single crystal silicon becomes enormous, and it becomes expensive to spread a single crystal silicon wafer on the entire surface of the glass. In addition, the transistor in the pixel portion does not need to be as high-performance (high mobility) as the single crystal silicon film transistor, and thus has overspec. In addition, when a single crystal silicon transistor is manufactured from a single crystal silicon film on glass, a thin film transistor process has a wider processing line width than that of an integrated circuit, and thus cannot have a sufficiently high degree of integration.
一方、非晶質ガラス基板上に単結晶シリコン膜を作る前記のCOG技術は、ドライバの形成において、アモルファスシリコンTFT及びポリシリコンTFT液晶ディスプレイのいずれにおいても、シリコンウエハからチップ状に切り出したドライバチップをそのままガラス基板に異方性導電膜(ACF)を介して所定の箇所に圧着形成することにより、液晶パネルとすることが可能である。 On the other hand, the above-mentioned COG technology for producing a single crystal silicon film on an amorphous glass substrate is a driver chip that is cut out from a silicon wafer in the form of a chip in both amorphous silicon TFT and polysilicon TFT liquid crystal displays. As is, it is possible to obtain a liquid crystal panel by pressure-bonding the film to a predetermined position via a anisotropic conductive film (ACF) on a glass substrate.
これらのCOG技術を用いて液晶ディスプレイを製造しようとすると、複数個の液晶パネルに対して、所定のサイズに分断した後に液晶材料を母体ガラス−対向ガラスの間に注入して注入口を封止した後、ドライバを貼り合せる。このため、その液晶ディスプレイの個数分の回数、例えば1枚のマザーガラスから取れる100個の各分断液晶パネルに100回の回数、時系列に貼り合せ処理を行うことになる。これでは、対角1インチ台の画面サイズである携帯電話用ディスプレイ等の中小型の液晶ディスプレイ等には、貼り合せるだけでも相当のタクトタイムを要することになり、生産の効率性が必ずしも良いとは言えなかった。 If an attempt is made to manufacture a liquid crystal display using these COG techniques, the liquid crystal material is divided into a predetermined size for a plurality of liquid crystal panels, and then a liquid crystal material is injected between the base glass and the facing glass to seal the injection port. Then paste the driver. For this reason, the number of times of the number of the liquid crystal displays, for example, 100 times of each divided liquid crystal panel that can be taken from one mother glass, the number of times of pasting is performed 100 times. In this case, a medium-to-small liquid crystal display or the like such as a mobile phone display having a screen size of 1 inch on the diagonal side requires a considerable tact time just to be bonded, and production efficiency is not necessarily good. I could not say.
また、チップと液晶パネルとの貼り合せ精度が10μm程度あることから、多数の配線を限られた貼り合せスペースに配置することができず、液晶パネルの解像度に制約を与えたり、その少数の配線をさらに母材ガラス上で組み直したり母材ガラス上に別の回路を形成したりして、母材基板上で配線の面積を大きくせざるを得ないことにより、非表示部分の額縁の面積を大きくしてしまうものであった。 In addition, since the bonding accuracy between the chip and the liquid crystal panel is about 10 μm, a large number of wirings cannot be arranged in a limited bonding space, and the resolution of the liquid crystal panel is limited or the small number of wirings. By reassembling the circuit board on the base glass or forming another circuit on the base glass, it is necessary to increase the area of the wiring on the base material substrate. It was something that would make it bigger.
これらの事実は、例えば、特許文献1及び特許文献2等の先行技術との比較からも、理解することができる。
しかしながら、上記従来の半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置では、以下の問題点を有している。 However, the above conventional semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus have the following problems.
すなわち、特許文献1は、半導体チップの底面を錐形状にして、移載治具上に位置決めするものである。この方法では、半導体チップの底面形状が錐形状になっているものに限られると共に、移載治具の凹部の位置を高精度でつくることはできない。また、貼り合せ(実装)した後に、接続部にて光硬化性樹脂を用いて硬化させることから、400〜500℃以上の温度を経る工程を有する薄膜トランジスタ工程を流すことができないばかりではなく、これらの硬化剤からしみ出てくる不純物の影響があることからも、薄膜トランジスタ工程に代表されるクリーンルーム内での工程を流すことができない。また、導電性樹脂等も使用していると考えられる。
That is, in
また、特許文献1では、半導体チップには、薄膜トランジスタが形成されていることから、単結晶シリコン程の高機能化は望めないものである。
Further, in
次に、特許文献2は、シリコンをチップ状に切り出す際に、通常のダイシングソーを使っており、この切ったサイズの一辺又は複数辺を用いて、位置決めしようとしているため、ダイシングソーのサイズの誤差がそのまま位置決め精度に反映し、高精度を出すことはできない。さらに、この特許文献2も、接着剤やはんだを用いて貼り合せ(実装)ている。加えて、光硬化性樹脂や導電性樹脂を用いている。このような、樹脂を用いた後では、この基板をクリーンルーム内で処理する薄膜トランジスタ工程を流すことはできない。
Next,
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を±1μm以内の高精度で行うことができる半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its object is to have higher productivity than display panel manufacturing by COG technology, and to perform the bonding process with high accuracy within ± 1 μm. An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus.
本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、半導体回路部材を位置決め部を有する位置決め用基板に載せ、上記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させて上記位置決め部に位置決めし、1以上の上記半導体回路部材を上記位置決め用基板に一時固定する工程と、一時固定した上記半導体回路部材を一括して接合基板に接合する工程とを含むことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the semiconductor device manufacturing method of the present invention places the semiconductor circuit member on a positioning substrate having a positioning portion, and moves the semiconductor circuit member on the surface of the positioning substrate to move the positioning portion. And the step of temporarily fixing the one or more semiconductor circuit members to the positioning substrate and the step of collectively bonding the temporarily fixed semiconductor circuit members to the bonding substrate.
上記の発明によれば、半導体回路部材を一括して接合基板に接合する場合には、接合基板には、まず、半導体回路部材を位置決め部を有する位置決め用基板に載せる。次いで、これら半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させる。これにより、全ての半導体回路部材は、位置決め部に当接することによって、接合基板の設定位置となるように対応付けられた位置に自動的に位置決めされ、その位置で一時固定される。したがって、この位置決め用基板上で位置決めされた1以上の半導体回路部材を、接合基板の設定位置に接合することにより、一括で半導体回路部材を接合することができる。 According to the above invention, when the semiconductor circuit members are collectively bonded to the bonding substrate, the semiconductor circuit member is first placed on the positioning substrate having the positioning portion on the bonding substrate. Subsequently, these semiconductor circuit members are moved on the surface of the positioning substrate. As a result, all the semiconductor circuit members are automatically positioned at the corresponding positions so as to be the set positions of the bonded substrates by contacting the positioning portions, and are temporarily fixed at the positions. Therefore, the semiconductor circuit members can be bonded together by bonding one or more semiconductor circuit members positioned on the positioning substrate to the set position of the bonding substrate.
この結果、半導体回路部材を位置決め用基板上に載置する段階においては、半導体回路部材は、その後移動されるので、載置位置の精度は要求されない。一方、半導体回路部材を平行移動して位置決め部に当接した後は、該位置決め部への当接位置が正確な接合基板の設定位置に対応しているので、精度よく、半導体回路部材を接合基板に一括で接合できる。 As a result, at the stage where the semiconductor circuit member is placed on the positioning substrate, the semiconductor circuit member is moved thereafter, so that the precision of the placement position is not required. On the other hand, after the semiconductor circuit member is moved in parallel and brought into contact with the positioning portion, the contact position with the positioning portion corresponds to an accurate setting position of the bonding substrate. Can be bonded to the substrate at once.
したがって、接合基板上に半導体回路部材を接合できると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を所定範囲内の高精度で行うことができる半導体装置の製造方法を提供することができる。 Therefore, a semiconductor device manufacturing method capable of bonding a semiconductor circuit member on a bonding substrate, having higher productivity than display panel manufacturing by COG technology, and capable of performing a bonding process with high accuracy within a predetermined range. Can be provided.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記1以上の半導体回路部材を同時に上記位置決め用基板の表面を移動させて位置決めすることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that in the semiconductor device manufacturing method described above, the one or more semiconductor circuit members are simultaneously moved by moving the surface of the positioning substrate.
上記の発明によれば、前記1以上の半導体回路部材を同時に上記位置決め用基板の表面を移動させて位置決めするので、全ての半導体回路部材は、位置決め部に当接することによって、接合基板の設定位置となるように対応付けられた位置に自動的に同時に位置決めされ、その位置で一時固定される。したがって、効率よく、全ての半導体回路部材を位置決めすることができる。 According to the above invention, the one or more semiconductor circuit members are simultaneously positioned by moving the surface of the positioning substrate, so that all the semiconductor circuit members are brought into contact with the positioning portion, so that the set position of the bonded substrate is set. Are automatically positioned simultaneously at the positions associated with each other and temporarily fixed at the positions. Therefore, all the semiconductor circuit members can be positioned efficiently.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させるときには、上記位置決め用基板を傾斜して重力により移動させることを特徴としている。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method described above, when the semiconductor circuit member is moved on the surface of the positioning substrate, the positioning substrate is inclined and moved by gravity. It is characterized by that.
上記の発明によれば、半導体回路部材が載置された位置決め用基板を傾斜させるだけで、全ての半導体回路部材を、位置決め用基板上で、自動的に一括して、かつ重力により移動するので簡易に、位置決め部へ移動させることができる。 According to the above invention, all the semiconductor circuit members are automatically moved on the positioning substrate all at once by gravity only by tilting the positioning substrate on which the semiconductor circuit members are placed. It can be easily moved to the positioning part.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材は、前記位置決め用基板の位置決め部に対する当接部材を形成してなることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the semiconductor device manufacturing method described above, the semiconductor circuit member is formed with a contact member for a positioning portion of the positioning substrate.
上記の発明によれば、位置決め用基板の位置決め部に対する当接部材を形成してなるので、この当接部材が位置決め用基板及びその位置決め部に当接する。したがって、半導体回路部材に位置精度の高い当接部材を容易に形成できるとともに、半導体回路部材自体は位置決め用基板及びその位置決め部に当接しないので、半導体回路部材が位置決め用基板及びその位置決め部に接触して損傷するのを防止することができる。 According to the above invention, the contact member for the positioning portion of the positioning substrate is formed, so that the contact member contacts the positioning substrate and the positioning portion. Accordingly, a contact member with high positional accuracy can be easily formed on the semiconductor circuit member, and the semiconductor circuit member itself does not contact the positioning substrate and its positioning portion. Contact and damage can be prevented.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材は、単結晶シリコン基板を基材とすることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the semiconductor device manufacturing method described above, the semiconductor circuit member is based on a single crystal silicon substrate.
上記の発明によれば、半導体回路部材は、単結晶シリコン基板を基材とするので、単結晶シリコン基板を容易に接合基板に接合することができる。 According to the above invention, since the semiconductor circuit member is based on the single crystal silicon substrate, the single crystal silicon substrate can be easily bonded to the bonding substrate.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材は、単結晶シリコン基板からなり、かつ上記単結晶シリコン基板に少なくとも半導体構造の一部が予め造り込まれていることを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor circuit member is formed of a single crystal silicon substrate, and at least a part of the semiconductor structure is previously formed on the single crystal silicon substrate. It is characterized by being built.
上記の発明によれば、単結晶シリコン基板からなり、かつ上記単結晶シリコン基板に少なくとも半導体構造の一部が予め造り込まれているので、半導体構造の一部が予め造り込まれている単結晶シリコン基板を容易に接合基板に接合することができる。 According to the above invention, the single crystal is formed of a single crystal silicon substrate, and at least a part of the semiconductor structure is built in advance in the single crystal silicon substrate. The silicon substrate can be easily bonded to the bonding substrate.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記接合基板は、前記半導体回路部材の接合前又は接合後において少なくとも一部を含む半導体構造が一体に形成される基板であることを特徴としている。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor structure including at least a part of the bonding substrate before or after bonding of the semiconductor circuit member is integrally formed. It is characterized by being a substrate.
