专利名称：半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个安装在支撑基板上的集成电路板的半导体器件，且更为具体地，涉及其上安装有多个具有不同功能的柔性集成电路板。
背景技术：
近些年来，日益增加将结合有存储电路或微处理器电路的IC卡作为存储容量大于磁卡的器件的需求。通常，将这种IC卡存放在钱包或类似物中携带。常规的IC芯片或形成在硅晶片上的半导体芯片本身没有柔性且相比较易受损。因此IC芯片会被施加于其上的诸如弯曲力的外力损伤。如果给予这种IC芯片柔韧性，可以防止其损伤。例如，未审日本专利申请KOKAI出版物No.H9-312349公开了一种将形成在硅晶片上的半导体IC芯片传送到柔性树脂片上的方案。该出版物描述了将柔性树脂片连接到形成于硅晶片上的半导体膜以与半导体膜集成在一起，然后将柔性树脂片和半导体膜一起与硅晶片分离开。
在未审日本专利申请KOKAI出版物No.H9-312349中公开的技术具有下述问题。在将半导体IC芯片与硅晶片分离的步骤和将半导体IC芯片传送到柔性树脂片的步骤处的产量下降，由此增加制造成本。在将形成于硅晶片上的半导体IC芯片传送到柔性树脂片时，应该从背侧切割硅晶片以使其减薄。由于很难通过利用蚀刻剂的蚀刻来使硅晶片减薄，所以应该通过CMP(化学机械抛光)等来机械地进行切割。因此，工艺成为单个晶片的处理且因此耗费更长的时间。由于IC芯片不透明且具有大约几个微米的厚度，所以应用范围受限。
未审日本专利申请KOKAI出版物No.S62-160292公开了一种通过采用CVD(化学气相沉积)或溅射直接在塑料基板上形成大约0.5至1μm厚的硅膜、利用硅膜来构造薄膜集成电路(IC)以及将塑料片层叠在IC上来准备IC卡的方法。该技术不需要分离IC芯片的步骤并避免了上述问题。在未审日本专利申请KOKAI出版物No.2002-217421中公开了一种相似技术。例如，在未审日本专利申请KOKAI出版物No.S56-111213中描述的激光退火可以用于使通过CVD等形成在塑料基板上的非晶硅薄膜结晶化。未审日本专利申请KOKAI出版物No.H7-202147描述了，由于在半导体集成电路的顶侧和底侧上叠置100μm或更小的厚度的非晶绝缘层，所以利用单晶硅薄膜的半导体集成电路会具有柔韧性。
日本专利No.2953023和日本专利No.3033123公开了一种液晶显示器设备，在该设备中，将具有形成于抗热玻璃上的多晶硅薄膜晶体管的条状显示驱动玻璃基板粘附到电极端子部分，该电极端子部分位于彼此面对的一对玻璃基板的边缘部分，液晶夹在在这对玻璃基板之间以连接基板。日本专利No.2953023和日本专利No.3033123描述了，由于可以通过仅将条状玻璃多晶硅薄膜晶体管驱动电路板连接到显示玻璃基板的边缘部分来制造设置有显示驱动电路的液晶显示器设备，所以与其显示驱动电路通过将各自由IC芯片构成的多个驱动电路元件一个接一个地配置到显示玻璃基板上的常规液晶显示器设备相比较，制造可以更容易。
未审日本专利申请KOKAI出版物No.2001-215528公开了一种液晶显示器设备，在该设备中，合并于显示面板中的外围驱动元件连接于柔性基板，用于经由掩埋于设置在构成显示面板的玻璃基板中的通路孔中的金属来连接于外部电路。
然而，现有技术具有下述问题。在未审日本专利申请KOKAI出版物No.S62-160292中描述的IC卡的制造方法具有如此问题集成电路必须直接形成在IC卡的顶表面上。这对于IC卡的每一用途需要专有的电路设计和工艺，从而导致增加制成成本。在未审日本专利申请KOKAI出版物No.H7-202147中描述的半导体器件具有不充足的柔韧性且很难适用于通过叠置多个集成电路板来制造高密度半导体器件的目的。日本专利No.2953023和日本专利No.3033123中描述的液晶显示器设备存在如此问题条状驱动电路板易碎且可能会在将其安装于玻璃基板上时受损伤。另外，驱动电路板具有0.5至1.0mm的厚度，使得其很难以高密度叠置多个电路板。而且，玻璃基板具有低导热系数，以至于驱动电路的自热很可能会恶化电路特性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种低成本半导体器件，该器件具有各种功能且易于多个集成电路的混合安装。
本发明的另一目的是高密度半导体器件，该器件具有利用柔性集成电路板的柔韧性的多个柔性集成电路板的叠层。
本发明的再一目的是提供一种半导体器件，其通过利用具有高导热系数的柔性基板来获得优良的散热特性。
根据本发明的半导体器件包括至少一个柔性集成电路板，该柔性集成电路板具有柔性基板、设置在柔性基板上并具有非晶半导体薄膜、或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜的集成电路；和其上安装有该至少一个柔性集成电路板的支撑基板。
根据本发明的另一半导体器件包括至少一个柔性集成电路板，该柔性集成电路板具有柔性基板、设置在柔性基板上并具有非晶半导体薄膜、或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜的集成电路；至少一个第一支撑基板，其上安装有该至少一个柔性集成电路板；和第二支撑基板，其上安装有该至少一个第一支撑基板。
根据本发明，将集成电路形成在柔性基板的顶表面上，且将多个柔性集成电路板作为系统安装在分离的支撑基板上，由此获得低成本的轻且不易破损的系统集成电路器件。可以通过合并具有各种功能的IC来构造具有各种功能的组件，诸如记忆卡片和显示器。而且，本发明的半导体器件在组件阶段之前的阶段可以用作系统化的集成电路部件。
本发明的使用可以实现诸如轻且具有高机械强度的便携性优良的高增值便携式电子器件以及这种电子器件的构件。
附图的简要描述
