JP4845592B2

JP4845592B2 - 半導体装置の作製方法

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Publication number: JP4845592B2
Application number: JP2006146079A
Authority: JP
Inventors: 大幹山田; 直人楠本
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: JP2007013114A

Description

本発明は、基板への溝の作製方法、基板の切断方法に関する。また本発明は、半導体装置の作製方法に関する。半導体装置は、トランジスタを含むものに相当する。

近年、トランジスタを含む半導体装置の開発が進められている。半導体装置は、基板上にトランジスタを形成し、次に、基板を切断することにより作製される。

基板の切断では、多くの場合において、まず、スクライブ装置を用いて、基板の表面に溝（スクライブラインともいう）を形成する。次に、カッティング装置を用いて、溝に沿って、強制的に基板を切断する。また、レーザービーム（レーザービームはレーザー光に含まれる。以下、同じ。）を用いた基板の切断では、まず、基板にレーザービームを選択的に照射し、局所的に基板を加熱する。次に、加熱した基板の表面を冷媒により局所的に冷却する。続いて、基板に発生する熱応力を利用して亀裂を形成することにより、基板を切断する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−６４０２９号公報

スクライブ装置を用いて基板を切断すると、基板の表面に設けられた層によって、溝が所望の形状に形成されないことがある。その結果、基板を所望の形状に切断することができず、歩留まりを下げる要因となりうる。また、押し付ける力を用いて基板を切断するため、溝から亀裂が走り易く、切断面に悪影響を及ぼす（図６（Ｄ）のガラス基板の切断面の写真参照）。また、基板がプラスチックの場合には、バリを生じうる。バリとは、角部がなめらかに処理されていない状態をいい、ひげ状であることが多い。このように、スクライブ装置を用いて基板を切断すると、切断面の外観的な問題が生じ、歩留まりを下げる要因となっていた。また、スクライブ装置を用いた基板の切断では、多角形や丸みを帯びた形状のスクライブラインを形成することが困難であった。

また、スクライブ装置には、カッターを用いている。カッターは、複数回使用すると摩耗してしまい、交換する必要がある。このようなカッターが高価なため、カッターを用いると、作製費用の削減が困難であった。

また、レーザービームを用いた基板の切断では、基板を加熱するために基板が変形したり、基板内に応力が残るために基板に亀裂が発生したりすることがある。

上記の実情を鑑み、本発明は、歩留まりを向上することができる基板の溝の作製方法、基板の切断方法、半導体装置の作製方法を提供する。

本発明の基板の溝の作製方法は、レーザービームを選択的に照射して、基板に溝を形成する工程を有する。本発明は、アブレーション加工を用いることを特徴としており、アブレーション加工とは、レーザービームを照射した部分、つまり、レーザービームを吸収した部分の分子結合が切断されて光分解し、気化して蒸発する現象を用いた加工である。つまり、本発明の基板の溝の作製方法では、基板にレーザービームを照射して、レーザービームが照射された部分の分子結合を切断し、光分解し、気化して蒸発させることにより、基板に溝を形成する。

本発明の基板の切断方法は、レーザービームを選択的に照射して、基板に溝を形成する工程と、溝にレーザービームを選択的に照射して、前記基板を切断する工程を有する。本発明では、アブレーション加工を用いており、基板にレーザービームを照射して、レーザービームが照射された部分の分子結合を切断し、光分解し、気化して蒸発させることにより、基板を切断する。

また、研削装置と研磨装置の一方又は両方を用いて、基板に研削と研磨の一方又は両方を行うことにより、基板を薄片化してもよい。より詳しくは、研削装置と研磨装置の一方又は両方を用いて、基板を１００μｍ以下に薄片化する。基板を薄片化することにより、基板への溝の形成、基板の切断を、容易にかつ短時間で行うことができる。

本発明の半導体装置の作製方法の一形態は、上記の基板の溝の作製方法と基板の切断方法を用いることを特徴とする。本発明の半導体装置の作製方法は、基板上にトランジスタを含む層を形成する工程と、トランジスタを含む層上に第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層に設けられた開口部を介して、トランジスタのソース領域又はドレイン領域に接続された導電層を形成する工程と、導電層を覆う第２の絶縁層を形成する工程と、レーザービームを選択的に照射してアブレーション加工を行うことで、第１の絶縁層、トランジスタを含む層に設けられた絶縁層、第２の絶縁層及び基板を切断する工程を有する。

