半导体装置的制造方法

专利名称：半导体装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置。所述半导体装置包括晶体管。
技术背景近年来，能够进行无线数据收发的半导体装置得到了长足的发展。将这样的半导体装置称为RFID (射频识别)、RF芯片、RF标志、IC 芯片、IC标志、IC标签、无线芯片、无线标志、电子芯片、电子标志、 无线处理器、无线存储器等(例如，参考专利文献1:日本专利特开公 开文本No. 2004-282050 )，并且所述半导体装置已经被引入到了某些领 域。将能够进行无线数据收发的半导体装置大致分为两类采用在其内 既提供了晶体管又提供了天线的衬底的半导体装置和采用设有晶体管 的第一衬底和设有天线的第二衬底的半导体装置。发明内容本发明的目的在于提供一种通过提高强度而提高了可靠性的半导 体装置。此外，本发明的另一目的在于提供一种通过提高强度而实现了 高附加值的半导体装置。此外，本发明的另一目的在于提高半导体装置 的生产率。本发明的半导体装置以设置于包括多个晶体管的叠置体和设有导 电层的衬底之间的具有l(Him到300pm的厚度的绝缘层(又称为保护层 或緩冲层)为特征。由此能够提高强度和可靠性。此外，通过提高强度 能够提高可靠性，并且能够实现高附加值。本发明的半导体装置具有晶体管、形成于所述晶体管上的第一绝缘 层、通过形成于所述第一绝缘层内的开口部分与所述晶体管的源极或漏 极连接的第一导电层、形成于所述第一绝缘层和所述第一导电层上的第 二绝缘层、形成于所述第二绝缘层上的第二导电层以及形成于所述第二 绝缘层和所述第二导电层上的衬底。所述第一导电层通过设置于所述第 二绝缘层内的开口部分与所述第二导电层电连接。此外，所述第二绝缘 层的厚度为10pm到300pm,更优选为50pm到300um。在上述结构中，第一导电层对应于源极线路或漏极线路。此外，所 述第二导电层起着连接线的作用。此外，所述第二导电层起着天线的作 用。此外，所述第二绝缘层(又称为保护层或緩冲层)为硅酮、聚乙烯、 聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯酸、聚氯乙烯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、 聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙烯萘亚甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚 砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰胺亚胺、聚甲基戊烯、酚、脲、三聚氰胺、 环氧树脂、邻苯二曱酸二丙烯酯、聚酰亚胺或聚氨酯。
本发明的半导体装置的制造方法包括在第一衬底上形成晶体管的 过程；在所述晶体管上形成笫一绝缘层的过程；形成通过形成于所述第 一绝缘层内的开口部分连接至所述晶体管的源极或漏极的第一导电层 的过程；在所述第一绝缘层上布置具有第二绝缘层的第二衬底，从而使 所述第一绝缘层接合至所述第二绝缘层的过程；使所述第一衬底、第一 绝缘层、第一导电层和第二绝缘层从所述衬底上分离下来的过程；以及 布置具有设置于所述第二绝缘层上的各向异性导电层和起着天线作用 的第二导电层的第三衬底，从而使所述第一导电层通过所述各向异性导 电层与所述第二导电层电连接的过程。
本发明的半导体装置的制造方法包括在第一衬底上形成晶体管的 过程；在所述晶体管上形成第一绝缘层的过程；形成通过形成于所述第 一绝缘层内的开口部分连接至所述晶体管的源极或漏极的第一导电层 的过程；在所述第一绝缘层上布置具有第二绝缘层的第二衬底，从而使 所述第一绝缘层接合至所述第二绝缘层的过程；使所述第一衬底、第一 绝缘层、第一导电层和第二绝缘层从所迷衬底上分离下来的过程；以及 布置具有设置于所述第二绝缘层上的各向异性导电层和起着天线作用 的第二导电层的第三衬底，从而使所述第一导电层通过所述各向异性导 电层与所述第二导电层电连接的过程。
根据具有上述结构的本发明，能够提供一种具有提高的强度和可靠 性的半导体装置。此外，通过提高强度，能够提供一种实现了高附加值 的半导体装置。此外，根据具有上述结构的本发明，能够提供一种具有 提高的生产率的半导体装置的制造方法。


图1A和1B示出了本发明的半导体装置及其制造方法；图2A和2B示出了本发明的半导体装置及其制造方法； 图3A到3C示出了本发明的半导体装置及其制造方法； 图4A到4C示出了本发明的半导体装置及其制造方法； 图5示出了层压装置；
图6A和6B示出了本发明的半导体装置及其制造方法；
图7A和7B示出了本发明的半导体装置及其制造方法；
图8A到8C示出了本发明的半导体装置及其制造方法；
图9A和9B示出了层压装置；