图1是示出根据本发明第一实施例的半导体器件的平面图；图2是要在根据本发明第一实施例的半导体器件中使用的CMOS电路的横截面图；图3A至3F是一步一步地示出要在根据本发明第一实施例的半导体器件中使用的CMOS电路的制造方法的横截面图；图4是示出根据本发明第一实施例的半导体器件的第一种变形的平面图；图5A是示出根据本发明第一实施例的半导体器件的第二种变形的平面图，图5B和5C是其横截面图；图6是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的平面图；图7是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的第一种变形的平面图；图8A和8D是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的第二种变形和第三种变形的平面图，图8B和8C是其横截面图；图9是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的平面图；图10是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的第一种变形的平面图；图11A是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的第二种变形的平面图，图11B是其横截面图；图12是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的第三种变形的横截面图；图13是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的第四种变形的横截面图；图14是示出根据本发明第三实施例的半导体器件的第三种变形的横截面图；图15是示出根据本发明第四实施例的半导体器件的平面图；图16是示出根据本发明第四实施例的半导体器件的第一种变形的平面图；图17A是示出根据本发明第四实施例的半导体器件的第二种变形的平面图，而图17B是其横截面图；图18是示出根据本发明第五实施例的半导体器件的横截面图；图19是示出根据本发明第五实施例的半导体器件的第一种变形的横截面图；图20是示出根据本发明第五实施例的半导体器件的第二种变形的横截面图；图21是示出根据本发明第六实施例的半导体器件的横截面图；图22是示出根据本发明第六实施例的半导体器件的第一种变形的横截面图；图23是示出根据本发明第五实施例的半导体器件的第二种变形的横截面图。
具体实施例方式
下面参考附图将具体地描述本发明的优选实施例。首先，将描述本发明的第一实施例。图1是示出根据该实施例的半导体器件的平面图。如图1中所示，该实施例的半导体器件设置有支撑基板3，在该支撑基板3的顶表面上安装有柔性集成电路板1和2。例如，塑料基板用于该支撑基板3。将通过多晶半导体TFT(薄膜晶体管)形成的CMOS(互补金属氧化物半导体)集成电路形成在柔性集成电路板1和2的顶表面上。
图2是示出CMOS电路的基础结构的横截面图，而图3A至3F是一步一步地示出该TFT的制造方法的横截面图。如图2中所示，在该实施例的半导体器件中使用的TFT设置有柔性基板5，在该柔性基板5上形成阻挡膜4，且在该阻挡膜4上形成两层多晶硅膜6。例如，使用诸如聚酰亚胺膜的树脂基板用于柔性基板5。阻挡膜4用以抑制诸如水和有机物质的杂质从树脂基板扩散到TFT且防止TFT的特性退化。将诸如氧化硅、氧化铝或氧化钽的金属氧化膜用于阻挡膜4。可以使用诸如氮化硅的金属氮化物代替氧化物膜。将p型区9设置在两层多晶硅膜6中的其中之一的任意一端部上，而将n型区10设置在另一层多晶硅膜6的任意一端部上。栅绝缘膜7以如此方式形成以便于覆盖多晶硅膜6和阻挡膜4，并将栅电极8形成在栅绝缘膜7的顶表面上。层间绝缘膜11以如此方式形成以便于覆盖栅电极8和栅绝缘膜7，将金属电极12形成在层间绝缘膜11的顶表面上。金属电极12穿透层问绝缘膜11和栅绝缘膜7以连接于都设置在多晶硅膜6处的p型区9和n型区10。
在TFT的制造工艺中，如图3A中所示，例如，通过溅射在柔性羁绊5的顶表面上形成阻挡膜4，并在阻挡膜4的顶表面上形成非晶硅膜13。例如，通过CVD(化学气相沉积)或溅射将非晶硅膜13形成至30至200nm厚。接着，如图3B中所示，通过激光辐射14对非晶硅膜13退火以转化为多晶硅膜6。例如，将受激准分子激光器或固态激光器用作该激光器。接着，通过光刻技术来对阻挡膜4上的多晶硅膜6构图，其后栅绝缘膜7以如此方式形成以便于覆盖阻挡膜4和两层多晶硅膜6，如图3C中所示。例如，通过CVD或溅射将栅绝缘膜7形成至10至200nm厚。在栅绝缘膜7形成之后，整个表面上的激光辐射的能量密度低于激光辐射14的，以便于减小存在于多晶硅和栅绝缘膜7之间的界面以及界面层处的固定支出(fixed charge)量。接着，如图3D中所示，在栅绝缘膜7的顶表面上面对两层多晶硅膜6的位置处形成两个栅电极8。此外，在面对多晶硅膜6中的其中一层的位置处以如此方式形成抗蚀剂15以便于其覆盖栅电极8和层间绝缘膜7，并从层间绝缘膜7的顶表面注入硼，由此在另一多晶硅膜6的两端部形成p型区9。例如通过离子掺杂来执行硼注入。使用抗蚀剂15作为掩模，不将硼注入在一层多晶硅膜6中。采用栅电极8作为掩模，不将硼注入在另一多晶硅膜6的中央部分。接着，如图3E中所示，在面对其中不设置p型区9的多晶硅膜6的位置处以如此方式形成抗蚀剂15，以便于其覆盖栅电极8和层间绝缘膜7。通过从层间绝缘膜7的顶表面注入磷，来在另一多晶硅膜6的两端部上形成n型区7。例如，通过离子掺杂来执行磷注入。采用抗蚀剂15作为掩模，不将磷注入到一层多晶硅膜6中。采用栅电极8作为掩模，不将磷注入到另一多晶硅膜6的中央部分中。接着，如图3F中所示，形成层间绝缘膜11和金属电极12以完成CMOS电路。在制造CMOS电路的整个工艺中，考虑到塑料或树脂基板等的抗热性，在通过CVD或溅射等的沉积步骤中所期望的工艺温度为450℃。