本発明の半導体装置の作製方法の別形態は、基板上にトランジスタを含む層を形成する工程と、トランジスタを含む層上に第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層に設けられた開口部を介して、トランジスタのソース領域又はドレイン領域に接続された導電層を形成する工程と、導電層を覆う第２の絶縁層を形成する工程と、レーザービームを選択的に照射してアブレーション加工を行うことで、第１の絶縁層、トランジスタを含む層に設けられた絶縁層、第２の絶縁層及び基板から選択された一つ又は複数に溝を形成する工程と、形成した溝を用いて、第１の絶縁層、トランジスタを含む層に設けられた絶縁層、第２の絶縁層及び基板を切断する工程を有する。

本発明の半導体装置の作製方法の別形態は、基板の一方の面上にトランジスタを含む層を形成する工程と、トランジスタを含む層上に第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層に設けられた開口部を介して、トランジスタのソース領域又はドレイン領域に接続された導電層を形成する工程と、導電層を覆う第２の絶縁層を形成する工程と、基板の他方の面を研磨する工程と、レーザービームを選択的に照射して、アブレーション加工を行うことで、第１の絶縁層、トランジスタを含む層に設けられた絶縁層、第２の絶縁層及び基板を切断する工程を有する。

本発明の半導体装置の作製方法の別形態は、基板上にトランジスタを含む層を形成する工程と、トランジスタを含む層上に第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層に設けられた開口部を介して、トランジスタのソース領域又はドレイン領域に接続された導電層を形成する工程と、導電層を覆う第２の絶縁層を形成する工程と、基板の他方の面を研磨する工程と、レーザービームを選択的に照射してアブレーション加工を行うことで、第１の絶縁層、トランジスタを含む層に設けられた絶縁層、第２の絶縁層及び基板から選択された一つ又は複数に溝を形成する工程と、形成した溝を用いて、第１の絶縁層、トランジスタを含む層に設けられた絶縁層、第２の絶縁層及び基板を切断する工程を有する。

なお、レーザーには、紫外光領域である１ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長のレーザービームを発振することのできる固体レーザーを用いるとよい。紫外光領域の波長を有するＮｄ：ＹＶＯ_４レーザービームは、他の長波長側のレーザービームに比べ、基板に吸収されやすく、アブレーション加工が可能であるからである。

また、基板には、ガラス基板を用いるとよい。ガラス基板は、紫外光領域のレーザービームを吸収しやすいため、アブレーション加工が容易だからである。

また、基板には、プラスチック基板を用いてもよい。プラスチック基板を用いる場合、１ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長のレーザービームを用いるとよい。プラスチック基板はポリエチレンテレフタラートからなることが好ましい。

また、レーザービームには、紫外領域の波長のＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーから発振されるレーザービームを用いるとよい。

また、本発明において、基板の切断面の角部が丸みを帯びると好ましい。

本発明の基板の分断もしくは溝の形成方法は、基板の分断方法が必須の液晶表示装置やＥＬ（ＯＬＥＤ）表示装置等の作製方法にも適用可能である。また、本発明の基板の分断もしくは溝の方法は、アクティブマトリクス型表示装置だけでなく、パッシブマトリクス型表示装置にも適用可能である。なお、これらの装置も、絶縁層を含んでいる。

本発明は、アブレーション加工を用いることにより、基板と基板上に設けられた絶縁層への溝の形成、基板と基板上に設けられた絶縁層の切断を容易に、かつ、短時間に行うことができ、歩留まりを向上させることができる。また、本発明は、レーザービームを用いるため、単純な四角形状の加工だけでなく、多角形状や丸みを帯びた形状等、所望の形状への加工を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。

本発明の半導体装置の作製方法について図１〜図６を参照して説明する。なお、以下には、基板１１上に６つの薄膜集積回路を作製する場合について説明する。また、図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）中、１つの薄膜集積回路が設けられる領域は、点線で囲まれた領域２６に相当する。図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）の各々は、図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）の各々の点Ａから点Ｂまでの断面図に相当する。

まず、基板１１の一方の面上に、絶縁層１２を形成する（図１（Ｂ）参照）。次に、絶縁層１２上に、複数のトランジスタ１３を含む層を形成する。続いて、複数のトランジスタ１３を含む層上に、絶縁層１５、絶縁層１６を形成する。次に、絶縁層１５、絶縁層１６に設けられた開口部を介して、複数のトランジスタ１３の各々のソース領域又はドレイン領域に接続された導電層１７〜２４を形成する。次に、導電層１７〜２４を覆うように、絶縁層２５を形成する。

基板１１は、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板、石英基板等に相当する。好適には、基板１１として、ガラス基板やプラスチック基板を用いるとよい。ガラス基板やプラスチック基板は、１辺が１メートル以上のものを作製することが容易であり、また、所望の形状のものを作製することが容易である。従って、例えば、四角形状で、１辺が１メートル以上である、大型のガラス基板やプラスチック基板を用いれば、生産性を大幅に向上させることができる。このような長所は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると大きな優位点である。

