JP2000252420A

JP2000252420A - 機能部品の製造方法

Info

Publication number: JP2000252420A
Application number: JP11055782A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yamada; 高幸山田; Mutsuya Takahashi; 睦也高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: JP4045685B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性の高い機能部品の製造方法を提供す
る。【解決手段】第１の基板１０上に第１の機能部品１を
形成し、第２の基板２０上に離型層３を介して第２の機
能部品２を形成し、第１の機能部品１と第２の機能部品
２を常温接合し、第２の機能部品２を第２の基板２０か
ら剥離して第１の基板１０側に転写する。第１の基板１
０上に第１の機能部品１と第２の機能部品２の接合体か
らなる新たな機能を有する機能部品４が形成される。従
って、第２の基板２０を研磨して薄膜化するための研磨
工程等が不要になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的，機械的な
所定の機能を有する機能部品の製造方法に関し、特に、
生産性の高い機能部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の電子回路を組み合せて規模のより
大きな電子回路を構成する技術の代表的なものに３次元
回路素子（３次元ＬＳＩ）の製造技術がある。この特徴
は、多層のＩＣ層構造を実現することによって高集積化
あるいは多機能複合化が可能になることにあり、さらに
機能的要因（配線長の短さ、負荷容量の小ささ）による
高速化、大規模な並列処理が可能になることにある。こ
のような３次元ＬＳＩの従来の製造方法としては、例え
ば、文献「三次元回路素子の波及効果と将来展望に関す
る調査研究報告（平成３年１０月）（財）新機能素子研
究開発協会」に示されるものがある。

【０００３】図１２は、その文献に示されたＣＵＢＩＣ
（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙＢｏｎｄｅｄＩＣ）技
術による３次元ＬＳＩの製造方法を示す。このＣＵＢＩ
Ｃ技術によれば、基板５０ａ上に回路素子５１ａを形成
して１層目のデバイスを準備し、２層目以降のデバイス
は、基板５０ｂ，５０ｃ上に回路素子５１ｂ，５１ｃを
形成した後、基板５０ｂ，５０ｃを選択研磨により薄膜
化した後、下層の回路素子５１ａまたは５１ｂに熱圧着
により接合して積層することにより、多層化された回路
素子５２を形成するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の３次元
ＬＳＩの製造方法によれば、厚さ数μｍの回路素子を作
製するのに機械的強度を確保するための厚さ数百μｍの
支持基板を使う必要があることから、回路素子の一度の
張り合わせ工程中に、回路素子の支持基板への接着、支
持基板の研磨による薄膜化、下層への張り合わせ、支持
基板の除去といった多くの工数を必要としており、生産
性が低いという問題がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、生産性の高い機
能部品の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、互いに異なる機能を有する第１の機能部品
と第２の機能部品を接合することにより、新たな機能を
有する機能部品を製造する方法において、第１の基板上
に前記第１の機能部品を形成し、第２の基板上に前記第
２の機能部品を形成し、前記第１の機能部品が形成され
た前記第１の基板と前記第２の機能部品が形成された前
記第２の基板とを対向させて前記第１の機能部品と前記
第２の機能部品を接合し、前記第２の機能部品を前記第
２の基板から剥離して前記第１の基板側に転写すること
を特徴とする機能部品の製造方法を提供する。上記構成
によれば、接合工程、転写工程を経ることにより、第１
の基板上に第１の機能部品と第２の機能部品の接合体か
らなる新たな機能を有する機能部品が形成される。従っ
て、第２の基板を研磨して薄膜化するための研磨工程等
が不要になる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の
実施の形態に係る機能部品の製造方法を示す。

【０００８】まず、同図（ａ）に示すように、表面に第
１の機能を有する第１の機能部品１を形成した第１の基
板１０と、表面に離型層３を介して第２の機能を有する
第２の機能部品２を形成した第２の基板２０を対向配置
する。