在根据该实施例的半导体器件中，将柔性集成电路板安装在支撑基板上，以便于当向整个半导体器件施加诸如弯曲力的外力时，半导体器件不容易受损。虽然在该实施例中，将两个柔性集成电路基板安装在支撑基板3上，但是本发明不限于该实施例。可以安装一个柔性集成电路板或多个柔性集成电路板。例如，将存储数据的存储电路、向外部器件等发送信号并控制它们的操作的控制电路、具有像素电路等并显示图像的显示器件、具有光接收元件等以探测光的传感器和用于数码相机等中的CCD(电荷耦合器件)用作设置在柔性集成电路板上的集成电路。虽然使用通过激光退火而被结晶化的多晶薄膜半导体用于要形成在柔性基板顶表面上的集成电路，但是可以使用通过激光退火而被结晶化的单晶薄膜半导体或者可以使用非晶硅膜半导体来代替。
图4是根据本发明第一实施例的半导体器件的第一种变形的平面图。如图4中所示，设置在支撑基板3的顶表面上的柔性集成电路板1和2通过电连接部分18来电连接，由此构成系统集成电路器件。通过用导电树脂覆盖柔性集成电路板1和2的终端部分(未示出)然后连接它们，可以制作该电连接。
在根据具有上述结构的第一实施例的半导体器件的第一种变形中，如图2中所示，设置在支撑基板上的柔性集成电路板1和2经由电连接部分18来彼此连接并可以用作单个集成系统。根据第一实施例的半导体器件的第一种变形的其他效果与第一实施例的相同。
图5A是根据第一实施例的半导体器件的第二种变形的平面图，图5B是沿图5A中示出的线A-A的横截面图，而图5C是沿图5A中示出的线B-B的横截面图。如图5A和5B中所示，提供塑料卡22并将柔性存储电路板19安装在该塑料卡22的顶表面上。柔性存储电路板19设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置存储电路25。例如使用聚酰亚胺膜来用于柔性基板26。将柔性存储电路板19以如此方式安装以便于位于柔性基板5的那一侧上的侧面接触塑料卡22。将粘合层24设置在塑料卡22的顶表面上，且将柔性控制电路板20安装在粘合层24上。柔性控制电路板20设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置控制电路27。以如此方式安装柔性控制电路板20以便于位于控制电路27那一侧上的侧面接触粘合层24。以如此方式安装柔性存储电路板19和柔性控制电路板20以便于它们的终端部分(未示出)彼此覆盖，且存储电路25和控制电路27通过导电树脂23连接在一起。存储电路25和控制电路27各自设置有连接终端部分(未示出)和金属突起(未示出)，且可以通过在其间都用导电树脂卷曲(crimping)来获得它们的电连接。如图5A和5C中所示，电连接部分18设置在塑料卡22的顶表面上，且还将柔性控制电路板20和柔性电源电路板21安装在塑料卡22上。柔性电源电路板21设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置有电源电路60。以如此方式安装柔性控制电路板20以便于位于控制电路27那一侧上的侧面接触塑料卡22，而以如此方式安装柔性电源电路板21以便于位于电源电路60的那一侧上的侧面接触塑料卡22。以如此方式安装控制电路27和电源电路60以便于它们的端部覆盖电连接部分18。
根据具有上述结构的该实施例的半导体器件的第二种变形，如图5A、5B和5C中所示，柔性存储电路板19和柔性控制电路板20可以以如此方式安装在塑料卡22上以便于彼此部分覆盖。柔性集成电路板的使用可以在高可靠性下获得高密度且多功能的半导体器件。具有这种结构的半导体器件的实例为IC卡和IC标签(tag)。IC卡可以为信用卡。IC标签为贴附于商品上并由无线电波来读取的小标签(价格标签)。这些半导体器件通常装在身边且很可能被施加有外力，诸如弯曲力，但是柔性电路板的使用使得半导体器件比较难于受损。
根据第一实施例，从上面显而易见，通过将多个柔性集成电路板作为系统安装在支撑基板3上，可以以低成本来制造轻而不易破损的系统集成电路器件。通过合并具有各种功能的IC可以构造具有各种功能的组件，诸如记忆卡片和显示器。
虽然在第一实施例中使用导电树脂作为电连接部分18，但是配合终端部分可以通过金属布线来连接。虽然使用通过激光退火而被结晶化的多晶半导体薄膜作为要用于构造柔性集成电路的CMOS-FET中的半导体薄膜，但是可以使用非晶半导体薄膜或者通过激光退火而被结晶化的单晶半导体薄膜来代替。虽然使用聚酰亚胺膜作为柔性基板26，但是可以使用诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜的另一种合成树脂膜、金属膜或两种类型膜的叠层，也可以使用通过成型松脂等形成的天然树脂。虽然使用塑料基板作为支撑基板3，但是还可以使用玻璃基板、金属基板、合成树脂基板、天然树脂基板或这些基板的叠层。
将描述本发明的第二实施例。图6是示出根据第二实施例的半导体器件的平面图，如图2中所示，没有集成电路设置在支撑基板3上。然而，根据第二实施例，预先直接制造于支撑基板上的集成电路28设置在支撑基板3上，如图6中所示。使用像硅晶片那样的高热阻材料作为支撑基板3。图6中示出的第二实施例的其他结构与图2中示出的第一实施例的相同。
在根据具有上述结构的第二实施例的半导体器件中，通过利用高热阻材料，诸如硅晶片作为支撑基板3，可以在支撑基板3的顶表面上形成具有非常高性能的薄膜半导体。因此，能够制造多功能半导体器件，在该多功能半导体器件中，在硅晶片上形成需求非常高的晶体管特性的电路，诸如微处理器，并在那里提供柔性集成电路板。例如，当使用塑料基板作为支撑基板时，使用非晶半导体薄膜、或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜。第二实施例的其他效果与如图2中所示的第一实施例的相同。
图7是示出根据本发明第二实施例的半导体器件的第一种变形的平面图。在第二实施例中，如图6中所示，柔性集成电路1和2不电连接于直接形成在支撑基板上的集成电路28。相比较，根据第二实施例的第一种变形，通过设置在支撑基板3的顶表面上的各电连接部分18，将柔性集成电路1和2电连接于直接形成在支撑基板上的集成电路28，如图7中所示。
在根据具有上述结构的第二实施例的半导体器件的第一种变形中，通过设置在支撑基板3的顶表面上的各电连接部分18，将柔性集成电路1和2电连接于直接形成在支撑基板上的集成电路28，它们可以用作单个集成系统。第二实施例的第一种变形的其他效果与图6中示出的第二实施例的相同。
