专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本说明书公开的发明涉及半导体器件的制造方法。特别涉及可以通过无线通讯进行数据通讯的半导体器件的制造方法。
背景技术：
近年来，积极地展开了对于可以通过无线通讯进行数据通讯的半导体器件的开发。这样的半导体器件称作IC标签、ID标签、RF(射频；Radio Frequency)标签、RFID(射频识别；Radio Frequency Identification)标签、无线标签、电子标签、无线处理器、无线存储器、无线芯片等(例如，参见专利文献1)。
一般来说，无线芯片由天线和IC芯片构成，其中IC芯片由元件层构成，该元件层具有设置于硅片上的晶体管等。近年来要求降低无线芯片的成本、或制造具有柔性的无线芯片。之所以如此是因为无线芯片有可能固定到物品而使用，例如贴附到物品的表面上或嵌入到物品中等，在无线芯片贴附及固定到具有曲率或柔性的物品的情况下，优选无线芯片本身也具有柔性。
作为实现低成本化的方法之一可以举出如下方法；通过将元件层设置到以玻璃等为代表的衬底上而代替硅片，从而制造无线芯片的方法。
另外，作为解决关于无线芯片本身的柔性的问题的方法可以举出将形成有无线芯片的衬底(包括硅片)的厚度制作得很薄(典型地为100μm或更薄)的方法。
日本专利申请公开公号2004-282050公报发明内容一般来说，在衬底上形成多个芯片之后，将其分割为各个芯片而制作无线芯片。在该分割的步骤中存在有如下问题在衬底的端部分或棱角部分中产生缺口(以下称作残缺，chipping)。特别在使衬底薄型化的情况下，上述问题就变得明显起来。此外，当产生欠缺时，还引起如下问题容易产生玻璃衬底的裂缝。结果，导致降低无线芯片的可靠性和成品率。
鉴于上述问题，本发明旨在提供具有柔性、高物理强度的半导体器件的制造方法。
此外，本说明书公开的涉及半导体器件的制造方法的发明结构具有如下特征在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层，然后在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔。接着，对于所述衬底的另一方表面进行磨削，然后对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光，并对应于所述孔形成的位置切断该衬底并且使所述衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
此外，本说明书公开的涉及半导体器件的制造方法的其他发明结构具有如下特征在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层，通过向所述元件层的上面照射激光，在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔。接着，对于所述衬底的另一方表面进行磨削，然后对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光，并通过对应于所述孔形成的位置从所述衬底的被抛光的另一方表面照射激光，而切断所述衬底并且使所述衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
此外，本说明书公开的涉及半导体器件的制造方法的其他发明结构具有如下特征在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层，通过向所述元件层的上面照射激光，在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔。接着，对于所述衬底的另一方表面进行磨削，然后对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光，并通过对应于所述孔所形成的位置从所述衬底的被抛光的另一方表面照射激光，而切断所述衬底并且使所述衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体，然后用两张具有柔性的薄膜密封所述叠层体的双面。另外，可以用具有柔性的薄膜密封所述叠层体的一单面，而代替密封所述叠层体的双面。
另外，在上述结构中，所述激光为紫外线(UV)激光。
另外，在上述结构中，所述被抛光的衬底的切断面具有凸型形状。
另外，在上述结构中，所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
另外，在上述结构中，所述元件层具有天线。
在本说明书中，元件层指通过至少使用以薄膜晶体管(TFT)为代表的元件，而设置有多个集成电路例如CPU(中央处理器；central processing unit)、存储器、微型处理器等的层。另外，元件层可以为除了集成电路以外还具有天线的结构。
本发明的半导体器件由于其中衬底的厚度薄于100μm(优选为2至50μm(包括2μm和50μm))、并且该衬底的切断面(以下也称作端面)具有曲率，因此可以防止产生残缺或衬底的端面上的裂缝(龟裂)。结果，可以高成品率地提供具有柔性、耐受长期使用的高可靠性的半导体器件。此外，虽然在进行磨削和抛光之后难以加工衬底，然而在本发明中，由于在例如使用物理方法使该衬底成为薄(更具体地说，进行磨削和抛光)之前将具有曲率的开口部分形成于衬底的一方表面一侧，因此可以容易使衬底的端面具有曲率。
图1A至1C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)；图2A至2C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)；图3A至3D为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)；图4A和4B为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)；图5A至5C为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式2)；图6A和6B为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式2)；图7为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式2)；图8为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式3)；图9为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式3)；图10A至10C为描述本发明的半导体器件的使用方式的附图(实施方式4)；图11A至11H为描述本发明的半导体器件的使用方式的附图(实施方式5)；图12为表示本发明的半导体器件的制造方法的附图(实施方式1)。
选择图为图2A至2C。
具体实施例方式
下面，参照附图对于本发明的实施方式进行说明。注意，本发明不局限于以下说明，可以通过多种不同的方式来实施，所属领域的普通人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下将说明的实施方式所记载的内容中。此外，在以下说明的本发明的内容中，表示相同对象的附图标记在不同的附图中共同使用。
此外，在本说明书中，尽管公开有各种材料或各种数值条件，然而这些仅仅是想要形成的理想材料或理想数值条件。因此，所属领域的普通人员可以很容易地理解如下情况实际形成后的元素组成或物性值与上述理想之间多少产生差别；通过各种分析方法测定出来的结果本身一般具有与理想之间的差别。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下将说明的实施方式所记载的内容中，也就是说，本发明的范围包括与本说明书中记载的内容相比多少具有差别的材料或数值等的条件。
实施方式1在本实施方式中，参照附图对于本发明的半导体器件的制造方法的一个结构例子进行说明。
首先，在衬底11的一方表面上形成基底膜12(图1A)。注意，尽管在忧虑来自衬底的污染的情况下优选在衬底11上形成基底膜12，但是并不一定必须要形成基底膜12。此外，在本说明书中，衬底11的一方表面指的是设置有基底膜12以及之后要形成元件层13一侧的表面。
