轉移疊層的方法以及製造半導體器件的方法
2023-04-27 12:18:06 2
專利名稱：轉移疊層的方法以及製造半導體器件的方法
技術領域：
本發明涉及轉移疊層的方法。此外，本發明涉及具有由半導體元件，典型地說是由薄膜電晶體構成的電路的半導體器件的製造方法，其中，包含半導體元件的待要剝離的物體被轉移到襯底。例如，本發明涉及典型為液晶模塊的電光器件、典型為EL模塊的發光器件、或安裝這種器件作為其部件的電子裝置。
背景技術：
近年來，注意力已經被集中在利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導體層(厚度約為幾nm到幾百nm)來製作薄膜電晶體的技術上。薄膜電晶體被廣泛地應用於諸如集成電路和電光器件之類的電子裝置中，特別是已經加速了薄膜電晶體作為圖象顯示器件的開關元件的開發。
已經預想了利用這種圖象顯示器件的許多不同的應用，特別是在可攜式裝置中的應用已經登上了中心舞臺。期望有重量輕、耐衝擊、並能夠承受一定形變的裝置。玻璃和石英目前常常被用於薄膜電晶體襯底，而這些襯底的缺點是重而易破裂。而且，難以製作大尺寸的玻璃和石英襯底，因此，從大批量生產的觀點看，玻璃和石英不適合於作為薄膜電晶體的襯底。因而已經嘗試在重量輕和耐用的塑料襯底上，典型為諸如塑料膜之類的具有柔性的襯底上製作薄膜電晶體。
但目前的情況是塑料的抗熱性差，因而製作薄膜電晶體的最高工藝溫度必須低。結果，無法製作電學特性與製作在諸如玻璃襯底和石英襯底之類的抗熱性比較高的襯底上的薄膜電晶體一樣好的薄膜電晶體。
另一方面，已經提出了用來從襯底剝離通過分離層存在於襯底上的待要剝離的物體的剝離方法。例如，JP 10-125929A(第4-10頁)和JP 10-125931A(第6-10頁)討論的技術就是這種方法，其中，形成了由非晶矽(或結晶矽)組成的分離層，並藉助於將雷射通過襯底從而放出包含在非晶矽中的氫而在非晶矽(或結晶矽)中發展出空氣隙。然後從待要剝離的物體剝離襯底。
此外，在JP 2002-217391A(第3-6頁，圖9)中，報導了相似於JP 10-125929A和JP 10-125931A技術的工藝，用來形成由非晶矽(或結晶矽)組成的分離層；利用可溶於水的暫時粘合層，在待要剝離的物體(在公報中稱為待要剝離的層，典型指的是薄膜電晶體)的表面上形成第二襯底(暫時轉移部件)；通過襯底將雷射照射到分離層間絕緣膜；從待要剝離的物體剝離第一襯底(玻璃襯底)，從而將待要剝離的物體轉移到第三襯底(膜)上；將第三襯底浸入水中，溶解可溶於水的暫時粘合層；以及從第二襯底剝離待要剝離的物體，從而暴露待要剝離的物體的表面。
但利用JP 10-125929A和JP 10-125931A所公開的方法，採用透光性良好的襯底是重要的，因此，存在著能夠被使用的襯底受到限制的問題。而且，為了提供足以通過襯底並引起包含在非晶矽中的氫放出的能量，必須有比較大功率的雷射輻照，因此，存在著雷射可能損傷待要剝離的物體的問題。
而且，若在元件製造工藝中執行高溫熱處理，則當用上述方法在分離層上製造元件時，包含在分離層中的氫發生擴散並被減少，從而存在著即使雷射被輻照到分離層也無法充分進行剝離的問題。
此外，轉移部件被用固化粘合劑固定到待要剝離的物體的表面，因此，當從待要剝離的物體剝離襯底時，待要剝離的物體的表面，例如薄膜電晶體的表面，具體地說是布線或象素電極，不被暴露，因此，在剝離掉襯底之後，難以估計待要剝離的物體的特性。對於用具有這種結構的待要剝離的物體製造液晶顯示器件或發光器件的情況，此結構成為其中多個襯底彼此鍵合的結構，且液晶顯示器件或發光器件的厚度變得更大，因而存在著當使用液晶顯示器件或發光器件時無法將電子裝置做得更小的問題。而且存在著來自液晶顯示器件的後照光的投射光以及發光器件中發光元件發射的光都無法有效地出射的問題。
在JP 2002-217391A所公開的發明中，待要剝離的物體和第二襯底被可溶於水的粘合劑鍵合，但被暴露於水的可溶於水粘合劑的表面區域實際上是很小的，因而存在著剝離第二襯底很費時間的問題。
關於這一問題，藉助於清除部分第二襯底並暴露暫時粘合層更大的表面區域，有可能縮短剝離時間。在此情況下，第二襯底是一次性的，但存在著當在第二襯底中採用諸如石英玻璃或稀有材料之類的昂貴材料時會提高成本的問題。
此外，若有機樹脂被用於是為待要剝離的物體的薄膜電晶體的層間絕緣膜，則存在著由於有機樹脂容易吸收潮氣而使層間絕緣膜體積膨脹且薄膜變形，薄膜電晶體布線從而會剝離的問題。
發明內容
考慮到上述問題而提出了本發明，本發明的目的是提供一種將待要剝離的物體鍵合到轉移部件上的方法，此待要剝離的物體在短時間內從襯底被剝離，而不對疊層中待要剝離的物體造成損傷。
根據本發明，提供了一種轉移疊層的方法，它包括在襯底上形成剝離層和待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，鍵合待要剝離的物體和支座；用物理方法從剝離層剝離待要剝離的物體，然後將待要剝離的物體鍵合到轉移部件上；以及從待要剝離的物體剝離支座和雙面膠帶。
而且，根據本發明，提供了一種轉移疊層的方法，它包括在襯底上形成剝離層和待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，鍵合待要剝離的物體和支座；用物理方法從剝離層剝離待要剝離的物體，然後將待要剝離的物體的一面鍵合到第一轉移部件上；從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質；以及將待要剝離的物體的另一面鍵合到第二轉移部件。
而且，根據本發明，提供了一種製造半導體器件的方法，它包括形成剝離層和待要剝離的物體，包括襯底上的半導體元件；通過可剝離的粘合劑媒質，鍵合待要剝離的物體和支座；用物理方法從剝離層剝離待要剝離的物體，然後將待要剝離的物體鍵合到轉移部件上；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質。
而且，根據本發明，提供了一種製造半導體器件的方法，它包括在襯底上形成剝離層和待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，鍵合待要剝離的物體和支座；用物理方法從剝離層剝離待要剝離的物體，然後將待要剝離的物體的一面鍵合到第一轉移部件上；從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質；以及將第二轉移部件鍵合到待要剝離的物體的另一面。
而且，半導體元件是薄膜電晶體、有機薄膜電晶體、有機薄膜電晶體、薄膜二極體、光電轉換元件、或電阻元件。通過矽PIN結製成的光電轉換元件可以作為光電轉換元件的典型例子。
而且，待要剝離的物體具有接觸剝離層的氧化物層，典型為氧化矽或金屬氧化物組成的單層，或其疊層結構。
而且，剝離層是金屬膜或氮化物膜。此金屬膜或氮化物膜包括含有選自由鈦、鋁、鉭、鎢、鉬、銅、鉻、釹、鐵、鎳、鈷、釕、銠、鈀、鋨、銥組成的組的元素的單層、主要含有這些元素的合金材料、或這些元素的氮化物、或它們的疊層結構。
而且，可剝離粘合劑媒質是能夠被熱剝離的粘合劑(以下稱為熱剝離粘合劑)和/或能夠被紫外線輻照剝離的粘合劑(以下稱為紫外線剝離粘合劑)。
而且，塑料，典型地說是具有塑料膜那樣的柔性的塑料，能夠成為第一轉移部件的典型例子。而且，防水性差的材料(例如用於轉移部件的紙、布料、木材、以及金屬)能夠被用於第一轉移部件。而且還能夠採用具有導熱性的材料。
而且，塑料，典型地說是具有塑料膜那樣的柔性的塑料，能夠成為第二轉移部件的典型例子。而且，防水性差的材料(例如用於轉移部件的紙、布料、木材、以及金屬)能夠被用於第一轉移部件。而且還能夠採用具有導熱性的材料。
而且，物理方法的典型例子包括使用手工和從噴嘴噴出的氣體風壓的方法以及用諸如超聲波之類的較小的力來進行剝離的方法。
