专利名称：具有导电层的衬底的制造方法和半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及具有诸如布线和天线这样的导电层的衬底及其制造方法，该导电层设置在诸如无线芯片、无线标签、无线IC、RFID、和IC标签等半导体器件中，用于双向无线数据通信。本发明还涉及具有用于双向无线数据通信的天线的半导体器件的制造方法。
背景技术：
近年来，具有无线数据通信功能的IC，例如无线标签、IC标签、以及非接触式IC卡等，得到了积极的开发。上述的IC标签以及非接触式IC卡应具有用于无线数据通信的天线。该天线是通过嵌入线圈、印刷、刻蚀导电薄膜、被覆金属等形成的。其中，印刷因其生产能力高而被广泛采用。
天线与读/写装置谐振时所产生的电动势取决于天线线圈的圈数、面积等、以及天线与读/写装置之间通信的电磁波的频率等。电动势大的频率称为谐振频率，谐振频率取决于线圈的电感和电容。线圈的电感取决于线圈的形态，例如尺寸、外形、圈数、以及相邻线圈的距离。特别地，线圈的电感与线圈的长度成正比，而与相邻线圈的距离成反比。
当通过丝网印刷在衬底上印刷导电膏时，填充在掩模的开口部分的上述导电膏会从掩模的开口部分蔓延，造成溢出。如图16A的导电膏的剖面图所示，从掩模的开口部分溢出的导电膏导致导电膏1601的外围部分(边缘部分)1602具有小的倾角(small taper angle)。通过烘焙上述导电膏而形成的导电层会与相邻的层发生短路，导致成品率下降。
另外，在丝网印刷中，填充在网孔掩模的开口部分中的导电膏相互连接而形成线状膏。因此，如图16B的导电膏的顶视图所示，在填充在开口部分中的导电膏区域1611的相邻导电膏之间的距离1613和与该区域1611相连接的导电膏区域1612的相邻导电膏之间的距离是不同的。当将通过烘焙该导电膏而形成的导电层用作天线时，天线的电感与相邻导电膏的距离为常数的情况不同，其谐振频率较低，从而导致较低的电动势。
在导电膏的线宽较窄的区域1612中，导电膏易于断开，造成成品率的下降。另外，因导电膏的粘度所造成的导电层的变薄，使电阻增加。可以通过进行多次的导电膏的印刷来避免上述问题，但在此情况下，工序数量增加，并造成相邻导电膏的相互连接，从而导致后续形成的导电层的短路。
发明内容
从上述观点出发，本发明提供一种具有导电层的衬底的制造方法，该方法可以控制相邻导电层之间的距离。本发明还提供一种具有宽度窄的厚导电层的衬底的制造方法，该方法可以控制导电层的宽度和厚度。另外，本发明提供一种具有导电层的衬底的制造方法，该导电层用作电感偏差小、电动势大的天线。本发明还提供一种高成品率的半导体器件的制造方法。
根据本发明，在衬底的上面形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性区域和对含有导电颗粒的混合物的高可湿性区域，在上述高可湿性区域上涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层，并用光对上述低可湿性层的一部分进行照射来形成高可湿性区域；在上述高可湿性区域上涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成光催化层；在上述光催化层上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层，并用光对上述低可湿性层的一部分进行照射来形成高可湿性区域；在上述高可湿性区域上涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成具有期望形状的光催化层；在上述具有期望形状的光催化层上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层，并用光对上述低可湿性层进行照射来形成高可湿性区域；在上述高可湿性区域上涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成无机绝缘层，并在该无机绝缘层上形成具有期望形状的有机树脂层；在上述无机绝缘层的未被上述有机树脂层覆盖的第1暴露部分上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；在去除上述有机树脂层后，在未被上述低可湿性层覆盖的上述无机绝缘层的第2暴露部分上涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成有机树脂层，并在该有机树脂层上形成具有期望形状的无机绝缘层；在该无机绝缘层的表面上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；在上述有机树脂层上形成涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成半导体元件；形成覆盖该半导体元件、并将与上述半导体元件的源区或漏区相连接的导电层的一部分暴露出来的绝缘层；在上述绝缘层和上述暴露出来的导电层上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性区域和对含有导电颗粒的混合物的高可湿性区域；在上述高可湿性区域上形成涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成半导体元件；形成覆盖该半导体元件、并将与上述半导体元件的源区或漏区相连接的导电层的一部分暴露出来的绝缘层；在上述绝缘层和上述暴露出来的导电层上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；用光对上述低可湿性层进行照射来形成高可湿性区域；在上述高可湿性区域上形成涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成半导体元件；形成覆盖该半导体元件、并将与上述半导体元件的源区或漏区相连接的导电层的一部分暴露出来的无机绝缘层；在上述无机绝缘层和上述暴露出来的导电层上形成具有期望形状的有机树脂层；在上述无机绝缘层的未被上述有机树脂层所覆盖的暴露部分上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；在去除上述有机树脂层后，在未被上述低可湿性层覆盖的上述无机绝缘层上涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
根据本发明的一个方式，在衬底的上面形成半导体元件；形成覆盖该半导体元件的感光树脂层；在上述感光树脂层上形成具有期望形状的无机绝缘层；在上述无机绝缘层的暴露部分上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；将上述感光树脂层的一部分进行曝光并显影，以将与上述半导体元件的源区或漏区相连接的导电层的一部分暴露出来；在上述有机树脂层上涂覆含有导电颗粒的混合物并烘焙，从而形成导电层。
优选通过例如丝网印刷、胶版印刷、凸版印刷、以及凹板印刷等印刷方法、或通过液滴排放法来涂覆上述含有导电颗粒的混合物。上述导电层典型地是布线和天线。
根据本发明的一个方式，具有导电层的衬底包括衬底、在该衬底上形成的光催化层、和在该光催化层上形成的导电层。
上述光催化层的平面形状可以与上述导电层不同。此时，利用具有与上述导电层相同形状的光掩模对具有低可湿性的上述光催化层进行曝光，形成低可湿性区域和高可湿性区域，从而在上述高可湿性区域中形成导电层。上述光催化层和上述导电层可以形成在上述衬底的一部分上，并可以具有相同的平面形状。上述导电层典型地是布线和天线。
根据本发明，在形成有导电层的区域的周围形成低可湿性区域。这样，导电膏不会在低可湿性区域内蔓延，从而可以避免上述导电层的周围区域因导电膏从掩模的开口部分的溢出而具有小的倾角。据此，可以获得一致的导电层厚度。另外，由于上述导电膏分布在上述高可湿性区域中，所以上述导电膏和上述导电层可以获得一致的线宽和距离。其结果是，当上述导电层用于天线时，可以获得电感偏差小的天线。另外，还可以获得大电动势的天线以及特性偏差小的半导体器件。
图1A、1C和1E为表示本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图，图1B、1D和1F为表示本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的透视图。
