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JP2009095962A - Method for manufacturing thin-film semiconductor device - Google Patents

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JP2009095962A
JP2009095962A JP2007272172A JP2007272172A JP2009095962A JP 2009095962 A JP2009095962 A JP 2009095962A JP 2007272172 A JP2007272172 A JP 2007272172A JP 2007272172 A JP2007272172 A JP 2007272172A JP 2009095962 A JP2009095962 A JP 2009095962A
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thin film
semiconductor device
layer
circuit layer
film circuit
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Hidetaka Saito
秀隆 斉藤
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a thin-film semiconductor device, capable of suppressing the generation of cracks and chipping of a thin-film circuit layer and of cutting the thin-film semiconductor device into segmented pieces. <P>SOLUTION: This method for manufacturing the thin-film semiconductor device formed with the thin-film circuit layer 6 in a resin substrate 5 includes: a thin-film circuit layer forming process for forming the thin-film circuit layer 6, having a plurality of element regions in the resin substrate 5; and a cutting process for cutting each of the plurality of element regions to cut the thin-film semiconductor device into segmented pieces as one thin-film semiconductor device. In the cutting process, the resin substrate 5 is cut by an outer peripheral part 30a of a dicing blade 30, having an abrasive grain diameter that exceeds 10 μm, and the thin-film circuit layer 6 is cut by an inner peripheral part 30b of the dicing blade 30, having an abrasive grain diameter of 10 μm or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は基板表面に半導体素子等を含む薄膜回路層を形成した薄膜半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a thin film semiconductor device in which a thin film circuit layer including a semiconductor element or the like is formed on a substrate surface.

薄膜半導体装置は、基板に半導体素子等を含む薄膜回路層等を形成して構成されている。この薄膜半導体装置に用いられる基板としては、単結晶シリコンウェハー、石英ガラス基板、耐熱ガラス基板、樹脂基板等が利用され、要求される薄膜半導体装置の性能、機能に応じた材質の基板が選択されている。なかでも、樹脂基板として樹脂フィルムを用いた薄膜半導体装置は基板が薄く可撓性を有することから、軽量で柔軟性を備えた薄膜半導体装置を提供できる点で注目されている。   A thin film semiconductor device is configured by forming a thin film circuit layer including a semiconductor element on a substrate. As a substrate used in this thin film semiconductor device, a single crystal silicon wafer, a quartz glass substrate, a heat resistant glass substrate, a resin substrate, etc. are used, and a substrate of a material corresponding to the required performance and function of the thin film semiconductor device is selected. ing. In particular, a thin film semiconductor device using a resin film as a resin substrate has attracted attention because it can provide a thin and flexible thin film semiconductor device because the substrate is thin and flexible.

樹脂フィルムなどの樹脂基板を用いた薄膜半導体装置の製造方法としては、樹脂基板上に半導体層、絶縁層、金属層等を順次積層して薄膜回路層等を得る方法が知られている。また、他の方法としてガラス基板などに形成した薄膜回路層等をこのガラス基板から剥離し、分離した薄膜回路層等を樹脂基板上に接合する剥離転写法が知られている。例えば、特許文献1には剥離転写法による薄膜半導体装置の製造例が開示されている。   As a method for manufacturing a thin film semiconductor device using a resin substrate such as a resin film, a method of obtaining a thin film circuit layer or the like by sequentially laminating a semiconductor layer, an insulating layer, a metal layer and the like on the resin substrate is known. As another method, a peeling transfer method is known in which a thin film circuit layer or the like formed on a glass substrate or the like is peeled from the glass substrate, and the separated thin film circuit layer or the like is bonded onto a resin substrate. For example, Patent Document 1 discloses an example of manufacturing a thin film semiconductor device by a peeling transfer method.

特開平10−125931号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-125931

上記のような薄膜半導体装置の製造において、通常、1枚の樹脂基板に複数個の薄膜回路等を形成し、最後にダイシングソー装置を用いて切断することにより、それぞれを個片化して複数個の薄膜半導体装置を得ている。
この薄膜半導体装置の個片化切断においては、砥粒径が粗いダイシングブレードを使用して切断がなされていた。砥粒径が粗いダイシングブレードを使用するのは、砥粒径が細かいダイシングブレードを用いた場合、ダイシングブレードに基板の樹脂が詰まって目詰まりがおこり、切断が困難になるためである。
しかしながら、樹脂基板上に形成された薄膜回路層は無機物硬脆性材料で形成されているため、砥粒径が粗いダイシングブレードを使用して切断すると、薄膜回路層の切断面にクラック、チッピングが発生することがある。そして、そのクラックやチッピングを起点としてクラックが薄膜回路層の内部に進行して薄膜回路の断線を引き起こし、薄膜半導体装置の信頼性を低下させる問題がある。
In the manufacture of the thin film semiconductor device as described above, usually, a plurality of thin film circuits and the like are formed on a single resin substrate, and finally cut by using a dicing saw device, whereby each is divided into a plurality of pieces. The thin film semiconductor device is obtained.
In the singulation cutting of the thin film semiconductor device, the cutting is performed using a dicing blade having a coarse abrasive grain size. The reason for using a dicing blade with a coarse abrasive particle size is that when a dicing blade with a fine abrasive particle size is used, the resin of the substrate is clogged into the dicing blade and clogging occurs, making cutting difficult.
However, since the thin film circuit layer formed on the resin substrate is made of an inorganic hard brittle material, cracks and chipping occur on the cut surface of the thin film circuit layer when it is cut using a dicing blade with a coarse abrasive grain size. There are things to do. Then, starting from the crack and chipping, the crack proceeds to the inside of the thin film circuit layer to cause disconnection of the thin film circuit, and there is a problem that the reliability of the thin film semiconductor device is lowered.