图8A是示出根据第二实施例的半导体器件的第二种变形的平面图，图8B是沿图8A中示出的线C-C的横截面图，而图8C是沿图8A中示出的线D-D的横截面图。如图8A和8B中所示，提供玻璃基板29并预先在玻璃基板29的顶表面上形成像素电路30。例如，在诸如液晶显示面板的显示器组件中使用像素电路30。像素电路30具有以矩阵形式布置的像素电极(未示出)，且以如此方式形成将扫描脉冲传输到像素电极的多个扫描线和将视频信号传输到像素电极的多个数据线以便于它们彼此交叉。将粘合层24设置在玻璃基板29的顶表面上，且将向扫描线输出扫描脉冲的柔性扫描线驱动电路板31安装在粘合层24上。柔性扫描线驱动电路板31设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置扫描线驱动电路33。例如，使用聚酰亚胺膜作为柔性基板26。柔性扫描线驱动电路板31以如此方式安装以便于位于扫描线驱动电路33的那一侧的侧面接触粘合层24。柔性扫描线驱动电路板31和像素电路30以如此方式安装以便于它们的终端部分(未示出)彼此覆盖，且扫描线驱动电路33和像素电路30通过导电树脂23连接。如此设置扫描线驱动电路33的终端部分的间距以便于与形成在像素电路30的边缘部分处的终端部分的间距相匹配。通过电镀等将金属突起(未示出)形成在扫描线驱动电路33的终端部分处，并通过经由诸如各向异性导电膜的导电树脂23卷曲来将其电连接于像素电路30的终端部分。如图8A和8C中所示，提供玻璃基板29并预先在玻璃基板29的顶表面上形成像素电路30。在玻璃基板29的顶表面上设置粘合层24，并将向数据线输出视频信号的柔性数据线驱动电路板32安装在粘合层24上。柔性数据线驱动电路板32设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置数据线驱动电路34。柔性数据线驱动电路板32以如此方式安装以便于位于数据线驱动电路34的那一侧的侧面接触粘合层24。柔性数据线驱动电路板32和像素电路30以如此方式安装以便于它们的终端部分(未示出)彼此覆盖，且数据线驱动电路34和像素电路30通过导电树脂23连接。如此设置数据线驱动电路34的终端部分的间距以便于与形成在像素电路30的边缘部分处的终端部分的间距相匹配。通过电镀等将金属突起(未示出)形成在数据线驱动电路34的终端部分处，并通过经由诸如各向异性导电膜的导电树脂23卷曲来将其电连接于像素电路30的终端部分。
在根据具有上述结构的第二实施例的半导体器件的第二种变形中，如图8A、8B和8C中所示，将柔性电路板用作扫描线驱动电路板和数据线驱动电路板，以便于在半导体器件变细长时，特别地，可以以高产量制造显示器组件而不会在卷曲时使其破裂。在柔性基板上构造的驱动电路可以包括数字/模拟转换电路以及存储电路的功能。
图8D是示出该实施例的第三种变形的平面图。如图8D中所示，提供塑料卡22，并在塑料卡22的顶表面上设置向外部器件传送信号并从外部器件接收信号的天线电路35。将柔性存储电路板19以如此方式安装在塑料卡22的顶表面上以便于端部覆盖天线电路35。将诸如银行账号的信息存储在柔性存储电路板19中。将柔性控制电路板20以如此方式安装在塑料卡22的顶表面上以便于端部覆盖天线电路35和柔性存储电路板19。柔性控制电路板20执行算术运算，例如以对银行账号加密。此外，将柔性电源电路板21以如此方式安装在塑料卡22的顶表面上以便于端部覆盖柔性控制电路板20。柔性电源电路板21向柔性控制电路板20供给电源以驱动控制电路。例如，使用如此构造的半导体器件作为信用卡。
在根据具有上述结构的第二实施例的半导体器件的第三种变形中，将都具有柔韧性的柔性存储电路板19、柔性控制电路板20和柔性电源电路板21用作存储电路板、控制电路板和电源电路板。这带来了如此效果，以便于在向整个半导体器件施加外力时，半导体器件很难破损。将例如执行数据加密的微处理器电路等添加到基础结构中。可以预先在支撑基板上设置多个集成电路。
将描述本发明的第三实施例。图9是示出根据第三实施例的半导体器件的平面图。如图9中所示，该实施例的半导体器件设置有支撑基板3，在该支撑基板3的顶表面上设置预先直接形成在支撑基板上的集成电路。将柔性集成电路板1以如此方式安装在支撑基板3上以便于从支撑基板3的顶表面部分延伸出。
在根据具有上述结构的第三实施例的半导体器件中，如图9中所示，安装在支撑基板3上的柔性集成电路板1具有柔韧性，以便于如果柔性集成电路板1如此安装以至于从支撑基板3的顶表面延伸，则可以实现非常可靠的半导体器件。
图10是示出根据第三实施例的半导体器件的第一种变形的平面图。在第三实施例的第一种变形中，如图10中所示，还将柔性集成电路板2安装在图9中的半导体器件中的柔性集成电路板1中。
根据具有上述结构的第三实施例的半导体器件的第一种变形，当还将集成电路板安装在图9中示出的第三实施例的半导体器件上时，可以将柔性集成电路板2安装在柔性集成电路板1上而不扩大支撑基板3的面积。柔性集成电路板的使用提高了半导体器件安装模式的自由度。
