(57)【要約】【課題】配線基板に実装する半導体装置において、薄型化、軽量化を実現することを課題とする。【解決手段】配線基板に実装する半導体装置において、ガラス基板上に半導体回路部１０５を形成し、接続端子１０３、１０４が形成されたインターポーザ１０１と接着する。その後、ガラス基板を半導体回路部１０５から剥離し、剥離した面から半導体回路部１０５及びその周辺部にモールド樹脂１０２を流し込み、所定の条件で加熱してモールド樹脂１０２を固める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に電極端子を有する半導体回路部と、インターポーザと、前記インターポーザを貫通して形成された接続端子と、前記第１の面と前記インターポーザの片面と前記接続端子とを接着する異方性導電部材と、前記半導体回路部及び前記異方性導電部材を被覆する樹脂と、を有し、
前記電極端子と前記接続端子とは前記異方性導電部材により電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１の面に電極端子を有する半導体回路部と、インターポーザと、前記インターポーザを貫通して形成された接続端子と、前記第１の面と前記インターポーザの片面と前記接続端子とを接着する接着部材と、前記半導体回路部及び前記接着部材を被覆する樹脂と、を有し、
前記電極端子と前記接続端子とは直接接触することにより電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記半導体回路部が、光を検知する光センサを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記光センサがカラーフィルタを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
基板上に剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上に、第１の面に電極端子を有する半導体回路部を、前記第１の面と対向する第２の面と前記剥離層が接する如く形成する工程と、
前記第１の面の表面に異方性導電接着剤を塗布する工程と、
前記異方性導電接着剤の上に、インターポーザ及び前記インターポーザを貫通する如く形成された接続端子を配置し、前記電極端子と前記接続端子とが相対する如く接着する工程と、
前記剥離層により前記基板と前記半導体回路部とを分離する工程と、
前記半導体回路部及び前記異方性導電接着剤を被覆する如く樹脂を塗布する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
基板上に剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上に、第１の面に電極端子を有する半導体回路部を、前記第１の面と対向する第２の面と前記剥離層が接する如く形成する工程と、
前記第１の面の前記電極端子以外の部分に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤の上に、インターポーザ及び前記インターポーザを貫通する如く形成された接続端子を配置し、前記電極端子と前記接続端子とを直接接触して接着する工程と、
前記剥離層により前記基板と前記半導体回路部とを分離する工程と、
前記半導体回路部及び前記接着剤を被覆する如く樹脂を塗布する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
基板上に剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上に、第１の面に電極端子を有する複数の半導体回路部を、前記第１の面と対向する第２の面と前記剥離層が接する如く形成する工程と、
前記第１の面の表面に異方性導電接着剤を塗布する工程と、
前記異方性導電接着剤の上に、インターポーザ及び前記インターポーザを貫通する如く形成された接続端子を配置し、前記電極端子と前記接続端子とが相対する如く接着する工程と、
前記剥離層により前記基板と前記半導体回路部とを分離する工程と、
前記複数の半導体回路部の周囲に溝を形成する工程と、
前記第２の面及び前記溝に樹脂を塗布する工程と、
前記溝に沿って、前記溝の幅よりも狭い切り口で前記樹脂及び前記インターポーザを切断する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
基板上に剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上に、第１の面に電極端子を有する複数の半導体回路部を、前記第１の面と対向する第２の面と前記剥離層が接する如く形成する工程と、
前記第１の面の前記電極端子以外の部分に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤の上に、インターポーザ及び前記インターポーザを貫通する如く形成された接続端子を配置し、前記電極端子と前記接続端子とを直接接触して接着する工程と、
前記剥離層により前記基板と前記半導体回路部とを分離する工程と、
前記複数の半導体回路部の周囲に溝を形成する工程と、