图2A～2C为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图3A～3D为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图4A～4D为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图5A～5C为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图6A和6B为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图7A～7C为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图8A～8D为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图9A～9D为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图10A～10E为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图11A～11C为本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图12A和12B为表示本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图13A和13B为表示本发明的具有导电层的衬底的制造步骤的剖面图。
图14为本发明的半导体器件的结构。
图15A～15F为本发明的半导体器件的应用。
图16A和16B分别为现有的导电层结构的剖面图和平面图。
图17A和17B分别为本发明的半导体器件的结构。
具体实施例方式
下面参照附图，以实施方式和实施例详细说明本发明，但应该理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，各种改变和修改是显而易见的。这样，除非上述改变和修改超出了本发明的范围，否则应将其解释为包括在本发明的范围内。在图示了实施方式和实施例的全部附图中，相同的部分或具有相同功能的部分用相同的符号表示，且其详细说明从略。
实施方式1在本实施方式中，参照图1A～1F，说明利用光掩模在衬底上形成具有不同可湿性的区域的步骤、和在高可湿性区域中形成导电层的步骤。在本实施方式中，是以天线为导电层的典型例来进行说明的。
图1B、1D和1F为具有天线的衬底的透视图，图1A、1C和1F为沿线A-B的剖面图。
在衬底100上形成无机绝缘层101，并在该无机绝缘层101上形成低可湿性层102(见图1A和1B)。
上述衬底100可以是玻璃衬底、石英衬底、由例如矾土等陶瓷的绝缘材料构成的衬底、塑料衬底、硅晶片、金属板等。
塑料衬底典型地由聚萘亚甲酸亚乙酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚丙烯、聚硫化丙稀、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚硫化亚苯基(polyphenylene sulfide)、聚氧亚苯基(polyphenyleneoxide)、聚对苯二酸亚乙酯(PET)、聚邻苯二酰胺(polyphthalamide)、尼龙、聚醚醚酮(polyehter ether ketone，PEEK)、聚砜(PSF)、聚醚酰亚胺(polyehter imide，PEI)、多芳基化合物(polyarylate，PAR)、聚对苯二酸亚丁酯(PBT)、或聚酰亚胺。该塑料衬底还可以由分散有直径为数纳米的无机颗粒的有机材料所构成。上述衬底100可以具有柔性。在本实施方式中，衬底100使用聚碳酸酯。
上述无机绝缘层101是通过CVD、等离子体CVD、溅射等方法形成的氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)(x＞y)、氧化氮化硅(SiNxOy)(x＞y)、氮化铝(AlN)等。在本实施方式中，使用通过溅射而形成的含有氧化硅的层作为上述无机绝缘层101。
形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层作为上述低可湿性层102，上述含有导电颗粒的混合物是在后续涂布的，并含有导电颗粒。该低可湿性层102可以由含烷基或碳氟链的化合物构成。
作为上述低可湿性层的混合物的例子，可以采用含碳氟链的有机树脂(氟基树脂)。该氟基树脂可以是聚四氟乙烯(PTFE；4-氟化乙烯树脂)、全氟烷氧基烷(perfluoroalkoxy alkane，PFA；4-氟化乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂)、全氟乙烯丙稀共聚物(PFEP；4-氟化乙烯-6-氟化丙稀共聚物树脂)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE；4-氟化乙烯-乙烯共聚物树脂)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF；偏氟化乙烯树脂，fluorinatedvinylidene resin)、聚氯三氟乙烯(PCTFE；氯化3-氟化乙烯树脂，3-fluorinated ethylene chloride resin)、乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE；3-氟化氯乙烯-乙烯共聚物树脂，3-fluorinated ethylenechloride-ethylene eopolymer resin)、聚四氟乙烯-全氟二氧杂环戊烯共聚物(TFE/PDD)、聚氟乙烯(PVF；氟化乙烯树脂)等。
作为上述低可湿性层102的化合物的例子，可以采用化学式为Rn-Si-X(4-n)(n＝1，2，3)的有机硅烷。在该式中，R为比较不活跃的基，例如氟烷基和烷基；X为可以通过与羟基或吸附水的缩聚反应而与衬底表面上的羟基偶联的水解基，例如卤素、甲氧基、乙氧基、和乙酸基。
作为有机硅烷的例子，可以采用R为氟烷基的氟烷基硅烷(以下称为FAS)。FAS的氟烷基的结构为(CF3)(CF2)x(CH2)y，其中x为0～10的整数，y为0～4的整数。当多个R或X与Si偶联时，所有的R或X可以相同或不同。FAS的典型例有例如十七氟四氢癸基三乙氧基硅烷(heptadecafluorotetrahydrodecyltricthoxysilane)、十七氟四氢癸基三氯硅烷(heptadecafluorotetrahydrodecyltrichlorosilane)、十三氟四氢辛基三氯硅烷(tridecafluorotetrahydrooctyltrichlorosilane)、和三氟丙基三甲氧基硅烷(trifluoropropyltrimethoxysilane)等氟烷基硅烷。
作为有机硅烷的另一例，可以采用R为烷基的烷氧基硅烷。关键是，优选碳原子数为2～30的烷氧基硅烷。典型采用乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十八基三乙氧基硅烷(ODS)、二十烷基三乙氧基硅烷、和三十烷基三乙氧基硅烷。特别地，优选具有极低可湿性的含有长链烷基的硅烷化合物。
作为用于形成上述低可湿性层102的化合物的溶剂，可以采用烃基溶剂，例如n-戊烷、n-己烷、n-庚烷、n-辛烷、n-癸烷、双环戊烷、苯、甲苯、二甲苯、杜烯、茚、四氢化萘、十氢化萘(decatetrahydronaphthalene)、和角鲨烯(squalene)，或采用四氢化呋喃(tetrahydrofuran)。
当使用上述材料形成上述低可湿性层102时，上述材料是通过液滴排放法、涂覆含有液体的混合物的方法等形成的。另外，也可以通过化学吸附在上述无机绝缘层101的表面上形成上述材料。通过化学吸附可以形成单分子层。
当使用单分子层作为上述低可湿性层102时，该低可湿性层102的一部分可以在后续的步骤中被立即溶解。另外，由于上述单分子层的厚度一致，该低可湿性层102可以被溶解而不会发生不均匀的现象。为了获得单分子层，将衬底置于含有有机硅烷的气密容器中，使有机硅烷通过化学作用吸附在绝缘层的表面上，然后用乙醇清洗该表面以形成作为上述低可湿性层的单分子层。另外，也可以将衬底置于含有有机硅烷的溶液中，使有机硅烷通过化学作用吸附在绝缘层的表面上以形成作为上述低可湿性层的单分子层。
在本实施方式中，上述低可湿性层102是以这样的方式形成的，即将衬底置于含有FAS试剂的气密容器中并在110℃的温度下加热5分钟或更长的时间，使FAS吸附在绝缘层的表面上。
还可以通过形成绝缘层并以氟等离子体对其进行照射来形成上述低可湿性层102。另外，也可以准备具有含有氟树脂的电介质的电极并利用空气、氧、或氮产生等离子体，来对绝缘层的表面进行等离子体处理，以形成上述低可湿性层。当使用氟基树脂作为电介质时，氟取代了该绝缘层表面上的功能团，从而得到了改进的表面，使可湿性降低。