注意，其中在襯底二側上形成粘合劑的帶狀材料(雙面膠帶)、相似的片狀材料(雙面膠片)、相似的膜狀材料(雙面膠膜)等，能夠成為可剝離粘合劑媒質的例子。雖然下面將用雙面膠帶作為各個實施方案模式和實施方案中可剝離粘合劑媒質的典型例子來解釋本發明，但也可以對其使用雙面膠片和雙面膠膜。
在附圖中圖1A-1E示出了本發明實施方案模式1的概念；圖2A-2D是剖面圖，示出了根據本發明實施方案1的有源矩陣襯底的製造工藝；圖3A-3D是剖面圖，示出了根據本發明實施方案1的有源矩陣襯底的製造工藝；
圖4A-4C是剖面圖，示出了根據本發明實施方案1的有源矩陣襯底的製造工藝；圖5A和5B是剖面圖，示出了根據本發明實施方案1的有源矩陣襯底的製造工藝；圖6A和6B是剖面圖，分別示出了根據本發明實施方案1的有源矩陣襯底的剝離工藝和轉移工藝；圖7A和7B是剖面圖，示出了根據本發明實施方案2的EL模塊的製造工藝；圖8是根據本發明實施方案3的EL模塊的俯視圖；圖9A和9B是剖面圖，示出了根據本發明實施方案4的液晶模塊的製造工藝；圖10是根據本發明實施方案5的液晶模塊的俯視圖；圖11A-11F示出了本發明的實施方案模式2的概念；圖12A-12F示出了其中應用了本發明實施方案6的電子裝置；圖13A-13C示出了其中應用了本發明實施方案6的電子裝置；圖14A和14B示出了根據本發明實施方案1製造的TFT的電學特性；而圖15是照片，示出了根據本發明實施方案2製造的EL模塊。
具體實施例方式
實施方案模式下面解釋本發明的各個實施方案模式[實施方案模式1]主要用圖1A-1E來解釋利用本發明的典型轉移方法的手續。
首先，參照圖1A來描述。參考號10表示襯底，參考號11表示剝離層，參考號12表示氧化物層，參考號13表示待要剝離的物體，且包括氧化物層12。
玻璃襯底、石英襯底、陶瓷襯底等能夠被用作襯底10。而且，也可以使用矽襯底、金屬襯底、以及不鏽鋼襯底。
是為氮化物層或金屬層的剝離層11，被形成在襯底10上。金屬層的典型例子包括由選自由鈦(Ti)、鋁(Al)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鉻(Cr)、釹(Ne)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)組成的組的元素組成的單層、或主要含有上述元素的合金、或它們的疊層結構。氮化物層的典型例子是由上述金屬元素的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬組成的單層，或它們的疊層結構。
接著，在是為氮化物層或金屬層的剝離層11上，形成包含氧化物層12的待要剝離的物體13。採用氧化矽、氮氧化矽、或金屬氧化物的氧化物層，可以被形成為氧化物層12。注意，可以用諸如濺射、等離子體CVD、塗敷之類的任何成膜方法，來形成氧化物層12。
在待要剝離的物體13中，還可以包括半導體元件(例如薄膜電晶體、有機薄膜電晶體、薄膜二極體、光電轉換元件、電阻元件等)。
接著，參照圖1B來進行描述。雙面膠帶14的一個表面被鍵合到待要剝離的物體13上。採用了塗敷有紫外線剝離粘合劑或熱剝離粘合劑的雙面膠帶。若此時氣泡進入到待要剝離的物體13與雙面膠帶14之間，則在稍後的剝離工藝中容易在待要剝離的物體13中產生破裂，因此，進行鍵合時要使氣泡不進入到待要剝離的物體13與雙面膠帶14之間。注意，在此工藝中利用膠帶安裝裝置，能夠在短時間內執行鍵合，致使氣泡不進入到待要剝離的物體13與雙面膠帶14之間。
雙面膠帶14的另一面被鍵合到支座15。支座15可以是例如石英玻璃、金屬、陶瓷等。此時必須將支座15牢固地固定到雙面膠帶14。這是為了防止支座15和雙面膠帶14在待要剝離的物體13從襯底10剝離時首先剝離。注意，在此工藝中，利用加壓機，能夠在短時間內將雙面膠帶鍵合到支座。
接著，參照圖1C來進行描述。藉助於將物理力施加到由氮化物層或金屬層組成的剝離層11和氧化物層12，剝離層11被從待要剝離的物體13剝離。此處示出了一個例子，其中襯底的機械強度足夠。若剝離層11與氧化物層12之間的粘合牢固，且襯底10的機械強度低，則在剝離過程中存在著襯底10會破裂的危險。因此，若在例如塑料、玻璃、金屬、陶瓷等支座(圖中未示出)被安裝到襯底背面(其上不形成剝離層的表面)之後進行剝離，就有可能進行更有效的剝離。
注意，物理力是諸如人手施加的手工力、從噴嘴噴出的氣體的速度力、以及超聲波之類的比較小的力。
下面參照圖1D來進行描述。用粘合劑16將待要剝離的物體13鍵合到轉移部件17。注意，可以用能夠被反應剝離的粘合劑(以下表示為反應硬化粘合劑)、能夠被熱剝離的粘合劑(以下表示為熱硬化粘合劑)、或諸如紫外線硬化粘合劑之類的能夠被光剝離的粘合劑(以下表示為光硬化粘合劑)作為粘合劑16。環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽樹脂等，能夠成為其典型例子。
接著，參照圖1E來進行描述。待要剝離的物體13與雙面膠帶14被剝離開。若紫外線剝離雙面膠帶被用作雙面膠帶14，則能夠藉助於短時間輻照紫外光，具體地說是輻照50-100秒鐘，來進行剝離。而且，若熱剝離雙面膠帶被用作雙面膠帶14，則能夠藉助於加熱襯底來進行剝離。在此情況下，加熱溫度被設定為90-150℃，最好是110-120℃，且加熱時間短到2-3分鐘。支座15與雙面膠帶14被首先剝離開，然後，待要剝離的物體13與雙面膠帶14被剝離開。
利用上述各個步驟，能夠將待要剝離的物體轉移到轉移部件上。注意，分離襯底也可以被安裝在暴露的待要剝離的物體上。
注意，如在本說明書中所用的那樣，術語轉移部件表示在襯底從待要剝離的物體被剝離之後，待要剝離的物體被鍵合於其上的物體。對用於轉移部件的材料沒有限制，可以採用諸如塑料、玻璃、金屬、陶瓷之類的任何材料。同樣，如在本說明書中所用的那樣，術語支座表示當用物理方法剝離襯底時，待要剝離的物體被鍵合於其上的物體。對用於支座的材料沒有限制，可以採用諸如塑料、玻璃、金屬、陶瓷之類的任何材料。而且，對轉移部件或支座的形狀沒有限制，它們可以具有平坦表面、彎曲表面、柔性、以及薄膜形狀。而且，若最優先考慮重量要輕，則最好採用薄膜形狀的塑料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚硫醚乙二醇(PES)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、尼龍、聚醚醚酮(PEEK)、聚碸(PSF)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、由具有極性基的降冰片烯樹脂製成的ARTON(JSP公司製造的)之類。諸如氮化鋁或氮氧化鋁之類的具有導熱性的薄膜也可以被形成在這些塑料的表面上。而且，鐵、銅、鋁、氮化鋁、氧化鎂等也可以被分散在這些塑料中。對於諸如CPU之類的執行高速運行的半導體電路或存儲器被製作在待要剝離的物體上的情況，若這種塑料被用於轉移部件，則對於轉移部件，有可能吸收由於驅動而產生的熱。
而且，在本發明中不存在浸入工藝，防水性差的材料(例如用於轉移部件的紙、布料、木材、以及金屬)因而也能夠被用於轉移部件。而且，也能夠採用具有導熱性的樹脂。此外，還有可能採用其上製作半導體元件的半導體器件(例如邏輯電路、存儲器、驅動電路、電源電路、或開關)作為轉移部件，並將分立的半導體器件轉移到轉移部件上。在此情況下，能夠審查各個半導體器件的特性，並能夠僅僅層疊具有優異特性的那些器件(無缺陷的器件)。因而能夠有效地提高總體成品率。
此處解釋用於本發明轉移工藝的可剝離粘合劑媒質(雙面膠帶被用作典型例子)的結構。
解釋圖11A和圖11B。用於本發明的雙面膠帶是這樣一種雙面膠帶，其中，具有第一粘合劑510的第一襯底502與具有第二粘合劑503的第二襯底504被固化的粘合劑505連結到一起。熱剝離粘合劑和/或紫外線剝離粘合劑能夠被用於第一粘合劑或第二粘合劑。而且，可被光(可見光、紅外光等)輻照剝離的粘合劑以及可被化學反應剝離的粘合劑(反應剝離粘合劑)也能夠被用來代替紫外線剝離粘合劑和熱剝離粘合劑。