图IOA到IOD示出了设有导电层的衬底；
图11示出了一种半导体装置；以及
图12A到12E示出了半导体装置。
具体实施例方式
尽管将参考附图利用实施模式和实施例说明本发明，但是应当理 解，各种变化和修改对于本领域技术人员是显而易见的。因此，除非这 样的变化和修改背离了本发明的范围，否则应当将其视为包含在本发明 当中。注意，在本发明的下述说明中，在不同的附图中采用相同的附图 标i己表示相同的部分。
将参考图1A到2B中的截面图以及图3A到4C中的顶视图说明本 发明的半导体装置的结构及其制造方法。注意，图1A、 1B、 2A和2B 分别是沿图3A、 3B、 3C和4C的顶视图的从A点到B点的线得到的截 面图。
首先，在衬底IO的一个表面上形成绝缘层11 (参考图1A)。接下 来，在绝缘层11上形成分离层12。之后，在分离层12上形成绝缘层 13。
衬底10为玻璃衬底、塑料衬底、硅衬底或石英衬底等。优选采用 玻璃衬底或塑料衬底作为衬底10。这是因为，能够容易地制造具有大于 等于1米的边或者具有诸如方形的预定形状的玻璃衬底或塑料衬底。因 而，在采用具有方形并且具有大于等于1米的边的玻璃衬底或塑料衬底 时，能够极大提高多产率。这与采用具有30厘米的最大直径的圆形的 硅衬底的情况相比具有很大优势。通过等离子体CVD法或溅射法，由硅的氧化物、硅的氮化物、含 有氮的硅氧化物或含有氧的硅氮化物等形成绝缘层11和13。绝缘层11 防止了杂质元素从衬底10进入上层。如果不需要，可以不必形成绝缘 层11。
通过等离子体CVD法或溅射法，采用选自鴒(W)、钼(Mo)、 钬(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌 (Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)或硅(Si)
具有^i或叠层的分离层、i2:作为分离层12的含有硅^的层的晶体结构 可以是非晶结构、微晶结构和多晶结构中的任何一种。
在分离层12具有单层结构的情况下，优选形成含有钨、钼、鵠和 钼的混合物、鴒的氧化物、鴒的氮氧化物、鵠的氧氮化物、钼的氧化物、 钼的氮氧化物、钼的氧氮化物、钨和钼的混合物的氧化物、鵠和钼的化 合物的氮氧化物或者钨和钼的氧氮化物中的任何一种的层。
在分离层12具有叠层的情况下，优选形成钨层、钼层、或含有鴒 和钼的混合物的层作为第 一层，并且形成含有鴒的氧化物或氮氧化物的 层、含有钼的氧化物或氮氧化物的层或者含有鵠和钼的混合物的氧化物 或氮氧化物的层作为第二层。
在将分离层12形成为具有由含有钨的层和含有钨的氧化物的层构 成的叠层时，首先，可以形成含有鴒的层作为分离层12,并且可以在其 上形成含有硅的氧化物的层作为绝缘层13,从而将含有钨的氧化物的层 形成于含有钨的层与含有硅的氧化物的层之间的界面处。其同样适用于 形成含有钨等的氮化物、氮氧化物或氧氮化物的层的情况。在这种情况 下，在形成含有钨的层之后，可以在其上形成含有硅的氮化物的层、含 有氧的氮化硅层或者含有氮的氧化硅层。
接下来，在绝缘层13上形成多个晶体管14。在这一过程中，形成 薄膜晶体管作为所述多个晶体管14。
所述多个晶体管14中的每者包括半导体层50、栅极绝缘层51 (也 可以只称为绝缘层)和起着栅极(又称为栅电极)作用的导电层52。半 导体层50包括起着源极或漏极作用的杂质区53和54以及沟道形成区 55。杂质区53和54掺有赋予N型导电性的杂质元素(例如磷(P )或 砷(As))或者赋予P型导电性的杂质元素(例如硼(B))。杂质区54为LDD (轻掺杂漏极)区。
所述多个晶体管14中的每者可以具有在半导体层50之上形成栅极 绝缘层51并在棚—及绝缘层51之上形成导电层52的顶部4册4及结构或者 在导电层52之上形成栅极绝缘层51并在栅极绝缘层51之上形成半导 体层50的底部栅极结构。此外，选自多个晶体管14中的一个或多个晶 体管可以是具有两个或更多4册电极以及两个或更多沟道形成区的多栅 极结构晶体管。
注意，在图1A所示的结构中，仅在衬底IO上形成了多个晶体管 14;但是，本发明不限于此。可以根据半导体装置的使用适当改变形成 于衬底10上的元件。例如，就具有无线数据收发功能的装置而言，可 以在衬底10上形成多个晶体管或者多个晶体管和起着天线作用的导电 层。此外，在形成具有数据存储功能的半导体装置的情况下，优选在衬 底IO之上形成多个晶体管和存储元件(例如，晶体管或存储晶体管等)。 此外，在形成具有电路控制或信号生成等功能的半导体装置(例如，CPU 或信号发生电路等)的情况下，可以在衬底10上形成晶体管。除了上 述元件之外，如有必要，可以形成诸如电阻器或电容器的其他元件。
