專利名稱：半導(dǎo)體集成電路及其制造方法、使用該電路的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過層疊半導(dǎo)體元件而形成的半導(dǎo)體集成電路。
背景技術(shù)：
正在對(duì)通過層疊形成有集成電路的半導(dǎo)體襯底謀求半導(dǎo)體集成電路的高集成化的技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)。通過順序?qū)盈B形成有集成電路的半導(dǎo)體襯底，制造這種通過層疊半導(dǎo)體而形成的半導(dǎo)體集成電路。在通過層疊半導(dǎo)體而形成的半導(dǎo)體集成電路中，在每個(gè)半導(dǎo)體襯底上形成集成電路并使所述半導(dǎo)體襯底薄片化等來層疊它們。(例如，參照專利文件1和2)。
專利文件1日本專利申請(qǐng)公開平6-61418號(hào)公報(bào)專利文件2日本專利申請(qǐng)公開2001-189419號(hào)公報(bào)但是，在以往的通過層疊半導(dǎo)體而形成的半導(dǎo)體集成電路的制造方法中，在進(jìn)行蝕刻等來在半導(dǎo)體襯底的一部分中形成開口部之后，通過對(duì)半導(dǎo)體襯底從背面進(jìn)行拋光形成貫穿孔(也稱為通孔)。然后，在該貫穿孔中通過蒸發(fā)沉積法或鍍敷法形成布線，以連接形成在各半導(dǎo)體襯底上的集成電路。
像這樣在半導(dǎo)體襯底中形成通孔的工序或?qū)Π雽?dǎo)體襯底從背面進(jìn)行拋光的工序需要非常長的時(shí)間，這成為產(chǎn)率降低的原因。另外，在半導(dǎo)體襯底中形成通孔的工序或從背面進(jìn)行拋光的工序中，產(chǎn)生灰塵，這導(dǎo)致集成電路的缺陷。另外，由于層疊有半導(dǎo)體襯底，所以通過層疊半導(dǎo)體而形成的半導(dǎo)體集成電路變厚，機(jī)械柔軟性低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高通過層疊半導(dǎo)體而形成的集成電路的產(chǎn)率。另外，本發(fā)明的目的還在于謀求通過層疊半導(dǎo)體而形成的集成電路的薄型化，并提出具有機(jī)械柔軟性的半導(dǎo)體集成電路的制造方法。
本發(fā)明的要點(diǎn)如下在多個(gè)襯底上形成剝離層，并在剝離層上形成半導(dǎo)體元件及用來形成貫穿布線的開口部。然后，從襯底剝離具有半導(dǎo)體元件的層并層疊它們，并通過使用具有導(dǎo)電性的材料填充開口部形成貫穿布線，以制造半導(dǎo)體集成電路。此外，在本說明書中，開口部是通過貫穿具有半導(dǎo)體元件的層而形成的。另外，開口部的側(cè)面或位于開口部下的具有半導(dǎo)體元件的層的一部分具有導(dǎo)電性。另外，形成貫穿布線(也只稱為布線)指的是如下處理使用具有導(dǎo)電性的材料填充開口部來電連接形成在上層及下層中的具有半導(dǎo)體元件的層。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其包括如下步驟在第一襯底上形成具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；在第二至第n(n≥2)襯底上分別形成剝離層；在形成在第二至第n襯底上的剝離層上分別形成具有半導(dǎo)體元件和開口部的第二至第n元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；從第二至第n襯底剝離第二至第n元件形成層并將它們貼合在第一元件形成層上；以及通過在開口部中形成布線，電連接形成在下層中的元件形成層和貼合在上層中的元件形成層，以層疊n個(gè)元件形成層。
另外，本發(fā)明是一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其包括如下步驟在第一襯底上形成具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；在第二至第n(n≥2)襯底上分別形成剝離層；在形成在第二至第n襯底上的剝離層上分別形成具有半導(dǎo)體元件和開口部的第二至第n元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；從第二至第n襯底剝離第二至第n元件形成層并使開口部大致一致地將它們貼合在第一元件形成層上；以及通過在開口部中形成布線，電連接形成在下層中的元件形成層和貼合在上層中的元件形成層，以層疊n個(gè)元件形成層。
另外，本發(fā)明是一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其包括如下步驟在第一襯底上形成具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；在第二至第n(n≥2)襯底上分別形成剝離層；在形成在第二至第n襯底上的剝離層上分別形成具有半導(dǎo)體元件和開口部的第二至第n元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；從第二至第n襯底剝離第二至第n元件形成層；以及在通過在開口部中形成布線電連接形成在下層中的元件形成層和貼合在上層中的元件形成層的同時(shí)，將第二至第n元件形成層貼合在第一元件形成層上。
另外，本發(fā)明是一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其包括如下步驟在第一襯底上形成第一剝離層；在第一剝離層上形成具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；在第二至第n(n≥2)襯底上分別形成剝離層；在形成在第二至第n襯底上的剝離層上分別形成具有半導(dǎo)體元件和開口部的第二至第n元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；從第一襯底剝離第一元件形成層；從第二至第n襯底剝離第二至第n元件形成層并將它們貼合在第一元件形成層上；以及通過在開口部中形成布線，電連接形成在下層中的元件形成層和貼合在上層中的元件形成層，以層疊n個(gè)元件形成層。
另外，本發(fā)明是一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其包括如下步驟在第一襯底上形成第一剝離層；在第一剝離層上形成具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；在第二至第n(n≥2)襯底上分別形成剝離層；在形成在第二至第n襯底上的剝離層上分別形成具有半導(dǎo)體元件和開口部的第二至第n元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；從第一襯底剝離第一元件形成層；從第二至第n襯底剝離第二至第n元件形成層并使開口部大致一致地將它們貼合在第一元件形成層上；以及通過在開口部中形成布線，電連接形成在下層中的元件形成層和貼合在上層中的元件形成層，以層疊n個(gè)元件形成層。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體集成電路，其層疊有具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；以及具有半導(dǎo)體元件和開口部的第二至第n(n≥2)元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成，其中在開口部中分別形成有布線。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體集成電路，其層疊有具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成；以及具有半導(dǎo)體元件和開口部的第二至第n(n≥2)元件形成層，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住其上下兩端的半導(dǎo)體層構(gòu)成，其中第一至第n元件形成層貼合為形成在位于下層一側(cè)的一個(gè)元件形成層和位于上層一側(cè)的另一個(gè)元件形成層中的開口部大致一致，并且在開口部中分別形成有布線。
在本說明書中，剝離層指的是為了從襯底容易剝離多個(gè)具有半導(dǎo)體元件的層而形成的層。
在本發(fā)明中，在襯底上形成包括半導(dǎo)體元件的集成電路，該半導(dǎo)體元件由被絕緣層夾住的半導(dǎo)體層構(gòu)成，并從襯底剝離所述集成電路，然后層疊它們，以謀求通過層疊半導(dǎo)體而形成的集成電路的薄型化。另外，通過將本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路形成在塑料等的柔性襯底上，可以形成薄而輕且具有柔軟性的半導(dǎo)體裝置。
另外，由于不用進(jìn)行在幾微米至幾百微米厚的半導(dǎo)體襯底中形成通孔的工序，所以可以提高產(chǎn)率。換言之，不需要對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行拋光以在半導(dǎo)體襯底中形成通孔，因此可以抑制產(chǎn)生灰塵，并防止半導(dǎo)體集成電路的污染。


圖1A至1C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖2A至2G是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖3A至3D是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖4A至4D是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖5A至5C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖6A和6B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖7A至7D是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖8A和8B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖9A和9B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖10A和10B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖11A至11C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖12A至12C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖13A和13B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖14A和14B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖15A和15B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；
圖16A和16B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖17A至17C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖18A至18C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖19A和19B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的圖；圖20A至20C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖21是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖22A和22B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的例子的圖；圖23是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖24A至24E是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的例子的圖；圖25A和25B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖26是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖27A和27B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖28A至28E是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖29A至29F是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖30A和30B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖31A和31B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖32A和32B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖33A和33B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的結(jié)構(gòu)例子的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。注意，本發(fā)明可以是以多種不同的方式實(shí)施的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。此外，在用于說明實(shí)施方式的所有附圖中，使用同一標(biāo)號(hào)表示同一部分或具有同樣功能的部分，省略其重復(fù)說明。
實(shí)施方式1根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路在多個(gè)襯底上分別形成有具有半導(dǎo)體元件的層(以下也稱為元件形成層)。通過剝離所述具有半導(dǎo)體元件的層并將它們重疊地貼合在一個(gè)襯底上，制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路。為了從襯底剝離具有半導(dǎo)體元件的層，在襯底上形成剝離層，并在剝離層上形成具有半導(dǎo)體元件的層。另外，貼合為重疊的具有半導(dǎo)體元件的層通過貫穿布線電連接到其上層或其下層。
在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D1A至圖3D說明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的概要。
如圖1A所示，在第一襯底601上形成具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層602。第一元件形成層602為通過層疊具有半導(dǎo)體元件的層而形成的半導(dǎo)體集成電路的最下層。在將半導(dǎo)體集成電路形成在第一襯底601上的情況下，可以形成第一元件形成層602而不在第一襯底601上形成剝離層。在從第一襯底601剝離第一元件形成層602并將它貼到其他襯底上來形成半導(dǎo)體集成電路的情況下，在第一襯底601和第一元件形成層602之間形成剝離層。在本實(shí)施方式中，表示形成第一元件形成層602而不在第一襯底601上形成剝離層的例子。
接著，如圖1B所示，在第二襯底603上形成剝離層604、以及具有半導(dǎo)體元件的第二元件形成層605。在第二元件形成層605中形成有用來形成貫穿布線的開口部606。與此同樣，在第三襯底607上形成剝離層604以及具有半導(dǎo)體元件的第三元件形成層608。像第二元件形成層605那樣，在第三元件形成層608中形成有用來形成貫穿布線的開口部606。
像這樣，形成為了形成半導(dǎo)體集成電路而需要的個(gè)數(shù)的元件形成層。例如，在層疊三個(gè)元件形成層的情況下，在第一襯底、第二襯底、以及第三襯底上分別形成第一元件形成層至第三元件形成層。此外，在第二元件形成層及第三元件形成層中形成有用來形成貫穿布線的開口部。
在本實(shí)施方式中，表示如下例子在第一襯底601至第n(n≥2)襯底609上分別形成第一元件形成層602至第n元件形成層610，并層疊n個(gè)元件形成層，以制造半導(dǎo)體集成電路(參照?qǐng)D1B)。這里，在第二襯底603至第n襯底609上形成剝離層604，并在其上形成第二元件形成層605至第n元件形成層610。另外，在第二元件形成層605至第n元件形成層610中形成有用來形成貫穿布線的開口部606。
接著，如圖1C所示，剝離形成在第二襯底603至第n襯底609上的第二元件形成層605至第n元件形成層610。
然后，如圖2A所示，將從第二襯底603剝離的第二元件形成層605貼合在第一元件形成層602上。然后，如圖2B所示，使用具有導(dǎo)電性的材料填充形成在第二元件形成層605中的開口部606。在本實(shí)施方式中，使用導(dǎo)電膏611作為具有導(dǎo)電性的材料，并將導(dǎo)電膏611滴落到開口部606中。貫穿布線612形成在被滴落了導(dǎo)電膏611的開口部606中(圖2C)，以電連接第一元件形成層602和第二元件形成層605。
與此同樣，如圖2C所示，將從第三襯底607剝離的第三元件形成層608貼合在第二元件形成層605上。然后，如圖2D所示，將導(dǎo)電膏611滴落到形成在第三元件形成層608中的開口部606來形成貫穿布線612，以電連接第二元件形成層605和第三元件形成層608。
反復(fù)進(jìn)行這種工序，最后，如圖2E所示，將從第n襯底609剝離的第n元件形成層610貼合在第n-1元件形成層613上。然后，如圖2F所示，將導(dǎo)電膏611滴落到形成在第n元件形成層610中的開口部606來形成貫穿布線612，以電連接第n元件形成層610和第n-1元件形成層613。因此，可以制造多個(gè)具有半導(dǎo)體元件的層貼合為重疊的半導(dǎo)體集成電路614(參照?qǐng)D2G)。此外，在本說明書中，連接意味著電連接。
作為為了從第二襯底603剝離第二元件形成層605而形成邊界的剝離層604，使用如下膜在層疊時(shí)具有物理貼緊性低的疊層關(guān)系的膜；其性質(zhì)因某種處理如加熱或激光照射、紫外線照射等而變?nèi)醯哪ぃ换?，能夠降低所層疊的膜之間的貼緊性的膜。并且，可以從貼緊性降低的膜界面剝離第二襯底603和第二元件形成層605。例如，一般說，諸如貴金屬之類的不容易氧化的金屬膜和氧化膜(例如，硅的氧化膜)之間的貼緊性低。因此，通過在第二襯底603上層疊金屬膜和硅的氧化膜作為剝離層604并在其上形成第二元件形成層605，可以以金屬膜和硅的氧化膜之間的界面從第二襯底603剝離第二元件形成層605。
作為形成在第二襯底603上的剝離層604的材料、以及從第二襯底603剝離第二元件形成層605的方法，可以舉出下述例子。
(1)在第二襯底603上，形成由單層或疊層組成的金屬氧化膜作為剝離層604。然后，通過加熱或激光照射等使作為剝離層604的金屬氧化膜變?nèi)?，以從第二襯底603剝離第二元件形成層605。這里，在使用具有透光性的襯底如玻璃襯底或石英襯底作為第二襯底603的情況下，可以從襯底背面進(jìn)行激光照射。金屬氧化膜因加熱或激光照射而變?nèi)醯脑虮徽J(rèn)為是所述金屬氧化膜被結(jié)晶化的緣故。
(2)在第二襯底603上形成包含氫的非晶硅膜作為剝離層604。然后，通過加熱或激光照射使剝離層604變?nèi)?，或者，通過蝕刻去除剝離層604，以從第二襯底603剝離第二元件形成層605。
(3)在第二襯底603上(不形成有剝離層604)形成第二元件形成層605。然后，通過對(duì)第二襯底603從背面進(jìn)行拋光使它變薄或去除它，或者，通過蝕刻去除襯底，以獲得第二元件形成層605。例如，在使用石英襯底作為第二襯底603的情況下，通過使用HF溶液、HF蒸氣、CHF3、或C4F8和H2的混合氣體等進(jìn)行蝕刻，可以去除襯底。另外，在使用硅襯底作為第二襯底603的情況下，通過使用NF3、BrF3、ClF3等的氟化鹵素氣體進(jìn)行蝕刻，可以去除襯底。
(4)在第二襯底603上層疊金屬膜及金屬氧化膜作為剝離層604。通過加熱或激光照射等使金屬氧化膜變?nèi)?，然后，進(jìn)行蝕刻去除剝離層604的一部分，以在變?nèi)醯慕饘傺趸ず徒饘倌ぶg的界面中以物理方式進(jìn)行剝離。關(guān)于剝離層604的蝕刻，例如，在使用鎢(W)或鉬(Mo)等的金屬形成剝離層604的情況下，可以使用過氧化氫氨水等的溶液、以CCl4等為典型的氯類氣體、或以CF4、SF6、或NF3等為典型的氟類氣體和O2的混合氣體等。另外，在使用鋁(Al)或鈦(Ti)等的金屬形成剝離層604的情況下，可以使用酸性溶液或Cl2氣體進(jìn)行蝕刻。此外，也可以以物理方式進(jìn)行剝離，而不進(jìn)行使用作剝離層604的金屬氧化膜或非晶硅膜變?nèi)醯墓ば蚧蛭g刻剝離層604的工序。
作為以物理方式剝離剝離層的方法，例如，可以在第二襯底603的端部中切入切口，來在第二襯底603和第二元件形成層605之間形成引起剝離的部分，以使用所述部分剝離第二元件形成層605。
這里，說明了形成在第二襯底603上的剝離層604、以及第二元件形成層605。除此以外，通過適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜龇椒?，還可以在第二襯底603至第n襯底609上分別形成剝離層604及第二元件形成層605至第n元件形成層610，然后，剝離該第二元件形成層605至第n元件形成層610。
另外，關(guān)于將第二元件形成層605粘合到第一元件形成層602，并將第n元件形成層610粘合到第n-1元件形成層613的方法，通過在除了開口部606以外的部分中選擇性地形成粘合層，可以粘合上層和下層。作為粘合層，可以使用由單層或疊層組成的具有絕緣性的無機(jī)化合物或有機(jī)化合物等。再者，也可以使用以聚酰亞胺或環(huán)氧、丙烯等的有機(jī)化合物為主要原料的材料(例如，以它們?yōu)橹饕系挠谰煤衲た刮g劑等)。另外，也可以使用各向異性導(dǎo)電材料作為粘合層。由于不需要選擇性地形成粘合層，所以優(yōu)選使用各向異性導(dǎo)電材料。