【０００９】次に、同図（ｂ）に示すように、第１の基
板１０と第２の基板２０をそれぞれの機能部品１，２が
向き合うように張り合わせる。張り合わせ手段として
は、熱融着や陽極接合法等が適用可能であるが、常温接
合を用いるのがより好ましい。常温接合とは、真空チャ
ンバー内でそれそれの基板１０，２０表面にアルゴン原
子やイオンを照射して表面を清浄化した後、圧接するこ
とにより無加熱で接合する方法である。無加熱とするこ
とにより、熱膨張率の違いによる反りや変形を回避で
き、また化合物材料の組成の変化を避けることができ
る。同図（ｂ）は、その接合が完了した状態を示す。こ
の状態で第１の機能部品１および第２の機能部品２は、
構造的、電気的、光学的な接合が実現されている。

【００１０】引き続き、同図（ｃ）に示すように、第２
の基板２０を第１の基板１０から引き離すと、第２の機
能部品２は離型層３の表面から剥離し、第１の機能部品
１の表面に接合された状態で残る。すなわち、第２の機
能部品２は、第２の基板２０から第１の基板１０側に転
写したことになる。このように転写が実現できたのは、
第１の機能部品１と第２の機能部品２の接合強度が、離
型層３と第２の機能部品２との密着力よりも大きいから
である。この結果、第１の基板１０上には第１の機能部
品１と第２の機能部品２の接合体からなる新たな機能を
有する機能部品４が形成できる。また、第２の基板２０
は、研磨や破損されること無く元の状態に戻るため、再
利用が可能であり、その第２の基板２０を用いて第２の
機能部品２の上に順次機能部品を接合することが可能で
ある。

【００１１】上述した本製造方法によれば、本来機能を
有する薄膜領域のみを接合転写することで、薄膜化する
ための研磨工程等を省略でき、生産性が向上する。ま
た、複合化された電子部品等が薄型にできるという別の
効果もある。さらに、複雑な形状を有する機能部品を、
機能を分離した形で別々に最適なプロセスで作製した
後、それらを合体することで、プロセス上の制約が小さ
くなるという効果がある。また、第２の基板２０は、再
利用が可能であるので、製造コストの低減が図れる。

【００１２】

【実施例】＜実施例１＞図２は、本発明の実施例１に係
る３次元ＬＳＩの製造工程を示す。この実施例１は、電
子回路素子Ａの作製プロセスと、電子回路素子Ｂの作製
プロセスと、電子回路素子Ｃの作製プロセスと、電子回
路素子Ａに電子回路素子Ｂを接合転写する工程と、電子
回路素子Ｂに電子回路素子Ｃを接合転写する工程とを有
し、電子回路素子Ａ、電子回路素子Ｂおよび電子回路素
子Ｃからなる３層構造の３次元ＬＳＩを製造するもので
ある。

【００１３】以下、図２の製造工程図に従って説明す
る。

【００１４】図３は、電子回路素子Ａ１１１の作製プロ
セスを示す。電子回路素子Ａ１１１は、通常のＬＳＩ製
造と全く同様に製造される。すなわち、Ｓｉウェハ等か
らなる第１の基板１１０上に、酸化膜・窒化膜等の絶縁
膜形成、ポリシリコンやＡｌ等の配線形成、リンやボロ
ン等の不純物注入工程等を経て、所望の機能を有する電
子回路素子Ａ１１１を形成する。ここで形成する回路素
子は、ロジック回路、演算回路、信号処理回路、周辺機
器の駆動回路など、さまざまな機能を有するいわゆる集
積回路がすべて適用可能である。

【００１５】図４（ａ）〜（ｃ）は、電子回路素子Ｂの
作製プロセスを示す。

【００１６】まず、同図（ａ）に示すように、シリコン
ウェハからなる第２の基板１２０上にプラズマＣＶＤ
（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）法により離型層１０３としてＳｉＯＦ膜を厚さ１μ
ｍ着膜するなお、ＳｉＯＦ膜の代わりに熱酸化膜を用い
るか、もしくはこの熱酸化膜形成後、表面をフッ素を含
むガスの放電に晒して表面をフッ化してもよい。