作为衬底11，可以使用玻璃衬底、石英衬底、硅衬底、金属衬底、陶瓷衬底、不锈钢衬底、塑料衬底、丙烯衬底等，优选使用玻璃衬底。玻璃衬底对于面积和形状没有特别的限制。因此，在使用玻璃衬底作为衬底11的情况下，可以容易使用例如边长1m或更长、具有矩形状的玻璃衬底，从而可以大幅度地提高生产率。这与使用圆形的硅衬底的情况相比，是很大的优势。此外，考虑到衬底本身的成本，也优选使用玻璃衬底而不使用石英衬底、硅衬底、金属衬底、陶瓷衬底、不锈钢衬底等。特别在需要实现衬底的大型化的情况下，玻璃衬底的优势就更加明显，此外即使从大量生产的角度考虑，也优选使用玻璃衬底。在本实施方式中，使用玻璃衬底作为衬底11。
可以以单层结构或层叠多个膜形成基底膜12。基底膜12具有如下功能，即防止玻璃衬底等含有的钠(Na)等的碱金属侵入到之后要形成的元件层13包括的薄膜晶体管等的元件中。
通过溅射法或等离子体CVD法等，使用至少具有氧或氮的绝缘膜例如氧化硅膜(SiOx膜)、氮化硅膜(SiNx膜)、含有氮的氧化硅膜(SiOxNy膜)(x＞y；x、y为正的整数)、含有氧的氮化硅膜(SiNxOy膜)(x＞y；x、y为正的整数)等，以单层或这些膜的叠层结构可以形成基底膜12。例如，在以两层结构形成基底膜12的情况下，可以形成含有氧的氮化硅膜作为第一层绝缘膜、含有氮的氧化硅膜作为第二层绝缘膜。在本实施方式中，以含有氧的氮化硅膜和形成于该含有氧的氮化硅膜上的含有氮的氧化硅膜的两层结构形成基底膜12。
接着，在基底膜12上形成设置有多个具有薄膜晶体管等的元件的集成电路的层13(以下称作元件层13)。接下来，覆盖基底膜12以及元件层13地形成绝缘膜14(图1B)。由于绝缘膜14具有保护层的功能，即保证元件层13的强度，因此在本说明书中有时将绝缘膜14称作保护层。还优选覆盖基底膜12以及元件层13的侧面地形成绝缘膜14。在本实施方式中，覆盖基底膜12以及元件层13的整体地形成绝缘膜14，然而并不一定必须要形成于其整体，也可以选择性地形成。此外，在本实施方式中，采用形成绝缘膜14的结构，然而，即使采用不形成绝缘膜14的结构，也可以实施本发明。
元件层13具有多个集成电路。该多个集成电路在后面的步骤中被分别切断而成为半导体器件(芯片)的一部分。也就是说，后面步骤中的半导体器件(芯片)至少具有设置有集成电路的层。集成电路至少具有以薄膜晶体管(TFT)或电阻器等为代表的元件，通过使用该元件可以形成各种集成电路例如CPU、存储器或微型处理器等。此外，元件层13可以为除了薄膜晶体管等的元件之外，还具有天线的方式。例如，由薄膜晶体管构成的集成电路可以用在天线产生的交流电压而工作，通过调制施加到天线的交流电压而将电磁波或电波发送到读取/写入器。天线既可与薄膜晶体管一起形成，又可另外形成而之后电连接到薄膜晶体管。在另外形成天线的情况下，为了在后面的步骤中容易电连接天线和薄膜晶体管，优选采用在元件层13上不形成绝缘膜14的结构。
作为形成绝缘膜14的材料，使用含有碳的膜例如DLC(类金刚石碳)等、含有氮的氧化硅膜、含有氧的氮化硅膜、由有机材料构成的膜(例如环氧等的树脂材料)等。作为形成绝缘膜14的方法，可以使用溅射法、等离子体CVD法等的各种CVD法、旋涂法、液滴喷射法或印刷法等。
接着，在衬底11、基底膜12、元件层13以及绝缘膜14形成具有曲率的开口部分(也称作切口或孔)(图1C)。具有曲率的开口部分指的是当在开口部分的深度方向上垂直地切断时截面面积变化(优选地，连续变化)的开口部分。例如，优选如图1C所示那样，使开口部分的深度越深其截面面积越小地形成开口部分。此外，在构成元件层13的薄膜晶体管等之外的区域上或衬底11的端面形成开口部分。本发明中重要的是在后面向衬底11进行磨削、抛光之前，在衬底11的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的开口部分。尽管进行磨削、抛光之后的衬底由于成为薄型而难以加工，但是在本发明中，由于在进行磨削、抛光之前将具有曲率的开口部分(孔)形成于衬底的一方表面一侧，因此容易使衬底的端面具有曲率。
作为形成开口部分的方法，可以使用照射激光(也称作激光束，例如紫外线(UV)激光(其波长处于紫外线区域的激光))的方法。对于激光的条件没有特别的限制，优选使用对于用于基底膜12、元件层13、以及绝缘膜14的材料具有高吸收系数的激光。此外，只要可以形成如图1C所示的开口部分，也可以使用除了照射激光之外的方法。
接着，例如使用物理方法使衬底11成为薄。更具体地说，用磨削工具31磨削衬底11的另一方表面(图2A)。此时，使衬底11的厚度成为100μm或更薄地进行磨削。一般而言，在该磨削步骤中，通过使固定有衬底11的载物台53和磨削工具31的一方或双方旋转，来磨削衬底11的另一方表面。磨削工具31相当于例如磨刀石。注意，在本说明书中，衬底11的另一方表面指的是与设置有基底膜12和元件层13一侧的面相反的面，并且意味着由磨削工具31磨削那一侧的面。
此外，在本实施方式中，在磨削步骤中用如图2A所示的工具进行磨削。首先，覆盖绝缘膜14地贴附薄膜15。然后，将薄膜15粘附到框子51。此外，虽然也可以采用与此相反的顺序，但是优选在薄膜15上贴附绝缘膜14的同时粘合框子51。
薄膜15是当磨削、抛光衬底11时用于固定该衬底的，而在后面的步骤中，要分离薄膜15和绝缘膜14。因此，作为薄膜15优选使用具有如下性能的薄膜，即在通常状态下具有高粘合力，但当照射光时该粘合力降低。具体而言，优选使用通过照射紫外光而其粘合力降低的UV胶带。也就是说，通过使用UV胶带作为薄膜15，在后面的步骤中可以容易分离薄膜15和绝缘膜14。此外，也优选使用具有一拉就扩张性能的薄膜(称作扩张薄膜)。例如，可以使用氯乙烯树脂、硅树脂等作为薄膜15。
接着，将粘合有衬底11的薄膜15设置到吸附装置上。此时，使衬底11的一方表面高于框子51的一方表面地设置薄膜15。吸附装置例如由多孔吸盘52和载物台53构成。此外，多孔吸盘52由多孔构成，并且具有真空吸盘的结构。然后，如上所述那样，使用磨削工具31磨削衬底11的另一方表面。通过如上步骤，完成衬底11的磨削。
接着，在将粘合有衬底11的薄膜15设置于磨削步骤中所使用的吸附装置上的状态下，例如用抛光工具32抛光衬底11的另一方表面(图2B)。将衬底11的厚度抛光到薄于100μm即可，优选为2至50μm(包括2μm和50μm)(更优选为4至30μm(包括4μm和30μm))。通过这样使衬底11成为薄(例如磨削、抛光衬底11)，衬底11变得具有柔性，从而可以不使用从衬底11剥离元件层的方法而制造具有柔性的半导体器件。此外，该抛光步骤与上述磨削步骤相同，通过使固定有衬底11的载物台53和抛光工具32的一方或双方旋转，抛光衬底11的表面。抛光工具32相当于例如抛光垫。之后必要时，为了除去因磨削、抛光而产生的杂质，清洗该衬底。此外，清洗之后可以进行干燥的步骤。
接着，通过从衬底11的另一方表面一侧向对应于上述开口部分(孔)形成的位置的区域照射激光束，以切断各个集成电路的界线(集成电路之间)(图2C)。此时，在本发明中重要的是使衬底11的端面具有曲率地切断衬底，优选的是通过如图2C所示那样使衬底11的端面成为凸型形状，以可以最大限度地抑制产生碎裂或裂缝。注意，在图2C所示的衬底11的切断面的扩大图中，示出了衬底11的切断面具有曲率半径r1的中心C1的结构，但是也可以采用如图12所示的结构，即，使当形成具有曲率的孔时的该孔的曲率半径r2的中心C2和当从衬底11的另一方表面向对应于所述孔形成的位置的区域照射激光束时形成的切断面的曲率半径r3的中心C3为不同的结构。此外，切断设置于元件层13的绝缘膜而不切断设置于元件层13的元件。像这样，元件层13(包括多个集成电路的层)分断为各个集成电路，从而形成多个具有集成电路的叠层体16。
接着，通过扩张薄膜15，在具有集成电路的叠层体16之间形成空隙(图3A)。此时，可以向水平方向均匀地拉薄膜15，以便使具有集成电路的叠层体16之间的各个空隙为均匀。接下来，向薄膜15照射光(图3B)。例如，在薄膜15为UV胶带的情况下，照射紫外光。通过向薄膜15照射光，使薄膜15的粘合力降低，从而薄膜15和具有集成电路的叠层体16之间的紧密性也降低。这样，达到一种状态，即可以用物理方法从薄膜15分开具有集成电路的叠层体16的状态。
注意，本说明书中的物理方法意味着由物理学识别的方法，具体地是具有可以适用力学法则的步骤的力学方法或机械方法，并且是改变某种力学能源(机械能源)的方法。也就是说，用物理方法剥离意味着例如使用喷嘴发出的气体的风压、超音波或利用由楔形部件施加的负荷等从外部给予冲击(压力)而进行剥离。