接下来，在多个晶体管14上形成绝缘层15到17。通过等离子体 CVD法、溅射法、SOG (玻璃上旋涂)法或微滴释放法等，采用珪的氧 化物、硅的氮化物、聚酰亚胺、丙烯酸、硅酮或硅氧烷等形成绝缘层15 到17。例如，硅氧烷由通过硅和氧的键形成的骨架构成，其中，包括至 少含有氢的有机基团(例如烷基或芳香烃)作为取代基。或者，可以采 用氟代基作为取代基。此外，或者，可以采用氟代基和至少含有氢的有 机基团作为取代基。
在上述结构中，在所述多个晶体管14上形成了三层绝缘层(绝缘 层15到17);但是，本发明不限于此。设置于所述多个晶体管14上的 绝缘层的数量不受具体限制。
接下来，参考图1A和图3A,在绝缘层15到17内形成开口部分， 并形成导电层18到25,所述导电层中的每者连接至所述多个晶体管14 的源极(又称为源极区或源电极)或漏极(又称为漏极区或漏电极)。 通过等离子体CVD法、溅射法、蒸发法或电镀法等，采用由选自钛(Ti )、 铝(Al)等的元素或含有上述元素之一作为其主要成分的合金材料或化 合材料构成的单层或叠层形成导电层18到25。导电层18到25起着源极线路或漏极线路的作用。之后，在绝缘层17以及导电层18到25上形成绝缘层32 (又称为 保护层或緩沖层)(参考图1B和图3B)。采用等离子体CVD法、-践 射法、SOG法或微滴释放法等形成具有单层或叠层的绝缘层32,并使 之具有lOpm到300pm的厚度，优选具有50pm到300pm的厚度，更优 选具有10(Vm到300nm的厚度。在绝缘层32内形成开口部分33到36。 采用诸如硅酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂(共 聚了丙稀醛基腈、丁二烯和苯乙烯的树脂)、丙烯酸树脂、聚氯乙烯、 聚缩醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、变性聚苯醚、聚对苯二曱酸丁二酯、 聚乙烯、萘亚甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫 醚、聚酰胺亚胺、聚甲基戊烯、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、 环氧树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺、聚 氨酯的材料形成绝缘层32。根据半导体装置的预期使用、半导体装置的预期使用所需的强度和 半导体装置所需的可靠性适当确定绝缘层32的厚度。可以增大绝缘层 32的厚度，以提高半导体装置的强度。在连续执行制造过程时，可以通过剥离形成于衬底31上的绝缘层 32,并将剥离的绝缘层32设置到绝缘层17以及导电层18到25上的方 法形成绝缘层32。注意，在形成于衬底31上的绝缘层32内形成开口部 分33到36,并且可以通过在衬底31的整个表面上形成绝缘层32,之 后采用光刻法形成这些开口部分33到36。此外，可以采用丝网印刷法 或微滴释放法在衬底31上形成包括开口部分33到36的绝缘层32。此外，例如，可以通过下述方式执行从衬底31剥离绝缘层32的操 作。首先，预先在衬底31和绝缘层32之间形成由粘合剂构成的层(将 其称为粘附层)，在该层中，粘附力将因加热而变弱。之后，执行热处 理，使衬底31和绝缘层32之间的粘附力减弱，并将绝缘层32从衬底 31上剥离下来。作为不同于上述方法的另一种方法，预先在衬底31和 绝缘层32之间形成由粘合剂构成的层，在该层中，粘附力因光学作用 (例如，紫外线照射)而变弱。接下来，实施紫外线照射，使衬底31 和绝缘层32之间的粘附力变弱，从而将绝缘层32从衬底31上剥离下 来。之后，形成至少暴露分离层12的一部分的开口部分37(又称为孔)(参考图2A和图3C)。通过光刻法或激光束照射等执行这一过程，并 且优选采用激光束照射，因为处理时间短。采用激光束照射衬底IO、绝 缘层ll、分离层12、绝缘层13、 15到17以及32。从绝缘层32的表面 側执行激光束照射。形成至少暴露分离层12的一部分的开口部分37。 相应地，至少在绝缘层13、 15到17以及32内形成开口部分37。在图 2A和3C所示的结构中，示出了激光束抵达衬底IO并且在绝缘层n、 分离层12以及绝缘层13、 15到17和32内形成开口部分37的情况。激光器包括激光介质、激发源和谐振器。可以根据其介质将激光器 划分为气体激光器、液体激光器或固体激光器。此外，可以根椐其振荡 特性将其划分为自由电子激光器、半导体激光器或X射线激光器。在本 发明中，可以采用此类激光器中的任何一种。注意，优选采用气体激光 器或固体激光器，更优选采用固体激光器。注意，可以采用连续波激光束或脉沖激光束作为本发明中采用的激 光。此外，可以考虑多个晶体管14中包括的叠置体的厚度等因素适当 调整频率、功率密度、能量密度或射束轮廓等激光束照射条件。采用上述激光束的照射过程利用了烧蚀处理。烧蚀处理是一种利用 了某种现象的过程，在所述现象中，受到激光束照射的部分，即，吸收 激光束的部分的分子键被切断，从而受到光降解并蒸发。