特開 2024-73180 伸縮性を有する半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024073180

(43)【公開日】2024-05-29

(54)【発明の名称】伸縮性を有する半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20240522BHJP

   H01L 25/10 20060101ALI20240522BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20240522BHJP

   H01L 23/52 20060101ALI20240522BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240522BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 627D

H01L25/10 Z

H01L21/90 B

H01L27/12 C

G09F9/30 310

G09F9/30 308Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184255

(22)【出願日】2022-11-17

(71)【出願人】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(71)【出願人】

【識別番号】591053926

【氏名又は名称】一般財団法人ＮＨＫエンジニアリングシステム

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100171446

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 尚幸

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(74)【代理人】

【識別番号】100171930

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 郁一郎

(72)【発明者】

【氏名】山本 敏裕

(72)【発明者】

【氏名】宮川 幹司

(72)【発明者】

【氏名】中田 充

(72)【発明者】

【氏名】辻 博史

【テーマコード（参考）】

5C094

5F033

5F110

【Ｆターム（参考）】

5C094AA36

5C094BA27

5C094CA19

5C094DA06

5C094EB10

5C094FB01

5F033GG03

5F033HH08

5F033HH11

5F033HH13

5F033HH14

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5F033KK13

5F033KK14

5F033KK17

5F033KK18

5F033KK20

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5F033QQ11

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5F033RR22

5F033SS21

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5F033XX19

5F110AA26

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5F110EE38

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5F110GG01

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5F110NN04

5F110NN23

5F110NN24

5F110NN27

5F110NN36

5F110QQ16

(57)【要約】

【課題】伸縮による半導体素子への影響を軽減し、半導体素子の動作の安定化を図ることを可能とした伸縮性を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】伸縮自在な伸縮性樹脂基板２と、伸縮性樹脂基板２の上に配置された非伸縮性樹脂基板３と、非伸縮性樹脂基板３の上に配置された半導体素子４と、伸縮性樹脂基板２の非伸縮性樹脂基板３と対向する面側に設けられた第１の接点部Ｓ１と、非伸縮性樹脂基板３の伸縮性樹脂基板２と対向する面側に設けられて、第１の接点部Ｓ１と電気的に接続された第２の接点部Ｓ２とを備え、非伸縮性樹脂基板３は、第１の接点部Ｓ１と第２の接点部Ｓ２との接続位置を含む貼着部１４を介して伸縮性樹脂基板２に部分的に貼着されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

伸縮自在な伸縮性樹脂基板と、
前記伸縮性樹脂基板の上に配置された非伸縮性樹脂基板と、
前記非伸縮性樹脂基板の上に配置された半導体素子と、
前記伸縮性樹脂基板の前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた第１の接点部と、
前記非伸縮性樹脂基板の前記伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられて、前記第１の接点部と電気的に接続された第２の接点部とを備え、
前記非伸縮性樹脂基板は、前記第１の接点部と前記第２の接点部との接続位置を含む貼着部を介して前記伸縮性樹脂基板に部分的に貼着されていることを特徴とする伸縮性を有する半導体装置。

【請求項2】

前記伸縮性樹脂基板は、粘着性を有し、
前記非伸縮性樹脂基板は、前記貼着部における前記伸縮性樹脂基板の粘着力により前記伸縮性樹脂基板に部分的に貼着されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【請求項3】

前記伸縮性樹脂基板の前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた密着層を備え、
前記非伸縮性樹脂基板は、前記貼着部に設けられた前記密着層の粘着力により前記伸縮性樹脂基板に部分的に貼着されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【請求項4】

前記伸縮性樹脂基板の少なくとも前記貼着部を除く前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた非貼着層を備えることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【請求項5】

前記伸縮性樹脂基板の前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に伸縮自在に設けられた配線層を備え、
前記第１の接点部は、前記配線層により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【請求項6】

前記非伸縮性樹脂基板を貫通した状態で設けられた貫通電極を備え、
前記第２の接点部は、前記貫通電極により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【請求項7】

