專利名稱：天線制造方法和半導(dǎo)體裝置制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線制造方法。此外，本發(fā)明涉及含有天線的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，可無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的發(fā)展已經(jīng)得到積極地執(zhí)行。這種半導(dǎo)體裝置也稱為IC標(biāo)簽、ID標(biāo)簽、RF(射頻)標(biāo)簽、RFID(射頻識(shí)別)標(biāo)簽、無線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽、無線處理器、無線存儲(chǔ)器、無線芯片等。
無線芯片通常包含天線和IC芯片。使用提供在硅晶片上、具有晶體管等的元件層制成這種IC芯片。
無線芯片的天線所要求的一個(gè)特征為天線(布線)本身的電阻低。通常已知用Q值作為評(píng)估天線電學(xué)特性的一個(gè)參數(shù)，可以用通式Q＝ωL/R表示。在該通式中，ωL代表線圈的電抗，R代表天線的電阻。根據(jù)該通式，顯然Q值和天線的電阻(R)成反比，電阻(R)減小時(shí)Q值增大。Q值越大，無線芯片的通信距離越遠(yuǎn)。因此關(guān)心的問題為，當(dāng)天線的電阻(R)增大時(shí)，Q值降低，由此導(dǎo)致通信距離的減小。
作為降低天線電阻的一個(gè)手段，理想地是防止用作天線的布線的線間距(線之間的寬度)加寬。對(duì)于形成用作天線的布線的方法，在形成導(dǎo)電薄膜之后，該導(dǎo)電薄膜被圖形化以形成天線(例如見專利文件1)。此外，在本說明書中，“圖形化”表示將對(duì)象蝕刻成預(yù)期形狀而進(jìn)行的處理。
日本待審專利申請(qǐng)2004-220591當(dāng)在使用濺射形成導(dǎo)電薄膜之后，采用了使用由抗蝕劑制成的掩模圖形化該導(dǎo)電薄膜時(shí)，可將線間距設(shè)置為約10μm。然而，這種方法是有問題的，因?yàn)槭褂昧擞煽刮g劑制成的掩模，形成天線的步驟數(shù)目增加，使得需要花費(fèi)許多工藝時(shí)間。此外，隨著步驟數(shù)目和工藝時(shí)間的增大，制造成本也增大。
對(duì)于使用噴墨技術(shù)的小滴釋放的情形，形成天線所需的工藝時(shí)間短于使用由抗蝕劑制成的掩模的方法的情形；然而，線間距的極限約為50μm，因此天線的電阻增大。注意，小滴釋放方法是將小滴(也稱為點(diǎn))選擇性地釋放(注入)從而在預(yù)定位置形成薄膜的方法，該小滴的成分包含導(dǎo)電薄膜、絕緣薄膜等的材料，因此該方法也稱為點(diǎn)方法。
和使用由抗蝕劑制成的掩模的方法相比，使用絲網(wǎng)印刷的方法形成天線的工藝時(shí)間縮短，正如使用小滴釋放方法。然而，使用絲網(wǎng)印刷時(shí)線間距的極限約為50至100μm，因此天線的電阻也增大。特別地，對(duì)于使用印刷板制作天線的情形(其中提前形成天線圖形)，設(shè)計(jì)該印刷板時(shí)必須考慮到流動(dòng)樹脂的數(shù)量。因此需要保證天線的線間距足夠大。
如前所述，當(dāng)形成天線所需的工藝時(shí)間縮短時(shí)，傳統(tǒng)方法增大了天線的線間距。因此，無法足夠地加寬天線的寬度，天線的電阻增大；因此已經(jīng)難以提高通信距離。此外，對(duì)于形成回路天線作為天線的情形，無法保證足夠的繞數(shù)，使得已經(jīng)難以制造具有足夠通信距離的半導(dǎo)體裝置。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種天線制造方法，該天線的電阻小于不使用掩模形成天線的傳統(tǒng)制造方法所制成的天線的電阻。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供具有天線的半導(dǎo)體裝置的制造方法，和使用傳統(tǒng)制造方法形成的半導(dǎo)體裝置相比，該半導(dǎo)體裝置的通信距離得到改善。
本發(fā)明的一個(gè)特征為，含有導(dǎo)電顆粒的流體涂敷到對(duì)象(例如，襯底、一個(gè)表面上設(shè)有絕緣薄膜的襯底、或覆蓋了諸如薄膜晶體管的元件的絕緣膜，其中該薄膜晶體管形成于襯底上)表面并固化之后，使用激光輻射含有導(dǎo)電顆粒的流體(經(jīng)過劃線)以形成天線。此外，除了具有平坦表面的襯底之外，還可以使用表面具有凹陷和凸起或者由(設(shè)于襯底上的)薄膜晶體管、柵電極、布線等產(chǎn)生的彎曲表面的襯底作為對(duì)象(襯底)，在該襯底上形成天線。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明一個(gè)方面中，將包含導(dǎo)電顆粒的流體涂敷到襯底上；通過固化包含導(dǎo)電顆粒的流體而形成包含導(dǎo)電顆粒的薄膜之后，使用激光照射薄膜而形成天線。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，在襯底上形成分離層，在該分離層上形成具有薄膜晶體管的元件層，對(duì)該元件層的表面涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體，固化包含導(dǎo)電顆粒的流體以形成包含導(dǎo)電顆粒的薄膜，并隨后使用激光照射包含導(dǎo)電顆粒的薄膜以形成電連接到薄膜晶體管的天線。之后，在該元件層和天線上形成保護(hù)層，選擇性地除去元件層和保護(hù)層以形成開口部分，將元件層、天線、和保護(hù)層與襯底分離，使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將該元件層、天線、和保護(hù)層密封。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，對(duì)第一襯底的表面涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體，固化包含導(dǎo)電顆粒的流體以形成包含導(dǎo)電顆粒的薄膜，并隨后使用激光照射包含導(dǎo)電顆粒的薄膜從而在第一襯底上形成天線。之后，將上方形成了天線的第一襯底和其上在分離層上形成了具有薄膜晶體管的元件層的第二襯底連接，從而將天線電連接到薄膜晶體管，選擇性地除去連接的第一和第二襯底以形成開口部分，上方提供了元件層和天線的第二襯底與第一襯底分離，并使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將上方提供了元件層和天線的第二襯底密封。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，對(duì)第一襯底的表面涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體，固化包含導(dǎo)電顆粒的流體以形成包含導(dǎo)電顆粒的薄膜，并隨后使用激光照射包含導(dǎo)電顆粒的薄膜從而在第一襯底上形成天線。之后，將上方形成了天線的第一襯底和其上在分離層上形成了具有薄膜晶體管的元件層的第二襯底連接，從而將天線電連接到薄膜晶體管。隨后，只研磨被連接到第二襯底的第一襯底，研磨后的第一襯底被拋光，并使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將拋光后的第一襯底以及第二襯底密封。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，在上述結(jié)構(gòu)中，涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體的方法可使用絲網(wǎng)印刷、旋涂法、浸漬法、或者小滴釋放方法。
此外，在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，在上述結(jié)構(gòu)中，該導(dǎo)電顆?？梢允褂弥饕率鑫镔|(zhì)的顆粒金、銀、銅、金銀合金、金銅合金、銀銅合金、金銀銅合金、氧化銦錫、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化鋅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化硅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、無鉛焊料、或有鉛焊料。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，在襯底上形成分離層，在該分離層上形成具有薄膜晶體管的元件層，在該元件層上形成導(dǎo)電薄膜，隨后使用激光照射導(dǎo)電薄膜以形成電連接到薄膜晶體管的天線。之后，在該元件層和天線上形成保護(hù)層，選擇性地除去元件層和保護(hù)層以形成開口部分，將元件層、天線、和保護(hù)層與襯底分離，使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將該元件層、天線、和保護(hù)層密封。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，在第一襯底上形成導(dǎo)電薄膜，隨后使用激光照射該導(dǎo)電薄膜從而在第一襯底上形成天線。之后，將其上形成了天線的第一襯底和其上在分離層上形成了具有薄膜晶體管的元件層的第二襯底連接，從而將天線電連接到薄膜晶體管，選擇性地除去連接的第一和第二襯底以形成開口部分，其上提供了元件層和天線的第二襯底與第一襯底分離，并使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將上方提供了元件層和天線的第二襯底密封。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，在第一襯底上形成導(dǎo)電薄膜，隨后使用激光照射該導(dǎo)電薄膜從而在第一襯底上形成天線。之后，將其上形成了天線的第一襯底和其上在分離層上形成了具有薄膜晶體管的元件層的第二襯底連接，從而將天線電連接到薄膜晶體管。隨后，只研磨被連接到第二襯底的第一襯底，研磨后的第一襯底被拋光，并使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將拋光后的第一襯底以及第二襯底密封。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，在上述結(jié)構(gòu)中，使用CVD、濺射、電鍍、或蒸發(fā)方法形成導(dǎo)電薄膜。
在關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造方法的本發(fā)明另一個(gè)方面中，該激光可使用波長(zhǎng)為大于或等于1nm且小于或等于380nm的固體激光器。
在本說明書中，“流體”指處于具有流動(dòng)性狀態(tài)的材料。
在本發(fā)明中，由于使用激光照射而形成天線，天線的線之間寬度可降低到20±5μm，這遠(yuǎn)窄于不使用掩模的傳統(tǒng)方法形成的天線的線間寬度。因此，當(dāng)在預(yù)定區(qū)域形成天線時(shí)，可以增大天線的寬度或繞數(shù)，使得可能降低天線的電阻并改善無線芯片的通信距離。此外，和使用由抗蝕劑制成的掩模圖形化對(duì)象的方法相比，形成天線所需的工藝時(shí)間急劇縮短，因此產(chǎn)出提高。此外，除了具有平坦表面的襯底之外，還可使用表面具有凹陷或凸起的襯底或者具有彎曲表面的襯底用作對(duì)象(襯底)，在其上形成天線；因此對(duì)其在除了半導(dǎo)體領(lǐng)域之外的各種工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用有著高的期望值。在本說明書中，“圖形化”表示將對(duì)象蝕刻成預(yù)期形狀的處理。


圖1A至1C為示出了實(shí)施方式1的截面視圖；圖2A至2C為示出了實(shí)施方式1的截面視圖；圖3為示出了實(shí)施方式1的截面視圖；圖4A和4B為示出了實(shí)施方式1的截面視圖；圖5A和5B為示出了實(shí)施方式1的截面視圖；圖6A和6B為示出了實(shí)施方式1的截面視圖；圖7A和7B為示出了實(shí)施方式2的截面視圖；圖8A和8B為示出了實(shí)施方式2的截面視圖；圖9A和9B為示出了實(shí)施方式2的截面視圖；圖10A和10B為示出了實(shí)施方式2的截面視圖；圖11A至11C為示出了實(shí)施方式3的截面視圖；圖12A至12C為示出了實(shí)施方式5的圖示；圖13為示出了實(shí)施方式6的圖示；圖14A至14H為示出了實(shí)施方式6的圖示；圖15A至15D為示出了實(shí)施方式4的圖示；圖16A至16C為示出了實(shí)施方式4的截面視圖；以及圖17A至17C為示出了實(shí)施方式4的圖示。
具體實(shí)施例方式
下面將描述本發(fā)明的實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易了解到，在不離開本發(fā)明目的和范圍的情形下，可以通過各種方式調(diào)整這里所公開的實(shí)施方式和細(xì)節(jié)。不應(yīng)將本發(fā)明理解成受限于將在下文中給出的實(shí)施方式描述。此外，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，通常在附圖中使用相同的參考數(shù)字表示相同的事物。
實(shí)施方式1在本實(shí)施方式中，將參考附圖描述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置制造方法的示例。
首先，在襯底11的表面上形成分離層12(圖1A)。