前記第２の面及び前記溝に樹脂を塗布する工程と、
前記溝に沿って、前記溝の幅よりも狭い切り口で前記樹脂及び前記インターポーザを切断する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれか一項において、
前記半導体回路部が、光を検知する光センサを含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記光センサがカラーフィルタを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型で軽量である半導体装置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ等の携帯情報機器やモバイル対応のパーソナルコンピュータには、表示装置として液晶ディスプレイや有機ＥＬ等のフラットパネルディスプレイが用いられている。
【０００３】
このような表示装置では表示装置の周囲の明るさを光センサで検出し、その表示輝度を調整することが行なわれている。このように周囲の明るさを検出し、適度な表示輝度を得ることによって、無駄な電力を減らすことが可能である。
【０００４】
光センサの材料としては、おもに半導体を用いており、半導体の材料の代表例としてシリコンが挙げられる。シリコンを用いた光センサには、単結晶シリコン又はポリシリコンを用いるものとアモルファスシリコンを用いるものとがある。単結晶シリコンまたはポリシリコンを用いる光センサは、８００ｎｍ付近の赤外領域において感度が最も高く、１１００ｎｍ近傍まで感度を有する。一方、アモルファスシリコンを用いる光センサは、赤外領域の光に対してほとんど感度がなく、可視光領域の波長の中央である５００〜６００ｎｍ近傍において感度が最も高く、人間の視感度に近似したセンシング特性を有する。
【０００５】
通常このような光センサは、薄膜トランジスタからなる出力増幅回路とセンサ素子とを絶縁基板上に集積してチップとし、配線基板上に実装している。
【０００６】
携帯情報機器の小型化に伴い、光センサのような配線基板に実装する装置は、薄型化、軽量化が要求されている。このような要求に応えるため、絶縁基板を薄くしたセンサ素子等が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１７５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ガラス基板の場合には薄型化には限界があり、例えば０．２ｍｍ以下の厚さのガラス基板を用いた場合には、熱圧縮で配線基板上に実装すると基板が割れてしまうという課題があった。また、ガラス基板を用いた場合には、研磨が必要であり、その分の工数が増え、さらには、チッピング、ひび割れ等により、歩留まりも下がるため、コストが増加するという課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、光センサ等の、配線基板に実装する半導体装置において、ガラス基板を実装せず、低コストで、薄型化、軽量化を実現することを目的の一とする。
【０００９】
また、本発明は上記課題に鑑み、光センサ等の、配線基板に実装する半導体装置において、半導体回路部を樹脂で覆うことにより、薄型化、軽量化、強度の増加を実現することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の半導体装置は、例えば、配線基板に実装する半導体装置において、半導体装置をガラス上に形成するのではなく、樹脂で覆うものである。また、本発明の半導体装置の作製方法は、例えば、ガラス基板上に半導体回路部等を形成した後に、ガラス基板から半導体回路部等を剥離して、半導体回路部等のガラス基板があった部分を樹脂で覆うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置及びその作製方法によると、配線基板に実装する半導体装置において、半導体装置をガラス上に形成するのではなく、樹脂で覆うので、ガラス上に形成する場合より薄くすることができ、薄型化、軽量化を実現できる。特に端部も樹脂で覆うと強度が増すので好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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うることは当業者であれば容易に理解される。したがって、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、同じものを指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
【００１３】
以下、本実施の形態における半導体装置及びその作製方法について図面を用いて説明する。図１は実施の形態における半導体装置を示す図である。図１（Ａ）が半導体装置の斜視図であり、図１（Ｂ）が図１（Ａ）に示したＡ−Ａ’断面における断面図である。図１（Ｃ）及び図（Ｄ）は図１（Ｂ）とは別の構成の場合のＡ−Ａ’断面における断面図である。
【００１４】
図１（Ａ）に示すとおり、本実施の形態の半導体装置はインターポーザ１０１と、その上に形成された半導体回路部（図示せず）と、半導体回路部を覆うモールド樹脂１０２からなる。
