JP5311867B2

JP5311867B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5311867B2
Application number: JP2008107823A
Authority: JP
Inventors: 秀明桑原
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: US20170077006A1; JP6114852B2; JP5894256B2; US20140239302A1; JP2015109453A; JP2016146490A; JP5679482B2; JP2018207105A; US9490309B2; US8716850B2; US20080283987A1; JP6444441B2; JP2009004742A; JP2013251554A; JP2017122933A; US9984946B2

Description

本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や、有機発光素子を有する発光表示装置や、プラズマディスプレイ表示装置や、光モジュールや、無線チップを部品として搭載した電子機器に関する。

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。

近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。

従来、画像表示装置として液晶表示装置が知られている。パッシブマトリクス型の液晶表示装置に比べ高精細な画像が得られることからアクティブマトリクス型の液晶表示装置が多く用いられるようになっている。アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。

また、本出願人は、液晶を滴下する特許文献１を提案している。

また、近年、自発光型の素子としてＥＬ素子を有した発光装置の研究が活発化しており、特に、ＥＬ材料として有機材料を用いた発光装置が注目されている。この発光装置はＥＬディスプレイとも呼ばれている。

物質に電界を印加したときに発光を生じる現象はＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象と呼ばれ、公知な現象として知られている。特にＺｎＳ：Ｍｎの無機薄膜を用いた無機ＥＬや、有機蒸着薄膜を用いた有機ＥＬは明るく、高効率のＥＬ発光を示しディスプレイへの応用が図られている。

有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがあるが、本発明の成膜装置および成膜方法により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。

発光装置は、液晶表示装置と異なり自発光型であるため視野角の問題がないという特徴がある。即ち、屋外に用いられるディスプレイとしては、液晶ディスプレイよりも適しており、様々な形での使用が提案されている。

また、陰極、ＥＬ層及び陽極で形成される発光素子をＥＬ素子といい、これには、互いに直交するように設けられた２種類のストライプ状電極の間にＥＬ層を形成する方式（単純マトリクス方式）、又はＴＦＴを有しマトリクス状に配列された画素電極と対向電極との間にＥＬ層を形成する方式（アクティブマトリクス方式）の２種類がある。しかし、画素密度が増えた場合には、画素（又は１ドット）毎にスイッチが設けられているアクティブマトリクス型の方が低電圧駆動できるので有利であると考えられている。

また、ＥＬ層を形成するＥＬ材料は極めて劣化しやすく、酸素もしくは水の存在により容易に酸化もしくは吸湿して劣化するため、発光素子における発光輝度の低下や寿命が短くなる問題がある。そこで、発光素子に封止缶を被せて内部にドライエアを封入し、さらに乾燥剤を貼り付けることによって、発光素子への酸素の到達、もしくは水分の到達を防止している。

また、本出願人は、発光装置において、封止基板の凹部に乾燥剤を設ける特許文献２を提案している。

また、本出願人は、発光装置において、半導体基板を用いた特許文献３を提案している。
米国特許第４６９１９９５号米国特許第６７２４１５０号米国特許第６８７６１４５号

従来の封止技術においては、有機材料であるシール材が用いられ、一対の基板を貼り合わせている。シール材の材料は、様々な用途に合わせて開発されており、例えば、液晶注入法用のシール材、液晶滴下法用のシール材、有機ＥＬ用のシール材などがそれぞれの表示パネルに用いられている。いずれのシール材も有機材料である。

また、近年、半導体装置の長期信頼性、及び耐久性がさらに求められており、有機材料であるシール材の信頼性、及び耐久性が律則になる恐れがある。

また、高強度のセラミック基板を用いて封止を行う技術もあるが、セラミック基板は切断や薄膜化などの加工が困難であり、所望の形状、例えば外形サイズや厚さを得ることが困難である。また、セラミック基板は非透光性であるため、光受光センサや液晶表示装置やプラズマディスプレイなどの封止には用いることができない。また、耐熱性が高いため、熱膨張係数が低いセラミック基板は、素子を形成したガラス基板などと接着材で貼り合わせようとする場合、熱膨張係数の差が大きいため、基板間の密着性が低下する恐れがある。

セラミック基板を用いることなく、基板を用いて封止を行い、パッケージ内部の気密性を長時間確保する気密封止パッケージを実現することを課題の一とする。また、外部からの圧力による破壊を低減する封止構造を実現することも課題の一とする。

また、水分などの不純物の侵入を防止する封止構造を提供することも課題の一とする。また、外部からの圧力に対する無線チップの信頼性を向上するための構造も提供することも課題の一とする。また、曲げに強い無線チップの構造も提供することも課題の一とする。

本発明は、気密封止パッケージにおいて、有機材料であるシール材の使用量を少なくする、好ましくは使用しないことで上記課題を解決しようとするものである。

気密封止パッケージは、第１の基板に半導体材料からなる枠を設け、半導体素子を有する第２の基板に接合することにより、枠の内側に半導体素子が位置するように第１の基板と第２の基板を貼り合わせて枠内の気密性を確保する。

第１の基板に半導体材料からなる枠を設ける方法は、水素イオン照射による分離法（水素イオン注入剥離法）などを用いればよく、特に限定されない。水素イオン照射による分離法とは、半導体基板に水素イオンを照射し、半導体基板中に分離層となる水素含有層を形成した後、もう一つの基板と固定させ、最後に熱処理などを行うことで水素含有層の層内または界面で半導体基板の一部を分離し、固定させた基板上に単結晶半導体層を形成する方法である。水素イオン照射による分離法は、半導体基板の水素含有層の形成位置によって、得られる単結晶半導体層の厚さが決定されるため、一対の基板間隔を保持する枠、即ち単結晶半導体層を薄くする場合に適している。枠は、単結晶半導体基板若しくは多結晶半導体基板を用いて形成する。単結晶半導体基板としては、シリコンやゲルマニウムなどの半導体ウエハ、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの化合物半導体ウエハなどを用いることができる。半導体基板は、０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度の厚さを有している。基板間隔に合わせて半導体基板を研削して０．５ｍｍよりも薄くしてもよい。半導体基板を切り出して枠を形成してもよいが、好ましくは、水素イオン照射による分離法を用いて半導体基板と第１の基板とを貼り合わせた後、半導体基板の一部を分離し、分離することで得られた第１の基板上の単結晶半導体層に対してパターニングを行う。互いに清浄化された表面を密接させると表面間引力により接合が形成されるため、室温で接合することが可能である。接合強度をより高めるため、接合したい部分には、平滑面を有し親水性表面を形成する接合層を設けることが好ましい。平滑面を得るために化学的機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ：以下、ＣＭＰと記す）を用いた装置などで平坦化処理を行ってもよい。第１の基板の接合層と第２の基板の接合層とを密接させて、室温で接合することが好ましい。

