专利名称：半导体器件的制造方法及半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造方法以及通过施用该方法制造的半导体器件。具体地说，本发明涉及通过使用由在衬底和晶体管之间提供的金属膜和金属氧化物膜的叠层制成的剥离层从衬底上剥离晶体管而制造半导体器件的方法。
在本说明书中，半导体器件按种类包括RFID(射频识别)标签、存储器、集成电路、CPU(中央处理单元)、微处理器和其它组件或产品。注意RFID标签也被称作无线IC标签。
背景技术：
最近几年，在需要自动识别的任何领域，例如产品管理中对RFID标签的需求已经增加。一般而言，RFID标签是装备有用于无线通讯的天线和压缩(compact)IC芯片的压缩器件。IC芯片由具有在硅片等上面提供的晶体管的集成电路组成。
在最近几年中，各种技术，例如通过研磨、抛光、或者溶解去除衬底的方法和将在衬底上提供的晶体管与衬底隔离开的方法被认为进一步降低了RFID标签的成本和膜厚。作为剥离在衬底上方提供的薄膜晶体管的一种方法，例如有如下的技术通过该技术在衬底上提供薄膜晶体管，其间插有由无定形硅制成的隔离层，并且通过用穿过衬底从衬底侧传播的激光束照射，释放出作为隔离层的无定形硅中包含的氢，从而将薄膜晶体管与衬底隔离开(参见日本专利申请特许公开第10-125931号)。
但是，通过研磨、抛光、或者溶解去除衬底的方法引起问题由于例如应力、污染等的物理力引起损伤。此外，在使用通过激光束照射剥离薄膜晶体管的方法的情况中，需要使用具有高透光性的衬底，并且需要用具有较高能量的激光束整体照射以提供足够的能量，使激光束穿过衬底并且释放无定形硅中包含的氢。因此，待剥离层被损伤是个问题。根据这种方法，很难再使用衬底，并且成本增加。
发明内容
考虑到上述问题，本发明提供了低成本、高可靠性的薄的半导体器件的制造方法以及通过该方法制造的半导体器件。
在本发明中，使用下面的方法来解决上述问题。
根据本说明书中公开的半导体器件的制造方法，在衬底上方依次形成剥离层、晶体管和绝缘层；形成开口以暴露出剥离层的至少一部分；并且通过物理方法从衬底上剥离该晶体管。剥离层通过形成金属膜和使用溶液的方法(湿法)形成与该金属膜接触的金属氧化物膜来形成。
根据本说明书中公开的半导体器件的另一种制造方法，在衬底上方依次形成剥离层、晶体管和绝缘层；形成开口以暴露出剥离层的至少一部分；通过将蚀刻剂引入该开口中而去除剥离层同时留下其一部分，并且通过物理方法从衬底上剥离该晶体管。剥离层通过形成金属膜和使用溶液的方法(湿法)形成与该金属膜接触的金属氧化物膜来形成。
在所述剥离层上方形成的晶体管典型地是薄膜晶体管。
所述物理方法是被认为不是化学的而是物理的方法，具体地说意指具有适用动力学原理的步骤的动力学方法或力学方法，以及改变某种动力学能量(机械能)的方法。即，使用物理方法的剥离是通过使用人手外部施加的震动(应力)、从喷嘴吹出的气体的压力、超声波、使用楔形元件的加负载等方法来剥离。
举例来说，涂敷干燥方法、溶胶-凝胶方法、液相沉积方法等被用作使用用来在金属膜上方形成金属氧化物膜的溶液的方法。此外，金属氧化物膜可以通过氧化金属膜的表面来形成。作为这样的方法，给出使用例如臭氧水溶液的氧化剂的方法、阳极氧化方法等。
为了形成开口以暴露出剥离层的至少一部分，进行用激光束照射、或者研磨或切割上面形成了剥离层的衬底的一个端表面。
在制造作为半导体器件的RFID标签的情况中，在衬底上方形成薄膜晶体管，其间插有剥离层；形成天线以与该薄膜晶体管电学连接；在该薄膜晶体管和天线的上方形成绝缘层；然后从衬底上剥离该薄膜晶体管和天线。
此外，可以如下制造RFID标签在衬底的上方形成薄膜晶体管，其间插有剥离层。此后，与上面的说明不同，不形成天线，并且在该薄膜晶体管的上方形成绝缘层。然后，从衬底上剥离该薄膜晶体管。之后，将剥离的薄膜晶体管与作为组件制备的天线(在另一个衬底上形成的天线)电学连接。
通过使用本发明，可以使用比CVD或溅射更简单的设备和方法形成薄的具有高平面性的包括在剥离层中的金属氧化物膜，因此提高了产率。通过根据本发明的使用溶液形成金属氧化物膜的方法，甚至可以均匀地形成具有50纳米以下厚度的薄膜。另一方面，与本发明的使用溶液方法相比，在通过溅射形成具有50纳米以下厚度的薄膜的情况中，薄膜通常具有不良的面内分布。也就是说，薄膜厚度通常在相同的层中显著地变化。因此，通过溅射方法形成这种薄膜对于包括在剥离层中的薄膜是不合适的。
因为可以通过使用如上所述的简单设备来使用溶液形成金属氧化物膜，所以可以扩大衬底的面积，这对工业化是有利的。通过本发明，可以在常压和大致真空下形成金属氧化物膜。因此，与使用CVD或溅射的情况相比，本发明适于工业化和大量生产。此外，通过甚至在将金属氧化物膜粘附到从中剥离了衬底的半导体器件上的情况中，也能形成薄的金属氧化物膜，可以实现半导体器件厚度的降低。此外，因为可以重新使用从中剥离了晶体管的衬底，所以可以降低制造成本。
图1A至1C是根据实施方案1，表示半导体器件的制造步骤的剖视图。
图2A至2D是根据实施方案1，表示半导体器件的制造步骤的剖视图。
图3A至3B是根据实施方案1，表示半导体器件的制造步骤的剖视图。
图4A至4C是根据实施方案2，表示从衬底上剥离半导体器件的步骤的剖视图。
