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Abstract
Description
全般を指し、薄膜トランジスタ(TFT)などの半導体素子を形成した基板、TFTを利
用し駆動する液晶表示装置、TFTを利用し駆動するエレクトロルミネッセンス(EL)
表示装置、及び、半導体回路及び電子機器は全て半導体装置である。
耐衝撃性を図れることからフレキシブル基板の採用が検討されている。
膜トランジスタなどの半導体素子を作製した後、基板から他の基材(例えばフレキシブル
な基材)へと半導体素子を転置する技術が開発されている。半導体素子を他の基材へ転置
するためには、半導体素子を作製する際に用いた基材から半導体素子を分離する工程が必
要である。
ている。基板上に、非晶質シリコンなどからなる分離層、分離層上に薄膜素子からなる被
剥離層を設け、被剥離層を接着層により転写体に接着させる。レーザー光の照射により分
離層をアブレーションさせることで、分離層に剥離を生じさせている。
文献2では、基板と酸化物層との間に金属層を形成し、酸化物層と金属層との界面の結合
が弱いことを利用して、酸化物層と金属層との界面で剥離を生じさせることで、被剥離層
と基板とを分離している。
ら引き剥がすために、被剥離層をわん曲させる必要がある。剥離層に接して形成された被
剥離層は、薄膜トランジスタ(TFT)、配線、層間膜などを含む半導体素子が形成され
た薄膜であり、厚さ10μm程度の非常に脆いものである。半導体素子に曲げストレスが
かかると、被剥離層には膜割れやひび(以下、クラックと呼ぶ)が発生しやすく、これが
原因で半導体装置が破壊されるという不具合が発生している。
と、樹脂やフィルムなどの応力により時間と共に基板周辺から内部へとクラックが進行(
成長)する。
提供することを目的の一つとする。
ック、及びフレキシブル基板に半導体素子を転置する際に発生するクラックに起因する特
性不良を低減した半導体装置の作製方法を提供することを目的の一つとする。
バッファ層を形成し、バッファ層上にトランジスタにより構成された半導体素子を形成し
、半導体素子の形成される周辺にクラック抑止層を形成することを特徴とする半導体装置
の作製方法である。
バッファ層を形成し、バッファ層上にトランジスタにより構成された半導体素子を形成し
、半導体素子の形成される周辺に金属膜のクラック抑止層を形成し、トランジスタは、ゲ
ート電極層と、ソース電極層と、ドレイン電極層とを含み、金属膜のクラック抑止層は、
ゲート電極層と、ソース電極層と、ドレイン電極層の少なくともいずれか一つと同一の工
程にて形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法である。
バッファ層を形成し、バッファ層上にトランジスタにより構成された半導体素子を形成し
、半導体素子の形成される周辺に金属膜のクラック抑止層を形成し、トランジスタは、ゲ
ート電極層と、ソース電極層と、ドレイン電極層とを含み、金属膜のクラック抑止層は、
ゲート電極層と、ソース電極層と、ドレイン電極層の少なくともいずれか一つと同一の工
程により形成し、剥離層をきっかけとして、第1の基板と半導体素子とを剥離、若しくは
分離することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
バッファ層を形成し、バッファ層上にトランジスタにより構成された半導体素子を形成し
、半導体素子の形成される周辺に樹脂膜のクラック抑止層を形成し、トランジスタは、ゲ
ート電極層と、ソース電極層と、ドレイン電極層と、絶縁層と、保護絶縁層と、隔壁と、
を含み、樹脂膜のクラック抑止層は、絶縁層、保護絶縁層、隔壁の少なくともいずれか一
つと同一の材料により形成し、剥離層をきっかけとして、第1の基板と半導体素子とを剥
離、若しくは分離することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
ン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウムから選ばれた
元素を主成分とする膜、もしくはそれらの積層膜、若しくはそれらの合金膜、若しくはそ
れらの金属を主成分とする膜と前記合金膜とを組み合わせた積層膜にて形成された半導体
装置の作製方法である。
ポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系樹脂から選ばれた材料、若しくは
それらの積層膜にて形成された半導体装置の作製方法である。
形成された半導体装置の作製方法である。
で形成された半導体装置の作製方法である。
μm以上10000μm以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法である。
ことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
白となる領域であり、この領域に発生するクラックは歩留まりに影響することは無い。
護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路は、酸化物半導体層を用いた非線
形素子を用いて構成することが好ましい。
示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称
を示すものではない。
で、基板から半導体素子を分離する際に、該半導体素子自体へのクラックを抑制すること
ができる。よって、半導体素子の製造歩留まりを向上することができる。
、ドレイン電極層の少なくともいずれか一つと同一の材料を使用することができるため、
製造プロセスを増加させることなく、容易に形成することが可能である。
少なくともいずれか一つと同一の材料を使用することができるため、製造プロセスを増加
させることなく、容易に形成することが可能である。
た、機械的強度が弱い層である樹脂膜に発生しやすい。よって、機械的強度の強い金属膜
により、クラックを抑止することが可能である。また、樹脂膜であっても、平面上にて連
続した樹脂膜であると、発生したクラックは成長するが、樹脂膜が非連続で且つ、クラッ
クが発生した樹脂膜よりも機械的強度が高ければ、クラックを抑止することが可能である
。
子周辺に金属膜のクラック抑止層、または樹脂膜のクラック抑止層を形成することで、該
クラック抑止層により進行(成長)するクラックを抑止し、半導体素子の製造歩留まりを
向上することができる。
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
々に変更しう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。
本実施の形態では、半導体装置の作製工程について図1乃至9を用いて説明する。
面図である。なお、図1は半導体素子形成工程が終了し、第1の基板から半導体素子を分
離する前の平面図、及び断面図を示している。
層101上に第1の絶縁層111が形成され、第1の絶縁層111上に画素回路部202
が有するトランジスタ134と、駆動回路部201が有するトランジスタ133が形成さ
れており、さらに駆動回路部201、及び画素回路部202の外側に金属膜により形成さ
れたクラック抑止層124を有したクラック抑止領域205が配置されている。また、ト
ランジスタ134及びトランジスタ133には絶縁層125が形成されており、絶縁層1
25上には保護絶縁層132が形成されている。なお、駆動回路部201と画素回路部2
02により、半導体素子203が形成されている。
、カラーフィルタ層136はオーバーコート層137、及び保護絶縁層138で覆われて
いる。第1の電極層143はコンタクトホール140を介してソース電極層120aまた
はドレイン電極層120bと電気的に繋がっている。また、各発光素子の間を隔てる隔壁
145がトランジスタ134上に形成されている。また、画素回路部202は、容量配線
層105と、ゲート絶縁層107からなる容量135が形成されている。また、第2の端
子123と端子電極144とが電気的に接続されている。
層119bが形成されている。また、ドレイン電極層119bは導電層104と電気的に
接続している。また、ゲート電極層103と同じ工程で形成された第1の端子102は、
ソース電極層119a、ドレイン電極層119bと同じ工程で形成された接続電極122
を介して、端子電極142と電気的に接続されている。
回路部のトランジスタ134)は、ボトムゲート構造の逆スタガ型を用いる。また、駆動
回路部のトランジスタ133、及び画素回路部のトランジスタ134はソース電極層及び
ドレイン電極層との間に露呈した酸化物半導体層が形成されたチャネルエッチ型トランジ
スタである。
ンジスタ134)の構造は、特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲー
ト構造の逆スタガ型及びプレーナ型など用いることができる。また、トランジスタはチャ
ネル形成領域が1つ形成されるシングルゲート構造でも、2つ形成されるダブルゲート構
造もしくは3つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上
下にゲート絶縁層を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型で
もよい。
れに限定されず、チャネル保護型(チャネルストッパー型ともいう)などの構造を適宜用
いても良い。
スタ133のソース電極層119a、ドレイン電極層119b、及びトランジスタ134
のソース電極層120a、ドレイン電極層120bと同一の工程で形成される。また、本
実施の形態では、クラック抑止層124の単層構造としているが、ゲート電極工程、すな
わち、ゲート電極層103、及びゲート電極層106を形成する際に、クラック抑止領域
205に金属膜を設けて、異なる工程で作製した金属膜の積層構造としてもよい。また、
金属膜の積層構造の間に、ゲート絶縁層107等を介していてもよい。
0~100μm程度であるのに対し、クラック抑止層の幅は100~10000μm程度
と10倍以上の差があるが、実際の縮尺とは異なって図示している。
詳細に説明する。なお、以下に説明する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用
い、その繰り返しの説明は省略する。
成する。好ましくは、形成された剥離層101を大気に曝すことなく、第1の絶縁層11
1を連続して形成する。連続して形成することにより、剥離層101と第1の絶縁層11
1の間にゴミや、不純物の混入を防ぐことができる(図2(A)参照。)。
金属基板などを用いることができる。半導体装置の作製工程において、その行う工程に合
わせて作製基板を適宜選択することができる。
のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、ア
ルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている
。なお、酸化バリウム(BaO)を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラスが得ら
れる。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
、必要に応じ第1の基板100の全面に剥離層101を設けた後に当該剥離層101を選
択的に除去し、所望の領域にのみ剥離層を設けてもよい。
100にガラス基板を用いる場合に、第1の基板100と剥離層101の間に酸化珪素膜
、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜等の絶縁層を形成することにより、ガラ
ス基板からの汚染を防止できるので、より好ましい。
バルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、
珪素から選択された元素、又は前記元素を含む合金材料、又は前記元素を含む化合物材料
からなり、単層又は積層された層である。珪素を含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、
多結晶のいずれの場合でもよい。
きる。なお、塗布法はスピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。
グステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しく
は酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングス
テンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タン
グステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当す
る。
グステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、