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

本適用例にかかる薄膜半導体装置の製造方法は、樹脂基板に薄膜回路層が形成された薄膜半導体装置の製造方法であって、前記樹脂基板に複数の素子領域を有する前記薄膜回路層を形成する薄膜回路層形成工程と、前記複数の素子領域をそれぞれ切断して一つの前記薄膜半導体装置として個片化する切断工程と、を備え、前記切断工程において、砥粒径が第1の粒径以下のダイシングブレードを用いて前記薄膜回路層を切断し、前記第1の粒径を超えた粒径のダイシングブレードを用いて前記樹脂基板を切断することを特徴とする。   A manufacturing method of a thin film semiconductor device according to this application example is a manufacturing method of a thin film semiconductor device in which a thin film circuit layer is formed on a resin substrate, and the thin film circuit layer having a plurality of element regions is formed on the resin substrate. A thin film circuit layer forming step, and a cutting step of cutting each of the plurality of element regions into a single thin film semiconductor device, wherein the abrasive grain size is equal to or less than the first grain size. The thin film circuit layer is cut using a dicing blade, and the resin substrate is cut using a dicing blade having a particle size exceeding the first particle size.

樹脂基板を用いた薄膜半導体装置では、基板と薄膜回路層とにおいて機械的な性質の差異がある。樹脂基板は有機物で構成され弾性定数が小さく、薄膜回路層は化学気相成長法(CVD法)、スパッタリング法などによって基板表面に堆積された無機材料薄膜を含んだ硬脆性材料であり、その弾性定数は大きい。
樹脂基板のように弾性定数の小さい材料は、細かい目の砥粒を有するダイシングブレードを用いると目詰まりして、切削能力が低下し切断が困難になる。このため、樹脂基板の切断には荒い目の砥粒を有するダイシングブレードを用いて切断するのが適している。
これに対して、薄膜回路層のように弾性定数の大きく脆い材料は、粗い目の砥粒を有するダイシングブレードを用いると切断面にクラック、チッピングが発生しやすい。このため、薄膜回路層の切断には細かい目の砥粒を有するダイシングブレードを用いて切断するのが適している。
このように、薄膜半導体装置を個片化する際の切断において、弾性定数の小さい樹脂基板を砥粒径が第1の粒径を超える粒径を有するダイシングブレード(粗い目の砥粒を有するダイシングブレード)を用いて切断し、弾性定数の大きい薄膜回路層を砥粒径が第1の粒径以下の粒径を有するダイシングブレード(細かい目の砥粒を有するダイシングブレード)を用いて切断することで、薄膜回路層のクラック、チッピングの発生を抑え、薄膜半導体装置の個片化を容易にする。そして、薄膜回路層の切断面におけるクラック、チッピングに起因する信頼性を低下させる要因を低減することができる。
In a thin film semiconductor device using a resin substrate, there is a difference in mechanical properties between the substrate and the thin film circuit layer. The resin substrate is made of organic material and has a small elastic constant, and the thin film circuit layer is a hard and brittle material containing an inorganic material thin film deposited on the substrate surface by chemical vapor deposition (CVD), sputtering, etc. The constant is large.
A material having a small elastic constant, such as a resin substrate, becomes clogged when a dicing blade having fine abrasive grains is used, and the cutting ability is lowered and cutting becomes difficult. For this reason, it is suitable to cut the resin substrate using a dicing blade having coarse abrasive grains.
On the other hand, a brittle material having a large elastic constant such as a thin film circuit layer is likely to crack and chip on the cut surface when a dicing blade having coarse abrasive grains is used. For this reason, it is suitable to cut the thin film circuit layer using a dicing blade having fine abrasive grains.
In this way, when cutting a thin film semiconductor device into individual pieces, a dicing blade (a dicing having coarse abrasive grains) is used to cut a resin substrate having a small elastic constant with a grain size exceeding the first grain size. A thin film circuit layer having a large elastic constant is cut using a dicing blade having a grain size equal to or smaller than the first grain size (a dicing blade having fine grains). Thus, cracks and chipping in the thin film circuit layer are suppressed, and the thin film semiconductor device can be easily separated. And the factor which reduces the reliability resulting from the crack in the cut surface of a thin film circuit layer and chipping can be reduced.

上記適用例にかかる薄膜半導体装置の製造方法において、前記第1の粒径は10μmであり、前記切断工程が、肉薄の外周部に砥粒径が10μmを超える粒径を有し、かつ肉厚の内周部に砥粒径が10μm以下の粒径を有するダイシングブレードを用いて、前記樹脂基板および前記薄膜回路層を切断することが好ましい。   In the method for manufacturing a thin film semiconductor device according to the above application example, the first particle size is 10 μm, the cutting step has a particle size with an abrasive particle size exceeding 10 μm at a thin outer peripheral portion, and is thick. It is preferable to cut the resin substrate and the thin film circuit layer by using a dicing blade having an abrasive particle diameter of 10 μm or less on the inner peripheral portion thereof.

この製造方法によれば、第1の粒径が10μmであり、ダイシングブレードに肉薄の外周部に砥粒径が10μmを超える粒径を有し、かつ肉厚の内周部に砥粒径が10μm以下の粒径を有していることから、1回の切断作業で、効率的に樹脂基板と薄膜回路層とを切断することが可能である。   According to this manufacturing method, the first particle size is 10 μm, the thin outer peripheral portion of the dicing blade has a particle size exceeding 10 μm, and the thick inner peripheral portion has an abrasive particle size. Since it has a particle size of 10 μm or less, it is possible to efficiently cut the resin substrate and the thin film circuit layer by one cutting operation.

