JP4693413B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型で軽量である半導体装置を作製する方法に関する。具体的には、有機樹脂部材又はプラスチック基板上に半導体装置を作製する方法に関する。本発明において、半導体装置とは、非晶質半導体膜を活性領域に有する半導体素子及び結晶質半導体膜を活性領域に有する半導体素子を含む半導体装置であって、具体的には、光センサ素子、光電変換装置、太陽電池等を有する半導体装置である。
【背景技術】
【０００２】
光センサは、ファクシミリ、複写機、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等映像を電気信号に変換するためのセンサとして広い分野で使用されている。光センサの材料としては、おもに半導体を用いており、半導体の材料の代表例としてシリコンが挙げられる。シリコンを用いた光センサには、単結晶シリコン又はポリシリコン膜を用いるものとアモルファスシリコン膜を用いるものとがある。単結晶シリコンまたはポリシリコン膜を用いる光センサは、８００ｎｍ付近の赤外領域において感度が最も高く、１１００ｎｍ近傍まで感度を有してしまう。このため、赤外領域のスペクトラムをほとんど含まない白色蛍光灯と、紫外領域から赤外領域まで幅広いスペクトラムを有する太陽光とをセンシングした場合、実際の照度は同じでも各々の光の検知結果が異なる、という問題がある。
【０００３】
一方、アモルファスシリコンを用いる光センサは、赤外領域の光に対してほとんど感度がなく、可視光領域の波長の中央である５００〜６００ｎｍ近傍において感度が最も高く、人間の視感度に近似したセンシング特性を有する。このため、光センサとしては、アモルファスシリコンを用いたものが好ましい。
【０００４】
アモルファスシリコンを利用する光センサとしては、１）抵抗型 ２）ダイオード型に大きく分けることができる。抵抗型は、トランジスタとしての増幅作用があるために大きい電流を得ることができるが、増幅して発生する光電荷が多いため光が遮断された後も、増幅された光電荷が消滅されないために応答速度が悪く、また光の明暗によるダイナミックレンジが小さい。
【０００５】
一方、ダイオード型光センサは、アモルファスシリコン内に空乏層が広がり、光が入射された時に発生する光電荷を検出しやすく、増幅作用がないために応答速度が速く、光の明暗によるダイナミックレンジが大きい。しかし、光電荷による電流が小さいため、電荷保持用としてのキャパシタまたは光電荷を増幅して出力する素子が必要になる。
【０００６】
光センサで検出した電流を時分割で出力信号として増幅して出力する素子（以下、増幅素子と示す。）としては、単結晶半導体（主にシリコン半導体）の電界効果トランジスタを用いるベアＩＣ型と、チャネル形成領域に薄膜のアモルファスシリコン膜あるいはポリシリコン膜を用いた薄膜トランジスタを用いるＴＦＴ型とがある。
【０００７】
ＩＣ型光センサは、増幅素子としての速度ならびに信頼性が高いが、光センサと同数のベアチップＩＣが必要になるために、コストが非常に高い。また、アモルファスシリコンなどの光電変換素子（光電変換層）を形成する基板と、ベアＩＣチップとの双方が必要になるために、プリント配線基板等の設置基板における占有面積が広くなり、光センサを搭載した電子機器の小型化の障害要因になる。
【０００８】
一方、ＴＦＴ型光センサは、増幅素子であるＴＦＴの活性領域と光電変換素子の光電変換層とを、同一基板上に形成することができるため、プリント配線基板等の設置基板に占める面積を狭めることができ、この結果、光センサを搭載した電子機器の小型化が容易である。また、単結晶シリコンを用いたＩＣ型光センサと比較してコストが安価である。また、ポリシリコン膜を用いたＴＦＴは、アモルファスシリコン膜を用いたＴＦＴよりもの電気特性が高いため、増幅素子としての高速応答が可能である。このため、増幅素子をポリシリコン膜を用いたＴＦＴで形成することにより、微弱な光電流をも検出するのに有効である。（例えば、特開平６―２７５８０８号公報（第３−４頁、第１図））。
【０００９】
しかしながら、特開平６―２７５８０８号公報に示されるような、ポリシリコン膜で活性領域が形成されるＴＦＴを増幅素子に用いる光センサは、その作製プロセスから、基板の種類に制約があり、代表的には、シリコンの結晶化温度又は活性化温度に耐えうる基板、たとえば石英、ガラス等しか用いることができなかった。これは、シリコンの結晶化又は活性化に、比較的高い温度（例えば、５００℃以上）の加熱工程が必要とされるためである。これらの基板は、膜厚ガ厚いため、光センサの部品容積、及び重量が増大してしまうという問題が生じていた。
【００１０】
また、ガラス等には可撓性がないため、光センサの設置場所は平坦な部分、具体的にはプリント配線基板上であり、設置場所に制限があった。このため、軽量で薄く、好ましくは可撓性を有するプラスチック等を光センサの基板に用いる試みがなされている。しかしながら、プラスチックは、軽量で薄いが耐熱温度の低く、この基板上にポリシリコン膜で活性領域が形成されるＴＦＴを形成することが困難であるという問題があった。
【００１１】
以上の問題を鑑み、本発明は、軽量で薄く、好ましくは可撓性を有する基板又は有機部材上に、ポリシリコン膜で活性領域が形成される半導体素子、及びアモルファスシリコン膜で活性領域が形成される半導体素子を有する半導体装置、代表的には光センサ、光電変換素子、太陽電池素子を有する半導体装置を作製することを課題とする。
【発明の開示】
【００１２】
本発明は、第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、前記第１の半導体素子上に支持体を接着し、前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離し、前記剥離された絶縁膜に第２の基板を接着し、前記支持体を剥離したのち、前記第１の半導体素子上に第２の非晶質半導体膜を形成し、前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子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。
【００１３】
また、第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、第２の非晶質半導体膜を形成し、前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を形成し、前記第１の半導体素子及び第２の半導体素子上に支持体を接着し、前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法としてもよい。
【００１４】
また、第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、第２の非晶質半導体膜を形成し、前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を形成し、前記第１及び第２の半導体素子上に支持体を接着し、前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離し、前記剥離された絶縁膜に第２の基板を接着したのち、前記支持体を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法としてもよい。
【００１５】
また、第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、前記第１の半導体素子上に粘着剤を用いて支持体を接着し、前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離し、前記剥離された絶縁膜に接着剤を用いて第２の基板を接着し、前記粘着剤を除去して前記支持体を剥離したのち、前記第１の半導体素子上に第２の非晶質半導体膜を形成し、前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法としてもよい。
【００１６】
また、第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、第２の非晶質半導体膜を形成し、前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を形成し、前記第１の半導体素子及び第２の半導体素子上に粘着剤を用いて支持体を接着し、前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法としてもよい。
