特許 7594960 半導体装置、表示装置、及び半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】半導体装置、表示装置、及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20241128BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20241128BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 626C

G09F9/30 338

G09F9/30 348A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021056354

(22)【出願日】2021-03-30

(65)【公開番号】P2022153698

(43)【公開日】2022-10-13

【審査請求日】2024-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】523290528

【氏名又は名称】ＪＤＩ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】100189430

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 修一

(74)【代理人】

【識別番号】100190805

【弁理士】

【氏名又は名称】傍島 正朗

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 厚

【審査官】田内 幸治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２１７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１６８８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７０７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２１４４４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｆ ９／３０－９／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

２９／７８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性樹脂、及び前記絶縁性樹脂中に分散される複数の第一フィラーを含み、第一主面、及び前記第一主面の裏側の第二主面を有する導電性樹脂層と、
前記第一主面に配置され、半導体素子を含む素子層とを備え、
前記複数の第一フィラーの各々は、繊維状の導電性フィラーであり、
前記導電性樹脂層は、
前記第一主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第一表層部と、
前記第二主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第二表層部と、
前記第一表層部及び前記第二表層部の間に配置される中層部とを有し、
前記複数の第一フィラーのうち、前記第一表層部に配置される第一フィラーは、前記中層部に配置される第一フィラーより前記第一主面に対する配向角度が小さい
半導体装置。

【請求項2】

前記第一表層部に配置される第一フィラーの前記第一主面に対する配向角度は、１０°以下である
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記複数の第一フィラーは、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー、及び針状金属酸化物の少なくとも一つを含む
請求項１又は２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記複数の第一フィラーは、カーボンナノチューブを含む
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記導電性樹脂層は、複数の第二フィラーをさらに含み、
前記複数の第二フィラーの各々は、粒状の導電性フィラーである
請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記複数の第二フィラーは、カーボンブラック、金属粒子、及び金属酸化物粒子の少なくとも一つを含む
請求項５に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記導電性樹脂層と前記素子層との間に配置される金属層をさらに備える
請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記導電性樹脂層と電気的に接続され、電位が印加される電極をさらに備える
請求項１～７のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記電極は、前記第二主面に配置される導電性シートを含む
請求項８に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記半導体素子は、薄膜トランジスタである
請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体装置と、
前記素子層上に配置され、画像を表示する表示層とを備える
表示装置。

【請求項12】

絶縁性樹脂、及び前記絶縁性樹脂中に分散される複数の第一フィラーを含み、第一主面、及び前記第一主面の裏側の第二主面を有する導電性樹脂層と、前記導電性樹脂層の前記第一主面側に配置され、半導体素子を含む素子層とを備える半導体装置の製造方法であって、
ダイヘッドを用いたダイコーティングによって前記導電性樹脂層を形成する工程と、
前記素子層を形成する工程とを含み、
前記ダイヘッドは、ギャップの寸法が１００μｍ以上５００μｍ以下である開口部を有し、
前記複数の第一フィラーの各々は、繊維状の導電性フィラーであり、
前記導電性樹脂層は、
前記導電性樹脂層の前記第一主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第一表層部と、
前記導電性樹脂層の前記第二主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第二表層部と、
前記第一表層部及び前記第二表層部の間に配置される中層部とを有し、
前記複数の第一フィラーのうち、前記第一表層部に配置される第一フィラーは、前記中層部に配置される第一フィラーより前記第一主面に対する配向角度が小さい
半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置、表示装置、及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、樹脂で形成されるフレキシブルな（つまり、可撓性を有する）基板である樹脂層と、半導体素子とを備える半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１）。また、このような半導体装置と、複数の画素を含む表示素子層とを備えるフレキシブルな表示装置が提案されている。

【0003】

特許文献１に記載された半導体装置においては、樹脂層が、導電性フィラー（言い換えると、微細導電体）を含む。これにより、半導体素子に印加される電界を遮蔽することで、半導体素子の特性の低下を防ごうとしている。特許文献１には、繊維状の形状を有する導電性フィラーが例示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１２１７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、樹脂層が、繊維状の導電性フィラーを含む場合、樹脂層の主面から、導電性フィラーの端部が突き出ることがある。これにより、樹脂層の主面の平滑性が低下する。平滑性が低い基板の主面に、半導体素子を構成する絶縁膜、半導体膜、及び導電膜を積層する場合に、半導体素子を構成する各層の平滑性が低下し、半導体素子の特性が低下し得る。