2層目として、タングステン、モリブデン又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化
物、窒化物、酸化窒化物又は窒化酸化物を形成する。
を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁層
を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層
が形成されることを活用してもよい。
物半導体層の脱水化、脱水素化の加熱処理によって剥離層も加熱され、後の工程で作製基
板より剥離を行う際に剥離層界面での剥離が容易になる。
化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。ま
たプラズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、亜酸化窒素単体、あるいは前記ガスとその他
のガスとの混合気体雰囲気下で行ってもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化
物及び窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後
、その上層に窒化珪素層、酸化窒化珪素層、窒化酸化珪素層を形成するとよい。
素や酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等、窒素と珪素を含む絶縁膜を単層または多層で形成す
るのが好ましい。
て形成することが可能であり、例えば、プラズマCVD法によって成膜温度を250℃以
上400℃以下として形成することで、緻密で非常に透水性の低い膜とすることができる
。なお、第1の絶縁層111の厚さは10nm以上3000nm以下、さらには200n
m以上1500nm以下が好ましい。
離が容易になる。また、第1の絶縁層111は、第1の基板100から被剥離層300を
分離後に被剥離層300の保護層として機能する。
第1の端子102を形成する。ゲート電極層103、導電層104、容量配線層105、
ゲート電極層106及び第1の端子102の材料は、アルミニウム、クロム、タンタル、
チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム等の金属
材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することがで
きる。
及び第1の端子102の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層され
た2層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した二層構造、または銅層上に窒
化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを
積層した二層構造とすることが好ましい。3層の積層構造としては、タングステン層また
は窒化タングステン層と、アルミニウムと珪素の合金またはアルミニウムとチタンの合金
と、窒化チタンまたはチタン層とを積層した積層とすることが好ましい。
及び第1の端子102上にゲート絶縁層107を形成する(図2(A)参照。)。
、窒化珪素層、酸化窒化珪素層、窒化酸化珪素層、又は酸化アルミニウム層を単層で又は
積層して形成することができる。例えば、成膜ガスとして、SiH4、酸素及び窒素を用
いてプラズマCVD法により酸化窒化珪素層を形成すればよい。ゲート絶縁層107の膜
厚は、100nm以上500nm以下とし、積層の場合は、例えば、膜厚50nm以上2
00nm以下の第1のゲート絶縁層と、第1のゲート絶縁層上に膜厚5nm以上300n
m以下の第2のゲート絶縁層の積層とする。
酸化珪素層を形成する。
8を形成する(図2(B)参照。)。
入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、ゲート絶縁層107の表面に付着
しているゴミ等を除去することが好ましい。逆スパッタリングとは、アルゴン雰囲気下で
基板側にRF電源を用いて電圧を印加し、基板をプラズマに曝して表面を改質する方法で
ある。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴ
ン雰囲気に酸素、N2Oなどを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気にC
l2、CF4などを加えた雰囲気で行ってもよい。
、In-Al-Zn-O系、Sn-Ga-Zn-O系、Al-Ga-Zn-O系、Sn-
Al-Zn-O系、In-Ga-O系、In-Zn-O系、Sn-Zn-O系、Al-Z
n-O系、In-O系、Sn-O系、Zn-O系の酸化物半導体膜を用いる。また、酸化
物半導体層108は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガ
ス(代表的にはアルゴン)及び酸素雰囲気下においてスパッタリング法により形成するこ
とができる。また、スパッタリング法を用いる場合、SiO2を2重量%以上10重量%
以下含むターゲットを用いて成膜を行い、酸化物半導体層108に結晶化を阻害するSi
Ox(x>0)を含ませ、後の工程で行う脱水化または脱水素化のための加熱処理の際に
結晶化してしまうのを抑制することが好ましい。
3:ZnO=1:1:1[mol%]、In:Ga:Zn=1:1:0.5[atom%
])を用いて、基板とターゲットの間との距離を90mm、基板温度200℃、圧力0.
6Pa、直流(DC)電源5kW、アルゴン及び酸素(アルゴン:酸素=30sccm:
20sccm、酸素流量比率40%)雰囲気下で成膜する。なお、パルス直流(DC)電
源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。In-Ga-Z
n-O系非単結晶膜の膜厚は、5nm以上200nm以下とする。本実施の形態では、酸
化物半導体膜として、In-Ga-Zn-O系金属酸化物ターゲットを用いてスパッタリ
ング法により膜厚30nmのIn-Ga-Zn-O系非単結晶膜を成膜する。また、In
、Ga、及びZnを含む金属酸化物ターゲットとして、In:Ga:Zn=1:1:1[
atom%]、又はIn:Ga:Zn=1:1:2[atom%]の組成比を有するター
ゲットを用いることができる。
と、DCスパッタリング法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスDCスパッ
タリング法もある。RFスパッタリング法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、DC
スパッタリング法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。
パッタリング装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャン
バーで複数種類の材料を同時に成膜することもできる。
タリング装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるE
CRスパッタリング法を用いるスパッタリング装置がある。
ングガス成分とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタリ
ング法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタリング法もある。
a、110b、110cを形成し、酸化物半導体層108及びゲート絶縁層107の不要
な部分をエッチングにより除去して、第1の端子102に達するコンタクトホール109
aと、導電層104に達するコンタクトホール109bを形成する(図2(C)参照)。
絶縁層107にコンタクトホールを形成する工程を行うと、ゲート絶縁層107表面にレ
ジストマスクが直接接しないため、ゲート絶縁層107表面の汚染(不純物等の付着など
)を防ぐことができる。よって、ゲート絶縁層107と酸化物半導体層108との界面状
態を良好とすることができるため、信頼性向上につながる。
も良い。その場合には、レジストを剥離した後で加熱処理を行い、ゲート絶縁層表面の脱
水化、脱水素化の処理を行うことが好ましい。例えば、不活性ガス雰囲気(窒素、または
ヘリウム、ネオン、アルゴン等)下、酸素雰囲気下において加熱処理(400℃以上75
0℃以下)を行い、ゲート絶縁層107内に含まれる水素及び水などの不純物を除去すれ
ばよい。
去し、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスク112、レジストマスク1
13を用いてエッチングを行い、島状の酸化物半導体層114、酸化物半導体層115を
形成する(図3(A)参照)。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマ
スク112、レジストマスク113をインクジェット法で形成してもよい。レジストマス
クをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減で
きる。
、脱水化または脱水素化された酸化物半導体層116、及び酸化物半導体層117を形成
する(図3(B)参照。)。脱水化または脱水素化を行う第1の加熱処理の温度は、40
0℃以上750℃以下、好ましくは425℃以上750℃以下とする。なお、425℃以
上であれば加熱処理時間は1時間以下でよいが、425℃未満であれば加熱処理時間は、
1時間よりも長時間行うこととする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板
を導入し、酸化物半導体層114、及び酸化物半導体層115に対して窒素雰囲気下にお
いて加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入
を防ぎ、酸化物半導体層116、及び酸化物半導体層117を得る。本実施の形態では、
酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行う加熱温度Tから、再び水が入らないような
十分な温度に下がるまで同じ炉を用い、具体的には加熱温度Tよりも100℃以上下がる
まで窒素雰囲気下で徐冷する。また、窒素雰囲気に限定されず、ヘリウム、ネオン、アル
ゴン等の希ガス雰囲気下において脱水化または脱水素化を行う。
処理することで、酸化物半導体層114、及び酸化物半導体層115の脱水化、脱水素化
が図られ、その後の水(H2O)の再進入を防ぐことができる。
ermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid Thermal
Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal Anneal)装置を用
いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノン
アークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのラ
ンプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。また、LR
TA装置、ランプだけでなく、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によっ
て、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。GRTAとは高温のガスを用いて加熱
処理を行う方法である。ガスには、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処
理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。RTA法を用いて、600℃
~750℃で数分間加熱処理を行ってもよい。
に、水、水素などが含まれないことが好ましい。特に酸化物半導体層114、及び酸化物
半導体層115に対して、400℃~750℃で行われる脱水化、脱水素化の加熱処理は
、H2Oが20ppm以下の窒素雰囲気で行うことが好ましい。または、加熱処理装置に
導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、6N(99.9
999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上、(即ち不純物濃度を1p
pm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
料によっては、結晶化し、微結晶膜または多結晶膜となる場合もある。例えば、結晶化率
が90%以上、または80%以上の微結晶の酸化物半導体層116、酸化物半導体層11
7となる場合もある。また、第1の加熱処理の条件、または酸化物半導体層114、酸化
物半導体層115の材料によっては、結晶成分を含まない非晶質の酸化物半導体層116
、酸化物半導体層117となる場合もある。また、非晶質の酸化物半導体の中に微結晶部