さらに、接合の固着強度を増大させるため、加熱処理を行ってもよい。親水性にする処理を加え接合層を形成する場合には、表面の水酸基が作用して水素結合により接合が形成される。さらに清浄化された表面同士を密接させて接合を形成したものに対して、室温以上の温度で加熱すると接合強度を高めることができる。透光性を有する第１の基板としてガラス基板を用いる場合、接合強度を高めるための加熱温度は、基板の歪み点未満の温度範囲で行う。また、ハロゲンランプなどを用いて加熱してもよいし、レーザー光を走査して部分的に加熱を行ってもよい。

本明細書で開示する発明の構造は、第１の基板及び第２の基板と、第１の基板上に半導体素子と、第１の基板と第２の基板の間に半導体材とを有し、半導体素子は、第１の基板、第２の基板、及び半導体材とで封止され、第１の基板と第２の基板の間隔は半導体材で保持される半導体装置である。

上記構造において、半導体材と第１の基板との間には無機絶縁材料の第１の接合層を有している。無機絶縁材料の第１の接合層を用いることで、シール材などの接着材料を用いなくとも、半導体材と第１の基板とを強固に固定することができる。また、半導体材と第２の基板との間には無機絶縁材料の第２の接合層を有している。無機絶縁材料の第２の接合層を用いることで、シール材などの接着材料を用いなくとも、半導体材と第２の基板とを強固に固定することができる。少なくとも第１の基板或いは第２の基板の一方と、半導体材とを接合させる。

また、上記構造において、半導体材は、枠形状であり、半導体材と第１の基板と第２の基板とで囲まれた空間に半導体素子が封止されている。また、枠形状の半導体材は、第１の基板と第２の基板との基板間隔を保持するスペーサとしての機能も有する。

枠は、同一半導体基板から環状になっている形状で作製することがシール材を使用しないで封止できる点で好ましいが、枠を構成する枠部材としてＬ字状の半導体材を２つ組み合わせて枠を構成してもよいし、棒状の半導体材を４つ以上組み合わせて枠を形成してもよい。枠として複数の半導体材を用いる場合、枠部材の連結部分はシール材を用いる。枠部材の連結部分にシール材を一部用いたとしても、従来と比べてシール材の使用部分が格段に少ないため、従来の封止構造より水分などの不純物の侵入を防止でき、信頼性を向上することができる。

また、他の発明の構造は、第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板上に半導体素子と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に複数の半導体材とを有し、前記半導体素子は、前記第１の基板、前記第２の基板、及び複数の半導体材で封止され、第１の基板と第２の基板の間隔は複数の半導体材で保持される半導体装置である。

上記構造において、複数の半導体材の形状は棒状またはＬ字状であり、複数の半導体材と第１の基板と第２の基板とで囲まれた空間に半導体素子が封止されている。また、無線チップや光センサなどにおいては、無線チップに有機メモリなどの有機材料を用いる場合を除き、気密封止しなくともよい。無線チップや光センサなどの半導体素子においては、必ずしも一対の基板間を気密空間としなくともよく、一対の基板の基板間隔を保持するスペーサとして機能させる。本発明においては、外部からの衝撃などから無線チップや光センサなどの半導体素子を保護するため、一対の基板間に無線チップや光センサなどの半導体素子を配置する。

また、他の発明の構造は、第１の基板と第２の基板と、第１の基板上に半導体回路と、第１の基板と第２の基板の間に複数の半導体材とを有し、複数の半導体材は、半導体回路の周囲に配置される半導体装置である。

上記構成において、さらに第１の基板上に半導体回路と電気的に接続するアンテナを有することで無線信号の通信を行う半導体回路とすることができる。アンテナと半導体回路との電気的な接続を行う部分は、特に外部からの圧力などに弱く、何らかの力が加えられることで接続が破壊される恐れがある。アンテナを第１の基板または第２の基板で保護することによって、外部からの衝撃に耐えることができる。また、第１の基板または第２の基板としてガラス基板のような割れやすい材料を用いる場合、一対の基板とせず一枚の基板に露出した半導体回路やアンテナを形成した場合と比較して、複数の半導体材により一方の基板に加えられた圧力を分散することができるため、全体の強度を向上させることができる。また、第１の基板または第２の基板として樹脂基板のような曲がりやすい材料を用いる場合、半導体回路の周囲に複数の半導体材を配置することで基板の曲げを部分的に抑えることができ、特にアンテナと半導体回路の接続部分を保護することができる。半導体材は曲がりにくいため、骨部材として機能する。また、第１の基板と第２の基板の間隔は半導体材で保持されている。

上記各構造において、半導体材と第１の基板との間には無機絶縁材料の接合層を有している。また、半導体材と第２の基板との間には無機絶縁材料の接合層を有している。無機絶縁材料の接合層を用いることで、基板との接合構造を単純な構成としている。この単純な構成は、少なくとも第１の基板上に第１の接合層、半導体材、第２の接合層、第２の基板の順で重なっている構造である。

また、画素部に半導体素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置を作製する場合、上記構造を実現するための発明の構成は、透光性を有する第１の基板に半導体材の一方の面を接合し、第２の基板に半導体素子を含む画素部を形成し、前記半導体材のもう一方の面と前記第２の基板とを接合して、前記半導体材と前記第１の基板と前記第２の基板とで囲まれた空間に前記画素部を封止する半導体装置の作製方法である。