在隨后步驟中除去襯底11，可使用玻璃襯底、石英襯底、陶瓷襯底等形成襯底11。此外，襯底11還可以使用包含不銹鋼的金屬襯底、硅襯底、或者在表面上形成絕緣薄膜的半導(dǎo)體襯底。另外可以使用以諸如丙烯酸樹脂的合成樹脂為代表的柔性襯底。優(yōu)選地，可以使用玻璃襯底、具有耐熱性能(能夠承受在半導(dǎo)體裝置制造過程中的加熱處理)的塑料襯底(例如丙烯酸樹脂襯底)等。具有耐熱性能的塑料襯底的示例為PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PES(聚砜醚)等。這種襯底的面積和形狀不受限制；因此，襯底11使用例如邊長(zhǎng)不短于1m的矩形襯底時(shí)，可以大幅提高生產(chǎn)率。與使用圓形硅襯底的情形相比，這一點(diǎn)有著更大優(yōu)勢(shì)。在本實(shí)施方式中，襯底11使用玻璃襯底。
接著將詳細(xì)描述分離層12的制備。
首先，在襯底11上形成金屬薄膜。該金屬薄膜可以時(shí)由單層或通過堆疊多個(gè)層而形成的。注意，可以在形成分離層12之前，在襯底11上提供絕緣薄膜。特別地，當(dāng)擔(dān)心從襯底產(chǎn)生污染時(shí)，優(yōu)選地在襯底11和分離層12之間形成絕緣薄膜。可將提供于襯底11和分離層12之間的絕緣薄膜制成具有至少氧或氮的絕緣薄膜(例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、含氮的氧化硅薄膜(SiOxNy薄膜)(x＞y，x和y為正整數(shù))、和含氧的氮化硅薄膜(SiNxOy薄膜)(x＞y，x和y為正整數(shù))的單層結(jié)構(gòu)或者其疊層結(jié)構(gòu)?？梢允褂脼R射或者諸如等離子體CVD的各種CVD方法形成這些絕緣薄膜。在本實(shí)施方式中，形成厚度為50至150nm的含氮的氧化硅薄膜，作為提供于襯底11和分離層12之間的絕緣薄膜。
將該金屬薄膜形成為由選自鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)中的元素，或者主要包含這些元素的合金材料或化合物材料制成的薄膜的單層或疊層?？梢允褂脼R射或諸如等離子體CVD的各種類型CVD形成這些材料。在本實(shí)施方式中，作為金屬薄膜，通過濺射形成厚度為20±5nm的鎢(W)。
接著，在該金屬薄膜上形成金屬氧化物薄膜。形成該金屬氧化物薄膜的方法可以是通過濺射直接形成金屬氧化物薄膜的方法；以及在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理或等離子體處理使提供于襯底11上的金屬薄膜表面氧化而形成金屬氧化物薄膜的方法。優(yōu)選地，將金屬薄膜的表面在氧氣氣氛下經(jīng)過高密度等離子體處理而在該金屬薄膜的表面上形成金屬氧化物薄膜。例如，在通過濺射而形成厚度為20至40nm的鎢薄膜作為該金屬薄膜時(shí)，鎢薄膜經(jīng)過高密度等離子體處理，從而由鎢薄膜表面上的厚度為1至20nm的鎢的氧化物形成金屬氧化物薄膜。
在本說明書中，“高密度等離子體處理”是指等離子體的電子密度為大于或等于1×1011cm-3且小于或等于1×1013cm-3和等離子體的電子溫度為大于或等于0.5eV且小于或等于1.5eV的處理。由于等離子體的電子密度高時(shí)形成于襯底上的對(duì)象(金屬薄膜)附近的電子溫度低，因此可以防止等離子體對(duì)襯底的損傷。另外，由于等離子體的電子密度高達(dá)1×1011cm-3或以上，可以形成厚度均勻的致密薄膜，該薄膜是由氧化處理產(chǎn)生的氧化物形成的。此外，等離子體的電子溫度小到1.5eV或更小，因此和等離子體處理或熱氧化相比，可在較低的溫度下執(zhí)行氧化處理。例如，即使當(dāng)在低于玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)約100℃或更大(例如250至550℃)的溫度下執(zhí)行等離子體處理，仍可以充分地執(zhí)行等離子體氧化處理。注意，使用微波(2.45GHz)作為產(chǎn)生等離子體的電源頻率。另外，等離子體的電勢(shì)小到5V或更小，使得可以抑制對(duì)原材料分子的過度離解。
在本實(shí)施方式中，通過在氧氣氣氛下對(duì)被用作金屬薄膜的鎢(W)執(zhí)行高密度等離子體處理，在該金屬薄膜的表面上形成金屬氧化物薄膜。在等離子體條件中，襯底附近的電子密度為大于或等于1×1011cm-3且小于或等于1×1013cm-3，電子溫度為大于或等于0.5eV且小于或等于1.5eV。此外，含有氧的氣氛可采用氧氣(O2)或一氧化二氮(N2O)與稀有氣體的混合氣體，或者是氧氣(O2)或一氧化二氮(N2O)、稀有氣體、及氫氣(H2)的混合氣體。稀有氣體可使用氬氣(Ar)、氙氣(Xe)、氪氣(Kr)等。此外，可恰當(dāng)?shù)卮_定混合氣體中包含的各種氣體的壓強(qiáng)比(或流量比)。在這種條件下形成的金屬氧化物薄膜變成包含稀有氣體元素的薄膜。由于電子溫度低(不高于1.5eV)且電子密度高(不小于1.0×1011cm-3)，可以在低溫下形成氧化物薄膜而等離子體損傷極小。
作為混合氣體的組合示例，氧氣(或一氧化二氮)可設(shè)為0.1至100sccm，氬氣可設(shè)為100至5000sccm?；旌蠚怏w的其它組合示例為，氧氣(或一氧化二氮)可設(shè)為0.1至100sccm，氫氣為0.1至100sccm，氬氣為100至5000sccm。優(yōu)選地以氧氣(或一氧化二氮)∶氫氣∶氬氣＝1∶1∶100的流量比引入該混合氣體。例如，可以引入其中氧氣(或一氧化二氮)為5sccm、氫氣為5sccm、氬氣為500sccm的混合氣體。在混合氣體中引入氫氣是優(yōu)選的，因?yàn)榭梢詼p小氧化的處理時(shí)間。
當(dāng)在氧氣氣氛下對(duì)金屬薄膜的表面進(jìn)行高密度等離子體處理而形成金屬氧化物薄膜時(shí)，即使金屬氧化物薄膜薄到20nm或更小，仍可形成包含該金屬薄膜的、厚度極為均勻的分離層。因此，在隨后步驟中該分離層不斷開，使得可以制造出具有高可靠性的半導(dǎo)體裝置。此外，由于可以制成包含厚度均勻的金屬氧化物薄膜的分離層，可以防止未在襯底的一部分上提供分離層且襯底無法分離的問題。
通過上述步驟，可形成包含金屬薄膜和金屬氧化物薄膜的分離層12。此外，在本實(shí)施方式中，將分離層12示成包含金屬薄膜和金屬氧化物薄膜的疊層；然而，本發(fā)明不限于此。例如，分離層12可只采用金屬氧化物薄膜。
接著，在分離層12上形成基膜13(圖1B)?？梢蕴峁﹩螌踊蚨询B多個(gè)薄膜而形成基膜13?；?3具有防止襯底中包含的諸如鈉(Na)的堿金屬滲透包含在稍后形成的元件層14中的諸如薄膜晶體管的元件的功能。因此，根據(jù)襯底的類型，不一定需要提供基膜13。
可以使用濺射或諸如等離子體CVD的各種CVD方法將基膜13制成具有至少氧或氮的絕緣薄膜(例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、含氮的氧化硅薄膜(SiOxNy薄膜)(x＞y，x和y為正整數(shù))、和含氧的氮化硅薄膜(SiNxOy薄膜)(x＞y，x和y為正整數(shù))的單層結(jié)構(gòu)或者其疊層結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于將基膜13制成具有兩層結(jié)構(gòu)的情形，優(yōu)選地將含氧的氮化硅薄膜制成第一絕緣膜，將含氮的氧化硅薄膜制成第二絕緣膜。此外，對(duì)于將基膜13制成具有三層結(jié)構(gòu)的情形，優(yōu)選地將含氮的氧化硅薄膜制成第一絕緣膜，將含氧的氮化硅薄膜制成第二絕緣膜，將含氮的氧化硅薄膜制成第三絕緣膜?？晒┻x擇地，優(yōu)選將氧化硅薄膜制成第一絕緣膜，將含氧的氮化硅薄膜制成第二絕緣膜，將含氮的氧化硅薄膜制成第三絕緣膜。在本實(shí)施方式中，將基膜13制成具有兩層結(jié)構(gòu)，包括含氧的氮化硅薄膜和形成于該含氧的氮化硅薄膜上的含氮的氧化硅薄膜。
接著，在該基膜13上形成層14，在該層(下文中稱之為“元件層”)內(nèi)提供了諸如薄膜晶體管的元件。在本說明書中，“元件層”是指在其中提供了以薄膜晶體管(TFT)為代表的至少一個(gè)元件的層。通過使用諸如薄膜晶體管的元件，可以提供諸如CPU(中央處理器)、存儲(chǔ)器、和微處理器的各種集成電路。注意，在本實(shí)施方式中將具有天線以及薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)描述成元件層14。
接著將描述形成元件層14的方法的示例。
首先，在基膜13上形成非晶半導(dǎo)體薄膜(例如，主要包含非晶硅的薄膜)704(圖1C)。通過濺射或諸如等離子體CVD的各種CVD將該非晶半導(dǎo)體薄膜704制成厚度為25至200nm(優(yōu)選地為30至150nm)。隨后，將非晶半導(dǎo)體薄膜704晶化以形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。結(jié)晶方法可以使用激光晶化方法、使用RTA或退火爐的熱晶化方法、使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱晶化方法、使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱晶化方法和激光晶化方法組合的方法等。之后，由此獲得的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜被圖形化成所需圖形以形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710(圖2A)。注意，可以連續(xù)而不暴露到大氣中地形成分離層12、基膜13、和非晶半導(dǎo)體薄膜704。
下面簡(jiǎn)單地描述結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710的制造步驟的示例。該非晶半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶方法可以采用激光晶化方法、使用RTA或退火爐的熱晶化方法、使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱晶化方法、使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱晶化方法和激光晶化方法組合的方法等。此外，其它結(jié)晶方法為，可通過施加DC偏壓而產(chǎn)生熱等離子體并使該熱等離子體影響半導(dǎo)體薄膜，由此執(zhí)行結(jié)晶。
在本實(shí)施方式中，使用等離子體CVD形成厚度為40至300nm的非晶半導(dǎo)體薄膜，隨后通過熱處理將非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710。熱處理可采用激光加熱爐、激光輻射、或由燈發(fā)射的光(代替激光束)的輻射(下文中稱為燈退火)、或這些方法的組合。
采用激光輻射時(shí)，可以使用連續(xù)波激光束(CW激光束)或脈沖的激光束(脈沖激光束)。對(duì)于可使用的激光束，可以采用從一種或多種下述激光器發(fā)射的光束諸如Ar激光器、Kr激光器、或準(zhǔn)分子激光器的氣體激光器；使用摻雜Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、和Ta中的一種或多種作為摻雜劑的單晶YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、或GdVO4或多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、或GdVO4作為介質(zhì)的激光器；玻璃激光器；紅寶石激光器；變石激光器；Ti藍(lán)寶石激光器；銅蒸氣激光器；以及金蒸氣激光器。使用具有這些激光器的基波或基波的二階至四階諧波的激光束輻射對(duì)象以獲得具有大晶粒尺寸的晶體。例如，可以使用Nd:YVO4激光器(基波為1064nm)的二階(532nm)或三階(355nm)諧波。這種情形中，要求激光器的功率密度約為0.01至100MW/cm2(優(yōu)選為0.1至10MW/cm2)。輻射半導(dǎo)體薄膜的掃描速率近似設(shè)為約10至2000cm/sec。
注意，使用摻雜Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、和Ta中的一種或多種作為摻雜劑的單晶YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、或GdVO4或多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、或GdVO4作為介質(zhì)的每個(gè)激光器；Ar離子激光器；和Ti藍(lán)寶石激光器可以連續(xù)振蕩。此外，通過執(zhí)行Q開關(guān)操作或模式同步化而實(shí)現(xiàn)振蕩頻率為不小于10MHz的這些激光器的脈沖振蕩。當(dāng)激光束以不低于10MHz的振蕩頻率振蕩時(shí)，在半導(dǎo)體薄膜被激光束熔化期間，用下一個(gè)脈沖輻射該半導(dǎo)體薄膜，然后使其固化。因此，和使用低振蕩頻率的脈沖激光不同，可以在半導(dǎo)體中連續(xù)地移動(dòng)固-液截面，使得可以獲得朝掃描方向連續(xù)生長(zhǎng)的晶體。
當(dāng)使用前述的連續(xù)波激光或振蕩頻率不小于10MHz的激光束晶化該非晶半導(dǎo)體薄膜時(shí)，可以平整化該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的表面。因此，可以將柵絕緣膜705(將在稍后形成)制成較薄。此外，這有助于改善柵絕緣膜的耐壓性。
當(dāng)介質(zhì)使用陶瓷(多晶)時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)低成本地將介質(zhì)制成自由形狀。當(dāng)使用單晶時(shí)，通常使用直徑好幾個(gè)毫米，長(zhǎng)度好幾十毫米的柱狀介質(zhì)。使用陶瓷可制成的介質(zhì)可大于使用單晶制成的介質(zhì)。
對(duì)于單晶和多晶的情形，都無法大幅改變介質(zhì)中諸如Nd或Yb的摻雜劑(直接對(duì)光發(fā)射有貢獻(xiàn))的濃度，因此通過將摻雜劑濃度增大到一定程度而改善激光輸出存在限制。然而，和單晶的情形相比，使用陶瓷時(shí)可顯著增大介質(zhì)的尺寸，因此預(yù)期可獲得激光輸出的大幅改善。