【0006】

本開示は、上記の問題を解決するためになされたものであり、繊維状の導電性フィラーを含み、主面の平滑性が高い導電性樹脂層を備える半導体装置などを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る半導体装置は、絶縁性樹脂、及び前記絶縁性樹脂中に分散される複数の第一フィラーを含み、第一主面、及び前記第一主面の裏側の第二主面を有する導電性樹脂層と、前記第一主面に配置され、半導体素子を含む素子層とを備え、前記複数の第一フィラーの各々は、繊維状の導電性フィラーであり、前記導電性樹脂層は、前記第一主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第一表層部と、前記第二主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第二表層部と、前記第一表層部及び前記第二表層部の間に配置される中層部とを有し、前記複数の第一フィラーのうち、前記第一表層部に配置される第一フィラーは、前記中層部に配置される第一フィラーより前記第一主面に対する配向角度が小さい。

【0008】

また、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る表示装置は、前記半導体装置と、前記素子層上に配置され、画像を表示する表示層とを備える。

【0009】

また、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、絶縁性樹脂、及び前記絶縁性樹脂中に分散される複数の第一フィラーを含み、第一主面、及び前記第一主面の裏側の第二主面を有する導電性樹脂層と、前記導電性樹脂層の前記第一主面側に配置され、半導体素子を含む素子層とを備える半導体装置の製造方法であって、ダイヘッドを用いたダイコーティングによって前記導電性樹脂層を形成する工程と、前記素子層を形成する工程とを含み、前記ダイヘッドは、ギャップの寸法が１００μｍ以上５００μｍ以下である開口部を有し、前記複数の第一フィラーの各々は、繊維状の導電性フィラーであり、前記導電性樹脂層は、前記導電性樹脂層の前記第一主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第一表層部と、前記導電性樹脂層の前記第二主面を含み、前記導電性樹脂層の厚さの３０％の厚さを有する第二表層部と、前記第一表層部及び前記第二表層部の間に配置される中層部とを有し、前記複数の第一フィラーのうち、前記第一表層部に配置される第一フィラーは、前記中層部に配置される第一フィラーより前記第一主面に対する配向角度が小さい。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、繊維状の導電性フィラーを含み、主面の平滑性が高い導電性樹脂層を備える半導体装置などを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施の形態１に係る表示装置の全体構成の一例を示す模式的な断面図である。

【図2】図２は、実施の形態１に係る素子層の一例を示す模式的な断面図である。

【図3】図３は、実施の形態１に係る導電性樹脂層の模式的な断面図である。

【図4】図４は、実施の形態１に係る導電性樹脂層の第一主面に平行な平面と交差する各第一フィラーの配向角度を示す模式図である。

【図5】図５は、実施の形態１に係る表示装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図6】図６は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図7】図７は、実施の形態１に係る導電性樹脂層を形成する工程を示す模式図である。

【図8】図８は、実施の形態１に係るダイヘッドのスロット内におけるワニス及び第一フィラーの状態を示す模式図である。

【図9】図９は、実施の形態２に係る導電性樹脂層の模式的な断面図である。

【図10】図１０は、実施の形態３に係る表示装置の全体構成の一例を示す模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示における一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、並びに、工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示における最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0013】

また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0014】

また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。

【0015】

（実施の形態１）
実施の形態１に係る半導体装置、表示装置、及びそれらの製造方法について説明する。

【0016】

［１－１．全体構成］
まず、本実施の形態に係る表示装置の全体構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る表示装置１の全体構成の一例を示す模式的な断面図である。図１には、表示装置１において画像が表示される表示面７２に垂直な断面の一部が示されている。なお、図１以降の各図には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、右手系の直交座標系を示す。

【0017】

表示装置１は、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）表示装置であり、図１に示されるように半導体装置１０と、表示層７０とを備える。

【0018】

表示層７０は、画像を表示する層であり、画像が表示される表示面７２を有する。表示層７０は、例えば、マトリクス状に配置された複数の画素を含む。複数の画素の各々は、表示素子を含む。表示素子は、例えば、有機ＥＬ素子である。有機ＥＬ素子は、素子層５０側から順に、例えばアノード電極、有機電界発光層、及びカソード電極を有する。本実施の形態では、アノード電極は、素子層５０に含まれるソース電極に接続されている。カソード電極には、例えば配線などを通じて、各画素に共通のカソード電位が供給される。

