專利名稱：薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法、薄膜器件、薄膜集成電路裝置、有源矩陣襯底、液晶顯示裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法、薄膜器件、薄膜集成電路裝置、有源矩陣襯底、液晶顯示裝置及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
例如，在制作利用薄膜晶體管(TFT)的液晶顯示器時(shí)，要經(jīng)過(guò)利用CVD(化學(xué)汽相淀積)在襯底上形成薄膜晶體管的工序。由于在襯底上形成薄膜晶體管的工序伴隨有高溫處理，襯底必須采用具有優(yōu)良耐熱性的材質(zhì)，即軟化點(diǎn)及熔點(diǎn)高的材質(zhì)。因此，現(xiàn)在采用石英玻璃作為能夠耐受1000℃程度的溫度的襯底，并且采用耐熱玻璃作為能夠耐受500℃左右溫度的襯底。
如上所述，承載薄膜器件的襯底必須可以滿足制作這些薄膜的條件。也就是說(shuō)確定所使用的襯底時(shí)必須要能夠滿足所承載的器件的制作條件。
但是，如果著眼于TFT等的薄膜器件形成工序結(jié)束之后的階段，則有時(shí)上述的“襯底”也并不一定能令人滿意。
例如，如上所述，在進(jìn)行伴隨有高溫處理的制作工藝的場(chǎng)合，如采用石英襯底及耐熱襯底等時(shí)，由于其價(jià)格高昂，就會(huì)導(dǎo)致制品價(jià)格上升。
另外，玻璃襯底重，容易碎裂。在掌上計(jì)算機(jī)及便攜式電話機(jī)等便攜式電子設(shè)備中所使用的液晶顯示器最好是盡可能地便宜、輕、能耐受一定的變形、而且即使掉落也不會(huì)摔壞。但實(shí)際上，通常玻璃襯底重、變形耐受性差、而且也怕掉落時(shí)摔壞。
也就是說(shuō)，在制作條件產(chǎn)生的制約和對(duì)制作后的制品所要求的優(yōu)良特性之間存在距離，要滿足雙方的條件和特性過(guò)去曾極為困難。
所以本發(fā)明人等曾經(jīng)提出在利用現(xiàn)有工藝在襯底上形成包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層之后，將這一包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層從襯底上剝離而轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移體上的技術(shù)(日本專利特愿平8-225643號(hào))。為此在襯底和作為被轉(zhuǎn)移層的薄膜器件之間形成一個(gè)分離層。通過(guò)對(duì)此分離層進(jìn)行光照可使分離層的內(nèi)層及/或界面剝離，這可認(rèn)為是由于襯底和被分離層的內(nèi)聚力減弱而使被轉(zhuǎn)移層可以脫離襯底。此處，在通過(guò)伴隨有高溫處理的制作工藝來(lái)形成薄膜器件的場(chǎng)合，采用的是石英襯底及耐熱玻璃襯底。但是，因?yàn)檗D(zhuǎn)移體不經(jīng)受這種高溫處理，所以其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)作為轉(zhuǎn)移體所要求的制約可得到大幅度的緩和。
然而，包含薄膜器件的轉(zhuǎn)移層，如從制作薄膜器件所使用的襯底脫離而轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移體，被轉(zhuǎn)移層與襯底之間的疊層關(guān)系正好與被轉(zhuǎn)移層與轉(zhuǎn)移體之間的關(guān)系相反。也就是當(dāng)初與襯底側(cè)相對(duì)的一面將不與轉(zhuǎn)移體相對(duì)。對(duì)于這一點(diǎn)如對(duì)被轉(zhuǎn)移層，例如，是由第1層和第2層兩層構(gòu)成的場(chǎng)合進(jìn)行說(shuō)明的話，在襯底上以第1層、第2層這樣的順序形成的被轉(zhuǎn)移層在轉(zhuǎn)移體上形成順序?yàn)榈?層、第1層。
一般講，在襯底上形成薄膜器件的場(chǎng)合，是在此元件形成之后通過(guò)絕緣層形成電極。因而，由于此電極位于表層側(cè)，對(duì)該電極進(jìn)行的布線或接觸很容易。但是，如將包含此薄膜器件及電極的被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移體上，則由于電極為轉(zhuǎn)移體所覆蓋，對(duì)此電極的布線或接觸將很困難。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明即以上述問題為著眼點(diǎn)而完成的發(fā)明，其目的之一是提供一種新技術(shù)，使得可以獨(dú)立而自由地選擇在制作薄膜器件時(shí)所使用的襯底，和，例如，在實(shí)際使用制品時(shí)所使用的襯底(具有從制品的用途來(lái)看是性能良好的襯底)，但又能按原樣維持薄膜器件和制作時(shí)所使用的襯底的之間疊層關(guān)系不變，并可將該薄膜器件轉(zhuǎn)移到實(shí)際使用時(shí)所使用的襯底上去。