图5A至5C是根据实施方案3，每张表示从衬底上剥离半导体器件的步骤的剖视图。
图6A至6B是表示RFID标签实例的方框图。
图7A至7D是表示使用RFID标签的实例的图。
具体实施例方式
尽管下面将参考附图，通过实施方案模式和实施方案全面说明本发明，但是应当理解许多变化和修改对于本领域技术人员是明显的。因此，除非这些变化和修改偏离本发明的范围，它们应该被解释为包括在本发明内。
在本实施方案模式中，说明形成金属氧化物膜的方法。
首先，使用金属醇盐作为形成金属氧化物膜的组分。作为金属醇盐的金属，钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)等是优选的。注意金属醇盐可以从上述金属之一的氯化物制备。
通过向在适当的溶剂中溶解了这种金属醇盐的溶液中添加稳定剂和水来制备溶胶。举例来说，可以使用四氢呋喃(THF)、二甲苯、乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷或者至少两种这些溶剂的混合溶剂，以及低级醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或仲丁醇作为溶剂。但是，本发明不局限于这些溶剂。
举例来说，β-二酮，例如乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、或者苯甲酰丙酮被作为稳定剂。应当注意因为其用来维持螯合配合物，所以不一定需要稳定剂。
因为醇盐的金属通常是二价至六价的，所以添加的水的量相对金属醇盐优选为2至6当量。应当注意因为使用水来控制金属醇盐反应的进度，所以不一定需要水。
随后，所制备的溶胶被施用到衬底上并且烘焙，从而在衬底上形成金属氧化物膜。可以采用湿法，例如浸涂、旋涂或者喷墨方法作为施用方法。但是，本发明不局限于这些方法。
注意在添加粘结剂物质的情况中，可以事先向所制备的溶胶中添加粘结剂物质。作为粘结剂物质，给出了聚乙烯醇(略为PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(略为PMMA)、聚碳酸酯(略为PC)、酚醛树脂等。
在本实施方案模式中，说明通过与实施方案模式1中说明的方法不同的制造方法形成金属氧化物膜的方法。
首先，使用金属醇盐来形成金属氧化物膜。作为金属醇盐的金属，钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)等是优选的。注意金属醇盐可以从上述金属之一的氯化物制备。
随后，向通过在适当的溶剂中溶解这种金属醇盐制成的溶液中添加稳定剂。举例来说，可以使用四氢呋喃(THF)、二甲苯、乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷或者至少两种这些溶剂的混合溶剂，以及低级醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或仲丁醇作为溶剂。但是，本发明不局限于这些溶剂。
然后，向衬底上施用添加了稳定剂的溶液(溶胶)，衬底暴露在水蒸汽中，然后烘焙，从而形成金属氧化物膜。可以采用湿法，例如浸涂、旋涂或者喷墨方法作为施用方法。但是，本发明不局限于这些方法。
注意，举例来说，例如乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、或者苯甲酰丙酮的β-二酮被作为稳定剂。通过添加稳定剂，可以抑制由于空气等中的湿气引起的金属氢氧化物的多核沉淀。应当注意如果制造过程可以在直至暴露于水蒸汽中都没有湿气的环境中进行，并且可以维持螯合配合物，不一定需要稳定剂。
注意作为在施用后将溶液暴露于水蒸汽中的结果，发生金属醇盐的水解反应。然后，它被烘焙，从而进行聚合或交联反应。
注意在添加粘结剂物质的情况中，可以事先向添加了稳定剂的溶液(溶胶)中添加粘结剂物质。至于粘结剂物质，可以使用在实施方案模式1中说明的物质。
在本实施方案模式中，说明通过与实施方案模式1和2中说明的方法不同的制造方法形成金属氧化物膜的方法。
首先，将氨水溶液滴入包含金属的酸盐溶液中，以获得金属氢氧化物的多核沉淀。作为金属，钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)等是优选的。
所述的沉淀被加入例如乙酸的酸中并且被回流、去絮凝。因此，获得溶胶。此后，通过在衬底上施用并烘焙所获得的溶胶，形成金属氧化物膜。可以采用湿法，例如浸涂、旋涂或者喷墨方法作为施用方法。但是，本发明不局限于这些方法。
注意在添加粘结剂物质的情况中，可以事先向溶胶中添加粘结剂物质。至于粘结剂物质，可以使用在实施方案模式1中说明的物质。
在实施方案模式1至3中，例如氧化钨膜的金属氧化物膜的厚度在从1纳米至50纳米的范围内，优选在10纳米以下，但是厚度可以超过10纳米，或者小于1纳米。
参照通过在衬底上使用金属氧化物膜形成的剥离层的上方制造半导体器件的方法的附图，进行说明。在本实施方案中，形成薄膜晶体管(略写为TFT)作为晶体管。