上記の発明によれば、接合基板は、前記半導体回路部材の接合前又は接合後において少なくとも一部を含む半導体構造が一体に形成される基板であるので、半導体構造の一部が一体に形成された又は形成される接合基板に、半導体回路部材を精度良く接合することができる。 According to the above invention, since the bonding substrate is a substrate on which a semiconductor structure including at least a part is integrally formed before or after bonding of the semiconductor circuit member, a part of the semiconductor structure is integrally formed. The semiconductor circuit member can be accurately bonded to the bonding substrate formed or formed.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材を前記接合基板に接合する前に、予め、上記接合基板に半導体デバイス構造の少なくとも一部が形成されていることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is the semiconductor device manufacturing method described above, wherein at least a part of the semiconductor device structure is previously formed on the bonding substrate before the semiconductor circuit member is bonded to the bonding substrate. It is characterized by being formed.
上記の発明によれば、半導体回路部材を前記接合基板に接合する前に、予め、上記接合基板に半導体構造の少なくとも一部が形成されている。したがって、半導体回路部材を接合基板に接合したときには、接合基板上に例えば非単結晶シリコン半導体と単結晶シリコン半導体とを混在させた半導体装置を提供することができる。 According to the above invention, before the semiconductor circuit member is bonded to the bonding substrate, at least a part of the semiconductor structure is formed on the bonding substrate in advance. Therefore, when the semiconductor circuit member is bonded to the bonding substrate, a semiconductor device in which, for example, a non-single crystal silicon semiconductor and a single crystal silicon semiconductor are mixed on the bonding substrate can be provided.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材及び接合基板の両接合面は、いずれも接合活性化されていることを特徴としている。なお、接合活性化とは、例えば、各接合面にOH基が存在した状態等をいう。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the semiconductor device manufacturing method described above, both the bonding surfaces of the semiconductor circuit member and the bonding substrate are both activated. The term “joint activation” refers to, for example, a state where OH groups exist on each joint surface.
上記の発明によれば、半導体回路部材と接合基板との両接合面はいずれも接合活性化されているので、接合面のうち、1点だけを少し押圧するだけで接着が進行し、接着剤なしで容易に両者を接合することができる。 According to the above invention, since both of the bonding surfaces of the semiconductor circuit member and the bonding substrate are bonded and activated, the bonding proceeds by pressing only one point of the bonding surface. Both can be easily joined without.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材を前記接合基板に接合した後、上記半導体回路部材における半導体デバイス構造及び上記接合基板に形成される半導体デバイス構造の配線パターンを共通工程で形成する工程を含むことを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor circuit member is bonded to the bonding substrate and then formed on the semiconductor device structure and the bonding substrate in the semiconductor circuit member. And a step of forming a wiring pattern of the semiconductor device structure in a common step.
上記の発明によれば、従来のCOGのように完成された例えば単結晶シリコン半導体を接合基板に実装するのではなく、単結晶シリコン半導体における半導体構造の一部が接合基板に接合された後、接合基板に予め形成された例えば非単結晶シリコンにてなる半導体構造の一部と一体的に両方の配線パターンが形成される。 According to the above invention, instead of mounting, for example, a single crystal silicon semiconductor completed like a conventional COG on a bonding substrate, after a part of the semiconductor structure in the single crystal silicon semiconductor is bonded to the bonding substrate, Both wiring patterns are formed integrally with a part of a semiconductor structure made of, for example, non-single crystal silicon formed in advance on the bonding substrate.
これにより、接合基板上に例えば非単結晶シリコン半導体と単結晶シリコン半導体とを混在させると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合した単結晶シリコン基板から細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。 Accordingly, for example, a non-single crystal silicon semiconductor and a single crystal silicon semiconductor are mixed on the bonding substrate, and the productivity is higher than the display panel manufacturing by the COG technology. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be connected to the wiring of the semiconductor device and can manufacture a highly accurate and highly functional display semiconductor efficiently and in a space-saving manner.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の位置決め部を、前記半導体回路部材の前記接合基板への設定位置に対応した位置決めパターンとして形成する工程を含むことを特徴としている。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method described above, the positioning portion of the positioning substrate is formed as a positioning pattern corresponding to a set position of the semiconductor circuit member on the bonding substrate. It is characterized by including the process to perform.
上記の発明によれば、位置決め用基板の位置決め部を、半導体回路部材の接合基板への設定位置に対応した位置決めパターンとして形成することによって、複数の位置決め部を精度よく位置決め用基板に形成することができる。 According to the above invention, the positioning portion of the positioning substrate is formed as a positioning pattern corresponding to the set position of the semiconductor circuit member on the bonding substrate, thereby forming the plurality of positioning portions on the positioning substrate with high accuracy. Can do.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の各位置決め部の位置決めパターンは、平面形状が前記半導体回路部材の2辺を規制する形状に形成されており、かつ2辺の交差する隅角には隙間が設けられていることを特徴としている。なお、平面形状が単結晶シリコン基板の2辺を規制する形状とは、例えば、L字型、V字型、X字型、T字型等の形状をいう。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is the semiconductor device manufacturing method described above, wherein the positioning pattern of each positioning portion of the positioning substrate has a shape in which the planar shape regulates two sides of the semiconductor circuit member. It is formed and a gap is provided at a corner where two sides intersect. Note that the shape in which the planar shape restricts two sides of the single crystal silicon substrate refers to a shape such as an L shape, a V shape, an X shape, or a T shape.
上記の発明によれば、位置決め用基板の各位置決め部の位置決めパターンは、平面形状が半導体回路部材の2辺を規制する形状に形成されているので、半導体回路部材の2辺を規制でき、平面における位置を規定することができる。また、2辺の交差する隅角には隙間が設けられているので、半導体回路部材の、構造的に弱い角部が位置決め部に接触して損傷するのを防止することができる。 According to the above invention, the positioning pattern of each positioning portion of the positioning substrate is formed so that the planar shape regulates the two sides of the semiconductor circuit member. The position at can be defined. Further, since a gap is provided at the corner where the two sides intersect, it is possible to prevent the structurally weak corner of the semiconductor circuit member from coming into contact with the positioning portion and being damaged.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記単結晶シリコン基板の一時固定面側に前記位置決め基板の位置決め部に対する当接部材を、耐アルカリ性を有する樹脂にて形成する工程を含むことを特徴としている。なお、前記当接部材の仕様において、耐アルカリ性が必要であるのは、位置決め用基板の表面に平行に位置決め部まで移動させて位置決めした後、接合する前に活性化のための洗浄を行う際、当接部材が剥がれないようにするためである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the contact member for the positioning portion of the positioning substrate on the temporary fixing surface side of the single crystal silicon substrate is a resin having alkali resistance. It is characterized by including the process of forming by. In the specification of the abutting member, alkali resistance is necessary when cleaning is performed for activation after bonding after positioning to a positioning part parallel to the surface of the positioning substrate. This is to prevent the contact member from peeling off.
上記の発明によれば、単結晶シリコン基板の一時固定面側に前記位置決め基板の位置決め部に対する当接部材を、耐アルカリ性を有する樹脂にて形成する。 According to said invention, the contact member with respect to the positioning part of the said positioning board | substrate is formed with the resin which has alkali resistance on the temporary fixed surface side of a single crystal silicon substrate.
したがって、当接部材を樹脂にて容易に形成することができる。また、樹脂であるので、容易にエッチングにより除去することが可能である。さらに、この樹脂は耐アルカリ性を有しているので、単結晶シリコン基板と接合基板との接合時に、両接合面を接合活性化するためにアルカリ処理しても当接部材は劣化を受けないようにすることができる。 Therefore, the contact member can be easily formed with resin. Further, since it is a resin, it can be easily removed by etching. Furthermore, since this resin has alkali resistance, the abutting member does not deteriorate even when the single crystal silicon substrate and the bonding substrate are bonded to each other by alkali treatment to activate both bonding surfaces. Can be.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、 前記単結晶シリコン基板の一時固定面側に樹脂からなる当接部材を形成する工程においては、上記単結晶シリコン基板の一時固定面側全面に樹脂を塗布し、上記単結晶シリコン基板の他面に形成されたマーカーを基準として位置合わせをして、前記当接部材を凹凸加工することを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the above-described method for manufacturing a semiconductor device, wherein the step of forming a contact member made of a resin on a temporary fixing surface side of the single crystal silicon substrate Resin is applied to the entire surface of the temporary fixing surface of the substrate, and alignment is performed with reference to a marker formed on the other surface of the single crystal silicon substrate, and the contact member is processed to be uneven.
上記の発明によれば、単結晶シリコン基板の裏面全面に樹脂を塗布し、単結晶シリコン基板の一時固定面側に形成されたマーカーを基準として位置合わせをして、当接部材を凹凸加工することにより、単結晶シリコン基板の一時固定面側に樹脂からなる当接部材を形成することができる。 According to the above-described invention, the resin is applied to the entire back surface of the single crystal silicon substrate, the alignment is performed on the basis of the marker formed on the temporarily fixed surface side of the single crystal silicon substrate, and the contact member is processed to be uneven. Thereby, the contact member made of resin can be formed on the temporary fixing surface side of the single crystal silicon substrate.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記単結晶シリコン基板の一時固定面側の一部を所定の深さまでエッチングすることにより、前記位置決め用基板の表面に形成された前記位置決め部に当接する当接部を形成する工程を含むことを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the above-described method of manufacturing a semiconductor device, wherein a part of the single crystal silicon substrate on the temporary fixing surface side is etched to a predetermined depth. It includes a step of forming a contact portion that contacts the positioning portion formed on the surface.
上記の発明によれば、単結晶シリコン基板の一時固定面側の一部を所定の深さまでエッチングすることにより、前記位置決め用基板の表面に形成された前記位置決め部に当接する当接部を形成する。 According to the above invention, the contact portion that contacts the positioning portion formed on the surface of the positioning substrate is formed by etching a part of the single-crystal silicon substrate on the temporary fixing surface side to a predetermined depth. To do.
したがって、単結晶シリコン基板に別途当接部材を用いなくても、単結晶シリコン基板のみでも位置決め部に当接する当接部を形成することができる。 Therefore, the contact portion that contacts the positioning portion can be formed using only the single crystal silicon substrate without using a separate contact member for the single crystal silicon substrate.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の表面に形成された上記位置決め部を、平板からなる上記位置決め用基板の表面の一部をエッチングして凹状又は凸状に形成することを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is the semiconductor device manufacturing method described above, wherein the positioning portion formed on the surface of the positioning substrate is replaced with a part of the surface of the positioning substrate made of a flat plate. It is characterized by etching to form a concave or convex shape.
上記の発明によれば、平板からなる位置決め用基板の表面の一部をエッチングして凹状又は凸状に形成することによって、位置決め用基板の表面に位置決め部を形成することができる。 According to the above invention, the positioning portion can be formed on the surface of the positioning substrate by etching a part of the surface of the positioning substrate made of a flat plate to form a concave or convex shape.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の表面に形成された前記位置決め部を、平板からなる上記位置決め用基板の表面に耐アルカリ性を有する樹脂にてパターニングすることにより凸状に形成することを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the positioning portion formed on the surface of the positioning substrate is alkali-resistant on the surface of the positioning substrate made of a flat plate. It is characterized by being formed into a convex shape by patterning with a resin having it.
上記の発明によれば、平板からなる位置決め用基板の表面に樹脂にてパターニングすることにより凸状に形成することによっても、位置決め用基板の表面に位置決め部を形成することができる。また、この樹脂は耐アルカリ性を有するで、単結晶シリコン基板と接合基板との接合前に、両接合面を接合活性化するためにアルカリ処理しても位置決め部は劣化を受けないようにすることができる。 According to the above invention, the positioning portion can be formed on the surface of the positioning substrate by forming a convex shape by patterning the surface of the positioning substrate made of a flat plate with the resin. In addition, since this resin has alkali resistance, the positioning part should not be deteriorated even if alkali treatment is performed to activate both bonding surfaces before bonding the single crystal silicon substrate and the bonding substrate. Can do.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記単結晶シリコン基板における所定の深さに水素イオン又は希ガスを注入して水素イオン注入層又は希ガスイオン注入層を形成する工程と、上記単結晶シリコン基板を上記接合基板に接合した後に、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガスイオン注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる工程とを含むことを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the above-described method for manufacturing a semiconductor device, wherein hydrogen ions or a rare gas is implanted at a predetermined depth in the single crystal silicon substrate to form a hydrogen ion implanted layer or a rare gas ion. A step of forming an implantation layer; and a step of separating a part of the single crystal silicon substrate with the hydrogen ion implantation layer or the rare gas ion implantation layer by heat treatment after the single crystal silicon substrate is bonded to the bonding substrate. It is characterized by including.