解決上述課題的本發(fā)明的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法的一種方案的步驟包括在襯底上形成第1分離層的第1工序；在上述第1分離層上形成包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層的第2工序；在上述被轉(zhuǎn)移層上形成第2分離層的第3工序；在上述第2分離層上粘合一次轉(zhuǎn)移體的第4工序；以上述第1分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第5工序；在上述被轉(zhuǎn)移層的下面粘合二次轉(zhuǎn)移體的第6工序；以及以上述第2分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第7工序；并且將包含上述薄膜器件的上述被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體之上。
在制作器件的可靠性高的襯底如石英襯底等之上，設(shè)置后來(lái)可以分離的第1分離層，在該襯底上形成包含TFT等的薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層。之后，在此被轉(zhuǎn)移層之上，形成后來(lái)可以分離的第2分離層，并且在第2分離層之上粘合一次轉(zhuǎn)移體。其后以第1分離層為界使制作薄膜器件時(shí)所使用的襯底從被轉(zhuǎn)移層脫離。這樣一來(lái)，當(dāng)初襯底與被轉(zhuǎn)移層之間的疊層關(guān)系就正好與一次轉(zhuǎn)移體與被轉(zhuǎn)移層之間的關(guān)系相反。
可是，最好是在將第1分離層從被轉(zhuǎn)移層的下面去除之后，在其下面粘合二次轉(zhuǎn)移體。因此，就以第2分離層為界，使一次轉(zhuǎn)移體脫離被轉(zhuǎn)移層。如此一來(lái)，對(duì)于被轉(zhuǎn)移層而言，在當(dāng)初是襯底所處的位置上現(xiàn)在存在的是二次轉(zhuǎn)移體，于是當(dāng)初襯底與被轉(zhuǎn)移層之間的疊層關(guān)系就與二次轉(zhuǎn)移體與被轉(zhuǎn)移層之間的疊層關(guān)系一致。
另外，在被轉(zhuǎn)移層的下層粘合二次轉(zhuǎn)移體的工序和使一次轉(zhuǎn)移體脫離被轉(zhuǎn)移層的工序，其先后順序無(wú)所謂，哪一工序在前都可以。但是，在使一次轉(zhuǎn)移體脫離之后處理被轉(zhuǎn)移層有問題的場(chǎng)合，最好是首先實(shí)施將被轉(zhuǎn)移層粘合于二次轉(zhuǎn)移體的工序，然后再實(shí)施使一次轉(zhuǎn)移體脫離的工序。就此點(diǎn)而言，一次轉(zhuǎn)移體的材質(zhì)和特性最好至少是具有保形性。由于在制作薄膜器件時(shí)一次轉(zhuǎn)移體并不存在，所以無(wú)須考慮耐熱性、金屬污染等工藝上的制約。
這里，上述第5工序最好是能包含對(duì)上述第1分離層進(jìn)行光照并使上述第1分離層的內(nèi)層及/或界面產(chǎn)生剝離的工序。
對(duì)第1分離層進(jìn)行光照，借此使該第1分離層中產(chǎn)生剝離現(xiàn)象，從而使該第1分離層和襯底之間的粘著性降低。因此，通過(guò)對(duì)襯底施加作用力，可使該襯底脫離被轉(zhuǎn)移層。
另外，上述襯底最好是具有透光性的襯底，在這種場(chǎng)合，對(duì)上述第1分離層進(jìn)行的光照可通過(guò)上述透光性襯底進(jìn)行。
這樣一來(lái)，就無(wú)須直接對(duì)薄膜器件進(jìn)行光照而可以使第1分離層產(chǎn)生剝離，因而可以降低薄膜器件特性的劣化。
另外，可以用粘合劑作第2分離層。在這種場(chǎng)合，上述第5工序包含熔融上述粘合劑的工序。
如果采用粘合劑作為第2分離層，可兼用作其后的一次轉(zhuǎn)移體粘合工序中所使用的粘合劑，然而，通過(guò)在一次轉(zhuǎn)移體粘合后進(jìn)行加熱也可使一次轉(zhuǎn)移體的分離更容易。此外，即使包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層的表面上出現(xiàn)一些臺(tái)階，通過(guò)將粘合劑兼用作平坦化層就可使該臺(tái)階平坦化，而與一次轉(zhuǎn)移體的粘合就很容易進(jìn)行。
上述第7工序最好是能包含對(duì)上述第2分離層進(jìn)行光照并使上述第2分離層的內(nèi)層及/或界面產(chǎn)生剝離的工序。
對(duì)第2分離層進(jìn)行光照，借此使該第2分離層中產(chǎn)生剝離現(xiàn)象，從而使該第2分離層和一次轉(zhuǎn)移體之間的粘著性降低。因此，通過(guò)對(duì)一次轉(zhuǎn)移體施加作用力，可使該一次轉(zhuǎn)移體脫離被轉(zhuǎn)移層。
上述一次轉(zhuǎn)移體最好是具有透光性的襯底，在這種場(chǎng)合，對(duì)上述第2分離層進(jìn)行的光照可通過(guò)上述透光性一次轉(zhuǎn)移體進(jìn)行。
這樣一來(lái)，就無(wú)須直接對(duì)薄膜器件進(jìn)行光照而可以使第2分離層產(chǎn)生剝離，因而可以降低薄膜器件特性的劣化。
此外，上述第2工序最好是能包含在上述薄膜器件形成之后在薄膜器件上形成導(dǎo)通電極的工序。在此場(chǎng)合，通過(guò)以二次轉(zhuǎn)移體、薄膜器件、電極的順序進(jìn)行疊層，即使在將被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體上之后，電極的布線和接觸也很容易。
此處最好是還包含有一道去除附著于被轉(zhuǎn)移層上的第2分離層的工序?？蓪⒉恍枰牡?分離層完全去除。
至于二次轉(zhuǎn)移體的理想材質(zhì)和特性等，則與一次轉(zhuǎn)移體的情況相同，由于在制作薄膜器件時(shí)二次轉(zhuǎn)移體并不存在，所以可以無(wú)須考慮耐熱性、金屬污染等工藝上的制約而進(jìn)行選擇。
