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：
本说明书所公开的发明涉及半导体装置的制造方法。
背景技术：
近年来，积极地展开了对能够进行无线数据收发的半导体装置(半导体装置)的开发。这种半导体装置被称为IC标签、ID标签、RF(射频；Radio Frequency)标签、RFID(射频识别；Radio FrequencyIdentification)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，参照专利文件1)。
此外，对半导体装置的薄型化的研究以及开发已成为一个热点。在形成诸如手机或数字照相机之类的要求小型化的产品的情况下，半导体装置的薄型化是一种非常重要的技术。
半导体装置一般由衬底(例如，Si片(wafer)或玻璃衬底等)和形成在衬底上的包括晶体管等的元件层构成，并且，谋求衬底的薄型化，以将半导体装置薄型化。
作为将衬底薄型化的方法，可以举出各种技术。例如，可以举出通过化学反应等将衬底薄型化的药液处理法、或者磨削、研磨衬底的方法。
专利文件1日本专利申请公开2004-282050在上述方法中，尤其是药液处理法，因为使正在进行化学反应的玻璃衬底表面的脆性大大变大，所以难以将玻璃衬底的厚度控制为均匀的厚度。
此外，在上述方法中，尤其是在磨削、研磨衬底的方法中，因为在衬底侧面容易发生缺口(以下称作残缺，chipping)，所以还存在着容易发生因玻璃衬底的薄型化的裂缝的问题。在衬底侧面容易发生残缺的原因是当使用胶带固定形成有元件层一侧的一面，而磨削、研磨没有形成有元件层一侧的一面(衬底)时衬底的侧面容易受到压力压迫的缘故。

发明内容
鉴于上述问题，本发明旨在以高成品率提供一种包括薄型化了的衬底的半导体装置。
在本发明中，将保护层形成在衬底的预定部分上(至少是衬底的侧面)之后，磨削、研磨所述衬底。
作为本发明的半导体装置的制造方法之一，在衬底的一面上形成具有多个集成电路的元件层；至少接触所述衬底的侧面地形成保护层。然后，磨削所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；除去所述保护层；以及通过分开所述被研磨了的衬底和所述元件层来形成具有设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
此外，作为本发明的半导体装置的制造方法之一，在衬底的一面上形成具有多个集成电路的元件层；至少接触所述衬底的侧面地形成保护层。然后，磨削所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；清洗所述衬底的被研磨了的另一面；使所述衬底的被清洗了的另一面干燥；除去所述保护层；以及通过分开所述被干燥了的衬底和所述元件层来形成具有设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
此外，作为本发明的半导体装置的制造方法之一，在衬底的一面上形成具有多个集成电路的元件层；接触所述衬底的另一面和所述衬底的侧面地形成保护层。然后，磨削所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；除去所述保护层；以及通过分开所述被研磨了的衬底和所述元件层来形成具有设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
此外，在上述结构中，使用柔性膜而密封所述叠层体的单面或双面。
此外，作为本发明的半导体装置的制造方法之一，在衬底的一面上形成具有多个集成电路的元件层；通过分开所述衬底和所述元件层来形成具有设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体，然后，至少接触所述叠层体的侧面地形成保护层。然后，磨削所述叠层体中的衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；以及，除去所述保护层。
此外，作为本发明的半导体装置的制造方法之一，在衬底的一面上形成具有多个集成电路的元件层；通过分开所述衬底和所述元件层来形成具有设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体，然后，接触所述叠层体中的衬底的另一面和所述叠层体的侧面地形成保护层。然后，磨削所述叠层体中的衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；以及，除去所述保护层。
在上述结构中，所述保护层是通过丝网印刷法、旋涂法、液滴喷出法、或点滴法而形成的。此外，在上述结构中，使用可逆性材料作为所述保护层。此外，在上述结构中，使用热熔蜡(hot melt wax)或UV剥离性树脂作为所述保护层。
在上述结构中，所述被研磨了的衬底的厚度为2μm或更大至50μm或更小。
在衬底的预定部分形成保护层之后，例如，使用物理方法而使所述衬底变薄。更具体地，可以通过磨削、研磨该衬底的另一面来抑制当磨削、研磨衬底时衬底侧面发生缺口(残缺)。此外，可以通过防止残缺来抑制发生裂缝等。因此，可以提高半导体装置的成品率且降低半导体装置的成本。此外，通过使衬底的厚度为100μm或更小来使衬底具有柔性，因此，可以制造具有柔性的半导体装置，而不采用从衬底上剥离元件层的方法。


图1是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式1)；图2A和2B是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式1)；图3是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式1)；图4是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式1)；图5是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式1)；图6A至6D是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式1)；图7A和7B是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式1)；图8是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式2)；图9A和9B是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式2)；图10是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式2)；图11是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式2)；