上記の発明によれば、単結晶シリコン基板における所定の深さに水素イオン又は希ガスイオンを注入する。そして、単結晶シリコン基板を接合基板に接合した後に、熱処理すれば、水素イオン注入層又は希ガスイオン注入層にて単結晶シリコン基板の一部を剥離させることができる。また、これにより、単結晶シリコン基板の薄膜化を図ることができる。 According to the above invention, hydrogen ions or rare gas ions are implanted to a predetermined depth in the single crystal silicon substrate. When the single crystal silicon substrate is bonded to the bonding substrate and then heat-treated, part of the single crystal silicon substrate can be peeled off by the hydrogen ion implantation layer or the rare gas ion implantation layer. Thereby, the single crystal silicon substrate can be thinned.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体回路部材と前記接合基板との両接合面の接合活性化を、アンモニア水及び過酸化水素水を含む液体若しくは過酸化水素水を含む液体により洗浄するか、又は酸素プラズマ内に曝して行うことを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the above-described method of manufacturing a semiconductor device, wherein the bonding activation of both bonding surfaces of the semiconductor circuit member and the bonding substrate includes ammonia water and hydrogen peroxide water. It is characterized by being washed with a liquid or a liquid containing hydrogen peroxide solution or exposed to oxygen plasma.
上記の発明によれば、単結晶シリコン基板と接合基板との両接合面の接合活性化を、アンモニア水及び過酸化水素水を含む液体若しくは過酸化水素水を含む液体により洗浄するか、又は酸素プラズマ内に曝して行う。これにより、例えば、各接合面にOH基が存在した状態にした接合活性化を得ることができる。 According to the above invention, the bonding activation of both bonding surfaces of the single crystal silicon substrate and the bonding substrate is cleaned with a liquid containing ammonia water and hydrogen peroxide water or a liquid containing hydrogen peroxide water, or oxygen. Performed by exposure to plasma. Thereby, for example, it is possible to obtain bonding activation in which OH groups exist on each bonding surface.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板上に載置した前記半導体回路部材を、上記位置決め用基板の前記位置決め部まで移動させるときには、上記位置決め用基板を微小振動させて上記半導体回路部材を浮動させることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is the semiconductor device manufacturing method described above, wherein the semiconductor circuit member placed on the positioning substrate is moved to the positioning portion of the positioning substrate. The semiconductor circuit member is floated by minutely vibrating the positioning substrate.
上記の発明によれば、半導体回路部材を載置した位置決め用基板を微小振動させる。これにより、半導体回路部材が浮動するので、載置した半導体回路部材を位置決め用基板の表面に平行に位置決め部まで移動させることができる。 According to the above invention, the positioning substrate on which the semiconductor circuit member is placed is microvibrated. Thereby, since the semiconductor circuit member floats, the placed semiconductor circuit member can be moved to the positioning portion in parallel with the surface of the positioning substrate.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板を微小振動させるときには、上記位置決め用基板の上に載置された前記半導体回路部材の浮動高さが、上記位置決め用基板の前記位置決め部の高さを越えない周波数範囲及び振幅範囲とすることを特徴としている。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method described above, when the positioning substrate is vibrated minutely, the floating height of the semiconductor circuit member placed on the positioning substrate is reduced. The frequency range and the amplitude range do not exceed the height of the positioning portion of the positioning substrate.
すなわち、半導体回路部材が載置された位置決め用基板を微小振動させるときに、その微小振動が大きすぎると、半導体回路部材が位置決め用基板の位置決め部の高さを越えてしまい、半導体回路部材を位置決め部に定めることができない。そこで、本発明では、位置決め用基板の上に載置された半導体回路部材の浮動高さが、位置決め用基板の位置決め部の高さを越えない周波数範囲及び振幅範囲で位置決め用基板を微小振動させることにより、この問題を防止することができるようになっている。 That is, when the positioning substrate on which the semiconductor circuit member is placed is microvibrated, if the microvibration is too large, the semiconductor circuit member exceeds the height of the positioning portion of the positioning substrate, and the semiconductor circuit member is It cannot be defined in the positioning part. Therefore, in the present invention, the positioning substrate is microvibrated in a frequency range and an amplitude range in which the floating height of the semiconductor circuit member placed on the positioning substrate does not exceed the height of the positioning portion of the positioning substrate. Therefore, this problem can be prevented.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板上に位置決めされた前記半導体回路部材は、上記位置決め用基板に形成された真空吸着用孔を通した吸引により、該位置決め用基板上に一時固定されることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is the semiconductor device manufacturing method described above, wherein the semiconductor circuit member positioned on the positioning substrate has a vacuum suction hole formed in the positioning substrate. It is characterized in that it is temporarily fixed on the positioning substrate by sucking it through.
上記の発明によれば、位置決め用基板上に位置決めされた半導体回路部材を、位置決め用基板に形成された真空吸着用孔を通した吸引により、位置決め用基板上に一時固定するので、容易に、半導体回路部材を一時固定することができる。 According to the above invention, the semiconductor circuit member positioned on the positioning substrate is temporarily fixed on the positioning substrate by suction through a vacuum suction hole formed on the positioning substrate. The semiconductor circuit member can be temporarily fixed.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の平面形状は、前記接合基板をパターニングするときに用いる露光投影機のショット領域に合致するようにすることを特徴としている。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method described above, the planar shape of the positioning substrate matches a shot area of an exposure projector used when patterning the bonding substrate. It is characterized by.
上記の発明によれば、位置決め用基板の平面形状は、接合基板をパターニングするときに用いる露光投影機のショット領域に合致するので、接合基板と同じ広さの位置決め用基板に位置決め部をパターニングすることができる。 According to the above invention, since the planar shape of the positioning substrate matches the shot area of the exposure projector used when patterning the bonding substrate, the positioning portion is patterned on the positioning substrate having the same width as the bonding substrate. be able to.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の平面形状は、前記接合基板の平面形状と同じであることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the semiconductor device manufacturing method described above, the planar shape of the positioning substrate is the same as the planar shape of the bonding substrate.
上記の発明によれば、位置決め用基板の平面形状は接合基板の平面形状と同じであるので、位置決め用基板に載置した半導体回路部材を1:1の関係で絶縁基板に接合することができる。 According to the above invention, since the planar shape of the positioning substrate is the same as the planar shape of the bonding substrate, the semiconductor circuit member placed on the positioning substrate can be bonded to the insulating substrate in a 1: 1 relationship. .
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の材質は、シリコン(Si)であることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the above-described semiconductor device manufacturing method, the material of the positioning substrate is silicon (Si).
上記の発明によれば、位置決め用基板の材質はシリコン(Si)であるので、一般的に使用される平坦基板であるシリコンウエハを用いて、フォトリソグラフィ技術により容易に精度の高い位置決め部を形成することができる。 According to the above invention, since the positioning substrate is made of silicon (Si), a highly accurate positioning portion is easily formed by photolithography using a silicon wafer which is a generally used flat substrate. can do.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記記載の半導体装置の製造方法において、前記位置決め用基板の表面には、100nm以上の凹凸が形成されていることを特徴としている。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the semiconductor device manufacturing method described above, irregularities of 100 nm or more are formed on the surface of the positioning substrate.
上記の発明によれば、位置決め用基板の表面には、100nm以上の凹凸が形成されているので、載置された半導体回路部材が滑り易くなる。 According to the above invention, since the unevenness of 100 nm or more is formed on the surface of the positioning substrate, the placed semiconductor circuit member is easily slipped.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、半導体デバイス構造の一部として少なくともゲート電極及び所定の深さに水素イオン又は希ガスの注入層を形成した単結晶シリコン基板を、表面に位置決め部を有する平板からなる位置決め用基板上に載置し、上記位置決め用基板を傾斜させながら微振動を与えて、上記位置決め用基板の表面を、上記位置決め部まで移動させて1以上の上記単結晶シリコン基板をそれぞれ上記位置決め部に対応して位置決めし、真空吸着により一時固定する工程と、上記単結晶シリコン基板を、非単結晶シリコンにてなる半導体デバイス構造の一部が予め形成された接合基板における、上記位置決め用基板の位置決め部に対応させた設定位置に一括で接合する工程と、接合後、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガス注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる工程とを含むことを特徴としている。 Further, in order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a single crystal silicon in which at least a gate electrode and a hydrogen ion or rare gas injection layer are formed at a predetermined depth as a part of a semiconductor device structure. A substrate is placed on a positioning substrate made of a flat plate having a positioning portion on the surface, and the positioning substrate is tilted to give a slight vibration to move the positioning substrate surface to the positioning portion. A step of positioning one or more single crystal silicon substrates corresponding to the positioning portions, and temporarily fixing the single crystal silicon substrates by vacuum suction; and a part of a semiconductor device structure made of non-single crystal silicon. In the bonding substrate formed in advance, the step of collectively bonding to the set position corresponding to the positioning portion of the positioning substrate, and the heat treatment after bonding Ri is characterized in that it comprises a step of peeling the portion of the monocrystalline silicon substrate at the hydrogen ion implanted layer, or a noble gas injection layer.
上記の発明により、接合基板上に例えば非単結晶シリコン半導体と単結晶シリコン半導体とを混在させると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を±1μm以内の高精度で行って、接合した単結晶シリコン基板から細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the above invention, for example, a non-single crystal silicon semiconductor and a single crystal silicon semiconductor are mixed on the bonding substrate, and the productivity is higher than the display panel manufacturing by the COG technology, and the bonding process is within ± 1 μm. Provided is a method for manufacturing a semiconductor device that can be connected to a large number of thin wires from a bonded single crystal silicon substrate with high accuracy, and can manufacture a high-precision and high-performance display semiconductor efficiently and in a space-saving manner. can do.
また、本発明の半導体装置の製造装置は、上記課題を解決するために、半導体デバイス構造の一部として少なくともゲート電極及び所定の深さに水素イオン又は希ガスの注入層を形成した単結晶シリコン基板を、表面に位置決め部を有する平板からなる位置決め用基板上に載置し、上記位置決め用基板を傾斜させながら微振動を与えて、上記位置決め用基板の表面を、上記位置決め部まで移動させて1以上の単結晶シリコン基板をそれぞれ上記位置決め部に対応して位置決めし、真空吸着により一時固定する手段と、
上記単結晶シリコン基板を、非単結晶シリコンにてなる半導体デバイス構造の一部が予め形成された接合基板における、上記位置決め用基板の位置決め部に対応させた設定位置に一括で接合する手段と、
接合後、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガス注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる手段とを含むことを特徴としている。
In order to solve the above problems, a semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention is a single crystal silicon in which at least a gate electrode and a hydrogen ion or rare gas injection layer are formed at a predetermined depth as part of a semiconductor device structure. A substrate is placed on a positioning substrate made of a flat plate having a positioning portion on the surface, and the positioning substrate is tilted to give a slight vibration to move the positioning substrate surface to the positioning portion. Means for positioning one or more single crystal silicon substrates corresponding to the positioning portions and temporarily fixing by vacuum suction;
Means for collectively bonding the single crystal silicon substrate to a set position corresponding to a positioning portion of the positioning substrate in a bonding substrate in which a part of a semiconductor device structure made of non-single crystal silicon is formed in advance;
And a means for peeling off part of the single crystal silicon substrate by the hydrogen ion implanted layer or the rare gas implanted layer by heat treatment after bonding.
上記の発明により、接合基板上に例えば非単結晶シリコン半導体と単結晶シリコン半導体とを混在させると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を±1μm以内の高精度で行って、接合した単結晶シリコン基板から細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造装置を提供することができる。 According to the above invention, for example, a non-single crystal silicon semiconductor and a single crystal silicon semiconductor are mixed on the bonding substrate, and the productivity is higher than the display panel manufacturing by the COG technology, and the bonding process is within ± 1 μm. Providing a semiconductor device manufacturing apparatus that can be connected to a large number of thin wires from a bonded single crystal silicon substrate with high precision, and can manufacture high-precision and high-performance display semiconductors efficiently and in a space-saving manner. can do.