此二次轉(zhuǎn)移體也可用作透明襯底。作為此透明襯底，例如，可以使用鈉玻璃襯底等廉價(jià)襯底以及具有可撓性的透明塑料薄膜等。如是透明襯底，例如可用作形成薄膜器件的液晶片用的襯底。
此外，如將形成被轉(zhuǎn)移層時(shí)的最高溫度記為Tmax，則二次轉(zhuǎn)移體最好是以玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)或軟化點(diǎn)低于上述Tmax的材料構(gòu)成。
因?yàn)檫@樣就可以自由地使用過(guò)去一直不采用的不能耐受器件制作時(shí)的最高溫度的廉價(jià)玻璃襯底。一次轉(zhuǎn)移體也同樣無(wú)需具有薄膜器件工藝加工時(shí)的高溫耐熱性。
二次轉(zhuǎn)移體的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)或軟化點(diǎn)可以也低于形成薄膜器件工藝過(guò)程中的最高溫度，其原因是薄膜器件形成時(shí)轉(zhuǎn)移體不會(huì)承受該最高溫度。于是二次轉(zhuǎn)移體可由合成樹脂或玻璃材料構(gòu)成。
例如，如以塑料薄膜等具有撓性(可撓性)的合成樹脂板作為二次轉(zhuǎn)移體，并將薄膜器件轉(zhuǎn)移于其上，就可能實(shí)現(xiàn)采用高剛性玻璃襯底所得不到的優(yōu)良特性。如將本發(fā)明用于液晶顯示裝置中，就可以實(shí)現(xiàn)一種柔軟、重量輕并且掉落時(shí)不易摔壞的顯示裝置。
另外，例如，也可以使用鈉玻璃襯底等廉價(jià)襯底作為二次轉(zhuǎn)移體。鈉玻璃襯底價(jià)格低，是一種在經(jīng)濟(jì)方面有利的襯底。但鈉玻璃襯底存在在TFT制作時(shí)的熱處理過(guò)程中會(huì)析出堿組分的問題，所以過(guò)去一直很難將其應(yīng)用于有源矩陣型液晶顯示裝置?？墒牵鶕?jù)本發(fā)明，由于是將已經(jīng)完成的薄膜器件轉(zhuǎn)移，就消除了上述熱處理所引起的問題。因而就可以將鈉玻璃襯底等過(guò)去有問題的襯底應(yīng)用于有源矩陣型顯示裝置中。
其次，關(guān)于形成被轉(zhuǎn)移層的襯底的材質(zhì)、特性等等，該襯底最好具有耐熱性。其原因是那樣就可以進(jìn)行薄膜器件制作時(shí)所要求的高溫處理，可以制作出可靠性高的高性能薄膜器件。
另外，最好上述襯底能使剝離之際所使用的光的10％以上透過(guò)。通過(guò)襯底可以高效率地利用使第1分離層中產(chǎn)生剝離的足夠的光能。
如將形成被轉(zhuǎn)移層時(shí)的最高溫度記為Tmax，則上述襯底最好是以畸變點(diǎn)高于上述Tmax的材料構(gòu)成。
其原因是那樣就可以進(jìn)行薄膜器件制作時(shí)所要求的高溫處理，可以制作出可靠性高的高性能薄膜器件。
下面說(shuō)明形成由于光照而產(chǎn)生剝離的第1及/或第2分離層的理想材質(zhì)、特性等等，該第1及/或第2分離層最好是由非晶硅構(gòu)成。
非晶硅吸收光，并且也易于制備，其實(shí)用性高。
還有，上述非晶硅最好含有2atm％的氫(H)。
在采用含氫非晶硅的場(chǎng)合，在光照的同時(shí)會(huì)釋放出氫，因此會(huì)在分離層內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)壓，可促進(jìn)分離層的剝離。
或者，上述非晶硅可含有10atm％的氫(H)。
隨著含氫率的增加，其促進(jìn)分離層的剝離作用更為明顯。
由于光照而產(chǎn)生剝離的第1及/或第2分離層的其他材質(zhì)可以是氮化硅。
由于光照而產(chǎn)生剝離的第1及/或第2分離層的另一其他材質(zhì)可以是含氫合金。
如采用含氫合金作為分離層，在光照的同時(shí)會(huì)釋放出氫，因此可促進(jìn)分離層的剝離。
由于光照而產(chǎn)生剝離的第1及/或第2分離層的另外的其他材質(zhì)可以是含氮金屬合金。
如采用含氮金屬合金作為分離層，在光照的同時(shí)會(huì)釋放出氮，因此可促進(jìn)分離層的剝離。
此分離層不限于單層膜，也可是多層膜。此多層膜可由非晶硅膜及其上形成的金屬膜構(gòu)成。
由于光照而產(chǎn)生剝離的第1及/或第2分離層的另外的其他材質(zhì)可由陶瓷、金屬及有機(jī)高分子材料中的至少一種構(gòu)成。
實(shí)際可用作由于光照而產(chǎn)生剝離的第1及/或第2分離層的材質(zhì)如上所示。作為金屬，例如，也可使用含氫合金和含氮合金。在此場(chǎng)合，與使用非晶硅的場(chǎng)合相同，在光照的同時(shí)會(huì)釋放出氫氣和氮?dú)?，因此可促進(jìn)分離層的剝離。
下面，說(shuō)明光照工序所使用的光。最好是使用激光。
激光是相干光，適于使第1及/或第2分離層內(nèi)產(chǎn)生剝離。
此激光的波長(zhǎng)可為100nm-350nm。
由于使用短波長(zhǎng)的光能激光，第1及/或第2分離層的剝離可高效地進(jìn)行。
可滿足上述條件的激光器，例如，有準(zhǔn)分子激光器。準(zhǔn)分子激光是一種可輸出短波長(zhǎng)的紫外區(qū)高能激光的氣體激光，通過(guò)使用稀有氣體(Ar,Kr,Xe)和鹵素氣體(F2,HCl)的混合物作為激光媒體，可輸出的有代表性的4種波長(zhǎng)的激光(XeF=351nm,XeCl=308nm,KrF=248nm,ArF=193nm)。
利用準(zhǔn)分子激光進(jìn)行照射，可在第1及/或第2分離層中，產(chǎn)生無(wú)熱影響的分子鍵直接切斷及氣體蒸發(fā)等作用。
激光波長(zhǎng)可采用350nm-1200nm。