上記適用例にかかる薄膜半導体装置の製造方法において、前記薄膜回路層形成工程が、第1基板上に第1分離層を形成し、さらに前記第1分離層の上に前記薄膜回路層を形成する工程と、第2基板上に第2分離層を形成し、前記薄膜回路層と前記第2分離層とを第1接着層を介して接着する工程と、光照射により前記第1分離層の層内および前記第1分離層と接する他の層との境界面のうち少なくともいずれかで剥離を生じさせ、前記薄膜回路層を前記第1基板側から前記第2基板側へ転写する工程と、前記第2基板側に転写された前記薄膜回路層と前記樹脂基板とを第2接着層を介して接着する工程と、光照射により前記第2分離層の層内および前記第2分離層と接する他の層との境界面のうち少なくともいずれかで剥離を生じさせ、前記薄膜回路層を前記第2基板側から前記樹脂基板側へ転写する工程と、前記第1接着層を取り除く工程と、を含むことが望ましい。   In the thin film semiconductor device manufacturing method according to the application example, the thin film circuit layer forming step forms a first separation layer on a first substrate, and further forms the thin film circuit layer on the first separation layer. A step of forming a second separation layer on the second substrate, and bonding the thin film circuit layer and the second separation layer through the first adhesive layer; and a layer of the first separation layer by light irradiation. Peeling off at least one of the boundary surfaces between the inner layer and another layer in contact with the first separation layer, and transferring the thin film circuit layer from the first substrate side to the second substrate side; A step of adhering the thin film circuit layer transferred to the second substrate side and the resin substrate through a second adhesive layer, and the other in contact with the second separation layer in the second separation layer by light irradiation Causing peeling at least one of the boundary surfaces with the layer, A step of transferring the film circuit layer from the second substrate side to the resin substrate side, it is desirable to include a step of removing the first adhesive layer.

この製造方法によれば、剥離転写法により薄膜回路層等を樹脂基板上に接合する薄膜半導体装置に利用することが可能である。このような剥離転写法を用いることで、薄膜回路層を高温プロセスで形成することができ、一般に耐熱性の低い可撓性基板上に直接低温プロセスで製造した薄膜トランジスタよりも性能の良い薄膜トランジスタを備える薄膜半導体装置を得ることができる。   This manufacturing method can be used for a thin film semiconductor device in which a thin film circuit layer or the like is bonded onto a resin substrate by a peeling transfer method. By using such a peeling transfer method, a thin film circuit layer can be formed by a high temperature process, and generally includes a thin film transistor having better performance than a thin film transistor manufactured by a low temperature process directly on a flexible substrate having low heat resistance. A thin film semiconductor device can be obtained.

上記適用例にかかる薄膜半導体装置の製造方法において、前記第1分離層および前記第2分離層がアモルファスシリコンにて構成されていることが好ましい。   In the method for manufacturing a thin film semiconductor device according to the application example, it is preferable that the first separation layer and the second separation layer are made of amorphous silicon.

この製造方法によれば、アモルファスシリコンに対して光照射することにより、発熱現象、アブレーション、気体の放出、あるいは状態変化が誘起され、第1、第2分離層内または第1、第2分離層と接する他の層との境界面のうち少なくともどちらかで、剥離を生じさせることが可能である。   According to this manufacturing method, heat irradiation, ablation, gas release, or state change is induced by irradiating light to amorphous silicon, and the first and second separation layers or the first and second separation layers are induced. It is possible to cause peeling on at least one of the boundary surfaces with other layers in contact with the surface.

上記適用例にかかる薄膜半導体装置の製造方法において、エキシマレーザを光源とする光を前記光照射に用いることが好ましい。   In the method for manufacturing a thin film semiconductor device according to the application example, it is preferable to use light having an excimer laser as a light source for the light irradiation.

この製造方法によれば、エキシマレーザを光源とする光は紫外領域の波長を有し高エネルギであるため、第1、第2分離層を効率よく光励起するのに適している。そして、エキシマレーザ光の照射により基板上に設けられている分離層において、熱の影響の少ない分子結合の直接の切断、ガスの蒸発等の作用を生ずることができる。   According to this manufacturing method, light using an excimer laser as a light source has a wavelength in the ultraviolet region and has high energy, and thus is suitable for efficiently photoexciting the first and second separation layers. Then, in the separation layer provided on the substrate by irradiation with the excimer laser beam, effects such as direct cutting of molecular bonds and gas evaporation that are less affected by heat can be produced.

上記適用例にかかる薄膜半導体装置の製造方法において、前記薄膜回路層に薄膜トランジスタを含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a thin film semiconductor device according to the application example, it is preferable that the thin film circuit layer includes a thin film transistor.

この製造方法によれば、薄膜半導体装置は液晶表示装置、電気泳動表示装置、電界発光装置などの種々のフラットパネルディスプレイや、電子ペーパの駆動用半導体装置として構成することが可能となる。   According to this manufacturing method, the thin film semiconductor device can be configured as various flat panel displays such as a liquid crystal display device, an electrophoretic display device, and an electroluminescence device, and a semiconductor device for driving electronic paper.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
(実施形態)
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment)

図1は本実施形態の薄膜半導体装置の構成を示す斜視図である。
薄膜半導体装置1は樹脂基板5と、樹脂基板5の表面に形成された薄膜回路層6と、を含んでいる。樹脂基板5はポリイミドなどの樹脂フィルムからなり、厚みが100〜200μmに形成されている。薄膜回路層6は化学気相成長法(CVD法)、スパッタリング法などによって基板表面に堆積された無機材料薄膜を含んだ硬脆性材料で形成され、厚みが2〜3μmに形成されている。
なお、薄膜回路層6は樹脂基板5の上に直接形成してもよく、または別途のプロセスによって形成されたものを、例えば剥離転写法によって基板上に接着剤などによって貼り合わせたものでも良い。
薄膜回路層6には多数の薄膜トランジスタが形成された素子領域7を有している。この素子領域7は一定の機能を発揮する領域であり、例えば電気回路、表示回路、微小機械構造などが形成されていても良い。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the thin film semiconductor device of this embodiment.
The thin film semiconductor device 1 includes a resin substrate 5 and a thin film circuit layer 6 formed on the surface of the resin substrate 5. The resin substrate 5 is made of a resin film such as polyimide and has a thickness of 100 to 200 μm. The thin film circuit layer 6 is formed of a hard brittle material including an inorganic material thin film deposited on the substrate surface by a chemical vapor deposition method (CVD method), a sputtering method or the like, and has a thickness of 2 to 3 μm.
The thin film circuit layer 6 may be formed directly on the resin substrate 5 or may be formed by a separate process and bonded to the substrate with an adhesive or the like by, for example, a peeling transfer method.
The thin film circuit layer 6 has an element region 7 in which a large number of thin film transistors are formed. The element region 7 is a region that exhibits a certain function. For example, an electric circuit, a display circuit, a micro mechanical structure, or the like may be formed.