本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、半導体回路部材を位置決め部を有する位置決め用基板に載せ、上記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させて上記位置決め部に位置決めし、1以上の上記半導体回路部材を上記位置決め用基板に一時固定する工程と、一時固定した上記半導体回路部材を一括して接合基板に接合する工程とを含む製造方法である。 As described above, the semiconductor device manufacturing method of the present invention places a semiconductor circuit member on a positioning substrate having a positioning portion, and moves the surface of the positioning substrate to position the semiconductor circuit member on the positioning portion. The manufacturing method includes a step of temporarily fixing one or more semiconductor circuit members to the positioning substrate and a step of collectively bonding the temporarily fixed semiconductor circuit members to a bonding substrate.
また、本発明の半導体装置の製造装置は、以上のように、半導体デバイス構造の一部として少なくともゲート電極及び所定の深さに水素イオン又は希ガスの注入層を形成した単結晶シリコン基板を、表面に位置決め部を有する平板からなる位置決め用基板上に載置し、上記位置決め用基板を傾斜させながら微振動を与えて、上記位置決め用基板の表面を、上記位置決め部まで移動させて1以上の単結晶シリコン基板をそれぞれ上記位置決め部に対応して位置決めし、真空吸着により一時固定する手段と、上記単結晶シリコン基板を、非単結晶シリコンにてなる半導体デバイス構造の一部が予め形成された接合基板における、上記位置決め用基板の位置決め部に対応させた設定位置に一括で接合する手段と、接合後、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガス注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる手段とを含むものである。 The semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, as described above, includes a single crystal silicon substrate in which at least a gate electrode and a hydrogen ion or rare gas injection layer are formed at a predetermined depth as part of a semiconductor device structure. The substrate is placed on a positioning substrate made of a flat plate having a positioning portion on the surface, and the positioning substrate is tilted to give a slight vibration, so that the surface of the positioning substrate is moved to the positioning portion, so that one or more A part of the semiconductor device structure made of non-single-crystal silicon is formed in advance, and a means for positioning the single-crystal silicon substrate corresponding to the positioning portion and temporarily fixing the single-crystal silicon substrate by vacuum suction. Means for collectively bonding to a set position corresponding to the positioning portion of the positioning substrate in the bonding substrate, and the hydrogen ion after the bonding by heat treatment. At injection layer or a rare gas injection layer is intended to include a means for peeling a portion of the monocrystalline silicon substrate.
それゆえ、接合基板上に例えば非単結晶シリコン半導体と単結晶シリコン半導体とを混在させると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を±1μm以内の高精度で行って、接合した単結晶シリコン基板から細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供することができるという効果を奏する。 Therefore, for example, non-single crystal silicon semiconductor and single crystal silicon semiconductor are mixed on the bonding substrate, and has higher productivity than display panel manufacturing by COG technology, and the bonding process is highly accurate within ± 1 μm. The semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device can be connected to a large number of thin wirings from the bonded single crystal silicon substrate and can manufacture a high-precision and high-performance display semiconductor efficiently and in a small space. There exists an effect that a manufacturing apparatus can be provided.
本発明の一実施形態について図1ないし図18に基づいて説明すれば、以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 18 as follows.
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、図1(a)(b)に示すように、少なくとも半導体構造の一部が形成された1個以上の単結晶シリコン基板(以下、「単結晶Si基板」という)10を、表面に位置決め部を有する位置決め用基板30上に、1個以上同時に位置決めして載置・固定する工程と、上記単結晶Si基板10を活性化した後、一括で個々の単結晶Si基板10の表面を活性化した光透過性非晶質の絶縁基板としての多結晶Siガラス基板40上のパターンに位置合せを行い、接合することにより半導体形成する工程とを含んでいる。なお、この多結晶Siガラス基板40には、後述するように、各画素をオンオフするスイッチングである多結晶シリコンTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)50が形成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the method of manufacturing a semiconductor device of this embodiment includes one or more single crystal silicon substrates (hereinafter referred to as “single crystal Si”) on which at least a part of the semiconductor structure is formed. (Referred to as “substrate”) 10 on a
以下、各工程について、説明する。なお、本実施の形態では、最初に、位置決め用基板30及び単結晶Si基板10を説明し、その後、多結晶Siガラス基板40について説明する。
Hereinafter, each process will be described. In the present embodiment, the
〔位置決め用基板の作製〕
位置決め用基板30は、図2に示すように、その表面にストッパとしての機能を有する凹部32がエッチングにより形成されており、シリコンウエハ等の平坦な基板31の表面にフォトリソグラフィ技術により製造される。
[Production of positioning substrate]
As shown in FIG. 2, the
同図に示すように、基板31のどの位置に単結晶Si基板10を載せるかを設計した上で、基板31の表面にフォトリソグラフィ技術等により、フォトレジストを塗布して露光・現像してパターニングする。
As shown in the figure, after designing the position on the
レジストが塗布されている状態で、1%水酸化カリウム溶液を100℃に熱し、基板31を浸す。例えば60分浸すことにより、20μm程度の段差33が形成される。凹部32の一方の位置決め部としてのエッジ32aが、後述する単結晶Si1のチップの下部にある当接部材19が止まる箇所である。エッチングが終了した後、フォトレジストをウェット剥離処理等により除去する。
With the resist applied, the 1% potassium hydroxide solution is heated to 100 ° C. to immerse the
なお、図2に示す位置決め用基板30は、ストッパとしての機能を有する凹部32を形成していたが、必ずしもこれに限らず、例えば、図3に示すように、ストッパとしての機能を有する凸部34を樹脂により形成することが可能である。
Note that the
その場合には、同図に示すように、シリコンウエハ等の平坦な基板31の表面に感光性樹脂をスピンコーティング法により塗布する。その樹脂がポジ型の感光性を持つ場合には、凸部34となる所に光が当たらないようなマスクを介して露光する。その後、現像処理をすることによって、光が照射された箇所の樹脂が除去され、凸部34が形成される。ここにおいても、凸部34の一方のエッジ34aが後述する単結晶Si1のチップの下部にある当接部材19が止まる箇所になるように、基板31上の半導体設計をしておく。
In that case, as shown in the figure, a photosensitive resin is applied to the surface of a
上記の凸部34を樹脂により形成する場合、例えば、図4(a)(b)に示すように、例えば平面形状L字型にするのが好ましい。これにより、後述するように、単結晶Si基板10を載置した位置決め用基板30を傾斜させることにより単結晶Si基板10を一方向に移動させる場合に、縦方向の位置と横方向の位置とを同時に一意的に定めることができる。
In the case where the
また、凸部34の形状を平面形状L字型にした場合、角隅部は隙間があるのが好ましい。これにより、単結晶Si基板10の角部の損傷するのを防止することができる。
Moreover, when the shape of the
次いで、上記位置決め用基板30には、単結晶Si基板10を吸着するための真空吸着用孔35が形成されている。この真空吸着用孔35は、先に述べた段差33を形成する前に、レーザ加工等で開けておく。
Next, a
一方、位置決め用基板30は、そのサイズを後の〔絶縁基板の作製〕、〔絶縁基板での半導体デバイス作製〕にて記載する絶縁基板としての多結晶Siガラス基板40を加工する際の逐次縮小露光投影機(ステッパ)の1ショットの露光サイズと同一にしておけば、後の工程と整合性良く製造することができる。
On the other hand, the
また、位置決め用基板30は、単結晶Si基板10の形状が、図5(a)に示すように、凹部からなる当接部19aを有する場合には、図5(b)に示すように、その単結晶Si基板10の凹部からなる当接部19aに沿う凸部36を形成することも可能である。この場合、必ずしも凸部36は、単結晶Si基板10の凹部に嵌合させる必要はない。これは、嵌合するように形成すれば、単結晶Si基板10の凹部を凸部36に嵌めるために精度が要求されるが、本実施の形態では、後述するように、位置決め用基板30に載置した単結晶Si基板10を移動させて、凸部36のエッジに当接させて位置決めするので、必ずしも嵌合させる必要はないためである。また、このタイプの単結晶Si基板10は、当接部材19を省略できるので、工程が簡略化できる。
In addition, when the
〔単結晶シリコン基板の作製〕
次に、トランスファデバイス用の単結晶Si基板10について、図6〜図10に基づいて説明する。
[Production of single crystal silicon substrate]
Next, the single
まず、チップ状に切り出されて位置決め用基板30に載せる直前の単結晶Si基板10は、図6に示すように、単結晶Si1に当接部材19が形成されたものからなっている。
First, as shown in FIG. 6, the single
上記単結晶Si1には、表面にソース・ドレイン部不純物注入部3が形成された単結晶シリコン(Si)基板(以下、「単結晶Si基板」という)2の上にゲート酸化膜4が形成され、その上に、ゲート電極5が形成され、さらにその上に、このゲート電極5等を覆うために層間絶縁膜6が形成されている。また、単結晶Si基板2におけるソース・ドレイン部不純物注入部3の所定の深さには、水素イオン注入層7が形成されている。上記工程は、例えば0.5μm程度の微細加工プロセスにより行われている。この単結晶Si基板10は、例えば、10mm程度×10mm程度の大きさである。
In the
上記構成の単結晶Si基板10の作製方法について、説明する。
A method for manufacturing the single
まず、図7に示すように、直径6インチ(約15cm)又は8インチ(約20cm)程度の単結晶シリコンウエハ2aの状態から、必要があればロコス(LOCOS(Local Oxidation of Silicon:選択酸化法))酸化素子分離(Isolation)処理や場合によってはシャロー・トレンチ・アイソレーション処理をして素子分離を行い、図6に示すように、ゲート酸化膜4の熱酸化、ゲート電極5の形成及びパターニング、ソース・ドレイン部不純物注入部3への不純物の注入、不純物活性化、層間絶縁膜6の形成、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨)による層間絶縁膜6の平坦化、水素イオン注入層7への水素イオン注入のプロセスを経る。
First, as shown in FIG. 7, from the state of the single
なお、上記のプロセスにおいて、層間絶縁膜6を成膜後、図示しないコンタクトホール開口、ソース・ドレインメタル成膜、そのパターニング、パッシベーション膜成膜、そのCMPによる平坦化した後、前記水素イオン注入層7への水素イオン注入というように、工程を進めておいても良い。
In the above process, after the
