JP5041686B2 - Method for peeling thin film integrated circuit and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for peeling thin film integrated circuit and method for manufacturing semiconductor device Download PDF

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Description

本発明は、多くの情報を記録可能な薄膜集積回路の剥離方法、および当該剥離方法を用いた半導体装置の作製方法に関する。   The present invention relates to a method for peeling a thin film integrated circuit capable of recording a large amount of information, and a method for manufacturing a semiconductor device using the peeling method.

近年、ガラス基板上に形成された薄膜集積回路を用いたICチップ(ICタグ、IDタグ、RFタグ(Radio Frequency)、無線タグ、電子タグともよばれる)の技術開発が進められている。このような技術においては、ガラス基板上に形成された薄膜集積回路は、完成後に支持基板であるガラス基板から分離する必要がある。そこで、支持基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法として、これまで様々な技術が考えられている。   In recent years, technological development of an IC chip (also referred to as an IC tag, an ID tag, an RF tag (Radio Frequency), a wireless tag, or an electronic tag) using a thin film integrated circuit formed over a glass substrate has been advanced. In such a technique, the thin film integrated circuit formed on the glass substrate needs to be separated from the glass substrate which is a support substrate after completion. Therefore, various techniques have been considered so far as a method for separating a thin film integrated circuit provided on a supporting substrate.

例えば、基板を研削、研磨することによって薄膜化を行い薄膜集積回路を取り出す方法や、支持基板を化学反応等によって除去する方法または支持基板と薄膜集積回路を剥がす方法等がある。   For example, there are a method of thinning the substrate by grinding and polishing to take out a thin film integrated circuit, a method of removing the support substrate by a chemical reaction, a method of peeling the support substrate and the thin film integrated circuit, and the like.

支持基板上に設けられた薄膜集積回路を剥がす方法としては、具体的に非晶質シリコン(またはポリシリコン)からなる分離層を設け、基板を通過させてレーザー光を照射して非晶質シリコンに含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じさせて支持基板を分離させる技術がある(特許文献1参照)。また、他にも薄膜集積回路と支持基板の間に珪素を含む剥離層を設けて、当該剥離層をフッ化ハロゲンを含む気体を用いて除去することにより、薄膜集積回路を支持基板から分離する技術がある(特許文献2参照)。このように、支持基板上に設けられた薄膜回路を分離する方法は多数ある。
特開平10−125929号公報 特開平8−254686号公報
As a method of peeling a thin film integrated circuit provided on a supporting substrate, a separation layer made of amorphous silicon (or polysilicon) is specifically provided, and the substrate is passed through and irradiated with laser light to form amorphous silicon. There is a technique in which a support substrate is separated by generating a void by releasing hydrogen contained in (see Patent Document 1). In addition, a peeling layer containing silicon is provided between the thin film integrated circuit and the supporting substrate, and the peeling layer is removed using a gas containing halogen fluoride, so that the thin film integrated circuit is separated from the supporting substrate. There is a technology (see Patent Document 2). As described above, there are many methods for separating the thin film circuit provided on the support substrate.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-125929 JP-A-8-254686

しかしながら、支持基板を研削、研磨または溶解によって除去する方法では、一度使用した基板を再度利用することが非常に困難であり、コストが高くなるという問題がある。   However, in the method of removing the support substrate by grinding, polishing or dissolution, it is very difficult to reuse the substrate once used, and there is a problem that the cost increases.

また、薄膜集積回路と支持基板の間に設けられた剥離層を除去することによって、支持基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法の場合、剥離層の除去が重要となってくる。つまり、剥離層に用いる材料とエッチング剤の選択により、剥離層の除去に要する時間や除去後の薄膜集積回路の状態等が左右される。その結果、支持基板と薄膜集積回路を剥離する工程が生産効率や全体のコストに大きく影響する。また、当該剥離層を用いた剥離工程において、支持基板上に設けられた薄膜集積回路を分離した際に、応力等により薄膜集積回路に歪みが生じ、元の形状の保持が困難となる問題がある。   In the case of a method for separating a thin film integrated circuit provided on a support substrate by removing a release layer provided between the thin film integrated circuit and the support substrate, it is important to remove the release layer. In other words, the time required for removing the release layer, the state of the thin film integrated circuit after removal, and the like depend on the selection of the material and the etching agent used for the release layer. As a result, the process of peeling the support substrate and the thin film integrated circuit greatly affects the production efficiency and the overall cost. In the peeling process using the peeling layer, when the thin film integrated circuit provided on the support substrate is separated, the thin film integrated circuit is distorted due to stress or the like, and it is difficult to maintain the original shape. is there.

本発明は、上記問題を鑑み、低コストで生産効率がよい薄膜集積回路の剥離方法および当該剥離方法を用いた半導体装置の作製方法の提供を課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for peeling a thin film integrated circuit with low cost and high production efficiency, and a method for manufacturing a semiconductor device using the peeling method.

本発明は、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、その剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、複数の薄膜集積回路上にそれぞれ樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、剥離層を除去して、基板と薄膜集積回路とを剥離することを特徴としている。金属を含んだ膜とは、金属を含んでいればどのような膜でもよく、例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)またはチタン(Ti)等のいずれかを含んだ膜を用いることができる。また、金属膜の表面に当該金属膜の酸化物を形成してもよい。具体的には、W上にWOxを含む膜、Mo上にMoxを含む膜、Nb上にNbxを含む膜またはTi上にTiOxを含む膜(x=2〜3)等を形成することができる。   The present invention forms a release layer made of a film containing a metal on a substrate, forms a plurality of thin film integrated circuits on the release layer, and forms a resin film on each of the plurality of thin film integrated circuits. A gas or liquid containing halogen fluoride is introduced into the substrate, the peeling layer is removed, and the substrate and the thin film integrated circuit are peeled off. The film containing a metal may be any film as long as it contains a metal, for example, a film containing any of tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), titanium (Ti), and the like. Can be used. Further, an oxide of the metal film may be formed on the surface of the metal film. Specifically, a film containing WOx on W, a film containing Mox on Mo, a film containing Nbx on Nb, a film containing TiOx on Ti (x = 2 to 3), or the like can be formed. .

また、本発明の別の構成として、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、複数の薄膜集積回路上にそれぞれ樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、薄膜集積回路の下方に位置する剥離層の少なくとも一部を残して除去し、一部の剥離層によって接着された基板と複数の薄膜集積回路とを物理的手段(物理的な力)を用いて剥離することを特徴としている。なお、物理的手段とは化学ではなく、物理学により認識される手段であり、具体的には力学の法則に当てはめることが可能な過程を有する力学的手段または機械的手段を指し、何らかの力学的エネルギー(機械的エネルギー)を変化させる手段を指している。つまり、物理的手段を用いて剥離するとは、例えば人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波または楔状の部材を用いた負荷等を用いて外部から衝撃(ストレス)を与えることによって剥離することを言う。   As another structure of the present invention, a release layer made of a film containing a metal is formed on a substrate, a plurality of thin film integrated circuits are formed on the release layer, and a resin film is formed on each of the plurality of thin film integrated circuits. Forming and introducing a gas or a liquid containing halogen fluoride into the peeling layer, removing at least a part of the peeling layer located below the thin film integrated circuit, and bonding the substrate with a part of the peeling layer; A plurality of thin film integrated circuits are separated using physical means (physical force). The physical means is a means recognized not by chemistry but by physics. Specifically, it means a mechanical means or a mechanical means having a process that can be applied to the laws of mechanics. It refers to a means of changing energy (mechanical energy). In other words, peeling using physical means means, for example, by applying an impact (stress) from the outside using a human hand, a wind pressure of a gas blown from a nozzle, a load using an ultrasonic wave or a wedge-shaped member, or the like. Say to peel.

また、本発明の別の構成として、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、剥離層の一部を選択的に除去して剥離層に複数の開口部を形成し、剥離層上および開口部に薄膜集積回路を形成し、薄膜集積回路上に樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、剥離層を除去し、開口部において接着された基板と薄膜集積回路とを物理的手段を用いて剥離することを特徴としている。   Further, as another structure of the present invention, a peeling layer made of a film containing a metal is formed over a substrate, a part of the peeling layer is selectively removed, and a plurality of openings are formed in the peeling layer. A thin film integrated circuit is formed over the layer and the opening, a resin film is formed over the thin film integrated circuit, a gas or liquid containing halogen fluoride is introduced into the peeling layer, the peeling layer is removed, and adhesion is performed at the opening The substrate and the thin film integrated circuit are peeled off using physical means.

また、本発明の別の構成として、基板上に金属を含んだ膜からなる剥離層を形成し、剥離層上に薄膜集積回路を形成し、薄膜集積回路上に少なくとも表面の一部に凸部を有する樹脂膜を形成し、剥離層にフッ化ハロゲンを含む気体または液体を導入して、樹脂膜の凸部の下方に位置する剥離層の少なくとも一部を残して除去し、一部の剥離層によって接着された基板と薄膜集積回路とを物理的手段を用いて剥離することを特徴としている。   As another structure of the present invention, a peeling layer made of a film containing a metal is formed on a substrate, a thin film integrated circuit is formed on the peeling layer, and a convex portion is formed on at least a part of the surface on the thin film integrated circuit. A gas film or a liquid containing halogen fluoride is introduced into the peeling layer, and at least a part of the peeling layer located below the convex portion of the resin film is removed to remove a part of the peeling film. The substrate and the thin film integrated circuit bonded by the layers are peeled off using physical means.

本発明において、剥離層を除去するエッチング剤としては上述したフッ化ハロゲンを含む気体または液体を用いることが好ましいがこれに限られない。剥離層と反応するものであればどのようなものを用いてもよく、CF4、SF6、NF3、F2等、TMAH等もエッチング剤として用いることができる。 In the present invention, the etching agent for removing the release layer is preferably the above-described gas or liquid containing halogen fluoride, but is not limited thereto. Any material can be used as long as it reacts with the release layer, and CF 4 , SF 6 , NF 3 , F 2 , TMAH, or the like can also be used as an etching agent.

また、樹脂膜は薄膜集積回路の上面を全て覆っているのが好ましいが、少なくとも薄膜集積回路の一部分でも覆っていればよい。また、薄膜集積回路の上面だけではなく側面も樹脂膜で覆ってもよい。   The resin film preferably covers the entire top surface of the thin film integrated circuit, but it is sufficient that it covers at least a part of the thin film integrated circuit. In addition to the upper surface of the thin film integrated circuit, the side surfaces may be covered with a resin film.

なお、本発明の薄膜集積回路は、どのような構成でもよく、例えばLSI(large scale integrated circuit)、CPU(central processing unit)、メモリまたはマイクロプロセッサ等のありとあらゆる集積回路がその範疇に含まれる。特に本発明の剥離方法用いて形成することができる薄膜集積回路の1つに、ICチップがある。ICチップは、無線でデータの送受信が可能な半導体装置であり、様々な分野において実用化が進められている。ICチップは、無線タグ、RFID(Radio frequency identification)タグ、ICタグ、IDチップとも呼ばれている。   Note that the thin film integrated circuit of the present invention may have any configuration, and includes, for example, all kinds of integrated circuits such as an LSI (Large Scale Integrated Circuit), a CPU (Central Processing Unit), a memory, or a microprocessor. One of thin film integrated circuits that can be formed using the peeling method of the present invention is an IC chip. An IC chip is a semiconductor device capable of transmitting and receiving data wirelessly, and its practical use is being promoted in various fields. The IC chip is also called a wireless tag, an RFID (Radio frequency identification) tag, an IC tag, or an ID chip.

本発明の剥離方法を用いて形成した半導体装置は、薄膜トランジスタを用いた集積回路を有している。また本発明の作製方法を用いた半導体装置は、該集積回路に加えてアンテナを有した形態もとりうる。集積回路は、アンテナで発生した交流の電圧を用いて動作を行い、またアンテナに印可する交流の電圧を変調することで、リーダ/ライタへの信号の送信を行うことができる。なお、アンテナは、集積回路とともに形成してもよいし、集積回路とは別個に形成し、後に電気的に接続するようにしてもよい。   A semiconductor device formed using the peeling method of the present invention includes an integrated circuit using a thin film transistor. In addition, a semiconductor device using the manufacturing method of the present invention can have a mode having an antenna in addition to the integrated circuit. The integrated circuit operates using an alternating voltage generated at the antenna, and modulates the alternating voltage applied to the antenna, thereby transmitting a signal to the reader / writer. Note that the antenna may be formed together with the integrated circuit, or may be formed separately from the integrated circuit and electrically connected later.

本発明を用いることによって、基板に設けた薄膜集積回路を基板から剥離した後においても、薄膜集積回路の形状を保つことが可能となる。また、本発明で示した剥離層とエッチング剤の組み合わせを選択することにより、基板からの薄膜集積回路の剥離工程が短時間で行うことができ、半導体装置の作製に置いて生産効率が向上する。さらに、本発明を用いることによって、薄膜集積回路を形成する基板を再利用することができるため、低コスト化を達成することが可能となる。   By using the present invention, the shape of the thin film integrated circuit can be maintained even after the thin film integrated circuit provided over the substrate is peeled from the substrate. Further, by selecting the combination of the release layer and the etchant shown in the present invention, the process of peeling the thin film integrated circuit from the substrate can be performed in a short time, and the production efficiency is improved in the manufacture of the semiconductor device. . Furthermore, by using the present invention, a substrate on which a thin film integrated circuit is formed can be reused, so that cost reduction can be achieved.

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals are used in common in different drawings.

本発明は、基板上に形成された薄膜集積回路を剥離する方法に関するものであり、剥離した薄膜集積回路は無線でデータの送受信が可能な半導体装置等に利用することができる。   The present invention relates to a method for peeling a thin film integrated circuit formed over a substrate, and the peeled thin film integrated circuit can be used for a semiconductor device or the like capable of transmitting and receiving data wirelessly.

本発明では、基板上に薄膜集積回路を形成した後に当該基板から薄膜集積回路を剥離する方法として、基板と薄膜集積回路の境界に剥離層を設け、その部分で剥離を行う手段を用いる。具体的には、一旦基板上に剥離層を介して薄膜集積回路を作製した後に、薄膜集積回路を基板から分離する。そのため、基板から薄膜集積回路を剥離した後に当該基板を再度利用することができため、低コストで薄膜集積回路の作製および剥離を行うことができる。例えば、基板としてガラス基板に比べて原価が高い石英基板を用いた場合でも、再利用することにより低コスト化が図れる。   In the present invention, as a method of peeling a thin film integrated circuit from the substrate after the thin film integrated circuit is formed on the substrate, a means is provided in which a peeling layer is provided at the boundary between the substrate and the thin film integrated circuit and peeling is performed at that portion. Specifically, a thin film integrated circuit is once formed over a substrate through a separation layer, and then the thin film integrated circuit is separated from the substrate. Therefore, since the thin film integrated circuit can be reused after the thin film integrated circuit is peeled from the substrate, the thin film integrated circuit can be manufactured and peeled at low cost. For example, even when a quartz substrate having a higher cost than a glass substrate is used as the substrate, the cost can be reduced by reusing.

また、本発明においては、剥離の工程が重要となってくる。つまり、剥離層の除去が短時間で可能なものであるほど、処理時間が向上し生産効率が上昇する。そのため、基板と薄膜集積回路の間に形成する剥離層と当該剥離層を除去するエッチング剤との組み合わせを十分に考慮して選択する必要がある。   In the present invention, the peeling process is important. That is, the longer the removal of the release layer is possible, the longer the processing time and the higher the production efficiency. Therefore, it is necessary to select the combination of a peeling layer formed between the substrate and the thin film integrated circuit and an etching agent for removing the peeling layer, with sufficient consideration.

また、基板から薄膜集積回路を剥離した後に、薄膜集積回路が応力等によりその形状が歪む場合がある。そのため、本発明では、剥離後の薄膜集積回路の形状を保持するために、剥離を行う前にあらかじめ薄膜集積回路に保護膜を形成しておく。保護膜を形成して薄膜集積回路を補強しておくことにより、物理的に剥離を行う際にも薄膜集積回路が応力等により損傷したり破壊されたりすることを防止することができる。   In addition, after the thin film integrated circuit is peeled from the substrate, the shape of the thin film integrated circuit may be distorted due to stress or the like. Therefore, in the present invention, in order to maintain the shape of the thin film integrated circuit after peeling, a protective film is formed in advance on the thin film integrated circuit before peeling. By forming the protective film and reinforcing the thin film integrated circuit, it is possible to prevent the thin film integrated circuit from being damaged or destroyed by stress or the like even when physically peeling.

本発明では、基板と当該基板に作製した薄膜集積回路を剥離するため、最適な剥離層の材料およびエッチング剤を実施者が適宜選択して行えばよい。また、薄膜集積回路は、例えばLSI(large integrated circuit)、CPU(central processing unit)またはメモリ等から構成され、剥離後に物品に実装して利用することも可能である。   In the present invention, in order to separate the substrate and the thin film integrated circuit manufactured over the substrate, the practitioner may select an optimal material for the release layer and an etching agent as appropriate. In addition, the thin film integrated circuit includes, for example, an LSI (Large Integrated Circuit), a CPU (Central Processing Unit), a memory, or the like, and can be used by being mounted on an article after peeling.

以下に、基板と当該基板に形成された薄膜集積回路の剥離方法および半導体装置の作製方法に関して図面を用いて具体的に説明を行っていく。   Hereinafter, a method for peeling a substrate and a thin film integrated circuit formed over the substrate and a method for manufacturing a semiconductor device will be specifically described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について説明する。ここでは、基板上に集積回路を複数設け、その後基板から当該複数の集積回路の分離を行う場合に関して図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a method for separating a substrate and a thin film integrated circuit provided over the substrate will be described. Here, a case where a plurality of integrated circuits are provided over a substrate and then the plurality of integrated circuits are separated from the substrate will be described with reference to the drawings.

まず、図1(A)に示すように、基板100を用意し、基板100上に剥離層101を設ける。具体的に基板100は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。基板100の表面を、CMP法などの研磨により平坦化しておいても良い。   First, as illustrated in FIG. 1A, a substrate 100 is prepared, and a separation layer 101 is provided over the substrate 100. Specifically, for example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used as the substrate 100. Alternatively, a metal substrate containing stainless steel or a semiconductor substrate with an insulating film formed on the surface thereof may be used. A substrate made of a synthetic resin having flexibility such as plastic generally tends to have a lower heat resistant temperature than the above substrate, but can be used as long as it can withstand the processing temperature in the manufacturing process. . The surface of the substrate 100 may be planarized by polishing such as a CMP method.

剥離層101としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)などの金属、または珪素等を含んだ膜で形成する。珪素を含む膜の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。本実施の形態では、剥離層101としてWを含んだ金属膜を用いる。なお、Wの形成方法はCVD法、スパッタ法または電子ビーム等によって形成することができ、ここではスパッタ法を用いて形成する。また、後の工程において物理的に基板と薄膜集積回路との剥離を行う場合には、金属(例えばW)または珪素を含む膜上に酸化物(例えばWOx)を形成してもよい。Wの他にも、金属膜と金属酸化膜の組み合わせとして、MoとMoOx、NbとNbOxまたはTiとTiOx等(X=2〜3)を用いることができる。 The separation layer 101 is formed using a metal such as tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), or titanium (Ti), or a film containing silicon. The crystal structure of the film containing silicon may be any of amorphous, microcrystalline, and polycrystalline. In this embodiment, a metal film containing W is used as the separation layer 101. Note that a method for forming W can be formed by a CVD method, a sputtering method, an electron beam, or the like. Here, the W is formed by a sputtering method. In the case where the substrate and the thin film integrated circuit are physically separated in a later step, an oxide (for example, WO x ) may be formed over a film containing a metal (for example, W) or silicon. In addition to W, Mo and MoOx, Nb and NbOx, Ti and TiOx, or the like (X = 2 to 3) can be used as a combination of a metal film and a metal oxide film.

なお、図1では、基板100上に直に剥離層101を形成しているが、基板100と剥離層101の間に下地膜を形成してもよい。下地膜は、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造を用いることができる。特に、基板からの汚染が懸念される場合には、基板100と剥離層101間に下地膜を形成するのが好ましい。   In FIG. 1, the peeling layer 101 is formed directly on the substrate 100, but a base film may be formed between the substrate 100 and the peeling layer 101. The base film is a single insulating film containing oxygen or nitrogen, such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like. A layer structure or a stacked structure thereof can be used. In particular, when there is a concern about contamination from the substrate, a base film is preferably formed between the substrate 100 and the peeling layer 101.

次に、剥離層101上に薄膜トランジスタ(TFT)で形成された集積回路を有する層102(以下、TFT層102と記す)を形成する(図1(B))。TFT層102はどのような構成でもよく、例えばLSI、CPUまたはメモリ等を設けることができる。   Next, a layer 102 having an integrated circuit formed of a thin film transistor (TFT) (hereinafter referred to as a TFT layer 102) is formed over the separation layer 101 (FIG. 1B). The TFT layer 102 may have any configuration, and for example, an LSI, a CPU, a memory, or the like can be provided.

なお、TFT層102に含まれる半導体膜は、膜厚が0.2μm以下、代表的には40nm〜170nm、好ましくは50nm〜150nmの厚さとする。このように非常に薄い半導体膜を用いるため、シリコンウェハから形成されるチップと比較して、集積回路の薄膜化を達成することができる。   Note that the semiconductor film included in the TFT layer 102 has a thickness of 0.2 μm or less, typically 40 nm to 170 nm, preferably 50 nm to 150 nm. Since such a very thin semiconductor film is used, the integrated circuit can be made thinner than a chip formed from a silicon wafer.

次に、TFT層102上に保護膜103を形成する(図1(C))。基板100からTFT層102を分離した際に、応力等によってTFT層102が反り、TFT層に含まれる薄膜トランジスタ等が破壊される恐れがある。特にTFT層102を薄く形成するほどTFT層102が反る恐れが顕著になる。そのため、基板100からTFT層102を剥離する前にあらかじめTFT層102に保護膜を形成して補強しておくことにより、剥離後のTFT層102の反りを防止することができる。なお、図1(C)の上面図の模式図を図3(A)に示す。図3(A)は、基板100に12個の薄膜集積回路を形成する場合を示しており、A−Bで示す断面図が図1(C)に相当する。   Next, a protective film 103 is formed over the TFT layer 102 (FIG. 1C). When the TFT layer 102 is separated from the substrate 100, the TFT layer 102 may warp due to stress or the like, and the thin film transistor included in the TFT layer may be destroyed. In particular, as the TFT layer 102 is formed thinner, the risk of the TFT layer 102 warping becomes more prominent. Therefore, warping of the TFT layer 102 after peeling can be prevented by forming a protective film on the TFT layer 102 and reinforcing it before peeling the TFT layer 102 from the substrate 100. Note that a schematic diagram of a top view of FIG. 1C is illustrated in FIG. 3A illustrates the case where twelve thin film integrated circuits are formed over the substrate 100, and a cross-sectional view taken along line AB corresponds to FIG.

保護膜103としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン(シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成され、置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。または、置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい)等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜103は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。液滴吐出法とは、導電膜や絶縁膜等の材料を含んだ組成物の液滴(ドットともいう)を選択的に吐出(噴射)して任意の場所に形成する方法であり、その方式によってはインクジェット法とも呼ばれている。また、エッチング剤に耐性がある場合は、樹脂材料に限られず無機材料を用いてもよい。   As the protective film 103, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, a melamine resin, a urethane resin, or a silicon resin can be used. In addition, organic materials such as benzocyclobutene, parylene, flare, and polyimide, siloxane (a skeleton structure is formed by a bond of silicon (Si) and oxygen (O), and an organic group containing at least hydrogen as a substituent (for example, an alkyl group) Group, aromatic hydrocarbon), or a fluoro group as a substituent, or an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group as a substituent. It may be formed using a compound material made by the above, a composition material containing a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer, and the like. The protective film 103 can be formed by a screen printing method or a droplet discharge method. The droplet discharge method is a method in which droplets (also referred to as dots) of a composition containing a material such as a conductive film or an insulating film are selectively discharged (jetted) and formed at an arbitrary location. Is also called an inkjet method. In the case where the etching agent is resistant, an inorganic material may be used without being limited to the resin material.

また、図1において、保護膜103をTFT層102の上面に形成している場合を示したが、TFT層102の上面と同時に側面を覆うように形成してもよい。この場合、TFT層102を基板100から剥離した際に、TFT層102の損傷や破壊をより効果的に防ぐことが可能となる。ただし、この場合、後にエッチング剤を導入するための開口部104を完全にふさがないように注意する必要がある。   Further, although the case where the protective film 103 is formed on the upper surface of the TFT layer 102 is shown in FIG. 1, the protective film 103 may be formed so as to cover the side surface simultaneously with the upper surface of the TFT layer 102. In this case, when the TFT layer 102 is peeled from the substrate 100, damage or destruction of the TFT layer 102 can be prevented more effectively. However, in this case, care must be taken not to completely close the opening 104 for introducing the etching agent later.

続いて、開口部104へエッチング剤を導入し、剥離層101を除去する(図1(D)、図3(B))。本実施の形態では、剥離層とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層の除去を行う。エッチング剤としては、剥離層と反応しやすいフッ化ハロゲン(ハロゲン間化合物)を含む気体または液体を使用することができる。本実施の形態では、剥離層102に用いるWとよく反応する三フッ化塩素ガス(ClF3)を用いる。また、この他にもCF4、SF6、NF3、F2等を用いてもよく、実施者が適宜選択すればよい。 Subsequently, an etchant is introduced into the opening 104, and the separation layer 101 is removed (FIG. 1D and FIG. 3B). In this embodiment mode, the release layer and the etching agent are chemically reacted to remove the release layer. As the etchant, a gas or liquid containing halogen fluoride (interhalogen compound) that easily reacts with the release layer can be used. In this embodiment mode, chlorine trifluoride gas (ClF 3 ) that reacts well with W used for the separation layer 102 is used. In addition, CF 4 , SF 6 , NF 3 , F 2 or the like may be used, and the practitioner may select as appropriate.