图12是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式2)；图13A至13C是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式3)；图14A和14B是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式3)；图15是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式3)；图16是表示本发明的半导体装置的制造方法的图(实施方式3)；图17A至17C是说明本发明的半导体装置的使用方式的图(实施方式4)；图18A至18H是说明本发明的半导体装置的使用方式的图(实施方式5)。
具体实施例方式
下面，将参照

本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明，本领域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所示的实施方式所记载的内容中。注意，在以下说明的本发明的结构中，在互不相同的附图中，使用同一符号表示同一部分。
此外，在本说明书中，以下记有材料和数值的各种条件等，但是，归根结底，所述材料和数值的各种条件等是想要形成的目标的材料和数值的条件，本领域人员可以很容易地理解一个事实就是实际上形成的物质的元素组成或物性值稍微有误差。此外，本领域人员还可以很容易地理解一个事实就是根据各种分析方法测定而获得的结果本身也通常包括误差。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。作为本发明的范围，包括与本说明书所记载的材料和数值等的条件之间稍微有误差的材料和数值等的条件。
实施方式1在本实施方式中，将参照

本发明的半导体装置的制造方法的一个结构。
首先，在衬底11的一面上形成设有多个集成电路的层12(以下记为“元件层12”)，该集成电路具有薄膜晶体管等的元件(图1)。在本说明书中，“衬底11的一面”是指设有元件层12一侧的面。
作为衬底11，可以使用玻璃衬底、石英衬底、硅衬底(片(wafer))金属衬底、陶瓷衬底、不锈钢衬底、塑料衬底、丙烯衬底、包含氟树脂的玻璃布(由玻璃纤维制造的织品)或石英玻璃布的叠层体的表面涂敷有铜箔的衬底等。其中，优选使用玻璃衬底。玻璃衬底的面积和形状没有特别的限制。因此，当使用玻璃衬底作为衬底11时，可以容易使用例如其一边为1m或更大的矩形状的玻璃衬底，使得产率极为上升。与使用圆形硅衬底的情况相比，这是很大的优点。此外，鉴于衬底本身的成本，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。尤其是在要求衬底的大型化的情况下，玻璃衬底的优势更加明显，并且，鉴于大量生产的观点，也优选使用玻璃衬底。在本实施方式中，使用玻璃衬底作为玻璃衬底11。
注意，当忧虑杂质等从衬底11污染到元件层12时，优选在衬底11和元件层12之间形成基底膜。例如，当使用玻璃衬底作为衬底11时，可以通过形成基底膜来防止包含在玻璃衬底中的碱金属如钠(Na)等侵入到元件层12中。
基底膜可以由单层结构或叠层结构形成。此外，作为基底膜的材料，可以通过溅射法或等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition；化学蒸发沉积)法等来使用氧化硅膜(SiOx膜)、氮化硅膜(SiNx膜)、包含氮的氧化硅膜(SiOxNy膜)(x＞y)(x、y是正整数)、包含氧的氮化硅膜(SiNxOy膜)(x＞y)(x、y是正整数)等。例如，当基底膜由两层结构形成时，可以使用包含氧的氮化硅膜作为第一层的绝缘膜并使用包含氮的氧化硅膜作为第二层的绝缘膜。
元件层12具有多个集成电路，该多个集成电路在后面的步骤中分别被分开而成为半导体装置(芯片)的一部分。换言之，在之后形成的半导体装置(芯片)具有设有所述多个集成电路中的至少一个的层。集成电路，例如，至少具有以薄膜晶体管(TFT)或电阻器等为代表的元件，并且可以通过使用该元件等来形成各种各样的集成电路如CPU、存储器或微处理器等。此外，作为元件层12的结构，除了薄膜晶体管等的元件以外，元件层12还可以具有天线。例如，由薄膜晶体管构成的集成电路使用在天线中产生的交流电压进行工作，并且可以通过调制施加到天线的交流电压来进行向读出器/写入器的发送。天线可以与薄膜晶体管一起形成，或者也可以另外形成，然后实现天线和薄膜晶体管的电连接。
此外，可以覆盖元件层12地形成绝缘膜作为用于确保元件层12的强度的保护层。优选将该绝缘膜覆盖元件层12地形成在整个面上，但是，不需要一定形成在整个面上，可以选择性地形成该绝缘膜。作为绝缘膜，可以使用DLC(类金刚石碳)等的包含碳的膜、包含氮的氧化硅膜、包含氧的氮化硅膜、由有机材料(例如环氧等的树脂材料)构成的膜。作为形成绝缘膜的方法，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、或印刷法等。
其次，覆盖元件层12地形成膜31，并且将膜31连接于衬底固定部件32。膜31起着当磨削、研磨衬底时固定衬底、保护元件层12、以及当将半导体装置(芯片)从膜31分开时确保半导体装置之间的间隙的作用。可以使用扩张膜作为起着这种作用的膜。此外，也可以使用由保护元件层12的膜和扩张膜构成的叠层膜。
此外，膜31优选具有如下性质在通常的状态下具有高粘合性，而在被照射光的状态下其粘合性降低。例如，可以使用通过照射紫外光而使其粘合性降低的UV胶带。
其次，如图2A和2B所示那样形成保护层13。图2A表示形成有保护层13的状态的透视图，而图2B表示根据虚线A-A′截断的截面图。在本实施方式中，不仅覆盖衬底11和元件层12的侧面，而且还覆盖衬底11的另一面上的周围区域地形成保护层13，但是，只要至少覆盖衬底11的侧面地形成保护层13，就可以实施本发明。因此，也可以不仅覆盖衬底11和元件层12的侧面，而且还覆盖衬底11的整个另一面地形成保护层13。此外，如图2B所示那样，优选高于衬底11的高度地形成保护层13。
作为形成保护层13的方法，可以使用手涂法、丝网印刷法、旋涂法、采用了喷墨技术的液滴喷出法、点滴法。此外，作为保护层13的材料，可以使用具有柔软性的材料。例如，可以在涂敷环氧树脂或丙烯树脂等之后将它焙烧而实现硬化。优选使用在以后的步骤中可以容易剥去衬底的材料，即，可逆性材料。在本说明书中，“可逆性材料”是指根据热或光的作用材料的性质可逆性地变化的材料，可以举出热熔蜡或UV剥离性树脂作为其一个例子。在本实施方式中，使用可逆性材料。
当使用诸如环氧树脂或丙烯树脂等的不可逆性材料作为保护层13时，通过在比涂敷有不可逆性材料的区域更内侧的区域进行切断，可以将提供在内侧的元件层12的区域用作半导体装置。
此外，当使用可逆性材料作为保护层13时，通过在进行干燥处理之后使可逆性材料软化而除去留存的保护层13，可以使用整个元件层12作为半导体装置。换言之，不仅可以制造诸如RFID标签之类的芯片，而且还可以制造设有显示装置的像素的衬底(例如用于EL显示装置或液晶显示装置的面板)。
其次，将贴有衬底11的衬底固定部件(框)32设置于吸着部件33，其中衬底由膜31而贴到衬底固定部件32。在此，为了衬底固定部件32不被磨削、研磨，使衬底11的一面(设有膜31的一侧的面)低于衬底固定部件32的一个表面地设置膜31。吸着部件33，例如，由多孔吸盘34和基台35构成。此外，多孔吸盘34由多孔材料构成，并具有真空吸盘结构。