此外，對(duì)于陶瓷的情形，可以容易地形成具有平行六面體或長(zhǎng)方體的介質(zhì)。對(duì)于使用具有這種形狀的介質(zhì)的情形，當(dāng)使振蕩光在介質(zhì)內(nèi)以Z字型的方式傳播時(shí)，可以延長(zhǎng)振蕩光的路徑。因此，增大了振幅并使激光束以高輸出振蕩。此外，從具有這種形狀的介質(zhì)發(fā)射的激光束的截面呈四角形；因此，和具有圓形的激光束相比，截面呈四角形的激光束具有成形為線性束的優(yōu)點(diǎn)。通過使用光學(xué)系統(tǒng)成形以上述方式發(fā)射的激光束，可以容易地獲得短邊不長(zhǎng)于1mm、長(zhǎng)邊長(zhǎng)幾個(gè)mm到幾米的線性束。此外，當(dāng)使用受激光均勻地輻射介質(zhì)時(shí)，發(fā)射出沿長(zhǎng)邊方向具有均勻能量分布的線性束。
當(dāng)使用這種線性束輻射半導(dǎo)體薄膜時(shí)，可均勻地退火該半導(dǎo)體薄膜。如果需要從該線性束的一端到另一端進(jìn)行均勻退火，可以采用這樣的布置，即，其中在該線性束的兩端都提供狹縫從而屏蔽線性束的能量衰減部分，或執(zhí)行類似操作。
當(dāng)使用由此獲得的具有均勻強(qiáng)度的線性束退火半導(dǎo)體薄膜并使用這種半導(dǎo)體薄膜制造半導(dǎo)體裝置時(shí)，可獲得有利的和均勻的半導(dǎo)體裝置特性。
對(duì)于使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱結(jié)晶，將給出具體方法的示例。在非晶半導(dǎo)體薄膜上保持包含鎳(為促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素)的溶液之后，該非晶半導(dǎo)體薄膜經(jīng)過脫氫處理(500℃一個(gè)小時(shí))和熱結(jié)晶處理(550℃四個(gè)小時(shí))以形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。之后，如果需要?jiǎng)t使用激光束照射該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，隨后使用光刻圖形化該半導(dǎo)體薄膜以形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710。
使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱結(jié)晶具有能夠在短時(shí)間內(nèi)低溫下結(jié)晶非晶半導(dǎo)體薄膜并使晶體的方向?qū)R的優(yōu)點(diǎn)；然而，熱結(jié)晶的缺點(diǎn)為，由于結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜中殘余金屬元素而導(dǎo)致截止電流增大，且結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的特性不穩(wěn)定。因此，優(yōu)選地在結(jié)晶半導(dǎo)體層上形成充當(dāng)吸氣位置(gettering site)的非晶半導(dǎo)體薄膜。由于需要使成為吸氣位置的非晶半導(dǎo)體薄膜必須含有諸如磷或氬的雜質(zhì)元素，優(yōu)選地采用能夠使該非晶半導(dǎo)體薄膜含有高濃度氬的濺射方法制作該非晶半導(dǎo)體薄膜。之后，進(jìn)行熱處理(RTA方法、使用退火爐的熱退火等)將金屬元素?cái)U(kuò)散到該非晶半導(dǎo)體薄膜內(nèi)。隨后，除去含有金屬元素的該非晶半導(dǎo)體薄膜。通過執(zhí)行這種吸氣過程，可以降低該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜內(nèi)金屬元素的含量或者除去該金屬元素。
之后，制作柵絕緣膜705以覆蓋結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710。使用濺射或諸如等離子體CVD的各種CVD方法，將柵絕緣膜705制成為包含氧化硅或氮化硅的單層或疊層。具體地，通過使用包含氧化硅的薄膜、含有氧氮化硅(oxynitride)的薄膜、或含有氮氧化硅(nitride oxide)的薄膜制成的單層，或者恰當(dāng)?shù)囟询B這些薄膜而制成柵絕緣膜705?？晒┻x擇地，結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710可經(jīng)過上述在包含氧氣、氮?dú)?、或同時(shí)包含氧氣和氮?dú)獾臍夥障碌母呙芏鹊入x子體處理以氧化或氮化結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710的各個(gè)表面，從而形成柵絕緣膜。和使用CVD或?yàn)R射方法形成的薄膜相比，使用高密度等離子體處理形成的柵絕緣膜具有優(yōu)良的薄膜厚度和薄膜質(zhì)量的均勻性。此外，可使用該高密度等離子體處理而形成致密的薄膜作為柵絕緣膜。含有氧的氣氛可采用氧氣(O2)、二氧化氮(NO2)或一氧化二氮(N2O)與稀有氣體的混合氣體；或者是氧氣(O2)、二氧化氮(NO2)或一氧化二氮(N2O)、稀有氣體、及氫氣(H2)的混合氣體。另外，含有氮?dú)獾臍夥湛刹捎玫獨(dú)?N2)或氨氣(NH3)與稀有氣體的混合氣體，或者是氮?dú)?N2)或氨氣(NH3)、稀有氣體、及氫氣(H2)的混合氣體?？赏ㄟ^由高密度等離子體產(chǎn)生的氧基(在某些情形中包含OH基)或氮基(在某些情形中包含NH基)而氧化或氮化結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710的各個(gè)表面。
當(dāng)使用高密度等離子體處理形成柵絕緣膜705時(shí)，在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710上形成厚度為1至20nm，典型地為5至10nm的絕緣膜。這種情況下的反應(yīng)是固相反應(yīng)，因此可以極度降低絕緣膜和結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710之間的界面態(tài)密度。此外，由于結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710可以直接被氧化或氮化，柵絕緣膜705的厚度變化將會(huì)顯著和理想地得到抑制。另外，由于不在結(jié)晶硅的晶粒邊界產(chǎn)生強(qiáng)氧化，可實(shí)現(xiàn)極為優(yōu)選的狀態(tài)。即，當(dāng)結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的各個(gè)表面經(jīng)過這里所示的高密度等離子體處理的固相氧化之后，可形成具有低界面態(tài)密度和良好均勻性的絕緣膜而不在晶粒邊界內(nèi)產(chǎn)生異常氧化反應(yīng)。
注意，柵絕緣膜705只能使用通過高密度等離子體處理形成的絕緣膜?？晒┻x擇地，可將通過高密度等離子體處理形成的絕緣膜和利用等離子體或熱反應(yīng)的CVD形成的另一個(gè)絕緣膜(包含氧化硅、含氧的氮化硅、或者含氮的氧化硅)堆疊以形成柵絕緣膜705。在任意一種情況中，當(dāng)將晶體管制成其具有的柵絕緣膜部分或全部包含使用高密度等離子體形成的絕緣膜時(shí)，可能減小特性的變化。
另外，通過使用連續(xù)波激光束或振蕩頻率為不小于10MHz的激光束輻射而晶化非晶半導(dǎo)體薄膜704同時(shí)沿一個(gè)方向使用該激光束掃描非晶半導(dǎo)體薄膜而形成的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710，具有晶體生長(zhǎng)沿激光束掃描方向的特性。因此，當(dāng)晶體管置成使得掃描方向?qū)?yīng)于溝道長(zhǎng)度方向(當(dāng)形成溝道形成區(qū)時(shí)的流動(dòng)載流子方向)且在該晶體管中組合了由高密度等離子體處理形成的柵絕緣膜705時(shí)，可以獲得特性變化較小且電子場(chǎng)效應(yīng)遷移率高的晶體管。
接著，在柵絕緣膜705上堆疊第一導(dǎo)電薄膜和第二導(dǎo)電薄膜。可使用濺射或諸如等離子體CVD的各種CVD方法形成該第一導(dǎo)電薄膜和第二導(dǎo)電薄膜。在本實(shí)施方式中，第一導(dǎo)電薄膜制成厚度為20至100nm，而第二導(dǎo)電薄膜制成厚度為100至400nm。此外，可使用從元素鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈮(Nb)等中選擇的元素，或者主要包含這些元素的合金材料或化合物材料制成第一導(dǎo)電薄膜和第二導(dǎo)電薄膜。另外，可以使用以摻雜了諸如磷的雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的半導(dǎo)體材料形成該第一導(dǎo)電薄膜和第二導(dǎo)電薄膜。第一導(dǎo)電薄膜和第二導(dǎo)電薄膜的組合可采用氮化鉭(TaN)薄膜和鎢(W)薄膜、氮化鎢(WN)薄膜和鎢薄膜、氮化鉬(MoN)薄膜和鉬(Mo)薄膜等。由于鎢和鉭的氮化物具有高耐熱性，在使用鎢和鉭的氮化物形成第一和第二導(dǎo)電薄膜之后，可以執(zhí)行用于熱激活的熱處理。此外，第一和第二導(dǎo)電薄膜可以使用單層結(jié)構(gòu)或三層結(jié)構(gòu)，而不是雙層結(jié)構(gòu)。對(duì)于三層結(jié)構(gòu)的情形，優(yōu)選地采用從襯底一側(cè)依次堆疊鉬薄膜、鋁薄膜、和另一個(gè)鉬薄膜的結(jié)構(gòu)，或者是從襯底一側(cè)依次堆疊鈦薄膜、鋁薄膜、和另一個(gè)鈦薄膜的結(jié)構(gòu)。
接著通過光刻使用抗蝕劑形成掩模。使用掩模時(shí)，執(zhí)行蝕刻處理以形成柵電極和柵布線，從而形成用作柵電極的導(dǎo)電薄膜716至725(在本說明書中，在下文中有時(shí)稱為“柵電極”)。
接著，通過光刻使用抗蝕劑形成掩模之后，通過離子摻雜方法或者離子注入方法將提供N型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素低濃度地加入到結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706和708至710內(nèi)。這樣就形成了N型雜質(zhì)區(qū)711和713至715以及溝道形成區(qū)780和782至784。使用屬于元素周期表的15族元素作為提供N型導(dǎo)電的雜質(zhì)元素，例如使用磷(P)或砷(As)。
隨后，通過光刻使用抗蝕劑形成掩模。利用該掩模，將提供P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素加入到結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜707以形成P型雜質(zhì)區(qū)712和溝道形成區(qū)781。使用例如硼(B)作為提供P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。注意，在形成N型雜質(zhì)區(qū)711和713至715之后，可以按照和本實(shí)施方式相同的方式形成P型雜質(zhì)區(qū)712?？晒┻x擇地，可在形成P型雜質(zhì)區(qū)712之后，形成N型雜質(zhì)區(qū)711和713至715。
隨后，形成一絕緣薄膜以覆蓋柵絕緣薄膜705和導(dǎo)電薄膜716至725。通過濺射或諸如等離子體CVD的各種CVD方法，使用由諸如硅、氧化物、或氮化硅的無機(jī)材料形成的薄膜或諸如有機(jī)樹脂的有機(jī)材料形成的薄膜的單層或疊層，形成該絕緣薄膜。接著，通過使用主要沿垂直方向的各向異性蝕刻而選擇性蝕刻該絕緣薄膜，從而形成與導(dǎo)電薄膜716至725的側(cè)表面接觸的絕緣薄膜(也稱為側(cè)壁)739至743(圖2B)。在形成絕緣膜739至743的同時(shí)，通過蝕刻?hào)沤^緣膜705而形成絕緣薄膜734至738。絕緣薄膜739至743被用作形成LDD(輕摻雜漏極)區(qū)時(shí)用于摻雜的掩模。
接著，使用光刻方法以抗蝕劑形成的掩模以及絕緣薄膜739至743為掩模，將提供N型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素添加到結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706及708至710內(nèi)，從而形成第一N型雜質(zhì)區(qū)(LDD區(qū))727、729、731及733和第二N型雜質(zhì)區(qū)726、728、730及732。第一N型雜質(zhì)區(qū)727、729、731及733中所包含雜質(zhì)元素的濃度低于第二N型雜質(zhì)區(qū)726、728、730及732中所包含雜質(zhì)元素的濃度。通過上述步驟，完成了N型薄膜晶體管744和746至748以及P型薄膜晶體管745。
為了形成LDD區(qū)，有下述兩種技術(shù)。在一種技術(shù)中，將柵電極制成含有兩個(gè)或多個(gè)層的疊層結(jié)構(gòu)，對(duì)該柵電極執(zhí)行錐形蝕刻或各向異性蝕刻，并使用該柵電極下層的導(dǎo)電薄膜作為掩模。在另一種技術(shù)中，使用側(cè)壁絕緣薄膜作為掩模。使用前一種方法形成的薄膜晶體管具有這樣的結(jié)構(gòu)LDD區(qū)和柵電極交疊且柵絕緣薄膜夾在其間。然而，由于在該結(jié)構(gòu)中使用了柵電極的錐形蝕刻或各向異性蝕刻，難以控制LDD區(qū)的寬度，因此如果沒有執(zhí)行恰當(dāng)?shù)奈g刻步驟，則可能無法形成該LDD區(qū)。另一方面，和前一種技術(shù)相比，使用側(cè)壁絕緣薄膜為掩模的后一種技術(shù)容易控制LDD區(qū)的寬度，因此肯定可形成LDD區(qū)。注意，“柵電極的錐形蝕刻”是指使柵電極的側(cè)表面具有錐形的蝕刻。