剥離層101を除去した後、基板100を分離する。本実施の形態では、剥離層101を完全に除去するため、物理的な手段を用いることなく基板100とTFT層102を分離することができる(図1(E))。   After removing the release layer 101, the substrate 100 is separated. In this embodiment mode, since the separation layer 101 is completely removed, the substrate 100 and the TFT layer 102 can be separated without using physical means (FIG. 1E).

基板100から分離したTFT層102は、補強用の保護膜103が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板を用いるのが好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。   The TFT layer 102 separated from the substrate 100 may be mounted on an article as it is because the protective film 103 for reinforcement is provided, or may be mounted in a state of being transferred to a separate transfer substrate. A flexible substrate is preferably used as the transfer substrate. As the flexible substrate, a substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polyethersulfone (PES), or a synthetic resin having flexibility such as acrylic is used. Can do.

また、剥離したTFT層102と可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。   Further, as an adhesive for bonding the peeled TFT layer 102 and the flexible substrate, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used. .

剥離後にTFT層102を可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達成でき、可撓性を高めることができる。さらに、TFT層102を可撓性の基板を用いてラミネート処理による封止を行ってもよい。   When the TFT layer 102 is transferred to a flexible substrate after peeling, the breaking strength of the thin film integrated circuit can be increased. Further, as compared with a thin film integrated circuit formed over an insulating substrate, light weight and thin film can be achieved, and flexibility can be increased. Further, the TFT layer 102 may be sealed by a laminating process using a flexible substrate.

また、剥離された基板100は再利用することができる。その結果、基板を用いた半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。そのため、ガラス基板より原価の高い石英基板を用いた場合でも低コスト化を達成することができる。なお、基板を再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成したり、研削、研磨したりすることによって平坦化処理を行えばよい。   Further, the peeled substrate 100 can be reused. As a result, cost reduction can be achieved in manufacturing a semiconductor device using a substrate. Therefore, cost reduction can be achieved even when a quartz substrate having a higher cost than a glass substrate is used. Note that when the substrate is reused, it is desirable to control the substrate so that scratches are not generated in the peeling process. However, even when scratches are generated, planarization may be performed by forming an organic resin or inorganic resin film by a coating method or a droplet discharge method, or by grinding or polishing.

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、半導体装置の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。   As described above, when a thin film integrated circuit is formed over a substrate having an insulating surface, the shape of the base substrate is not limited as compared with a chip manufactured using a silicon wafer in which the chip is extracted from a circular silicon wafer. Therefore, the productivity of semiconductor devices can be increased and mass production can be performed. Furthermore, since the insulating substrate can be reused, the cost can be reduced.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態1とは異なる方法によって、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について図2を参照して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a method for separating a substrate and a thin film integrated circuit provided over the substrate by a method different from that in Embodiment 1 is described with reference to FIGS.

本実施の形態において、図1(C)までは上記実施の形態1で示した場合と同様に行うことができる。そのため、図2(A)までは、実施の形態1で示した材料や構成を用いて行う。   In this embodiment mode, the steps up to FIG. 1C can be performed in the same manner as in Embodiment Mode 1. Therefore, the materials and structures described in Embodiment Mode 1 are used up to FIG.

その後、本実施の形態では、開口部104へエッチング剤を導入し(図2(A))、剥離層101を完全に除去せずにTFT層102の下方に位置する剥離層を少なくとも一部残す(図2(B))。剥離層をどのくらい残すかは、剥離層とエッチング剤の反応を考慮して、エッチング流量と反応時間を設定することによって制御することができる。剥離層としては、実施の形態1で示したいずれかの材料を用いることができる。なお、本実施の形態においても、剥離層としてWを含んだ金属膜を用い、エッチング剤としてClF3を用いる場合を示す。 After that, in this embodiment mode, an etchant is introduced into the opening 104 (FIG. 2A), and at least a part of the peeling layer located below the TFT layer 102 is left without completely removing the peeling layer 101. (FIG. 2 (B)). The amount of the release layer remaining can be controlled by setting the etching flow rate and the reaction time in consideration of the reaction between the release layer and the etching agent. As the release layer, any of the materials described in Embodiment Mode 1 can be used. Note that this embodiment mode also shows a case where a metal film containing W is used as a peeling layer and ClF 3 is used as an etchant.

続いて、基板100とTFT層102を剥離する。本実施の形態では基板100とTFT層102とを物理的な手段を用いて剥離を行う。ここでは、TFT層102の補強のために形成した保護膜103の上面に剥離を行うための補助基板105を設ける(図2(C))。保護膜103と補助基板105の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、補助基板105としては、可撓性を有する基板を用いるとよい。例えば、ポリエステル等の可撓性を有するフィルム上に粘着剤を設けたシート材を用いることができる。   Subsequently, the substrate 100 and the TFT layer 102 are peeled off. In this embodiment mode, the substrate 100 and the TFT layer 102 are separated using physical means. Here, an auxiliary substrate 105 for peeling is provided on the upper surface of the protective film 103 formed to reinforce the TFT layer 102 (FIG. 2C). As an adhesive used to bond the protective film 103 and the auxiliary substrate 105, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used. As the auxiliary substrate 105, a flexible substrate is preferably used. For example, a sheet material in which an adhesive is provided on a flexible film such as polyester can be used.

本実施の形態において、基板100とTFT層102とは物理的な手段を用いて剥離を行う。そのため、剥離層101とTFT層102間の界面の密着度が弱いほど、剥離が容易になりTFT層に与えるダメージも軽減される。従って、基板100とTFT層102間に剥離しやすい層(ここでは剥離層101)をあらかじめ形成しておくことが好ましい。また、上記実施の形態1で示したように、剥離層として用いる金属膜上に金属酸化物を設けてもよい。例えば、WやMo等を剥離層として用いた場合には、WやMoの上にSiOxを形成した後に、熱処理等によってWやMoの表面にそれぞれWOxやMoOx(X=2〜3)を形成する。このように、WやMoの金属膜上にそれぞれWOxやMoOx金属酸化膜を形成することによって、剥離層とSiOxの間で密着性が低下して剥がれやすくなり、完全に剥離層を除去しなくても容易に基板と薄膜集積回路を剥離することが可能となる。   In this embodiment mode, the substrate 100 and the TFT layer 102 are separated using physical means. Therefore, the weaker the interface at the interface between the release layer 101 and the TFT layer 102, the easier the release and the less damage to the TFT layer. Therefore, it is preferable to previously form a layer that easily peels (here, the peeling layer 101) between the substrate 100 and the TFT layer 102. In addition, as described in Embodiment Mode 1, a metal oxide may be provided over a metal film used as a peeling layer. For example, when W or Mo is used as a release layer, after forming SiOx on W or Mo, WOx or MoOx (X = 2 to 3) is formed on the surface of W or Mo by heat treatment or the like, respectively. To do. Thus, by forming the WOx and MoOx metal oxide films on the W and Mo metal films, respectively, the adhesion between the release layer and the SiOx is reduced and the film is easily peeled off, and the release layer is not completely removed. However, the substrate and the thin film integrated circuit can be easily separated.

続いて、補助基板105を利用して、基板100からTFT層102を物理的に剥離する(図2(D))。補助基板105としては、剛体であれば何でもよいが、可撓性を有する基板を用いるのが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の合成樹脂からなる基板を用いることができる。保護膜103と補助基板105の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、他にも補助基板105として、あらかじめ一方の面に接着面を有している可撓性フィルムやテープを用いて保護膜103に接着することができる。   Subsequently, the TFT layer 102 is physically peeled from the substrate 100 using the auxiliary substrate 105 (FIG. 2D). The auxiliary substrate 105 may be anything as long as it is rigid, but it is preferable to use a flexible substrate, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethersulfone (PES). A substrate made of plastic or synthetic resin such as acrylic can be used. As an adhesive used to bond the protective film 103 and the auxiliary substrate 105, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used. In addition, the auxiliary substrate 105 can be bonded to the protective film 103 using a flexible film or tape having an adhesive surface on one surface in advance.

以上の工程により、基板100からTFT層102を剥離することができる。本実施の形態に示した方法を用いることにより、剥離後のTFT層102は、剥離前と同様に規則的に配列した状態で得られる。つまり、剥離層101を完全に除去せず剥離を行うため、補助基板105に接着しているTFT層は剥離前と同様の配列をしている状態で得られる。   Through the above steps, the TFT layer 102 can be peeled from the substrate 100. By using the method shown in this embodiment mode, the TFT layer 102 after peeling can be obtained in a regularly arranged state as before peeling. That is, since the peeling is performed without completely removing the peeling layer 101, the TFT layer adhered to the auxiliary substrate 105 can be obtained in the same arrangement as before peeling.

また、基板100からTFT層102を剥離した後に、補助基板105をダイシング、スクライビングまたはレーザーカット法により選択的に切断し、各TFT層102を取り出すことができる。例えば、ガラス基板に吸収されるレーザー、例えばCO2レーザーを使用して切断することができる。 In addition, after the TFT layer 102 is peeled from the substrate 100, the auxiliary substrate 105 can be selectively cut by dicing, scribing, or laser cutting, and each TFT layer 102 can be taken out. For example, it can be cut using a laser that is absorbed by the glass substrate, for example a CO 2 laser.

また、TFT層の強度が十分でない場合には、別途転写用基板にTFT層102を移し替えてもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。また、TFT層102の強度に問題がある場合には、ラミネート等の処理を行うことが好ましい。   In addition, when the strength of the TFT layer is not sufficient, the TFT layer 102 may be separately transferred to the transfer substrate. As the transfer substrate, a flexible substrate is preferable. As the flexible substrate, a substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polyethersulfone (PES), or a synthetic resin having flexibility such as acrylic is used. Can do. In addition, when there is a problem with the strength of the TFT layer 102, it is preferable to perform a process such as laminating.

また、剥離された基板100は再利用することができる。その結果、基板を用いた半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。そのため、ガラス基板より原価の高い石英基板を用いた場合でも低コスト化を達成することができる。なお、基板を再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。   Further, the peeled substrate 100 can be reused. As a result, cost reduction can be achieved in manufacturing a semiconductor device using a substrate. Therefore, cost reduction can be achieved even when a quartz substrate having a higher cost than a glass substrate is used. Note that when the substrate is reused, it is desirable to control the substrate so that scratches are not generated in the peeling process. However, even when scratches are generated, an organic resin or inorganic resin film may be formed by a coating method or a droplet discharge method, and planarization may be performed.

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、薄膜集積回路の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。   As described above, when a thin film integrated circuit is formed over a substrate having an insulating surface, the shape of the base substrate is not limited as compared with a chip manufactured using a silicon wafer in which the chip is extracted from a circular silicon wafer. Therefore, the productivity of thin film integrated circuits can be increased and mass production can be performed. Furthermore, since the insulating substrate can be reused, the cost can be reduced.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる方法によって、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について図面を参照して説明する。具体的には、基板上に開口部を有する剥離層を介して薄膜集積回路を形成し、当該剥離層を除去することによって、開口部において直接接着されている基板と薄膜集積回路とを物理的手段を用いて剥離を行う場合に関して説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a method for separating a substrate and a thin film integrated circuit provided over the substrate by a method different from that in the above embodiment is described with reference to drawings. Specifically, a thin film integrated circuit is formed over a substrate through a peeling layer having an opening, and the peeling layer is removed to physically connect the substrate and the thin film integrated circuit directly bonded in the opening. The case where peeling is performed using means will be described.

まず、上記図1で示したように、基板100上に剥離層101を設ける(図4(A))。   First, as shown in FIG. 1, the separation layer 101 is provided over the substrate 100 (FIG. 4A).

次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、剥離層101をエッチングして開口部106を複数含むパターンを形成する(図4(B))。他にも、液滴吐出方によってレジストを形成してエッチングすることによってパターンを形成してもよい。液滴吐出法とは、導電膜や絶縁膜等の材料を含んだ組成物の液滴(ドットともいう)を選択的に吐出(噴射)して任意の場所に形成する方法であり、その方式によってはインクジェット法とも呼ばれている。なお、開口部106は、後に形成するTFT層において、トランジスタが形成される領域をさけた部分に設けるのが好ましい。   Next, using a photolithography technique, the peeling layer 101 is etched to form a pattern including a plurality of openings 106 (FIG. 4B). In addition, a pattern may be formed by forming a resist by etching a droplet and etching it. The droplet discharge method is a method in which droplets (also referred to as dots) of a composition containing a material such as a conductive film or an insulating film are selectively discharged (jetted) and formed at an arbitrary location. Is also called an inkjet method. Note that the opening 106 is preferably provided in a portion of the TFT layer to be formed later, where a region where a transistor is to be formed is avoided.

次に、剥離層101上および開口部106を覆って、薄膜トランジスタ(TFT)で形成された集積回路を有する層102(以下、TFT層102と記す)を選択的に形成する(図4(C))。TFT層はどのような構成でもよく、例えばLSI(large scale integrated circuit)、CPU(central processing unit)またはメモリ等を設けることができる。   Next, a layer 102 (hereinafter referred to as a TFT layer 102) having an integrated circuit formed using a thin film transistor (TFT) is selectively formed so as to cover the separation layer 101 and the opening 106 (FIG. 4C). ). The TFT layer may have any configuration. For example, a large scale integrated circuit (LSI), a central processing unit (CPU), or a memory may be provided.

なお、TFT層102における半導体膜は、膜厚が0.2μm以下、代表的には40nm〜170nm、好ましくは50nm〜150nmの厚さとする。このように非常に薄い半導体膜を用いるため、シリコンウェハから形成されるチップと比較して、集積回路の薄膜化を達成することができる。   Note that the semiconductor film in the TFT layer 102 has a thickness of 0.2 μm or less, typically 40 nm to 170 nm, preferably 50 nm to 150 nm. Since such a very thin semiconductor film is used, the integrated circuit can be made thinner than a chip formed from a silicon wafer.

次に、TFT層102上に保護膜103を形成する(図4(D))。基板100からTFT層102を分離した際に、応力等によってTFT層102が反りTFTが破壊される恐れがある。特にTFT層102を薄く形成するほどTFT層102が反る恐れが顕著になる。そのため、剥離前にあらかじめTFT層102に保護膜を形成して補強しておくことにより、剥離後のTFT層102の反りを防止することができる。なお、このときの上面図を図6(A)に示す。図6(A)は、基板100に12個の薄膜集積回路を形成する場合を示しており、A−Bで示す断面図が図4(D)に相当する。   Next, a protective film 103 is formed over the TFT layer 102 (FIG. 4D). When the TFT layer 102 is separated from the substrate 100, the TFT layer 102 may warp due to stress or the like, and the TFT may be destroyed. In particular, as the TFT layer 102 is formed thinner, the risk of the TFT layer 102 warping becomes more prominent. Therefore, warping of the TFT layer 102 after peeling can be prevented by forming and reinforcing a protective film on the TFT layer 102 before peeling. A top view at this time is shown in FIG. 6A illustrates the case where 12 thin film integrated circuits are formed over the substrate 100, and a cross-sectional view taken along line AB corresponds to FIG.

また、図4において、保護膜103をそれぞれのTFT層102の上面に形成しているが、上面と同時に側面を覆うように形成してもよい。この場合、集積回路を剥離した際に、より十分な保護膜として働く。ただし、この場合、後に剥離層を除去に用いるエッチング剤を導入するための開口部104をふさがないように注意する必要がある。   In FIG. 4, the protective film 103 is formed on the upper surface of each TFT layer 102. However, the protective film 103 may be formed so as to cover the side surface simultaneously with the upper surface. In this case, it works as a more sufficient protective film when the integrated circuit is peeled off. However, in this case, care must be taken not to block the opening 104 for introducing an etching agent used for removing the peeling layer later.

続いて、開口部104へエッチング剤を導入し(図4(E))、剥離層101を除去する(図5(A)、図6(B))。本実施の形態では、剥離層101とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層101の除去を行う。エッチング剤としては、剥離層と反応しやすいフッ化ハロゲン(ハロゲン間化合物)を含む気体または液体を使用することができる。本実施の形態では、剥離層102に用いるWとよく反応する三フッ化塩素ガス(ClF3)を用いる。また、この他にもCF4、SF6、NF3、F2等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いてもよいし、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)のような強アルカリ溶液を用いてもよい。 Subsequently, an etchant is introduced into the opening 104 (FIG. 4E), and the peeling layer 101 is removed (FIGS. 5A and 6B). In this embodiment mode, the peeling layer 101 and the etching agent are chemically reacted to remove the peeling layer 101. As the etchant, a gas or liquid containing halogen fluoride (interhalogen compound) that easily reacts with the release layer can be used. In this embodiment mode, chlorine trifluoride gas (ClF 3 ) that reacts well with W used for the separation layer 102 is used. In addition, a gas containing fluorine such as CF 4 , SF 6 , NF 3 , and F 2 may be used as a plasma, or a strong alkali solution such as tetraethylammonium hydroxide (TMAH) may be used. Good.

剥離層101を除去した後、基板100を剥離する。本実施の形態では、剥離層を完全に除去した後(図5(A))であっても、開口部106の部分に形成された半導体層102が部分的に基板100と接続している。そのため、物理的手段を用いて、基板100とTFT層102を分離する。ここでは、TFT層102の補強のために形成した保護膜103の上面に剥離を行うための補助基板105を設ける(図5(B))。   After removing the peeling layer 101, the substrate 100 is peeled off. In this embodiment mode, the semiconductor layer 102 formed in the portion of the opening 106 is partially connected to the substrate 100 even after the separation layer is completely removed (FIG. 5A). Therefore, the substrate 100 and the TFT layer 102 are separated using physical means. Here, an auxiliary substrate 105 for peeling is provided on the upper surface of the protective film 103 formed to reinforce the TFT layer 102 (FIG. 5B).

補助基板105としては、剛体であれば何でもよいが、可撓性を有する基板を用いるのが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の合成樹脂からなる基板を用いることができる。保護膜103と補助基板105の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、他にも補助基板105として、あらかじめ一方の面に接着面を有している可撓性フィルムやテープを用いて保護膜103に接着して形成することができる。   The auxiliary substrate 105 may be anything as long as it is rigid, but it is preferable to use a flexible substrate, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethersulfone (PES). A substrate made of plastic or synthetic resin such as acrylic can be used. As an adhesive used to bond the protective film 103 and the auxiliary substrate 105, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used. In addition, the auxiliary substrate 105 can be formed by adhering to the protective film 103 using a flexible film or tape having an adhesive surface on one surface in advance.

続いて、補助基板105を用いて、物理的に基板100からTFT層102を剥離する(図5(C))。以上の工程により、基板100からTFT層102を剥離することができる。本実施に示した方法を用いることにより、剥離した後においてもTFT層102は、バラバラにならず剥離前と同様に規則的に配列した状態で得られる。   Subsequently, the TFT layer 102 is physically peeled from the substrate 100 using the auxiliary substrate 105 (FIG. 5C). Through the above steps, the TFT layer 102 can be peeled from the substrate 100. By using the method shown in this embodiment, the TFT layer 102 does not fall apart even after being peeled off and can be obtained in a regularly arranged state as before peeling.

その後、基板100から分離したTFT層102は、補強用の保護膜103が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。   After that, the TFT layer 102 separated from the substrate 100 may be mounted on an article as it is because the reinforcing protective film 103 is provided, or may be mounted on a transfer substrate separately. As the transfer substrate, a flexible substrate is preferable. As the flexible substrate, a substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polyethersulfone (PES), or a synthetic resin having flexibility such as acrylic is used. Can do.

可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。   As an adhesive for adhering the flexible substrate, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used.

可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達成し、且つ可撓性を高めることができる。   When transferred to a flexible substrate, the breaking strength of the thin film integrated circuit can be increased. Further, as compared with a thin film integrated circuit formed over an insulating substrate, light weight and thin film can be achieved, and flexibility can be increased.

また、剥離された基板は再利用することができる。その結果、半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。   Further, the peeled substrate can be reused. As a result, cost reduction can be achieved in manufacturing a semiconductor device. In the case of reuse, it is desirable to control so as not to generate scratches on the substrate in the peeling process. However, even when scratches are generated, an organic resin or inorganic resin film may be formed by a coating method or a droplet discharge method, and planarization may be performed.

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、薄膜集積回路の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。   As described above, when a thin film integrated circuit is formed over a substrate having an insulating surface, the shape of the base substrate is not limited as compared with a chip manufactured using a silicon wafer in which the chip is extracted from a circular silicon wafer. Therefore, the productivity of thin film integrated circuits can be increased and mass production can be performed. Furthermore, since the insulating substrate can be reused, the cost can be reduced.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる方法によって、基板と当該基板上に設けられた薄膜集積回路を分離する方法について図面を参照して説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for separating a substrate and a thin film integrated circuit provided over the substrate by a method different from that in the above embodiment is described with reference to drawings.

まず、図7(A)に示すように、基板2000を用意し、その上に剥離層2010を設ける。具体的に基板2000は、実施の形態1で示した基板の材料のいずれかを用いることができる。また、あらかじめ基板2000の表面をCMP法などの研磨により平坦化しておいてもよい。   First, as illustrated in FIG. 7A, a substrate 2000 is prepared, and a peeling layer 2010 is provided thereover. Specifically, any of the substrate materials described in Embodiment 1 can be used for the substrate 2000. Further, the surface of the substrate 2000 may be planarized in advance by polishing such as a CMP method.

また、剥離層2010としては、タングステン(W)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)などの金属、または珪素(Si)等を含んだ膜で形成する。珪素を含む膜の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。本実施の形態では、剥離層2010としてWを含んだ金属膜を用いる。なお、Wの形成方法はCVD法、スパッタ法または電子ビーム法等によって形成することができ、ここではスパッタ法を用いて形成する。また、後の工程において物理的に基板を剥離する場合には、膜(例えばW)上に酸化物(例えばWOx)を形成してもよい。他にも膜と酸化膜の組み合わせとして、MoとMoOx、NbとNbOxまたはTiとTiOx等(X=2〜3)を用いることができる。また、上述したように、基板2000と剥離層2010の間に不純物の拡散による汚染を防止するために下地膜を形成してもよい。 The peeling layer 2010 is formed using a metal such as tungsten (W), titanium (Ti), niobium (Nb), or molybdenum (Mo), or a film containing silicon (Si). The crystal structure of the film containing silicon may be any of amorphous, microcrystalline, and polycrystalline. In this embodiment, a metal film containing W is used as the peeling layer 2010. Note that a method for forming W can be formed by a CVD method, a sputtering method, an electron beam method, or the like. Here, the W is formed by a sputtering method. In the case where the substrate is physically peeled off in a later step, an oxide (for example, WO x ) may be formed on the film (for example, W). In addition, as a combination of a film and an oxide film, Mo and MoOx, Nb and NbOx, Ti and TiOx, or the like (X = 2 to 3) can be used. Further, as described above, a base film may be formed between the substrate 2000 and the peeling layer 2010 in order to prevent contamination due to diffusion of impurities.

次に、剥離層2010上に薄膜トランジスタ(TFT)で形成された集積回路を有する層2020(以下、TFT層2020と記す)を選択的に形成する(図7(B))。TFT層はどのような構成でもよく、例えばLSI(large scale integrated circuit)、CPU(central processing unit)またはメモリ等を設けることができる。   Next, a layer 2020 having an integrated circuit formed using a thin film transistor (TFT) (hereinafter referred to as a TFT layer 2020) is selectively formed over the separation layer 2010 (FIG. 7B). The TFT layer may have any configuration. For example, a large scale integrated circuit (LSI), a central processing unit (CPU), or a memory may be provided.

なお、TFT層2020における半導体膜は、膜厚が0.2μm以下、代表的には40nm〜170nm、好ましくは50nm〜150nmの厚さとする。このように非常に薄い半導体膜を用いるため、シリコンウェハから形成されるチップと比較して、集積回路の薄膜化を達成することができる。   Note that the semiconductor film in the TFT layer 2020 has a thickness of 0.2 μm or less, typically 40 nm to 170 nm, preferably 50 nm to 150 nm. Since such a very thin semiconductor film is used, the integrated circuit can be made thinner than a chip formed from a silicon wafer.

次に、TFT層2020上に保護膜2030を形成する(図7(C))。基板2000からTFT層2020を分離した際に、応力によってTFT層2020が反りTFTが破壊される恐れがある。特にTFT層2020を薄く形成するほどTFT層2020が反ってしまう恐れが顕著になる。そのため、剥離前にあらかじめTFT層2020に保護膜を形成して補強しておくことにより、剥離後のTFT層2020の反りを防止することができる。   Next, a protective film 2030 is formed over the TFT layer 2020 (FIG. 7C). When the TFT layer 2020 is separated from the substrate 2000, the TFT layer 2020 may warp due to stress and the TFT may be destroyed. In particular, as the TFT layer 2020 is formed thinner, the risk of the TFT layer 2020 warping becomes more prominent. Therefore, warping of the TFT layer 2020 after peeling can be prevented by forming a protective film on the TFT layer 2020 and reinforcing it before peeling.

また、本実施の形態では、保護膜2030の上面の少なくとも一部に膜厚が厚い部分(凸部領域2040)を選択的に形成する。凸部領域2040は、先に形成したTFT層において、トランジスタが形成された領域をさけた部分に設けるのが好ましい。なお、本実施の形態では、凸部領域2040を保護膜2030の隅に4カ所形成しているが、どの部分にいくつ形成しても構わない。なお、このときの上面図を図9(A)に示す。図9(A)は、基板2000に12個の薄膜集積回路を形成する場合を示しており、E−Fで示す断面図が図7(C)に相当する。   In this embodiment, a thick portion (convex region 2040) is selectively formed on at least part of the upper surface of the protective film 2030. The convex region 2040 is preferably provided in a portion of the previously formed TFT layer that is located outside the region where the transistor is formed. In the present embodiment, four convex regions 2040 are formed at the corners of the protective film 2030, but any number may be formed at any portion. A top view at this time is shown in FIG. FIG. 9A illustrates the case where twelve thin film integrated circuits are formed over the substrate 2000, and a cross-sectional view taken along line EF corresponds to FIG.