上記の工程を進めることにより、図8に示すように、区切られたそれぞれの領域に単結晶Si1がそれぞれ形成された単結晶シリコンウエハ10aが完成する。この単結晶シリコンウエハ10aは、当接部材19を取り付ける前の単結晶Si基板10が複数形成されたものである。
By proceeding with the above steps, as shown in FIG. 8, a single
次に、この単結晶シリコンウエハ10aの裏側に所定のパターニングを施し、前記図2に示す位置決め用基板30及びその凹部32のエッジ32a(図3では、位置決め用基板30、凸部エッジ34a)に当接する当接部材19を位置決めパターンとして一括して形成する。
Next, predetermined patterning is performed on the back side of the single
上記当接部材19の形成方法として、図9に示すように、例えばフォトリソグラフィ法を用いた形成方法を説明する。
As a method for forming the
同図に示すように、まず、単結晶シリコンウエハ10aの表面(同図において紙面下側)における例えば両端に、赤外線にて認識できるマーカーとしての位置決めパターン位置合わせ用マーク(AlignmentMark)8・8を形成し、次いで、この単結晶シリコンウエハ10aの表面に、フォトレジスト等のポジ型感光性樹脂からな保護膜11を2μm程度塗布する。この保護膜11は、単結晶シリコンウエハ10aを裏返してパターニングする際に、単結晶シリコンウエハ10aの表面に傷がつかないようにするためのものである。
As shown in the drawing, first, positioning pattern alignment marks (Alignment Marks) 8 and 8 as markers that can be recognized by infrared rays are provided at, for example, both ends on the surface of the single
次に、同図に示すように、単結晶シリコンウエハ10aを裏返して、この単結晶シリコンウエハ10aの裏面(同図において紙面上側)に、スピンコート塗布により、例えばポジ型感光性樹脂膜12を厚さ1〜10μm塗布する。続いて、単結晶シリコンウエハ10aの裏側を上にした状態を保って、この単結晶シリコンウエハ10aを図示しない露光投影機の付いた試料台に載置する。
Next, as shown in the figure, the single
次いで、この試料台の上方から、例えば波長1300nmの赤外光による赤外顕微鏡9・9にて、単結晶シリコンウエハ10aの下面になっている表面側の上記位置決めパターン位置合わせ用マーク8・8を読み取る。ここで、単結晶シリコンウエハ10aの裏面から赤外光により表面側を観察する際は、単結晶シリコンウエハ10aの裏面のざらつきが画像観察を阻害するものであるため、観察箇所13を鏡面状態にまで研磨しておくのが好ましい。なお、このように、赤外顕微鏡9・9にて、位置決めパターン位置合わせ用マーク8・8を読み取るのは、単結晶シリコンウエハ10aは不透明であるため、裏面側からは可視光顕微鏡では各単結晶Si1の表面側のパターン境界を認識できないためである。
Next, the positioning pattern alignment marks 8 and 8 on the surface side that is the lower surface of the single
次いで、位置決めパターン位置合わせ用マーク8・8を読み取った後、その位置を記憶しておき、同じ赤外顕微鏡9・9にて可視光により上側を観察し、単結晶シリコンウエハ10aの上方に設けた光学マスク14の位置決めを、光学マスク14に形成した光学マスク位置合わせマーク14a・14aにより行う。すなわち、両端の光学マスク位置合わせマーク14a・14aを読み取り、その光学マスク位置合わせマーク14a・14aと上記位置決めパターン位置合わせ用マーク8・8とを一致させることにより、光学マスク14が一意的に位置決めされる。
Next, after the positioning pattern alignment marks 8 and 8 are read, the positions are stored, and the upper side is observed with visible light with the same infrared microscopes 9 and 9 and provided above the single
次いで、光学マスク14を位置決めした後、赤外顕微鏡9・9を側方へ退去させ、所定のパターンが形成された光学マスク14を通してポジ型感光性樹脂膜12への露光を行う。露光後、単結晶シリコンウエハ上のポジ型感光性樹樹脂12を現像することによって、図10に示すように、ポジ型感光性樹脂膜12において光が照射された箇所が除去される。現像後は、ベーキングすることにより、樹脂を固めておく。その際、パターンエッジのテーパー形状が急峻になるように、ベーク温度を上げ過ぎないようにするのが重要である。これにより、単結晶シリコンウエハ10a上に、単結晶Si1毎に位置合わせされた当接部材19が形成される。
Next, after positioning the
なお、上記の当接部材19の形成方法は、赤外光を用いて行う方法しかないのではなく、単結晶シリコンウエハ10aの上方と下方とにマーカー読み取り機構を設け、図示しないステージ(座標を記憶させることができるステージ)に単結晶シリコンウエハ10aの位置を記憶させて、上下の基板を別々に位置合わせしても良い。つまり、まず、絶縁基板を位置合わせする時は、上方のシリコン基板を側方に退去させて、下の絶縁基板のマーカー位置をステージ上方に下向きに配置されているカメラで読み取って座標を記憶させる。次に上のシリコン基板を位置合わせする時は、下の絶縁基板を側方に退去させてシリコン基板のマーカー位置の座標をステージ下方に上向きに配置されているカメラで読み取って記憶させる。そして、それぞれ上下の基板をステージに記憶させている座標によって所定の位置に移動させて位置合わせを行うものである。
Note that the method for forming the
このように上記の当接部材19は半導体製造分野でよく知られたフォトリソグラフィ法などにより±1μm以内の位置精度の高い当節部材が容易に形成できる利点がある。特に、上記のように単結晶Si基板10に半導体構造の一部を予め作りこむ場合は、この半導体構造とのマッチングを充分に取れるので非常に有用である。
As described above, the abutting
一方、位置精度が高い点及び形成が容易な点で上記のような単結晶Si基板10の裏面において当接部材19の形成は好ましいが、このような当接部材の代わりに、高精度レーザーダイシング装置等により、単結晶Si基板10を位置決めマークを基準にある程度の精度でカットすることが可能ならば、カットされた外形そのものを当接部として使用してもよい。例えば、単結晶Si基板10に半導体構造の一部を予め作りも込ない場合は±1μm以上であってもよい場合があり使用可能である。また最近では±1μm前後の精度の高い高精度レーザーダイシング装置も実用化されている。なおこの高精度ダイシング装置による位置合せは、上に記した方法と同等な方法で行うことができる。
On the other hand, the
次いで、同図に示すように、上記当接部材19が形成された単結晶シリコンウエハ10aを、通常のダイシング装置又はレーザーダイシング法等の切断手段15により切断する。切断作業においては、切断する位置を、予め、例えばダイシングソーにより、単結晶シリコンウエハ10a上に切り目を入れておくのが好ましい。この切り目の寸法は、例えば、数ミリ角程度である。
Next, as shown in the figure, the single
切断後は、単結晶シリコンウエハ10aの表面の保護膜11は、不要となるため、薬液で除去する。ここで、保護膜11をフォトレジスト等のポジ型感光性樹脂等にて形成した場合には、アセトンに引き続いてイソプロピルアルコール等で除去する。すなわち、フォトレジスト等のポジ型感光性樹脂除去は、完璧に行わなければならないため、アセトンに引き続いてイソプロピルアルコールをシャワーにしてかけてやることにより、除去する。その後の純水洗浄についても、シャワーをかけてやることにより、完全にフォトレジスト等のポジ型感光性樹脂を除去する。
After the cutting, the
このようにして切り出されることにより、図6に示すように、裏面に当接部材19が形成された単結晶Si基板10が完成する。
By cutting out in this way, as shown in FIG. 6, the single
〔単結晶シリコン基板の絶縁基板上への載置〕
次いで、上述のように形成された単結晶Si基板10を、図11に示すように、位置決め用基板30の凹部32の位置に載置する。すなわち、本実施の形態では、この凹部32のエッジ32aに当接部材19を当接させた位置が、位置決め用基板30上での単結晶Si基板10の正確な配設位置となる。そして、本実施の形態では、同図に示すように、位置決め用基板30を傾けることにより、単結晶Si基板10を滑らせて当接部材19を凹部32のエッジ32aに当接させる。したがって、本実施の形態では、位置決め用基板30の凹部32に単結晶Si基板10に載置するときには、その凹部32に単結晶Si基板10を載置すればよいので、精度2〜300μm程度の粗い精度で載置することができる。
[Placement of single crystal silicon substrate on insulating substrate]
Next, the single
上述のように、単結晶Si基板10を、位置決め用基板30の凹部32に載置した後、本実施の形態では、同図に示すように、位置決め用基板30を少し傾斜させる。このときの傾斜角度は、例えば、10度〜20度が好ましい。また、本実施の形態では、さらに、位置決め用基板30を傾斜させた状態で、矢印A方向の可聴領域に近い周波数の振動を与える。なお、位置決め用基板30が水平に保たれている場合には、矢印A方向は鉛直方向となる。
As described above, after the single
この振動を付与することにより、単結晶Si基板10は矢印A方向に浮動する。そして、位置決め用基板30が傾斜していることにより、単結晶Si基板10は、重力によって、矢印B方向に滑り、やがて、当接部材19が凹部32のエッジ32aに当接する。このように、本実施の形態では、位置決め用基板30に振動を与えることにより、所定の位置に自動的に移動させて位置決めすることができる。
By applying this vibration, the single
また、上記の振動の振幅について検討した結果、図12に示すように、「チップが止まる領域」と記載されている部分の周波数範囲の振幅を付与すればよいことがわかった。具体的には、例えば、段差33が20μmの場合は、片側振幅10μm以内となる周波数200Hz以上の振動を与えればよい。
Further, as a result of examining the amplitude of the vibration described above, it was found that the amplitude in the frequency range of the portion described as “the region where the chip stops” should be given as shown in FIG. Specifically, for example, when the
すなわち、単結晶Si基板10が、位置決め用基板30から段差33の高さよりも大きく離れすぎた場合には、単結晶Si基板10がエッジ32aを超えてしまうために、望んでいる位置決めができなくなる。したがって、位置決め用基板30に付与する振動の周波数、及び振幅は、適切に定めなければならない。
In other words, when the single
次いで、上述した±1μmの高精度で位置決めされた位置決め用基板30上の単結晶Si基板10は、図13に示すように、予め、位置決め用基板30の下側に当接されている真空チャック37にて吸引により固定される。その際、位置決め用基板30が反らないように、同図に示すように、定盤状の真空チャック37に載置されているのが肝要である。
Next, the single
〔絶縁基板の作製〕
次に、絶縁基板としての多結晶Siガラス基板40について説明する。
[Production of insulating substrate]
Next, the polycrystalline
上記多結晶Siガラス基板40は、図14に示すように、光透過性非晶質ガラス板41と、この光透過性非晶質ガラス板41上に形成された二酸化ケイ素系絶縁膜42と、さらにその上に形成された、液晶ディスプレイの各画素部分に形成された多結晶シリコンTFT50とからなっている。
As shown in FIG. 14, the polycrystalline
上記多結晶Siガラス基板40を作製するときには、同図に示すように、まず、光透過性非晶質ガラス板41上に、ベースコート膜となる二酸化ケイ素系絶縁膜42を膜厚200nm程度形成する。次に、非晶質シリコン膜を30〜200nm程度形成する。これら二酸化ケイ素系絶縁膜42及び非晶質シリコン膜は、プラズマ化学気相成長法により形成する。なお、上記2層の成膜は、例えば、クラスタ型マルチチャンバー方式プラズマCVD装置を使えば、2層の各成膜形成工程中、真空を維持して成膜することができる。
When the polycrystalline
引き続いて、非晶質シリコン膜中の水素を離脱させるため、例えば450〜600℃程度の熱で30〜60分、熱処理(Annealing)する。この熱処理により、非晶質シリコン膜中の水素含有量を、1×1019cm-3以下にすることができる。なお、この熱処理では、固相結晶成長も兼ねても良い。 Subsequently, in order to desorb hydrogen in the amorphous silicon film, heat treatment (annealing) is performed for 30 to 60 minutes with heat of about 450 to 600 ° C., for example. By this heat treatment, the hydrogen content in the amorphous silicon film can be reduced to 1 × 10 19 cm −3 or less. This heat treatment may also serve as solid phase crystal growth.
本実施の形態では、例えば、前記単結晶Si基板10を接合する箇所のみ、非晶質シリコン膜をパターニング・エッチングして除去しておく(図14又は図1(b)参照)。
このパターニング除去を行うことにより、光透過性非晶質ガラス板41に、逐次、レーザ照射しても、接合を行う箇所はレーザ光が透過するので、瞬時たりとも、光透過性非晶質ガラス板41の表面が非晶質シリコンの融点付近にまで温度上昇することはない。
In the present embodiment, for example, the amorphous silicon film is removed by patterning and etching only at the portion where the single
By performing this patterning removal, even if the light-transmitting
上記の非晶質シリコン膜は、矩形波等にビーム強度分布を整形した近紫外域の波長を持つエキシマレーザ等により、多結晶化される。例えば、XeClエキシマレーザを用いる場合は、波長λ=308nmの近紫外域の波長となる。 The amorphous silicon film is polycrystallized by an excimer laser having a near-ultraviolet wavelength obtained by shaping the beam intensity distribution into a rectangular wave or the like. For example, when a XeCl excimer laser is used, the wavelength is in the near ultraviolet region of wavelength λ = 308 nm.