如图1A所示，制备衬底100并且在该衬底上方提供金属膜101。具体地说，例如可以使用玻璃衬底，例如硼硅酸钡玻璃衬底或铝-硼硅酸盐玻璃、石英衬底、陶瓷衬底等作为衬底100。还可以使用包括不锈钢的金属衬底或上面形成了绝缘膜的半导体衬底。衬底100可以通过例如机械抛光或CMP(化学机械抛光)的抛光方法来变薄或者平面化。由例如塑料的柔性合成树脂形成的衬底趋向于具有比上述玻璃衬底、石英衬底和陶瓷衬底更低的耐热性，但是只要衬底可以耐受制造步骤中的处理温度，可以使用由例如塑料的柔性合成树脂形成的衬底作为衬底100。
如同完全提供在衬底100上，金属膜101如图1A所示。此外，之后按照需要，可以通过光刻等方法将金属膜101形成为所需的图案。
注意在图1A中，金属膜101被直接形成在衬底100上，但是未表示的基础层可以由位于衬底100和金属膜101之间的氧化硅、氮化硅、含氮的氧化硅(氧氮化硅)、含氧的氮化硅等的绝缘层形成。具体地说，在关注来自衬底的污染的情况中，优选形成基础层。当使用玻璃衬底或石英衬底作为衬底100时，可以通过在没有磁场下能够产生具有1×1011cm-3以上，例如1×1012cm-3至1×1013cm-3的高电子密度，以及1.5eV以下，例如0.5eV至1.0eV的低电子温度的等离子体的设备，对衬底100的表面实施等离子体氧化或等离子体氮化来形成基础层。可选地，可以通过在没有磁场下能够产生具有高电子密度和低电子温度的等离子体的设备，向上述通过等离子体CVD形成的绝缘层实施等离子体氧化或等离子体氮化来形成基础层。绝缘膜的形成和等离子体氧化或者等离子体氮化可以被连续进行。在此情况下，可以使用多室设备，一个室用于等离子体CVD并且一个室用于等离子体处理。
金属膜101通过溅射、等离子体CVD等方法由选自如下金属的元素形成钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)等、或者主要包含上述元素的合金材料或化合物材料。
随后在金属膜101的上方形成金属氧化物膜104。下文中，参考形成氧化钨膜作为金属氧化物膜104的方法的图1B和1C进行说明。
首先，将五异丙氧钨放入作为溶剂的二甲苯中。此外，放入乙酰乙酸乙酯作为稳定剂并且搅拌以制备溶液(溶胶)。
之后，如图1B所示，将上面形成了金属膜101的衬底100放到旋涂机102上，并且通过旋涂用溶液(溶胶)涂敷。图1B中的箭头表示旋涂机102旋转的状态。涂敷金属膜101的溶液(溶胶)被用附图标记103表示。随后，在1个大气压下、40℃的条件下，用水蒸汽水解该衬底2个小时。
接着，使用旋转泵在120℃下减压烘焙该衬底1.5小时。通过上述步骤，如图1C所示，形成氧化钨膜作为金属氧化物膜104。氧化钨膜的厚度为1纳米至50纳米，优选在10纳米以下，但是厚度可以为10纳米以上，或者1纳米以下。
形成金属氧化物膜104的方法不局限于上述方法。可以使用在本说明书的实施方案模式中说明的任何方法。金属氧化物膜104和金属膜101被统称为剥离层120。
金属氧化物膜104由选自如下组中的金属形成钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)等。
随后，在金属氧化物膜104的上方形成用作在随后的步骤中形成的薄膜晶体管的基极的绝缘层105(参见图2A)。为了获得绝缘层105，通过溅射、等离子体CVD等方法形成包含硅的氧化物或者硅的氮化物的单层或叠层。硅的氧化物是包含硅(Si)和氧(O)的物质，并且相应于氧化硅、含氮的氧化硅等。硅的氮化物是包含硅(Si)和氮(N)的物质，并且相应于氮化硅、含氧的氮化硅等。用作基极的绝缘层105起着阻止杂质从衬底100进入薄膜晶体管沟道区的阻挡膜的作用。在通过溅射、等离子体CVD等形成了包含硅的氧化物或者硅的氮化物的层后，可以通过在没有磁场下能够产生具有高电子密度和低电子温度的等离子体的设备，进行等离子体氧化或等离子体氮化。膜的形成和等离子体氧化或者等离子体氮化可以被连续进行。在此情况下，可以使用多室设备，一个室用于等离子体CVD并且一个室用于等离子体处理。
接着，通过溅射、LPCVD、等离子体CVD等在绝缘层105上方形成无定形的半导体层。随后，通过激光结晶、使用RTA或退火炉的热致结晶、使用加速结晶的金属元素的热致结晶、与使用加速结晶的金属元素的热致结晶结合的激光结晶等，使该无定形的半导体层结晶，从而形成结晶的半导体层。然后，将所获得的结晶的半导体层形成为所需的图案，从而形成结晶的半导体层106a至106d(参见图2B)。
下面说明结晶的半导体层106a至106d的形成步骤的实施例。首先，通过等离子体CVD形成无定形的半导体层。在包含用作加速结晶的金属元素的镍的溶液被保留在无定形的半导体层上后，使无定形的半导体层接受脱氢处理(例如处理温度500℃，处理时间1小时)并且结晶(例如处理温度550℃，处理时间4小时)，从而形成结晶的半导体层。然后，按照需要用激光束照射该结晶的半导体层，并且使用光刻方法形成结晶的半导体层106a至106d。如果通过激光结晶形成结晶的半导体层106a至106d，使用气体激光或固态激光。气体激光和固态激光都可以是连续波激光或者脉冲激光。