絶縁層１２は、基板１１からの不純物の侵入を防止する役目を担う。絶縁層１２は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等により、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む層を、単層又は積層して形成する。珪素の酸化物材料とは、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を含む物質であり、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素等が該当する。珪素の窒化物材料とは、珪素と窒素（Ｎ）を主成分として含む物質であり、窒化珪素、酸素を含む窒化珪素等が該当する。なお、絶縁層１２は、必要のない場合は、設けなくてもよい。

複数のトランジスタ１３の各々は、半導体層２７、絶縁層１４、ゲート電極である導電層２９を有する。半導体層２７は、ソース領域又はドレイン領域として機能する不純物領域３０、チャネル形成領域３１を有する。不純物領域３０には、Ｎ型又はＰ型を付与する不純物元素が添加されている。具体的には、Ｎ型を付与する不純物元素（１５族に属する元素、例えばリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ））、Ｐ型を付与する不純物元素（例えばボロン（Ｂ））が添加されている。絶縁層１４は、ゲート絶縁層に相当する。

なお、図示する構成では、複数のトランジスタ１３のみを形成しているが、本発明はこの構成に制約されない。基板１１上に設ける素子は、半導体装置の用途によって適宜調節するとよい。例えば、電磁波を送受信する機能をもたせた半導体装置を形成する場合、基板１１上に複数のトランジスタのみ、又は基板１１上に複数のトランジスタとアンテナとして機能する導電層を形成するとよい。なお、アンテナとして機能する導電層は、１層ではなく、複数の層を形成してもよい。また、データを記憶する機能をもたせた半導体装置を形成する場合、基板１１上に複数のトランジスタと記憶素子（例えば、トランジスタ、メモリトランジスタ等）も形成するとよい。また、回路を制御する機能や信号を生成する機能等をもたせた半導体装置（例えば、ＣＰＵ、信号生成回路等）を形成する場合、基板１１上にトランジスタを形成するとよい。また、上記以外にも、必要に応じて、抵抗素子や容量素子などの他の素子を形成するとよい。なお、電磁波の送受信する機能をもたせた半導体装置を形成する場合、基板１１上に複数のトランジスタを形成するのみでもよい。

絶縁層１５、１６は、ＳＯＧ（スピンオングラス）法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。例えば、絶縁層１５として、酸素を含む珪素の窒化物を形成し、絶縁層１６として、窒素を含む珪素の酸化物を形成するとよい。

次に、レーザービームを選択的に、すなわち所定の位置に照射して、基板１１、絶縁層１２、複数のトランジスタ１３を含む層に設けられた絶縁層１４、絶縁層１５、絶縁層１６、絶縁層２５から選択された一つ又は複数に溝３２を形成する（図２（Ａ）（Ｂ）参照）。なお、図示する構成では、レーザービームにより、絶縁層１２、絶縁層１４、絶縁層１５、絶縁層１６が切断され、基板１１に溝３２が形成されている。

レーザーは、レーザー媒質、励起源、共振器により構成される。レーザーを、媒質により分類すると、気体レーザー、液体レーザー、固体レーザーがあり、発振の特徴により分類すると、自由電子レーザー、半導体レーザー、Ｘ線レーザーがあるが、本発明では、いずれのレーザーを用いてもよい。なお、好ましくは、気体レーザー又は固体レーザーを用いるとよく、さらに好ましくは固体レーザーを用いるとよい。

気体レーザーには、ヘリウムネオンレーザー、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー、アルゴンイオンレーザーがある。エキシマレーザーには、希ガスエキシマレーザー、希ガスハライドエキシマレーザーがある。希ガスエキシマレーザーには、アルゴン、クリプトン、キセノンの３種類の励起分子による発振がある。アルゴンイオンレーザーには、希ガスイオンレーザー、金属蒸気イオンレーザーがある。

液体レーザーには、無機液体レーザー、有機キレートレーザー、色素レーザーがある。無機液体レーザー及び有機キレートレーザーは、固体レーザーに利用されているネオジムなどの希土類イオンをレーザー媒質として利用する。

固体レーザーが用いるレーザー媒質は、固体の母体にレーザー作用をする活性種がドープされたものである。固体の母体とは、結晶又はガラスである。結晶とは、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）、ＹＬＦ、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、サファイア、ルビー、アレキサンドライドである。また、レーザー作用をする活性種とは、例えば、３価のイオン（Ｃｒ^３＋、Ｎｄ^３＋、Ｙｂ^３＋、Ｔｍ^３＋、Ｈｏ^３＋、Ｅｒ^３＋、Ｔｉ^３＋）である。