换言之，在本 发明中，通过采用激光束照射衬底10、绝缘层ll、分离层12、绝缘层 13、 15到17以及32的部分(一个部分)的表面而使分子键断裂，并使 该部分光降解和蒸发，由此形成开口37。光器:优il采用具有1 ^ 380nm的波长的Nd:YV04激光器，'^为与具 有高波长的其他激光器相比，其更易于被吸收到衬底当中，因而易于实 施烧蚀处理。此外，处理部分的外围不受Nd:YV04激光器的影响，这表 明能够提供良好的可加工性。接下来，制备设有天线(起着天线作用的导电层)26和电容器27 的衬底38 (参考图4A)。通过丝网印刷法、微滴释放法、光刻法、溅 射法或CVD法等形成天线26和电容器27中的每者。在图2B中，示出 了作为天线26的部分的导电层39和40。接下来，在天线26和衬底38上形成突出电极(又称为凸块)41和 42以及各向异性导电层43。突出电极41和42必须具有能够填充绝缘层32的开口部分33到36的厚度。因此，采用具有10pm到300pm的 厚度，优选具有50nm到30(Him的厚度的突出电极41和42。采用金、 银、铜、镍、锡、铅或焊料等形成突出电极41和42。各向异性导电层 43是一种在粘合剂内提供了导电填充剂的材料，其又称为ACP (各向 异性导电膏)。采用丝网印刷法、微滴释放法或光刻法等形成具有均匀 厚度的各向异性导电层43。在上述结构中，形成了突出电极41和42二 者以及各向异性导电层43;但是，本发明不限于此。可以形成电极41 和42与各向异性导电层43中的任一者。采用突出电极41和42以及各向异性导电层43将衬底38与包括多 个晶体管14的叠置体接合。可以通过提供突出电极41和42以及各向 异性导电层43，使导电层18与导电层39电连接，使导电层21与导电 层40电连接。这时，如果情况需要，则采用倒装片接合器、管芯接合 器、ACF接合器或折边机等对衬底38和包括多个晶体管14的叠置体执 行加压处理和热处理中的一者或两者。接下来，采用衬底38将包括多个晶体管14的叠置体从衬底10上 分离下来(参考图2B和图4C)。以分离层12的内部或分离层12与绝 缘层13之间作为边界执行包括多个晶体管14的叠置体与衬底10的分 离。在图2B和4C所示的结构中，示出了以分离层12和绝缘层13之间 作为边界执行分离过程的情况。注意，所述分离过程的特征在于采用了 衬底38。通过这种方式，利用衬底38,能够在短时间内容易地执行将 所迷叠置体从衬底IO上分离下来的过程。接下来，将参考图5描述能够连续地执行上述过程的层压装置(又 称为密封装置或巻装进出装置)的结构。所述层压装置具有传送衬底10的传送机构203、控制衬底31的移 动的滚柱206、取回衬底31的滚柱207和控制衬底38的移动的滚柱212。 此外，在所述层压装置中，采用设有包括多个晶体管的层201的衬底10、 设有绝缘层32的衬底31和切割机构208。传送机构203用于传送设有具有多个晶体管的层201的衬底10,并 根据滚柱206的旋转速度，按照预定速度传送村底10。例如，所述传送 机构对应于传送带、多个滚柱和机器人臂。在传送机构对应于机器人臂 时，所述机器人臂传送衬底10或者传送设有衬底10的台。滚柱206、 207和212中的每者具有圆柱形，并且滚动。例如，滚柱206、 207和212中的每者对应于具有精细表面的圆柱型才莫制品等。 滚柱206、 207和212中的每者以预定速度旋转。通过旋转滚柱206移 动衬底31,并且使衬底31朝向滚柱207的方向传送。此外，通过旋转 滚柱207将衬底31缠在滚柱207上。换言之，通过滚柱207取回衬底 31。此外，通过旋转滚柱212移动衬底38。切割机构208对应于切片装 置、划片装置或激光照射装置等。例如，滚柱206、 207和212中的每者对应于具有圆柱形并且在表 面上设有具有耐热性的橡胶的滚柱。这样的具有耐热性的橡胶的允许温 度限制为200'C到280。C。接下来，将说明具有上述结构的层压装置的操作。首先，通过传送 机构203传送设有具有多个晶体管的层201的衬底10 (参考图1A和图 5)。系统地布置并顺次传送多个衬底10。接下来，将在包括多个晶体管的层201上形成绝缘层32 (参考图 1A和图5)。在这一操作中，剥离形成于衬底上的绝缘层32,并使剥 离的绝缘层32形成于包括多个晶体管的层201上。通过这种方式，在剥离(分离)形成于衬底31上的绝缘层32并采 用剥离的绝缘层32时，能够连续执行在包括多个晶体管的层201上形 成绝缘层32的过程。与采用需要丝网的技术(例如，丝网印刷法)的 情况相比，其具有极大优势。这是因为，丝网的尺寸存在限制。接下来，通过切割机构208形成开口部分，以暴露包括多个晶体管 的层201中所包含的分离层(参考图2A和图5)。在这一过程中，通 过切割机构208切割绝缘层32、包括多个晶体管的层201和衬底10。