また、上記のパターニング除去処理により、単結晶Si基板10を接合する箇所は、光透過性非晶質ガラス板41の温度がシリコンの融点付近まで上昇することなく、光透過性非晶質ガラス板41に熱的なダメージもなく、レーザ結晶化処理をすることができる。なお、必ずしもこれに限らず、例えば、非晶質シリコン膜のパターニングを行わず、逐次、横成長法(SLS法:Sequential Lateral Solidification法)によるレーザ結晶化法にて、単結晶Si基板10を載せる箇所を避けて結晶化を行っても良い。
Further, the portion where the single
また、貼り合せの際の接合工程をスムーズに処理できるように、非単結晶シリコン膜50をパターニング除去した後に、ゲート絶縁膜を兼ねる二酸化ケイ素系絶縁膜42を100nm程度成膜しておいても良い。
Further, after the non-single
〔絶縁基板の活性化・接合・剥離〕
図15に示すように、上述のようにして作製した多結晶Siガラス基板40に、先に記述した位置決め用基板30に位置決めして載置された複数の単結晶Si基板10が貼り合せられる。
[Activation / bonding / peeling of insulating substrate]
As shown in FIG. 15, a plurality of single
この貼り合わせに際しては、多結晶Siガラス基板40及び単結晶Si基板10の各接合面は、アンモニア水と過酸化水素水と純水との混合液(SC1液)にて洗浄され、表面にOH基が存在するようにし、接合するのに活性な状態にしておく。なお、必ずしもこれに限らず、例えば、上記SC1洗浄による表面活性化の代わりに、酸素プラズマ中に曝して、表面を活性化しても良い。
At the time of bonding, the bonding surfaces of the polycrystalline
洗浄が終わって両者を接合する工程は、同図に示すように、単結晶Si基板10及び多結晶Siガラス基板40の表面同士を接触させ、僅かな力で押してやることにより、自発的に接着が進行して行くものである。その際、いくら僅かな力で接着するとはいえ、位置決め用基板30は、重力や荷重によって容易に撓みが生じることがないように、前述したように、定盤上に載置されているのが肝要である。
As shown in the figure, the process of joining the two after cleaning is performed by bringing the surfaces of the single
貼り合せが終了したときには、図16に示すように、前記単結晶Si基板10における単結晶Si1の裏面に設けられていた当接部材19は、例えば、真空中で酸素プラズマ処理をすることにより除去しておくのが望ましい。
When the bonding is completed, as shown in FIG. 16, the
このように、複数個の単結晶Si基板10を位置決め用基板30上に載置し、高精度で位置合せした後、一括して多結晶Siガラス基板40の所定の位置に接合する。この際、一方が、光透光性を有する多結晶Siガラス基板40であるために、可視光によって位置合せできる。
As described above, a plurality of single
貼り合せ後は、図17に示すように、600℃程度の剥離工程の熱処理により、多結晶Siガラス基板40上に搭載された単結晶Si1は、不要部として単結晶シリコン膜1aが水素イオン注入層7から剥離される。
After bonding, as shown in FIG. 17, the
〔多結晶Siガラス基板での半導体作製〕
次いで、多結晶Siガラス基板40は、図18に示すように、単結晶Si1の薄膜トランジスタと多結晶シリコンTFT70とが形成され、該多結晶シリコンTFT70と単結晶Si1の薄膜トランジスタ1とが配線接続されることにより、単結晶Si1と多結晶シリコンTFT70とが混在する半導体として形成される。
[Semiconductor fabrication on polycrystalline Si glass substrate]
Next, as shown in FIG. 18, the polycrystalline
その詳細は、次のとおりである。 The details are as follows.
まず、多結晶シリコンTFT70のゲート絶縁膜51の成膜を行う。なお、このゲート絶縁膜51は、単結晶Si1側にも成膜される。続いて、多結晶シリコンTFT50のゲート電極52の成膜・パターニング、ソース・ドレイン部へ不純物ドーピング53・53、及び、不純物活性化を行う。この不純物ドーピングの際には、例えばイオンドーピング法により行うと共に、単結晶Si1側に不純物が入らないように、例えば、フォトレジストで覆う等の処理をしておくのが好ましい。
First, the
この際の、ゲート電極52の成膜・パターニング時の逐次縮小露光投影機(ステッパ)による光学マスクの位置合わせ時において、1ショットの露光領域と、先の絶縁基板の活性化・接合・剥離工程で用いた位置決め用基板のサイズが等しくしておくと、マーカー読み取り誤差により、位置ずれが生じた場合でも、それは、1ショットの露光領域内だけに影響する。このため、単結晶Si薄膜トランジスタの部分との位置ずれを最小限に抑えることができる。このことは、これ以降のフォトリソグラフィ技術によるパターニング工程全てに言えることである。
At this time, at the time of alignment of the optical mask by the successive reduction exposure projector (stepper) at the time of film formation / patterning of the
次に、多結晶シリコンTFT70及び単結晶Si1の薄膜トランジスタの両方に、二酸化ケイ素系絶縁膜にてなる層間絶縁膜54を200〜300nm成膜し、コンタクトホール55を開口する。このコンタクトホール55を開口するためのエッチングはフォトリソグラフィにて行う。また、コンタクトホール55の開口エッチングは、同図に示すように、単結晶Si1の薄膜トランジスタの配線コンタクト56・56、ゲートコンタクト57、多結晶シリコンTFT70の配線コンタクト58・58の箇所を開口する。次に、配線コンタクト56・56、ゲートコンタクト57及び配線コンタクト58・58に接続される配線パターンとしてのソース・ドレイン・ゲートメタル膜59の成膜・パターニングを行う。
Next, an
なお、上記の工程において、単結晶Si1と多結晶シリコンTFT70との配線接続がスムーズに行われるように、以下の過程を踏んでも良い。 In the above process, the following process may be performed so that the wiring connection between the single crystal Si1 and the polycrystalline silicon TFT 70 is smoothly performed.
すなわち、配線となるソース・ドレイン・ゲートメタル膜59のパターニング時の露光は、2度に分けて行っても良い。すなわち、1度目の露光は、単結晶Si1の周囲を光遮蔽し、多結晶Siガラス基板40に形成された図示しないマーカーを基準にアラインメントし、2度目の露光は、単結晶Si1の周囲のみに光照射し、単結晶Si1上に形成された図示しないマーカーを基準としてアラインメントする。
That is, the exposure at the time of patterning the source / drain /
これにより、配線ルールが単結晶Si1の製造プロセスよりも緩やかな多結晶Siガラス基板40を加工して行う薄膜トランジスタプロセスにおいて、単結晶Si1の配線コンタクト56・56及びゲートコンタクト57とソース・ドレイン・ゲートメタル膜の配線パターンとのコンタクトを精度よくとることができる。
Thus, in the thin film transistor process performed by processing the polycrystalline
一方、配線となるソース・ドレイン・ゲートメタル膜59を成膜する前に、単結晶Si1側と多結晶シリコンTFT50側との境界部分60を、GCIB(Gas Cluster Ion Beam)法(2002IEEE:International SOI Conference Proceedings ,p.192)等で平坦化し、配線となるソース・ドレイン・ゲートメタル膜59を成膜しても、その境界部分60において断線が起こらないようにしておいても良い。
On the other hand, before forming the source / drain /
以上により、図1(a)に示すように、単結晶Si1と多結晶シリコンTFT70とが混在した多結晶Siガラス基板40が形成される。その後、液晶材料を対向ガラス基板との間に封入する工程を経た後、この多結晶Siガラス基板40を分断することにより、例えば、液晶ディスプレイにおける画素のスイッチングのための多結晶シリコンTFT70と、走査信号線駆動回路及びデータ信号線駆動回路のドライバICとなる単結晶Si1とを備えた半導体装置が完成する。
As described above, as shown in FIG. 1A, the polycrystalline
これにより、マザーガラスサイズ(一例としては、1500mm×1800mm)上に、複数個のドライバチップやその他の機能回路チップを所定の部分のみに接合させて、非単結晶シリコン半導体、単結晶シリコン半導体それぞれの材料のトランジスタを適材適所に配置することができる。このことにより、基板上に非単結晶シリコンTFTと、単結晶シリコンTFTとを混在させることができる。 As a result, a plurality of driver chips and other functional circuit chips are bonded only to predetermined portions on a mother glass size (for example, 1500 mm × 1800 mm), and a non-single crystal silicon semiconductor and a single crystal silicon semiconductor are respectively connected. Transistors of any material can be placed in the right place. Thereby, a non-single crystal silicon TFT and a single crystal silicon TFT can be mixed on the substrate.
また、図1(b)に示すように、複数個のドライバチップをマザーガラス上に一括して接合することにより、従来のCOG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性をもって製造することができる。これは、接合を接着剤なしで行い、大型のマザーガラスを処理することができる薄膜トランジスタ工程内で効率的に処理することができる。 Further, as shown in FIG. 1B, by bonding a plurality of driver chips on a mother glass at a time, it can be manufactured with higher productivity than the display panel manufacturing by the conventional COG technology. This can be processed efficiently in a thin film transistor process where bonding can be done without adhesive and large mother glass can be processed.
また、接合工程を±1μm以内の高精度で位置合せを行って、接合した単結晶シリコンチップから細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造することができる。 In addition, the bonding process can be aligned with high accuracy within ± 1 μm, and the bonded single crystal silicon chip can be connected to a large number of thin wires, effectively and efficiently eliminating high-precision and high-performance display semiconductors. Can be manufactured in space.
この結果、それぞれの長所を生かした半導体を同一ガラス基板に形成することができ、ディスプレイ基板上に高機能の半導体を搭載でき、製造経費を大きくかけることなく、無駄なく高付加価値を有するディスプレイ半導体を製造することができる。 As a result, semiconductors that take advantage of each advantage can be formed on the same glass substrate, and high-performance semiconductors can be mounted on the display substrate. Can be manufactured.
換言すれば、本実施の形態では、成膜・多結晶化により作製した非単結晶シリコン膜からなる薄膜トランジスタと、トランスファ技術により作製した単結晶シリコン薄膜半導体が混在する非晶質基板を作製する上で、単結晶シリコンチップ又は半完成単結晶シリコンチップを基板の一部分の所定の箇所に一括して高精度で接合するために、シリコンチップに位置決めパターンを赤外光による裏面アラインメント法等で形成した上、まず、位置決め用基板30と呼んでいる基板上の所定のおおまかな位置に載置する。次に、位置決め用基板30を所定の周波数、僅かな振幅で振動させ、位置決め用基板30上のストッパが形成してある所定の接合位置に±1μmの精度で導いてやるものである。このことにより、高精細な配線を高精度に位置合わせして接合することができるばかりではなく、複数個のチップを基板上に一括して接合することができ、高生産性をもって液晶パネルを製造することができる。なお、本実施の形態の接合は、接着剤なしで接合するため、その後のプロセスにおいても、不純物がしみ出す恐れがないため、トランジスタ製造工程を進めていくことができるものである。
In other words, in this embodiment, an amorphous substrate in which a thin film transistor including a non-single crystal silicon film manufactured by film formation and polycrystallization and a single crystal silicon thin film semiconductor manufactured by transfer technology is mixed is used. In order to bond the single crystal silicon chip or the semi-finished single crystal silicon chip to a predetermined portion of a part of the substrate with high accuracy, a positioning pattern is formed on the silicon chip by a back surface alignment method using infrared light. First, it is placed at a predetermined rough position on a substrate called a
したがって、単結晶シリコンからなるトランスファデバイスと、非単結晶シリコン膜からなる薄膜トランジスタとを、双方の長所を尊重しながら、光透過性を有する非晶質高歪点ガラス基板等の1枚の基板上に生産性よく製造できるばかりではなく、額縁領域が狭い高精細で高機能のディスプレイパネルを、製造経費を安価に抑えつつ製造することができる。なお、歪点というのは、ガラス等の固体の物性値であり、「歪みを起こしはじめる温度」をいう。一般の液晶ディスプレイ用ガラスでは、650℃程度である。また、「高」というのは、歪点が普通の(液晶ディスプレイ用以外の)ガラスよりも高いという意味である。 Accordingly, the transfer device made of single crystal silicon and the thin film transistor made of non-single crystal silicon film are respected on one substrate such as an amorphous high strain point glass substrate having light transmittance while respecting the advantages of both. In addition to being able to be manufactured with high productivity, it is possible to manufacture a high-definition and high-functional display panel with a narrow frame area while keeping manufacturing costs low. The strain point is a physical property value of a solid such as glass and refers to “temperature at which strain starts to occur”. In a general liquid crystal display glass, the temperature is about 650 ° C. Further, “high” means that the strain point is higher than that of ordinary glass (other than for liquid crystal display).