前記非伸縮性樹脂基板を貫通した状態で設けられた貫通電極と、
前記貫通電極と電気的に接続されるように前記非伸縮性樹脂基板の前記伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた電極層とを備え、
前記第２の接点部は、前記電極層により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【請求項8】

前記非伸縮性樹脂基板は、前記伸縮性樹脂基板の面内に複数並んで配置され、
前記半導体素子は、前記複数の非伸縮性樹脂基板の各々の面上に配置され、
前記伸縮性樹脂基板は、前記複数の非伸縮性樹脂基板の隣り合うもの同士の間で伸縮自在とされていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、伸縮性を有する半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、伸縮性を有する半導体装置がある（例えば、下記特許文献１，２を参照。）。このような伸縮性を有する半導体装置は、球面や自由曲面などの３次元形状に変形可能な有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイや、感圧センサなどの電子デバイスの駆動に必要である。

【0003】

具体的に、下記特許文献１には、支持表面を有するフレキシブル基板と、曲面状内表面を有する半導体構造とを備え、曲面状内表面の少なくとも一部がフレキシブル基板の支持表面に結合されている伸縮性半導体素子が開示されている。

【0004】

また、下記特許文献２には、樹脂基板上に１つ又は複数の半導体素子を形成し、半導体素子を内側封止層で覆って構成した半導体搭載基材が、エラストマーからなる伸縮性樹脂フィルムに１つ又は複数埋設され、伸縮性樹脂フィルムに半導体素子に接続される導電回路が形成され、半導体搭載基材の周囲が外側封止層で覆われた伸縮性デバイスが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７－２８１４０６号公報

【特許文献2】特開２０１５－１４９３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述した伸縮性を有する半導体装置では、伸縮性を有する基板の上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの半導体素子を形成している。しかしながら、従来の半導体装置では、基板を伸縮させた際に、伸縮部となる基板と、非伸縮部となる半導体素子との間で剥離が生じ易く、半導体素子の特性が不安定となることがあった。

【0007】

また、基板を伸縮させた際に、伸縮する基板側の配線と、半導体素子側の電極との間で電気的な接続を維持することが困難となり、断線してしまうおそれがある。

【0008】

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、伸縮による半導体素子への影響を軽減し、半導体素子の動作の安定化を図ることを可能とした伸縮性を有する半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 伸縮自在な伸縮性樹脂基板と、
前記伸縮性樹脂基板の上に配置された非伸縮性樹脂基板と、
前記非伸縮性樹脂基板の上に配置された半導体素子と、
前記伸縮性樹脂基板の前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた第１の接点部と、
前記非伸縮性樹脂基板の前記伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられて、前記第１の接点部と電気的に接続された第２の接点部とを備え、
前記非伸縮性樹脂基板は、前記第１の接点部と前記第２の接点部との接続位置を含む貼着部を介して前記伸縮性樹脂基板に部分的に貼着されていることを特徴とする伸縮性を有する半導体装置。
〔２〕 前記伸縮性樹脂基板は、粘着性を有し、
前記非伸縮性樹脂基板は、前記貼着部における前記伸縮性樹脂基板の粘着力により前記伸縮性樹脂基板に部分的に貼着されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の伸縮性を有する半導体装置。
〔３〕 前記伸縮性樹脂基板の前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた密着層を備え、
前記非伸縮性樹脂基板は、前記貼着部に設けられた前記密着層の粘着力により前記伸縮性樹脂基板に部分的に貼着されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の伸縮性を有する半導体装置。
〔４〕 前記伸縮性樹脂基板の少なくとも前記貼着部を除く前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた非貼着層を備えることを特徴とする前記〔１〕に記載の伸縮性を有する半導体装置。
〔５〕 前記伸縮性樹脂基板の前記非伸縮性樹脂基板と対向する面側に伸縮自在に設けられた配線層を備え、
前記第１の接点部は、前記配線層により構成されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の伸縮性を有する半導体装置。
〔６〕 前記非伸縮性樹脂基板を貫通した状態で設けられた貫通電極を備え、
前記第２の接点部は、前記貫通電極により構成されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の伸縮性を有する半導体装置。
〔７〕 前記非伸縮性樹脂基板を貫通した状態で設けられた貫通電極と、
前記貫通電極と電気的に接続されるように前記非伸縮性樹脂基板の前記伸縮性樹脂基板と対向する面側に設けられた電極層とを備え、
前記第２の接点部は、前記電極層により構成されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の伸縮性を有する半導体装置。
〔８〕 前記非伸縮性樹脂基板は、前記伸縮性樹脂基板の面内に複数並んで配置され、
前記半導体素子は、前記複数の非伸縮性樹脂基板の各々の面上に配置され、
前記伸縮性樹脂基板は、前記複数の非伸縮性樹脂基板の隣り合うもの同士の間で伸縮自在とされていることを特徴とする前記〔１〕に記載の伸縮性を有する半導体装置。