なお、本発明に用いるレーザーには、連続発振型のレーザーやパルス発振型のレーザーを用いることができる。レーザービームの照射条件（例えば、周波数、パワー密度、エネルギー密度、ビームプロファイル等）は、基板１１、絶縁層１２、絶縁層１４、絶縁層１５、１６、絶縁層２５の厚さやその材料等を考慮して適宜制御する。

基板１１がガラス基板の場合には、レーザーとして、好ましくは、紫外光領域である１ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長を有する固体レーザーを用いるとよい。さらに好ましくは、紫外光領域である１ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長を有するＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーを用いるとよい。紫外光領域の波長のレーザーでは、他の長波長側のレーザーに比べて、基板（特にガラス基板）に光が吸収されやすく、アブレーション加工が容易だからである。また、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザーは、特に、アブレーション加工が容易だからである。基板１１がプラスチック基板の場合には、１ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長を有する固体レーザーを用いればよい。この場合にもＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーを用いると好ましい。

なお、上記のレーザービームを照射するためのレーザー照射装置は、移動テーブル、基板、ヘッド部及び制御部を有する。移動テーブルには、吸着孔が設けられている。基板は、移動テーブル上の吸着孔に保持されている。ヘッド部は、レーザー発振装置から射出したレーザービームを、レーザーヘッドを介して照射する。制御部は、移動テーブルとヘッド部の一方又は両方を移動させることにより、基板表面の任意の場所にレーザーヘッドを位置させ、レーザービームを照射する。なお、制御部は、ＣＣＤカメラが撮像した基板上の位置決めマークを基準に相対的な位置から加工箇所を認識及び決定する。

次に、レーザービームを選択的に照射して、基板１１、絶縁層１２、絶縁層１４、絶縁層１５、絶縁層１６、絶縁層２５を切断する（図３（Ａ）（Ｂ）参照）。または、形成した溝を用いて力学的に切断してもよい。上記工程を経て、基板１１と複数のトランジスタを含む積層体３３を得ることができる。

次に、必要に応じて、フィルム３４、フィルム３５を用いて、基板１１と複数のトランジスタ１３を含む積層体３３を封止する（図４（Ａ）参照）。フィルム３４、フィルム３５は、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニル、エチレンビニルアセテート、ウレタン、ポリエチレンテレフタラート等の材料、繊維質の材料（例えば紙）からなる。フィルムは、単層でもよいし、複数のフィルムが積層されてもよい。また、その表面には、接着層が設けられていてもよい。接着層は、ポリエステル、ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、酢酸ビニル樹脂系接着剤、ビニル共重合樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、ゴム系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等の接着剤を含む層に相当する。

フィルム３４、フィルム３５の各々の表面は、二酸化珪素（シリカ）の粉末により、コーティングされていてもよい。コーティングにより、高温または高湿度の環境下においても防水性を保つことができる。つまり、耐湿性の機能を持たせることができる。また、その表面は、インジウム錫酸化物等の導電性材料によりコーティングされていてもよい。コーティングした材料が静電気をチャージし、複数のトランジスタ１３を静電気から保護することができる。つまり、帯電防止の機能を持たせることができる。また、その表面は、炭素を主成分とする材料（例えば、ダイヤモンドライクカーボンや窒素を含有した炭素等）によりコーティングされていてもよい。コーティングにより強度が増し、半導体装置の劣化や破壊を抑制することができる。また、フィルム３４、フィルム３５は、基材の材料（例えば樹脂）と、二酸化珪素や導電性材料や炭素を主成分とする材料とを混ぜ合わせた材料により形成してもよい。また、フィルム３４、フィルム３５に界面活性剤を表面に塗布する、または界面活性剤を直接練り込むことで帯電防止の機能を持たせることができる。

フィルム３４、フィルム３５による複数のトランジスタ１３の封止は、フィルム３４、フィルム３５の各々の表面の層、又はフィルム３４、フィルム３５の各々の表面の接着層を加熱処理によって溶かすことにより行われる。また必要に応じて、加圧処理を行って接着される。

本発明の半導体装置は、フィルム３４、フィルム３５の間に、基板１１と複数のトランジスタ１３を含む積層体が設けられていることを特徴とする。上記特徴により、有害な気体の侵入、水の侵入、不純物元素の侵入を抑制することができる。従って、複数のトランジスタ１３の劣化や破壊を抑制し、信頼性を向上させることができる。