【００１７】次に、同図（ｂ）に示すように、ＬＰＣＶ
Ｄ法にてアモルファスシリコン膜やポリシリコン膜を着
膜し、必要に応じてレーザーアニール処理や熱アニール
処理を施し、結晶性の良いポリシリコン薄膜１０５を形
成する。

【００１８】引き続き、同図（ｃ）に示すように、ポリ
シリコン薄膜１０５を半導体層として通常のフォトリソ
グラフィーを用いた半導体プロセスにより、拡散層，ゲ
ート電極，層間絶縁膜等が形成されたポリシリコン薄膜
１０７と、ポリシリコン薄膜１０７の表面に形成された
Ａｌ電極１０６とからなる電子回路素子Ｂ１１２を形成
する。ここで形成する回路素子は、ロジック回路、演算
回路、信号処理回路、周辺機器の駆動回路等の様々な機
能を有するいわゆる集積回路がすべて適用可能である。
以上の工程により複数の電子回路素子が準備できた。

【００１９】図５は、接合転写工程を示す。電子回路素
子Ａ１１１が形成された第１の基板１１０、および電子
回路素子Ｂ１１２が形成された第２の基板１２０を図示
しない真空チャンバーに導入し、高真空排気した後、第
１および第２の基板１１０，１２０の表面をＡｒ原子ビ
ームで照射し、基板１１０，１２０の表面の汚染物質や
酸化膜を除去して清浄化する。そして２つの基板１１
０，１２０を位置決めした後圧接すると、第１および第
２の基板１１０，１２０は常温接合により強固に接合さ
れる。張り合わせの際には、アライメントマークを参照
すると正確な位置合わせが可能となる。

【００２０】引き続き、第１および第２の基板１１０，
１２０を互いに引き離すと、第２の基板１２０上の電子
回路素子Ｂ１１２は、離型層１０３表面から剥離し、第
１の基板１１０上側に転写する。この時点で電子回路素
子Ａ１１１と電子回路素子Ｂ１１２は一体となり、一体
化した電子回路素子が完成する。常温接合による接合強
度は、２つの回路素子Ａ１１１，回路素子Ｂ１１２が通
常の使用条件の元で動作するのに十分なものである。

【００２１】更に、前述した電子回路素子Ｂ１１２と同
様のプロセスで図示しない第３の基板上に電子回路素子
Ｃ１１３を形成し、第３の基板と、電子回路素子Ａ１１
１と電子回路素子Ｂ１１２が一体化されて形成された第
１の基板１１０とを上述したように常温接合する。電子
回路素子Ａ１１１と一体化された電子回路素子Ｂ１１２
上に電子回路素子Ｃ１１３が接合された３次元ＬＳＩが
完成する。

【００２２】図６は、その完成した３次元ＬＳＩを示
す。この３次元ＬＳＩ１００は、第１の基板１１０上に
形成された電子回路素子Ａ１１１と、電子回路素子Ａ１
１１上に積層された電子回路素子Ｂ１１２と、電子回路
素子Ｂ１１２上に積層された電子回路素子Ｃ１１３とか
ら構成される。

【００２３】なお、本実施例１では３層構造としたが、
必要によって同様な工程を繰り返して更に多層の３次元
ＬＳＩを製造することができる。

【００２４】＜実施例２＞本発明の実施例２は、パソコ
ンやビデオムービー用液晶モニター等に用いられる液晶
表示パネルを製造するものである。

【００２５】図７（ａ）〜（ｃ）は、液晶表示パネルの
製造方法を示す。

【００２６】まず、同図（ａ）に示すように、透明で安
価なガラス基板２０１の上に、複数の表示画素、および
これらの表示素子を駆動するアレイ状の複数のＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）からなる第１の機能部品としての
表示部分２０２を形成する。ＴＦＴは大画面用には一般
にアモルファスシリコンが用いられており、アモルファ
スシリコンからなるＴＦＴの製造方法は、広く世の中に
知られている方法をそのまま適用する。表示部分２０２
の周辺のガラス基板２０１上には、ＴＦＴ駆動用配線の
実装部分（図示せず）が形成される。