このように、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、単結晶Si基板10には、半導体構造の少なくとも一部が形成されている。この単結晶Si基板10を、1個以上、多結晶Siガラス基板40の設定位置に一括で接合する場合には、まず、図11に示すように、単結晶Si基板10を、表面にエッジ32aを有する位置決め用基板30上に載置する。次いで、この単結晶Si基板10を、1個以上同時に位置決め用基板30の表面に平行にエッジ32aまで移動させる。これにより、図1(b)に示すように、全ての単結晶Si基板10はエッジ32aに当接することによって、多結晶Siガラス基板40の設定位置となるように対応付けられた位置に自動的に位置決めされ、その位置で一時固定される。したがって、この位置決め用基板30上で位置決めされた1個以上の単結晶Si基板10を、多結晶Siガラス基板40の設定位置に接合することにより、一括で単結晶Si基板10を接合することができる。
Thus, in the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, at least a part of the semiconductor structure is formed on the single
この結果、図11に示すように、単結晶Si基板10を位置決め用基板30上に載置する段階においては、単結晶Si基板10は、その後移動されるので、載置位置の精度は要求されない。一方、単結晶Si基板10を平行移動してエッジ32aに当接した後は、エッジ32aへの当接位置が正確な多結晶Siガラス基板40の設定位置に対応しているので、精度よく、単結晶Si基板10を多結晶Siガラス基板40に一括で接合できる。
As a result, as shown in FIG. 11, in the stage where the single
したがって、多結晶Siガラス基板40上に単結晶Si1を接合できると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を±1μm以内の高精度で行って、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
Therefore, single crystal Si1 can be bonded onto the polycrystalline
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図11に示すように、単結晶Si基板10が載置された位置決め用基板30を傾斜させるだけで、全ての単結晶Si基板10を、位置決め用基板30上で、自動的に一括して、かつ重力により移動するので簡易に、エッジ32aへ移動させることができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 11, all the single
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図6に示すように、単結晶Si基板10に当接部材19を形成するので、この当接部材19が位置決め用基板30及びそのエッジ32aに当接する。したがって、単結晶Si基板10に位置精度の高い当接部材を容易に形成できるとともに、単結晶Si基板10自体は位置決め用基板30及びエッジ32aに当接しないので、単結晶Si基板10が位置決め用基板30及びそのエッジ32aに接触して損傷するのを防止することができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図15に示すように、単結晶Si基板10と多結晶Siガラス基板40との両接合面はいずれも接合活性化されているので、少し押圧するだけで接着が進行し、接着剤なしで容易に両者を接合することができる。なお、接合活性化とは、例えば、各接合面にOH基が存在した状態等をいう。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIG. 15, both the joint surfaces of the single
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図1(a)に示すように、多結晶Siガラス基板40には、予め、非単結晶シリコンにてなる半導体構造の一部である多結晶シリコンTFT50が形成されている。したがって、単結晶Si基板10を多結晶Siガラス基板40に接合したときには、多結晶Siガラス基板40上に多結晶シリコンTFT50と単結晶Si1とを混在させた半導体装置を提供することができる。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the polycrystalline
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、従来のCOGのように完成された単結晶シリコン半導体を多結晶Siガラス基板40に実装するのではなく、図6に示すように、単結晶Si半導体における半導体構造の一部が多結晶Siガラス基板40に接合された後、多結晶Siガラス基板40に予め形成された非単結晶シリコンにてなる半導体構造の一部と一体的に両方の配線パターンが形成される。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a single crystal silicon semiconductor completed as in the conventional COG is not mounted on the polycrystalline
これにより、図1(a)に示すように、多結晶Siガラス基板40上に多結晶シリコンTFT50と単結晶Si1とを混在させると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合した単結晶Si基板10から細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
Thereby, as shown in FIG. 1 (a), the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、位置決め用基板30のエッジ32aを、単結晶Si基板10の多結晶Siガラス基板40への設定位置に対応した位置決めパターンとして形成することによって、複数のエッジ32aを精度よく位置決め用基板30に形成することができる。
Further, in the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, by forming the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図4に示すように、位置決め用基板30の各エッジ32aの位置決めパターンは、平面形状が単結晶Si基板10の2辺を規制する形状に形成されているので、単結晶Si基板10の2辺を規制でき、平面における位置を規定することができる。また、2辺の交差する隅角には隙間が設けられているので、単結晶Si基板10の、構造的に弱い角部がエッジ32aに接触して損傷するのを防止することができる。なお、平面形状が単結晶Si基板10の2辺を規制する形状とは、例えば、L字型、V字型、X字型、T字型等の形状をいう。
In the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the positioning pattern of each
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図1(b)に示すように、単結晶Si基板10に少なくともゲート電極5まで形成した後、位置決め用基板30及びその各エッジ32aに当接する、単結晶Si基板10の裏面に形成される当接部材19は、耐アルカリ性を有する樹脂にて形成されている。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1B, after forming at least the
したがって、当接部材19を樹脂にて容易に形成することができる。また、樹脂であるので、容易にエッチングにより除去することが可能である。さらに、この樹脂は耐アルカリ性を有しているので、単結晶Si基板10と多結晶Siガラス基板40との接合時に、両接合面を接合活性化するためにアルカリ処理しても当接部材19は劣化を受けないようにすることができる。
Therefore, the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、単結晶Si基板10の裏面全面に樹脂を塗布し、単結晶Si基板10の表面側に形成された位置決めパターン位置合わせ用マーク8・8を基準として位置合わせをして、当接部材19を凹凸加工することにより、単結晶Si基板10の裏面側に樹脂からなる当接部材19を形成することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, resin is applied to the entire back surface of single
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図5に示すように、単結晶Si基板10に少なくともゲート電極5まで形成する。その後、単結晶Si基板10の裏面の一部を所定の深さまでエッチングすることにより、位置決め用基板30の表面に形成されたエッジ36aに当接する当接部19aを形成する。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, at least the
したがって、位置決め用基板に別途当接部材を形成しなくても、単結晶シリコン基板のみでも位置決め部に当接する当接部を形成することができる。 Therefore, the contact portion that contacts the positioning portion can be formed by using only the single crystal silicon substrate without forming a separate contact member on the positioning substrate.
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図2に示すように、平板からなる位置決め用基板30の表面の一部をエッチングして凹状又は凸状に形成することによって、位置決め用基板30の表面にエッジ32a・36aを形成することができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, a part of the surface of the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図3に示すように、平板からなる位置決め用基板30の表面に樹脂にてパターニングすることにより凸状に形成することによっても、位置決め用基板30の表面にエッジ34aを形成することができる。また、この樹脂は耐アルカリ性を有するので、単結晶Si基板10と多結晶Siガラス基板40との接合時に、両接合面を接合活性化するためにアルカリ処理してもエッジ34aは劣化を受けないようにすることができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the positioning substrate can also be formed by patterning with resin on the surface of the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図8に示す外観を有する単結晶Si基板10に少なくともゲート電極5まで形成した後、図10に示すように、矢印のところでカットし、単結晶Si基板10における所定の深さに水素イオン又は希ガスイオンを注入する。そして、単結晶Si基板10を多結晶Siガラス基板40に接合した後に、熱処理すれば、水素イオン注入層7又は希ガスイオン注入層にて単結晶Si1の単結晶シリコン膜1aを剥離させることができる。また、これにより、単結晶Si基板10の薄膜化を図ることができる。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, after forming at least the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、単結晶Si基板10と多結晶Siガラス基板40との両接合面の接合活性化を、アンモニア水及び過酸化水素水を含む液体若しくは過酸化水素水を含む液体により洗浄するか、又は酸素プラズマ内に曝して行う。これにより、例えば、各接合面にOH基が存在した状態にした接合活性化を得ることができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the bonding activation of both the bonding surfaces of the single
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、単結晶Si基板10に少なくともゲート電極5まで形成する。その後、図10に示すように、矢印の箇所で単結晶Si基板10aをカットして単結晶Si基板10を載置した位置決め用基板30を微小振動させる。これにより、単結晶Si基板10が浮動するので、載置した単結晶Si基板10を位置決め用基板30の表面に平行にエッジ32aまで移動させることができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, at least the
ところで、単結晶Si基板10が載置された位置決め用基板30を微小振動させるときに、その微小振動が大きすぎると、単結晶Si基板10が位置決め用基板30のエッジ32aの高さを越えてしまい、単結晶Si基板10をエッジ32aに定めることができない(図12に示すグラフのはずれる領域参照)。そこで、本実施の形態では、位置決め用基板30の上に載置された単結晶Si基板10の浮動高さが、位置決め用基板30のエッジ32aの高さを越えない周波数範囲及び振幅範囲で位置決め用基板30を微小振動させることにより、この問題を防止することができるようになっている。
By the way, when the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、単結晶Si基板10aに少なくともゲート電極5まで形成する。その後、図10に示すように、矢印のところでカットして、位置決め用基板30上に位置決めされた単結晶Si基板10を、位置決め用基板30に形成された真空吸着用孔35を通した吸引により、位置決め用基板30上に一時固定するので、容易に、単結晶Si基板10を一時固定することができる。
In the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, at least the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、位置決め用基板30の平面形状は、多結晶Siガラス基板40をパターニングするときに用いる露光投影機のショット領域と同じ大きさであるので、多結晶Siガラス基板40の1ショット露光領域と同じ広さの位置決め用基板30にエッジ32aをパターニングすることができる。
In the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, the planar shape of the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、位置決め用基板30の平面形状は多結晶Siガラス基板40の平面形状と同じであるので、位置決め用基板30に載置した単結晶Si基板10を1:1の関係で多結晶Siガラス基板40に接合することができる。
In the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, the planar shape of the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図2及び図3に示すように、位置決め用基板30の材質はシリコン(Si)であるので、一般的に使用される平坦基板であるシリコンウエハを用いて、フォトリソ技術により容易に精度の高いエッジ32aを形成することができる。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, since the material of the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、位置決め用基板30の表面には、100nm以上の凹凸が形成されているので、載置された単結晶Si基板10が滑り易くなる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, since the unevenness of 100 nm or more is formed on the surface of the
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図11、図13及び図15に示すように、半導体構造の一部として少なくともゲート電極5まで形成した後、所定の深さに水素イオン又は希ガスイオンを注入した単結晶Si基板10を、表面にエッジ32aを有する平板からなる位置決め用基板30上に載置し、位置決め用基板30を傾斜させながら微振動を与えて、1個以上同時に位置決め用基板30の表面に平行にエッジ32aまで移動させて位置決めした後、真空吸着により一時固定する工程と、単結晶Si基板10を、非単結晶シリコンにてなる半導体構造の一部が予め形成された多結晶Siガラス基板40における、位置決め用基板30のエッジ32aに対応させた設定位置に一括で接合する工程と、接合後、熱処理により水素イオン注入層7又は希ガスイオン注入層にて単結晶Si基板10の単結晶シリコン膜1aを剥離させる工程とを含む。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment, as shown in FIGS. 11, 13 and 15, after forming at least the
したがって、多結晶Siガラス基板40上に非単結晶シリコン半導体と単結晶シリコン半導体とを混在させると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を±1μm以内の高精度で行って、接合した単結晶Si基板10から細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
Therefore, the non-single crystal silicon semiconductor and the single crystal silicon semiconductor are mixed on the polycrystalline
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、ソース・ドレイン・ゲートメタル膜59を形成する工程においては2度の露光を行い、1度目は多結晶Siガラス基板40上全体に位置合せしたショットで露光する一方、2度目は単結晶Si基板10に位置合せしたショットで露光する。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, exposure is performed twice in the process of forming the source / drain /
したがって、配線ルールが単結晶Si1の製造プロセスよりも緩やかな非単結晶シリコン半導体に比べて、単結晶Si1の製造プロセスにおいて、精度の高い配線ルールの下に、ソース・ドレイン・ゲートメタル膜59のコンタクトを精度よくとることができる。
Therefore, compared to a non-single-crystal silicon semiconductor whose wiring rule is more gradual than that of single-crystal Si1, the source / drain /
また、本実施の形態の半導体装置の製造装置は、図1、図6、図11及び図17に示すように、半導体構造の一部として少なくともゲート電極5まで形成した後、所定の深さに水素イオン又は希ガスイオンを注入した単結晶Si基板10を、表面にエッジ32aを有する平板からなる位置決め用基板30上に載置し、位置決め用基板30を傾斜させながら微振動を与えて、1個以上同時に位置決め用基板30の表面に平行にエッジ32aまで移動させて位置決めした後、真空吸着により一時固定する手段と、単結晶Si基板10を、非単結晶シリコンにてなる半導体構造の一部が予め形成された多結晶Siガラス基板40における、位置決め用基板30のエッジ32aに対応させた設定位置に一括で接合する手段と、接合後、熱処理により水素イオン注入層7又は希ガスイオン注入層にて単結晶Si基板10の単結晶シリコン膜1aを剥離させる手段とを備えている。
Further, as shown in FIGS. 1, 6, 11, and 17, the semiconductor device manufacturing apparatus of the present embodiment forms at least a
したがって、多結晶Siガラス基板40上に非単結晶シリコン半導体と単結晶シリコン半導体とを混在させると共に、COG技術によるディスプレイパネル製造よりも高い生産性を有し、さらに、接合工程を±1μm以内の高精度で行って、接合した単結晶Si基板10から細い多数の配線に接続することができ、高精度で高機能のディスプレイ半導体を効率的にかつ省スペースで製造し得る半導体装置の製造装置を提供することができる。
Therefore, the non-single crystal silicon semiconductor and the single crystal silicon semiconductor are mixed on the polycrystalline
本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置は、集積回路や薄膜トランジスタを製造する際に用いられるシリコン半導体、及びシリコン半導体から製造されるトランジスタのうち、基板としてガラス等の非晶質基板を用い、そのトランジスタを形成する半導体材料に単結晶シリコン膜と非単結晶シリコン膜とを用いて製造するトランジスタの材料を用いた、アクティブマトリクス型表示装置等の表示装置に適用できる。 A semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention include a silicon semiconductor used in manufacturing an integrated circuit and a thin film transistor, and an amorphous substrate such as glass as a substrate among transistors manufactured from the silicon semiconductor. And a display device such as an active matrix display device using a transistor material manufactured using a single crystal silicon film and a non-single crystal silicon film as a semiconductor material for forming the transistor.