当使用加速结晶的金属元素来结晶无定形的半导体层时，可以在短时间内、低温下进行结晶并且晶体可以在相同方向上排列，这是有利的。另一方面，断路电流因为该金属元素保留在结晶的半导体层中而增加，从而导致特性的变化。因此，优选在结晶的半导体层上方形成用作吸气位点的无定形的半导体层。用作吸气位点的无定形的半导体层需要包含例如磷或氩的杂质元素，因此该层优选通过溅射来形成，从而包含高浓度的氩。然后，通过热处理，例如使用RTA或退火炉的热退火，使金属元素在无定形的半导体层中扩散，再去除包含该金属元素的无定形的半导体层。结果，可以减少或去除结晶的半导体层中包含的金属元素。
随后，形成栅绝缘层107，以覆盖结晶的半导体层106a至106d。为了获得栅绝缘层107，使用硅的氧化物或者硅的氮化物，通过等离子体CVD、溅射等形成单层或叠层。在通过等离子体CVD、溅射等形成了栅绝缘层107后，可以通过能够在没有磁场的情况下产生具有高电子密度和低电子温度的等离子体的装置来进行等离子体氧化或等离子体氮化。膜的形成和等离子体氧化或者等离子体氮化可以被连续进行。在此情况下，可以使用多室设备，一个室用于等离子体CVD并且一个室用于等离子体处理。可选地，可以通过对结晶的半导体层106a至106d进行等离子体氧化或者等离子体氮化来形成栅绝缘层107。
在该栅绝缘层107的上方堆叠第一导电层和第二导电层。第一导电层通过等离子体CVD、溅射等形成，从而具有20至100纳米的厚度。第二导电层通过与第一导电层相同的方法形成，从而具有100至400纳米的厚度。第一导电层和第二导电层由选自如下组中的元素形成钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)和铬(Cr)、或者主要包含这些元素的合金材料或者化合物材料。可选地，第一导电层和第二导电层由半导体材料形成，典型地是用例如磷的杂质元素掺杂的多晶硅。举例来说，第一导电层和第二导电层可以由氮化钽层和钨层、氮化钨层和钨层、氮化钼层和钼层等形成。如果第一导电层和第二导电层由具有高耐热性的钨或氮化钽形成时，它们可以接受用来热激活的热处理。在采用三层结构代替两层结构的情况中，优选堆叠钼层、铝层和钼层。
通过光刻形成抗蚀剂掩模，并且通过蚀刻形成用作栅电极的导电层108a和109a、108b和109b、108c和109c、以及108d和109d，用来形成栅电极和从栅电极延伸的栅导线(参见图2C)。
通过离子掺杂或离子注入向结晶的半导体层106b和106d中添加低浓度的赋予N-型导电性的杂质元素，从而形成杂质区110b和110d和沟道形成区111b和111d。此外，向结晶的半导体层106a和106c中添加赋予P-型导电性的杂质元素，从而形成源或漏区110a和110c和沟道形成区111a和111c(参见图2C)。当添加了杂质元素时，按照需要形成掩模(抗蚀剂掩模)以覆盖不需要添加杂质的区域。赋予N-型导电性的杂质元素可以是属于周期表的族15的元素，并且举例来说是使用磷(P)或砷(As)。举例来说，使用硼(B)作为赋予P-型导电性的杂质元素。
形成未表示的绝缘层以覆盖栅绝缘层107和用作栅电极的导电层108a和109a、108b和109b、108c和109c、以及108d和109d。为了获得绝缘层，使用包含例如硅、硅的氧化物和硅的氮化物的无机材料的层，或者包含例如有机树脂的有机材料的层，通过等离子体CVD、溅射等形成单层或叠层。然后，通过主要在与衬底表面垂直的方向上的各向异性蚀刻选择性蚀刻去绝缘层，从而形成与导电层108a和109a、108b和109b、108c和109c、以及108d和109d的侧面接触的侧壁114a至114d(参见图2D)。当形成侧壁114a至114d时，可以通过蚀刻栅绝缘层107形成栅绝缘层107a至107d。在本实施方案中，侧壁114a至114d被在随后形成LDD(轻掺杂的漏极)区的掺杂步骤中用作掩模，但是可以通过其它的方法形成LDD区。因此，不一定需要该侧壁。
通过光刻等形成掩模(抗蚀剂掩模)以覆盖不需要添加杂质的区域。然后，使用该掩模和侧壁114a至114d向结晶的半导体层106b和106d中添加赋予N-型导电性的杂质元素，从而形成源或漏区112b和112d。同时，形成LDD区113b和113d。LDD区113b和113d中赋予N-型导电性的杂质元素的深度低于源或漏区112b和112d中。通过上述步骤，形成了N-沟道薄膜晶体管115b和115d以及P-沟道薄膜晶体管115a和115c。
随后，由单层或叠层形成绝缘层116，以覆盖源或漏区110a、112b、110c和112d，以及用作薄膜晶体管115a至115d的栅电极的导电层108a和109a、108b和109b、108c和109c、以及108d和109d(参见图3A)。为了获得也被称作中间绝缘层的绝缘层116，使用例如硅的氧化物和硅的氮化物等的无机材料、例如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯酸、环氧、或者噁唑树脂的有机材料、或者硅氧烷材料，通过SOG、液滴释放、CVD、溅射等形成单层或叠层。因为噁唑树脂具有低于聚酰亚胺的介电常数并且可以抑制寄生电容的产生，所以噁唑树脂适于中间绝缘层。使用至少包含氢(例如烷基和芳香烃)的有机基团作为硅氧烷材料的取代基。可选地，硅氧烷材料由通过硅(Si)和氧(O)键形成的骨架组成，其中可以使用氟基团和至少包含氢的有机基团作为取代基。