在第1及/或第2分離層具有可產(chǎn)生，例如，釋放、氣化、升華等相變的分離特性的場(chǎng)合，可采用波長(zhǎng)大約為350nm-1200nm的激光。
上述薄膜器件可為薄膜晶體管(TFT)。這樣，可將高性能的TFT自由地轉(zhuǎn)移(形成)于所要求的二次轉(zhuǎn)移體上。從而就可以在二次轉(zhuǎn)移體上承載各種電子電路。
本發(fā)明的上述轉(zhuǎn)移方法，也可以在較上述襯底為大的上述二次轉(zhuǎn)移體上多次進(jìn)行，從而可將多個(gè)被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到一個(gè)上述二次轉(zhuǎn)移體上。
通過(guò)反復(fù)使用可靠性高的襯底，或使用多個(gè)襯底而多次執(zhí)行薄膜圖形轉(zhuǎn)移，就可以制成承載高可靠性薄膜器件的大規(guī)模集成電路襯底。
將上述本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法在比上述襯底大的上述二次轉(zhuǎn)移體上執(zhí)行多次，就可在上述二次轉(zhuǎn)移體上將設(shè)計(jì)規(guī)則層次不同的多個(gè)被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到上述二次轉(zhuǎn)移體上。
在一片襯底上承載，例如，不同種的多個(gè)電路(也包括功能塊)的場(chǎng)合，有時(shí)根據(jù)對(duì)各個(gè)電路所要求的特性，每個(gè)電路所使用的元件和布線尺寸(稱為設(shè)計(jì)規(guī)則)不同。如在這種場(chǎng)合也采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法來(lái)執(zhí)行各個(gè)電路的轉(zhuǎn)移，則可在一片二次轉(zhuǎn)移體上形成設(shè)計(jì)規(guī)則層次不同的多個(gè)電路。
如采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法，就可以構(gòu)成轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體上的薄膜器件或構(gòu)成薄膜集成電路裝置。例如，可以在合成樹脂襯底上承載利用薄膜晶體管(TFT)構(gòu)成的單片微機(jī)。
如采用本發(fā)明的方法，可形成由以矩陣形狀配置的薄膜晶體管(TFT)及包含連接于該薄膜晶體管一端的像素電極的像素單元構(gòu)成的有源矩陣襯底。在此場(chǎng)合，通過(guò)采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法將上述像素單元的薄膜晶體管轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體上，可制作有源矩陣襯底。這樣一來(lái)，由于可以擺脫制作條件的限制而自由地選擇襯底(二次轉(zhuǎn)移體)，就可以實(shí)現(xiàn)過(guò)去所沒有的新的有源矩陣襯底。
根據(jù)本發(fā)明的方法，可制作具有第1設(shè)計(jì)規(guī)則層次的上述像素單元的薄膜晶體管及用來(lái)構(gòu)成第2設(shè)計(jì)規(guī)則層次的上述晶體管電路的薄膜晶體管的有源矩陣襯底。在有源矩陣襯底上，不僅承載像素單元，也承載驅(qū)動(dòng)電路，不過(guò)是驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)規(guī)則層次和像素單元的設(shè)計(jì)規(guī)則層次不同的有源矩陣襯底。例如，如利用單晶硅晶體管的制造裝置形成驅(qū)動(dòng)電路的薄膜圖形，就可以提高集成度。
采用上述技術(shù)可以制造液晶顯示裝置。例如，可以實(shí)現(xiàn)具有柔軟可彎性質(zhì)的液晶顯示裝置。
采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法，也可以制作具有通過(guò)轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體上而組成的薄膜器件的電子設(shè)備。在此場(chǎng)合，可以采用將設(shè)備的殼體用作上述二次轉(zhuǎn)移體而將上述薄膜器件轉(zhuǎn)移到上述殼體的內(nèi)表面及外表面中至少一個(gè)面上的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明另一方案的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法的步驟包括在襯底上形成分離層的第1工序、
在上述分離層上形成包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層的第2工序；以上述分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第3工序；以及在上述被轉(zhuǎn)移層的下面粘合轉(zhuǎn)移體的第4工序；并且將包含上述薄膜器件的上述被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到上述轉(zhuǎn)移體之上。