保護膜2030としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜2030の形成は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。   As the protective film 2030, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, a melamine resin, a urethane resin, or a silicon resin can be used. Also formed using organic materials such as benzocyclobutene, parylene, flare, polyimide, compound materials made by polymerization of siloxane materials such as siloxane resins, composition materials containing water-soluble homopolymers and water-soluble copolymers, etc. May be. The protective film 2030 can be formed by a screen printing method or a droplet discharge method.

また、図7において、保護膜2030をTFT層2020の上面に形成しているが、上面と同時に側面を覆うように形成してもよい。この場合、集積回路を剥離した際に、より十分な保護膜として働く。ただし、この場合、後に剥離層を除去するエッチング剤を導入するための開口部2050をふさがないようにする必要がある。   In FIG. 7, the protective film 2030 is formed on the upper surface of the TFT layer 2020. However, the protective film 2030 may be formed so as to cover the side surface simultaneously with the upper surface. In this case, it works as a more sufficient protective film when the integrated circuit is peeled off. However, in this case, it is necessary to prevent the opening 2050 for introducing an etching agent for removing the peeling layer later from being blocked.

続いて、開口部2050へエッチング剤を導入し(図7(D))、剥離層2010を除去する(図7(E)、図9(B))。本実施の形態では、剥離層2010とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層2010の除去を行う。エッチング剤としては、剥離層と反応しやすいフッ化ハロゲン(ハロゲン間化合物)を含む気体または液体を使用することができる。本実施の形態では、剥離層2020に用いるWとよく反応する三フッ化塩素ガス(ClF3)を用いる。また、この他にもCF4、SF6、NF3、F2等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いてもよいし、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)のような強アルカリ溶液を用いてもよい。 Subsequently, an etchant is introduced into the opening 2050 (FIG. 7D), and the peeling layer 2010 is removed (FIGS. 7E and 9B). In this embodiment mode, the release layer 2010 is removed by chemically reacting the release layer 2010 with an etchant. As the etchant, a gas or liquid containing halogen fluoride (interhalogen compound) that easily reacts with the release layer can be used. In this embodiment mode, chlorine trifluoride gas (ClF 3 ) that reacts well with W used for the release layer 2020 is used. In addition to this, a gas containing fluorine such as CF 4 , SF 6 , NF 3 , and F 2 may be used as a plasma, or a strong alkali solution such as tetraethylammonium hydroxide (TMAH) may be used. Good.

このとき、剥離層2010において、凸部領域2040の下方に位置する剥離層のエッチングの進行は他の剥離層の部分と比較して遅くなる。本発明の構成において、剥離層のエッチングの進行の速度は、当該剥離層の上に形成した保護膜の厚さに反比例する。つまり、保護膜を厚くするほどエッチングの進行速度が遅くなる。   At this time, in the release layer 2010, the progress of the etching of the release layer located below the convex region 2040 is delayed as compared with the other release layer portions. In the configuration of the present invention, the rate of progress of the peeling layer etching is inversely proportional to the thickness of the protective film formed on the peeling layer. That is, the thicker the protective film, the slower the etching progress rate.

そのため、保護膜2030上に膜厚の厚い部分(凸部領域2040)を設け、エッチング時間を調整することにより、凸部領域下の剥離層が残存した状態となる(図7(E))。つまり、TFT層2020と基板2000とは、剥離層の残存部2060によって接着されている。 Therefore, by providing a thick portion (convex region 2040) over the protective film 2030 and adjusting the etching time, the peeling layer below the convex region remains (FIG. 7E). That is, the TFT layer 2020 and the substrate 2000 are bonded by the remaining portion 2060 of the peeling layer.

次に、物理的手段を用いて、基板2000とTFT層2020を分離する。ここでは、TFT層2020の補強のために形成した保護膜2030の上面に剥離を行うための補助基板2070を設ける(図8(A))。補助基板2070としては、剛体であれば何でもよいが、可撓性を有する基板を用いるのが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の合成樹脂からなる基板を用いることができる。保護膜2030と補助基板2070の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。また、他にも補助基板2070として、あらかじめ一方の面に接着面を有している可撓性フィルムやテープを用いて保護膜2030に接着することができる。   Next, the substrate 2000 and the TFT layer 2020 are separated using physical means. Here, an auxiliary substrate 2070 for peeling is provided on the upper surface of the protective film 2030 formed to reinforce the TFT layer 2020 (FIG. 8A). The auxiliary substrate 2070 may be anything as long as it is rigid, but it is preferable to use a flexible substrate, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethersulfone (PES). A substrate made of plastic or synthetic resin such as acrylic can be used. As an adhesive used for bonding the protective film 2030 and the auxiliary substrate 2070, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used. In addition, the auxiliary substrate 2070 can be bonded to the protective film 2030 using a flexible film or tape having an adhesive surface on one surface in advance.

なお、本実施の形態において、基板2000とTFT層2020とは物理的な手段を用いて剥離を行う。そのため、剥離層2010とTFT層2020間の界面の密着度が弱いほど、剥離が容易になりTFT層に与えるダメージも軽減される。また、金属膜上に金属酸化物を形成しておいてもよい。例えば、WやMo等を剥離層として用いた場合には、WやMoの上にSiOxを形成した後に、熱処理等によってWやMoの表面にそれぞれWOxやMoOx(X=2〜3)を形成する。このように、WやMoの金属膜上にそれぞれWOxやMoOx金属酸化膜を形成することによって、剥離層とSiOxの間で密着性が低下して剥がれやすくなり、完全に剥離層を除去しなくても容易に基板と薄膜集積回路を剥離することが可能となる。   Note that in this embodiment mode, the substrate 2000 and the TFT layer 2020 are separated using physical means. Therefore, the weaker the adhesion at the interface between the peeling layer 2010 and the TFT layer 2020, the easier the peeling and the less damage to the TFT layer. A metal oxide may be formed on the metal film. For example, when W or Mo is used as a release layer, after forming SiOx on W or Mo, WOx or MoOx (X = 2 to 3) is formed on the surface of W or Mo by heat treatment or the like, respectively. To do. Thus, by forming the WOx and MoOx metal oxide films on the W and Mo metal films, respectively, the adhesion between the release layer and the SiOx is reduced and the film is easily peeled off, and the release layer is not completely removed. However, the substrate and the thin film integrated circuit can be easily separated.

続いて、補助基板2070を用いて、基板2000からTFT層2020を物理的手段を用いて剥離する(図8(B))。剥離した後に、TFT層2020に剥離層が付着している場合には、再度エッチング剤を用いて除去するのが好ましい。   Subsequently, the TFT layer 2020 is peeled off from the substrate 2000 using a physical means using the auxiliary substrate 2070 (FIG. 8B). In the case where a peeling layer is attached to the TFT layer 2020 after peeling, it is preferably removed again using an etching agent.

以上の工程により、基板2000に形成したTFT層2020を剥離することができる。本実施の形態に示した方法を用いることにより、剥離後のTFT層2020は、バラバラにならず剥離前と同様に配列した状態で得られる。   Through the above steps, the TFT layer 2020 formed on the substrate 2000 can be peeled off. By using the method described in this embodiment mode, the TFT layer 2020 after peeling can be obtained in a state of being arranged in the same manner as before peeling without being separated.

その後、基板2000から分離したTFT層2020は、補強用の保護膜2030が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。   After that, the TFT layer 2020 separated from the substrate 2000 may be mounted on the article as it is because the reinforcing protective film 2030 is provided, or may be mounted on the transfer substrate separately. As the transfer substrate, a flexible substrate is preferable. As the flexible substrate, a substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polyethersulfone (PES), or a synthetic resin having flexibility such as acrylic is used. Can do.

可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。   As an adhesive for adhering the flexible substrate, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used.

可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達せいでき、可撓性を高めることができる。   When transferred to a flexible substrate, the breaking strength of the thin film integrated circuit can be increased. Further, as compared with a thin film integrated circuit formed over an insulating substrate, light weight and thin film can be achieved, and flexibility can be increased.

また、剥離された基板は再利用することができる。その結果、半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。   Further, the peeled substrate can be reused. As a result, cost reduction can be achieved in manufacturing a semiconductor device. In the case of reuse, it is desirable to control so as not to generate scratches on the substrate in the peeling process. However, even when scratches are generated, an organic resin or inorganic resin film may be formed by a coating method or a droplet discharge method, and planarization may be performed.

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、半導体装置の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。   As described above, when a thin film integrated circuit is formed over a substrate having an insulating surface, the shape of the base substrate is not limited as compared with a chip manufactured using a silicon wafer in which the chip is extracted from a circular silicon wafer. Therefore, the productivity of semiconductor devices can be increased and mass production can be performed. Furthermore, since the insulating substrate can be reused, the cost can be reduced.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

本実施例では、上記実施の形態1および実施の形態2に示した剥離方法のより具体的な構成について図面を用いて説明する。   In this example, a more specific structure of the peeling method described in Embodiment Mode 1 and Embodiment Mode 2 will be described with reference to the drawings.

まず、図10(A)に示すように、基板200上に剥離層201を形成する。具体的に基板200は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。基板200の表面を、CMP法などの研磨により平坦化しておいても良い。なお、本実施例では基板200として石英基板を用いる。   First, as illustrated in FIG. 10A, the separation layer 201 is formed over the substrate 200. Specifically, for example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used as the substrate 200. Alternatively, a metal substrate containing stainless steel or a semiconductor substrate with an insulating film formed on the surface thereof may be used. A substrate made of a synthetic resin having flexibility such as plastic generally tends to have a lower heat resistant temperature than the above substrate, but can be used as long as it can withstand the processing temperature in the manufacturing process. . The surface of the substrate 200 may be planarized by polishing such as a CMP method. In this embodiment, a quartz substrate is used as the substrate 200.

剥離層201としては、スパッタ法によって形成された、30nm〜1μm、好ましくは30nm〜50nmの膜厚を有するWを用いる。また、Wの形成に関してはスパッタ法の他にもCVD法によっても形成することができる。本実施例では、剥離層201にWを含有した金属膜を用いるが、上記実施の形態で示した他の材料を用いても構わない。   As the peeling layer 201, W formed by sputtering and having a thickness of 30 nm to 1 μm, preferably 30 nm to 50 nm is used. In addition to the sputtering method, W can be formed by a CVD method. In this example, a metal film containing W is used for the peeling layer 201, but other materials described in the above embodiments may be used.

剥離層201上の薄膜集積回路を形成する領域に選択的に絶縁膜を形成する(図10(B))。絶縁膜は、単層構造または積層構造で形成することができ、本実施例では第1の絶縁膜202、第2の絶縁膜203からなる積層構造で形成する。例えば第1の絶縁膜として酸化珪素膜、第2の絶縁膜として酸化窒素化珪素膜を用いる。また、他にも第1の絶縁膜として酸化珪素、第2の絶縁膜として窒化酸化珪素膜、第3の絶縁膜として酸化窒化珪素膜からなる3層の積層構造で形成してもよい。なお、後の工程で物理的な手段を用いて剥離を行う場合には、剥離層201と直接接触する第1の絶縁膜202として酸化珪素膜を用いるのが好ましい。   An insulating film is selectively formed in a region where a thin film integrated circuit is formed over the separation layer 201 (FIG. 10B). The insulating film can be formed with a single-layer structure or a stacked structure. In this embodiment, the insulating film is formed with a stacked structure including the first insulating film 202 and the second insulating film 203. For example, a silicon oxide film is used as the first insulating film, and a silicon oxynitride film is used as the second insulating film. In addition, a three-layer structure including a silicon oxide film as the first insulating film, a silicon nitride oxide film as the second insulating film, and a silicon oxynitride film as the third insulating film may be formed. Note that in the case where peeling is performed using physical means in a later step, it is preferable to use a silicon oxide film as the first insulating film 202 which is in direct contact with the peeling layer 201.

次に、絶縁膜203上に薄膜トランジスタを形成する(図10(C))。薄膜トランジスタは、少なくとも所望の形状にパターニングされた半導体膜211、212、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜(ゲート絶縁膜)213を介して形成されたゲート電極214、215が設けられている。   Next, a thin film transistor is formed over the insulating film 203 (FIG. 10C). The thin film transistor is provided with at least gate electrodes 214 and 215 formed through semiconductor films 211 and 212 patterned into a desired shape and an insulating film (gate insulating film) 213 functioning as a gate insulating film.

半導体膜211、212は、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したSAS(Semi Amorphous Semiconductor)、非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれの状態を有してもよい。   The semiconductor films 211 and 212 are amorphous semiconductors, SAS (Semi Amorphous Semiconductor) in which an amorphous state and a crystalline state are mixed, and crystal grains of 0.5 nm to 20 nm can be observed in the amorphous semiconductor. It may have any state selected from a microcrystalline semiconductor and a crystalline semiconductor.

また成膜処理温度に耐えうる基板、例えば石英基板を使用するならば、当該基板へCVD法等により結晶性半導体膜を形成してもよい。   If a substrate that can withstand the film formation temperature, for example, a quartz substrate is used, a crystalline semiconductor film may be formed on the substrate by a CVD method or the like.

本実施例では、非晶質半導体膜を形成し、加熱処理により結晶化された結晶性半導体膜を形成する。加熱処理とは、加熱炉、レーザー照射、もしくはレーザー光の代わりにランプから発する光の照射(ランプアニール)、またはそれらを組み合わせて用いることができる。   In this embodiment, an amorphous semiconductor film is formed, and a crystalline semiconductor film crystallized by heat treatment is formed. The heat treatment can be performed using a heating furnace, laser irradiation, irradiation of light emitted from a lamp instead of laser light (lamp annealing), or a combination thereof.

レーザー照射を用いる場合、連続発振型のレーザー(CWレーザー)やパルス発振型のレーザー(パルスレーザー)を用いることができる。レーザーとしては、Arレーザー、Krレーザー、エキシマレーザー、YAGレーザー、Y23レーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ti:サファイヤレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種を用いることができる。このようなレーザーの基本波、及び当該基本波の第2高調波から第4高調波のレーザーを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。 When laser irradiation is used, a continuous wave laser (CW laser) or a pulsed laser (pulse laser) can be used. Lasers include Ar laser, Kr laser, excimer laser, YAG laser, Y 2 O 3 laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, copper vapor One or a plurality of lasers or gold vapor lasers can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser and the second to fourth harmonics of the fundamental wave, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. In this case, a laser power density is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec.

このとき例えば図18(A)に示すような光学系を用い、CWレーザーを用いて結晶化を行う。まず、レーザー発振器290から射出されるCWレーザービームが光学系291により長く引き伸ばされ、線状に加工される。具体的には、光学系291が有するシリンドリカルレンズや凸レンズを、レーザービームが通過すると線状に加工することができる。このときスポットの長軸の長さが、200〜350μmとなるように加工するとよい。   At this time, for example, an optical system as shown in FIG. 18A is used and crystallization is performed using a CW laser. First, the CW laser beam emitted from the laser oscillator 290 is elongated by the optical system 291 and processed into a linear shape. Specifically, a cylindrical lens or a convex lens included in the optical system 291 can be processed into a linear shape when the laser beam passes. At this time, it is good to process so that the length of the long axis of a spot may be set to 200-350 micrometers.

その後、線状に加工されたレーザービームは、ガルバノミラー293と、fθレンズ294とを介して半導体膜124へ入射する。このとき線状レーザーは、半導体膜上に所定の大きさのレーザースポット282を形成するように調整されている。またfθレンズ294により、ガルバノミラーの角度によらず、被照射物表面において、レーザースポット282の形状を一定とすることができる。   Thereafter, the linearly processed laser beam is incident on the semiconductor film 124 via the galvanometer mirror 293 and the fθ lens 294. At this time, the linear laser is adjusted so as to form a laser spot 282 having a predetermined size on the semiconductor film. Further, the fθ lens 294 can make the shape of the laser spot 282 constant on the surface of the irradiated object regardless of the angle of the galvanometer mirror.

このときガルバノミラーの振動を制御する装置(制御装置)296によりガルバノミラーが振動、つまりミラーの角度が変化するようになっており、レーザースポット282は、一方向(例えば、図中のX軸方向)に移動する。例えばガルバノミラーが半周期振動すると、レーザービームが半導体膜上のX軸方向に一定幅移動するように調節されている(往路)。   At this time, the device (control device) 296 that controls the vibration of the galvanometer mirror vibrates the galvanometer mirror, that is, the angle of the mirror changes, and the laser spot 282 is in one direction (for example, the X-axis direction in the figure). ) For example, when a galvanometer mirror vibrates in a half cycle, the laser beam is adjusted so as to move a certain width in the X-axis direction on the semiconductor film (outward path).

そして、半導体膜はXYステージ295によりY軸方向へ移動する。そして同様に、ガルバノミラーにより、レーザースポットが半導体膜上のX軸方向に移動する(復路)。このようなレーザービームの往復運動を用いて、経路283をレーザースポットが移動し、レーザーアニールが行われる。   Then, the semiconductor film is moved in the Y-axis direction by the XY stage 295. Similarly, the laser spot moves in the X-axis direction on the semiconductor film by the galvanometer mirror (return path). Using such a reciprocating motion of the laser beam, the laser spot moves along the path 283, and laser annealing is performed.

このとき図18(B)に示すように、当該薄膜トランジスタは、キャリアの移動方向284と、レーザービームの長軸への移動方向(走査方向)283とが沿うようにレーザーアニールを行う。例えば図18(B)に示す形状を有する半導体膜230の場合、レーザービームの長軸への移動方向(走査方向)と平行となるように、半導体膜に形成されるソース領域230(s)、チャネル形成領域230(c)、ドレイン領域230(d)を配置する。その結果、キャリアが横切る粒界を少なくする又はなくすことができるため、薄膜トランジスタの移動度を高めることができる。   At this time, as shown in FIG. 18B, the thin film transistor performs laser annealing so that the carrier moving direction 284 and the moving direction (scanning direction) 283 to the major axis of the laser beam are aligned. For example, in the case of the semiconductor film 230 having the shape shown in FIG. 18B, a source region 230 (s) formed in the semiconductor film so as to be parallel to the moving direction (scanning direction) of the laser beam to the long axis, A channel formation region 230 (c) and a drain region 230 (d) are disposed. As a result, since the grain boundaries crossed by carriers can be reduced or eliminated, the mobility of the thin film transistor can be increased.

またさらにレーザーの入射角を、半導体膜に対してθ(0°<θ<90°)となるようにしてもよい。その結果、レーザーの干渉を防止することができる。   Furthermore, the incident angle of the laser may be θ (0 ° <θ <90 °) with respect to the semiconductor film. As a result, laser interference can be prevented.

なお連続発振の基本波のレーザー光と連続発振の高調波のレーザー光とを照射するようにしてもよいし、連続発振の基本波のレーザー光とパルス発振の高調波のレーザー光とを照射するようにしてもよい。複数のレーザー光を照射することにより、エネルギーを補うことができる。   Note that continuous wave fundamental laser light and continuous wave harmonic laser light may be emitted, or continuous wave fundamental laser light and pulsed harmonic laser light are emitted. You may do it. Energy can be supplemented by irradiating a plurality of laser beams.

またパルス発振型のレーザーであって、半導体膜がレーザー光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザー光を照射できるような発振周波数でレーザー光を発振させることで、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。すなわち、パルス発振の周期が、半導体膜が溶融してから完全に固化するまでの時間よりも短くなるように、発振の周波数の下限を定めたパルスビームを使用することができる。   In addition, it is a pulse oscillation type laser that oscillates laser light at an oscillation frequency that can irradiate the laser light of the next pulse after the semiconductor film is melted by the laser light and solidifies in the scanning direction. Crystal grains grown continuously can be obtained. That is, a pulse beam in which the lower limit of the oscillation frequency is determined so that the period of pulse oscillation is shorter than the time from when the semiconductor film is melted until it is completely solidified.

実際に用いることができるパルスビームの発振周波数は10MHz以上であって、通常用いられている数十Hz〜数百Hzの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を使用する。   The oscillation frequency of the pulse beam that can be actually used is 10 MHz or more, and a frequency band that is significantly higher than the frequency band of several tens to several hundreds Hz that is normally used is used.

なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザー光を照射するようにしてもよい。これにより、レーザー光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。   Note that laser light may be irradiated in an inert gas atmosphere such as a rare gas or nitrogen. Thereby, roughness of the semiconductor surface due to laser light irradiation can be suppressed, and variation in threshold value caused by variation in interface state density can be suppressed.

またSiH4とF2、又はSiH4とH2を用いて微結晶半導体膜を形成し、その後上記のようなレーザー照射をおこなって結晶化してもよい。 Alternatively, a microcrystalline semiconductor film may be formed using SiH 4 and F 2 , or SiH 4 and H 2 , and then crystallized by performing laser irradiation as described above.

その他の加熱処理として、加熱炉を用いる場合、非晶質半導体膜を500〜550℃で2〜20時間かけて加熱する。このとき、徐々に高温となるように温度を500〜550℃の範囲で多段階に設定するとよい。最初の低温加熱工程により、非晶質半導体膜の水素等が出てくるため、結晶化の際の膜荒れを低減する、いわゆる水素だしを行うことができる。さらに、結晶化を促進させる金属元素、例えばNiを非晶質半導体膜上に形成すると、加熱温度を低減することができ好ましい。このような金属元素を用いた結晶化であっても、600〜950℃に加熱しても構わない。   As another heat treatment, when a heating furnace is used, the amorphous semiconductor film is heated at 500 to 550 ° C. for 2 to 20 hours. At this time, the temperature may be set in multiple stages in the range of 500 to 550 ° C. so that the temperature gradually increases. In the first low-temperature heating step, hydrogen or the like of the amorphous semiconductor film comes out, so that so-called hydrogen dipping that reduces film roughness during crystallization can be performed. Furthermore, it is preferable to form a metal element that promotes crystallization, such as Ni, on the amorphous semiconductor film because the heating temperature can be reduced. Even crystallization using such a metal element may be heated to 600 to 950 ° C.

但し、金属元素を形成する場合、半導体素子の電気特性に悪影響を及ぼすことが懸念されるので、該金属元素を低減又は除去するためのゲッタリング工程を施す必要が生じる。例えば、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲するよう工程を行えばよい。   However, when a metal element is formed, there is a concern that the electrical characteristics of the semiconductor element may be adversely affected. Therefore, it is necessary to perform a gettering step for reducing or removing the metal element. For example, a process may be performed so as to capture a metal element using an amorphous semiconductor film as a gettering sink.

また直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成してもよい。この場合、GeF4、又はF2等のフッ素系ガスと、SiH4、又はSi26等のシラン系ガスとを用い、熱又はプラズマを利用して直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成することができる。このように直接結晶性半導体膜を形成する場合であって、高温処理が必要となるときは、耐熱性の高い石英基板を用いるとよい。 Alternatively, a crystalline semiconductor film may be formed directly on the surface to be formed. In this case, a crystalline semiconductor film is directly formed on the surface to be formed using heat or plasma using a fluorine-based gas such as GeF 4 or F 2 and a silane-based gas such as SiH 4 or Si 2 H 6. Can be formed. In the case where a crystalline semiconductor film is directly formed as described above and high temperature treatment is required, a quartz substrate with high heat resistance is preferably used.

このように半導体膜に加熱する工程により、剥離層へ加熱の影響があると考えられる。例えば、炉を用いた加熱処理を行う場合や、532nmの波長を用いてレーザー照射を行う場合、剥離層までエネルギーが到達することがある。   Thus, it is thought that there is an influence of heating on the peeling layer by the process of heating the semiconductor film. For example, when heat treatment is performed using a furnace, or when laser irradiation is performed using a wavelength of 532 nm, energy may reach the release layer.

一方、効率よく半導体膜を結晶化するため、剥離層へレーザーによるエネルギーを到達させないように、下地膜の構造を選択することもできる。例えば、下地膜の材料、膜厚、積層順を選択する。   On the other hand, in order to efficiently crystallize the semiconductor film, the structure of the base film can be selected so that the energy of the laser does not reach the release layer. For example, the material, film thickness, and stacking order of the base film are selected.

以上に示したいずれかの手段により形成される半導体膜は、シリコンウェハから形成されるチップと比べて多くの水素を有する。具体的には、水素を1×1019〜1×1022/cm3、好ましくは1×1019〜5×1020/cm3有するように形成することができる。この水素により、半導体膜中の欠陥を緩和する、所謂欠陥のターミネート効果を奏することができる。加えて水素により、薄膜集積回路の柔軟性を高めることができる。 A semiconductor film formed by any one of the means described above has more hydrogen than a chip formed from a silicon wafer. Specifically, hydrogen can be formed so as to have 1 × 10 19 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 19 to 5 × 10 20 / cm 3 . This hydrogen can provide a so-called defect termination effect that alleviates defects in the semiconductor film. In addition, the flexibility of the thin film integrated circuit can be increased by hydrogen.

さらに、パターニングされた半導体膜が薄膜集積回路において占める面積の割合を、1〜30%とすることで、曲げ応力による薄膜トランジスタの破壊や剥がれを防止することができる。   Furthermore, by setting the ratio of the area occupied by the patterned semiconductor film in the thin film integrated circuit to 1 to 30%, the breakdown and peeling of the thin film transistor due to bending stress can be prevented.