注意，在上述步骤中，在扩张薄膜15的步骤之后进行向薄膜15照射光的步骤，但是本发明不局限于该顺序。也可以在向薄膜15照射光的步骤之后进行扩张薄膜15的步骤。
接着，必要时使用基体(薄膜)进行密封处理。密封处理包括两种方法。首先，对于第一方法进行说明。
在第一方法中，首先用拾取工具21从薄膜15分开具有集成电路的叠层体16。接下来，用拾取工具21将具有集成电路的叠层体16设置到第一基体18上，以便将具有集成电路的叠层体16的一方表面粘附到第一基体18。
接着，将具有集成电路的叠层体16的另一方表面粘附到第二基体19(图3C)。该步骤是由层压装置(贴合装置)进行的，该层压装置包括卷绕有第二基体19的供给滚筒23、具有加热工具和加压工具的一方或双方的层压滚筒22。通过按顺序旋转层压滚筒22和供给滚筒23，连续地进行具有集成电路的叠层体16的层压处理。具体而言，由层压滚筒22将具有集成电路的叠层体16的另一方表面粘附到第二基体19的同时，通过进行加热处理或加压处理的一方或双方，具有集成电路的叠层体16由第一基体18和第二基体19密封。
作为用于密封的第一基体18和第二基体19，可以使用如下薄膜等进行了抗静电处理的薄膜(下面称作抗静电薄膜)；由聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、氯乙烯等制成的薄膜；由纤维材料制成的纸；由基材薄膜(聚酯、聚酰胺、无机气相沉积薄膜(其表面上气相淀积有氧化硅或氧化铝等的无机材料的薄膜)、纸等)和粘合剂合成树脂薄膜(丙烯酸基合成树脂、环氧基合成树脂等)构成的叠层薄膜等。注意，作为抗静电薄膜可以举出在树脂内分散有抗静电材料的薄膜、贴有抗静电材料的薄膜等。贴有抗静电材料的薄膜既可其中一方表面上贴有抗静电材料，又可双方表面上贴有抗静电材料。此外，其中一方表面上贴有抗静电材料的薄膜既可在该薄膜的内侧粘附贴有该抗静电材料的面，又可在该薄膜的外侧粘附贴有该抗静电材料的面。此外，该抗静电材料可以贴附到该薄膜的整个表面或部分表面上。注意，作为抗静电材料可以使用铝等的金属、含有铟和锡的氧化物(氧化铟锡；ITO)、或两性界面活性剂金属盐、咪唑啉型两性界面活性剂、含有羧基基团和季铵碱基侧链的交联共聚物大分子的树脂材料等。通过使用抗静电薄膜作为第一基体18和第二基体19，可以防止外部静电对集成电路造成负面影响。
通过热压合(加热处理和加压处理)薄膜粘附到具有集成电路的叠层体16。在进行加热处理和加压处理时，通过加热处理熔化设置于该薄膜的最外表面的粘附层或设置于该薄膜的最外层的层(不是粘附层)，随后通过施加压力而粘附。此外，在第一基体18和第二基体19的表面上既可提供有粘附层，又可不提供有粘附层。该粘附层相当于含有诸如热固化树脂、紫外线固化树脂、环氧树脂基粘合剂、或树脂添加剂等的粘合剂的层。此外，优选对用于密封的平板材料执行硅涂覆处理，从而防止在密封之后水分等进入其内部，例如可以使用层叠了粘附层、聚酯等的薄膜、以及硅涂覆的平板材料。
下面对于上述层压处理进行更具体的说明。层压滚筒22和供给滚筒23顺序连续地旋转，供给滚筒23将第二基体19供给给层压滚筒22。此外，设置有具有多个集成电路的叠层体16的第一基体18由搬送机24顺序连续地搬送。层压处理相当于如下处理当粘附有具有集成电路的叠层体16的第一基体18通过层压滚筒22和搬送机24之间时，具有集成电路的叠层体16、第一基体18和第二基体19由层压滚筒22和搬送机24进行加压处理和加热处理的一方或双方。在进行层压处理之后，具有集成电路的叠层体16由第一基体18和第二基体19密封。此外，搬送机24相当于传送带、多个棍子或机器手臂。此外，在由层压滚筒22和搬送机24进行加热处理的情况下，该层压滚筒22具有相当于电热丝的加热器或油等的加热工具。
接着，用切断工具25切断第一基体18和第二基体19的接触部分(图3D)。切断工具25相当于切割器(dicer)、激光、线锯等。通过如上步骤，完成半导体器件17(芯片)。
下面，对于第二方法进行说明。
首先，覆盖具有集成电路的叠层体16的一方表面地设置第一基体18(图4A)。然后，通过用加热工具26加热第一基体18，将具有集成电路的叠层体16的一方表面粘附到第一基体18。接着，分离粘附有具有集成电路的叠层体16的第一基体18和薄膜15，以便从薄膜15分离具有集成电路的叠层体16(图4B)。
接着，通过将具有集成电路的叠层体16的另一方表面粘附到第二基体19，而由第一基体18和第二基体19密封具有集成电路的叠层体16(图3C)。然后，切断第一基体18和第二基体19的接触部分(图3D)。这些步骤与上述第一方法同样地进行即可。通过如上步骤，完成半导体器件17(芯片)。
注意，在上述第二方法中，在向薄膜15照射光之后，覆盖具有集成电路的叠层体16的一方表面地设置第一基体18(图4A)。然而，本发明不局限于该顺序，也可以采用如下顺序，即在覆盖具有集成电路的叠层体16的一方表面地设置第一基体18并且加热该第一基体18之后，向薄膜15照射光，以便降低薄膜15和具有集成电路的叠层体16之间的紧密性。
在本实施方式中，用第一基体18和第二基体19的两张薄膜密封了具有集成电路的叠层体16，但是也可以只用第一基体18密封具有集成电路的叠层体16。这是因为用于具有集成电路的叠层体16的衬底11本身具有防止来自外部的水分或杂质混入到叠层体16中的作用。因此，也可以采用如下结构，即将第一基体18覆盖在具有集成电路的叠层体16中的绝缘膜14(在为没有提供绝缘膜14的结构时，相当于元件层13)的表面。
如上所述那样，通过在衬底上形成元件层之后，对于该衬底进行薄膜化处理(磨削和抛光)以使该衬底为2至50μm(包括2μm和50μm)的厚度，优选为4至30μm(包括4μm和30μm)的厚度，并且通过使衬底的端面具有曲率，从而可以制造具有高可靠性的半导体器件。此外，由于在将具有多个集成电路的层分断为各个集成电路的同时，使衬底的端面具有曲率，因此可以制造具有高可靠性的半导体器件而不增加步骤数量。
实施方式2在本实施方式中，将参照
包括薄膜晶体管和天线的本发明的半导体器件的制造方法。本实施方式将特别详细地说明元件层的结构。
首先，在衬底701上形成基底膜703(图5A)。由于衬底701和基底膜703可以采用实施方式1所说明的材料和形成方法，所以在此省略其说明。
接着，在基底膜703上形成非晶半导体膜704(例如，以非晶硅为主要成分的膜)。非晶半导体膜704通过使用溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法被形成为25至200nm(优选为30至150nm)的厚度。接着，将非晶半导体膜704晶化，以形成结晶半导体膜。作为晶化的方法，可以使用激光晶化法、使用RTA或退火炉的热晶化法、使用促进晶化的金属元素的热晶化法、以及组合使用促进晶化的金属元素的热晶化法和激光晶化法的方法等。随后，对于获得了的结晶半导体膜进行图形化，以形成结晶半导体膜706至710(图5B)。注意，也可以不暴露于大气而连续形成基底膜703和非晶半导体膜704。注意，在本说明书中，图形化指的是蚀刻为所希望的形状。
下面，简单说明结晶半导体膜706至710的制造步骤的一个例子。作为将非晶半导体膜晶化的方法，可以举出激光晶化法、使用RTA或退火炉的热晶化法、使用促进晶化的金属元素的热晶化法、以及组合使用促进晶化的金属元素的热晶化法和激光晶化法的方法等。此外，作为其他的晶化方法，也可以施加DC偏压而产生热等离子体并使该热等离子体作用于半导体膜，以进行晶化。
在本实施方式中，在使用等离子体CVD法形成膜厚为40至300nm的非晶半导体膜之后，进行加热处理而使非晶半导体膜晶化，以形成结晶半导体膜706至710。作为加热处理，可以使用激光加热炉、激光照射，或者可以代替激光而使用从灯中发射的光进行照射(以下记为灯退火)。或者，可以组合上述方法而使用。
在使用激光照射的情况下，可以使用连续振荡型的激光束(CW激光束)或脉冲振荡型的激光束(脉冲激光束)。作为可以使用的激光束，可以使用从选自如下激光器的一种或多种中获得的激光束气体激光器如Ar激光器、Kr激光器、受激准分子激光器等；以将Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4作为介质的激光器；玻璃激光器；红宝石激光器；变石激光器；Ti蓝宝石激光器；铜蒸汽激光器；以及金蒸汽激光器。通过照射上述激光的基波以及该基波的第二至第四高次谐波的激光，可以获得粒径大的结晶。例如，可以使用Nd:YVO4激光器(基波为1064nm)的第二高次谐波(532nm)或第三高次谐波(355nm)。在此，激光的能量密度必需为大约0.01至100MW/cm2(优选为0.1至10MW/cm2)。并且，以扫描速度为大约10至2000cm/sec而进行照射。