如果绝缘层116举例来说具有两层结构，可以形成包含氮化硅或氧化硅的无机层作为第一绝缘层，并且可以形成树脂层作为第二绝缘层。在形成第一无机层中，可以通过在没有磁场下能够产生具有高电子密度和低电子温度的等离子体的设备实施等离子体氧化或等离子体氮化。无机膜的形成和等离子体氧化或者等离子体氮化可以被连续进行。在此情况下，可以使用多室设备，一个室用于溅射或等离子体CVD并且一个室用于等离子体处理。
在形成第一和第二绝缘层之前或者在形成第一和第二绝缘层之一或两者之后，优选进行热处理，用于半导体层结晶度的恢复，添加到半导体层中的杂质元素的激活和半导体层的氢化。可以采用热退火、激光退火、RTA等作为热处理方法。
接着，通过光刻等蚀刻绝缘层116，从而形成用来部分暴露出源或漏区110a、112b、110c和112d的开口。然后，在绝缘层116的上方形成与源或漏区110a、112b、110c和112d电学连接的导电层，从而填充上述开口，并且被图案化形成用作源或漏导线的导电层117a至117h。
薄膜晶体管115a至115d的结构不局限于图中所示的结构。可以采用其它结构，例如多栅极结构、倒置交错结构、或者提供了至少一部分LDD区以重叠栅电极的结构。此外，可以认为在薄膜晶体管115a中包括导电层117a和117b。按照相同的方式，可以认为在薄膜晶体管115b、115c和115d中分别包括导电层117c和117d、117e和117f、以及117g和117h。薄膜晶体管115a至115d(包括导电层117a至117h)和绝缘层116被统称为具有薄膜晶体管的层。
为了获得导电层117a至117h，使用选自钛(Ti)、铝(Al)和钕(Nd)、或者主要包含这些元素的合金材料或化合物材料中的元素，通过等离子体CVD、溅射等形成单层或叠层。主要包含铝的合金材料举例来说相应于主要包含铝并且包含镍的材料、主要包含铝并且包含硅的材料、或者主要包含铝并且包含镍、碳和硅之一或多种的材料。举例来说，导电层117a至117h可以采用耗尽层、含硅的铝层以及耗尽层的叠层结构、或者耗尽层、含硅的铝层、氮化钛层以及耗尽层的叠层结构。应当注意含硅的铝层包含0.1至5重量％的硅。另外，耗尽层相应于由钛、钛的氮化物、钼、或者钼的氮化物形成的薄膜。铝和含硅的铝层是导电层117a至117h最合适的材料，因为它们具有低的电阻值并且是廉价的。当提供耗尽层作为上层和下层时，可以防止铝和含硅的铝层产生小丘。此外，当耗尽层由具有高还原能力的钛形成时，可以减少可能在结晶的半导体层的上方形成的薄的天然氧化物膜，并且可以防止耗尽层和结晶的半导体层之间的断开。
随后，形成绝缘层118以覆盖导电层117a至117h(参见图3B)。使用例如硅的氧化物或者硅的氮化物的无机材料、例如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯酸、环氧、或者噁唑树脂的有机材料、或者硅氧烷材料，通过SOG、液滴释放等形成绝缘层118。
形成开口，从而暴露出导电层117d和117h。在绝缘层118的上方形成用作天线的导电层119a至119b，从而填充该开口并且与导电层117d和117h电学连接(参见图3B)。为了获得导电层119a至119b，使用选自铝(Al)、钛(Ti)、银(Ag)和铜(Cu)、或者主要包含这些元素的合金材料或化合物材料中的元素的导电材料，通过等离子体CVD、溅射、印刷、液滴释放等方法形成单层或叠层。具体地说，通过使用导电金属糊剂的丝网印刷，然后在50至350℃的温度下施用热处理来形成导电层119a至119b。可选地，可以通过溅射形成铝层，然后图案化该铝层的方法获得导电层119a至119b。铝层优选通过湿法蚀刻图案化，然后在200至300℃的温度下接受热处理。
可以以环形(例如环形天线)、螺旋形(例如螺旋天线)、线形(例如偶极天线)、或者平面形状(例如片状天线)形成导电层119a至119b。在施用860至960MHz的UHF带射频或者2.45G Hz的频率带的情况中，可以将形成偶极天线的形状或者形成片状天线的形状作为信号传播方法。通过上述步骤，可以在衬底100的上方形成RFID标签，其间插有剥离层120。注意本实施方案可以与实施方案模式1至3自由组合。
在本实施方案中，参照RFID标签剥离方法的图进行说明，所述标签是在衬底100的上方形成的半导体器件，其间插有剥离层120。
制备出根据实施方案1的衬底100，在其上方提供剥离层120、薄膜晶体管115a至115d、以及用作天线的导电层119a至119b。
形成绝缘层121以覆盖导电层119a至119b(参见图4A)。使用例如硅的氧化物或者硅的氮化物的无机材料、例如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯酸、环氧、或者噁唑树脂的有机材料、或者硅氧烷材料，通过SOG、液滴释放、丝网印刷、涂敷等方法形成绝缘层121。
通过用激光束照射形成开口122，从而暴露出剥离层120的至少一部分(参见图4B)。注意，举例来说可以使用波长在紫外光区域的使用例如Nd:YVO4的固体作为介质激光谐波、受激准分子激光等作为激光束。应当注意只要能形成开口122，激光束的类型没有限制。