可以使用将例如聚乙烯醇(PVA)之类的水溶性树脂掺入到例如H2O等溶剂中得到的材料作为上述绝缘层的材料。另外，也可以并用PVA和其它的水溶性树脂。还可以使用有机树脂，例如丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、苯酚树脂、环氧树脂、聚缩醛树脂、聚醚、聚氨基甲酸酯、聚酰胺(尼龙)、呋喃树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、以及抗蚀剂。
接着，利用光掩模103，用光104对低可湿性层102进行照射。利用光能使上述低可湿性层102部分地曝光，使材料的键离解，从而形成高可湿性区域112(见图1C和1D)。此时，上述高可湿性区域112的每一个的形状与所后续形成的天线的形状相同。在未被光104照射的区域中保留下具有低可湿性的区域，该保留下来的具有低可湿性的区域用低可湿性区域111表示。
在本实施方式中，上述光104的照射是紫外线照射，以使FAS的一部分键离解。注意，优选以氧填充上述低可湿性层102与上述光掩模103之间的空间。用紫外线照射氧产生臭氧，使FAS的键更易离解。此时，优选以氮填充作为光源的灯与光掩模之间的空间。当上述空间用氮填充时，由于紫外线不易被氮吸收，所以可以用保持着充分强度的紫外线照射上述光掩模103和上述低可湿性层102。
高可湿性区域意味着与低可湿性区域相比、对含有导电颗粒的混合物的可湿性较高的区域。另外，关于含有导电颗粒的混合物的接触角，高可湿性区域的含有导电颗粒的混合物的接触角较小，而低可湿性区域的含有导电颗粒的混合物的接触角较大。
低可湿性区域的表面能较低。而高可湿性区域的表面能较高。
如果接触角大，则混合物不会蔓延而是被区域表面所排斥；而如果接触角小，混合物就会在表面上蔓延。在本发明中，高可湿性区域中的含有导电颗粒的混合物的接触角(θ1)与低可湿性区域中的含有导电颗粒的混合物的接触角(θ2)之间的差理想的是大于等于30°，最好是大于等于40°。也就是说，θ2比θ1大30°或更多，优选θ2比θ1大40°或更多。
接着，将在液体中含有导电颗粒的混合物(以下称为导电膏)涂覆或排放在高可湿性区域112上，然后干燥和烘焙，形成导电层121(见图1E和1F)。
上述导电膏是将直径为数纳米至数微米的导电颗粒溶解或分散在溶剂中。上述导电颗粒是采用从Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr和Ba中选择出的一种或多种元素的颗粒、卤化银颗粒、或上述成分的可分散的纳米颗粒。上述导电颗粒可以含有Si或Ge。另外，也可以层积用上述材料形成的导电层来形成第1导电层121。上述导电膏中所含的有机树脂可以是用作金属颗粒的粘合剂、溶剂、分散剂、和涂覆剂的一种或多种有机树脂。典型地，可以使用例如环氧树脂和有机硅树脂之类的有机树脂。
通过例如丝网印刷、胶版印刷、凸版印刷、以及凹板印刷等印刷方法、或液滴排放法在高可湿性区域112上涂覆导电膏。
上述导电层是通过三维地、无规则地堆积导电颗粒而形成的。即，上述导电层包括三维聚集的颗粒。因此，其表面略有起伏。另外，根据加热温度和加热时间，上述导电颗粒被熔化，从而形成具有大粒度(grain size)的导电颗粒。上述导电颗粒的粒度随导电膏的加热温度和加热时间而增加；因此，导电层具有粗糙的表面。在一些情况下，上述导电颗粒熔化的区域具有多晶结构。
另外，根据加热温度、气氛、和加热时间，在上述导电层中残留有由有机树脂构成的粘合剂。
在本实施方式中，是通过丝网印刷在高可湿性区域112中进行上述导电膏的印刷的。上述导电膏可以采用含有直径为数纳米至数十纳米的银颗粒的混合物。
由于低可湿性区域111形成在涂覆或排放上述导电膏的区域的周围，所以上述导电膏不会蔓延，并且可以避免上述导电层的周围区域因导电膏从掩模的开口部分的溢出而具有小的倾角。这样，可以获得厚度一致的导电层。另外，上述导电膏在上述高可湿性区域中蔓延并形成一致的宽度，从而避免了相邻导电层间的短路。此时，可以在导电层之间获得一致的距离。其结果是，可以获得具有大电动势的天线的功能的导电层。
在本发明中，可以使用环状磁场天线(loop magnetic fieldantenna)、偶极子天线(dipole)、单极天线(monopole)或接线式电场天线(patch electric field antenna)等。可以通过适当地选择阻抗、电感、电容和频率来设计上述磁场天线。同时可以通过适当选择长度(例如，λ/2或λ/4，其中λ为电磁波的波长)或适当选择线性极化或环形极化来设计上述电场天线。
当通过液滴排放法形成上述导电膏时，使用具有低粘度的导电膏。这样，上述导电层变薄，因此，优选多次排放和烘焙上述导电膏。在此情况下，在导电层的周围也形成有低可湿性区域，因此上述导电膏不会蔓延。其结果是，可以获得低阻抗的厚的天线。
实施方式2在本实施方式中，参照图2A～2C，说明导电层形成区域的制造步骤；与实施方式1相比，该步骤更为有效。在本实施方式中，利用光催化层有效地曝光低可湿性层。
在衬底100上形成光催化层201，在该光催化层201上形成低可湿性层102(见图2A)。
光催化层201是由氧化钛(TiOx)、诸如钛酸锶(SrTiO3)之类的钛酸盐(MTiO3)、钽酸盐(MTaO3)、铌酸盐(M4Nb6O17)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化镉(CdSe)、钽酸钾(KTaO3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铌(Nb2O5)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钨(WO3)等(其中M表示金属元素)形成的。
上述光催化层201是通过溅射、等离子体CVD、汽相淀积、溶胶-凝胶法、逆胶束法(reverse micelle method)、电泳、旋转涂覆、液滴排放法、等离子体喷涂等方法而形成的。
在本实施方式中，上述光催化层201是通过溶胶-凝胶法、利用氧化钛而形成的。
接着，使用光掩模103，用光104照射低可湿性层102，使低可湿性层102的一部分曝光，从而形成具有可湿性高于上述低可湿性层的区域112(见图2B)。
当以具有特定能量的光照射时，光催化层201被激活，使与该光催化层201接触的上述低可湿性层分解。这样，上述低可湿性层102可以在较短的时间分解并形成高可湿性区域112。
用于激活光催化层201的光能取决于该光催化层201的材料。典型地，用紫外线(波长小于等于400nm、优选小于等于380nm)激活由氧化钛构成的光催化层，而用可见光来激活由硫化镉构成的光催化层。在本实施方式中，光催化层是用紫外线激活的。
接着，通过印刷或液滴排放法在高可湿性区域112上涂覆导电膏，然后干燥并烘焙，形成导电层121。上述低可湿性区域111形成在高可湿性区域112的周围，导电膏被上述低可湿性区域111所排斥。结果，可以获得预先确定的导电层宽度以及一致的相邻导电层之间的距离(见图2C)。
通过上述步骤，可以获得具有导电层的衬底。
实施方式3在本实施方式中，低可湿性层的曝光不使用光掩模。
在衬底100上形成无机绝缘层101，在无机绝缘层101上形成分别具有期望形状的各光催化层301(见图3A)。然后，在光催化层301和无机绝缘层101上形成低可湿性层302(见图3B)。在本实施方式中，光催化层301具有与后续形成的导电层相同的形状。
用光104照射光催化层301以将其激活。其结果是，选择性地使与光催化层301相接触的低可湿性层302发生反应，使低可湿性层的物质分解，从而形成高可湿性区域304。在本实施方式中，光催化层301暴露在高可湿性区域304中，但本发明并不限于该结构，也可以在光催化层301上形成上述高可湿性区域。不与光催化层301相接触的低可湿性层区域不发生光催化层的催化反应而保留下来。保留下来的低可湿性层表示为低可湿性区域303(见图3C)。
接着，用导电膏涂覆高可湿性区域304，然后干燥并烘焙以形成导电层311(见图3D)。该导电膏可以使用实施方式1所述的任何导电膏。
通过上述步骤，可以获得具有导电层的衬底。
实施方式4在本实施方式中，使用由有机树脂构成的掩模来选择性地形成低可湿性区域。
在衬底100上形成无机绝缘层101，在无机绝缘层101上形成具有期望形状的有机树脂层402。在本实施方式中，有机树脂层402具有与后续形成的导电层相同的形状(见图4A)。
为了获得有机树脂层402，利用液滴排放法或印刷法在将形成天线的区域上涂覆有机树脂层的材料并烘焙。另外，也可以在整个表面上涂覆含有有机树脂和液体的混合物并烘焙，然后进行刻蚀以使有机树脂层402保留在将形成天线的区域中。
然后，在无机绝缘层101上形成低可湿性层403。当低可湿性层403是由氟基树脂或烷基树脂构成时，在无机绝缘层101和有机树脂层402上形成上述低可湿性层。此时，上述有机树脂层402可以由诸如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯(benzocyclobutene)、丙烯酸、环氧树脂、聚酯、聚碳酸酯树脂、酚树脂、聚乙缩醛、聚醚、呋喃树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂和有机硅树脂等有机树脂形成。也可以用感光有机树脂来构成上述有机树脂层402。此时，可以对该有机树脂层进行曝光并显影来形成期望的形状。