また、薄膜回路層6の平面形状の大きさは樹脂基板5の大きさより小さく形成され、薄膜回路層6の外周に段差部が形成されるように、一回り大きく樹脂基板5が構成されている。
ここで、薄膜半導体装置1の外周において、薄膜回路層6は砥粒径が10μm以下の粒径を有するダイシングブレードを用いて切断され、樹脂基板5は砥粒径が10μmを超える粒径を有するダイシングブレードを用いて切断されている。
なお、上記で砥粒径が10μmを超える粒径を有するダイシングブレードと表現しているが、砥粒の製造において10μm以下の砥粒も含まれていることもあり、本願では主な砥粒の粒径が10μmを超えるという意味である。
Further, the size of the planar shape of the thin film circuit layer 6 is smaller than the size of the resin substrate 5, and the resin substrate 5 is configured to be slightly larger so that a stepped portion is formed on the outer periphery of the thin film circuit layer 6. .
Here, on the outer periphery of the thin film semiconductor device 1, the thin film circuit layer 6 is cut using a dicing blade having a particle diameter of 10 μm or less, and the resin substrate 5 has a particle diameter exceeding 10 μm. It is cut using a dicing blade.
In addition, although expressed as a dicing blade having a grain size exceeding 10 μm in the above, abrasive grains of 10 μm or less may be included in the production of abrasive grains. It means that the particle size exceeds 10 μm.

このような薄膜半導体装置1は、図2に示す多数個取り用樹脂基板から個片化されて製造されている。
多数個取り用樹脂基板8の表面には、複数の素子領域7を含む薄膜回路層6が形成され、個々の領域ごとにダイシングブレードを用いて切断して個片化され、薄膜半導体装置1を得ている。
このように、多数個取り用樹脂基板8上に多数の薄膜回路層6を一括して作製し、個々の薄膜回路層6に切り分ける切断工程を経ることにより、薄膜半導体装置1を効率的に製造することができる。
Such a thin film semiconductor device 1 is manufactured by being separated from the multi-piece resin substrate shown in FIG.
A thin film circuit layer 6 including a plurality of element regions 7 is formed on the surface of the multi-piece resin substrate 8 and is cut into individual pieces by using a dicing blade for each region. It has gained.
In this way, a large number of thin film circuit layers 6 are collectively produced on the multi-piece resin substrate 8 and the thin film semiconductor device 1 is efficiently manufactured by performing a cutting process for dividing the thin film circuit layers 6 into individual thin film circuit layers 6. can do.

次に、本実施形態の薄膜半導体装置の製造方法について説明する。
図3,図4,図5は本実施形態の薄膜半導体装置の製造工程を説明する説明図である。ここでは、模式断面図を用いて薄膜半導体装置の製造工程を説明する。
本実施形態では、ガラス基板などに形成した薄膜回路層をこのガラス基板から剥離し、分離した薄膜回路層を樹脂基板上に接合する剥離転写法を採用した薄膜半導体装置の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the thin film semiconductor device of this embodiment will be described.
3, 4, and 5 are explanatory views for explaining the manufacturing process of the thin film semiconductor device of this embodiment. Here, a manufacturing process of a thin film semiconductor device will be described with reference to schematic cross-sectional views.
In the present embodiment, a method of manufacturing a thin film semiconductor device using a peeling transfer method in which a thin film circuit layer formed on a glass substrate or the like is peeled from the glass substrate and the separated thin film circuit layer is bonded onto a resin substrate will be described.

図3(a)に示すように、ガラス基板などの第1基板10表面にCVD法によってアモルファスシリコン層を第1分離層11として成膜する。そして、第1分離層11の上に複数の薄膜回路層6を形成する。薄膜回路層6には、ゲート電極16、ソース電極およびドレイン電極17を有する薄膜トランジスタ18が備えられ、その製作過程で保護層12、ゲート絶縁膜13、層間絶縁層14が設けられている。そして、薄膜トランジスタ18を覆う保護層15が設けられ、保護層15の上にソース電極およびドレイン電極17と接続される接続配線19が形成されている。
なお、一点差線Bは隣接するの薄膜回路層6の境界を示し、この境界で切断することで、個々の薄膜回路層として独立可能である。また、一点差線Cは素子領域の境界を示し、矢印方向に回路素子などが形成されている。
As shown in FIG. 3A, an amorphous silicon layer is formed as a first separation layer 11 on the surface of a first substrate 10 such as a glass substrate by a CVD method. Then, a plurality of thin film circuit layers 6 are formed on the first separation layer 11. The thin film circuit layer 6 includes a thin film transistor 18 having a gate electrode 16, a source electrode and a drain electrode 17, and a protective layer 12, a gate insulating film 13, and an interlayer insulating layer 14 are provided in the manufacturing process. A protective layer 15 covering the thin film transistor 18 is provided, and a connection wiring 19 connected to the source electrode and the drain electrode 17 is formed on the protective layer 15.
Note that the one-point difference line B indicates the boundary between adjacent thin film circuit layers 6 and can be independent as individual thin film circuit layers by cutting at the boundary. A dot-dash line C indicates the boundary of the element region, and circuit elements and the like are formed in the arrow direction.