除去(自然地形成于N型雜質(zhì)區(qū)726、728、730、和732以及P型雜質(zhì)區(qū)785上的)氧化物薄膜之后，可以使用金屬薄膜任意地形成硅化物區(qū)域。該金屬薄膜可使用由鎳、鈦、鈷、或鉑制成的薄膜，由包含至少兩種這些元素的合金制成的薄膜等。特別地，例如使用鎳薄膜作為該金屬薄膜。在室溫下以500W至1kW的功率通過濺射形成該鎳薄膜，然后通過熱處理形成硅化物區(qū)域。該熱處理可以采用RTA、退火爐等。這種情況下，通過控制金屬薄膜的厚度、加熱溫度、和加熱時(shí)間，可以只在N型雜質(zhì)區(qū)726、728、730、和732以及P型雜質(zhì)區(qū)785上形成硅化物區(qū)域?？晒┻x擇地，可在襯底的整個(gè)表面上形成硅化物區(qū)域。接著，除去未反應(yīng)的鎳。例如，使用HCl∶HNO3∶H2O＝3∶2∶1的蝕刻溶液除去未反應(yīng)的鎳。
注意，本實(shí)施方式示出了薄膜晶體管744至748為頂柵型的例子；然而，各個(gè)薄膜晶體管顯然可以是底柵型薄膜晶體管。此外，在本實(shí)施方式中描述了在各個(gè)薄膜晶體管744至748中形成單個(gè)溝道形成區(qū)的單柵結(jié)構(gòu)。可供選擇地，可以采用在各個(gè)薄膜晶體管中形成兩個(gè)溝道形成區(qū)的雙柵結(jié)構(gòu)或在各個(gè)薄膜晶體管中形成三個(gè)溝道形成區(qū)的三柵結(jié)構(gòu)。另外，可以采用具有穿過柵絕緣膜而置于溝道形成區(qū)之上和之下的兩個(gè)柵電極的雙柵(dual gate)結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)。
各個(gè)薄膜晶體管744至748可具有除了本實(shí)施方式所述之外的結(jié)構(gòu)。例如，各個(gè)薄膜晶體管可具有雜質(zhì)區(qū)(包含源區(qū)、漏區(qū)、和LDD區(qū))?？晒┻x擇地，各個(gè)薄膜晶體管可以是P溝道TFT、N溝道TFT、或CMOS電路。此外，可將絕緣薄膜(側(cè)壁)制成與設(shè)于半導(dǎo)體薄膜之上或之下的柵電極的側(cè)表面接觸。
通過前述步驟完成N型薄膜晶體管744和746至748以及P型薄膜晶體管745之后，可執(zhí)行用于恢復(fù)半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶性或激活添加到半導(dǎo)體薄膜的雜質(zhì)元素的熱處理。此外，在執(zhí)行該熱處理之后，優(yōu)選地將暴露的柵絕緣膜705在含有氫氣的氣氛下經(jīng)過高密度等離子體處理，使得柵絕緣膜705的表面可包含氫。這是因?yàn)榭梢栽陔S后執(zhí)行的氫化半導(dǎo)體薄膜的步驟時(shí)利用該氫。此外，通過在含有氫氣的氣氛下執(zhí)行高密度等離子體處理同時(shí)在350至450℃下加熱該襯底，可以執(zhí)行半導(dǎo)體薄膜的氫化。此外，含有氫氣的氣氛可采用氫氣(H2)或氨氣(NH3)和稀有氣體(例如氬氣(Ar))的混合氣體。當(dāng)包含氫的氣氛使用氨氣(NH3)和稀有氣體(例如氬氣(Ar))的混合氣體時(shí)，可同時(shí)氫化和氮化柵絕緣膜705的表面。
接著，將絕緣薄膜的單層或疊層制成為覆蓋薄膜晶體管744至748(圖2C)。使用SOG技術(shù)、小滴釋放方法等，使用無機(jī)材料(諸如氧化硅或者氮化硅)、有機(jī)材料(諸如聚酰亞胺、聚酰胺、苯并環(huán)丁烯、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、或硅氧烷)或類似材料制成的單層或疊層，形成覆蓋薄膜晶體管744至748的該絕緣薄膜。在本說明書中，硅氧烷包含由硅(Si)和氧(O)鍵形成的骨架結(jié)構(gòu)，可以使用至少包含氫的有機(jī)基團(tuán)(例如烷基、芳(族)烴)作為取代基。另外，可使用氟代基或可以使用同時(shí)包含至少氫和氟代基的基團(tuán)作為取代基。例如，對(duì)于覆蓋薄膜晶體管744至748的絕緣薄膜采用三層結(jié)構(gòu)的情形，可將主要包含氧化硅的薄膜制成第一層絕緣薄膜749，將主要包含樹脂的薄膜制成第二層絕緣薄膜750，將主要包含氮化硅的薄膜制成第三層絕緣薄膜751。此外，對(duì)于覆蓋薄膜晶體管744至748的絕緣薄膜采用單層結(jié)構(gòu)的情形，可形成氮化硅薄膜或含氧的氮化硅薄膜。這種情況下，優(yōu)選地通過在含氫氣的氣氛下對(duì)氮化硅薄膜或含氧的氮化硅薄膜進(jìn)行高密度等離子體處理，使氮化硅薄膜或含氧的氮化硅薄膜的表面包含氫。這是因?yàn)?，在稍后?zhí)行氫化半導(dǎo)體薄膜的步驟時(shí)可以利用該氫。此外，通過在含有氫氣的氣氛下執(zhí)行高密度等離子體處理同時(shí)在350至450℃下加熱該襯底，可以執(zhí)行該半導(dǎo)體薄膜的氫化。注意，含有氫氣的氣氛可采用氫氣(H2)或氨氣(NH3)和稀有氣體(例如氬氣(Ar))的混合氣體。當(dāng)包含氫的氣氛使用氨氣(NH3)和稀有氣體(例如氬氣(Ar))的混合氣體時(shí)，可同時(shí)氫化和氮化柵絕緣膜705的表面。
注意，在形成絕緣薄膜749至751之前，或在形成絕緣薄膜749至751中的一個(gè)或多個(gè)薄膜之后，可執(zhí)行熱處理，從而恢復(fù)該半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶性，激活添加到該半導(dǎo)體薄膜中的雜質(zhì)元素，或者氫化該半導(dǎo)體薄膜。該熱處理可采用熱退火、激光退火、RTA等。例如，可在不低于500℃的溫度下執(zhí)行熱退火以激活雜質(zhì)元素。此外，可在350至450℃下執(zhí)行熱退火以氫化半導(dǎo)體薄膜。
接著，使用光刻方法蝕刻絕緣薄膜749至751以形成接觸孔，通過所述接觸孔暴露N型雜質(zhì)區(qū)726、728、730、和732以及P型雜質(zhì)區(qū)785。隨后，形成導(dǎo)電薄膜以填充接觸孔。圖形化該導(dǎo)電薄膜以形成分別用作源極布線或漏極布線的導(dǎo)電薄膜752至761。
通過濺射或諸如等離子體CVD的各種CVD方法，使用主要包含鋁(Al)的導(dǎo)電薄膜形成導(dǎo)電薄膜752至761。主要包含鋁(Al)的該導(dǎo)電薄膜對(duì)應(yīng)于例如主要包含鋁的材料，其也包含例如鎳；或者對(duì)應(yīng)于主要包含鋁的合金材料，其也包含碳和硅中的一種或兩種。由于主要包含鋁的導(dǎo)電薄膜通常具有耐熱性能差的缺點(diǎn)，主要包含鋁的該導(dǎo)電薄膜優(yōu)選地夾在阻擋薄膜之間。該阻擋薄膜是指具有抑制主要包含鋁的導(dǎo)電薄膜的heroic或改善耐熱性能的功能的薄膜。具有這種功能的材料可使用鉻、鉭、鎢、鉬、鈦、硅、和鎳，或這些元素的氮化物。各個(gè)導(dǎo)電薄膜752至761的結(jié)構(gòu)的示例有，從襯底一側(cè)依次堆疊鈦薄膜、鋁薄膜、和另一個(gè)鈦薄膜的結(jié)構(gòu)。由于鈦元素具有強(qiáng)還原性，即使在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜上天然形成薄氧化物薄膜時(shí)，該氧化物薄膜可以被鈦還原，從而形成與結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的良好接觸。此外，優(yōu)選地在包含氮的氣氛中對(duì)形成于結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜和鋁膜之間的鈦膜進(jìn)行高密度等離子體處理，從而氮化該鈦膜的表面。在高密度等離子體處理的條件中，等離子體的電子密度為大于或等于1×1011cm-3且小于或等于1×1013cm-3，等離子體的電子溫度為大于或等于0.5eV且小于或等于1.5eV。作為含有氮的氣氛，可采用N2或NH3與稀有氣體的混合氣體，或者N2或NH3、稀有氣體和H2的混合氣體。氮化該鈦膜的表面可防止鈦和鋁的合金化并防止鋁在隨后熱處理等中穿過該鈦膜而分散到結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜中。注意，在此描述了將鋁膜夾在鈦膜之間的示例，也可以使用鉻膜、鎢膜等代替鈦膜。更為優(yōu)選地，通過使用多腔設(shè)備可連續(xù)地形成一個(gè)鈦膜、對(duì)該鈦膜表面進(jìn)行氮化處理、形成鋁膜、以及形成另一個(gè)鈦膜，而不將這些薄膜暴露于大氣中。
接著，形成絕緣薄膜762以覆蓋導(dǎo)電薄膜752至761(圖3)。通過SOG、小滴釋放方法等使用無機(jī)材料或有機(jī)材料將絕緣薄膜762制成單層或疊層。在本實(shí)施方式中，絕緣薄膜762制成厚度為0.75至3μm。
接著，使用光刻方法蝕刻絕緣薄膜762以形成接觸孔，通過該接觸孔暴露導(dǎo)電層761。隨后，在絕緣薄膜762的上表面上形成導(dǎo)電薄膜以填充該接觸孔。對(duì)于形成該導(dǎo)電薄膜的方法，例如可以通過絲網(wǎng)印刷、旋涂、浸漬、使用噴墨技術(shù)的小滴釋放方法等，使用包含導(dǎo)電顆粒的流體形成該導(dǎo)電薄膜。此外，可以通過CVD、濺射、電鍍、或蒸發(fā)的方法形成該導(dǎo)電薄膜。這種情況下，可以使用Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、和Ba中的任意一種，或其合金或化合物形成該半導(dǎo)體薄膜。此外，也可以使用摻雜了諸如磷的多晶硅或多晶鍺形成該導(dǎo)電薄膜。
在本實(shí)施方式中，將詳細(xì)描述使用絲網(wǎng)印刷形成導(dǎo)電薄膜的方法。當(dāng)使用絲網(wǎng)印刷形成該導(dǎo)電薄膜時(shí)，和使用其它方法的情形相比，可以容易形成更厚的導(dǎo)電薄膜，因此絲網(wǎng)印刷是優(yōu)選的。例如，和使用濺射方法形成導(dǎo)電薄膜厚度的上限為5μm以及使用小滴釋放方法形成導(dǎo)電薄膜厚度的上限為約幾個(gè)微米相比，當(dāng)使用絲網(wǎng)印刷時(shí)，最多可形成厚度約50μm(例如不小于20μm且不大于50μm)的導(dǎo)電薄膜。通過形成更厚的導(dǎo)電薄膜，可以進(jìn)一步降低布線(稍后將成為天線的)的電阻。
可以使用直徑為大于或等于1nm且小于或等于100nm的導(dǎo)電顆粒。在本說明書中，“流體”指具有流動(dòng)性的材料，例如表示糊狀材料。如圖3所示，在絲網(wǎng)印刷中，在對(duì)象上提供具有金屬網(wǎng)304和用于框架303內(nèi)部的掩膜的乳狀液305的絲網(wǎng)印刷板301。接著，在該絲網(wǎng)印刷板301上提供包含導(dǎo)電顆粒的流體306。使用橡皮輥(squeegee)307、輥等按壓和擠出包含導(dǎo)電顆粒的流體306，使得該流體被涂敷到對(duì)象(絕緣薄膜762)的表面。因此，該流體被涂敷到絕緣薄膜762的頂面上以填充接觸孔。注意，在使用橡皮輥、輥等擠出包含導(dǎo)電顆粒的液體之前，可以使用刮刀將包含導(dǎo)電顆粒的流體展開在絲網(wǎng)印刷平板上。
接著，被涂敷到絕緣薄膜762頂面以及接觸孔內(nèi)部的包含導(dǎo)電顆粒的流體306被烘烤和固化以形成導(dǎo)電薄膜310。為了徹底固化該液體，需要不低于150℃的烘烤溫度。對(duì)于使用主要包含銀的精細(xì)顆粒作為流體中包含的導(dǎo)電精細(xì)顆粒的情形，當(dāng)烘烤溫度高于300℃時(shí)，致密性能退化，使得該液體容易變?yōu)榫哂写植诒砻娴亩嗫谞顟B(tài)。因此，優(yōu)選在150至300℃的溫度范圍烘烤該流體。在本實(shí)施方式中，烘烤時(shí)間設(shè)為一個(gè)小時(shí)，然而可以任意地設(shè)置烘烤時(shí)間以徹底固化該流體。盡管在本實(shí)施方式中是通過烘烤固化流體306，當(dāng)使用流體360使用光固化樹脂時(shí)，可以通過光線(例如紫外射線、電子束、或可見光)照射而固化流體306。也就是說，固化該流體的方法不限于烘烤，還可以使用光線照射流體的方法。光固化樹脂的示例為丙烯酸樹脂、硅酮樹脂等。
導(dǎo)電精細(xì)顆粒均勻地分散在流體中而不在溶劑中聚集。該流體中包含的導(dǎo)電精細(xì)顆粒的示例有上述主要包含銀的精細(xì)顆粒。此外，任何材料可作為在烘烤后用作天線的布線。例如，可以使用主要包含金、銀、銅、金銀合金、金銅合金、銀銅合金、金銀銅合金中的任意一種的精細(xì)顆粒。此外，可以使用主要包含氧化銦錫(下文中稱為ITO)、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化鋅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物(下文中稱為IZO(氧化銦鋅))、或?qū)⒋笥诨虻扔?wt％且小于或等于20wt％的氧化硅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物(下文中稱為ITSO)的精細(xì)顆粒。此外，可以使用主要包含無鉛焊料的精細(xì)顆粒。這種情況下，優(yōu)選使用直徑不大于20μm的精細(xì)顆粒。和主要包含銀的上述精細(xì)顆粒相比，主要包含無鉛焊料的精細(xì)顆粒的優(yōu)點(diǎn)為成本低。還可以使用主要包含有鉛焊料的精細(xì)顆粒，當(dāng)然由此會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。