また、ゲート絶縁膜213は、半導体膜211、212を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜213には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いて単層または複数の膜を積層させて形成することができる。また成膜方法は、プラズマCVD法、スパッタ法などを用いることができる。ここでは、スパッタ法を用いて、膜厚を30nm〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。   The gate insulating film 213 is formed so as to cover the semiconductor films 211 and 212. The gate insulating film 213 can be formed by stacking a single layer or a plurality of films using, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like. As a film formation method, a plasma CVD method, a sputtering method, or the like can be used. Here, a sputtering method is used to form an insulating film containing silicon with a thickness of 30 nm to 200 nm.

ゲート電極214、215は、ゲート絶縁膜213上に第1の導電層とその上に第2の導電層を形成し、第1の導電層と第2の導電層をパターニングすることによって形成することができる。本実施例においては、第1の導電層として窒化タンタル(TaN)を用い、第2の導電層としてタングステン(W)を用いて形成する。TaN膜、W膜は共にスパッタ法で形成すればよく、TaN膜はTaのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、W膜はWのターゲットを用いて成膜すれば良い。   The gate electrodes 214 and 215 are formed by forming a first conductive layer on the gate insulating film 213 and a second conductive layer thereon, and patterning the first conductive layer and the second conductive layer. Can do. In this embodiment, tantalum nitride (TaN) is used as the first conductive layer and tungsten (W) is used as the second conductive layer. Both the TaN film and the W film may be formed by sputtering, the TaN film may be formed in a nitrogen atmosphere using a Ta target, and the W film may be formed using a W target.

なお、本実施例では第1の導電層をTaN、第2の導電層をWとしたが、これに限定されず、第1の導電層と第2の導電層は共にTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第1の導電層が20〜100nm、第2の導電層が100〜400nmの範囲で形成すれば良い。また、本実施例では、2層の積層構造としたが、1層としてもよいし、もしくは3層以上の積層構造としてもよい。   In this embodiment, the first conductive layer is TaN and the second conductive layer is W. However, the present invention is not limited to this, and the first conductive layer and the second conductive layer are both Ta, W, Ti, You may form with the element chosen from Mo, Al, Cu, Cr, Nd, or the alloy material or compound material which has the said element as a main component. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Furthermore, the combination may be selected as appropriate. The film thickness may be in the range of 20 to 100 nm for the first conductive layer and 100 to 400 nm for the second conductive layer. In this embodiment, a two-layer structure is used, but a single layer may be used, or a three-layer or more structure may be used.

次に、ゲート電極またはレジストを形成しパターニングしたものをマスクとして用い、半導体膜211、212にn型またはp型の導電性を付与する不純物を選択的に添加する。半導体膜211、212は、チャネル形成領域および不純物領域(ソース領域、ドレイン領域、GOLD領域、LDD領域を含む)を有し、添加される不純物元素の導電型によりnチャネル型TFT204、またはpチャネル型TFT205と区別することができる。   Next, an impurity imparting n-type or p-type conductivity is selectively added to the semiconductor films 211 and 212 using a gate electrode or a resist pattern formed and patterned as a mask. The semiconductor films 211 and 212 include a channel formation region and an impurity region (including a source region, a drain region, a GOLD region, and an LDD region), and an n-channel TFT 204 or a p-channel type depending on the conductivity type of the added impurity element. It can be distinguished from the TFT 205.

図10では、nチャネル型TFT204はゲート電極214の側壁にサイドウォールを有し、半導体膜211にn型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域、ドレイン領域およびLDD領域が形成されている。また、pチャネル型TFT205は半導体膜212にp型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域およびドレイン領域が形成されている。ここでは、ゲート電極214、215の側壁にサイドウォールを形成し、nチャネル型TFT204に選択的にLDD領域を形成した構造を示したが、この構造に限定されず、pチャネル型TFT205にもLDD領域を形成してもよいし、pチャネル型TFT205にサイドウォールを設けなくてもよい。   In FIG. 10, an n-channel TFT 204 has a sidewall on the side wall of the gate electrode 214, and a source region, a drain region, and an LDD region in which an impurity imparting n-type conductivity is selectively added to the semiconductor film 211. Is formed. In the p-channel TFT 205, a source region and a drain region to which an impurity imparting p-type conductivity is selectively added are formed in the semiconductor film 212. Here, a structure in which sidewalls are formed on the sidewalls of the gate electrodes 214 and 215 and an LDD region is selectively formed in the n-channel TFT 204 is shown; however, the present invention is not limited to this structure. A region may be formed, or the p-channel TFT 205 may not be provided with a sidewall.

また、nチャネル型TFT204とpチャネル型TFT205を相保的に組み合わせたCMOS構造で形成してもよい。なお、あらかじめゲート電極の下方に位置する半導体膜のチャネル領域に不純物元素(ボロン、リン等)をドーピング等によって添加してもよい。半導体膜のチャネル領域に不純物元素を添加しておくことにより閾値のばらつき等を抑え特性のよい薄膜トランジスタを得ることができる。   Alternatively, a CMOS structure in which the n-channel TFT 204 and the p-channel TFT 205 are combined with each other may be formed. Note that an impurity element (boron, phosphorus, or the like) may be added in advance to the channel region of the semiconductor film located below the gate electrode by doping or the like. By adding an impurity element to the channel region of the semiconductor film, a thin film transistor with excellent characteristics can be obtained by suppressing variation in threshold value and the like.

次に、層間絶縁膜206を形成する(図10(D))。層間絶縁膜206としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、CVD法により形成された酸化シリコン膜や酸化窒化珪素膜、またはSOG(Spin On Glass)法により塗布された酸化シリコン膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化窒化シリコン膜の積層構造を用いても良い。   Next, an interlayer insulating film 206 is formed (FIG. 10D). As the interlayer insulating film 206, an inorganic insulating film or an organic insulating film can be used. As the inorganic insulating film, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. As an organic insulating film, polyimide, A film made of polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, positive photosensitive organic resin, negative photosensitive organic resin, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxynitride film may be used.

また、層間絶縁膜として、シロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いることができる。シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。   A siloxane material such as a siloxane resin can be used for the interlayer insulating film. A siloxane material corresponds to a material including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

シロキサン材料は、その構造により、例えば、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに分類することができる。また、Si−N結合を有するポリマー(ポリシラザン)を含む材料で層間絶縁膜を形成してもよい。   Siloxane materials can be classified according to their structure into, for example, silica glass, alkylsiloxane polymers, alkylsilsesquioxane polymers, hydrogenated silsesquioxane polymers, hydrogenated alkylsilsesquioxane polymers, and the like. Alternatively, the interlayer insulating film may be formed using a material containing a polymer (polysilazane) having a Si—N bond.

上記の材料を用いることで、膜厚を薄くしても十分な絶縁性および平坦性を有する層間絶縁膜を得ることができる。また、上記の材料は耐熱性が高いため、多層配線におけるリフロー処理にも耐えうる層間絶縁膜を得ることができる。さらに、吸湿性が低いため、脱水量の少ない層間絶縁膜を形成することができる。   By using the above material, an interlayer insulating film having sufficient insulation and flatness can be obtained even when the film thickness is reduced. In addition, since the above material has high heat resistance, an interlayer insulating film that can withstand reflow processing in a multilayer wiring can be obtained. Further, since the hygroscopic property is low, an interlayer insulating film with a small amount of dehydration can be formed.

本実施例では、シロキサン材料を層間絶縁膜206として形成する。層間絶縁膜206によって、基板上に形成されたTFTによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。とくに、層間絶縁膜206は平坦化の意味合いが強いので、平坦化されやすい材質の絶縁膜を用いることが好ましい。   In this embodiment, a siloxane material is formed as the interlayer insulating film 206. With the interlayer insulating film 206, unevenness due to the TFT formed on the substrate can be reduced and planarized. In particular, since the interlayer insulating film 206 has a strong meaning of planarization, it is preferable to use an insulating film made of a material that is easily planarized.

また、層間絶縁膜206を形成する前に、第1のパッシベーション膜を形成してもよい。パッシベーション膜としてはシリコンを含む絶縁膜を100〜200nmの厚さに形成する。成膜法としてはプラズマCVD法や、スパッタ法を用いればよい。他にもパッシベーション膜としてSiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化珪素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は、単層構造もしくは積層構造として形成することができる。 In addition, a first passivation film may be formed before the interlayer insulating film 206 is formed. As the passivation film, an insulating film containing silicon is formed to a thickness of 100 to 200 nm. As a film forming method, a plasma CVD method or a sputtering method may be used. In addition, a silicon oxynitride silicon film formed from SiH 4 , N 2 O, and H 2 may be used as a passivation film. Of course, the passivation film can be formed as a single layer structure or a stacked structure.

また、層間絶縁膜206を形成した後に、窒化酸化シリコン膜等からなる第2のパッシベーション膜を形成してもよい。膜厚は10〜200nm程度で形成すれば良く、第2のパッシベーション膜によって層間絶縁膜206へ水分が出入りすることを抑制することができる。第2のパッシベーション膜には、他にも窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜やカーボンナイトライド(CN)膜も同様に使用できる。   Further, after forming the interlayer insulating film 206, a second passivation film made of a silicon nitride oxide film or the like may be formed. The film thickness may be approximately 10 to 200 nm, and moisture can be prevented from entering and leaving the interlayer insulating film 206 by the second passivation film. In addition, a silicon nitride film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, a diamond-like carbon (DLC) film, and a carbon nitride (CN) film can be used as the second passivation film.

次いで、層間絶縁膜206をエッチングし、ソースおよびドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。続いて、各ソースおよびドレイン領域とそれぞれ電気的に接続する配線207a〜207cを形成する。配線207a〜207cとしては、Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mnから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。ここでは、Alを含んだ金属膜で形成することが好ましい。本実施の形態では、Ti膜とAlとTiを含む合金膜との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、2層構造に限らず、単層構造でも良いし、3層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、AlとTiの積層膜に限られない。例えばTaN膜上にAl膜やCu膜を形成し、更にTi膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成しても良い。   Next, the interlayer insulating film 206 is etched to form contact holes reaching the source and drain regions. Subsequently, wirings 207a to 207c that are electrically connected to the source and drain regions are formed. As the wirings 207a to 207c, a single layer or a laminated structure made of one kind of element selected from Al, Ni, C, W, Mo, Ti, Pt, Cu, Ta, Au, and Mn or an alloy containing a plurality of such elements is used. Can be used. Here, it is preferable to form a metal film containing Al. In this embodiment mode, a laminated film of a Ti film and an alloy film containing Al and Ti is formed by patterning. Of course, not only a two-layer structure but also a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers may be used. Further, the wiring material is not limited to the laminated film of Al and Ti. For example, the wiring may be formed by forming an Al film or a Cu film on the TaN film and then patterning a laminated film formed with a Ti film.

続いて、配線207a〜cを覆うように絶縁膜208を形成する。絶縁膜208としては、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いることができるが、代表的には窒化酸化珪素(SiNxOy)を用いるとよい。また、他にも樹脂膜を用いて形成してもよい。   Subsequently, an insulating film 208 is formed so as to cover the wirings 207a to 207c. As the insulating film 208, an insulating material containing oxygen or nitrogen such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like. A film can be used, but typically, silicon nitride oxide (SiNxOy) is preferably used. Alternatively, a resin film may be used.

次に、図11(A)に示すように、絶縁膜208上に保護膜209を形成する。保護膜209の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜209は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。なお、本実施例では、保護膜209としてスクリーン印刷法で形成したエポキシ樹脂を用いる。   Next, as illustrated in FIG. 11A, a protective film 209 is formed over the insulating film 208. As a material for the protective film 209, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, a melamine resin, a urethane resin, or a silicon resin can be used. Also, organic materials such as benzocyclobutene, parylene, flare, permeable polyimide, compound materials made by polymerization of siloxane materials such as siloxane resins, composition materials containing water-soluble homopolymers and water-soluble copolymers, etc. You may form using. The protective film 209 can be formed by a screen printing method or a droplet discharge method. In this embodiment, an epoxy resin formed by a screen printing method is used as the protective film 209.

保護膜209を設けることにより、基板200からTFT層102を分離した際に応力によってTFT層102が反ることを防止することができる。   By providing the protective film 209, the TFT layer 102 can be prevented from warping due to stress when the TFT layer 102 is separated from the substrate 200.

その後、剥離膜201を完全に除去する。本実施例では、剥離層とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層の除去を行う。図21に示すように、エッチング剤としてフッ化ハロゲンを含む気体又は液体を導入することにより剥離層を除去する。ここでは、図21に示すような減圧手段、加圧手段、温度制御手段を備えた装置89を用い、エッチング剤としてClF3(三フッ化塩素)を用いて、温度:室温〜150℃、流量:50sccm、気圧:9Torr(約1200Pa)の条件で剥離層を除去するが、この条件に限定されるものではない。また図21に示す装置は、複数の基板200を処理することができるようなベルジャー91を有する。そして、ガス導入管よりClF3115が導入され、排気管92より不要なガスが排気される。さらに当該装置の側面には加熱手段、例えばヒータ91を設けてもよい。 Thereafter, the release film 201 is completely removed. In this embodiment, the release layer and the etching agent are chemically reacted to remove the release layer. As shown in FIG. 21, the release layer is removed by introducing a gas or liquid containing halogen fluoride as an etchant. Here, the vacuum means as shown in FIG. 21, using the device 89 with pressing means, the temperature control means, using ClF 3 (chlorine trifluoride) as the etchant, the temperature: room temperature to 150 DEG ° C., flow rate : The peeling layer is removed under the conditions of 50 sccm and atmospheric pressure: 9 Torr (about 1200 Pa), but is not limited to these conditions. In addition, the apparatus shown in FIG. 21 includes a bell jar 91 that can process a plurality of substrates 200. Then, ClF 3 115 is introduced from the gas introduction pipe, and unnecessary gas is exhausted from the exhaust pipe 92. Further, a heating means such as a heater 91 may be provided on the side surface of the apparatus.

図11に示すように、フッ化ハロゲンを含む気体又は液体を開口部104へ導入する。このとき、加熱手段により処理温度を100℃〜300℃とすると反応速度を高めることができる。その結果、ClF3ガスの使用量を少なくすることができ、処理時間を短縮することもできる。 As shown in FIG. 11, a gas or liquid containing halogen fluoride is introduced into the opening 104. At this time, the reaction rate can be increased by setting the treatment temperature to 100 ° C. to 300 ° C. by the heating means. As a result, the amount of ClF 3 gas used can be reduced and the processing time can be shortened.

このとき、TFT層102の各層がエッチングされないようにエッチング剤、ガス流量、温度等を設定する。本実施例で用いるClF3は、Wを選択的にエッチングする特性があるため、剥離層であるWを選択的に除去する。そのため剥離層には、Wを含有した金属膜からなる層を用い、下地膜に酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いる。これらの反応速度の差、つまり選択比が高いため、TFT層102を保護しつつ、剥離層を容易に除去することができる。本実施例では、TFT層の上下に設けられた絶縁膜、側面に露出する層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、配線等の端部により、TFT層102が、ClF3によりエッチングされることはない。 At this time, an etching agent, a gas flow rate, a temperature, and the like are set so that each layer of the TFT layer 102 is not etched. Since ClF 3 used in this embodiment has a characteristic of selectively etching W, it selectively removes W as a peeling layer. Therefore, a layer made of a metal film containing W is used for the peeling layer, and an insulating film containing oxygen or nitrogen is used for the base film. Since the difference in reaction rate, that is, the selectivity is high, the peeling layer can be easily removed while protecting the TFT layer 102. In this embodiment, the TFT layer 102 is not etched by ClF 3 by the end portions of the insulating films provided above and below the TFT layer, the interlayer insulating film exposed on the side surfaces, the gate insulating film, the wiring, and the like.

なお、ClF3は、塩素を200℃以上でフッ素と反応させることにより、Cl2(g)+3F2(g)→2ClF3(g)の過程を経て生成することができる。またClF3は、反応空間の温度によっては液体の場合もあり(沸点11.75℃)、その際にはウェットエッチングを採用することもできる。 Note that ClF 3 can be produced through a process of Cl 2 (g) + 3F 2 (g) → 2ClF 3 (g) by reacting chlorine with fluorine at 200 ° C. or higher. Further, ClF 3 may be a liquid depending on the temperature of the reaction space (boiling point: 11.75 ° C.), and wet etching can be employed at that time.

その他のフッ化ハロゲンを含む気体として、ClF3等に窒素を混合したガスを用いてもよい。 As another gas containing halogen fluoride, a gas in which nitrogen is mixed with ClF 3 or the like may be used.

また、剥離層をエッチングし、下地膜をエッチングしないようなエッチャントであれば、ClF3に限定されるものでなく、またフッ化ハロゲンに限定されるものでもない。例えば、CF4、SF6、NF3、F2等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いることもできる。その他のエッチング剤として、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)のような強アルカリ溶液を用いてもよい。 Further, an etchant that etches the release layer and does not etch the base film is not limited to ClF 3 , and is not limited to halogen fluoride. For example, a gas containing fluorine such as CF 4 , SF 6 , NF 3 , F 2, etc. can be used as plasma. As another etching agent, a strong alkaline solution such as tetraethylammonium hydroxide (TMAH) may be used.

さらに、ClF3等のフッ化ハロゲンを含む気体によって化学的に除去する場合、選択的にエッチングされる材料を剥離層として用い、エッチングされない材料を下地膜として用いるという条件に従うならば、剥離層及び下地膜の組合せは、上記材料に限定されるものではない。 Further, in the case of chemical removal with a gas containing halogen fluoride such as ClF 3 , if the condition that a material that is selectively etched is used as a peeling layer and a material that is not etched is used as a base film, the peeling layer and The combination of the base films is not limited to the above materials.

次に、剥離層201を除去した後、基板200を剥離する。剥離層201を完全に除去した場合は、物理的な手段を用いることなく基板100とTFT層102を分離することができる(図11(B))。   Next, after removing the peeling layer 201, the substrate 200 is peeled off. When the separation layer 201 is completely removed, the substrate 100 and the TFT layer 102 can be separated without using physical means (FIG. 11B).

一方、剥離層を完全に除去せず基板200とTFT層102を分離する方法に関して、図12、図13に示す。   On the other hand, FIGS. 12 and 13 show a method for separating the substrate 200 and the TFT layer 102 without completely removing the peeling layer.

図12(A)において、図11(A)までと同様に形成した後、開口部104にエッチング剤を導入し、剥離層201を完全に除去せずに一部の剥離層221を残す。剥離層221をどのくらい残すかは、剥離のエッチング剤の流量と反応時間を調整することによって制御する。   In FIG. 12A, after forming in the same manner as in FIG. 11A, an etchant is introduced into the opening 104, and the peeling layer 201 is not completely removed, and a part of the peeling layer 221 is left. The amount of the release layer 221 remaining is controlled by adjusting the flow rate of the etchant for peeling and the reaction time.

その後、保護膜209上に補助基板222を設ける(図12(B))。補助基板222としては、石英基板や可撓性基板を用いる。可撓性基板を用いる場合には、一方の面に接着剤を有している可撓性フィルムを用いて保護膜209に接着することができる。この場合、保護膜209と補助基板222の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシまたはアクリル樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤またはテープ等を用いることができる。   After that, an auxiliary substrate 222 is provided over the protective film 209 (FIG. 12B). As the auxiliary substrate 222, a quartz substrate or a flexible substrate is used. In the case of using a flexible substrate, the protective film 209 can be bonded using a flexible film having an adhesive on one surface. In this case, as an adhesive used for bonding the protective film 209 and the auxiliary substrate 222, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy or acrylic resin adhesive, a resin additive, a tape, or the like can be used. .

続いて、補助基板221を用いて、物理的に基板200からTFT層102を剥離する(図12(C))。以上の工程により、基板100からTFT層102を剥離することができる。この方法を用いることによって、剥離層を完全に除去せず基板からTFT層を剥離することができるため、剥離工程の処理時間が向上する。また、剥離後のTFT層102は、剥離前と同様に規則的に配列した状態で得られる。つまり、剥離層101を完全に除去せず剥離を行うため、補助基板105に接着しているTFT層は剥離前と同様の配列をしている状態で得ることができる。そのため、その後の工程においても処理時間の向上が可能となる。   Subsequently, the TFT layer 102 is physically peeled from the substrate 200 using the auxiliary substrate 221 (FIG. 12C). Through the above steps, the TFT layer 102 can be peeled from the substrate 100. By using this method, since the TFT layer can be peeled from the substrate without completely removing the peeling layer, the processing time of the peeling step is improved. Further, the TFT layer 102 after peeling is obtained in a regularly arranged state as before peeling. That is, since the peeling is performed without completely removing the peeling layer 101, the TFT layer bonded to the auxiliary substrate 105 can be obtained in the same arrangement as before peeling. Therefore, the processing time can be improved in the subsequent steps.

その後、基板100から剥離したTFT層102は、補強用の保護膜209が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。別途転写用基板に移し替える場合について図13に示す。   After that, the TFT layer 102 peeled from the substrate 100 may be mounted on an article as it is because the reinforcing protective film 209 is provided, or may be mounted on a transfer substrate separately. FIG. 13 shows a case where a transfer substrate is separately transferred.

図13(A)に示すように、剥離したTFT層102を転置用基板223に貼り付ける。転置用基板223としては、可撓性基板を用いるのが好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。また、TFT層102の強度に問題がある場合には、ラミネート等の処理を行うことが好ましい。   As shown in FIG. 13A, the peeled TFT layer 102 is attached to the transfer substrate 223. As the transfer substrate 223, a flexible substrate is preferably used. As the flexible substrate, a substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polyethersulfone (PES), or a synthetic resin having flexibility such as acrylic is used. Can do. In addition, when there is a problem with the strength of the TFT layer 102, it is preferable to perform a process such as laminating.

その後、補助基板222を剥離し、転置用基板223をダイシング、スクライビングまたはレーザーカット法により選択的に切断して(図13(B))、各々の薄膜集積回路を分離する(図13(C))。ここではガラス基板に吸収されるCO2レーザー用いて切断を行う。また、TFT層102の側面等の周囲にエポキシ樹脂等の有機樹脂を設けて補強してもよい。その結果、TFT層102は外部から保護され、より機械的強度が向上することができる。 Thereafter, the auxiliary substrate 222 is peeled off, and the transfer substrate 223 is selectively cut by dicing, scribing, or laser cutting (FIG. 13B) to separate each thin film integrated circuit (FIG. 13C). ). Here, cutting is performed using a CO 2 laser absorbed by the glass substrate. Further, an organic resin such as an epoxy resin may be provided around the side surface of the TFT layer 102 for reinforcement. As a result, the TFT layer 102 is protected from the outside, and the mechanical strength can be further improved.

また、剥離された基板200は再利用することができる。その結果、基板を用いた半導体装置の作製において、低コスト化を達成することができる。例えば、石英基板は平坦性に優れ、高耐熱性である等の利点を有しているが、原価が高いという問題があった。しかし、基板を再利用することによって、ガラス基板より原価の高い石英基板を用いた場合でも低コスト化を達成することができる。   Further, the peeled substrate 200 can be reused. As a result, cost reduction can be achieved in manufacturing a semiconductor device using a substrate. For example, a quartz substrate has advantages such as excellent flatness and high heat resistance, but has a problem of high cost. However, by reusing the substrate, cost reduction can be achieved even when a quartz substrate having a higher cost than the glass substrate is used.

図31に本実施例で示した半導体装置の写真を示す。図31(A)は、基板から剥離した薄膜集積回路を封止して作製した半導体装置を示す写真である。薄膜集積回路の剥離は、剥離層を完全に除去することにより行った。つまり、ここで示す半導体装置は、実施の形態1で説明した方法を用いることにより作製を行った。上記実施の形態で示したように半導体装置は半導体層と保護膜が形成されている構成であるため、図31(B)に示すような湾曲した形状をとることができる。   FIG. 31 shows a photograph of the semiconductor device shown in this example. FIG. 31A is a photograph showing a semiconductor device manufactured by sealing a thin film integrated circuit peeled from a substrate. The thin film integrated circuit was peeled by completely removing the peeling layer. That is, the semiconductor device shown here was manufactured by using the method described in Embodiment Mode 1. Since the semiconductor device has a structure in which a semiconductor layer and a protective film are formed as described in the above embodiment mode, the semiconductor device can have a curved shape as illustrated in FIG.

なお、本実施例は上記の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment modes.

本実施例では、上記実施の形態3および実施の形態4に示した剥離方法のより具体的な構成について図面を用いて説明する。   In this example, a more specific structure of the peeling method shown in Embodiment Mode 3 and Embodiment Mode 4 will be described with reference to the drawings.

はじめに、上記実施の形態3で示した剥離方法について、より具体的な構成と剥離方法に関し図14、図15に示す。   First, regarding the peeling method shown in Embodiment Mode 3, a more specific structure and a peeling method are shown in FIGS.

まず、図14(A)に示すように、基板300上に剥離層301を形成する。具体的に基板300は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。基板300の表面を、CMP法などの研磨により平坦化しておいても良い。なお、本実施例では基板300としてガラス基板を用いる。   First, as illustrated in FIG. 14A, a separation layer 301 is formed over a substrate 300. Specifically, as the substrate 300, for example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. Alternatively, a metal substrate containing stainless steel or a semiconductor substrate with an insulating film formed on the surface thereof may be used. A substrate made of a synthetic resin having flexibility such as plastic generally tends to have a lower heat resistant temperature than the above substrate, but can be used as long as it can withstand the processing temperature in the manufacturing process. . The surface of the substrate 300 may be planarized by polishing such as a CMP method. In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate 300.

剥離層301としては、スパッタ法によって形成された、30nm〜1μm、好ましくは30nm〜50nmの膜厚を有するWを用いる。また、Wの形成に関してはスパッタ法の他にもCVD法によっても形成することができる。本実施例では、剥離層301にWを含有した金属膜を用いるが、上記実施の形態で示した他の材料を用いても構わない。   As the peeling layer 301, W formed by a sputtering method and having a thickness of 30 nm to 1 μm, preferably 30 nm to 50 nm is used. In addition to the sputtering method, W can be formed by a CVD method. In this example, a metal film containing W is used for the peeling layer 301; however, other materials described in the above embodiments may be used.