次に、図3(b)に示すように、表面にアモルファスシリコン層を第2分離層21として成膜したガラス基板などの第2基板20を、薄膜回路層6の上に第1接着層22を介して貼り合わせる。この第1接着層22には水溶性の接着剤が用いられている。
そして、図3(c)に示すように、第1基板10の裏面からエキシマレーザ光を照射して第1分離層11のアモルファスシリコンの結合力を失わせる。
エキシマレーザを光源とする光は紫外領域の波長を有し高エネルギであるため、第1分離層11を効率よく光励起するのに適している。エキシマレーザ光の照射によりアモルファスシリコンは、発熱現象、アブレーション、気体の放出、あるいは状態変化が誘起され、第1分離層11内または第1分離層11と接する他の層との境界面のうち少なくともどちらかで、剥離を生じさせることが可能である。
このように、エキシマレーザ光の照射により基板上に設けられている第1分離層11において、熱の影響の少ない分子結合の直接の切断、ガスの蒸発等の作用を生ずることができる。
続いて、図3(d)に示すように、第1基板10を剥離分離することにより、薄膜回路層6が第2基板20側に転写される。
Next, as shown in FIG. 3B, a second substrate 20 such as a glass substrate having an amorphous silicon layer formed as a second separation layer 21 on the surface is formed on the thin film circuit layer 6 and the first adhesive layer 22. Paste through. A water-soluble adhesive is used for the first adhesive layer 22.
Then, as shown in FIG. 3C, excimer laser light is irradiated from the back surface of the first substrate 10 to lose the amorphous silicon bonding force of the first separation layer 11.
Light using an excimer laser as a light source has a wavelength in the ultraviolet region and has high energy, and is therefore suitable for efficiently optically exciting the first separation layer 11. Amorphous silicon is induced by exothermic phenomenon, ablation, gas emission, or state change by irradiation of excimer laser light, and at least of the boundary surface between the first separation layer 11 and another layer in contact with the first separation layer 11. Either can cause delamination.
As described above, in the first separation layer 11 provided on the substrate by the irradiation of the excimer laser beam, it is possible to produce actions such as direct cutting of molecular bonds and gas evaporation with little influence of heat.
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the thin film circuit layer 6 is transferred to the second substrate 20 side by peeling and separating the first substrate 10.

次に、図4(a)に示すように、複数の薄膜回路層6を多数個取り用樹脂基板8に第2接着層24を介して貼り合わせる。この第2接着層24にはエポキシ系の非水溶性接着剤が用いられ、その厚みは25〜30μmに設定されている。なお、多数個取り用樹脂基板8の表面に接着機能を付加した基板を用いれば、この第2接着層24を設けなくても良い。
そして、図4(b)に示すように、第2基板20の裏面からエキシマレーザ光を照射して第2分離層21のアモルファスシリコンの結合力を失わせる。
エキシマレーザを光源とする光は紫外領域の波長を有し高エネルギであるため、第2分離層21を効率よく光励起するのに適している。エキシマレーザ光の照射によりアモルファスシリコンは、発熱現象、アブレーション、気体の放出、あるいは状態変化が誘起され、第2分離層21内または第2分離層21と接する他の層との境界面のうち少なくともどちらかで、剥離を生じさせることが可能である。
このように、エキシマレーザ光の照射により基板上に設けられている第2分離層21において、熱の影響の少ない分子結合の直接の切断、ガスの蒸発等の作用を生ずることができる。
続いて、図4(c)に示すように、第2基板20を剥離分離して、薄膜回路層6が多数個取り用樹脂基板8側に移動する。
その後、図4(d)に示すように、水溶性の接着剤で構成された第1接着層22を水洗して除去する。
このようにして、図2で説明した多数個取り用樹脂基板8上に複数の薄膜回路層6が形成された状態となる。
このような剥離転写法を用いることで、薄膜回路層6を高温プロセスで形成することができ、一般に耐熱性の低い可撓性基板上に直接低温プロセスで製造した薄膜トランジスタよりも性能の良い薄膜トランジスタを備える薄膜半導体装置1を得ることができる。
以上、図3、図4で説明した内容が薄膜回路層形成工程である。
Next, as shown in FIG. 4A, a plurality of thin film circuit layers 6 are bonded to the resin substrate 8 for taking a plurality of pieces through the second adhesive layer 24. An epoxy water-insoluble adhesive is used for the second adhesive layer 24, and its thickness is set to 25 to 30 μm. If a substrate having an adhesion function added to the surface of the multi-cavity resin substrate 8 is used, the second adhesive layer 24 may not be provided.
Then, as shown in FIG. 4B, the excimer laser light is irradiated from the back surface of the second substrate 20 to lose the amorphous silicon bonding force of the second separation layer 21.
Light that uses an excimer laser as a light source has a wavelength in the ultraviolet region and has high energy, and is therefore suitable for efficiently optically exciting the second separation layer 21. The amorphous silicon is induced by heat generation phenomenon, ablation, gas release, or state change by irradiation of the excimer laser light, and at least of the boundary surface between the second separation layer 21 and another layer in contact with the second separation layer 21. Either can cause delamination.
As described above, in the second separation layer 21 provided on the substrate by the irradiation of the excimer laser light, it is possible to produce actions such as direct cutting of molecular bonds and gas evaporation that are less affected by heat.
Subsequently, as shown in FIG. 4C, the second substrate 20 is peeled and separated, and the thin film circuit layer 6 is moved to the resin substrate 8 side for taking multiple pieces.
Thereafter, as shown in FIG. 4D, the first adhesive layer 22 made of a water-soluble adhesive is washed and removed.
In this manner, a plurality of thin film circuit layers 6 are formed on the multi-cavity resin substrate 8 described with reference to FIG.
By using such a peeling transfer method, the thin film circuit layer 6 can be formed by a high temperature process, and generally a thin film transistor having better performance than a thin film transistor manufactured by a low temperature process directly on a flexible substrate having low heat resistance. The thin film semiconductor device 1 provided can be obtained.
The contents described above with reference to FIGS. 3 and 4 are the thin film circuit layer forming step.

