專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，特別是，涉及一種柔性半導(dǎo)體器件及其制造方法。
另外，已經(jīng)提出直接感覺圖象和聲音的接口，例如3DMD(透明的頭戴顯示器)、具有內(nèi)置HD的CCD相機(jī)、頭戴受話器型的單片眼鏡和頭戴受話器型話筒。可以佩帶的裝置的市場(chǎng)預(yù)期將來(lái)會(huì)擴(kuò)大。
其中AMLCD(有源矩陣顯示)的TFT芯片可以形成在薄膜里的方法，已經(jīng)提出作為一個(gè)滿足這種需求的必要的量度標(biāo)準(zhǔn)(例如，美國(guó)專利USP5,256,562)。
根據(jù)這種方法，首先，如圖5(a)所示，一個(gè)SOI結(jié)構(gòu)襯底是以下列次序分層制作硅緩沖層41、根據(jù)CVD方法的硅氧化物膜42、氮氧化硅膜形成的釋放層43和上部硅層44。上部硅層44成為硅襯底40上的元件形成層，如圖5(b)所示，形成象素區(qū)44b以及AMLCD的TFT區(qū)44a。
其次，如圖5(c)所示，絕緣體區(qū)45和氧化膜46形成在象素區(qū)44b和TFT區(qū)44a上。
而且，如圖5(d)所示，柵電極48和源/漏區(qū)49形成在得到的襯底上。另外，這些部分由絕緣膜50覆蓋，然后在絕緣膜50的需求的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生接觸孔和引線51，這樣得到了TFT。
然后，如圖5(e)所示，在包括象素區(qū)44b和TFT區(qū)44a的區(qū)域外的釋放層43里產(chǎn)生開口52a，在氧化硅膜42里產(chǎn)生比開口52a大的開口52b。
然后，如圖5(f)所示，填充氧化硅膜42和釋放層43的開口部分的支撐柱53由氧化硅膜形成；蝕刻劑引入開口54形成于釋放層43內(nèi)產(chǎn)生在除了象素區(qū)44b和TFT區(qū)44a之外位于支撐柱53之間的區(qū)域，這樣通過蝕刻劑引入開口54引入蝕刻劑，從而蝕刻并去除氧化硅膜42，以產(chǎn)生一個(gè)空腔55，如圖5(g)所示。因此，象素區(qū)44b和TFT區(qū)47處在由支撐柱53支撐的釋放層43上面。
然后，如圖5(h)所示，環(huán)氧樹脂56和非光敏透明樹脂膜57形成在得到的襯底的整個(gè)表面上，然后，在象素區(qū)44b和TFT區(qū)44a上方的環(huán)氧樹脂56通過紫外線照射而固化，并去掉沒有固化的環(huán)氧樹脂，使得薄膜形式的芯片由支撐柱53的解理作用而釋放。
然而，用上述的方法制作的薄膜形式的芯片缺乏柔性，也缺乏可延展性并且易碎。另外，難于將這樣的疊層結(jié)構(gòu)芯片應(yīng)用用于多功能系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明，其提供一種半導(dǎo)體器件，其包括半導(dǎo)體層和形成在半導(dǎo)體層表面上的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件，所述半導(dǎo)體層沒有半導(dǎo)體元件的區(qū)域劃分成多個(gè)塊，同時(shí)被劃分的半導(dǎo)體層的各個(gè)塊具有粘附到各個(gè)塊的側(cè)面由絕緣層制成的柔性區(qū)，以使所述塊集成在一起。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其提供一種半導(dǎo)體器件，包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件形成在半導(dǎo)體層表面上的剛性區(qū)；和半導(dǎo)體元件沒有設(shè)置在半導(dǎo)體層表面上的柔性區(qū)，以使柔性區(qū)設(shè)置有以交替方式互相粘附的半導(dǎo)體層和絕緣層。