(粒径1nm以上20nm以下(代表的には2nm以上4nm以下))が混在する酸化物
半導体層116、酸化物半導体層117となる場合もある。また、RTA(GRTA、L
RTA)を用いて高温の加熱処理を行うと、酸化物半導体層116、酸化物半導体層11
7表面側に縦方向(膜厚方向)の針状結晶が生じる場合もある。
化物半導体層114、及び酸化物半導体層115に加工する前の酸化物半導体層108に
行うこともできる。その場合には、第1の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、
フォトリソグラフィ工程を行う。
は、酸化物半導体層成膜後、酸化物半導体層上にソース電極及びドレイン電極を積層させ
た後、ソース電極及びドレイン電極上にパッシベーション膜を形成した後、のいずれで行
っても良い。
ットエッチングに限定されずドライエッチングを用いてもよい。
ば塩素(Cl2)、三塩化硼素(BCl3)、四塩化珪素(SiCl4)、四塩化炭素(
CCl4)など)が好ましい。
ッ素系ガス、例えば四弗化炭素(CF4)、六弗化硫黄(SF6)、三弗化窒素(NF3
)、トリフルオロメタン(CHF3)など)、臭化水素(HBr)、酸素(O2)、これ
らのガスにヘリウム(He)やアルゴン(Ar)などの希ガスを添加したガス、などを用
いることができる。
ing)法や、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導
結合型プラズマ)エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングでき
るように、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加さ
れる電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節する。
を用いることができる。また、ITO07N(関東化学社製)を用いてもよい。本実施の
形態では、エッチング液としてITO07N(関東化学社製)を用いる。
て除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれる材料を
再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれるインジウム等
の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することができる
。
チング液、エッチング時間、温度等)を適宜調節する。
法や真空蒸着法で形成する。
ングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウムから選ばれた元素、または上述し
た元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、
金属導電膜は、単層構造でも、2層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含
むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する2層構造、チタン
膜と、そのチタン膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を成膜
する3層構造などが挙げられる。
に持たせることが好ましい。
b、レジストマスク118c、レジストマスク118d、レジストマスク118e、レジ
ストマスク118f、レジストマスク118g、レジストマスク118h、レジストマス
ク118iを形成し、エッチングにより金属導電膜の不要な部分を除去してソース電極層
119a、ドレイン電極層119b、ソース電極層120a、ドレイン電極層120b、
容量電極層121、接続電極122、第2の端子123、及び金属膜のクラック抑止層1
24を形成する(図3(C)参照)。
の上下にチタンを100nmずつ設ける構成としている。なお、金属導電膜の厚さとして
は、トランジスタのソース電極層、ドレイン電極層、容量電極層、接続電極と兼ねて金属
膜のクラック抑止層も形成するため、低抵抗で且つ、機械的強度が保持できる膜厚を選択
する必要がある。具体的には、金属導電膜として、厚さ300nm以上5000nm以下
で形成し、更に好ましくは500nm以上1500nm以下で形成する。
が必要である。ただし、クラック抑止層の幅を大きくすることで、一つの基板から所望の
半導体装置が取れる個数(取り数ともいう)が減少する可能性もある。従って、金属膜の
クラック抑止層は、幅100μm以上10000μm以下で形成し、更に好ましくは幅1
000μm以上5000μm以下で形成する。
子部に形成する。なお、第2の端子123はソース電極層(すなわち、ソース電極層11
9a、ソース電極層120aを含むソース電極層)と電気的に接続されている。
、ソース電極層120aを含むソース電極層)と別工程で形成しても良い。例えば、ゲー
ト電極層(すなわち、ゲート電極層103、ゲート電極層106を含むゲート電極層)と
同じ工程で形成しても良い。ゲート電極層、若しくはソース電極層と同一工程で形成する
ことにより、製造プロセスを増加させずに、該金属膜のクラック抑止層を形成できるので
、好ましい。
どのいずれの形状でもよく、半導体素子の周辺に形成する。また、該クラック抑止層は該
半導体素子の周辺を、連続的に形成、島状(アイランド状)に形成、若しくは連続的に形
成したクラック抑止層と島状に形成したクラック抑止層を組み合わせて形成、連続的に形
成したクラック抑止層を複数形成しても良い。なお、連続的に形成するほうが、該半導体
素子へ進行するクラックの抑止確率が高まるため、好ましい。
の周辺に長方形にて連続的に幅1200μmで形成している。
ン電極層120b、接続電極122、第2の端子123、及びクラック抑止層124を形
成するためのレジストマスク118a、レジストマスク118b、レジストマスク118
c、レジストマスク118d、レジストマスク118e、レジストマスク118f、レジ
ストマスク118g、レジストマスク118h、レジストマスク118iをインクジェッ
ト法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを
使用しないため、製造コストを低減できる。
ジストマスク118d、レジストマスク118e、レジストマスク118f、レジストマ
スク118g、レジストマスク118h、レジストマスク118iを除去し、酸化物半導
体層116、酸化物半導体層117に接する保護絶縁膜となる絶縁層125を形成する(
図4(A)参照)。
域が形成され、この領域のうち、ゲート電極層とゲート絶縁層と重なる領域がチャネル形
成領域126、チャネル形成領域128となる。
5に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。本実施
の形態では、絶縁層125として膜厚300nmの酸化珪素膜をスパッタリング法を用い
て成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上300℃以下とすればよく、本実施の形態で
は室温とする。酸化珪素膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス(代表的にはアルゴ
ン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(代表的にはアルゴン)及び酸素雰囲気下に
おいて行うことができる。また、ターゲットとして酸化珪素ターゲットまたは珪素ターゲ
ットを用いることができる。例えば、珪素ターゲットを用いて、酸素雰囲気下でスパッタ
リング法により酸化珪素膜を形成することができる。低抵抗化した酸化物半導体層に接し
て形成する絶縁層125は、水分や、水素イオンや、OH-などの不純物を含まず、これ
らが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化珪素膜、窒
化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。例えば、窒素雰囲
気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理を行うと、絶縁層12
5と重なる酸化物半導体層116、酸化物半導体層117の一部が絶縁層125と接した
状態で加熱される。
ャネル形成領域126、及びチャネル形成領域128)より、酸化物半導体層中へ酸素の
導入、拡散を行う。スパッタリング法で酸化珪素膜を作製することで、当該酸化珪素膜中
に過剰な酸素を含ませることができ、その酸素を第2の加熱処理により、さらに酸化物半
導体層中に導入、拡散させることができる。酸化物半導体層中への酸素の導入、拡散によ
りチャネル領域を高抵抗化(I型化)を図ることができる。それにより、ノーマリーオフ
となるトランジスタを得ることができる。よって半導体装置の信頼性を向上できる。
6は、I型となり、ソース電極層119aに重なる高抵抗ソース領域127aと、ドレイ
ン電極層119bに重なる高抵抗ドレイン領域127bとが自己整合的に形成される。同
様に、酸化物半導体層117は、ゲート電極層106と重なるチャネル形成領域128は
、I型となり、ソース電極層120aに重なる高抵抗ソース領域129aと、ドレイン電
極層120bに重なる高抵抗ドレイン領域129bとが自己整合的に形成される(図4(
A)参照。)。
ソース電極層120a)と重畳した酸化物半導体層116、酸化物半導体層117におい
て高抵抗ドレイン領域127b、高抵抗ドレイン領域129b(又は高抵抗ソース領域1
27a、高抵抗ソース領域129a)を形成することにより、回路を形成した際の信頼性
の向上を図ることができる。具体的には、高抵抗ドレイン領域127b、高抵抗ドレイン
領域129bを形成することで、ドレイン電極層119b、ドレイン電極層120bから
高抵抗ドレイン領域127b、高抵抗ドレイン領域129b、チャネル形成領域126、
チャネル形成領域128にかけて、導電性を段階的に変化させうるような構造とすること
ができる。そのため、ドレイン電極層119b、ドレイン電極層120bに高電源電位V
DDを供給する配線に接続して動作させる場合、ゲート電極層103、ゲート電極層10
6とドレイン電極層119b、ドレイン電極層120bとの間に高電界が印加されても高
抵抗ドレイン領域がバッファとなり局所的な高電界が印加されず、トランジスタの耐圧を
向上させた構成とすることができる。
ソース電極層120a)と重畳した酸化物半導体層において高抵抗ドレイン領域127b
、高抵抗ドレイン領域129b(又は高抵抗ソース領域127a、高抵抗ソース領域12
9a)を形成することにより、回路を形成した際のチャネル形成領域126、チャネル形
成領域128でのリーク電流の低減を図ることができる。
体層の膜厚が15nm以下と薄い場合は膜厚方向全体にわたって形成されるが、酸化物半
導体層の膜厚が30nm以上50nm以下とより厚い場合は、酸化物半導体層の一部、ソ
ース電極層又はドレイン電極層と接する領域及びその近傍が低抵抗化し高抵抗ソース領域
又は高抵抗ドレイン領域が形成され、酸化物半導体層においてゲート絶縁層に近い領域は
I型とすることもできる。
グ法を用いて窒化珪素膜を形成する。RFスパッタリング法は、量産性がよいため、保護
絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分や、水素イオンや、OH-などの
不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化
珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
本実施の形態では、保護絶縁層132として窒化珪素膜を用いて形成する(図4(A)参
照)。
にトランジスタ134、及び容量135を作製することができる。トランジスタ133、
トランジスタ134は、高抵抗ソース領域、高抵抗ドレイン領域、及びチャネル形成領域
を含む酸化物半導体層を含むボトムゲート型トランジスタである。よって、トランジスタ
133、トランジスタ134は、高電界が印加されても高抵抗ドレイン領域または高抵抗
ソース領域がバッファとなり局所的な高電界が印加されず、トランジスタの耐圧を向上さ
せた構成となっている。また、同一基板上に駆動回路部と画素回路部を形成することによ
って、接続配線が短縮でき、半導体装置(発光装置)の小型化、低コスト化が可能である
。
05と容量電極層121とで形成される。
6としては緑色のカラーフィルタ層、青色のカラーフィルタ層、赤色のカラーフィルタ層
などを用いることができ、緑色のカラーフィルタ層、青色のカラーフィルタ層、赤色のカ
ラーフィルタ層を順次形成する。各カラーフィルタ層は、印刷法、インクジェット法、フ
ォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ形成する。カラーフィルタ
層136を設けることによって、封止基板の貼り合わせ精度に依存することなくカラーフ