以将Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4作为介质的激光器；Ar离子激光器；以及Ti蓝宝石激光器可以使激光连续振荡，也可以通过进行Q开关工作和锁模等来以10MHz或更大的振荡频率使激光脉冲振荡。当以10MHz或更大的振荡频率使激光振荡时，在半导体膜被激光器熔化到固化的期间中，下一个脉冲被照射到半导体膜。因此，与当使用低振荡频率的脉冲激光器时不同，可以在半导体膜中连续移动固体和液体的界面，因此，可以获得沿着扫描方向连续成长的结晶粒。
当使用如上所述的连续振荡激光器或以10MHz或更大的频率振荡的激光束进行晶化时，可以使被晶化了的半导体膜的表面为平坦。结果，也可以将之后形成的栅极绝缘膜705薄膜化，此外，有助于提高栅极绝缘膜的抗压。
此外，当使用陶瓷(多晶)作为介质时，可以以短时间且低成本将介质形成为任意形状。当使用单晶时，通常使用直径为几mm且长度为几十mm的圆柱状的介质。但是，当使用陶瓷时，可以形成更大的介质。
不管在单晶中或在多晶中都不容易大大改变直接影响发光的介质中的掺杂剂如Nd和Yb等的浓度，因此，对通过增加掺杂剂的浓度来提高激光器的输出就有一定的限制。但是，当使用陶瓷时，比起单晶来，可以明显增加介质的尺寸，因此，可以期待大幅度提高输出。
再者，当使用陶瓷时，可以容易形成平行六面体形状或长方体形状的介质。通过使用上述形状的介质而在介质内部使振荡光具有锯齿形地传播，可以使振荡光路为长。因此，增幅变大，可以以高输出使激光振荡。此外，由于从上述形状的介质发射的激光束在发射时的截面形状为四角形状，所以，比起圆状光束来，有利于被调整而形成为线状光束。通过使用光学系统对如上所述那样发射的激光束进行整形，可以容易获得短边长为1mm或更小、长边长为几mm至几m的线状光束。此外，将激发光均匀照射介质，使得线状光束的能量分布沿着长边方向均匀。
通过将上述线状光束照射到半导体膜，可以对半导体膜进行更均匀的退火。当必须对直到线状光束的两端进行均匀的退火时，只要在其两端配置狭缝并遮挡能量的衰弱部、等等，即可。
可以使用如上所述那样获得的强度均匀的线状光束对半导体膜进行退火，并且使用该半导体膜制造半导体器件，使该半导体器件的特性为良好且均匀。
作为使用促进晶化的金属元素的热晶化法，举出具体方法的一个实例。在非晶半导体膜上保持含有促进晶化的金属元素镍的溶液，然后对于非晶半导体膜进行脱氢处理(500℃、一个小时)和热晶化处理(550℃、四个小时)，而形成结晶半导体膜。之后，必要时照射激光束，通过使用光刻法的图形处理，形成结晶半导体膜706至710。
使用促进晶化的金属元素的热晶化法具有如下优点以低温度、短时间可以进行非晶半导体膜的晶化，并且结晶的方向成为一致，另一方面，具有如下缺点由于金属元素残留在结晶半导体膜而导致截止电流上升，结果其特性不稳定。因此，在结晶半导体膜上形成非晶半导体膜作为吸杂位置。由于有必要使成为吸杂位置的非晶半导体膜中含有磷或氩等的杂质元素，所以优选地使用可以将氩高浓度地添加的溅射法而形成非晶半导体膜。之后，通过进行加热处理(RTA法或使用快速退火炉的热退火等)，将金属元素扩散到非晶半导体膜中，接着除去含有该金属元素的非晶半导体膜。通过进行这样的吸杂步骤，可以降低结晶半导体膜中的金属元素的含量或除去结晶半导体膜中的金属元素。
接着，覆盖结晶半导体膜706至710地形成栅极绝缘膜705。通过溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法可以形成栅极绝缘膜705。具体而言，使用氧化硅膜(SiOx膜)、氮化硅膜(SiNx膜)、含有氮的氧化硅膜(SiOxNy膜)(x＞y)(x、y为正的整数)、含有氧的氮化硅膜(SiNxOy膜)(x＞y)(x、y为正的整数)以单层结构或这些膜的叠层结构形成栅极绝缘膜705。此外，也可以通过在氧、氮、或含有氧和氮的气氛中对于结晶半导体膜706至710进行高密度等离子体处理，使结晶半导体膜706至710的表面氧化或氮化，而形成栅极绝缘膜。与由CVD法或溅射法等而形成的膜相比，由高密度等离子体处理而形成的栅极绝缘膜具有更均匀的膜厚度和膜质量，并且通过高密度等离子体处理可以形成更细致的膜。
在本说明书中的“高密度等离子体处理”的特征在于等离子体的电子密度为1×1011cm-3或更大至1×1013cm-3或更小，并且等离子体的电子温度为0.5eV或更大至1.5eV或更小。下面，在本说明书中只记为“高密度等离子体处理”的情况下，该“高密度等离子体处理”意味着以上述条件进行等离子体处理。由于等离子体的电子密度虽然较高，但在形成在衬底上的被处理物(金属膜)附近的电子温度较低，所以可以防止产生对衬底的等离子体损伤。此外，等离子体的电子密度为高密度的1×1011cm-3或更大，因此，进行氧化(或氮化)处理而形成的氧化物(或氮化物)的膜厚均匀性高，并且可以形成细致的膜。此外，等离子体的电子温度为低温度的1.5eV或更小，因此，比起等离子体处理或热氧化法来，可以以更低温度进行氧化处理(或氮化处理)。例如，即使以比玻璃衬底的应变点温度低到100℃或更大的温度(典型的为250至550℃)进行等离子体处理，也可以充分地进行等离子体氧化处理(或等离子体氮化处理)。注意，使用微波(2.45GHz)作为用于形成等离子体的电源频率。此外，等离子体的电位为5V或更小，即，低电位，所以可以抑制原料分子的过量分解。
作为包含氧的气氛，可以使用混合有氧(O2)、二氧化氮(NO2)、或一氧化二氮(N2O)和稀有气体的混合气体、或混合有氧(O2)、二氧化氮(NO2)、或一氧化二氮(N2O)和稀有气体和氢(H2)的混合气体。作为稀有气体，可以举出氩(Ar)、氙(Xe)、氪(Kr)。只要适当地决定混合气体中的各气体的流量比(或压力比)，即可。作为混合气体的组合的一个例子，只要使氧(或二氧化氮、一氧化二氮)为0.1至100sccm并使氩为100至5000sccm，即可。此外，作为混合气体的组合的其他例子，只要使氧(或二氧化氮、一氧化二氮)为0.1至100sccm，使氢为0.1至100sccm，以及使氩为100至5000sccm，即可。优选使氧(或二氧化氮、一氧化二氮)∶氢∶氩＝1∶1∶100地引入混合气体。例如，只要使氧(或二氧化氮、一氧化二氮)为5sccm，使氢为5sccm，以及使氩为500sccm地引入混合气体，即可。通过在混合气体中引入氢，可以缩短氧化的处理时间。
作为包含氮的气氛，可以使用混合有氮(N2)或氨(NH3)和稀有气体的混合气体、或混合有氮(N2)或氨(NH3)和稀有气体和氢(H2)的混合气体。作为混合气体的组合的一个例子，只要使氮(或氨)为20至2000sccm并使氩为100至10000sccm，即可。此外，作为混合气体的组合的其他例子，只要使氮(或氨)为20至2000sccm，使氢为1至500sccm，以及使氩为100至10000sccm，即可。优选使氮(或氨)∶氢∶氩＝20∶1∶100地引入混合气体。例如，只要使氮(或氨)为100sccm，使氢为5sccm，以及使氩为500sccm地引入混合气体，即可。通过在混合气体中引入氢，可以缩短氮化的处理时间。
作为包含氧和氮的气氛，可以使用混合有N2或NH3和O2和稀有气体的混合气体。作为混合气体的组合的一个例子，只要使氮(或氨)为20至1000sccm，使氧为10至500sccm，以及使氩为100至5000sccm，即可。优选以氮(或氨)∶氧∶氩＝2∶1∶10地引入混合气体。
在进行高密度等离子体处理而形成栅极绝缘膜705的情况下，1至20nm，典型的为5至10nm的绝缘膜形成在结晶半导体膜706至710上。由于在这种情况下的反应就是固相反应，所以可以使所述绝缘膜和结晶半导体膜706至710之间的界面态密度极为低。此外，由于将结晶半导体膜706至710直接氧化或氮化，所以可以使被形成的栅极绝缘膜705的厚度的不均匀性为极低的理想状态。再者，由于在结晶硅的晶界也不发生较强的氧化，所以可以成为非常理想的状态。换言之，通过进行在此说明的高密度等离子体处理而将半导体膜的表面固相氧化，可以形成均一性好且界面态密度低的绝缘膜，而不引起在晶界上的异常氧化反应。
注意，可以仅仅使用进行高密度等离子体处理而形成的绝缘膜作为栅极绝缘膜705，或者可以不仅使用上述绝缘膜，而且通过利用等离子体或热反应的CVD法还层叠氧化硅、包含氧的氮化硅、包含氮的氧化硅等来形成绝缘膜。在任何情况下，包括使用高密度等离子体而形成的绝缘膜作为栅极绝缘膜的一部或全部来形成的晶体管可以使特性不均匀性为低。