熱剝離粘合劑和紫外線剝離粘合劑在本實施方案模式中被用作典型例子。注意，也可以採用其它的粘合劑。
注意，在本實施方案模式中，第一粘合劑501指的是鍵合到支座506的粘合劑，而第二粘合劑509指的是鍵合到待要剝離的物體507的粘合劑。
圖11B示出了在第一粘合劑508中採用熱剝離粘合劑而在第二粘合劑509中採用紫外線剝離粘合劑的例子，但對於這一組合不存在限制。如圖11C所示，也能夠在第一粘合劑510中採用紫外線剝離粘合劑而在第二粘合劑511中採用熱剝離粘合劑。
此外，也可以在第一粘合劑和第二粘合劑中採用相同的粘合劑類型。圖11D示出了在第一粘合劑512和第二粘合劑513中採用熱剝離粘合劑的例子，而圖11E示出了在第一粘合劑514和第二粘合劑515中採用紫外線剝離粘合劑的雙面膠帶。
另一方面，雖然圖11A-11E示出了其中第一襯底502與第二襯底504被鍵合的雙面膠帶，但如在圖11F中那樣，第一襯底516的二個面也可以具有熱剝離粘合劑517和/或紫外線剝離粘合劑518。
注意，雖然在本實施方案模式中示出了在一個或多個襯底的二個面上具有粘合劑的可剝離粘合劑媒質，但可剝離粘合劑媒質不局限於這些。僅僅由可剝離粘合劑組成的粘合劑媒質也能夠被應用於本發明。
實施方案[實施方案1]利用圖2A-6B來解釋本發明的實施方案。此處解釋將具有薄膜電晶體的疊層轉移到待要剝離的物體的方法。首先，解釋在同一個襯底上與製作在象素部分外圍中的驅動電路TFT同時製造象素部分的方法。
參照圖2A來進行描述。是為氮化物膜或金屬膜的剝離層101、氧化物層102、是為基底膜的氧化矽膜103、以及非晶矽膜104，被形成在襯底100上，且包含鎳的溶液105被塗敷在頂部上。
在本實施方案中，玻璃襯底被用作襯底100，但襯底100不局限於玻璃，也可以採用石英襯底、半導體襯底、金屬襯底、陶瓷襯底等。
而且，若金屬膜被用於剝離層101，則由選自由鈦(Ti)、鋁(Al)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鉻(Cr)、釹(Ne)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)的元素組成的單層、或主要含有上述元素的合金或化合物、或它們的疊層，可以被用於剝離層101。另一方面，若氮化物膜被用於剝離層101，則可以採用由氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭、或氮化鉬組成的單層或它們的疊層。此處採用用濺射方法形成的厚度為50nm的鎢膜。
而且，由氧化矽或金屬氧化物組成的厚度為10-600nm，最好為150-200nm的單層，或這些單層的疊層結構，可以被用作氧化物層102。此處採用用濺射方法形成的膜厚度為200nm的氧化矽層。金屬層101與氧化物層102之間的鍵合力相對於熱處理是強的，不引起剝離等，因而能夠在氧化物層中，在氧化物層與金屬層之間的界面處，或在氧化物層與氮化物層之間的界面處，簡單地用物理方法進行剝離。
而且，用等離子體CVD方法，在澱積溫度為400℃，SiH4和N2O的材料氣體流速分別為4sccm和800sccm的成膜條件下形成的膜厚度為10-200nm(最好為50nm)的氮氧化矽膜(組分比為Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)，被用作基底絕緣層103。
接著，用等離子體CVD方法，在成膜溫度為300℃下，用SiH4作為成膜氣體，形成膜厚度為25-80nm，在本實施方案中為54nm的非晶矽膜104。注意，對半導體膜材料沒有限制，可以用已知的方法(例如濺射、LPCVD、等離子體CVD等)，用矽和矽鍺合金(SixGe1-x，其中x＝0.0001-0.02)等，來形成非晶矽膜104。
而且，可以恰當地調整鎳溶液105的濃度。在本實施方案中，含有10ppm重量比的鎳的鎳乙酸鹽溶液被採用，並被甩塗機塗敷到非晶矽膜上。用濺射方法將鎳元素加入到非晶矽膜的整個表面的方法，也可以被用來代替塗敷。
接著，參照圖2B來進行描述。藉助於執行熱處理，非晶半導體膜被晶化。在熱處理中，可以採用電爐熱處理或強光輻照。若在電爐中執行熱處理，則可以在500-650℃的溫度下進行4-24小時。此處，在脫氫熱處理(在500℃下加熱1小時)之後，執行晶化熱處理(在550℃下加熱4小時)，從而得到結晶矽膜106。注意，此處用爐子熱處理來執行非晶半導體膜的晶化，但也可以用燈退火裝置來執行晶化。還要注意的是，雖然此處採用了利用鎳作為促進矽晶化的金屬元素的晶化技術，但也可以採用其它已知的晶化技術，例如固相生長或雷射晶化。
接著，在空氣中，或在氧氣氛中，輻照第一雷射(XeCl，波長為308nm)，以便在用氫氟酸之類清除結晶半導體膜表面上的氧化物膜之後修復殘留在晶粒中的缺陷並改善結晶性。波長等於或小於400nm的準分子雷射以及YAG雷射器的二次諧波或三次諧波，被用作此雷射。無論採用哪種雷射，都使用重複頻率約為10-1000Hz的脈衝雷射。此雷射被光學系統會聚成100-500mJ/cm2，然後在以90-95％的重疊比被輻照的情況下，在矽膜表面上掃描。此處，第一雷射以30Hz的重複頻率和393mJ/cm2的能量密度在空氣中輻照。注意，第一雷射輻照由於在空氣中或在氧氣氛中執行，故在表面上形成氧化物膜。然後用稀釋的氫氟酸清除此氧化物膜，再用液態臭氧在表面上形成極薄的氧化物膜。
接著，執行少量雜質(硼或磷)的摻雜，以便控制薄膜電晶體的閾值(圖中未示出)。此處採用離子摻雜方法，其中雙硼烷(B2H6)被等離子體激發而不分離質量。摻雜條件如下被氫稀釋到1％的雙硼烷以30sccm的流速被引入到工作室中，並施加15kV的加速電壓。劑量約為1×1013/cm2的硼於是被加入到非晶半導體膜。
接著，參照圖2C來進行描述。非晶半導體膜的表面然後被液態臭氧(aqueous ozone)處理120秒鐘，形成由1-5nm厚的氧化物膜組成的勢壘層107。
接著，用濺射方法在勢壘層107上形成厚度為50nm的成為吸雜位置的包含氬元素的非晶矽膜108。在本實施方案中，可以恰當地調整成膜條件，並採用濺射方法。成膜壓力被設定為0.3Pa，氬氣流速被設定為50sccm，成膜功率被設定為3kW，而成膜溫度被設定為150℃。注意，在上述條件下，包含在非晶矽膜中的氬元素的原子濃度為3×1020/cm3-6×1020/cm3，而氧的原子濃度為1×1019/cm3-3×1019/cm3。然後在電爐中於550℃下進行4小時熱處理，從而執行金屬元素吸雜。
接著，參照圖2D來進行描述。用NMD3溶液(包含0.2-0.5％氫氧化四甲銨的水溶液)，並利用勢壘層106作為腐蝕停止層清除包含氬元素作為吸雜位置的非晶矽膜108。然後用稀釋的氫氟酸清除氧化物膜勢壘層。
接著，參照圖3A來進行描述。用液態臭氧對得到的結晶半導體膜的表面進行處理，形成極薄的氧化物膜(圖中未示出)。在其上形成由抗蝕劑組成的掩模，並被圖形化，結晶半導體膜接著被腐蝕成預定的形狀，形成分隔開的半導體層121-124。然後清除抗蝕劑組成的掩模。
接著，在清洗矽膜表面之後，形成成為柵絕緣膜的以矽作為其主要成分的絕緣膜125。在本實施方案中，用SiH4和N2O作為成膜氣體，在4/800sccm的氣體流速下，在400℃的成膜溫度下，用等離子體CVD方法，形成膜厚度為155nm的氮氧化矽膜。
接著，在柵絕緣膜上層疊厚度為20-100nm的第一導電膜和厚度為100-400nm的第二導電膜。依次在柵絕緣膜上層疊厚度為30nm的氮化鉭(TaN)膜126，並在氮化鉭(TaN)膜上層疊厚度為370nm的鎢(W)膜127。