其次，例如使用物理方法而使衬底11变薄。更具体地，通过磨削部件41磨削衬底11的另一面(图3)。在此，将衬底11磨削为100μm或更小的厚度。在磨削衬底11的同时，形成在衬底11的侧面的保护层13也被磨削。一般地，在这种磨削步骤中，转动固定有衬底11的基台35和磨削部件41的单方或双方，以磨削衬底11的另一面。磨削部件41，例如，相当于磨刀石。注意，在本说明书中，“衬底11的另一面”为与设有元件层12的一侧的面相反一侧的面，是被磨削部件41磨削的一侧的面。此外，也可以根据需要进行清洗，以除去在磨削步骤中产生的灰尘。在这种情况下，使因清洗而产生的水滴自然干燥，或者使用干燥方法使它干燥。作为干燥方法，具体地可以举出转动衬底11的方法、使用风机将气体如气(大气)等吹到衬底11的方法等。
其次，例如，通过研磨部件42研磨被磨削的衬底11的另一面(图4)。在研磨衬底11的同时，形成在衬底11的侧面的保护层13也被研磨。可以研磨衬底11并使它的厚度薄于100μm，优选研磨衬底11并使它的厚度为2μm或更大至50μm或更小(更优选为4μm或更大至30μm或更小)。通过这样使衬底11变薄(例如，磨削、研磨衬底11)使得衬底11具有柔性，因此，可以制造具有柔性的半导体装置，而不采用从衬底11上剥离元件层的方法。像上述磨削步骤那样，转动固定有衬底11的基台35和研磨部件42的单方或双方，以进行这种研磨衬步骤。研磨部件42，例如，相当于涂敷有研磨粒的研磨垫子。此外，也可以根据需要进行清洗，以除去在研磨步骤中产生的灰尘。在这种情况下，使因清洗而产生的水滴自然干燥，或者使用干燥方法使它干燥。作为干燥方法，具体地可以举出转动衬底11的方法、使用风机将气体如气(大气)等吹到衬底11的方法等。
其次，通过切断装置43切断衬底11和元件层12(图5)。在此，切断各集成电路的境界线(集成电路之间)，使得元件层12具有的多个集成电路各分离。此外，切断设在元件层12中的绝缘膜，而不切断设在元件层12中的元件。根据这种切断步骤，形成多个具有被薄型化了的衬底11和设有所述多个集成电路中的至少一个的层15的叠层体16。切断装置43，例如，相当于切割器、激光器、线锯。
在使用可逆性材料作为保护层13的情况下，在通过切断装置43进行切断步骤之前，优选对保护层13引起可逆反应，以从衬底11除去保护层13，或者确保从保护层13容易剥去衬底11的状态。通过在切断之前预先除去保护层13，也可以利用形成有保护层13的元件层12的周围区域作为设有集成电路的层15。在本实施方式中，使用可逆性材料作为保护层13，并且在切断之前预先除去保护层13，因此，保护层13未图示在图5中。
其次，延伸膜31并在叠层体16之间形成间隙(图6A)。此时，优选沿着膜31的面方向均匀伸展(沿着面方向均等地拉长)膜31，以使叠层体16之间的间隙均等。接着，对膜31照射光。在膜31是UV胶带的情况下，照射紫外光。通过照射光，膜31的粘合性降低，并且在膜31和叠层体16之间的贴紧性降低。因此，成为可以通过物理方法从膜31分离叠层体16的状态。
注意，本说明书中的物理方法，具体地，是指具有可以适用力学法则的过程的力学方法或机械方法，并且是指改变某种力学能源(机械能源)的方法。也就是说，用物理方法分离意味着例如使用喷嘴喷射的气体的风压、超声波或使用楔形部件的负荷等从外部给予冲击(压力压迫)而进行分离。
注意，在上述步骤中，在延伸膜31的步骤之后进行了向膜31照射光的步骤，但是本发明不局限于该顺序。也可以在向膜31照射光的步骤之后进行延伸膜31的步骤。
接着，根据需要进行叠层体16的密封处理。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，首先通过转移装置44从膜31分离叠层体16(图6B)。接着，通过转移装置44将叠层体16设置到第一基体51上，以将叠层体16的一面粘合到第一基体51。注意，转移装置44，具体地，包括接触转移方法如使用销子的升举、使用机械臂的拾取、使用真空机构的真空吸着等；以及非接触转移方法，其中利用磁力、空气压、静电力作为吸着力或悬浮力；等等。
接着，将叠层体16的另一面粘合到第二基体52(图6C)。该步骤是通过使用层压装置(贴合装置)进行的，该层压装置包括具有加热机构和加压机构的一方或双方的层压滚筒45和卷绕有第二基体52的供给滚筒46。通过层压滚筒45和供给滚筒46顺序旋转，连续地进行叠层体16的密封处理。具体地，由层压滚筒45将叠层体16的另一面粘合到第二基体52，并且，通过进行加热处理和加压处理的一方或双方，由第一基体51和第二基体52密封叠层体16。
作为用于密封的第一基体51和第二基体52，可以使用由粘合合成树脂膜(丙烯基合成树脂、环氧基合成树脂等)和如下膜构成的叠层膜等进行了抗静电处理的膜(抗静电膜)；由聚丙烯、聚酯、乙烯、聚氟乙烯或氯乙烯等构成的膜；由纤维材料构成的纸；基材膜(聚酯、聚酰胺、无机蒸发沉积膜(其表面上蒸发沉积有氧化硅或铝氧等的无机材料的膜)、纸类等)。作为进行了抗静电处理的膜可以举出在树脂中分散有抗静电材料的膜、贴有抗静电材料的膜等。作为贴有抗静电材料的膜，可以采用单面上贴有抗静电材料的膜，或者双面上贴有抗静电材料的膜。此外，单面上贴有抗静电材料的膜既可在该膜的内侧贴有该抗静电材料，又可在该膜的外侧贴有该抗静电材料。此外，可以将该抗静电材料贴附到该膜的整个面或一部分上。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(ITO)、或两性界面活性剂的金属盐、咪唑啉型两性界面活性剂、包含含有羧基和季铵碱作为侧链的交联共聚物高分子的树脂材料等。通过使用抗静电膜作为第一基体51和第二基体52，可以防止来自外部的静电给予集成电路的负面影响。
通过热压合(加热处理和加压处理)，第一基体51和第二基体52粘合到叠层体16。在进行加热处理和加压处理时，通过加热处理熔化设在第一基体51和第二基体52的最外表面的粘合层或设在第一基体51和第二基体52的最外层的层(不是粘合层)，之后通过施加压力而粘合。此外，在第一基体51和第二基体52的表面上可以设有粘合层，或者也可没设有粘合层。粘合层相当于含有粘合剂如热硬化树脂、紫外线硬化树脂、环氧树脂基粘合剂、或树脂添加剂等的层。此外，在完成密封之后，优选对第一基体51和第二基体52的表面上进行硅质涂敷，以防止水分等进入叠层体16内部。注意，在本说明书中，“硅质涂敷”意味着将二氧化硅(硅质)、包含氧的氮化硅、包含氮的氧化硅等的粉末涂敷在被处理物的表面。
下面对于上述层压处理进行更详细的说明。层压滚筒45和供给滚筒46顺序旋转，供给滚筒46将第二基体52供给给层压滚筒45。此外，设有多个叠层体16的第一基体51由搬送装置47顺序搬送。层压处理相当于如下处理当粘合有叠层体16的第一基体51经过层压滚筒45和搬送装置47之间时，叠层体16、第一基体51和第二基体52由层压滚筒45和搬送装置47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，叠层体16由第一基体51和第二基体52密封。注意，搬送装置47相当于传送带、多个滚筒或机器臂等。此外，在由层压滚筒45和搬送装置47进行加热处理的情况下，层压滚筒45具有相当于电热丝的加热器或油等的加热机构。