如上所述，開口部606是為了滴落導(dǎo)電膏611來電連接上層和下層并形成貫穿布線612而形成的。因此，在第n元件形成層610的開口部606周邊、以及位于第n元件形成層610的開口部606下的第n-1元件形成層613的最外表面上形成導(dǎo)電層，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)温鋵?dǎo)電膏611時(shí)能夠電連接上層和下層的形狀及結(jié)構(gòu)。
另外，作為最容易滴落導(dǎo)電膏611的方法，可以舉出使用旋轉(zhuǎn)涂敷法對(duì)層上的整個(gè)表面進(jìn)行涂敷的方法。在使用所述方法的情況下，也可以根據(jù)需要追加如下工序在使用旋轉(zhuǎn)涂敷法涂敷導(dǎo)電膏611之后，擦所涂敷的一面來去除不需要的導(dǎo)電膏611。另外，也可以使用通過以噴墨法為典型的液滴噴射法、絲網(wǎng)印刷法等將導(dǎo)電膏611選擇性地滴落到開口部606的方法。
這里，導(dǎo)電膏611指的是將粒徑為幾十μm以下的導(dǎo)電粒子溶解或分散到有機(jī)樹脂中的物質(zhì)。作為導(dǎo)電粒子，可以使用銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、以及鈦(Ti)等的金屬粒子、鹵化銀的微粒子、或碳黑等。另外，作為導(dǎo)電膏包含的有機(jī)樹脂，可以使用選自用作金屬粒子的粘結(jié)劑、溶劑、分散劑和覆蓋劑的有機(jī)樹脂中的一種或多種。典型地說，可以舉出環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、硅酮樹脂等的有機(jī)樹脂。另外，當(dāng)形成貫穿布線612時(shí)，優(yōu)選在將導(dǎo)電膏611滴落到開口部606之后進(jìn)行焙燒。例如，當(dāng)使用以銀為主要成分的微粒子(例如粒徑1nm以上至100nm以下的粒子)作為導(dǎo)電膏611的材料時(shí)，通過以150至300℃的溫度范圍焙燒而使導(dǎo)電膏611固化，可以形成貫穿布線612。
另外，如上所述的工序表示反復(fù)進(jìn)行貼合各層并滴落導(dǎo)電膏611的工序的例子，但是本發(fā)明不局限于此，也可以在層疊所有層之后只滴落導(dǎo)電膏611滴落了一次，以形成貫穿布線612。具體地說，如圖3A所示，在第二襯底603至第n襯底609上分別形成第二元件形成層605至第n元件形成層610，然后，如圖3B所示，剝離第二元件形成層605至第n元件形成層610。之后，如圖3C所示，將第二元件形成層605至第n元件形成層610全部貼合到形成在第一襯底601上的第一元件形成層602上。然后，如圖3D所示，將導(dǎo)電膏611滴落到形成在第二元件形成層605至第n元件形成層610中的開口部606來形成貫穿布線612，以電連接所層疊的所有層。
在這種情況下，如圖3A至3D所示，當(dāng)層疊第二元件形成層605至第n元件形成層610時(shí)，形成在各層中的開口部606大致一致。此外，在本說明書中，大致一致意味著考慮到當(dāng)層疊元件形成層時(shí)的對(duì)準(zhǔn)誤差的意思。只要上下元件形成層電連接，形成在各層中的開口部就可以重疊為不一致。
如上所述，通過使用上述方法制造半導(dǎo)體集成電路，可以形成貫穿布線而不進(jìn)行形成貫穿襯底的通孔的工序或襯底的背面拋光工序，因此可以提高產(chǎn)率。另外，由于不進(jìn)行襯底的背面拋光，所以可以抑制產(chǎn)生灰塵，并防止半導(dǎo)體元件及半導(dǎo)體集成電路的污染。
再者，由于從襯底剝離具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的層并層疊它們，而不形成貫穿襯底的通孔或者不進(jìn)行背面拋光，所以制造具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的層的襯底也可以被再利用。這是以低成本制造半導(dǎo)體集成電路的方法之一。
另外，由于從襯底剝離具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的層并層疊它們，所以可以使半導(dǎo)體集成電路的厚度減薄。再者，通過在柔性襯底上制造半導(dǎo)體集成電路，或者，半導(dǎo)體集成電路不形成在襯底上，可以制造薄而輕且具有柔軟性的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D4A至圖10B說明制造構(gòu)成實(shí)施方式1所示的半導(dǎo)體集成電路的第一至第n元件形成層的方法、以及層疊所述元件形成層來制造半導(dǎo)體集成電路的方法。這里，圖4A至圖9B是襯底的截面圖，而圖10A和10B是襯底的俯視圖。
下面，說明實(shí)施方式1所示的第二至第n元件形成層的制造方法。首先，在襯底100的一個(gè)面上形成第一絕緣層101。然后，在第一絕緣層101上形成剝離層102。接著，在剝離層102上形成第二絕緣層103(參照?qǐng)D4A)。
襯底100是具有絕緣表面的襯底，例如玻璃襯底、石英襯底、樹脂(塑料)襯底、藍(lán)寶石襯底、在上面具有絕緣膜的硅片或金屬板等。優(yōu)選使用玻璃襯底或塑料襯底作為襯底100。在使用玻璃襯底或塑料襯底的情況下，容易獲得所希望的形狀如一邊長為1m以上的四角形等。例如，若使用一邊長為1m以上的四角形玻璃襯底或塑料襯底，則所制造的半導(dǎo)體集成電路具有四角形狀，因此可以大幅度提高產(chǎn)率。與使用最大直徑大致為30cm的圓形硅襯底相比，這是個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。
通過化學(xué)氣相淀積法(CVD法)或?yàn)R射法等使用如下材料形成第一絕緣層101及第二絕緣層103硅的氧化物、硅的氮化物、包含氨的硅的氧化物、包含氧的硅的氮化物等。另外，第一絕緣層101及第二絕緣層103也可以具有疊層結(jié)構(gòu)。第一絕緣層101起到防止來自襯底100的雜質(zhì)元素侵入到上層的作用。如果不需要，也可以不形成第一絕緣層101。
作為剝離層102，通過濺射法等形成由單層或疊層構(gòu)成的包含如下材料的層選自鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鋨(Os)、銥(Ir)、以及硅(Si)等中的元素、以所述元素為主要成分的合金材料、或還包含合金的化合物材料。此外，在包含硅的層中的硅可以是非晶、微晶、以及多晶中的任何一種。
當(dāng)剝離層102具有單層結(jié)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選形成包含如下材料中的任何一種的層鎢、鉬、鎢和鉬的混合物、鎢的氧化物、鎢的氮化物、鎢的氧氮化物、鎢的氮氧化物、鉬的氧化物、鉬的氮化物、鉬的氧氮化物、鉬的氮氧化物、鎢和鉬的混合物的氧化物、鎢和鉬的混合物的氮化物、鎢和鉬的混合物的氧氮化物、鎢和鉬的混合物的氮氧化物。
當(dāng)剝離層102具有疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，例如可以形成包含鎢的層、包含鉬的層、以及包含鎢和鉬的混合物的層中的任何一種作為第一層，并形成鎢的氧化物、氮化物、氧氮化物或氮氧化物、鉬的氧化物、氮化物、氧氮化物或氮氧化物、或鎢和鉬的混合物的氧化物、氮化物、氧氮化物、或氮氧化物作為第二層。通過對(duì)第一層的表面進(jìn)行氧等離子體處理或N2O等離子體處理，可以形成所述氧化物或氧氮化物。
當(dāng)形成由包含金屬如鎢等的層和包含所述金屬的氧化物的層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)作為剝離層102時(shí)，也可以利用如下情況通過在包含金屬的層上形成包含氧化硅的層，在包含金屬的層和包含氧化硅的層之間的界面形成包含所述金屬的氧化物的層。
另外，也可以對(duì)包含金屬如鎢等的層的表面進(jìn)行熱氧化處理、氧等離子體處理、或使用了氧化力強(qiáng)的溶液如臭氧水等的處理等，以在包含金屬的層上形成包含所述金屬的氧化物的層，然后，在其上形成氮化硅層、氧氮化硅層、或氮氧化硅層。這一點(diǎn)與形成包含所述金屬的氮化物、氧氮化物、以及氮氧化物的層的情況相同。此外，優(yōu)選選擇與在之后的工序中制造的導(dǎo)電層之間能夠獲得蝕刻選擇比的材料作為剝離層102。
接著，在第二絕緣層103上形成多個(gè)半導(dǎo)體元件96。作為半導(dǎo)體元件，可以舉出晶體管、二極管、電容器、雙極晶體管等。這里，表示形成多個(gè)薄膜晶體管作為半導(dǎo)體元件的情況作為一個(gè)例子(參照?qǐng)D4B)。
多個(gè)半導(dǎo)體元件96的每一個(gè)具有半導(dǎo)體層90、柵極絕緣層91、第一導(dǎo)電層92(也稱為柵電極)。半導(dǎo)體層90具有用作源極或漏極的雜質(zhì)區(qū)域93及94、以及溝道形成區(qū)域95。在雜質(zhì)區(qū)域93及94中添加有賦予N型的雜質(zhì)元素(例如磷(P)、砷(As))或賦予P型的雜質(zhì)元素(例如硼(B))。雜質(zhì)區(qū)域94是低濃度雜質(zhì)區(qū)域(LDD；Light DopedDrain區(qū)域)。通過提供低濃度雜質(zhì)區(qū)域，可以抑制產(chǎn)生截止電流。
在本實(shí)施方式中，多個(gè)半導(dǎo)體元件96的每一個(gè)具有頂柵極結(jié)構(gòu)，其中在半導(dǎo)體層90上形成有柵極絕緣層91，并在柵極絕緣層91上形成有第一導(dǎo)電層92。但是，多個(gè)半導(dǎo)體元件96的結(jié)構(gòu)不局限于特定的結(jié)構(gòu)而可以變換為各種方式。例如，可以采用在第一導(dǎo)電層92上形成有柵極絕緣層91并在柵極絕緣層91上形成有半導(dǎo)體層90的底柵極結(jié)構(gòu)，或者，也可以采用在半導(dǎo)體層90上下形成有導(dǎo)電層并且其中間夾著柵極絕緣層的結(jié)構(gòu)。像這樣，若采用在半導(dǎo)體層90上下形成有第一導(dǎo)電層92的結(jié)構(gòu)，則溝道區(qū)域增加，因此可以增加電流值，或者，因容易產(chǎn)生耗盡層而可以降低S值。另外，選自多個(gè)半導(dǎo)體元件96中的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件也可以是具有兩個(gè)以上的柵電極及兩個(gè)以上的溝道形成區(qū)域的多柵極型半導(dǎo)體元件。通過采用多柵極結(jié)構(gòu)，可以具有如下效果降低截止電流；改善晶體管的耐壓性來改善可靠性；或者，即使當(dāng)在飽和區(qū)工作時(shí)漏極和源極之間的電壓變化，漏極和源極之間的電流也不太變化，因此可以獲得穩(wěn)定的特性；等等。再者，源電極或漏電極也可以重疊于溝道形成區(qū)域(或其一部分)。通過采用源電極或漏電極重疊于溝道形成區(qū)域(或其一部分)的結(jié)構(gòu)，電荷集聚在溝道形成區(qū)域的一部分，因此可以避免工作不穩(wěn)定的情況。
此外，在本實(shí)施方式中，雖然表示制造薄膜晶體管作為多個(gè)半導(dǎo)體元件96的例子，但是各種各樣的晶體管可以適用于本發(fā)明，對(duì)可以適用于本發(fā)明的晶體管的種類沒有限制。因此，可以使用如下晶體管使用了以非晶硅或多晶硅為典型的非單晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管(TFT)、使用半導(dǎo)體襯底或SOI襯底而形成的晶體管、MOS型晶體管、結(jié)晶體管、雙極晶體管等?；蛘撸部梢圆捎檬褂昧薢nO、a-InGaZnO等的化合物半導(dǎo)體的晶體管、使用了有機(jī)半導(dǎo)體或碳納米管的晶體管、等等。此外，非單晶半導(dǎo)體膜也可以包含氫或鹵素。
另外，構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的多個(gè)半導(dǎo)體元件96構(gòu)成晶體管或二極管(PN二極管、PIN二極管、肖特基二極管、二極管連接的晶體管等)等組合而成的電路。例如，在將晶體管用作構(gòu)成邏輯電路的開關(guān)的情況下，對(duì)所述晶體管的極性(導(dǎo)電型)沒有特別的限制。但是，在截止電流優(yōu)選小的情況下，優(yōu)選使用截止電流小的極性的晶體管。作為截止電流小的晶體管，可以舉出提供有LDD區(qū)域的晶體管或具有多柵極結(jié)構(gòu)的晶體管等。
另外，當(dāng)在用作開關(guān)的晶體管的源極端子的電位接近于低電位側(cè)電源(Vss、GND、0V等)的狀態(tài)下工作時(shí)，優(yōu)選使用N溝道型，相反，當(dāng)在源極端子的電位接近于高電位側(cè)電源(Vdd等)的狀態(tài)下工作時(shí)，優(yōu)選使用P溝道型。這是因?yàn)槿缦戮壒视捎诳梢栽龃髺艠O和源極之間的電壓的絕對(duì)值，所以晶體管容易起到作為開關(guān)的作用。此外，也可以使用N溝道型和P溝道型兩者來形成CMOS型開關(guān)。通過采用CMOS型開關(guān)，即使情況變化如將要通過開關(guān)輸出的電壓(即輸入到開關(guān)的電壓)相對(duì)于輸出電壓高或低等也可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓ぷ鳌?br> 再者，形成在襯底上的多個(gè)半導(dǎo)體元件96不局限于晶體管，可以根據(jù)所制造的半導(dǎo)體裝置的功能形成各種元件。例如，當(dāng)形成非接觸地收發(fā)信息的半導(dǎo)體裝置(例如RFID、IC標(biāo)簽等)時(shí)，可以在襯底上形成電容器、電阻器、電感器、二極管等的元件。另外，當(dāng)形成具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)裝置)時(shí)，可以在襯底上形成晶體管及存儲(chǔ)元件。這里，存儲(chǔ)元件根據(jù)所要求的半導(dǎo)體裝置的特性具有各種形狀或功能。例如，可以形成包含有機(jī)物的層夾在兩個(gè)導(dǎo)電層之間的存儲(chǔ)元件、具有浮動(dòng)?xùn)艠O的晶體管型存儲(chǔ)元件。
接著，在多個(gè)半導(dǎo)體元件96上形成第四絕緣層97(參照?qǐng)D4B)。通過任意成膜方法如化學(xué)氣相淀積法、濺射法、SOG(旋涂玻璃)法、液滴噴射法(例如，噴墨法)等使用如下材料形成第四絕緣層97硅的氧化物、硅的氮化物、聚酰亞胺、丙烯、硅氧烷、惡唑樹脂等。硅氧烷的骨架結(jié)構(gòu)例如由硅和氧的鍵構(gòu)成，并且作為取代基，使用至少含有氫的有機(jī)基(例如烷基、芳烴)、氟基團(tuán)、或至少含有氫的有機(jī)基和氟基團(tuán)。惡唑樹脂，例如為感光聚苯并惡唑等。與聚酰亞胺等的相對(duì)介電常數(shù)(3.2至3.4左右)相比，惡唑樹脂的相對(duì)介電常數(shù)低(2.9左右)，因此可以抑制產(chǎn)生寄生電容，并可以進(jìn)行高速工作。
在本實(shí)施方式中，表示在多個(gè)半導(dǎo)體元件96上形成兩個(gè)絕緣層作為第四絕緣層97的例子，但是本發(fā)明不局限于這種結(jié)構(gòu)。換言之，對(duì)形成在多個(gè)半導(dǎo)體元件96上的絕緣層的個(gè)數(shù)沒有限制。在絕緣層由單層構(gòu)成的情況下，可以使制造工序簡化。相反，在絕緣層由疊層構(gòu)成的情況下，與絕緣層由單層構(gòu)成的情況相比，可以緩和在半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的應(yīng)力。
接著，在第四絕緣層97中形成接觸孔104至109(參照?qǐng)D4C)。對(duì)形成接觸孔104至109的方法沒有特別的限制。例如，可以在將由抗蝕劑等構(gòu)成的掩模提供到第四絕緣層97上之后蝕刻第四絕緣層97，以形成接觸孔104至109。
另外，通過蝕刻第四絕緣層97，將開口部110形成為暴露第二絕緣層103的一部分?？梢栽谛纬山佑|孔104至109的同時(shí)形成開口部110，或者，也可以分別形成開口部110和接觸孔104至109。
當(dāng)在形成接觸孔104至109的同時(shí)形成開口部110時(shí)，在形成接觸孔104至109的同時(shí)，蝕刻第四絕緣層97來將開口部110形成為暴露第二絕緣層103的一部分。
當(dāng)分別形成開口部110和接觸孔104至109時(shí)，在形成接觸孔104至109之后，蝕刻第四絕緣層97來將開口部110形成為暴露第二絕緣層103的一部分。另外，當(dāng)分別形成開口部110和接觸孔104至109時(shí)，也可以在進(jìn)行如下所述的工序在第四絕緣層97及接觸孔104至109上形成第二導(dǎo)電層之后，蝕刻第四絕緣層97及第二絕緣層103來將開口部110形成為暴露剝離層102的一部分。
在本實(shí)施方式中，表示同時(shí)形成開口部110和接觸孔104至109的例子。
對(duì)形成開口部110的方法沒有特別的限制。例如，像上述接觸孔104至109那樣，通過在將由抗蝕劑等構(gòu)成的掩模提供到第四絕緣層97上之后蝕刻第四絕緣層97，可以形成開口部110。對(duì)形成開口部110的蝕刻方法沒有特別的限制，可以使用干蝕刻法、濕蝕刻法、或組合這兩者的方法。
此外，若應(yīng)用一般蝕刻法形成開口部110，則所述開口部形成為其側(cè)面相對(duì)于襯底具有70°至80°左右的角度，但是在本實(shí)施方式中，優(yōu)選通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定蝕刻條件將開口部110形成為其側(cè)面相對(duì)于襯底具有10°至60°的角度，更優(yōu)選具有30°至50°的角度。若將開口部形成為具有這種角度，則之后形成的第二導(dǎo)電層容易形成在開口部110的側(cè)面。但是，本發(fā)明不局限于這種結(jié)構(gòu)。
接著，在第四絕緣層97、接觸孔104至109、以及開口部110上形成第二導(dǎo)電層111至116(參照?qǐng)D4D)。第二導(dǎo)電層111至115連接到多個(gè)半導(dǎo)體元件96的各源極(也稱為源極區(qū)域、源電極)或漏極(也稱為漏極區(qū)域、漏電極)，第二導(dǎo)電層115的一部分及第二導(dǎo)電層116形成在開口部110的側(cè)面。
通過濺射法等使用如下材料形成由單層或疊層構(gòu)成的第二導(dǎo)電層111至116選自鈦、鎢、鉻、鋁、鉭、鎳、鋯、鉿、釩、銥、鈮、鉛、鉑、鉬、鈷、或銠等中的元素、以所述元素為主要成分的合金材料、或以所述元素為主要成分的氧化物或氮化物等的化合物材料。作為第二導(dǎo)電層111至116的疊層例子，可以舉出鈦、鋁、鈦的三層結(jié)構(gòu)、鈦、氮化鈦、鋁、鈦、氮化鈦的五層結(jié)構(gòu)、鈦、氮化鈦、添加有硅的鋁、鈦、氮化鈦的五層結(jié)構(gòu)等。通過形成由疊層組成的第二導(dǎo)電層111至116，可以降低與源極或漏極之間的接觸電阻。再者，可以緩和在第二導(dǎo)電層111至116中產(chǎn)生的應(yīng)力。
這里，參照?qǐng)D10A說明開口部110，該圖10A是與圖4D的A-B線對(duì)應(yīng)的俯視圖。在開口部110中，在第四絕緣層97及第二絕緣層103上形成有第二導(dǎo)電層160。此外，第二導(dǎo)電層160相當(dāng)于從上面看的圖4D的第二導(dǎo)電層115及116。另外，開口部110的底面不被第二導(dǎo)電層160和第四絕緣層97覆蓋，暴露著第二絕緣層103。這里，在開口部的底面提供有一個(gè)孔(暴露著第二絕緣層103的部分)，但是例如，如圖10B所示，也可以在底面上形成多個(gè)第二導(dǎo)電層160來將開口部110的底面形成為網(wǎng)眼形狀。這里，開口部110及其底面的孔的形狀為矩形，但是也可以為圓形或多角形等。此外，這里所述的矩形或多角形包括角部具有圓度的形狀。
此外，只要考慮到在之后的工序中使用的具有導(dǎo)電性的材料所包含的導(dǎo)電粒子的大小、在形成開口部110時(shí)進(jìn)行蝕刻工序的時(shí)間等，以決定開口部110的大小，即可。換言之，只要考慮到工序所需要的時(shí)間以選擇開口部110的大小，該大小是在之后的工序中使用的具有導(dǎo)電性的材料所包含的導(dǎo)電粒子能夠經(jīng)過開口部110的大小，即可。具體地說，其大小優(yōu)選為1μm以上。另外，考慮到形成半導(dǎo)體元件的空間等，開口部110優(yōu)選為50μm以下。
通過進(jìn)行上述工序，可以在第二襯底至第n襯底上形成第二元件形成層至第n元件形成層，該元件形成層分別具有第二絕緣層103、多個(gè)半導(dǎo)體元件96、第四絕緣層97、第二導(dǎo)電層111至116、以及開口部110。
接著，在第四絕緣層97和第二導(dǎo)電層111至116上選擇性地形成第五絕緣層117(參照?qǐng)D5A)。由于第五絕緣層117不形成在開口部110上，所以暴露著第二導(dǎo)電層115及116的一部分。因?yàn)榈谖褰^緣層117還用來貼合具有半導(dǎo)體元件的層，所以它也稱為粘合層。由于第五絕緣層117用作粘合層，所以也可以在之后的工序中進(jìn)行剝離之后及當(dāng)與其他層貼合時(shí)形成第五絕緣層117。在本實(shí)施方式中，表示在進(jìn)行剝離工序之前形成第五絕緣層117的例子。
可以通過如下所述的各種方法形成第五絕緣層117。例如，可以使用狹縫式涂布機(jī)制造感光永久抗蝕劑，并進(jìn)行曝光和顯影，以形成第五絕緣層117。另外，也可以在貼永久抗蝕劑的干膜之后進(jìn)行曝光和顯影，以形成第五絕緣層117?；蛘?，也可以使用環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、以及聚酰亞胺樹脂等的絕緣樹脂通過絲網(wǎng)印刷法、液滴噴射法等形成5至200μm厚，優(yōu)選為15至35μm，的第五絕緣層117。此外，通過使用絲網(wǎng)印刷法、液滴噴射法，可以使第五絕緣層117的厚度均勻。優(yōu)選使用絲網(wǎng)印刷法。這是因?yàn)橥ㄟ^使用絲網(wǎng)印刷法可以縮短制造時(shí)間并且裝置廉價(jià)的緣故。此外，在形成第五絕緣層117之后，根據(jù)需要進(jìn)行加熱處理。
接著，通過使用蝕刻劑去除在開口部110的底面暴露著的第二絕緣層103以及在其下的剝離層102的一部分，形成去除了剝離層的剝離層去除區(qū)域118(參照?qǐng)D5A)。這里，雖然表示進(jìn)行蝕刻去除第二絕緣層103及剝離層102的例子，但是也可以只去除第二絕緣層103，而不進(jìn)行去除剝離層102的工序。在能夠進(jìn)行之后的剝離工序的情況下，優(yōu)選不進(jìn)行剝離層102的蝕刻工序，以縮短時(shí)間。