また、上記作製方法の構成において、画素部と半導体材とは重ならないように配置され、画素部の周りに半導体材が配置される。

また、上記各構造において、半導体材は、単結晶半導体材、好ましくは単結晶シリコンである。半導体素子には活性層となる半導体層が用いられ、半導体素子の劣化の原因の一つとされているのが、外部からの不純物（特にＮａ、Ｋなどのアルカリ金属）の侵入である。半導体素子の周りに単結晶半導体材を配置することで、単結晶半導体材中に優先的に外部からの不純物を侵入させ、単結晶半導体材中に保持させることで、半導体素子の半導体層への不純物の侵入を防止している。半導体素子の半導体層への不純物の侵入を防止することで長期信頼性が向上する。また、周囲に配置する単結晶半導体材は半導体素子に用いる半導体層よりグレードの低いものを用いることができ、安価に作製できる。

また、プラズマディスプレイ装置のパッケージに用いることもできる。

また、表示装置に限定されず、様々な気密封止パッケージに用いることができる。例えば、赤外線リモコン用の受光モジュールの気密封止に用いてもよい。また、ＳＡＷフィルタなどの高周波半導体素子の封止用シールドに用いてもよい。

ガラス基板を封止基板として用いて、気密性の高いパッケージを行うことができるため、封止基板に光を透過させる半導体モジュールに最適である。また、ガラス基板を用いる場合、セラミック基板に比べて加工しやすく、封止基板の接着後に余分な箇所をカットすることができ、モジュールの小型化を図ることができる。また、半導体材を、第１の基板と第２の基板との基板間隔を保持するスペーサとして機能させることができ、半導体回路を保護することができる。

本発明の実施形態について、以下に説明する。

（実施の形態１）まず、単結晶シリコン基板１１０を用意する（図１（Ａ））。なお、単結晶シリコン基板に限らず、単結晶シリコンゲルマニウム基板等を用いてもよい。単結晶シリコン基板１１０は、例えば、直径が１２０ｍｍ〜３００ｍｍの円盤状のものを用いる。

次いで、単結晶シリコン基板１１０から枠となる部材を取り出し、透光性を有する第１の基板１１１に半導体材料からなる枠１１４を設ける（図１（Ｂ））。透光性を有する第１の基板に半導体材料からなる枠を設ける方法は、水素イオン照射による分離法などを用いればよく、特に限定されない。枠は、単結晶半導体基板若しくは多結晶半導体基板を用いて形成する。半導体基板を切り出して枠を形成してもよいが、好ましくは、水素イオン照射による分離法を用いる。

図２（Ａ）〜図２（Ｅ）に水素イオン照射による分離法を用いて枠を形成する一例を示す。

単結晶シリコン基板１１０上に第１の窒素を含む酸化珪素膜（以下、ＳｉＯＮ膜と表記する）１３１ａを形成する（図２（Ａ））。膜厚は実施者が適宜決定すれば良いが、１０〜５００ｎｍ（好ましくは２０〜５０ｎｍ）とすれば良い。第１のＳｉＯＮ膜１３１ａは、後に枠の部材として機能する。なお、第１のＳｉＯＮ膜１３１ａはプラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶＤ法などのＣＶＤ法、スパッタ法などの方法を用いて形成することができる。なお、酸素を含むガス雰囲気下でのプラズマ放電により生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）によって単結晶シリコン基板の表面を処理し、窒素を含むガス雰囲気下でのプラズマ放電により生成された窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって単結晶シリコン基板の表面を処理することにより、単結晶シリコン基板１１０上に第１のＳｉＯＮ膜１３１ａを形成することができる。これにより、後に封止基板と接合する際の接合強度を強めることができる。

なお、第１のＳｉＯＮ膜１３１ａは必ずしも設ける必要はなく、単結晶シリコン基板に水素を導入して水素含有層が形成された基板を用いてもよい。また、ＳｉＯＮ膜のかわりにＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いて化学気相成長法（ＣＶＤ法：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）又はプラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）によって成膜された酸化珪素膜を形成してもよい。また、単結晶シリコン基板上にＳｉＯＮ膜及び酸素を含む窒化珪素膜（以下、ＳｉＮＯ膜と表記する）を順次積層し、単結晶シリコン基板の内部に部分的に水素を導入して水素含有層を形成した後に、ＳｉＮＯ膜上にＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を形成した基板を用いてもよい。また、単結晶シリコン基板上にＳｉＯＮ膜、ＳｉＮＯ膜、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を順次積層し、単結晶シリコン基板の内部に部分的に水素を導入して水素含有層を形成してもよい。なお、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を形成する場合、４０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の膜厚で形成することが好ましい。

なお、ここでＴＥＯＳガスとは、ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅガスを意味する。ＴＥＯＳガスと酸素ガスとを用いたＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を単結晶シリコン基板と封止基板との貼り合わせ界面に設けることにより、基板の密着性をより向上させることができる。

なお、単結晶シリコン基板上に第１のＳｉＯＮ膜１３１ａを形成しない場合、単結晶シリコン基板の表面に、自然酸化膜、ケミカルオキサイド、又は酸素を含む雰囲気でＵＶ光を照射することにより形成された極薄酸化膜を形成しておくことが好ましい。ここで、ケミカルオキサイドは、オゾン水、過酸化酸素水、硫酸等の酸化剤で単結晶シリコン基板表面を処理することにより形成することができる。単結晶シリコン基板上に酸化膜を形成しておくことで、後に水素を導入した際の単結晶シリコン基板表面のエッチングを防ぐことができる。

次に、第１のＳｉＯＮ膜１３１ａ側から単結晶シリコン基板１１０に第１のＳｉＯＮ膜１３１ａを通して水素を導入して水素含有層１４０を形成する（図２（Ｂ））。また、図２（Ｂ）に示した矢印の反対側から単結晶シリコン基板１１０に水素を導入して水素含有層１４０を形成してもよい。なお、水素含有層１４０が形成される深さ（単結晶シリコン基板１１０と第１のＳｉＯＮ膜１３１ａとの界面と水素含有層１４０との間の距離）は、後に基板間隔を保持するスペーサの一部として機能する単結晶シリコン層の膜厚となる。