ィルタ層136と発光素子の発光領域との位置合わせを行うことができる。本実施の形態
ではフォトリソグラフィ工程にて、緑色のカラーフィルタ層、青色のカラーフィルタ層、
赤色のカラーフィルタ層を形成する(図4(B)参照)。
のカラーフィルタ層)を覆うオーバーコート層137を形成する。オーバーコート層13
7は透光性を有する樹脂を用いる。
、RGBWの4色を用いてフルカラー表示を行ってもよい。
(図4(B)参照)。保護絶縁層138は、無機絶縁膜を用い、窒化珪素膜、窒化アルミ
ニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。保護絶縁層138と
しては、保護絶縁層132と同じ組成の絶縁膜とすると、後のコンタクトホール形成の際
に1回の工程でエッチングすることができるため、好ましい。
絶縁層132、絶縁層125をエッチングし、ドレイン電極層120bに達するコンタク
トホール140を形成し、レジストマスクを除去する(図5(A)参照)。また、ここで
のエッチングにより第2の端子123に達するコンタクトホール141、接続電極122
に達するコンタクトホール139も形成する。また、該コンタクトホールを形成するため
のレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェッ
ト法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
ンジウム(In2O3)や酸化インジウム酸化スズ合金(In2O3―SnO2、ITO
と略記する)などをスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて形成する。透光性を有す
る導電膜の他の材料として、窒素を含ませたAl-Zn-O系非単結晶膜、窒素を含ませ
たZn-O系非単結晶膜や、窒素を含ませたSn-Zn-O系非単結晶膜を用いてもよい
。なお、窒素を含ませたAl-Zn-O系非単結晶膜の亜鉛の組成比(原子%)は、47
原子%以下とし、非単結晶膜中のアルミニウムの組成比(原子%)より大きく、非単結晶
膜中のアルミニウムの組成比(原子%)は、非単結晶膜中の窒素の組成比(原子%)より
大きい。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にIT
Oのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化イン
ジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。
(EPMA:Electron Probe X-ray MicroAnalyzer
)を用いた分析により評価するものとする。
有する導電膜の不要な部分を除去して第1の電極層143、端子電極142、端子電極1
44を形成し、レジストマスクを除去する(図5(B)参照)。
れる容量135も同一基板上に形成することができる。また、半導体装置200において
、容量電極層121は、電源供給線の一部であり、容量配線層105は、駆動TFTのゲ
ート電極層の一部としても機能する。
たは配線となる。第1の端子102上に接続電極122を介して形成された端子電極14
2は、ゲート配線の入力端子として機能する接続用の端子電極となる。第2の端子123
上に形成された端子電極144は、ソース配線の入力端子として機能する接続用の端子電
極である。
ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキ
サン系樹脂を用いて形成する。
i結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばアルキ
ル基、アリール基、及びフルオロ基)を用いても良い。
ことができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、隔壁1
45を形成してもよい。
法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリー
ン印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナ
イフコーター等を用いることができる。また、半導体装置(発光装置)に用いる他の絶縁
層として隔壁145の例として示した上記材料及び方法を用いてもよい。
その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成するとよい
。隔壁145として感光性の樹脂材料を用いる場合、レジストマスクを形成する工程を省
略することができる。
程が終了した半導体装置200を作製することができる。
の詳細を説明する。
貼り合わせる。第2の基板302を被剥離層300に貼り合わせることにより、被剥離層
300を剥離層101から容易に剥離できる。また、除去可能な接着層301を使用する
ことで、被剥離層300に加わる応力が緩和され、トランジスタを保護できる。また、除
去可能な接着層301を用いるため、第2の基板302が不要になれば、容易に取り除く
ことができる(図6参照)。
布した水溶性樹脂は被剥離層300の凹凸を緩和し、第2の基板302との貼り合わせを
容易にする。また、除去可能な接着層301として、光または熱により剥離可能な粘着剤
を水溶性樹脂に積層したものを用いてもよい。
対して、物理的損傷を与えず、剥離することが可能となるため好ましい。本実施の形態で
は、第2の基板302として、石英基板を使用する。
には様々な方法を用いることができる。
11が半導体素子形成工程中の加熱により、剥離層101と絶縁層111の界面に金属酸
化膜が形成されており、前記剥離層101に達した溝をきっかけとして、該金属酸化膜が
脆弱化し、剥離層101と第1の絶縁層111との界面で剥離が生じる。
や、ローラーを回転させながら分離する処理等)を用いて行えばよい。また、溝に液体を
滴下し、剥離層101及び第1の絶縁層111の界面に液体を浸透させて剥離層101か
ら被剥離層300を剥離してもよい。また、溝にNF3、BrF3、ClF3等のフッ化
ガスを導入し、剥離層101をフッ化ガスでエッチングし除去して、絶縁表面を有する第
1の基板100から被剥離層300を剥離する方法を用いてもよい。また、剥離を行う際
に剥離層101と被剥離層300の間に水などの液体を添加して剥離してもよい。
水と過酸化水素水の混合溶液により剥離層101をエッチングしながら剥離を行うことが
できる。
素膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など)を用い、第1の基板100として透光性を
有する基板を用いた場合には、第1の基板100から剥離層101にレーザー光を照射し
て、剥離層内に含有する窒素、酸素や水素を気化させて、第1の基板100と剥離層10
1との間で剥離する方法を用いることができる。
101を用いて接着する(図7(A)参照)。
透光性を有する基板を用いることができ、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)等のポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、
ポリエーテルスルフォン樹脂(PES)、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリ
スチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、などを好適に用いることが
できる。また、第3の基板1100には予め窒化珪素や酸化窒化珪素等の窒素と珪素を含
む膜や窒化アルミニウム等の窒素とアルミニウムを含む膜のような透水性の低い保護膜を
成膜しておいても良い。なお、第3の基板1100として有機樹脂に繊維体が含まれた構
造体(いわゆるプリプレグ)を用いてもよい。
型の発光装置であるので、第3の基板1100としては透光性を有する基板を用いるが、
第3の基板1100とは逆側の面から発光を取り出す上面射出型である場合は第3の基板
1100として非透光性の可撓性を有する程度に薄くフィルム化した金属基板を用いても
よい。金属基板は光を取り出さない側に設ける。金属基板を構成する材料としては特に限
定はないが、アルミニウム、銅、ニッケルやアルミニウム合金若しくはステンレスなどの
金属の合金などを好適に用いることができる。
機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率
の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル
系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレン
ベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維と
しては、Eガラス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。
これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体を有機樹脂に含ませ、この有機樹
脂を硬化させた構造体を第3の基板1100として用いても良い。第3の基板1100と
して繊維体と有機樹脂からなる構造体を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する
信頼性が向上するため、好ましい構成である。
外部に出るのを妨げることを低減するために、当該繊維体を100nm以下のナノファイ
バーとすることが好ましい。また、繊維体と有機樹脂や接着剤の屈折率を合わせることが
好ましい。
、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いることができる。こ
れらの接着剤の材質としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール
樹脂などを用いることができる。
離層300と第3の基板1100とを圧着して貼り合わせる。この際、当該構造体の有機
樹脂としては、反応硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型など追加処理を施すことによって硬
化が進行するものを用いると良い。
て、第1の電極層143を露出させる(図7(B)参照)。
を例示するが、第3の基板1100として、プリプレグを用いた場合等には、除去しなく
ても良い。
発光素子の第1の電極層143までが形成された被剥離層300を形成できる。
には、低分子材料および高分子材料のいずれを用いることもできる。なお、EL層193
を形成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に
含む構成も含めるものとする。EL層193は、少なくとも発光層を有し、発光層一層で
なる単層構造であっても、各々異なる機能を有する層からなる積層構造であっても良い。
例えば、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、キャリアブロッキング層、電子輸送層
、電子注入層等、各々の機能を有する機能層を適宜組み合わせて構成する。なお、それぞ
れの層の有する機能を2つ以上同時に有する層を含んでいても良い(図8(A)参照)。
コート法、ノズルプリンティング法など、湿式、乾式を問わず、用いることができる。
を陽極とした場合は、第2の電極層194は陰極となり、第1の電極層143を陰極とし
た場合は、第2の電極層194は陽極になるため、好ましくは第1の電極層143及び第
2の電極層194のそれぞれの極性に応じた仕事関数を有する材料を選択して形成する。
の電極層143側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層が積層された
構造とする。発光層としては種々の材料を用いることができる。例えば、蛍光を発光する
蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。また、第2の電極層
194は仕事関数の小さい材料を用いる。また、第1の電極層143側から発光を取り出
すため、第2の電極層194は反射率の高い材料を選択する。
ング法やプラズマCVD法、塗布法、印刷法等により、例えば、窒化珪素、窒化酸化珪素
、酸化窒化珪素等の窒素と珪素を含む材料、または酸化アルミニウム等を用いて単層又は
多層で形成する。または、上述の無機絶縁膜と、樹脂膜等の有機絶縁膜を積層させて保護
層を形成しても良い。保護層を設けることで水分や、酸素等の気体が素子部へ侵入するこ
とを防止することができる。保護層の厚さは10nm以上1000nm以下、さらには1
00nm以上700nm以下が好ましい。
1201を用いて第4の基板1200を貼り合わせる(図8(B)参照)。
リイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアミド(ナイロ
ン)、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の有機化合物、シリカガラスに代表される
