人工網膜及びその製造方法
【課題】 曲面状の可撓性材質上に簡易に人工網膜を製造する方法を提案する。
【解決手段】 本発明の人工網膜の製造方法では、人工網膜（ＮＶＣ）を構成する複数の薄膜デバイス（Ａ１〜Ａ４）を曲面状の可撓性材質（６０）上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜（ＮＶＣ）を製造する。この方法によれば、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。また、曲面状の可撓性材質（６０）上であっても、容易に人工網膜を製造できる。
【解決手段】 本発明の人工網膜の製造方法では、人工網膜（ＮＶＣ）を構成する複数の薄膜デバイス（Ａ１〜Ａ４）を曲面状の可撓性材質（６０）上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜（ＮＶＣ）を製造する。この方法によれば、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。また、曲面状の可撓性材質（６０）上であっても、容易に人工網膜を製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工網膜及びその製造方法に関し、特に、剥離転写法を用いた人工網膜の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、網膜色素変性症や黄斑変性症等の疾病によって損傷した網膜に替わって光の信号を検出し、視神経に情報を伝達する人工網膜（人工臓器）の開発が検討されている。例えば、網膜は眼底部の非常に薄い部分の中に複数の機能を有する細胞（視細胞、水平細胞、双極細胞、神経節細胞）から構成されているので、これらの細胞の生理学的な研究等によって明らかにされたメカニズムを取り入れた新しい情報処理システムをＬＳＩチップによって細胞と同様の機能別に実現し、これらＬＳＩチップを３次元的に積層することで人工網膜を製造することが提案されている（非特許文献１，２）。
【非特許文献１】http://www.sd.mech.tohoku.ac.jp/research/vision/
【非特許文献２】semiconductor FPD World 2002.1 P40
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の非特許文献に開示されている手法でＬＳＩチップを３次元的に積層するには、シリコンウエハを貫通する埋め込み配線の形成、シリコンウエハの薄膜化のための研磨、積層基板間の接続のための微細なバンプ形成、ＬＳＩチップの張り合わせにおける精密な位置合わせ、製造工程に耐えられる接着技術の確立など様々な技術的課題が残されている。
【０００４】
更に、眼球底部に人工網膜を埋め込むには、曲面状の可撓性材質に人工網膜を形成する技術の確立が必要であるが、上述の非特許文献に開示されている手法ではそのような可撓性材質に人工網膜を形成するのは困難である。
【０００５】
そこで、本発明は曲面状の可撓性材質上に簡易に人工網膜を製造する技術を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の人工網膜の製造方法では、人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスを曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する。人工網膜を構成する薄膜デバイスを剥離転写しながら積層することにより人工網膜を製造できるので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。また、曲面状の可撓性材質上であっても、容易に人工網膜を製造できる。ここで、「薄膜デバイス」とは、人工網膜を構成する機能素子をいい、例えば、光電変換素子、画素回路、増幅素子、及びパルス変調回路等がこれに該当する。これらの薄膜デバイスは例えばポリシリコンＴＦＴ、フォトダイオード等の回路素子によって構成される。
【０００７】
本発明の人工網膜の製造方法では、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路を曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する。人工網膜を構成する光電変換素子、画素回路、増幅素子、及びパルス変調回路を剥離転写しながら積層することにより人工網膜を製造できるので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。
【０００８】
本発明の人工網膜の製造方法では、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成されたパルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された増幅素子を仮基板上に剥離転写されたパルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された画素回路を仮基板上に積層された増幅素子上に剥離転写して積層する工程と、第４基板上に形成された光電変換素子を仮基板上に積層された画素回路上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える。人工網膜を構成する光電変換素子、画素回路、増幅素子、及びパルス変調回路を剥離転写しながら積層することにより人工網膜を製造できるので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。
【０００９】
本発明の人工網膜の製造方法では、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成されたパルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された増幅素子を仮基板上に剥離転写されたパルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された画素回路と光電変換素子を仮基板上に積層された増幅素子上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える。画素回路と光電変換素子を同一レイヤに形成することで、剥離転写回数を低減し、人工網膜の製造工程をより簡易化できる。
【００１０】
本発明の人工網膜は、人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスが曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る。曲面状の可撓性材質上に人口網膜を形成することで、眼球への人工網膜の埋め込みが容易になる。
【００１１】