【0019】

半導体装置１０は、導電性樹脂層３０と、素子層５０とを備える。本実施の形態では、半導体装置１０は、導電性シート２０と、導電性接着層２２とをさらに備える。

【0020】

導電性樹脂層３０は、半導体装置１０の基板として機能する層である。導電性樹脂層３０は、第一主面Ｓ１及び第一主面Ｓ１の裏側の第二主面Ｓ２を有する。本実施の形態では、導電性樹脂層３０は、フレキシブルな層である。これにより、フレキシブルな表示装置１の実現が可能となる。導電性樹脂層３０は、導電性を有することで、第二主面Ｓ２側からの電界を遮蔽する。また、導電性樹脂層３０は実効的に等電位領域となり、導電性樹脂層３０の電位の均一化が可能となる。これにより、素子層５０に含まれる半導体素子の特性の低下を抑制できる。導電性樹脂層３０の詳細構成については後述する。

【0021】

導電性シート２０は、導電性樹脂層３０の第二主面Ｓ２に配置され、導電性を有する金属シートである。本実施の形態では、導電性シート２０は、導電性接着層２２を介して導電性樹脂層３０の第二主面Ｓ２に配置される。本明細書では、このように、導電性シート２０が、第二主面Ｓ２に他の部材を介して配置される場合にも、導電性シート２０が第二主面Ｓ２に配置されると表現する。導電性シート２０は、導電性樹脂層３０と電気的に接続され、電位が印加される電極の一例である。導電性シート２０には、例えば、グランド電位、又は、後述するゲート電極５６に印加されるゲート電位が供給される。

【0022】

導電性接着層２２は、導電性樹脂層３０と、導電性シート２０との間に配置される導電性の層である。導電性接着層２２は、導電性シート２０を導電性樹脂層３０の第二主面Ｓ２に接合し、かつ、導電性シート２０と導電性樹脂層３０とを電気的に接続する。導電性接着層２２として、導電性接着剤を用いることができる。

【0023】

素子層５０は、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に配置され、半導体素子を含む層である。本実施の形態に係る素子層５０について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る素子層５０の一例を示す模式的な断面図である。図２に示されるように、素子層５０は、絶縁膜５１と、層間絶縁膜５２及び５３と、半導体層５４と、ゲート絶縁膜５５と、ゲート電極５６と、保護膜５７と、ソース電極５８と、ドレイン電極５９とを有する。素子層５０は、半導体素子を含む。半導体素子の構成は特に限定されないが、本実施の形態では、半導体素子は、薄膜トランジスタである。

【0024】

絶縁膜５１は、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に設けられる。絶縁膜５１として、例えば、無機絶縁材料を用いることができる。絶縁膜５１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、及びリン（Ｐ）がドープされたＳｉＯ_ｘのうちの少なくとも一種を含む単層膜又は多層膜により構成される。絶縁膜５１の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。また、絶縁膜５１と導電性樹脂層３０との間に、有機絶縁膜が設けられてもよい。

【0025】

半導体層５４は、絶縁膜５１上にパターン形成されている。この半導体層５４は、ゲート電極５６と対向する領域にチャネル領域を含む。半導体層５４は、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、及びニオブ（Ｎｂ）などのうちの少なくとも一種の元素の酸化物を主成分として含む酸化物半導体から構成されている。具体的には、酸化インジウム錫亜鉛（ＩＴＺＯ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ：ＩｎＧａＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、及び酸化インジウム（ＩｎＯ）などが挙げられる。あるいは、半導体層５４は、低温多結晶シリコン（ＬＴＰＳ）又は非結晶シリコン（ａ－Ｓｉ）などから構成されていても構わない。

【0026】

ゲート絶縁膜５５は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、及び酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）などのうちの一種よりなる単層膜、又はそれらのうちの二種以上よりなる多層膜から構成されている。

【0027】

ゲート電極５６は、印加されるゲート電位によって半導体層５４中のキャリア密度を制御すると共に、電位を供給する配線としての機能を有する電極である。このゲート電極５６の構成材料は、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、ネオジウム（Ｎｄ）及び銅（Ｃｕ）のうちの一種を含む単体及び合金が挙げられる。又は、それらのうちの少なくとも一種を含む化合物及び二種以上を含む多層膜であってもよい。また、例えばＩＴＯなどの透明導電膜が用いられても構わない。

【0028】

保護膜５７は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸化アルミニウムなどにより構成され、水蒸気バリア膜又は水素バリア膜として機能するものである。

【0029】

層間絶縁膜５２及び５３は、例えば、アクリル系樹脂、ＰＩ（ポリイミド）、ノボラック系樹脂などの有機材料により構成されている。層間絶縁膜５２には、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜及び酸化アルミニウムなどの無機材料が用いられてもよい。

【0030】

ソース電極５８及びドレイン電極５９は、それぞれ、薄膜トランジスタのソース及びドレインとして機能するものであり、例えば、ゲート電極５６の構成材料として列挙したものと同様の金属又は透明導電膜を含む。ソース電極５８及びドレイン電極５９としては、電気伝導性の良い材料が選択されてもよい。