例えば、単結晶シリコン基板１１０の表面と水素含有層１４０との間に１００ｎｍ厚の単結晶シリコン層が残る様に、質量分離イオン注入装置を用い、イオンインプランテーション法を用いて水素イオンを１×１０^１６〜１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２のドーズ量で照射することができる。また、非質量分離イオンドーピング装置を用いてＨ_３ ^＋イオンを主なイオン種として水素イオンを照射してもよい。イオンドーピング装置を用いる場合、水素イオンとしてＨ_３ ^＋を用いることにより、照射に要する時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態において第１のＳｉＯＮ膜１３１ａの表面を平坦化する処理を行っておいてもよい。例えば、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）と呼ばれる研磨処理によりＳｉＯＮ膜表面を平坦化することができる。ＳｉＯＮ膜表面を平坦化しておくことにより、後に貼り合わせる封止基板との密着性を高めることができる。

次に、単結晶シリコン基板１１０に形成された第１のＳｉＯＮ膜１３１ａにアルゴンイオンビームを真空中で照射して、表面の原子を化学結合を形成しやすい活性な状態とする。ここで、アルゴンガス雰囲気下でのプラズマ放電により生成されたアルゴンイオンを第１のＳｉＯＮ膜１３１ａ表面に衝突させることで第１のＳｉＯＮ膜１３１ａを活性な状態とすることができる。なお、アルゴンイオンビームに限らず、表面をプラズマ雰囲気、Ｘ線、電子線にさらすことにより表面を活性な状態とすることができる。プラズマ雰囲気にさらすときに用いるガスは、酸素、窒素、水素、アルゴンやヘリウム等の不活性ガス、又はアンモニア等の分子ガスなどを用いることができる。なお、その際に基板に照射するエネルギーはＤＣバイアスで数ボルト〜４００ボルト程度の範囲で制御するのが好ましい。また、２０ｅＶ以上２００ｅＶ未満のエネルギーを持つイオン雰囲気中に晒すことにより表面を活性な状態としてもよい。

次に、単結晶シリコン基板１１０とは、別途用意された封止基板となる透光性を有する第１の基板１１１とを貼り合わせる。本実施の形態では第１の基板としてガラス基板を用い、その表面に第１の酸素を含む窒化珪素（ＳｉＮＯ）膜１１２及び第２の窒素を含む酸化珪素（ＳｉＯＮ）膜１３１ｂを順次形成しておく（図２（Ｃ））。なお、単結晶シリコン基板表面と同様に第２のＳｉＯＮ膜１３１ｂの表面を活性化しておいてもよい。なお、必ずしも第１の基板１１１上に第１のＳｉＮＯ膜１１２又は第２のＳｉＯＮ膜１３１ｂを設ける必要はない。また、ガラス基板上に、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜が形成された基板を用いてもよい。また、表面に絶縁層が形成されていないガラス基板を用いてもよい。その場合、ガラス基板表面を洗浄しておくことが好ましい。

本実施の形態では、互いの面を接触させて貼り合わせることにより第１のＳｉＯＮ膜１３１ａと第２のＳｉＯＮ膜１３１ｂとの界面での化学結合が形成され、第１のＳｉＯＮ膜１３１ａと第２のＳｉＯＮ膜１３１ｂとが接合した第３のＳｉＯＮ膜１３１が形成される。

本実施の形態では、真空中で基板表面にアルゴンイオンビームなどを照射することにより、基板表面に存在する吸着ガスや自然酸化膜などをエッチングし、基板表面に接合するための結合力を付与し、重ね合わせることにより２枚の基板を貼り合わせることが可能である。このように貼り合わされた基板界面では原子間結合が形成され、加熱処理を行うことなく強固な結合を形成することができる。

なお、ガラス基板のかわりに、後のプロセスの熱処理温度に耐えるプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いてもよい。プラスチック基板としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミドからなる基板、可撓性基板としてはアクリル等の合成樹脂を用いることができる。また、一方の基板としてＰＥやＰＰ等のポリオレフィン、アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂などの接着性合成フィルムを用いてもよい。接着性合成フィルムは、加熱圧着により固定することができる。また、無機材料を含む樹脂基板、例えばＴｇが４００℃以上であるＨＴ基板（新日鐵化学社製）を用いてもよい。また、石英基板、結晶化ガラス基板などの高耐熱性基板を用いてもよい。なお、セラミック基板は表面の平坦性が低いため、後で単結晶シリコン基板と貼り合わせることができず、ガラス基板のかわりに用いることはできない。

なお、第１の基板１１１上に形成された第１のＳｉＮＯ膜１１２及び第２のＳｉＯＮ膜１３１ｂはブロッキング層として機能し、ガラス基板からの不純物の拡散を防ぐことができる。ガラス基板は、移動し易いイオンを含むため、ブロッキング層を設けることは特に効果的である。なお、第１のＳｉＮＯ膜１１２及び第２のＳｉＯＮ膜１３１ｂは、プラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶＤ法などのＣＶＤ法、スパッタ法などの方法を用いて形成することができる。

ここで好ましくは第２のＳｉＯＮ膜１３１ｂの表面を平坦化する処理を行っておくとよい。例えば、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）と呼ばれる研磨処理によりＳｉＯＮ膜表面を平坦化することができる。ＳｉＯＮ膜表面を平坦化しておくことにより、後に貼り合わせる単結晶シリコン基板１１０との密着性を高めることができる。

次に、４００〜６００℃の熱処理（第１熱処理）を行う。この熱処理により水素含有層１４０では微小空乏の体積変化が起こり、水素含有層１４０に沿って境界面が発生する。これにより単結晶シリコン基板１１０は分断され、分断された単結晶シリコン基板１９０を除去することにより第１の基板１１１の上には第１のＳｉＮＯ膜１１２及び第３のＳｉＯＮ膜１３１と単結晶シリコン層１１３が残される（図２（Ｄ））。

次に、単結晶シリコン層１１３の表面を平坦化する処理を行ってもよい。平坦化処理は、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）と呼ばれる研磨工程によって行うことができる。

次いで、フォトリソグラフィ技術などを用いて選択的にエッチングを行い、半導体材料からなる枠１１４を形成する。このエッチングの際に、第１のＳｉＮＯ膜１１２は第１の基板１１１の保護膜として機能する。