本発明の人工網膜は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路が曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る。曲面状の可撓性材質上に人口網膜を形成することで、眼球への人工網膜の埋め込みが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、各図を参照して本発明の実施例について説明する。本発明の人工網膜ＮＶＣは入射光を電気信号に変換する光電変換素子（フォトダイオードアレイ）Ａ４と、光電変換素子Ａ４を駆動する画素回路（駆動回路）Ａ３と、光電変換素子Ａ４によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子Ａ２と、増幅素子Ａ２によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路（パルスモジュレータ）Ａ１とを３次元的に積層した立体積層構造を備えている。パルス変調回路Ａ１は神経節細胞回路に相当し、増幅素子Ａ２及び画素回路Ａ３は水平細胞回路及び双極細胞回路に相当し、光電変換素子Ａ４は視細胞回路に相当する。人間の初期視覚機構は視細胞、水平細胞、及び双極細胞により構成されており、その仕組みを簡単に説明する。視細胞は光を受けると、受光部分のみが興奮し、その興奮は下層の水平細胞に伝達される。水平細胞は隣接する６つの水平細胞と平面的に結合しており、この結合を通した伝達のため、周囲の水平細胞の興奮はネットワークを伝わるようになだらかに変化する。更に、双極細胞は視細胞と水平細胞の両者と結合しており、視細胞と水平細胞との興奮強度の差に対応して興奮する。この興奮は更に下層に伝達され、最終的に脳に到達し、物体の認識が行われる。上述した薄膜デバイス（光電変換素子Ａ４、画素回路Ａ３、増幅素子Ａ２、及びパルス変調回路Ａ１）はこれらの細胞の生理学的な研究等によって明らかにされたメカニズムを取り入れた視覚情報処理システムとして構成されている。
【００１３】
本発明では剥離転写法を用いてこれら４種類の薄膜デバイスを３次元的に積層することにより、人工網膜ＮＶＣを製造できる。ここで、４種類の薄膜デバイスの各々を単一レイヤに配して４層構造としてもよく（実施例１）、又は光電変換素子Ａ４と画素回路Ａ３を同一レイヤ（同一デバイス層）に含ませて、他の薄膜デバイス（パルス変調回路Ａ１、増幅素子Ａ２）の各々を単一レイヤに配することで３層構造としてもよい（実施例２）。また、これら４種類の薄膜デバイスの中から任意に選ばれた２以上の薄膜デバイスを同一レイヤに含ませて人工網膜ＮＶＣを製造してもよい。尚、本明細書で使用する用語「人工網膜」は「人工網膜チップ」、「人工網膜回路」、「人工網膜素子」と別称することもできる。
【実施例１】
【００１４】
本実施例ではパルス変調回路Ａ１を第１層目に配し、増幅素子Ａ２を第２層目に配し、画素回路Ａ３を第３層目に配し、光電変換素子Ａ４を第４層目に配して、曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜ＮＶＣを製造する（４層構造）。
【００１５】
まず、第１基板（第１転写元基板）１０上に形成されたパルス変調回路Ａ１を仮基板５０に仮接着する（図１（ａ））。パルス変調回路Ａ１はシリコン酸化膜等の下地層１２上に形成された薄膜トランジスタＴｒ１等の各種の回路素子によって構成されている（ここでは薄膜トランジスタＴｒ１のみを図示する。）。下地層１２と第１基板１０との間には剥離層１１が形成されている。薄膜トランジスタＴｒ１は下地層１２上に形成されたシリコン層（チャネル領域１４ｃ、ドレイン領域１４ｄ、ソース領域１４ｃを含む）１４、シリコン層１４を被覆するゲート絶縁膜１３、ゲート絶縁膜１３を介してチャネル領域１４ｃ上に形成されたゲート電極１５ｇ、層間絶縁膜１６、薄膜トランジスタＴｒ１と他の回路素子を接続する配線１７等から構成される。ゲート電極１５ｇと同一のレイヤには配線１５が形成されている。薄膜トランジスタＴｒ１の上層は平坦化膜１８で被覆されている。平坦化膜１８にはパルス変調回路Ａ１と人体の視神経を電気的に接続するためのコンタクトホール１８ｈが開口している。また、配線１７にはパルス変調回路Ａ１と増幅素子Ａ２を接続するプラグ１９が形成されている。一方、仮基板（転写先基板）５０にはパルス変調回路Ａ１を仮接着するための水溶性接着剤５１が塗布されている。
【００１６】
ここで、第１基板１０としては、光透過性の材料で構成するのが望ましく、光透過率１０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。光透過率が低すぎると、照射光の減衰が大きくなり、剥離層１１に層内剥離又は界面剥離を生じさせるには大きな照射エネルギーを要する。第１基板１０はプロセス温度（３５０℃〜１０００℃）よりも高い温歪点を有する材料で構成されているのが好ましく、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱ガラス、合成樹脂等が好適である。第１基板１０の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１〜５．０ｍｍ程度の膜厚が好ましく、０．５〜５．０ｍｍ程度がより好ましい。透過光の光量を均一にするためには、第１基板１０の厚みは均一であることが望ましい。
【００１７】
剥離層１１は、照射光の照射を受けて層内剥離及び／又は界面剥離を生じるよう構成された薄膜であり、照射光を受光することで、剥離層１１を構成する物質の原子間又は分子間の結合力が消失又は減少するものである。層内剥離又は界面剥離を生じさせる起因としては、例えば、アブレーションや、気体放出などがある。アブレーションとは、照射光を吸収した固体材料が光化学的又は熱的に励起され、その表面や内部の原子又は分子の結合が切断されて放出することをいい、主に、剥離層１１の構成材料の全部又は一部が溶融、蒸散などの相変化を伴う。剥離層１１の組成としては、例えば、（１）非晶質シリコン、（２）酸化ケイ素、ケイ酸化合物、酸化チタン、チタン酸化物、酸化ジルコニウム、ジルコン酸化合物、酸化ランタン、ランタン酸化化合物などの各種酸化物セラミックス、誘電体、が挙げられる。半導体酸化ケイ素としては、ＳｉＯ，ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｏ2などが挙げられ、ケイ酸化合物としては、例えば、Ｋ2ＳｉＯ3，Ｌｉ2ＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，ＺｒＳｉＯ4，Ｎａ2ＳｉＯ3が挙げられる。酸化チタンとしては、ＴｉＯ,Ｔｉ2Ｏ3,ＴｉＯ2が挙げられ、チタン酸化合物としては、例えば、ＢａＴｉＯ4,ＢａＴｉＯ3,Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20,ＢａＴｉ5Ｏ11,ＳｒＴｉＯ3,ＰｂＴｉＯ3,ＭｇＴｉＯ3,ＺｒＴｉＯ2,ＳｎＴｉＯ4,Ａｌ2ＴｉＯ5,ＦｅＴｉＯ3が挙げられる。酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ2が挙げられ、ジルコン酸化合物としては、例えば、ＢａＺｒＯ3,ＺｒＳｉＯ4,ＰｂＺｒＯ3,ＭｇＺｒＯ3,Ｋ2ＺｒＯ3が挙げられる。
【００１８】
剥離層１１として、この他にも、例えば、（３）ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ、ＰＢＺＴ等のセラミックス、或いは強誘電体、（４）窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン、などの窒化物セラミックス、（５）有機系高分子材料、（６）金属などが挙げられる。有機系高分子材料としては、−ＣＨ2−，−ＣＯ−（ケトン），−ＣＯＮＨ−（アミド），−ＮＨ−（イミド），−ＣＯＯ−（エステル），−Ｎ＝Ｎ−（アゾ），−ＣＨ＝Ｎ−（シフ）などの結合を有するもの、特にこれらの結合を多く有するものであれば特に限定されるものではない。また、有機系高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素を有するものであってもよい。このような有機系高分子材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、エポキシ樹脂などが好適である。また、金属としては、Ａｌ,Ｌｉ,Ｔｉ,Ｍｎ,Ｉｎ,Ｓｎ,Ｙ,Ｌａ,Ｃｅ,Ｎｄ,Ｐｒ,Ｇｄ,Ｓｍ又はこれらのうち少なくとも１種を含む合金が挙げられる。