【発明の効果】

【0010】

以上のように、本発明によれば、伸縮による半導体素子への影響を軽減し、半導体素子の動作の安定化を図ることを目的とした伸縮性を有する半導体装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１中に示す半導体装置の要部を模式的に示す断面図である。

【図3】図２に示す半導体装置の伸張時の状態を示す断面図である。

【図4】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図5】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図6】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図7】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図8】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図9】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図10】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図11】図１に示す半導体装置の製造工程を順に説明するための断面図である。

【図12】半導体装置の別の構成例を示す断面図である。

【図13】非伸縮性樹脂基板の別の構成例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0013】

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を半導体装置の面内における第１の方向Ｘとし、Ｙ軸方向を半導体装置の面内における第１の方向Ｘとは直交する第２の方向Ｙとし、Ｚ軸方向を半導体装置の面内に対して直交する第３の方向Ｚとして示すものとする。

【0014】

（半導体装置）
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１～図３に示す伸縮性を有する半導体装置１ついて説明する。
なお、図１は、半導体装置１の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、半導体装置１の要部を模式的に示す断面図である。図３は、半導体装置１の伸張時の状態を示す断面図である。

【0015】

本実施形態の半導体装置１は、図１及び図２に示すように、伸縮性樹脂基板２と、伸縮性樹脂基板２の面内に並んで配置された複数の非伸縮性樹脂基板３と、非伸縮性樹脂基板３の各々の面上に配置された複数の半導体素子４とを備えている。

【0016】

本実施形態の半導体装置１では、半導体素子４として、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ４」という。）を伸縮性樹脂基板２の面内において互いに交差（本実施形態では直交）する第１の方向Ｘと第２の方向Ｙとにマトリックス状に並べて配置した構成を例示している。

【0017】

本実施形態の半導体装置１は、例えば液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示パネルなどのディスプレイの駆動用ＴＦＴに好適に用いられる。これにより、伸縮自在なストレッチャブルディスプレイを実現し、球面や自由曲面などの３次元形状に変形可能なディスプレイを形成することが可能である。

【0018】

伸縮性樹脂基板２は、粘着性を有するアクリル系粘着組成物を含むフィルム基板であり、その中でも、透明性や耐候性、耐熱性に優れ、凹凸面に対する追従性や曲面接着力及び保持力に優れたアクリル系樹脂を用いることが好ましい。

【0019】

伸縮性樹脂基板２には、例えば、粘着性を有するアクリル系粘着組成物として、アクリロイル基及びメタクリロイル基を有するモノマーを５０質量％以上の割合で含む粘着性を有するアクリル系ポリマーを用いることができる。また、伸縮性樹脂基板２は、粘着付与樹脂として、例えば、ロジン系粘着付与樹脂、テルペン系粘着付与樹脂、エポキシ系粘着付与樹脂などを含む構成としてもよい。また、伸縮性樹脂基板２は、フィルム基板を構成する樹脂材料として、引張伸び率が１００％以上の樹脂であり、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレンブタジエン樹脂などを用いることができる。また、伸縮性樹脂基板２の厚さは、０．００５～１．５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０５～１ｍｍである。