【００１５】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ’断面における断面図である。図１（Ｂ）において、インターポーザ１０１には接続端子１０３及び１０４が設けられている。インターポーザ１０１と半導体回路部１０５が、異方性導電部材としての異方性導電接着剤１０６により接着されている構成となっている。
【００１６】
半導体回路部１０５は、光センサ及び増幅回路を構成している。光センサは、Ｐ、Ｉ及びＮの各導電型の層を順次積層したシリコンからなる半導体膜１０７と、半導体膜１０７のＰ型の層と電気的に接続された第１の電極１０８と、半導体膜１０７のＮ型の層と電気的に接続された第２の電極１０９と、から構成されており、増幅回路は通常の電子素子から構成されている。ここでは説明を簡単にするため、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１５のみを示す。
【００１７】
薄膜トランジスタ１１５は下地膜１１６の上（図面では下。以下同様。）に形成されており、薄膜トランジスタ１１５の上の層間絶縁膜１１７の上に光センサが形成されている。薄膜トランジスタ１１５の取り出し電極はコンタクトホールを通して層間絶縁膜の上に形成されている。
【００１８】
薄膜トランジスタ１１５の取り出し電極及び第２の電極１０９の上部の一部を除いて、第１の電極１０８、第２の電極１０９、半導体膜１０７、層間絶縁膜１１７及び薄膜トランジスタ１１５の取り出し電極の上に絶縁膜１１０が形成されており、第２の電極１０９と電気的に接続された第１の電極端子１１１と、薄膜トランジスタ１１５の取り出し電極と電気的に接続された第２の電極端子１１２とが形成されている。
【００１９】
第１の電極端子１１１及び第２の電極端子１１２はそれぞれインターポーザ１０１の接続端子１０３及び１０４に相対する位置で固定されており、第１の電極端子１１１は異方性導電接着剤１０６により接続端子１０３と電気的に接続されており、第２の電極端子１１２は異方性導電接着剤１０６により接続端子１０４と電気的に接続されている。
【００２０】
半導体回路部１０５及び異方性導電接着剤１０６は樹脂により覆われている。本実施の形態では、樹脂としてモールド樹脂１０２を用いている。本実施の形態では半導体回路部１０５が光センサを構成しているので、モールド樹脂１０２は透光性であることが望ましい。
【００２１】
半導体回路部１０５は、図１（Ｂ）における上部からの光を受光すると、第１の電極１０８と第２の電極１０９の間に電位差が生じ、その電位差を増幅回路で増幅して、インターポーザ１０１の接続端子１０３及び１０４を介して出力して光センサとして機能する。
【００２２】
なお、本実施の形態では半導体回路部１０５として、光センサ及び増幅回路の例を示したが、これに限定されるものではなく、その他の機能を有する集積回路であっても良い。
【００２３】
本明細書においてインターポーザ１０１とは、ＩＣパッケージ等の中で半導体チップをマザーボードにつなぐ役目をするものや、チップ間やチップの層間の接続配線を形成する中継基板を言い、銅などの金属を使ったリードフレームをはじめ、ＴＡＢテープ、樹脂基板等がある。インターポーザ１０１に用いる基板としては、代表的にはガラスエポキシ樹脂基板、ポリイミド基板、セラミック基板、ガラス基板、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板又はメタル基板等が挙げられる。
【００２４】
モールド樹脂１０２としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂又はポリエチレン系樹脂等が挙げられる。
【００２５】
異方性導電接着剤１０６の代表例としては、導電性粒子（粒径３〜７μｍ程度）を分散、含有する接着性樹脂であり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、導電性粒子（粒径３〜７μｍ程度）は、金、銀、銅、パラジウム、又は白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される。また、これらの元素の多層構造を有する粒子でも良い。
【００２６】
更には、樹脂で形成された粒子の表面に、金、銀、銅、パラジウム、又は白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される薄膜が形成された導電性粒子を用いてもよい。
【００２７】
また、異方性導電接着剤の代わりに、ベースフィルム上にフィルム状に形成された異方性導電フィルムを転写して用いても良い。異方性導電フィルムも、異方性導電接着剤と同様の導電性粒子が分散されている。
【００２８】
上記のような構成では、半導体回路部１０５をガラス上に形成するのではなく、モールド樹脂１０２で横の部分も含めて覆うので、半導体回路部１０５をガラス上に形成する場合より薄くすることができる。具体的には、半導体回路部１０５をガラス上に形成する場合には、通常、ガラスの厚さが０．２ｍｍ以上ないと配線基板上に実装する際に約２０Ｎの圧力をかけると割れてしまうことが多いが、半導体回路部１０５をモールド樹脂で覆った場合には、モールド樹脂の厚さは０．１５ｍｍ程度で約２０Ｎの圧力に対しても十分な強度であることを確認している。