另一方面，当用有机硅烷形成低可湿性层时，如果有机树脂层402的表面具有羟基的话，也在有机树脂层402上形成上述低可湿性层。作为表面具有羟基的有机树脂，可以举出酚树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。
即使有机树脂的表面不具有羟基，也可以通过在大气气氛下对有机树脂表面进行等离子体处理，在表面上形成羟基。这样，当在大气气氛下进行等离子体处理时，就可以在例如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯(benzocyclobutene)、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯树脂、聚乙缩醛、聚醚、呋喃树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂的不含羟基的有机树脂上形成低可湿性层。
当有机树脂层402由表面不含羟基的有机树脂构成时，仅在无机绝缘层101上形成低可湿性层，而不在该有机树脂层402上形成。在此情况下，可以选择性地形成低可湿性层。
在本实施方式中，无机绝缘层101由氧化硅膜构成，有机树脂层402由环氧树脂构成，低可湿性层403由FAS构成。因此，低可湿性层403形成在无机绝缘层101和有机树脂层402的表面上(见图4B)。
接着，去除有机树脂层402以形成高可湿性区域112。通过使用分离剂等的湿法刻蚀去除有机树脂层402。此时，选择分离剂以使在有机树脂层402以外的区域中的低可湿性层403不被去除、并选择性地去除在有机树脂层402上的低可湿性层403(见图4C)。
在高可湿性区域112上涂布或排放含有液体的导电膏，然后干燥并烘焙，以形成导电层121(见图4D)。
通过上述步骤，可以获得具有导电层的衬底。
实施方式5在本实施方式中，在无机绝缘层上选择性地形成低可湿性区域。
在衬底100上形成有机树脂层501，在有机树脂层501上形成具有期望形状的无机绝缘层502。在本实施方式中，有机绝缘层502是在后续不形成导电层的区域中形成的(见图5A)。
由于在后续步骤中在无机绝缘层502上选择性地形成低可湿性层，所以有机树脂层501可以由不含羟基的有机树脂形成，例如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯树脂、聚乙缩醛、聚醚、呋喃树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂。可以通过液滴排放法、印刷法、涂覆法等，用有机树脂涂覆衬底并烘焙，以获得有机树脂层501。在本实施方式中，有机树脂层501是由聚酰亚胺构成的。
通过CVD、等离子体CVD、溅射等方法，利用氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)(x＞y)、氧化氮化硅(SiNxOy)(x＞y)、氮化铝(AlN)等形成无机绝缘层502，然后刻蚀。另外，也可以通过液滴排放法或印刷法排放或涂覆含有硅氧烷聚合物和液体的混合物，来形成上述无机绝缘层502。
然后，在无机绝缘层502上形成低可湿性层503(见图5B)。优选用有机硅烷来形成该低可湿性层503。据此，有机硅烷的水解基与无机绝缘层表面的羟基或吸附水反应，在无机绝缘层502的表面选择性地形成低可湿性层503。在有机树脂层501上、未覆盖无机绝缘层502的暴露区域为高可湿性区域504。
把导电膏涂布或排放到高可湿性区域504上，然后干燥并烘焙，以形成导电层121。
通过上述步骤，可以获得具有导电层的衬底。
实施方式6在本实施方式中，参照图7A～7C说明具有天线的半导体器件的制造方法。参照实施方式1说明天线的制造方法。在衬底700上形成包括多个晶体管的层。可以任意组合P沟道TFT和N沟道TFT作为上述的TFT。在本实施方式中，采用N沟道TFT。
在形成于衬底700上的绝缘层703上形成TFT 701和702。该TFT 701和702分别由半导体层、栅绝缘膜716a和716b、栅电极717a和717b、和设置在上述栅电极的侧表面上的侧壁718a和718b所组成。上述半导体层分别由源区和漏区719a和719b、低浓度掺杂区720a和720b、和沟道形成区721a和721b所组成。上述低浓度掺杂区720a和720b由侧壁718a和718b所覆盖。另外，形成覆盖TFT 701和702的绝缘层722。绝缘层722作为钝化膜，具有防止以碱性金属为代表的杂质进入内部的作用。这样，TFT 701和702不会被污染，可以具有高可靠性。上述钝化膜可以使用氮化硅膜、氧化氮化硅膜、氮氧化硅膜等。
可以采用无定形半导体、微晶半导体、多晶半导体、以及有机物半导体的任何一种作为TFT 701和702的半导体层的有源层。为了获得特性得到改善的晶体管，优选使用金属元素作为催化剂、或通过激光照射来使半导体层结晶化。另外，也可以通过使用SiH4气体和F2气体、或SiH4气体和H2气体的等离子体CVD来形成半导体层；还可以使用激光照射上述所获得的半导体层。
TFT 701和702也可以采用在200～600℃(优选350～550℃)的温度下结晶化的结晶半导体层(低温多晶硅层)，或在600℃或更高的温度下结晶的结晶半导体层(高温多晶硅层)。当在衬底上形成高温多晶硅层时，由于玻璃衬底在某些情况下不耐热，所以优选使用石英衬底。优选在TFT 701和702的半导体层中掺入浓度为1×1019～1×1022atoms/cm3的氢元素或卤素元素，优选为1×1019～5×1020atoms/cm3。
TFT 701和702的半导体层的每一层的厚度为20～200nm，优选为40～170nm，进一步优选为45～55nm或145～155nm，更加优选为50或150nm。据此，即使在折叠时也不易在TFT 701和702中发生断裂。
构成TFT 701和702的半导体层的晶体优选形成为使其晶界沿平行于载流子流动的方向(沟道长度方向)延伸。TFT 701和702的每个的S值(亚阈值)优选为小于等于0.35V/dec(更加优选0.09～0.25V/dec)，迁移率优选大于等于10cm2/Vs。在环形振荡器水平上(电压为3～5V)，TFT 701和702的每个具有大于等于1MHz、优选大于等于10MHz的频率。或者其每个栅的频率大于等于100kHz，优选大于等于1MHz(电压为3～5V)。该半导体层可以通过用连续波激光(简称CW激光)照射或通过工作于大于等于10MHz、优选为60～100MHz的频率的脉冲激光进行照射来形成。
向上述低浓度掺杂区以及源区和漏区掺入形成N型或P型导电类型的元素。在本实施方式中，通过离子注入或离子掺杂将N型杂质元素掺入源区和漏区719a和719b、以及低浓度掺杂区720a和720b中。
虽然本实施方式示出了TFT 701和702分别具有低浓度掺杂区720a和720b以及侧壁718a和718b的结构，但本发明并不限于该结构。也可以不设置低浓度掺杂区和侧壁。
也可以使用有机物半导体材料来形成上述半导体层。优选使用具有包括共轭双键的骨架的π-电子共轭聚合物材料。典型地，可以使用可溶的聚合物材料，例如聚噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚噻吩衍生物、和并五苯。
另外，也可以通过形成可溶的前体、然后进行处理来形成上述半导体层。通过包括聚亚噻吩基亚乙烯基(polythienylenevinylene)、聚(2，5-亚噻吩基亚乙烯基)(poly(2，5-thienylenevinylene))、聚乙炔、聚乙炔衍生物、聚丙炔亚乙烯基(polyallylenevinylene)等的前体来获得上述半导体材材料。
不仅可以通过进行热处理，而且可以通过加入例如氯化氢的反应催化剂来将上述前体转化为有机物半导体。而且，上述可溶的有机物半导体材料可以溶于溶剂，该溶剂典型为甲苯、二甲苯、氯苯、二氯代苯、苯甲醚、氯仿、二氯甲烷、γ-丁内酯(γ-butyrlactone)、乙二醇二丁醚、环己烷、NMP(N-甲基-M-吡咯烷酮)、环己酮、2-丁酮、二氧杂环乙烷、二甲基甲酰胺(DMF)、和四氢化呋喃。
形成绝缘层723以覆盖TFT 701和702以及作为钝化膜的绝缘层722。上述绝缘层723用于使表面平坦化。作为源和漏极线的导电层724a和724b分别与源区和漏区719a和719b相连接，并填充设置在绝缘层722和723中的开口部分。
形成绝缘层726和727以覆盖导电层724a和724b。上述绝缘层726和727用于表面的平坦化和保护TFT 701和702以及导电层724a和724b。