【0020】

伸縮性樹脂基板２の粘着力は、「ＪＩＳ Ｚ ０２３７」に基づいて測定される１８０°引き剥がし粘着力において、例えば、７Ｎ／２０ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５Ｎ／２ｍｍ以上である。伸縮性樹脂基板２の粘着力の高さは、非伸縮性樹脂基板３との剥離を抑制し、一体化するために必要な要素であり、粘着力の上限については特に制限されるものではない。

【0021】

伸縮性樹脂基板２は、長寿命化及び耐久性の向上を図るため、伸縮させた後に元の形状への復元性があることが好ましい。具体的には、１００％伸張させた後の復元率が７０％以上であることが好ましく、より好ましくは８５％以上である。復元率が低いと耐久性が得られにくくなる。復元率の調整は、アクリル系ポリマーの架橋度や平均分子量により調整することが知られており、この手法により調整が可能である。

【0022】

複数の非伸縮性樹脂基板３は、可撓性を有する樹脂（プラスチック）製のフィルム基板であり、伸縮性樹脂基板２の面内において互いに交差（本実施形態では直交）する第１の方向Ｘと第２の方向Ｙとにマトリックス状に並んで配置されている。また、各非伸縮性樹脂基板３は、上述した伸縮性樹脂基板２が有する粘着力によって、伸縮性樹脂基板２の一方の面（表面）側に貼着可能されている。

【0023】

非伸縮性樹脂基板３には、例えば、ポリイミド（ＰＩ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナノセルロースなどを用いることができる。その中でも、ＴＦＴ４の形成時に必要や熱焼成や薬液処理などに対する耐熱性や耐薬品性に優れたＰＩを用いることが好ましい。また、非伸縮性樹脂基板３の厚さは、０．１～１００μｍであることが好ましく、より好ましくは１～１０μｍである。

【0024】

ＴＦＴ４は、非伸縮性樹脂基板３の上に、半導体層５と、半導体層５の下部を通るように配置されたゲート電極６と、半導体層５とゲート電極６との間に配置された絶縁層７と、半導体層５のゲート電極６を挟んだ両側に配置されたソース電極８及びドレイン電極９とを有している。

【0025】

また、本実施形態のＴＦＴ４は、ゲート電極６を覆う絶縁層７の上に半導体層５が設けられたボトムゲート構造を有している。一方、ＴＦＴ４については、半導体層５を覆う絶縁層７の上にゲート電極６が設けられたトップゲート構造を有していてもよい。

【0026】

半導体層５は、ゲート電極６と平面視で重なる絶縁層７の上に配置されて、チャネルが形成される活性層を形成している。半導体層５には、例えば、少なくとも主成分にインジウム、スズ、亜鉛及び酸素（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ）を含む酸化物半導体や、少なくともインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ）を含む酸化物半導体などを用いることができる。

【0027】

ゲート電極６は、非伸縮性樹脂基板３の上に第２の方向に延在して設けられている。ゲート電極６には、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの金属又はそれらの合金、若しくはそれらの金属を２種類以上積層した導電膜を用いることができる。

【0028】

絶縁層７は、半導体層５とゲート電極６との間を絶縁し、半導体層５にゲート電極６を介して電界を印加するために設けられている。絶縁層７には、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）膜や酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの無機酸化膜、又はこれらの積層膜を用いることができる。

【0029】

ソース電極８及びドレイン電極９は、それぞれの一端側が半導体層５と電気的に接続されると共に、第１の方向に延在しながら、半導体層５、絶縁層７及び非伸縮性樹脂基板３の上に連続して設けられている。

【0030】

ソース電極８及びドレイン電極９には、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの金属又はそれらの合金、若しくはそれらの金属を２種類以上積層した導電膜を用いることができる。