【００１９】
剥離層１１の膜厚としては、剥離層１１の組成、層構成、形成方法などの諸条件で異なるが、１ｎｍ〜２０μｍ程度が好ましく、１０ｎｍ〜２０μｍ程度がより好ましく、４１ｎｍ〜１μｍ程度がさらに好ましい。剥離層１１の膜厚が薄すぎると、成膜の均一性が損なわれ、剥離にムラが生じることがあり、一方、膜厚が厚すぎると、剥離層１１の良好な剥離性を確保するために照射光の光量を多くする必要があるとともに、後工程で剥離層１１を除去するのに時間を要する。剥離層１１の形成方法は、特に限定されず、膜組成や膜厚などの諸条件に応じて適宜選択される。ＣＶＤ、蒸着、分子線蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤなどの各種気相成長法、電気めっき、浸漬めっき、無電界めっきなどの各種めっき法、ラングミュア・ブロジェット法、スピンコート、スプレーコート、ロールコート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法、ゾル・ゲル法等が挙げられる。
【００２０】
パルス変調回路Ａ１を仮基板５０に仮接着したならば、第１基板１０の裏側から照射光９０を照射して剥離層１１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図１（ｂ））。すると、剥離層１１の分子間結合が弱まるので、パルス変調回路Ａ１が第１基板１０から剥離する（図１（ｃ））。照射光９０としては、剥離層１１の層内剥離又は界面剥離を生じさせるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）等が挙げられ、アブレーションを生じさせ易いという点ではレーザ光が好適である。レーザ光としては、気体レーザ、固体レーザなどが挙げられるが、特に、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ2レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどが好適である。エキシマレーザは、短波長で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層１１に層内剥離を生じさせることができる。剥離層１１内にアブレーションを誘起させるために、波長依存性がある場合は、照射されるレーザ光の波長は１００〜３５０ｎｍ程度が望ましい。また、剥離層１１に、ガス放出、気化、昇華などの相変化を誘起して層内剥離若しくは界面剥離を生じさせるには、レーザ光の波長は３５０〜１２００ｎｍ程度が望ましい。
【００２１】
次いで、第２基板（第２転写元基板）２０上に形成された増幅素子Ａ２をパルス変調回路Ａ１に剥離転写する（図２（ａ））。増幅素子Ａ２は下地層２２上に形成された薄膜トランジスタＴｒ２等の各種の回路素子によって構成されている（ここでは薄膜トランジスタＴｒ２のみを図示する。）。下地層２２と第２基板２０との間には剥離層２１が形成されている。剥離層２１の組成は剥離層１１の組成と同様である。薄膜トランジスタＴｒ２は下地層２２上に形成されたシリコン層（チャネル領域２４ｃ、ドレイン領域２４ｄ、ソース領域２４ｃを含む）２４、シリコン層２４を被覆するゲート絶縁膜２３、ゲート絶縁膜２３を介してチャネル領域２４ｃ上に形成されたゲート電極２５ｇ、層間絶縁膜２６、薄膜トランジスタＴｒ２と他の回路素子（増幅素子Ａ２を構成する薄膜トランジスタやパルス変調回路Ａ１など）を接続する配線２７等から構成される。配線２７には増幅素子Ａ２と画素回路Ａ３を接続するプラグ２９が形成されている。増幅回路Ａ２の接着面には異方性導電接着剤（異方性導電ペースト又は異方性導電フィルム）２８が塗布されている。増幅素子Ａ２をパルス変調回路Ａ１に接着したならば、第２基板２０の裏側から照射光９０を照射して剥離層２１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図２（ｂ））。すると、剥離層２１の分子間結合が弱まるので、増幅素子Ａ２が第２基板２０から剥離する（図２（ｃ））。
【００２２】
次いで、第３基板（第３転写元基板）３０上に形成された画素回路Ａ３を増幅素子Ａ２に剥離転写する（図３（ａ））。画素回路Ａ３は下地層３２上に形成された薄膜トランジスタＴｒ３等の各種の回路素子によって構成されている（ここでは薄膜トランジスタＴｒ３のみを図示する。）。下地層３２と第３基板３０との間には剥離層３１が形成されている。剥離層３１の組成は剥離層１１の組成と同様である。薄膜トランジスタＴｒ３は下地層３２上に形成されたシリコン層（チャネル領域３４ｃ、ドレイン領域３４ｄ、ソース領域３４ｃを含む）３４、シリコン層３４を被覆するゲート絶縁膜３３、ゲート絶縁膜３３を介してチャネル領域３４ｃ上に形成されたゲート電極３５ｇ、層間絶縁膜３６、薄膜トランジスタＴｒ３と他の回路素子（画素回路Ａ３を構成する薄膜トランジスタや増幅素子Ａ２など）を接続する配線３７等から構成される。ゲート電極３５ｇと同一のレイヤには配線３５が形成されている。配線３７には画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を接続するプラグ３９が形成されている。画素回路Ａ３の接着面には異方性導電接着剤３８が塗布されている。画素回路Ａ３を増幅素子Ａ２に接着したならば、第３基板３０の裏側から照射光９０を照射して剥離層３１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図３（ｂ））。すると、剥離層３１の分子間結合が弱まるので、画素回路Ａ３が第３基板３０から剥離する（図３（ｃ））。
【００２３】
次いで、第４基板（第４転写元基板）４０上に形成された光電変換素子Ａ４を画素回路Ａ３に剥離転写する（図４（ａ））。光電変換素子Ａ４は透明電極４３、光電変換層４４、及び電極４５から成るフォトダイオードによって構成され、層間絶縁膜４６によって絶縁されている。光電変換素子Ａ４は剥離層４１を介して下地層４２上に形成されており、画素回路Ａ３との接触面には異方性導電接着剤４７が塗布されている。画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を接着し、第４基板４０の裏側から照射光９０を照射して剥離層４１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図４（ｂ））。すると、剥離層４１の分子間結合が弱まるので、光電変換素子Ａ４が第４基板４０から剥離する（図４（ｃ））。これにより、４種類の薄膜デバイス（パルス変調回路Ａ１、増幅素子Ａ２、画素回路Ａ３、及び光電変換素子Ａ４）が３次元的に積層されて成る人工網膜ＮＶＣが得られる。
【００２４】