以上の工程により、本実施の形態の枠をガラス基板上に作製することができる（図２（Ｅ））。図２（Ｅ）は、図１（Ｂ）の点線Ｘ―Ｙの断面に相当する。本実施の形態では、基板表面に接合するための結合力を付与して基板を重ね合わせるため、高温の熱処理を行うことなく強固な接合を行うことが可能である。従って、高価な高耐熱性基板を用いる必要がなく、安価なガラス基板やプラスチック基板などを用いることができ、作製コストの低減を図ることができる。また、高温処理に耐えられない可撓性の基板を用いることもでき、封止基板の利用範囲を拡大することができる。

なお、本実施の形態では、ガラス基板と単結晶シリコン層との間にＳｉＯＮ膜とＳｉＮＯ膜とを積層形成する例を示したが、これに限られることはなく、酸化珪素膜（ＳｉＯ_２膜ともいう）、窒化珪素膜（ＳｉＮ膜ともいう）、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮＯ膜のいずれか一層のみを用いる単層構造としてもよいし、これらを適宜積層する構造としても良い。なお、本明細書中において、ＳｉＯＮ膜とは酸素の組成比が窒素の組成比よりも大きい膜のことを指し、窒素を含む酸化珪素ということもできる。また、本明細書中において、ＳｉＮＯ膜とは窒素の組成比が酸素の組成比よりも大きい膜のことを指し、酸素を含む窒化珪素ということもできる。例えば、単結晶シリコン基板上にＳｉＯＮ膜を形成し、ガラス基板上にＳｉＮＯ膜を形成し、単結晶シリコン基板とガラス基板とをＳｉＯＮ膜及びＳｉＮＯ膜を介して貼り合わせてもよい。また、ガラス基板上にＳｉＮＯ膜、ＳｉＯＮ膜を順次形成し、単結晶シリコン基板とガラス基板とをＳｉＯＮ膜及びＳｉＮＯ膜を介して貼り合わせてもよい。また、単結晶シリコン基板上にＳｉＯＮ膜、ＳｉＮＯ膜を順次形成し、単結晶シリコン基板とガラス基板とをＳｉＯＮ膜及びＳｉＮＯ膜を介して貼り合わせてもよい。また、単結晶シリコン基板上にＳｉＯＮ膜を形成し、ガラス基板上にＳｉＮＯ膜、ＳｉＯＮ膜を順次形成し、ＳｉＯＮ膜同士を貼り合わせることにより単結晶シリコン基板とガラス基板とを貼り合わせてもよいし、ＳｉＯＮ膜とＳｉＮＯ膜との間にＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を形成してもよい。

なお、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を単結晶シリコン基板とガラス基板とを接合する際の界面に設けておくことが好ましい。例えば、単結晶シリコン基板上にＳｉＮＯ等の絶縁層を設けた後ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を形成し、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜とガラス基板とを接合してもよいし、ガラス基板上にＳｉＯＮ等の絶縁層を設けた後ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を形成し、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜と単結晶シリコン基板とを接合させてもよい。ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を接合界面に設けることにより密着性をより向上させることができる。なお、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜のかわりに、スパッタ法で形成された酸化珪素膜等を用いてもよい。

次いで、図１（Ｃ）に示すように、枠１１４が形成された第１の基板１１１と、画素部１２２が形成された第２の基板１０１とを貼り合わせる。必要であれば、さらに強固な接合を形成するための熱処理、第１の基板１１１の歪み点未満の熱処理を行う。第２の基板１０１は、第１の基板１１１と熱膨張係数の同じガラス基板を用いる。枠１１４は第１の基板１１１と熱膨張係数の差が小さい半導体基板を用いる。本実施の形態では、枠１１４と第２の基板１０１とを接合させるため、枠１１４と第２の基板１０１との間に、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜１３２を設ける。

図１（Ｄ）は、図１（Ｃ）の鎖線で囲まれた部分の断面図の一例を示している。第２の基板１０１は、薄膜トランジスタ１２０が設けられており、薄膜トランジスタ１２０と電気的に接続する発光素子１２７が設けられている。なお、発光素子１２７は、第１の電極１２３と、発光層１２４と、第２の電極１２５とを少なくとも有している。画素部１２２に配置される発光素子１２７は、マトリクス状に複数配置されており、隣り合う第１の電極１２３間には絶縁層１２１が設けられている。薄膜トランジスタ１２０の半導体層と第２の基板１０１との間には、ガラス基板である第２の基板１０１からの不純物拡散を防ぐブロッキング膜として、第２のＳｉＮＯ膜１０２を設けている。そして、薄膜トランジスタ１２０の半導体層上にはゲート絶縁膜が設けられており、そのゲート絶縁膜は、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜１３２を用いている。

本実施の形態では、枠１１４と酸化珪素膜１３２を接触させることで強固な結合を形成する。また、枠１１４が形成された第１の基板１１１と、画素部１２２が形成された第２の基板１０１とを貼り合わせる方法は、接合する界面が枠１１４と酸化珪素膜１３２に限定されず、枠１１４上にＴＥＯＳガスと酸素ガスとの混合ガスを用いてＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を形成し、酸化珪素膜１３２と接合させてもよい。また、図１（Ｄ）では、第２の基板１０１上に第２のＳｉＮＯ膜１０２と酸化珪素膜１３２を積層する例を示したが、これに限られることはなく、酸化珪素膜（ＳｉＯ_２膜ともいう）、窒化珪素膜（ＳｉＮ膜ともいう）、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮＯ膜のいずれか一層のみを用いる単層構造としてもよいし、これらを適宜積層する構造としても良い。

また、第１の基板１１１と第２の基板１０１と枠１１４とで囲まれた閉空間１２６は、不活性ガスを充填してもよいし、減圧空間としてもよいし、シリコーン樹脂などの材料液を充填してもよい。

なお、一対の基板間隔は、第２のＳｉＮＯ膜１０２、酸化珪素膜１３２、枠１１４、第３のＳｉＯＮ膜１３１、及び第１のＳｉＮＯ膜１１２の合計膜厚で調節する。枠１１４は単結晶シリコンであり、一対の基板を固定している部分は全て無機材料で構成している。従って、気密性を長時間確保する気密封止パッケージを実現できる。