其次，通过切断装置48切断第一基体51和第二基体52(图6D)。切断装置48相当于切割器、激光器、线锯等。根据如上步骤，完成半导体装置(芯片)17。
下面，对于第二方法进行说明。
首先，覆盖叠层体16的一面地设置第一基体51(图7A)。然后，通过用加热装置49加热第一基体51，将叠层体16的一面粘合到第一基体51。接着，从膜31分离叠层体16(图7B)。
其次，通过将叠层体16的另一面粘合到第二基体52，而使叠层体16由第一基体51和第二基体52密封(图6C)。接着，切断第一基体51和第二基体52(图6D)。这些步骤与上述第一方法同样地进行即可。根据如上步骤，完成半导体装置(芯片)17。
注意，在上述第二方法中，在向膜31照射光之后，覆盖叠层体16的一面地设置第一基体51(图7A)。然而，本发明不局限于该顺序，也可以采用如下顺序，即，在覆盖叠层体16的一面地设置第一基体51并且加热该第一基体51之后，向膜31照射光，以便降低膜31和叠层体16之间的贴紧性。
在本实施方式中，用第一基体51和第二基体52的两张膜密封了叠层体16，但是也可以只用第一基体51密封叠层体16。这是因为在叠层体16中的衬底11本身具有防止来自外部的水分或杂质混入的作用。因此，也可以采用如下结构，即，用第一基体51覆盖叠层体16中的设有集成电路的层15的表面。
根据上述步骤完成的半导体装置(芯片)17，在至少覆盖衬底的侧面地形成保护层之后进行衬底的磨削、研磨，因此，不容易发生在磨削、研磨步骤中的残缺和裂缝。因此，可以高成品率地制造衬底薄且轻量的半导体装置。此外，由于衬底薄，所以将本发明的半导体装置安装在物品中，也不会影响到外观。此外，半导体装置17的柔性的高低也取决于半导体装置17的大小和形状。因此，如果要获得柔性高的半导体装置17，适当地设计其大小和形状等来制造半导体装置17，即可。
实施方式2在本实施方式中，将说明与实施方式1所说明的方法不同的半导体装置的制造方法。
首先，在衬底11的一面上形成元件层12。接着，覆盖元件层12地形成膜31，并且将膜31连接于衬底固定部件32。在实施方式1中说明了衬底11和元件层12的材料和形成方法，因此，在本实施方式中详细说明之后的步骤。
其次，使用切断装置211从衬底11的另一面切断衬底11和元件层12以形成多个具有衬底11和设有至少一个集成电路的层15的叠层体201(图8)。注意，切断装置211，例如，相当于切割器、激光器、线锯。注意，在上述切断步骤中，不要切断膜31。
其次，至少覆盖叠层体201的侧面地形成保护层13。在本实施方式中，如图9A所示那样，不仅覆盖叠层体201的侧面，而且还覆盖衬底11的整个另一面上地形成保护层13，但是，如图9B所示那样，也可以不仅覆盖叠层体201的侧面，而且还覆盖衬底11的另一面的一部分地形成保护层13。图9A表示形成有保护层13的状态的透视图以及根据虚线A-A′截断的截面图。图9B表示形成有保护层13的状态的透视图以及根据虚线B-B′截断的截面图。
作为形成保护层13的方法，可以使用手涂法、丝网印刷法、旋涂法、采用了喷墨技术的液滴喷出法、点滴法。此外，作为保护层13的材料，可以使用具有柔软性的材料。例如，可以在涂敷环氧树脂或丙烯树脂等之后将它焙烧而实现硬化。此外，优选使用在以后的步骤中可以容易剥去衬底的材料，即，可逆性材料。在本实施方式中，使用可逆性材料。
其次，将贴有叠层体201的衬底固定部件32设置于吸着部件33，其中叠层体201由膜31而贴到衬底固定部件32。在此，为了衬底固定部件32不被磨削、研磨，使衬底11的一面(设有膜31的一侧的面)低于衬底固定部件32的一个表面地设置膜31。吸着部件33，例如，由多孔吸盘34和基台35构成。此外，多孔吸盘34由多孔材料构成，并具有真空吸盘机构。
其次，例如，使用物理方法而使衬底11变薄，更具体地，通过磨削部件41磨削衬底11的另一面(图10)。在这个磨削步骤中，首先磨削保护层13，然后磨削衬底11的另一面。此外，在这个磨削步骤中，将衬底11磨削为100μm或更小的厚度。一般地，在这种磨削步骤中，转动固定有衬底11的基台35和磨削部件41的单方或双方，以磨削衬底11的另一面。磨削部件41，例如，相当于磨刀石。此外，也可以根据需要进行清洗，以除去在磨削步骤中产生的灰尘。在这种情况下，使因清洗而产生的水滴自然干燥，或者使用干燥方法使它干燥。作为干燥方法，具体地可以举出转动衬底11的方法、使用风机将气体如气(大气)等吹到衬底11的方法等。
其次，例如，通过研磨部件42研磨被磨削的衬底11的另一面(图11)。在这个研磨步骤中，可以将衬底11研磨为薄于100μm的厚度，优选将衬底11研磨为具有2μm或更大至50μm或更小(更优选为4μm或更大至30μm或更小)的厚度。通过这样使衬底11变薄(例如，磨削、研磨衬底11)使得衬底11具有柔性，因此，可以制造具有柔性的半导体装置，而不采用从衬底11上剥离元件层的方法。像上述磨削步骤那样，转动固定有衬底11的基台35和研磨部件42的单方或双方，以进行这种研磨步骤。研磨部件42，例如，相当于涂敷有研磨粒的研磨垫子。此外，也可以根据需要进行清洗，以除去在研磨步骤中产生的灰尘。在这种情况下，使因清洗而产生的水滴自然干燥，或者使用干燥方法使它干燥。作为干燥方法，具体地可以举出转动衬底11的方法、使用风机将气体如气(大气)等吹到衬底11的方法等。
其次，对保护层13引起可逆反应，以除去留存的保护层13。注意，代替除去留存的保护层13，也可以确保从保护层13容易剥去叠层体201的状态。根据上述步骤，可以获得具有被薄型化了的衬底11的叠层体202(图12)。
接着，根据需要，通过使用基体(膜)来对具有被薄型化了的衬底11的叠层体202进行密封处理。根据上述步骤，完成半导体装置(芯片)17。由于密封处理是可以使用实施方式1所说明的方法来进行的，所以在此省略其说明。
根据上述步骤完成的半导体装置(芯片)17，至少在叠层体的侧面形成保护层之后进行衬底的磨削、研磨，因此，不容易发生在磨削、研磨步骤中的残缺和裂缝。因此，可以高成品率地制造衬底薄且轻量的半导体装置。此外，由于衬底薄，所以将本发明的半导体装置安装在物品中，也不会影响到外观。此外，半导体装置17的柔性的高低也取决于半导体装置17的大小和形状。因此，如果要获得柔性高的半导体装置17，适当地设计其大小和形状等来制造半导体装置17，即可。
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，将参照

包括薄膜晶体管和天线的本发明的半导体装置的制造方法。本实施方式特别详细说明元件层的结构。
首先，在衬底701上形成基底膜703(图13A)。由于衬底701和基底膜703可以采用实施方式1所说明的材料或形成方法，所以在此省略其说明。下面，将说明在基底膜703上形成元件层的步骤。
首先，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结晶化，以形成结晶半导体膜。作为结晶化的方法，可以使用激光结晶化法、使用RTA或退火炉的热结晶化法、使用促使结晶化的金属元素的热结晶化法、以及组合使用促使结晶化的金属元素的热结晶化法和激光结晶化法的方法等。然后，将获得了的结晶半导体膜蚀刻为所希望的形状，以形成结晶半导体膜706至710(图13B)。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。