此外，对于非晶半导体膜704照射连续振荡激光或以10MHz或更大的频率振荡的激光束，并沿着一个方向扫描而实现晶化了的结晶半导体膜706至710具有结晶沿着其光束的扫描方向成长的特性。因此，按照沟道长度方向(当形成沟道形成区域时载流子流过的方向)设定扫描方向而配置晶体管，并且组合进行高密度等离子体处理而形成的栅极绝缘膜705，以使得特性不均匀性更低，并且，可以获得具有高场效应迁移率的晶体管。
其次，在栅极绝缘膜705上层叠而形成第一导电膜和第二导电膜。只要通过溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法分别形成第一导电膜和第二导电膜，即可。在本实施方式中，将第一导电膜形成为20至100nm的厚度，将第二导电膜形成为100至400nm的厚度。此外，第一导电膜和第二导电膜是可以由从钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等中选出的元素或者以所述元素为主要成分的合金材料或化合物材料来形成的。此外，也可以使用以掺杂了磷等的杂质元素的多晶硅为代表的半导体材料来形成第一导电膜和第二导电膜。作为第一导电膜和第二导电膜的组合的一个例子，可以举出氮化钽(TaN)膜和钨(W)膜；氮化钨(WN)膜和钨膜；氮化钼(MoN)膜和钼(Mo)膜，等等。由于钨或氮化钽具有高耐热性，所以在形成第一导电膜和第二导电膜之后可以进行以热活化为目的的加热处理。此外，可以代替第一导电膜和第二导电膜的两层结构而采用单层结构，或者也可以采用三层结构。在采用单层结构或三层结构的情况下，作为导电膜的材料，可以自由地选择与上述第一导电膜和第二导电膜相同的材料。
其次，使用光刻法来形成由抗蚀剂构成的掩模，并进行为了形成栅极和栅极线的蚀刻处理，以形成用作栅极的导电膜716至725(以下，在本说明书中有可能称为“栅极”)。
其次，通过光刻法形成由抗蚀剂构成的掩模之后，采用离子掺杂法或者离子注入法将提供N型的杂质元素低浓度地添加到结晶半导体膜706及708至710中，以形成N型杂质区域711和713至715和沟道形成区域780和782至784。只要使用属于周期表第15族的元素作为提供N型的杂质元素，即可，例如使用磷(P)或砷(As)。
其次，通过光刻法形成由抗蚀剂构成的掩模。并且，将提供P型的杂质元素添加到结晶半导体膜707中以形成P型杂质区域712和沟道形成区域781。例如，使用硼(B)作为提供P型的杂质元素。注意，关于形成N型杂质区域711和713至715、P型杂质区域712的顺序，像本实施方式那样，可以在形成N型杂质区域711和713至715之后形成P型杂质区域712，或者也可以在形成P型杂质区域712之后形成N型杂质区域711和713至715。
其次，覆盖栅极绝缘膜705和导电膜716至725地形成绝缘膜。该绝缘膜是通过使用溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法来以如下膜的单层或叠层形成的由无机材料如硅、硅的氧化物、或者硅的氮化物等构成的膜、或者由有机材料如有机树脂等构成的膜。接着，通过使用主要沿垂直方向的各向异性蚀刻而选择性蚀刻绝缘膜，由此形成与导电膜716至725的侧面接触的绝缘膜(也称为侧壁)739至743(图5C)。形成绝缘膜739至743的同时，形成通过蚀刻栅极绝缘膜705而形成的绝缘膜734至738。绝缘膜739至743用作当之后形成LDD(轻掺杂漏极)区域时的掺杂用掩模。
接着，以使用光刻法而形成的由抗蚀剂构成的掩模和绝缘膜739至743为掩模，将提供N型的杂质元素添加到结晶半导体膜706及708至710中，以形成第一N型杂质区域(也称为LDD区域)727、729、731及733和第二N型杂质区域726、728、730及732。第一N型杂质区域727、729、731及733包含的杂质元素的浓度低于第二N型杂质区域726、728、730及732的杂质元素的浓度。根据上述步骤，完成了N型薄膜晶体管744和746至748和P型薄膜晶体管745。
注意，形成LDD区域有下述两种方法。在一个方法中，使栅极为两层或更多的叠层结构，进行使该栅极具有锥形的蚀刻或各向异性蚀刻，并使用构成该栅极的下层的导电膜作为掩模。在另一个方法中，将侧壁绝缘膜作为掩模。通过前一种方法形成的薄膜晶体管具有这样的结构LDD区域和栅极交叠且栅极绝缘膜夹在其间。然而，这种结构由于使用使栅极具有锥形的蚀刻或各向异性蚀刻而难以控制LDD区域的宽度，并且，如果不进行良好的蚀刻步骤，则可能不会形成该LDD区域。另一方面，与前一种方法相比，使用侧壁绝缘层作为掩模的后一种方法容易控制LDD区域的宽度，并且可以确实地形成LDD区域。注意，“使栅极具有锥形的蚀刻”是指将栅极侧面形成为锥形状的蚀刻。
注意，除去形成在暴露的N型杂质区域726、728、730、732以及P型杂质区域712的表面上的自然氧化膜之后，也可以使用金属膜适当地分别形成硅化物区域。作为金属膜，可以使用镍膜、钛膜、钴膜、铂膜、或者由至少包含上述元素中的两种元素的合金构成的膜等。更具体地，例如使用镍膜作为金属膜，在室温下以成膜电力为500W至1kW且用溅射法形成镍膜之后，进行加热处理而形成硅化物区域。作为加热处理，可以使用RTA或退火炉等。此时，通过控制金属膜的膜厚、加热温度、加热时间，可以只使N型杂质区域726、728、730、732以及P型杂质区域712的表面为硅化物区域，或者也可以使整体为硅化物区域。最后，除去未反应的镍。例如，使用由HCl∶HNO3∶H2O＝3∶2∶1构成的蚀刻溶液除去未反应的镍。
注意，在本实施方式中说明了将顶栅极型薄膜晶体管作为薄膜晶体管744至748的例子。然而，当然可以将底栅极型薄膜晶体管分别作为薄膜晶体管744至748。此外，在本实施方式中说明了各薄膜晶体管744至748具有一个沟道形成区域的单栅极结构，但是，也可以采用具有两个沟道形成区域的双栅极(double gate)结构或具有三个沟道形成区域的三栅极结构。或者可以采用在沟道形成区域的上下配置有两个栅极且其中间夹有栅极绝缘膜的双栅四极型(dual gate)或其他结构。
此外，作为构成薄膜晶体管744至748的半导体膜的结构，也可以分别采用除了在本实施方式中说明的结构以外的结构。例如，可以分别形成杂质区域(包括源极区域、漏极区域、LDD区域)，也可以形成P沟道型、N沟道型、或CMOS电路。此外，也可以形成绝缘膜(侧壁)并使它接触形成在半导体膜上或下的栅极的侧面。
根据上述步骤完成N型薄膜晶体管744、746至748以及P型薄膜晶体管745之后，可以进行以恢复半导体膜的结晶性或激活添加在半导体膜中的杂质元素为目的的加热处理。此外，在进行加热处理后，优选在包含氢的气氛中对暴露的栅极绝缘膜705进行高密度等离子体处理，使得该栅极绝缘膜705的表面含有氢。这是因为当之后进行半导体膜的氢化步骤时可以利用上述氢的缘故。或者，可以通过在对衬底进行350至450℃的加热同时在包含氢的气氛中进行高密度等离子体处理来进行半导体膜的氢化处理。注意，作为包含氢的气氛，可以使用混合有氢(H2)或氨(NH3)和稀有气体(例如氩(Ar))的混合气体。当使用混合有氨(NH3)和稀有气体(例如氩(Ar))的混合气体作为包含氢的气氛时，可以在将栅极绝缘膜705表面氢化同时将表面氮化。
其次，覆盖薄膜晶体管744至748地形成绝缘膜，并且该绝缘膜是由单层或叠层形成的(图6A)。覆盖薄膜晶体管744至748的绝缘膜是通过SOG法或液滴喷出法等由无机材料如硅的氧化物或硅的氮化物等、有机材料如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯、环氧、硅氧烷等，并且由单层或叠层形成的。关于在本说明书中的硅氧烷，其骨架结构由硅(Si)和氧(O)的结合构成，并且使用至少包含氢的有机基(例如烷基、芳烃)作为取代基。此外，作为取代基，也可以使用氟基，或者也可以使用至少包含氢的有机基以及氟基。例如，在使覆盖薄膜晶体管744至748的绝缘膜为三层结构的情况下，优选形成以氧化硅为主要成分的膜作为第一层绝缘膜749，形成以树脂为主要成分的膜作为第二层绝缘膜750，以及形成以氮化硅为主要成分的膜作为第三层绝缘膜751。此外，在使覆盖薄膜晶体管744至748的绝缘膜为单层结构的情况下，优选形成氮化硅膜或包含氧的氮化硅膜。此时，优选在包含氢的气氛中对氮化硅膜或包含氧的氮化硅膜进行高密度等离子体处理，使得该氮化硅膜或该包含氧的氮化硅膜的表面包含氢。这是因为当之后进行半导体膜的氢化步骤时可以利用上述氢的缘故。或者，可以通过在对衬底进行350至450℃的加热同时在包含氢的气氛中进行高密度等离子体处理来进行半导体膜的氢化处理。注意，作为包含氢的气氛，可以使用混合有氢(H2)或氨(NH3)和稀有气体(例如氩(Ar))的混合气体。此外，当使用混合有氨(NH3)和稀有气体(例如氩(Ar))的混合气体作为包含氢的气氛时，可以在将栅极绝缘膜705表面氢化的同时将表面氮化。