接著，使用激光輻射而圖形化導(dǎo)電薄膜310以形成布線763至765(圖4A)。各個(gè)布線763至765用作天線。使用激光輻射的圖形化可以是物理技術(shù)(也稱為“激光消融”)或化學(xué)技術(shù)。物理技術(shù)是指這樣的過程，即，在大氣或惰性氣體氣氛下用激光束的光子能量光離解固體(本實(shí)施方式中為該導(dǎo)電薄膜)內(nèi)的原子或分子的鍵，而吸收過量激光能量而產(chǎn)生的熱量所分解的導(dǎo)電薄膜被散射。化學(xué)技術(shù)是指這樣的過程，即，使用激光束輻射對(duì)象同時(shí)將對(duì)象保持在反應(yīng)氣體(腐蝕劑)中。此外，激光的條件或類型沒有特殊限制。例如，可以使用連續(xù)波激光束(CW激光束)或脈沖的激光束(脈沖激光束)。對(duì)于可使用的激光束，可以采用從一種或多種下述激光器發(fā)射的光束諸如Ar激光器、Kr激光器、或準(zhǔn)分子激光器的氣體激光器，使用摻雜Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、和Ta中的一種或多種作為摻雜劑的單晶YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、或GdVO4或多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、或GdVO4作為介質(zhì)的激光器；玻璃激光器；紅寶石激光器；變石激光器；Ti藍(lán)寶石激光器；銅蒸氣激光器；以及金蒸氣激光器。優(yōu)選地，可使用波長(zhǎng)大于或等于1nm且小于或等于380nm的固體激光器。在本實(shí)施方式中使用UV激光器。
注意，當(dāng)使用激光束輻射導(dǎo)電薄膜310以執(zhí)行圖形化(劃線)時(shí)，存在這樣的可能性，即，導(dǎo)電薄膜310下方的絕緣薄膜762被部分蝕刻，且形成于絕緣薄膜762之下的元件也可能受到損傷。絕緣薄膜762是否被蝕刻，是由絕緣薄膜762的材料以及激光輻射的條件決定。因此，為了防止絕緣薄膜762被蝕刻，可使用諸如DLC(類金剛石碳)的致密硬薄膜形成絕緣薄膜762，或者可恰當(dāng)?shù)卮_定激光輻射的條件。此外，優(yōu)選通過由有機(jī)材料制成的平整薄膜和形成于該平整薄膜上的DLC薄膜的堆疊結(jié)構(gòu)而形成絕緣薄膜762。當(dāng)絕緣薄膜762包含這種堆疊結(jié)構(gòu)時(shí)，該平整薄膜可以降低由導(dǎo)電薄膜752至761產(chǎn)生的不平整，該DLC薄膜可在激光輻射時(shí)保護(hù)形成于絕緣薄膜762下的元件。即使當(dāng)絕緣薄膜762被部分蝕刻時(shí)，也可在絕緣薄膜762上形成一絕緣薄膜。在本實(shí)施方式中，由于在圖形化之后在絕緣薄膜762上提供了絕緣薄膜15，如果絕緣薄膜762的表面被部分蝕刻，也不會(huì)產(chǎn)生任何問題。
使用這種方法制造的導(dǎo)電薄膜(天線)的線之間的寬度窄到20±5μm，所以可以增大每個(gè)單位面積內(nèi)可形成天線的區(qū)域。因此，可以降低天線的電阻，由此改善無線芯片的通信距離。此外，和采用使用由抗蝕劑制成的掩膜的圖形化的方法相比，可極大地縮短形成天線所需的工藝時(shí)間。
此外，當(dāng)在使用絲網(wǎng)印刷形成導(dǎo)電薄膜之后，通過使用激光輻射圖形化導(dǎo)電薄膜而形成天線時(shí)，和使用絲網(wǎng)印刷直接形成天線的情形相比，可以獲得下述有利效果。特別地，當(dāng)使用絲網(wǎng)印刷直接形成天線時(shí)，由于在從印刷步驟到烘烤(烘烤步驟)的天線形成步驟中產(chǎn)生了流動(dòng)樹脂，所形成的天線的截面呈梯形，因此增大了天線的電阻。另一方面，當(dāng)在使用絲網(wǎng)印刷形成導(dǎo)電薄膜之后，通過圖形化該導(dǎo)電薄膜而形成天線時(shí)，所形成的天線的截面不容易具有梯形形狀，因此降低了天線的電阻。
通過上述步驟完成了元件層14。
接著，通過SOG、小滴釋放方法等形成絕緣薄膜15(保護(hù)層)覆蓋用作天線的布線763至765(圖4B)。絕緣薄膜15用作保護(hù)層以保證元件層14的強(qiáng)度，因此在本說明書中有時(shí)將絕緣層15寫成保護(hù)層。優(yōu)選地將絕緣薄膜15制成覆蓋基膜13的側(cè)面和元件層14的側(cè)面。盡管在本實(shí)施方式中在整個(gè)表面上提供絕緣薄膜15以覆蓋基膜13和元件層14，無需在整個(gè)表面上提供絕緣薄膜15，并可以選擇性地提供該絕緣薄膜15。注意，當(dāng)元件層14具有足夠強(qiáng)度時(shí)，無需提供絕緣薄膜15。
可使用諸如DLC(類金剛石碳)的含碳薄膜、含氮的氧化硅薄膜、含氧的氮化硅薄膜、由諸如環(huán)氧樹脂的樹脂材料或其它有機(jī)材料制成的薄膜等形成絕緣薄膜15?？赏ㄟ^濺射、諸如等離子體CVD的各種CVD方法、旋涂、小滴釋放方法、絲網(wǎng)印刷等形成絕緣薄膜15。
接著，蝕刻該絕緣薄膜以暴露分離層12，從而形成開口部分773和774(圖5A)。提供開口部分773和774，使得可以容易地在后續(xù)分離步驟中將元件和襯底11分離。此外，優(yōu)選地在不提供元件(例如包含在元件層14內(nèi)的薄膜晶體管)的區(qū)域或襯底11的邊緣區(qū)域內(nèi)提供開口部分773和774?？赏ㄟ^光刻、激光輻射(例如紫外光線)、或研磨和切割樣品的端面而形成開口部分773和774。
接著，如果需要，在開口部分773至774中引入腐蝕劑以除去分離層12(圖5B)。通過除去分離層12，可在后續(xù)步驟中更容易地將元件和襯底11分離；然而，可以省略除去分離層的這個(gè)步驟。腐蝕劑可以使用含有鹵素氟化物的氣體或者液體。含有鹵素氟化物的氣體可使用例如三氟化氯(ClF3)氣體。當(dāng)將腐蝕劑引入開口部分時(shí)，可將元件層14和襯底11分離。注意，元件層14表示包含薄膜晶體管744至748的層以及用作天線的導(dǎo)電薄膜786。此外，可以留下部分分離層12，而不是全部除去該分離層。通過留下部分分離層12，可以抑制腐蝕劑的消耗并縮短除去該分離層所需的時(shí)間，由此降低成本并實(shí)現(xiàn)高效率。此外，在除去分離層12之后，通過殘留的分離層12部分，元件層14可以保持在襯底11上。
注意，本實(shí)施方式采用了這樣的方法，其中在形成開口部分773和774之后，將腐蝕劑引入開口部分773和774以除去分離層12?？晒┻x擇地，可以使用其它方法將包含基膜13、元件層14、和保護(hù)層15的堆疊體與襯底11分離。例如，可以使用這樣的方法，即，在使用激光或切割器形成開口部分以到達(dá)分離層12之后，可使用物理手段將該堆疊體和襯底11分離。短語(yǔ)“通過物理手段分離”是指通過從外部施加壓力而導(dǎo)致的分離。例如，一種分離方法為，使用從噴嘴噴射的氣體的風(fēng)壓、超聲波等而施加壓力。
優(yōu)選地重復(fù)使用從元件層14分離的襯底11以降低成本。此外，形成絕緣薄膜15以防止在除去分離層12后元件層14散落。由于元件層14小、薄、且輕，容易在除去分離層12之后散落，因?yàn)樵游蠢喂痰剡B接到襯底11。然而，通過在元件層14上形成絕緣薄膜15，元件層14重量增大，可防止元件層從襯底11上散落。此外，盡管只有元件層14既薄又輕，當(dāng)在該元件層上形成絕緣薄膜15時(shí)，元件層14可確保具有一定程度的強(qiáng)度，而不會(huì)由于應(yīng)力等因素而使從襯底11分離的元件層14發(fā)生卷繞。
隨后，絕緣薄膜15的一個(gè)表面貼附到第一薄片材料775，隨后該元件層完全從襯底11上分離(圖6A)。當(dāng)留下部分分離層12而非完全除去該分離層時(shí)，通過物理手段將該元件層與襯底11分離。接著，在與粘附了第一薄片材料775的絕緣薄膜15一個(gè)表面相對(duì)的絕緣薄膜15的另一個(gè)表面上提供第二薄片材料776，之后通過執(zhí)行熱處理和加壓處理之一或兩者而將第二薄片材料776貼附于其上。在提供第二薄片材料776的同時(shí)或之后，分離第一薄片材料775，隨后提供第三薄片材料777代替第一薄片材料。接著通過執(zhí)行熱處理和加壓處理之一或兩者，將第三薄片材料777貼附到絕緣薄膜15。因此，可完成其中用第二薄片材料776和第三薄片材料777密封元件層14的半導(dǎo)體裝置(圖6B)。
注意，可使用第一薄片材料775和第二薄片材料776密封元件層14。然而，對(duì)于用于從襯底11上分離元件層14所使用的薄片材料不同于用于密封元件層14的薄片材料的情形，可以使用由相同材料制成的第二薄片材料776和第三薄片材料777如前所述地密封元件層14。當(dāng)元件層14從襯底11上分離時(shí)，這對(duì)于使用粘附力差的薄片材料的情形是有效的；且對(duì)于例如下述情形也是有效的，即，除了元件層14之外，第一薄片材料775還貼附到襯底11。
對(duì)于第一薄片材料775、第二薄片材料776、和第三薄片材料777中的每一個(gè)，可以使用由聚丙烯、聚酯、乙烯、聚氟乙烯、或氯乙稀制成的薄膜、由纖維材料制成的紙、基底材料薄膜(例如聚酯、聚酰胺、無機(jī)蒸發(fā)薄膜、紙)和粘性合成樹脂薄膜(例如丙烯酸合成樹脂或環(huán)氧合成樹脂)的堆疊薄膜等。此外，當(dāng)通過執(zhí)行熱處理和加壓處理之一或兩者而將薄膜貼附到該元件層時(shí)，通過熱處理而熔化提供于該薄膜的頂面上的粘性層或提供于該薄膜的最外面的層(其非粘性層)，并隨后通過加壓處理而貼附該層。此外，可在第二薄片材料776或第三薄片材料777的表面上提供或者不提供粘性層。該粘性層對(duì)應(yīng)于分別含有粘合劑(諸如熱固化樹脂、紫外固化樹脂、環(huán)氧樹脂粘合劑、或樹脂添加劑)的層。為了防止在密封后水分等進(jìn)入內(nèi)部，優(yōu)選對(duì)用于密封的薄片材料執(zhí)行硅石涂敷。例如，可以使用其中分別堆疊了粘性層或聚酯制成的薄膜等、以及硅石涂層的薄片材料。
通過上述步驟，可以制造出柔性半導(dǎo)體裝置。通過使用在本實(shí)施方式中描述的方法，導(dǎo)電薄膜(天線)的天線的線間寬度可變窄到20±5μm，同時(shí)維持形成該天線所需的短的工藝時(shí)間；因此可以增大每個(gè)單位面積內(nèi)可形成天線的區(qū)域。因此，包含該天線的半導(dǎo)體裝置具有改善的通信距離，且具有高的可靠性。
實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，將參考附圖描述不同于實(shí)施方式1中所述方法的半導(dǎo)體裝置制造方法。
盡管在實(shí)施方式1中描述了在元件層內(nèi)部形成天線以及薄膜晶體管的情形，在本實(shí)施方式中將描述用于形成半導(dǎo)體裝置的方法，其中與薄膜晶體管分離地形成天線，隨后該天線和薄膜晶體管被相互電連接。
首先，先形成一襯底，其中在該襯底上提供天線。下面將描述在其上提供天線的襯底的形成方法。
通過涂敷在襯底235上形成導(dǎo)電薄膜。可供選擇地，為了防止部分襯底235在后續(xù)步驟中通過激光輻射圖形化該導(dǎo)電薄膜時(shí)被蝕刻，可在該襯底235上形成該絕緣薄膜之后，通過涂敷在該絕緣薄膜上形成導(dǎo)電薄膜。注意，襯底235可使用玻璃襯底、石英襯底、陶瓷襯底、包含不銹鋼的金屬襯底、硅襯底、或者具有形成有絕緣薄膜的表面的半導(dǎo)體襯底、以丙烯酸樹脂襯底為代表的塑料襯底等。
使用包含導(dǎo)電顆粒的流體，并采用絲網(wǎng)印刷、旋涂、浸漬、使用噴墨技術(shù)的小滴釋放方法等中的任意一種方法，形成該導(dǎo)電薄膜。此外，可以通過CVD、濺射、電鍍、或蒸發(fā)方法形成該導(dǎo)電薄膜。這種情況下，可以使用Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、和Ba中的任意一種元素，或其合金或化合物形成該半導(dǎo)體薄膜。此外，也可以使用摻雜了諸如磷的雜質(zhì)元素的多晶硅或多晶鍺而形成該導(dǎo)電薄膜。在本實(shí)施方式中，使用絲網(wǎng)印刷形成該導(dǎo)電薄膜。注意，可以使用實(shí)施方式1中所描述的絲網(wǎng)印刷的任何條件、任意導(dǎo)電顆粒等。
接著，烘烤和固化被涂敷到襯底上的包含導(dǎo)電顆粒的流體以形成導(dǎo)電薄膜236(圖7A)。隨后，該導(dǎo)電薄膜經(jīng)過使用激光束輻射的圖形化(劃線)以形成布線237(圖7B)。布線237用作天線。
使用這種方法制造的布線(天線)的線之間的寬度窄到20±5μm，所以可以增大每個(gè)單位面積內(nèi)可形成天線的區(qū)域。因此，可以降低天線的電阻，由此改善無線芯片的通信距離。此外，和使用采用由抗蝕劑制成的掩膜的圖形化的方法相比，可極大地縮短形成天線所需的工藝時(shí)間。
如前所述，完成了在其上提供天線的襯底。
接著將描述在其上形成元件層的襯底的形成方法。首先，如參考圖1A至1C和2A至2C的實(shí)施方式1所述，在襯底11上形成導(dǎo)電薄膜752至761(圖2C)。接著，在導(dǎo)電薄膜752至761以及絕緣薄膜751上形成絕緣薄膜262(圖8A)。通過SOG、小滴釋放方法等，使用無機(jī)材料或有機(jī)材料制成具有單層或疊層的絕緣薄膜262。在本實(shí)施方式中，絕緣薄膜262制成厚度為0.75至3μm。
接著，通過光刻蝕刻絕緣薄膜262以形成接觸孔，通過這些接觸孔而暴露導(dǎo)電薄膜752和導(dǎo)電薄膜761。隨后，在絕緣薄膜262的頂面上形成導(dǎo)電薄膜以填充該接觸孔。也可以使用用于形成實(shí)施方式1中所述的導(dǎo)電薄膜752至761的材料來形成該導(dǎo)電薄膜。
接著，該導(dǎo)電薄膜經(jīng)過圖形化以形成連接到導(dǎo)電薄膜752的布線281和連接到導(dǎo)電薄膜761的布線282。
如前所述，完成了在其上形成元件層的襯底的制作。盡管在本實(shí)施例中先形成在其上提供天線的襯底，但是可以任意地改變形成在其上提供天線的襯底以及形成在其上提供元件層的襯底的順序。
之后，在其上提供了元件層的襯底以及在其上提供了天線的襯底被彼此連接(圖8B)。在本實(shí)施方式中，連接這些襯底的裝置可采用其中分散了電學(xué)導(dǎo)體238的各向異性導(dǎo)體239。在提了供布線281(布線282)和天線234的區(qū)域，各向異性導(dǎo)體239可被擠壓并通過布線281(布線282)和天線234的厚度形成電連接。在其它區(qū)域，由于電學(xué)導(dǎo)體238保持足夠的間隙，在除了形成電連接的區(qū)域以外，這些襯底并未相互電連接。注意，除了通過使用各向異性導(dǎo)體而將這些襯底相互連接的方法之外，還可以使用通過超聲波(也稱為“超聲波結(jié)”)將金屬和金屬相互連接的方法，或者使用超聲固化樹脂或兩面膠帶的連接方法。