另外，如上所述，在形成第二導(dǎo)電層之后或在形成第五絕緣層117之后形成開口部110的情況下，當(dāng)形成開口部110時(shí)可以通過蝕刻去除第二絕緣層103，因此可以不進(jìn)行上述第二絕緣層103的蝕刻工序。另外，在這種情況下，也可以當(dāng)形成開口部110時(shí)去除剝離層102的一部分，來形成剝離層去除區(qū)域118。
接著，在第五絕緣層117上形成支撐襯底130(參照?qǐng)D5B)。支撐襯底130是通過層疊第六絕緣層120和粘合層119而形成的襯底。粘合層119是其粘合力因加熱處理而降低的熱可塑性樹脂，例如使用如下材料形成粘合層119因加熱而軟化的材料、混入有因加熱而膨脹的微膠囊或發(fā)泡劑的材料、將熱熔融性或熱分解性賦予于熱固性樹脂的材料、因水的侵入而使界面強(qiáng)度下降或因水的侵入而使吸水性樹脂膨脹的材料。在本說明書中，第六絕緣層120和粘合層119組合而成的支撐襯底也稱為熱剝離型支撐襯底。
另外，也可以使用由粘合力因加熱處理而降低的膜構(gòu)成的熱剝離膜、粘合力因UV(紫外線)照射而降低的UV(紫外線)剝離膜等代替熱剝離型支撐襯底。UV膜是通過層疊第六絕緣層120和粘合力因UV(紫外線)照射而降低的粘合層119而形成的膜。
接著，使用支撐襯底130從襯底100剝離第二元件形成層至第n元件形成層(參照?qǐng)D5C)。以剝離層102的內(nèi)部或剝離層102和第二絕緣層103為邊界從襯底100剝離第n元件形成層121。圖5A至5C所示的結(jié)構(gòu)表示以剝離層102和第二絕緣層103之間為邊界進(jìn)行了剝離的情況。像這樣，通過使用支撐襯底130，可以以短時(shí)間容易進(jìn)行剝離工序。
接著，通過進(jìn)行加熱處理，從支撐襯底130分離第n元件形成層121(參照?qǐng)D6A)。如上所述，由于支撐襯底130是熱剝離型襯底，所以可以通過進(jìn)行加熱處理使支撐襯底130和第五絕緣層117之間的粘合力降低，以從支撐襯底130分離第n元件形成層121。
接著，通過層疊具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層122、以及第二元件形成層至第n元件形成層121，形成具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體集成電路(參照?qǐng)D6B)。在圖6B中，表示層疊了第一元件形成層122至第n元件形成層121(n＝3)這三層的結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明不局限于這種結(jié)構(gòu)，元件形成層可以是兩層或三層以上，只要實(shí)施者根據(jù)使用目的適當(dāng)?shù)剡x擇，即可。
關(guān)于上述工序，也可以在將第一元件形成層122和第二元件形成層121貼合為重疊之后，分離第二元件形成層121和支撐襯底130。然后，也可以層疊第三至第n元件形成層121。在這種情況下，交替地反復(fù)進(jìn)行貼合元件形成層的工序及從支撐襯底130分離的工序。像這樣，也可以改變?nèi)缟纤龅陌雽?dǎo)體集成電路的制造方法的工序順序，以容易制造半導(dǎo)體集成電路。
圖6A和6B表示如下例子具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層122具有開口部，再者，如實(shí)施方式1的圖3A至3D所示，當(dāng)將第一元件形成層122至第n元件形成層(這里，第n元件形成層121(n＝3))貼合為重疊時(shí)，各層的開口部設(shè)置為大致一致。在這種情況下，第五絕緣層117選擇性地形成在除了開口部以外的部分。
如上所述，在層疊了多個(gè)具有半導(dǎo)體元件的層的半導(dǎo)體集成電路中，作為最下層的第一元件形成層122可以是通過適當(dāng)?shù)厥褂门c如上所述的作為上層的第二元件形成層至第n元件形成層相同的方法而形成的。另外，也可以形成第一元件形成層122，而不形成剝離層102及開口部110。
但是，像作為上層的第二元件形成層至第n元件形成層那樣，也可以形成設(shè)有剝離層102及開口部110的第一元件形成層122作為最下層。例如，可以在使用玻璃襯底或半導(dǎo)體襯底形成第一元件形成層122之后，從襯底剝離第一元件形成層122并將它貼合到塑料襯底或膜等，以將半導(dǎo)體集成電路從制造襯底移動(dòng)到其他襯底。像這樣，通過將第一元件形成層122從制造襯底移動(dòng)到其他襯底，可以形成薄而軟的半導(dǎo)體集成電路。
在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D7A至7D說明這種作為最下層的第一元件形成層122的制造方法。關(guān)于第一元件形成層122，像圖5A至5C所示的具有半導(dǎo)體元件的第二元件形成層至第n元件形成層那樣，在襯底上形成多個(gè)半導(dǎo)體元件96、第四絕緣層97、接觸孔、以及開口部。然后，在接觸孔及開口部上形成第二導(dǎo)電層111至114及第二導(dǎo)電層140(參照?qǐng)D7A)。
接著，在第四絕緣層97和第二導(dǎo)電層111至114、第二導(dǎo)電層140上選擇性地形成第五絕緣層141(參照?qǐng)D7B)。像上述第五絕緣層117那樣，第五絕緣層141不形成在開口部143上，因此暴露著第二導(dǎo)電層140的一部分。第五絕緣層141還用作粘合被層疊的元件形成層之間的粘合層。
當(dāng)形成第一元件形成層時(shí)，形成剝離用開口部78來暴露剝離層102的至少一部分(參照?qǐng)D7C)。由于處理時(shí)間短，所以優(yōu)選通過激光束照射進(jìn)行這種工序。從第五絕緣層141的表面向第一絕緣層101、剝離層102、第二絕緣層103、第四絕緣層97、以及第五絕緣層141照射激光束。因此，剝離用開口部78形成在第二絕緣層103、第四絕緣層97、以及第五絕緣層141中。在圖7C所示的結(jié)構(gòu)中，激光束抵達(dá)第一絕緣層101，因此剝離用開口部78形成在第一絕緣層101、剝離層102、第二絕緣層103、第四絕緣層97、以及第五絕緣層141中。此外，激光束也可以抵達(dá)襯底100。
在所述激光束照射的工序中，采用燒蝕加工。燒蝕加工是利用如下現(xiàn)象的加工照射了激光束的部分，即，吸收了激光束的部分的分子結(jié)合因光分解而被切斷并被汽化。換言之，通過照射激光束以光分解切斷形成絕緣層的分子的分子間結(jié)合并使它汽化，形成剝離用開口部78。
關(guān)于激光束，可以使用波長為150至380nm即紫外光區(qū)域的固體激光器。優(yōu)選使用波長為150至380nm的Nd:YVO4激光器。這是因?yàn)榕c其他高波長一側(cè)的激光器相比，波長為150至380nm的Nd:YVO4激光器的光很容易被絕緣層吸收，并可以進(jìn)行燒蝕加工的緣故。還因?yàn)樗挥绊懙郊庸げ康闹車庸ば粤己玫木壒?。像這樣，通過形成剝離用開口部78，可以容易進(jìn)行剝離工序。
此外，不需要一定形成圖7C所示的剝離用開口部78，也可以進(jìn)行圖7D的工序而不進(jìn)行這種工序。
無論形成開口部78還是不形成開口部78，在圖7B所示的第五絕緣層141上形成支撐襯底130(參照?qǐng)D7D)。支撐襯底130是通過層疊第六絕緣層120和粘合層119而形成的襯底。在本實(shí)施方式中，使用如上所述的熱剝離型支撐襯底。
接著，使用支撐襯底130從襯底100剝離第一元件形成層122。關(guān)于這種剝離工序，只要使用與上述第二元件形成層至第n元件形成層的形成方法相同的方法，即可，因此這里省略其說明。在從襯底100剝離之后，也可以將第一元件形成層122貼到其他襯底上。
然后，如上所述，在第一元件形成層122上貼合第n元件形成層121(n＝2)，并在第n元件形成層121(n＝2)上貼合第n元件形成層121(n＝3)。根據(jù)實(shí)施者的需要，將第一元件形成層至第n元件形成層這n個(gè)元件形成層貼合為重疊，以制造本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路。在本實(shí)施方式中，層疊第一元件形成層122至第n元件形成層121(n＝3)這三層，以制造半導(dǎo)體集成電路(參照?qǐng)D6B)。
接著，使用具有導(dǎo)電性的材料填充形成在層疊了具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層122至第n元件形成層(在附圖中，第n元件形成層121(n＝3))的半導(dǎo)體集成電路中的開口部124。在本實(shí)施方式中，將導(dǎo)電膏125滴落到開口部124(參照?qǐng)D8A)。如上所述，使用將粒徑為幾μm以下的導(dǎo)電粒子溶解或分散到有機(jī)樹脂中的物質(zhì)作為導(dǎo)電膏125。作為導(dǎo)電粒子，可以使用選自Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr以及Ba中的任何一種以上的金屬粒子、鹵化銀的微粒子等、或碳黑。另外，作為有機(jī)樹脂，可以使用選自用作金屬粒子的粘結(jié)劑、溶劑、分散劑和覆蓋劑的有機(jī)樹脂中的一種或多種。典型地說，可以舉出環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂等的有機(jī)樹脂。
另外，例如，當(dāng)使用包含以銀為主要成分的微粒子(例如粒徑1nm以上至100nm以下的粒子)的導(dǎo)電膏時(shí)，通過以150至300℃的溫度范圍焙燒而使其固化，可以獲得導(dǎo)電層。通過進(jìn)行這些工序，可以制造所層疊的多個(gè)具有半導(dǎo)體元件的層通過貫穿布線126電連接的半導(dǎo)體集成電路(參照?qǐng)D8B)。
圖8A和8B表示如下例子如實(shí)施方式1的圖3A至3D所示，當(dāng)將第一元件形成層至第n元件形成層貼合為重疊時(shí)，各層的開口部設(shè)置為大致一致，并且在層疊第一元件形成層至第n元件形成層之后，滴落導(dǎo)電膏125來形成貫穿布線126。但是，當(dāng)將第一元件形成層至第n元件形成層貼合為重疊時(shí)，各層的開口部不需要一定重疊，例如也可以采用實(shí)施方式1的圖2A至2G所示的結(jié)構(gòu)。圖9A和9B表示這種情況的例子。
在開口部124設(shè)置為不重疊的情況下，第二導(dǎo)電層127形成在位于開口部124正下的部分，即，位于第a層的開口部正下的第a-1層的最上部(這里，a是2至n)。并且，第五絕緣層不形成在第a層的開口部124及第a-1層的第二導(dǎo)電層127上，而形成在除了所述部分以外的區(qū)域(參照?qǐng)D9A)。如圖9A所示，在將第二元件形成層121貼合到第一元件形成層122上之后，滴落導(dǎo)電膏125來形成貫穿布線126。然后，如圖9B所示，在將第三元件形成層121貼合到第二元件形成層121上之后，滴落導(dǎo)電膏125來形成貫穿布線126。通過交替地反復(fù)進(jìn)行貼合元件形成層的工序和滴落導(dǎo)電膏125來形成貫穿布線126的工序直到第n層，可以制造半導(dǎo)體集成電路。
另外，在焙燒導(dǎo)電膏125而使其固化來獲得導(dǎo)電層的情況下，只要在反復(fù)進(jìn)行貼合元件形成層的工序和滴落導(dǎo)電膏125的工序來層疊所有第一元件形成層122至第n元件形成層121之后進(jìn)行焙燒，即可。像這樣，可以制造所層疊的具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的第一元件形成層122至第n元件形成層121通過貫穿布線126電連接的半導(dǎo)體集成電路。
通過采用本實(shí)施方式制造半導(dǎo)體集成電路，不需要進(jìn)行形成通孔的工序或?yàn)榱诵纬赏锥鴮?duì)襯底進(jìn)行背面拋光的工序，因此可以縮短半導(dǎo)體集成電路的制造工序所需要的時(shí)間。另外，由于在襯底上不形成通孔或者不進(jìn)行背面拋光，所以對(duì)襯底的材質(zhì)沒有限制，襯底也可以被再利用。因此，可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體集成電路的低成本化。再者，由于從襯底剝離具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的層來層疊它們，所以可以制造小而薄且富于柔軟性的半導(dǎo)體集成電路。
實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，參照

具有與上述實(shí)施方式2不同的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體集成電路的制造方法。在本實(shí)施方式中，當(dāng)層疊第一元件形成層至第n元件形成層時(shí)，導(dǎo)電材料夾在各元件形成層之間。這一點(diǎn)與實(shí)施方式2所示的結(jié)構(gòu)不同。
圖11A至11C是用于形成半導(dǎo)體集成電路的第一元件形成層至第n元件形成層的截面圖。這里，直到形成第二導(dǎo)電層111至116的工序與直到形成實(shí)施方式2的圖4D的工序相同，因此省略其說明。選擇性地形成第五絕緣層150并覆蓋第四絕緣層97和第二導(dǎo)電層111至116(參照?qǐng)D11A)。第五絕緣層150不形成在形成于具有半導(dǎo)體元件的第n元件形成層153中的開口部158上。
這里，說明形成開口部158的方法。開口部158是在形成接觸孔的同時(shí)去除第四絕緣層97而形成的。另外，也可以在接觸孔中形成第二導(dǎo)電層111至116之后，去除位于開口部底面的第二絕緣層103及剝離層102。或者，也可以在第二導(dǎo)電層111至116及第四絕緣層97上形成第五絕緣層150之后，去除位于開口部底面的第二絕緣層103及剝離層102。
接著，將導(dǎo)電膏125滴落到形成在第n元件形成層153中的開口部158(參照?qǐng)D11B)。如上述實(shí)施方式所述，使用將粒徑為幾nm至幾μm的導(dǎo)電粒子溶解或分散到有機(jī)樹脂中的物質(zhì)作為導(dǎo)電膏125。通過進(jìn)行滴落導(dǎo)電膏125的工序，形成貫穿布線126(參照?qǐng)D11C)。
接著，形成暴露剝離層102的至少一部分的剝離用開口部78(參照?qǐng)D12A)。如上述實(shí)施方式所述，優(yōu)選通過激光束照射進(jìn)行這種工序。從第五絕緣層150的表面照射激光束，來將剝離用開口部78形成為暴露剝離層102的至少一部分。在附圖所示的結(jié)構(gòu)中，表示激光束抵達(dá)第一絕緣層101，并且第一絕緣層101、剝離層102、第二絕緣層103、第四絕緣層97、以及第五絕緣層150被切斷的情況。這里表示形成暴露剝離層102的一部分的剝離用開口部78的例子，但是在能夠進(jìn)行之后的剝離工序而不進(jìn)行這種工序的情況下，不需要形成開口部78。
接著，在第五絕緣層150上形成支撐襯底130(圖12B)。如上述實(shí)施方式所述，支撐襯底130是通過層疊第六絕緣層120和粘合層119而形成的襯底，它是熱剝離型襯底。此外，也可以使用熱剝離膜或UV(紫外線)剝離膜代替熱剝離型襯底。
接著，使用支撐襯底130從襯底100剝離第n元件形成層153(參照?qǐng)D12C)。如上述實(shí)施方式所述，以剝離層102的內(nèi)部或剝離層102和第二絕緣層103為邊界剝離第n元件形成層153。在附圖所示的結(jié)構(gòu)中，表示以剝離層102和第二絕緣層103之間為邊界進(jìn)行了剝離的情況。像這樣，通過使用支撐襯底130，可以以短時(shí)間容易進(jìn)行剝離工序。
接著，進(jìn)行加熱處理從支撐襯底130分離第n元件形成層153(參照?qǐng)D13A)。如上所述，支撐襯底130是熱剝離型襯底，因此支撐襯底130和第五絕緣層150之間的粘合力因加熱處理而降低，因而從支撐襯底130分離具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的第n元件形成層153。
接著，通過中間夾著導(dǎo)電材料155地層疊第一元件形成層154及第二元件形成層至第n元件形成層153，形成具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體集成電路(參照?qǐng)D13B)。像這樣，通過中間夾著導(dǎo)電材料155地貼合第一元件形成層154和層疊在其上的第n元件形成層153，可以通過貫穿布線126電連接上層和下層。在附圖中，表示層疊了第一元件形成層154至第n元件形成層153(n＝3)這三層的結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明不局限于這種結(jié)構(gòu)，元件形成層可以是兩層或三層以上，只要實(shí)施者適當(dāng)?shù)剡x擇，即可。
這里，作為用來粘合第一元件形成層154和層疊在其上的第n元件形成層153的導(dǎo)電材料155，例如可以使用包含導(dǎo)電粒子156而具有導(dǎo)電性的粘合劑或?qū)щ娔?。尤其是，?yōu)選使用具有如下各向異性導(dǎo)電性的各向異性導(dǎo)電材料只在垂直于層(或襯底)的方向上具有導(dǎo)電性而在平行方向上具有絕緣性。作為各向異性導(dǎo)電材料，可以使用熱固化的各向異性導(dǎo)電膏(ACP；Anisotropic Conductive Paste)或熱固化的各向異性導(dǎo)電膜(ACF；Anisotropic Conductive Film)。這些材料只在特定的方向(這里，垂直于襯底的方向)上具有導(dǎo)電性。各向異性導(dǎo)電膏被稱作粘結(jié)劑層，并具有在其主要成分為粘合劑的層中分散有具有導(dǎo)電表面的粒子(以下稱為導(dǎo)電粒子)的結(jié)構(gòu)。各向異性導(dǎo)電膜具有在熱固化或熱可塑性樹脂膜中分散有導(dǎo)電粒子的結(jié)構(gòu)。此外，作為導(dǎo)電粒子，使用對(duì)球狀樹脂鍍上鎳(Ni)或金(Au)等的粒子。還可以混入由二氧化硅等構(gòu)成的絕緣粒子，以防止在不需要的部分中發(fā)生導(dǎo)電粒子之間的電短路。
關(guān)于像這樣使用導(dǎo)電材料155貼合第一元件形成層154和層疊在其上的第n元件形成層153的方法，與實(shí)施方式2所示的半導(dǎo)體集成電路的制造方法相比，對(duì)準(zhǔn)精度也可以低，并可以縮短制造時(shí)間。這是因?yàn)槿缦戮壒手灰O(shè)置在第a層中的貫穿布線126、以及設(shè)置在第a-1層中的貫穿布線126或第二導(dǎo)電層157中間夾著導(dǎo)電材料155地電連接，即可(這里，a是2至n)。
另外，可以應(yīng)用上述實(shí)施方式所說明的方法制造作為半導(dǎo)體集成電路所具有多個(gè)元件形成層中的最下層的第一元件形成層154。例如，也可以與如上所述的具有多個(gè)半導(dǎo)體元件的第二元件形成層至第n元件形成層153同樣地制造第一元件形成層154。另外，如圖7A至7D所示，第一元件形成層154也可以形成為具有開口部并在開口部底面形成有第二導(dǎo)電層的形式。在圖13B所示的本例子中，示出通過使用圖7A至7D所示的方法而形成的第一元件形成層154。再者，如圖9A和9B所示，第一元件形成層154也可以沒有開口部。根據(jù)制造方法，可以任意選擇第一元件形成層154的結(jié)構(gòu)。
另外，可以制造半導(dǎo)體集成電路，而不從襯底100剝離第一元件形成層154。像這樣，在不從襯底100剝離第一元件形成層154的情況下，不需要在形成第一元件形成層154的襯底100上提供剝離層102和支撐襯底130，只要在形成第五絕緣層150之后層疊第二至第n元件形成層，即可。
另外，也可以在從襯底100剝離第一元件形成層154之后將它貼合到其他襯底上，并在其上層疊第二元件形成層至第n元件形成層。此時(shí)，通過使用薄且具有柔性的襯底如塑料(或諸如膜之類的物體)作為貼合第一元件形成層154的其他襯底，可以制造薄而輕且具有柔性的半導(dǎo)體集成電路。另外，如本例子的圖1 3B所示，也可以使用從襯底100剝離的第一元件形成層154，而不將它貼合到其他襯底上。
另外，在應(yīng)用本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路的制造方法的情況下，也可以將各層貼合為重疊，而在第一元件形成層154和層疊在其上的第n元件形成層153上不提供第五絕緣層150(參照?qǐng)D14A和14B)。在這種情況下，在形成第二導(dǎo)電層161至166之后，使用具有導(dǎo)電性的材料填充開口部168來形成貫穿布線126，并使用導(dǎo)電材料155將第一元件形成層154和層疊在其上的第二至第n元件形成層153貼合為重疊。像這樣，通過不形成第五絕緣層150，不需要形成第五絕緣層150的材料及工序。但是，第五絕緣層150起到降低第一元件形成層154和層疊在其上的第n元件形成層153之間的寄生電容的作用，因此可以根據(jù)需要決定形成第五絕緣層150或不形成第五絕緣層150。
另外，在圖13B中，形成在第一元件形成層154中的開口部和分別形成在層疊在其上的第二至第n元件形成層153中的開口部158形成為重疊，并在其中形成有貫穿布線129。但是，本發(fā)明不局限于這種例子，第一元件形成層154及層疊在其上的第二至第n元件形成層153的開口部158也可以不形成在同一部分(參照?qǐng)D14B)。這是與實(shí)施方式2的圖9A和9B所示的方法相同的方法。在開口部158不形成為重疊的情況下，第二導(dǎo)電層157形成在位于開口部158正下的部分，即，位于第a層的開口部158正下的第a-1層的最上部(這里，a是2至n)。并且，通過中間夾著導(dǎo)電材料155地貼合第一元件形成層至第n元件形成層，可以制造第一元件形成層至第n元件形成層通過貫穿布線129電連接的半導(dǎo)體集成電路。
另外，在本實(shí)施方式及上述實(shí)施方式中，示出在第一元件形成層至第n元件形成層中分別形成有一個(gè)開口部的例子。但是，本發(fā)明不局限于這種例子，可以在第一元件形成層至第n元件形成層中分別形成多個(gè)開口部(參照?qǐng)D14B)。在這種情況下，像上述例子那樣，開口部或第二導(dǎo)電層形成在位于開口部正下的部分，例如位于第a層的開口部正下的第a-1層的最上部。并且，第一元件形成層至第n元件形成層通過導(dǎo)電材料155電連接。
再者，在本實(shí)施方式及上述實(shí)施方式中，圖示了在開口部中填充有導(dǎo)電膏的例子。但是，通過任意改變導(dǎo)電膏的粘度或表面張力，可以電連接上下元件形成層而不填充有導(dǎo)電膏。因此，只要滴落需要量的導(dǎo)電膏，即可。
通過采用本實(shí)施方式制造半導(dǎo)體集成電路，不需要進(jìn)行形成通孔的工序或?qū)σr底進(jìn)行背面拋光的工序，因此可以縮短制造時(shí)間。另外，由于不對(duì)襯底進(jìn)行背面拋光以形成貫穿襯底的通孔，所以對(duì)襯底材質(zhì)的選擇沒有限制，襯底可以被再利用，因此可以實(shí)現(xiàn)低成本化。再者，在元件形成層之間不形成有襯底，因此可以實(shí)現(xiàn)高集成化。