注意，在形成绝缘膜749至751之前或在形成绝缘膜749至751中的一个或者多个薄膜之后，优选进行加热处理，其目的为恢复半导体膜的结晶性，激活添加到半导体膜中的杂质元素，或者氢化半导体膜。作为加热处理，优选采用热退火、激光退火方法、RTA法等。例如，当以激活杂质元素为目的时，只要进行500℃或更高温度的热退火，即可。此外，当以氢化半导体膜为目的时，只要进行350至450℃的热退火，即可。
其次，使用光刻法蚀刻绝缘膜749至751，由此形成暴露N型杂质区域726、728、730、732和P型杂质区域712的接触孔。随后，填充接触孔地形成导电膜，并通过对该导电膜进行图形加工以形成分别用作源极布线或漏极布线的导电膜752至761。
导电膜752至761是通过溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法使用以铝(Al)为主要成分的导电膜而形成的。作为以铝为主要成分的导电膜，例如相当于以铝为主要成分并包含镍的材料，或者以铝为主要成分并包含镍、以及碳和硅中的单方或双方的合金材料。由于以铝为主要成分的导电膜一般在耐热性上有劣势，所以优选采用阻挡膜夹住以铝为主要成分的导电膜的上下的结构。阻挡膜是指具有抑制以铝为主要成分的导电膜的“小丘(hillock)”或改善其耐热性的功能的膜。作为具有这种功能的材料，可以举出由铬、钽、钨、钼、钛、硅、镍或这些的氮化物构成的材料。
作为导电膜752至761的结构的一例，可以举出将钛膜、铝膜、钛膜从衬底一侧以此顺序层叠而形成的结构。由于钛是还原性高的元素，所以即使在结晶半导体膜上产生了较薄的自然氧化膜，也可以将该自然氧化膜还原并获得与结晶半导体膜之间的良好接触。此外，对形成在结晶半导体膜和铝膜之间的钛膜，优选在包含氮的气氛中进行高密度等离子体处理，并使表面氮化。作为包含氮的气氛，只要使用混合有N2或NH3和稀有气体的混合气体，或者混合有N2或NH3、稀有气体、以及H2的混合气体，即可。通过将钛膜的表面氮化，以可以防止在之后进行的加热处理步骤等中使钛和铝合金化，并且可以防止使铝经过钛膜扩散到结晶半导体膜中。注意，在此虽然说明了使用钛膜而夹住铝膜的例子，但是代替钛膜使用铬膜、钨膜等的情况也与上述相同。更优选地，使用多室装置并不暴露于大气地连续地进行形成钛膜、进行钛膜表面的氮化处理、形成铝膜、形成钛膜的步骤。
其次，覆盖导电膜752至761地形成绝缘膜762(图6B)。绝缘膜762是使用SOG法、液滴喷出法等由无机材料或有机材料形成的，该绝缘膜由单层或叠层形成的。在本实施方式中，将绝缘膜762形成为0.75至3μm的厚度。
其次，使用光刻法蚀刻绝缘膜762而形成暴露导电膜761的接触孔。接着，填充绝缘膜762的上面和接触孔地形成导电膜763。由于该导电膜763起着作为天线的作用，因此，下面有将该导电膜763记为“天线”的情况。注意，导电膜763不局限于单层结构，可以采用叠层结构。
下面将说明用作天线的导电膜763的形状。在具有天线(导电膜763)并能够进行非接触数据收发的半导体器件(RFID标签)中的信号传输方式可以采用电磁耦合方式、电磁感应方式或微波方式等。只要实施者鉴于使用用途适当地选择传输方式，即可，并且只要根据传输方式适当地设置最合适的天线，即可。
例如，当适当地使用电磁耦合方式或电磁感应方式(例如13.56MHz带)作为在半导体器件中的信号传输方式时，由于利用根据磁场密度的变化的电磁感应，所以用作天线的导电膜形成为环状(例如环形天线)或螺旋状。
当适当地使用微波方式(例如UHF带(860至960MHz带)、2.45GHz带等)作为在半导体器件中的信号传输方式时，只要鉴于用于传输信号的电磁波的波长适当地设定用作天线的导电层的长度等的形状，即可。例如，可以将导电膜763形成为线状(例如偶极天线)或者形成为平整的形状(例如贴片天线)。此外，导电膜763的形状不局限于直线状，鉴于电磁波的波长而可以是曲线状、蜿蜒形状，或者是组合这些的形状。
其次，将说明用作天线的导电膜763的形成方法及其材料。作为导电膜763的形成方法，可以使用CVD法、溅射法、印刷法如丝网印刷或凹版印刷等、液滴喷出法、点滴法、镀法等。此外，作为导电膜763的材料，可以使用选自铝(Al)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)和钼(Mo)中的元素、或者以这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料。此外，也可以使用以焊料(优选为不包含铅的焊料)为主要成分的微粒子，在这种情况下优选使用粒径20μm或更小的微粒子。焊料具有一个优点就是低成本。此外，也可以将陶瓷或铁氧体等适用于天线。
例如，当使用丝网印刷法形成导电膜763时，可以通过选择性地印刷如下导电胶来形成导电膜763，在该导电胶中，粒径为几μm至几十μm的导体粒子溶解或分散到有机树脂中。作为导体粒子，可以使用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、钽(Ta)、钼(Mo)、和钛(Ti)中的任何一个或更多的金属粒子、卤化银的微粒子、或者分散性纳米粒子。此外，作为导电胶包含的有机树脂，可以使用选自用作金属粒子的粘合剂、溶剂、分散剂和覆盖剂的有机树脂中的一个或多个。典型地，可以举出环氧树脂、硅树脂等的有机树脂。此外，当形成导电膜763时，优选挤出导电胶之后进行焙烧。例如，当使用以银为主要成分的微粒子(例如粒径1nm或更大至100nm或更小)作为导电胶的材料时，通过以150至300℃的温度范围焙烧并使其硬化，可以形成导电膜763。
此外，当适当地使用电磁耦合方式或电磁感应方式，并且形成具有天线的半导体器件(RFID标签)并使它接触金属时，优选在所述半导体器件和金属之间形成具有磁导率的磁性材料。当形成具有天线的半导体器件并使它接触金属时，涡电流相应磁场的变化而流过金属，并且由于所述涡电流使磁场的变化减弱而降低通信距离。因此，通过在半导体器件和金属之间形成具有磁导率的磁性材料，可以抑制金属的涡电流和通信距离的降低。注意，作为磁性材料，可以使用磁导率高且高频率损失小的铁氧体或金属薄膜。
通过上述步骤，完成元件层。
其次，覆盖用作天线的导电膜763地形成绝缘膜772，该绝缘膜772是通过SOG法、液滴喷出法等而形成的(图7)。绝缘膜772用作确保元件层的强度的保护层。优选形成绝缘膜772并使它还覆盖基底膜703和元件层的侧面。在本实施方式中，将绝缘膜772覆盖基底膜703和元件层地形成在整个表面上，但是，不一定必须形成在整个表面上，而可以选择性地形成。此外，即使采用不形成绝缘膜772的结构，也可以实施本发明。
只要使用包含碳的膜如DLC(类金刚石碳)等、包含氮的氧化硅膜、包含氧的氮化硅膜、由有机材料构成的膜(例如由环氧等的树脂材料构成的膜)等形成绝缘膜772，即可。作为形成绝缘膜772的方法，可以使用溅射法、等离子体CVD法等的各种CVD法、旋涂法、液滴喷出法、或者丝网印刷法。
下面，由于形成绝缘膜772(保护层)之后的步骤可以适当地使用实施方式1所说明的方法来形成半导体器件(芯片)，因此，在此省略其说明。
本实施方式可以与上述实施方式自由地组合而实施。换言之，在本实施方式中，也可以利用上述实施方式所说明的材料和形成方法，并且，在上述本实施方式中，也可以利用本实施方式所说明的材料和形成方法。
实施方式3在本实施方式中，描述与在实施方式2中所说明的天线的形成方法不同的形成方法。也就是说，在实施方式2中，对于形成天线作为元件层的一部分的结构进行了说明，在本实施方式中，对于如下其他结构进行说明，即通过另外准备设置有天线的衬底，然后贴合该设置有天线的衬底和设置有元件层的衬底而构成的结构。
首先，如实施方式2中所说明那样，进行从开始到在衬底701上形成导电膜763的步骤(图6B)。由于在实施方式2中已经说明了到形成导电膜763的步骤，所以在此省略其说明。