图11A是示出根据第二实施例的半导体器件的第二种变形的平面图，图11B是沿图11A中的线E-E的横截面图。如图11A和11B中所示，提供玻璃基板29并预先在玻璃基板29的顶表面上形成像素电路30。例如，在诸如液晶显示面板的显示器组件中使用像素电路30。像素电路30具有以矩阵形式布置的像素电极(未示出)，并形成向像素电极传送视频信号的多个数据线。将粘合层24设置在玻璃基板29的顶表面的端部处，且将柔性存储电路板36以如此方式安装在粘合层24上以从玻璃基板29的顶表面中部分延伸出。柔性存储电路板36和像素电路30不彼此覆盖。柔性存储电路板36设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置存储电路37。柔性存储电路板36以如此方式安装以便于位于柔性基板26那一侧的侧面接触粘合层24。将粘合层24设置在像素电路30与柔性存储电路板36之间的区域处的玻璃基板29的顶表面上。将柔性数据线驱动电路板32安装在粘合层24上。柔性数据线驱动电路板32设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置数据线驱动电路34。柔性数据线驱动电路板32以如此方式安装以便于位于数据线驱动电路34那一侧的侧面接触粘合层24。柔性数据线驱动电路板32和像素电路30以如此方式安装以便于它们的终端部分(未示出)彼此覆盖，且数据线驱动电路34和像素电路30通过导电树脂23连接。数据线驱动电路34的终端部分的间距以如此方式设置以便于与形成在像素电路30的边缘部分处的终端部分的间距相匹配。将金属突起(未示出)形成在数据线驱动电路34的终端部分处，并经由导电树脂23电连接于像素电路30的终端部分。将柔性数据线驱动电路板32和柔性存储电路板36以如此方式安装以便于它们的终端部分(未示出)彼此覆盖，且通过导电树脂23连接数据线驱动电路34和存储电路37。数据线驱动电路34的终端部分的间距以如此方式设置以便于与在存储电路37的边缘部分形成的终端部分的间距相匹配。将金属突起(未示出)形成在数据线驱动电路34的终端部分，并通过导电树脂23将其电连接于存储电路37的终端部分。
在根据具有上述结构的第三实施例的半导体器件的第二种变形中，如图11A和11B中所示，由于柔性存储电路板36和柔性数据线驱动电路板32具有柔韧性，所以能够采取根据第三实施例的半导体器件的第二种变形的安装模式。特别地，不需要将整个集成电路板安装在支撑基板上，导致安装空间上约束更少。因此，可以可靠地实现高密度安装，并可以设计小型的显示器组件。虽然该实施例将示例为显示器组件，但是本发明不限于该类型，可以将具有各种功能的柔性集成电路板一个接一个叠置并连接在一起，且可以以高产量在支撑基板的任意位置处安装叠置的柔性集成电路板。
图12是示出根据第三实施例的半导体器件的第三种变形的横截面图。如图12中所示，柔性布线板61连接于图11B中的半导体器件的柔性存储电路板36。柔性布线板61设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置铜布线38。柔性存储电路板36和柔性布线板61以如此方式安装以便于它们的终端部分(未示出)彼此覆盖，并通过导电树脂23将存储电路37和铜布线38连接在一起。
在根据具有上述结构的第三实施例的半导体器件的第三种变形中，由于柔性存储电路板36和柔性布线板61具有柔韧性，所以柔性存储电路板36和柔性布线板61可以在从玻璃基板29的顶表面延伸出的部分处彼此连接。因此，在玻璃基板29的顶表面上不需要设置用于将柔性存储电路板36连接于柔性布线板61的终端部分和用于连接终端部分的布线。这可以获得具有高可靠性的高密度安装，并且可以设计小型的显示器组件。第三实施例的第三种变形的其他效果与第三实施例的第二种变形的相同。
图13是示出根据第三实施例的半导体器件的第四种变形的横截面图。如图13中所示，预先在玻璃基板29的顶表面设置像素电路30。将粘合层24设置在玻璃基板29的端部的顶表面上，并将具有设置在柔性基板26上的铜布线38的柔性布线板61以如此方式安装在粘合层24上以便于位于柔性基板26那一侧的侧面的端部接触粘合层24。据有设置在柔性基板26的顶表面上的数据线驱动电路34的柔性数据线驱动电路板32和具有设置在柔性基板26的顶表面上的存储电路37的柔性存储电路板36相互叠置。以如此方式进行叠置以便于柔性数据线驱动电路板32的数据线驱动电路34那侧粘附到柔性存储电路板36的柔性基板26那侧。将热固性或光固化粘合剂用于粘附。将叠置的主体经由粘合层24以如此方式安装在玻璃基板29上以便于存储电路37接触粘合层24。像素电路30和数据线驱动电路34、像素电路30和存储电路37、以及数据线驱动电路34和铜布线38的每一对通过导电树脂23连接在一起。
在根据具有上述结构的第三实施例的半导体器件的第四种变形中，柔性数据线驱动电路板32和柔性布线板61连接在一起。关于此，第四种变形与第三实施例的第三种变形不同，但是在其他结构和功能上与第三种变形等同。第四种变形明显可以以各种安装模式实现具有与第三种变形相似功能的半导体器件，且在安装结构中具有较高的自由度。第四种变形的其他效果与第三实施例的第三种变形相同。
图14是示出根据第三实施例的半导体器件的第五种变形的横截面图。如图14中所示，预先在玻璃基板29的顶表面上设置像素电路30。具有设置在柔性基板26的顶表面上的数据线驱动电路34的柔性数据线驱动电路板32和具有设置在柔性基板26的顶表面上的存储电路37的柔性存储电路板36相互叠置。以如此方式进行叠置以便于柔性数据线驱动电路板32的数据线驱动电路34那侧和柔性存储电路板36的存储电路37那侧的终端部分(未示出)通过导电树脂23连接在一起。经由粘合层24将叠置主体以如此方式安装在玻璃基板29上，以便于柔性存储电路板36的柔性基板26那侧接触玻璃基板29的顶表面。像素电路30和数据线驱动电路34通过导电树脂23连接在一起。据有设置在柔性基板26顶表面上的铜布线38的柔性布线板61在铜布线38处通过导电树脂23连接到数据线驱动电路34，由此连接到柔性数据线驱动电路板32。
在根据第三实施例的半导体器件的由此构造的第五种变形中，柔性存储电路板36和柔性数据线驱动电路板32通过导电树脂23电连接在一起。关于此，第五种变形与第三实施例的第三种变形不同，但是在其他结构和功能上与第三种变形等同。第四种变形明显可以以各种安装模式来实现具有与第三种变形相同功能的半导体器件，且在安装结构中具有更高的自由度。第四种变形的其他效果与第三实施例的第三种变形的相同。