實(shí)施方式4本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路具有多個(gè)半導(dǎo)體元件，多個(gè)半導(dǎo)體元件的每一個(gè)具有半導(dǎo)體層、用作柵極絕緣層的絕緣層、以及用作柵電極的導(dǎo)電層。在本實(shí)施方式中，說明多個(gè)半導(dǎo)體元件的每一個(gè)所具有的半導(dǎo)體層、以及用作柵極絕緣層的絕緣層的制造方法的一個(gè)例子。
關(guān)于每個(gè)半導(dǎo)體元件所具有的半導(dǎo)體層，首先，通過濺射法、LPCVD法、以及等離子體CVD法等形成非晶半導(dǎo)體層。接著，通過使用激光結(jié)晶化法、RTA(快速熱退火)法、使用退火爐的熱結(jié)晶化法、使用促進(jìn)結(jié)晶化的金屬元素的熱結(jié)晶化法、以及組合了使用促進(jìn)結(jié)晶化的金屬元素的熱結(jié)晶化法和激光結(jié)晶化法的結(jié)晶化法等，使非晶半導(dǎo)體層結(jié)晶化，以形成結(jié)晶化了的半導(dǎo)體層。然后，將結(jié)晶化了的半導(dǎo)體層加工為所希望的形狀。
此外，在上述制造方法中，優(yōu)選使用組合如下兩個(gè)結(jié)晶化法的方法包括熱處理的結(jié)晶化法；照射連續(xù)振蕩激光或以10MHz以上的頻率振蕩的激光束的結(jié)晶化法。通過照射連續(xù)振蕩激光或以10MHz以上的頻率振蕩的激光束，可以平整結(jié)晶化了的半導(dǎo)體層的表面。通過使結(jié)晶化了的半導(dǎo)體層的表面平整化，可以使形成在該半導(dǎo)體層上的柵極絕緣層薄膜化，并可以改善所述柵極絕緣層的耐壓性。
另外，在上述制造方法中，優(yōu)選使用連續(xù)振蕩激光或以10MHz以上的頻率振蕩的激光束進(jìn)行結(jié)晶化處理。通過在照射連續(xù)振蕩激光或以10MHz以上的頻率振蕩的激光束的同時(shí)在一個(gè)方向上掃描而被結(jié)晶化了的半導(dǎo)體層具有結(jié)晶在所述激光束的掃描方向上成長的特性。通過使該掃描方向成為溝道長度方向(當(dāng)完成溝道形成區(qū)域時(shí)載流子所流過的方向)地配置半導(dǎo)體元件，并且，采用如下的方法作為用作柵極絕緣層的絕緣層的制造方法，可以得到特性的不均勻性小且電場效應(yīng)遷移度大的半導(dǎo)體元件。
優(yōu)選通過對(duì)如上所述那樣制造的半導(dǎo)體層進(jìn)行等離子體處理使其表面氧化或氮化，以形成多個(gè)半導(dǎo)體元件的每一個(gè)所包括的用作柵極絕緣層的絕緣層。例如，通過進(jìn)行引入了稀有氣體(如He、Ar、Kr、Xe等)和混合氣體(如氧、氧化氮、氨、氮、氫等)的等離子體處理，形成柵極絕緣層。在這種情況下，若通過引入微波使等離子體激發(fā)，則可以產(chǎn)生等離子體的電子溫度為1.5eV以下且電子密度為1×1011cm-3以上的等離子體(以下，簡稱為高密度等離子體)。更具體地說，優(yōu)選在電子密度為1×1011cm-3以上至1×1013cm-3以下且等離子體的電子溫度為0.5eV以上至1.5eV以下的狀態(tài)下進(jìn)行處理。通過以使用這種高密度等離子體而產(chǎn)生的氧自由基(有時(shí)也包含OH自由基)或氮自由基(有時(shí)也包含NH自由基)使半導(dǎo)體層的表面氧化或氮化，5至10nm厚的絕緣層形成在半導(dǎo)體層的表面上。所述5至10nm厚的絕緣層可以用作柵極絕緣層。
此外，在這種情況下，由使用了高密度等離子體的處理導(dǎo)致的反應(yīng)為固相反應(yīng)，因此可以使所述柵絕緣層和半導(dǎo)體層之間的界面級(jí)密度極為低。由于這種高密度等離子體處理使半導(dǎo)體層(結(jié)晶硅或多晶硅)直接氧化(或氮化)，所以可以使被形成的柵極絕緣層的厚度不均勻性極為低。另外，在結(jié)晶硅的晶粒界面中也不會(huì)被強(qiáng)烈地氧化，所以成為非常優(yōu)選的狀態(tài)。換言之，通過進(jìn)行在此所示的高密度等離子體處理使半導(dǎo)體層的表面氧化或氮化，可以形成具有良好的均勻性、低界面級(jí)密度的柵極絕緣層，而不在晶粒界面中發(fā)生異常氧化反應(yīng)或氮化反應(yīng)。
此外，半導(dǎo)體元件具有的柵極絕緣層可以僅僅使用通過高密度等離子體處理而形成的絕緣層。除了通過高密度等離子體處理而形成的絕緣層以外，還可以通過利用了等離子體或熱反應(yīng)的CVD法層疊氧化硅、氧氮化硅、或氮化硅等的絕緣層。在任何情況下，將通過高密度等離子體而形成的絕緣層包括在其柵極絕緣層的一部分或整個(gè)柵絕緣層中的半導(dǎo)體元件可以降低其特性的不均勻性。
另外，也有使用等離子體處理來形成半導(dǎo)體元件所具有的半導(dǎo)體層、柵極絕緣層、以及其他絕緣層的情況。優(yōu)選在電子密度為1×1011cm-3以上且等離子體的電子溫度為1.5eV以下的狀態(tài)下進(jìn)行這種等離子體處理。更具體地說，優(yōu)選在電子密度為1×1011cm-3以上至1×1013cm-3以下且等離子體的電子溫度為0.5eV以上至1.5eV以下的狀態(tài)下進(jìn)行處理。
若等離子體的電子密度高，并且在被處理物(例如，半導(dǎo)體層或柵極絕緣層等)附近的電子溫度低，則可以防止等離子體給被處理物帶來的損傷。另外，若等離子體的電子密度高，即，1×1011cm-3以上，則進(jìn)行等離子體處理使被處理物氧化或氮化而形成的氧化物或氮化物，與通過CVD法或?yàn)R射法等而形成的薄膜相比，可以形成厚度等的均勻性高且細(xì)致的膜。另外，由于等離子體的電子溫度低，即，1.5eV以下，所以與常規(guī)的等離子體處理或熱氧化法相比，可以在低溫度下進(jìn)行氧化或氮化處理。例如，即使在比玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)低100度以上的溫度下進(jìn)行等離子體處理，也可以通過對(duì)被處理物進(jìn)行充分的氧化或氮化處理形成氧化物或氮化物。
實(shí)施方式5參照?qǐng)D15A和15B說明具有上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體裝置。
圖15A所示的半導(dǎo)體裝置300是通過將具有上述實(shí)施方式所示的任一結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體集成電路303粘合在形成有導(dǎo)電膜302的襯底301上而形成的。在此，多個(gè)半導(dǎo)體集成電路303a至303d形成在襯底301上并電連接于導(dǎo)電膜302。使用粘合樹脂312粘合襯底301和半導(dǎo)體集成電路303a至303d，并且，可以通過包含在粘合樹脂312中的導(dǎo)電粒子311電連接半導(dǎo)體集成電路303a至303d和導(dǎo)電膜302(參照?qǐng)D15B)。另外，還可以使用如下材料和方法電連接半導(dǎo)體集成電路303a至303d和導(dǎo)電膜302導(dǎo)電粘合劑如銀膏、銅膏或碳膏等；各向異性導(dǎo)電粘合劑如ACP(Anisotropic Conductive Paste；各向異性導(dǎo)電膏)等；導(dǎo)電膜如ACF(Anisotropic Conductive Film；各向異性導(dǎo)電膜)等；焊接；等等。
這里，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置300的半導(dǎo)體集成電路303是通過適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜鰧?shí)施方式所說明的方法而形成的。半導(dǎo)體集成電路303a至303d和導(dǎo)電膜302的電連接是如下圖15B所示那樣，暴露在半導(dǎo)體集成電路303的背面(與形成有半導(dǎo)體元件的一面相反一側(cè)的一面)的導(dǎo)電膜214通過導(dǎo)電粒子311電連接于導(dǎo)電膜302。
另外，半導(dǎo)體集成電路303a至303d也可以通過暴露在半導(dǎo)體集成電路303a至303d的表面的導(dǎo)電層或滴落銀膏等而形成的貫穿布線126連接到導(dǎo)電膜302。在這種情況下，可以使其上下反轉(zhuǎn)地將半導(dǎo)體集成電路303a至303d貼合到襯底301，以使半導(dǎo)體集成電路303a至303d的最上層與導(dǎo)電膜302接觸。另外，也可以通過引線鍵合使半導(dǎo)體集成電路303a至303d連接到導(dǎo)電膜302。
此外，雖然這里不示出，但是也可以在半導(dǎo)體集成電路303上形成絕緣膜等，以保護(hù)半導(dǎo)體集成電路303。
本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路303a至303d的每一個(gè)用作選自中央處理單元(CPU；Central Processing Unit)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)處理電路、磁盤處理電路、圖像處理電路、聲音處理電路、電源電路、溫度傳感器、濕度傳感器、紅外線傳感器等中的一種或多種。
如上所述，當(dāng)制造構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體集成電路時(shí)，不需要進(jìn)行形成通孔的工序或拋光襯底的工序，因此可以縮短制造時(shí)間。另外，由于不對(duì)襯底進(jìn)行拋光以形成貫穿襯底的通孔，所以對(duì)襯底材質(zhì)的選擇沒有限制，襯底可以被再利用，因此可以實(shí)現(xiàn)低成本化。再者，在多個(gè)具有半導(dǎo)體元件的層之間不形成有襯底，因此可以實(shí)現(xiàn)裝置的高集成化。通過使用這種半導(dǎo)體集成電路，可以提供小而廉價(jià)的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式6在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D16A和16B表示對(duì)能夠非接觸地收發(fā)數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置(也稱為RFID(Radio Frequency Identification；射頻識(shí)別)、ID標(biāo)簽、IC標(biāo)簽、IC芯片、RF標(biāo)簽(Radio Frequency；射頻)、無線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽、無線芯片)或ID膜、IC膜、RF膜的應(yīng)用例子，其中使用了本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路。
在分別形成用作天線的導(dǎo)電膜219和半導(dǎo)體集成電路303之后連接導(dǎo)電膜219和半導(dǎo)體集成電路303，以制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置(RFID)(參照?qǐng)D16A和16B)。
關(guān)于這里使用的半導(dǎo)體集成電路303，像上述實(shí)施方式3所示的制造例子那樣，通過將第一元件形成層154至第n元件形成層153(在附圖中，n＝3)貼合為重疊并通過貫穿布線126電連接，形成RFID的電路(例如電源電路、解調(diào)電路、邏輯計(jì)算電路等)。另外，用作天線的導(dǎo)電膜219形成在襯底221上。作為襯底221，可以使用玻璃襯底、諸如塑料之類的薄而軟的襯底或膜等。此外，ID膜、IC膜、RF膜的厚度為100μm以下，優(yōu)選為50μm以下，更優(yōu)選為20μm以下(在一層集成電路中的半導(dǎo)體層的厚度為200nm以下，優(yōu)選為100nm以下，更優(yōu)選為70nm以下)。若膜的厚度在所述范圍內(nèi)，則膜具有柔性，不容易因機(jī)械沖擊而破壞。
在圖16A中，通過將形成在襯底221上的用作天線的導(dǎo)電膜219電連接到半導(dǎo)體集成電路303具有的貫穿布線126及半導(dǎo)體元件205a至205c，完成半導(dǎo)體裝置。
作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子，例如，通過貼合并連接第一元件形成層至第n元件形成層而不從襯底100剝離第一元件形成層154(最下層)，在襯底100上制造半導(dǎo)體集成電路303。然后，通過將形成在襯底221上的用作天線的導(dǎo)電膜219和形成在襯底100上的半導(dǎo)體集成電路303貼合為彼此電連接，可以完成半導(dǎo)體裝置。
另外，在像這樣貼合之后，可以從半導(dǎo)體集成電路303剝離襯底100，以制造具有柔性且薄的能夠非接觸地收發(fā)數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置(圖16A和16B)。
再者，在剝離襯底100之后，也可以將半導(dǎo)體集成電路303及設(shè)有用作天線的導(dǎo)電膜219的襯底221貼合到薄而軟的襯底或膜等。像這樣，通過貼合到其他襯底上，可以避免影響到半導(dǎo)體集成電路303或用作天線的導(dǎo)電膜219的污染或沖擊。
使用CVD法、濺射法、印刷法如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等、液滴噴射法、分配器法等并使用導(dǎo)電材料來形成提供在襯底221上的用作天線的導(dǎo)電膜219。作為導(dǎo)電材料，使用選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、和鎳(Ni)中的元素、或者以這些元素為主成分的合金材料或化合物材料，并且采用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電膜219。
另外，使用粘合樹脂312粘合提供有用作天線的導(dǎo)電膜219的襯底221和半導(dǎo)體集成電路303(參照?qǐng)D16A)。優(yōu)選使用上述實(shí)施方式所說明的各向異性導(dǎo)電材料作為粘合樹脂312。在使用各向異性導(dǎo)電材料作為粘合樹脂312的情況下，半導(dǎo)體集成電路303具有的貫穿布線126及半導(dǎo)體元件205a至205c通過包含在粘合樹脂312中的導(dǎo)電粒子311電連接于用作天線的導(dǎo)電膜219。
另外，還可以使用如下材料和方法電連接半導(dǎo)體集成電路303具有的貫穿布線126及半導(dǎo)體元件205a至205c和用作天線的導(dǎo)電膜219導(dǎo)電粘合劑如銀膏、銅膏或碳膏等；焊接；等等。
另外，在分別形成用作天線的導(dǎo)電膜219和半導(dǎo)體集成電路303之后電連接它們的情況下，也可以電連接導(dǎo)電膜219和導(dǎo)電層214，該導(dǎo)電層214形成在第一元件形成層154的下側(cè)一面，即第一元件形成層具有的第二絕緣層103一側(cè)(參照?qǐng)D16B)。
像這樣，通過電連接形成在半導(dǎo)體集成電路303的下側(cè)一面(即，具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層的第二絕緣層103一側(cè))的導(dǎo)電層214和用作天線的導(dǎo)電膜219，可以在半導(dǎo)體集成電路的上側(cè)一面(即，第n元件形成層(最上層)的第五絕緣層150一側(cè))形成與晶體管不同并具有特別功能的其他半導(dǎo)體元件如存儲(chǔ)元件或傳感元件等。
這里，表示在半導(dǎo)體集成電路的上側(cè)一面形成存儲(chǔ)元件的例子(參照?qǐng)D16B)。具體地說，表示如下例子在為了形成半導(dǎo)體集成電路而層疊的具有半導(dǎo)體元件的第n元件形成層(在附圖中，n＝3)上形成第三導(dǎo)電層380及第七絕緣層381，并在該第七絕緣層381上形成由第四導(dǎo)電層231、存儲(chǔ)層232、以及第五導(dǎo)電層233的疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的存儲(chǔ)元件230。這里，第三導(dǎo)電層380形成在提供在第n元件形成層153中的第五絕緣層150上。并且，由于第三導(dǎo)電層380與形成在第n元件形成層中的第二導(dǎo)電層連接，所以存儲(chǔ)元件230和構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路303的半導(dǎo)體元件電連接。
作為存儲(chǔ)層232，可以使用因電作用、光學(xué)作用或熱作用等而改變其性質(zhì)或狀態(tài)的材料。例如，可以使用因焦耳熱所引起的熔化、絕緣擊穿等而改變其性質(zhì)或狀態(tài)并改變第四導(dǎo)電層231和第五導(dǎo)電層233之間的電性質(zhì)(例如電阻或電容)的材料。例如，可以使用通過使電流流過存儲(chǔ)層232使第四絕緣層231和第五導(dǎo)電層233之間短路的材料。為了像這樣改變電特性，存儲(chǔ)層232的厚度為5nm至100nm，優(yōu)選為10nm至60nm。
作為形成存儲(chǔ)層232的材料，例如可以使用有機(jī)化合物?？梢酝ㄟ^比較容易的成膜方法如液滴噴射法、旋轉(zhuǎn)涂敷法或蒸發(fā)沉積法等形成有機(jī)化合物。作為形成存儲(chǔ)層232的有機(jī)化合物，可以使用如下材料例如芳香胺類(即，具有苯環(huán)和氮的鍵)化合物如4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫為α-NPD)、4，4’-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫為TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(縮寫為TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(縮寫為MTDATA)、4，4’-雙(N-(4-(N，N-二-m-甲苯基氨基)苯基)-N-苯基氨基)聯(lián)苯(縮寫為DNTPD)等；聚乙烯咔唑(縮寫為PVK)；酞菁化合物如酞菁(縮寫為H2Pc)、銅酞菁(縮寫為CuPc)、酞菁氧釩(縮寫為VOPc)等；等等。這些材料是具有高空穴傳輸性的物質(zhì)。
另外，作為有機(jī)化合物，還可以使用如下材料例如，由具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬絡(luò)合物等構(gòu)成的材料如三(8-喹啉酸基)鋁(縮寫為Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉酸基)鋁(縮寫為Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]-喹啉(quinolinato))合鈹(縮寫為BeBq2)、雙(2-甲基-8-喹啉酸基)-4-苯基苯酚合(phenylphenolato)-鋁(縮寫為BAlq)等；具有唑基配體、噻唑基配體的金屬絡(luò)合物等的材料如雙[2-(2-羥基苯基)苯并唑(benzoxazolato)]合鋅(縮寫為Zn(BOX)2)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑(benzothiazolato)]合鋅(縮寫為Zn(BTZ)2)等。這些材料是具有高電子傳輸性的物質(zhì)。
除了所述金屬絡(luò)合物之外，可以使用如下化合物2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-氧二氮茂(縮寫為PBD)、1，3-雙[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-氧二氮茂-2-基]苯(縮寫為OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫為TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫為p-EtTAZ)、紅菲咯啉(縮寫為BPhen)、浴銅靈(bathocuproin)(縮寫為BCP)等。
另外，存儲(chǔ)層232可以由有機(jī)化合物的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在采用疊層結(jié)構(gòu)的情況下，可以從上述材料中選出來形成疊層結(jié)構(gòu)。另外，也可以層疊上述有機(jī)化合物和用作發(fā)光材料的有機(jī)化合物。作為用作發(fā)光材料的有機(jī)化合物，可以舉出4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定(tetramethyljulolidine)-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(縮寫為DCJT)、4-(二氰基亞甲基)-2-t-丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定(tetramethyljulolidine)-9-基)乙烯基]-4H-吡喃、periflanthene、2，5-二氰基-1，4-雙[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定(tetramethyl julolidine)-9-基)乙烯基]-苯、N，N’-二甲基喹吖啶酮(縮寫為DMQd)、香豆素6、香豆素545T、三(8-喹啉酸基)鋁(縮寫為Alq3)、9，9’-二蒽基(bianthlyl)、9，10-二苯基蒽(縮寫為DPA)、9，10-雙(2-萘基)蒽(縮寫為DNA)、2，5，8，11-四-t-丁基苝(buthylperylene)(縮寫為TBP)等。
另外，也可以使用將所述發(fā)光材料分散到母體材料中的材料形成存儲(chǔ)層232。作為分散發(fā)光材料的母體材料，可以使用如下材料蒽衍生物如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(縮寫為t-BuDNA)等；咔唑衍生物如4，4’-雙(N-咔唑基)聯(lián)苯(縮寫為CBP)等；金屬絡(luò)合物如雙[2-(2-羥基苯基)吡啶(pyridinato)]合鋅(縮寫為Znpp2)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并唑(benzoxazolato)]合鋅(縮寫為ZnBOX)等；等等。另外，也可以使用三(8-喹啉酸基)鋁(縮寫為Alq3)、9，10-雙(2-萘基)蒽(縮寫為DNA)、雙(2-甲基-8-喹啉酸基)-4-苯基苯酚合(phenylphenolato)-鋁(縮寫為BAlq)等。