1 単結晶Si(単結晶シリコン)
1a 単結晶シリコン膜(一部)
2a 単結晶シリコンウエハ
5 ゲート電極
7 水素イオン注入層
8 位置決めパターン位置合わせ用マーク(マーカー)
9 赤外顕微鏡
10 単結晶シリコン基板(半導体回路部材)
10a 単結晶シリコンウエハ
19 当接部材
19a 当接部
30 位置決め用基板
32 凹部
32a エッジ(位置決め部)
34 凸部
34a エッジ(位置決め部)
36a エッジ(位置決め部)
35 真空吸着用孔
37 真空チャック
40 多結晶SiTFTガラス基板(接合基板)
41 光透過性非晶質ガラス板
50 多結晶シリコン膜
59 ソース・ドレイン・ゲートメタル膜(配線パターン)
70 多結晶シリコンTFT
1 Single crystal Si (single crystal silicon)
1a Single crystal silicon film (part)
2a Single
9
10a Single
34
36a Edge (positioning part)
35
41 light transmissive
70 Polycrystalline silicon TFT
Claims (30)
上記半導体回路部材を上記位置決め部を有する位置決め用基板に載せ、上記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させて上記位置決め部に位置決めし、1以上の上記半導体回路部材を上記位置決め用基板に一時固定する工程と、
一時固定した上記半導体回路部材を一括して上記接合基板に接合する工程とを含み、
上記位置決め用基板の各位置決め部の位置決めパターンは、平面形状が上記半導体回路部材の2辺を規制する形状に形成されており、かつ2辺の交差する隅角には隙間が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a positioning portion of the positioning substrate as a positioning pattern corresponding to a set position of the semiconductor circuit member on the bonding substrate;
Placing the semiconductor circuit element on the positioning substrate having the positioning portion, the semiconductor circuit element by moving the surface of the positioning substrate is positioned in the positioning unit, one or more of the above semiconductor circuit member the positioning substrate Temporarily fixing to,
See containing and bonding to the bonding substrate collectively temporarily fixed above the semiconductor circuit element,
The positioning pattern of each positioning part of the positioning substrate is formed so that the planar shape regulates two sides of the semiconductor circuit member, and a gap is provided at a corner where the two sides intersect. A method of manufacturing a semiconductor device.
上記半導体回路部材における半導体デバイス構造及び上記接合基板に形成される半導体デバイス構造の配線パターンを共通工程で形成する工程を含むことを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。 After bonding the semiconductor circuit member to the bonding substrate,
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising a step of forming a wiring pattern of the semiconductor device structure formed in the semiconductor circuit member and the semiconductor device structure formed on the bonding substrate in a common step.
上記位置決め用基板の上に載置された前記半導体回路部材の浮動高さが、上記位置決め用基板の前記位置決め部の高さを越えない周波数範囲及び振幅範囲とすることを特徴とする請求項14記載の半導体装置の製造方法。 When minutely vibrating the positioning substrate,
Claim floating height of the semiconductor circuit element placed on the positioning substrate, characterized in that said not exceed the height frequency range and amplitude range of the positioning portion of the positioning substrate 14 The manufacturing method of the semiconductor device of description.
上記当接部材が形成された半導体回路部材を上記位置決め用基板に載せ、上記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させて上記位置決め部に位置決めし、1以上の上記半導体回路部材を上記位置決め用基板に一時固定する工程と、
一時固定した上記半導体回路部材を一括して接合基板に接合する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a contact member for the positioning portion of the positioning substrate on the temporary fixing surface side of the single crystal silicon substrate serving as a base material of the semiconductor circuit member with a resin having alkali resistance;
The semiconductor circuit member in which the contact member is formed placed on the positioning board, the semiconductor circuit member to move the surface of the positioning substrate is positioned in the positioning unit, the one or more of the semiconductor circuit member Temporarily fixing to the positioning substrate;
And a step of collectively bonding the semiconductor circuit members temporarily fixed to a bonding substrate.
上記当接部材が形成された半導体回路部材を上記位置決め用基板に載せ、上記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させて上記位置決め部に位置決めし、1以上の上記半導体回路部材を上記位置決め用基板に一時固定する工程と、
一時固定した上記半導体回路部材を一括して接合基板に接合する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 At least a part of the semiconductor structure is pre-fabricated on the single crystal silicon substrate that is the base material of the semiconductor circuit member, and the contact member for the positioning portion of the positioning substrate is placed on the temporary fixing surface side of the single crystal silicon substrate to provide alkali resistance. Forming a resin having
The semiconductor circuit member in which the contact member is formed placed on the positioning board, the semiconductor circuit member to move the surface of the positioning substrate is positioned in the positioning unit, the one or more of the semiconductor circuit member Temporarily fixing to the positioning substrate;
And a step of collectively bonding the semiconductor circuit members temporarily fixed to a bonding substrate.
上記単結晶シリコン基板の一時固定面側全面に樹脂を塗布し、上記単結晶シリコン基板の他面に形成されたマーカーを基準として位置合わせをして、前記当接部材を凹凸加工することを特徴とする請求項21又は22記載の半導体装置の製造方法。 In the step of forming a contact member made of resin on the temporary fixing surface side of the single crystal silicon substrate,
Resin is applied to the entire surface of the single-crystal silicon substrate on the temporarily fixed surface side, alignment is performed with reference to a marker formed on the other surface of the single-crystal silicon substrate, and the contact member is processed to be uneven. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 21 or 22 .
一時固定した上記半導体回路部材を一括して接合基板に接合する工程とを含み、
上記位置決め用基板の表面に形成された上記位置決め部を、平板からなる上記位置決め用基板の表面に耐アルカリ性を有する樹脂にてパターニングすることにより凸状に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor circuit member is placed on a positioning substrate having a positioning portion, the semiconductor circuit member is moved on the surface of the positioning substrate to be positioned on the positioning portion, and one or more of the semiconductor circuit members are temporarily placed on the positioning substrate. Fixing, and
See containing and bonding the bonded substrate collectively temporarily fixed above the semiconductor circuit element,
Manufacturing of a semiconductor device, wherein the positioning portion formed on the surface of the positioning substrate is formed into a convex shape by patterning the surface of the positioning substrate made of a flat plate with a resin having alkali resistance. Method.
上記単結晶シリコン基板に水素イオン注入層又は希ガスイオン注入層が形成された上記半導体回路部材を位置決め部を有する位置決め用基板に載せ、上記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させて上記位置決め部に位置決めし、1以上の上記半導体回路部材を上記位置決め用基板に一時固定する工程と、
一時固定した上記半導体回路部材を一括して接合基板に接合する工程と、
上記半導体回路部材を上記接合基板に接合した後に、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガスイオン注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of injecting hydrogen ions or a rare gas to a predetermined depth in a single crystal silicon substrate which is a base material of a semiconductor circuit member to form a hydrogen ion implanted layer or a rare gas ion implanted layer;
The semiconductor circuit member in which a hydrogen ion implanted layer or a rare gas ion implanted layer is formed on the single crystal silicon substrate is placed on a positioning substrate having a positioning portion, and the semiconductor circuit member is moved on the surface of the positioning substrate. Positioning in the positioning part and temporarily fixing the one or more semiconductor circuit members to the positioning substrate;
A step of collectively bonding the semiconductor circuit members temporarily fixed to a bonding substrate ;
And a step of peeling a part of the single crystal silicon substrate by the hydrogen ion implantation layer or the rare gas ion implantation layer by heat treatment after the semiconductor circuit member is bonded to the bonding substrate. Manufacturing method.
上記単結晶シリコン基板に水素イオン注入層又は希ガスイオン注入層が形成された上記半導体回路部材を位置決め部を有する位置決め用基板に載せ、上記半導体回路部材を上記位置決め用基板の表面を移動させて上記位置決め部に位置決めし、1以上の上記半導体回路部材を上記位置決め用基板に一時固定する工程と、
一時固定した上記半導体回路部材を一括して接合基板に接合する工程と、
上記半導体回路部材を上記接合基板に接合した後に、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガスイオン注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 At least a part of a semiconductor structure is pre-fabricated in a single crystal silicon substrate which is a base material of a semiconductor circuit member, and hydrogen ions or a rare gas is injected to a predetermined depth in the single crystal silicon substrate to form a hydrogen ion implanted layer or a rare Forming a gas ion implantation layer;
The semiconductor circuit member in which a hydrogen ion implanted layer or a rare gas ion implanted layer is formed on the single crystal silicon substrate is placed on a positioning substrate having a positioning portion, and the semiconductor circuit member is moved on the surface of the positioning substrate. Positioning in the positioning part and temporarily fixing the one or more semiconductor circuit members to the positioning substrate;
A step of collectively bonding the semiconductor circuit members temporarily fixed to a bonding substrate ;
And a step of peeling a part of the single crystal silicon substrate by the hydrogen ion implantation layer or the rare gas ion implantation layer by heat treatment after the semiconductor circuit member is bonded to the bonding substrate. Manufacturing method.
上記単結晶シリコン基板を、非単結晶シリコンにてなる半導体デバイス構造の一部が予め形成された接合基板における、上記位置決め用基板の位置決め部に対応させた設定位置に一括で接合する工程と、
接合後、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガス注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 As a part of the semiconductor device structure, a single crystal silicon substrate having at least a gate electrode and a hydrogen ion or rare gas injection layer formed at a predetermined depth is placed on a positioning substrate having a positioning portion on the surface. Applying a slight vibration while tilting the positioning substrate, moving the surface of the positioning substrate to the positioning portion, and positioning one or more single crystal silicon substrates corresponding to the positioning portions, A step of temporarily fixing by vacuum adsorption;
A step of collectively bonding the single crystal silicon substrate to a set position corresponding to a positioning portion of the positioning substrate in a bonding substrate in which a part of a semiconductor device structure made of non-single crystal silicon is previously formed;
And a step of peeling a part of the single crystal silicon substrate by heat treatment after the bonding in the hydrogen ion implanted layer or the rare gas implanted layer.
上記単結晶シリコン基板を、非単結晶シリコンにてなる半導体デバイス構造の一部が予め形成された接合基板における、上記位置決め用基板の位置決め部に対応させた設定位置に一括で接合する手段と、
接合後、熱処理により上記水素イオン注入層又は希ガス注入層にて上記単結晶シリコン基板の一部を剥離させる手段とを含むことを特徴とする半導体装置の製造装置。 As a part of the semiconductor device structure, a single crystal silicon substrate having at least a gate electrode and a hydrogen ion or rare gas injection layer formed at a predetermined depth is placed on a positioning substrate having a positioning portion on the surface. Then, a slight vibration is applied while tilting the positioning substrate, the surface of the positioning substrate is moved to the positioning portion, and one or more single crystal silicon substrates are positioned corresponding to the positioning portions, respectively, and vacuum Means for temporary fixation by adsorption;
Means for collectively bonding the single crystal silicon substrate to a set position corresponding to a positioning portion of the positioning substrate in a bonding substrate in which a part of a semiconductor device structure made of non-single crystal silicon is formed in advance;
And a means for peeling off part of the single crystal silicon substrate with the hydrogen ion implanted layer or the rare gas implanted layer by heat treatment after bonding.
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