次いで、仮基板５０上に仮接着されている人工網膜ＮＶＣを曲面状の可撓性材質６０に接着する（図５（ａ））。可撓性材質６０としては、適度な弾力性を有し、眼球に無害な材質ならば特に限定されることなく用いることができ、例えば、薄膜のプラスチックフィルム、樹脂膜等が好適である。可撓性材質６０の接着面には予め接着剤６１が塗布されている。人工網膜ＮＶＣを可撓性材質６０上に接着後、水溶性接着剤５１を水洗すると（図５（ｂ））、人工網膜ＮＶＣは仮基板５０から剥離する（図５（ｃ））。このようにして得られた人工網膜ＮＶＣは眼球内部（例えば、神経網膜と網膜色素上皮との間）に埋め込むことにより視力回復を図ることができる。
【００２５】
本実施例によれば、上述した剥離転写法を用いて人工網膜ＮＶＣを製造するので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して容易に人工網膜ＮＶＣを製造できる。特に、剥離転写法を用いることにより、あらゆる表面上への実装が容易になるので、曲面状の可撓性材質６０上にも容易に人口網膜ＮＶＣを製造することが可能である。また、剥離転写法を用いることにより、各々の薄膜デバイスの製造工程を分離できるため、最適な製造条件下で各薄膜デバイスを製造することが可能となる。
【実施例２】
【００２６】
本実施例ではパルス変調回路Ａ１を第１層目に配し、増幅素子Ａ２を第２層目に配し、画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を第３層目に配して、曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜ＮＶＣを製造する（３層構造）。
【００２７】
まず、実施例１と同様に、仮基板５０上にパルス変調回路Ａ１と増幅素子Ａ２を順次積層する。具体的な積層工程は図１、図２に示した通りである。一方、第５基板（第５転写元基板）７０上には画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を予め同一レイヤに形成する（図６（ａ））。画素回路Ａ３を構成する薄膜トランジスタＴｒ３は下地層７２上に形成されたシリコン層（チャネル領域７４ｃ、ドレイン領域７４ｄ、ソース領域７４ｃを含む）７４、シリコン層７４を被覆するゲート絶縁膜７３、ゲート絶縁膜７３を介してチャネル領域７４ｃ上に形成されたゲート電極７５ｇ、層間絶縁膜７６、薄膜トランジスタＴｒ３と他の回路素子（画素回路Ａ３を構成する薄膜トランジスタや増幅素子Ａ２など）を接続する配線７７等から構成される。ゲート電極７５ｇと同一のレイヤには配線７５が形成されている。薄膜トランジスタＴｒ３のソース電極は光電変換素子Ａ４の光電変換層７８に接続している。光電変換層７８の上層には電極７９が形成されている。これらの画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４は剥離層７１を介して下地層７２上に形成されており、増幅素子Ａ２との接触面には異方性導電接着剤８０が塗布されている。画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を増幅素子Ａ２に接着し、第５基板７０の裏側から照射光９０を照射して剥離層７１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図６（ｂ））。すると、剥離層７１の分子間結合が弱まるので画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４が第５基板７０から剥離する（図６（ｃ））。これにより、４種類の薄膜デバイスが３次元的に積層されて成る人工網膜ＮＶＣが得られる。次いで、仮基板５０上に仮接着されている人工網膜ＮＶＣを曲面状の可撓性材質６０に接着し（図７（ａ））、水溶性接着剤５１を水洗すると（図７（ｂ））、人工網膜ＮＶＣは仮基板５０から剥離する（図７（ｃ））。
【００２８】
本実施例によれば、実施例１と比較して剥離転写回数を少なくできるため、位置ずれ等の転写不良による歩留まり低下を抑制できる。尚、本実施例では画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を同一レイヤに配する構成としたが、２以上の任意の組み合わせから成る薄膜デバイスを同一レイヤに配してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図２】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図３】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図４】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図５】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図６】実施例２の人工網膜の製造工程断面図である。
【図７】実施例２の人工網膜の製造工程断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
ＮＶＣ…人工網膜 Ａ１…パルス変調回路 Ａ２…増幅素子 Ａ３…画素回路 Ａ４…光電変換素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工網膜及びその製造方法に関し、特に、剥離転写法を用いた人工網膜の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、網膜色素変性症や黄斑変性症等の疾病によって損傷した網膜に替わって光の信号を検出し、視神経に情報を伝達する人工網膜（人工臓器）の開発が検討されている。例えば、網膜は眼底部の非常に薄い部分の中に複数の機能を有する細胞（視細胞、水平細胞、双極細胞、神経節細胞）から構成されているので、これらの細胞の生理学的な研究等によって明らかにされたメカニズムを取り入れた新しい情報処理システムをＬＳＩチップによって細胞と同様の機能別に実現し、これらＬＳＩチップを３次元的に積層することで人工網膜を製造することが提案されている（非特許文献１，２）。
【非特許文献１】http://www.sd.mech.tohoku.ac.jp/research/vision/
【非特許文献２】semiconductor FPD World 2002.1 P40
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の非特許文献に開示されている手法でＬＳＩチップを３次元的に積層するには、シリコンウエハを貫通する埋め込み配線の形成、シリコンウエハの薄膜化のための研磨、積層基板間の接続のための微細なバンプ形成、ＬＳＩチップの張り合わせにおける精密な位置合わせ、製造工程に耐えられる接着技術の確立など様々な技術的課題が残されている。
【０００４】
更に、眼球底部に人工網膜を埋め込むには、曲面状の可撓性材質に人工網膜を形成する技術の確立が必要であるが、上述の非特許文献に開示されている手法ではそのような可撓性材質に人工網膜を形成するのは困難である。
【０００５】
そこで、本発明は曲面状の可撓性材質上に簡易に人工網膜を製造する技術を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の人工網膜の製造方法では、人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスを曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する。人工網膜を構成する薄膜デバイスを剥離転写しながら積層することにより人工網膜を製造できるので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。また、曲面状の可撓性材質上であっても、容易に人工網膜を製造できる。ここで、「薄膜デバイス」とは、人工網膜を構成する機能素子をいい、例えば、光電変換素子、画素回路、増幅素子、及びパルス変調回路等がこれに該当する。これらの薄膜デバイスは例えばポリシリコンＴＦＴ、フォトダイオード等の回路素子によって構成される。