なお、フィルム３４、フィルム３５の一方又は両方にアンテナとして機能する導電層を設けておいてもよい。そして、フィルム３４、フィルム３５により複数のトランジスタ１３を含む積層体３３を封止する際、フィルム３４、フィルム３５上の導電層と、複数のトランジスタ１３とを電気的に接続させるようにしてもよい。この際、複数のトランジスタ１３を含む積層体には、露出された接続用の導電層を設けておくとよい。そして、封止する際に、前記接続用の導電層と、フィルム３４、フィルム３５上の導電層とが接するようにする。そうすると、電磁波の送受信が可能な半導体装置を提供することができる。

なお、基板１１の他方の面を、研削装置（例えば、研削盤）と研磨装置（例えば、砥石）の一方又は両方を用いて、研削と研磨の一方又は両方を行うことにより、基板１１を薄片化してもよい。その後、レーザービームを選択的に照射して、絶縁層１２、絶縁層１４、絶縁層１５、絶縁層１６及び薄片化した基板１１を切断する。続いて、フィルム３４、３５を用いて、基板１１と複数のトランジスタ１３を含む積層体３３を封止する（図４（Ｂ）参照）。なお、基板１１の厚さは、１００μｍ、好適には５０μｍ以下、さらに好適には５μｍ以下となるように、研削と研磨の一方又は両方を行うとよい。

なお、研削と研磨の一方又は両方を行う際には、絶縁層２５上に保護を目的としたフィルムを設けて固定するとよい。そして、その後、基板１１の他方の面の研削と研磨の一方又は両方を行うとよい。なお、絶縁層２５上に設けるフィルムは、表面に、ＵＶ硬化型接着剤が設けられたフィルムを用いるとよい。また、研削と研磨の一方又は両方を行った後は、絶縁層２５上に設けたフィルムは設けたままでもよいし、除去してもよい。

このように、基板１１を薄片化することにより、レーザービームを用いた、絶縁層１２、絶縁層１４、絶縁層１５、絶縁層１６と基板１１の切断を容易にかつ短時間に行うことができる。また、基板を薄片化することにより、可撓性がある半導体装置を提供することができる。可撓性を持たせることにより、デザイン性を向上させ、フレキシブルな形状の物品に対する実装を容易に行うことができ、多種多様な分野で活用することができる。

また、上記の工程では、基板１１を切断した形状は単純な四角形状だが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、レーザービームの走査と照射により、基板１１を含む積層体に六角形状の溝３２を形成し（図５（Ａ）参照）、続いて、レーザービームを照射して、基板１１を含む積層体を切断してもよい（図５（Ｂ）参照）。そうすると、六角形状の、基板１１を含む積層体を形成することができる。また、レーザービームを照射して、基板１１を含む積層体に円状の溝３２を形成し（図５（Ｃ）参照）、レーザービームを照射して、基板１１を含む積層体を切断してもよい（図５（Ｄ）参照）。これにより、基板１１を含む円形の積層体を形成することができる。

このように形状を工夫することで、基板１１を含む積層体の上面形状の内角を９０度以上にしたり（例えば、六角形等の多角形状）、基板１１を含む積層体の角をなくしたり（例えば円形、楕円形）することにより、搬送時にその扱いを容易にすることができる。また、製品に実装する際の欠けや亀裂、バリの発生を防止することができる。

本発明を用いた実験の結果について、図６を参照して説明する。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、ガラス基板の切断面を示す。

第１の実験として、ガラス基板にレーザービームを選択的に照射して、ガラス基板に溝を形成し、力学的にガラス基板の切断を試みた。なお、用いたガラス基板の大きさは、１２６．６ｍｍ×１２６．６ｍｍ×厚さ０．７ｍｍであった。レーザーには、波長が２６６ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーを用いた。レーザービームの照射条件は、出力パワー２．０Ｗ、周波数１５ｋＨｚ、送り速度２０ｍｍ／ｓｅｃであった。

ガラス基板にレーザービームを選択的に照射した結果、ガラス基板にＶ字型の溝が形成された（図６（Ａ）参照）。続いて、ガラス基板にレーザービームを再度照射した結果、深さ方向にさらに大きな溝が形成された（図６（Ｂ）参照）。次に、送り速度を２０ｍｍ／ｓｅｃから５ｍｍ／ｓｅｃに変えて、ガラス基板にレーザービームを再度照射した結果、深さ方向にさらに大きな溝が形成された（図６（Ｃ）参照）。続いて、力学的に、上記の溝が形成されたガラス基板の切断を試みたところ、容易に切断することができた。この際、レーザービームにより照射された溝の位置が切断面となった。

第２の実験として、ガラス基板へのレーザービームの選択的な照射のみで、ガラス基板の切断を試みた。レーザービームは、６回照射した。なお、用いたガラス基板の大きさは、１２６．６ｍｍ×１２６．６ｍｍ×厚さ０．７ｍｍであった。レーザーには、波長が２６６ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーを用いた。レーザーの照射条件は、出力パワー２．０Ｗ、周波数１５ｋＨｚ、送り速度５ｍｍ／ｓｅｃであった。実験の結果、亀裂などが発生することなく、ガラス基板を容易に切断することができた。