【００１７】
また、第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、第２の非晶質半導体膜を形成し、前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を形成し、前記第１及び第２の半導体素子上に粘着剤を用いて支持体を接着し、前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離し、前記剥離された絶縁膜に接着剤を用いて第２の基板を接着したのち、前記粘着剤を除去することで前記支持体を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法としてもよい。
【００１８】
上記の半導体装置の作製方法において、前記金属膜及び前記絶縁膜の間に金属酸化物が形成される特徴を有する。
【００１９】
上記の半導体装置の作製方法において、前記金属膜と前記絶縁膜との間での剥離は前記金属膜と前記金属酸化膜との間、前記金属酸化膜内、又は前記金属酸化膜と前記絶縁膜との間で起こる特徴を有する。
【００２０】
上記の半導体装置の作製方法において、前記第１の非結晶質半導体膜及び前記第２の非結晶質半導体膜は水素を含む特徴を有する。
【００２１】
上記の半導体装置の作製方法において、前記第１の半導体素子は、薄膜トランジスタである特徴を有する。
【００２２】
上記の半導体装置の作製方法において、前記第２の半導体素子は、ダイオード又は薄膜トランジスタである特徴を有する。
【００２３】
上記の半導体装置の作製方法において、前記結晶化は前記第１の非晶質半導体膜中の水素を放出または拡散する温度以上で行う加熱処理により行う特徴を有する。
【００２４】
上記の半導体装置の作製方法において、前記金属膜は、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ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からなる単層、またはこれらの金属または混合物の積層である特徴を有する。
【００２５】
上記の半導体装置の作製方法において、前記絶縁膜は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は金属酸化膜である特徴を有する。
【００２６】
上記の半導体装置の作製方法において、前記第２の基板は、プラスチック基板又は有機樹脂部材である特徴を有する。
【００２７】
上記の半導体装置の作製方法において、前記半導体装置は、光センサ、光電変換素子又は太陽電池を有することを特徴とする。
【００２８】
また、他の発明は粘着剤上に結晶質半導体膜を活性領域に用いる第１の半導体素子及び非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を有することを特徴とする半導体装置である。
【００２９】
また、プラスチック基板上に結晶質半導体膜を活性領域に用いる第１の半導体素子及び非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を有することを特徴とする半導体装置としてもよい。
【００３０】
また、粘着剤上に結晶質半導体膜を活性領域に用いる第１の半導体素子及び非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を有し、前記第１の半導体素子及び前記第２の半導体素子は電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置としてもよい。
【００３１】
また、プラスチック基板上に結晶質半導体膜を活性領域に用いる第１の半導体素子及び非晶質半導体膜を活性領域に用いる第２の半導体素子を有し、前記第１半導体素子及び前記第２半導体素子は電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置としてもよい。
【００３２】
上記の半導体装置において、前記粘着剤には離型紙が設けられていることを特徴とする。
【００３３】
上記の半導体装置において、前記第１の半導体素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とする。
【００３４】
上記の半導体装置において、前記第２の半導体素子は、ダイオード又は薄膜トランジスタであることを特徴とする。
【００３５】
上記の半導体装置において、前記半導体装置は、光センサ、光電変換素子又は太陽電池素子を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、プラスチック基板上にポリシリコン膜を活性領域に有する半導体素子及びアモルファスシリコン膜を活性領域に有する半導体素子を含む半導体装置を形成することができる。すなわち、ポリシリコン膜で活性領域が形成されるＴＦＴとアモルファスシリコン膜で活性領域が形成されるダイオードを有する光センサ、光電変換素子、太陽電池素子等を作製することができる。
【００３７】
本発明により作製した半導体装置は、プラスチック基板上に形成されているため、従来のものと比べて軽量で薄型化が可能である。
【００３８】
また、半導体装置が光センサ又は光電変換装置の場合、光電変換素子で検出した信号を、ポリシリコン膜を活性領域に有するＴＦＴで形成された増幅素子で増幅することができるため、センサの受光面積が小さくても微弱な可視光の検出が可能である。
【００３９】
さらに、プラスチック基板を用いているため、薄型化が可能となり、設置場所の選択性が増加するため、実装基板の面積を縮小することが可能であると共に、光センサ、光電変換素子、または太陽電池素子の受光面積を拡大するが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、本発明は本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。
（実施の形態１）
【００４１】
本実施の形態では、プラスチック基板上にアモルファスシリコン膜を活性領域に有する半導体素子及びポリシリコン膜を活性領域に有する半導体素子を含む半導体装置の作製方法に関して図１を用いて述べる。
【００４２】
始めに、基板１０１上に金属膜１０２を形成する。金属膜１０２としては、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ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からなる単層、またはこれらの積層、或いは、これらの窒化物の単層、またはこれらの積層を用いればよい。金属膜１０２の膜厚は１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜７５ｎｍとする。
【００４３】
次に、金属膜１０２上に絶縁膜１０３を形成する。このとき、金属膜１０２と絶縁膜１０３との間にアモルファス状態の金属酸化膜１００が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。後の工程で剥離する際、金属酸化膜１００中、または金属酸化膜１００と絶縁膜１０３との界面、または金属酸化膜１００と金属膜１０２との界面で分離が生じる。絶縁膜１０３としては、スパッタリング法又はプラズマＣＶＤ法により、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、金属酸化材料からなる膜を形成すればよい。絶縁膜１０３の膜厚は、金属膜１０２の２倍以上、好ましくは、１５０ｎｍ〜２００ｎｍであることが望ましい。
【００４４】
次に、絶縁膜１０３上に、少なくとも水素を含む材料の膜を形成する。少なくとも水素を含む材料の膜としては、半導体膜または窒化物膜等を用いることができる。本実施の形態では、半導体膜を形成する。この後、水素を含む材料の膜中に含まれる水素を拡散するための熱処理を行う。この熱処理は４１０℃以上であればよく、結晶性半導体膜の形成プロセスとは別途行ってもよいし、兼用させて工程を省略してもよい。例えば、水素を含む材料膜として水素を含むアモルファスシリコン膜を用い、加熱してポリシリコン膜を形成する場合、結晶化させるため５００℃以上の熱処理を行えば、ポリシリコン膜を形成すると同時に水素の拡散を行うことができる。
【００４５】