【００２９】
このような構成の半導体装置を配線基板に実装する際には、インターポーザ１０１の接続端子１０３及び１０４それぞれについて、露出している部分を配線基板の所定の電極に半田ペースト等で電気的に接続するとともに機械的に固定すれば良い。
【００３０】
図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）とは別の構成の場合のＡ−Ａ’断面における断面図である。図１（Ｂ）の場合はインターポーザ１０１と半導体回路部１０５との接着に異方性導電接着剤１０６を用いたが、図１（Ｃ）の場合は、接着剤としては通常の接着剤１１３（導電性が無いものでよい）を用い、第１の電極端子１１１と接続端子１０３及び第２の電極端子１１２と接続端子１０４はそれぞれ直接接触することにより、電気的に接続されている。この点以外は図１（Ｂ）と同様である。
【００３１】
図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）の構成にカラーフィルタを追加した場合のＡ−Ａ’断面における断面図である。カラーフィルタ１１４は、半導体膜１０７のＰ型の層に接するように設けることができ、図１（Ｄ）における上部から入射する光のうち特定の波長の光（例えば、赤、青又は緑等）のみを半導体膜１０７に入射させることができる。このような構成の半導体回路部１０５は、カラーセンサとして機能する。カラーフィルタ１１４はアクリル樹脂、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂等に、透過させる光の波長に応じて所定の顔料を混ぜたもので形成されている。
【００３２】
なお、顔料には銅、ナトリウム、カリウム等の金属汚染を引き起こす物質が含まれているので、半導体膜１０７の金属汚染を防止するために、半導体膜１０７とカラーフィルタ１１４の間にオーバーコート層を設けても良い。オーバーコート層としては、透光性の絶縁材料を用いて形成すればよい。例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂材料や、窒化珪素、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素等の無機材料を用いることができる。
【００３３】
図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）の構成にカラーフィルタ１１４を追加した例を示したが、図１（Ｃ）の構成にも同様にカラーフィルタ１１４を追加することができるのは明らかである。
【００３４】
カラーフィルタは、図１（Ｂ）または（Ｃ）の構成において、モールド樹脂１０２として、顔料を混ぜた樹脂を用いることでも実現できる。
【００３５】
以下、図１（Ｂ）の構成の半導体装置について作製方法を説明する。図２〜図５は作製工程を示す図である。図２〜図５それぞれにおいて、（Ａ）及び（Ｃ）は基板の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面の断面図、（Ｄ）は（Ｃ）におけるＣ−Ｃ’断面の断面図である。
【００３６】
まず、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すとおり、ガラス基板２０１の上に剥離層２０２を成膜する。剥離層２０２は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等により、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、鉛（Ｐｂ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。珪素を含む層の構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。
【００３７】
剥離層２０２が単層構造の場合、例えば、タングステン層、モリブデン層またはタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。あるいは、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層またはタングステンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。また、タングステンの酸化物は、酸化タングステンと表記することがある。
【００３８】
剥離層２０２が積層構造の場合、１層目としてタングステン層、モリブデン層またはタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングステン、モリブデンまたはタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物又は窒化酸化物を含む層を形成する。
【００３９】