這樣一來(lái)，就可以不使用第1、第2分離層及一次、二次轉(zhuǎn)移體而利用分離層及轉(zhuǎn)移體來(lái)轉(zhuǎn)移被轉(zhuǎn)移層。此方法在被轉(zhuǎn)移層本身具有保形性時(shí)是可能的。其所以如此是因?yàn)槿绫晦D(zhuǎn)移層本身具有保形性就不必由一次轉(zhuǎn)移層支持被轉(zhuǎn)移層。此時(shí)，被轉(zhuǎn)移層，不僅有薄膜器件層，還可以有加強(qiáng)層。
附圖簡(jiǎn)介圖1為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第1工序的剖面圖。
圖2為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第2工序的剖面圖。
圖3為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第3工序的剖面圖。
圖4為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第4工序的剖面圖。
圖5為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第5工序的剖面圖。
圖6為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第6工序的剖面圖。
圖7為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第7工序的剖面圖。
圖8為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第8工序的剖面圖。
圖9為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第1實(shí)施方案的第9工序的剖面圖。
圖10為示出第1襯底(圖1的襯底100)的激光波長(zhǎng)透射率的變化圖。
圖11為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第1工序的剖面圖。
圖12為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第2工序的剖面圖。
圖13為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第3工序的剖面圖。
圖14為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第4工序的剖面圖。
圖15為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第5工序的剖面圖。
圖16為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第6工序的剖面圖。
圖17為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第7工序的剖面圖。
圖18為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第8工序的剖面圖。
圖19為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第9工序的剖面圖。
圖20為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第10工序的剖面圖。
圖21為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第11工序的剖面圖。
圖22為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第12工序的剖面圖。
圖23為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第13工序的剖面圖。
圖24為示出本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第2實(shí)施方案的第14工序的剖面圖。
圖25A、25B一起為利用本發(fā)明制作的第3實(shí)施方案的微機(jī)的斜視圖。
圖26為用于說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施方案的液晶顯示裝置的構(gòu)成的示圖。
圖27為示出圖26的液晶顯示裝置的主要部分的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖28為用于說(shuō)明圖26的液晶顯示裝置的主要部分的構(gòu)成圖。
圖29為示出采用本發(fā)明的有源矩陣襯底的制作方法的第1工序的器件的剖面圖。
圖30為示出采用本發(fā)明的有源矩陣襯底的制作方法的第2工序的器件的剖面圖。
圖31為示出采用本發(fā)明的有源矩陣襯底的制作方法的第3工序的器件的剖面圖。
圖32為示出采用本發(fā)明的有源矩陣襯底的制作方法的第4工序的器件的剖面圖。
圖33為示出采用本發(fā)明的有源矩陣襯底的制作方法的第5工序的器件的剖面圖。
圖34為示出采用本發(fā)明的有源矩陣襯底的制作方法的第5工序的器件的剖面圖。
圖35為用于說(shuō)明本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第5實(shí)施方案的示圖。
圖36為用于說(shuō)明本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第6實(shí)施方案的示圖。
圖37為用于說(shuō)明本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第7實(shí)施方案的第1光照工序的示圖。