シロキサンポリマー系材料を出発材料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物
のうちSi-O-Si結合を含む無機シロキサンポリマー、又は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に代表される珪素に結合される水素がメチルやフ
ェニルのような有機基によって置換された有機シロキサンポリマー等を用いることができ
る。また、樹脂層1201には、これらの材料中に繊維体が含まれていても良い。
ができる。また、樹脂層1201として繊維体を有機樹脂に含ませた構造体を用いること
もできる。
いることができる。金属基板を構成する材料としては特に限定はないが、アルミニウム、
銅、ニッケルやアルミニウム合金若しくはステンレスなどの金属の合金などを好適にもち
いることができる。なお、第4の基板1200を接着する前に、真空中でのベークやプラ
ズマ処理を行うことによって、金属基板表面に付着した水を取り除いておくことが好まし
い。なお、第4の基板1200表面にも樹脂膜を設け、第4の基板1200の保護を図っ
てもよい。
ーターを用いて金属基板にシート状の接着剤を貼り合わせておき、それをさらに画素回路
部202及び駆動回路部201上にラミネーターを用いて接着してもよい。また、スクリ
ーン印刷などで第4の基板1200に樹脂層1201を印刷しておき、それを発光素子上
にラミネーターを用いて接着する方法などがある。なお、減圧下でこの工程を行うと、気
泡が入り難く好ましい。
レキシブル基板である第3の基板1100とフレキシブル基板である第4の基板1200
との間に挟持される。
る第3の基板1100とフレキシブル基板である第4の基板1200の間に被剥離層30
0を挟持させるまでには複数の工程を有する。従って、半導体装置200の周辺にクラッ
ク抑止領域205を設けることで、基板外周部から発生するクラックより半導体装置20
0にダメージが入ることなく、歩留まり良く半導体装置200を分離し、フレキシブル基
板へ転置することができる。
導体素子をフレキシブル基板上に作製する(図9参照)。
の材料に合わせて適宜選択することができる。代表的にはカッターナイフやレーザーを使
用し除去することができる。本実施の形態では、レーザー光の照射による分断を適用する
。
限定されない。少なくとも、半導体装置を分断できる条件であればよい。レーザー光の発
振器としては、例えば、Arレーザー、Krレーザー、CO2レーザー、YAGレーザー
、YVO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、GdVO4レーザー、Y2
O3レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ti:サファイアレーザ
ー、ヘリウムカドミウムレーザー等の連続発振レーザー、Arレーザー、Krレーザー、
エキシマ(ArF、KrF、XeCl)レーザー、CO2レーザー、YAGレーザー、Y
VO4レーザー、YLFレーザー、YAlO3レーザー、GdVO4レーザー、Y2O3
レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ti:サファイアレーザー、
銅蒸気レーザー、金蒸気レーザー等のパルス発振レーザーを用いることができる。
れず、クラック抑止領域を除去せずに、そのまま半導体装置の一部として機能させても良
い。
発光素子の第1の電極層143までを設ける方法を例示したが、本明細書中で開示する発
明はこれに限らず、発光素子まで形成してから(すなわち、発光素子の第2の電極層19
4を形成後)剥離及び転置を行ってもよい。また、第1の絶縁層111と第1の電極層1
43を形成した被剥離層300を剥離、転置し、転置後にトランジスタや発光素子を作製
しても良い。また、第1の絶縁層111のみ作製基板に形成し、基板に剥離、転置した後
、トランジスタや発光素子を作製しても良い。
説明したが、パッシブマトリクス型発光装置の作製方法に適用することも可能である。
示装置、半導体回路、電子機器など、半導体特性を利用することで機能しうる半導体装置
、及び全ての半導体装置の作製方法に適用することができる。
透光性を有する軽量な第3の基板に転置できる。従って、第3の基板の耐熱性に縛られる
ことなく、信頼性が高く、良好な電気特性を有するトランジスタを形成できる。このよう
なトランジスタを同一基板上の画素部及び駆動回路部に作り込んだ半導体装置は、信頼性
に優れ、動作特性に優れている。
り、基板外周部からのクラックを抑止し半導体素子へのダメージを低減することができる
。また、剥離、転置する際に該半導体装置に外周部から物理的な力が加わったとしても、
クラック抑止層により、該半導体装置まで進行(成長)するクラックを防止することがで
きる。
本実施の形態では、実施の形態1に示した金属膜のクラック抑止層とは異なり、樹脂層の
クラック抑止層を形成する例を図14乃至図16を用いて説明を行う。従って、他は実施
の形態1と同様に行うことができ、実施の形態1と同一部分又は、同様な機能を有する部
分、工程の繰り返しの説明は省略する。また、図14乃至図16は、図1乃至図9と工程
が一部異なる点以外は同じであるため、同じ箇所に同じ符号を用い、同じ箇所の詳細な説
明は省略する。
ト電極層103、導電層104、容量配線層105、ゲート電極層106、第1の端子1
02、ゲート絶縁層107、コンタクトホール109a、コンタクトホール109b、酸
化物半導体層116、酸化物半導体層117を形成する(図14(A)参照)。
材料からなる金属導電膜をスパッタリング法や真空蒸着法で形成する。
ングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウムから選ばれた元素、または上述し
た元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、
金属導電膜は、単層構造でも、2層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含
むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する2層構造、チタン
膜と、そのチタン膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を成膜
する3層構造などが挙げられる。
に持たせることが好ましい。
b、レジストマスク150c、レジストマスク150d、レジストマスク150e、レジ
ストマスク150f、レジストマスク150gを形成し、金属導電膜をエッチングにより
不要な部分を除去してソース電極層119a、ドレイン電極層119b、ソース電極層1
20a、ドレイン電極層120b、容量電極層121、接続電極122、第2の端子12
3を形成する(図14(B)参照)。
の上下にチタンを100nmずつ設ける構成としている。
ン電極層120b、接続電極122、及び第2の端子123を形成するためのレジストマ
スク150a、レジストマスク150b、レジストマスク150c、レジストマスク15
0d、レジストマスク150e、レジストマスク150f、レジストマスク150gをイ
ンクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォ
トマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
ジストマスク150d、レジストマスク150e、レジストマスク150f、レジストマ
スク150gを除去し、酸化物半導体層116、酸化物半導体層117に接する保護絶縁
膜となる絶縁層125を形成する(図15(A))。
域が形成され、この領域のうち、ゲート電極層とゲート絶縁層と重なる領域がチャネル形
成領域126、及びチャネル形成領域128となる。
5に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。本実施
の形態では、絶縁層125として膜厚300nmの酸化珪素膜をスパッタリング法を用い
て成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上300℃以下とすればよく、本実施の形態で
は室温とする。酸化珪素膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス(代表的にはアルゴ
ン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(代表的にはアルゴン)及び酸素雰囲気下に
おいて行うことができる。また、ターゲットとして酸化珪素ターゲットまたは珪素ターゲ
ットを用いることができる。例えば、珪素ターゲットを用いて、酸素雰囲気下でスパッタ
リング法により酸化珪素を形成することができる。低抵抗化した酸化物半導体層に接して
形成する絶縁層125は、水分や、水素イオンや、OH-などの不純物を含まず、これら
が外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化珪素膜、窒化
酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。例えば、窒素雰囲
気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理を行うと、絶縁層12
5と重なる酸化物半導体層116、117の一部が絶縁層125と接した状態で加熱され
る。
ャネル形成領域126、及びチャネル形成領域128)へ酸素を導入、拡散を行う。スパ
ッタリング法で酸化珪素膜を作製することで、当該酸化珪素膜中に過剰な酸素を含ませる
ことができ、その酸素を第2の加熱処理により、さらに酸化物半導体層中に導入、拡散さ
せることができる。酸化物半導体層中への酸素の導入、拡散によりチャネル形成領域12
6、及びチャネル形成領域128を高抵抗化(I型化)を図ることができる。それにより
、ノーマリーオフとなるトランジスタを得ることができる。よって半導体装置の信頼性を
向上できる。
6は、I型となり、ソース電極層119aに重なる高抵抗ソース領域127aと、ドレイ
ン電極層119bに重なる高抵抗ドレイン領域127bとが自己整合的に形成される。同
様に、酸化物半導体層117のゲート電極層106と重なるチャネル形成領域128は、
I型となり、ソース電極層120aに重なる高抵抗ソース領域129aと、ドレイン電極
層120bに重なる高抵抗ドレイン領域129bとが自己整合的に形成される(図15(
A)参照)。
ソース電極層120a)と重畳した酸化物半導体層116、酸化物半導体層117におい
て高抵抗ドレイン領域127b、高抵抗ドレイン領域129b(又は高抵抗ソース領域1
27a、高抵抗ソース領域129a)を形成することにより、回路を形成した際の信頼性
の向上を図ることができる。具体的には、高抵抗ドレイン領域127b、129bを形成
することで、ドレイン電極層119b、ドレイン電極層120bから高抵抗ドレイン領域
127b、高抵抗ドレイン領域129b、チャネル形成領域126、チャネル形成領域1
28にかけて、導電性を段階的に変化させうるような構造とすることができる。そのため
、ドレイン電極層119b、ドレイン電極層120bに高電源電位VDDを供給する配線
に接続して動作させる場合、ゲート電極層103、ゲート電極層106とドレイン電極層
119b、ドレイン電極層120bとの間に高電界が印加されても高抵抗ドレイン領域が
バッファとなり局所的な高電界が印加されず、トランジスタの耐圧を向上させた構成とす
ることができる。
ソース電極層120a)と重畳した酸化物半導体層において高抵抗ドレイン領域127b
、高抵抗ドレイン領域129b(又は高抵抗ソース領域127a、高抵抗ソース領域12
9a)を形成することにより、回路を形成した際のチャネル形成領域126、チャネル形
成領域128でのリーク電流の低減を図ることができる。
体層の膜厚が15nm以下と薄い場合は膜厚方向全体にわたって形成されるが、酸化物半
導体層の膜厚が30nm以上50nm以下とより厚い場合は、酸化物半導体層の一部、ソ
ース電極層又はドレイン電極層と接する領域及びその近傍が低抵抗化し高抵抗ソース領域
又は高抵抗ドレイン領域が形成され、酸化物半導体層においてゲート絶縁層に近い領域は
I型とすることもできる。
グ法を用いて窒化珪素膜を形成する。RFスパッタリング法は、量産性がよいため、保護
絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分や、水素イオンや、OH-などの
不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化
珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
本実施の形態では、保護絶縁層として保護絶縁層132を窒化珪素膜を用いて形成する(
図15(A)参照)。
にトランジスタ134、容量135を作製することができる。トランジスタ133、トラ