次に、公知の手法により、ポリシリコン膜を所望の形状にエッチングし、ＴＦＴを形成する。図１（Ａ）のＴＦＴ１０４においては、ソース領域、ドレイン領域、及びチャネル形成領域を有するポリシリコン膜１０５、ポリシリコン膜を覆うゲート絶縁膜、ポリシリコン膜のチャネル形成領域上に形成されたゲート電極１０６、層間絶縁膜１１９を介してソース領域及びドレイン領域に接続されたソース電極１０７及びドレイン電極１０８を有する。なお、層間絶縁膜１１９は、ソース電極、ドレイン電極とゲート電極とを絶縁する絶縁膜の複数の絶縁膜で形成されている。
【００４６】
次に、層間絶縁膜１１９上にＴＦＴのソース電極１０７上に接続する光電変換素子を形成する。本実施の形態では、光電変換素子としてダイオードを形成する。まず始めに、ソース電極１０７に接続する第１の電極１１０を形成し、その上に光電変換層であるアモルファスシリコン膜１１１及び第２の電極１１２を形成する。この後、アモルファスシリコン膜１１１及び第２の電極１１２を所望の形状にエッチングしてダイオードを形成する。この後、ダイオードの第２の電極に接続する配線１１３を形成するとともに、ドレイン電極１０８に接続され、かつ出力端子に接続される配線１１４を形成する。
【００４７】
次いで、半導体膜を固定する支持体となる第２の基板１１５を粘着剤１１６で貼りつける。なお、第２の基板１１５は、第１の基板１０１よりも剛性の高い基板を用いることが好ましい。代表的には、第２の基板１１５としてガラス基板、石英基板、金属基板、セラミックス基板、プラスチック基板を適宜使用することができる。また、粘着剤１１６としては、有機材料からなる粘着剤を用いればよい。このとき、粘着剤の一部に平坦化層を形成しても良い。本実施の形態では、平坦化層として、有機材料からなる粘着剤に水溶性樹脂１１６ａを塗布し、その上に両面が反応剥離型粘着剤で覆われた部材１１６ｂ（以下、両面シートと記す。）を接着してＴＦＴ１０４及びダイオード（１１０〜１１２）と第２の基板１１５を接着してもよい。この接着方法を用いることで、後の剥離工程を比較的小さな力で行うことができる。有機材料からなる粘着剤としては、反応剥離型粘着剤、熱剥離型粘着剤、紫外線剥離型粘着剤等の光剥離型粘着剤、嫌気剥離型粘着剤などの各種剥離型粘着剤が挙げられる。
【００４８】
図１（Ｂ）において、第１の基板１０１及びそれに形成された金属膜１０２を剥離体１５０と呼ぶ。また、絶縁膜１０３からダイオードの第２の電極に接続する配線１１３及び外部端子に接続される配線１１４までの層を積層体１５１という。
【００４９】
次いで、第１の基板１０１の金属膜１０２と絶縁膜１０３とを、物理的手段により引き剥がす。物理的力とは、例えば、人間の手、くさび等の鋭利な端部を有する部材を用いた負荷、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等の比較的小さな力である。金属酸化膜１００内、絶縁膜１０３と金属酸化膜１００の界面又は金属酸化膜１００と金属膜１０２との界面で剥離が生じ、剥離体１５０と積層体１５１とを、比較的小さな力で引き剥がすことができる。こうして、積層体１５１を剥離体１５０から分離することができる。
【００５０】
次いで、図１（Ｃ）に示すように、接着剤１１８で第３の基板１１７と絶縁膜１０３（すなわち積層体１５１）とを接着する。第３の基板１１７としては、プラスチック基板、または有機樹脂で形成される部材を用いる。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ァイド）、ポリプロピレン、ポリプロピレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルフォン、またはポリフタールアミドからなるプラスチック基板を用いることが好ましい。
【００５１】
接着剤１１８としては、有機材料からなる粘着材１１６による第２の基板１１５と被剥離層１５１との密着性よりも、絶縁膜１０３を含む積層体１５１と第３の基板１１７との密着性のほうが高い材料であることが重要である。
【００５２】
接着剤１１８としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げられる。
【００５３】
なお、上記工程に代えて、絶縁膜１０３に粘着剤を設けてもよい。この場合、粘着剤が他の部材と接着しないように離型紙（剥離紙、即ちセパレーター等の基材片面又は両面に剥離面を有するシート）を設けてもよい。剥離紙を剥がせば、任意の部材に接着することが可能であるため、基板を必要とせず、さらに半導体装置を薄くすることが可能である。
【００５４】
次に、図１（Ｄ）に示すように積層体１５１から粘着材１１６及び第２の基板１１５を剥離する。有機材料からなる粘着剤１１６を、熱反応、光反応、湿度による反応、または化学反応（例えば、水、酸素等を用いて粘着力を低下させる）させて、有機材料からなる粘着材１１６及び第２の基板１１５を積層体１５１から剥離する。
【００５５】
以上の工程により、図１（Ｅ）に示すように、プラスチック基板１１７上に、ポリシリコン膜からなるＴＦＴとアモルファスシリコン膜からなる素子、本実施の形態ではダイオードを有する半導体装置を形成することができる。
【００５６】
次に、本発明をプリント配線基板に実装する方法を図１１を用いて述べる。なお、図１と同じの部位は同じ符号を用いて説明する。
【００５７】
図１１（Ａ）は、本実施の形態により形成した半導体装置をレーザ光を用いたレーザカット、又はダイジングにより分割したものの上面図である。本実施の形態により作製した半導体装置１１００の表面には、配線１１３、１１４、１１０１、及び該配線をプリント配線基板上に形成された配線と電気的に接続するための接続配線１１０２〜１１０４が形成されている。
【００５８】
図１１（Ｂ）は、該半導体装置をプリント配線基板１１１０に実装したときの図１１（Ａ）の（イ）−（イ）’の断面図である。プラスチック基板１１７上に、活性領域がポリシリコン膜からなるＴＦＴと活性領域がアモルファスシリコン膜からなるダイオードが形成されており、配線１１３、１１４、１１０１（図示せず）にそれぞれ接続された接続配線１１０２、１１０３、１１０４（図示せず）が、半導体装置の表面端部から側面を経て裏面まで設けられている。配線１１３は、ダイオードの電極に接続される配線、配線１１４は、ＴＦＴのドレイン電極に接続される配線、配線１１０１は、ＴＦＴのゲート電極に接続される配線である。なお、接続配線１１０２〜１１０４は、金、銅、ニッケル、白金、銀等の元素を含む導電膜であり、蒸着法又はメッキ等の公知の技術を用いることにより形成することができる。
【００５９】
接続配線１１０２〜１１０４は、外部端子１１０５、１１０６を介してプリント配線基板上に設けられた配線（１１０７、１１０８）と接続して実装する。なお、外部端子１１０５、１１０６は、金属（金、銀、半田等）で形成されるバンプ、又は導電性樹脂で形成されるバンプ等を用いることができる。
【００６０】
図１１（Ｃ）及び図１１（Ｄ）は、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）と異なる実装方法を示したものである。なお、図１、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）と同じの部位は同じ符号を用いて説明する。
【００６１】
図１１（Ｃ）は、本実施の形態により形成した半導体装置をダイジングにより分割したものの上面図である。本実施の形態により作製した半導体装置１１００の表面には、図１（Ａ）と同様に配線１１３、１１４、１１０１が形成されており、該配線をプリント配線基板上に形成された配線と電気的に接続するための接続配線１１１２〜１１１４が形成されている。
【００６２】
図１１（Ｄ）は、該半導体装置をプリント配線基板１１１０に実装したときの図１１（Ｃ）の（ロ）−（ロ）’の断面図である。プラスチック基板１１７上に、活性領域がポリシリコン膜からなるＴＦＴと活性領域がアモルファスシリコン膜からなるダイオードが形成されており、配線１１３、１１４、１１０１にそれぞれ接続された接続配線１１１２〜１１１４が、形成されている。また、該半導体装置を貫通したエッチングホール１１１７、１１１８が、トレンチエッチング等の公知の手法により形成されており、該ホールを介して、導電材１１１２〜１１１４によって、配線１１３、１１４、１１０１と外部端子１１１５、１１１６とが電気的に接続されている。また、外部端子１１１５、１１１６がプリント配線基板上に設けられた配線（１１０７、１１０８）と接続して実装する。なお、導電材１１１２〜１１１４及び外部端子１１１５、１１１６は、それぞれ図１１（Ｂ）の導電材１１０２〜１１０４、及び外部端子１１０５、１１０６と同様のものを用いて形成することができる。