由于這些有機(jī)化合物因熱作用等而改變其性質(zhì)，所以玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)為50℃至300℃，優(yōu)選為80℃至120℃。
另外，也可以使用將金屬氧化物混合在上述有機(jī)化合物中的材料。此外，混合有金屬氧化物的材料包括上述有機(jī)化合物或用作發(fā)光材料的有機(jī)化合物和金屬氧化物混合在一起的狀態(tài)或兩者被層疊的狀態(tài)。具體地說，包括通過使用多個(gè)蒸發(fā)源的共蒸發(fā)沉積法而被形成的狀態(tài)?？梢苑Q這種材料為有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料。
例如，在將如上所述的空穴傳輸性高的有機(jī)化合物和金屬氧化物混合在一起的情況下，作為所述金屬氧化物，優(yōu)選使用釩氧化物、鉬氧化物、鈮氧化物、錸氧化物、鎢氧化物、釕氧化物、鈦氧化物、鉻氧化物、鋯氧化物、鉿氧化物、鉭氧化物。另外，在將如上所述的電子傳輸性高的有機(jī)化合物和金屬氧化物混合在一起的情況下，作為所述金屬氧化物，優(yōu)選使用鋰氧化物、鈣氧化物、鈉氧化物、鉀氧化物、或鎂氧化物。
只要使用因電作用、光學(xué)作用或熱作用而改變其性質(zhì)的材料作為形成存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)層232，即可。例如，可以使用摻雜有因吸收光而產(chǎn)生酸的化合物(光酸產(chǎn)生劑)的共軛高分子作為存儲(chǔ)層232。作為共軛高分子，可以使用聚乙炔類、聚亞苯基亞乙烯基類、聚噻吩類、聚苯胺類、聚亞苯基亞乙基類等。另外，作為光酸產(chǎn)生劑，可以使用芳基锍鹽、芳基碘鹽、o-硝基芐基甲苯磺酸鹽、芳基磺酸p-硝基芐基酯、磺?；揭彝?、Fe-芳烴絡(luò)合物PF6鹽等。
此外，這里，表示使用有機(jī)化合物作為形成存儲(chǔ)層232的材料的例子，但是，本發(fā)明不局限于此。例如，可以使用因電作用、光學(xué)作用、化學(xué)作用、熱作用等而在結(jié)晶狀態(tài)和非晶狀態(tài)之間可逆性地變化的材料、在第一結(jié)晶狀態(tài)和第二結(jié)晶狀態(tài)之間可逆性地變化的材料等的相變材料。另外，還可以使用僅從非晶狀態(tài)到結(jié)晶狀態(tài)變化的材料。
在結(jié)晶狀態(tài)和非晶狀態(tài)之間可逆性地變化的材料是包含選自鍺(Ge)、碲(Te)、銻(Sb)、硫(S)、氧化碲(TeOx)、Sn(錫)、金(Au)、鎵(Ga)、硒(Se)、銦(In)、鉈(Tl)、Co(鈷)、以及銀(Ag)中的多種的材料，例如，可以舉出Ge-Te-Sb-S、Te-TeO2-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Te-Sn、Sn-Se-Te、Sb-Se-Te、Sb-Se、Ga-Se-Te、Ga-Se-Te-Ge、In-Se、In-Se-Tl-Co、Ge-Sb-Te、In-Se-Te、Ag-In-Sb-Te類材料。另外，在第一結(jié)晶狀態(tài)和第二結(jié)晶狀態(tài)之間可逆性地變化的材料是包含選自銀(Ag)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、銦(In)、銻(Sb)、硒(Se)、以及碲(Te)中的多種的材料，例如，可以舉出Ag-Zn、Cu-Al-Ni、In-Sb、In-Sb-Se、In-Sb-Te。在采用這種材料的情況下，相變化是在兩個(gè)不同的結(jié)晶狀態(tài)之間進(jìn)行的。另外，僅從非晶狀態(tài)到結(jié)晶狀態(tài)變化的材料是包含選自碲(Te)、氧化碲(TeOx)、鈀(Pd)、銻(Sb)、硒(Se)、以及鉍(Bi)中的多種的材料，例如，可以舉出Te-TeO2、Te-TeO2-Pd、Sb2Se3/Bi2Te3。此外，在所述材料的記載中，Sb2Se3/Bi2Te3意味著層疊有包含Sb2Se3的層和包含Bi2Te3的層。
形成存儲(chǔ)元件的第四導(dǎo)電層231及第五導(dǎo)電層233可以是通過使用CVD法、濺射法、絲網(wǎng)印刷法、液滴噴射法或分配器法等而形成的。作為形成第四導(dǎo)電層231及第五導(dǎo)電層233的材料，可以采用由如下材料構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)選自鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錳(Mn)、釹(Nd)、碳(C)中的一種元素、或包含多種所述元素的合金。除此以外，還可以使用單層膜如ITO膜(銦錫氧化物膜)、包含硅的銦錫氧化物膜、氧化鋅(ZnO)膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等；由氮化鈦膜和以鋁為主成分的膜構(gòu)成的疊層；由氮化鈦膜、以鋁為主成分的膜、以及氮化鈦膜構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)；等等。此外，若第四導(dǎo)電層231或第五導(dǎo)電層233具有疊層結(jié)構(gòu)，則還可以降低作為布線的電阻。
像上述例子那樣，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以在半導(dǎo)體集成電路303上面形成有存儲(chǔ)元件，與此同樣，還可以形成有傳感元件等。像這樣，在半導(dǎo)體集成電路303上面制造存儲(chǔ)元件或傳感元件的情況下，可以在將半導(dǎo)體集成電路303貼合到提供有用作天線的導(dǎo)電膜219的襯底221之后，在提供在第n元件形成層中的第五絕緣層215上制造存儲(chǔ)元件或傳感元件等。
實(shí)施方式7在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D17A至19B說明與上述實(shí)施方式不同的半導(dǎo)體集成電路及具有該半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體裝置的制造方法。具體地說，說明用來構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的元件形成層的每一個(gè)具有功能不同或結(jié)構(gòu)不同的半導(dǎo)體元件的情況。
除了上述實(shí)施方式所述的包括用作薄膜晶體管的半導(dǎo)體元件的層以外，而且還可以層疊包括具有其他功能的半導(dǎo)體元件(例如二極管、場效應(yīng)晶體管、電阻元件、電容元件、存儲(chǔ)元件、傳感元件等)的層，以形成本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路。
以下，參照?qǐng)D17A至17C說明具有各種半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體集成電路的制造例子。首先，如圖17A所示，在第一襯底701上形成剝離層702，并在剝離層702上形成具有半導(dǎo)體元件的第一元件形成層703，該半導(dǎo)體元件是通過半導(dǎo)體工藝而完成的半導(dǎo)體元件如二極管、場效應(yīng)晶體管、電阻元件、電容元件、存儲(chǔ)元件等。像所述例子那樣，形成在第一元件形成層703中的半導(dǎo)體元件是通過半導(dǎo)體工藝而完成的半導(dǎo)體元件，這里，將形成在第一元件形成層703中的半導(dǎo)體元件稱為元件群A。
與此同樣，在第二襯底704至第n襯底706上形成剝離層702、以及具有元件群B的第二元件形成層705至具有元件群X的第n元件形成層707。另外，第二元件形成層705至第n元件形成層707具有用來形成貫穿布線的開口部708。這里，像所述元件群A那樣，元件群B至元件群X包括如上所述的通過半導(dǎo)體工藝而完成的半導(dǎo)體元件。另外，元件群A至元件群X可以具有一種半導(dǎo)體元件，或者，也可以具有多種半導(dǎo)體元件。
接著，如圖17B所示，從第一襯底701至第n襯底706剝離第一元件形成層703至第n元件形成層707。只要采用上述實(shí)施方式所說明的方法作為剝離方法，即可。
接著，將第一元件形成層703貼合到其他襯底712。然后，通過將第二元件形成層705貼合到第一元件形成層703上并滴落導(dǎo)電膏，形成用來連接第一元件形成層703和第二元件形成層705的貫穿布線710。與此同樣，通過貼合第三元件形成層709至第n元件形成層707并形成貫穿布線710，如圖17C所示，可以形成半導(dǎo)體集成電路711。
以下，參照?qǐng)D18A至18C說明像這樣通過層疊具有種類不同的元件群的層制造半導(dǎo)體集成電路的例子。在本例子中，分別制造具有薄膜晶體管作為元件群A的第一元件形成層、以及具有實(shí)施方式6的圖16B所示的存儲(chǔ)元件作為元件群B的第二元件形成層。
首先，如圖18A所示，在第一襯底701上形成剝離層702，并在剝離層702上形成具有元件群A(薄膜晶體管)的第一元件形成層703。與此同樣，如圖18B所示，在第二襯底704上形成剝離層702，并在剝離層702上形成具有元件群B(存儲(chǔ)元件)的第二元件形成層705。這里，可以采用上述實(shí)施方式所說明的方法以制造具有元件群A的第一元件形成層703。
關(guān)于具有元件群B的第二元件形成層705，首先，在剝離層702上形成第二絕緣層713。接著，在第二絕緣層上形成具有導(dǎo)電性的層并對(duì)它進(jìn)行加工，以形成第三導(dǎo)電層714。接著，在第三導(dǎo)電層上形成具有絕緣性的層并對(duì)它進(jìn)行加工，以形成第三絕緣層715。然后，在第三絕緣層上形成存儲(chǔ)層716。接著，在存儲(chǔ)層716上形成具有導(dǎo)電性的第四導(dǎo)電層717。通過進(jìn)行這種工序，完成具有由第三導(dǎo)電層714、存儲(chǔ)層716、以及第四導(dǎo)電層717的疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的存儲(chǔ)元件719的第二元件形成層705。另外，第二元件形成層也可以具有開口部以與第一元件形成層連接。
作為第三導(dǎo)電層714及第四導(dǎo)電層717，可以使用由鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)或硅(Si)的元素構(gòu)成的膜或使用了這些元素的合金膜。為了形成第三導(dǎo)電層714，可以使用濺射法、CVD法等進(jìn)行成膜，通過光刻法形成抗蝕劑掩模并通過蝕刻法進(jìn)行加工。另外，雖然可以與所述第三導(dǎo)電層714同樣地形成第四導(dǎo)電層717，但是也可以使用金屬掩模將膜形成為任意形狀來形成第四導(dǎo)電層717。
作為存儲(chǔ)層716，可以使用實(shí)施方式6所述的有機(jī)化合物。另外，作為第二絕緣層713及第三絕緣層715，使用化學(xué)氣相淀積法(CVD法)或?yàn)R射法等形成硅的氧化物、硅的氮化物、包含氮的硅的氧化物、包含氧的硅的氮化物等。另外，也可以通過任意成膜方法如化學(xué)氣相淀積法、濺射法、SOG法(旋涂玻璃)法、液滴噴射法(例如噴墨法)等使用硅的氧化物、硅的氮化物、聚酰亞胺、丙烯、硅氧烷、惡唑樹脂等形成第三絕緣層715。
通過剝離并貼合像這樣形成的第一元件形成層703及第二元件形成層705，如圖18C所示，可以形成半導(dǎo)體集成電路。為了剝離各元件形成層、貼合各元件形成層、形成貫穿布線，可以采用上述實(shí)施方式所說明的方法。此外，圖18C表示如下例子將第一元件形成層703及第二元件形成層705貼合為其上面彼此相對(duì)的形式，并使用各向異性導(dǎo)電材料718粘合它們。
像這樣，通過使用導(dǎo)電層構(gòu)成第一元件形成層703及第二元件形成層705的最上層，并將這些層粘合為其中間夾著各向異性導(dǎo)電材料718地彼此相對(duì)，可以電連接第一元件形成層703及第二元件形成層705而不形成貫穿布線。在通過層疊兩個(gè)元件形成層制造半導(dǎo)體集成電路的情況下，可以采用這種方法。
另外，上述例子雖然表示從第一襯底701及第二襯底704剝離第一元件形成層703及第二元件形成層705來形成半導(dǎo)體集成電路的情況，但是也可以剝離第一元件形成層703及第二元件形成層705中的任何一個(gè)來將它貼合到另一元件形成層上。此時(shí)，也可以剝離具有薄膜晶體管的第一元件形成層703來將它貼合到第二元件形成層705上，在這種情況下，也可以在第一元件形成層中形成開口部。
相反，也可以剝離具有存儲(chǔ)元件719的第二元件形成層705來將它貼合到第一元件形成層703上。通過使用柔軟的金屬如鋁等形成構(gòu)成存儲(chǔ)元件719的第三導(dǎo)電層714及第四導(dǎo)電層717并使用有機(jī)化合物形成存儲(chǔ)層716，可以使具有存儲(chǔ)元件719的第二元件形成層705非常柔軟。因此，通過剝離具有存儲(chǔ)元件719的第二元件形成層705，可以使剝離時(shí)的損傷更小，并可以形成可靠性高的半導(dǎo)體集成電路。
另外，也可以在第一元件形成層703及第二元件形成層705中形成薄膜晶體管及存儲(chǔ)元件這兩種并層疊各層，以制造半導(dǎo)體集成電路。
再者，在圖18B及18C所示的存儲(chǔ)元件的結(jié)構(gòu)中，通過使用具有壓電性的材料代替形成存儲(chǔ)層716的材料，可以形成壓電元件。壓電元件相應(yīng)于從外部施加的壓力在第三導(dǎo)電層714和第四導(dǎo)電層717之間產(chǎn)生電壓，因此可以用作壓力傳感器等。
作為形成壓電層的具有壓電性的材料，例如，可以使用水晶(SiO2)、鈦酸鋇(BaTiO)、鈦酸鉛(PbTiO3)、鈦酸鋯酸鉛(Pb(Zr、Ti)O3)、鈦酸鋯酸鑭鉛((Pb、La)(Zr、Ti)O3)、鈮酸鋰(LiNbO3)、偏鈮酸鉛(PbNb2O6)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlxNy)、氧化鉭(Ta2O5)。壓電材料是沒有結(jié)晶中心的絕緣體。若在結(jié)晶中產(chǎn)生應(yīng)力，則在結(jié)晶表面上產(chǎn)生正負(fù)電荷，并引起極化。這被稱為正壓電效應(yīng)。相反，若將電壓施加到結(jié)晶，則發(fā)生歪斜。這被稱為逆壓電效應(yīng)。因此，如果施加交流電流，就因?yàn)檫@種逆壓電效應(yīng)而使壓電材料振蕩。
像這樣，通過使用上述例子的工藝并使用壓電層代替存儲(chǔ)層來與第一元件形成層703貼合，可以形成具有薄膜晶體管及壓電元件的半導(dǎo)體集成電路。
在形成具有用來探測來自外界的信息的傳感元件如壓電元件的半導(dǎo)體集成電路的情況下，優(yōu)選形成具有傳感元件的層作為構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的最上層(第n元件形成層)。這是因?yàn)橥ㄟ^將傳感元件配置在半導(dǎo)體集成電路的最上層(最外表面)可以高靈敏度地探測來自外界的信息的緣故。作為傳感元件，除了使用了壓電元件的壓力傳感器之外，而且還可以制造具有各種結(jié)構(gòu)的傳感器如使用了熱電元件的溫度傳感器或紅外線傳感器、使用了包括能夠移動(dòng)的部分的結(jié)構(gòu)體的加速度傳感器或壓力傳感器等。
作為制造具有用作存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體元件的層的例子，除了上述例子所示的在兩個(gè)導(dǎo)電層之間形成有存儲(chǔ)層的存儲(chǔ)元件之外，而且還可以制造具有浮柵(浮動(dòng)?xùn)艠O)的非易失性存儲(chǔ)器、或具有與薄膜晶體管相同的形狀的破壞型存儲(chǔ)元件等。這里，參照?qǐng)D19A說明包括具有浮柵的非易失性存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體集成電路的例子。
在本例子中，使用半導(dǎo)體襯底作為第一襯底，并在第一襯底上形成具有浮柵的存儲(chǔ)元件720，以形成第一元件形成層721。第一元件形成層721所具有的存儲(chǔ)元件720具有作為電荷保持區(qū)域的浮柵。一般說，薄膜晶體管或場效應(yīng)晶體管在柵極絕緣膜上形成有柵電極。但是存儲(chǔ)元件720在柵極絕緣膜(也稱為隧道氧化膜)上形成有浮柵，并在其上中間夾著絕緣膜地形成有柵電極。具有浮柵(浮動(dòng)?xùn)艠O)的存儲(chǔ)元件720利用在浮柵中存儲(chǔ)電荷或不存儲(chǔ)電荷這兩種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)1位的存儲(chǔ)。
當(dāng)對(duì)存儲(chǔ)元件720進(jìn)行寫入時(shí)，以兩個(gè)高濃度雜質(zhì)區(qū)域中的任何一個(gè)(這里，源電極)為接地電壓將高電壓施加到柵電極及另一高濃度雜質(zhì)區(qū)域(這里，漏電極)。其結(jié)果，電子從源電極向漏電極流動(dòng)。但是，在施加電壓十分高的情況下，流過溝道部的電子成為熱電子，其一部分經(jīng)過隧道氧化膜而積聚在浮柵中。然后，即使在十分多的電子積聚在浮柵中之后關(guān)閉柵極，在浮柵中的電子也因隧道氧化膜的阻礙而被保持。這種狀態(tài)是晶體管的閾值電壓因積聚在浮柵中的電子而高的狀態(tài)。若施加低電壓，則其開關(guān)不開。這種狀態(tài)是在存儲(chǔ)元件720中存儲(chǔ)信息的狀態(tài)。相反，在擦除信息的情況下，若以柵電極為接地電壓將源電極保持為高電位，則從浮柵逐漸釋放電子，因此信息被擦除。
接著，使用玻璃襯底作為第二襯底，在第二襯底上形成剝離層、以及包括用作薄膜晶體管的半導(dǎo)體元件722及開口部的第二元件形成層723?？梢允褂蒙鲜鰧?shí)施方式所說明的方法制造所述第二元件形成層723。然后，從第二襯底剝離第二元件形成層723并將貼合到形成在第一襯底上的第一元件形成層721上，其中它們貼合為其上面彼此相對(duì)的形式，因此，如圖19A所示，可以形成具有存儲(chǔ)元件及用作晶體管的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體集成電路。
此外，圖19A表示使用各向異性導(dǎo)電材料724進(jìn)行粘合的例子。像這樣，通過使用導(dǎo)電層構(gòu)成第一元件形成層及第二元件形成層的最上層，并將這些層其中間夾著各向異性導(dǎo)電材料地粘合為彼此相對(duì)，可以電連接第一元件形成層721及第二元件形成層723而不形成貫穿布線。
此外，本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于此，也可以在第二元件形成層723中形成開口部并在該開口部中形成貫穿布線以與第一元件形成層721連接，來形成具有存儲(chǔ)元件及用作晶體管的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體集成電路。另外，也可以在第一元件形成層721中形成開口部。
半導(dǎo)體元件722和非易失性存儲(chǔ)元件720雖然具有類似的形狀，但是其制造工藝不相同，因此，通過在將它們分別形成在不同元件形成層中之后使用本發(fā)明貼合它們，可以使可靠性高。
像如上所述的例子那樣，也可以使用半導(dǎo)體襯底形成雙極晶體管、PN結(jié)二極管、場效應(yīng)晶體管(FET)等作為第一元件形成層721，并在第二元件形成層723至第n元件形成層中形成薄膜晶體管等的可以形成在玻璃襯底上的半導(dǎo)體元件，來貼合它們。例如，在采用具有傳感元件的半導(dǎo)體集成電路的情況下，為了放大來自傳感元件的輸出，在很多情況下，雙極晶體管是很有效的。因此，也可以貼合元件形成層，來制造CMOS電路和雙極晶體管組合而成的BiCMOS電路。
圖19B表示這種例子。第一元件形成層725在半導(dǎo)體襯底上具有用作雙極晶體管的半導(dǎo)體元件726，在第二元件形成層727及第三元件形成層728中形成有用作薄膜晶體管的半導(dǎo)體元件729，并在第四元件形成層730中形成有具有能夠移動(dòng)的部分的傳感元件731。
在本例子中，使用半導(dǎo)體襯底作為第一襯底，并在第一襯底上制造雙極晶體管，以形成第一元件形成層725。雙極晶體管是通過接合P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體而形成的，它具有發(fā)射極、基極、集電極這三個(gè)端子。可以舉出P型半導(dǎo)體兩端夾在N型半導(dǎo)體之間的NPN型、N型半導(dǎo)體兩端夾在P型半導(dǎo)體之間的PNP型，由流過基極和發(fā)射極之間的電流控制集電極和發(fā)射極之間的電流。這里，通過提高在發(fā)射極一側(cè)的半導(dǎo)體的雜質(zhì)濃度，可以實(shí)現(xiàn)正常工作。
接著，在第二襯底或第三襯底上形成剝離層、具有用作薄膜晶體管的半導(dǎo)體元件729及開口部的第二元件形成層727或第三元件形成層728?？梢允褂蒙鲜鰧?shí)施方式所說明的方法制造第二元件形成層727及第三元件形成層728。
接著，在第四襯底上形成剝離層、以及具有能夠移動(dòng)的部分并用作傳感元件731的結(jié)構(gòu)體。作為結(jié)構(gòu)體的制造方法，首先在襯底上順序形成剝離層和絕緣層，并在其上形成用作固定電極的導(dǎo)電層732。接著，在導(dǎo)電層732上形成犧牲層，并在犧牲層上形成結(jié)構(gòu)層733。可以使用公知的材料及成膜方法形成導(dǎo)電層732、犧牲層、以及結(jié)構(gòu)層733。可以層疊多種層如具有導(dǎo)電性的層或具有絕緣性的層等形成結(jié)構(gòu)層733。另外，由于犧牲層到底被去除，所以優(yōu)選使用與構(gòu)成其他層的材料之間能夠獲得蝕刻選擇比的材料作為犧牲層。
接著，從第二襯底至第四襯底剝離第二元件形成層727至第四元件形成層730來將它們貼合到形成在第一襯底上的第一元件形成層725上，并形成貫穿布線。并且，通過蝕刻犧牲層來去除犧牲層以形成第四元件形成層730所具有的結(jié)構(gòu)體的能夠移動(dòng)的部分，如圖19B所示，可以形成具有用作雙極晶體管的半導(dǎo)體元件726、以及用作傳感元件731的結(jié)構(gòu)體的半導(dǎo)體集成電路。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路也可以分別制造通過進(jìn)行不同的工序而形成的半導(dǎo)體元件來貼合它們。例如，可以在不同的層中分別形成具有P溝道型晶體管的層和具有N溝道型晶體管的層來貼合它們。