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结晶化的方法，可以举出激光结晶化法、使用RTA或退火炉的热结晶化法、使用促使结晶化的金属元素的热结晶化法、以及组合使用促使结晶化的金属元素的热结晶化法和激光结晶化法的方法等。此外，作为其他的结晶化方法，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，以进行结晶化。
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结晶化，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(CW激光)或脉冲振荡型的激光(脉冲激光)。作为可以使用的激光，可以使用从选自如下激光器的一种或多种中获得的激光气体激光器如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)、YAIO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAIO3、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或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)和第三高次谐波(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)、YAIO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAIO3、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，下一个脉冲照射到半导体膜。因此，与当使用低振荡频率的脉冲激光器时不相同，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进行结晶化时，可以使被结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，增幅增大，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在被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，将激发光均匀照射到介质，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装置，使得该半导体装置的特性为良好且均匀。
其次，形成覆盖结晶半导体膜706至710的栅极绝缘膜705。可以采用溅射法或等离子体CVD法等的各种CVD法形成栅极绝缘膜705。具体地，使用氧化硅膜(SiOx膜)、氮化硅膜(SiNx膜)、包含氮的氧化硅膜(SiOxNy膜)(x＞y)(x、y分别是正整数)、或包含氧的氮化硅膜(SiNxOy膜)(x＞y)(x、y分别是正整数)作为单层结构，或者适当地层叠这些膜来形成栅极绝缘膜。此外，也可以在包含氧、氮、或氧和氮的气氛中对结晶半导体膜706至710进行高密度等离子体处理，使得结晶半导体膜706至710的表面氧化或氮化，以形成栅极绝缘膜。通过进行高密度等离子体处理，比起使用CVD法或溅射法等而形成的膜来，可以形成膜厚或膜质等的均匀性更高且细致的栅极绝缘膜。
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，也可以充分进行等离子体氧化处理(或等离子体氮化处理)。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，因此，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)。可以适当地决定混合气体中的各气体的流量比(或压力比)。作为混合气体的组合的一个例子，可以使氧(或二氧化氮、一氧化二氮)为0.1至100sccm并使氩为100至5000sccm。此外，作为混合气体的组合的其他例子，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。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，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。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，可以使氮(或氨)为20至2000sccm并使氩为100至10000sccm。此外，作为混合气体的组合的其他例子，可以使氮(或氨)为20至2000sccm，使氢为1至500sccm，以及使氩为100至10000sccm。优选使氮(或氨)∶氢∶氩＝20∶1∶100地引入混合气体。例如，可以使氮(或氨)为100sccm，使氢为5sccm，以及使氩为500sccm地引入混合气体。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，可以使氮(或氨)为20至1000sccm，使氧为10至500sccm，以及使氩为100至5000sccm。优选使氮(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，所以可以成为非常合适的状态。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，而且还可以通过利用等离子体或热反应的CVD法层叠氧化硅、包含氧的氮化硅、包含氮的氧化硅等的绝缘膜来形成栅极绝缘膜705。总之，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照射连续振荡激光器或以10MHz或更大的频率振荡的激光，并沿着一个方向扫描而实现结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，通过按照沟道长度方向(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，并且使用进行高密度等离子体处理而形成的栅极绝缘膜705，可以获得特性不均匀性更低且场效应迁移率高的晶体管。
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。可以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。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加入到结晶半导体膜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。可以使用属于15族的元素作为提供N型的杂质元素，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薄膜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，覆盖栅极绝缘薄膜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13C)。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(Lightly Doped Drain；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。