第一導電膜和第二導電膜由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)的元素、或主要包含這些元素的合金或化合物組成。而且，半導體膜，典型為其中已經摻雜了諸如磷之類的雜質的多晶矽膜，以及由銀、鈀、銅組成的合金膜(AgPdCu合金膜)，也可以被用作第一導電膜和第二導電膜。而且，對採用雙層結構沒有限制，例如也可以採用三層結構，其中依次層疊膜厚度為50nm的鎢膜、膜厚度為500nm的鋁和矽(Al-Si合金膜)、以及膜厚度為30nm的氮化鈦膜。而且，若採用三層結構，則也可以用氮化鎢來代替第一導電膜中的鎢，也可以用鋁和鈦的合金代替第二導電膜中的鋁和矽的合金，並也可以用鈦膜代替第三導電膜中的氮化鈦膜。而且，也可以採用單層結構。
接著，參照圖3B來進行描述。藉助於在光刻工藝中暴露於光而形成由抗蝕劑組成的掩模128-131，並執行第一腐蝕工藝以便形成柵電極和布線(圖中未示出)。在第一和第二腐蝕條件下執行第一腐蝕工藝。可以用ICP(感應耦合等離子體)腐蝕方法來進行腐蝕。在使用ICP腐蝕時，藉助於適當地調整腐蝕條件(例如施加到線圈形電極的電能量、施加到襯底側電極的電能量、襯底側電極的溫度等)，薄膜能夠被腐蝕成具有所需的錐形形狀。注意，氯氣體，典型為氯氣(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化矽(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等，氟氣體，典型為四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)等，以及氧(O2)，能夠被適當地用作腐蝕氣體。
在本實施方案中於第一腐蝕條件下進行腐蝕，利用四氟化碳(CF4)、氯氣(Cl2)、以及氧(O2)作為腐蝕氣體，將各個氣體的流速設定為25/25/10sccm，並在1.5Pa的壓力下將500W的RF(13.56MHz)功率引入到線圈形電極，從而產生等離子體。150W的RF(13.56MHz)功率還被引入到襯底側(樣品臺)，從而實際上施加負自偏置電壓。注意，襯底側上電極表面區域的尺寸為12.5cm×12.5cm，而線圈形電極的表面區域(其上形成線圈的石英圓盤)的尺寸是直徑為25cm。鎢膜被第一腐蝕條件腐蝕，且第一導電層的邊沿部分取錐形形狀。鎢膜在第一腐蝕條件下的腐蝕速率為200.39nm/min，而氮化鉭膜的腐蝕速率為80.32nm/min，因此，鎢對氮化鉭的選擇比約為2.5。而且，在第一腐蝕條件下，鎢的錐角變成約為26度。
接著，腐蝕條件被改變到第二腐蝕條件而不清除由抗蝕劑組成的掩模128-131。然後以大約15秒的時間周期進行腐蝕，利用四氟化碳(CF4)和氯氣(Cl2)作為腐蝕氣體，將各個氣體的流速設定為30/30sccm，並在1.5Pa的壓力下將500W的RF(13.56MHz)功率引入到線圈形電極，從而產生等離子體。10W的RF(13.56MHz)功率還被引入到襯底側(樣品臺)，從而實際上施加負自偏置電壓。在四氟化碳(CF4)和氯氣(Cl2)被混合的第二腐蝕條件下，鎢膜和氮化鉭膜被腐蝕相似的量。鎢膜在第二腐蝕條件下的腐蝕速率為58.97nm/min，而氮化鉭膜的腐蝕速率為66.43nm/min，注意，還可以增加大約10-20％的腐蝕時間，以便執行腐蝕而不在柵絕緣膜上留下任何殘留物。
於是由第一腐蝕工藝形成了包括第一導電層和第二導電層(第一導電層132a-135a以及第二導電層132b-135b)的第一形狀導電層132-135。成為柵絕緣膜的絕緣膜125被腐蝕大約10-20nm，而未被第一導電層131-134覆蓋的區域成為一個被減薄了的柵絕緣膜136。
接著，參照圖3C來進行描述。接著執行第二腐蝕工藝而不清除由抗蝕劑組成的掩模128-131。此處以大約25秒的時間周期進行腐蝕，利用六氟化硫(SF4)、氯氣(Cl2)、以及氧(O2)作為腐蝕氣體，將各個氣體的流速設定為24/12/24sccm，並在2.0Pa的壓力下將700W的RF(13.56MHz)功率引入到線圈形電極，從而產生等離子體。4W的RF(13.56MHz)功率還被引入到襯底側(樣品臺)，以便充分地施加負自偏置電壓。鎢(W)被第二腐蝕工藝腐蝕的速率為227.3nm/min，且鎢對氮化鉭(TaN)的選擇比為7.1。作為絕緣膜的氮氧化矽膜的腐蝕速率為33.7nm/min，且W對氮氧化矽膜的選擇比為6.83。這樣，當在腐蝕氣體中採用六氟化硫(SF6)時，對絕緣膜136的選擇比就高，因而能夠抑制薄膜減薄。
用第二腐蝕工藝來形成第二導電層137b-140b。是為鎢膜的第二導電層137b-140b的錐角成為大約70度。另一方面，第一導電層幾乎完全不被腐蝕，並成為第一導電層137a-140a。而且，由抗蝕劑組成的掩模128-131由於第二腐蝕工藝而成為掩模145-148。
接著，參照圖3D來進行描述。在清除由抗蝕劑組成的掩模145-148之後，執行第一摻雜工藝，從而得到圖3D的狀態。可以用離子摻雜或離子注入來執行此摻雜工藝。離子摻雜的條件是以5×1013/cm2的劑量和50kV的加速電壓來進行磷(P)摻雜。也可以用As(砷)來代替P(磷)作為提供n型導電性的雜質元素。在此情況下，第一導電膜131-134以及第二導電膜137-140成為對提供n型導電性的雜質元素的掩模，並以自對準方式形成第一雜質區141-144。提供n型導電性的雜質元素以1×1016-1×1017/cm3的濃度被加入到第一雜質區141-144。此處，濃度範圍與第一雜質區相同的各個區域被稱為n區。
注意，雖然在本實施方案中，在清除抗蝕劑組成的掩模145-148之後執行第一摻雜工藝，但也可以不清除由抗蝕劑組成的掩模145-148而執行第一摻雜工藝。
接著，參照圖4A來進行描述。形成由抗蝕劑組成的掩模150-153，並執行第二摻雜工藝。掩模150是保護用來形成驅動電路的p溝道TFT的半導體層的溝道形成區以及此溝道形成區外圍區域的掩模。掩模151是保護用來形成驅動電路的n溝道TFT的半導體層的溝道形成區以及此溝道形成區外圍區域的掩模。掩模152和153是保護用來形成象素區TFT的半導體層的溝道形成區以及此溝道形成區外圍區域的掩模。
第二摻雜工藝中的離子摻雜條件是以3.5×1015/cm2的劑量和65kV的加速電壓來進行磷(P)摻雜。從而形成第二雜質區155。提供n型導電性的雜質元素以1×1020-1×1021/cm3的濃度被加入到第二雜質區155。此處，濃度範圍與第二雜質區相同的各個區域被稱為n+區。
接著，參照圖4B來進行描述。清除由抗蝕劑組成的掩模150-153，重新形成由抗蝕劑組成的掩模158，並執行第三摻雜工藝。
用第三摻雜工藝，在驅動電路中形成第三雜質區150-161以及第四雜質區162-164，其中，提供p型導電性的雜質元素被加入到形成p溝道TFT的半導體層。
進行雜質元素的加入，致使提供p型導電性的雜質元素以1×1020-1×1021/cm3的濃度被加入到第三雜質區159-161。注意，雖然在先前工藝中被加入了P(磷)的第三雜質區159-161中存在著一些區域(n-區)，但提供p型導電性的雜質元素以1.5-3倍於提供n型導電性的雜質元素的濃度被加入，第三雜質區159-161中的導電類型因而成為p型。此處，濃度範圍與第三雜質區相同的各個區域被稱為p+區。
而且，進行雜質元素的加入，致使提供p型導電性的雜質元素以1×1018-1×1020/cm3的濃度被加入到第四雜質區162-164。此處，濃度範圍與第四雜質區相同的各個區域被稱為p-區。
於是，用上述各個工藝就在各個半導體層中形成了具有n型導電性或p型導電性的雜質區。導電層137-140成為TFT的柵電極。
接著，參照圖C來進行描述。在形成厚度為100nm的由氮化矽膜組成的第一鈍化膜165之後，在300-550℃的溫度下進行1-12小時的熱處理。半導體層於是被氫化。在本實施方案中，在氮氣氣氛中，於410℃下進行1小時熱處理。此工藝是用包含在第一鈍化膜165中的氫來終止半導體層中的懸掛鍵的工藝。