之后，采用设有导电层39和40的衬底38将包括多个晶体管的层 201的叠置体与衬底10分离(参考图2B和图5),从而形成了包括衬 底38和多个晶体管的半导体装置。注意，如上所述，在处于分离层内 部的边界处或者在分离层与其上的绝缘层之间的界面处执行包括多个 晶体管的层201与村底10的分离；但是，在图5中，未示出所述分离 层。采用上述层压装置连续执行多个过程使制造时间变短了 ，并且能够 提高生产率。此外，还能够实现制造成本的降低。 [实施模式2]将参考图6A到7B中的截面图、图3A到3C以及图8A和图8B中的顶视图说明与上述方法不同的本发明的另一种制造方法。首先，在衬底10的一个表面上形成绝缘层11 (参考图6A)。接下 来，在绝缘层U上形成分离层12。之后，在分离层12上形成绝缘层 13。在绝缘层13上形成多个晶体管14。在多个晶体管14上形成绝缘层 15到17。在绝缘层15到17内形成开口部分，并形成与多个晶体管14 的每一源极或漏极连接的导电层18到25 (参考.图6A和图3A)。在绝 缘层17以及导电层18到25上形成设有绝缘层46的衬底45 (参考图 6A)。接下来，采用设有绝缘层46的衬底45将包括多个晶体管14的叠 置体与衬底IO分离(参考图6B)。以分离层12的内部或分离层12与 绝缘层13之间作为边界执行包括多个晶体管14的叠置体与衬底10的 分离。在所示的结构中，包括多个晶体管14的叠置体与衬底IO的分离 示出了采用分离层12与绝缘层13之间的边界执行分离的情况。此外， 可以在绝缘层46的表面上形成包括粘合剂的层(粘合层)。之后，可 以通过将绝缘层46接合至绝缘层17使包括多个晶体管14的叠置体与 4十底IO分离。接下来，分离衬底45和绝缘层46,同时，在绝缘层ll的表面上形 成衬底61 (参考图7A)。可以在衬底45和绝缘层46之间形成用于分 离衬底45和绝缘层46的由粘合剂构成的层(又称为粘附层)，在该层 中，粘附力将因加热而变弱。之后，执行热处理，使村底和绝缘层之间 的粘附力略微变弱，从而可以将绝缘层46从衬底45上剥离。此外，作 为一种与上述方法不同的方法，可以在4十底45和绝缘层46之间形成由 粘合剂构成的层，在该层中，粘附力因光学作用(例如，紫外线照射) 而变弱。之后，实施紫外线照射，从而使衬底45和绝缘层46之间的粘 附力变弱，并将绝缘层46从衬底45上剥离。通过这种方式，在分离形成于衬底45上的绝缘层46并采用分离的 绝缘层46时，能够连续执行在包括多个晶体管14的叠置体上形成绝缘 层46的过程。与采用需要丝网的技术(例如，丝网印刷法)的情况相 比，这一点是极大的优势。这是因为，丝网的尺寸存在限制。接下来，在衬底61、绝缘层13和15到17以及绝缘层46内形成开 口部分62 (参考图7B)。采用光刻法或者通过照射激光束执行开口部 分的形成。之后，制备设有天线64的衬底68(参考图8B)。通过丝网印刷法、 微滴释放法、光刻法、賊射法或CVD法等形成天线64。在天线64和衬 底68上形成突出电极66和67以及各向异性导电层65。采用各向异性导电层65接合衬底63和包括多个晶体管14的叠置 体(参考图8A和8C)。这时，如果情况需要，则采用倒装片接合器、 管芯接合器、ACF接合器或折边机等对衬底63和包括多个晶体管14的 叠置体执行加压处理和热处理中的一者或两者。将参考图9A和9B说明能够连续执行上述多个过程的层压装置的 结构。一种层压装置具有传送衬底10的传送机构203、控制衬底45的移 动的滚柱223到226、取回衬底45的滚柱222、控制衬底61的移动的 滚柱227和228以及向滚柱227和228提供衬底61的滚柱221。此外， 在所述层压装置中，采用设有包括多个晶体管的层201的衬底IO、设有 绝缘层46的衬底45、切割机构208和设有天线64的衬底68 (参考图 9B)。滚柱212以及221到228的每者按照预定速度旋转。通过滚柱223 到226的旋转移动衬底45。此外，通过滚柱222的旋转，使衬底45缠 绕在滚柱222上。通过滚柱227和228的旋转移动衬底61。通过滚柱 221的旋转朝向滚柱227和228的方向提供衬底61。接下来，将说明上述层压装置的操作。首先，通过传送机构203传送设有具有多个晶体管的层201的衬底 10 (参考图6A和图9A)。系统地布置并顺次传送多个衬底10。在包括多个晶体管的层201上形成衬底45。采用衬底45使包括多 个晶体管的层201与衬底IO分离(参考图6A、 6B和9A)。已经在衬 底45上形成了绝缘层46。此外，如上所述，以分离层的内部或者分离 层与其上的绝缘层之间的界面为边界执行包括多个晶体管的层201与衬 底38的分离；但是，在图5中，未示出所述分离层。在包括多个晶体管的层201的表面上形成衬底61,同时，将绝缘层 46与衬底45分离(参考图7A和9B)。接下来，通过切割机构208切 割衬底61、包括多个晶体管的层201和绝缘层46 (参考图7B和9B)。 