次に薄膜半導体装置の製造方法における、切断工程について説明する。
図5に示すように、ダイシングブレード30を用いて、前述した隣接する薄膜回路層6の境界位置で切断する。
ダイシングブレード30は、肉薄の外周部30aと肉厚の内周部30bを備えている。肉薄の外周部30aの表面には砥粒径が10μmを超えるダイヤモンド砥粒が固着され、肉厚の内周部30bの表面には砥粒径が10μm以下のダイヤモンド砥粒が固着されている。なお、外周部30aと内周部30bの境の段部30cには砥粒径が10μm以下のダイヤモンド砥粒が固着されている。
上記のダイシングブレード30を用いダイシングブレード30の切り込み量を設定することで、肉薄の外周部30aが第2接着層24および樹脂基板5を切削し、肉厚の内周部30bが薄膜回路層6を切削する。つまり、薄膜回路層6は砥粒径が10μm以下のダイヤモンド砥粒で切削され、第2接着層24および樹脂基板5は砥粒径が10μmを超えるダイヤモンド砥粒にて切削される。
このように、薄膜半導体装置1の4辺を切断することで、図2に示したように薄膜半導体装置1を個片化することができる。
Next, a cutting process in the method for manufacturing a thin film semiconductor device will be described.
As shown in FIG. 5, a dicing blade 30 is used to cut at the boundary position between the adjacent thin film circuit layers 6 described above.
The dicing blade 30 includes a thin outer peripheral portion 30a and a thick inner peripheral portion 30b. Diamond abrasive grains having an abrasive grain size exceeding 10 μm are fixed to the surface of the thin outer peripheral portion 30a, and diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 10 μm or less are fixed to the surface of the thick inner peripheral portion 30b. Note that diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 10 μm or less are fixed to a step 30c at the boundary between the outer circumference 30a and the inner circumference 30b.
By setting the cutting amount of the dicing blade 30 using the dicing blade 30, the thin outer peripheral portion 30a cuts the second adhesive layer 24 and the resin substrate 5, and the thick inner peripheral portion 30b is the thin film circuit layer 6. To cut. That is, the thin film circuit layer 6 is cut with diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 10 μm or less, and the second adhesive layer 24 and the resin substrate 5 are cut with diamond abrasive grains having an abrasive grain size exceeding 10 μm.
Thus, by cutting four sides of the thin film semiconductor device 1, the thin film semiconductor device 1 can be separated into pieces as shown in FIG.

以上、本実施形態の樹脂基板5を用いた薄膜半導体装置1では、第2接着層24、樹脂基板5と薄膜回路層6とにおいて機械的な性質の差異がある。第2接着層24、樹脂基板5は有機物で構成され弾性定数が小さく、薄膜回路層6は化学気相成長法(CVD法)、スパッタリング法などによって基板表面に堆積された無機材料薄膜を含んだ硬脆性材料であり、その弾性定数は大きい。
樹脂基板のように弾性定数の小さい材料は、細かい目の砥粒を有するダイシングブレードを用いると目詰まりして、切削能力が低下し切断が困難になる。このため、樹脂基板の切断には荒い目の砥粒を有するダイシングブレードを用いて切断するのが適している。
これに対して、薄膜回路層のように弾性定数の大きく脆い材料は、粗い目の砥粒を有するダイシングブレードを用いると切断面にクラック、チッピングが発生しやすい。このため、薄膜回路層の切断には細かい目の砥粒を有するダイシングブレードを用いて切断するのが適している。
As described above, in the thin film semiconductor device 1 using the resin substrate 5 of the present embodiment, the second adhesive layer 24, the resin substrate 5 and the thin film circuit layer 6 have a difference in mechanical properties. The second adhesive layer 24 and the resin substrate 5 are made of an organic material and have a small elastic constant, and the thin film circuit layer 6 includes an inorganic material thin film deposited on the substrate surface by chemical vapor deposition (CVD), sputtering, or the like. It is a hard and brittle material, and its elastic constant is large.
A material having a small elastic constant, such as a resin substrate, becomes clogged when a dicing blade having fine abrasive grains is used, and the cutting ability is lowered and cutting becomes difficult. For this reason, it is suitable to cut the resin substrate using a dicing blade having coarse abrasive grains.
On the other hand, a brittle material having a large elastic constant such as a thin film circuit layer is likely to crack and chip on the cut surface when a dicing blade having coarse abrasive grains is used. For this reason, it is suitable to cut the thin film circuit layer using a dicing blade having fine abrasive grains.

このように、薄膜半導体装置1を個片化する際の切断において、弾性定数の小さい第2接着層24、樹脂基板5を砥粒径が10μmを超える粒径を有するダイシングブレード30の外周部30aにて切断し、弾性定数の大きい薄膜回路層を砥粒径が10μm以下の粒径を有するダイシングブレード30の内周部30bにて切断することで、薄膜回路層6のクラック、チッピングの発生を抑え、薄膜半導体装置1の個片化を容易にする。そして、薄膜回路層6の切断面におけるクラック、チッピングに起因する信頼性を低下させる要因を低減することができる。
また、肉薄の外周部30aに砥粒径が10μmを超える粒径を有し、かつ肉厚の内周部30bに砥粒径が10μm以下の粒径を有しているダイシングブレード30を用いることで、1回の切断作業で効率的に第2接着層24、樹脂基板5と薄膜回路層6とを切断することが可能である。
さらに、本実施形態のように、樹脂フィルムのような可撓性を有する樹脂基板5を用いた場合、薄膜半導体装置1の外周部にチッピング・クラックなどの欠陥がないために、樹脂基板5の曲げなどに対応でき、クラックの進行がなく信頼性に優れた薄膜半導体装置1を提供できる。
(変形例)
As described above, in cutting when the thin film semiconductor device 1 is singulated, the outer peripheral portion 30a of the dicing blade 30 having a particle size with an abrasive particle size exceeding 10 μm is applied to the second adhesive layer 24 and the resin substrate 5 having a small elastic constant. The thin film circuit layer having a large elastic constant is cut by the inner peripheral portion 30b of the dicing blade 30 having a grain size of 10 μm or less, thereby generating cracks and chipping in the thin film circuit layer 6. The thin film semiconductor device 1 can be easily separated. And the factor which reduces the reliability resulting from the crack in the cut surface of the thin film circuit layer 6, and chipping can be reduced.
Further, the dicing blade 30 having a particle diameter of more than 10 μm at the thin outer peripheral portion 30 a and a particle diameter of 10 μm or less at the thick inner peripheral portion 30 b is used. Thus, it is possible to efficiently cut the second adhesive layer 24, the resin substrate 5 and the thin film circuit layer 6 by one cutting operation.
Further, when a flexible resin substrate 5 such as a resin film is used as in the present embodiment, the outer peripheral portion of the thin film semiconductor device 1 is free from defects such as chipping cracks. The thin film semiconductor device 1 that can cope with bending and the like, has no progress of cracks, and has excellent reliability can be provided.
(Modification)