なお、剥離層２０２として、タングステン層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステン層を形成し、その上層に酸化珪素層を形成することで、タングステン層と酸化珪素層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化物および窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様であり、タングステン層を形成後、その上層に窒化珪素層、酸化窒化珪素層、窒化酸化珪素層を形成するとよい。
【００４０】
また、タングステンの酸化物は、ＷＯｘで表され、Ｘは２〜３であり、Ｘが２の場合（ＷＯ２）、Ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、Ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）、Ｘが３の場合（ＷＯ３）などがある。タングステンの酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたＸの値に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。なお、エッチングレートとして最も良いものは、酸素雰囲気下で、スパッタリング法により形成するタングステンの酸化物を含む層（ＷＯｘ、０＜Ｘ＜３）である。従って、作製時間の短縮のため、剥離層として、酸素雰囲気下でスパッタリング法によりタングステンの酸化物を含む層を形成するとよい。また、剥離層として金属層と金属酸化物を含む層の積層構造を設ける場合、金属層を形成後、当該金属層にプラズマ処理を行うことによって金属層上に金属酸化膜を形成してもよい。プラズマ処理を行う場合、酸素雰囲気下や窒素雰囲気下またはＮ２Ｏ雰囲気下等で処理を行うことによって、金属層上に金属酸化膜や金属酸窒化膜等を形成することができる。
【００４１】
次に図２（Ｃ）及び（Ｄ）に示すとおり、剥離層２０２上に下地膜１１６、薄膜トランジスタ１１５、層間絶縁膜１１７を通常の方法で形成する。薄膜トランジスタ１１５の取り出し電極はコンタクトホールを通じて層間絶縁膜１１７の上に形成する。
【００４２】
下地膜１１６はガラス基板２０１中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、ＴＦＴなどの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。また下地膜１１６は、後の半導体素子を剥離する工程において、半導体素子を保護する役目も有している。下地膜１１６は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。
【００４３】
本実施の形態では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を順に積層して下地膜１１６を形成するが、各膜の材質、膜厚、積層数は、これに限定されるものではない。例えば、下層の酸化窒化珪素膜に代えて、膜厚０．５〜３μｍのシロキサン系樹脂をスピンコート法、スリットコーター法、液滴吐出法、印刷法などによって形成しても良い。また、中層の酸化窒化珪素膜に代えて、窒化珪素膜を用いてもよい。また、上層の酸化窒化珪素膜に代えて、酸化珪素膜を用いていても良い。また、それぞれの膜厚は、０．０５〜３μｍとするのが望ましく、その範囲から自由に選択することができる。
【００４４】
或いは、下地膜１１６は、酸化窒化珪素膜または酸化珪素膜、シロキサン系樹脂膜、及び酸化珪素膜を順次積層して形成しても良い。
【００４５】
なお、本明細書中において、酸化窒化珪素とは酸素の組成比が窒素の組成比よりも大きい物質のことを指している。ここで、酸化窒化珪素は、窒素を含む酸化珪素ということもできる。また、本明細書中において、窒化酸化珪素とは窒素の組成比が酸素の組成比よりも大きい物質のことを指している。ここで、窒化酸化珪素は、酸素を含む窒化珪素ということもできる。
【００４６】
層間絶縁膜１１７は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド等の、耐熱性を有する有機樹脂を用いることができる。また上記有機樹脂の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂（以下、シロキサン系樹脂ともいう）等を用いることができる。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の結合で骨格構造が形成される。これらの置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えば、アルキル基、アリール基）が用いられる。また、フルオロ基を置換基として用いてもよい。または、置換基として少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。層間絶縁膜１１７の形成には、その材料に応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を採用することができる。また、無機材料を用いてもよく、その際には、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＰＢＳＧ（リンボロンガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）、アルミナ膜等を用いることができる。なお、これらの絶縁膜を積層させて、層間絶縁膜１１７を形成しても良い。