将描述本发明的第四种实施例。图15是示出根据第四实施例的半导体器件的平面图。如图15中所示，该实施例的半导体器件设置有支撑基板39，在该支撑基板的顶表面上设置预先直接在支撑基板上形成的集成电路46和47。通过电连接部分18将集成电路46和47连接在一起。提供支撑基板40，并在支撑基板40的顶表面上安装柔性集成电路板42和43。柔性集成电路板43以如此方式安装以便于部分覆盖柔性集成电路板42。提供支撑基板41，并在支撑基板41的顶表面上安装柔性集成电路板44和45。柔性集成电路板45以如此方式安装以部分地覆盖柔性集成电路板44。支撑基板40和41安装在支撑基板39的顶表面上。直接形成在支撑基板上并设置在支撑基板39上的集成电路46通过电连接部分18连接于安装在支撑基板40上的柔性集成电路板43。直接形成在支撑基板上并设置在支撑基板39上的集成电路47通过电连接部分18连接于安装在支撑基板41上的柔性集成电路板45。
在根据具有上述结构的第四实施例的半导体器件中，如图15中所示，安装在支撑基板40上的柔性集成电路板42和43、安装在支撑基板41上的柔性集成电路板44和45、以及直接形成在支撑基板上的集成电路47和48可以用作单个集成系统，由此获得具有更高增值的高性能半导体器件。第四实施例的其他效果与图6中示出的第二实施例的相同。
图16是示出根据第四实施例的半导体器件的第一种变形的平面图。在第四实施例的第一种变形中，如图16中所示，当增加直接形成于设置在半导体器件中的支撑基板39上的支撑基板上的集成电路46的面积时，其上安装有柔性集成电路板42和43的支撑基板40以如此方式安装在支撑基板39上以便于部分延伸到支撑基板39的顶表面外部。
在根据第四实施例的由此构造的半导体器件中，如图16中所示，支撑基板40可以以如此方式安装以便于延伸到另一支撑基板39的外部，由此进一步提高安装的自由度。第四实施例的第一种变形的其他效果与图15中示出的第四实施例的相同。
图17A是示出根据第四实施例的半导体器件的第二种变形的平面图，而图17B是沿图17A中的线F-F的横截面图。如图17A和17B中所示，提供玻璃基板29，并预先在玻璃基板29的顶表面上形成像素电路30、扫描线驱动电路33和数据线驱动电路34。沿着像素电路30的一侧来设置扫描线驱动电路33。沿着与其中设置扫描线驱动电路33的那侧相邻的一侧米设置数据线驱动电路34。在沿着数据线驱动电路34的顶表面的玻璃基板29的顶表面上设置粘合层24，并将柔性控制电路板62安装在粘合层24上。柔性控制电路板62设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置控制电路50。柔性控制电路板62以如此方式安装以便于柔性基板26那侧接触粘合层24。柔性存储电路板63安装在树脂基板48上。柔性存储电路板63设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置存储电路49。柔性存储电路板63以如此方式安装以便于柔性基板26那侧接触树脂基板48。其上安装有柔性存储电路板63的树脂基板48以如此方式安装以便于面对安装在玻璃基板29上的柔性控制电路板62。存储电路49和控制电路50的配合终端部分(未示出)通过导电树脂23连接在一起。存储电路49和数据线驱动电路34的配合终端部分(未示出)通过导电树脂23连接在一起。
在根据第四实施例的半导体器件的由此构造的第二种变形中，通过将安装于树脂基板48上的柔性存储电路板安装在其上预先设置有像素电路的玻璃基板29上，可以实现具有与图11A和11B中示出的显示器组件相似功能的显示器组件，由此确保大的安装自由度。第四实施例的第二种变形的其他效果与图15中示出的第四实施例的相同。
将描述本发明的第五实施例。图18是示出根据第五实施例的半导体器件的横截面图。如图18中所示，该实施例的半导体器件设置有支撑基板3，在该支撑基板3的顶表面上设置预先直接形成在支撑基板上的集成电路28。在支撑基板3的顶表面上设置粘合层24，并将柔性集成电路板64安装在粘合层24上。柔性集成电路板64设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置集成电路51。将柔性集成电路板64以如此方式安装以便于集成电路51那侧接触粘合层24。直接形成于支撑基板上的集成电路28和集成电路51的配合终端部分(未示出)通过导电树脂23连接在一起。柔性集成电路板64的柔性基板26那侧设置有高导热膜52，该高导热膜52允许释放通过电路驱动产生的热。例如，使用诸如铜箔的金属膜作为高导热膜52。
在根据第五实施例的由此构造的半导体器件中，如图18中所示，将导热系数高于玻璃基板的1W/m*·K的导热系数的高导热膜52粘附到柔性集成电路板64的底部侧面，由此显著地改善集成电路51的散热特性。第五实施例的其他效果与图5A至5C中示出的第一实施例的第二种变形的相同。在第五实施例中，使用高导热膜作为支撑基板。可以使用诸如铜箔、金箔或铝箔的金属膜作为高导热膜52。选择地，可以使用通过将金属或氧化铝等散布到PET膜中而获得的高导热树脂膜。
图19是示出根据第五实施例的半导体器件的第一种变形的横截面图。如图19中所示，使用具有直接设置在高导热膜52上的集成电路51的柔性集成电路板65作为在根据该实施例的半导体器件中使用的柔性集成电路板。
在根据具有上述结构的第五实施例的半导体器件的第一种变形中，由于集成电路51直接形成在具有柔韧性的高导热膜52上，如图19中所示，所以可以相当程度地改善集成电路51的散热特性。第五实施例的第一种变形的其他效果与如图18中所示的第五实施例的相同。
图20是示出根据第五实施例的半导体器件的第二种变形的横截面图。如图20中所示，将高导热膜52粘附到支撑基板3的底部侧面，以确保提高半导体器件的散热特性。第五实施例的第二种变形的其他效果与图18中示出的第五实施例的相同。