【００６３】
本実施の形態で作製した半導体装置は、光センサ又は光電変換素子として機能することが可能であり、ダイオードに入射した光は、光電変換層に吸収され光電荷を形成し、この光電荷をＴＦＴで増幅して検出する。
【００６４】
本実施の形態では、ダイオードの構成として、アノード電極とカソード電極の間に光電変換層を挟んだショットキー型のものを用いている。ここでは光を電気信号に変換する光電変換素子として、上記構成のダイオードに限らず、ＰＩＮ型や、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。
【００６５】
なお、ＰＩＮ型のフォトダイオードは、ｐ型半導体層と、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の間に挟まれたｉ型（真性）半導体層によって構成されている。
【００６６】
また、光電変換素子として、有機物から構成される光電変換層等を有するもの、具体的には透明なＩＴＯ電極と、その上に真空蒸着された有機顔料（ペリレン顔料：Ｍｅ−ＰＴＣ）と、その上に形成された金の電極等を用いても良い。
【００６７】
更に、光電変換素子としてアモルファスシリコンを活性領域に有するＴＦＴを用いることもできる。
【００６８】
本実施の形態により作製した半導体装置は、軽量で薄い基板を用いることができるので、従来の半導体装置よりも容積を小さくすることが可能となる。この結果、これらの半導体装置を用いた電子機器の小型化及び軽量化が図れる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、第３の基板１１７としては、プラスチック基板、代表的にはレキシブルなプラスチック基板を用いているが、これ以外にもＩＣチップ等が封止されたパッケージの有機樹脂等にも貼りあわせることができる。この場合、プリント配線基板に占める部品の面積を縮小することができる。すなわち、プリント配線基板の面積を縮小することができる。
（実施の形態２）
【００７０】
本実施の形態では、実施の形態１と異なる方法で、プラスチック基板、代表的には可撓性プラスチック基板上に半導体装置を作製する方法を図２を用いて述べる。
【００７１】
実施の形態１と同様に、図２（Ａ）に示すように、第１の基板２０１上に金属膜２０２、絶縁膜２０３、及びＴＦＴ２０４を順次形成する。このとき、実施の形態１と同様に金属膜２０２と絶縁膜２０３との間に、アモルファス状態の金属酸化膜２００が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。
【００７２】
なお、ＴＦＴ２０４は、ソース領域、ドレイン領域、及びチャネル形成領域を有するポリシリコン膜、ポリシリコン膜を覆うゲート絶縁膜、ポリシリコン膜のチャネル形成領域上に形成されたゲート電極、層間絶縁膜を介してソース領域及びドレイン領域に接続されたソース電極及びドレイン電極を有する。また、層間絶縁膜２１７は、ソース電極、ドレイン電極とゲート電極とを絶縁する絶縁膜の複数の絶縁膜で形成されている。
【００７３】
次に、ＴＦＴ２０４及びその層間絶縁膜２１７上に有機樹脂からなる粘着材２０８を用いて第２の基板２０７を接着する。有機樹脂からなる粘着材２０８は、実施の形態１の粘着剤１１６と同様のものを用いることができる。本実施の形態では、有機材料からなる粘着剤として水溶性樹脂２０８ａを塗布し、その上に両面が反応剥離型粘着材で覆われた部材２０８ｂ（以下、両面シートと記す。）を接着し、更にその上に第２の基板２０７を接着する。第２の基板２０７としては、実施の形態１の第２の基板１１５と同様のものを適宜用いることができる。
【００７４】
図２（Ｂ）において、第１の基板２０１及び金属膜２０２は剥離体２５０であり、絶縁膜２０３及びＴＦＴ２０４は積層体２５１である。実施の形態１と同様に金属膜２０２と絶縁膜２０３との間、即ち剥離体２５０と積層体２５１を物理的手段により引き剥がす。金属酸化膜２００内、絶縁膜２０３と金属酸化膜２００との界面又は金属酸化膜２００と金属膜２０２との間で剥離が生じ、剥離体２５０と積層体２５１とを、比較的小さな力で引き剥がすことができる。
【００７５】
次いで、図２（Ｃ）に示すように、接着剤２０９で第３の基板２１０と絶縁膜２０３（すなわち、積層体２５１）とを接着する。第３の基板２１０及び接着剤２０９は、実施の形態１で第３の基板１１７及び接着剤１１８として用いたものと同様のものを用いることができる。
【００７６】
なお、上記工程に代えて、実施の形態１と同様に絶縁膜１０３に粘着剤を設けてもよい。この場合、粘着剤が他の部材と接着しないように離型紙（剥離紙、即ちセパレーター等の基材片面又は両面に剥離面を有するシート）を設けてもよい。剥離紙を剥がせば、任意の部材に接着することが可能であるため、基板を必要とせず、さらに半導体装置を薄くすることが可能である。
【００７７】
次いで、図２（Ｄ）に示すように、両面シート２０８ｂから第２の基板２０７を分離させたのち、両面シート２０８ｂを剥がす。なお、両面シート２０８ｂと第２の基板２０７とを同時に水溶性樹脂２０８ａから剥がしてもよい。
【００７８】
次いで、水を用いて水溶性樹脂２０８ａを溶かして除去する。ここで水溶性樹脂が残っていると不良の原因となるため、ソース電極２１３及びドレイン電極２１４の表面を洗浄処理やＯ２プラズマ処理で清浄な表面とすることが好ましい。
【００７９】
次に、図２（Ｅ）に示すようにソース電極２１３上に光電変換素子２１１を、ドレイン電極２１４上に出力端子に接続される配線２１２を形成する。本実施の形態では、実施の形態１と同様にダイオードからなる光電変換素子２１１を形成する。ダイオードの作製方法は、公知の手法を用いればよい。
【００８０】
なお、本実施の形態では、光電変換素子２１１にダイオードを用いたがこれに限定されるものではなく、アモルファスシリコンを活性領域に有するＴＦＴでもよい。また、光電変換素子２１１として、有機物から構成される光電変換層等を有するもの、具体的には透明なＩＴＯ電極と、その上に真空蒸着された有機顔料（ペリレン顔料：Ｍｅ−ＰＴＣ）と、その上に形成された金の電極等を用いても良い。
【００８１】
以上の工程により、プラスチック基板上に、ポリシリコン膜を活性領域に有するＴＦＴとアモルファスシリコン膜を活性領域に有する素子、本実施の形態では光電変換素子を有する半導体装置を形成することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態においても、実施の形態１で示したような実装方法を適応して、プリント配線基板に本実施の形態で形成した半導体装置を実装することができる。
【実施例１】
【００８３】
本実施例では、実施の形態２の工程を用いてポリシリコン膜を活性領域に有するＴＦＴと、アモルファスシリコン膜を活性領域に有するダイオードを含む光センサを作製する例を、図３を用いて説明する。なお、本実施例の光センサは、非蓄電型光センサである。
【００８４】
図３（Ａ）に示すように、ガラス基板（第１の基板３００）上にＴＦＴ３０４を形成する。スパッタリング法でガラス基板上に金属膜３０１、ここではタングステン膜（膜厚８０ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、絶縁膜３０２、ここでは酸化シリコン膜（膜厚１６０ｎｍ）を積層形成する。このとき、タングステン膜３０１と酸化シリコン膜３０１との間に、アモルファス状態の酸化タングステン膜３０８が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。なお、スパッタリング法では基板端面にも成膜されるため、基板端面に成膜されたタングステン膜と酸化シリコン膜とをＯ２アッシングなどで選択的に除去することが好ましい。後の工程で剥離する際、タングステン膜３０１と酸化タングステン膜３０８との界面、酸化タングステン膜３０８内、又は酸化タングステン膜３０８と酸化シリコン膜３０２との界面で分離が生じる。
【００８５】
次いで、ＰＣＶＤ法で下地絶縁膜となる酸化窒化シリコン膜３０３（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、アモルファスシリコン膜（膜厚５４ｎｍ）を積層形成する。
【００８６】
次に、公知の技術（固相成長法、レーザー結晶化方法、触媒金属を用いた結晶化方法など）を用いてポリシリコン膜を形成した後、パターニングを行って所望の形状を有するポリシリコン領域を形成し、それを活性領域とするＴＦＴ３０４を作製する。適宜、ゲート絶縁膜の形成、ゲート電極の形成、活性領域へのドーピングによるソース領域またはドレイン領域の形成、層間絶縁膜の形成、ソース電極またはドレイン電極の形成、活性化処理などを行う。本実施例において、ＴＦＴとしてＰ型チャネル型ＴＦＴを形成する。