次に、本実施形態の切断工程における変形例について説明する。
図6は他の形状のダイシングブレードを用いた切断工程を示す模式断面図である。この変形例では、上記の実施形態に対してダイシングブレードの形状のみ異なり、ダイシングブレードの形状について説明する。
ダイシングブレード31は、肉薄の外周部31aと肉厚の内周部31b、および外周部31aと内周部31bをつなぐテーパ部31cを備えている。肉薄の外周部31aおよびテーパ部31cの表面には砥粒径が10μmを超えるダイヤモンド砥粒が固着され、肉厚の内周部31bの表面には砥粒径が10μm以下のダイヤモンド砥粒が固着されている。
Next, a modified example in the cutting process of the present embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a cutting process using a dicing blade of another shape. In this modification, only the shape of the dicing blade is different from the above embodiment, and the shape of the dicing blade will be described.
The dicing blade 31 includes a thin outer peripheral portion 31a and a thick inner peripheral portion 31b, and a tapered portion 31c that connects the outer peripheral portion 31a and the inner peripheral portion 31b. Diamond abrasive grains having an abrasive grain size exceeding 10 μm are fixed to the surfaces of the thin outer peripheral portion 31a and the tapered portion 31c, and diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 10 μm or less are fixed to the surface of the thick inner peripheral portion 31b. Has been.

上記のダイシングブレード31を用いダイシングブレード31の切り込み量を設定することで、外周部31aおよびテーパ部31cが第2接着層24、樹脂基板5を切削し、内周部31bが薄膜回路層6を切削する。つまり、薄膜回路層6は砥粒径が10μm以下のダイヤモンド砥粒で切削され、第2接着層24、樹脂基板5は砥粒径が10μmを超えるダイヤモンド砥粒にて切削される。
このように、ダイシングブレード31にテーパ部31cを設けることで切削負荷を低減する効果がある。さらに、上記ようなダイシングブレードを使用しても、本実施形態を実施することができ、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
By setting the cutting amount of the dicing blade 31 using the dicing blade 31 described above, the outer peripheral portion 31a and the tapered portion 31c cut the second adhesive layer 24 and the resin substrate 5, and the inner peripheral portion 31b removes the thin film circuit layer 6. To cut. That is, the thin film circuit layer 6 is cut with diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 10 μm or less, and the second adhesive layer 24 and the resin substrate 5 are cut with diamond abrasive grains having an abrasive grain size exceeding 10 μm.
Thus, providing the taper part 31c in the dicing blade 31 has an effect of reducing the cutting load. Furthermore, even if a dicing blade as described above is used, the present embodiment can be implemented, and the same effects as those of the present embodiment can be obtained.

図7は切断工程の変形例を示す模式断面図である。この変形例では、切断工程を2工程に分けて行っている。
まず、図7(a)に示すように、表面に砥粒径が10μm以下のダイヤモンド砥粒が固着されている肉厚のダイシングブレード32を用いて薄膜回路層6の保護層15から保護層12まで切削する。
その後、図7(b)に示すように、表面に砥粒径が10μmを超えるダイヤモンド砥粒が固着された肉薄のダイシングブレード33を用いて第2接着層24および樹脂基板5を切削して切断する。
このようにして、薄膜回路層6は砥粒径が10μm以下のダイヤモンド砥粒で切削され、第2接着層24、樹脂基板5は砥粒径が10μmを超えるダイヤモンド砥粒にて切削される。このように、薄膜半導体装置の切断工程において、2工程に分けて行っても良い。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the cutting process. In this modification, the cutting process is divided into two processes.
First, as shown in FIG. 7A, the protective layer 15 to the protective layer 12 of the thin film circuit layer 6 are used by using a thick dicing blade 32 having diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 10 μm or less fixed on the surface. Cut until.
Thereafter, as shown in FIG. 7B, the second adhesive layer 24 and the resin substrate 5 are cut and cut by using a thin dicing blade 33 having diamond abrasive grains having an abrasive grain size exceeding 10 μm fixed on the surface. To do.
In this way, the thin film circuit layer 6 is cut with diamond abrasive grains having an abrasive grain size of 10 μm or less, and the second adhesive layer 24 and the resin substrate 5 are cut with diamond abrasive grains having an abrasive grain size exceeding 10 μm. Thus, the thin film semiconductor device cutting step may be performed in two steps.