将描述本发明的第六实施例。图21是示出根据第六实施例的半导体器件的横截面图。如图21中所示，该实施例的半导体器件设置有支撑基板39，在该支撑基板39的顶表面上设置预先直接形成在支撑基板上的集成电路28。将高导热膜52设置在支撑基板39的底部侧面上。还提供支撑基板40，并在支撑基板40的顶表面上设置直接形成在支撑基板上的集成电路55。在支撑基板40的底部侧面设置高导热膜52。在支撑基板40中设置通孔56，并在通孔内侧设置电布线57。将柔性集成电路板67和支撑基板40安装在直接形成于支撑基板上的集成电路28上。将支撑基板40以如此方式安装以便于从直接形成于支撑基板上的集成电路28的顶表面中部分地延伸出。直接形成于支撑基板上的集成电路28和直接形成于支撑基板上的集成电路55通过通孔中的电布线57连接在一起。柔性集成电路板67设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置集成电路54。在柔性基板26中设置通孔56，并将电布线57设置在通孔中。集成电路54和直接形成于支撑基板上的集成电路28通过通孔中的电布线57连接在一起。将柔性集成电路板66安装在柔性集成电路板67上。柔性集成电路板66设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置集成电路53。在柔性基板26中设置通孔56，在通孔中设置电布线57。集成电路53和集成电路54通过通孔中的电布线57连接在一起。
在根据具有上述结构的第六实施例的半导体器件中，如图21中所示，相互叠置的集成电路通过通孔中的电布线来连接，由此提高安装结构的自由度。第六实施例的其他效果与图20中示出的第五实施例的第二种变形的相同。
图22是示出根据第六实施例的半导体器件的第一种变形的横截面图。如图22中所示，在该实施例的半导体器件中的第一种变形中提供支撑基板39，并将柔性集成电路板69以其电路侧朝上的方式安装在支撑基板39的顶表面上。柔性集成电路板69设置有柔性基板26，在该柔性基板26的顶表面上设置集成电路68。经由各粘合层24将柔性成电路板66和67安装在支撑基板39的顶表面上。将柔性集成电路板以其电路侧朝上的方式安装，并在柔性基板26中设置通孔56，并在通孔中设置电布线57。集成电路68和集成电路53通过通孔中的电布线57连接在一起。将柔性集成电路板67以其电路侧朝下的方式安装。集成电路68和集成电路54经由导电树脂23连接。
在根据具有上述结构的第六实施例的半导体器件的第一种变形中，如图22中所示，由于一起使用电连接叠层集成电路的方法、通孔中的电布线的使用、以及通过导电树脂以电路侧彼此面对方式连接并布置，由此提高了安装结构的自由度。第六实施例的其他效果与图20中示出的第五实施例的第二种变形的相同。
图23是示出根据第六实施例的半导体器件的第二种变形的横截面图。在该实施例的半导体器件的第二种变形中，如图23中所示，为了固定部件59的插入，将通孔56分别设置在根据图21中示出的该实施例的半导体器件的支撑基板39和支撑基板40中，并通过固定部件59将半导体器件固定于壳体58。
在根据第六实施例的半导体器件的由此构造的第二种变形中，如图23中所示，将固定部件插入在通孔中并可以将其固定于金属或塑料等壳体。第六实施例的其他效果与图22中示出的第六实施例的第一种变形的相同。
如上所述，柔性集成电路板、支撑基板和高导热膜等的叠层可以实现散热特性优良的高性能器件。柔性集成电路器件的结构不限于上述IC卡或显示器组件，且可以通过任意地布置和叠置具有不同功能的柔性集成电路板来将其修改成各种其它形式。在任何布置和叠置中，集成电路板可以以其电路侧朝上的方式安装或叠置在下层基板上，其后，进行电连接，或将集成电路板以其电路侧朝下的方式安装或叠置在下层基板上，其后进行电连接。所有的电路板不必为柔性集成电路板，但是需要具有与单晶硅一样的高性能的集成电路板可以为由常规硅晶片制造的IC芯片，或者硅晶片IC芯片基板和柔性集成电路板可以合并布置或合并叠置。利用多晶半导体薄膜器件，可以通过形成诸如太阳电池的薄片电池来实现电源电路板。
可以有一种理想的情况，其中，在将本发明的半导体器件中的柔性集成电路板连接于支撑基板之后，其整个表面由塑料等构成的柔性保护片等来覆盖。支撑基板和柔性基板可以由诸如金属的导电材料以及塑料基板、树脂基板和非常薄的玻璃基板的绝缘基板形成。选择地，可以叠置这些基板。可以通过利用低温工艺直接在柔性基板上形成CMOS-TFT等、或通过将一次形成在诸如玻璃的高耐热基板上的TFT等转移到诸如塑料基板、玻璃基板的柔性基板上，来提供具有各种功能的柔性集成电路板，上述柔性基板应当从底部侧面切割地很薄，可以通过利用氟溶液(fluorosolution)的蚀刻来进行化学减薄。这使得每次能够处理多个晶片，由此缩短每一晶片的处理时间。使用中，随着尺寸大于硅晶片的玻璃基板越来越大，在一个基板上可以形成的TFT等的数量越大。由于形成在玻璃基板上的IC芯片透明，所以，可以用于，例如，驱动液晶显示器像素的电路，由此确保更宽的应用范围。如果需要，可以结合使用由常规硅晶片制造的并被转移到柔性基板上的TFT等。
在前述中，虽然根据本发明的各实施例的半导体器件为在其顶表面上都设置有集成电路的柔性基板和支撑基板，但是本发明不限于此类型。例如，也可以使用具有在其上形成的衰减特定频率信号的无源元件电路的柔性基板和支撑基板。
权利要求
1.一种半导体器件，包括至少一个柔性集成电路板，其具有柔性基板，和设置在所述柔性基板上并具有非晶半导体薄膜或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜的集成电路；以及支撑基板，将所述至少一个柔性集成电路板安装在该支撑基板上。
2.根据权利要求1的半导体器件，其中所述集成电路的部分或全部被电连接。
3.根据权利要求1或2的半导体器件，还包括至少一个设置在所述支撑基板上并具有非晶半导体薄膜或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜的集成电路。
4.根据权利要求3的半导体器件，其中所述柔性基板上的所述集成电路和所述支撑基板上的所述至少一个集成电路彼此电连接。
5.根据权利要求1或2的半导体器件，其中将所述柔性集成电路板的部分或全部叠置在所述支撑基板上。
6.根据权利要求5的半导体器件，其中将多个柔性集成电路板叠置并将其集成电路相互电连接。