第３の実験として、ガラス基板を、研磨装置を用いて１００μｍ以下に研磨した。続いて、研磨したガラス基板へのレーザービームの選択的な照射のみで、ガラス基板の切断を試みた。なお、用いたガラス基板の大きさは、１２６．６ｍｍ×１２６．６ｍｍ×厚さ０．７ｍｍであった。レーザーには、波長が２６６ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーを用いた。レーザーの照射条件は、出力パワー２．０Ｗ、周波数１５ｋＨｚ、送り速度３０ｍｍ／ｓｅｃであった。実験の結果、亀裂などが発生することなく、ガラス基板を容易に切断することができた。

これらの結果から、ガラス基板にレーザービームを照射してガラス基板に溝を形成する場合、また、ガラス基板にレーザービームを照射してガラス基板を切断する場合、ガラス基板の厚さを制御したり、出力パワー、送り速度、照射回数等のレーザー照射条件を適宜調整する必要があることがわかる。

また、ガラス基板にレーザービームを照射して、ガラス基板に溝を形成すると、その溝の切断面は、丸みを帯びている（図６（Ｂ）（Ｃ）参照）。切断面に角がある場合と比較すると、上記のように、切断面が丸みを帯びている場合、切断面の角部の欠けや、亀裂の発生を防止することができる。このような利点により、主にロボット等を使用したガラス基板の搬送の際に、その扱いを容易とすることができる。また、製品に実装する際も、欠けや亀裂の発生を抑制し、基板の損傷や破壊を抑制することができる。

本発明の半導体装置の構成について、図７を参照して説明する。本発明の半導体装置１００は、演算処理回路１０１、記憶回路１０３、アンテナ１０４、電源回路１０９、復調回路１１０、変調回路１１１を有する。半導体装置１００は、アンテナ１０４と電源回路１０９を必須の構成要素としており、他の要素は、半導体装置１００の用途に従って、適宜設けられる。

演算処理回路１０１は、復調回路１１０から入力される信号に基づき、命令の解析、記憶回路１０３の制御、外部に送信するデータの変調回路１１１への出力などを行う。

記憶回路１０３は、記憶素子を含む回路と、データの書き込みやデータの読み出しを行う制御回路を有する。記憶回路１０３には、少なくとも、半導体装置自体の識別番号が記憶されている。識別番号は、他の半導体装置と区別するために用いられる。また、記憶回路１０３は、有機メモリ、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、マスクＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）及びフラッシュメモリから選択された一種又は複数種を有する。有機メモリは、一対の導電層間に有機化合物を含む層が挟まれた構造を有し、構造が単純であるため、少なくとも次の二つの利点がある。一つは作製工程を簡略化することができ、費用を削減することができることである。もう一つは積層体の面積を小型化することが容易であり、大容量化を容易に実現することができることである。また、不揮発性メモリであるため、電池を内蔵してもよいし、内蔵しなくてもよい。従って、記憶回路１０３として、有機メモリを用いることが好ましい。

アンテナ１０４は、リーダ／ライタ１１２から供給された搬送波を、交流の電気信号に変換する。また、変調回路１１１により、負荷変調が加えられる。電源回路１０９は、アンテナ１０４が変換した交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、各回路に電源電圧を供給する。

復調回路１１０は、アンテナ１０４が変換した交流の電気信号を復調し、復調した信号を、演算処理回路１０１に供給する。変調回路１１１は、演算処理回路１０１から供給される信号に基づき、アンテナ１０４に負荷変調を加える。

リーダ／ライタ１１２は、アンテナ１０４に加えられた負荷変調を、搬送波として受信する。また、リーダ／ライタ１１２は、搬送波を半導体装置１００に送信する。なお、搬送波とは、リーダ／ライタ１１２が受発信する電磁波であり、リーダ／ライタ１１２は変調回路１１１により変調された搬送波を受信する。

上記の通り、無線で電磁波を送受信する機能を有する本発明の半導体装置は、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＲＦチップ、ＲＦタグ、ＩＣチップ、ＩＣタグ、ＩＣラベル、無線チップ、無線タグ、電子チップ、電子タグ、無線プロセッサ、無線メモリと呼ばれる。本実施例は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