【0031】

［１－２．導電性樹脂層の詳細構成］
本実施の形態に係る導電性樹脂層３０の詳細構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る導電性樹脂層３０の模式的な断面図である。図３に示されるように、導電性樹脂層３０は、絶縁性樹脂３２と、複数の第一フィラー３４とを含む。導電性樹脂層３０の厚さは、特に限定されない。本実施の形態では、導電性樹脂層３０の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下である。

【0032】

絶縁性樹脂３２は、導電性樹脂層３０の主成分であり、導電性樹脂層３０の形状を維持している。本実施の形態では、絶縁性樹脂３２としてＰＩ（ポリイミド）が用いられるが、絶縁性樹脂３２として用いられる材料は、絶縁性の樹脂材料であれば特に限定されない。絶縁性樹脂３２として、ＰＩの他に、例えば、ポリアミド、ポリアミドイミド、アクリル系樹脂などの樹脂材料を用いることができる。なお、絶縁性樹脂３２として、特に、ＰＩ又はポリアミドを用いてもよい。ＰＩ及びポリアミドは、熱耐性が高いため、素子層５０の製造工程で、例えば３００℃～５００℃程度に加熱しても変性などを抑えられる。したがって、導電性樹脂層３０上に直接、素子層５０を形成することができる。ＰＩ及びポリアミド以外の樹脂材料を絶縁性樹脂３２として用いる場合には、別の基板を用意し、この基板上に素子層５０を形成した後に、形成された素子層５０を導電性樹脂層３０に転写してもよい。

【0033】

複数の第一フィラー３４の各々は、繊維状の導電性フィラーであり、絶縁性樹脂３２中に分散されている。複数の第一フィラー３４は、例えば静電気などに起因して導電性樹脂層３０の第二主面Ｓ２側に発生した電界を遮蔽するとともに、導電性樹脂層３０を実効的に等電位領域化するためのものである。例えば、半導体装置１０にバイアス温度ストレス試験を行う場合に、素子層５０が有するゲート電極５６と、導電性シート２０との間に電界が発生する。この時、導電性樹脂層３０の母材を成す絶縁性樹脂３２の分極により電荷分布の偏りが生じる。その電荷分布が、ゲート電極５６と、導電性シート２０との間に印加される電界によって経時的に変化すると、素子層５０のバックチャネル側の電位が変化し、薄膜トランジスタの閾値電圧（Ｖｔｈ）の経時的なシフトが生じて、半導体装置１０の信頼性が低下する。本実施の形態では、導電性の第一フィラー３４を導電性樹脂層３０が含むため、導電性樹脂層３０における電荷分布の偏りを抑制して均一化できる。これにより、素子層５０の薄膜トランジスタの閾値電圧（Ｖｔｈ）の経時的なシフトを抑制でき、半導体装置１０の信頼性低下を抑制できる。

【0034】

複数の第一フィラー３４を含む導電性樹脂層３０の表面抵抗率は、例えば１０^４Ω／ｓｑ以下である。表面抵抗率が１０^４Ω/ｓｑ以下の導電性樹脂層３０を用いることにより、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１における帯電を抑制できるため、素子層５０に含まれる半導体素子への静電気に起因した電界の影響を十分に抑えることができる。

【0035】

複数の第一フィラー３４の各々は、例えば繊維状の導電体である。ここで、繊維状とは、長さが、断面の最大寸法の５倍以上の形状を意味する。第一フィラー３４の長さは、例えば、１μｍ以上である。また、第一フィラー３４の長軸方向に垂直な断面の寸法は、例えば、０．４ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第一フィラー３４は、例えばカーボンファイバー、カーボンナノファイバー、及び針状金属酸化物の少なくとも一つを含む。針状金属酸化物は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物により構成されている。本実施の形態では、複数の第一フィラー３４は、カーボンナノチューブを含む。複数の第一フィラー３４に含まれるカーボンナノチューブは、単層、又は多層のナノチューブである。カーボンナノチューブは、低抵抗であり、かつ、破断しにくい。このため、例えば、導電性樹脂層３０がフレキシブルである場合に、導電性樹脂層３０が変形したとしても、第一フィラー３４の破断を抑制できる。また、本実施の形態では、複数の第一フィラー３４の添加量は、例えば、０．１ｖｏｌ％程度である。