【００８７】
図３（Ａ）において、第１の基板３００及びそれに形成されたタングステン膜３０１を剥離体３５０と呼ぶ。また、酸化シリコン膜３０２からＴＦＴ３０４までの層を積層体３５１という。
【００８８】
次いで、水またはアルコール類に可溶な粘着剤３０５を全面に塗布し、焼成する。この接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコン系等いかなるものでもよい。ここではスピンコートで水溶性樹脂（東亜合成製：ＶＬ−ＷＳＨＬ１０）からなる膜（膜厚３０μｍ）３０５を塗布し、仮硬化させたのを本硬化させる。なお、水溶性樹脂を硬化する工程は、仮硬化及び本硬化の２段階に分けて硬化せず、一度に硬化しても良い。
【００８９】
次いで、後の剥離を行いやすくするために、タングステン膜３０１と酸化シリコン膜３０２との密着性を部分的に低下させる処理を行う。密着性を部分的に低下させる処理は、剥離しようとする領域の周縁に沿ってタングステン膜３０１または酸化シリコン膜３０２にレーザー光を部分的に照射する処理、或いは、剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に圧力を加えて酸化タングステン膜３０１の膜内または界面の一部分に損傷を与える処理である。具体的にはダイヤモンドペンなどで硬い針を垂直に押しつけて荷重をかけて動かせばよい。好ましくは、スクライバー装置を用い、押し込み量を０．１ｍｍ〜２ｍｍとし、圧力をかけて動かせばよい。このように、剥離を行う前に剥離現象が生じやすくなるような部分、即ち、きっかけをつくることが重要であり、密着性を選択的（部分的）に低下させる前処理を行うことで、剥離不良がなくなり、さらに歩留まりも向上する。なお、この工程は、水またはアルコール類に可溶な粘着剤３０５を全面に塗布する前に行ってもよい。
【００９０】
次いで、両面シート３０６を用い、水溶性樹脂からなる接着剤３０５に第２の基板３０７を貼り付ける。さらに、両面シートを用い、第１の基板３００に第３の基板（図示しない）を貼り付ける。第３の基板は、後の剥離工程で第１の基板３００が破損することを防ぐ。第２の基板３０７および第３の基板としては、第１の基板３００よりも剛性の高い基板、例えば石英基板等を用いることが好ましい。なお、本実施例において、両面シートは紫外線剥離型粘着剤を両面に有する部材である。
【００９１】
次いで、上記密着性を部分的に低下させた領域側から剥離させ、タングステン膜３０１が設けられている第１の基板３００を物理的手段により引き剥がす。本実施例では、酸化タングステン膜３０８内で、剥離が起き、比較的小さな力（例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等）で引き剥がすことができる。こうして、酸化シリコン膜３０２を含む被剥離層３５１を第１の基板３００から分離することができる。
【００９２】
本実施例では、酸化シリコン膜３０２表面に酸化タングステンが残留しているため、これを、ドライエッチング等で除去する。なお、酸化タングステン膜は、除去しなくともよい。
【００９３】
次いで、接着剤３１１で第４の基板３１２と酸化シリコン膜３０２を含む被剥離層３５１とを接着する。接着後の状態を図３（Ｂ）に示す。接着剤３１１としては、両面シート３０６による第２の基板３０７と被剥離層との密着性よりも、酸化物膜３０２（及び被剥離層３１５）と第４の基板３１２との密着性のほうが高いことが重要である。
【００９４】
第４の基板３１２としては、ポリエチレンテレフタレート基板（ＰＥＴ基板）を用いる。また、接着剤３１１としては、紫外線硬化型接着剤を用いる。
【００９５】
次いで、両面シート３０６から第２の基板３０７を分離させたのち、両面シート３０６を水またはアルコール類に可溶な粘着剤３０５から剥がす。
【００９６】
次いで、水を用いて水またはアルコール類に可溶な粘着剤３０５を溶かして除去する。このときの状態を、図３（Ｃ）に示す。ここで水またはアルコール類に可溶な粘着剤が残っていると、不良の原因となるため、ＴＦＴのソース電極３１３、ドレイン電極３１４の表面を、洗浄処理やＯ２プラズマ処理で清浄な表面とすることが好ましい。
【００９７】
次に、図３（Ｄ）に示すように、ＴＦＴのソース電極３１３及びドレイン電極３１４にそれぞれ接続する配線３４１、３４２を形成した後、層間絶縁膜を介して、ＴＦＴのゲート電極３１５に接続する配線３４３を形成する。ゲート電極に接続される配線３４３は、ＴＦＴの活性領域であるポリシリコン領域を覆い、遮光膜としての機能をも有することが好ましい。なお、ソース電極３１３に接続する配線３４１は、電源線（図４の４０６）に接続され、ドレイン電極に接続する配線３４２は、第２の抵抗（図４の４０４）及び出力端子（図４の４０８）に接続されている。この後、ダイオードのアノード電極３４４を形成する。アノード電極３４４は、ＴＦＴのゲート電極に接続する配線３４３及び第１の抵抗（図４の４０３）に接続されており、本実施例ではＮｉを含む薄膜で形成されている。
【００９８】
次いで、アノード電極３４４上に、プラズマＣＶＤ法によってＰ，Ｉ，Ｎ各導電層を有するシリコン膜３４５の成膜を行う。ここで、Ｐ、Ｎの導電型層は電気伝導率を上げるために微結晶層とし、Ｉ型導電層は非晶質層とし、積層されるシリコン薄膜の膜厚を８００ｎｍとする。なお、アノード電極に接する層より順にＰ層、Ｉ層、Ｎ層とし、Ｎ層上にカソード電極３４６を形成する。本実施例では、カソード電極３４６にＩＴＯを用いる。
【００９９】
次に、層間絶縁膜を介してカソード電極３４６に接続し、かつ電源線（図４の４０６）に接続する配線３４７を形成する。なお、図示していないが、ＴＦＴのソース電極に接続する配線３４１が電源線（図４の４０６）と接続する配線と、ドレイン電極と接続する配線３４２が第２の抵抗（図４の４０４）及び出力端子（図４の４０８）に接続する配線とが層間絶縁膜表面に露出している。
【０１００】
この後、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）もしくはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）を用いてプリント配線板と光センサの出力端子とを接続する。
【０１０１】
図８は、本実施例を適応した電子機器のモジュールの上面図、その断面図である。
図８（Ａ）に、パネル８００が実装されたモジュールの外観図を示す。パネル８００には、画素部８０３と、前記画素部８０３が有する画素を選択する走査線駆動回路８０４と、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路８０５とが設けられている。
【０１０２】
またプリント基板８０６にはコントローラ８０１、電源回路８０２、ＦＰＣ８０９を介して設けられた光センサ８１０が設けられており、コントローラ８０１または電源回路８０２から出力された各種信号及び電源電圧は、ＦＰＣ８０７を介してパネル８００の画素部８０３、走査線駆動回路８０４、信号線駆動回路８０５に供給される。
【０１０３】
プリント基板８０６への電源電圧及び各種信号は、複数の入力端子が配置されたインターフェース（Ｉ／Ｆ）部８０８を介して供給される。
【０１０４】
図８（Ａ）における（Ｋ）−（Ｋ’）の断面図を図８（Ｂ）に示す。本実施例においては、プリント基板配線との接続にＦＰＣ８０７を用いているため、光センサ８１０をプリント基板８０６上に設置されたＩＣチップ８１１、又はＣＰＵ等のパッケージの上に設置することができ、光センサの受光面積を拡大すると共に、プリント配線基板の面積を縮小することが可能となる。
【０１０５】
次に、本実施例により形成される非蓄電型の光センサの回路図を、図４に示す。図３におけるダイオード（アノード電極３４４、シリコン半導体膜３４５、カソード電極３４６）は、図４の４０１である。なお、ダイオードのカソード電極３４６は、電源線４０６に接続され、アノード電極３４４は、第１の抵抗４０３及びＴＦＴ４０２のゲート電極４０７に接続される。また、ＴＦＴのソース電極は、電源線４０６に接続され、ドレイン電極は出力端子４０８及び第２の抵抗４０４に接続する。ダイオード４０１において生じた起電力がＴＦＴ４０２のゲート電極４０７に印加される。このとき、ＴＦＴ４０２及び第２の抵抗４０４に流れる電流を、抵抗値から電圧に変換し、出力端子４０８及び接地電位の電圧差で検出する。
【０１０６】