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绝极缘膜夹在其间。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，使用侧壁绝缘膜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。
在除去形成在暴露的N型杂质区域726、728、730、732以及P型杂质区域785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785的表面为硅化物区域，或者也可以使整个N型杂质区域726、728、730、732以及P型杂质区域785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用作薄膜晶体管744至748的例子。然而，当然可以将底栅极型薄膜晶体管分别用作薄膜晶体管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或其他结构。
此外，作为薄膜晶体管744至748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，可以具有杂质区域(包括源极区域、漏极区域、LDD区域)，也可以为P沟道型TFT、N沟道型TFT、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，可以进行以恢复结晶半导体膜706至710的结晶性或激活添加在结晶半导体膜706至710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结晶半导体膜706至710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结晶半导体膜706至710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，也可以在将栅极绝缘膜705表面氢化的同时将表面氮化。
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14A)。覆盖薄膜晶体管744至748的绝缘膜是通过SOG(Spin On Glass；旋涂玻璃)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、等等，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，可以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，可以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结晶半导体膜706至710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结晶半导体膜706至710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，也可以在将栅极绝缘膜705表面氢化的同时将表面氮化。
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，其目的为恢复结晶半导体膜706至710的结晶性，激活添加到结晶半导体膜706至710中的杂质元素，或者氢化结晶半导体膜706至710。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，可以进行500℃或更高温度的热退火。此外，当以氢化结晶半导体膜706至710为目的时，可以进行350至450℃的热退火。
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785的接触孔。之后，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”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。由于钛膜是还原性高的元素，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，可以使用混合有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。通过将钛膜的表面氮化，可以防止在后面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。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14B)。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交换的半导体装置(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。实施者可以鉴于使用用途适当地选择传输方式，并且可以根据传输方式适当地设置最合适的天线。
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)作为在半导体装置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)作为在半导体装置中的信号传输方式时，可以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膜的长度等的形状。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nm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℃的温度范围焙烧而使其硬化，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装置(RFID标签)并使它接触金属时，优选在所述半导体装置和金属之间形成具有高磁导率的磁性材料。当形成具有天线的半导体装置并使它接触金属时，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，通过在半导体装置和金属之间形成具有高磁导率的材料，可以抑制流过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。
根据上述步骤，完成元件层。