接着，贴合设置有天线782的衬底781和设置有元件层的衬底701(图8)。在图8中，作为用于贴合的物质使用各向异性导电材料。各向异性导电材料中含有导电粒子783和流动体，该流动体通过烘焙且固化而成为粘合层784。由导电粒子783的压合而导电膜763和天线782可以导通。在其他区域中，由于导电粒子783与绝缘膜762、天线782保持充分的间隔，所以不会实现电连接。注意，除了用各向异性导电材料贴合的方法之外，还可以采用如下方法用超音波焊接金属和金属的方法(称作超音波焊接法)、用紫外线固化树脂或双面胶带等贴合的方法。此外，作为设置有天线782的衬底781，可以使用由聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、氯乙烯等制成的薄膜、由纤维材料制成的纸等。
接着，通过从衬底781的一方表面(与贴合衬底701的面相反的面)一侧对于被贴合的衬底照射激光束，形成具有曲率的开口部分。在除了构成元件层的薄膜晶体管或天线782等之外的区域、衬底701的端面设置开口部分。在本发明中重要的是，该开口部分还形成于衬底701的一方表面的一部分上，该形成于衬底701上的开口部分的区域具有曲率。
作为激光的条件没有特别的限制，优选使用对于用于基底膜703、元件层的材料具有高吸收系数的激光束。
以下，对于衬底701的薄膜化步骤(磨削、抛光步骤)和切断的步骤，由于可以通过适用在实施方式1中所说明的方法，来制造衬底的端面具有曲率的半导体器件(芯片)，所以在此省略其说明。然后，必要时进行密封处理。
此外，在本实施方式中，在衬底701上形成元件层，在分断为芯片之前贴合设置有天线782的衬底781和设置有元件层的衬底701，但是不局限于该方法。例如，在衬底11上形成元件层13，分断为芯片并形成具有集成电路的叠层体16，然后连接设置在具有集成电路的叠层体16中的构成集成电路的元件和设置有天线782的衬底781而制造半导体器件(芯片)(图9)。然后，必要时进行密封处理。这样制造的半导体器件(芯片)由于具有集成电路的叠层体16的端面具有曲率，所以可以减小当弯曲半导体器件(芯片)时天线782和具有集成电路的叠层体16的连接部分受到的应力，从而不容易造成接触不良问题。
本实施方式可以自由地组合上述实施方式而实施。也就是说，在本实施方式中可以使用在上述实施方式中所示的材料和形成方法，在上述实施方式中也可以使用在本实施方式中所示的材料和形成方法。
实施方式4在本实施方式中，参照图10A至10C描述将本发明的半导体器件用作RFID标签时的一个实施方式，其中该RFID标签可以无接触地发送/接收数据。
RFID标签2020具有无接触地进行数据通讯的功能，并且包括电源电路2011、时钟发生电路2012、数据解调/调制电路2013、用于控制其它电路的控制电路2014、接口电路2015、存储器2016、数据总线2017以及天线(天线线圈)2018(图10A)。
电源电路2011基于由天线2018输入的交流信号产生各种电源，该电源供应到半导体器件内部的各个电路。时钟发生电路2012基于由天线2018输入的交流信号产生各种时钟信号，该时钟信号供应到半导体器件内部的各个电路。数据解调/调制电路2013具有解调/调制与读取/写入器2019进行数据通讯的功能。控制电路2014具有控制存储器2016的功能。天线2018具有发送/接收电磁波的功能。读取/写入器2019控制其与半导体器件的通讯、以及有关数据通讯的处理。注意，RFID标签不局限于上述结构，例如可以采用附加地提供电源电压限制器电路或密码处理专用硬件等其他元件的结构。
此外，RFID标签可以为如下模式不安装电源(电池)而通过电波将电源电压供应到各个电路的模式、通过安装电源(电池)而代替天线将电源电压供应到各个电路的模式、通过电波和电源供应电源电压的模式。
在将本发明的半导体器件应用于RFID标签等的情况下，具有如下优点无接触的通讯成为可能；复数读取成为可能；数据的写入成为可能；加工为各种形状成为可能；根据所选择的频率可以提供宽广的方向性和识别范围等。RFID标签可以应用于如下物品通过无接触的无线通讯可以识别人或东西的个体信息的IC标签、通过进行标签加工而可以粘附到对象物的粘附标签、用于特定的集会或娱乐园的手环等。此外，可以使用树脂材料对于RFID标签进行成型加工，也可以将RFID标签直接固定到阻断无线通讯的金属中。此外，RFID标签可以应用于系统的操作例如出入室管理系统和结账系统等。
下面说明在实际使用本发明的半导体器件作为RFID标签时的一个方式。包括显示部分2031的便携式终端的侧面设置有读取/写入器2030，商品2032的侧面设置有RFID标签2033(图10B)。根据本发明制造的RFID标签2033具有柔性，并且其端面具有曲率。因此，可以容易设置到商品2032的曲面上而不容易脱落。当将读取/写入器2030对准设置于商品2032的RFID标签2033时，显示部分2031显示关于该商品的信息，例如原材料、原产地、每个生产步骤的检查结果、流通过程中的记录等、以及对于该商品的说明等。此外，当商品2036由传送带传输时，使用读取/写入器2034和设置于商品2036的RFID标签2035可以检查该商品2036(图10C)。根据本发明制造的RFID标签2035具有柔性，并且其端面具有曲率。由此，RFID标签2035可以容易设置到商品2036的曲面上而不容易脱落。像这样，通过将RFID标签适用于系统，可以容易地获得信息，从而可以实现高功能化和高附加价值化。
本实施方式可以自由地组合上述实施方式而实施。
实施方式5本发明的半导体器件可以用作RFID标签。可以将根据本发明制造的RFID标签设置到如下物品而使用，例如纸币、硬币、有价证券、证书、无记名债券、包装容器、书籍、记录媒体、身边带的用品、交通工具、食品、衣物、保健用具、生活用品、医药、电子器具等。参照图11A至11H描述这些的具体例子。注意，在图11A至11H中将RFID标签表示为2720。根据本发明制造的RFID标签具有柔性，并且其端面具有曲率。因此，可以在如图11A至11H所示的具有各种形状的物品上容易设置RFID标签而不容易脱落。此外，RFID标签由于为薄型，所以不容易降低物品的设计性。
纸币和硬币指在市场上流通的货币，并且包括在特定区域中与货币同样通用的票据(现金凭据)、纪念币等。有价证券指支票、股票、期票等(图11A)。证书指驾驶执照、居民证等(图11B)。无记名债券指邮票、米券、各种赠券等(图11C)。包装容器指用于盒饭等的包装纸、塑料瓶等(图11D)。书籍指书、合订本等(图11E)。记录媒体指DVD软件、录像带等(图11F)。交通工具指汽车等的车辆、船舶等(图11G)。身边带的东西指提包、眼镜等(图11H)。食品指食物用品、饮料等。衣物指衣服、鞋等。保健用具指医疗仪器、保健仪器等。生活用品指家具、照明设备等。医药指药品、农药等。电子器具指液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(电视接收机、薄型电视接收机)、手机等。
通过将RFID标签提供到纸币、硬币、有价证书、证书、无记名债券等，可以防止对其的伪造。此外，通过将RFID标签提供到包装容器、书籍、记录媒体、身边带的东西、食品、生活用品、电子器具等，可以实现检查系统或租赁系统等的效率化。通过将RFID标签提供到交通工具、保健用具、医药等，可以防止对其的伪造、或偷窃，并且防止误食药品。RFID标签可以贴附到物品的表面上，或嵌入到物品中。例如，RFID标签可以嵌入到书籍的纸中，或嵌入到由有机树脂构成的包装的该有机树脂中。
像这样，通过将RFID标签提供到包装容器、记录媒体、身边带的东西、食品、衣物、生活用品、电子器具等，可以实现检查系统或租赁系统的效率化。此外，将RFID标签提供到交通工具，可以防止对其的伪造或偷窃。此外，通过将RFID标签嵌入到动物等的生物中，可以简单地识别各个生物。例如，通过将RFID标签嵌入到家畜等的生物中，可以简单地识别生年、性别或种类等。
如上所述，本发明的半导体器件可以提供到任何物品中而使用。本实施方式可以自由地组合如上所述的其他实施方式而执行。
本说明书根据2005年6月30日在日本专利局受理的日本专利申请编号2005-192484而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
1.一种半导体器件的制造方法，其包括以下步骤在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层；在所述衬底的一方表面一侧的一部分中形成具有曲率的孔；使所述衬底成为薄；以及对应于所述孔形成的位置切断所述衬底并且使所述衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