本発明を適用した半導体装置１００は、電磁波の送信と受信ができるという機能を活用して、様々な物品やシステムに用いることができる。物品とは、例えば、鍵（図８（Ａ）参照）、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等、図８（Ｂ）参照）、書籍類、容器類（シャーレ等、図８（Ｃ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図８（Ｅ）（Ｆ）参照）、記録媒体（ディスクやビデオテープ等）、乗物類（自転車等）、装身具（鞄や眼鏡等、図８（Ｄ）参照）、食品類、衣類、生活用品類、電子機器（液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置、携帯端末等）等である。本発明の半導体装置は、上記のような様々な形状の物品の表面に貼り付けたり、埋め込んだりして、固定される。また、システムとは、物品管理システム、認証機能システム、流通システム等であり、本発明の半導体装置を用いることにより、システムの高機能化、多機能化、高付加価値化を図ることができる。本実施例は、他の実施の形態、他の実施例と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、トランジスタの作製方法について、図９〜１１を参照して説明する。

まず、基板５５１上に絶縁層５５２を形成する（図９（Ａ）参照）。次に、絶縁層５５２上に絶縁層５５３を形成する。次に、絶縁層５５３上に、半導体層５５４を形成する。次に、半導体層５５４上にゲート絶縁層５５５を形成する。

絶縁層５５２、絶縁層５５３、半導体層５５４、ゲート絶縁層５５５等は、プラズマ処理を用いて形成するとよい。ここで行うプラズマ処理は、電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上であり、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下で行うことが好ましい。より詳しくは、電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上１×１０^１３ｃｍ^−３以下で、プラズマの電子温度が０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下で行うことが好ましい。

プラズマの電子密度が高く、被処理物（例えば、絶縁層５５２、５５３、半導体層５５４、ゲート絶縁層５５５等）付近での電子温度が低いと、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上と高いため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化物は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により形成された薄膜と比較して膜厚等の均一性に優れ、且つ緻密な膜として形成することができる。また、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも１００度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。

次に、ゲート絶縁層５５５上に、導電層５０１、導電層５０３を積層して形成する。導電層５０１、導電層５０３の各々は、タングステン、クロム、タンタル、窒化タンタル、モリブデン等の金属や前記金属を主成分とする合金または化合物を用いて形成する。なお、導電層５０１と導電層５０３は、互いに異なる材料を用いて形成する。具体的には、後に行うエッチング工程において、エッチングレートに差が生じる材料を用いる。

次に、導電層５０３上に、レジストからなるマスク５０６を形成する。マスク５０６は、遮光膜と半透膜を含む露光マスクを用いて形成される。このマスクの具体的な構成については後述する。

次に、マスク５０６を用いて、導電層５０３をエッチングして、マスク５０７と導電層５０４を形成する（図９（Ｂ）参照）。マスク５０７は、電界で加速されたイオンによりスパッタされ、２つのパターンに分割され、かつ、離れて配置される。次に、マスク５０７と導電層５０４を用いて、導電層５０１をエッチングして、導電層５０２を形成する（図９（Ｃ）参照）。

次に、マスク５０７と導電層５０４を選択的にエッチングして、マスク５０８と導電層５０５を形成する（図９（Ｄ）参照）。マスク５０８は、電界で加速されたイオンによりスパッタされ、サイズが縮小される。この工程では、基板側に印加するバイアス電圧を調節することにより、導電層５０２がエッチングされないようにする。

次に、半導体層５５４に、一導電型を付与する不純物元素を添加して、第１の濃度の不純物領域５０９、第１の濃度の不純物領域５１６、第１の濃度の不純物領域５１７を形成する（図１０（Ａ）参照）。この際、導電層５０２、導電層５０５を用いて、自己整合的に、半導体層５５４に不純物元素を添加する。

次に、半導体層５５４に、一導電型を付与する不純物元素を添加して、第２の濃度の不純物領域５１０、第２の濃度の不純物領域５１１を形成する（図１０（Ｂ）参照）。第２の濃度は第１の濃度よりも高くする。なお、導電層５０５と重なる半導体層５５４には、一導電型を付与する不純物元素が添加されない。従って、導電層５０５と重畳する領域の半導体層５５４は、チャネル形成領域として機能する。以上の工程を経て、薄膜トランジスタ５２０が完成する。

次に、薄膜トランジスタ５２０を覆うように、絶縁層５１２、絶縁層５１３を形成する（図１０（Ｃ）参照）。次に、絶縁層５１２、絶縁層５１３に設けられた開口部を介して、第２の濃度の不純物領域５１０、第２の濃度の不純物領域５１１に接続された導電層５１４、導電層５１５を形成する。