接著，在第一鈍化膜上形成由無機絕緣體或有機絕緣體組成的第一層間絕緣膜166。正型光敏有機樹脂和負型光敏有機樹脂能夠被用作有機絕緣體。對於採用光敏有機樹脂的情況，若用光刻工藝執行曝光過程，然後腐蝕光敏有機樹脂，則能夠形成具有彎曲部分的第一窗口部分。形成具有彎曲部分的窗口部分，具有提高稍後形成的電極的覆蓋性的作用。在本實施方案中，形成了厚度為1.05微米的光敏丙烯酸樹脂膜作為第一層間絕緣膜。接著，對第一層間絕緣膜進行圖形化和腐蝕，形成具有緩慢斜率的內壁的第一窗口部分。
注意，正型光敏樹脂是褐色的，因此，若正型光敏有機樹脂被用於第一層間絕緣膜166，則在腐蝕之後必須對光敏有機樹脂進行脫色。
而且，若由無機絕緣體組成的薄膜被用於第一層間絕緣膜166，則其表面也可以被勻平。
接著，形成由氮化物絕緣膜(典型地說是氮化矽膜或氮氧化矽膜)組成的第二鈍化膜180，以便覆蓋窗口部分和第一層間絕緣膜。在本實施方案中，氮化矽膜被用於第二鈍化膜。作為成膜條件，利用矽靶，並用氮氣作為濺射氣體，在高頻放電下進行濺射。可以恰當地設定壓力，並可以採用0.5-1.0Pa的壓力、2.5-3.5KW的放電功率、以及室溫(25℃)到250℃範圍內的成膜溫度。藉助於形成由氮化物絕緣膜組成的第二鈍化膜，能夠控制第一層間絕緣膜的放氣。
藉助於在第一層間絕緣膜上形成氮化物絕緣膜，有可能防止來自襯底側的潮氣和從第一層間絕緣膜放氣造成的氣體進入稍後形成的EL元件。於是能夠抑制EL元件的退化。而且，氮化物絕緣膜具有在下列剝離工藝中使鍵合的雙面膠帶容易剝離開的作用，從而不需要用來清除剩下的粘合劑的工藝，因而能夠簡化工藝。
接著，在用光刻工藝執行曝光過程之後，依次腐蝕第二鈍化膜180、第一鈍化膜165、以及柵絕緣膜136，形成第二窗口部分。此時，幹法腐蝕或溼法腐蝕可以被用作腐蝕工藝。在本實施方案中，用幹法腐蝕方法來形成第二窗口部分。
在形成第二窗口部分之後，接著在第二鈍化膜上和第二窗口部分中形成金屬膜。在用光刻工藝曝光之後，對金屬膜進行腐蝕，於是形成源電極和漏電極181-188以及布線(圖中未示出)。由選自鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、以及矽(Si)的元素組成的膜，或這些元素組成的合金膜，被用作此金屬膜。在層疊膜厚度分別為100nm、350nm、100nm的鈦膜、鈦鋁合金膜、鈦膜(Ti/Al-Si/Ti)之後，通過腐蝕，此疊層被圖形化成所需的形狀，從而形成源電極、漏電極、以及布線(圖中未示出)。
接著，形成象素電極190。諸如ITO、SnO2之類的透明導電膜可以被用於象素電極190。在本實施方案中，形成了厚度為110nm的ITO膜，並腐蝕成所需的形狀，於是形成象素電極190。
注意，雖然由於討論的是製造透射(向下發射型)顯示器件而在本實施方案中象素電極被製作成透明電極，但當製造反射(向上發射型)顯示器件時，最好採用諸如以鋁(Al)或銀(Ag)作為其主要組分的具有優異反射性的材料、或這些膜的疊層結構作為象素電極。
接著，參照圖5B來進行描述。在第二鈍化膜、源電極、漏電極、以及象素電極上形成由有機絕緣體組成的膜之後，用光刻工藝執行曝光處理。然後，藉助於腐蝕由有機絕緣體組成的膜並形成第三窗口部分，形成第二層間絕緣膜200。正型有機樹脂和負型有機樹脂能夠被用作有機絕緣體。在本實施方案中，利用厚度為1.5微米的光敏丙烯酸樹脂，然後用溼法腐蝕方法進行腐蝕形成了第二層間絕緣膜。
然後在第二層間絕緣膜200上形成第三鈍化膜315，之後，在象素電極190上形成第四窗口部分。藉助於用第三鈍化膜315覆蓋第二層間絕緣膜200，能夠抑制從第二層間絕緣膜產生的放氣。採用由氮化物絕緣膜組成的膜(典型為氮化矽膜或氮氧化矽膜)作為第三鈍化膜是有效的。
於是在同一個襯底上能夠形成由p溝道TFT 195和n溝道TFT 196組成的驅動電路201以及具有象素TFT 197和p溝道TFT 198的象素部分202。於是完成了有源矩陣襯底A 203。接著示出了用來從有源矩陣襯底A剝離開玻璃襯底以及將其轉移到塑料襯底的工藝。
接著，參照圖6A來進行描述。雙面膠帶210的一個表面被鍵合到第三鈍化膜和象素電極190。此時，若氣泡進入到雙面膠帶210與第二層間絕緣膜200或象素電極190之間，則存在著是為剝離層的鎢膜101和玻璃襯底無法均勻地從有源矩陣襯底A 203剝離的危險，因此，必須執行鍵合，使氣泡不被引入。在本實施方案中，採用了其一側上具有紫外線剝離粘合劑，而另一側上具有熱剝離粘合劑的雙面膠帶，且具有紫外線粘合劑的一側被鍵合到第三鈍化膜315和象素電極190。當然，也可以採用二側上具有紫外線剝離粘合劑的雙面膠帶。
接著，支座211被鍵合到雙面膠帶210的另一個表面(具有熱剝離粘合劑的一側)。石英玻璃、金屬、陶瓷等能夠被用作支座211。注意，雙面膠帶210和支座211必須牢固地固定在一起。這是為了防止在襯底從有源矩陣襯底A 203剝離時支座211與雙面膠帶剝離開。在本實施方案中，石英玻璃被用作支座211，且具有熱剝離粘合劑的雙面膠帶表面被鍵合到石英玻璃。
接著，藉助於將物理力施加到氮化物層或金屬層101和由氧化物膜組成的層102，金屬層101和玻璃襯底100被從有源矩陣襯底剝離開。
已經剝離開玻璃襯底100的有源矩陣襯底被表示為有源矩陣襯底B215。此處示出了玻璃襯底100的機械強度足夠的例子。若氮化物層或金屬層101與由氧化物膜組成的層102之間的粘合牢固，且玻璃襯底100的機械強度低，則存在著玻璃襯底100破裂的可能性。因此，若在剝離之前，支座(圖中未示出)，例如塑料、玻璃、金屬、陶瓷等被鍵合到玻璃襯底背面(其上不製作TFT的表面)，則有可能更有效地進行剝離。
接著，參照圖6B來進行描述。利用粘合劑212，由氧化矽膜組成的層102被鍵合到轉移部件213。有可能採用反應硬化的粘合劑、熱硬化的粘合劑、或諸如紫外線硬化的粘合劑之類的光硬化的粘合劑作為粘合劑212，其典型例子是環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽樹脂等。在本實施方案中，紫外線硬化的粘合劑被用作粘合劑212，而聚碳酸酯膜被用作轉移部件213。可以適當地設定鍵合條件，並藉助於輻照120秒鐘紫外線，同時在電爐上加熱到大約50-100℃的溫度，聚碳酸酯膜被固定到有源矩陣襯底。
接著，雙面膠帶210和支座211被從有源矩陣襯底B 215剝離開。在初始加熱到90-150℃，最好是110-120℃之後，石英玻璃襯底211被從雙面膠帶210剝離開。紫外線輻照被執行60秒鐘，雙面膠帶210被從第二層間絕緣膜200和象素電極190剝離開。
雖然本實施方案採用了其中紫外線剝離粘合劑被用於待要剝離的物體側上而熱剝離粘合劑被用於支座側上的雙面膠帶，但粘合劑不局限於這種組合。也可以採用其中熱剝離粘合劑被用於待要剝離的物體側上且熱剝離粘合劑被用於支座側上的雙面膠帶。同樣，也可以採用僅僅具有熱剝離粘合劑的雙面膠帶以及僅僅具有紫外線剝離粘合劑的雙面膠帶。此外，也可以採用光剝離粘合劑和反應剝離粘合劑，並可以適當地設定各個剝離條件。
利用上述各個工藝，薄膜電晶體能夠被轉移到塑料襯底上。
接著，圖14A和14B示出了根據本實施方案的薄膜電晶體的電壓-電流特性。注意，Vds(源區與漏區之間的電壓差)被設定為1V。
首先參照圖14A來進行描述。圖14A示出了n溝道TFT的電學特性。轉移到塑料襯底上的n溝道TFT的電學特性相對於轉移之前的TFT的電學特性表現出幾乎沒有變化，亦即，形成在玻璃襯底上的n溝道TFT的電學特性幾乎不改變。於是認為n溝道TFT被轉移到了塑料襯底上而沒有引起其缺陷。
接著，參照圖14B來進行描述，圖14B示出了p溝道TFT的電學特性。與圖14A相似，轉移到塑料襯底上的p溝道TFT的電學特性相對於轉移之前的TFT的電學特性表現出沒有變化，亦即，形成在玻璃襯底上的p溝道TFT的電學特性幾乎不改變。於是認為p溝道TFT被轉移到了塑料襯底上而沒有引起其缺陷。
於是，就有可能利用具有紫外線剝離粘合劑或熱剝離粘合劑的雙面膠帶，在短時間內將形成在玻璃襯底上的薄膜電晶體轉移到塑料襯底上。而且，能夠在塑料襯底上製造電學特性與製造在玻璃襯底上的薄膜電晶體相同的薄膜電晶體。