特に発光素子の発光層として有機化合物を含む層、例えばトリプレット化合物を用いる場合、水分や酸素の侵入を防止することができ、長期信頼性を向上させた発光パネルを提供できる。また、発光素子の発光層として無機化合物を含む層、例えば、ＺｎＳ：Ｍｎの無機薄膜を用いた発光素子においても寿命の長い発光パネルを提供できる。

また、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置の例を示したが、特に限定されず、パッシブマトリクス型の発光装置の封止構造に適用することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、画素部３９４にアモルファスシリコン層を用いた薄膜トランジスタ３２０を配置し、その薄膜トランジスタを駆動させる信号線駆動回路３９１または走査線駆動回路３９２、３９３を半導体基板の内部に形成した液晶表示装置の例を図３に示す。

図３（Ａ）は液晶表示装置の断面図を示しており、画素電極３０９と対向電極３０８との間の液晶層３０６に電圧を印加することで表示を行う液晶表示装置である。

まず、ＭＯＳトランジスタ３０５が形成された半導体基板を用意し、水素イオン照射による分離法を用いて、ＭＯＳトランジスタ３０５が形成された半導体基板を第１の基板３１１に接合する。第１の基板３１１に形成した接合層３１２と、半導体基板に形成した接合層３３１とを接合させる。なお、接合層３１２、３３１は実施の形態１に示した無機絶縁材料を用いればよい。第１の基板３１１はガラス基板を用いる。

配線層３０３はＦＰＣ３９０と接続する配線層である。なお、配線層３０３と電気的に接続させるため、ＭＯＳトランジスタは、接合層を形成した後、ＭＯＳトランジスタの電極３０４表面が露呈するまでＣＭＰ処理によって研磨する。

次いで、半導体基板のエッチングを行って図３（Ｂ）に示す形状とする。

その後、半導体基板の研磨表面と第２の基板３０１の接合層３０２とを密着させることによって接合を行い、配線層３０３とＭＯＳトランジスタ３０５の電極３０４との電気的接続を行う。ただし、接合を行うのは研磨表面と第２の基板３０１の接合層３０２であって配線層３０３と電極３０４との間で接合させるわけではない。なお、接合層３０２は実施の形態１に示した無機絶縁材料を用いればよい。

第２の基板３０１には、ガラス基板を用い、公知の方法を用いてアモルファスシリコン層を用いた薄膜トランジスタ３２０を形成する。

図３（Ｂ）は液晶表示装置の上面図を示している。画素部３９４は半導体材で囲まれており、図３（Ｂ）に示すように半導体材は開口を有しており、この開口は液晶注入口である。液晶材料の注入を終えたら、有機材料のシール材３７０で封止を行う。

また、一対の基板間を柱状スペーサ３０７によって確保してもよい。

本実施の形態においては、有機材料のシール材３７０の使用を少量に抑え、一対の基板を貼り合わせる部材に駆動回路を作り込むことによって、部品点数を削減している。

本実施の形態は、実施の形態１と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、半導体基板に設けた受光素子４２７を透光性を有する封止基板４１１で封止する例を示す。図４（Ａ）は断面図を示し、図４（Ｂ）は上面図を示している。

半導体基板４００には、ＣＭＯＳ回路４０１を含む駆動回路４４２を設け、ＣＭＯＳ回路４０１は、受光素子４２７で受光した光を増幅させるための増幅回路の一部となる。なお、ＣＭＯＳ回路４０１の層間絶縁膜を接合層４３２として形成する。層間絶縁膜は、半導体基板４１４と接する層が接合層として機能するのであれば、積層でもよい。

受光素子４２７は、光電変換層を有しており、ｐ型半導体層４２３と、ｎ型半導体層４２５と、ｐ型半導体層４２３とｎ型半導体層４２５の間に挟まれたｉ型（真性）半導体層４２４と、第１の電極４２９と、第２の電極４２６によって構成されている。光電変換素子として、この積層構造に限らず、ショットキー型のダイオード、ＰＮ型のダイオードや、アバランシェダイオード等を用いることもできる。

また、第２の電極４２６は取り出し電極４２８によって配線層４０２に導通させる。配線層４０２は接続端子４４０と電気的に接続する。

上記構成の受光素子を有する半導体基板４００を用意する。

そして、棒状の半導体材４１４を封止基板４１１に接合させる。棒状の半導体材４１４に形成した接合層４３１を用いて封止基板４１１と接合させる。接合層４３１は、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとを用いたＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法によって成膜された酸化珪素膜を用いる。

そして、受光素子を有する半導体基板４００の接合層４３２と棒状の半導体材４１４とを接合させ、半導体基板４００と封止基板４１１とを貼り合わせる。そして、棒状の半導体材４１４の間をシール材４４１で封止する。ここでは気密封止する例を示したが、特にシール材を設けなくともよい。図４（Ｂ）に示すように受光素子４２７がマトリクス状に配置された受光部４５１と駆動回路４４２と重ならない位置に棒状の半導体材４１４を複数配置する。なお、隣り合う受光素子の間を絶縁するための絶縁層４３０を設けてもよい。

棒状の半導体材４１４は、封止基板４１１との間隔を保持するとともに、受光素子への不純物汚染を防止することができる。また、何らかの原因により、外部から圧力が加えられた場合、受光素子へ圧力が加わらず、棒状の半導体材４１４によって圧力を分散することができる。特に、受光素子をプリント配線基板等に実装する際、圧着する際に約３０Ｎの力を加える場合があるが、実装時に半導体基板４１４や封止基板４１１の割れを防ぐとともに受光素子を保護することができる。また、複数の受光素子を形成した半導体基板と封止基板とを貼り合わせた後、個々の受光素子に分断する工程において、ダイサーなどで切断する際にも受光素子を保護することができる。