【0036】

複数の第一フィラー３４を含む導電性樹脂層３０には、例えば、導電性接着層２２及び導電性シート２０を介してグランド電位が供給されている。

【0037】

図２に示されるように導電性樹脂層３０は、第一主面Ｓ１を含み、導電性樹脂層３０の厚さの３０％の厚さを有する第一表層部３０ａと、第二主面Ｓ２を含み、導電性樹脂層３０の厚さの３０％の厚さを有する第二表層部３０ｂと、第一表層部３０ａ及び第二表層部３０ｂの間に配置される中層部３０ｃとを有する。複数の第一フィラー３４のうち、第一表層部３０ａに配置される第一フィラー３４は、中層部３０ｃに配置される第一フィラー３４より第一主面Ｓ１に対する配向角度が小さい。つまり、第一表層部３０ａに配置されるすべての第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度の平均値は、中層部３０ｃに配置されるすべての第一フィラー３４の配向角度の平均値よりも小さい。

【0038】

ここで、第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度について説明する。第一フィラー３４の配向角度とは、導電性樹脂層３０における第一フィラー３４の配向状態を示す角度である。本開示においては導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に対し平行な方向を０°、第一主面Ｓ１に対し垂直な方向を９０°としたときに、第一主面Ｓ１に対する第一フィラー３４の長軸方向のなす角度（≦９０°）のことをいう。

【0039】

配向角度は、例えば以下のように測定できる。まず図３に示されるような導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に垂直な断面の電子顕微鏡写真から得られた画像について、画像解析ソフトを用いて画像処理分析を行う。これにより、画像から繊維状の部分のみを抽出して、抽出された繊維状の部分を直線で近似する。続いて、画像解析ソフトの針状分離計測機能を用いて、繊維状の第一フィラー３４を分離する。分離された各第一フィラー３４の長軸方向を解析することで、第一主面Ｓ１に対する第一フィラー３４の配向角度を算出する。

【0040】

配向角度の算出は、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１から第二主面Ｓ２に向けて、深さ方向に沿って行う。深さ方向に等間隔の画像領域に切り分けて、その領域内のすべての繊維状導電性フィラーの平均値をその深さの配向角度とする。例えば、図３の第一主面Ｓ１に平行な平面Ｐ１と交差する各第一フィラー３４の配向角度について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に平行な平面Ｐ１と交差する各第一フィラー３４の配向角度を示す模式図である。図４に示されるように、各第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度は、第一主面Ｓ１と平行な平面に対する各第一フィラー３４の長軸方向のなす角度θ１～θ４と算出される。

【0041】

本実施の形態では、第一表層部３０ａに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度は、中層部３０ｃに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度より小さい。このため、第一主面Ｓ１に第一フィラー３４が交差することを低減できる。したがって、第一主面Ｓ１から第一フィラー３４が突出することを低減できるため、第一主面Ｓ１の平滑性を高めることができる。また、本実施の形態では、第一表層部３０ａに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度が小さいため、第一主面Ｓ１に対する配向角度が大きい場合より、第一主面Ｓ１の表面導電性を均一化できる。したがって、素子層５０の導電性樹脂層３０側から素子層５０に印加される電界を均一に遮蔽できる。これにより、導電性樹脂層３０にグランド電位などの定電位を印加することで、導電性樹脂層３０から素子層５０に作用する電界の分布及び強度を安定化できる。したがって、素子層５０に含まれる半導体素子の動作状態を安定化できる。本実施の形態では、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１及び第二主面Ｓ２における表面抵抗率を１×１０^４Ω／ｓｑ以下とすることができる。これにより、導電性樹脂層３０の帯電を十分に低減できる。

【0042】

また、本実施の形態では、第一表層部３０ａに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度は、０°近傍である。言い換えると、第一表層部３０ａに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度は、１０°以下である。これにより、第一主面Ｓ１の平滑性をさらに高めることができる。また、第一主面Ｓ１の表面導電性をさらに均一化できる。

【0043】

なお、本実施の形態では、第二表層部３０ｂに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度は、中層部３０ｃに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度より小さい。つまり、第二表層部３０ｂに配置されるすべての第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度の平均値は、中層部３０ｃに配置されるすべての第一フィラー３４の配向角度の平均値よりも小さい。このため、第二主面Ｓ２の表面導電性も、第一主面Ｓ１の表面導電性と同様に、均一化できる。

【0044】

また、中層部３０ｃに配置される第一フィラー３４の第一主面Ｓ１に対する配向角度が大きいため、第一フィラー３４が導電性樹脂層３０の厚さ方向に延在する。したがって、導電性樹脂層３０の中層部３０ｃにおいて、厚さ方向における導電性を高めることができる。これにより、第二主面Ｓ２に導電性シート２０及び導電性接着層２２を介して印加された電位を、第二表層部３０ｂから、第一表層部３０ａへ、効率よく供給できる。