此外，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括步驟(a)一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件形成在表面具有半導(dǎo)體層的襯底表面上；(b)一個(gè)或多個(gè)槽形成于半導(dǎo)體層沒有形成半導(dǎo)體元件的區(qū)域中；(c)將絕緣層填充所述槽中，以使絕緣層粘附到半導(dǎo)體層的側(cè)面；以及(d)襯底做成從后表面向后傾斜到所述槽的底部；這樣，半導(dǎo)體層劃分成多個(gè)塊，在半導(dǎo)體層內(nèi)形成柔性區(qū)，以使半導(dǎo)體層的各個(gè)塊通過絕緣層集成在一起。


圖1(a)到1(g)是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件制造方法的步驟相應(yīng)的半導(dǎo)體器件的主要部分的截面示意圖；圖2(a)到2(g)是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件制造方法的步驟相應(yīng)的半導(dǎo)體器件的主要部分的截面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法描述使襯底襯底后表面向后傾斜的方法的主要部分示意圖；圖4(a)到4(f)是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件制造方法的步驟相應(yīng)的半導(dǎo)體器件的主要部分的截面示意圖；以及圖5(a)到5(h)是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件制造方法的步驟相應(yīng)的半導(dǎo)體器件的主要部分的截面示意圖。
至于半導(dǎo)體層可以使用半導(dǎo)體襯底本身；可以使用在半導(dǎo)體襯底上形成的半導(dǎo)體層(例如，在n型或p型硅襯底即所謂外延襯底上形成近似1μm的p型或n型硅外延層)；或可以使用在不同于半導(dǎo)體襯底的襯底(例如，一個(gè)SOI襯底)上形成的半導(dǎo)體層。至于半導(dǎo)體襯底，可以使用多種襯底，例如，如硅、鍺等元素半導(dǎo)體襯底，以及如GaAs，InGaAs等化合物襯底。其中，單晶硅襯底或多晶硅襯底是優(yōu)選的，特別是優(yōu)選單晶硅襯底。另外，對(duì)半導(dǎo)體層，優(yōu)選為具體具有(110)晶面方向。對(duì)半導(dǎo)體襯底，在摻雜如磷、砷等N型雜質(zhì)，或摻雜如硼等P型雜質(zhì)后，優(yōu)選比較低阻的襯底(例如，近似20Ωcm或更小，優(yōu)選近似10Ωcm左右)。
另外，至于用于形成SOI襯底的襯底，可以采用玻璃襯底、晶體玻璃襯底、藍(lán)寶石襯底、塑料襯底等，以及上述半導(dǎo)體襯底。至于SOI襯底可以采用SIMOX(氧離子注入隔離)-型襯底，其中通過氧離子注入到半導(dǎo)體襯底并進(jìn)行熱處理，在半導(dǎo)體襯底里形成埋層氧化物薄膜；把兩個(gè)半導(dǎo)體襯底粘貼到一起得到的(BESOI)襯底，其中通過熱氧化在表面上形成氧化物薄膜；所謂的粘附型SOI襯底，其中通過熱氧化或外延生長(zhǎng)形成的氧化物膜表面上的半導(dǎo)體襯底粘貼到SOI襯底，其中第一絕緣層和第一半導(dǎo)體層通過外延生長(zhǎng)形成在半導(dǎo)體襯底上；襯底可以采用絕緣膜和第一半導(dǎo)體層通過外延生長(zhǎng)形成在半導(dǎo)體襯底上形成的襯底等。此處，半導(dǎo)體層是半導(dǎo)體薄膜，其功能是作為形成晶體管的有源層，并可以由上述的任何半導(dǎo)體形成。至于在這種情況的薄膜厚度，例如可以采用從50nm到1000nm的范圍。至于埋層絕緣膜，除了氧化硅膜外，還可以采用氮化硅膜、氮氧化硅膜或它們和氧化硅膜的多層膜。至于薄膜厚度，例如可以采用從近似50nm到200nm的范圍。
在半導(dǎo)體層上形成的半導(dǎo)體元件用來(lái)形成多種電路，例如存貯器、外圍電路、邏輯電路等，通常包括多種元件，例如晶體管、電容器、電阻器等。另外，多種薄膜，例如元件隔離膜、夾層絕緣膜和引線層等可以依次形成互相隔離，或從這些元件引出或引至這些元件的互相連接。