ンジスタ134は、高抵抗ソース領域、高抵抗ドレイン領域、及びチャネル形成領域を含
む酸化物半導体層を含むボトムゲート型トランジスタである。よって、トランジスタ13
3、トランジスタ134は、高電界が印加されても高抵抗ドレイン領域または高抵抗ソー
ス領域がバッファとなり局所的な高電界が印加されず、トランジスタの耐圧を向上させた
構成となっている。また、同一基板上に駆動回路部と画素回路部を形成することによって
、駆動回路と外部信号との接続配線が短縮でき、半導体装置(発光装置)の小型化、低コ
スト化が可能である。
05と容量電極層121とで形成される。
6としては緑色のカラーフィルタ層、青色のカラーフィルタ層、赤色のカラーフィルタ層
などを用いることができ、緑色のカラーフィルタ層、青色のカラーフィルタ層、赤色のカ
ラーフィルタ層を順次形成する。各カラーフィルタ層は、印刷法、インクジェット法、フ
ォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ形成する。カラーフィルタ
層136を設けることによって、封止基板の貼り合わせ精度に依存することなくカラーフ
ィルタ層136と発光素子の発光領域との位置合わせを行うことができる。本実施の形態
ではフォトリソグラフィ工程にて、緑色のカラーフィルタ層、青色のカラーフィルタ層、
赤色のカラーフィルタ層を形成する(図15(B)参照)。
のカラーフィルタ層)を覆うオーバーコート層137を形成する。オーバーコート層13
7は透光性を有する樹脂を用いる。
、RGBWの4色を用いてフルカラー表示を行ってもよい。
(図15(B)参照)。保護絶縁層138は、無機絶縁膜を用い、窒化珪素膜、窒化アル
ミニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化アルミニウムなどを用いる。保護絶縁層138と
しては、保護絶縁層132と同じ組成の絶縁膜とすると、後のコンタクトホール形成の際
に1回の工程でエッチングすることができるため、好ましい。
絶縁層132、絶縁層125をエッチングし、ドレイン電極層120bに達するコンタク
トホール140を形成し、レジストマスクを除去する(図16(A)参照)。また、ここ
でのエッチングにより第2の端子123に達するコンタクトホール141、接続電極12
2に達するコンタクトホール139も形成する。また、該コンタクトホールを形成するた
めのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェ
ット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
ンジウム(In2O3)や酸化インジウム酸化スズ合金(In2O3―SnO2、ITO
と略記する)などをスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて形成する。透光性を有す
る導電膜の他の材料として、窒素を含ませたAl-Zn-O系非単結晶膜、窒素を含ませ
たZn-O系非単結晶膜や、窒素を含ませたSn-Zn-O系非単結晶膜を用いてもよい
。なお、窒素を含ませたAl-Zn-O系非単結晶膜の亜鉛の組成比(原子%)は、47
原子%以下とし、非単結晶膜中のアルミニウムの組成比(原子%)より大きく、非単結晶
膜中のアルミニウムの組成比(原子%)は、非単結晶膜中の窒素の組成比(原子%)より
大きい。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にIT
Oのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化イン
ジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。
(EPMA:Electron Probe X-ray MicroAnalyzer
)を用いた分析により評価するものとする。
有する導電膜の不要な部分を除去して第1の電極層143、端子電極142、端子電極1
44を形成し、レジストマスクを除去する(図16(B)参照)。
量135も同一基板上に形成することができる。また、半導体装置400において、容量
電極層121は、電源供給線の一部であり、容量配線層105は、駆動TFTのゲート電
極層の一部としても機能する。
線となる。第1の端子102上に接続電極122を介して形成された端子電極142は、
ゲート配線の入力端子として機能する接続用の端子電極となる。第2の端子123上に形
成された端子電極144は、ソース配線の入力端子として機能する接続用の端子電極であ
る。
5と同時にクラック抑止領域205に樹脂膜のクラック抑止層151を形成する。隔壁1
45、及び樹脂膜のクラック抑止層151は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポ
キシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系樹脂を用いて形成する。
i結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばアルキ
ル基、アリール基、及びフルオロ基)を用いても良い。
(リンボロンガラス)等も用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜
を複数積層させることで、隔壁145を形成してもよい。
じて、スパッタリング法、SOG法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出
法(インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロール
コーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。また、半導体装
置(発光装置)に用いる他の絶縁層として隔壁145の例として示した上記材料及び方法
を用いてもよい。
極層143上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾
斜面となるように形成するとよい。隔壁145、樹脂層のクラック抑止層151として感
光性の樹脂材料を用いる場合、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
必要である。また、樹脂層のクラック抑止層の幅を大きくすることで、一つの基板から所
望の半導体装置が取れる個数(取り数ともいう)が減少する可能性がある。従って、樹脂
層のクラック抑止層として、厚さ700nm以上20000nm以下、幅100μm以上
10000μm以下で形成する。
工程が終了した半導体装置400を作製することができる。
である。
上記実施の形態と異なる半導体装置の作成方法について、他の例を図10乃至13を用い
て説明する。実施の形態1、及び実施の形態2においては、駆動回路部と画素回路部を構
成するトランジスタを有する半導体装置の一つである表示装置の作製方法について説明を
行ったが、本実施の形態では他の一形態である半導体集積回路チップ(ICチップともい
う)の作製方法について、説明を行う。
ある半導体集積回路チップの一部の拡大平面図を示しており、図10(C)は図10(B
)の破線CDの断面図である。なお、図10は半導体装置形成工程が終了し、第1の基板
から半導体装置を分離する前の平面図、及び断面図を示している。
チップと略)を複数隣接して形成しており、複数の半導体集積回路の周辺に金属膜のクラ
ック抑止層750を形成している。
とめて剥離することができる。
きる。すなわち、クラック抑止層の平面上の大きさは、特に限定されず、基板から半導体
装置を分離するサイズの大きさに合わせて適宜変更することができる。
剥離層702上に第1の絶縁層703を有し、第1の絶縁層703上に、集積回路751
を有している。集積回路751はトランジスタ730a、トランジスタ730bにより形
成されている。また、トランジスタ730a、トランジスタ730bの上方には、アンテ
ナ720を有しており、トランジスタ730aはアンテナ720と電気的に接合している
。
いて詳細に説明する。なお、以下に説明する部分には同一の符号を異なる図面間で共通し
て用い、その繰り返しの説明は省略する。
体層704(例えば、非晶質珪素を含む膜)を形成する(図11(A)参照)。剥離層7
02、第1の絶縁層703および半導体層704は、連続して形成することができる。連
続して形成することにより、剥離層702または第1の絶縁層703が大気に曝されない
ため不純物の混入を防ぐことができる。
形態1で示した第1の絶縁層111と同様の手法により形成することができる。
ることができる。本実施の形態では、プラズマCVD法により非晶質珪素膜を66nmの
厚さで形成する。なお、半導体層として、非晶質珪素膜を用いる場合、25nm以上30
0nm以下、好ましくは50nm以上70nm以下で形成する。
、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用
いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により半導体層704の結晶化を行ってもよい。
その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、半導体層704a、半
導体層704bを形成し、これらを覆うようにゲート絶縁層705を形成する(図11(
B)参照)。
プラズマCVD法を用いて、非晶質半導体膜(例えば、非晶質珪素膜)を形成する。次に
、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を非晶質半導体膜上に保持させた
後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理(500℃、1時間)と、熱結晶化の処理(550
℃、4時間)を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、結晶化の程度に基づき、必要
に応じて、レーザー発振器からレーザー光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いること
よって半導体層704a、半導体層704bを形成する。なお、結晶化を助長する金属元
素を用いる熱結晶化を行わずに、レーザー光の照射だけで非晶質半導体膜の結晶化を行っ
てもよい。
ザー光を照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体層704a、半導体
層704bを形成することができる。このような結晶化の場合、そのレーザー光の走査方
向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向(チャネル形成領域が形
成されたときにキャリアが流れる方向)に合わせてトランジスタを配置するとよい。
ト絶縁層705は、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、珪素の酸化物又は珪
素の窒化物を含む膜を、単層構造又は積層構造で形成する。具体的には、酸化珪素膜、酸
化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜を、単層構造又は積層構造で形成する。
を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、He、Ar、Kr、X
eなどの希ガスと、酸素、二酸化窒素(NO2)、アンモニア、窒素、水素などの混合ガ
スを導入したプラズマ処理で形成する。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波を用い
て行うと、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。この高密度プラズマ
で生成された酸素ラジカル(OHラジカルを含む場合もある)や窒素ラジカル(NHラジ
カルを含む場合もある)によって、半導体層の表面を酸化又は窒化することができる。
は5nm以上10nm以下の絶縁膜が半導体層に形成される。この場合の反応は、固相反
応であるため、当該絶縁層と半導体層との界面準位密度をきわめて低くすることができる
。このような、プラズマ処理は、半導体層(結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン)を
直接酸化(又は窒化)するため、形成される絶縁層の膜厚のばらつきをきわめて小さくす
ることができる。加えて、結晶性シリコンの結晶粒界でも酸化が進行するということがな
いため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で半導体
層の表面を固相酸化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく
、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁層を形成することができる。