研磨、切割等可以作为暴露出剥离层120的至少一部分的其它方法。但是，通过用激光束照射形成开口的方法，与其它方法相比，可以在更短的时间内更容易地暴露出剥离层120的至少一部分。通过任何方法，在剥离层120不与薄膜晶体管重叠的，即在该剥离层120的上方没有提供薄膜晶体管的区域中可取地暴露出剥离层120。
接着，衬底123被粘附到绝缘层121上，从而使用物理方法从衬底100上完全剥离晶体管。在图4C中，金属氧化物膜104自身被分隔成衬底100侧和衬底123侧。但是，可以在金属膜101与金属氧化物膜104的界面处、或者在金属氧化物膜104与绝缘膜105的界面处进行分隔。
使用由聚丙烯、聚酯、乙烯树脂(vinyl)、聚氟乙烯、聚氯乙烯等制成的薄膜、纤维材料纸、基础膜(聚酯、聚酰胺、无机蒸气沉积的膜、纸等)和粘性合成树脂膜(丙烯酸基合成树脂、环氧基合成树脂等)的堆叠膜等作为衬底123。对所述薄膜和物体进行热处理和压力处理。在进行热处理和压力处理中，通过热处理熔化薄膜最外层表面上的提供的粘合层并且通过施加压力粘合。粘合层相应于包含粘合剂，例如热固化的树脂、紫外光固化的树脂、醋酸乙烯树脂基粘合剂、乙烯系共聚物树脂基粘合剂、环氧树脂基粘合剂、聚氨酯树脂基粘合剂、橡胶基粘合剂和丙烯酸树脂基粘合剂的层。
如果衬底123由塑料形成，其可以被容易地加工成良好的设计和柔性形状，因为塑料是薄的且重量轻的并且可以弯曲的。另外，塑料衬底具有高的耐压缩性并且可以容易地粘合到或者植入各种产品中，导致在许多领域的应用。
使用物理方法的剥离是通过使用人手外部施加的震动(应力)、从喷嘴吹出的气体的压力、超声波、使用楔形元件的加负载等方法来剥离。
然后，可以将另一个衬底粘合到与衬底123相反的面，即衬底100面上，从而保护所制造的RFID标签。在此情况中，另一个衬底的材料可以选自衬底123的材料。
为了降低成本，优选重新使用从中剥离了薄膜晶体管115a至115d的衬底100。
本实施方案可以与实施方案模式1至3和实施方案1自由组合。
在本实施方案中，参照RFID标签剥离方法的图进行说明，所述标签是在衬底上方形成的半导体器件，其间插有剥离层，其与实施方案2不同。
在衬底上方提供薄膜晶体管115a至115d和用作天线的导电层119a至119b。形成绝缘层121以覆盖导电层119a至119b。随后，通过用激光束照射等形成开口122，从而暴露出剥离层120的至少一部分(参见图5A)。这些步骤与实施方案2中说明的相同。
在形成了开口122后，通过将蚀刻剂引入开口122中并留下剥离层120的一部分来去除剥离层120(参见图5B)。使用包含卤素氟化物的气体或液体作为蚀刻剂。举例来说，使用三氟化氯(ClF3)、三氟化氮(NF3)、或者三氟化溴(BrF3)。
接着，衬底123被粘附到绝缘层121上，从而使用物理方法从衬底100上完全剥离晶体管(参见图5C)。在图5C中，金属氧化物膜104自身被分隔成衬底100侧和衬底123侧。但是，可以在金属膜101与金属氧化物膜104的界面处、或者在金属氧化物膜104与绝缘膜105的界面处进行分隔。
使用由聚丙烯、聚酯、乙烯树脂(vinyl)、聚氟乙烯、聚氯乙烯等制成的薄膜、纤维材料纸、基础膜(聚酯、聚酰胺、无机蒸气沉积的膜、纸等)和粘性合成树脂膜(丙烯酸基合成树脂、环氧基合成树脂等)的堆叠膜等作为衬底123。对所述薄膜和物体进行热处理和压力处理。在进行热处理和压力处理中，通过热处理熔化薄膜最外层表面上的提供的粘合层并且通过施加压力粘合。粘合层相应于包含粘合剂，例如热固化的树脂、紫外光固化的树脂、醋酸乙烯树脂基粘合剂、乙烯系共聚物树脂基粘合剂、环氧树脂基粘合剂、聚氨酯树脂基粘合剂、橡胶基粘合剂和丙烯酸树脂基粘合剂的层。
如果衬底123由塑料形成，其可以被容易地加工成良好的设计和柔性形状，因为塑料是薄的且重量轻的并且可以弯曲的。另外，塑料衬底具有高的耐压缩性并且可以容易地粘合到或者植入各种产品中，导致在许多领域的应用。
应当注意使用物理方法的剥离是通过使用人手外部施加的震动(应力)、从喷嘴吹出的气体的压力、超声波、使用楔形元件的加负载等方法来剥离。
然后，可以将另一个衬底粘合到与衬底123相反的面，即衬底100面上，从而保护所制造的RFID标签。在此情况中，另一个衬底的材料可以选自衬底123的材料。
为了降低成本，优选重新使用从中剥离了薄膜晶体管115a至115d的衬底100。
本实施方案可以与实施方案模式1至3以及实施方案1和2自由组合。
本实施方案表示了使用通过本说明书中公开的本发明获得的晶体管制造的RFID标签的实施例。在本实施方案中，使用薄膜晶体管作为晶体管。
在图6A和6B中，表示了RFID标签的实施例的方框图。RFID标签200可以无接触地通讯，并且包括电源电路201、时钟产生电路202、数据解调/调制电路203、控制电路204、接口电路205、存储器件206、总线207和天线208。图6B表示除了图6A的元件外还提供了CPU221的情况。
电源电路201基于从天线208输入的交流信号产生电源。时钟产生电路202基于从天线208输入的信号产生时钟信号。数据解调/调制电路203解调/调制与读出器/写入器209通讯的数据。控制电路204控制存储器件206。天线208进行信号的发送/接收。