次に、剥離層301に選択的にエッチング処理を行いパターンを形成する(図14(B))。パターンの形成は、フォトリソグラフィまたは液滴吐出方等を用いて行うことができる。本実施例では、フォトリソグラフィによって、剥離層301をエッチングして開口部306を複数含むパターンを形成する(図14(B))。また、液滴吐出法を用いてパターンの形成を行ってもよく、その場合は直接レジストを形成することが可能となり、マスクが不要となる。なお、開口部306は、後に形成するTFT層において、トランジスタが形成される領域をさけた部分に設けるのが好ましい。   Next, the peeling layer 301 is selectively etched to form a pattern (FIG. 14B). The pattern can be formed using photolithography, droplet discharge method, or the like. In this embodiment, the peeling layer 301 is etched by photolithography to form a pattern including a plurality of openings 306 (FIG. 14B). Alternatively, a pattern may be formed using a droplet discharge method, in which case a resist can be formed directly and a mask is not necessary. Note that the opening 306 is preferably provided in a portion of a TFT layer to be formed, where a region where a transistor is to be formed is avoided.

続いて、剥離層301上に半導体層を形成する(図14(C))。半導体層は、少なくとも絶縁膜、半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜および配線を含んでおり、以下に具体的な剥離方法に関して説明する。   Subsequently, a semiconductor layer is formed over the separation layer 301 (FIG. 14C). The semiconductor layer includes at least an insulating film, a semiconductor film, a gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a wiring. A specific peeling method will be described below.

まず、剥離層301上の薄膜集積回路を形成する領域に選択的に絶縁膜を形成する。絶縁膜は、単層構造または積層構造で形成することができ、本実施例では第1の絶縁膜302、第2の絶縁膜303からなる積層構造で形成する。例えば第1の絶縁膜として酸化珪素膜、第2の絶縁膜として酸化窒素化珪素膜を用いる。また、他にも第1の絶縁膜として酸化珪素膜、第2の絶縁膜として窒化酸化珪素膜、第3の絶縁膜として酸化窒化珪素膜からなる3層の積層構造で形成してもよい。なお、後の工程で物理的な手段を用いて剥離を行う場合には、剥離層301と直接接触する第1の絶縁膜として酸化珪素膜を用いるのが好ましい。また、この際の開口部306においては第1の絶縁膜302が基板300と直接接した状態となっている。   First, an insulating film is selectively formed in a region where a thin film integrated circuit is formed over the separation layer 301. The insulating film can be formed with a single-layer structure or a stacked structure. In this embodiment, the insulating film is formed with a stacked structure including the first insulating film 302 and the second insulating film 303. For example, a silicon oxide film is used as the first insulating film, and a silicon oxynitride film is used as the second insulating film. Alternatively, a three-layer structure including a silicon oxide film as the first insulating film, a silicon nitride oxide film as the second insulating film, and a silicon oxynitride film as the third insulating film may be formed. Note that in the case where peeling is performed using physical means in a later step, it is preferable to use a silicon oxide film as the first insulating film that is in direct contact with the peeling layer 301. In addition, the first insulating film 302 is in direct contact with the substrate 300 in the opening 306 at this time.

次に、絶縁膜303上に薄膜トランジスタを形成する。薄膜トランジスタは、少なくとも所望の形状にエッチングされた半導体膜311、312、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜(ゲート絶縁膜)313を介して形成されたゲート電極314、315が設けられている。   Next, a thin film transistor is formed over the insulating film 303. The thin film transistor is provided with gate electrodes 314 and 315 formed through semiconductor films 311 and 312 etched into at least a desired shape and an insulating film (gate insulating film) 313 functioning as a gate insulating film.

半導体膜311、312は、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したSAS、非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれの状態を有してもよい。   The semiconductor films 311 and 312 are an amorphous semiconductor, a SAS in which an amorphous state and a crystalline state are mixed, a microcrystalline semiconductor capable of observing crystal grains of 0.5 nm to 20 nm in the amorphous semiconductor, and It may have any state selected from crystalline semiconductors.

また成膜処理温度に耐えうる基板、例えば石英基板を使用するならば、当該基板へCVD法等により結晶性半導体膜を形成してもよい。   If a substrate that can withstand the film formation temperature, for example, a quartz substrate is used, a crystalline semiconductor film may be formed on the substrate by a CVD method or the like.

本実施例では、非晶質半導体膜を形成し、加熱処理により結晶化された結晶性半導体膜を形成する。加熱処理とは、加熱炉、レーザー照射、もしくはレーザー光の代わりにランプから発する光の照射(ランプアニール)、またはそれらを組み合わせて用いることができる。   In this embodiment, an amorphous semiconductor film is formed, and a crystalline semiconductor film crystallized by heat treatment is formed. The heat treatment can be performed using a heating furnace, laser irradiation, irradiation of light emitted from a lamp instead of laser light (lamp annealing), or a combination thereof.

レーザー照射を用いる場合、連続発振型のレーザー(CWレーザー)やパルス発振型のレーザー(パルスレーザー)を用いることができる。レーザーとしては、Arレーザー、Krレーザー、エキシマレーザー、YAGレーザー、Y23レーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ti:サファイヤレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種を用いることができる。このようなレーザーの基本波、及び当該基本波の第2高調波から第4高調波のレーザーを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。 When laser irradiation is used, a continuous wave laser (CW laser) or a pulsed laser (pulse laser) can be used. Lasers include Ar laser, Kr laser, excimer laser, YAG laser, Y 2 O 3 laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, copper vapor One or a plurality of lasers or gold vapor lasers can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser and the second to fourth harmonics of the fundamental wave, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. In this case, a laser power density is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec.

このとき例えば上述した図18に示すような光学系を用い、CWレーザーを用いて結晶化を行うことができる。   At this time, crystallization can be performed using an optical system as shown in FIG.

その他の加熱処理として、加熱炉を用いる場合、非晶質半導体膜を500〜550℃で2〜20時間かけて加熱する。このとき、徐々に高温となるように温度を500〜550℃の範囲で多段階に設定するとよい。最初の低温加熱工程により、非晶質半導体膜の水素等が出てくるため、結晶化の際の膜荒れを低減する、いわゆる水素だしを行うことができる。さらに、結晶化を促進させる金属元素、例えばNiを非晶質半導体膜上に形成すると、加熱温度を低減することができ好ましい。このような金属元素を用いた結晶化であっても、600〜950℃に加熱しても構わない。   As another heat treatment, when a heating furnace is used, the amorphous semiconductor film is heated at 500 to 550 ° C. for 2 to 20 hours. At this time, the temperature may be set in multiple stages in the range of 500 to 550 ° C. so that the temperature gradually increases. In the first low-temperature heating step, hydrogen or the like of the amorphous semiconductor film comes out, so that so-called hydrogen dipping that reduces film roughness during crystallization can be performed. Furthermore, it is preferable to form a metal element that promotes crystallization, such as Ni, on the amorphous semiconductor film because the heating temperature can be reduced. Even crystallization using such a metal element may be heated to 600 to 950 ° C.

但し、金属元素を形成する場合、半導体素子の電気特性に悪影響を及ぼすことが懸念されるので、該金属元素を低減又は除去するためのゲッタリング工程を施す必要が生じる。例えば、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲するよう工程を行えばよい。   However, when a metal element is formed, there is a concern that the electrical characteristics of the semiconductor element may be adversely affected. Therefore, it is necessary to perform a gettering step for reducing or removing the metal element. For example, a process may be performed so as to capture a metal element using an amorphous semiconductor film as a gettering sink.

また直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成してもよい。この場合、GeF4、又はF2等のフッ素系ガスと、SiH4、又はSi26等のシラン系ガスとを用い、熱又はプラズマを利用して直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成することができる。このように直接結晶性半導体膜を形成する場合であって、高温処理が必要となるときは、耐熱性の高い石英基板を用いるとよい。 Alternatively, a crystalline semiconductor film may be formed directly on the surface to be formed. In this case, a crystalline semiconductor film is directly formed on the surface to be formed using heat or plasma using a fluorine-based gas such as GeF 4 or F 2 and a silane-based gas such as SiH 4 or Si 2 H 6. Can be formed. In the case where a crystalline semiconductor film is directly formed as described above and high temperature treatment is required, a quartz substrate with high heat resistance is preferably used.

このように半導体膜に加熱する工程により、剥離層へ加熱の影響があると考えられる。例えば、炉を用いた加熱処理を行う場合や、532nmの波長を用いてレーザー照射を行う場合、剥離層までエネルギーが到達することがある。   Thus, it is thought that there is an influence of heating on the peeling layer by the process of heating the semiconductor film. For example, when heat treatment is performed using a furnace, or when laser irradiation is performed using a wavelength of 532 nm, energy may reach the release layer.

一方、効率よく半導体膜を結晶化するため、剥離層へレーザーによるエネルギーを到達させないように、下地膜の構造を選択することもできる。例えば、下地膜の材料、膜厚、積層順を選択する。   On the other hand, in order to efficiently crystallize the semiconductor film, the structure of the base film can be selected so that the energy of the laser does not reach the release layer. For example, the material, film thickness, and stacking order of the base film are selected.

以上に示したいずれかの手段により形成される半導体膜は、シリコンウェハから形成されるチップと比べて多くの水素を有する。具体的には、水素を1×1019〜1×1022/cm3、好ましくは1×1019〜5×1020/cm3有するように形成することができる。この水素により、半導体膜中の欠陥を緩和する、所謂欠陥のターミネート効果を奏することができる。加えて水素により、薄膜集積回路の柔軟性を高めることができる。 A semiconductor film formed by any one of the means described above has more hydrogen than a chip formed from a silicon wafer. Specifically, hydrogen can be formed so as to have 1 × 10 19 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 19 to 5 × 10 20 / cm 3 . This hydrogen can provide a so-called defect termination effect that alleviates defects in the semiconductor film. In addition, the flexibility of the thin film integrated circuit can be increased by hydrogen.

さらに、所望の形状にエッチングされた半導体膜が薄膜集積回路において占める面積の割合を、1〜30%とすることで、曲げ応力による薄膜トランジスタの破壊や剥がれを防止することができる。   Furthermore, by setting the ratio of the area occupied by the semiconductor film etched into a desired shape in the thin film integrated circuit to 1 to 30%, the thin film transistor can be prevented from being broken or peeled off due to bending stress.

また、ゲート絶縁膜313は、半導体膜311、312を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜313には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いて単層または複数の膜を積層させて形成することができる。また成膜方法は、プラズマCVD法、スパッタ法などを用いることができる。ここでは、スパッタ法を用いて、膜厚を30nm〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。   The gate insulating film 313 is formed so as to cover the semiconductor films 311 and 312. The gate insulating film 313 can be formed by stacking a single layer or a plurality of films using, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like. As a film formation method, a plasma CVD method, a sputtering method, or the like can be used. Here, a sputtering method is used to form an insulating film containing silicon with a thickness of 30 nm to 200 nm.

ゲート電極314、315は、ゲート絶縁膜313上に第1の導電層とその上に第2の導電層を形成し、第1の導電層と第2の導電層をパターニングすることによって形成することができる。本実施例においては、第1の導電層として窒化タンタル(TaN)を用い、第2の導電層としてタングステン(W)を用いて形成する。TaN膜、W膜は共にスパッタ法で形成すればよく、TaN膜はTaのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、W膜はWのターゲットを用いて成膜すれば良い。   The gate electrodes 314 and 315 are formed by forming a first conductive layer on the gate insulating film 313 and a second conductive layer thereon, and patterning the first conductive layer and the second conductive layer. Can do. In this embodiment, tantalum nitride (TaN) is used as the first conductive layer and tungsten (W) is used as the second conductive layer. Both the TaN film and the W film may be formed by sputtering, the TaN film may be formed in a nitrogen atmosphere using a Ta target, and the W film may be formed using a W target.

なお、本実施例では第1の導電層をTaN、第2の導電層をWとしたが、これに限定されず、第1の導電層と第2の導電層は共にTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第1の導電層が20〜100nm、第2の導電層が100〜400nmの範囲で形成すれば良い。また、本実施例では、2層の積層構造としたが、1層としてもよいし、もしくは3層以上の積層構造としてもよい。   In this embodiment, the first conductive layer is TaN and the second conductive layer is W. However, the present invention is not limited to this, and the first conductive layer and the second conductive layer are both Ta, W, Ti, You may form with the element chosen from Mo, Al, Cu, Cr, Nd, or the alloy material or compound material which has the said element as a main component. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Furthermore, the combination may be selected as appropriate. The film thickness may be in the range of 20 to 100 nm for the first conductive layer and 100 to 400 nm for the second conductive layer. In this embodiment, a two-layer structure is used, but a single layer may be used, or a three-layer or more structure may be used.

次に、ゲート電極または選択的に形成されたレジストをマスクとして用い、半導体膜311、312にn型またはp型の導電性を付与する不純物を選択的に添加する。半導体膜311、312は、チャネル形成領域および不純物領域(ソース領域、ドレイン領域、GOLD領域、LDD領域を含む)を有し、添加される不純物元素の導電型によりnチャネル型TFT304、またはpチャネル型TFT305と区別することができる。   Next, an impurity imparting n-type or p-type conductivity is selectively added to the semiconductor films 311 and 312 using a gate electrode or a selectively formed resist as a mask. The semiconductor films 311 and 312 have a channel formation region and an impurity region (including a source region, a drain region, a GOLD region, and an LDD region), and an n-channel TFT 304 or a p-channel type depending on the conductivity type of the added impurity element. It can be distinguished from the TFT 305.

図14では、nチャネル型TFT304はゲート電極214の側壁にサイドウォールを有し、半導体膜311にn型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域、ドレイン領域およびLDD領域が形成されている。また、pチャネル型TFT305は半導体膜312にp型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域およびドレイン領域が形成されている。ここでは、ゲート電極314、315の側壁にサイドウォールを形成し、nチャネル型TFT204に選択的にLDD領域を形成した構造を示したが、この構造に限定されず、pチャネル型TFT205にもLDD領域を形成してもよいし、pチャネル型TFT205にサイドウォールを設けなくてもよい。   In FIG. 14, an n-channel TFT 304 has a sidewall on the side wall of the gate electrode 214, and a source region, a drain region, and an LDD region in which an impurity imparting n-type conductivity is selectively added to the semiconductor film 311 Is formed. In the p-channel TFT 305, a source region and a drain region in which an impurity imparting p-type conductivity is selectively added to the semiconductor film 312 are formed. Here, a structure in which sidewalls are formed on the sidewalls of the gate electrodes 314 and 315 and an LDD region is selectively formed in the n-channel TFT 204 is shown; however, the present invention is not limited to this structure. A region may be formed, or the p-channel TFT 205 may not be provided with a sidewall.

また、nチャネル型TFT304とpチャネル型TFT305を相保的に組み合わせたCMOS構造で形成してもよい。なお、あらかじめ半導体膜のチャネル領域にドーピング等によって不純物元素を添加してもよい。半導体膜のチャネル領域に不純物元素を添加しておくことにより閾値のばらつき等を抑え特性のよい薄膜トランジスタを得ることができる。   Alternatively, a CMOS structure in which an n-channel TFT 304 and a p-channel TFT 305 are combined in a conservative manner may be used. Note that an impurity element may be added in advance to the channel region of the semiconductor film by doping or the like. By adding an impurity element to the channel region of the semiconductor film, a thin film transistor with excellent characteristics can be obtained by suppressing variation in threshold value and the like.

次に、層間絶縁膜307を形成する。層間絶縁膜307としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、CVD法により形成された酸化シリコン膜や酸化窒化珪素、またはSOG(Spin On Glass)法により塗布された酸化シリコン膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化窒化シリコン膜の積層構造を用いても良い。   Next, an interlayer insulating film 307 is formed. As the interlayer insulating film 307, an inorganic insulating film or an organic insulating film can be used. As the inorganic insulating film, a silicon oxide film, silicon oxynitride formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by a SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. As an organic insulating film, polyimide, polyamide, or the like can be used. A film of BCB (benzocyclobutene), acrylic or positive photosensitive organic resin, negative photosensitive organic resin, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxynitride film may be used.

また、層間絶縁膜はとしてシロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いてもよい。   Further, as the interlayer insulating film, a siloxane material such as a siloxane resin may be used.

シロキサン材料は、その構造により、例えば、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに分類することができる。また、Si−N結合を有するポリマー(ポリシラザン)を含む材料で層間絶縁膜を形成してもよい。   Siloxane materials can be classified according to their structure into, for example, silica glass, alkylsiloxane polymers, alkylsilsesquioxane polymers, hydrogenated silsesquioxane polymers, hydrogenated alkylsilsesquioxane polymers, and the like. Alternatively, the interlayer insulating film may be formed using a material containing a polymer (polysilazane) having a Si—N bond.

上記の材料を用いることで、膜厚を薄くしても十分な絶縁性および平坦性を有する層間絶縁膜を得ることができる。また、上記の材料は耐熱性が高いため、多層配線におけるリフロー処理にも耐えうる層間絶縁膜を得ることができる。さらに、吸湿性が低いため、脱水量の少ない層間絶縁膜を形成することができる。   By using the above material, an interlayer insulating film having sufficient insulation and flatness can be obtained even when the film thickness is reduced. In addition, since the above material has high heat resistance, an interlayer insulating film that can withstand reflow processing in a multilayer wiring can be obtained. Further, since the hygroscopic property is low, an interlayer insulating film with a small amount of dehydration can be formed.

本実施例では、シロキサン材料を層間絶縁膜307として形成する。層間絶縁膜307によって、基板上に形成されたTFTによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。とくに、層間絶縁膜307は平坦化の意味合いが強いので、平坦化されやすい材質の絶縁膜を用いることが好ましい。   In this embodiment, a siloxane material is formed as the interlayer insulating film 307. By the interlayer insulating film 307, unevenness due to the TFT formed over the substrate can be relaxed and planarized. In particular, since the interlayer insulating film 307 has a strong meaning of planarization, it is preferable to use an insulating film made of a material that is easily planarized.

また、層間絶縁膜307を形成する前に、第1のパッシベーション膜を形成してもよい。パッシベーション膜としてはシリコンを含む絶縁膜を100〜200nmの厚さに形成する。成膜法としてはプラズマCVD法や、スパッタ法を用いればよい。他にもパッシベーション膜としてSiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化珪素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は、単層構造もしくは積層構造として形成することができる。 In addition, a first passivation film may be formed before the interlayer insulating film 307 is formed. As the passivation film, an insulating film containing silicon is formed to a thickness of 100 to 200 nm. As a film forming method, a plasma CVD method or a sputtering method may be used. In addition, a silicon oxynitride silicon film formed from SiH 4 , N 2 O, and H 2 may be used as a passivation film. Of course, the passivation film can be formed as a single layer structure or a stacked structure.

また、層間絶縁膜307を形成した後に、窒化酸化シリコン膜等からなる第2のパッシベーション膜を形成してもよい。膜厚は10〜200nm程度で形成すれば良く、第2のパッシベーション膜によって層間絶縁膜206へ水分が出入りすることを抑制することができる。第2のパッシベーション膜には、他にも窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜やカーボンナイトライド(CN)膜も同様に使用できる。   In addition, after forming the interlayer insulating film 307, a second passivation film made of a silicon nitride oxide film or the like may be formed. The film thickness may be approximately 10 to 200 nm, and moisture can be prevented from entering and leaving the interlayer insulating film 206 by the second passivation film. In addition, a silicon nitride film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, a diamond-like carbon (DLC) film, and a carbon nitride (CN) film can be used as the second passivation film.

次いで、層間絶縁膜307をエッチングし、ソースおよびドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する(図14(D))。続いて、各ソースおよびドレイン領域とそれぞれ電気的に接続する配線308a〜308cを形成する。配線308a〜308cとしては、Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mnから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。ここでは、Alを含んだ金属膜で形成することが好ましい。本実施の形態では、Ti膜とAlとTiを含む合金膜との積層膜を所望の形状にエッチングして形成する。もちろん、2層構造に限らず、単層構造でも良いし、3層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、AlとTiの積層膜に限られない。例えばTaN膜上にAl膜やCu膜を形成し、更にTi膜を形成した積層膜を所望の形状にエッチングして配線を形成しても良い。   Next, the interlayer insulating film 307 is etched to form contact holes reaching the source and drain regions (FIG. 14D). Subsequently, wirings 308a to 308c that are electrically connected to the source and drain regions are formed. As the wirings 308a to 308c, a single layer or a multilayer structure made of one kind of element selected from Al, Ni, C, W, Mo, Ti, Pt, Cu, Ta, Au, and Mn or an alloy containing a plurality of such elements is used. Can be used. Here, it is preferable to form a metal film containing Al. In this embodiment mode, a stacked film of a Ti film and an alloy film containing Al and Ti is formed by etching into a desired shape. Of course, not only a two-layer structure but also a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers may be used. Further, the wiring material is not limited to the laminated film of Al and Ti. For example, an Al film or a Cu film may be formed on the TaN film, and a laminated film formed with a Ti film may be etched into a desired shape to form a wiring.

続いて、配線308a〜308cを覆うように絶縁膜309を形成する。絶縁膜309としては、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いることができるが、代表的には窒化酸化珪素(SiNxOy)を用いるとよい。   Subsequently, an insulating film 309 is formed so as to cover the wirings 308a to 308c. As the insulating film 309, an insulating material containing oxygen or nitrogen such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like is used. A film can be used, but typically, silicon nitride oxide (SiNxOy) is preferably used.

次に、絶縁膜309上に保護膜310を形成する。保護膜310の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて形成してもよい。保護膜310の形成は、スクリーン印刷法や液滴吐出法によって形成することができる。なお、本実施例では、保護膜310としてスクリーン印刷法で形成したエポキシ樹脂を用いる。   Next, a protective film 310 is formed over the insulating film 309. As a material for the protective film 310, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, a melamine resin, a urethane resin, or a silicon resin can be used. Also, organic materials such as benzocyclobutene, parylene, flare, permeable polyimide, compound materials made by polymerization of siloxane materials such as siloxane resins, composition materials containing water-soluble homopolymers and water-soluble copolymers, etc. You may form using. The protective film 310 can be formed by a screen printing method or a droplet discharge method. In this embodiment, an epoxy resin formed by a screen printing method is used as the protective film 310.

保護膜310を設けることにより、基板300からTFT層102を分離した際に応力によってTFT層102が反ることを防止することができる。   By providing the protective film 310, the TFT layer 102 can be prevented from warping due to stress when the TFT layer 102 is separated from the substrate 300.

その後、剥離膜301を完全に除去する。本実施例では、剥離層とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層の除去を行う。   Thereafter, the release film 301 is completely removed. In this embodiment, the release layer and the etching agent are chemically reacted to remove the release layer.

図14(D)に示すように、ハロゲン化フッ素を含む気体又は液体を開口部322へ導入する。このとき、加熱手段により処理温度を100℃〜300℃とすると反応速度を高めることができる。その結果、ClF3ガスの使用量を少なくすることができ、処理時間を短縮することもできる。 As shown in FIG. 14D, a gas or a liquid containing halogenated fluorine is introduced into the opening 322. At this time, the reaction rate can be increased by setting the treatment temperature to 100 ° C. to 300 ° C. by the heating means. As a result, the amount of ClF 3 gas used can be reduced and the processing time can be shortened.

このとき、TFT層102の各層がエッチングされないようにエッチング剤、ガス流量、温度等を設定する。本実施例で用いるClF3は、Wを選択的にエッチングする特性があるため、剥離層であるWを選択的に除去する。そのため剥離層には、Wを含有した金属膜からなる層を用い、下地膜に酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いる。これらの反応速度の差、つまり選択比が高いため、TFT層102を保護しつつ、剥離層を容易に除去することができる。本実施例では、TFT層の上下に設けられた絶縁膜、側面に露出する層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、配線等の端部により、TFT層が、ClF3によりエッチングされることはない。 At this time, an etching agent, a gas flow rate, a temperature, and the like are set so that each layer of the TFT layer 102 is not etched. Since ClF 3 used in this embodiment has a characteristic of selectively etching W, it selectively removes W as a peeling layer. Therefore, a layer made of a metal film containing W is used for the peeling layer, and an insulating film containing oxygen or nitrogen is used for the base film. Since the difference in reaction rate, that is, the selectivity is high, the peeling layer can be easily removed while protecting the TFT layer 102. In this embodiment, the TFT layer is not etched by ClF 3 due to the insulating film provided above and below the TFT layer, the interlayer insulating film exposed on the side surface, the gate insulating film, and the end of the wiring.

なお、ClF3は、塩素を200℃以上でフッ素と反応させることにより、Cl2(g)+3F2(g)→2ClF3(g)の過程を経て生成することができる。またClF3は、反応空間の温度によっては液体の場合もあり(沸点11.75℃)、その際にはハロゲン化フッ素を含む液体としてウェットエッチングを採用することもできる。 Note that ClF 3 can be produced through a process of Cl 2 (g) + 3F 2 (g) → 2ClF 3 (g) by reacting chlorine with fluorine at 200 ° C. or higher. Further, ClF 3 may be a liquid depending on the temperature of the reaction space (boiling point 11.75 ° C.), and in this case, wet etching can be adopted as a liquid containing halogenated fluorine.

その他のハロゲン化フッ素を含む気体として、ClF3等に窒素を混合したガスを用いてもよい。 As another gas containing halogenated fluorine, a gas in which nitrogen is mixed with ClF 3 or the like may be used.