本実施例においては、ＴＦＴ４０２に接続するダイオードのアノード電極３４４をＮｉ、カソード電極３４６をＩＴＯとしたが、この構造に制限されない。アノード電極３４４を、透光性を有する導電膜とし、カソード電極３４６を金属電極としてもよい。この場合、ＴＦＴに光が入射すると、ＴＦＴに影響を与えるので、シリコン膜の下方部に遮光膜を形成することが好ましい。
【０１０７】
本実施例においては、プリント配線基板に光センサを接続するために異方導電性フィルムを用いているが、これに限るものではない。半田等の導電性を有するペーストを用いて接続することも可能である。
【０１０８】
本実施例により形成された光センサは、活性領域がアモルファスシリコン膜で形成されたダイオードと活性領域がポリシリコン膜で形成されたＴＦＴの増幅素子を有しているため、光電変換層（受光層）の面積が狭くても、即ち小型でも微弱な光を検出可能である。また、プラスチック基板上に形成されているため、従来のものと比べて軽量で薄型化が可能である。また、プリント基板配線との接続に異方導電性フィルムを用いると、プリント基板配線上に設置されたＩＣチップ、又はＣＰＵ等のパッケージの上に設置することができ、光センサの受光面積を拡大すると共に、プリント配線基板の面積を縮小することが可能となる。なお、本実施例は、実施の形態２を用いているが、実施の形態１と組み合わせることも可能である。
【実施例２】
【０１０９】
本実施例では、実施の形態２の工程を用いてポリシリコン膜を活性領域に有するＴＦＴとアモルファスシリコン膜を活性領域に有するダイオードとで構成される光センサを作製する例を、図９を用いて説明する。なお、本実施例の光センサは蓄電型光センサであり、光センサの１画素である１ビットを複数用いることにより、ファクシミリ、スキャナ、Ｘ線等の放射線の画像を読み取ることが可能であり、高性能且つ大面積の光電変換装置を作製することができる。
【０１１０】
図９（Ａ）に示すように、ガラス基板（第１の基板９００）上に実施例１と同様に金属膜９０１及び絶縁膜９０２を形成する。本実施例では、金属膜９０１にタングステン膜（膜厚１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜７５ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、絶縁膜９０２、ここでは酸化シリコン膜（膜厚１５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を積層形成する。
【０１１１】
次いで、ＰＣＶＤ法で下地絶縁膜となる酸化窒化シリコン膜９０３（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、アモルファスシリコン膜（膜厚５４ｎｍ）を積層形成する。このとき、タングステン膜９０１と酸化シリコン膜９０２との間に、アモルファス状態の酸化タングステン膜９１５が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。
【０１１２】
アモルファスシリコン膜は水素を含んでおり、加熱してポリシリコン膜を形成する場合、結晶化させるため５００℃以上の熱処理を行えば、ポリシリコン膜を形成すると同時に水素の拡散を行うことができる。得られたポリシリコン膜を用いて、ＴＦＴを形成することができる。このとき、アモルファス状態の酸化タングステン膜９１５も結晶化される。
【０１１３】
ここでは、公知の技術（固相成長法、レーザー結晶化方法、触媒金属を用いた結晶化方法など）を用いてポリシリコン膜を形成する。次に、ポリシリコン膜をパターニングを行って所望の形状のシリコン領域を形成し、それを活性領域とするＴＦＴ９０４を作製する。適宜、ゲート絶縁膜の形成、ゲート電極の形成、活性領域へのドーピングによるソース領域またはドレイン領域の形成、層間絶縁膜の形成、ソース電極またはドレイン電極の形成、活性化処理などを行う。本実施例において、ＴＦＴとしてＰチャネル型ＴＦＴを形成する。
【０１１４】
次に、ＴＦＴ９０４のソース電極９０５に接続する配線９０７を形成する。なお、ソース電極９０５に接続する配線９０７は、ダイオードのアノード電極である。
【０１１５】
次いで、アノード電極９０７上に、プラズマＣＶＤ法によってＰ，Ｉ，Ｎ各導電膜を有するシリコン半導体膜９０９の成膜を行う。ここで、Ｐ，Ｉ，Ｎ各導電層を有するシリコン半導体膜は、実施例１と同様の工程により作製することができる。こののち、シリコン半導体膜上にカソード電極９１４を形成する。本実施例では、カソード電極にＩＴＯを用いる。
【０１１６】
次に、層間絶縁膜を介してカソード電極に接続する配線９１０及びＴＦＴのドレイン電極９０６に接続する配線９０８を形成する。配線９１０は電源線（図１０（Ａ）の１００２）に接続されており、配線９０８は、信号配線（図１０（Ａ）１００４）に接続されている。
【０１１７】
図９（Ａ）において、ガラス基板９００及びその上に形成された金属膜９０１を剥離体９５０と呼ぶ。また、酸化物膜９０２からダイオード及びダイオードのカソード電極に接続する配線９１０までの層を積層体９５１という。
【０１１８】
次いで、水またはアルコール類に可溶な粘着剤９１１を積層体全面に塗布し、焼成する。この水またはアルコール類に可溶な粘着剤９１１の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコン系等いかなるものでもよい。ここではスピンコートで水溶性樹脂（東亜合成製：ＶＬ−ＷＳＨＬ１０）からなる膜（膜厚３０μｍ）を塗布し、仮硬化させたのを本硬化させる。なお、水溶性樹脂を硬化する工程は、仮硬化及び本硬化の２段階に分けて硬化せず、一度に硬化しても良い。
【０１１９】
次いで、後の剥離を行いやすくするために、金属膜９０１と酸化物膜９０２との密着性を部分的に低下させる処理を行う。この工程は、実施例１と同様のものでよい。
【０１２０】
次いで、両面シート９１２を用い、水またはアルコール類に可溶な粘着剤９１１に保持用の基板９１３を貼り付ける。次いで、実施例１に示すように上記密着性を部分的に低下させた後、上記密着性を部分的に低下させた領域側から剥離させ、金属膜９０１が設けられているガラス基板９００を物理的手段により引き剥がす。本実施例では、酸化タングステン膜９１５内で、剥離が起きる。なお、酸化物膜９０２表面に酸化タングステン膜が残留する場合は、ドライエッチング等で酸化タングステン膜を除去することが好ましい。こうして、酸化物膜９０２を含む被剥離層９５１をガラス基板９００から分離することができる。
【０１２１】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、接着剤９２１でプラスチック基板９２２と酸化物膜９０２を含む被剥離層９５１とを接着する。接着剤９２１としては、両面シート９１２による保持用の基板９１３と被剥離層９５１との密着性よりも、酸化物膜９０２（及び被剥離層９５１）とプラスチック基板９２２との密着性のほうが高いことが重要である。
【０１２２】
プラスチック基板９２２としては、ポリカーボネート基板（ＰＣ基板）を用いる。また、接着剤９２１としては、紫外線硬化型接着剤を用いる。
【０１２３】
次いで、両面シート９１２から保持用の基板９１３を分離させたのち、両面シート９１２を水またはアルコール類に可溶な粘着剤９１１から剥がす。
【０１２４】
次いで、水を用いて水またはアルコール類に可溶な粘着剤９１１を溶かして除去する。ここで接着剤が残っていると、不良の原因となるため、ダイオードのカソード電極９１４に接続されている配線９１０及び薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された配線９０８の表面を洗浄処理やＯ２プラズマ処理で清浄な表面とすることが好ましい。
【０１２５】
この後、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）もしくはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰを用いて、光センサの表面に露出している配線９０８、９１０をそれぞれ信号配線（図１０（Ａ）１００４）及び電源線（図１０（Ａ）の１００２）に接続する。
【０１２６】
本実施例により形成される蓄電型の光センサの１画素である１ビットの等価回路を図１０（Ａ）に示す。図１０（Ａ）においては、アノード電極９０７が電源線１００２に接続され、かつカソード電極９１４がＴＦＴ１００３のソース電極に接続されたダイオード１００１と、ダイオードに蓄積された光電荷をゲート電極の制御信号による転送スイッチ機能で転送するＴＦＴ１００３から構成されている。ＴＦＴのドレイン電極は信号配線１００４に接続され、ダイオードで発生した電荷はＴＦＴを通して信号配線上の容量（図示しない）に転送され、信号配線に接続された読み出し回路（図示しない）で、読み出される。