作为存储电路206，可以使用DRAM、SRAM、掩模ROM、EPROM(可擦可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、闪存、有机存储器等。有机存储器具有在一对电极之间提供有机化合物层的结构、或者在一对电极之间提供具有有机化合物和无机化合物的层的结构。通过采用有机存储器作为RFID标签的存储电路206，可以实现RFDI标签尺寸、厚度和重量的降低。
本说明书中公开的本发明可以适用于RFID标签200中包括的电路。
图7A至7D表示了使用RFID标签的实施例。通过将按照本实施方案所述的RFID标签安装到例如上面记录音乐或电影的记录介质301的产品上时，可以实现其中安装了记录介质301的外壳、书302、产品包装303、或者衣服304、销售、贮存、结帐的管理等、防止丢失或偷窃、或者上面安装了RFID标签的产品等。在图7A至7D的每一种情况中，表示了RFID标签的位置300的实施例。
通过将本说明书中公开的本发明运用于RFID标签，可以低成本地供应RFID标签。因此，本说明书中公开的本发明有助于普及RFID标签的使用。
本实施方案可以与实施方案模式1至3以及实施例1至3自由组合。
本申请基于2005年5月31日在日本专利局提交的日本专利申请第2005-160730号，其全部内容引入本文作参考。
权利要求
1.一种半导体器件的制造方法，其包括在衬底上方形成剥离层；在所述剥离层上方形成晶体管；在所述晶体管上方形成绝缘层；形成开口以暴露出所述剥离层的至少一部分；以及从所述衬底上剥离所述晶体管，其中所述剥离层通过在衬底上方形成金属膜，并且使用溶液形成与该金属膜接触的金属氧化物膜来形成。
2.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过涂敷干燥的方法来形成。
3.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过溶胶-凝胶方法来形成。
4.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过液相沉积方法来形成。
5.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过氧化所述金属膜来形成。
6.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述金属膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
7.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
8.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜具有从1纳米至50纳米的厚度。
9.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述开口通过激光照射来形成。
10.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述剥离步骤通过物理方法来进行。
11.根据权利要求1的半导体器件的制造方法，其中所述半导体器件是RFID标签。
12.一种半导体器件的制造方法，其包括在衬底上方形成剥离层；在所述剥离层上方形成晶体管；在所述晶体管上方形成绝缘层；形成开口以暴露出所述剥离层的至少一部分；通过将蚀刻剂引入该开口中而去除所述剥离层的一部分；以及从所述衬底上剥离所述晶体管，其中所述剥离层通过在衬底上方形成金属膜，并且使用溶液形成与该金属膜接触的金属氧化物膜来形成。
13.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述蚀刻剂包含卤素氟化物。
14.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过涂敷干燥的方法来形成。
15.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过溶胶-凝胶方法来形成。
16.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过液相沉积方法来形成。
17.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过氧化所述金属膜来形成。
18.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述金属膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
19.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
20.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜具有从1纳米至50纳米的厚度。
21.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述开口通过激光照射来形成。
22.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述剥离步骤通过物理方法来进行。