之后，使设有天线64的衬底68附着至具有包括多个晶体管的层201的 叠置体(参考图8A和9B)。因而，形成了包括衬底38和多个晶体管的半导体装置。采用上述层压装置并连续执行多个过程能够縮短制造时间，并且能 够提高生产率。此外，还能够降低制造成本。[实施例1]将说明用于本发明的半导体装置的设有导电层的衬底的例子。设有 导电层的衬底具有(例如)如下所述的两种类型。导电层起着天线或连 接线路的作用。一种是其上形成了导电层的衬底。所述导电层由铜、银、金、铝或 钛等形成。通过金等对导电层的暴露部分电镀，以抑制氧化。另 一种是在衬底上形成了导电层，并在导电层上形成了保护层的衬 底。所述保护层设有衬底和/或绝缘树脂。例如，所述绝缘树脂为环氧树 脂、有机硅树脂或合成橡胶树脂。在所述保护层中，在预期部分形成开 口 (开口部分)，并通过所述开口暴露所述导电层。当在衬底230上形成起着天线作用的导电层231时，不限制导电层 231的形成(参考图IOA到10D)。例如，可以将其形成为直线形状(偶 极子天线等，参考图10A)、圆环形状(环形天线)、螺旋形状(螺旋 天线)、长方体形状(接线天线等，参考图10B)、带状(参考图10C) 或曲线状(参考图10D)等。在将包括多个晶体管的叠置体232接合至 设有导电层231的衬底230的表面时，形成了能够进行无线数据收发的 半导体装置。此外，形成导电层的材料不受限制。例如，可以采用金、银或铜等 作为材料；其中，可以采用银，因为其具有低电阻。此外，制造方法也 不受限制，可以采用溅射法、CVD法、丝网印刷法、微滴释放法(例如， 喷墨法)或分配器法等。注意，在使天线直接附着于金属表面时，穿过金属表面的磁通量将 在金属内产生涡流。这样的涡流产生于与读取器/写入器的磁场相反的方 向内。因此，优选在天线和导电层之间插入具有高磁导率和低高频损耗 的铁氧体或者金属薄膜薄板，由此防止涡流的产生。衬底(又称为基底、膜或带)优选具有柔软性。可以以单层或叠层 形成所述衬底。此外，可以在所述表面上形成粘合层。所述粘合层是包 括粘合剂的层。可以采用二氧化硅(硅石)涂覆所述衬底的表面。通过涂覆，即使在高温和高湿度的环境下也能够保持防水特性。此外，可以 采用诸如氧化铟锡的导电材料涂覆所述表面。所述涂覆材料能够带静 电，因而能够保护包括多个晶体管的叠置体不受静电影响。此外，还可 以采用含有碳作为其主要成分的材料(例如，金钢石状碳)涂覆所述表面。能够通过涂覆增强强度，并且能够抑制包括多个晶体管14的叠置 体的劣化或击穿。此外，还可以采用在基础材料(例如树脂)内混合了 二氧化硅的材料、导电材料或含有碳作为其主要成分的材料形成所述衬 底。[实施例2]将参考图11说明本发明的半导体装置的构造。本发明的半导体装 置100具有运算处理电路101、存储电路103、天线104、电源电路109、 解调电路IIO和调制电路111。根据从解调电路IIO输入的信号，运算处理电路101分析指令，控 制存储电路103,并且向调制电路111输出要发送至外部的数据等。存储电路103具有包括存储元件的电路和用于控制数据读写的控制 电路。存储电路103至少存储半导体装置自身的标识号。采用所述标识 号将所述半导体装置与其他半导体装置区分开。此外，存储电路103具 有选自有机存储器、DRAM (动态随机存取存储器)、SRAM (静态随 机存取存储器)、FeRAM (铁电随机存取存储器)、掩模ROM (只读 存储器)、PROM (可编程只读存储器)、EPROM (电可编程只读存储 器)、EEPROM (电可擦可编程只读存储器)和闪速存储器的一个或多 个存储器。有机存储器具有在一对导电层之间夹有含有有机化合物的层 的结构。由于有机存储器具有简单的结构，因而能够简化制造步骤，并 且能够降低成本。此外，由于结构简单，因而易于降低叠置体所占据的 面积，从而取得高容量。此外，有机存储器的优点还在于，它是一种非 易失存储器，因而不需要电池。因此，优选采用有机存储器作为存储电 路103。天线104将读取器/写入器112提供的载波转化为交流电信号。调制 电路111对负载进行调制。电源电路109采用天线104转换的交流电信 号生成电源电压，并将所述电源电压提供给每一电路。解调电路IIO对天线104转换的交流电信号解调，并将解调信号提 供给运算处理电路101。调制电路111根据运算处理电路101提供的信号调制相对于天线104的负载。读取器/写入器112接收天线104的调制负栽作为载波。读取器/写 入器112再将所述载波发送至半导体装置100。注意，所述载波是从所 迷读取器/写入器112发送的电磁波。[实施例3]利用其无线数据收发功能可以将本发明的半导体装置125应用到各 种物品和各种系统当中。