【００４７】
さらに層間絶縁膜１１７は二層であっても良い。二層目の層間絶縁膜としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）或いは窒化炭素（ＣＮ）等の炭素を有する膜、又は、酸化珪素膜、窒化珪素膜或いは窒化酸化珪素膜等を用いることができる。形成方法としては、プラズマＣＶＤ法や、大気圧プラズマＣＶＤ法等を用いることができる。あるいは、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の感光性又は非感光性の有機材料や、シロキサン系樹脂等を用いてもよい。
【００４８】
続いて層間絶縁膜１１７上で薄膜トランジスタ１１５が形成されていない部分に、プラズマＣＶＤ装置にて半導体膜１０７を形成する。ここでは、半導体膜１０７としては、Ｐ、Ｉ、Ｎ各導電型を順次積層したシリコンの半導体膜１０７の成膜を行う。ここで、受光部であるＩ層は非晶質相とし、Ｐ、Ｎの相状態は問わない。Ｉ層の膜厚は目的とする素子の照度範囲に合わせ、１００〜１０００ｎｍとする。本実施の形態では８００ｎｍのシリコン半導体膜を成膜する。
【００４９】
次に成膜した半導体膜１０７の下層部であるｐ型シリコン膜と次工程で成膜される第１の電極１０８の接合を行う為に、レーザスクライブ工程にてコンタクトホールを所定の位置に点状に形成する。本実施形態では、レーザには波長１．０６μｍ、ビーム径φ６０μｍのＹＡＧレーザを用い、発振周波数１ｋＨｚでビームが重ならない速度で、レーザビームを走査する。
【００５０】
次に、第１の電極１０８及び第２の電極１０９を形成する。第１の電極１０８及び第２の電極１０９としては、単層もしくは積層の金属導電膜を成膜する。成膜手段はスパッタリング法、蒸着法、又はメッキ法、若しくは、これらの手段を併用する。スパッタリングや蒸着法の気相法を用いる場合は、メタルマスクを用いることで容易に所望の電極形状を得ることができる。メタルマスクには、一つの素子に対し二つの開口部が形成されており、両極の電極を同時に形成する。スパッタリング装置には、メタルマスク、ガラス基板２０１、板状マグネットの順で重ね合わせた状態で設置し、メタルマスクとガラス基板２０１を完全に密着させて成膜の周り込みによる電極面積の不均一化を防止する。メッキ法を用いる場合は、予め第１の電極１０８及び第２の電極１０９が不要な領域にスクリーン印刷にて樹脂をマスキングしておけば第１の電極１０８及び第２の電極１０９の形成後にリフトオフ法で所望の電極形状を得ることができる。以上の条件下で膜厚０．５〜１００μｍの第１の電極１０８及び第２の電極１０９の形成を行う。
【００５１】
本実施の形態では、Ｎｉ金属をスパッタリング法にてメタルマスクを用いて成膜する。メタルマスクは厚さ０．１ｍｍのＮｉ製で、スパッタリング装置には、メタルマスクとガラス基板２０１とを板状マグネットを用いて密着させる状態で設置した。スパッタリングには純度９９．９９％の６インチφＮｉターゲットを用い、１．０ＰａのＡｒ雰囲気下でＲＦ出力１．０ｋＷの放電にて１．５μｍのニッケルで形成される膜の成膜を行う。
【００５２】
続いて図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すとおり、薄膜トランジスタ１１５の取り出し電極及び第２の電極１０９、それぞれの一部を露出して開口した絶縁膜１１０を形成する。形成方法は、スクリーン印刷で形成する。また、この方法に代えて、ＣＶＤ法または塗布法で基板全面に絶縁膜を形成した後、一部をエッチングして各電極を露出したコンタクトホールを形成しても良い。このコンタクトホールを対称的に開口することにより、配線基板に光センサを搭載するとき、光センサが傾くのを防止することができる。
【００５３】
次に、薄膜トランジスタ１１５の取り出し電極及び第２の電極１０９の一部を露出したコンタクトホールに、取り出し電極である第１の電極端子１１１及び第２の電極端子１１２を形成する。電極端子は、銀、金、銅、白金、ニッケル等の金属元素を有する導電膜で形成することができる。本実施の形態では、１．３５ｍｍ×１．８ｍｍの取り出し電極を形成する。本実施の形態では、銅を含む樹脂ペーストを用いてスクリーン印刷法により電極端子を形成する。以上の工程で、ガラス基板２０１上の剥離層２０２の上に、半導体回路部１０５が形成される。
【００５４】
次に図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、基板に異方性導電接着剤１０６を塗布する。本実施の形態では、銀粒子が分散されているエポキシ樹脂を塗布する。なお、本実施の形態では、異方性導電接着剤１０６を塗布法により基板上に塗布したが、この工程に代わって、印刷法、具体的にはスクリーン印刷法を用いても良い。スクリーン印刷法によると、のちに光センサを切り出すために、ダイシングラインをはずして、異方性導電接着剤を配置できるので、基板をダイシングするときに接着剤が邪魔にならない。なお、図３（Ｃ）において、破線で示した部分は、異方性導電接着剤１０６が透明でない場合は上面からは見えないが、第１の電極端子１１１及び第２の電極端子１１２の位置を示すために記載した。