【0045】

［１－３．表示装置の製造方法］
次に、本実施の形態に係る表示装置１の製造方法について図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る表示装置１の製造方法の流れを示すフローチャートである。

【0046】

図５に示されるように、まず、半導体装置１０を製造する（Ｓ１０）。ここで、半導体装置１０の製造方法について図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法の流れを示すフローチャートである。

【0047】

図６に示されるように、導電性樹脂層３０を形成する（Ｓ１２）。本実施の形態に係る導電性樹脂層３０の形成方法について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る導電性樹脂層３０を形成する工程を示す模式図である。図７に示されるように、本実施の形態では、ダイヘッド９０を用いたダイコーティングによって導電性樹脂層３０を形成する。具体的には、ガラスなどで形成された支持基板９８を準備する。続いて、支持基板９８の上面に、ダイヘッド９０を用いてダイコーティングを行う。ダイヘッド９０は、スロット９４とスロット９４の端部である開口部９２とを有する。スロット９４は、絶縁性樹脂３２及び複数の第一フィラー３４を含むワニス３０Ｍで満たされている。ダイヘッド９０は、スロット９４及び開口部９２を介して、ワニス３０Ｍを支持基板９８の上面に吐出する。この際、スロット９４の長軸方向（図７のＹ軸方向）に垂直で、支持基板９８の上面に平行な方向（図７のＸ軸方向）に、ダイヘッド９０又は支持基板９８を移動させる。これにより、支持基板９８の上面にワニス３０Ｍを塗布できる。本実施の形態では、開口部９２のギャップの寸法Ｇ０は、１００μｍ以上５００μｍ以下である。

【0048】

ここで、ダイヘッド９０のスロット９４内におけるワニス３０Ｍ及び第一フィラー３４の状態について図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係るダイヘッド９０のスロット９４内におけるワニス３０Ｍ及び第一フィラー３４の状態を示す模式図である。

【0049】

図８に示される破線の矢印は、スロット９４内におけるワニス３０Ｍの流速を示し、破線の矢印が長い方が流速が大きいことを意味する。つまり、スロット９４のＸ軸方向の中央で最も流速が大きくなり、スロット９４の内壁面９４Ｗに近づくにしたがって流速が小さくなる。このように、スロット９４内のワニス３０Ｍの流れは、剪断流である。この場合、ワニス３０Ｍに含まれる複数の第一フィラー３４のうち、内壁面９４Ｗ近傍に位置する第一フィラー３４は、剪断流の影響でワニス３０Ｍの流れの方向（つまり、図８のＺ軸方向）に配向する。一方、スロット９４内のＸ軸方向中央近傍に位置する第一フィラー３４は、ランダムな方向、又は、流れの向きに垂直に近い方向に配向する。各第一フィラー３４は、このような配向状態を維持したまま支持基板９８の上面に配置される。これにより、支持基板９８の上面に塗布されたワニス３０Ｍのうち上面近傍の部分（つまり、支持基板９８の上面から最も離れている部分）及び下面近傍の部分（つまり、支持基板９８の上面近傍の部分）に配置される第一フィラー３４は、ワニス３０Ｍの上面及び下面に対して平行に近い方向に配向する。一方、支持基板９８の上面に塗布されたワニス３０Ｍの上下方向（つまり、Ｚ軸方向）の中央近傍に配置される第一フィラー３４は、ランダムな方向、又は、ワニス３０Ｍの上面及び下面に垂直に近い方向に配向する。

【0050】

続いて、支持基板９８の上面に塗布されたワニス３０Ｍの硬化処理を行う。硬化処理は、例えば、乾燥工程、及び焼成工程を含む。乾燥工程として、例えば、減圧乾燥を用いることができる。焼成工程においては、例えば、乾燥されたワニス３０Ｍを４００℃以上に加熱する。これにより、支持基板９８の上面に、絶縁性樹脂３２及び複数の第一フィラー３４を含む導電性樹脂層３０を形成できる。ここで、複数の第一フィラー３４の各々の配向状態は、ワニス３０Ｍの塗布直後と同様である。したがって、上記の導電性樹脂層３０の形成工程によって、複数の第一フィラー３４のうち、第一表層部３０ａ及び第二表層部３０ｂに配置される第一フィラー３４は、中層部３０ｃに配置される第一フィラー３４より第一主面Ｓ１に対する配向角度が小さくなる。