それに加えてプラズマや熱反応を利用したCVD法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒
化シリコンなどの絶縁膜を堆積し、積層させても良い。いずれにしても、プラズマ処理に
より形成した絶縁膜をゲート絶縁膜の一部又は全部に含んで形成されるトランジスタは、
特性のばらつきを小さくすることができ、好ましい。
ザー光を照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体層704a、半導体
層704bを形成する場合は、上記プラズマ処理を行ったゲート絶縁層を組み合わせるこ
とで、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高いトランジスタを得ることがで
きる。
500nm以下の厚さの導電層を形成する。用いる材料としては、アルミニウム、クロム
、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジ
ウム等から選択された元素を含む材料、これらの元素を主成分とする合金材料、又はこれ
らの元素を主成分とする化合物材料を用いることができる。導電層を積層構造で形成する
場合には、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜の積層構造、窒化タングステン膜と
タングステン膜の積層構造、窒化モリブデン膜とモリブデン膜の積層構造を用いることが
できる。例えば、窒化タンタル30nmと、タングステン150nmとの積層構造を用い
ることができる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、導電層を形成した
後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、導電層を3層以上の積
層構造としても良く、例えば、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造
を採用することができる。
し、ゲート電極とゲート配線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体層704
a、半導体層704bの上方にゲート電極層707を形成する(図11(C)参照)。
4a、半導体層704bに、イオンドープ法またはイオン注入法により、n型又はp型を
付与する不純物元素を低濃度に添加する。本実施の形態においては、半導体層704a、
半導体層704bに、n型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。n型を付与する不
純物元素は、15族に属する元素を用いれば良く、リン(P)、砒素(As)などを用い
ることができる。また、p型を付与する不純物元素としては、13族に属する元素を用い
れば良く、硼素(B)などを用いることができる。
限定して解釈されない。p型TFTのみを用いる構成としても良い。また、n型TFTと
p型TFTを併せて形成しても良い。n型TFTとp型TFTを併せて形成する場合、後
にp型TFTとなる半導体層を覆うマスクを形成してn型を付与する不純物元素を添加し
、後にn型TFTとなる半導体層を覆うマスクを形成してp型を付与する不純物元素を添
加することで、n型を付与する不純物元素とp型を付与する不純物元素を選択的に添加す
ることができる。
ら絶縁層は、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪
素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層し
て形成する。絶縁層を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチン
グして、ゲート電極層707の側面に接する絶縁層708(サイドウォールともよばれる
)を形成する。絶縁層708は、後にLDD(Lightly Doped Drain
)領域を形成する際の不純物元素を添加するためのマスクとして用いる。
07および絶縁層708をマスクとして用いて、半導体層704a、半導体層704bに
n型を付与する不純物元素を添加する。これにより、チャネル形成領域706a、第1の
不純物領域706b、第2の不純物領域706cが形成される(図11(C)参照)。第
1の不純物領域706bはトランジスタのソース領域又はドレイン領域として機能し、第
2の不純物領域706cはLDD領域として機能する。第2の不純物領域706cが含む
不純物元素の濃度は、第1の不純物領域706bが含む不純物元素の濃度よりも低い。
構造で形成する。本実施の形態では、絶縁層709、絶縁層710、絶縁層711を3層
構造とする場合を例示する(図12(A)参照)。これら絶縁層はプラズマCVD法によ
り形成することができ、絶縁層709は酸化窒化珪素膜50nm、絶縁層710は窒化酸
化珪素膜200nm、絶縁層711は酸化窒化珪素膜400nmとして形成することがで
きる。これら絶縁膜の表面は、その膜厚にもよるが、下層に設けられた層の表面形状に沿
って形成される。すなわち、絶縁層709は膜厚が薄いため、その表面はゲート電極層7
07、及び絶縁層708の表面形状に大きく沿っている。膜厚が厚くなるにつれ表面形状
は平坦に近づくため、3層構造のうち膜厚が最も厚い絶縁層711の表面形状は平坦に近
い。しかしながら、有機材料とは異なるため、平坦な表面形状とは異なっている。すなわ
ち、表面形状を平坦にしたいのであれば、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン
、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等を用いればよい。またこれら絶縁
層の作製方法は、プラズマCVD法以外に、スパッタリング法、SOG法、液滴吐出法、
スクリーン印刷法等を採用することができる。
エッチングして、第1の不純物領域706bに達するコンタクトホールを形成した後、ト
ランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電層731a、導電層731
b、導電層731c、導電層731d、接続配線として機能する導電層731e、及び金
属膜のクラック抑止層750を形成する。導電層731a、導電層731b、導電層73
1c、導電層731dは、コンタクトホールを充填するように導電層を形成し、当該導電
層を選択的にエッチングすることで形成することができる。なお、導電層を形成する前に
、コンタクトホールにおいて露出した半導体層704a、半導体層704bの表面にシリ
サイドを形成して、抵抗を低くしてもよい。
いて形成すると信号遅延を生じることがなく、好ましい。低抵抗材料は耐熱性が低い場合
も多くあるため、低抵抗材料の上下には耐熱性の高い材料を設けるとよい。例えば、低抵
抗材料としてアルミニウムを300nm形成し、アルミニウムの上下にチタンを100n
mずつ設ける構成がよい。また導電層731eは、接続配線として機能しているが、導電
層731aと同じ積層構造で形成することで、接続配線の低抵抗化と耐熱性の向上を図る
ことができる。
ある。具体的には、金属導電膜として、厚さ300nm以上5000nm以下で形成し、
更に好ましくは500nm以上1500nm以下で形成する。
が必要である。ただし、クラック抑止層の幅を大きくすることで、一つの基板から所望の
半導体装置が取れる個数(取り数ともいう)が減少する可能性がある。従って、クラック
抑止層は、幅100μm以上10000μm以下で形成し、更に好ましくは幅1000μ
m以上5000μm以下で形成する。
1e、及びクラック抑止層750は、その他の導電性材料、例えば、アルミニウム、クロ
ム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラ
ジウムから選択された元素を含む材料、これらの元素を主成分とする合金材料、これらの
元素を主成分とする化合物材料を用いて、単層構造又は積層構造で形成することができる
。また、導電層731a、導電層731b、導電層731c、導電層731d、導電層7
31e、及びクラック抑止層750は、スパッタリング法等により形成することができる
。
を含む素子層749が得られる(図12(A)参照)。
形成した後、又は絶縁層709、絶縁層710を形成した後に、半導体層704a、半導
体層704bの結晶性の回復や半導体層704a、半導体層704bに添加された不純物
元素の活性化、半導体層704a、半導体層704bの水素化を目的とした加熱処理を行
うとよい。加熱処理には、熱アニール法、レーザーアニール法、RTA法などを適用する
とよい。
1e、及びクラック抑止層750を覆うように、絶縁層712、絶縁層713を形成する
(図12(B)参照)。本実施の形態では、絶縁層712には100nmの膜厚を有する
窒化珪素膜を形成し、絶縁層713には1500nmの膜厚を有するポリイミドを用いて
形成する。絶縁層713の表面形状は平坦性が高いと好ましい。そのため、ポリイミドで
ある有機材料の特徴に加えて、厚膜化する構成、例えば750nm以上3000nm以下
の膜厚によって、絶縁層713の平面形状の平坦性を高めている。また、当該絶縁層71
2、絶縁層713に対しては、開口部を形成する。本実施の形態では、導電層731eが
露出する開口部714を形成する場合を例示する。このような開口部714において(詳
しくは点線で囲まれた領域715において)、絶縁層712の端部は、絶縁層713で覆
われている。上層の絶縁層713で下層の絶縁層712の端部を覆うことで、その後開口
部714に形成される配線の段切れを防止することができる。本実施の形態では、絶縁層
713が有機材料であるポリイミドを用いているため、開口部714において、絶縁層7
13はなだらかなテーパを有することができ、効率的に段切れを防止することができる。
このような段切れ防止効果を得ることのできる絶縁層713の材料は、ポリイミド以外に
、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料
等が挙げられる。また絶縁層712には、窒化珪素膜の代わりに、酸化窒化珪素膜や窒化
酸化珪素膜を用いてもよい。また絶縁層712、絶縁層713の作製方法は、プラズマC
VD法、スパッタリング法、SOG法、液滴吐出法またはスクリーン印刷法等を用いるこ
とができる。
該導電層717上に絶縁層718を形成する(図12(C)参照)。導電層717は、導
電層731a、導電層731b、導電層731c、導電層731d、導電層731eと同
じ材料で形成することができ、例えばチタン100nm、アルミニウム200nm、チタ
ン100nmの積層構造を採用することができる。導電層717は、開口部714で導電
層731eと接続するため、チタン同士が接触することでコンタクト抵抗を抑えることが
できる。また導電層717は、トランジスタと、アンテナ(おって形成される)と電気的
に接合されるため、配線抵抗が低い方が好ましい。そのため、アルミニウム等の低抵抗材
料を用いるとよい。絶縁層718は、その表面形状に平坦性を要求されるため、有機材料
で形成するとよく、2000nmのポリイミドを用いる場合を例示する。絶縁層718は
、1500nmの膜厚で形成された絶縁層713の開口部714、及び開口部714に形
成された導電層717の表面の凹凸を平坦にする必要があり、絶縁層713の膜厚よりも
厚い2000nmの膜厚で形成されている。そのため、絶縁層718は絶縁層713の1
.1倍~2倍以上、好ましくは1.2~1.5倍の膜厚を有するとよく、絶縁層713が
750nm以上3000nm以下の膜厚を有するのであれば、900nm以上4500n
m以下の膜厚とすると好ましい。絶縁層718には、膜厚を考慮しつつ、さらに平坦性の
高い材料を用いるとよい。平坦性の高い材料として絶縁層718に用いられる材料は、ポ
リイミド以外に、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料や
シロキサン材料等が挙げられる。絶縁層718上にアンテナを形成する場合、このように
絶縁層718の表面形状の平坦性を考慮する必要がある。
20と導電層717とを開口部を介して接続させる。開口部はアンテナ720の下方に設
け、集積化を図る。なおアンテナ720は、導電層731aに直接接続させてもよいが、
本実施の形態のように導電層717を設けることにより、アンテナ720との接続のため
の開口部の形成にマージンを持たせることができ、高集積化を図ることができ好ましい。
そのため、導電層717の上にさらなる導電層を設けて、アンテナ720を接続してもよ
い。すなわちアンテナ720は、トランジスタを構成する導電層731aと電気的に接続
されればよく、複数の導電層を介した接続構造によって高集積化を図ることができる。こ
のような導電層717をはじめとする複数の導電層は、膜厚が厚くなると半導体装置にも
厚みが出てしまうため、薄い方が好ましい。そのため、導電層731aと比較すると、導
電層717等はその膜厚を薄くすることが好ましい。
ができ、本実施の形態では第1の導電層721としては、チタン100nm、第2の導電