また、剥離層をエッチングし、下地膜をエッチングしないようなエッチャントであれば、ClF3に限定されるものでなく、またハロゲン化フッ素に限定されるものでもない。例えば、CF4、SF6、NF3、F2等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いることもできる。その他のエッチング剤として、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)のような強アルカリ溶液を用いてもよい。 Further, an etchant that etches the release layer and does not etch the base film is not limited to ClF 3 , and is not limited to halogenated fluorine. For example, a gas containing fluorine such as CF 4 , SF 6 , NF 3 , F 2, etc. can be used as plasma. As another etching agent, a strong alkaline solution such as tetraethylammonium hydroxide (TMAH) may be used.

さらに、ClF3等のハロゲン化フッ素を含む気体によって化学的に除去する場合、選択的にエッチングされる材料を剥離層として用い、エッチングされない材料を下地膜として用いるという条件に従うならば、剥離層及び下地膜の組合せは、上記材料に限定されるものではない。 Further, in the case of chemical removal with a gas containing a halogenated fluorine such as ClF 3 , if the condition that a material that is selectively etched is used as a peeling layer and a material that is not etched is used as a base film, the peeling layer and The combination of the base films is not limited to the above materials.

次に、剥離層301を除去した後、基板300を剥離する。本実施例では、剥離層301を完全に除去した後であっても、開口部306において、半導体層102に含まれる絶縁膜が基板300と接着している(図15(A))。そのため、物理的な手段を用いることによって、半導体層102と基板300の剥離を行う。以下にその具体的な方法に関して説明する。   Next, after removing the peeling layer 301, the substrate 300 is peeled off. In this embodiment, even after the peeling layer 301 is completely removed, the insulating film included in the semiconductor layer 102 is bonded to the substrate 300 in the opening 306 (FIG. 15A). Therefore, the semiconductor layer 102 and the substrate 300 are separated by using physical means. The specific method will be described below.

図15(B)に示すように、保護膜310上に補助基板316を設ける。補助基板316としては、石英基板や可撓性基板を用いる。可撓性基板を用いる場合には、一方の面に接着剤を有している可撓性フィルムを用いて保護膜310に接着することができる。この場合、保護膜209と補助基板222の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシまたはアクリル樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤またはテープ等を用いることができる。   As shown in FIG. 15B, an auxiliary substrate 316 is provided over the protective film 310. As the auxiliary substrate 316, a quartz substrate or a flexible substrate is used. In the case of using a flexible substrate, it can be bonded to the protective film 310 using a flexible film having an adhesive on one surface. In this case, as an adhesive used for bonding the protective film 209 and the auxiliary substrate 222, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy or acrylic resin adhesive, a resin additive, a tape, or the like can be used. .

続いて、補助基板316を用いて、物理的に基板300とTFT層102を剥離する(図15(C))。以上の工程により、基板300からTFT層102を剥離することができる。   Subsequently, the substrate 300 and the TFT layer 102 are physically separated using the auxiliary substrate 316 (FIG. 15C). Through the above process, the TFT layer 102 can be peeled from the substrate 300.

次に、上記実施の形態4で示した剥離方法について、より具体的な構成と剥離方法に関して図16、図17を用いて説明する。   Next, the peeling method shown in Embodiment Mode 4 will be described with reference to FIGS. 16 and 17 with respect to a more specific structure and a peeling method.

まず、図16(A)に示すように基板400を用意し、基板400上に剥離層401を形成する。   First, as illustrated in FIG. 16A, a substrate 400 is prepared, and a separation layer 401 is formed over the substrate 400.

次に、図16においては剥離層401のパターニングは行わず、そのまま剥離層401上にTFT層2020を形成する(図16(B))。   Next, in FIG. 16, the peeling layer 401 is not patterned, and the TFT layer 2020 is formed over the peeling layer 401 as it is (FIG. 16B).

次に、TFT層2020上に保護膜410を形成する。本実施例では、保護膜410の端部に他の部分より膜厚が厚い部分(凸部領域411)を設ける。凸部領域411は保護膜410の他の部分より膜厚が厚くなるように形成する。また、凸部領域411は保護膜410と同じ材料で形成してもよいし、凸部領域410のみ違う材料で別途形成してもよい。凸部領域411は、液滴吐出法を用いると容易に形成することが可能となる。なお、本実施例では、保護膜410の端部に形成した例を示したが、保護膜410のどの部分にいくつ形成してもよく、好ましくは下方に薄膜トランジスタがない部分に形成するのがよい。   Next, a protective film 410 is formed over the TFT layer 2020. In this embodiment, a portion (convex region 411) having a larger film thickness than the other portions is provided at the end of the protective film 410. The convex region 411 is formed so as to be thicker than other portions of the protective film 410. Further, the convex region 411 may be formed of the same material as the protective film 410, or only the convex region 410 may be separately formed of a different material. The convex region 411 can be easily formed by using a droplet discharge method. Note that although an example in which the protective film 410 is formed at the end portion is shown in this embodiment, any number of the protective film 410 may be formed, and it is preferable that the protective film 410 be formed at a portion where no thin film transistor is provided below. .

次に開口部422にエッチング剤を導入し(図16(C))、剥離層401を除去する(図17(A))。この際に、エッチング剤の流量と反応時間を制御することによって、凸部領域411の下方に位置する剥離層以外を除去する。凸部領域411の下方に位置する剥離層401はエッチングの進行が遅いため、選択的に残すことができる。   Next, an etchant is introduced into the opening 422 (FIG. 16C), and the separation layer 401 is removed (FIG. 17A). At this time, by controlling the flow rate of the etching agent and the reaction time, the layers other than the release layer located below the convex region 411 are removed. The peeling layer 401 located below the convex region 411 can be left selectively because the etching progresses slowly.

次に、図17(B)に示すように、保護膜410上に補助基板416を設ける。その後、補助基板416を用いて、物理的に基板400とTFT層2020を剥離する(図17(C))。以上の工程により、基板400からTFT層2020を剥離することができる。   Next, as illustrated in FIG. 17B, an auxiliary substrate 416 is provided over the protective film 410. After that, the substrate 400 and the TFT layer 2020 are physically separated using the auxiliary substrate 416 (FIG. 17C). Through the above steps, the TFT layer 2020 can be peeled from the substrate 400.

本実施例に示した方法を用いることにより、剥離後のTFT層2020は、バラバラにならず剥離前と同様に配列した状態で得ることができる。   By using the method shown in this embodiment, the TFT layer 2020 after peeling can be obtained in a state of being arranged in the same manner as before peeling without being separated.

なお、本実施例においては、補助基板416とTFT層2020との剥離を補助基板を別途貼り付けて行っているが、他の方法を用いて剥離を行ってもよい。   In this embodiment, the auxiliary substrate 416 and the TFT layer 2020 are peeled off by attaching the auxiliary substrate separately, but may be peeled off using other methods.

その後、基板400から分離したTFT層2020は、そのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。転写用基板としては、可撓性基板が好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。   After that, the TFT layer 2020 separated from the substrate 400 may be mounted on an article as it is, or may be mounted in a state where it is separately transferred to a transfer substrate. As the transfer substrate, a flexible substrate is preferable. As the flexible substrate, a substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polyethersulfone (PES), or a synthetic resin having flexibility such as acrylic is used. Can do.

可撓性基板を接着する接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤または両面テープ等を用いることができる。   As an adhesive for adhering the flexible substrate, an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a resin additive, or a double-sided tape can be used.

可撓性基板へ移し替えると、薄膜集積回路の破壊強度を高めることができる。また、絶縁基板上に形成された薄膜集積回路と比較して、軽量化、薄膜化を達せいでき、可撓性を高めることができる。   When transferred to a flexible substrate, the breaking strength of the thin film integrated circuit can be increased. Further, as compared with a thin film integrated circuit formed over an insulating substrate, light weight and thin film can be achieved, and flexibility can be increased.

また、剥離された基板は再利用することができる。その結果、半導体装置の作製において、石英基板等を用いた場合であっても低コスト化を達成することができる。再利用する場合、剥離の工程において基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機樹脂膜を塗布法や液滴吐出法によって形成し、平坦化処理を行えばよい。   Further, the peeled substrate can be reused. As a result, cost reduction can be achieved even when a quartz substrate or the like is used in manufacturing a semiconductor device. In the case of reuse, it is desirable to control so as not to generate scratches on the substrate in the peeling process. However, even when scratches are generated, an organic resin or inorganic resin film may be formed by a coating method or a droplet discharge method, and planarization may be performed.

このように、絶縁表面を有する基板に薄膜集積回路を形成する場合、円形のシリコンウェハからチップを取り出すシリコンウェハで作製されたチップと比較して、母体基板の形状に制約がない。そのため、薄膜集積回路の生産性を高め、大量生産を行うことができる。さらに、絶縁基板を再利用することができるため、コストを削減することができる。   As described above, when a thin film integrated circuit is formed over a substrate having an insulating surface, the shape of the base substrate is not limited as compared with a chip manufactured using a silicon wafer in which the chip is extracted from a circular silicon wafer. Therefore, the productivity of thin film integrated circuits can be increased and mass production can be performed. Furthermore, since the insulating substrate can be reused, the cost can be reduced.

なお、本実施例は上記の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment modes.

本実施の形態では、上記実施の形態または実施例とは異なる形態に関して図22、23を用いて説明する。   In this embodiment mode, modes different from the above embodiment mode or examples will be described with reference to FIGS.

図22(A)に示すように、基板200、剥離層201、TFT層102、保護膜209を順次形成する。なお、図22(A)は上面図を表し、E−Fの断面図が図22(B)、G−Hの断面図が図22(C)に対応している。   As shown in FIG. 22A, a substrate 200, a peeling layer 201, a TFT layer 102, and a protective film 209 are formed in this order. Note that FIG. 22A is a top view, and a cross-sectional view taken along line EF corresponds to FIG. 22B and a cross-sectional view taken along line GH corresponds to FIG.

本実施例では、基板200上の薄膜集積回路を設ける領域109にそれぞれTFT層102を構成する絶縁膜や導電膜を選択的に形成すると同時に、開口部104の一部の領域にも同時に絶縁膜または導電膜を選択的に形成する。なお、開口部104において選択的に絶縁膜または導電膜が形成された領域を接続領域108と表記する。   In this embodiment, an insulating film or a conductive film constituting the TFT layer 102 is selectively formed in each region 109 on the substrate 200 where the thin film integrated circuit is provided, and at the same time, an insulating film is formed in a part of the opening 104 at the same time. Alternatively, a conductive film is selectively formed. Note that a region where an insulating film or a conductive film is selectively formed in the opening 104 is referred to as a connection region 108.

なお、接続領域108はTFT層102の作製工程において同時に形成され、TFT層102同士が一体となるようにつなぎ止める機能を有していればよい。また、接続領域108は、単層構造でも積層構造でもよく、絶縁膜または導電膜によって形成されている。本実施例では、接続領域108は、第1および第2の絶縁膜202、203、ゲート絶縁膜213、層間絶縁膜206および絶縁膜208の積層構造から形成されている(図22(C))。   Note that the connection region 108 may be formed at the same time in the manufacturing process of the TFT layer 102 and may have a function of connecting the TFT layers 102 so as to be integrated. The connection region 108 may have a single-layer structure or a stacked structure, and is formed using an insulating film or a conductive film. In this embodiment, the connection region 108 is formed of a stacked structure of first and second insulating films 202 and 203, a gate insulating film 213, an interlayer insulating film 206, and an insulating film 208 (FIG. 22C). .

次に、開口部104へエッチング剤を導入し、剥離層201を完全に除去する(図23(A)〜(C))。エッチング剤としては、実施の形態で示したように、フッ化ハロゲンを含む気体または液体を使用することができる。   Next, an etchant is introduced into the opening 104 to completely remove the peeling layer 201 (FIGS. 23A to 23C). As an etchant, as shown in the embodiment mode, a gas or a liquid containing halogen fluoride can be used.

このとき、接続領域108の下方に位置する剥離層まで除去するように、反応時間および導入量を調整する。その結果、剥離層を完全に除去した場合に基板100とTFT層102は分離するが、接続領域108により各TFT層102は結びついているため、バラバラにならず剥離前の配列を保っている。   At this time, the reaction time and the introduction amount are adjusted so that the peeling layer located below the connection region 108 is removed. As a result, when the peeling layer is completely removed, the substrate 100 and the TFT layer 102 are separated, but each TFT layer 102 is connected by the connection region 108, so that the arrangement before peeling is maintained without being separated.

続いて、各TFT層102をダイシング、スクライビングまたはレーザーカット法により切断する。例えば、ガラス基板に吸収されるレーザー、例えばCO2レーザーを使用して切断することができる。その後、実施の形態1と同様に、基板200から分離したTFT層102を、そのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。また、剥離された基板200は、再利用することができる。 Subsequently, each TFT layer 102 is cut by dicing, scribing, or laser cutting. For example, it can be cut using a laser that is absorbed by the glass substrate, for example a CO 2 laser. After that, as in the first embodiment, the TFT layer 102 separated from the substrate 200 may be mounted on an article as it is, or may be mounted in a state where it is separately transferred to a transfer substrate. Further, the peeled substrate 200 can be reused.

なお、本実施の形態は上記実施の形態および実施例と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes and examples.

本実施例では、上記実施例で示したTFT層におけるゲート電極の作製方法に関して、図19、図20を用いて説明する。   In this embodiment, a method for manufacturing a gate electrode in the TFT layer described in the above embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、上記実施例で示したように、基板200上に剥離層201を形成し、剥離層201上に絶縁膜202、203を介して半導体膜211、212を設ける。また、半導体膜211、212上には、ゲート絶縁膜213を形成する。その後、ゲート絶縁膜213上に第1の導電層901、第2の導電層902を積層して形成する。本実施例では、第1の導電層として窒化タンタル(TaN)を用い、第2の導電層としてタングステン(W)を用いて形成する。TaN膜、W膜は共にスパッタ法で形成すればよく、TaN膜はTaのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、W膜はWのターゲットを用いて成膜すれば良い。   First, as shown in the above embodiment, a separation layer 201 is formed over a substrate 200, and semiconductor films 211 and 212 are provided over the separation layer 201 with insulating films 202 and 203 interposed therebetween. In addition, a gate insulating film 213 is formed over the semiconductor films 211 and 212. After that, a first conductive layer 901 and a second conductive layer 902 are stacked over the gate insulating film 213. In this embodiment, tantalum nitride (TaN) is used as the first conductive layer and tungsten (W) is used as the second conductive layer. Both the TaN film and the W film may be formed by sputtering, the TaN film may be formed in a nitrogen atmosphere using a Ta target, and the W film may be formed using a W target.

なお、本実施例では第1の導電層901をTaN、第2の導電層902をWとしたが、これに限定されず、第1の導電層901と第2の導電層902は共にTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第1の導電層901が20〜100nm、第2の導電層902が100〜400nmの範囲で形成すれば良い。また、本実施例では、2層の積層構造としたが、1層としてもよいし、もしくは3層以上の積層構造としてもよい。   In this embodiment, the first conductive layer 901 is TaN and the second conductive layer 902 is W. However, the present invention is not limited to this, and both the first conductive layer 901 and the second conductive layer 902 are Ta, You may form with the element selected from W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, or the alloy material or compound material which has the said element as a main component. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Furthermore, the combination may be selected as appropriate. The first conductive layer 901 may be formed with a thickness of 20 to 100 nm, and the second conductive layer 902 may be formed with a thickness of 100 to 400 nm. In this embodiment, a two-layer structure is used, but a single layer may be used, or a three-layer or more structure may be used.

次に、フォトリソグラフィや液滴吐出法によって、第2の導電層902上に選択的にレジスト903を形成する(図19(A))。その後、O2(酸素)プラズマ処理等の公知のエッチング処理を行うことによって、レジスト903をエッチングすることによって、レジスト903を縮小させる(図19(B))。このように、縮小されたレジスト904をマスクとして第1の導電層901、第2の導電層902をエッチングすることによって、より小さい幅のゲート電極を形成することができる。つまり、通常のフォトリソグラフィや液滴吐出法等によって得られるレジスト903を用いてゲート電極を形成するより、幅が小さいゲート電極を形成することができる。このように、ゲート電極の構造を小さくすることにより、チャネル形成領域の幅が小さくなり、高速動作が可能となる。 Next, a resist 903 is selectively formed over the second conductive layer 902 by photolithography or a droplet discharge method (FIG. 19A). Thereafter, by performing a known etching process such as an O 2 (oxygen) plasma process, the resist 903 is etched to reduce the resist 903 (FIG. 19B). In this manner, by etching the first conductive layer 901 and the second conductive layer 902 using the reduced resist 904 as a mask, a gate electrode having a smaller width can be formed. That is, a gate electrode having a smaller width can be formed than when a gate electrode is formed using a resist 903 obtained by ordinary photolithography, a droplet discharge method, or the like. Thus, by reducing the structure of the gate electrode, the width of the channel formation region is reduced, and high-speed operation is possible.

また、図19に示したゲート電極の作製方法とは異なる場合について図20を用いて説明する。   A case where the method is different from the method for manufacturing the gate electrode illustrated in FIGS. 19A to 19C is described with reference to FIGS.

まず、図19(A)に示したように、基板200上に剥離層201、絶縁膜202、203、半導体膜211、212、ゲート絶縁膜213、第1の導電層901、第2の導電層902を積層して形成し、選択的にレジスト903を形成する。続いて、レジスト903をマスクとして第1の導電層901、第2の導電層902をエッチングする(図20(A))。この工程により、第1の導電層901、第2の導電層902からなるゲート電極906が形成される。その後、公知のエッチング方法を用いて、ゲート電極906をエッチングする。ゲート電極906上にはレジスト903が設けられているため、ゲート電極906の側面がエッチングされ、図20(B)に示すように、ゲート電極906より幅が小さいゲート電極907を形成することができる。   First, as illustrated in FIG. 19A, a separation layer 201, insulating films 202 and 203, semiconductor films 211 and 212, a gate insulating film 213, a first conductive layer 901, and a second conductive layer are formed over a substrate 200. 902 are stacked, and a resist 903 is selectively formed. Subsequently, the first conductive layer 901 and the second conductive layer 902 are etched using the resist 903 as a mask (FIG. 20A). Through this step, the gate electrode 906 including the first conductive layer 901 and the second conductive layer 902 is formed. Thereafter, the gate electrode 906 is etched using a known etching method. Since the resist 903 is provided over the gate electrode 906, a side surface of the gate electrode 906 is etched, so that a gate electrode 907 having a width smaller than that of the gate electrode 906 can be formed as illustrated in FIG. .

本実施例に示した作製方法を用いることによって、フォトリソグラフィ法等により形成できる限界以上の微細なゲート電極を作製することが可能となる。さらに、ゲート電極を小さくすることによって、より微細な素子構造を設けることができる。そのため、同じ面積により多くの素子を造り込むことができるため、高性能な回路を形成することができる。また、従来の素子数と同様の構造で形成した場合に薄膜集積回路(ICチップ等)の小型化が可能となる。また、図19の方法と図20に示した方法を組み合わせてもよく、より微細なゲート電極を形成することができる。   By using the manufacturing method shown in this embodiment, a fine gate electrode that can be formed by a photolithography method or the like can be manufactured. Further, a finer element structure can be provided by reducing the gate electrode. Therefore, since many elements can be built in the same area, a high-performance circuit can be formed. In addition, the thin film integrated circuit (IC chip or the like) can be reduced in size when formed with a structure similar to the number of conventional elements. Further, the method shown in FIG. 19 may be combined with the method shown in FIG. 20, and a finer gate electrode can be formed.

なお、本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode or embodiments.

本実施例では、上記実施例とは異なるTFT層の構成に関して図24を用いて説明する。     In this embodiment, a structure of a TFT layer different from that in the above embodiment will be described with reference to FIGS.

図24は、例えば図13(C)または図22(B)等に示したTFT層102の構造に、下部電極を加えた構造である。つまり、図24に示すように半導体層211のチャネル領域が絶縁膜を介して下部電極513とゲート電極214の間に挟まれている構造となっている。   24 shows a structure in which a lower electrode is added to the structure of the TFT layer 102 shown in FIG. 13C or FIG. 22B, for example. That is, as shown in FIG. 24, the channel region of the semiconductor layer 211 is sandwiched between the lower electrode 513 and the gate electrode 214 via the insulating film.

下部電極513は、金属または一導電型の不純物を添加した多結晶半導体で形成することができる。金属を用いる場合は、W、Mo、Ti、Ta、Alなどを用いることができる。また、下地絶縁膜として機能する窒化珪素膜514、酸化窒化珪素膜515が設けてあるが、この材料や積層順に限定されるものではない。   The lower electrode 513 can be formed using a metal or a polycrystalline semiconductor to which an impurity of one conductivity type is added. When using a metal, W, Mo, Ti, Ta, Al, or the like can be used. Further, although the silicon nitride film 514 and the silicon oxynitride film 515 functioning as a base insulating film are provided, the material and the order of stacking are not limited.

このように、TFT層102の構造として下部電極を有するTFTを用いても良い。一般に、TFTのサイズが小さくなり、回路を動作させるクロック周波数が向上すると、集積回路の消費電力が増加する。従って、消費電力の増加を抑止するために、下部電極にバイアス電圧を印加する方法が有効である。このバイアス電圧を変化させることで、TFTのしきい値電圧を変化させることができる。   As described above, a TFT having a lower electrode may be used as the structure of the TFT layer 102. In general, when the size of the TFT is reduced and the clock frequency for operating the circuit is improved, the power consumption of the integrated circuit is increased. Therefore, a method of applying a bias voltage to the lower electrode is effective for suppressing an increase in power consumption. By changing this bias voltage, the threshold voltage of the TFT can be changed.

nチャネル型TFTの下部電極に対して負のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を高めリークを減少させる。一方、正のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を下げ、チャネルに電流が流れやすくなり、TFTはより高速化、若しくは低電圧で動作する。また、pチャネル型TFTの下部電極に対して正のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を高めリークを減少させる。一方、負のバイアス電圧の印加は、しきい値電圧を下げ、チャネルに電流が流れやすくなり、TFTはより高速化、若しくは低電圧で動作する。このように下部電極に印加するバイアス電圧を制御することで、集積回路の特性を大きく向上させることができる。   Application of a negative bias voltage to the lower electrode of the n-channel TFT increases the threshold voltage and reduces leakage. On the other hand, when a positive bias voltage is applied, the threshold voltage is lowered and current easily flows through the channel, and the TFT operates at a higher speed or at a lower voltage. In addition, application of a positive bias voltage to the lower electrode of the p-channel TFT increases the threshold voltage and reduces leakage. On the other hand, when a negative bias voltage is applied, the threshold voltage is lowered and current easily flows through the channel, and the TFT operates at a higher speed or at a lower voltage. By controlling the bias voltage applied to the lower electrode in this way, the characteristics of the integrated circuit can be greatly improved.

このバイアス電圧を使って、nチャネル型TFTとpチャネル型TFTのしきい値電圧をバランスさせることで集積回路の特性を改善することができる。このとき、消費電力を低減するために、電源電圧と下部電極に印加するバイアス電圧との両方を制御しても良い。また、回路がスタンバイモードの時は、大きく逆方向のバイアス電圧を与え、動作時についても負荷の小さいときは弱い逆方向バイアス、負荷の大きいときには、弱い順バイアス電圧を印加する。バイアス電圧の印加は制御回路を設けて、回路の動作状態若しくは負荷の状態により切り替え可能とすれば良い。このような手法で、消費電力やTFTの性能をコントロールすることで、回路の性能を最大に発揮させることができる。   Using this bias voltage, the characteristics of the integrated circuit can be improved by balancing the threshold voltages of the n-channel TFT and the p-channel TFT. At this time, in order to reduce power consumption, both the power supply voltage and the bias voltage applied to the lower electrode may be controlled. When the circuit is in the standby mode, a large reverse bias voltage is applied, and during operation, a weak reverse bias is applied when the load is small, and a weak forward bias voltage is applied when the load is large. The application of the bias voltage may be switched by providing a control circuit depending on the operation state of the circuit or the load state. By controlling the power consumption and the TFT performance by such a method, the circuit performance can be maximized.

なお、本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode or embodiments.

本実施例では、上記実施の形態または実施例で示した薄膜集積回路を有する半導体装置をICチップ(無線タグ、RFID(Radio frequency identification)タグ、ICタグ、IDチップ等の無線でデータの送受信が可能な半導体装置)として利用する場合について説明する。   In this example, the semiconductor device including the thin film integrated circuit described in the above embodiment mode or the example can be used for wireless data transmission / reception such as an IC chip (wireless tag, RFID (Radio frequency identification) tag, IC tag, ID chip). A case where it is used as a possible semiconductor device will be described.

ICチップは、大きく分けると、アンテナが実装されている非接触型ICチップ(無線タグとも呼ばれる)と、アンテナは実装せずに外部電源と接続する端子を形成した接触型ICチップと、非接触型および接触型とを混在したハイブリッド型ICチップがある。   The IC chip can be broadly divided into a non-contact type IC chip (also called a wireless tag) on which an antenna is mounted, a contact type IC chip on which a terminal for connecting to an external power source is formed without mounting an antenna, and a non-contact type. There is a hybrid IC chip in which a mold and a contact type are mixed.

上記実施の形態または実施例で示した薄膜集積回路を有する半導体装置を接触型ICチップとして用いる場合、剥離した薄膜集積回路をそのまま物品に実装することにより利用することができる。   In the case where the semiconductor device including the thin film integrated circuit described in any of the above embodiments and examples is used as a contact IC chip, the peeled thin film integrated circuit can be used by directly mounting it on an article.

一方、薄膜集積回路を非接触型ICチップまたはハイブリッド型ICチップとして用いる際には、集積回路にアンテナを実装して利用することが好ましい。アンテナを実装した場合のICチップの断面図の一例を図25に示す。なお、図25に示す断面図は、基板からICチップを剥離する前の状態を表している。   On the other hand, when a thin film integrated circuit is used as a non-contact IC chip or a hybrid IC chip, it is preferable to use the integrated circuit by mounting an antenna. An example of a cross-sectional view of an IC chip when an antenna is mounted is shown in FIG. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 25 shows a state before the IC chip is peeled from the substrate.