作为物品的例子，可以给出钥匙(参考图12A )、 纸币、硬币、有价证券、无记名债券、证书(驾驶执照、居民卡等)、 书籍、容器(培养皿等，参考图12B)、私人附属品和装饰品(包、眼 镜等、参考图12C)、封装和包装容器(包装纸、瓶子等、参考图12D)、 记录介质(盘、录像带等)、交通工具(自行车等)、食品、衣物、曰 常用品或电子装置(液晶显示装置、EL显示装置、电视机、便携式终 端等)等。注意，通过将本发明的半导体装置附着至物品的表面或嵌入 到物品内部而将其固定至如上所述的各种形式的物品。此外，"系统"是指物流库存管理系统、验证系统、分配系统、生 产记录系统或图书管理系统等。利用本发明的半导体装置的能够进行无 线数据收发的功能，能够实现系统的精密性、多功能性和高附加值。具体地，将描述一种提高了便利性的系统。这一系统采用了本发明 的半导体装置、读取器/写入器和计算机。首先，在身份证内部提供本发 明的半导体装置，在建筑物入口等需要检验功能的位置提供读取器/写入 器121 (参考图12E)。读取器/写入器121读取每个人所持有的身份证 内部的标识号，并提供与已经被读取至计算机122的所述标识号相关的 信息。计算机122基于由读取器/写入器121提供的信息判断是否准许该 人的进出。通过这种方式，利用本发明的半导体装置的能够进行无线数 据收发的功能，能够提供一种提高了便利性的出入管理系统。[实施例4]本发明的半导体装置具有多个晶体管。每一晶体管具有半导体层、 栅极绝缘层和栅电极。首先，将说明每一晶体管内所包括的半导体层的 制造方法的例子。首先，通过溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法等形成非晶半导 体层。接下来，通过激光结晶法、RTA(快速热退火)法、采用退火炉 的热结晶法、采用金属元素促进结晶的热结晶法或结合了采用金属元素促进结晶的热结晶法和激光结晶法的方法等使所述非晶半导体层结晶， 以形成晶体半导体层。之后，对所获得的晶体半导体层构图(图案处理)， 以形成预期形状。优选通过包括热处理的结晶法和实施连续波激光照射或频率为10MHz或更高的激光束振荡的结晶法的组合形成所述的结晶半导体层。 通过照射连续波激光或以大于等于10MHz的频率振荡的激光束，能够 使结晶半导体层的表面平面化。此外，通过使半导体层的表面平面化， 能够减薄被形成为所述半导体层的上层的栅极绝缘层。此外，还能够提 高所述栅极绝缘层的耐压性。此外，优选通过连续波激光或以大于等于10MHz的频率振荡的激 光束形成所述结晶半导体层。通过采用连续波激光或以大于等于10MHz 的频率振荡的激光束向一个方向扫描而结晶的半导体层具有晶体沿射 束的扫描方向生长的特性。可以通过定位晶体管，使扫描方向与沟道长 度方向(在形成沟道形成区时载流子流动的方向)对准，并采用上述方 法形成栅极绝缘层，由此获得特性变化小、场效应迁移率高的晶体管。接下来，将说明每一晶体管中包括的栅极绝缘层的制造方法的一个 例子。可以通过对所述半导体层执行等离子体处理形成栅极绝缘层，其 中，对所述半导体层的表面执行氧化或氮化。例如，执行引入了稀有气 体(He、 Ar、 Kr或Xe等)和混合气体(氧气、氧化氮气、氨气、氮气 或氢气等)的等离子体处理。在这种情况下，优选通过引入微波执行等 离子体的激励。这是因为，通过引入微波，能够生成具有高密度和低电 子温度的等离子体。所述半导体层的表面能够被采用这一高密度等离子 体生成的氧根(可以包括OH根)或氮根(可以包括NH根)氧化或氮 化，由此在所迷半导体层上形成具有5到10nm的厚度的绝缘层。采用 这一绝缘层作为栅极绝缘层。由于在这种情况下通过采用高密度等离子体的处理发生的反应为 固相反应，因而能够使栅极绝缘层和半导体层之间的界面态密度极低。 在这样的高密度等离子体处理中，由于直接使半导体层(晶体硅或多晶 硅)氧化(或氮化)，因而能够使所要形成的栅极绝缘层的厚度变化极 小。此外，晶体硅的晶粒边界中的半导体层未被过多氧化，因而能够获 得充分符合预期的状态。换言之，在文中描述的高密度等离子体处理中， 通过对半导体层的表面进行固相氧化，能够形成具有良好的均匀性和低界面态密度的栅极绝缘层，而不会对晶粒边界过度氧化。就晶体管中包括的栅极绝缘层而言，可以采用通过高密度等离子体处理形成的绝缘层，或者可以利用等离子体或热反应，通过CVD法在 所述绝缘层上叠置由氧化硅、氮氧化硅或氮化硅等构成的绝缘层。在任 一中情况下，都能够降低晶体管中的特性变化，其中，所述晶体管包括 采用高密度等离子体形成的绝缘层作为栅极绝缘层或者作为栅极绝缘 层的一部分。此外，在某些情况下，通过等离子体处理形成晶体管中包括的半导 体层和栅极绝缘层以及另一绝缘层。优选以大于等于1 x 10Hcm^的电子 密度以及小于等于1.5eV的等离子体电子温度实施这样的等离子体处 理。更具体而言，优选以lxio"cm-3到1 x 103cm-3的电子密度以及大 于等于0.5eV小于等于1.5eV的等离子体电子温度实施所述等离子体处 理。