在本实施方式中，说明了形成天线(导电膜763)作为元件层的一部分的结构，然而，也可以采用如下结构准备形成有天线的另一衬底，并且贴合所述形成有天线的衬底和形成有元件层的衬底。换言之，如图16所示那样，也可以采用贴合形成有天线792的衬底791和形成有元件层的衬底701的结构。在图16中，使用各向异性导电材料作为贴合的方法。各向异性导电材料具有导电粒子793和流体，并且流体是通过焙烧或光照射来被硬化而成为粘合层794的。可以通过导电粒子793的压合来实现导电膜763和天线792之间的导通。在其他区域，导电粒子793保持充分的间隔，因此，不会实现电连接。除了使用各向异性导电材料而贴合的方法之外，还可以使用通过超声波接合金属和金属的方法(称为超声波接合)，或者使用紫外线硬化树脂或双面胶带等而贴合的方法。此外，作为形成有天线792的衬底791，可以使用由聚丙烯、聚酯、乙烯、聚氟乙烯或氯乙烯等构成的膜，或者可以使用由纤维材料构成的纸等。此外，在图16中，导电膜763用作电连接天线792和薄膜晶体管的布线。
其次，覆盖用作天线的布线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15)。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面上，但是，不需要一定形成在整个面上，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。
可以使用DLC(类金刚石碳)等的包含碳的膜、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。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。
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装置(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4在本实施方式中，参照图17A至17C说明使用本发明的半导体装置作为能够进行非接触数据收发的RFID标签时的一个实施方式。
RFID标签2020具有非接触地彼此进行数据通信的功能，其包括电源线路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17A)。
电源电路2011是如下电路基于从天线2018输入的交流信号产生供给给半导体装置内部的各电路的各种电源。时钟发生电路2012是如下电路基于从天线2018输入的交流信号产生供给给半导体装置中的各电路的各种时钟信号。数据解调/调制电路2013具有如下功能解调/调制与读出器/写入器2019彼此进行通信的数据。控制电路2014具有控制存储器2016的功能。天线2018具有发送和接收电磁波的功能。读出器/写入器2019控制与半导体装置彼此进行通信、以及这些数据的处理。RFID标签不限于上述结构，例如可以采用如下结构附加地提供有诸如电源电压限制器电路和密码处理专用硬件等其它元件。
此外，RFID标签可以为如下类型不安装电源(电池)而通过电波将电源电压供给给各电路的类型、通过安装电源(电池)而不通过天线将电源电压供给给各电路的类型、或者通过电波和电源而供给电源电压的类型。
当将本发明的半导体装置应用于RFID标签等时，其优点为以非接触进行通信、多个读取成为可能、数据写入成为可能、可以加工为各种形状、根据选择的频率而使方向性宽且认识范围宽等。RFID标签可以适用于能够通过以非接触进行无线通信而识别人或物的个体信息的IC标签、通过进行标记处理而可以贴到对象物的标记、用于特定集会或娱乐的腕带等。此外，可以对RFID标签通过使用树脂材料而进行成型加工，或者可以直接固定到阻断无线通信的金属上。此外，RFID标签可用于操作诸如入退房管理系统和结账系统的系统。
下面将说明实际使用本发明的半导体装置作为RFID标签的一个方式。将读出器/写入器2030置于包括显示部2031的便携终端的侧面，并将RFID标签2033置于商品2032侧面(图17B)。根据本发明制造的RFID标签2033具有柔性。因此，在商品2032的曲面上也可以容易配置RFID标签2033。当将读出器/写入器2030对准置于商品2032的RFID标签2033时，和商品有关的信息如商品的原材料和原产地、各生产过程的检查结果、流通过程的记录等以及商品的说明等显示在显示部2031。此外，当商品2036被传送带传输时，可以使用读出器/写入器2034和置于商品2036的RFID标签2035检查该商品2036(图17C)。根据本发明制造的RFID标签2035具有柔性。因此，在商品2036的曲面上也可以容易配置RFID标签2035。这样，通过将RFID标签用于系统，可以容易地获取信息，并且实现高功能化和高附加价值化。
本实施方式可以与上述实施方式自由地组合而实施。
(实施方式5)本发明的半导体装置可以被用作RFID标签。该RFID标签可以置于如下物品而使用例如，纸币、硬币、有价证券类、证书类、无记名债券类、包装用容器类、书籍类、记录介质、个人用品、交通工具类、食品类、衣物类、保健用品类、生活用品类、药品类、以及电子设备等。参照图18A至18H说明这些具体例子。注意，在图18A至18H中，以符号2720表示RFID标签。根据本发明制造的RFID标签具有柔性。因此，在如图18A至18H所示那样的具有各种形状的物品上也可以容易配置RFID标签。此外，由于RFID标签被薄型化了，所以不容易影响到物品的外观。
纸币和硬币是指市场上流通的金钱，其包括在特定区域作为像货币一样通用的东西(金券)、纪念币等。有价证券类是指支票、证券、期票等(图18A)。证书类是指执照如驾驶执照等、居住证等(图18B)。无记名债券类是指邮票、米券、各种赠券等(图18C)。包装用容器类是指用于盒饭等的包装纸、PET瓶等(图18D)。书籍类是指书、合订本等(图18E)。记录介质是指DVD软件、录像带等(图18F)。交通工具类是指诸如自行车等的车辆、船舶等(图18G)。个人物品是指包、眼镜等(图18H)。食品类是指食料品、饮料等。衣物类是指衣服、鞋等。保健用品类是指医疗器具、健康器具等。生活用品类是指家具、照明器具等。药品类是指医药品、农药等。电子设备指液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(电视接收机和薄型电视接收机)、手机等。
通过对纸币、硬币、有价证券类、证书类、无记名债券类等提供RFID标签，可以防止仿冒。此外，通过对包装用容器类、书籍类、记录介质等、个人用品、食品类、生活用品类、电子设备等提供RFID标签，可以试图改善商品检查系统、租赁店中的系统等的效率。通过对交通工具类、保健用品类、药品类等提供RFID标签，可以防止仿冒和偷窃，并且当用于药品类时，可以防止误食药物。作为RFID标签的设置方法，将RFID标签贴到物品的表面或嵌入到物品中。例如，当用于合订书时，RFID标签可以嵌入到纸中，而当用于由有机树脂构成的包装时，RFID标签可以嵌入到该有机树脂中。
像这样，通过对包装用容器类、记录介质、个人用品、食品类、衣物类、生活用品类、电子设备等提供RFID标签，可以试图改善商品检查系统、租赁店中的系统等的效率。此外，通过对交通工具类提供RFID标签，可以防止仿冒和偷窃。此外，通过将RFID标签嵌入到诸如动物等的生物中，以可以容易地识别各个生物，例如通过将RFID标签嵌入到诸如家畜等的生物中，可以容易地识别出生年、性别、或种类等。
如上所述那样，本发明的半导体装置可以置于任何物品中而使用。本实施方式可以与上述实施方式自由地组合而实施。