如前所述，完成了在其上提供了元件層的襯底(下文中稱之為連接的襯底240)和在其上提供了天線的襯底的制作。
接著，蝕刻該絕緣薄膜以暴露分離層12，從而形成開口部分273和274(圖9A)。在不提供包含在元件層14內(nèi)的薄膜晶體管等的區(qū)域內(nèi)或襯底11的邊緣部分內(nèi)提供開口部分273和274。此外，可通過光刻、激光輻射、或研磨和切割樣品的端面而形成開口部分273和274。
接著，如果需要，在開口部分273和274中引入腐蝕劑以除去分離層12(圖9B)。腐蝕劑可以使用含有鹵素氟化物的氣體或者液體。含有鹵素氟化物的氣體可使用例如三氟化氯(ClF3)氣體。當(dāng)將腐蝕劑引入開口部分273和274時(shí)，可將元件層14和襯底11分離。此外，可以留下部分分離層12，而不是全部除去該分離層。通過留下部分分離層12，可以抑制腐蝕劑的消耗并縮短除去該分離層所需的處理時(shí)間，由此降低成本并實(shí)現(xiàn)高效率。此外，即使在除去分離層12之后，通過剩余的分離層12的部分，元件層14可以保持在襯底11上。
優(yōu)選地重復(fù)使用從元件層14分離的襯底11以降低成本。此外，形成絕緣薄膜15以防止在除去分離層12后元件層14散落。由于元件層14小、薄、且輕，在除去分離層12之后，因?yàn)樵撛游蠢喂痰剡B接到襯底11而容易散落。然而，通過在元件層14上形成絕緣薄膜15，元件層14重量增大，使得可防止元件層14從襯底11上散落。此外，盡管僅僅元件層14既薄又輕，當(dāng)在該元件層上形成絕緣薄膜15時(shí)，元件層14可確保具有一定程度的強(qiáng)度，其形狀不會(huì)由于應(yīng)力等因素而使從襯底11分離的元件層14發(fā)生卷繞。
隨后，將具有元件層14的襯底完全從襯底11上分離(圖10A)。當(dāng)在襯底235上留下部分分離層12時(shí)，通過物理手段將元件層14與襯底11徹底分離。
接著，使用第一薄片材料276和第二薄片材料277密封與襯底11分離的具有元件層14的襯底235(圖10B)。注意，在密封該元件層14之前，可提供保護(hù)薄膜以覆蓋用于天線的襯底235的表面，從而保護(hù)該元件層。
通過執(zhí)行熱處理和加壓處理之一或兩者而將第一薄片材料276和第二薄片材料277貼附到元件層14上。對(duì)于第一薄片材料276和第二薄片材料277中的每一個(gè)，可以使用由聚丙烯、聚酯、乙烯、聚氟乙烯、或氯乙稀制成的薄膜、由纖維材料制成的紙；基底材料薄膜(例如聚酯、聚酰胺、無機(jī)蒸發(fā)薄膜、紙)和粘性合成樹脂薄膜(例如丙烯酸合成樹脂或環(huán)氧合成樹脂)的堆疊薄膜等。此外，當(dāng)通過執(zhí)行熱處理和加壓處理將薄膜貼附到該元件層時(shí)，通過熱處理熔化提供于該薄膜的頂面上的粘性層或提供于該薄膜的最外面的層(非粘性層)，并隨后通過加壓處理而貼附。此外，可在第一薄片材料276或第二薄片材料277的表面上提供或者不提供粘性層。該粘性層對(duì)應(yīng)于分別含有諸如熱固化樹脂、紫外固化樹脂、環(huán)氧樹脂粘合劑、或樹脂添加劑的粘合劑的層。為了防止在密封后水分等進(jìn)入內(nèi)部，優(yōu)選對(duì)用于密封的薄片材料執(zhí)行硅石涂敷。例如，可以使用其中分別堆疊了粘性層、聚酯等制成的薄膜、以及硅石涂層的薄片材料。
接著，使用第一薄片材料276和第二薄片材料277密封的襯底被劃分成多個(gè)芯片。對(duì)于將襯底劃分成多個(gè)芯片的方法，例如，可以使用激光振蕩設(shè)備作為加熱裝置，使用激光束穿過第二薄片材料輻射各個(gè)芯片的周圍，從而將該襯底劃分成多個(gè)芯片。
此外，除了激光束之外，加熱裝置還可以使用布線。特別地，通過將受熱布線壓到將成為各個(gè)芯片的部分的外圍，可熔化和密封這些部分的外圍，并隨后進(jìn)行切割。
通過上述步驟，可以制造出柔性半導(dǎo)體裝置(芯片)。通過使用在本實(shí)施方式中描述的方法，導(dǎo)電薄膜(天線)的天線的線間寬度可變窄到20±5μm，同時(shí)維持形成該天線所需的短的工藝時(shí)間；因此可以增大每個(gè)單位面積內(nèi)可形成天線的區(qū)域。因此，包含該天線的半導(dǎo)體裝置具有改善的通信距離，且具有高的可靠性。
注意，可以自由地結(jié)合上述實(shí)施方式執(zhí)行本實(shí)施方式。也就是說，可以自由地和本實(shí)施方式相結(jié)合地使用上述實(shí)施方式中所描述的材料和形成方法。
實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，將參考附圖描述不同于實(shí)施方式1和2中所述方法的半導(dǎo)體裝置制造方法。和實(shí)施方式1和2(在隨后步驟中都除去襯底11)不同，不是除去襯底11，而是研磨和拋光襯底11以將其當(dāng)作該半導(dǎo)體裝置的一部分。
首先，在襯底11上形成基膜13。隨后，在該基膜13上形成元件層14。不同于實(shí)施方式1和2，在本實(shí)施方式中，不在襯底11上提供分離層12，直接在襯底11上形成基膜13。
注意，可以如實(shí)施方式1所述地在元件層14內(nèi)形成天線。可供選擇地，在形成元件層14之后，可以如實(shí)施方式2所述，可以使提供于元件層內(nèi)的薄膜晶體管和其上提供了天線的襯底相互電連接。在本實(shí)施方式中，在形成元件層14內(nèi)部的天線之后，在元件層14上提供絕緣薄膜(保護(hù)層)15。
接著，在絕緣薄膜15上形成薄膜41。薄膜41由氯乙烯樹脂、硅樹脂等制成，并具有被拉伸時(shí)可延展的屬性。因此，薄膜41也稱為延展薄膜。優(yōu)選地，薄膜41在通常狀態(tài)下具有強(qiáng)的粘附性；當(dāng)用光線輻射時(shí)，粘附性減弱。特別地，優(yōu)選使用被紫外光線輻射時(shí)粘附性減弱的UV膠帶。
接著，使用研磨裝置研磨和其上提供了元件層的襯底的另一個(gè)表面相對(duì)的襯底11的一個(gè)表面(見圖11A)。優(yōu)選地，研磨襯底11的表面直到襯底11的厚度不大于100μm。通常，在該研磨步驟中，通過旋轉(zhuǎn)固定襯底的工作臺(tái)和研磨裝置31中的一個(gè)或兩個(gè)而研磨襯底11的表面。研磨裝置31對(duì)應(yīng)于例如研磨石。
接著，使用拋光裝置拋光被研磨的襯底11的表面(見圖11B)。優(yōu)選地，襯底11的表面被拋光，使得襯底厚度為2至50μm，更為優(yōu)選地為4至30μm。在該拋光步驟中，和上述研磨步驟相似，通過旋轉(zhuǎn)固定襯底11的工作臺(tái)和拋光裝置32中的一個(gè)或兩個(gè)而拋光襯底11的表面。拋光裝置32對(duì)應(yīng)于例如拋光墊。之后，盡管未在圖中示出，如果需要?jiǎng)t進(jìn)行清洗以除去在研磨和拋光步驟中產(chǎn)生的塵埃。
接著，使用切割裝置33部分地切割襯底11、基膜13、元件層14、和絕緣薄膜15。這種情況下，沿集成電路之間的邊界線進(jìn)行切割，使得相互獨(dú)立地劃分該多個(gè)集成電路的每一個(gè)而不切割薄膜41。此外，只有提供于元件層14內(nèi)的絕緣薄膜被切割，而不切割提供于元件層14內(nèi)的元件。通過這個(gè)切割步驟，形成了多個(gè)半導(dǎo)體裝置(芯片)19，每一個(gè)中都堆疊了厚度減小的襯底11、基膜13、以及元件層14(圖11C)。注意，切割裝置33對(duì)應(yīng)于劃片機(jī)、激光、線鋸等。厚度被降低到2至50μm的襯底11具有柔性，使得由此制成的半導(dǎo)體裝置19也具有柔性。因此，在本實(shí)施方式中制造的半導(dǎo)體裝置19可以容易地粘附到彎曲的材料體。
可以自由地結(jié)合上述實(shí)施方式執(zhí)行本實(shí)施方式。也就是說，可以自由地和本實(shí)施方式相結(jié)合地使用實(shí)施方式1和2中所描述的材料和形成方法。
實(shí)施方式4本實(shí)施方式將描述具有結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制造方法，該薄膜晶體管不同于實(shí)施方式1中所述的元件層14的薄膜晶體管。
首先，如實(shí)施方式1所述，在襯底11上形成分離層12、基膜13、和非晶半導(dǎo)體薄膜704。隨后，晶化非晶半導(dǎo)體薄膜704之后，執(zhí)行圖形化以形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710。接著，形成柵絕緣薄膜705以覆蓋結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706至710。在柵絕緣薄膜705上堆疊第一導(dǎo)電薄膜1505a和第二導(dǎo)電薄膜1506a。注意，在本實(shí)施方式中，只示出了且將只討論結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706(圖15A)。
可使用諸如鎢(W)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、或鉬(Mo)的高熔點(diǎn)金屬、或者主要包含高熔點(diǎn)金屬的合金或化合物分別形成第一導(dǎo)電薄膜1505a和第二導(dǎo)電薄膜1506a。在本實(shí)施方式中，使用相互不同的材料形成該第一和第二導(dǎo)電薄膜，使得在稍后執(zhí)行的蝕刻步驟中產(chǎn)生不同的蝕刻速率。特別地，使用厚度為30至50nm的氮化鉭薄膜作為第一導(dǎo)電薄膜，而使用厚度為300至600nm的鎢薄膜作為第二導(dǎo)電薄膜。
接著，在第二導(dǎo)電薄膜上形成使用曝光掩模(其中將具有衰減光強(qiáng)功能的半透明薄膜制成的輔助圖形置于該曝光掩模上)形成的衍射光柵圖形或掩模圖形。在此，將參考圖17A至17D描述形成掩模圖形1507a的方法。
圖17A為曝光掩模的放大部分的俯視圖。此外，圖17B為和圖17A相對(duì)應(yīng)的曝光掩模部分的截面視圖。在圖17B中，曝光掩模對(duì)應(yīng)于涂敷了抗蝕劑的襯底11。
曝光掩模在透光基底物質(zhì)1700上具有由諸如鉻(Cr)、鉭(Ta)、或CrNx的金屬膜制成的遮光部分1701a和1701b，以及作為輔助圖形的半透明薄膜1702。遮光部分1701a的寬度設(shè)為t1，遮光部分1701b的寬度設(shè)為t2，提供了半透明薄膜的部分1702的寬度設(shè)為S1。遮光部分1701a和遮光部分1701b之間的間距也設(shè)為S1。
在本實(shí)施方式中，曝光掩模使用了包含由MoSixNy(x和y為正整數(shù))制成的半透明薄膜1702以及位于透光基底物質(zhì)1700上由鉻(Cr)制成的遮光部分1701a和1701b的曝光掩模。此外，可以根據(jù)各個(gè)曝光波長(zhǎng)而任意地選擇用于半透明薄膜1702的材料。例如，當(dāng)使用F2準(zhǔn)分子激光器時(shí)，可以使用TaSixOy(x和y為正整數(shù))。當(dāng)使用ArF準(zhǔn)分子激光器時(shí)，可以使用MoSixNy或TaSixOy。此外，當(dāng)使用i線(波長(zhǎng)為365nm的光線)時(shí)，可以使用CrOxNy(x和y為正整數(shù))。當(dāng)使用ArF準(zhǔn)分子激光器時(shí)，可以使用CrFxOy(x和y為正整數(shù))或MoSixOy(x和y為正整數(shù))。
當(dāng)使用圖17A和17B所示的曝光掩模將抗蝕劑薄膜暴露于光時(shí)，光線在遮光部分周圍透射并穿過半透明薄膜，從而形成未曝光區(qū)域1507a和已曝光區(qū)域1520。
隨后，執(zhí)行顯影以除去已曝光區(qū)域1520，從而獲得圖15A所示的掩模圖形1507a。注意，在顯影之后，可執(zhí)行在約200℃的溫度下的烘烤以改變掩模圖形1507a的形狀。
此外，作為其它曝光掩模的示例，圖17C示出了一種曝光掩模的俯視圖，其中在遮光部分1701a和1701b之間提供衍射光柵圖形1712，該圖形具有以不大于曝光極限的間隔提供的多個(gè)狹縫。例如，使用t1設(shè)為6μm，t2設(shè)為6μm，S1設(shè)為1μm的曝光掩模。類似地，即使當(dāng)使用圖7C所示的曝光掩模時(shí)，也可以獲得圖17A所示的掩模圖形1507a。
接著，使用掩模圖形1507a，圖形化第一導(dǎo)電薄膜1505a和第二導(dǎo)電薄膜1506a。
首先，如圖15B所示，通過干法蝕刻來蝕刻第二導(dǎo)電薄膜1506a?？梢允褂肅F4、SF6、Cl2、或O2作為蝕刻氣體。為了提高蝕刻速率，采用了使用諸如ECR(電子回旋共振)或ICP(感應(yīng)耦合等離子體)的高密度等離子體源的干法蝕刻設(shè)備。此外，在基于掩膜圖形1507a的加工形狀中，為了將端部或側(cè)壁部分處理成錐形形狀，對(duì)襯底側(cè)施加負(fù)偏置電壓。通過蝕刻，由抗蝕劑制成的掩膜圖形1507a經(jīng)過使用電場(chǎng)加速離子的濺射，從而形成分離放置的掩膜圖形1507b。
接著，蝕刻氣體改變?yōu)镃F4和Cl2，隨后蝕刻第一導(dǎo)電薄膜1505a的氮化鉭。通過蝕刻，形成了包含第一導(dǎo)電薄膜1505b和第二導(dǎo)電薄膜1506b的第一導(dǎo)電堆疊圖形(圖15C)。第二導(dǎo)電薄膜1506b端部處錐形部分與襯底11的表面之間的角度設(shè)置為10至30度。主要是根據(jù)第二導(dǎo)電薄膜1506b的厚度確定該角度。在本實(shí)施方式中，錐形部分的長(zhǎng)度設(shè)置為0.2至1.5μm，優(yōu)選為05至1μm。