柔性區(qū)是這樣一個(gè)區(qū)，其中半導(dǎo)體層的劃分塊通過粘附到劃分塊的側(cè)面的絕緣層互相連接，以此使半導(dǎo)體層形成一體互相連接。換句話說，柔性區(qū)是一個(gè)區(qū)，其中半導(dǎo)體層的劃分塊和絕緣層是以交替方式放置并使其互相接觸，這樣由于絕緣層具有可塑性和柔性等，使得襯底(半導(dǎo)體層)在區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)方向上具有柔性。柔性區(qū)的大小不受特別限制，可以依照得到的半導(dǎo)體器件的尺寸、功能和應(yīng)用等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
半導(dǎo)體層的劃分塊的大小和形狀不受特別限制，而且但是可以采用多種平面形狀，如正方形、長(zhǎng)方形、菱形和三角形等。例如，在長(zhǎng)方形(條形)情況，它的寬度從近似10nm到1000nm范圍是適當(dāng)?shù)?；在正方形情況，它的一條邊從近似10nm到1000nm范圍是適當(dāng)?shù)摹Ａ硗?，?yōu)選地，半導(dǎo)體的劃分塊的所有邊近似垂直于表面，某些邊可以傾斜，使得成為一個(gè)梯形，或在后表面的側(cè)面或頂表面的側(cè)面形成為一個(gè)倒梯形。
此處，柔性區(qū)的半導(dǎo)體層必須處于不影響表面上形成的半導(dǎo)體元件的特性的一個(gè)區(qū)，一般地，該半導(dǎo)體層適宜處于其中不形成半導(dǎo)體元件的區(qū)，例如可以采用只形成絕緣膜的場(chǎng)區(qū)。
只要到半導(dǎo)體層的劃分塊的側(cè)面粘附有保證，整體連接半導(dǎo)體層的劃分塊的絕緣層類型、或以交替方式面對(duì)著半導(dǎo)體層的劃分塊放置的絕緣層的類型不受特別限制，例如可以采用，氧化硅膜(熱氧化膜、低溫氧化膜LTO膜或其類似物，高溫氧化膜HTO膜)、氮化硅膜、氮氧化硅膜、SOG膜、PSG膜、BSG膜、BPSG膜、PZT、PLZT、鐵電膜、反鐵電膜等的單層膜或多層膜。膜的厚度不受特別限制，可以根據(jù)半導(dǎo)體層的劃分塊的厚度、半導(dǎo)體器件的大小和要得到的柔性程度而進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。例如，可以采用從近似50nm到2000nm的范圍。另外，對(duì)絕緣層，優(yōu)選在半導(dǎo)體層的劃分塊之間的表面里形成凹進(jìn)區(qū)域的那種，凹進(jìn)區(qū)域愈深，也即絕緣膜的厚度愈薄，能得到的柔性愈大。
絕緣層粘附到半導(dǎo)體層的側(cè)面必須達(dá)到一定程度，足以使得半導(dǎo)體層的多塊可以整體組合在一起，但絕緣層沒有必要粘附到半導(dǎo)體層的多塊的側(cè)面的整個(gè)表面。也就是說，在半導(dǎo)體層的多塊的側(cè)面近似垂直于頂表面和底表面的情況，絕緣層優(yōu)選粘到側(cè)面的整個(gè)表面，同時(shí)，例如在側(cè)面的頂部或底部相對(duì)于上平面和下平面傾斜的情況，絕緣層不需要粘附到側(cè)面的傾斜部分。此處，塊半導(dǎo)體層的多塊的側(cè)面傾斜可以是梯形形狀或倒梯形形狀，側(cè)面部分優(yōu)選的是傾斜，如圖2(f)和2(g)所示，這樣半導(dǎo)體層不同塊之間的縫隙大小的增加量越大，離底表面邊的位置愈近。也就是說，設(shè)置柔性區(qū)的半導(dǎo)體層和絕緣層的表面可以是不平坦的。
另外，除了上述的柔性區(qū)之外，優(yōu)選在半導(dǎo)體層之內(nèi)形成剛性區(qū)。剛性區(qū)是不彎曲的、硬質(zhì)和沒有柔性的一個(gè)區(qū)，其中包括從半導(dǎo)體層的頂表面伸展到半導(dǎo)體層的底表面形成連通電極的一個(gè)區(qū)。絕緣層以梯形、倒梯形或直角形狀粘附到每個(gè)半導(dǎo)體劃分塊的側(cè)面，另外，從半導(dǎo)體頂表面穿透到底表面的連通電極設(shè)置成粘附此絕緣層。此處，絕緣層可以采用與上面描述的相同類型的絕緣層。