【００２７】次に、同図（ｂ）に示すように、基板２２
０の上に離型層２０３を介して第２の機能部品としての
複数の駆動用ＬＳＩ２２１を形成する。実施例１との違
いは、各駆動用ＬＳＩ２２１のチップサイズに電子回路
が独立していることである。駆動用ＬＳＩ２２１は、全
数を一度に形成してもよく、１ライン毎に必要な数のも
のを形成してもよい。

【００２８】以下は実施例１と同様の方法により、ガラ
ス基板２０１上のＴＦＴ駆動用配線の実装部分に駆動用
ＬＳＩ２２１を常温接合により接合し、基板２２０から
駆動用ＬＳＩ２２１をガラス基板２０１上のＴＦＴ駆動
用配線上に転写してゆく。このようにして同図（ｃ）に
示すように、液晶表示パネルが完成する。

【００２９】上述した実施例２によれば、作製された液
晶表示パネルは、実装後に厚みが従来に比べて５００μ
ｍ程薄くなるので、このパネルを用いた商品（ノートパ
ソコン等）を薄型にできる。なお、液晶表示パネルの替
わりに、プラズマディスプレイパネルやイメージセンサ
等の機能部品を第１の機能部品として用いることも可能
である。

【００３０】＜実施例３＞図８は、本発明の実施例３に
係るインクジェットヘッドの製造工程を示す。この実施
例３は、インクを加熱するヒーターやその駆動回路等が
形成されるヒーター基板側作製プロセスと、インクが飛
び出すチャネルと呼ばれる微小ノズルが形成されるチャ
ネル基板側作製プロセスと、ヒーター基板とチャネル基
板を張り合わせる張り合わせ工程とからなり、インク液
が基板表面から垂直上方に飛び出すタイプのルーフシュ
ート型と呼ばれるインクジェットヘッドを製造するもの
である。本実施例３の場合は、第１の機能部品は、イン
クを加熱するヒーター基板であり、第２の機能部品は、
インクを導くチャンネル基板である。なお、必要に応じ
てヒーター基板およびチャンネル基板をダイシングして
個別のインクジェットヘッドに分離する工程を含む場合
もある。

【００３１】以下、図８の製造工程図に従って説明す
る。

【００３２】図９は、ヒーター基板側作製プロセスを示
す。ヒーター基板３１０の上には、制御信号に応じてイ
ンクを加熱する機能を有するインク加熱機構３０１が形
成される。インク加熱機構３０１は、インク流路３０８
ａを形成する構造体３１３と、インクを加熱する発熱素
子３１１と、発熱素子３１１を制御する制御回路３１２
とからなる。これらは通常のＬＳＩプロセスにて作製可
能である。必要に応じて構造体３１３の表面にＡｌ、Ａ
ｕ、Ｎｉ等の金属をスパッタリング法等によって着膜す
る。これは、これらの金属が常温接合により接合しやす
い材料だからである。

【００３３】図１０（ａ）〜（ｆ）は、チャネル基板側
作製プロセスを示す。

【００３４】まず、同図（ａ）に示すように、シリコン
ウェハからなるチャネル基板３２０上にプラズマＣＶＤ
法により離型層３０３としてＳｉＯＦ膜を厚さ１μｍ着
膜する。