【0051】

続いて、図６に戻り、導電性樹脂層３０の形成工程に続いて、素子層５０を形成する（Ｓ１４）。具体的には、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に、絶縁膜５１、半導体層５４、ゲート絶縁膜５５、ゲート電極５６、保護膜５７、層間絶縁膜５２、ソース電極５８及びドレイン電極５９、並びに、層間絶縁膜５３を、この順に形成する。具体的には、例えば以下のようにしてこれらを形成する。

【0052】

まず、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１全面に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長）法を用いて無機絶縁材料を含む絶縁膜５１を形成する。次に、絶縁膜５１上に上述した材料（例えば酸化物半導体）よりなる半導体層５４を、例えばスパッタ法などにより成膜した後、例えばフォトリソグラフィ及びエッチングにより、所定の形状にパターニングする。続いて、上述した材料よりなるゲート絶縁膜５５を、例えばＣＶＤ法などを用いて成膜する。この後、ゲート絶縁膜５５上に、上述した材料からなるゲート電極５６を、パターン形成した後、ゲート電極５６をマスクとしてゲート絶縁膜５５をエッチングすることでゲート絶縁膜５５をパターニングする。続いて、保護膜５７及び層間絶縁膜５２を形成した後、半導体層５４の一部に対向する領域に、コンタクトホールを形成する。この後、層間絶縁膜５２上に、コンタクトホールを埋め込むように、上述した金属材料よりなるソース電極５８及びドレイン電極５９を形成する。その後、ソース電極５８及びドレイン電極５９を覆うように層間絶縁膜５３を形成する。以上のように、素子層５０を形成できる。

【0053】

以上のように、半導体装置１０を製造することができる。

【0054】

続いて、図５に戻り、素子層５０上に、表示層７０を形成する（Ｓ３０）。例えば、表示層７０が有機ＥＬ素子を含む場合には、素子層５０上に、アノード電極、有機電界発光層、及びカソード電極を含む表示層７０を形成する。

【0055】

このようにして表示層７０を形成した後、導電性樹脂層３０から支持基板９８を剥離する。支持基板９８の剥離は、例えば、支持基板９８の下面側からレーザ光Ｌを照射する方法、所謂ＬＬＯ（Laser Lift Off）により行う。

【0056】

最後に、導電性樹脂層３０の第二主面Ｓ２に導電性シート２０を形成する（Ｓ５０）。具体的には、導電性シート２０を導電性接着層２２を用いて導電性樹脂層３０の第二主面Ｓ２に接合する。これにより、図１に示されるような表示装置１を製造できる。

【0057】

なお、導電性シート２０を形成する工程は、半導体装置１０を製造する工程の一部であってもよい。つまり、半導体装置１０の製造方法は、導電性シート２０を形成する工程を含んでもよい。

【0058】

（実施の形態２）
実施の形態２に係る半導体装置及び表示装置について説明する。本実施の形態に係る半導体装置及び表示装置は、導電性樹脂層に粒状の第二フィラーが含まれる点において、実施の形態１に係る半導体装置１０及び表示装置１と相違し、その他の点において一致する。以下、本実施の形態に係る半導体装置及び表示装置について、実施の形態１に係る半導体装置１０及び表示装置１との相違点を中心に図９を用いて説明する。

【0059】

図９は、本実施の形態に係る導電性樹脂層１３０の模式的な断面図である。図９に示されるように、導電性樹脂層１３０は、実施の形態１と同様に、絶縁性樹脂３２、及び複数の第一フィラー３４を含み、第一主面Ｓ１及び第二主面Ｓ２を有する。また、導電性樹脂層１３０は、第一主面Ｓ１を含み、導電性樹脂層１３０の厚さの３０％の厚さを有する第一表層部１３０ａと、第二主面Ｓ２を含み、導電性樹脂層１３０の厚さの３０％の厚さを有する第二表層部１３０ｂと、第一表層部１３０ａ及び第二表層部１３０ｂの間に配置される中層部１３０ｃとを有する。複数の第一フィラー３４のうち、第一表層部１３０ａ及び第二表層部１３０ｂに配置される第一フィラー３４は、中層部１３０ｃに配置される第一フィラー３４より第一主面Ｓ１に対する配向角度が小さい。

【0060】

本実施の形態では、導電性樹脂層１３０は、複数の第二フィラー３６をさらに含む。複数の第二フィラー３６の各々は、粒状の導電性フィラーである。ここで、粒状とは、長さが、断面の最大寸法の３倍以下の形状を意味する。本実施の形態では、複数の第二フィラー３６の各々は、略球状の形状を有する。第二フィラー３６の直径（又は寸法）は、例えば、０．４ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第二フィラー３６は、カーボンブラック、金属粒子、及び金属酸化物粒子の少なくとも一つを含む。