図25(A)は、TFT層102上にアンテナ232を直接形成した場合のICチップの断面図を示している。上記実施例で示したように、配線207a〜207cまで形成した後、配線207a〜207cを覆って第2の層間絶縁膜231を形成する。第2の層間絶縁膜231としては、上記実施例で層間絶縁膜206の材料として示した材料のいずれかを用いることができる。ここでは、第2の層間絶縁膜231はシロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いて形成する。   FIG. 25A shows a cross-sectional view of an IC chip when the antenna 232 is directly formed over the TFT layer 102. As shown in the above embodiment, after forming the wirings 207a to 207c, the second interlayer insulating film 231 is formed to cover the wirings 207a to 207c. As the second interlayer insulating film 231, any of the materials shown as the material of the interlayer insulating film 206 in the above embodiment can be used. Here, the second interlayer insulating film 231 is formed using a siloxane material such as a siloxane resin.

その後、第2の層間絶縁膜231に配線207a、207cに達するようにコンタクトホールを形成する。そして、配線207a、207cとそれぞれ電気的に接続するアンテナ232を形成する。アンテナ232の材料には、Ag、Al、Au、Cu、Pt等の導電性を有する材料を用いることができる。比較的抵抗の高いAlやAuを用いる際には配線抵抗が懸念されるが、アンテナを厚くしたり、アンテナの幅を広くすることによって配線抵抗を低減することができる。また、アンテナを積層して形成し、抵抗の低い材料で覆ってもよい。Cuのように拡散が懸念される導電性を有する材料は、アンテナの被形成面またはCuの周囲を覆うように絶縁膜を形成するとよい。   After that, contact holes are formed in the second interlayer insulating film 231 so as to reach the wirings 207a and 207c. Then, an antenna 232 that is electrically connected to the wirings 207a and 207c is formed. As a material of the antenna 232, a conductive material such as Ag, Al, Au, Cu, or Pt can be used. When using relatively high resistance Al or Au, there is a concern about the wiring resistance. However, the wiring resistance can be reduced by increasing the thickness of the antenna or the width of the antenna. Alternatively, the antennas may be stacked and covered with a material having low resistance. A conductive material such as Cu that has a concern about diffusion may be formed by forming an insulating film so as to cover the surface on which the antenna is formed or the periphery of Cu.

次に、アンテナ232を覆うように保護膜233を形成する。保護膜233も上記実施例で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。   Next, a protective film 233 is formed so as to cover the antenna 232. The protective film 233 can also be formed using any of the materials shown in the above embodiments.

続いて、上記実施の形態または実施例で示したように、剥離層を除去してICチップを基板から剥離して取り出すことができる。また、剥離の方法は、剥離層を完全に除去して行ってもよいし、剥離層の一部分を残して除去した後に物理的に剥離を行ってもよく、実施者が適宜選択すればよい。その後、剥離したICチップを物品などに実装することによって利用することができる。   Subsequently, as described in the above embodiment modes or examples, the peeling layer is removed, and the IC chip can be peeled off from the substrate. Moreover, the peeling method may be performed by completely removing the peeling layer, or may be physically peeled after removing a part of the peeling layer, and may be appropriately selected by the practitioner. Thereafter, the peeled IC chip can be used by mounting it on an article or the like.

図25(B)には、アンテナ234をあらかじめ設けたアンテナ用基板235とTFT層102を接着剤等により貼り合わせた場合の断面図を示している。   FIG. 25B is a cross-sectional view in the case where the antenna substrate 235 provided with the antenna 234 in advance and the TFT layer 102 are bonded together with an adhesive or the like.

貼り合わせる手段として、導電体237が分散している異方性導電体236がある。異方性導電体236は、ICチップの接続端子238およびアンテナ234の接続端子が設けられた領域239では、当該導電体が各接続領域端子の厚みにより圧着されるため、導通をとることができる。その他の領域では、導電体が十分な間隔を保っているため、電気的に接続されることはない。なお、異方性導電体の他に、超音波接着剤、紫外線硬化樹脂または両面テープ等を用いて貼り合わせてもよい。   As an attachment means, there is an anisotropic conductor 236 in which the conductor 237 is dispersed. The anisotropic conductor 236 can be electrically connected in the region 239 where the connection terminal 238 of the IC chip and the connection terminal of the antenna 234 are provided, because the conductor is pressed by the thickness of each connection region terminal. . In other regions, the conductors are kept at a sufficient interval and thus are not electrically connected. In addition to the anisotropic conductor, the bonding may be performed using an ultrasonic adhesive, an ultraviolet curable resin, a double-sided tape, or the like.

また、図25と異なる構成に関して図26に示す。   FIG. 26 shows a configuration different from that in FIG.

図26(A)は、TFT層102上にアンテナ232を直接形成した場合のICチップの断面図を示している。上記実施例で示したように、配線207a〜207cまで同様に形成した後、配線207a〜207cを覆って第2の層間絶縁膜231を形成する。   FIG. 26A shows a cross-sectional view of the IC chip in the case where the antenna 232 is directly formed over the TFT layer 102. As shown in the above embodiment, the wirings 207a to 207c are similarly formed, and then the second interlayer insulating film 231 is formed to cover the wirings 207a to 207c.

第2の層間絶縁膜231としては、上記実施例で層間絶縁膜206の材料として示したものと同様の材料を用いることができ、層間絶縁膜206と同じ材料で形成してもよい。ここでは、第2の層間絶縁膜231はシロキサン樹脂等のシロキサン材料を用いて形成する。   As the second interlayer insulating film 231, a material similar to that shown as the material of the interlayer insulating film 206 in the above embodiment can be used, and the second interlayer insulating film 231 may be formed using the same material as the interlayer insulating film 206. Here, the second interlayer insulating film 231 is formed using a siloxane material such as a siloxane resin.

その後、第2の層間絶縁膜231に配線207a、207cに達するようにコンタクトホールを形成する。そして、配線207a、207cとそれぞれ電気的に接続するアンテナ232を形成する。アンテナ232の材料には、Ag、Al、Au、Cu、Pt等の導電性を有する材料を用いることができる。比較的抵抗の高いAlやAuを用いる際には配線抵抗が懸念されるが、アンテナを厚くしたり、アンテナの幅を広くすることによって配線抵抗を低減することができる。また、アンテナを積層して形成し、抵抗の低い材料で覆ってもよい。Cuのように拡散が懸念される導電性を有する材料は、アンテナの被形成面またはCuの周囲を覆うように絶縁膜を形成するとよい。   After that, contact holes are formed in the second interlayer insulating film 231 so as to reach the wirings 207a and 207c. Then, an antenna 232 that is electrically connected to the wirings 207a and 207c is formed. As a material of the antenna 232, a conductive material such as Ag, Al, Au, Cu, or Pt can be used. When using relatively high resistance Al or Au, there is a concern about the wiring resistance. However, the wiring resistance can be reduced by increasing the thickness of the antenna or the width of the antenna. Alternatively, the antennas may be stacked and covered with a material having low resistance. A conductive material such as Cu that has a concern about diffusion may be formed by forming an insulating film so as to cover the surface on which the antenna is formed or the periphery of Cu.

次に、アンテナ232を覆うように保護膜233を形成する。保護膜233も上記実施例で示した材料のいずれかを用いて形成することができる。   Next, a protective film 233 is formed so as to cover the antenna 232. The protective film 233 can also be formed using any of the materials shown in the above embodiments.

続いて、上記実施の形態または実施例で示したように、剥離層を除去してICチップを基板から剥離して取り出すことができる。また、剥離の方法は、剥離層を完全に除去して行ってもよいし、剥離層の一部分を残して除去した後に物理的に剥離を行ってもよく、実施者が適宜選択すればよい。その後、剥離したICチップを物品などに実装することによって利用することができる。   Subsequently, as described in the above embodiment modes or examples, the peeling layer is removed, and the IC chip can be peeled off from the substrate. Moreover, the peeling method may be performed by completely removing the peeling layer, or may be physically peeled after removing a part of the peeling layer, and may be appropriately selected by the practitioner. Thereafter, the peeled IC chip can be used by mounting it on an article or the like.

図26(B)には、アンテナ234をあらかじめ設けたアンテナ用基板235とTFT層102を接着剤等により貼り合わせた場合の断面図を示している。   FIG. 26B is a cross-sectional view in the case where the antenna substrate 235 provided with the antenna 234 in advance and the TFT layer 102 are bonded together with an adhesive or the like.

貼り合わせる手段として、導電体237が分散している異方性導電体236がある。異方性導電体236は、ICチップの接続端子238およびアンテナ234の接続端子が設けられた領域239では、当該導電体が各接続領域端子の厚みにより圧着されるため、導通をとることができる。その他の領域では、導電体が十分な間隔を保っているため、電気的に接続されることはない。なお、異方性導電体の他に、超音波接着剤、紫外線硬化樹脂または両面テープ等を用いて貼り合わせてもよい。   As an attachment means, there is an anisotropic conductor 236 in which the conductor 237 is dispersed. The anisotropic conductor 236 can be electrically connected in the region 239 where the connection terminal 238 of the IC chip and the connection terminal of the antenna 234 are provided, because the conductor is pressed by the thickness of each connection region terminal. . In other regions, the conductors are kept at a sufficient interval and thus are not electrically connected. In addition to the anisotropic conductor, the bonding may be performed using an ultrasonic adhesive, an ultraviolet curable resin, a double-sided tape, or the like.

なお、基板から剥離した場合にICチップが応力等によって反ってしまう恐れがある場合は、アンテナ用基板234の上に保護膜を形成することが好ましい。その後、基板から分離したICチップを、そのまま物品へ実装するか、または別途転写用基板に移し替えた状態で実装することによって利用することができる。   Note that a protective film is preferably formed over the antenna substrate 234 when the IC chip may be warped by stress or the like when peeled from the substrate. Thereafter, the IC chip separated from the substrate can be mounted on an article as it is, or separately mounted on a transfer substrate for mounting.

また、本実施例で示したICチップは、シリコン基板を用いて作成するのではなく絶縁基板上に形成された薄膜集積回路を用いるため、円形のシリコン基板から形成されたチップと比較して、母体基板形状に制約がない。そのため、ICチップのコストを削減することができる。本実施例のICチップは、シリコン基板からなるチップと異なり、0.2μm以下、代表的には40nm〜170nm、好ましくは50nm〜150nmの膜厚の半導体膜を能動領域として用いているため非常に薄型となる。その結果、物品へ実装しても半導体装置の存在が認識しづらく、偽造等の改ざん防止につながる。   In addition, since the IC chip shown in this embodiment uses a thin film integrated circuit formed on an insulating substrate rather than using a silicon substrate, compared with a chip formed from a circular silicon substrate, There are no restrictions on the shape of the base substrate. Therefore, the cost of the IC chip can be reduced. Unlike the chip made of a silicon substrate, the IC chip of this embodiment uses a semiconductor film having a thickness of 0.2 μm or less, typically 40 nm to 170 nm, preferably 50 nm to 150 nm as an active region. Thin. As a result, it is difficult to recognize the presence of a semiconductor device even if it is mounted on an article, leading to prevention of tampering such as forgery.

また、本実施例で示したICチップは、シリコン基板からなるチップと比較して電波吸収の心配がなく、高感度な信号の受信を行うことができる。さらにシリコン基板を有さない薄膜集積回路は透光性を有する。その結果、様々な物品に応用することができ、例えば物品の印字面に実装しても、デザイン性を損ねることがない。   In addition, the IC chip shown in this embodiment can receive a highly sensitive signal without worrying about radio wave absorption as compared with a chip made of a silicon substrate. Further, a thin film integrated circuit that does not have a silicon substrate has a light-transmitting property. As a result, it can be applied to various articles. For example, even if it is mounted on the printing surface of an article, the design is not impaired.

なお、本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode or embodiments.

本実施例では、本発明の剥離方法を用いて作製されるICチップの構成について説明する。   In this example, the structure of an IC chip manufactured using the peeling method of the present invention will be described.

図27(A)に、ICチップの一形態を斜視図で示す。920は集積回路、921はアンテナに相当し、アンテナ921は集積回路920に電気的に接続されている。922は基板、923はカバー材に相当し、集積回路920及びアンテナ921は、基板922とカバー材923の間に挟まれている。   FIG. 27A is a perspective view illustrating one embodiment of an IC chip. Reference numeral 920 denotes an integrated circuit, and 921 denotes an antenna. The antenna 921 is electrically connected to the integrated circuit 920. Reference numeral 922 denotes a substrate, and 923 denotes a cover material. The integrated circuit 920 and the antenna 921 are sandwiched between the substrate 922 and the cover material 923.

次に図27(B)に、図27(A)に示したICチップの、機能的な構成の一形態をブロック図で示す。   Next, FIG. 27B is a block diagram illustrating one functional configuration of the IC chip illustrated in FIG.

図27(B)において、900はアンテナ、901は集積回路に相当する。また903は、アンテナ900の両端子間に形成される容量に相当する。集積回路901は、復調回路909、変調回路904、整流回路905、マイクロプロセッサ906、メモリ907、負荷変調をアンテナ900に与えるためのスイッチ908を有している。なおメモリ907は1つに限定されず、複数であっても良く、SRAM、フラッシュメモリ、ROMまたはFeRAMなどを用いることができる。   In FIG. 27B, 900 corresponds to an antenna, and 901 corresponds to an integrated circuit. Reference numeral 903 corresponds to a capacitance formed between both terminals of the antenna 900. The integrated circuit 901 includes a demodulation circuit 909, a modulation circuit 904, a rectification circuit 905, a microprocessor 906, a memory 907, and a switch 908 for applying load modulation to the antenna 900. Note that the memory 907 is not limited to one, and a plurality of memories 907 may be used, such as SRAM, flash memory, ROM, or FeRAM.

リーダ/ライタから電波として送られてきた信号は、アンテナ900において電磁誘導により交流の電気信号に変換される。復調回路909では該交流の電気信号を復調し、後段のマイクロプロセッサ906に送信する。また整流回路905では、交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、後段のマイクロプロセッサ906に供給する。マイクロプロセッサ906では、入力された信号に従って各種演算処理を行なう。メモリ907にはマイクロプロセッサ906において用いられるプログラム、データなどが記憶されている他、演算処理時の作業エリアとしても用いることができる。   A signal transmitted as a radio wave from the reader / writer is converted into an AC electrical signal by electromagnetic induction in the antenna 900. The demodulation circuit 909 demodulates the alternating electrical signal and transmits it to the subsequent microprocessor 906. The rectifier circuit 905 generates a power supply voltage using an alternating electrical signal and supplies the power supply voltage to the subsequent microprocessor 906. The microprocessor 906 performs various arithmetic processes according to the input signal. The memory 907 stores programs and data used in the microprocessor 906, and can also be used as a work area during arithmetic processing.

そしてマイクロプロセッサ906から変調回路904にデータが送られると、変調回路904はスイッチ908を制御し、該データに従ってアンテナ900に負荷変調を加えることができる。リーダ/ライタは、アンテナ900に加えられた負荷変調を電波で受け取ることで、結果的にマイクロプロセッサ906からのデータを読み取ることができる。   When data is sent from the microprocessor 906 to the modulation circuit 904, the modulation circuit 904 controls the switch 908 and can apply load modulation to the antenna 900 in accordance with the data. The reader / writer can read the data from the microprocessor 906 as a result of receiving the load modulation applied to the antenna 900 by radio waves.

なおICチップは、必ずしもマイクロプロセッサ906を有している必要はない。また信号の伝送方式は、図27(B)に示したような電磁誘導方式に限定されず、マイクロ波方式やその他の伝送方式を用いても良い。   Note that the IC chip does not necessarily have the microprocessor 906. The signal transmission method is not limited to the electromagnetic induction method shown in FIG. 27B, and a microwave method or other transmission methods may be used.

このようにアンテナを有するICチップは、外部機器(リーダ/ライタ)とデータのやり取りが可能であるため、無線メモリや無線プロセッサとして利用することができる。   In this manner, an IC chip having an antenna can exchange data with an external device (reader / writer), and thus can be used as a wireless memory or a wireless processor.

本実施例は、上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。   This embodiment can be freely combined with the above embodiment mode or embodiments.

本実施例では、基板に設けた薄膜集積回路を剥離および封止が可能な装置(例えば、ラミネート装置)を用いて剥離・封止を行う場合に関して、図面を用いて具体的に説明する。   In this embodiment, a case where peeling and sealing are performed using an apparatus capable of peeling and sealing a thin film integrated circuit provided over a substrate (for example, a laminating apparatus) will be specifically described with reference to the drawings.

図28に示すように、本実施例で示すラミネート装置は、薄膜集積回路13が複数設けられた基板12を搬送する搬送手段11と、第1のシート材18が巻き付けられた第1の供給用ロール14と、基板12から薄膜集積回路13を第1のシート材18に接着させて剥離するローラー16を備えた第1の剥離手段51と、第2のシート材19が巻き付けられた第2の供給用ロール15と、第1のシート材18から薄膜集積回路13を第2のシート材19に接着させて剥離するローラー24、28を備えた第2の剥離手段52と、第1のシート材18を回収する回収用ロール21と、第3のシート材23を供給する第3の供給用ロール22と、薄膜集積回路13を第2のシート材19と第3のシート材23により封止する封止機構17(ラミネート手段)と、封止された薄膜集積回路13を巻き取る回収用ロール20とを有する。   As shown in FIG. 28, the laminating apparatus shown in the present embodiment includes a conveying means 11 that conveys a substrate 12 on which a plurality of thin film integrated circuits 13 are provided, and a first supply material in which a first sheet material 18 is wound. A first peeling means 51 having a roll 14, a roller 16 for peeling the thin film integrated circuit 13 from the substrate 12 by adhering it to the first sheet material 18, and a second sheet material 19 wound around the second sheet material 19. A supply roll 15; a second peeling means 52 including rollers 24 and 28 for peeling the thin film integrated circuit 13 from the first sheet material 18 by bonding to the second sheet material 19; and the first sheet material. The recovery roll 21 for recovering 18, the third supply roll 22 for supplying the third sheet material 23, and the thin film integrated circuit 13 are sealed by the second sheet material 19 and the third sheet material 23. Sealing mechanism 17 (Laminé It has a DOO means), and a recovery roll 20 for winding the thin film integrated circuits 13 sealed.

図28に示す装置では、まず第1の供給用ロール14から供給された第1のシート材18がローラー16を備えた第1の剥離手段51によって、搬送手段11により搬送される基板12上の薄膜集積回路13に接着し、基板12から薄膜集積回路13を剥離する。その後、剥離された薄膜集積回路13は、第1のシート材18に接着されてローラー28の方向に流れていく。また、第2の供給用ロール15から供給される第2のシート材19がローラー24の方向に流れていく。   In the apparatus shown in FIG. 28, first, the first sheet material 18 supplied from the first supply roll 14 is transferred onto the substrate 12 conveyed by the conveying means 11 by the first peeling means 51 provided with the rollers 16. The thin film integrated circuit 13 is peeled from the substrate 12 by bonding to the thin film integrated circuit 13. Thereafter, the peeled thin film integrated circuit 13 is bonded to the first sheet material 18 and flows toward the roller 28. Further, the second sheet material 19 supplied from the second supply roll 15 flows in the direction of the roller 24.

そして、第2のシート材19がローラー24、28を備えた第2の剥離手段52によって、第1のシート材18に接着されて搬送されてきた薄膜集積回路13の他方の面に接着し、第1のシート材18から薄膜集積回路13を剥離する。なお、第2の剥離手段は、第1のシート材18に接着された薄膜集積回路を第2のシート材19に接着する際に、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。その後、剥離された薄膜集積回路13は、第2のシート材19に接着されて封止機構17の方向に流れていく。また、第3の供給用ロール22から供給される第3のシート材23が封止機構17の方向に流れていく。   Then, the second sheet material 19 is adhered to the other surface of the thin film integrated circuit 13 which has been conveyed by being adhered to the first sheet material 18 by the second peeling means 52 provided with the rollers 24, 28, The thin film integrated circuit 13 is peeled from the first sheet material 18. The second peeling means performs one or both of pressure treatment and heat treatment when the thin film integrated circuit bonded to the first sheet material 18 is bonded to the second sheet material 19. Thereafter, the peeled thin film integrated circuit 13 is bonded to the second sheet material 19 and flows toward the sealing mechanism 17. Further, the third sheet material 23 supplied from the third supply roll 22 flows in the direction of the sealing mechanism 17.

封止機構17では、第3のシート材23に、第2のシート材に接着されて搬送されてきた薄膜集積回路13の他方の面(第2のシート材19が接着した面と反対側の面)を接着させると共に、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。その後、封止された薄膜集積回路13は、回収用ロール20の方向に流れていき、回収用ロール20に巻き付いていく。   In the sealing mechanism 17, the other surface of the thin film integrated circuit 13 that has been transferred to the third sheet material 23 while being bonded to the second sheet material (on the opposite side to the surface to which the second sheet material 19 is bonded). Surface) and one or both of pressure treatment and heat treatment. Thereafter, the sealed thin film integrated circuit 13 flows in the direction of the recovery roll 20 and winds around the recovery roll 20.

図28で示したラミネート装置は、上記したように、第1のシート材18は、第1の供給用ロールから供給され、第1の剥離手段が含むローラー16、ローラー28の順に流れて、回収用ロール21に回収される。また、第1の供給用ロール14とローラー16とローラー28は同じ方向に回転する。第2のシート材19は第2の供給用ロール15から供給され、第2の剥離手段が含むローラー24、封止機構17が含むローラー25の順に流れて回収用ロール20に回収される。また、第2の供給用ロール15とローラー24とローラー25は同じ方向に回転する。第3のシート材23は第3の供給用ロール22から供給され、封止機構17が含むローラー26を流れた後に回収用ロール20に回収される。また、第3の供給用ロール22とローラー26は同じ方向に回転する。   In the laminating apparatus shown in FIG. 28, as described above, the first sheet material 18 is supplied from the first supply roll, flows in the order of the roller 16 and the roller 28 included in the first peeling means, and is collected. It is collected in the roll 21 for use. The first supply roll 14, the roller 16, and the roller 28 rotate in the same direction. The second sheet material 19 is supplied from the second supply roll 15, flows in the order of the roller 24 included in the second peeling unit, and the roller 25 included in the sealing mechanism 17, and is collected in the collection roll 20. The second supply roll 15, the roller 24, and the roller 25 rotate in the same direction. The third sheet material 23 is supplied from the third supply roll 22 and is collected by the collection roll 20 after flowing through the roller 26 included in the sealing mechanism 17. The third supply roll 22 and the roller 26 rotate in the same direction.

搬送手段11は、薄膜集積回路13が複数設けられた基板12を搬送するものであり、図28ではローラー27を具備し、当該ローラー27が回転することで、基板12が搬送される。なお、搬送手段11は基板12を搬送できるものならどのような構成でもよく、例えばベルトコンベア、複数のローラーまたはロボットアーム等を用いてもよい。ロボットアームは、基板12をそのまま搬送したり、基板12がもうけられたステージを搬送する。また、搬送手段11は、第1のシート材18が移動する速度に合わせて、所定の速度で基板12を搬送する。   The transport means 11 transports the substrate 12 on which a plurality of thin film integrated circuits 13 are provided. In FIG. 28, the transport means 11 includes a roller 27, and the substrate 12 is transported by the rotation of the roller 27. The transport unit 11 may have any configuration as long as the substrate 12 can be transported. For example, a belt conveyor, a plurality of rollers, a robot arm, or the like may be used. The robot arm transports the substrate 12 as it is, or transports the stage on which the substrate 12 is provided. Further, the transport unit 11 transports the substrate 12 at a predetermined speed in accordance with the speed at which the first sheet material 18 moves.

第1の供給用ロール14、第2の供給用ロール15、第3の供給用ロール22にはそれぞれ、第1のシート材18、第2のシート材19、第3のシート材23が巻き付けられている。第1の供給用ロール14を所定の速度で回転することによって、第2の剥離手段が含むローラー28に向かって第1のシート材を所定の速度で流し、第2の供給用ロール15および第3の供給用ロール22をそれぞれ所定の速度で回転することによって、封止機構17に向かって第2のシート材19、第3のシート材23をそれぞれ所定の速度で流す。なお、第1の供給用ロール14、第2の供給用ロール15、第3の供給用ロール22は、円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなる。   A first sheet material 18, a second sheet material 19, and a third sheet material 23 are wound around the first supply roll 14, the second supply roll 15, and the third supply roll 22, respectively. ing. By rotating the first supply roll 14 at a predetermined speed, the first sheet material is caused to flow toward the roller 28 included in the second peeling means at a predetermined speed. By rotating the three supply rolls 22 at a predetermined speed, the second sheet material 19 and the third sheet material 23 are caused to flow at a predetermined speed toward the sealing mechanism 17. The first supply roll 14, the second supply roll 15, and the third supply roll 22 are cylindrical and are made of a resin material, a metal material, a rubber material, or the like.