連通電極可以任何材料形成，只要它是以能夠粘附絕緣層的導(dǎo)電層形成。例如，連通電極可以由下列材料的單層膜或多層膜形成N型、或P型、無(wú)定形、單晶或多晶元素半導(dǎo)體(如硅或鍺)或化合物半導(dǎo)體(如GaAs、InP、ZnSe或CsS)、金屬如金、鉑、銀、銅、鋁和釕等、高熔點(diǎn)金屬如鈦、鉭和鎢等、包含高熔點(diǎn)金屬的硅化物或多晶硅化物、氮化物如TiN和氮化鎢等、透明導(dǎo)電材料如CuI、ITO、SnO2和ZnO等。特別優(yōu)選高熔點(diǎn)金屬。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，首先在步驟(a)中，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件形成在表面具有半導(dǎo)體層的襯底表面。此處，具有半導(dǎo)體層的襯底，如上所述，可以簡(jiǎn)單地是一個(gè)半導(dǎo)體襯底，或可以是一個(gè)SOI襯底。半導(dǎo)體元件可以通過在此領(lǐng)域眾所周知的許多方法的組合形成。此處，在半導(dǎo)體元件形成后，優(yōu)選用夾層絕緣膜或用保護(hù)膜覆蓋半導(dǎo)體元件。
在步驟(b)中，在沒有形成半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)槽。采用光刻和腐蝕工序形成預(yù)定形狀的掩膜圖案，使用此掩膜圖案實(shí)施各向異性腐蝕(例如反應(yīng)離子腐蝕(RIE))。此處，雖然這些槽的尺寸、形狀和深度不受特別限制，但槽深度確定了最終產(chǎn)品的柔性半導(dǎo)體器件的厚度，深度大于器件總厚度是適當(dāng)?shù)模?，從近?μm到10μm，至少半導(dǎo)體元件(在夾層絕緣膜或保護(hù)膜覆蓋半導(dǎo)體元件的情況，其包括夾層絕緣膜或保護(hù)膜)和半導(dǎo)體層，要有足夠厚度形成元件部分和支撐元件部分。此處，在SOI襯底用作襯底的情況，對(duì)這些槽優(yōu)選具有足夠的深度，使得槽穿透SOI襯底表面上的半導(dǎo)體層。另外，至于半導(dǎo)體層的寬度和槽的寬度，形成寬度從近似1μm到100μm的半導(dǎo)體層寬度/從近似1μm到100μm的槽寬度是合適的。另外，在后續(xù)步驟中，雖然這些槽可以只在柔性區(qū)設(shè)置絕緣層的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生，對(duì)這些槽也優(yōu)選在剛性區(qū)設(shè)置連通電極的區(qū)域內(nèi)形成。至于柔性區(qū)內(nèi)這些槽的形狀，例如條形和柵形等是適當(dāng)?shù)?，在剛性區(qū)內(nèi)的槽可以具有任何形狀，如圓形或多邊形，優(yōu)選的是調(diào)整槽的尺寸，使得導(dǎo)電層形成的連通電極埋在槽內(nèi)以具有合適的電阻值。
在步驟(c)中，絕緣層埋在槽內(nèi)。絕緣層可以由上述任何材料形成，特別優(yōu)選的是氮化硅膜和氧化硅膜。絕緣膜可以根據(jù)熱氧化法、濺射法、多種CVD法和EB法等予以形成。因此，絕緣層可以制成粘附到半導(dǎo)體層的側(cè)面。
此處，在此步驟中，在剛性區(qū)形成連通電極的情況下，剛性區(qū)的槽宜于用絕緣層填充到下述程度，其中槽邊用梯形、倒梯形或直角三角形的絕緣層覆蓋。另外，在絕緣層填充槽后，在剛性區(qū)的槽用導(dǎo)電層填充。填充導(dǎo)電層的方法不受特別限制，例如，可以選擇性采用使導(dǎo)電層僅在槽內(nèi)選擇生長(zhǎng)的方法、用光致抗蝕劑覆蓋連通電極的槽之外的區(qū)域并使用這種光致抗蝕劑在襯底的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電層，然后實(shí)現(xiàn)深腐蝕或剝離工藝的方法，或組合這些方法的方法。因此，可以制造絕緣層以粘附到連通電極的槽內(nèi)，另外，可以制造一個(gè)電導(dǎo)層導(dǎo)電層粘附到此絕緣層，如下所述，這樣可以形成與從半導(dǎo)體層的頂表面伸展到半導(dǎo)體層的后表面的連通電極相集成的剛性區(qū)。