【0031】

また、ＴＦＴ４は、非伸縮性樹脂基板３との密着性の改善や、非伸縮性樹脂基板３のバリア性を高めるために、非伸縮性樹脂基板３の上に下地層（図示せず。）を介して配置された構成であってもよい。下地層には、上述した絶縁層７で例示したものと同じものを用いることができる。

【0032】

非伸縮性樹脂基板３の上には、ＴＦＴ４の少なくとも一部を覆う保護層１０が設けられている。保護層１０は、非伸縮性樹脂基板３の上に形成されるＴＦＴ４の歪みを抑制し、ＴＦＴ４の特性を安定化させる効果を有している。

【0033】

保護層１０には、例えばエポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂などの有機膜を用いることができる。その中でも、１μｍ以上の厚膜化が可能であり、光によるパターン形成が可能な光反応性のエポキシ系樹脂を用いることが好ましい。具体的には、ネガ型のフォトレジスト材料であるＳＵ－８などを用いることができる。また、保護層１０の厚みは、０．１～５μｍであることが好ましく、より好ましくは１～２μｍである。

【0034】

ゲート電極６、ソース電極８及びドレイン電極９の他端側は、非伸縮性樹脂基板３を貫通して設けられた複数の貫通電極１１と電気的接続されている。複数の貫通電極１１は、ゲート電極６、ソース電極８及びドレイン電極９の各々に対応して設けられて、非伸縮性樹脂基板３を貫通する複数の孔部１２に埋め込まれた状態で設けられている。

【0035】

具体的に、各貫通電極１１は、各孔部１２に、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの金属又はそれらの合金などを含んだ導電材料を埋め込むことによって形成されている。

【0036】

伸縮性樹脂基板２の面上には、伸縮性を有する複数の配線層１３が設けられている。複数の配線層１３は、複数の貫通電極１１の各々に対応して設けられて、これら複数の貫通電極１１を介してＴＦＴ４を構成するゲート電極６、ソース電極８及びドレイン電極９と電気的に接続されている。

【0037】

すなわち、各配線層１３の各貫通電極１１と対向する面は、各貫通電極１１と電気的に接続される第１の接点部Ｓ１を構成している。

【0038】

一方、各貫通電極１１の各配線層１３と対向する面は、各配線層１３と電気的に接続される第２の接点部Ｓ２を構成している。

【0039】

また、複数の配線層１３は、複数の非伸縮性樹脂基板３の隣り合うもの同士の間を電気的に接続するように、第１の方向Ｘ又は第２の方向に延在して設けられている。

【0040】

各配線層１３には、例えば、弾性のあるエラストマーに導電性フィラーを分散させて導電性を持たせたものや、金などの金属配線を蛇腹状に湾曲形状をさせたものなどの伸縮性を有する導電層を用いることができる。

【0041】

エラストマーとしては、柔軟性を付与することから、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン－ブタジエンゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム、エチレン－プロピレン共重合体、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン、ウレタンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴムなどを用いることができる。

【0042】

導電性フィラーとしては、例えば、カーボンナノチューブ、金属ナノワイヤー、金属ナノ粒子、金属ナノフレークなどを用いることができる。また、伸縮時に導電性を損なわないためには、ワイヤー状やフレーク状のものを用いることが好ましく、伸張時にネットワーク状の構造を形成することが可能であり、導電性パスを維持することが可能である。

【0043】

各非伸縮性樹脂基板３は、各配線層１３の第１の接点部Ｓ１と各貫通電極１１の第２の接点部Ｓ２との接続位置を含む貼着部１４を介して伸縮性樹脂基板２に部分的に貼着されている。

【0044】

具体的に、各非伸縮性樹脂基板３は、貼着部１４に設けられた密着層１５を介して伸縮性樹脂基板２に貼着されている。密着層１５には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜や窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）膜などの無機酸化膜、又はこれらの積層膜を用いることができる。また、密着層１５の厚さは、５～２００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１０～２０ｎｍである。複数の貫通電極１１は、この密着層１５を貫通する複数の孔部１２に埋め込まれた状態で設けられている。