【0061】

第一表層部１３０ａ及び第二表層部１３０ｂに配置される第一フィラー３４と他の第一フィラー３４とは、配向方向が比較的揃っているため、第一フィラー３４と他の第一フィラー３４との接触が比較的少ない。しかしながら、本実施の形態では、導電性樹脂層１３０が粒状の第二フィラー３６を含むため、第一フィラー３４が、他の第一フィラー３４と、第二フィラー３６を介して電気的に接続され得る。したがって、本実施の形態では、導電性樹脂層３０が複数の第二フィラー３６を含むことで、層内の導電性をさらに高めることができる。

【0062】

また、導電性樹脂層１３０が粒状の第二フィラー３６を含むことで、複数の第一フィラー３４の配向角度の均一性を若干低下させることができる。これにより、第一フィラー３４と他の第一フィラー３４との接触する確率を高めることができる。したがって、導電性樹脂層１３０の導電性をさらに高めることができる。

【0063】

（実施の形態３）
実施の形態３に係る半導体装置及び表示装置について説明する。本実施の形態に係る半導体装置及び表示装置は、さらに、金属層を備える点において、実施の形態１に係る半導体装置１０及び表示装置１と相違し、その他の点において一致する。以下、本実施の形態に係る半導体装置及び表示装置について、実施の形態１に係る半導体装置１０及び表示装置１との相違点を中心に図１０を用いて説明する。

【0064】

図１０は、本実施の形態に係る表示装置２０１の全体構成の一例を示す模式的な断面図である。図１０には、表示装置２０１において画像が表示される表示面７２に垂直な断面の一部が示されている。

【0065】

図１０に示されるように、本実施の形態に係る表示装置２０１は、半導体装置２１０と、表示層７０とを備える。半導体装置２１０は、実施の形態１に係る半導体装置１０と同様に、導電性樹脂層３０と、素子層５０と、導電性シート２０と、導電性接着層２２とを備える。本実施の形態では、半導体装置２１０は、金属層８０をさらに備える。

【0066】

金属層８０は、導電性樹脂層３０と素子層５０との間に配置され、金属材料からなる層である。金属層８０は、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に配置される。金属層８０を構成する材料として、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、ネオジウム（Ｎｄ）及び銅（Ｃｕ）のうちの一種を含む単体及び合金が挙げられる。又は、金属層８０は、それらのうちの少なくとも一種を含む化合物及び二種以上を含む多層膜であってもよい。また、金属層８０は、例えばＩＴＯなどの透明導電膜であってもよい。金属層８０の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

【0067】

金属層８０は、例えば、スパッタ法などにより、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１に形成される。この際、導電性樹脂層３０の第一主面Ｓ１において金属層８０と第一フィラー３４とが接触し、金属層８０が導電性樹脂層３０表面に連続した等電位面を形成する。また、第一フィラー３４に起因する凹凸が形成されていても、第一主面Ｓ１の凹凸を金属層８０を構成する金属粒子によって平滑化することができる。したがって、等電位面を成す金属層８０の平滑性が高い上面に素子層５０を形成することができる。これにより、素子層５０に含まれる各層のバックチャネル側の電位を均一化するとともに平滑性を高めることができるため、素子層５０に含まれる薄膜トランジスタなどの半導体素子の特性の低下を抑制できる。

【0068】

（その他の実施の形態）
以上、本開示に係る半導体装置などについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示に係る表示装置などは、上記実施の形態に限定されるものではない。実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本実施の形態に係る処理回路などを内蔵した各種機器も本開示に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本開示は、例えばフレキシブルな有機ＥＬフラットパネルディスプレイに有用である。

【符号の説明】

【0070】

１、２０１ 表示装置
１０、２１０ 半導体装置
２０ 導電性シート
２２ 導電性接着層
３０、１３０ 導電性樹脂層
３０ａ、１３０ａ 第一表層部
３０ｂ、１３０ｂ 第二表層部
３０ｃ、１３０ｃ 中層部
３０Ｍ ワニス
３２ 絶縁性樹脂
３４ 第一フィラー
３６ 第二フィラー
５０ 素子層
５１ 絶縁膜
５２、５３ 層間絶縁膜
５４ 半導体層
５５ ゲート絶縁膜
５６ ゲート電極
５７ 保護膜
５８ ソース電極
５９ ドレイン電極
７０ 表示層
７２ 表示面
８０ 金属層
９０ ダイヘッド
９２ 開口部
９４ スロット
９４Ｗ 内壁面
９８ 支持基板
Ｐ１ 平面
Ｓ１ 第一主面
Ｓ２ 第二主面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】