在绝缘层726和727的一部分中形成开口部分以将导电层724a暴露出来。在上述绝缘层726和727及其开口部分、和上述导电层724a的暴露部分上形成低可湿性层728。上述低可湿性层728可以使用如实施方式1所述的任何的低可湿性层102的材料来形成。
接着，使用光掩模103，用光104照射低可湿性层728。该低可湿性层728被局部曝光，使材料的键离解，从而形成高可湿性区域732。低可湿性层在未被光104所照射的区域中保留下来。保留下来的低可湿性层记为低可湿性区域731(见图7B)。
在高可湿性区域732上涂布或排放含有液体的导电膏，然后干燥并烘焙，以形成导电层741。上述导电膏可以使用实施方式1所述的混合物和导电膏的形成方法来形成。通过上述步骤，可以获得作为与TFT连接的天线的导电层741(见图7C)。进而，可以获得具有天线的半导体器件。
实施方式7在本实施方式中，参照图8A～8D说明具有天线的半导体器件的制造方法的另一个例子。参照实施方式4说明天线的制造步骤。
与实施方式6相似，在衬底700上形成TFT 701和702。在TFT的导电层724a和724b上形成绝缘层726和绝缘层801。在绝缘层726和801的一部分中形成开口部分以将导电层724a暴露出来。
然后，在将要形成天线的区域中形成有机树脂层802(见图8A)。可以使用如实施方式4所述的有机树脂层402的材料和形成方法来形成有机树脂层802。
形成低可湿性层811。该低可湿性层811可以使用与实施方式1所述的低可湿性层102相同的材料来形成。在本实施方式中，低可湿性层811由聚酰亚胺形成，因此，该低可湿性层811可以选择性地形成于无机绝缘层的暴露区域(见图8B)。
去除有机树脂层802以形成高可湿性区域812(见图8C)。
在高可湿性区域812上涂布或排放含有液体的导电膏，然后干燥并烘焙，以形成导电层741。通过上述步骤，可以获得作为与TFT连接的天线的导电层741(见图8D)。进而，可以获得具有天线的半导体器件。
实施方式8在本实施方式中，参照图9A～9D说明具有天线的半导体器件的制造方法的另一个例子。天线的制造步骤参照实施方式5进行说明。
与实施方式6相似，在衬底700上形成TFT 701和702。在TFT的导电层724a和724b上形成绝缘层726和有机树脂层901。在有机树脂层901上形成无机绝缘层902。该无机绝缘层902形成在后续不形成天线的区域中(见图9A)。
有机树脂层901由正感光树脂或负感光树脂构成。在本实施方式中使用正感光树脂。
无机绝缘层902可以使用与实施方式5的无机绝缘层502相同的材料和形成方法来形成。
然后，在无机绝缘层902上形成低可湿性层911。该低可湿性层911可以使用与实施方式1所述的低可湿性层102相同的材料来形成。形成低可湿性层911的材料可以任意选择以使有机树脂层不被该材料覆盖。据此，可以只在无机绝缘层的表面上选择性地形成上述低可湿性层911。有机树脂层的暴露部分成为高可湿性区域912(见图9B)。
使用光掩模，用光913对有机树脂层901的一部分进行照射，使有机树脂层901的一部分曝光。接着，对曝光的有机树脂层进行显影，在有机树脂层的一部分中形成开口部分921以暴露导电层724a(见图9C)。由于使有机树脂层901曝光的光线的波长与使低可湿性层的局部分解的光线的波长不同，所以低可湿性层保留下来。
在高可湿性区域912上涂布或排放含有液体的导电膏，然后干燥并烘焙，以形成导电层741。通过上述步骤，可以获得作为与TFT连接的天线的导电层741(见图9D)。进而，可以获得具有天线的半导体器件。
实施方式9本实施方式所述的是以无线芯片为代表的半导体器件，该半导体器件是使用如实施方式1～5所述的具有导电层的衬底来形成的。参照图6A和6B以及7A～7C进行说明。在本实施方式中，该导电层用作天线。
本发明的半导体器件包括集成的多个电路以及具有多个场效应晶体管的层530。天线是通过实施方式1～5所述的任何步骤而在衬底上形成的。本实施方式示出了按照实施方式1所形成的具有天线的衬底531(见图6A)。具有多个场效应晶体管的层530包括各种TFT。
首先，说明具有多个场效应晶体管的层530的剖面结构。在单晶半导体衬底500上形成栅绝缘层508和509。分别在栅绝缘层508和509上形成栅电极506和507，并在栅电极506和507以及栅绝缘层508和509的侧壁上形成侧壁510～513。
在本实施方式中，使用P型硅衬底作为上述单晶半导体衬底500。通过P型硅衬底的热氧化形成栅绝缘层508和509。上述栅电极是由通过CVD获得的多晶硅层所形成的。侧壁510～513是通过在整个表面上形成绝缘层、然后进行各向异性刻蚀以绝缘层保留在栅电极506和507的侧表面上的方式而形成的。
将产生N型导电性的杂质元素掺入源区和漏区514～517。将产生N型导电性的杂质元素掺入低浓度掺杂区518～521。源区和漏区514～517以及低浓度掺杂区518～521可以通过离子注入或离子掺杂来自对准地形成。每个上述掺杂区由元件隔离区506a～506c所隔开。
在单晶半导体衬底500上形成绝缘层522。该绝缘层522用于表面的平坦化。作为源和漏极线的导电层541～544与源区和漏区514～517相连接，并填充设置在绝缘层522中的开口部分。形成绝缘层545以覆盖导电层541～544。上述绝缘层545用于保护上述FET。在绝缘层545的一部分中形成开口部分将导电层541暴露出来。
虽然本实施方式示出了具有低浓度掺杂区518～521以及侧壁510～513的N沟道FET的结构，但本发明并不限于该结构。也可以不设置低浓度掺杂区和侧壁。另外，虽然本实施方式的电路由N沟道FET组成，但也可以由N沟道FET和P沟道FET组成。
在具有导电层121的衬底531上形成导电层的连接端子121a。
使用各向异性导电粘合剂552将具有导电层的衬底531贴合在具有多个场效应晶体管的层530上。在上述各向异性导电粘合剂552中分散有导电颗粒551，导电层的连接端子121a通过该导电颗粒551与作为N沟道FET的源极或漏极的导电层541相连接。
各向异性导电粘合剂的典型例子是含有分散的导电颗粒551(颗粒尺寸为数纳米至数十微米，优选为约3～7μm)的粘性树脂，例如环氧树脂和酚树脂。上述导电颗粒551可以由从金、银、铜、钯和铂中选择出的一种或多种元素组成。也可以使用包括多个层的多层结构作为上述导电颗粒551，其中所述多个层的每层均由上述元素中的一种组成。还可以在树脂颗粒的表面上形成由从金、银、铜、钯、和铂中选择的一种或多种元素所构成的薄膜。
下面参照图17A和17B说明另一个例子，其中使用形成于玻璃衬底上的TFT来形成电路，而不是使用单晶半导体衬底所形成的电路，且天线与TFT的背侧相连接。在此，TFT的背侧是指绝缘层703与形成TFT的那一侧相反的一侧。更具体地说，TFT与天线通过在与形成TFT的一侧相反的一侧的表面上的连线电连接。
在包括TFT 701和702、绝缘层722和723、和导电层724a和724b的层730上形成基体(base)751，如图7A所示，该层730形成在衬底700上面；将包括TFT 701和702、绝缘层722和723、和导电层724a和724b的层730与衬底700分离。然后，使用各向异性导电粘合剂562将分离的表面与具有如实施方式1～5所述的导电层121的衬底531粘合起来(见图17A)。
在本实施方式中，作为TFT 701的源或漏极线的导电层724a具有填充在绝缘层723、722、和703中形成的开口部分内的区域724c。这样，导电层在TFT 701的背侧的绝缘层703的表面上暴露出来。在绝缘层723、722、和703中形成的上述开口部分可以通过刻蚀绝缘层723和722以使源区和漏区719a和719b、以及绝缘层703暴露出来、并刻蚀绝缘层703的暴露部分来形成。
作为基体751，可以使用实施方式1所述的衬底100或膜。上述膜可以由聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、聚氯乙烯等、纤维材料的纸、或由基膜(聚酯、聚酰胺、无机汽相淀积膜、纸等)与粘性合成树脂膜(丙烯酸基合成树脂、环氧基合成树脂等)构成。可以通过热压结合，对将被处理的物体与上述膜进行热处理和加压处理。在进行上述热处理和加压处理时，设置在上述膜的最上表面上的粘性层、或设置在最外层上的层(非粘性层)被热处理所融化，以通过施加的压力而结合。
可以在上述膜的表面设置粘性层，也可以不设置。该粘性层是含有例如热固树脂、紫外线固化树脂、和环氧树脂粘合剂的粘合剂的层。优选使用硅石涂层作为薄片材料，也可以使用由粘性层、例如聚酯的膜、和硅石涂层层积构成的薄片材料。