2.一种半导体器件的制造方法，其包括以下步骤在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层；在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔；对于所述衬底的另一方表面进行磨削；对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光；以及对应于所述孔形成的位置切断所述衬底并且使所述衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
3.一种半导体器件的制造方法，其包括以下步骤在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层；在所述元件层中形成具有曲率的孔，以使所述衬底的一部分露出；对于所述衬底的另一方表面进行磨削；对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光；以及对应于所述孔形成的位置切断所述衬底并且使该衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
4.一种半导体器件的制造方法，其包括以下步骤在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层；通过从所述元件层的上面一侧照射激光，在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔；对于所述衬底的另一方表面进行磨削；对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光；以及通过对应于所述孔形成的位置切断所述衬底并使该衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
5.一种半导体器件的制造方法，其包括以下步骤在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层；在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔；对于所述衬底的另一方表面进行磨削；对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光；以及通过从所述衬底的被抛光的另一方表面对应于所述孔形成的位置照射激光，切断所述衬底并使该衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
6.一种半导体器件的制造方法，其包括以下步骤在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层；通过从所述元件层的上面照射激光，在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔；对于所述衬底的另一方表面进行磨削；对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光；以及通过向所述衬底的被抛光的另一方表面对应于所述孔形成的位置照射激光，来切断所述衬底并且使该衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。
7.一种半导体器件的制造方法，其包括以下步骤在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层；通过从所述元件层的上面照射激光，在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔；对于所述衬底的另一方表面进行磨削；对于所述衬底的被磨削的另一方表面进行抛光；通过从所述衬底的被抛光的另一方表面对应于所述孔形成的位置照射激光，来切断所述衬底并且使该衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体；以及用两张具有柔性的薄膜密封所述叠层体的双面。
8.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其中所述激光为紫外线激光。
9.根据权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其中所述激光为紫外线激光。
10.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其中所述激光为紫外线激光。
11.根据权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中所述激光为紫外线激光。
12.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的切断面为凸型形状。
13.根据权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的切断面为凸型形状。
14.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的切断面为凸型形状。
15.根据权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的切断面为凸型形状。
16.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的切断面为凸型形状。
17.根据权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的切断面为凸型形状。
18.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
19.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
20.根据权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
21.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
22.根据权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
23.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
24.根据权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
25.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述元件层具有天线。
26.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中所述元件层具有天线。
27.根据权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其中所述元件层具有天线。
28.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其中所述元件层具有天线。
29.根据权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其中所述元件层具有天线。
30.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其中所述元件层具有天线。
31.根据权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其中所述元件层具有天线。
全文摘要
本发明的目的在于提供具有柔性和高物理强度的半导体器件的制造方法。其要点如下在衬底的一方表面上形成包括多个集成电路的元件层，然后在所述衬底的一方表面一侧的一部分形成具有曲率的孔，接着使所述衬底成为薄(例如，对于所述衬底的另一方表面进行磨削、抛光)，对应于所述孔形成的位置切断该衬底并且使所述衬底的切断面具有曲率，从而形成具有集成电路的叠层体。此外，所述被抛光的衬底的厚度为2至50μm(包括2μm和50μm)。
文档编号H01L21/78GK1893023SQ200610094698
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月26日 优先权日2005年6月30日
发明者鹤目卓也, 楠本直人 申请人:株式会社半导体能源研究所