【００５５】
次に図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、インターポーザを貫通する接続端子１０３、１０４が形成されたインターポーザ１０１を異方性導電接着剤１０６上に配置する。このとき、第１の電極端子１１１及び第２の電極端子１１２が、それぞれインターポーザ１０１の接続端子１０３及び１０４に相対するように位置合わせをして、インターポーザ１０１を設置する。インターポーザ１０１は熱圧着により半導体回路部１０５と接着される。
【００５６】
次に図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、ガラス基板２０１を剥離層２０２により、半導体回路部１０５から剥離する。剥離は、端部に切っ掛けを作った上で水に浸すか又はスポイト等により端部から剥離層２０２に水を注入する方法により行う。また、インターポーザ１０１の上にフィルムを貼り付けて、半導体回路部１０５からガラス基板２０１を剥がすことにより剥離を行ってもよい。
【００５７】
次に図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、溝を形成するために剥離した面から半導体回路部１０５の周囲をハーフカットする。つまり、半導体回路部１０５が形成されていない領域において半導体回路部１０５の短軸に平行な軸６２１ａ〜６２１ｄ、及び軸６２１ａ〜６２１ｄに対して直角で半導体回路部１０５の長軸に平行な軸６２２ａ〜６２２ｅを、インターポーザ１０１を露出するようにハーフカットする。ハーフカットにはダイシングブレードやレーザを用いる。なお、図５（Ａ）において、破線で示した部分は、上面からは見えないが、インターポーザ１０１並びにその接続端子１０３及び１０４の位置を示すために記載した。
【００５８】
次に図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、剥離した面から半導体回路部１０５及びその周辺部にモールド樹脂１０２を塗布する。その際には、形成した溝、すなわち前工程でハーフカットした部分にもモールド樹脂１０２が流れ込むようにする。その後所定の条件で加熱してモールド樹脂を固める。
【００５９】
モールド樹脂１０２としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂又はポリエチレン系樹脂等が挙げられる。本実施の形態では半導体回路部１０５が光センサを構成しているので、モールド樹脂１０２は透光性であることが望ましい。
【００６０】
続いて、前工程でハーフカットした部分を、同様にダイシングブレードやレーザで切断することにより、光センサを分離する。その際に、ハーフカットにおけるカットより切り口が狭くなる条件でダイシングブレードやレーザで切断することにより、光センサの端部にモールド樹脂１０２が残るようにする。なお、図５（Ｃ）において、破線で示した部分は、上面からは見えないが、インターポーザ１０１並びにその接続端子１０３及び１０４の位置を示すために記載した。
【００６１】
以上の工程により、本実施の形態の半導体装置である光センサを作製することができる。以上のような作製工程では、最終形態においてガラス基板を用いず、樹脂で覆うので、ガラスの研磨が不要であり、ガラスのチッピングやひび割れ等による歩留まり低下がないため、低価格で薄型化、軽量化を実現できる。
【００６２】
なお、図１（Ｃ）に示す構成の半導体装置の作製方法については、上記図１（Ｂ）の構成の半導体装置の作製方法における図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示す工程おいて、異方性導電接着剤の代わりに導電性の無い通常の接着剤を第１の電極端子１１１及び第２の電極端子１１２以外の部分に塗布し、第１の電極端子１１１及び第２の電極端子１１２がそれぞれインターポーザ１０１の接続端子１０３及び１０４に直接接するようにインターポーザ１０１を半導体回路部１０５に接着すれば良い。
【００６３】
なお、図１（Ｄ）に示す構成の半導体装置の作製方法については、上記図１（Ｂ）の構成の半導体装置の作製方法における図２（Ｃ）及び（Ｄ）に示す工程において、層間絶縁膜１１７の上に半導体膜１０７を形成する前に、カラーフィルタ１１４を形成すれば良い。カラーフィルタ１１４は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂等に、透過させる光の波長に応じて所定の顔料を混ぜたものを、スピンコート法等の方法で形成する。
【００６４】
半導体膜１０７とカラーフィルタ１１４の間にオーバーコート層を形成する場合には、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂材料で形成する場合はスピンコート法で、窒化珪素、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素等の無機材料で形成する場合には、スパッタ法や真空蒸着法等により成膜すれば良い。