可以采用以下的任何方式使包括TFT 701和702的层与衬底700分离(1)使用耐热性达300～500℃的衬底作为衬底700，在衬底700与绝缘层703之间设置金属氧化物膜，该金属氧化物膜因结晶化而弱化，从而将包括TFT 701和702的层分离；(2)在衬底700与绝缘层703之间设置含氢的无定形硅膜，通过激光照射或使用气体或溶液的刻蚀去除该无定形硅膜，从而将包括TFT 701和702的层分离；(3)利用机械方法或使用溶液或例如ClF3的气体的刻蚀来去除衬底700，该衬底700上形成有包括TFT 701和702的层；(4)在高耐热衬底与绝缘层703之间设置分离层和金属氧化物膜，该金属氧化物膜因结晶化而弱化，利用使用溶液或例如ClF3的气体的刻蚀来去除上述分离层的一部分，从而利用该弱化的金属氧化物膜将包括TFT 701和702的层物理地分离。
与上述各向异性导电粘合剂552相似，上述各向异性导电粘合剂562是分散了导电颗粒561的粘合剂。通过压力结合，可以将包括TFT701和702的层贴合在包括导电层的衬底531上，进而利用导电颗粒561将源极或漏极的暴露区域724c与导电层的连接端子121a电连接。
另外，可以利用各向异性导电粘合剂572将其表面具有天线的衬底581贴合在包括TFT 701和702的层的前面或背面(见图17B)，利用各向异性导电颗粒571将源极或漏极的一部分724b与形成在具有天线的衬底581上的导电层的连接端子121a电连接。
当将上述包括TFT 701和702的分离的层贴合在柔性衬底或上述膜上时，就可以提供一种薄而轻的、即使跌落也不易破坏的半导体器件。另外，由于上述柔性衬底是可弯曲的，所以可以将其贴合在弯曲的表面上或不规则形状的表面上，实现各种应用。当衬底700被再利用时，可以降低半导体器件的成本。
如果设置多个天线就可以获得高耐久性，这是因为即使其中的一个天线损坏，也可以由其它的天线来接收来自外部系统的电磁波。如果上述多个天线接收不同频段的电磁波，则可以接收多个频段的电磁波，从而可以使用更多不同种类的读/写装置。
利用上述结构，可以获得诸如无线芯片之类的半导体器件。
实施例1在本实施例中，参照
了半导体器件的制造步骤。本实施例示出了实施方式7所说明的半导体器件的制造步骤，但本实施例还可以用于上述任何实施方式所说明的半导体器件上。
如图10A所示，在衬底1100的表面上形成第1绝缘层1101和分离层1102a和1102b。
上述衬底1100可以是玻璃衬底、石英衬底、具有在其上面形成有绝缘层的表面的金属衬底或不锈的衬底。上述的衬底1100在尺寸和形状上没有限制。因此，例如，当使用每个边长为1米或更长的矩形衬底作为衬底1100时，可以获得显著的高生产率。与使用圆形硅衬底相比，这是主要的优点。
设置在衬底1100上、具有多个晶体管的层其后将被从衬底1100上分离。因此，衬底1100可以被再利用，可以在衬底1100上形成其它的具有多个晶体管的层。其结果是可以降低成本。优选使用石英衬底作为上述被再利用的衬底1100。
在衬底1100的表面上形成了绝缘层之后，使用通过光刻法形成的抗蚀剂掩模对上述绝缘层进行刻蚀，从而形成分离层1102a和1102b。为了获得上述分离层1102a和1102b，可以使用从钨(W)、钼(M0)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、铅(Pb)、锇(Os)、铱(Ir)和硅(Si)中选择出的一种元素，或主要含有上述元素的合金材料，或主要含有上述元素的化合物，通过溅射、等离子体CVD等方法来形成单层或层积层。含有硅的层可以具有无定形结构、微晶结构、和多晶结构中的任何结构。
如果绝缘层1102a和1102b的每层都具有单层结构，优选形成钨层、钼层、或含有钨和钼的混合物的层。另外，也可以形成含有钨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、或含有钨和钼的混合物的氧化物或氮氧化物的层。上述钨和钼的混合物是指例如钨和钼的合金。
如果绝缘层1102a和1102b的每层都具有层积结构，优选形成钨层、钼层、或含有钨和钼的混合物的层作为第1层，形成含有钨、钼、或钨和钼的混合物的氧化物、氮化物、氮氧化物、或氧化氮化物的层作为第2层。
如果绝缘层1102a和1102b的每层都具有含钨层与含钨的氧化物的层的层积层结构，可以在含钨层上面形成含氧化硅的层，使含钨的氧化物的层形成在钨层与氧化硅层之间的界面上。另外，可以对钨层的表面实施热氧化处理、氧等离子体处理、或使用例如臭氧水的强氧化溶液的处理，以形成含有钨的氧化物的层。对于形成含有钨的氮化钨、氮氧化物、氧化氮化物的层的情况也可以进行同样的处理。在形成了含钨层后，可以在其上形成氮化硅层、氮氧化硅层、和氧化氮化硅层。
上述钨的氧化物表示为WOx，其中x的范围为2～3。x可以取2(WO2)、2.5(W2O5)、2.75(W4O11)、3(WO3)等。在形成钨的氧化物时，对x的值没有特别的限制，可以根据刻蚀率等来确定。然而，通过在氧气气氛中的溅射所形成的含有钨的氧化物(WOx，0＜x＜3)的层具有最优选的刻蚀率。因此，为了缩短制造时间，优选使用通过在氧气气氛中的溅射所形成的含有钨的氧化物的层作为上述分离层。
在上述步骤中，第1绝缘层1101是在衬底1100与分离层1102a和1102b之间形成的；但本发明并不限于上述步骤。上述分离层1102a和1102b也可以与衬底1100相接触地形成。
在本实施例中，使用玻璃衬底作为衬底1100，通过CVD形成厚度为100nm的氮氧化硅层作为第1绝缘层1101，通过溅射形成厚度为30nm的钨层作为分离层1102a和1102b。
接着，如图10B所示，形成作为基膜的绝缘层1105以覆盖上述分离层1102a和1102b。为了获得上述绝缘层1105，可以使用硅的氧化物或硅的氮化物，通过溅射、等离子体CVD等形成单层或层积层。上述硅的氧化物是含有硅(Si)和氧(O)的材料，是指氧化硅、氮氧化硅、氧化氮化硅等。上述硅的氮化物是含有硅和氮(N)的材料，是指氮化硅、氮氧化硅、氧化氮化硅等。作为基膜的绝缘层起阻挡膜的作用，用于防止杂质进入衬底1100。
在本实施例中，通过溅射形成厚度为200nm的氧化硅层，作为用作基膜的绝缘层1105。
其次，在绝缘层1105上形成无定形半导体层(例如含有无定形硅的层)。然后，通过激光结晶化、使用RTA或退火炉的热结晶化、使用可促进结晶化的金属元素的热结晶化、结合了激光结晶化与使用可促进结晶化的金属元素的热结晶化等方法，使上述无定形半导体层结晶，形成结晶半导体层。随后，刻蚀该结晶半导体层使其具有期望的形状，形成结晶半导体层1127～1130。
下面详细说明结晶半导体层1127～1130的制造步骤。首先，通过等离子体CVD形成厚度为66nm的无定形半导体层。在上述无定形半导体层上涂覆含有用于促进结晶化的金属元素的镍的溶液后，对上述无定形半导体层进行脱氢处理(在500℃下处理1小时)和热结晶化处理(在550℃下处理4小时)，从而形成结晶半导体层。然后，必要时可以用激光照射该结晶半导体层，并使用通过光刻法形成的抗蚀剂掩模来选择性地刻蚀该结晶半导体层，以形成结晶半导体层1127～1130。
如果利用激光结晶化来形成上述结晶半导体层1127～1130，可以采用连续波固态或气体激光器、或脉冲固态或气体激光器。
可以在上述结晶半导体层上形成作为收气部位的无定形半导体层。该作为收气部位的无定形半导体层应含有例如磷或氩等杂质，所以优选通过溅射来形成以便含有高浓度的氩。然后，通过热处理(例如RTA、使用退火炉的热退火)，使结晶半导体层中的金属元素向无定形半导体层中扩散，并去除含有金属元素的无定形半导体层。其结果是，使结晶半导体层中所含的金属元素减少或被去除。
接着，形成第2绝缘层以覆盖结晶半导体层1127～1130。为了获得上述第2绝缘层，可以通过等离子体CVD或溅射，使用硅的氧化物或硅的氮化物来形成单层或层积层。
在本实施例中，使用通过CVD形成的氮氧化硅层作为上述第2绝缘层。
其次，在上述上述第2绝缘层上层积第1导电层和第2导电层。上述第1导电层是通过等离子体CVD或溅射等方法形成的，其厚度为20～100nm。上述第2导电层的厚度为100～400nm。上述第1导电层和上述第2导电层由从钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)中选择的元素，或主要包含上述元素的合金材料或化合物材料构成。另外，上述第1和第2导电层可以由掺入了例如磷等杂质元素的半导体材料构成，典型地例如多晶硅。
例如，通过组合氮化钽(TaN)和钨(W)、氮化钨(WN)和钨、氮化钼(MoN)和钼(Mo)等形成上述第1导电层和上述第2导电层。当使用具有高耐热性的钨和氮化钽来形成上述第1导电层和上述第2导电层时，可以对其实施热处理来热激活。
在本实施例中，形成厚度为30nm的氮化钽层作为第1导电层，形成厚度为370nm的钨层作为第2导电层。
接着，通过光刻法形成抗蚀剂掩模并进行形成栅电极的刻蚀，从而形成作为栅电极的导电层(也称为栅电极)1107～1110。
通过离子掺杂或离子注入向上述结晶半导体层1128～1130中掺入形成N型导电类型或P型导电类型的杂质元素，以形成N型掺杂区和P型掺杂区。