23.根据权利要求12的半导体器件的制造方法，其中所述半导体器件是RFID标签。
24.一种半导体器件的制造方法，其包括在衬底上方形成剥离层；在所述剥离层上方形成薄膜晶体管；形成与所述薄膜晶体管电学连接的天线；在所述薄膜晶体管和天线的上方形成绝缘层；形成开口以暴露出所述剥离层的至少一部分；以及从所述衬底上剥离所述薄膜晶体管，其中所述剥离层通过在衬底上方形成金属膜，并且使用溶液形成与该金属膜接触的金属氧化物膜来形成。
25.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过涂敷干燥的方法来形成。
26.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过溶胶-凝胶方法来形成。
27.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过液相沉积方法来形成。
28.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过氧化所述金属膜来形成。
29.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述金属膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
30.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
31.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜具有从1纳米至50纳米的厚度。
32.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述开口通过激光照射来形成。
33.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述剥离步骤通过物理方法来进行。
34.根据权利要求24的半导体器件的制造方法，其中所述半导体器件是RFID标签。
35.一种半导体器件的制造方法，其包括在衬底上方形成剥离层；在所述剥离层上方形成薄膜晶体管；形成与所述薄膜晶体管电学连接的天线；在所述薄膜晶体管和天线的上方形成绝缘层；形成开口以暴露出所述剥离层的至少一部分；通过将蚀刻剂引入该开口中而去除剥离层的一部分；以及从所述衬底上剥离所述薄膜晶体管，其中所述剥离层通过在衬底上方形成金属膜，并且使用溶液形成与该金属膜接触的金属氧化物膜来形成。
36.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述蚀刻剂包含卤素氟化物。
37.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过涂敷干燥的方法来形成。
38.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过溶胶-凝胶方法来形成。
39.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过液相沉积方法来形成。
40.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜通过氧化所述金属膜来形成。
41.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述金属膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
42.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜包含选自由下列元素组成的组中的至少一种元素钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)和铱(Ir)。
43.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述金属氧化物膜具有从1纳米至50纳米的厚度。
44.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述开口通过激光照射来形成。
45.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述剥离步骤通过物理方法来进行。
46.根据权利要求35的半导体器件的制造方法，其中所述半导体器件是RFID标签。
全文摘要
本发明提供了低成本、高可靠性的薄的半导体器件的制造方法以及通过该方法制造的半导体器件。在衬底上方依次形成剥离层、晶体管和绝缘层；形成开口以暴露出剥离层的至少一部分；并且通过物理方法从衬底上剥离该晶体管。剥离层通过使用溶液的方法形成金属膜和与该金属膜接触的金属氧化物膜来形成。
文档编号H01L21/84GK1873932SQ200610087709
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者荻田香, 田村友子, 丸山纯矢, 大力浩二 申请人:株式会社半导体能源研究所