【0045】

一方、伸縮性樹脂基板２の少なくとも貼着部１４を除く各非伸縮性樹脂基板３と対向する面側には、非貼着層１６が設けられている。非貼着層１６には、例えば、シリコーン系やフッ素系などの離型剤、有機高分子膜などを用いることができる。

【0046】

貼着部１４は、平面視において伸縮性樹脂基板２と非伸縮性樹脂基板３とが重なる重畳領域Ｅの一部に設けられている。貼着部１４の位置については、重畳領域Ｅの内側であればよく、特に限定されないものではない。本実施形態では、重畳領域Ｅの中央部からずれた位置に貼着部１４が配置された構成となっているが、重畳領域Ｅの中央部に貼着部１４を配置することも可能である。

【0047】

密着層１５は、重畳領域Ｅの貼着部１４に対応した領域（以下、「貼着領域」という。）Ｅ１に設けられている。一方、非貼着層１６は、重畳領域Ｅの貼着部１４を除く領域（以下、「非貼着領域」という。）Ｅ２に設けられている。

【0048】

複数の貫通電極１１は、貼着領域Ｅ１の内側に設けられている。このため、ゲート電極６、ソース電極８及びドレイン電極９の他端側は、複数の貫通電極１１の一端（上端）側と電気的に接続されるように、非伸縮性樹脂基板３の面上において引き回されている。一方、複数の配線層１３は、複数の貫通電極１１の他端（下端）側と電気的に接続されるように、伸縮性樹脂基板２の面上において引き回されている。

【0049】

なお、図２では、半導体装置１のうちＴＦＴ４を含む要部の断面を模式的に示している。すなわち、ＴＦＴ４を構成するゲート電極６、ソース電極８及びドレイン電極９と、複数の貫通電極１１と、複数の配線層１３との接続位置は、それぞれ異なるものの、図２では、各接続位置における断面の図示を省略し、便宜上、これら各部の断面を同時に図示している。

【0050】

以上のような構成を有する本実施形態の半導体装置１では、上述した貼着部１４を介して各非伸縮性樹脂基板３が伸縮性樹脂基板２に部分的に貼着されている。また、本実施形態の半導体装置１では、上述した貼着部１４に設けられた密着層１５を介して各非伸縮性樹脂基板３が伸縮性樹脂基板２と強固に貼着されている。

【0051】

これにより、伸縮性樹脂基板２を伸縮させた際に、各非伸縮性樹脂基板３が伸縮性樹脂基板２から剥離することなく、各配線層１３の第１の接点部Ｓ１と各貫通電極１１の第２の接点部Ｓ２との間の電気的な接続を維持することが可能である。また、ＴＦＴ４は、非伸縮部となる非伸縮性樹脂基板３の上に設けられているため、伸縮性樹脂基板２による伸縮の影響を軽減することが可能である。

【0052】

また、本実施形態の半導体装置１では、複数の非伸縮性樹脂基板３の隣り合うもの同士の間で伸縮性樹脂基板２が伸縮自在とされている。さらに、伸縮性樹脂基板２は、上述した重畳領域Ｅのうち、貼着領域Ｅ１が非伸縮部となり、非貼着領域Ｅ２が伸縮部となっている。

【0053】

この場合、上述した重畳領域Ｅのうち、非貼着領域Ｅ２にある各配線層１３を伸縮させることができるため、重畳領域Ｅの全域が非伸縮部となる場合に比べて、各配線層１３の伸縮自在な領域を広げることが可能である。

【0054】

これにより、複数の非伸縮性樹脂基板３の隣り合うもの同士の間隔を狭めて、ＴＦＴ４の実装密度を高めた場合でも、各配線層１３の伸張率を十分に確保することが可能である。

【0055】

したがって、本実施形態の半導体装置１では、伸縮性樹脂基板２の伸縮によるＴＦＴ４への影響を軽減し、ＴＦＴ４の動作の安定化を図ると共に、各ＴＦＴ４の実装密度を高めることが可能である。