像這樣，可以通過自由地組合如上所述的各種元件形成層制造半導(dǎo)體集成電路。再者，通過使用本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路，例如，可以制造諸如上述實(shí)施方式所說明的RFID之類的半導(dǎo)體裝置。在制造用作RFID的半導(dǎo)體裝置的情況下，只要將分別形成的天線貼合到根據(jù)本實(shí)施方式的例子而形成的半導(dǎo)體集成電路上，即可。另外，也可以在制造半導(dǎo)體集成電路的工序中，形成第一元件形成層至第n-1元件形成層、以及具有天線的第n層，并層疊第一元件形成層至第n元件形成層，以制造用作RFID的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式8在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D20A至20C說明用作IC卡的半導(dǎo)體裝置的使用方式。
在圖20A至20C所示的半導(dǎo)體裝置300中，在上述實(shí)施方式中形成的半導(dǎo)體集成電路323粘合在襯底321上。在襯底321上形成有用作天線的導(dǎo)電膜322，半導(dǎo)體集成電路323所包括的半導(dǎo)體元件和形成在襯底321上的用作天線的導(dǎo)電膜322電連接(參照?qǐng)D20A)。
這里，用來形成半導(dǎo)體裝置300的半導(dǎo)體集成電路323是通過使用上述實(shí)施方式所說明的方法而形成的，其中第一元件形成層至第n元件形成層(在附圖中，n＝3)貼合為重疊，并且各層通過貫穿布線電連接。另外，在所述半導(dǎo)體集成電路323中形成有構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的電路(例如電源電路、解調(diào)電路、邏輯計(jì)算電路、存儲(chǔ)電路等)。
為了電連接半導(dǎo)體集成電路323所包括的半導(dǎo)體元件和用作天線的導(dǎo)電膜322，使位于在形成有半導(dǎo)體元件的一側(cè)的上面，即，具有半導(dǎo)體元件的第n元件形成層153(這是構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的最上層，在附圖中是第三元件形成層)上面的第二導(dǎo)電層140或貫穿布線126連接于導(dǎo)電膜322(參照?qǐng)D20C)。這里，表示使用具有導(dǎo)電性的樹脂連接與半導(dǎo)體元件335電連接的貫穿布線126和用作天線的導(dǎo)電膜322的例子。通過使用上述實(shí)施方式所說明的各向異性導(dǎo)電材料作為所述樹脂，可以通過包含在粘合樹脂312中的導(dǎo)電粒子311電連接半導(dǎo)體集成電路和用作天線的導(dǎo)電膜(參照?qǐng)D20C)。
另外，也可以在將半導(dǎo)體集成電路連接到形成有用作天線的導(dǎo)電膜的襯底上之后將用作保護(hù)層的膜貼合到其上，以保護(hù)半導(dǎo)體裝置。
另外，可以使用具有柔性的襯底如塑料等作為襯底321，使得用作IC卡的半導(dǎo)體裝置也彎曲，因此，可以提供有了附加價(jià)值的IC卡(參照?qǐng)D20B)。
實(shí)施方式9在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D21說明能夠非接觸地交換數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的工作。
半導(dǎo)體裝置80具有非接觸地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能，并且，包括高頻電路81、電源電路82、復(fù)位電路83、時(shí)鐘產(chǎn)生電路84、數(shù)據(jù)解調(diào)電路85、數(shù)據(jù)調(diào)制電路86、控制其它電路的控制電路87、存儲(chǔ)電路88、以及天線89(圖21)。
高頻電路81是從天線89接收信號(hào)并將從數(shù)據(jù)調(diào)制電路86收到的信號(hào)從天線89輸出的電路；電源電路82是以由天線89輸入的接收信號(hào)產(chǎn)生電源電位的電路；復(fù)位電路83是產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路；時(shí)鐘產(chǎn)生電路84是基于由天線89輸入的接收信號(hào)產(chǎn)生各種時(shí)鐘信號(hào)的電路；數(shù)據(jù)解調(diào)電路85是解調(diào)接收信號(hào)而輸向控制電路87的電路；數(shù)據(jù)調(diào)制電路86是調(diào)制從控制電路87收到的信號(hào)的電路。
另外，作為控制電路87，例如，形成有代碼抽出電路71、代碼判定電路72、CRC判定電路73、以及輸出單元電路74。此外，代碼抽出電路71是分別抽出包含在輸?shù)娇刂齐娐?7的命令中的多個(gè)代碼的電路；代碼判定電路72是比較被抽出的代碼和相當(dāng)于參考的代碼而判定命令內(nèi)容的電路；CRC電路是基于被判定的代碼檢出有沒有發(fā)送錯(cuò)誤等的電路。
另外，存儲(chǔ)電路88不局限于一個(gè)，也可以設(shè)置多個(gè)存儲(chǔ)電路，可以使用SRAM、快閃存儲(chǔ)器、ROM或FeRAM等，或者也可以將有機(jī)化合物層用于存儲(chǔ)元件部。
接著，說明本發(fā)明的能夠非接觸地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的半導(dǎo)體裝置的工作的一個(gè)例子。首先，由天線89接收無線信號(hào)。無線信號(hào)通過高頻電路81輸?shù)诫娫措娐?2，而且，高電源電位(以下記為VDD)及低電源電位(以下記為VSS)被產(chǎn)生。VDD被提供給半導(dǎo)體裝置80具有的各電路中。此外，在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置80的多個(gè)電路中，VSS是共同的，而且，可以將VSS設(shè)為GND。
另外，通過高頻電路81輸?shù)綌?shù)據(jù)解調(diào)電路85中的信號(hào)被解調(diào)(以下，記為解調(diào)信號(hào))。再者，通過高頻電路81經(jīng)過復(fù)位電路83和時(shí)鐘產(chǎn)生電路84的信號(hào)以及解調(diào)信號(hào)輸?shù)娇刂齐娐?7。輸?shù)娇刂齐娐?7中的信號(hào)被代碼抽出電路71、代碼判定電路72、CRC判定電路73等分析。之后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路88中的半導(dǎo)體裝置的信息根據(jù)被分析了的信號(hào)而被輸出。被輸出了的半導(dǎo)體裝置的信息經(jīng)過輸出單元電路74而被編碼。再者，被編碼了的半導(dǎo)體裝置80的信息經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制電路86并由天線89以無線信號(hào)發(fā)送。
像這樣，通過將信號(hào)從讀寫器輸?shù)桨雽?dǎo)體裝置80并以讀寫器接收從該半導(dǎo)體裝置80被輸?shù)降男盘?hào)，可以讀取半導(dǎo)體裝置的數(shù)據(jù)。
另外，半導(dǎo)體裝置80可以采用如下兩種方式不安裝電源裝置(例如電池)而以電磁波將電源電壓供給給各電路；安裝電源裝置并以電磁波和電源將電源電壓供給給各電路。
通過采用上述實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)，可以制造能夠彎曲的半導(dǎo)體裝置，因此，可以將半導(dǎo)體裝置貼到具有曲面的物體上。
接著，說明具有柔性的能夠非接觸地交換數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置的使用方式的一個(gè)例子。將讀寫器3230置于圖22A所示的包括顯示部3210的便攜終端3220的側(cè)面。另外，將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置3200置于商品3240的側(cè)面。當(dāng)將讀寫器3230對(duì)準(zhǔn)商品3240包括的半導(dǎo)體裝置3200時(shí)，和商品有關(guān)的信息如商品的原材料和原產(chǎn)地、各生產(chǎn)工序的檢查結(jié)果、流通過程的記錄等以及商品的說明等顯示在顯示部3210。
此外，像圖22B所示的例子那樣，當(dāng)商品3240被傳送帶傳輸時(shí)，可以使用讀寫器3230和設(shè)置于商品3240中的本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置3200檢查該商品3240。
像這樣，通過將半導(dǎo)體裝置適用于管理物品的系統(tǒng)，可以容易地獲取信息，并且實(shí)現(xiàn)高功能化和高附加價(jià)值化。另外，如上述實(shí)施方式所示那樣，即使將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置貼到具有曲面的物體上，也可以防止包括在半導(dǎo)體裝置中的半導(dǎo)體元件的損壞，并且，可以提供高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
另外，在上述能夠非接觸地交換數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置中的信號(hào)傳輸方式可以采用電磁耦合方式、電磁感應(yīng)方式或微波方式等。實(shí)施者可以鑒于使用用途適當(dāng)?shù)剡x擇傳輸方式，并且可以根據(jù)傳輸方式設(shè)置最合適的天線。
例如，當(dāng)應(yīng)用電磁耦合方式或電磁感應(yīng)方式(例如13.56MHz頻帶)作為在半導(dǎo)體裝置中的信號(hào)傳輸方式時(shí)，由于利用根據(jù)磁場密度的變化的電磁感應(yīng)，所以用作天線的導(dǎo)電膜形成為環(huán)狀(例如環(huán)形天線)或螺旋狀(例如螺線天線)。
另外，可以應(yīng)用微波方式(例如UHF頻帶(860至960MHz頻帶)、2.45GHz頻帶等)作為在半導(dǎo)體裝置中的信號(hào)傳輸方式。在這種情況下，可以鑒于用于傳輸信號(hào)的電磁波的波長適當(dāng)?shù)卦O(shè)定用作天線的導(dǎo)電層的長度等的形狀，例如，可以將用作天線的導(dǎo)電膜形成為線狀(例如偶極天線)、平整的形狀(例如貼片天線)、或蝴蝶結(jié)形狀等。另外，用作天線的導(dǎo)電膜的形狀不局限于線狀，鑒于電磁波的波長也可以是曲線狀、蜿蜒形狀，或者是組合這些的形狀。
使用CVD法、濺射法、印刷法如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等、液滴噴出法、分配器法、鍍法等并使用導(dǎo)電材料而形成用作天線的導(dǎo)電膜。作為導(dǎo)電材料，使用選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉭(Ta)和鉬(Mo)中的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料，并且采用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。
例如，當(dāng)使用絲網(wǎng)印刷法形成用作天線的導(dǎo)電膜時(shí)，可以通過選擇性地印刷如下導(dǎo)電膏來形成用作天線的導(dǎo)電膜，在該導(dǎo)電膏中，粒徑為幾十μm以下的導(dǎo)電粒子溶解或分散到有機(jī)樹脂中。作為導(dǎo)電粒子，可以使用銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、和鈦(Ti)等中的任何一種以上的金屬粒子、鹵化銀的微粒子、或者碳黑。另外，作為導(dǎo)電膏包含的有機(jī)樹脂，可以使用選自用作金屬粒子的粘結(jié)劑、溶劑、分散劑和覆蓋劑的有機(jī)樹脂中的一種或多種。典型地說，可以舉出環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂等的有機(jī)樹脂。另外，當(dāng)形成導(dǎo)電膜時(shí)，優(yōu)選在印刷導(dǎo)電膏之后進(jìn)行焙燒。例如，當(dāng)使用以銀為主要成分的微粒子(例如粒徑1nm以上至100nm以下的粒子)作為導(dǎo)電膏的材料時(shí)，通過以150至300℃的溫度范圍焙燒而使其固化，可以獲得導(dǎo)電膜。另外，也可以使用以焊料或不包含鉛的焊料為主要成分的微粒子，在這種情況下優(yōu)選使用粒徑20μm以下的微粒子。焊料或不包含鉛的焊料具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是低成本。
另外，除了上述材料以外，還可以將陶瓷或鐵氧體等適用于天線?；蛘撸部梢詫⒃谖⒉l帶中介電常數(shù)和磁導(dǎo)率成為負(fù)的材料(超穎物質(zhì))適用于天線。
另外，當(dāng)應(yīng)用電磁耦合方式或電磁感應(yīng)方式并將具有天線的半導(dǎo)體裝置設(shè)置為與金屬膜接觸時(shí)，優(yōu)選在所述半導(dǎo)體裝置和金屬膜之間設(shè)置具有磁導(dǎo)率的磁性材料。當(dāng)將具有天線的半導(dǎo)體裝置設(shè)置為與金屬膜接觸時(shí)，渦電流相應(yīng)磁場的變化而流過金屬膜，并且，因所述渦電流而產(chǎn)生的反磁場使磁場的變化減弱而降低通信距離。因此，通過在半導(dǎo)體裝置和金屬膜之間設(shè)置具有磁導(dǎo)率的材料，可以抑制流過金屬的渦電流和通信距離的降低。此外，作為磁性材料，可以使用磁導(dǎo)率高且高頻損失小的金屬薄膜或鐵氧體。
另外，當(dāng)形成天線時(shí)，可以在同一襯底上形成晶體管等的半導(dǎo)體元件和用作天線的導(dǎo)電膜，或者，可以在互不相同的襯底上分別形成半導(dǎo)體元件和用作天線的導(dǎo)電膜之后將它們貼合為電連接。
此外，也可以對(duì)如上所述的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行密封處理。例如，如圖23所示，對(duì)半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體裝置使用第一片材337(也稱為膜、襯底)和第二片材338進(jìn)行密封處理。在圖23中，被進(jìn)行了密封處理的半導(dǎo)體裝置是實(shí)施方式6的圖16A所示的半導(dǎo)體裝置。在半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體集成電路和形成在襯底221上的用作天線的導(dǎo)電膜219貼合為彼此電連接。
通過進(jìn)行這種密封處理，可以抑制從外部侵入半導(dǎo)體元件中的雜質(zhì)元素或水分等。作為用于密封的第一片材337和第二片材338，可以使用由聚丙烯、聚酯、乙烯、聚氟乙烯、氯乙烯等構(gòu)成的膜；由纖維材料構(gòu)成的紙；基材膜(聚酯、聚酰胺、無機(jī)蒸發(fā)沉積膜、紙類等)和粘合合成樹脂膜(丙烯酸類合成樹脂、環(huán)氧類合成樹脂等)的疊層膜等。
另外，通過加熱處理熔化設(shè)在膜的最外表面的粘合層或設(shè)在最外層的層(不是粘合層)，然后，通過施加壓力而粘合。另外，在第一片材337和第二片材338的表面上可以設(shè)有粘合層，或者也可不設(shè)有粘合層。粘合層相當(dāng)于含有粘合劑如熱固化樹脂、紫外線固化樹脂、環(huán)氧樹脂類粘合劑、樹脂添加劑等的層。另外，優(yōu)選對(duì)用于密封的片材進(jìn)行硅質(zhì)涂敷以防止在進(jìn)行密封之后水分等侵入內(nèi)部中，例如，可以使用通過層疊粘合層、聚酯等的膜、以及硅質(zhì)涂敷物而形成的片材。
另外，當(dāng)進(jìn)行膜的加熱處理時(shí)，優(yōu)選使用具有同一熱膨脹系數(shù)的第一片材和第二片材。這是因?yàn)槿缦戮壒释ㄟ^使在進(jìn)行加熱處理之后的片材的收縮率相同，防止半導(dǎo)體裝置變形或者在半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生異常的應(yīng)力。
另外，作為第一片材337或第二片材338，也可以使用進(jìn)行了防止靜電等的帶電防止處理的膜(以下記為帶電防止膜)。作為帶電防止膜，可以舉出在樹脂中分散有帶電防止材料的膜、貼有帶電防止材料的膜等。作為設(shè)有帶電防止材料的膜，可以采用單面上設(shè)有帶電防止材料的膜，或者雙面上設(shè)有帶電防止材料的膜。再者，可以將單面上設(shè)有帶電防止材料的膜以如下兩種狀態(tài)貼到層上設(shè)有帶電防止材料的一面置于膜的內(nèi)側(cè)，或者，設(shè)有帶電防止材料的一面置于膜的外側(cè)。此外，可以將該帶電防止材料設(shè)在膜的整個(gè)面或一部分上。這里，作為帶電防止材料，可以使用金屬、銦和錫的氧化物、界面活性劑如兩性界面活性劑、陽離子界面活性劑、非離子界面活性劑等。另外，除了上述以外，還可以使用包含含有羧基和季銨作為側(cè)鏈的交聯(lián)共聚物高分子的樹脂材料等作為帶電防止材料。可以將這些材料貼在膜上，揉入在膜中，或者涂敷在表面上而形成帶電防止膜。通過使用帶電防止膜進(jìn)行密封，可以抑制當(dāng)作為商品使用時(shí)來自外部的靜電等給予半導(dǎo)體元件的負(fù)面影響。
另外，在密封處理中，也可以使用第一片材337和第二片材338中的任何一個(gè)選擇性地進(jìn)行任何一面的密封。除了上述以外，還可以使用玻璃襯底代替第一片材337或第二片材338進(jìn)行密封，在這種情況下，玻璃襯底起著保護(hù)膜的作用，因此，可以抑制從外部侵入半導(dǎo)體元件中的水分或雜質(zhì)元素。
實(shí)施方式10本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置通過利用其能夠非接觸地發(fā)送及接收數(shù)據(jù)的功能，可以適用于圖24A至24E所示的各種物品和各種系統(tǒng)。
所述物品例如是鑰匙(參照?qǐng)D24A)、紙幣、硬幣、有價(jià)證券類、無記名債券類、證書類(駕駛執(zhí)照、居民證等)、書籍類、容器類(培養(yǎng)皿等，參照?qǐng)D24B)、身邊帶的東西(包、眼鏡等，參照?qǐng)D24C)、包裝容器類(包裝紙、瓶子等，參照?qǐng)D24D)、記錄媒體(磁盤、錄像帶等)、交通工具類(自行車等)、食品類、衣服、生活用品類、以及電子設(shè)備(液晶顯示裝置、EL顯示裝置、電視機(jī)、便攜式終端等)等。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置1120通過貼附或嵌入在如上所述的各種形狀的物品的表面上而被固定于物品上。
另外，使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)指的是物資調(diào)運(yùn)和庫存管理系統(tǒng)、認(rèn)證系統(tǒng)、流通系統(tǒng)、生產(chǎn)履歷系統(tǒng)、書籍管理系統(tǒng)等。通過使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置1120，可以謀求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高功能化、多功能化、以及高附加價(jià)值化。
例如，將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置1120提供在身份證的內(nèi)部，并且將讀寫器1121設(shè)置在建筑物的進(jìn)口等(參照?qǐng)D24E)。讀寫器1121讀取各人所帶的身份證中的識(shí)別號(hào)碼，然后將與所讀取的識(shí)別號(hào)碼有關(guān)的信息提供給計(jì)算機(jī)1122。計(jì)算機(jī)1122根據(jù)由讀寫器1121提供的信息來判斷允許或不許進(jìn)入房間或退出房間。像這樣，通過使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，可以提供一種便利性被提高了的進(jìn)入/退出房間管理系統(tǒng)。此外，在本說明書中，讀寫器不僅包括具有讀取功能及寫入功能的裝置，而且還包括具有讀取功能或?qū)懭牍δ艿耐ㄐ叛b置。
此外，本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)組合地使用。
實(shí)施方式11
在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D25A至27B說明與上述實(shí)施方式不同的本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的結(jié)構(gòu)。具體地說，說明具有顯示單元的半導(dǎo)體裝置。
首先，參照?qǐng)D25A和25B說明在像素部中提供發(fā)光元件作為顯示裝置的情況。此外，圖25A是表示本發(fā)明的具有顯示單元的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的俯視圖，圖25B是根據(jù)點(diǎn)劃線a-b間及c-d間切斷圖25A而形成的截面圖。
如圖25A所示，本實(shí)施方式所示的具有顯示單元的半導(dǎo)體裝置具有形成在襯底501上的掃描線驅(qū)動(dòng)電路502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503、以及像素部504等。另外，與襯底501一起夾住像素部504地形成有相對(duì)襯底506，并且襯底501和相對(duì)襯底506被密封材料505貼合。掃描線驅(qū)動(dòng)電路502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503、像素部504在襯底501上形成有具有上述實(shí)施方式所示的任一結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件。