在等离子体在所要处理的对象(例如，晶体管中包括的半导体层和 栅极绝缘层等)附近具有高电子密度和低电子温度时，能够避免所要处 理的对象受到等离子体的损害。此外，由于等离子体的电子密度可达1 x 10ucm-3或更高，因而通过采用等离子体处理对所要处理的对象进行 氧化或氮化而形成的氧化物或氮化物在膜厚度均匀性等方面具有优势， 并且与通过CVD法或溅射法等形成的薄膜相比能够成为更加致密的膜。 此外，由于等离子体的电子温度可以低至1.5eV或更低，因而能够以与 常规等离子体处理或热氧化法相比能够在较低的温度下执行氧化处理 或氮化处理。例如，即使在大于等于100。C并且低于玻璃衬底的应变点 的温度下执行等离子体处理，也能够通过对所要处理的对象充分氧化或 氮化而形成氧化物或氮化物。本申请基于2005年7月29日在日本专利局提交的日本专利申请 No. 2005-222161,在此引入其全部内容以供参考。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，其包括的步骤有在第一衬底上形成晶体管；在所述晶体管上形成第一绝缘层；形成与所述晶体管的源极或漏极连接的第一导电层；布置设有第二绝缘层的第二衬底，从而使所述第一绝缘层附着至所述第二绝缘层上；将所述第二衬底从所述第二绝缘层上分离下来；以及布置设有各向异性导电层和起着天线作用的第二导电层的第三衬底，从而将所述第一导电层通过所述各向异性导电层电连接至所述第二导电层。
2. —种半导体装置的制造方法，其包括的步骤有 在第一衬底上形成晶体管； 在所述晶体管上形成第一绝缘层；形成与所述晶体管的源极或漏极连接的第 一导电层； 布置设有第二绝缘层的第二衬底，从而使所述第一绝缘层附着至所述第二绝缘层上；将所述第二衬底从所述第二绝缘层上分离下来；以及 布置设有凸块和起着天线作用的第二导电层的第三衬底，从而将所述第一导电层通过所述凸块电连接至所述第二导电层。
3. —种半导体装置的制造方法，其包括的步骤有 在第 一衬底上形成晶体管； 在所述晶体管上形成第一绝缘层；形成与所迷晶体管的源极或漏极连接的第 一导电层； 布置设有具有开口部分的第二绝缘层的第二衬底，从而使所述第一绝缘层附着到所述第二绝缘层上；将所述第二衬底从所述第二绝缘层上分离下来；以及 布置设有各向异性导电层和起着天线作用的第二导电层的第三衬底，从而将所述第一导电层通过所述开口部分和所述各向异性导电层电连接至所述第二导电层。
4. 一种半导体装置的制造方法，其包括的步骤有 在第一衬底上形成晶体管；在所述晶体管上形成第一绝缘层； 形成与所述晶体管的源极或漏极连接的第一导电层； 布置设有具有开口部分的笫二绝缘层的第二衬底，从而使所述第一绝缘层附着到所述第二绝缘层上；将所述第二村底从所述第二绝缘层上分离下来；以及 布置设有凸块和起着天线作用的第二导电层的第三衬底，从而将所述第一导电层通过所述开口部分和所述凸块电连接至所述笫二导电层。
5. 根据权利要求1到4中的任何一项所述的半导体装置的制造方 法，其中，所述笫一绝缘衬底为玻璃衬底。
6. 根据权利要求1到4中的任何一项所述的半导体装置的制造方 法，其中，所述第二衬底具有柔软性。
7. 根据权利要求1到4中的任何一项所述的半导体装置的制造方 法，其中，所述第二绝缘层的厚度为10nm到30(Vm。
8. 根据权利要求1到4中的任何一项所述的半导体装置的制造方 法，其中，所述第二绝缘层包括树脂。
9. 根据权利要求1到4中的任何一项所述的半导体装置的制造方 法，其中，所述第二绝缘层包括硅酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙 烯酸、聚氯乙烯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、 聚乙烯萘亚甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯碌u醚、聚酰胺亚胺、 聚甲基戊烯、酚、脲、三聚氰胺、环氧树脂、邻苯二甲酸二丙烯酯、聚 酰亚胺或聚氨酯。
10. 根据权利要求1到4中的任何一项所述的半导体装置的制造方 法，其中，所述第三衬底具有柔软性。
全文摘要
提供了一种半导体装置的制造方法，其包括在第一衬底上形成晶体管的过程；在所述晶体管上形成第一绝缘层的过程；形成连接至所述晶体管的源极或漏极的第一导电层的过程；布置设有第二绝缘层的第二衬底，从而使所述第一绝缘层附着至所述第二绝缘层的过程；使所述第二绝缘层与所述第二衬底分离的过程；以及布置设有起着天线作用的第二导电层的第三衬底，从而使所述第一导电层电连接至所述第二导电层的过程。
文档编号G06K19/077GK101233531SQ20068002786
公开日2008年7月30日 申请日期2006年7月21日 优先权日2005年7月29日
发明者小山润, 山崎舜平, 渡边了介 申请人:株式会社半导体能源研究所