[發明專利]半導體裝置的制造方法和半導體裝置

有效

• 申請號: 201080055250.5
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102754185A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 三谷昌弘
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/336;H01L27/12;H01L29/786
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝

技術領域

本發明涉及半導體裝置的制造方法，特別是涉及在絕緣性基板上分離配置單晶薄膜或者包含單晶的半導體器件進行轉印的方法。

背景技術

當前，為了制造超高性能、低成本的顯示器，需要兼顧單晶硅排列的TFT(Thin?Film?Transistor；薄膜晶體管)性能和制造成本降低。在現有的非晶硅(下面稱為“a-Si”)、多晶硅(下面稱為“poly-Si”)等的TFT工藝中，不但得不到具有期望性能的TFT，而且需要巨大的真空裝置、激光結晶化裝置、曝光機等，也難以降低制造成本。

例如，圖13的(a)示出用已有的大型液晶用TFT工藝(a-Si工藝、poly-Si工藝)在大面積的玻璃基板上形成像素等電路元件的情況。在該方法中，需要在玻璃基板整個面形成a-Si膜等、或者用激光使基板整個面結晶化。因此，伴隨母玻璃的巨大化(第10代尺寸：3.1m×2.9m)，需要巨大的裝置和莫大的投資，難以降低制造成本。另外，結果TFT的性能只能是偏差大、功耗大。

因此，考慮到如下方法：在大面積的玻璃基板上，將在小面積的其它基板上制作的元件分散地配置成陣列狀，由此制作超高性能、低成本的顯示器。例如，圖13的(b)示出將用已有的IC(Integrated?Circuit：集成電路)工藝在硅基板(下面稱為“Si基板”)上制成的硅器件、電路元件切斷成芯片、并轉印(或者貼附)到大面積的玻璃基板等的方法的一例。此處的轉印可以使用智能剪切法(氫離子分離法)，而且可以使用采用小片接合的貼附。

關于使用元件的智能剪切法的轉印，在由本發明的發明人所發明的專利文獻1和專利文獻2等中示出。該方法是如面板的驅動器等那樣按數十～數百個程度的芯片(數mm尺寸)切斷而貼合的情況下有效的方法。但是，如像素TFT那樣按數百萬個的數量的元件(數十μm尺寸)切斷而貼合的情況無論在吞吐量的方面還是操作的方面都是不現實的。

在圖13的(c)中示出了如下情況：使用智能剪切法，將Si基板或者成為在Si基板(Si晶片)上制成的元件的硅器件不切斷為芯片而貼附到大面積的玻璃基板等。與上述圖13的(b)的情況不同，不必將Si基板切斷為多個芯片。但是，將硅器件貼合到玻璃基板后用熱處理進行分離，因此Si基板上的元件整體被轉印到玻璃基板上。因此，不能以像素間距那樣寬的間隔進行轉印。當以寬間隔進行轉印時，如圖13的(d)所示，需要使在硅基板上形成的元件彼此留有間隔地形成，但在該情況下，硅基板的利用效率變得非常差。

另外，根據現有技術，將硅基板上所形成的高性能的硅器件、電路元件通過1次而分散轉印是非常困難的。例如，根據單晶硅器件的轉印中使用的智能剪切法，基板整體被加熱，因此選擇性地僅轉印要轉印的單晶硅器件困難。

另一方面，作為為了降低制造成本而選擇性地分散配置元件的手法，已知如下方法：如專利文獻3和專利文獻4那樣，使在小的基板上制成的微小元件分散并轉印到大面積的基板。例如，當參照圖14進行說明時，元件的轉印方法如下所述。

首先，如圖14的(a)所示，在第1基板(底基板)11形成剝離層12，在該剝離層12上排列形成多個元件13。并且，如圖14的(b)和(c)所示，例如，在附著UV剝離性粘接劑14的中間基板15貼合元件13后，使第1基板11和中間基板15在剝離層分離而轉印元件整體(第1次)。此時的分離利用濕式蝕刻和使用蝕刻阻擋層的提離法、或者從第1基板11的背面對剝離層進行激光照射的激光燒蝕等。在從第1基板11的背面進行激光照射的情況下，第1基板11需要是透明基板。并且，如圖14的(d)所示，使保持有圖14的(c)所示的元件13的透明的中間基板15貼合于附著粘接劑16的最終基板(轉印目標基板)17。然后，如圖14的(e)和(f)所示，從中間基板15的背面選擇性地(空出一定的像素間距的間隔)照射UV光，在減弱UV剝離性粘接劑14的粘接性后，使中間基板15和最終基板17分離，僅將要轉印的元件13向最終基板17轉印(第2次)。在從中間基板15的背面照射UV光進行第2次的轉印的情況下，也需要將中間基板15設為透明的基板。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本公開專利公報“特開2006-032435號公報(2006年2月2日公開)”

專利文獻2：日本公開專利公報“特開2006-053171號公報(2006年2月23日公開)”

專利文獻3：日本專利公報“專利第3447619號(2001年1月12日公開)”