【０１２７】
図１０（Ｂ）において図１０（Ａ）で示した１ビットの等価回路を３×３で配列した場合の等価回路を示す。図１０（Ｂ）を用いて、駆動方法を示す。
【０１２８】
まず、シフトレジスタＳＲ１のゲート信号線ｇ１を活性化して１列目の画素の電荷転送用トランジスタＴ１１−Ｔ１３をオンし、ダイオードＳＳ１１−ＳＳ１３の光電荷を信号配線Ｓ１−Ｓ３に出力する。次に、シフトレジスタＳＲ２の転送スイッチＭ１−Ｍ３の制御信号を順次アクティブとし、バッファアンプ（Ａｍｐ）で増幅したＳＳ１１−ＳＳ１３の光電荷を時系列的にＶｏｕｔにて読み出す。次に、シフトレジスタＳＲ１のゲート信号線ｇ２を活性化する、という手順を繰り返して、各画素、即ちダイオードの光電荷を読み出していく。
【０１２９】
本実施例においては、ＴＦＴに接続するダイオードのアノード電極９０７をＮｉ、カソード電極９１４をＩＴＯとしたが、この構造に制限されない。アノード電極９０７を、透光性を有する導電膜とし、カソード電極９１４を金属電極としてもよい。この場合、ＴＦＴに光が入射すると、ＴＦＴに影響を与えるので、シリコン膜の下方部に遮光膜を形成することが好ましい。
【０１３０】
また、光センサの表面に露出している配線９１０、９０８をそれぞれ電源線（図１０（Ａ）の１００２）、及び信号配線（図１０（Ａ）の１００４）に接続するために、異方導電性フィルムを用いているが、これに限るものではない。実施の形態１に示したような実装方法により接続することも可能である。
【０１３１】
以上の工程により、プラスチック基板上に複数の光センサからなる光電変換装置を形成することができる。すなわち、活性領域がポリシリコンを活性領域に有するＴＦＴと活性領域アモルファスシリコンを活性領域に有するダイオードを含む光センサを複数備えた光電変換装置を作製することができる。
【０１３２】
本実施例により形成された光電変換装置は、アモルファスシリコン膜で形成されたダイオードとポリシリコン膜で形成されたＴＦＴの増幅素子からなる光センサを複数を有しているため、光電変換層（受光層）の面積が狭くても、即ち小型でも微弱な光を検出可能であり、高感度である。また、プラスチック基板上に形成されているため、従来のものと比べて軽量で薄型化が可能である。また、シフトレジスタ等の駆動回路又は電源線との接続に異方導電性フィルムを用いると、プリント基板配線上に設置されたＩＣチップ、駆動回路、電源回路等を構成するパッケージ等の上に設置することができ、光電変換装置の受光面積を拡大すると共に、プリント配線基板の面積を縮小することが可能となる。
【実施例３】
【０１３３】
ここでは、プラスチック基板上に、ポリシリコン膜を活性領域に有する半導体素子とアモルファスシリコンを活性領域に有する半導体素子とで構成される集積回路（ＩＣ）を有する電子機器、代表的にはＩＣカードを作製する例を図５〜図７を用いて説明する。本実施例では、ＩＣカードとして図５に示すようなカード型計算機を用いて説明する。図５（Ａ）は、カード型計算機の上面図、図５（Ｂ）は、プラスチック基板上に形成されたカード型計算機のモジュールの上面図である。なお、本実施例において、プラスチック基板には、キーボードパット５０３が公知の方法により設けられたものを用いる。図５（Ａ）に示すように電源として太陽電池５０１を用い、出力部の一部である表示部５０２にＥＬ表示装置を用い、表示部の駆動回路５０４、入力部の一部であるキーボードパット５０３、中央集積回路５０５（ＣＰＵ）やメモリー５０６、太陽電池に接続された電源回路５０７を有する計算機を及びその作製方法を説明する。
【０１３４】
図６に、ＩＣカード、本実施例においてはカード型計算機のブロック図を示す。６０１は中央処理部（以下、ＣＰＵと示す）、６０２は制御部、６０３は演算部、６０４はメモリー、６０５は入力部、６０６は出力部、６０７は電源部である。
【０１３５】
演算部６０３と制御部６０２とを合わせたものが、ＣＰＵ６０１であり、演算部６０３は、加算、減算の算術演算やＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＴなどの論理演算を行う算術論理演算部（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ，ＡＬＵ）、演算のデータや結果を一時格納する種々のレジスタ、入力される１の個数を数え上げるカウンタなどから成り立っている。
【０１３６】
演算部６０３を構成する回路、例えば、ＡＮＤ回路、ＯＲ回路、ＮＯＴ回路、バッファ回路、またはレジスタ回路などは、ＴＦＴで構成することができ、高い電界効果移動度を得るため、連続発振型のレーザー光を用いて結晶化を行った半導体膜をＴＦＴの活性領域として作製すればよい。アモルファスシリコン膜に連続発振型のレーザー光を照射してポリシリコン膜を得る方法を用いてもよいし、アモルファスシリコン膜を加熱してポリシリコン膜を得た後に、連続発振型のレーザー光を照射してポリシリコン膜を得る方法を用いてもよいし、アモルファスシリコン膜に触媒となる金属元素を添加した後、加熱してポリシリコン膜を得た後に連続発振型のレーザー光を照射してポリシリコン膜を得る方法を用いてもよい。本実施例において、演算部６０３を構成するＴＦＴのチャネル長方向とレーザービームの走査方向とを揃える。
【０１３７】
制御部６０２はメモリー６０４に格納された命令を実行して、全体の動作を制御する役割を担っている。制御部６０２はプログラムカウンタ、命令レジスタ、制御信号生成部からなる。また、制御部６０２もＴＦＴで構成することができ、連続発振型のレーザー光を用いて結晶化を行ったポリシリコン膜をＴＦＴの活性領域として作製すればよい。本実施例において、制御部６０２を構成するＴＦＴのチャネル長方向とレーザービームの走査方向とを揃える。
【０１３８】
メモリー６０４は、計算を行うためのデータと命令を格納する場所であり、ＣＰＵで頻繁に実行されるデータやプログラムが格納されている。メモリー６０４は、主メモリー、アドレスレジスタ、データレジスタからなる。さらに主メモリーに加えてキャッシュメモリを用いてもよい。これらのメモリは、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリなどで形成すればよい。また、メモリー６０４もＴＦＴで構成する場合には、連続発振型のレーザー光を用いて結晶化を行ったポリシリコン膜をＴＦＴの活性領域として作製することができる。本実施例において、メモリー６０４を構成するＴＦＴのチャネル長方向とレーザービームの走査方向とを揃える。
【０１３９】
入力部６０５は外部からデータやプログラムを取り込む装置である。出力部６０６は結果を表示するための装置、代表的には表示装置である。
【０１４０】
電源部６０７は、ＣＰＵ等を処理するのに必要な電力を供給する装置である。本実施例では、電源部に、太陽電池を含む。なお、太陽電池で形成した電力を蓄える二次電池を有してもよい。エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬディスプレイ）を出力部６０６の表示装置に用いた場合、消費電力が低いため駆動電力が低く、電源部の回路及び容量素子をＴＦＴで作製することができる。この場合も、連続発振型のレーザー光を用いて結晶化を行ったポリシリコン膜をＴＦＴの活性領域として作製することができる。本実施例において、電源部を構成するＴＦＴのチャネル長方向とレーザービームの走査方向とを揃える。
【０１４１】
ＴＦＴのチャネル長方向とレーザービームの走査方向を揃えることによってバラツキの少ないＣＰＵを絶縁基板上に作り込むことができる。また、回路設計や作製工程が複雑になるが、ＣＰＵ、出力部、メモリー及び電源部を同一基板上に作り込むことができる。表示部においても各画素に配置される複数のＴＦＴのチャネル長方向とレーザービームの走査方向を揃えることが好ましい。
【０１４２】