上記の工程では、厚さが異なる複雑な形状のマスク５０６を用いて、導電層５０１、導電層５０３をエッチングすることを特徴とする。マスク５０６を用いることにより、離れて配置されたマスク５０７を形成することができる。そして、２つのチャネル形成領域の間隔を狭くすることができる。具体的には、２つのチャネル形成領域の間隔を２μｍ未満とすることができる。従って、２つ以上のゲート電極を有するマルチゲート型の薄膜トランジスタを形成する場合に、その占有面積を縮小することができるので、高集積化を実現し、高精細な半導体装置を提供することができる。

次に、マスク５０６を形成する方法について、図１１を参照して説明する。図１１（Ａ）は、露光マスクの一部を拡大した平面図である。また、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に対応する露光マスクの一部の断面図と、基板５５１を含む積層体の断面図である。

露光マスクは、透光性の基板５６０と、遮光膜５６１、遮光膜５６２と、半透膜５６３を有する。遮光膜５６１、遮光膜５６２は、クロム、タンタル、ＣｒＮｘ（ｘは正の整数）などの金属膜からなる。半透膜５６３は、露光波長に対して材料を適宜選択する必要があり、例えば、ＴａＳｉｘＯｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＣｒＯｘＮｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＣｒＦｘＯｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＭｏＳｉｘＮｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＭｏＳｉｘＯｙ（ｘ、ｙは正の整数）を用いればよい。半透膜５６３は、補助パターンとして機能する。

上記の構成の露光マスクを用いて、レジストマスクの露光を行うと、露光されない領域５２１と露光される領域５２２とに大別される。この状態で、現像処理を行うと、露光された領域５２２のレジストが除去され、露光されない領域５２１の露光マスクにおける半透膜５６３に対応する部分のレジストの一部は除去される。図９（Ａ）に示すような形状のマスク５０６が形成される。

本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。ガラス基板の切断面を示すＳＥＭ像。本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。本発明の半導体装置を説明する図。

符号の説明

１１基板
１２絶縁層
１３トランジスタ
１４絶縁層
１５絶縁層
１６絶縁層
１７導電層
２５絶縁層
２６点線で囲まれた領域
２７半導体層
２９導電層
３０不純物領域
３１チャネル形成領域
３２溝
３３積層体
３４フィルム
３５フィルム
１００半導体装置
１０１演算処理回路
１０３記憶回路
１０４アンテナ
１０９電源回路
１１０復調回路
１１１変調回路
１１２リーダ／ライタ
５０１導電層
５０２導電層
５０３導電層
５０４導電層
５０５導電層
５０６マスク
５０７マスク
５０８マスク
５０９第１の濃度の不純物領域
５１０第２の濃度の不純物領域
５１１第２の濃度の不純物領域
５１２絶縁層
５１３絶縁層
５１４導電層
５１５導電層
５１６第１の濃度の不純物領域
５１７第１の濃度の不純物領域
５２０薄膜トランジスタ
５２１露光されない領域
５２２領域
５５１基板
５５２絶縁層
５５３絶縁層
５５４半導体層
５５５ゲート絶縁層
５６０基板
５６１遮光膜
５６２遮光膜
５６３半透膜

Claims

基板上に、第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層上に、半導体層を形成し、
前記半導体層上に、第２の絶縁層を形成し、
前記第２の絶縁層上に、第１の導電層、第２の導電層を積層して形成し、
前記第２の導電層上に、遮光膜と透光膜を含む露光マスクを用いて形成された膜厚が異なるマスクをレジストより形成し、
前記膜厚が異なるマスクを用いて前記第２の導電層をエッチングして、第３の導電層を形成すると同時に、前記膜厚が異なるマスクを２つの第１のマスクに形成し、
前記２つの第１のマスクと前記第３の導電層を用いて、前記第１の導電層をエッチングして、第４の導電層を形成し、
前記第３の導電層を選択的にエッチングして、２つの第５の導電層を形成し、
前記第４の導電層及び前記２つの第５の導電層をマスクとして、前記半導体層に第１の一導電型を付与する不純物元素を添加して、第１の濃度の第１の不純物領域と、第１の濃度の第２の不純物領域と、第１の濃度の第３の不純物領域とを形成し、
前記２つの第５の導電層をマスクとして、前記半導体層に第２の一導電型を付与する不純物元素を添加して、第２の濃度の第１の不純物領域と、第２の濃度の第２の不純物領域とを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１において、
前記２つの第５の導電層のぞれぞれに重畳する領域の半導体層は、それぞれチャネル形成領域として機能することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１または２において、
前記第２の濃度は第１の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至３のいずれか一項において
第２の一導電型を付与する不純物元素を添加された前記半導体層上に、第３の絶縁層を形成し、
アブレーション加工を用いてレーザービームを選択的に照射して、前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、前記第３の絶縁層及び前記基板を切断することを特徴とする半導体装置の作製方法。