在步驟(d)中，襯底制造成從后表面?zhèn)让嫦蚝髢A斜到槽的底部。引起襯底向后傾斜的過程可以使用多種方法，包括濕法腐蝕、干法腐蝕或拋光，例如CMP方法?？梢栽谝r底制成向后傾斜時(shí)使用覆蓋預(yù)定區(qū)域的掩膜。例如，在襯底制成向后傾斜的時(shí)候，優(yōu)選使用與上述形成槽時(shí)的掩膜同樣形狀的掩膜。特別地，在使用具有(110)晶面方向的襯底時(shí)，當(dāng)用堿溶液實(shí)現(xiàn)濕法腐蝕時(shí)，(100)表面和(110)表面具有不同的腐蝕速率，因此，利用這種現(xiàn)象進(jìn)行腐蝕，從而可以形成需求的形狀。此處，至于堿溶液，例如可以采用KOH、TMAH(四甲基氫氧化銨(Tetramethyl ammoniumhydroxide))溶液等。因此，作為最終產(chǎn)品的柔性襯底的后表面中產(chǎn)生一些縫隙的形狀。通過容易的加工工藝，可以獲得一種不平坦的形狀，或后表面?zhèn)让嫔暇哂邢鄳?yīng)塊的半導(dǎo)體層側(cè)面部分具有傾斜的形狀。這樣，在保持柔性同時(shí)，可以得到容易處理的由比較厚的薄膜構(gòu)成的襯底。
另外，在SOI襯底作為襯底的情況，支撐襯底和埋層絕緣膜可以容易做成向后傾斜，或可以從襯底的后表面?zhèn)让嫒サ簦蚨?，槽底可以到達(dá)襯底的后表面以使半導(dǎo)體層可以劃分。
這樣，半導(dǎo)體層沿槽劃分成多個(gè)塊，同時(shí)半導(dǎo)體層的相應(yīng)塊由在上述槽里形成的絕緣層連接和集成，這樣此絕緣層區(qū)形成柔性區(qū)。
下面參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
此后，如圖1(b)所示，例如根據(jù)RIE法，形成用于柔性的縫隙3和用于連通電極的縫隙4，以使其具有深度從5μm到10μm，并且使其穿透元件層1。此處，縫隙3和縫隙4的位置為不影響元件層1上形成的元件的位置，例如在芯片場(chǎng)區(qū)部分等。因而，柔性區(qū)F可以形成在用于柔性的縫隙3區(qū)域，剛性區(qū)R可以形成在形成元件的區(qū)域以及形成用于穿通電極的縫隙4的區(qū)域。
其后，如圖1(c)所示，例如采用熱氧化CVD法或等離子CVD法，SiN膜5沉積在得到的硅襯底2的整個(gè)表面上，其厚度近似為1μm，另外，熱氧化膜6形成在SiN頂部，使得厚度足以填充用于柔性的縫隙3，也足以沉積在用于穿通電極的縫隙4的側(cè)面和底部，具體地說，例如近似10μm。
接著，如圖1(d)所示，熱氧化膜6被反向蝕刻，以使用于連通電極的縫隙4的底部曝露出來(lái)。鋁膜7埋在縫隙4中，作為連通電極。
然后，如圖1(e)所示，例如采用CMP方法，對(duì)硅襯底2的頂表面和后表面拋光以使襯底轉(zhuǎn)變成薄膜。此時(shí)，形成在元件層1的表面以及形成在連通電極的縫隙4里的SiN膜5起到拋光停止器的作用。這樣，完成了如圖1(f)所示的具有連通電極7a的柔性襯底。
連通電極7a可以用于芯片后表面的電信號(hào)的輸入和輸出。
另外，與這種襯底相同類型的襯底可以疊層并使用，如圖1(g)所示。實(shí)施例2首先，如圖2(a)所示，采用上述相同方式，元件層1制作在雜質(zhì)濃度為5×1015cm-3、晶面為(110)方向的p型硅襯底8上。
此后，如圖2(b)所示，例如采用RIE法，形成用于柔性的縫隙3和用于連通電極的縫隙4，以使其具有深度從5μm到10μm，并且穿透元件層1。此處，縫隙3和縫隙4的位置是不影響元件層1上形成的元件的位置，例如在芯片場(chǎng)區(qū)部分等。因而，柔性區(qū)F和剛性區(qū)R可以用上述同樣的方法形成。
其后，如圖2(c)所示，例如采用熱氧化CVD法或等離子CVD法，將SiN膜5沉積在得到的硅襯底2的整個(gè)表面上，其厚度近似為1μm。另外，熱氧化膜6形成在SiN頂部，以使其厚度足以填充用于柔性的縫隙3，也足以沉積在用于近似10μm的穿通電極的縫隙4的側(cè)面和底部，如圖2(d)所示。
因此，如圖2(e)所示，反蝕刻熱氧化膜6，以使用于連通電極的縫隙4的底部曝露出來(lái)。鋁膜7埋在縫隙4中，作為連通電極。
下面，例如采用CMP方法，拋光硅襯底8的表面以使襯底轉(zhuǎn)變?yōu)楸∧ぃ瑥亩纬蛇B通電極7a。此時(shí)，形成在元件層1的表面上的SiN膜5作為拋光停止器。