接著，通過使用BCl3、Cl2、和O2作為蝕刻氣體，基于掩膜圖形1507b選擇性地蝕刻第二導(dǎo)電薄膜1506b，從而形成第二導(dǎo)電薄膜1506c。由抗蝕劑制成的掩膜圖形1507b經(jīng)過使用電場(chǎng)加速離子的濺射，且掩膜圖形1507b的尺寸降低以形成掩膜圖形1507c。此外，在該蝕刻中，施加到襯底側(cè)的偏置電壓被降低，以防止第一導(dǎo)電薄膜1505b被蝕刻。第二導(dǎo)電薄膜1506c的端部凹陷以處于第一導(dǎo)電薄膜1505b的內(nèi)部，由稍后描述的凹陷量確定長(zhǎng)度Lov。注意，Lov為結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706和第一導(dǎo)電薄膜1505b交疊的區(qū)域，該區(qū)域未被第二導(dǎo)電薄膜1506c覆蓋。以這種方式形成包含第一導(dǎo)電薄膜1505b和第二導(dǎo)電薄膜1506c的第二導(dǎo)電堆疊圖形，該第二導(dǎo)電堆疊圖形在與結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706交叉的位置變成柵電極(圖15D)。因此，將兩個(gè)溝道形成區(qū)之間的間隔設(shè)成不大于2μm。根據(jù)本發(fā)明，可以降低具有多柵結(jié)構(gòu)的TFT所占據(jù)的面積，并可集成這些TFT，由此實(shí)現(xiàn)高清晰度的發(fā)光裝置。
接著，向結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706添加提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素。這種情況下，可以通過使用第二導(dǎo)電堆疊圖形以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成LDD區(qū)、源區(qū)、和漏區(qū)。
圖16A為示出了用于形成和柵電極交疊的LDD區(qū)的摻雜處理的截面視圖。將提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素添加到位于第二導(dǎo)電薄膜1506c下的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706內(nèi)。通過添加該提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素，形成第一濃度的雜質(zhì)區(qū)1508a、1508b、和1509。這種情況下，通過穿過未和第二導(dǎo)電薄膜1506c交疊的第一導(dǎo)電薄膜1505b的部分而向結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706添加提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素。在本實(shí)施方式中，使用磷(或As)作為提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素以形成n溝道TFT。需要不小于50kV的加速電壓以形成第一濃度雜質(zhì)區(qū)1508a、1508b、和1509，盡管其取決于柵絕緣薄膜705或第一導(dǎo)電薄膜1505b的厚度。當(dāng)?shù)谝粷舛入s質(zhì)區(qū)1508a、1508b、和1509用作LDD區(qū)時(shí)，可將其雜質(zhì)濃度調(diào)整為1×1016至5×1018/cm3(SIMS測(cè)量中的峰值)。
當(dāng)執(zhí)行摻雜處理時(shí)，未將提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素添加到位于第二導(dǎo)電薄膜1506c下的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706的區(qū)域，該區(qū)域變成用作(將在稍后形成的)TFT的溝道形成區(qū)的部分。在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706中形成未添加提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的多個(gè)區(qū)域，在本實(shí)施方式中形成兩個(gè)區(qū)域。在本說明書中，夾在多個(gè)區(qū)域(溝道形成區(qū))(本實(shí)施方式中為兩個(gè)區(qū)域)之間的雜質(zhì)區(qū)稱為中間雜質(zhì)區(qū)。
圖16B為示出了用于形成置于柵電極之外的源區(qū)和漏區(qū)的摻雜處理的截面視圖。使用第二導(dǎo)電堆疊圖形作為掩膜，將提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素添加到結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜706。通過添加提供一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素，形成第二濃度雜質(zhì)區(qū)1510和1511。在不高于30kV的加速電壓下，執(zhí)行用于形成源區(qū)和漏區(qū)的摻雜處理。可將第二濃度雜質(zhì)區(qū)1510的雜質(zhì)濃度調(diào)整為1×1019至5×1021/cm3(SIMS測(cè)量中的峰值)。
注意，摻雜處理的順序沒有特別限制。在執(zhí)行用于形成源區(qū)和漏區(qū)的摻雜處理之后，可執(zhí)行用于形成LDD區(qū)的摻雜處理。此外，在本實(shí)施方式中，執(zhí)行摻雜處理兩次以形成具有不同濃度的雜質(zhì)區(qū)；然而，可以進(jìn)行一次摻雜處理并通過調(diào)整處理的條件，由此形成具有不同濃度的雜質(zhì)區(qū)。接著，在該TFT上形成絕緣薄膜1512和絕緣薄膜1513，在絕緣薄膜1512和1513內(nèi)形成連接到第二濃度雜質(zhì)區(qū)1510的接觸孔，并形成分別用作源極布線或漏極布線的導(dǎo)電薄膜1514和1515(圖16C)。
通過上述步驟，可以完成其中兩個(gè)溝道形成區(qū)之間的間隔小于2μm的薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明，可以降低具有多柵結(jié)構(gòu)的TFT所占據(jù)的面積，由此實(shí)現(xiàn)高清晰度的發(fā)光裝置。
可以自由地結(jié)合上述實(shí)施方式執(zhí)行本實(shí)施方式。也就是說，可以自由地和本實(shí)施方式相結(jié)合地使用實(shí)施方式1至3中所描述的材料和形成方法。
實(shí)施方式5在本實(shí)施方式中，將參考圖12A至12C解釋把根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用作能夠無接觸地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的RFID標(biāo)簽的情形的一個(gè)實(shí)施方式。
RFID標(biāo)簽2020具有無接觸地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能，其包含電源電路2011、時(shí)鐘發(fā)生電路2012、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路2013、用于控制其它電路的控制電路2014、接口電路2015、存儲(chǔ)器2016、數(shù)據(jù)總線2017、和天線(天線線圈)2018(圖12A)。
電源電路2011用于基于從天線2018輸入的AC信號(hào)而產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體裝置中各個(gè)電路的電源。時(shí)鐘發(fā)生電路2012用于基于從天線2018輸入的AC信號(hào)產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體裝置中各個(gè)電路的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路2013用于解調(diào)和調(diào)制用來與讀取器/寫入器2019通信的數(shù)據(jù)。控制電路2014用于控制存儲(chǔ)器2016。天線2018用于發(fā)射和接收無線電波。讀取器/寫入器2019控制半導(dǎo)體裝置、與該半導(dǎo)體裝置的通信、及處理其數(shù)據(jù)。注意，該RFID標(biāo)簽不限于這種結(jié)構(gòu)，例如可以額外提供諸如電源電壓限制器電路和密碼分析專用硬件的另外元件。
此外，該RFID標(biāo)簽可以是下述類型不安裝電源(電池)，通過無線電波將電源電壓提供給各個(gè)電路；通過安裝的電源(電池)代替天線將電源電壓提供各個(gè)電路；或者是通過無線電波和電源提供電源電壓。
對(duì)于使用根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置作為RFID標(biāo)簽等的情形，其優(yōu)點(diǎn)為可以實(shí)現(xiàn)無接觸通信、實(shí)現(xiàn)多次讀取、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變成各種形狀、方向性寬且根據(jù)選定頻率提供了大的識(shí)別范圍、等等。RFID標(biāo)簽可以應(yīng)用于能夠通過非接觸的無線電通信而識(shí)別個(gè)人或物體的個(gè)體信息的IC標(biāo)簽、通過標(biāo)簽處理可以粘附到對(duì)象的粘性標(biāo)簽、用于事件或娛樂的腕帶等。此外，可以使用樹脂材料加工RFID標(biāo)簽，或者該標(biāo)簽可以直接固定到阻斷無線電通信的金屬。此外，RFID可用于操作諸如入口管理系統(tǒng)和檢查系統(tǒng)或調(diào)整系統(tǒng)的系統(tǒng)。
接著，下面將解釋采用根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的RFID標(biāo)簽的實(shí)際使用的一個(gè)模式。將讀出器/寫入器2030置于包含顯示部分2031的便攜終端的一側(cè)上，并將RFID標(biāo)簽2033置于商品2032的一側(cè)上(圖12B)。當(dāng)讀出器/寫入器2030被保持對(duì)準(zhǔn)商品2032的RFID標(biāo)簽2033時(shí)，和該商品有關(guān)的信息，例如該商品的原材料和原產(chǎn)地、各生產(chǎn)過程的測(cè)試結(jié)果、銷售過程的記錄以及關(guān)于該商品的另外描述等顯示在顯示部分2031內(nèi)。此外，當(dāng)商品2036沿傳送帶傳輸時(shí)，可以使用置于讀出器/寫入器2034和商品2036內(nèi)的RFID標(biāo)簽2035檢查商品2036(圖12C)。這樣，可以容易地獲取信息，通過對(duì)系統(tǒng)采用RFID可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大功能及高的附加值。
可以自由結(jié)合上述實(shí)施方式而執(zhí)行本實(shí)施方式。
實(shí)施方式6根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于電子設(shè)備。該電子設(shè)備包含電視接收機(jī)、計(jì)算機(jī)、諸如移動(dòng)電話的便攜信息終端、諸如數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)的攝影機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、投影儀等。將參考圖13描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用于移動(dòng)電話的情形。
移動(dòng)電話包含外殼2700和2706、面板2701、機(jī)殼2702、印刷電路板2703、操作按鈕2704、和電池2705。含有面板2701從而為可自由拆卸的機(jī)殼2702被置于印刷電路板2703。根據(jù)包含面板2701的電子設(shè)備而適當(dāng)?shù)馗淖儥C(jī)殼2702的外形和尺寸。在印刷電路板2703上安裝多個(gè)已封裝半導(dǎo)體裝置，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以用作其中一個(gè)半導(dǎo)體裝置。安裝在印刷電路板2703上的多個(gè)半導(dǎo)體裝置都具有控制器、中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、電源電路、音頻處理電路、發(fā)射/接收電路等功能中的任一種。
面板2701通過連接薄膜2708連接到印刷電路板2703。上述面板2701、機(jī)殼2702、以及印刷電路板2703和操作按鈕2704及電池2705一起被包含在外殼2700和2706內(nèi)。布置面板2701中包含的像素區(qū)域2709，使得從設(shè)于外殼2700內(nèi)的窗口可以看到該像素區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置緊湊，且既薄又輕。因此，該半導(dǎo)體裝置可以有效地利用該電子設(shè)備的外殼2700和2706內(nèi)的有限空間。
此外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以用于例如紙幣、硬幣、有價(jià)證券、證書、無記名債券、包裝容器、書籍、記錄介質(zhì)、個(gè)人用品、交通工具、食物、衣服、保健用品、生活用品、醫(yī)藥、電子設(shè)備等中的RFID標(biāo)簽。將參考圖14A至14H描述其具體示例。
紙幣和硬幣是指市場(chǎng)上的貨幣，包含為特定區(qū)域內(nèi)貨幣的票據(jù)(現(xiàn)金憑據(jù))、紀(jì)念幣等。有價(jià)證券是指支票、股票、期票等(圖14A)。證書指駕駛執(zhí)照、居住證等(見圖14B)。無記名債券指郵票、米票(ricecoupon)、各種禮券等(見圖14C)。包裝容器指用于飯盒等的包裝紙、塑料瓶等(見圖14D)。書籍是指書、卷等(見圖14E)。記錄介質(zhì)指DVD軟件、錄像帶等(見圖14F)。交通工具指諸如自行車的有車輪的車輛、船舶等(見圖14G)。個(gè)人物品指袋子、眼鏡等(見圖14H)。食物用品指蔬菜、飲料等。衣物指衣服、鞋等。保健用品指醫(yī)療儀器、保健用具等。生活用品指家具、照明設(shè)備等。醫(yī)藥指藥品、農(nóng)業(yè)化學(xué)制品等。電子設(shè)備指液晶顯示裝置、電致發(fā)光顯示裝置、電視設(shè)備(電視機(jī)或者薄電視機(jī))、移動(dòng)電話等。