【０００７】
本発明の人工網膜の製造方法では、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路を曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する。人工網膜を構成する光電変換素子、画素回路、増幅素子、及びパルス変調回路を剥離転写しながら積層することにより人工網膜を製造できるので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。
【０００８】
本発明の人工網膜の製造方法では、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成されたパルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された増幅素子を仮基板上に剥離転写されたパルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された画素回路を仮基板上に積層された増幅素子上に剥離転写して積層する工程と、第４基板上に形成された光電変換素子を仮基板上に積層された画素回路上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える。人工網膜を構成する光電変換素子、画素回路、増幅素子、及びパルス変調回路を剥離転写しながら積層することにより人工網膜を製造できるので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して製造工程を簡易化できる。
【０００９】
本発明の人工網膜の製造方法では、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成されたパルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された増幅素子を仮基板上に剥離転写されたパルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された画素回路と光電変換素子を仮基板上に積層された増幅素子上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える。画素回路と光電変換素子を同一レイヤに形成することで、剥離転写回数を低減し、人工網膜の製造工程をより簡易化できる。
【００１０】
本発明の人工網膜は、人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスが曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る。曲面状の可撓性材質上に人口網膜を形成することで、眼球への人工網膜の埋め込みが容易になる。
【００１１】
本発明の人工網膜は、入射光を電気信号に変換する光電変換素子、光電変換素子を駆動する画素回路、光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路が曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る。曲面状の可撓性材質上に人口網膜を形成することで、眼球への人工網膜の埋め込みが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、各図を参照して本発明の実施例について説明する。本発明の人工網膜ＮＶＣは入射光を電気信号に変換する光電変換素子（フォトダイオードアレイ）Ａ４と、光電変換素子Ａ４を駆動する画素回路（駆動回路）Ａ３と、光電変換素子Ａ４によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子Ａ２と、増幅素子Ａ２によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路（パルスモジュレータ）Ａ１とを３次元的に積層した立体積層構造を備えている。パルス変調回路Ａ１は神経節細胞回路に相当し、増幅素子Ａ２及び画素回路Ａ３は水平細胞回路及び双極細胞回路に相当し、光電変換素子Ａ４は視細胞回路に相当する。人間の初期視覚機構は視細胞、水平細胞、及び双極細胞により構成されており、その仕組みを簡単に説明する。視細胞は光を受けると、受光部分のみが興奮し、その興奮は下層の水平細胞に伝達される。水平細胞は隣接する６つの水平細胞と平面的に結合しており、この結合を通した伝達のため、周囲の水平細胞の興奮はネットワークを伝わるようになだらかに変化する。更に、双極細胞は視細胞と水平細胞の両者と結合しており、視細胞と水平細胞との興奮強度の差に対応して興奮する。この興奮は更に下層に伝達され、最終的に脳に到達し、物体の認識が行われる。上述した薄膜デバイス（光電変換素子Ａ４、画素回路Ａ３、増幅素子Ａ２、及びパルス変調回路Ａ１）はこれらの細胞の生理学的な研究等によって明らかにされたメカニズムを取り入れた視覚情報処理システムとして構成されている。
【００１３】
本発明では剥離転写法を用いてこれら４種類の薄膜デバイスを３次元的に積層することにより、人工網膜ＮＶＣを製造できる。ここで、４種類の薄膜デバイスの各々を単一レイヤに配して４層構造としてもよく（実施例１）、又は光電変換素子Ａ４と画素回路Ａ３を同一レイヤ（同一デバイス層）に含ませて、他の薄膜デバイス（パルス変調回路Ａ１、増幅素子Ａ２）の各々を単一レイヤに配することで３層構造としてもよい（実施例２）。また、これら４種類の薄膜デバイスの中から任意に選ばれた２以上の薄膜デバイスを同一レイヤに含ませて人工網膜ＮＶＣを製造してもよい。尚、本明細書で使用する用語「人工網膜」は「人工網膜チップ」、「人工網膜回路」、「人工網膜素子」と別称することもできる。
【実施例１】
【００１４】
本実施例ではパルス変調回路Ａ１を第１層目に配し、増幅素子Ａ２を第２層目に配し、画素回路Ａ３を第３層目に配し、光電変換素子Ａ４を第４層目に配して、曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜ＮＶＣを製造する（４層構造）。
【００１５】
まず、第１基板（第１転写元基板）１０上に形成されたパルス変調回路Ａ１を仮基板５０に仮接着する（図１（ａ））。パルス変調回路Ａ１はシリコン酸化膜等の下地層１２上に形成された薄膜トランジスタＴｒ１等の各種の回路素子によって構成されている（ここでは薄膜トランジスタＴｒ１のみを図示する。）。下地層１２と第１基板１０との間には剥離層１１が形成されている。薄膜トランジスタＴｒ１は下地層１２上に形成されたシリコン層（チャネル領域１４ｃ、ドレイン領域１４ｄ、ソース領域１４ｃを含む）１４、シリコン層１４を被覆するゲート絶縁膜１３、ゲート絶縁膜１３を介してチャネル領域１４ｃ上に形成されたゲート電極１５ｇ、層間絶縁膜１６、薄膜トランジスタＴｒ１と他の回路素子を接続する配線１７等から構成される。ゲート電極１５ｇと同一のレイヤには配線１５が形成されている。薄膜トランジスタＴｒ１の上層は平坦化膜１８で被覆されている。平坦化膜１８にはパルス変調回路Ａ１と人体の視神経を電気的に接続するためのコンタクトホール１８ｈが開口している。また、配線１７にはパルス変調回路Ａ１と増幅素子Ａ２を接続するプラグ１９が形成されている。一方、仮基板（転写先基板）５０にはパルス変調回路Ａ１を仮接着するための水溶性接着剤５１が塗布されている。