【0056】

（半導体装置の製造方法）
次に、上記半導体装置１の製造方法について、図４～図１１を参照しながら説明する。
なお、図４～図１１は、半導体装置１の製造工程を順に説明するための断面図である。

【0057】

上記半導体装置１を製造する際は、先ず、図４に示すように、第１の支持基板２１の上に、複数の非伸縮性樹脂基板３となる非伸縮性樹脂基材３０を形成する。具体的には、第１の支持基板２１にガラス基板を用い、この第１の支持基板２１の上に、上述した非伸縮性樹脂基板３となるＰＩを含む塗液をスピンコートにより塗布して塗膜を形成した後に、この塗膜を乾燥させることによって、ＰＩフィルムからなる非伸縮性樹脂基材３０を形成する。

【0058】

次に、図５に示すように、非伸縮性樹脂基材３０の各非伸縮性樹脂基板３となる部分の周囲と、各非伸縮性樹脂基板３の複数の孔部１２となる部分を、フォトリソグラフィー技術を用いたドライエッチングにより除去することによって、複数の非伸縮性樹脂基板３と、各非伸縮性樹脂基板３を貫通する複数の孔部１２とを形成する。

【0059】

次に、図６に示すように、各非伸縮性樹脂基板３の複数の孔部１２に複数の貫通電極１１を埋め込み形成した後に、各非伸縮性樹脂基板３の上に、ＴＦＴ４を形成する。具体的には、各非伸縮性樹脂基板３の上に、通常の半導体製造プロセスを用いて、ゲート電極６と、絶縁層７と、半導体層５と、ソース電極８及びドレイン電極９とを順に形成する。

【0060】

また、必要に応じて保護層１０を形成する。具体的では、ネガ型のフォトレジスト材料であるＳＵ－８を用いて、このＴＦＴ４の上にスピンコートにより塗布した後に、フォトマスクを通して露光、現像を行うことによって、保護層１０を形成する。この保護層１０は、１μｍ以上の厚膜化が可能であり、化学的安定性に優れ、ヤング率が２ＧＰａ以上であるため、ＴＦＴ４の歪み抑制に効果的である。

【0061】

次に、図７に示すように、複数のＴＦＴ４の上に接着層２２を介して第２の支持基板２３を貼着する。具体的には、第２の支持基板２３にガラス基板を用い、接着層２２にフィックスフィルムを用いて、複数のＴＦＴ４の上に接着層２２を介して第２の支持基板２３を貼り付ける。

【0062】

次に、図８に示すように、第１の支持基板２１を剥離する。具体的には、レーザーリフトオフを用いて、第１の支持基板２１側からレーザー光を照射し、非伸縮性樹脂基材３０と第１の支持基板２１との界面をアブレーションすることによって、非伸縮性樹脂基材３０から剥離した第１の支持基板２１を除去する。

【0063】

次に、図９に示すように、各非伸縮性樹脂基板３の上に、密着層１５及び非貼着層１６を形成する。また、密着層１５を貫通する複数の孔部１２に複数の貫通電極１１を埋め込み形成する。なお、複数の貫通電極１１は、上述した各非伸縮性樹脂基板３及び密着層１５を貫通する複数の孔部１２を形成した後に、これら複数の孔部１２に埋め込み形成することも可能である。

【0064】

次に、図１０に示すように、伸縮性樹脂基板２の上に、エラストマーに導電性フィラーを分散させた導電性弾性材料を用いて、複数の配線層１３を形成する。そして、この伸縮性樹脂基板２と、第２の支持基板２３により支持された複数の非伸縮性樹脂基板３とを密着層１５を介して貼着する。

【0065】

このとき、各非伸縮性樹脂基板３は、各配線層１３の第１の接点部Ｓ１と各貫通電極１１の第２の接点部Ｓ２との接続位置を含む貼着部１４を介して伸縮性樹脂基板２に部分的に貼着された状態となる。