圖38為用于說(shuō)明本發(fā)明的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法的第7實(shí)施方案的第2光照工序的示圖。
最佳實(shí)施方案下面參照


本發(fā)明的實(shí)施方案。
(第1實(shí)施方案)圖1～圖9為說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方案(薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法)的示圖。
工序1如圖1所示，在襯底100上形成第1分離層(光吸收層)120。
下面說(shuō)明襯底100及第1分離層120。
①關(guān)于襯底100的說(shuō)明襯底100最好是具有可使光透過(guò)的透光性。
在此場(chǎng)合，透光率最好大于10％，大于50％就更好。透光率過(guò)低時(shí)，光的衰減(損失)大，為使分離層120剝離所需要的光量就要更大。
另外，襯底100最好是由可靠性高的材料構(gòu)成，特別是最好是由具有優(yōu)良耐熱性的材料構(gòu)成。其理由是因?yàn)椋诶绾笫龅谋晦D(zhuǎn)移層140及中間層142形成之際，有時(shí)由于其種類和形成方法使加工工藝的溫度升高(例如大約為350～1000℃)，在這種場(chǎng)合，如襯底100的耐熱性優(yōu)良，則在襯底100上形成被轉(zhuǎn)移層140之際，其溫度條件等的成膜條件的設(shè)定幅度可以放寬。
因此，如將形成被轉(zhuǎn)移層140時(shí)的最高溫度記為Tmax，則襯底100最好是以畸變點(diǎn)高于上述Tmax的材料構(gòu)成。具體說(shuō)來(lái)，襯底100的構(gòu)成材料的畸變點(diǎn)最好是高于350℃，如高于500℃就更好。這一類材料，例如，有石英玻璃、科寧(Corning)7059及日本電氣玻璃OA-2等耐熱性玻璃。
另外，襯底100的厚度，如無(wú)特別限定，一般最好大約為0.1-5.0mm，如大約為0.5-1.5mm就更好。襯底100的厚度過(guò)薄時(shí)會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低；過(guò)厚，則在襯底100的透光率低的場(chǎng)合，容易引起光的衰減。此外，在襯底100的透光率高的場(chǎng)合，其厚度即使超過(guò)上述的上限值也可以。此外，如光照均勻，則襯底100的厚度最好也均勻。
②關(guān)于第1分離層120的說(shuō)明第1分離層120具有可吸收照射光而在其層內(nèi)及/或界面上產(chǎn)生剝離(以下稱之為“層內(nèi)剝離”和“界面剝離”)的性質(zhì)，最好是透過(guò)光照可使構(gòu)成第1分離層120的物質(zhì)原子間或分子間的內(nèi)聚力消失或減小，即最好是產(chǎn)生消融而導(dǎo)致層內(nèi)剝離及/或界面剝離。
另外，也有通過(guò)光照，從第1分離層120釋放出氣體而出現(xiàn)分離效果的場(chǎng)合。即有時(shí)第1分離層120所包含的組分可變成氣體而釋放出來(lái)及第1分離層120可吸收光而瞬時(shí)變成氣體而釋放出其蒸汽引起分離。這種第1分離層120的組分可為下面A～E中所列舉的材料。
A．非晶硅(a-Si)在非晶硅中也可以包含氫(H)。在此場(chǎng)合，氫的含量最好是超過(guò)大約2atm％，如大約為2～20atm％就更好。這樣，如包含規(guī)定數(shù)量的氫(H)，通過(guò)光照使氫釋放出來(lái)，在第1分離層120中產(chǎn)生內(nèi)壓，該內(nèi)壓就成為使上下薄膜剝離的作用力。非晶硅中的氫(H)的含量可根據(jù)適當(dāng)設(shè)定成膜條件，例如CVD(化學(xué)汽相淀積)中的氣體組成、氣體壓力、氣體氣氛、氣體流量、溫度、襯底溫度、投入功率等條件而進(jìn)行調(diào)整。
B．氧化硅或硅酸化合物、氧化鈦或鈦酸化合物、氧化鋯或鋯酸化合物、氧化鑭或鑭酸化合物等各種氧化物陶瓷、介電體(強(qiáng)介電體)或半導(dǎo)體氧化硅包括SiO、SiO2、Si3O2，硅酸化合物，例如，包括K2SiO3、Li2SiO3、CaSiO3、ZrSiO4和Na2SiO3。
氧化鈦包括TiO、Ti2O3、TiO2，鈦酸化合物，例如，包括BaTiO4、Ba2Ti9O20、BaTi5O11、CaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、MgTiO3、ZrTiO2、SnTiO4、Al2TiO5、和FeTiO3。
氧化鋯包括Zr2O3，鋯酸化合物，例如，包括BaZrO3、ZrSiO4、PbZrO3、MgZrO3、和K2ZrO3。
C．PZT、PLZT、PLLZT、PBZT等的陶瓷或介電體(強(qiáng)介電體)D．氮化硅、氮化鋁、氮化鈦等氮化物陶瓷E．有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料包括具有-CH-、-CO-(酮)、-CONH-(氨基)、-NH-(亞氨基)、-COO-(酯)、-N=N-(偶氮)、-CH=N-(順式)等鍵(光照可切斷這些鍵)的材料，特別是只要具有很多這種鍵，任何化合物都可以。此外，有機(jī)高分子材料的結(jié)構(gòu)式中具有芳香族碳化氫(1或2以上個(gè)苯環(huán)或其稠環(huán))的材料也可以使用。
這種有機(jī)高分子材料的具體例子包括像聚乙烯、聚丙烯這樣的聚烯烴、聚酰亞胺、聚酰胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、環(huán)氧樹脂等材料。