【００１６】
ここで、第１基板１０としては、光透過性の材料で構成するのが望ましく、光透過率１０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。光透過率が低すぎると、照射光の減衰が大きくなり、剥離層１１に層内剥離又は界面剥離を生じさせるには大きな照射エネルギーを要する。第１基板１０はプロセス温度（３５０℃〜１０００℃）よりも高い温歪点を有する材料で構成されているのが好ましく、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱ガラス、合成樹脂等が好適である。第１基板１０の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１〜５．０ｍｍ程度の膜厚が好ましく、０．５〜５．０ｍｍ程度がより好ましい。透過光の光量を均一にするためには、第１基板１０の厚みは均一であることが望ましい。
【００１７】
剥離層１１は、照射光の照射を受けて層内剥離及び／又は界面剥離を生じるよう構成された薄膜であり、照射光を受光することで、剥離層１１を構成する物質の原子間又は分子間の結合力が消失又は減少するものである。層内剥離又は界面剥離を生じさせる起因としては、例えば、アブレーションや、気体放出などがある。アブレーションとは、照射光を吸収した固体材料が光化学的又は熱的に励起され、その表面や内部の原子又は分子の結合が切断されて放出することをいい、主に、剥離層１１の構成材料の全部又は一部が溶融、蒸散などの相変化を伴う。剥離層１１の組成としては、例えば、（１）非晶質シリコン、（２）酸化ケイ素、ケイ酸化合物、酸化チタン、チタン酸化物、酸化ジルコニウム、ジルコン酸化合物、酸化ランタン、ランタン酸化化合物などの各種酸化物セラミックス、誘電体、が挙げられる。半導体酸化ケイ素としては、ＳｉＯ，ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｏ2などが挙げられ、ケイ酸化合物としては、例えば、Ｋ2ＳｉＯ3，Ｌｉ2ＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，ＺｒＳｉＯ4，Ｎａ2ＳｉＯ3が挙げられる。酸化チタンとしては、ＴｉＯ,Ｔｉ2Ｏ3,ＴｉＯ2が挙げられ、チタン酸化合物としては、例えば、ＢａＴｉＯ4,ＢａＴｉＯ3,Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20,ＢａＴｉ5Ｏ11,ＳｒＴｉＯ3,ＰｂＴｉＯ3,ＭｇＴｉＯ3,ＺｒＴｉＯ2,ＳｎＴｉＯ4,Ａｌ2ＴｉＯ5,ＦｅＴｉＯ3が挙げられる。酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ2が挙げられ、ジルコン酸化合物としては、例えば、ＢａＺｒＯ3,ＺｒＳｉＯ4,ＰｂＺｒＯ3,ＭｇＺｒＯ3,Ｋ2ＺｒＯ3が挙げられる。
【００１８】
剥離層１１として、この他にも、例えば、（３）ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ、ＰＢＺＴ等のセラミックス、或いは強誘電体、（４）窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン、などの窒化物セラミックス、（５）有機系高分子材料、（６）金属などが挙げられる。有機系高分子材料としては、−ＣＨ2−，−ＣＯ−（ケトン），−ＣＯＮＨ−（アミド），−ＮＨ−（イミド），−ＣＯＯ−（エステル），−Ｎ＝Ｎ−（アゾ），−ＣＨ＝Ｎ−（シフ）などの結合を有するもの、特にこれらの結合を多く有するものであれば特に限定されるものではない。また、有機系高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素を有するものであってもよい。このような有機系高分子材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、エポキシ樹脂などが好適である。また、金属としては、Ａｌ,Ｌｉ,Ｔｉ,Ｍｎ,Ｉｎ,Ｓｎ,Ｙ,Ｌａ,Ｃｅ,Ｎｄ,Ｐｒ,Ｇｄ,Ｓｍ又はこれらのうち少なくとも１種を含む合金が挙げられる。
【００１９】
剥離層１１の膜厚としては、剥離層１１の組成、層構成、形成方法などの諸条件で異なるが、１ｎｍ〜２０μｍ程度が好ましく、１０ｎｍ〜２０μｍ程度がより好ましく、４１ｎｍ〜１μｍ程度がさらに好ましい。剥離層１１の膜厚が薄すぎると、成膜の均一性が損なわれ、剥離にムラが生じることがあり、一方、膜厚が厚すぎると、剥離層１１の良好な剥離性を確保するために照射光の光量を多くする必要があるとともに、後工程で剥離層１１を除去するのに時間を要する。剥離層１１の形成方法は、特に限定されず、膜組成や膜厚などの諸条件に応じて適宜選択される。ＣＶＤ、蒸着、分子線蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤなどの各種気相成長法、電気めっき、浸漬めっき、無電界めっきなどの各種めっき法、ラングミュア・ブロジェット法、スピンコート、スプレーコート、ロールコート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法、ゾル・ゲル法等が挙げられる。
【００２０】
パルス変調回路Ａ１を仮基板５０に仮接着したならば、第１基板１０の裏側から照射光９０を照射して剥離層１１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図１（ｂ））。すると、剥離層１１の分子間結合が弱まるので、パルス変調回路Ａ１が第１基板１０から剥離する（図１（ｃ））。照射光９０としては、剥離層１１の層内剥離又は界面剥離を生じさせるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）等が挙げられ、アブレーションを生じさせ易いという点ではレーザ光が好適である。レーザ光としては、気体レーザ、固体レーザなどが挙げられるが、特に、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ2レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどが好適である。エキシマレーザは、短波長で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層１１に層内剥離を生じさせることができる。剥離層１１内にアブレーションを誘起させるために、波長依存性がある場合は、照射されるレーザ光の波長は１００〜３５０ｎｍ程度が望ましい。また、剥離層１１に、ガス放出、気化、昇華などの相変化を誘起して層内剥離若しくは界面剥離を生じさせるには、レーザ光の波長は３５０〜１２００ｎｍ程度が望ましい。
【００２１】