また、ここでは受光素子を有する半導体基板を用いた例を示したが、ガラス基板上に受光素子を形成し、そのガラス基板と、もう一枚のガラス基板とを棒状の半導体材を用いて固定させてもよい。その場合には、もう一枚のガラス基板に水素含有層を有する半導体基板を接合させたあと、半導体基板の一部を分離し、その後、選択的にエッチングしてガラス基板上に棒状の半導体材（棒状の半導体材）を残す。こうして得られた棒状の半導体材を有するガラス基板と、受光素子が形成されたガラス基板とを接合させればよい。割れやすいガラス基板を用いる場合には、棒状の半導体材をスペーサとして機能させることによって、実装時にガラス基板の割れを防ぐことができる。

本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、基板間隔を調節するために、水素イオン照射による分離法などを用いて第２の基板１０１上に設けた単結晶半導体層５０１と同じ工程で、画素部１２２と重ならない位置に単結晶半導体材５０２を形成する例を示す。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、図１（Ｄ）と共通する部分には同じ符号を用いる。

単結晶半導体材５０２と重なるように枠１１４を接合する。ただし、図５（Ｂ）に示すように枠１１４は開口を有しており、シール材５０５で封止されている。また、第２の基板１０１と枠とを接合させる接合層５０４は、薄膜トランジスタ１２０の層間絶縁膜である。薄膜トランジスタ１２０のゲート電極と同じ工程で配線層５０３が形成され、ＦＰＣ５２９と電気的に接続が行われる。

また、画素部１２２の周りには信号線駆動回路５２０、走査線駆動回路５２１が設けられ、これらを囲むように枠１１４を接合している。

本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、アンテナを有する半導体装置の例を図６に示す。図６に示す半導体装置は無線チップとも呼ばれる。無線チップにおいては、透光性の基板に限定されず、紙や有色のフィルムを用いることもできる。

図６は上面図であり、アンテナ６２１は棒状の半導体材６１４で囲まれ、その隙間をシール材６０５で封止した構造となっている。アンテナ６２１と集積回路６２０は第２の基板６０１に形成されている。第２の基板６０１はガラス基板である。また、封止基板となる第１の基板６０２もガラス基板である。

アンテナはメッキ法などによって形成した場合、アンテナ材料にもよるが、酸素などと反応して劣化しやすい材料、或いは酸素と反応して電気抵抗が高く変化する材料を用いる場合、図６に示すように、一対の基板と半導体材６１４とで囲まれた気密空間に封止することが好ましい。

アンテナ６２１は集積回路６２０と電気的に接続されている。集積回路６２０は、アンテナ６２１から入力された交流信号を基に、半導体装置の内部の各回路に供給する各種電源を生成する電源回路を少なくとも有する。

アンテナ６２１の形状は、図６に限定されない。アンテナに適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又はマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が適宜使用用途を考慮して選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さや形状のアンテナを設ければよい。

例えば、伝送方式として、電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合には、電界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電膜を輪状（例えば、ループアンテナ）又はらせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。

また、伝送方式としてマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する場合には、信号の伝送に用いる電波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよく、アンテナとして機能する導電膜を例えば、線状（例えば、ダイポールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ）等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。

ガラス基板は無線信号を遮断しない基板であるので、アンテナが形成された面以外の様々な方向からの電波を送受信できる。

また、ガラス基板と、半導体材との熱膨張係数の差は小さいものを用い、半導体装置としての信頼性を向上させることが好ましい。熱膨張係数の差が大きい場合、半導体装置周辺の環境が高温または低温となった場合、一対の基板間の密着性が低下する恐れがあるためである。

棒状の半導体材６１４は、第１基板６０２と第２基板６０１との間隔を保持するとともに、集積回路やアンテナへの不純物汚染を防止することができる。集積回路の周りに単結晶半導体材を配置することで、単結晶半導体材中に優先的に外部からの不純物を侵入させ、単結晶半導体材中に保持させることで、集積回路の半導体層への不純物の侵入を防止している。集積回路の半導体層への不純物の侵入を防止することで長期信頼性が向上する。また、何らかの原因により、外部から圧力が加えられた場合、集積回路やアンテナへの圧力が低減され、複数配置された棒状の半導体材６１４によって圧力を分散することができる。外部から圧力により強い衝撃が与えられた場合、集積回路よりも先に半導体材６１４が破壊される恐れがあるが、衝撃が半導体材６１４に集中したおかげで圧力が分散され、集積回路が無事であれば衝撃が与えられた後でも無線チップとして機能できる。なお、半導体材６１４の内部及び表面には電極や配線や素子などは設けられていないため、半導体材６１４が破壊されても問題ない。

集積回路と棒状の半導体材６１４との位置合わせが重要である。棒状の半導体材と集積回路とが一部重なった場合、外部からの圧力が棒状の半導体材を介して集積回路に加わり破壊される恐れがあるためである。

また、図６では一対の基板としてガラス基板を用いる例を示したが、フィルムを用いることもできる。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に第１基板８０２及び第２基板８０１としてフィルムを用いる例を示す。

図８（Ａ）は上面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）中の鎖線Ａ―Ｂで切断した断面図である。

第２基板８０１上には集積回路８２０、及び絶縁膜８０３が形成されており、アンテナ８２１が集積回路８２０と電気的に接続されている。アンテナ８２１と集積回路８２０の接続部分は、外部からの圧力、またはフィルムの曲げに弱いため、棒状の半導体材８１４を周りに配置することで補強している。また、無線チップは曲面に貼り付けられることもあるため、意図的に曲げられる部分８１０（図８（Ａ）中の点線で示した部分）を複数の半導体材の隙間に設けている。従って、図８（Ａ）に示す無線チップは、点線で示した部分で優先的に曲げられ、集積回路の曲げを抑えることができる。また、アンテナも曲げによって断線する恐れがあるが、図８（Ａ）に示すように、点線でしめした部分が曲げられても断線しにくいアンテナ形状および配置としている。

特にフィルムを用いる場合にはロールを用いる製造装置が多く、圧着する際に２つのロールで挟むプロセスがある。また、紙を用いることもできる。また、フレキシブルなフィルムや紙を用いる場合、棒状の半導体材が骨部材となるため、外部から圧力が加えられた場合、フィルムや紙の曲げが抑えられる。結果として、集積回路の破壊を防止することができる。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では、シール材を用いていない例を示したが、第１の基板８０２として、接着性合成フィルムを用いてもよい。第２の基板上に集積回路、アンテナ、及び棒状の半導体材を形成した後、接着性合成フィルムの第１の基板８０２をローラで圧着することで封止してもよい。この場合、ローラの圧力は棒状の半導体材に集中するため、集積回路及びアンテナを保護することができる。