F．金屬金屬包括，例如，Al、Li、Ti、Mn、In、Sn、Y、La、Ce、Nd、Pr、Gd、Sm或至少包含其中一種的合金。
另外，第1分離層120的厚度因剝離目的及第1分離層120的組成、層結(jié)構(gòu)、形成方法等各種條件而異，一般最好為大約1nm-20μm，大約為10nm-2μm就更好，如為40nm-1μm就還要好。如第1分離層120的膜厚過(guò)小，成膜的均勻性會(huì)受到損害，剝離時(shí)會(huì)出現(xiàn)不均勻，而如果膜厚過(guò)厚，則為了確保第1分離層120的良好剝離性必須加大光功率(光量)，而且在以后去除第1分離層120之時(shí)，需要較多的操作時(shí)間。另外，第1分離層120的膜厚最好是盡可能地均勻。
對(duì)第1分離層120的形成方法沒有特別的限制，可根據(jù)薄膜的組成和膜厚等諸條件適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。例如，CVD(包括MOCVD、低壓CVD、ECR-CVD)、淀積、分子束淀積(MB)、濺射、離子電鍍、PVD等各種汽相成膜法，電鍍、浸漬鍍、無(wú)電解鍍等各種鍍膜法，朗繆爾-布洛杰特薄膜(Langmuir-Biodgett LB)法、旋轉(zhuǎn)涂敷、噴涂、輥涂等涂敷法，各種印刷法，轉(zhuǎn)移法，噴墨法、噴粉法等等，也可將上述方法中2種以上組合起來(lái)使用。
例如，在第1分離層120是由非晶硅(a-Si)組成的場(chǎng)合，最好是采用CVD，特別是低壓CVD及等離子體CVD成膜。
此外，在第1分離層120是由利用Sol-gel方法生成的陶瓷構(gòu)成的場(chǎng)合，以及在由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的場(chǎng)合，利用涂敷法，特別是利用旋轉(zhuǎn)涂敷成膜最好。
工序2然后，如圖2所示，在第1分離層120上形成被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140。
此薄膜器件層140的K部分(在圖2中由點(diǎn)劃線圍成示出的部分)的放大剖面圖示于圖2的右側(cè)。如圖所示，薄膜器件層140，例如，由包含在SiO2薄膜(中間層)142上形成的TFT(薄膜晶體管)構(gòu)成，此TFT包括在多晶硅層導(dǎo)入n型雜質(zhì)而形成的源、漏層146、溝道層144、柵絕緣膜148、柵極150、層間絕緣膜154及例如由鋁形成的電極152。
在本實(shí)施方案中，與第1分離層120相接設(shè)置的中間層使用的是SiO2薄膜，也可使用Si3N4等其他絕緣膜。SiO2薄膜(中間層)的厚度可根據(jù)其形成的目的和所發(fā)揮的功能的程度適當(dāng)?shù)卮_定，一般最好為大約10nm-5μm，大約為40nm-1μm就更好。中間層的形成目的有多種，包括例如發(fā)揮以物理方式或化學(xué)方式保護(hù)被轉(zhuǎn)移層140的保護(hù)層、絕緣層、導(dǎo)電層、激光遮光層、防止遷移用的阻擋層及反射層等的功能中的至少一種。
另外，根據(jù)場(chǎng)合的不同，也可不形成SiO2薄膜等的中間層，直接在第1分離層120上形成被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140。
被轉(zhuǎn)移層140(薄膜器件層)為包含如圖2右側(cè)所示的TFT等的薄膜器件的層。
作為薄膜器件，除TFT外，還可以有，例如，薄膜二極管，由硅的PIN接合構(gòu)成的光電變換元件(光傳感器、太陽(yáng)能電池)及硅電阻元件，其他薄膜半導(dǎo)體器件，電極(例如ITO、臺(tái)面薄膜式的透明電極)，開關(guān)元件，存儲(chǔ)器，壓電元件等執(zhí)行元件、微鏡(壓電薄膜陶瓷)，磁性記錄薄膜磁頭，線圈，電感器，薄膜高導(dǎo)磁材料及將其組合而成的微型磁性器件，濾波器，反射膜，分色鏡等等。并且也不限于上述各種，可適用于不與本發(fā)明的宗旨相悖的各種薄膜器件。
這種薄膜器件，由于其形成方法的關(guān)系，通常是經(jīng)受比較高的加工溫度而形成。所以，在此場(chǎng)合，如前所述，用作襯底100的材料必須是能耐受加工溫度的可靠性高的材料。
工序3然后，如圖3所示，在薄膜器件層140上形成，例如，熱熔性粘合層160作為第2分離層。也可以使用水溶性粘合劑以及溶解于特定有機(jī)溶劑的粘合劑等其他粘合劑代替這種熱熔性粘合層160。另外，第2分離層，和第1分離層一樣，也可由消融材料構(gòu)成。
用作此熱熔性粘合層160的材料可以列出的有不太擔(dān)心使薄膜器件受雜質(zhì)(鈉、鉀等)污染的材料，例如，Proof Wax(商品名)等電子蠟。
工序4此外，如圖3所示，在用作第2分離層的熱熔性粘合層160之上粘合一次轉(zhuǎn)移體180。此一次轉(zhuǎn)移體180，因?yàn)槭窃诒∧て骷?40制作以后粘合的，所以不受制作薄膜器件層140時(shí)的加工溫度等的限制，只要具有常溫保形性即可。本實(shí)施方案中的玻璃襯底、合成樹脂等采用的是價(jià)格比較便宜的具有保形性的材料。另外，此一次轉(zhuǎn)移體180可采用和后面詳細(xì)介紹的二次轉(zhuǎn)移體200一樣的材料。
工序5然后，如圖4所示，從襯底100的里側(cè)進(jìn)行光照。
光線是透過(guò)襯底100之后照射到第1分離層120。從而在第1分離層120中產(chǎn)生層內(nèi)剝離及/或界面剝離，使內(nèi)聚力減小或消失。
第1分離層120的層內(nèi)剝離及/或界面剝離產(chǎn)生的原因可以認(rèn)為是由于第1分離層120的構(gòu)成材料中產(chǎn)生消融，并且第1分離層120中所包含的氣體釋放出來(lái)，以及在照射之后馬上產(chǎn)生的熔融、蒸發(fā)等相變所致。