【００３５】引き続き、同図（ｂ）に示すように、スピ
ンコート法によりノズル天板となるポリイミド樹脂３０
５を厚さ数μｍから数十μｍ塗布し、加熱硬化させる。

【００３６】次に、同図（ｃ）に示すように、スパッタ
リング法によりＡｌ３０６を０．５μｍ着膜し、さらに
フォトレジストを塗布してノズルのパターンを形成す
る。このレジストパターンをマスクとしてＡｌ３０６を
エッチングする。このＡｌ３０６は次の工程でポリイミ
ド樹脂３０５をエッチングする際のマスクとなる。レジ
ストを直接マスクとすることも可能であるが、ポリイミ
ド樹脂３０５のエッチングの際にレジストもエッチング
されやすいので、Ａｌ３０６をマスクとする方が好まし
い。

【００３７】次に、同図（ｄ）に示すように、ドライエ
ッチング法にてポリイミド樹脂３０５をエッチングし、
インクの吐出ノズル３０８ｂを有する天板３０５ａを形
成する。

【００３８】その後、同図（ｅ）に示すように、Ａｌ３
０６のエッチングマスクを除去する７本実施例ではフォ
トリソ工程で吐出ノズルの穴あけ加工を行うため、その
形状精度が従来法に比べて格段に優れる。またドライエ
ッチング法を用いているため、ノズルの断面形状も制御
することが可能である。例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖ
ｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）のように指向性の強いエ
ッチング方式を用いれば、ストレートなノズル形状が得
られる。一方、ＣＤＥ（ＣｈｅｍｉｃａｌＤｒｙＥ
ｔｃｈｉｎｇ）法のように等方的なエッチング方式を用
いれば、テーパー形状のノズルが得られる。また中間的
なエッチング方法とすることにより、ノズル形状を制御
可能となる。

【００３９】最後に、同図（ｆ）に示すように、ポリイ
ミド樹脂の天板３０５ａの表面にＡｌ，Ａｕ，Ｎｉ等の
金属３０７をスパッタリング法等で着膜する。これは、
これらの金属３０７が常温接合により接合しやすいから
である。なお、必要に応じてこれらの金属３０７とポリ
イミド樹脂３０５との密着力を向上させるために、金属
３０７のスパッタリング前にポリイミド樹脂３０５の表
面を酸素プラズマに晒したり、密着性の良好なＣｒ等を
下地としてコーティングしてもよい。また、必要に応じ
てチャネル基板３２０には位置合わせ用のアライメント
マークを形成することもある。以上の工程によりチャネ
ル基板３２０が準備できた。

【００４０】図１１（ａ），（ｂ）は、接合転写工程を
示す。まず、ヒーター基板３１０およびチャネル基板３
２０を図示しない真空チャンバーに導入し、高真空排気
した後、ヒーター基板３１０およびチャネル基板３２０
の表面をＡｒ原子ビームで照射し、表面の汚染物質や酸
化膜を除去して清浄化する。次に、同図（ａ）に示すよ
うに、２つの基板３１０，３２０を位置決めした後、圧
接すると、両者は常温接合により強固に接合される。張
り合わせの際には、アライメントマークを参照すると正
確な位置合わせが可能となる。

【００４１】引き続き、同図（ｂ）に示すように、両者
を引き離すと、チャネル基板３２０上の天板３０５ａ
は、離型層３０３表面から剥離し、ヒーター基板３１０
側に転写する。この時点でヒーター基板３１０上のイン
ク流路構造体とノズル付き天板３０５ａは一体となり、
ルーフシュート型インクジェットヘッドが完成する。常
温接合による接合強度は、ヒーターで発生する熱や圧
力、およびインクに対し十分なものである。

【００４２】この実施例３によれば、吐出ノズル３０８
ｂの厚さ（天板３０５ａの厚さ）を非常に薄く形成で
き、さらにその薄さのままヒーター基板３１０に転写、
一体化できるため、噴射するインク粒の制御性に優れた
インクジェットヘッドを実現できるというメリットがあ
る。

【００４３】なお、実施例３では、チャネル基板３２０
としてシリコンウェハを用いたが、もっと安価なガラス
基板を用いてもよい。ガラス基板を用いると、チャネル
基板の裏面から可視光によりアライメントマークが観察
可能となるため、位置合わせ用の観察手段が安価なもの
となる。さらにチャネル基板３２０としては、フレキシ
ブルなフィルム状の基板を用いることも可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の機能部品の
製造方法によれば、薄膜化するための研磨工程等を省略
できるので、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る
機能部品の製造方法を示す断面図