掃描線驅(qū)動(dòng)電路502和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503從成為外部輸入端子的柔性印刷線路板507(flexible printed circuit；FPC)接受視頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、起始信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等。雖然僅僅圖示柔性印刷線路板507，但是，該柔性印刷線路板507還可以安裝有印刷線路板。
這里，作為信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503或掃描線驅(qū)動(dòng)電路502，可以采用如上述實(shí)施方式所示那樣層疊有元件形成層的半導(dǎo)體集成電路。像這樣，通過提供通過層疊元件形成層而形成的半導(dǎo)體集成電路，可以減少信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503或掃描線驅(qū)動(dòng)電路502所占有的面積，因此，可以增加像素部504的面積。
圖25B表示根據(jù)點(diǎn)劃線a-b間和c-d間切斷圖25A而獲得的截面的示意圖，這里，表示形成在襯底501上的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503和像素部504的結(jié)構(gòu)。在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503中形成有包括具有上述實(shí)施方式所示的任一結(jié)構(gòu)的n型半導(dǎo)體元件511a和p型半導(dǎo)體元件511b組合而成的CMOS電路的半導(dǎo)體集成電路510。為了制造半導(dǎo)體集成電路510，使用上述實(shí)施方式所示的任一方法來層疊第一元件形成層至第n元件形成層(在附圖中，第二元件形成層)。并且，通過將導(dǎo)電膏滴落到形成在第一元件形成層至第n元件形成層中的開口部來形成貫穿布線126，電連接形成在第一元件形成層至第n元件形成層中的多個(gè)n型半導(dǎo)體元件511a或p型半導(dǎo)體元件511b，以構(gòu)成掃描線驅(qū)動(dòng)電路502及信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503等。
另外，也可以使用CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路形成驅(qū)動(dòng)電路如掃描線驅(qū)動(dòng)電路502或信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503等，或者，也可以使用上述實(shí)施方式所示的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路。另外，本實(shí)施方式表示驅(qū)動(dòng)器一體的結(jié)構(gòu)，其中在襯底501上形成有驅(qū)動(dòng)電路如掃描線驅(qū)動(dòng)電路502和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503等。但是，不需要一定采用這種結(jié)構(gòu)，也可以在外部而不在襯底501上形成驅(qū)動(dòng)電路。
另外，像素部504由包括發(fā)光元件516和用來驅(qū)動(dòng)該發(fā)光元件516的半導(dǎo)體元件511c的多個(gè)像素構(gòu)成。對(duì)半導(dǎo)體元件511c的結(jié)構(gòu)沒有特別的限制。這里，第一電極513形成為與連接于半導(dǎo)體元件511c的源極區(qū)域或漏極區(qū)域的導(dǎo)電層512連接。絕緣層509形成為覆蓋所述第一電極513的端部。在多個(gè)像素中，絕緣層509起著隔離墻的作用。發(fā)光層514形成在第一電極513上，第二電極515形成在所述發(fā)光層514上。發(fā)光元件516由第一電極513、發(fā)光層514、以及第二電極515構(gòu)成。
這里，使用正型感光丙烯酸樹脂膜形成絕緣層509。另外，為了使絕緣層509的覆蓋度為高，絕緣層509形成為其上端部或下端部形成有具有曲率的曲面。例如，在使用正型感光丙烯作為絕緣層509的材料的情況下，優(yōu)選只使絕緣層509的上端部形成有具有曲率半徑(0.2μm至3μm)的曲面。作為絕緣層509，可以使用感光性的、因光而對(duì)蝕刻劑呈不溶解性的負(fù)型材料或因光而對(duì)蝕刻劑呈溶解性的正型材料。除了上述以外，可以采用由如下材料構(gòu)成的單層或疊層結(jié)構(gòu)形成絕緣層509有機(jī)材料如環(huán)氧、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并環(huán)丁烯等或硅氧烷材料如硅氧烷樹脂等。
另外，如上述實(shí)施方式所述那樣，可以對(duì)絕緣層509進(jìn)行等離子體處理而使該絕緣層509氧化或氮化，以對(duì)絕緣層509的表面進(jìn)行改性而獲得細(xì)致的膜。對(duì)絕緣層509的表面進(jìn)行改性使得該絕緣層509的強(qiáng)度提高，因此，可以減少物理損傷如當(dāng)形成開口部等時(shí)產(chǎn)生裂縫、當(dāng)進(jìn)行蝕刻時(shí)減少膜、等等。再者，通過對(duì)絕緣層509的表面進(jìn)行改性，可以提高與形成在該絕緣層509上的發(fā)光層514之間的界面特性如貼緊性等。
第一電極513和第二電極515中的一方用作陽極，而另一方用作陰極。
在用作陽極的情況下，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，不僅可以使用單層膜如銦錫氧化物膜、含有硅的銦錫氧化物膜、使用將2至20wt％的氧化鋅(ZnO)混合在氧化銦中而形成的靶通過濺射法而形成的透明導(dǎo)電膜、氧化鋅(ZnO)膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等，而且，還可以使用氮化鈦膜和以鋁為主要成分的膜的疊層，或者可以使用氮化鈦膜、以鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。此外，當(dāng)使用疊層結(jié)構(gòu)形成陽極時(shí)，作為布線的電阻也低，可獲得良好的歐姆接觸。
在用作陰極的情況下，優(yōu)選使用具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca或其合金如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2或氮化鈣)。此外，在使用作陰極的電極具有透光性的情況下，優(yōu)選使用使其厚度變薄了的金屬薄膜和透明導(dǎo)電膜(銦錫氧化物膜、含有硅的銦錫氧化物膜、使用將2至20wt％的氧化鋅(ZnO)混合在氧化銦中而形成的靶通過濺射法而形成的透明導(dǎo)電膜、氧化鋅(ZnO)膜等)的疊層作為電極。
這里，采用了如下結(jié)構(gòu)使用具有透光性的銦錫氧化物形成用作陽極的第一電極513，以從襯底501一側(cè)取出光。此外，也可以采用如下結(jié)構(gòu)使用具有透光性的材料形成第二電極515，以從相對(duì)襯底506一側(cè)取出光；使用具有透光性的材料形成第一電極513和第二電極515，以從襯底501和相對(duì)襯底506兩側(cè)取出光(兩面發(fā)射)。
另外，作為發(fā)光層514，可以通過使用了蒸發(fā)沉積掩模的蒸發(fā)沉積法、噴墨法或旋涂法等形成由低分子類材料、中分子材料(包括低聚物、樹狀聚合物)或高分子(也稱為聚合體)材料等構(gòu)成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
另外，這里采用了如下結(jié)構(gòu)通過使用密封材料505貼合相對(duì)襯底506和襯底501，在被襯底501、相對(duì)襯底506、以及密封材料505所包圍的空隙508中形成有發(fā)光元件516。此外，除了使用惰性氣體(氮或氬等)填充空隙508的情況以外，而且還包括使用密封材料505填充空隙508的結(jié)構(gòu)。
此外，優(yōu)選使用環(huán)氧類樹脂作為密封材料505。另外，優(yōu)選使用盡可能不透過水分或氧的材料作為密封材料505。作為用于相對(duì)襯底506的材料，除了玻璃襯底或石英襯底以外，還可以使用由FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics；纖維增強(qiáng)塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯膜、聚酯或丙烯等構(gòu)成的塑料襯底。
此外，本發(fā)明的具有顯示單元的半導(dǎo)體裝置不局限于如上所述的在像素部中使用發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，而且還包括在像素部中使用液晶的半導(dǎo)體裝置。圖26表示在像素部中使用液晶的情況下的半導(dǎo)體裝置。
圖26所示的半導(dǎo)體裝置具有與圖25A相同的上面結(jié)構(gòu)，并且它是根據(jù)點(diǎn)劃線a-b間和c-d間切斷圖25A而獲得的截面圖。像上述例子那樣，圖26所示的半導(dǎo)體裝置具有形成在襯底501上的掃描線驅(qū)動(dòng)電路502、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503、以及像素部504等。另外，與襯底501一起夾住像素部504地形成有相對(duì)襯底506，并且襯底501和相對(duì)襯底506被密封材料505貼合。掃描線驅(qū)動(dòng)電路502和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503從成為外部輸入端子的柔性印刷線路板507接受視頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、起始信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等。
這里，使用通過如上述實(shí)施方式所示那樣層疊元件形成層而形成的半導(dǎo)體集成電路作為信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503或掃描線驅(qū)動(dòng)電路502。
在圖26中，在信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503中形成有包括具有上述實(shí)施方式所示的任一結(jié)構(gòu)的n型半導(dǎo)體元件511a和p型半導(dǎo)體元件511b組合而成的CMOS電路的半導(dǎo)體集成電路510。為了制造半導(dǎo)體集成電路510，使用上述實(shí)施方式所示的任一方法來層疊第一元件形成層至第n元件形成層(在附圖中，第二元件形成層)。并且，通過將導(dǎo)電膏滴落到形成在第一元件形成層至第n元件形成層中的開口部來形成貫穿布線126，電連接形成在第一元件形成層至第n元件形成層中的多個(gè)n型半導(dǎo)體元件511a、p型半導(dǎo)體元件511b，以構(gòu)成掃描線驅(qū)動(dòng)電路502及信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503等。
另外，如圖26所示，在半導(dǎo)體裝置的像素部504中，在形成為覆蓋導(dǎo)電層512及第一電極513的定向膜521和形成在相對(duì)襯底506一側(cè)的定向膜523之間提供有液晶522。并且，在液晶522中形成有間隔物525，以控制第一電極513和第二電極524之間的距離(單元間隙)。另外，第二電極524形成在相對(duì)襯底506上，并且通過控制施加到形成在第一電極513和第二電極524之間的液晶的電壓，可以控制光的透過率并進(jìn)行影像的顯示。
在本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置中，可以在形成構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的第一元件形成層的同時(shí)形成像素部的半導(dǎo)體元件511c。然后，通過只在形成半導(dǎo)體集成電路510的部分中層疊第二元件形成層至第n元件形成層，可以形成掃描線驅(qū)動(dòng)電路502或信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路503等。像這樣，作為本實(shí)施方式所示的具有顯示單元的半導(dǎo)體裝置的方式，可以在像素部中形成發(fā)光元件或液晶作為顯示單元。
另外，圖25A和25B以及圖26雖然表示驅(qū)動(dòng)器一體型結(jié)構(gòu)，其中在襯底上形成有驅(qū)動(dòng)電路如掃描線驅(qū)動(dòng)電路或信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路等，但是也可以將驅(qū)動(dòng)電路貼合到襯底上，而不在襯底上直接形成驅(qū)動(dòng)電路。下面，參照?qǐng)D27A和27B說明在這種情況下的顯示裝置的一個(gè)例子。圖27A是在外部形成有驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體裝置的立體圖，而圖27B是根據(jù)圖27A中的A-B間切斷而獲得的截面的示意圖。
如圖27A所示，本例子的半導(dǎo)體裝置像上述例子那樣包括形成在襯底501上的像素部504、以及由半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成的掃描線驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路等。另外，與襯底501一起夾住像素部504地形成有相對(duì)襯底506，并且襯底501和相對(duì)襯底506被密封材料505貼合。
另外，如圖27B所示，在半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體集成電路531a粘合在襯底501上，半導(dǎo)體集成電路531b粘合在用作連接膜的柔性印刷線路板507上。像素部504和半導(dǎo)體集成電路531a通過在襯底501上的第一導(dǎo)電層532連接。半導(dǎo)體集成電路531a和半導(dǎo)體集成電路531b通過在襯底501上的第二導(dǎo)電層533和在柔性印刷線路板507上的第三導(dǎo)電層534連接。
像上述實(shí)施方式那樣，可以使用由包含導(dǎo)電粒子311的粘合樹脂312構(gòu)成的各向異性導(dǎo)電材料連接半導(dǎo)體集成電路531a和第一導(dǎo)電層532或者連接半導(dǎo)體集成電路531b和第三導(dǎo)電層534。除了各向異性導(dǎo)電材料之外，而且還可以采用銀膏、銅膏或碳膏等的導(dǎo)電粘合劑、ACP等的具有導(dǎo)電性的粘合劑、ACF等的具有導(dǎo)電性的膜、焊接等來實(shí)現(xiàn)所述連接。
通過使用本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路，可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的高集成化，并可以縮短制造工序所需要的時(shí)間。
實(shí)施方式12下面，參照?qǐng)D28A至28E說明根據(jù)本發(fā)明而形成的電子設(shè)備。
圖28A所示的電視8001包括顯示部8002或驅(qū)動(dòng)電路等。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)或制造方法適用于顯示部8002或驅(qū)動(dòng)電路等，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的電視。
圖28B所示的信息終端設(shè)備8101包括顯示部8102、電子控制電路、輸入輸出接口等。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)或制造方法適用于顯示部8102或電子控制電路等，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的信息終端設(shè)備。
圖28C所示的攝像機(jī)8201包括顯示部8202或圖像處理電路等。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)或制造方法適用于顯示部8202或圖像處理電路等，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的攝像機(jī)。
圖28D所示的電話機(jī)8301包括顯示部8302或無線通信電路等。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)或制造方法適用于顯示部8302或無線通信電路等，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的電話機(jī)。
圖28E所示的便攜式電視8401包括顯示部8402、驅(qū)動(dòng)電路、無線通信電路等。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)或制造方法適用于顯示部8402、驅(qū)動(dòng)電路、無線通信電路等，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的便攜式電視。另外，本發(fā)明可以廣泛用于各種電視如安裝到手機(jī)等的便攜式終端中的小型電視、能夠攜帶的中型電視、大型電視(例如，尺寸為40英寸以上)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備不局限于圖28A至28E，其包括在顯示部或驅(qū)動(dòng)電路部等中形成有多個(gè)半導(dǎo)體元件的電子設(shè)備。
像這樣，本發(fā)明的適用范圍極寬，可以適用于所有領(lǐng)域的電子設(shè)備的制造方法。另外，通過使用本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路，可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的高集成化，并可以縮短制造工序所需要的時(shí)間。通過將本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路適用于電子設(shè)備，可以提供高性能且廉價(jià)的電子設(shè)備。
實(shí)施方式13若從襯底剝離本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路，則該半導(dǎo)體集成電路可以具有柔性。下面，參照?qǐng)D29A至29F說明包括具有柔性的半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體裝置的具體例子。
圖29A是顯示器4101，它包括支架4102、顯示部4103。顯示部4103是使用柔性襯底而形成的，因此可以實(shí)現(xiàn)輕而薄的顯示器。另外，可以使顯示部4103彎曲，并可以將顯示部4103從支架4102上拆下來沿著彎曲的墻壁上安裝顯示器。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體裝置適用于顯示部4103或在其周邊的驅(qū)動(dòng)電路等的集成電路，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的具有柔性的顯示器。像這樣，不僅可以將具有柔性的顯示器設(shè)置在平坦的面上，而且還可以將它設(shè)置在彎曲的部分，因此可以用于各種各樣的用途。
圖29B是可被卷繞的顯示器4201，它包括顯示部4202。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體裝置適用于顯示部4202或驅(qū)動(dòng)電路等的集成電路，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的可被卷繞且薄的大型顯示器。由于使用柔性襯底形成可被卷繞的顯示器4201，因此可以與顯示部4202一起在被折疊或者卷繞的狀態(tài)下被攜帶。因此，即使可被卷繞的顯示器4201大，也可以在被折疊或者卷繞的狀態(tài)下將它放在包里被攜帶。
圖29C是片狀計(jì)算機(jī)4401，它包括顯示部4402、鍵盤4403、觸控板4404、外部連接端口4405、電源插頭4406等。通過將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體裝置適用于顯示部4402、驅(qū)動(dòng)電路、信息處理電路等的集成電路，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的薄型或片狀計(jì)算機(jī)。顯示部4402是使用柔性襯底而形成的，因此可以實(shí)現(xiàn)輕而薄的計(jì)算機(jī)。另外，若片狀計(jì)算機(jī)4401的主體部分設(shè)有收納空間，顯示部4402就可以被卷繞到主體而被收納。另外，通過還使鍵盤4403具有柔性，像顯示部4402一樣，鍵盤4403可以被卷繞到片狀計(jì)算機(jī)4401的收納空間而被收納，因此，攜帶時(shí)很方便。另外，在不使用的情況下，也可以折疊而收納而不占空間。
圖29D是具有20至80英寸大型顯示部的顯示裝置4300，它包括作為操作部的鍵盤4302、顯示部4301、揚(yáng)聲器4303等。另外，顯示部4301是使用柔性襯底而形成的，因此可以通過拆下鍵盤4302來在被折疊或者卷繞的狀態(tài)下攜帶顯示裝置4300。另外，鍵盤4302和顯示部4301可以以無線來連接，例如，在沿著彎曲的墻壁上安裝顯示裝置4300的狀態(tài)下，可以使用鍵盤4302來進(jìn)行無線操作。
在圖29D所示的例子中，將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體裝置適用于顯示部4301、顯示部的驅(qū)動(dòng)電路、控制顯示部和鍵盤之間的通信的無線通信電路等的集成電路。因此，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的大型且薄型顯示裝置。
圖29E是電子書4501，它包括顯示部4502、操作鍵4503等。另外，調(diào)制解調(diào)器可以內(nèi)置于電子書4501中。顯示部4502是使用柔性襯底而形成的，因而可以折疊或卷繞顯示部4502。因此，可以不占空間地?cái)y帶電子書。再者，顯示部4502不僅可以顯示文字等的靜態(tài)圖像，而且還可以顯示動(dòng)態(tài)圖像。