而且，當從玻璃襯底剝離包含薄膜電晶體的待要剝離的物體時，有可能利用雙面膠帶將是為支座的石英玻璃襯底剝離開而不引起其損傷。因而能夠重新使用支座。對於像石英玻璃這樣的昂貴材料被用作支座的情況，因而能夠獲得成本的大幅度降低。
此外，待要剝離的物體的表面被暴露，因而有可能在將薄膜電晶體轉移到塑料襯底之後對其電學特性進行估量。
在本實施方案中，解釋了使配備有EL(電致發光)元件316的EL模塊形成在塑料襯底上的例子。圖7A和7B被用於此解釋。
首先，根據實施方案1製造圖6B的有源矩陣襯底C 216，然後在第三鈍化膜315和象素電極190上形成EL層313。此EL層313通常由諸如發光層、電荷注入層、以及電荷輸運層之類的薄膜的疊層構成。由通過單重態激發而發光(螢光)的發光材料(單重態化合物)組成的薄膜以及由通過三重態激發而發光(磷光)的發光材料(三重態化合物)組成的薄膜，能夠被用作EL層。而且，EL層313的各個層可以是僅僅由有機材料組成的薄膜，也可以是由有機材料組成的薄膜和由無機材料組成的薄膜的疊層結構。此外，此有機材料可以是高分子量或低分子量材料。各種已知的材料能夠被用作這些有機材料和無機材料。各種已知的方法被用作各個層的成膜方法。在本實施方案中，用蒸發方法層疊了膜厚度為20nm的CuPc膜、膜厚度為30nm的α-NPD膜、膜厚度為50nm的Alq3膜、以及膜厚度為2nm的BaF2膜，從而形成EL層313。
接著，在EL層313上形成陰極314，此外，在陰極314上形成第四鈍化膜(圖中未示出)。包含周期表1族或2族元素的金屬薄膜可以被用於陰極314，且其中0.2-1.5％(最好是0.5-1.0％)重量比的鋰被加入到鋁的金屬膜由於其電荷注入特性等而成為適合的金屬膜。注意，利用本發明的第一到第四鈍化膜，鋰元素進入薄膜電晶體的擴散受到了控制，因此，鋰元素不影響薄膜電晶體的工作。
於是，通過上述各個工藝就由象素電極190、EL層313、以及陰極314形成了EL元件316。
圖7A所示的結構涉及到一種向下發射的發光器件，從EL元件發射的光通過象素電極190而從塑料襯底213側發射。
另一方面，用具有反射性的金屬膜代替象素電極190，並在陰極314中採用膜厚度小(最好是10-50nm)的金屬膜，從EL元件發射的光通過陰極而被發射。由功函數大的Pt(鉑)和Au(金)組成的金屬膜被用作具有反射性的金屬膜，以便使此金屬膜用作陽極。包含周期表1族或2族元素的金屬膜被用於陰極。
在這種向上發射的發光器件中，光不通過象素電極下方部分，因而有可能形成存儲器元件和電阻元件，從而不存在與第一層間絕緣膜166有顏色相關的問題。結果，也有可能在設計中獲得高的自由度，進一步簡化了製造工藝。
接著，參照圖7B來進行描述。在第四鈍化膜上形成第三層間絕緣膜。在形成第三層間絕緣膜319之後，最好進一步勻平其表面。注意，不總是必須形成第三層間絕緣膜319。
藉助於用粘合層317將反襯底318鍵合其上而密封EL元件。諸如PES(聚硫醚乙二醇)、PC(聚碳酸酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、以及PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)之類的塑料，可以被用於反襯底。在本實施方案中，採用了聚碳酸酯膜。注意，對於具有反射性的金屬膜被用作象素電極190的代替物的情況，塑料襯底必須由具有透光特性的材料製成，且膜厚度小(最好為10-50nm)的金屬膜被用作陰極314。在本實施方案中，環氧樹脂被用作粘合層317，而聚碳酸酯膜被用作反襯底。若由相同的材料組成的襯底被用於是為轉移部件的襯底213和反襯底318，則他們的熱膨脹係數相等，襯底從而對溫度改變造成的應力應變不敏感。
而且，轉移部件213和反襯底318按需要被分割成所需的形狀。然後用已知的技術將FPC(圖中未示出)鍵合到其上。
接著，參照圖15來進行描述。圖15是根據本實施方案製造的EL元件的上表面照片。從這一照片可以理解用本實施方案的工藝製造在塑料襯底上的EL模塊的發光。而且，聚碳酸酯膜被用於EL模塊的轉移部件和反襯底，因而能夠製造極薄的EL模塊。
利用俯視圖8來解釋根據實施方案1和實施方案2得到的EL模塊的結構。實施方案2中的轉移部件213對應於塑料襯底900。
圖8是俯視圖，示出了具有配備有EL元件的發光器件的一種模塊(以下稱為EL模塊)。象素部分902、源側驅動電路901、以及柵側驅動電路903被形成在塑料襯底900(典型為塑料膜襯底)上。可以用上述各個實施方案來製造象素部分和驅動電路。
而且，參考號918表示密封材料，而參考號919表示保護膜。密封材料918覆蓋象素部分和驅動電路部分，而保護膜919覆蓋密封材料。注意，最好採用對可見光儘可能透明或半透明的材料作為密封材料918。而且，密封材料918最好是潮氣和氧儘可能少通過其中的材料。藉助於用密封材料918和保護膜919對其進行密封，能夠將發光元件完全隔絕於外界。從而能夠防止諸如潮氣和氧之類的促使例如氧化的EL層退化的來自外界的物質的進入。此外，當採用具有導熱性的薄膜(例如AlON膜或AlN膜)作為保護膜時，能夠發散驅動過程中產生的熱，從而能夠獲得具有高可靠性的發光器件。
此外，用粘合材料將其與反襯底(圖中未示出)密封。對反襯底的形狀和支座的形狀沒有特別的限制，可以採用具有平坦表面的形狀、具有彎曲表面的形狀、具有柔性的形狀、以及具有薄膜形狀的形狀。為了承受熱和外力等造成的形變，反襯底最好由與薄膜襯底900相同的材料製成，例如塑料襯底。
而且，雖然圖中未示出，但為了防止背景由於從所用金屬層(在此情況下是陰極等)的反射而被反映在其中，還可以在襯底900上提供稱為圓偏振片並由延遲片(四分之一波長片)或偏振片組成的圓偏振裝置。
注意，參考號908表示各種布線，用來傳輸輸入到源側驅動電路901和柵側驅動電路903的信號以及通過其接收來自成為外部輸入端子的FPC(柔性印刷電路)909的視頻信號和時鐘信號。而且，本實施方案的發光器件可以採用數字驅動和模擬驅動，且視頻信號可以是數位訊號和模擬信號。注意，雖然圖中僅僅示出了FPC，但印刷電路板(PWB)也可以被固定到FPC。本說明書中定義的發光器件的範疇不僅包括發光器件主體，而且還包括以FPC和PWB形式固定於其上的部分。而且，雖然也有可能在與象素部分和驅動電路同一個襯底上形成複雜的集成電路(例如存儲器、CPU、控制器、或D/A控制器)，但難以用少量的掩模來加以製造。因此，最好用COG(玻璃上晶片)方法、TAB(帶自動鍵合)方法、或引線鍵合方法來安裝配備有存儲器、CPU、控制器、D/A轉換器等的集成電路晶片。
用上述各個工藝，能夠在塑料襯底上製造具有電學特性良好的高度可靠薄膜電晶體的EL模塊。而且，用塑料膜作為塑料襯底，能夠製造尺寸非常小且重量輕的EL模塊。
本實施方案解釋在塑料襯底上製造液晶模塊的例子。圖9A和9B被用於此解釋。
首先參照圖9A來進行描述。在根據實施方案1得到圖6B狀態的有源矩陣襯底C 216之後，用已知的技術，在襯底能夠承受的溫度範圍內，在圖6B的有源矩陣襯底C上形成定向膜。然後形成定向膜617，並執行摩擦工藝，從而製造有源矩陣襯底D 600。
注意，圖9A的元件a601、元件b602、元件c603、以及元件d604，分別對應於圖6B的p溝道TFT 195、n溝道TFT 196、象素TFT 197、以及p溝道TFT 198。還要注意的是，為了勻平有源矩陣襯底的表面，可以採用已知的技術。在形成源電極和漏電極605-612以及布線(圖中未示出)之後，形成第二層間絕緣膜。此外，形成第二窗口部分，並形成連接布線614和象素電極615和616。
接著製備反襯底620。