層722としては、アルミニウム2000nmの積層構造の場合を例示する。第1の導電
層721として用いるチタンは、アンテナの耐湿性を高めることができ、絶縁層718と
アンテナ720との密着性を高めることもできる。さらにチタンは、導電層717との接
触抵抗を低くすることができる。これは導電層717の最上層には、チタンが形成されて
いるため、アンテナのチタンと同一材料同士が接触していることによる。このようなチタ
ンはドライエッチングを用いて形成されるため、端部が切り立った状態となることが多い
。第2の導電層722として用いるアルミニウムは低抵抗材料であるため、アンテナに好
適である。アルミニウムを厚膜化していることにより、抵抗をより低くすることができる
。アンテナの抵抗が低くなることで、通信距離を伸ばすことができ、好ましい。このよう
なアルミニウムはウェットエッチングを用いて形成されるため、端部における側面にテー
パが付くことが多い。本実施の形態におけるテーパは、アルミニウム側に凸部が形成され
た、つまり内側に凹んだ形で形成されている。チタン端部がアルミニウム端部より突出し
ていることで、その後に形成される絶縁層の段切れを防止することができ、アンテナの耐
性を高めることができる。
リブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム等の金属元素を含む
材料、当該金属元素を含む合金材料、当該金属元素を含む化合物材料を導電性材料として
用いることができ、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴
吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて形成することができる。また本実施の形態
では、積層構造を例示したが、上述したいずれの材料の単層構造で形成してもよい。
200nmの窒化珪素膜で形成する。絶縁層723により、アンテナの耐湿性をより高め
ることができ、好ましい。絶縁層723はチタン端部がアルミニウム端部より突出してい
るため、段切れすることなく形成できる。このような絶縁層723は窒化珪素膜以外に、
酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、その他の無機材料から形成することができる。
部におけるアンテナの外側(具体的には領域740)で、絶縁層713の端部を覆うと好
ましい。絶縁層713を覆う際、絶縁層718は、絶縁層713の膜厚と、絶縁層718
の膜厚との合計より、2倍以上の外側(距離d)から覆うとよい。本実施の形態では、絶
縁層713は1500nm、絶縁層718は2000nmで形成したため、絶縁層713
の端から距離d=7000nmの外側から、絶縁層718は絶縁層713の端部を覆う。
このような構成によって、プロセスのマージンを確保することができ、また水分や酸素の
侵入を防止することができる。
アンテナの外側(具体的には領域741)で接していると好ましい。本実施の形態では、
絶縁層712、723はともに窒化珪素膜で形成するため、同一材料同士が密着する構成
となり、密着性が高く、水分や酸素の侵入を防止することができる。また窒化珪素膜は、
酸化珪素膜と比較して緻密性が高いため、水分や酸素の侵入防止を効果的に防止すること
ができる。
ジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電層731a、導電層731b、
導電層731c、導電層731d、接続配線として機能する導電層731eと同一の工程
で形成したが、これに限定されず、アンテナ720を形成する工程、若しくは接続電極と
して機能する導電層717と同一の工程で形成することもできる。
了した半導体装置700を作製することができる。
である。
上記実施の形態1乃至3において、トランジスタの半導体層に用いることのできる他の材
料の例を説明する。
料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質(アモルファス)半導
体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体
、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、LPC
VD法、またはプラズマCVD法等により成膜することができる。
周波数が1GHz以上のマイクロ波プラズマCVD装置により形成することができる。代
表的には、SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF
4などの珪素化合物を水素で希釈して形成することができる。また、これらの珪素化合物
を、水素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希
ガス元素で希釈して微結晶半導体膜を形成することができる。これらのときの珪素化合物
に対して水素の流量比を5倍以上200倍以下、好ましくは50倍以上150倍以下、更
に好ましくは100倍とする。
しては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には
、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂
高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料と
して用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリ
コンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶
半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
法(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用い
た熱結晶化法等)を用いれば良い。また、SAS(Semi Amorphous Se
miconductor)である微結晶半導体をレーザー照射して結晶化し、結晶性を高
めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質珪素膜にレーザー
光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって非晶質珪素膜の
含有水素濃度を1×1020atoms/cm3以下にまで放出させる。これは水素を多
く含んだ非晶質珪素膜にレーザー光を照射すると非晶質珪素膜が破壊されてしまうからで
ある。
面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタリング法、
CVD法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布す
る方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃
度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ
性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中での
UV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理
等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
体膜に結晶化を促進する元素(触媒元素、金属元素とも示す)を添加し、熱処理(550
℃~750℃で3分~24時間)により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長(促進)す
る元素としては、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru
)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)
、白金(Pt)、銅(Cu)及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いること
ができる。
接して、不純物元素を含む半導体膜を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不
純物元素としては、n型を付与する不純物元素、p型を付与する不純物元素や希ガス元素
などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(
Sb)、ビスマス(Bi)、ボロン(B)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴ
ン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種または複数種を用
いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体膜に、希ガス元素を含む半
導体膜を形成し、熱処理(550℃~750℃で3分~24時間)を行う。結晶性半導体
膜中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体膜中に移動し、結晶性
半導体膜中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシン
クとなった希ガス元素を含む半導体膜を除去する。
、熱処理やレーザー光照射を単独で、複数回行っても良い。
法を用いて、結晶性半導体膜を選択的に基板に形成してもよい。
である。
101 剥離層
102 端子
103 ゲート電極層
104 導電層
105 容量配線層
106 ゲート電極層
107 ゲート絶縁層
108 酸化物半導体層
109a コンタクトホール
109b コンタクトホール
110a レジストマスク
110b レジストマスク
110c レジストマスク
111 絶縁層
112 レジストマスク
113 レジストマスク
114 酸化物半導体層
115 酸化物半導体層
116 酸化物半導体層
117 酸化物半導体層
118a レジストマスク
118b レジストマスク
118c レジストマスク
118d レジストマスク
118e レジストマスク
118f レジストマスク
118g レジストマスク
118h レジストマスク
118i レジストマスク
119a ソース電極層
119b ドレイン電極層
120a ソース電極層
120b ドレイン電極層
121 容量電極層
122 接続電極
123 端子
124 クラック抑止層
125 絶縁層
126 チャネル形成領域
127a 高抵抗ソース領域
127b 高抵抗ドレイン領域
128 チャネル形成領域
129a 高抵抗ソース領域
129b 高抵抗ドレイン領域
132 保護絶縁層
133 トランジスタ
134 トランジスタ
135 容量
136 カラーフィルタ層
137 オーバーコート層
138 保護絶縁層
139 コンタクトホール
140 コンタクトホール
141 コンタクトホール
142 端子電極
143 電極層
144 端子電極
145 隔壁
150a レジストマスク
150b レジストマスク
150c レジストマスク
150d レジストマスク
150e レジストマスク
150f レジストマスク
150g レジストマスク
151 クラック抑止層
193 EL層
194 電極層
200 半導体装置
201 駆動回路部
202 画素回路部
203 半導体素子
205 クラック抑止領域
300 被剥離層
301 接着層
302 基板
400 半導体装置
700 半導体装置
701 基板
702 剥離層
703 絶縁層
704 半導体層
704a 半導体層
704b 半導体層
705 ゲート絶縁層
706a チャネル形成領域
706b 不純物領域
706c 不純物領域
707 ゲート電極層
708 絶縁層
709 絶縁層
710 絶縁層
711 絶縁層
712 絶縁層
713 絶縁層
714 開口部
715 領域
717 導電層
718 絶縁層
720 アンテナ
721 導電層
722 導電層
723 絶縁層
730a トランジスタ
730b トランジスタ
731a 導電層
731b 導電層
731c 導電層
731d 導電層
731e 導電層
740 領域
741 領域
749 素子層
750 クラック抑止層
751 集積回路
752 周辺部
753 クラック抑止領域
1100 基板
1101 樹脂層
1200 基板
1201 樹脂層
Claims (1)
- 画素回路部と、駆動回路部と、前記画素回路部及び前記駆動回路部の外側に設けられた導電層と、を有する表示装置であって、
前記画素回路部は、トランジスタを有し、
平面視において前記導電層は、前記画素回路部及び前記駆動回路部を囲む形状を有し、
前記導電層は、前記トランジスタのゲート電極層と同層に位置し、かつ同一の材料を有する表示装置。
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