下面，如圖2(f)所示，光致抗蝕劑應(yīng)用到硅襯底8的頂表面和后表面，例如利用用于柔性的縫隙3和用于如圖2(b)所示的連通電極的縫隙4的光掩膜在后表面的光致抗蝕劑形成圖案。得到的抗蝕劑圖案9作為掩膜，用重量百分比濃度從33％到35％的KOH溶液在硅襯底8的后表面上實(shí)現(xiàn)各向異性腐蝕。此時(shí)，抗蝕劑圖案9的形狀對(duì)應(yīng)于縫隙3和縫隙4的形狀，因此，SiN膜5可以作為硅襯底8后表面腐蝕的腐蝕停止器。此時(shí)，用KOH溶液對(duì)Si的(110)表面的腐蝕選擇速率，比硅的(100)表面近似大2倍，因此，通過KOH溶液腐蝕，如圖3所示，晶面為(110)方向的硅襯底8被腐蝕，使得底部的(110)表面、側(cè)面的(100)表面和(111)表面曝露，因而，可以得到如圖2(f)所示形狀的硅襯底8。
去掉抗蝕劑圖案后，從而完成如圖2(g)所示的具有連通電極的柔性襯底。
根據(jù)上述方法得到的柔性襯底，允許芯片作為厚膜處理，因?yàn)楣枰r底8的后表面沒有完全變換為薄膜。
此后，如圖4(b)所示，例如采用RIE法，形成用于柔性的縫隙3和用于連通電極的縫隙4，以使縫隙具有穿透元件層10的深度。
其后，如圖4(c)所示，例如采用熱氧化CVD法或等離子CVD法，將SiN膜5沉積在得到的襯底的整個(gè)表面上，厚度近似為0.2μm，另外，熱氧化膜6形成在SiN頂部，以使其厚度如圖4(d)所示，足以填充用于柔性的縫隙3，也足以沉積在為用于連通電極的縫隙4的側(cè)面和底部。
因此，如圖4(e)所示，反蝕刻熱氧化膜6，以使用于連通電極的縫隙4的底部曝露。鋁膜填充在縫隙4中以作為連通電極4。下面，例如采用CMP方法對(duì)硅襯底2的表面進(jìn)行拋光，以使襯底變換為薄膜并形成連通電極7a。此時(shí)，形成在元件層1的表面上的SiN膜5用作拋光停止器。
此外，如圖4(f)所示，剝離元件層，從而完成具有連通電極7a的柔性襯底。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體層和絕緣層提供了具有柔性的區(qū)域，因而一個(gè)能夠彎曲的可以佩帶的封裝，可以實(shí)現(xiàn)作為與裝置的小型化、輕便性相應(yīng)的系統(tǒng)封裝的解決方案。另外，這樣的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用到三維IC，從而可能增加這樣的半導(dǎo)體器件安裝在裝置上的密度，增加采用這種裝置的系統(tǒng)的速度。
特別是，在形成連通電極的情況，可能實(shí)現(xiàn)疊層芯片。
另外，在柔性區(qū)的頂表面和/或后表面產(chǎn)生縫隙的情況，也就是說，在頂表面和/或后表面不平坦的情況，半導(dǎo)體層可以作為厚膜而獲得，因而，可以得到同時(shí)保持柔性的堅(jiān)固的半導(dǎo)體器件，因而處理變得容易。
此外，根據(jù)本發(fā)明，柔性半導(dǎo)體器件可以按照簡(jiǎn)單方法來(lái)予以實(shí)現(xiàn)，因此，可以提供一種廉價(jià)的柔性半導(dǎo)體器件，從而允許可佩帶的計(jì)算機(jī)或三維IC得以實(shí)現(xiàn)，而不增加制造成本。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體層和形成在半導(dǎo)體層表面上的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件，特征在于所述半導(dǎo)體層沒有半導(dǎo)體元件的區(qū)域劃分成多個(gè)塊，同時(shí)被劃分的半導(dǎo)體層的各個(gè)塊包括粘附到各個(gè)塊的側(cè)面由絕緣層制成的柔性區(qū)，以使所述塊集成在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體層的各個(gè)塊包括面對(duì)后表面?zhèn)让娴膬A斜側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中被劃分的半導(dǎo)體層的各個(gè)塊包括剛性區(qū)，其通過粘附到絕緣層并從半導(dǎo)體層的頂表面伸展到后表面的連通電極穿過絕緣層實(shí)現(xiàn)集成。