形成第3绝缘层以覆盖第2绝缘层和导电层1107～1110。为了获得第3绝缘层，可以通过等离子体CVD、溅射等方法，使用含有例如硅、硅的氧化物和硅的氮化物的无机材料的层(也称为无机层)、或含有例如有机树脂的有机材料的层(也称为有机层)来形成单层或层积层。
在本实施例中，使用通过CVD形成的氮氧化硅层作为第3绝缘层。
然后，通过主要沿垂直于衬底表面的方向的各向异性刻蚀，选择性地刻蚀上述第3绝缘层，以形成与上述导电层1107～1110的侧壁相接触的绝缘层(以下称为侧壁绝缘层)1115～1118(见图10C)。上述侧壁绝缘层1115～1118用于随后形成LDD区域的掩模。
在形成上述侧壁绝缘层1115～1118的刻蚀步骤中，上述第2绝缘层也被刻蚀从而形成栅绝缘层1119～1122。上述栅绝缘层1119～1122与上述导电层1107～1110以及侧壁绝缘层1115～1118相交叠。当对第2绝缘层的材料的刻蚀率与对侧壁绝缘层1115～1118的刻蚀率相等时，第2绝缘层被如图10B所示的那样刻蚀。因此，当对第2绝缘层的材料的刻蚀率与对侧壁绝缘层1115～1118的刻蚀率不同时，即使进行了形成侧壁绝缘层1115～1118的刻蚀，第2绝缘层也会保留下来。
接着，以侧壁绝缘层1115～1118为掩模，向上述结晶半导体层1127和1129中掺入形成N型导电类型的杂质元素，以形成第1N型掺杂区(也称为LDD区)1123a和1123c以及第2N型掺杂区1124a和1124c。
向上述结晶半导体层1128和1130中掺入形成P型导电类型的杂质元素，以形成第1P型掺杂区(也称为LDD区)1123b和1123d以及第2P型掺杂区1124b和1124d。
上述第1N型掺杂区1123a和1123c所含的杂质浓度低于上述第2N型掺杂区1124a和1124c的杂质浓度。类似地，上述第1P型掺杂区1123b和1123d所含的杂质浓度低于上述第2P型掺杂区1124b和1124d的杂质浓度。
可以通过以下两种方法中的任何一种来形成上述第1N型掺杂区1123a和1123c以及上述第1P型掺杂区1123b和1123d各向异性地刻蚀具有双层或多层结构的栅电极使其具有逐渐变窄的形状，并以栅电极的下层导电层作为掩模；或使用侧壁绝缘层作为掩模。采用上述方法而形成的薄膜晶体管的结构称为GOLD(Gate Overlapped LightDoped Drain，栅交叠轻掺杂漏区)结构。本发明可以采用两种方法中的任何一种，但使用侧壁绝缘层作为掩模的后者具有可靠地形成LDD区且LDD区的宽度易于控制的优势。
通过上述步骤，完成了N型薄膜晶体管1131和1133以及P型薄膜晶体管1132和1134。
每个上述N型薄膜晶体管1131和1133具有LDD结构，包括具有第1N型掺杂区(也称为LDD区)、第2N型掺杂区和沟道形成区的有源层，以及栅绝缘层和作为栅电极的导电层。每个上述P型薄膜晶体管1132和1134具有LDD结构，包括具有第1P型掺杂区(也称为LDD区)、第2P型掺杂区和沟道形成区的有源层、栅绝缘层，和作为栅电极的导电层。
接着，形成单层或层积层的绝缘层以覆盖薄膜晶体管1131～1134。
本实施例示出了两个绝缘层层积并覆盖薄膜晶体管1131～1134的例子，其中一层是厚度为50nm、由氮氧化硅构成的第4绝缘层1141，而另一层是厚度为600nm、由氧化硅构成的第5绝缘层1142。另外，可以在上层的绝缘层1142上形成由氧化硅构成的另一个绝缘层。
在形成绝缘层1141和1142之前或在形成绝缘层1141和1142之一或二者之后，可以进行热处理以恢复半导体层的结晶度、激活掺入半导体层的杂质、和使半导体层氢化。该热处理可以采用热退火、激光退火、或RTA等。
其次，如图10C所示，使用通过光刻法形成的抗蚀剂掩模，选择性地刻蚀绝缘层1141和1142，从而形成暴露第2N型掺杂区1124a和1124c以及第2P型掺杂区1124b和1124d的开口部分。
然后，形成填充上述开口部分的导电层，并选择性地刻蚀以形成导电层1155～1162。该导电层1155～1162是TFT的源极线或漏极线。
为了获得上述导电层1155～1162，通过等离子体CVD或溅射等，利用由从钛(Ti)、铝(Al)、和钕(Nd)中选择的一种元素、或主要包含上述元素的合金材料或化合物材料形成单层或层积层。主要含铝的上述合金材料是指例如主要含铝并含镍的材料，主要含铝并含镍并含有碳和/或硅的合金材料。
在本实施例中，通过溅射，从上述绝缘层1142一侧依次层积厚度为60nm的钛层、厚度为40nm的氮化钛层、厚度为500nm的铝层、厚度为60nm的钛层、和厚度为40nm的氮化钛层，作为上述导电层1155～1162。
接着，如图10D所示，形成单层或层积层的绝缘层1163以覆盖上述导电层1155～1162。在本实施例中，覆盖上述导电层1155～1162的绝缘层1163由无机绝缘层构成。该无机绝缘层是涂覆厚度为1.5μm的硅氧烷聚合物，然后干燥和烘焙，以形成上述绝缘层1163。
与覆盖上述薄膜晶体管的绝缘层1142相似，在覆盖上述导电层1155～1162的绝缘层1163中形成开口部分，形成导电层1164。该导电层1164为天线的一部分。
在本实施例中，从上述绝缘层1142一侧依次层积钛层和钛-铝合金层，并进行刻蚀使其具有期望形状，从而形成导电层1164。
其次，如图10D所示，在导电层1164上形成有机树脂层1165。在本实施例中，上述有机树脂层1165是利用液滴排放法将聚酰亚胺排放于导电层1164上而形成的。该有机树脂层1165是用于后续形成低可湿性层的掩模。
如图10E所示，在暴露的绝缘层1163上形成低可湿性层1171。在本实施例中，低可湿性层1171是利用在绝缘层1163的表面上化学地吸收FAS而形成的。
如图11A所示，去除上述有机树脂层1165，将导电层1164暴露出来，以形成高可湿性区域1173。
如图11B所示，在导电层1164上涂覆或排放导电膏，然后干燥和烘焙，形成厚度为5～40μm的导电层1174。通过上述步骤，获得作为与TFT相连接的天线的导电层1174。然后，通过氧灰化(oxygenashing)将上述低可湿性层1171去除。
可以在上述绝缘层1163和作为天线的上述导电层1174上形成含有例如DLC(类金刚石的碳)的碳、氮化硅、或氧化氮化硅等的保护层。
如图11C所示，在绝缘层1163上形成绝缘层1181。该绝缘层1181在后续的分离步骤中用作保护层，所以其优选为平坦化层。
在本实施例中，上述绝缘层1181是通过丝网印刷用厚度为15μm的环氧树脂形成的。
然后，形成开口部分1182以暴露出分离层1102a和1102b。该开口部分1182是通过激光烧蚀或光刻法除去绝缘层1105、1141、1142、1163和1181的一部分而形成的。
在本实施例中，上述开口部分1182是利用来自紫外线激光器的激光束进行照射而形成的。
如图12A所示，在上述开口部分1182中施加刻蚀剂将分离层1102a和1102b的一部分去除。被局部刻蚀的上述分离层表示为残留分离层1183和1184。在湿法刻蚀的情况下，可以采用通过用水或氟化铵稀释氢氟酸而获得的混合溶液、氢氟酸与硝酸的混合溶液、氢氟酸与硝酸以及醋酸的混合溶液、过氧化氢和硫酸的混合溶液、过氧化氢与氨水以及水的混合溶液、过氧化氢与盐酸以及水的混合溶液等作为上述刻蚀剂。在干法刻蚀的情况下，采用含有例如氟的卤素基原子或分子的气体。上述刻蚀剂优选使用含有卤素氟化物或卤素化合物的气体或溶液。
在本实施例中，使用三氟化氯(ClF3)来刻蚀分离层的一部分。上述被局部刻蚀的分离层表示为残留分离层1183和1184。
如图12A所示，用粘合剂1185将绝缘层1181的表面贴合到基体1186上，并将衬底1100以及残留的分离层1183和1184与含有多个晶体管的层1170分离。
在本实施例中，将设置有低粘度层膜的转置辊用作上述基体1186，该转置辊在涂布粘合剂1185时转动，以便只将设置于绝缘层1105上、含有多个晶体管的层1170转置到基体1186上。该转置辊可以由有机硅基树脂或氟基树脂构成。
在此，基体1186与含有多个晶体管的层1170之间的粘合强度被设定为大于衬底1100与绝缘层1105之间的粘合强度。这样，只使设置于绝缘层1105上、含有多个晶体管的层1170与衬底分离。
据此，将基体1186与含有多个晶体管的层1170分离。
如图12B所示，将膜1191贴合到绝缘层1105上。上述膜1191可以是由聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、聚氯乙烯等、纤维材料的纸、或基膜(聚酯、聚酰胺、无机汽相淀积膜、纸等)与粘性合成树脂膜(丙烯酸基合成树脂、环氧基合成树脂等)的层积膜构成的膜。该膜可以通过利用热压结合对物体进行热处理和加压处理来获得。在进行热处理和加压处理时，设置在上述膜的最上表面上的粘性层、或设置在最外层上的层(非粘性层)通过热处理而被融化，以通过施加的压力而结合。