諸如PES(聚硫醚乙二醇)、PC(聚碳酸酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、以及PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)之類的塑料，可以被用於反襯底。其中有顏色的層和遮光層對應於各個象素被排列的濾色片(圖中未示出)，被形成在反襯底620上。而且，遮光層(圖中未示出)還被形成在驅動電路部分內。形成勻平膜(圖中未示出)來覆蓋濾色片和遮光層。接著，在勻平膜上形成由透明電極組成的反電極621，並在整個反襯底上形成定向膜622，並執行摩擦工藝。可以用已知的技術，在反襯底能夠承受的溫度範圍內執行這些工藝。
接著，用密封材料624鍵合其上形成象素部分和驅動電路的有源矩陣襯底D 600以及反襯底620。填充劑被混合到密封材料中，且二個襯底以填充劑造成的均勻間隔被鍵合到一起。然後將液晶材料623注入到二個襯底之間，再用密封劑(圖中未示出)完全密封。已知的液晶材料可以被用作此液晶材料。
如有需要，有源矩陣襯底D 600和反襯底620被分成所需形狀。此外，可以用已知技術適當地形成偏振片(圖中未示出)等。還可以用已知技術鍵合FPC(圖這未示出)。
注意，倘若其中保持固定厚度的結構被應用於液晶顯示器件，則諸如塑料膜之類的具有柔性的塑料襯底可以被用作塑料襯底213和反襯底620。
於是能夠製造具有高可靠性和良好電學特性的有源矩陣液晶模塊。塑料被用於襯底，因而能夠製造重量非常輕的液晶模塊。
參照俯視圖10來描述基於實施方案1和4的這樣得到的液晶模塊的結構。
象素部分704被置於有源矩陣襯底701的中心。用來驅動源信號線的源信號線驅動電路702被置於象素部分704上。用來驅動柵信號線的柵信號線驅動電路703被置於象素部分704的左右。雖然在本實施方案中柵信號線驅動電路703相對於象素部分是對稱的，但液晶模塊可以僅僅在象素部分的一側具有一個柵信號線驅動電路。設計者可以選擇適合於更好地考慮液晶模塊的襯底尺寸等的安排。但就諸如電路工作可靠性和驅動效率而言，圖10所示柵信號線驅動電路的對稱安排是優選的。
各種信號從柔性印刷電路(FPC)705被輸入到驅動電路。在層間絕緣膜和樹脂膜中開出接觸孔並形成連接電極309之後，FPC 705通過各向異性導電膜之類被壓配合，以便達及排列在襯底701給定位置中的布線。在本實施方案中，連接電極由ITO組成。
密封劑707沿著襯底外圍被塗敷在驅動電路和象素部分周圍。然後，反襯底706被鍵合到襯底701，同時，預先形成在有源矩陣襯底上的間隔物保持二個襯底之間的間隙恆定。液晶元素通過未被密封劑707塗敷的部分被注入。然後用密封劑708密封二個襯底。通過上述各個步驟就完成了液晶模塊。
雖然此處所有的驅動電路被形成在襯底上，但一些集成電路可以被用於某些驅動電路。
如上所述，能夠製造具有高可靠性、良好電學特性、以及重量輕的有源矩陣液晶模塊。
實施方案1-5所示的有源矩陣襯底以及採用此有源矩陣襯底的液晶模塊和EL模塊，能夠被應用於各種電子裝置的顯示部分。
這種電子裝置包括攝象機、數位相機、投影儀、頭戴式顯示器(風鏡式顯示器)、車輛導航系統、汽車音響、個人計算機、移動信息終端(例如移動計算機、行動電話、或電子圖書等)等。圖12和13示出了其實際例子。
圖12A示出了一種個人計算機，它包括主體3001、圖象輸入部分3002、顯示部分3003、鍵盤3004等。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的個人計算機。
圖12B示出了一種攝象機，它包括主體3101、顯示部分3102、聲音輸入部分3103、操作開關3104、電池3105、圖象接收部分3106等。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的攝象機。
圖12C示出了一種移動計算機，它包括主體3201、相機部分3202、圖象接收部分3203、操作開關3204、顯示部分3205等。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的移動計算機。
圖12D示出了一種風鏡式顯示器，它包括主體3301、顯示部分3302、鏡臂部分3303等。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的風鏡式顯示器。
圖12E示出了一種採用其上記錄程序的記錄媒質(以下稱為記錄媒質)的播放器，此播放器包括主體3401、顯示部分3402、揚聲器部分3403、記錄媒質3404、操作開關3405等。此遊戲機使用DVD(數字萬能碟盤)和CD等作為記錄媒質，並使用戶能夠欣賞音樂、電影、遊戲、以及上網。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的遊戲機。
圖12F示出了一種數位相機，它包括主體3501、顯示部分3502、目鏡3503、操作開關3504、圖象接收部分(未示出)等。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的數位相機。
圖13A示出了一種行動電話，它包括主體3901、聲音輸出部分3902、聲音輸入部分3903、顯示部分3904、操作開關3905、天線3906等。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的行動電話。
圖13B示出了一種移動圖書(電子圖書)，它包括主體4001、顯示部分4002和4003、儲存媒質4004、操作開關4005、天線4006等。藉助於實施本發明，能夠完成小巧而重量輕的移動記事本。
圖13C示出了一種顯示器，它包括主體4101、支座4102、顯示部分4103等。藉助於實施本發明，能夠完成本發明的小巧而重量輕的顯示器。
正如從上面的描述可見，本發明的應用範圍極為廣闊，本發明能夠被應用於其中具有半導體器件的任何種類的電子裝置。
藉助於實現本發明的結構，能夠獲得下面所示的效果。
疊層的待要剝離的物體能夠從襯底被轉移到轉移部件上，特別是轉移到塑料襯底上。
而且，具有半導體元件(例如薄膜電晶體、有機薄膜電晶體、薄膜二極體、光電轉換元件、以及電阻元件)的待要剝離的物體，能夠在短時間內被轉移到轉移部件上，特別是轉移到塑料襯底上。
而且，在從襯底剝離待要剝離的物體並將其轉移到塑料襯底之後，有可能估量各種半導體元件，典型地說是各種薄膜電晶體的特性。
此外，在將待要剝離的物體轉移到塑料襯底上之後，形成在待要剝離的物體上的支座被剝離開，具有待要剝離的物體的器件的厚度因而變得較小，從而能夠獲得整個器件的小型化。若此器件是向下發射的發光器件或透射型液晶顯示器件，則能夠提高從發光元件發射的光或後照光的透射率。
此外，有可能從襯底剝離待要剝離的物體而不損傷支座，從而能夠重新使用此支座。因此，若像石英玻璃這樣的昂貴材料或稀有材料被用作支座，則能夠大幅度降低成本。
權利要求
1.一種轉移疊層的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體鍵合到第一轉移部件；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質。
2.一種轉移疊層的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體的一面鍵合到第一轉移部件；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質，並將待要剝離的物體的另一面鍵合到第二轉移部件。
3.一種轉移疊層的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；用物理方法，對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體鍵合到第一轉移部件；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質。