以下に、ガラス基板上に形成したカード型計算機のモジュールをキーボードパットが形成されたプラスチック基板上に転写する例を図７に示す。図７は、図５（Ｂ）における）（Ｌ）−（Ｌ）’の断面図である。実施例１と同様に、ガラス基板７０１上にタングステン膜７０２を介して酸化シリコン膜７０３を形成する。このとき、タングステン膜７０２と酸化シリコン膜７０３との間に、アモルファス状態の酸化タングステン膜７１２が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。次に、酸化シリコン膜の上に、アモルファスシリコン膜を形成する。この後、公知の方法により、結晶性シリコン膜を形成し、この膜を画素領域７５１のＴＦＴ、画素の駆動回路７５２のＴＦＴ、ＣＰＵ７５３のＴＦＴ、メモリー７５５の容量素子等の活性領域に用いる。こののち、公知の手法により、ｎチャネル型ＴＦＴ７０５、７０７、７０９、ｐチャネル型ＴＦＴ７０４、７０６、７０８、容量部７１０、７１１、端子部（図示しない）などを形成する。ｎチャネル型ＴＦＴ７０７とｐチャネル型ＴＦＴ７０６、ｎチャネル型７０９とｐチャネル型ＴＦＴ７０８をそれぞれ相補的に組み合わせればＣＭＯＳ回路ができ、ＣＰＵ、駆動回路等のさまざまな集積回路を構成することができる。なお、ＣＰＵ、駆動回路等の活性領域の形成方法には、本実施例で述べたような連続発振型のレーザー光を用いた手法を用いることが好ましい。
【０１４３】
次に、電源回路のＴＦＴ（図示しない）のドレイン電極に接続される太陽電池７２１を電源部７５４に形成する。具体的には、電源回路のＴＦＴに接続される導電膜７２２上に、活性領域がアモルファスシリコン７２３で形成されるダイオードを形成する。なお、本実施例において、太陽電池の下方に太陽電池に接続された容量素子７１１が形成されている。これは、太陽電池で生じた電気エネルギーを一次的に保持するためのものであり、これを備えることにより使用中に電気エネルギーがなくなることがなく、暗所でも使用することが可能である。
【０１４４】
次に、画素領域のスイッチングＴＦＴ７０４のドレイン電極に接続される画素７２４を形成する。本実施例においては、ＥＬ表示装置を表示装置に用いる。なお、液晶表示装置等の公知の表示装置を用いることもできる。
【０１４５】
次いで、これらの素子を覆う絶縁膜を形成した後、引き回し配線や出入力端子などを適宜形成する。
【０１４６】
次いで、粘着材７３１（除去可能な粘着剤、例えば水溶性粘着剤、または両面シート）で保持用の基板７３２を貼り付ける。（図７（Ａ））。
【０１４７】
次いで、金属膜７０２と酸化物膜７０３との間に、機械的力を加えガラス基板７０１及びタングステン膜７０２を酸化シリコン膜７０３から剥離する。本実施例では、酸化タングステン膜７１２内で、剥離が起きる。なお、酸化シリコン膜表面に酸化タングステンが残留する場合は、ドライエッチング等で酸化タングステンを除去してもよい。こののち、酸化シリコン膜７０３表面に接着剤７３３を介して、キーボードパットが形成されたプラスチック基板７３４を固定する。
【０１４８】
次いで、粘着剤７３１を除去することによって保持用の基板７３２を除去する。（図７（Ｂ））。この後、表面にキーボードの数字や模様が記載されたシール等の保護膜（図示しない）を形成する。こうして、プラスチック基板７３４上に、結晶性シリコンを活性領域に有するＴＦＴとアモルファスシリコンを活性領域に有するダイオードを含む集積回路（ＩＣ）が完成する。すなわち、プラスチック基板上に、太陽電池で形成される電源部７５４、画素領域７５１、画素の駆動回路７５２、ＣＰＵ７５３やメモリー７５５等を含む集積回路（ＩＣ）を有するカード式計算機等のＩＣカードを形成することができる。
【０１４９】
本実施例によって作製されたＩＣカード等の電子機器は、プラスチック基板上に形成されているため、薄く軽量である。また、同一基板上に電源部、入力部、中央処理部、出力部等が形成されているため、複数のパネルを貼り合わせる工程がなく、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】 図１は、本発明の実施の形態１を示す図である。
【図２】 図２は、本発明の実施の形態２を示す図である。
【図３】 図３は、本発明の実施例１を示す図である。
【図４】 図４は、本発明の実施例１を示す図である。
【図５】 図５は、本発明の実施例３を示す図である。
【図６】 図６は、本発明の実施例３を示す図である。
【図７】 図７は、本発明の実施例３を示す図である。
【図８】 図８は、本発明の実施例１を示す図である。
【図９】 図９は、本発明の実施例２を示す図である。
【図１０】 図１０は、本発明の実施例２を示す図である。
【図１１】 図１１は、本発明の半導体装置の実装方法を示す図である。

Claims (12)

  1. 第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、
    前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、
    結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、
    前記第１の半導体素子上に支持体を接着し、
    前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離し、
    前記剥離された絶縁膜に第２の基板を接着し、前記支持体を剥離したのち、前記第１の半導体素子上に第２の非晶質半導体膜を形成し、
    前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いて第２の半導体素子を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  2. 第１の基板上に金属膜、絶縁膜及び第１の非晶質半導体膜を順に形成し、
    前記第１の非晶質半導体膜を結晶化し、
    結晶化された半導体膜を活性領域に用いて第１の半導体素子を形成し、
    前記第１の半導体素子上に粘着剤を用いて支持体を接着し、
    前記金属膜と前記絶縁膜との間で剥離し、
    前記剥離された絶縁膜に接着剤を用いて第２の基板を接着し、前記粘着剤を除去して前記支持体を剥離したのち、前記第１の半導体素子上に第２の非晶質半導体膜を形成し、
    前記第２の非晶質半導体膜を活性領域に用いて第２の半導体素子を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  3. 請求項１又は２において、前記金属膜及び前記絶縁膜の間に金属酸化膜が形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  4. 請求項３において、前記金属膜と前記絶縁膜との間での剥離は前記金属膜と前記金属酸化膜との間、前記金属酸化膜内、又は前記金属酸化膜と前記絶縁膜との間で起こることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記第１の非結晶質半導体膜及び前記第２の非結晶質半導体膜は水素を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記第１の半導体素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記第２の半導体素子は、ダイオード又は薄膜トランジスタであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、前記結晶化は前記第１の非晶質半導体膜中の水素を放出または拡散する温度以上で行う加熱処理により行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、前記金属膜は、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ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からなる単層、またはこれらの金属または混合物の積層であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、前記絶縁膜は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は金属酸化膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、前記第２の基板は、プラスチック基板又は有機樹脂部材であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  12. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記半導体装置は、光センサ、光電変換素子又は太陽電池を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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