7.根据权利要求1或2的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板由选自由有机材料、无机材料和金属材料或两种以上所述材料的混合物构成的组中的材料制成。
8.根据权利要求1或2的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板由合成树脂或天然树脂制成。
9.根据权利要求1或2的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板的导热系数高于1W/m·K。
10.根据权利要求1或2的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板在与其上设置所述集成电路的那侧相对的侧面上具有导热系数高于1W/m·K的层。
11.根据权利要求1或2的半导体器件，其中所述柔性基板和所述支撑基板具有通孔，将导电材料填充于该通孔中以将两个集成电路连接在一起。
12.根据权利要求1或2的半导体器件，其中所述柔性基板和所述支撑基板具有至少一个通孔，将固定部件插入在该通孔中以将所述柔性基板和所述支撑基板固定于壳体。
13.一种半导体器件，包括至少一个柔性集成电路板，其具有柔性基板，和设置在所述柔性基板上并具有非晶半导体薄膜或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜的集成电路；至少一个第一支撑基板，将所述至少一个柔性集成电路板安装在该第一支撑基板上；和第二支撑基板，将所述至少一个第一支撑基板安装在该第二支撑基板上。
14.根据权利要求13的半导体器件，其中将所述第一支撑基板的部分或全部叠置在所述第二支撑基板上。
15.根据权利要求13的半导体器件，其中将所述集成电路的部分或全部彼此电连接。
16.根据权利要求13或14的半导体器件，还包括设置在所述第一支撑基板和/或所述第二支撑基板上并具有非晶半导体薄膜或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜的至少一个集成电路。
17.根据权利要求16的半导体器件，其中将所述柔性基板上的所述集成电路和所述第一支撑基板和/或所述第二支撑基板上的所述至少一个集成电路电连接在一起。
18.根据权利要求13或14的半导体器件，其中将所述柔性集成电路板的全部或部分叠置在所述第一支撑基板上。
19.根据权利要求18的半导体器件，其中将多个柔性集成电路板叠置并将其集成电路相互电连接。
20.根据权利要求13或14的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板由选自由有机材料、无机材料和金属材料或两种以上所述材料的混合物构成的组中的材料制成。
21.根据权利要求13或14的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板由合成树脂或天然树脂制成。
22.根据权利要求13或14的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板的导热系数高于1W/m·K。
23.根据权利要求13或14的半导体器件，其中所述柔性基板和/或所述支撑基板在与其上设置所述集成电路的那侧相对的侧面上具有导热系数高于1W/m·K的层。
24.根据权利要求13或14的半导体器件，其中所述柔性基板和所述支撑基板具有通孔，将导电材料填充于该通孔中以将两个集成电路连接在一起。
25.根据权利要求13或14的半导体器件，其中所述柔性基板和所述支撑基板具有至少一个通孔，将固定部件插入在该通孔中以将所述柔性基板和所述支撑基板固定于壳体。
26.根据权利要求1、2、13或14的半导体器件，其中所述柔性集成电路板具有用于存储数据的存储电路。
27.根据权利要求1、2、13或14的半导体器件，其中所述柔性集成电路板具有一个选自由执行数字操作的微处理器电路、存储数据的存储电路、具有按照矩阵形式布置以显示图像的像素电路的显示像素电路、控制所述显示像素电路的显示器外围驱动电路、向外部电路供给电源电压的电源电路、和利用电波来发送和接收数据的天线电路构成的组中的电路。
28.根据权利要求1、2、13或14的半导体器件，还包括具有按照矩阵形式布置以显示图像的像素电路的显示像素电路；和控制所述显示像素电路的显示器外围驱动电路。
29.根据权利要求1、2、13或14的半导体器件，其中所述支撑基板具有显示像素电路，该显示像素电路具有按照矩阵形式布置以显示图像的像素电路，和所述柔性集成电路板具有控制所述显示像素电路的显示器外围驱动电路。
30.根据权利要求27的半导体器件，其中所述显示器外围驱动电路为一种选自由向所述显示像素电路发送扫描脉冲的扫描线驱动电路、向所述显示像素电路发送视频信号的数据线驱动电路、控制所述扫描线驱动电路和所述数据线驱动电路操作的控制电路、以及存储控制所述扫描线驱动电路和所述数据线驱动电路的所述操作信号的存储电路构成的组中的电路。
31.根据权利要求13或14的半导体器件，其中所述第二支撑基板具有显示像素电路，该显示像素电路具有按照矩阵形式布置以显示图像的像素电路，和所述第一支撑基板和/或所述柔性集成电路板具有控制所述显示像素电路的显示器外围驱动电路。
全文摘要
通过利用非晶半导体薄膜或通过激光退火而被结晶化的多晶或单晶半导体薄膜来在柔性基板上形成集成电路。将多个这种柔性集成电路板安装在分离的支撑基板上。这提高了诸如IC卡和液晶显示器的器件的机械强度，并允许以低成本制造这些器件。还能够提供具有较高性能的半导体器件，在其上，由硅和/或玻璃晶片制造柔性集成电路板和IC芯片。将诸如金属的具有高导热系数的膜基板粘附到柔性集成电路板的底部侧面，提高了集成电路的散热特性并抑制了自热问题。
文档编号H01L25/04GK1691342SQ20051006767
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月25日 优先权日2004年4月23日
发明者竹知和重, 加纳博司 申请人:日本电气株式会社