【実施例１】
【００６５】
本発明の実施の形態で得た半導体装置を組み込むことによって、様々な電子機器を作製することができる。電子機器としては、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機、カーナビゲーション、携帯オーディオ機器、ハンディＡＶ機器、デジタルカメラ、フィルムカメラ、インスタントカメラ、室内用エアコン、カーエアコン、換気・空調設備、電気ポット、ＣＲＴ式プロジェクションＴＶ、照明機器、照明設備などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を以下に示す。
【００６６】
本発明の光センサを、ディスプレイ輝度、バックライト照度の最適調整及びバッテリーセーブ用のセンサとして、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ゲーム機、カーナビゲーション、携帯オーディオ機器などに用いることができる。また、太陽電池をバッテリーとしてこれらの電子機器に設けることができる。本発明の半導体装置は、小型であり、高集積することが可能であるため、電子機器の小型化を図ることが可能である。
【００６７】
また、本発明の光センサを、バックライト用ＬＥＤや冷陰極管のＯＮ／ＯＦＦ制御、バッテリーセーブ用のセンサとして、携帯電話キースイッチ、ハンディＡＶ機器に搭載することができる。センサを搭載することにより、明るい環境ではスイッチをＯＦＦにして、長時間ボタン操作によるバッテリー消耗を軽減することが可能である。本発明の半導体装置は、小型であり、高集積することが可能であるため、電子機器の小型化、及び省消費電力化を図ることが可能である。
【００６８】
また、本発明の光センサを、フラッシュ調光、絞り制御用センサとしてデジタルカメラ、フィルムカメラ、インスタントカメラに搭載することが可能である。また、太陽電池をバッテリーとしてこれらの電子機器に設けることができる。本発明の半導体装置は、小型であり、高集積することが可能であるため、電子機器の小型化を図ることが可能である。
【００６９】
また、本発明の光センサを、風量、温度制御用のセンサとして、室内用エアコン、カーエアコン、換気・空調設備に搭載することが可能である。本発明の半導体装置は、小型であり、高集積することが可能であるため、電子機器の小型化、及び省消費電力化を図ることが可能である。
【００７０】
また、本発明の光センサを、保温温度制御用のセンサとして電気ポットに搭載することが可能である。センサを搭載することにより、暗い環境では保温温度を低く設定することが可能である。また、本発明の半導体装置は、小型かつ薄型であるため、任意の場所に搭載することが可能であり、この結果省電力化をはかることが可能である。
【００７１】
また、本発明の光センサを、走査線位置調整用（ＲＧＢ走査線の位置あわせ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｕｔｏ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ））センサとして、ＣＲＴ式プロジェクションＴＶのディスプレイに搭載することが可能である。本発明の半導体装置は、小型であり、高集積することが可能であるため、電子機器の小型化を図ることが可能であり、かつ任意の領域にセンサを搭載することが可能である。また、ＣＲＴ式プロジェクションＴＶの高速自動制御が可能となる。
【００７２】
また、本発明の光センサを、各種照明機器、照明設備のＯＮ／ＯＦＦ制御用センサとして、家庭用各種照明器具、屋外灯、街路灯、無人公共設備、競技場、自動車、電卓等に用いることができる。本発明のセンサにより、省電力化が可能である。また、本発明を適応した太陽電池をバッテリーとしてこれらの電子機器に設けることで、バッテリーの大きさを薄型化することが可能となり、電子機器の小型化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置を示す図。
【図２】同実施の形態における半導体装置の作製工程を示す図。
【図３】同実施の形態における半導体装置の作製工程を示す図。
【図４】同実施の形態における半導体装置の作製工程を示す図。
【図５】同実施の形態における半導体装置の作製工程を示す図。
【符号の説明】
【００７４】
１０１  インターポーザ
１０２  モールド樹脂
１０３  接続端子
１０４  接続端子
１０５  半導体回路部
１０６  異方性導電接着剤
１０７  半導体膜
１０８  第１の電極
１０９  第２の電極
１１０  絶縁膜
１１１  第１の電極端子
１１２  第２の電極端子
１１３  接着剤
１１４  カラーフィルタ
１１５  薄膜トランジスタ
１１６  下地膜
１１７  層間絶縁膜
２０１  ガラス基板
２０２  剥離層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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