可以在上述膜1191的表面设置粘性层，也可以不设置。该粘性层是含有例如热固树脂、紫外线固化树脂、环氧树脂粘合剂、以及树脂添加剂的粘合剂的层。优选使用硅石涂层作为薄片材料，也可以使用由粘性层、例如聚酯的膜、和硅石涂层层积构成的薄片材料。
当上述膜1191是由将粘性层、PET膜和硅石涂层层积而成的薄片材料所形成时，可以在密封后防止水份的侵入。
如图13A所示，将上述粘合剂1185从上述绝缘层1181上去除。
在本实施例中，通过紫外光的照射来去除上述粘合剂1185。
如图13B所示，将膜1192与上述膜1191和上述含有多个晶体管的层1170的表面贴合，从而将上述含有多个晶体管的层1170密封。该膜1192可以由与上述膜1191相同的材料形成。
在本实施例中，上述膜1192是由将粘性层、PET膜和硅石涂层层积而成的薄片材料形成的。
然后，在上述膜1191和1192地粘性区域中，将各个含有多个晶体管的层分立地切割开，从而获得了无线芯片。
实施例2在本实施例中，参照图14说明了半导体器件的构造。如图14所示，本发明的半导体器件20具有无线地进行数据通信的功能，包括电源电路11、时钟发生电路12、数据解调/调制电路13、控制其它电路的控制电路14、接口电路15、存储电路16、数据总线17、天线(天线线圈)18、传感器21、和传感器电路22。
电源电路11根据从天线18输入的AC信号来产生向半导体器件20的各个电路提供的各种电压。时钟发生电路12根据从天线18输入的AC信号来产生向半导体器件20的各个电路提供的各种时钟信号。数据解调/调制电路13具有对与读/写装置19通信的数据进行解调/调制的功能。控制电路14具有控制存储电路16的功能。天线18的功能是发射/接收电磁波。读/写装置19与该半导体器件通信并控制该半导体器件，并处理该半导体器件的数据。半导体器件的构造并不限于上述的一种，还可以设置其它的元件，例如电源电压的限制电路以及用于加密的硬件。
存储电路16具有存储元件，在该存储元件中，由一对导电层将有机化合物层或相变层夹在其间。上述存储电路16可以只含有上述由一对导电层将有机化合物层或相变层夹在其间的存储元件，也可以含有其它具有不同构造的存储电路。上述具有不同构造的存储电路是指例如DRAM、SRAM、FeRAM、掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM、和快闪存储器(flash memory)中的一种或多种。
传感器21包括例如电阻、电容耦合元件、感应耦合元件、光生伏打元件、光电转换器、热电动势元件、晶体管、热敏电阻、和二极管。传感器电路22检测阻抗、电抗、感抗、电压、或电流的变化，并进行模拟/数字变换(A/D conversion)以将信号向控制电路14输出。
实施例3根据本发明，可以获得作为无线芯片(也称为无线处理器、无线存储器、或无线标签)的半导体器件。该无线芯片可以装配在各种物体上，例如纸币、硬币、有价证券、不记名债券、证书(执照、居留卡等，见图15A)、用于包装物体的容器(包装纸、瓶等，见图15C)、记录介质(DVD、录像带等，见图15B)、交通工具(自行车等，见图15D)、个人用品(提包、眼镜等)、食品、植物、衣物、生活用品、电器、货物运送标签(见图15E和15F)。上述电器包括液晶显示装置、EL显示装置、电视机(也称为电视或电视接收机)、移动电话等。也可以将上述半导体器件安装在动物或人体上。
无线芯片被贴合在物体的表面或结合在待固定的物体中。例如，无线芯片可以被结合在书籍的纸张中、或包装的有机树脂中。将无线芯片集成在纸币、硬币、有价证券、不记名债券、证书等中可以防止伪造。另外，将无线芯片结合在用于包装物体的容器、记录介质、个人用品、食品、衣物、生活用品、电器等中可以使检测系统、出租系统等更加有效地运行。本发明的无线芯片是通过已知的分离步骤将在衬底上形成的薄膜集成电路分离、然后贴合在覆盖材料上而获得的，因此，可以减小该无线芯片的尺寸、厚度以及重量，从而可以将其安装在物体上、同时保持物体的原有设计。另外，由于该无线芯片具有柔性，所以可以贴合在具有曲线表面的物体上，例如瓶和管。
将本发明的无线芯片用于产品管理和配送系统可以获得高性能的系统。例如，通过利用设置在传送带旁的读/写装置来读取存储在安装于运送标签上的无线芯片中的信息，可以读出例如配送进度和配送地址等信息，从而容易地对物体进行检查和配送。
本申请基于向日本特许厅提交的、申请日为2004年12月17日的日本专利申请第2004-366595号申请，并在此引用其全部内容。
权利要求
1.一种具有导电层的衬底的制造方法，包括以下步骤在衬底上形成无机绝缘层；形成部分地覆盖所述无机绝缘层的有机树脂层；在所述无机绝缘层的第1区域上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层，该第1区域未被所述有机树脂层所覆盖；去除所述有机树脂层；用所述含有导电颗粒的混合物涂覆所述无机绝缘层的第2区域，该第2区域未被对所述含有导电颗粒的混合物的所述低可湿性层所覆盖；烘焙所述含有导电颗粒的混合物。
2.一种具有导电层的衬底的制造方法，包括以下步骤在衬底上形成有机树脂层；形成部分地覆盖所述有机树脂层的无机绝缘层；在所述无机绝缘层上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；用所述含有导电颗粒的混合物涂覆所述有机树脂层；烘焙所述含有导电颗粒的混合物。
3.如权利要求1或2所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，通过液滴排放法来涂覆所述含有导电颗粒的混合物。
4.如权利要求1或2所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，通过印刷法来涂覆所述含有导电颗粒的混合物。
5.如权利要求4所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，所述印刷法是丝网印刷、胶版印刷、凸版印刷、或凹板印刷。
6.如权利要求1或2所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，所述导电层是天线。
7.一种具有导电层的衬底的制造方法，包括以下步骤在衬底上形成半导体元件；在所述半导体元件上形成无机绝缘层，并将与所述半导体元件的源区和漏区之一相连接的导电层的一部分暴露出来；形成与所述无机绝缘层和所述暴露的导电层部分地交叠的有机树脂层；在一部分所述无机绝缘层上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层，该部分无机绝缘层未被所述有机树脂层所覆盖；去除所述有机树脂层；用所述含有导电颗粒的混合物涂覆所述无机绝缘层；烘焙所述含有导电颗粒的混合物。
8.一种具有导电层的衬底的制造方法，包括以下步骤在衬底上形成半导体元件；在所述半导体元件上形成感光树脂层；形成与所述感光树脂层部分地交叠的无机绝缘层；在所述无机绝缘层上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；将所述感光树脂层的一部分曝光并显影，以将与所述半导体元件的源区和漏区之一相连接的一部分导电层暴露出来；用所述含有导电颗粒的混合物涂覆所述感光树脂层；烘焙所述含有导电颗粒的混合物。
9.如权利要求7或8所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，通过液滴排放法来涂覆所述含有导电颗粒的混合物。
10.如权利要求7或8所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，通过印刷法来涂覆所述含有导电颗粒的混合物。
11.如权利要求10所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，所述印刷法是丝网印刷、胶版印刷、凸版印刷、或凹板印刷。
12.如权利要求7或8所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，所述导电层是天线。
13.如权利要求7或8所述的具有导电层的衬底的制造方法，其中，所述半导体元件是晶体管。
全文摘要
本发明提供一种具有导电层的衬底的制造方法，包括以下步骤在衬底上形成无机绝缘层；在所述无机绝缘层上形成具有期望形状的有机树脂层；在所述无机绝缘层的第1暴露区域上形成对含有导电颗粒的混合物的低可湿性层；去除所述有机树脂层；用所述含有导电颗粒的混合物涂覆所述无机绝缘层的第2暴露区域并烘焙，从而形成导电层。
文档编号H01L21/3205GK1815699SQ20051012968
公开日2006年8月9日 申请日期2005年12月16日 优先权日2004年12月17日
发明者藤井严, 森末将文, 小路博言, 丸山纯矢, 大力浩二, 青木智幸 申请人:株式会社半导体能源研究所