4.一種半導(dǎo)體器件，包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件形成在半導(dǎo)體層表面上的剛性區(qū)；以及半導(dǎo)體元件沒有設(shè)置在半導(dǎo)體層表面上的柔性區(qū)，其特征在于柔性區(qū)設(shè)置有以交替方式互相粘附的半導(dǎo)體層和絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中從半導(dǎo)體層的頂表面伸展到后表面并與半導(dǎo)體層電隔離的連通電極設(shè)置在剛性區(qū)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體器件，其中柔性區(qū)的頂表面內(nèi)和/或后表面內(nèi)形成有縫隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中絕緣層在其表面具有凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體層由(110)晶面方向的單晶體制成。
9.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括步驟(a)一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件形成在表面有半導(dǎo)體層的襯底表面上；(b)一個(gè)或多個(gè)槽形成于半導(dǎo)體層沒有形成半導(dǎo)體元件的區(qū)域中；(c)將絕緣層填充所述槽中，以使絕緣層粘附到半導(dǎo)體層的側(cè)面；以及(d)襯底做成從后表面向后傾斜到所述槽的底部；這樣，半導(dǎo)體層劃分成多個(gè)塊，在半導(dǎo)體層內(nèi)形成柔性區(qū)，以使半導(dǎo)體層的各個(gè)塊通過絕緣層集成在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中導(dǎo)電層與絕緣層一起填充槽，以使絕緣層做成粘附到半導(dǎo)體層的側(cè)面，同時(shí)導(dǎo)電層做成粘附到絕緣層，因而在步驟(c)中，通過利用從半導(dǎo)體層的頂表面伸展到后表面的連通電極而集成的剛性區(qū)附加形成在半導(dǎo)體層內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中導(dǎo)電層通過高熔點(diǎn)金屬的選擇生長(zhǎng)方式填充到槽中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任何一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(a)中在表面上具有半導(dǎo)體層的襯底是SOI襯底，并且所述襯底采用步驟(d)中的剝離方法形成向后傾斜。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任何一項(xiàng)所述的方法，其中襯底是具有(110)晶面方向的半導(dǎo)體襯底，其中抗蝕劑圖案以預(yù)定形狀形成在襯底的后表面，襯底的后表面在步驟(d)中通過抗蝕劑圖案作為掩膜采用堿溶液方法以形成向后傾斜。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體層和形成在半導(dǎo)體層表面上的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件，特征在于所述半導(dǎo)體層沒有半導(dǎo)體元件的區(qū)域劃分成多個(gè)塊，同時(shí)被劃分的半導(dǎo)體層的各個(gè)塊具有粘附到各個(gè)塊的側(cè)面由絕緣層制成的柔性區(qū)，以使所述塊集成在一起。
文檔編號(hào)H01L21/76GK1450593SQ0311023
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2003年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者德重信明 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社