次いで、第２基板（第２転写元基板）２０上に形成された増幅素子Ａ２をパルス変調回路Ａ１に剥離転写する（図２（ａ））。増幅素子Ａ２は下地層２２上に形成された薄膜トランジスタＴｒ２等の各種の回路素子によって構成されている（ここでは薄膜トランジスタＴｒ２のみを図示する。）。下地層２２と第２基板２０との間には剥離層２１が形成されている。剥離層２１の組成は剥離層１１の組成と同様である。薄膜トランジスタＴｒ２は下地層２２上に形成されたシリコン層（チャネル領域２４ｃ、ドレイン領域２４ｄ、ソース領域２４ｃを含む）２４、シリコン層２４を被覆するゲート絶縁膜２３、ゲート絶縁膜２３を介してチャネル領域２４ｃ上に形成されたゲート電極２５ｇ、層間絶縁膜２６、薄膜トランジスタＴｒ２と他の回路素子（増幅素子Ａ２を構成する薄膜トランジスタやパルス変調回路Ａ１など）を接続する配線２７等から構成される。配線２７には増幅素子Ａ２と画素回路Ａ３を接続するプラグ２９が形成されている。増幅回路Ａ２の接着面には異方性導電接着剤（異方性導電ペースト又は異方性導電フィルム）２８が塗布されている。増幅素子Ａ２をパルス変調回路Ａ１に接着したならば、第２基板２０の裏側から照射光９０を照射して剥離層２１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図２（ｂ））。すると、剥離層２１の分子間結合が弱まるので、増幅素子Ａ２が第２基板２０から剥離する（図２（ｃ））。
【００２２】
次いで、第３基板（第３転写元基板）３０上に形成された画素回路Ａ３を増幅素子Ａ２に剥離転写する（図３（ａ））。画素回路Ａ３は下地層３２上に形成された薄膜トランジスタＴｒ３等の各種の回路素子によって構成されている（ここでは薄膜トランジスタＴｒ３のみを図示する。）。下地層３２と第３基板３０との間には剥離層３１が形成されている。剥離層３１の組成は剥離層１１の組成と同様である。薄膜トランジスタＴｒ３は下地層３２上に形成されたシリコン層（チャネル領域３４ｃ、ドレイン領域３４ｄ、ソース領域３４ｃを含む）３４、シリコン層３４を被覆するゲート絶縁膜３３、ゲート絶縁膜３３を介してチャネル領域３４ｃ上に形成されたゲート電極３５ｇ、層間絶縁膜３６、薄膜トランジスタＴｒ３と他の回路素子（画素回路Ａ３を構成する薄膜トランジスタや増幅素子Ａ２など）を接続する配線３７等から構成される。ゲート電極３５ｇと同一のレイヤには配線３５が形成されている。配線３７には画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を接続するプラグ３９が形成されている。画素回路Ａ３の接着面には異方性導電接着剤３８が塗布されている。画素回路Ａ３を増幅素子Ａ２に接着したならば、第３基板３０の裏側から照射光９０を照射して剥離層３１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図３（ｂ））。すると、剥離層３１の分子間結合が弱まるので、画素回路Ａ３が第３基板３０から剥離する（図３（ｃ））。
【００２３】
次いで、第４基板（第４転写元基板）４０上に形成された光電変換素子Ａ４を画素回路Ａ３に剥離転写する（図４（ａ））。光電変換素子Ａ４は透明電極４３、光電変換層４４、及び電極４５から成るフォトダイオードによって構成され、層間絶縁膜４６によって絶縁されている。光電変換素子Ａ４は剥離層４１を介して下地層４２上に形成されており、画素回路Ａ３との接触面には異方性導電接着剤４７が塗布されている。画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を接着し、第４基板４０の裏側から照射光９０を照射して剥離層４１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図４（ｂ））。すると、剥離層４１の分子間結合が弱まるので、光電変換素子Ａ４が第４基板４０から剥離する（図４（ｃ））。これにより、４種類の薄膜デバイス（パルス変調回路Ａ１、増幅素子Ａ２、画素回路Ａ３、及び光電変換素子Ａ４）が３次元的に積層されて成る人工網膜ＮＶＣが得られる。
【００２４】
次いで、仮基板５０上に仮接着されている人工網膜ＮＶＣを曲面状の可撓性材質６０に接着する（図５（ａ））。可撓性材質６０としては、適度な弾力性を有し、眼球に無害な材質ならば特に限定されることなく用いることができ、例えば、薄膜のプラスチックフィルム、樹脂膜等が好適である。可撓性材質６０の接着面には予め接着剤６１が塗布されている。人工網膜ＮＶＣを可撓性材質６０上に接着後、水溶性接着剤５１を水洗すると（図５（ｂ））、人工網膜ＮＶＣは仮基板５０から剥離する（図５（ｃ））。このようにして得られた人工網膜ＮＶＣは眼球内部（例えば、神経網膜と網膜色素上皮との間）に埋め込むことにより視力回復を図ることができる。
【００２５】
本実施例によれば、上述した剥離転写法を用いて人工網膜ＮＶＣを製造するので、シリコンウエハを用いた従来技術と比較して容易に人工網膜ＮＶＣを製造できる。特に、剥離転写法を用いることにより、あらゆる表面上への実装が容易になるので、曲面状の可撓性材質６０上にも容易に人口網膜ＮＶＣを製造することが可能である。また、剥離転写法を用いることにより、各々の薄膜デバイスの製造工程を分離できるため、最適な製造条件下で各薄膜デバイスを製造することが可能となる。
【実施例２】
【００２６】
本実施例ではパルス変調回路Ａ１を第１層目に配し、増幅素子Ａ２を第２層目に配し、画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を第３層目に配して、曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜ＮＶＣを製造する（３層構造）。
【００２７】
まず、実施例１と同様に、仮基板５０上にパルス変調回路Ａ１と増幅素子Ａ２を順次積層する。具体的な積層工程は図１、図２に示した通りである。一方、第５基板（第５転写元基板）７０上には画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を予め同一レイヤに形成する（図６（ａ））。画素回路Ａ３を構成する薄膜トランジスタＴｒ３は下地層７２上に形成されたシリコン層（チャネル領域７４ｃ、ドレイン領域７４ｄ、ソース領域７４ｃを含む）７４、シリコン層７４を被覆するゲート絶縁膜７３、ゲート絶縁膜７３を介してチャネル領域７４ｃ上に形成されたゲート電極７５ｇ、層間絶縁膜７６、薄膜トランジスタＴｒ３と他の回路素子（画素回路Ａ３を構成する薄膜トランジスタや増幅素子Ａ２など）を接続する配線７７等から構成される。ゲート電極７５ｇと同一のレイヤには配線７５が形成されている。薄膜トランジスタＴｒ３のソース電極は光電変換素子Ａ４の光電変換層７８に接続している。光電変換層７８の上層には電極７９が形成されている。これらの画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４は剥離層７１を介して下地層７２上に形成されており、増幅素子Ａ２との接触面には異方性導電接着剤８０が塗布されている。画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を増幅素子Ａ２に接着し、第５基板７０の裏側から照射光９０を照射して剥離層７１に層内剥離又は界面剥離を誘起させる（図６（ｂ））。すると、剥離層７１の分子間結合が弱まるので画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４が第５基板７０から剥離する（図６（ｃ））。これにより、４種類の薄膜デバイスが３次元的に積層されて成る人工網膜ＮＶＣが得られる。次いで、仮基板５０上に仮接着されている人工網膜ＮＶＣを曲面状の可撓性材質６０に接着し（図７（ａ））、水溶性接着剤５１を水洗すると（図７（ｂ））、人工網膜ＮＶＣは仮基板５０から剥離する（図７（ｃ））。
【００２８】