第1のシート材18は、可撓性のフィルムからなっており、少なくとも一方の面に粘着剤を有する面が設けてある。具体的には、ポリエステル等の基材として用いるベースフィルム上に粘着剤が設けてある。粘着剤としては、アクリル樹脂等を含んだ樹脂材料または合成ゴム材料からなる材料を用いることができる。また、第1のシート材18には粘着力が弱いフィルム(粘着力が、好ましくは0.01N〜0.5N、より好ましくは0.05N〜0.35N)を用いるのが好ましい。これは、基盤に設けられた薄膜集積回路を第1のシート材に接着した後に、再度、第2のシート材に薄膜集積回路を接着させるためである。接着剤の厚さは、1μm〜100μm、好ましくは1μm〜30μmにすることができる。また、ベースフィルムとしては、ポリエステル等のフィルムを用いて10μm〜1mmで形成すると加工時に扱いやすく好ましい。   The 1st sheet | seat material 18 consists of a flexible film, and the surface which has an adhesive is provided in the at least one surface. Specifically, an adhesive is provided on a base film used as a base material such as polyester. As the adhesive, a material made of a resin material containing an acrylic resin or the like or a synthetic rubber material can be used. The first sheet material 18 is preferably a film having a low adhesive strength (adhesive strength is preferably 0.01 N to 0.5 N, more preferably 0.05 N to 0.35 N). This is because the thin film integrated circuit provided on the substrate is bonded to the first sheet material, and then the thin film integrated circuit is bonded to the second sheet material again. The thickness of the adhesive can be 1 μm to 100 μm, preferably 1 μm to 30 μm. Moreover, as a base film, if it forms in 10 micrometers-1 mm using films, such as polyester, it is easy to handle at the time of a process, and it is preferable.

粘着層の表面がセパレーターで保護されている場合は、使用する時に図13に示すようにセパレーター回収ロール30を設け、使用時にセパレーター29を除去すればよい。また、基材として用いたベースフィルム上に帯電防止処理が施されたものを用いることもできる。セパレーターはポリエステル等のフィルムや紙等からなるが、ポリエチレンテレフタレート等のフィルムで形成されている場合は、加工時に紙粉などが生じないため好ましい。   When the surface of the adhesive layer is protected by a separator, a separator collecting roll 30 is provided as shown in FIG. 13 when used, and the separator 29 may be removed during use. In addition, a base film used as a base material that has been subjected to antistatic treatment can also be used. The separator is made of a film such as polyester or paper, but is preferably formed of a film such as polyethylene terephthalate because paper dust or the like is not generated during processing.

第2のシート材19と第3のシート材23は、可撓性のフィルムからなっており、例えばラミネートフィルムや繊維質な材料からなる紙などに相当する。ラミネートフィルムは、ラミネート処理に用いることができるフィルム全般を指し、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニル、メタクリル酸メチル、ナイロン、ポリカーボネート等の材料からなり、その表面にエンボス加工等の加工処理が施されていてもよい。   The second sheet material 19 and the third sheet material 23 are made of a flexible film, and correspond to, for example, a laminate film or paper made of a fibrous material. Laminated film refers to all films that can be used for laminating treatment, and is made of materials such as polypropylene, polystyrene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, vinyl chloride, methyl methacrylate, nylon, polycarbonate, etc., and its surface is embossed, etc. The processing may be performed.

また、本実施の形態では、ホットメルト接着剤を用いて薄膜集積回路の封止を行うのが好ましい。ホットメルト接着材は、水や溶剤を含まず、室温では固体で不揮発性の熱可塑性材料からなり、溶融状態で塗布し冷却することにより物と物を接着する化学物質である。また、接着時間が短く、無公害、安全で衛生的、省エネルギーであり、低コストであるといった利点を有する。   In this embodiment mode, it is preferable to seal the thin film integrated circuit using a hot-melt adhesive. A hot-melt adhesive is a chemical substance that does not contain water or a solvent, is made of a solid and non-volatile thermoplastic material at room temperature, and adheres to an object by being applied and cooled in a molten state. In addition, the bonding time is short, pollution-free, safe and hygienic, energy saving, and low cost.

ホットメルト接着剤は常温で固体であるため、あらかじめフィルム状、繊維状に加工したもの、またはポリエステル等のベースフィルム上にあらかじめ接着層を形成してフィルム状にしたものを用いることができる。ここでは、ポリエチレンテレフタレートからなるベースフィルム上にホットメルトフィルムを形成したシート材を用いる。ホットメルトフィルムは、ベースフィルムよりも軟化点の低い樹脂からなっており、加熱することによってホットメルとフィルムのみが溶融してゴム状になり接着し、冷却すると硬化する。また、ホットメルとフィルムとして、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)系、ポリエステル系、ポリアミド系、熱可塑性エラストマー系、ポリオレフィン系等を主成分としたフィルムを用いることができる。   Since the hot-melt adhesive is solid at room temperature, it can be used in the form of a film or fiber, or a film obtained by forming an adhesive layer in advance on a base film such as polyester. Here, a sheet material in which a hot melt film is formed on a base film made of polyethylene terephthalate is used. The hot melt film is made of a resin having a softening point lower than that of the base film. When heated, only the hot melt and the film are melted to form a rubber-like adhesive and are cured when cooled. As the hot melt and film, for example, a film mainly composed of ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), polyester, polyamide, thermoplastic elastomer, polyolefin, or the like can be used.

また、第2のシート材19と第3のシート材23の一方または両方は、一方の面に接着面を有していてもよい。接着面は、熱硬化樹脂性樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、光硬化型接着剤、湿気硬化型接着剤、樹脂添加剤等の接着剤を塗布したものを用いることができる。   One or both of the second sheet material 19 and the third sheet material 23 may have an adhesive surface on one surface. As the adhesive surface, a material to which an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, a photocurable adhesive, a moisture curable adhesive, or a resin additive is applied can be used.

また、第2のシート材19と第3のシート材23の一方または両方は、透光性を有していてもよい。また、第2のシート材19と第3のシート材23の一方または両方に、封止する薄膜集積回路13を保護するために、静電気をチャージすることでその表面を導電性材料によりコーティングしてもよい。また、第2のシート材19と第3のシート材23の一方または両方に、保護膜として炭素を主成分とする薄膜(ダイヤモンドライクカーボン膜)や、インジウム錫酸化物(ITO)等の導電性材料によりコーティングしてもよい。   Further, one or both of the second sheet material 19 and the third sheet material 23 may have translucency. Further, in order to protect the thin film integrated circuit 13 to be sealed on one or both of the second sheet material 19 and the third sheet material 23, the surface thereof is coated with a conductive material by charging with static electricity. Also good. In addition, one or both of the second sheet material 19 and the third sheet material 23 is a conductive film such as a thin film (diamond-like carbon film) mainly composed of carbon as a protective film or indium tin oxide (ITO). It may be coated with a material.

第1の剥離手段51は、少なくともローラー16を備え、薄膜集積回路13の一方の面を、第1のシート材18の一方の面に接着させて、基板12から薄膜集積回路13を剥離する。ローラー16が回転することによって、薄膜集積回路13が第1のシート材18に接着し、基板12から薄膜集積回路13が剥離される。従って、ローラー16は、薄膜集積回路13が設けられた側の基板12と対向するように設けられる。また、ローラー16は円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。   The first peeling means 51 includes at least the roller 16, and peels the thin film integrated circuit 13 from the substrate 12 by bonding one surface of the thin film integrated circuit 13 to one surface of the first sheet material 18. By rotating the roller 16, the thin film integrated circuit 13 adheres to the first sheet material 18, and the thin film integrated circuit 13 is peeled from the substrate 12. Therefore, the roller 16 is provided so as to face the substrate 12 on the side where the thin film integrated circuit 13 is provided. The roller 16 has a cylindrical shape and is made of a resin material, a metal material, a rubber material, or the like, and is preferably made of a soft material.

第2の剥離手段52は、少なくとも対向するローラー24、28を備え、第1のシート材18に接着した薄膜集積回路13を、第2のシート材19の一方の面に接着させて、第1のシート材18から薄膜集積回路13を剥離する。このとき、第2の供給用ロール15からローラー24に向かって流れる第2のシート材19に、薄膜集積回路を接着させると共に、ローラー24とローラー28の間を通過する際に、ローラー24とローラー28の一方または両方を用いて、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。   The second peeling means 52 includes at least rollers 24 and 28 facing each other, and adheres the thin film integrated circuit 13 adhered to the first sheet material 18 to one surface of the second sheet material 19, thereby The thin film integrated circuit 13 is peeled from the sheet material 18. At this time, when the thin film integrated circuit is adhered to the second sheet material 19 that flows from the second supply roll 15 toward the roller 24 and passes between the roller 24 and the roller 28, the roller 24 and the roller One or both of 28 are used to perform one or both of the pressure treatment and the heat treatment.

この処理を行うことによって、第1のシート材18に接着された薄膜集積回路13が第2のシート材19に接着する。加熱処理の方法としては、熱エネルギーを加えることができればどのような方法でもよく、例えばオーブン、電熱線のヒータ、オイル等の温媒、ホットスタンプ、サーマルヘッド、レーザー光、赤外線フラッシュ、熱ペン等を適宜選択して用いることができる。また、ローラー24とローラー28は円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。   By performing this process, the thin film integrated circuit 13 bonded to the first sheet material 18 is bonded to the second sheet material 19. The heat treatment method may be any method as long as heat energy can be applied. For example, an oven, a heating wire heater, a heating medium such as oil, a hot stamp, a thermal head, a laser beam, an infrared flash, a thermal pen, etc. Can be appropriately selected and used. The rollers 24 and 28 are cylindrical and are made of a resin material, a metal material, a rubber material, or the like, preferably a soft material.

封止機構17は、一方の面が第2のシート材19に接着した薄膜集積回路13が流れてくると、当該薄膜集積回路13の他方の面に第3のシート材23を接着させると共に、薄膜集積回路13を第2のシート材19と第3のシート材23により封止する。また、封止機構17は、互いに対向して設けられたローラー25とローラー26を有する。そして、第3の供給ロール22からローラー26に向かって流れる第3のシート材23に、薄膜集積回路13の他方の面を接着させると共に、ローラー25とローラー26の間を通過する際に、ローラー25とローラー26を用いて、加圧処理と加熱処理の一方または両方を行う。この処理を行うことによって、薄膜集積回路13は、第2のシート材19と第3のシート材23によって封止される。   When the thin film integrated circuit 13 having one surface bonded to the second sheet material 19 flows, the sealing mechanism 17 adheres the third sheet material 23 to the other surface of the thin film integrated circuit 13, and The thin film integrated circuit 13 is sealed with the second sheet material 19 and the third sheet material 23. The sealing mechanism 17 includes a roller 25 and a roller 26 that are provided to face each other. When the other surface of the thin film integrated circuit 13 is adhered to the third sheet material 23 that flows from the third supply roll 22 toward the roller 26, the roller passes between the roller 25 and the roller 26. 25 and the roller 26 are used to perform one or both of pressure treatment and heat treatment. By performing this process, the thin film integrated circuit 13 is sealed with the second sheet material 19 and the third sheet material 23.

封止機構17を構成するローラー25、26の一方または両方は、加熱手段を有する。加熱手段は、例えば、オーブン、電熱線のヒータ、オイル等の温媒、ホットスタンプ、サーマルヘッド、レーザー光、赤外線フラッシュ、熱ペン等を用いることができる。また、ローラー25とローラー26は、ローラー24と第2の供給用ロール15と第3の供給用ロール22の回転する速度に合わせて、所定の速度で回転する。また、ローラー25とローラー26は円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。   One or both of the rollers 25 and 26 constituting the sealing mechanism 17 have heating means. As the heating means, for example, an oven, a heating wire heater, a heating medium such as oil, a hot stamp, a thermal head, a laser beam, an infrared flash, a thermal pen, or the like can be used. Further, the roller 25 and the roller 26 rotate at a predetermined speed in accordance with the rotation speed of the roller 24, the second supply roll 15, and the third supply roll 22. The rollers 25 and 26 are cylindrical and are made of a resin material, a metal material, a rubber material, or the like, preferably a soft material.

回収用ロール20は、第2のシート材19と第3のシート材23により封止された薄膜集積回路13を巻き取ることで回収するロールである。回収用ロール20は、ローラー25とローラー26の回転する速度に合わせて、所定の速度で回転する。また、回収用ロール20は、円柱状であり、樹脂材料、金属材料またはゴム材料等からなり、好ましくは柔らかい材料からなる。   The recovery roll 20 is a roll that recovers by winding up the thin film integrated circuit 13 sealed by the second sheet material 19 and the third sheet material 23. The collection roll 20 rotates at a predetermined speed in accordance with the rotation speed of the roller 25 and the roller 26. The collection roll 20 has a cylindrical shape, and is made of a resin material, a metal material, a rubber material, or the like, preferably a soft material.

このように、図28に示したラミネート装置によると、第1〜第3の供給用ロール14、15、21、ローラー16、ローラー24、28、ローラー25、26および回収用ロール20が回転することで、基板12上に設けられた複数の薄膜集積回路13を連続的に剥離・封止・回収することができる。   As described above, according to the laminating apparatus shown in FIG. 28, the first to third supply rolls 14, 15, 21, the roller 16, the rollers 24, 28, the rollers 25, 26 and the collection roll 20 are rotated. Thus, the plurality of thin film integrated circuits 13 provided on the substrate 12 can be continuously peeled, sealed, and recovered.

以上のように、本実施例で示したラミネート装置は、基板に設けられた薄膜集積回路の剥離・封止を連続して行うことができる。そのため、例えば、図12(A)に示した状態の薄膜集積回路を、図28に示したラミネート装置を用いることによって剥離・封止・回収を効率的に行うことができるため、量産性が高く、製造効率を向上させることができる。   As described above, the laminating apparatus shown in this embodiment can continuously peel and seal the thin film integrated circuit provided on the substrate. Therefore, for example, the thin film integrated circuit in the state shown in FIG. 12A can be efficiently peeled, sealed, and collected by using the laminating apparatus shown in FIG. , Manufacturing efficiency can be improved.

なお、本実施例は上記実施の形態または実施例と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode or embodiments.

本実施の形態では、上記実施の形態または実施例で示した薄膜集積回路の用途に関して説明する。基板から剥離した薄膜集積回路はICチップとして利用することができ、例えば、紙幣、硬貨、有価証券、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図29(A)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図29(B)参照)、DVDソフトやCDやビデオテープ等の記録媒体(図29(C)参照)、車やバイクや自転車等の乗り物類(図29(D)参照)、鞄や眼鏡等の身の回り品(図29(E)参照)、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に設けて使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(単にテレビまたはテレビ受像器とも呼ぶ)および携帯電話機等を指す。   In this embodiment, an application of the thin film integrated circuit described in the above embodiment or example will be described. The thin film integrated circuit peeled off from the substrate can be used as an IC chip. For example, banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates (driver's license, resident's card, etc., see FIG. 29A), packaging Containers (such as wrapping paper and bottles, see FIG. 29B), recording media such as DVD software, CDs and video tapes (see FIG. 29C), vehicles such as cars, motorcycles and bicycles (FIG. 29) (See (D)), personal items such as bags and glasses (see FIG. 29E), foods, clothing, daily necessities, electronic devices, and the like. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (also simply referred to as televisions or television receivers), cellular phones, and the like.

なお、ICチップは、物品の表面に貼り付けたり、物品に埋め込んだりして物品に固定することができる。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等にICチップを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等にICチップを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類にICチップを設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。   Note that the IC chip can be fixed to the article by being attached to the surface of the article or embedded in the article. For example, a book may be embedded in paper, and a package made of an organic resin may be embedded in the organic resin. Forgery can be prevented by providing IC chips on bills, coins, securities, bearer bonds, certificates, etc. Further, by providing IC chips in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., it is possible to improve the efficiency of inspection systems and rental store systems. In addition, forgery and theft can be prevented by providing an IC chip in vehicles.

また、ICチップを物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、図30に示すように、表示部270を含む携帯端末の側面にリーダ/ライタ271を設け、品物273の側面にICチップ272を設ける場合を考える(図30(A))。この場合、リーダ/ライタ271にICチップ272をかざすと、表示部270に品物273の原材料や原産地、流通過程の履歴等の情報が表示されるシステムになっている。また、別の例として、ベルトコンベアの脇にリーダ/ライタ274を設ける場合、品物276の検品を簡単に行うことができる(図30(B))。   Further, by applying the IC chip to an object management or distribution system, it is possible to enhance the function of the system. For example, as shown in FIG. 30, a case where a reader / writer 271 is provided on a side surface of a portable terminal including the display portion 270 and an IC chip 272 is provided on a side surface of an article 273 is considered (FIG. 30A). In this case, when the IC chip 272 is held over the reader / writer 271, the display unit 270 displays information such as the raw material and origin of the product 273 and the history of distribution process. As another example, when a reader / writer 274 is provided on the side of the belt conveyor, the product 276 can be easily inspected (FIG. 30B).

本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の剥離方法を示す図。The figure which shows the peeling method of this invention. 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の薄膜集積回路の断面図。1 is a cross-sectional view of a thin film integrated circuit of the present invention. 本発明の薄膜集積回路の断面図。1 is a cross-sectional view of a thin film integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体装置の作製装置を示す図。4A and 4B illustrate a manufacturing device of a semiconductor device of the present invention. 本発明の薄膜集積回路の断面図。1 is a cross-sectional view of a thin film integrated circuit of the present invention. 本発明の薄膜集積回路の断面図。1 is a cross-sectional view of a thin film integrated circuit of the present invention. 本発明の薄膜集積回路の断面図。1 is a cross-sectional view of a thin film integrated circuit of the present invention. 本発明の半導体装置の断面を示す図。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の断面を示す図。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の一例を示す図。FIG. 11 illustrates an example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の作製装置を示す図。4A and 4B illustrate a manufacturing device of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。FIG. 13 illustrates an example of a usage pattern of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。FIG. 13 illustrates an example of a usage pattern of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の写真を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a photograph of a semiconductor device of the invention.

Claims (22)

基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
エッチング剤を用いることにより、前記剥離層を除去し、
前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Forming a plurality of thin film integrated circuits on the release layer;
Covering the upper and side surfaces of the plurality of thin film integrated circuits with a resin film,
By using an etchant, the release layer is removed,
A method for peeling a thin film integrated circuit, comprising peeling off the substrate and the plurality of thin film integrated circuits.
基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
エッチング剤を用いることにより、前記薄膜集積回路の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Forming a plurality of thin film integrated circuits on the release layer;
Covering the upper and side surfaces of the plurality of thin film integrated circuits with a resin film,
By using an etching agent, removing at least a part of the release layer located below the thin film integrated circuit,
A method for peeling a thin film integrated circuit, comprising peeling off the substrate and the plurality of thin film integrated circuits bonded by the part of the peeling layer.
基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層の一部を除去して前記剥離層に複数の開口部を形成し、
前記剥離層および前記複数の開口部の前記基板上に薄膜集積回路を形成し、
前記薄膜集積回路上に樹脂膜を形成し、
エッチング剤を用いて前記剥離層を除去することによって、前記複数の開口部において前記基板と前記薄膜集積回路とが接着している状態とし、
前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Removing a part of the release layer to form a plurality of openings in the release layer;
Forming a thin film integrated circuit on the release layer and on the substrate of the plurality of openings;
Forming a resin film on the thin film integrated circuit;
By removing the release layer using an etchant, the substrate and the thin film integrated circuit are bonded to each other in the plurality of openings,
A method for peeling a thin film integrated circuit, comprising peeling off the substrate and the thin film integrated circuit.
基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に薄膜集積回路を形成し、
前記薄膜集積回路上に少なくとも表面の一部に凸部を有する樹脂膜を形成し、
エッチング剤を用いることにより、前記樹脂膜の凸部の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Forming a thin film integrated circuit on the release layer;
On the thin film integrated circuit, to form a resin film having a convex portion on at least part of the surface,
By using an etching agent, removing at least a part of the release layer located below the convex portion of the resin film ,
A method for peeling a thin film integrated circuit, comprising peeling off the substrate and the thin film integrated circuit bonded by the part of the peeling layer.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記剥離層は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)またはチタン(Ti)を含んだ金属膜で形成することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
A method for peeling a thin film integrated circuit, wherein the peeling layer is formed of a metal film containing tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), or titanium (Ti).
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記剥離層は、金属膜と、前記金属膜上に形成された金属酸化物とを有することを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The peeling layer includes a metal film and a metal oxide formed on the metal film.
請求項6において、
前記金属膜及び前記金属酸化物は、タングステン膜と前記タングステン膜上の酸化タングステン膜、モリブデン膜と前記モリブデン膜上の酸化モリブデン膜、ニオブ膜と前記ニオブ膜上の酸化ニオブ膜、又はチタン膜と前記チタン膜上の酸化チタン膜であることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
In claim 6,
The metal film and the metal oxide include a tungsten film and a tungsten oxide film on the tungsten film, a molybdenum film and a molybdenum oxide film on the molybdenum film, a niobium film and a niobium oxide film on the niobium film, or a titanium film. A method for peeling a thin film integrated circuit, which is a titanium oxide film on the titanium film.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記エッチング剤として、フッ化ハロゲンを含む液体または気体を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
A method for peeling a thin film integrated circuit, wherein a liquid or a gas containing halogen fluoride is used as the etchant.
請求項8において、
前記フッ化ハロゲンを含む液体または気体として、三フッ化塩素(ClF)を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
In claim 8,
A method for peeling a thin film integrated circuit, wherein chlorine trifluoride (ClF 3 ) is used as the liquid or gas containing halogen fluoride.
請求項1乃至請求項9のいずれか一項において、
前記樹脂膜として、エポキシ樹脂を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 9,
A method for peeling a thin film integrated circuit, wherein an epoxy resin is used as the resin film.
請求項1乃至請求項10のいずれか一項において、
前記基板として、ガラス基板または石英基板を用いることを特徴とする薄膜集積回路の剥離方法。
In any one of Claims 1 to 10,
A method for peeling a thin film integrated circuit, wherein a glass substrate or a quartz substrate is used as the substrate.
基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
エッチング剤を用いることにより、前記剥離層を除去し、
前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離し、
前記剥離した複数の薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Forming a plurality of thin film integrated circuits on the release layer;
Covering the upper and side surfaces of the plurality of thin film integrated circuits with a resin film,
By using an etchant, the release layer is removed,
Peeling off the substrate and the plurality of thin film integrated circuits;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of peeled thin film integrated circuits are fixed to a flexible substrate.
基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に複数の薄膜集積回路を形成し、
前記複数の薄膜集積回路の上面および側面をそれぞれ樹脂膜で覆い、
エッチング剤を用いることにより、前記薄膜集積回路の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記複数の薄膜集積回路とを剥離し、
前記剥離した複数の薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Forming a plurality of thin film integrated circuits on the release layer;
Covering the upper and side surfaces of the plurality of thin film integrated circuits with a resin film,
By using an etching agent, removing at least a part of the release layer located below the thin film integrated circuit,
Peeling the substrate and the plurality of thin film integrated circuits bonded by the part of the peeling layer,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of peeled thin film integrated circuits are fixed to a flexible substrate.
基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層の一部を除去して前記剥離層に複数の開口部を形成し、
前記剥離層上および前記複数の開口部の前記基板上に薄膜集積回路を形成し、
前記薄膜集積回路上に樹脂膜を形成し、
エッチング剤を用いて前記剥離層を除去することによって、前記複数の開口部において前記基板と前記薄膜集積回路とが接着している状態とし、
前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離し、
前記剥離した薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Removing a part of the release layer to form a plurality of openings in the release layer;
Forming a thin film integrated circuit on the release layer and on the substrate of the plurality of openings;
Forming a resin film on the thin film integrated circuit;
By removing the release layer using an etchant, the substrate and the thin film integrated circuit are bonded to each other in the plurality of openings,
Peeling off the substrate and the thin film integrated circuit;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the peeled thin film integrated circuit is fixed to a flexible substrate.
基板上に金属を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に薄膜集積回路を形成し、
前記薄膜集積回路上に少なくとも表面の一部に凸部を有する樹脂膜を形成し、
エッチング剤を用いることにより、前記樹脂膜の凸部の下方に位置する前記剥離層の少なくとも一部を残して除去し、
前記一部の剥離層によって接着された前記基板と前記薄膜集積回路とを剥離し、
前記剥離した薄膜集積回路を可撓性基板へ固着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a release layer containing metal on the substrate;
Forming a thin film integrated circuit on the release layer;
On the thin film integrated circuit, to form a resin film having a convex portion on at least part of the surface,
By using an etching agent, removing at least a part of the release layer located below the convex portion of the resin film ,
The peeled off and the substrate is bonded to the previous SL thin film integrated circuit by a part of the peeling layer,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the peeled thin film integrated circuit is fixed to a flexible substrate.
請求項12乃至請求項15のいずれか一項において、
前記剥離層は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)またはチタン(Ti)を含んだ金属膜で形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 12 to 15,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the peeling layer is formed using a metal film containing tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), or titanium (Ti).
請求項12乃至請求項15のいずれか一項において、
前記剥離層は、金属膜と、前記金属膜上に形成された金属酸化物とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 12 to 15,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the peeling layer includes a metal film and a metal oxide formed over the metal film.
請求項17において、
前記金属膜及び前記金属酸化物は、タングステン膜と前記タングステン膜上の酸化タングステン膜、モリブデン膜と前記モリブデン膜上の酸化モリブデン膜、ニオブ膜と前記ニオブ膜上の酸化ニオブ膜、又はチタン膜と前記チタン膜上の酸化チタン膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 17,
The metal film and the metal oxide include a tungsten film and a tungsten oxide film on the tungsten film, a molybdenum film and a molybdenum oxide film on the molybdenum film, a niobium film and a niobium oxide film on the niobium film, or a titanium film. A method for manufacturing a semiconductor device, which is a titanium oxide film over the titanium film.
請求項12乃至請求項18のいずれか一項において、
前記エッチング剤として、フッ化ハロゲンを含む液体または気体を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 12 to 18,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a liquid or a gas containing halogen fluoride is used as the etchant.
請求項19において、
前記フッ化ハロゲンを含む液体または気体として、三フッ化塩素(ClF)を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 19,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein chlorine trifluoride (ClF 3 ) is used as the liquid or gas containing halogen fluoride.
請求項12乃至請求項20のいずれか一項において、
前記樹脂膜として、エポキシ樹脂を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 12 to 20,
An epoxy resin is used as the resin film. A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項12乃至請求項21のいずれか一項において、
前記基板として、ガラス基板または石英基板を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 12 to 21,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a glass substrate or a quartz substrate is used as the substrate.
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