在圖29E所示的例子中，將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體裝置適用于顯示部4502、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路等的集成電路。因此，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的薄型電子書。
圖29F是IC卡4601，它包括顯示部4602、連接端子4603等。由于使用柔性襯底而將顯示部4602形成為輕而薄的片狀，因此顯示部4602可以被貼在卡的表面上。另外，在IC卡能夠非接觸地接收數(shù)據(jù)的情況下，從外部獲得的信息可以被顯示在顯示部4602上。
在圖29F所示的例子中，將上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體裝置適用于顯示部4602或無線通信電路等的集成電路。因此，可以制造作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式之一的薄型IC卡。
如上所述，本發(fā)明的適用范圍極寬，可以適用于所有領(lǐng)域的電子設(shè)備或信息顯示單元。
實(shí)施方式14在本實(shí)施方式中，說明通過應(yīng)用如上述實(shí)施方式所說明那樣層疊元件形成層并通過貫穿布線連接各層的方法制造半導(dǎo)體集成電路的具體例子。詳細(xì)地說，在本實(shí)施方式中，以作為易失性存儲(chǔ)器的SRAM的存儲(chǔ)單元為例子來表示制造半導(dǎo)體集成電路的例子。
圖30A是SRAM的框圖。SRAM820具有在行列中配置有存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列821、譯碼所指定的地址的行譯碼器822及列譯碼器823、以列譯碼器的輸出選擇存儲(chǔ)單元陣列的地址的選擇器824、以及控制數(shù)據(jù)讀寫的R/W電路825。
圖30B以晶體管表示構(gòu)成存儲(chǔ)單元陣列的一個(gè)存儲(chǔ)單元。SRAM的存儲(chǔ)單元由用來選擇存儲(chǔ)單元的兩個(gè)選擇晶體管801及802(N型晶體管)、以及存儲(chǔ)信息的兩個(gè)反相器，即，兩組N型晶體管804、806及P型晶體管803、805構(gòu)成。因此，SRAM的一個(gè)存儲(chǔ)單元具有四個(gè)N型晶體管和兩個(gè)P型晶體管這六個(gè)晶體管。
在選擇晶體管801中的一方高濃度雜質(zhì)區(qū)域(源電極或漏電極)連接到位線808，而在選擇晶體管802中的一方高濃度雜質(zhì)區(qū)域(源電極或漏電極)連接到位b線809。另外，兩個(gè)選擇晶體管801及802的柵電極連接到字線807。
另外，在選擇晶體管801中，不連接到位線808的高濃度雜質(zhì)區(qū)域連接到由P型晶體管805及N型晶體管806構(gòu)成的反相器的輸入部、以及由P型晶體管803及N型晶體管804構(gòu)成的反相器的輸出部。另外，在選擇晶體管802中，不連接到位b線809的高濃度雜質(zhì)區(qū)域連接到由P型晶體管805及N型晶體管806構(gòu)成的反相器的輸出部、以及由P型晶體管803及N型晶體管804構(gòu)成的反相器的輸入部。
接著，參照?qǐng)D31A和31B說明通過使用本發(fā)明制造具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元的方法。可以將圖30B所示的存儲(chǔ)單元的電路圖改換為圖31A的形式，其中在具有連接關(guān)系的狀態(tài)下只有N型晶體管配置在下段中而只有P型晶體管配置在上段中。
圖31B表示通過使用本發(fā)明制造圖31A所示的電路的例子。在圖31A的電路圖中的下段部分由具有N型晶體管的第一元件形成層810構(gòu)成，而在圖31A的電路圖中的上段部分由具有P型晶體管的第二元件形成層811構(gòu)成。在第二元件形成層811中形成開口部。通過將第一元件形成層810和第二元件形成層811貼合為重疊并將貫穿布線813形成在第二元件形成層811的開口部中，可以電連接第一元件形成層810和第二元件形成層811。
在圖31B中，選擇晶體管801及N型晶體管804的高濃度雜質(zhì)區(qū)域842及843通過貫穿布線連接到P型晶體管803的高濃度雜質(zhì)區(qū)域844。與此同樣，選擇晶體管802及N型晶體管806的高濃度雜質(zhì)區(qū)域846及847通過貫穿布線連接到P型晶體管805的高濃度雜質(zhì)區(qū)域848。
在圖31B中，只示出構(gòu)成各晶體管的源電極或漏電極的高濃度雜質(zhì)區(qū)域的連接關(guān)系，不示出柵電極的連接關(guān)系。通過引繞由第二導(dǎo)電層或第三導(dǎo)電層構(gòu)成的布線，可以獲得圖31A所示的連接關(guān)系。
通過應(yīng)用上述實(shí)施方式所說明的方法，可以制造構(gòu)成這種SRAM的半導(dǎo)體集成電路。
另外，在存儲(chǔ)單元中，構(gòu)成反相器的N型晶體管804及806和選擇晶體管801及802分別具有不同的與其他電路之間的連接關(guān)系或功能。例如，選擇晶體管通過位線808及位b線809連接到選擇器，當(dāng)對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出或者進(jìn)行寫入時(shí)工作。另一方面，構(gòu)成反相器的N型晶體管804及806連接到同樣構(gòu)成反相器的P型晶體管803及805、選擇晶體管、以及提供接地電壓的布線，并起到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保持的作用。像這樣，參照?qǐng)D32A和32B及圖33A和33B說明根據(jù)各晶體管的功能決定構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的層的結(jié)構(gòu)的例子。
圖32A和32B是所述半導(dǎo)體集成電路的等效電路圖，而圖33A和33B是具有其電路結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體集成電路的截面圖。下面，參照這些附圖進(jìn)行說明。
在通過位線808或位b線809連接有選擇晶體管的選擇器是圖32A及33A所示的由N型晶體管816及818和P型晶體管817及819構(gòu)成的模擬開關(guān)的情況下，將構(gòu)成模擬開關(guān)的P型晶體管817及819形成在第一元件形成層828中，并將構(gòu)成模擬開關(guān)的N型晶體管816及818形成在第二元件形成層829中。再者，將位線808或位b線809形成在第一元件形成層828中?？梢酝ㄟ^貫穿布線813連接第二元件形成層829的N型晶體管816及818和第一元件形成層828的位線808及位b線809。
再者，如圖32B及圖33B所示，可以將選擇晶體管801及802(N型晶體管)形成在第一元件形成層828中，將構(gòu)成反相器的P型晶體管803及805形成在第二元件形成層829中，并將構(gòu)成反相器的N型晶體管804及806形成在第三元件形成層830中。通過貫穿布線813連接第一元件形成層828、第二元件形成層829、以及第三元件形成層830。
像這樣，通過以疊層結(jié)構(gòu)制造構(gòu)成電路的晶體管，可以減少電路面積。另外，通過只使用第一元件形成層828形成連接選擇器和選擇晶體管的位線808及位b線809，可以減少布線長度。與此同樣，通過將與選擇晶體管連接的列譯碼器形成在第一元件形成層828中，可以減少連接各電路和存儲(chǔ)單元的布線長度。像這樣，通過減少布線長度，可以減少耗電量，并可以提高工作速度。
另外，接地電壓(也稱為基準(zhǔn)電壓、接地、0V、VSS)被提供給構(gòu)成反相器的N型晶體管的一方高濃度雜質(zhì)區(qū)域，而電源電壓被提供給構(gòu)成反相器的P型晶體管的一方高濃度雜質(zhì)區(qū)域。因此，被提供電源電壓的布線形成在第二元件形成層中，而被提供接地電壓的布線形成在第三元件形成層中。這些布線形成在不同的元件形成層中。優(yōu)選地是，通過將元件形成層貼合為上下布線不重疊，降低在布線之間產(chǎn)生的寄生電容，并可以提高工作速度。
像這樣，可以鑒于電路的工作形成構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路的各元件形成層。
本說明書根據(jù)2006年4月28日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào)2006-126329而制作，所述申請(qǐng)內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，包括如下步驟在第一襯底上形成具有第一半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該第一半導(dǎo)體元件包括第一半導(dǎo)體層和夾住所述第一半導(dǎo)體層的第一絕緣層；在第二襯底上形成剝離層；在所述剝離層上形成包括開口部和第二半導(dǎo)體元件的第二元件形成層，該第二半導(dǎo)體元件包括第二半導(dǎo)體層和夾住所述第二半導(dǎo)體層的第二絕緣層；從所述第二襯底分離所述第二元件形成層；在所述第一元件形成層上配置所述第二元件形成層；以及在所述開口部中形成布線，并電連接所述第一元件形成層和所述第二元件形成層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一元件形成層包括開口部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述開口部的側(cè)面或位于所述開口部下的所述第一元件形成層的一部分具有導(dǎo)電性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中將具有導(dǎo)電性的材料滴落到所述開口部中來形成所述布線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述具有導(dǎo)電性的材料是在有機(jī)樹脂中溶解或分散有導(dǎo)電粒子的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述導(dǎo)電粒子是選自由Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr以及Ba構(gòu)成的組中的至少一種金屬粒子、鹵化銀的微粒子、或碳黑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件中的至少一個(gè)包括薄膜晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述剝離層包含鎢、鉬、鈦、鉭、鈮、鎳、鈷、鋯、鋅、釕、銠、鈀、鋨、銥、以及硅中的任何一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述剝離層是包含如下材料中的任何一種的層鎢、鉬、鎢和鉬的混合物、鎢的氧化物、鎢的氮化物、鎢的氧氮化物、鎢的氮氧化物、鉬的氧化物、鉬的氮化物、鉬的氧氮化物、鉬的氮氧化物、鎢和鉬的混合物的氧化物、鎢和鉬的混合物的氮化物、鎢和鉬的混合物的氧氮化物、鎢和鉬的混合物的氮氧化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一元件形成層和所述第二元件形成層貼合為所述開口部重疊的形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述開口部是通孔。
12.一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，包括如下步驟在第一襯底上形成具有第一半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該第一半導(dǎo)體元件包括第一半導(dǎo)體層和夾住所述第一半導(dǎo)體層的第一絕緣層；在第二襯底上形成第一剝離層；在所述第一剝離層上形成包括第一開口部和第二半導(dǎo)體元件的第二元件形成層，該第二半導(dǎo)體元件包括第二半導(dǎo)體層和夾住所述第二半導(dǎo)體層的第二絕緣層；從所述第二襯底分離所述第二元件形成層；在所述第一元件形成層上配置所述第二元件形成層；在第三襯底上形成第二剝離層；在所述第二剝離層上形成包括第二開口部和第三半導(dǎo)體元件的第三元件形成層，該第三半導(dǎo)體元件包括第三半導(dǎo)體層和夾住所述第三半導(dǎo)體層的第三絕緣層；從所述第三襯底分離所述第三元件形成層；在所述第二元件形成層上配置所述第三元件形成層；以及在所述第一開口部和所述第二開口部的每一個(gè)中形成布線，并電連接所述第一元件形成層、所述第二元件形成層、以及所述第三元件形成層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一元件形成層包括開口部。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一開口部的側(cè)面或位于所述第一開口部下的所述第一元件形成層的一部分具有導(dǎo)電性。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中將具有導(dǎo)電性的材料滴落到所述第一開口部和所述第二開口部的至少一個(gè)中來形成所述布線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述具有導(dǎo)電性的材料是在有機(jī)樹脂中溶解或分散有導(dǎo)電粒子的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述導(dǎo)電粒子是選自由Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr以及Ba構(gòu)成的組中的至少一種金屬粒子、鹵化銀的微粒子、或碳黑。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一半導(dǎo)體元件、所述第二半導(dǎo)體元件、以及所述第三半導(dǎo)體元件中的至少一個(gè)包括薄膜晶體管。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一剝離層和所述第二剝離層中的至少一個(gè)包含鎢、鉬、鈦、鉭、鈮、鎳、鈷、鋯、鋅、釕、銠、鈀、鋨、銥、以及硅中的任何一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一剝離層和所述第二剝離層中的至少一個(gè)是包含如下材料中的任何一種的層鎢、鉬、鎢和鉬的混合物、鎢的氧化物、鎢的氮化物、鎢的氧氮化物、鎢的氮氧化物、鉬的氧化物、鉬的氮化物、鉬的氧氮化物、鉬的氮氧化物、鎢和鉬的混合物的氧化物、鎢和鉬的混合物的氮化物、鎢和鉬的混合物的氧氮化物、鎢和鉬的混合物的氮氧化物。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中還包括如下步驟在第四襯底上形成第三剝離層；在所述第三剝離層上形成包括第三開口部和第四半導(dǎo)體元件的第四元件形成層，該第四半導(dǎo)體元件包括第四半導(dǎo)體層和夾住所述第四半導(dǎo)體層的第四絕緣層；從所述第四襯底分離所述第四元件形成層；在所述第三元件形成層上配置所述第四元件形成層；以及在所述第一開口部、所述第二開口部、以及所述第三開口部的每一個(gè)中形成布線，并電連接所述第一元件形成層、所述第二元件形成層、所述第三元件形成層、以及所述第四元件形成層。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述開口部是通孔。
23.一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，包括如下步驟在第一襯底上形成具有第一半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該第一半導(dǎo)體元件包括第一半導(dǎo)體層和夾住所述第一半導(dǎo)體層的第一絕緣層；在第二襯底上形成第一剝離層；在所述第一剝離層上形成包括第一開口部和第二半導(dǎo)體元件的第二元件形成層，該第二半導(dǎo)體元件包括第二半導(dǎo)體層和夾住所述第二半導(dǎo)體層的第二絕緣層；從所述第二襯底分離所述第二元件形成層；在所述第一元件形成層上配置所述第二元件形成層；在第n襯底上形成第n-1剝離層，其中n是3以上的整數(shù)；在所述第n-1剝離層上形成包括第n-1開口部和第n半導(dǎo)體元件的第n元件形成層，該第n半導(dǎo)體元件包括第n半導(dǎo)體層和夾住所述第n半導(dǎo)體層的第n絕緣層；從所述第n襯底分離所述第n元件形成層；在所述第二元件形成層上配置所述第n元件形成層；以及在所述第一開口部和所述第n-1開口部的每一個(gè)中形成布線，并電連接所述第一元件形成層、所述第二元件形成層、以及所述第n元件形成層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一元件形成層包括開口部。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一開口部的側(cè)面或位于所述第一開口部下的所述第一元件形成層的一部分具有導(dǎo)電性。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中將具有導(dǎo)電性的材料滴落到所述第一開口部和所述第n-1開口部的至少一個(gè)中來形成所述布線。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述具有導(dǎo)電性的材料是在有機(jī)樹脂中溶解或分散有導(dǎo)電粒子的材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述導(dǎo)電粒子是選自由Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr以及Ba構(gòu)成的組中的至少一種金屬粒子、鹵化銀的微粒子、或碳黑。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一半導(dǎo)體元件、所述第二半導(dǎo)體元件、以及所述第n半導(dǎo)體元件中的至少一個(gè)包括薄膜晶體管。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一剝離層和所述第n-1剝離層中的至少一個(gè)包含鎢、鉬、鈦、鉭、鈮、鎳、鈷、鋯、鋅、釕、銠、鈀、鋨、銥、以及硅中的任何一種。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述第一剝離層和所述第n-1剝離層中的至少一個(gè)是包含如下材料中的任何一種的層鎢、鉬、鎢和鉬的混合物、鎢的氧化物、鎢的氮化物、鎢的氧氮化物、鎢的氮氧化物、鉬的氧化物、鉬的氮化物、鉬的氧氮化物、鉬的氮氧化物、鎢和鉬的混合物的氧化物、鎢和鉬的混合物的氮化物、鎢和鉬的混合物的氧氮化物、鎢和鉬的混合物的氮氧化物。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體集成電路的制造方法，其中所述開口部是通孔。
33.一種半導(dǎo)體集成電路，包括包括第一半導(dǎo)體元件的第一元件形成層，該第一半導(dǎo)體元件包括第一半導(dǎo)體層和夾住所述第一半導(dǎo)體層的第一絕緣層；以及包括開口部和第n半導(dǎo)體元件的第n元件形成層，該第n半導(dǎo)體元件包括第n半導(dǎo)體層和夾住所述第n半導(dǎo)體層的第n絕緣層，其中n是2以上的整數(shù)，其中，第n元件形成層層疊在所述第一元件形成層上，并且，布線形成在所述開口部中。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述第一元件形成層包括開口部。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述開口部的側(cè)面具有導(dǎo)電性。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述布線是使用具有導(dǎo)電性的材料而形成的。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述具有導(dǎo)電性的材料是在有機(jī)樹脂中溶解或分散有導(dǎo)電粒子的材料。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述導(dǎo)電粒子是選自由Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr以及Ba構(gòu)成的組中的至少一種金屬粒子、鹵化銀的微粒子、或碳黑。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述第一半導(dǎo)體元件和所述第n半導(dǎo)體元件中的至少一個(gè)包括薄膜晶體管。
40.一種包括根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述開口部重疊。
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述開口部是通孔。
全文摘要
在半導(dǎo)體襯底中形成通孔的工序或?qū)Π雽?dǎo)體襯底從背面進(jìn)行拋光的工序需要非常長的時(shí)間，這成為產(chǎn)率降低的原因。另外，由于層疊有半導(dǎo)體襯底，所以被層疊而形成的半導(dǎo)體集成電路變厚，機(jī)械柔軟性低。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)如下在多個(gè)襯底上形成剝離層，并在剝離層上形成半導(dǎo)體元件及用來形成貫穿布線的開口部。然后，從襯底剝離具有半導(dǎo)體元件的層并層疊它們，并通過在開口部中形成具有導(dǎo)電性的層形成貫穿布線，以制造半導(dǎo)體集成電路。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101064287SQ20071010094
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者山口真弓, 泉小波 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所