【図２】本発明の実施例１に係る３次元ＬＳＩの製造工
程図

【図３】本発明の実施例１に係る電子回路素子Ａの作製
プロセスを示す断面図

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例１に係る電
子回路素子Ｂの作製プロセスを示す断面図

【図５】本発明の実施例１に係る接合転写工程を示す断
面図

【図６】本発明の実施例１の製造方法によって製造され
た３次元ＬＳＩの断面図

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例２に係る液
晶表示パネルの製造方法を示す図

【図８】本発明の実施例３に係るインクジェットヘッド
の製造工程図

【図９】本発明の実施例３に係るヒーター基板側作製プ
ロセスを示す断面図

【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施例３に係る
チャネル基板側作製プロセスを示す断面図

【図１１】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例３に係る
接合転写工程を示す断面図

【図１２】従来の３次元ＬＳＩの製造方法を示す図

【符号の説明】

１第１の機能部品２第２の機能部品３離型層４機能部品１０第１の基板２０第２の基板１００３次元ＬＳＩ１０３離型層１０５ポリシリコン薄膜１０６Ａｌ電極１０７ポリシリコン薄膜１１０第１の基板１１１電子回路素子Ａ１１２電子回路素子Ｂ１１３電子回路素子Ｃ１２０第２の基板２０１表示パネル２０２表示部分３０１インク加熱機構３０３離型層３０５ポリイミド樹脂３０５ａ天板３０６Ａｌ３０７金属３０８ａインク流路３０８ｂ吐出ノズル３１０ヒーター基板３１１発熱素子３１２制御回路３１３構造体３２０チャネル基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに異なる機能を有する第１の機能部品
と第２の機能部品を接合することにより、新たな機能を
有する機能部品を製造する方法において、第１の基板上に前記第１の機能部品を形成し、第２の基板上に前記第２の機能部品を形成し、前記第１の機能部品が形成された前記第１の基板と前記
第２の機能部品が形成された前記第２の基板とを対向さ
せて前記第１の機能部品と前記第２の機能部品を接合
し、前記第２の機能部品を前記第２の基板から剥離して前記
第１の基板側に転写することを特徴とする機能部品の製
造方法。
【請求項２】前記１の機能部品と前記第２の機能部品と
の接合は、常温接合法を用いることを特徴とする請求項
１記載の機能部品の製造方法。
【請求項３】前記第２の機能部品の形成は、離型層を介
して行うことを特徴とする請求項１記載の機能部品の製
造方法。
【請求項４】前記第１の機能部品および前記第２の機能
部品は、ともに電子回路部品であることを特徴とする請
求項１記載の機能部品の製造方法。
【請求項５】前記電子回路部品は、集積回路素子であ
り、前記新たな機能を有する機能部品は、３次元ＬＳＩであ
ることを特徴とする請求項４記載の機能部品の製造方
法。
【請求項６】一方の前記電子回路部品は、複数の画素
と、前記複数の画素を駆動する薄膜トランジスタアレイ
とを備えた表示部であり、他方の前記電子回路部品は、前記薄膜トランジスタアレ
イを駆動する複数の駆動用ＬＳＩであり、前記新たな機能を有する機能部品は、液晶表示パネルで
あることを特徴とする請求項４記載の機能部品の製造方
法。
【請求項７】前記第１の機能部品および前記第２の機能
部品は、一方が電子回路部品であり、他方は機械的構造
体であることを特徴とする請求項１記載の機能部品の製
造方法。
【請求項８】前記電子回路部品は、インクを加熱する機
能を有する部品であり、前記機械的構造体は、インク流路であり、前記新たな機能を有する機能部品は、インクジェットヘ
ッドであることを特徴とする請求項７記載の機能部品の
製造方法。