本実施例によれば、実施例１と比較して剥離転写回数を少なくできるため、位置ずれ等の転写不良による歩留まり低下を抑制できる。尚、本実施例では画素回路Ａ３と光電変換素子Ａ４を同一レイヤに配する構成としたが、２以上の任意の組み合わせから成る薄膜デバイスを同一レイヤに配してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図２】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図３】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図４】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図５】実施例１の人工網膜の製造工程断面図である。
【図６】実施例２の人工網膜の製造工程断面図である。
【図７】実施例２の人工網膜の製造工程断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
ＮＶＣ…人工網膜 Ａ１…パルス変調回路 Ａ２…増幅素子 Ａ３…画素回路 Ａ４…光電変換素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスを曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する方法。
【請求項２】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路を曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する方法。
【請求項３】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成された前記パルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された前記増幅素子を前記仮基板上に剥離転写された前記パルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された前記画素回路を前記仮基板上に積層された前記増幅素子上に剥離転写して積層する工程と、第４基板上に形成された前記光電変換素子を前記仮基板上に積層された前記画素回路上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、前記仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える方法。
【請求項４】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成された前記パルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された前記増幅素子を前記仮基板上に剥離転写された前記パルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された前記画素回路と前記光電変換素子を前記仮基板上に積層された前記増幅素子上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、前記仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える方法。
【請求項５】
人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスが曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る人工網膜。
【請求項６】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路が曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る人工網膜。
【請求項１】
人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスを曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する方法。
【請求項２】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路を曲面状の可撓性材質上に剥離転写しながら順次積層し、人工網膜を製造する方法。
【請求項３】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成された前記パルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された前記増幅素子を前記仮基板上に剥離転写された前記パルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された前記画素回路を前記仮基板上に積層された前記増幅素子上に剥離転写して積層する工程と、第４基板上に形成された前記光電変換素子を前記仮基板上に積層された前記画素回路上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、前記仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える方法。
【請求項４】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路から成る人工網膜を曲面状の可撓性材質上に製造する方法であって、第１基板上に形成された前記パルス変調回路を仮基板上に剥離転写する工程と、第２基板上に形成された前記増幅素子を前記仮基板上に剥離転写された前記パルス変調回路上に剥離転写して積層する工程と、第３基板上に形成された前記画素回路と前記光電変換素子を前記仮基板上に積層された前記増幅素子上に剥離転写して人工網膜を形成する工程と、前記仮基板上に形成された人工網膜を曲面状の可撓性材質上に剥離転写する工程とを備える方法。
【請求項５】
人工網膜を構成する複数の薄膜デバイスが曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る人工網膜。
【請求項６】
入射光を電気信号に変換する光電変換素子、前記光電変換素子を駆動する画素回路、前記光電変換素子によって光電変換された電気信号を増幅する増幅素子、及び前記増幅素子によって増幅された電気信号をパルス変調して人体の視神経にパルス信号を供給するパルス変調回路が曲面状の可撓性材質上に剥離転写されることによって積層されて成る人工網膜。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−５１１６４（Ｐ２００６−５１１６４Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３４６１０（Ｐ２００４−２３４６１０）
【出願日】平成１６年８月１１日（２００４．８．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（５９７０６５３２９）学校法人 龍谷大学 (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１１日（２００４．８．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（５９７０６５３２９）学校法人 龍谷大学 (120)
【Ｆターム（参考）】
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