本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態６）
本発明を実施して封止された半導体素子を組み込むことによって様々な電子機器を作製することができる。電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、プロジェクタ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。

実施の形態３に示した受光素子を有する光センサを携帯電話やＰＤＡを代表とする情報端末機器に組み込んだ例を示す。また、実施の形態１に示す発光素子を表示素子とする表示部や、実施の形態２に示す液晶素子を表示素子とする表示部を組み込んだ例を示す。

近年、携帯電話やＰＤＡなどの情報機器の表示のカラー化、動画品質向上などでバックライトなど照明の消費電力が増加する方向にある。一方で、表示品質を落さずに省電力化を行うことが求められている。そこで、情報機器の使用環境の照度をセンシングすることで、表示装置の輝度コントロールを行う、またはキースイッチの照明制御を行うことで省電力化を図る。

図７（Ａ）は携帯電話であり、本体２００１、筐体２００２、表示部２００３、操作キー２００４、音声出力部２００５、音声入力部２００６、光センサ部２００７、２００８等を含む。本発明は表示部２００３、または光センサ部２００７、２００８に適用することができる。光センサ部２００７で得られる照度に合わせて表示部２００３の輝度コントロールを行ったり、光センサ部２００８で得られる照度に合わせてキースイッチ２００４の照明制御を行うことで携帯電話の消費電流を抑えることができる。

また、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮影機器の場合、光学ファインダーの接眼部（覗き窓）近傍には可視光検出センサを設け、撮影者が光学ファインダーを覗いたか否かを検出する。例えば、ファインダー接眼部に撮影者の顔が近づくと、接眼部周辺が撮影者の影になって、センサ受光量が変化することを利用する。

図７（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッターボタン２１０６、ファインダー２１０７、光センサ部２１０８等を含む。本発明は、表示部２１０２、または、光センサ部２１０８に適用することができる。ファインダー２１０７の近くに設けられた光センサ部２１０８のセンサ受光量が変化することで撮影者が光学ファインダーを覗いたか否かを検出する。撮影者が光学ファインダーを覗いている場合には、表示部２１０２をオフとすることで消費電力を抑えることができる。

また、プロジェクタのコンバージェンス調整の用途に光センサ素子を利用することができる。

また、本発明によって封止構造が強化された表示素子を有する半導体装置によって、テレビジョン装置を完成させることができる。高性能で、かつ高信頼性を付与することを目的としたテレビジョン装置の例を図７（Ｃ）に説明する。

表示モジュールを、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。ＦＰＣまで取り付けられた図５（Ｂ）のような表示パネルのことを一般的にはＥＬ表示モジュールともいう。よって図５（Ｂ）のようなＥＬ表示モジュールを用いると、ＥＬテレビジョン装置を完成することができ、図３（Ｂ）のような液晶表示モジュールを用いると、液晶テレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより主画面２２０３が形成され、その他付属設備としてスピーカー部２２０９、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。

図７（Ｃ）に示すように、筐体２２０１に表示素子を利用した表示用パネル２２０２が組みこまれ、受信機２２０５により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム２２０４を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、又は受信者間同士）の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機２２０６により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部２２０７が設けられていても良い。また、受信機２２０５に実施の形態５に示した無線チップを設けてもよい。受信機２２０５に無線チップを内蔵させることによって、製造年月日を正確に認識することができる。また、受信機２２０５に無線チップを内蔵させることによって、受信機２２０５に内蔵された製品がどこの地域にあるかを無線信号で確認ができる。また、受信機２２０５に無線チップを内蔵させることによって、リモコン操作機２２０６からの信号を無線信号としてテレビジョン装置の操作を行えるようにしてもよい。

また、テレビジョン装置にも、主画面２２０３の他にサブ画面２２０８を第２の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面２２０３を視野角の優れたＥＬ表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面２２０３を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をＥＬ表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。

本発明により、表示機能を有する高性能かつ高信頼性の半導体装置を作製することができる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を作製することができる。

本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、または実施の形態５と自由に組み合わせることができる。

半導体装置の作製工程を示す斜視図および断面図。半導体装置の作製工程を示す断面図。液晶表示装置の断面図及び上面図。受光部を有する半導体装置の断面図および上面図。半導体装置の断面図及び上面図。半導体装置の上面図。電子機器の一例を示す図。半導体装置の上面図及び断面図。

符号の説明

１０１：第２の基板
１０２：第２のＳｉＮＯ膜
１１０：単結晶シリコン基板
１１１：第１の基板
１１２：第１のＳｉＮＯ膜
１１３：単結晶シリコン層
１１４：枠
１２２：画素部
１２３：第１の電極
１２４：発光層
１２５：第２の電極
１２６：閉空間
１２７：発光素子
１３１ａ：第１のＳｉＯＮ膜
１３１ｂ：第２のＳｉＯＮ膜
１３１：第３のＳｉＯＮ膜
１３２：酸化珪素膜
１４０：水素含有層
１９０：分断された単結晶シリコン基板

Claims

第１の基板と、
第２の基板と、
半導体素子と、
シリコンを含む複数の構造物と、
有機樹脂を含むシール材と、
無機絶縁材料を含む層と、
を有し、
前記第１の基板はガラス基板であり、
前記第２の基板はガラス基板であり、
前記第１の基板と前記第２の基板とは熱膨張係数が等しく、
前記半導体素子は前記第１の基板上に設けられ、
前記複数の構造物は、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を維持する機能を有し、
前記複数の構造物は、互いに間隔をあけて設けられ、
前記シール材は、当該間隔を埋めるように設けられ、
前記半導体素子は、前記複数の構造物と前記シール材によって囲まれ、
前記複数の構造物と前記第１の基板との間には、前記無機絶縁材料を含む層を有することを特徴とする半導体装置。
請求項１において、
前記複数の構造物に含まれるアルカリ金属の濃度は、前記半導体素子の半導体層に含まれるアルカリ金属の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。