4.一種轉移疊層的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；用物理方法，對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體的一面鍵合到第一轉移部件，以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質，並將待要剝離的物體的另一面鍵合到第二轉移部件。
5.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，待要剝離的物體具有半導體元件，此半導體元件包含選自薄膜電晶體、有機薄膜電晶體、薄膜二極體、光電轉換元件、以及電阻元件的至少一種。
6.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，待要剝離的物體具有氧化物層，此氧化物層包含選自氧化矽或金屬氧化物的至少一種，且此氧化物層與剝離層接觸。
7.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，剝離層包含金屬膜，此金屬膜含有選自鈦、鋁、鉭、鎢、鉬、銅、鉻、釹、鐵、鎳、鈷、釕、銠、鈀、鋨、銥的至少一種元素。
8.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，剝離層包含氮化物膜，此氮化物膜含有選自鈦、鋁、鉭、鎢、鉬、銅、鉻、釹、鐵、鎳、鈷、釕、銠、鈀、鋨、銥的至少一種元素。
9.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，可剝離粘合劑媒質的粘合劑包含用熱剝離的粘合劑。
10.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，可剝離粘合劑媒質的粘合劑包含用紫外光剝離的粘合劑。
11.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，可剝離粘合劑媒質的一種粘合劑包含用熱剝離的粘合劑，且可剝離粘合劑媒質的另一種粘合劑包含用紫外光剝離的粘合劑。
12.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，第一轉移部件包含塑料。
13.根據權利要求2-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，第二轉移部件包含塑料。
14.根據權利要求1-4中任何一個的轉移疊層的方法，其中，可剝離粘合劑媒質包含雙面膠帶。
15.一種製造半導體器件的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成包含半導體元件的待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體鍵合到第一轉移部件；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質。
16.一種製造半導體器件的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成包含半導體元件的待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體的一面鍵合到第一轉移部件；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質，並將待要剝離的物體的另一面鍵合到第二轉移部件。
17.一種製造半導體器件的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成包含半導體元件的待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；用物理方法，對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體鍵合到第一轉移部件；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質。
18.一種製造半導體器件的方法，它包含通過剝離層，在第一襯底上形成包含半導體元件的待要剝離的物體；通過可剝離的粘合劑媒質，將支座鍵合到待要剝離的物體；用物理方法，對剝離層和待要剝離的物體進行剝離，並將待要剝離的物體的一面鍵合到第一轉移部件；以及從待要剝離的物體剝離支座和可剝離的粘合劑媒質，並將待要剝離的物體的另一面鍵合到第二轉移部件。
19.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，待要剝離的物體具有半導體元件，此半導體元件包含選自薄膜電晶體、有機薄膜電晶體、薄膜二極體、光電轉換元件、以及電阻元件的至少一種。
20.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，待要剝離的物體具有氧化物層，此氧化物層包含選自氧化矽或金屬氧化物的至少一種，且此氧化物層與剝離層接觸。
21.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，剝離層包含金屬膜，此金屬膜含有選自鈦、鋁、鉭、鎢、鉬、銅、鉻、釹、鐵、鎳、鈷、釕、銠、鈀、鋨、銥的至少一種元素。
22.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，剝離層包含氮化物膜，此氮化物膜含有選自鈦、鋁、鉭、鎢、鉬、銅、鉻、釹、鐵、鎳、鈷、釕、銠、鈀、鋨、銥的至少一種元素。
23.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，可剝離粘合劑媒質的粘合劑包含用熱剝離的粘合劑。
24.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，可剝離粘合劑媒質的粘合劑包含用紫外光剝離的粘合劑。
25.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，可剝離粘合劑媒質的一種粘合劑包含用熱剝離的粘合劑，且可剝離粘合劑媒質的另一種粘合劑包含用紫外光剝離的粘合劑。
26.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，第一轉移部件包含塑料。
27.根據權利要求16-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，第二轉移部件包含塑料。
28.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，可剝離粘合劑媒質包含雙面膠帶。
29.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，半導體器件是選自由個人計算機、攝象機、移動計算機、風鏡式顯示器、採用記錄媒質的播放器、數位相機、行動電話、以及電子圖書的至少一種。
30.根據權利要求15-18中任何一個的製造半導體器件的方法，其中，可剝離粘合劑媒質包含雙面膠帶。
全文摘要
本發明的目的是提供一種在短時間內將待要剝離的物體轉移到轉移部件上而不對疊層中待要剝離的物體造成損傷的方法。而且，本發明的另一目的是提供一種製造半導體器件的方法，其中，製造在襯底上的半導體元件被轉移到轉移部件，典型地說是塑料襯底上。此方法的特徵在於包括在襯底上形成剝離層和待要剝離的物體；通過雙面膠帶鍵合待要剝離的物體和支座；用物理方法從剝離層剝離待要剝離的物體，然後將待要剝離的物體鍵合到轉移部件上；以及從待要剝離的物體剝離支座和雙面膠帶。
文檔編號H01L21/762GK1458665SQ0312382
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月16日 優先權日2002年5月17日
發明者高山徹, 後藤裕吾, 丸山純矢, 大野由美子 申請人:株式會社半導體能源研究所