通過為紙幣、硬幣、有價(jià)證券、證書、無記名債券等提供RFID標(biāo)簽20，可以防止對(duì)其的仿冒。特別地，通過向健康保險(xiǎn)卡(為一種證書)提供用于記錄先前疾病或用藥歷史的無線芯片并在醫(yī)生診斷時(shí)檢查該健康保險(xiǎn)卡，即使對(duì)于就診于多家醫(yī)院的情形，也可以防止對(duì)藥物類型、劑量等做出錯(cuò)誤診斷。此外，通過對(duì)包裝容器、書籍、記錄介質(zhì)、個(gè)人用品、食物、生活用品、電子設(shè)備等提供RFID標(biāo)簽20，可以改善檢查系統(tǒng)、出租系統(tǒng)等的效率。通過為交通工具、保健用品、醫(yī)藥等提供RFID標(biāo)簽20，可以防止對(duì)其的仿冒和偷竊并防止誤食藥物。RFID標(biāo)簽20可粘附到對(duì)象的表面或嵌入到對(duì)象中。例如，RFID標(biāo)簽20可嵌入到書籍的紙中或嵌入到包裝的有機(jī)樹脂中。
這樣，通過為包裝容器、記錄介質(zhì)、個(gè)人用品、食物用品、衣物、生活用品、電子設(shè)備等提供RFID標(biāo)簽20，可以改善檢查系統(tǒng)和出租系統(tǒng)等的效率。通過為交通工具提供RFID標(biāo)簽20，可以防止仿冒和偷竊。此外，通過將RFID標(biāo)簽20嵌入到諸如動(dòng)物的生物中，可以容易地識(shí)別各個(gè)生物；例如通過將RFID標(biāo)簽20嵌入到諸如家畜的生物中，可以容易地識(shí)別其第一年的生活、性別、品種等。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的該半導(dǎo)體裝置可以用于任意物品?？梢宰杂傻亟Y(jié)合上述實(shí)施方式而實(shí)施本實(shí)施方式。
本發(fā)明基于2005年5月31日在日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)序號(hào)2005-158462，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容在此引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種天線制造方法，包含將包含導(dǎo)電顆粒的流體涂敷到對(duì)象上；以及通過固化該包含導(dǎo)電顆粒的流體而形成包含導(dǎo)電顆粒的薄膜之后，使用激光照射形成天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的天線制造方法，其中通過激光照射圖形化包含導(dǎo)電顆粒的薄膜而形成天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的天線制造方法，其中使用絲網(wǎng)印刷、旋涂、浸漬、或小滴釋放方法，作為涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的天線制造方法，其中將包含下述物質(zhì)的顆粒用作所述導(dǎo)電顆粒金、銀、銅、金銀合金、金銅合金、銀銅合金、金銀銅合金、氧化銦錫、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化鋅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化硅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、無鉛焊料、或含鉛焊料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的天線制造方法，其中在激光輻射中使用波長(zhǎng)為大于或等于1nm且小于或等于380nm的固體激光器。
6.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包含在襯底上形成分離層；在該分離層上形成包含薄膜晶體管的元件層；在該元件層上涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體；在固化包含導(dǎo)電顆粒的流體之后，使用激光照射形成電連接到薄膜晶體管的天線；在該元件層和天線上形成保護(hù)層；選擇性地除去元件層和保護(hù)層以形成開口部分；將元件層、天線、和保護(hù)層與襯底分離；以及使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將該元件層、天線、和保護(hù)層密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過激光照射圖形化包含導(dǎo)電顆粒的薄膜而形成天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中使用絲網(wǎng)印刷、旋涂、浸漬、或小滴釋放方法，作為涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體的方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中將包含下述物質(zhì)的顆粒用作所述導(dǎo)電顆粒金、銀、銅、金銀合金、金銅合金、銀銅合金、金銀銅合金、氧化銦錫、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化鋅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化硅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、無鉛焊料、或含鉛焊料。
10.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，包含在第一襯底上涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體；在固化包含導(dǎo)電顆粒的流體之后，使用激光照射在第一襯底上形成天線；連接其上形成了天線的第一襯底和其上形成了分離層和包含薄膜晶體管的元件層的第二薄膜，從而將天線電連接到該薄膜晶體管；選擇性地除去連接的第一和第二襯底以形成開口部分；分離第二襯底；以及使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將其上提供了元件層和天線的第一襯底密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過激光照射圖形化包含導(dǎo)電顆粒的薄膜而形成該天線。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中使用絲網(wǎng)印刷、旋涂、浸漬、或小滴釋放方法，作為涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體的方法。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中將包含下述物質(zhì)的顆粒用作所述導(dǎo)電顆粒金、銀、銅、金銀合金、金銅合金、銀銅合金、金銀銅合金、氧化銦錫、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化鋅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化硅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、無鉛焊料、或含鉛焊料。
14.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，包含在第一襯底上涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體；在固化包含導(dǎo)電顆粒的流體之后，使用激光照射在第一襯底上形成天線；連接其上形成了天線的第一襯底和其上形成了分離層和包含薄膜晶體管的元件層的第二襯底，從而將天線電連接到該薄膜晶體管；連接之后，研磨第一襯底并拋光被研磨的第一襯底；以及使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將拋光后的第一襯底以及第二襯底密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過激光照射圖形化包含導(dǎo)電顆粒的薄膜而形成該天線。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中使用絲網(wǎng)印刷、旋涂、浸漬、或小滴釋放方法，作為涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體的方法。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中將包含下述物質(zhì)的顆粒用作所述導(dǎo)電顆粒金、銀、銅、金銀合金、金銅合金、銀銅合金、金銀銅合金、氧化銦錫、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化鋅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、將大于或等于2wt％且小于或等于20wt％的氧化硅混合到氧化銦中的導(dǎo)電氧化物、無鉛焊料、或含鉛焊料。
18.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，包含在襯底上形成分離層；在該分離層上形成包含薄膜晶體管的元件層；在該元件層上形成導(dǎo)電薄膜；在形成該導(dǎo)電薄膜之后，通過激光照射形成電連接到該薄膜晶體管的天線；在該元件層和天線上形成保護(hù)層；選擇性地除去元件層和保護(hù)層以形成開口部分；將元件層、天線、和保護(hù)層與襯底分離；以及使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜密封該元件層、天線、和保護(hù)層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過激光照射圖形化包含導(dǎo)電顆粒的薄膜而形成天線。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過CVD、濺射、電鍍、或蒸發(fā)形成該導(dǎo)電薄膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中在激光輻射中使用波長(zhǎng)為大于或等于1nm且小于或等于380nm的固體激光器。
22.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，包含在第一襯底上形成導(dǎo)電薄膜；在形成該導(dǎo)電薄膜之后，通過激光照射在第一襯底上形成天線；連接其上形成了天線的第一襯底和其上形成了分離層以及包含薄膜晶體管的元件的第二襯底，從而將天線電連接到薄膜晶體管；選擇性地除去連接的第一和第二襯底以形成開口部分；分離第二襯底；以及使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜密封其上提供了元件層和天線的第一襯底。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過激光照射圖形化包含導(dǎo)電顆粒的薄膜而形成天線。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過CVD、濺射、電鍍、或蒸發(fā)形成該導(dǎo)電薄膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中在激光輻射中使用波長(zhǎng)為大于或等于1nm且小于或等于380nm的固體激光器。
26.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，包含在第一襯底上形成導(dǎo)電薄膜；在形成該導(dǎo)電薄膜之后，使用激光照射在第一襯底上形成天線；連接其上形成了天線的第一襯底和其上形成了分離層和包含薄膜晶體管的元件層的第二襯底，從而將天線電連接到薄膜晶體管；研磨第一襯底并拋光被研磨的第一襯底；以及使用第一柔性薄膜和第二柔性薄膜將拋光后的第一襯底以及第二襯底密封。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過激光照射圖形化包含導(dǎo)電顆粒的薄膜而形成天線。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中通過CVD、濺射、電鍍、或蒸發(fā)形成該導(dǎo)電薄膜。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的半導(dǎo)體裝置制造方法，其中在激光輻射中使用波長(zhǎng)為大于或等于1nm且小于或等于380nm的固體激光器。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有低電阻的天線以及通信距離得到改善的具有天線的半導(dǎo)體裝置。將包含導(dǎo)電顆粒的流體涂敷到對(duì)象上。在固化包含導(dǎo)電顆粒的流體之后，使用激光輻射該液體以形成天線。使用絲網(wǎng)印刷、旋涂、浸漬、或小滴釋放方法，涂敷包含導(dǎo)電顆粒的流體。此外，該激光可使用波長(zhǎng)為大于或等于1nm且小于或等于380nm的固體激光器。
文檔編號(hào)H05K3/00GK1874060SQ20061008860
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者青木智幸, 山田大干 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所