本実施形態の薄膜半導体装置の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the thin film semiconductor device of this embodiment. 本実施形態における多数個取り用樹脂基板から薄膜半導体装置の個片化を説明する斜視図。FIG. 5 is a perspective view for explaining singulation of a thin film semiconductor device from a multi-cavity resin substrate in this embodiment. 本実施形態の薄膜半導体装置の製造工程を説明する模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the thin film semiconductor device of the embodiment. 本実施形態の薄膜半導体装置の製造工程を説明する模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the thin film semiconductor device of the embodiment. 本実施形態の薄膜半導体装置の製造工程を説明する模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the thin film semiconductor device of the embodiment. 本実施形態の切断工程における、他のダイシングブレードを使用した変形例を説明する模式断面図。The schematic cross section explaining the modification which uses the other dicing blade in the cutting process of this embodiment. 本実施形態の切断工程の変形例を示す模式断面図。The schematic cross section which shows the modification of the cutting process of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…薄膜半導体装置、5…樹脂基板、6…薄膜回路層、7…素子領域、8…多数個取り用樹脂基板、10…第1基板、11…第1分離層、12…保護層、13…ゲート絶縁膜、14…層間絶縁層、15…保護層、16…ゲート電極、17…ソース電極およびドレイン電極、18…薄膜トランジスタ、19…接続配線、20…第2基板、21…第2分離層、22…第1接着層、24…第2接着層、30…ダイシングブレード、30a…肉薄の外周部、30b…肉厚の内周部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin film semiconductor device, 5 ... Resin substrate, 6 ... Thin film circuit layer, 7 ... Element area | region, 8 ... Resin substrate for multi-piece picking, 10 ... 1st substrate, 11 ... 1st separation layer, 12 ... Protective layer, 13 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Gate insulating film, 14 ... Interlayer insulating layer, 15 ... Protective layer, 16 ... Gate electrode, 17 ... Source electrode and drain electrode, 18 ... Thin-film transistor, 19 ... Connection wiring, 20 ... 2nd board | substrate, 21 ... 2nd isolation layer 22 ... 1st adhesive layer, 24 ... 2nd adhesive layer, 30 ... Dicing blade, 30a ... Thin outer peripheral part, 30b ... Thick inner peripheral part.

Claims (6)

樹脂基板に薄膜回路層が形成された薄膜半導体装置の製造方法であって、
前記樹脂基板に複数の素子領域を有する前記薄膜回路層を形成する薄膜回路層形成工程と、前記複数の素子領域をそれぞれ切断して一つの前記薄膜半導体装置として個片化する切断工程と、を備え、
前記切断工程において、砥粒径が第1の粒径以下のダイシングブレードを用いて前記薄膜回路層を切断し、前記第1の粒径を超えた粒径のダイシングブレードを用いて前記樹脂基板を切断することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a thin film semiconductor device in which a thin film circuit layer is formed on a resin substrate,
A thin film circuit layer forming step of forming the thin film circuit layer having a plurality of element regions on the resin substrate; and a cutting step of cutting each of the plurality of element regions into individual thin film semiconductor devices. Prepared,
In the cutting step, the thin film circuit layer is cut using a dicing blade having an abrasive particle size equal to or smaller than the first particle size, and the resin substrate is formed using a dicing blade having a particle size exceeding the first particle size. A method of manufacturing a thin film semiconductor device comprising cutting.
請求項1に記載の薄膜半導体装置の製造方法において、
前記第1の粒径は10μmであり、
前記切断工程が、肉薄の外周部に砥粒径が10μmを超える粒径を有し、かつ肉厚の内周部に砥粒径が10μm以下の粒径を有するダイシングブレードを用いて、前記樹脂基板および前記薄膜回路層を切断することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the thin film semiconductor device according to claim 1,
The first particle size is 10 μm;
In the cutting step, the resin is obtained by using a dicing blade having a particle diameter of more than 10 μm on the thin outer peripheral part and a particle diameter of 10 μm or less on the inner peripheral part of the thick wall. A method of manufacturing a thin film semiconductor device, comprising cutting a substrate and the thin film circuit layer.
請求項1または2に記載の薄膜半導体装置の製造方法において、
前記薄膜回路層形成工程が、
第1基板上に第1分離層を形成し、さらに前記第1分離層の上に前記薄膜回路層を形成する工程と、
第2基板上に第2分離層を形成し、前記薄膜回路層と前記第2分離層とを第1接着層を介して接着する工程と、
光照射により前記第1分離層の層内および前記第1分離層と接する他の層との境界面のうち少なくともいずれかで剥離を生じさせ、前記薄膜回路層を前記第1基板側から前記第2基板側へ転写する工程と、
前記第2基板側に転写された前記薄膜回路層と前記樹脂基板とを第2接着層を介して接着する工程と、
光照射により前記第2分離層の層内および前記第2分離層と接する他の層との境界面のうち少なくともいずれかで剥離を生じさせ、前記薄膜回路層を前記第2基板側から前記樹脂基板側へ転写する工程と、
前記第1接着層を取り除く工程と、
を含むことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the thin film semiconductor device according to claim 1 or 2,
The thin film circuit layer forming step includes
Forming a first separation layer on the first substrate, and further forming the thin film circuit layer on the first separation layer;
Forming a second separation layer on the second substrate, and bonding the thin film circuit layer and the second separation layer through a first adhesive layer;
The thin film circuit layer is peeled from the first substrate side by peeling off at least one of the first separation layer and the boundary surface with the other layer in contact with the first separation layer by light irradiation. A process of transferring to two substrate sides;
Bonding the thin film circuit layer transferred to the second substrate side and the resin substrate via a second adhesive layer;
The thin film circuit layer is peeled off from the second substrate side by causing light to peel at least one of the second separation layer and the boundary surface with the other layer in contact with the second separation layer by light irradiation. A process of transferring to the substrate side;
Removing the first adhesive layer;
A method of manufacturing a thin film semiconductor device comprising:
請求項3に記載の薄膜半導体装置の製造方法において、
前記第1分離層および前記第2分離層がアモルファスシリコンにて構成されていることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the thin film semiconductor device according to claim 3,
A method of manufacturing a thin film semiconductor device, wherein the first separation layer and the second separation layer are made of amorphous silicon.
請求項3に記載の薄膜半導体装置の製造方法において、
エキシマレーザを光源とする光を前記光照射に用いることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the thin film semiconductor device according to claim 3,
A method of manufacturing a thin film semiconductor device, wherein light using an excimer laser as a light source is used for the light irradiation.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の薄膜半導体装置の製造方法において、
前記薄膜回路層に薄膜トランジスタを含むことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the thin film semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
A method of manufacturing a thin film semiconductor device, wherein the thin film circuit layer includes a thin film transistor.
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