【0066】

次に、図１１に示すように、第２の支持基板２３を剥離する。具体的には、複数のＴＦＴ４の上から接着層２２と共に剥離した第２の支持基板２３を除去する。
以上の工程を経ることによって、上記半導体装置１を作製することが可能である。

【0067】

本実施形態の半導体装置１の製造方法では、上述した伸縮性樹脂基板２の伸縮によるＴＦＴ４への影響を軽減し、ＴＦＴ４の動作の安定化を図ると共に、各ＴＦＴ４の実装密度を高めることを可能した半導体装置１を歩留まり良く製造することが可能である。

【0068】

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記伸縮性樹脂基板２は、上述した粘着性を有するものに必ずしも限定されるものではなく、粘着性を持たないものであってよい。この場合、非伸縮性樹脂基板３は、伸縮性樹脂基板２に密着層１５を介して貼着すればよい。一方、非貼着層１６を省略することが可能である。

【0069】

また、上記半導体装置１は、上述した第１の接点部Ｓ１を構成する各配線層１３と、第２の接点部Ｓ２を構成する各貫通電極１１とが電気的に接続された構成となっているが、各非伸縮性樹脂基板３の伸縮性樹脂基板２と対向する面側に、各貫通電極１１と電気的に接続された複数の電極層を設けた構成としてもよい。この場合、第１の接点部Ｓ１を構成する各配線層１３と、第２の接点部Ｓ２を構成する各電極層とを電気的に接続し、各配線層１３の第１の接点部Ｓ１と各電極層の第２の接点部Ｓ２との接続位置を含む貼着部１４を介して各非伸縮性樹脂基板３が伸縮性樹脂基板２に部分的に貼着された構成とすることが可能である。

【0070】

また、上記半導体装置１は、上述した半導体素子としてＴＦＴ４を備えた構成となっているが、例えば図１２に示すように、各非伸縮性樹脂基板３の上に、ＴＦＴ４と電気的に接続された発光素子１７を配置し、各非伸縮性樹脂基板３が１つの画素デバイスを構成していてもよい。

【0071】

これにより、伸縮自在なストレッチャブルディスプレイを実現すると共に、球面や自由曲面などの３次元形状に変形可能なディスプレイを形成することが可能である。なお、画素デバイスを構成する場合、発光素子として、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）素子や有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを用いることが可能である。また、各非伸縮性樹脂基板３の上に、赤色光（Ｒ）と緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）との各色に対応した発光素子とＴＦＴとを含む複数の半導体素子を形成することで、カラー表示を行うことも可能である。

【0072】

また、上記半導体装置１は、上述した複数の非伸縮性樹脂基板３の隣り合うもの同士の間に間隔が設けられた構成となっているが、例えば図１３に示すように、複数の非伸縮性樹脂基板３の隣り合うもの同士の間に間隔を設けない構成とすることも可能である。この場合、上記非伸縮性樹脂基材３０の各非伸縮性樹脂基板３となる部分の間を切断することによって、複数の非伸縮性樹脂基板３を形成することが可能である。

【0073】

また、本発明が適用される半導体装置については、上述した発光素子を備えた構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば、受光素子、歪みセンサ、圧力センサなどの半導体素子を備えた電子デバイスとすることも可能である。

【符号の説明】

【0074】

１…半導体装置 ２…伸縮性樹脂基板 ３…非伸縮性樹脂基板 ４…ＴＦＴ（半導体素子） ５…半導体層 ６…ゲート電極 ７…絶縁層 ８…ソース電極 ９…ドレイン電極 １０…保護層 １１…貫通電極 １２…孔部 １３…配線層 １４…貼着部 １５…密着層 １６…非貼着層 １７…発光素子（半導体素子） ２１…第１の支持基板 ２２…接着層 ２３…第２の支持基板 ３０…非伸縮性樹脂基材 Ｅ…重畳領域 Ｅ１…貼着領域（非伸縮部） Ｅ２…非貼着領域（伸縮部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】