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2005-193172而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，它包括如下步骤在衬底的一面上形成包括多个集成电路的元件层；至少接触所述衬底的侧面地形成保护层；磨削所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；除去所述保护层；以及通过分开所述被研磨了的衬底和所述元件层来形成包括设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
2.一种半导体装置的制造方法，它包括如下步骤在衬底的一面上形成包括多个集成电路的元件层；至少接触所述衬底的侧面地形成保护层；磨削所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；清洗所述衬底的被研磨了的另一面；使所述衬底的被清洗了的另一面干燥；除去所述保护层；以及通过分开所述被干燥了的衬底和所述元件层来形成包括设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
3.一种半导体装置的制造方法，它包括如下步骤在衬底的一面上形成包括多个集成电路的元件层；接触所述衬底的另一面和所述衬底的侧面地形成保护层；磨削所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；除去所述保护层；以及通过分开所述被研磨了的衬底和所述元件层来形成包括设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
4.根据权利要求1的半导体装置的制造方法，其中，使用柔性膜而密封所述叠层体的单面或双面。
5.根据权利要求2的半导体装置的制造方法，其中，使用柔性膜而密封所述叠层体的单面或双面。
6.根据权利要求3的半导体装置的制造方法，其中，使用柔性膜而密封所述叠层体的单面或双面。
7.一种半导体装置的制造方法，它包括如下步骤在衬底的一面上形成包括多个集成电路的元件层；通过分开所述衬底和所述元件层来形成包括设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体；至少接触所述叠层体的侧面地形成保护层；磨削所述叠层体中的所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；以及除去所述保护层。
8.一种半导体装置的制造方法，它包括如下步骤在衬底的一面上形成包括多个集成电路的元件层；通过分开所述衬底和所述元件层来形成包括设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体；接触所述叠层体中的所述衬底的另一面和所述叠层体的侧面地形成保护层；磨削所述叠层体中的所述衬底的另一面；研磨所述衬底的被磨削了的另一面；以及除去所述保护层。
9.根据权利要求1的半导体装置的制造方法，其中，所述保护层是通过丝网印刷法、旋涂法、液滴喷出法、或点滴法而形成的。
10.根据权利要求2的半导体装置的制造方法，其中，所述保护层是通过丝网印刷法、旋涂法、液滴喷出法、或点滴法而形成的。
11.根据权利要求3的半导体装置的制造方法，其中，所述保护层是通过丝网印刷法、旋涂法、液滴喷出法、或点滴法而形成的。
12.根据权利要求7的半导体装置的制造方法，其中，所述保护层是通过丝网印刷法、旋涂法、液滴喷出法、或点滴法而形成的。
13.根据权利要求8的半导体装置的制造方法，其中，所述保护层是通过丝网印刷法、旋涂法、液滴喷出法、或点滴法而形成的。
14.根据权利要求1的半导体装置的制造方法，其中，使用可逆性材料作为所述保护层。
15.根据权利要求2的半导体装置的制造方法，其中，使用可逆性材料作为所述保护层。
16.根据权利要求3的半导体装置的制造方法，其中，使用可逆性材料作为所述保护层。
17.根据权利要求7的半导体装置的制造方法，其中，使用可逆性材料作为所述保护层。
18.根据权利要求8的半导体装置的制造方法，其中，使用可逆性材料作为所述保护层。
19.根据权利要求1的半导体装置的制造方法，其中，使用热熔蜡(hot melt wax)或UV剥离性树脂作为所述保护层。
20.根据权利要求2的半导体装置的制造方法，其中，使用热熔蜡或UV剥离性树脂作为所述保护层。
21.根据权利要求3的半导体装置的制造方法，其中，使用热熔蜡或UV剥离性树脂作为所述保护层。
22.根据权利要求7的半导体装置的制造方法，其中，使用热熔蜡或UV剥离性树脂作为所述保护层。
23.根据权利要求8的半导体装置的制造方法，其中，使用热熔蜡或UV剥离性树脂作为所述保护层。
24.根据权利要求1的半导体装置的制造方法，其中，所述被研磨了的衬底的厚度为2μm或更大至50μm或更小。
25.根据权利要求2的半导体装置的制造方法，其中，所述被研磨了的衬底的厚度为2μm或更大至50μm或更小。
26.根据权利要求3的半导体装置的制造方法，其中，所述被研磨了的衬底的厚度为2μm或更大至50μm或更小。
27.根据权利要求7的半导体装置的制造方法，其中，所述被研磨了的衬底的厚度为2μm或更大至50μm或更小。
28.根据权利要求8的半导体装置的制造方法，其中，所述被研磨了的衬底的厚度为2μm或更大至50μm或更小。
29.一种半导体装置的制造方法，它包括如下步骤在衬底的一面上形成包括多个集成电路的元件层；至少接触所述衬底的侧面地形成保护层；使所述衬底变薄；除去所述保护层；以及通过分开所述被研磨了的衬底和所述元件层来形成包括设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
30.根据权利要求29的半导体装置的制造方法，其中，使用柔性膜而密封所述叠层体的单面或双面。
31.根据权利要求29的半导体装置的制造方法，其中，所述保护层是通过丝网印刷法、旋涂法、液滴喷出法、或点滴法而形成的。
32.根据权利要求29的半导体装置的制造方法，其中，使用可逆性材料作为所述保护层。
33.根据权利要求29的半导体装置的制造方法，其中，使用热熔蜡或UV剥离性树脂作为所述保护层。
34.根据权利要求29的半导体装置的制造方法，其中，所述被研磨了的衬底的厚度为2μm或更大至50μm或更小。
全文摘要
本发明的目的在于高成品率地提供一种具有被薄型化了的衬底的半导体装置。本发明的技术要点是在衬底的预定部分(至少覆盖衬底的侧面的部分)形成保护层之后，磨削、研磨所述衬底。换言之，在衬底的一面上形成具有多个集成电路的元件层；至少接触所述衬底的侧面地形成保护层；使所述衬底变薄(例如，磨削、研磨所述衬底的另一面)；除去所述保护层；以及通过分开所述被研磨了的衬底和所述元件层来形成具有设有所述多个集成电路中的至少一个的层的叠层体。
文档编号H01L21/82GK1892983SQ20061010162
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月30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