此處所謂的消融是指吸收照射光的固定材料(第1分離層120的構(gòu)成材料)受到光化學(xué)或熱的激發(fā)后其表面及內(nèi)部的原子或分子的鍵被切斷而釋放出來(lái)，主要是第1分離層120的構(gòu)成材料的全部或一部分出現(xiàn)熔融、蒸發(fā)(氣化)等相變的現(xiàn)象。另外，由于上述的相變或是成為微小發(fā)泡的狀態(tài)，或是產(chǎn)生界面剝離，或是兩者都產(chǎn)生，從而使第1分離層120的組成及其他種種因素受到影響，這種種因素之一可以是照射光的種類、波長(zhǎng)、強(qiáng)度、到達(dá)深度等等條件。
作為照射光只要能使第1分離層120產(chǎn)生層內(nèi)剝離及/或界面剝離任何一種都可以，例如X線、紫外線、可見光、紅外線(熱輻射)、激光、毫米波、微波、電子射線、放射線(α射線、β射線、γ射線)等等。就最容易使第1分離層120剝離(消融)而言，其中以激光為最好。
作為產(chǎn)生這種激光的激光裝置，可以是各種氣體激光器、固體激光器(半導(dǎo)體激光器)等等，適用的有準(zhǔn)分子激光器、Nd-YAG激光器、Ar激光器、CO2激光器、CO激光器、He-Ne激光器等等，其中準(zhǔn)分子激光器特別好用。
準(zhǔn)分子激光器，由于是在短波長(zhǎng)區(qū)域輸出高能量，可在極短時(shí)間內(nèi)使第1分離層2產(chǎn)生消融，所以幾乎不會(huì)使鄰接的轉(zhuǎn)移體180和襯底100等溫度上升，也即不會(huì)造成劣化、損傷就可使第1分離層120剝離。
另外，在第1分離層120中產(chǎn)生消融之際，在與波長(zhǎng)有關(guān)系的場(chǎng)合，照射光的波長(zhǎng)最好是在100nm-350nm范圍內(nèi)。
圖10中示出襯底100的透光率與波長(zhǎng)的關(guān)系的一例。如圖所示，該特性曲線在波長(zhǎng)300nm處透光率急劇增加。在這種場(chǎng)合，就以大于300nm的波長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為308nm的Xe-Ne準(zhǔn)分子激光器的光)進(jìn)行照射。
另外，在第1分離層120具有產(chǎn)生例如釋放、氣化、升華等相變等分離特性的場(chǎng)合，照射激光的波長(zhǎng)最好是在350至1200nm范圍內(nèi)。
另外，照射激光的能量密度，特別是準(zhǔn)分子激光器場(chǎng)合的能量密度最好大約為10-5000mJ/cm2,100-500mJ/cm2就更好。另外，照射時(shí)間最好大約為1-1000nsec,10-100nsec就更好。如能量密度低或照射時(shí)間短，則產(chǎn)生的消融等不夠充分，而在能量密度高或照射時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，則又擔(dān)心透過(guò)第1分離層120的照射光會(huì)對(duì)被轉(zhuǎn)移層140產(chǎn)生不良影響。
此外，作為對(duì)透過(guò)第1分離層120的照射光會(huì)到達(dá)被轉(zhuǎn)移層140產(chǎn)生不良影響的對(duì)策，例如，有在第1分離層(激光吸收層)120上形成鉭(Ta)等的金屬膜的辦法。從而可以使透過(guò)第1分離層120的激光全部在金屬膜124的界面上反射掉而不會(huì)對(duì)其上的薄膜器件產(chǎn)生不良影響。或是可以在第1分離層120之上形成一個(gè)硅系中介層，例如利用SiO2形成一個(gè)非晶硅層用作硅系激光吸收層。這樣一來(lái)，透過(guò)第1分離層120的光就被其上面的非晶硅層所吸收。但是該透過(guò)光不具有可使上層的非晶硅層再度產(chǎn)生消融那樣程度的能量。另外，因?yàn)榕c金屬不同，在非晶硅層上可以形成薄膜器件，所以可以利用已經(jīng)建立的薄膜形成技術(shù)形成品質(zhì)優(yōu)良的薄膜器件層。
以激光為代表的照射光照射時(shí)最好使其強(qiáng)度均勻。照射光的照射方向不限于垂直第1分離層120的方向，也可以是與第1分離層120成一定角度的傾斜方向。
另外，在第1分離層120的面積比一次照射面積為大的場(chǎng)合，也可由照射光對(duì)第1分離層120的整個(gè)區(qū)域分多次進(jìn)行照射。另外，對(duì)同一部位進(jìn)行2次以上照射也可以。此外，也可對(duì)同一區(qū)域或不同區(qū)域由不同種類、不同波長(zhǎng)(波長(zhǎng)區(qū))的照射光(激光)照射2次以上。
然后，如圖5所示，在襯底100上施加作用力時(shí)此襯底100就與第1分離層120分離。圖5中未示出，有時(shí)在分離之后第1分離層120也可附著于襯底100之上。
工序6
然后，如圖6所示，將殘存的第1分離層120利用，例如，清洗、腐蝕、粉磨、研磨等方法或這些方法的組合進(jìn)行去除。借此就可以將被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140轉(zhuǎn)移到一次轉(zhuǎn)移體180上。
另外，在第1分離層120的一部分附著于分離的襯底100的場(chǎng)合也同樣去除。另外，在襯底100是由石英玻璃那樣的高價(jià)材料、稀少材料構(gòu)成的場(chǎng)合，襯底100最好是可供再次使用(回收利用)。也即本發(fā)明適用于準(zhǔn)備再次利用的襯底100，其有用性高。
工序7然后，如圖7所示，通過(guò)粘合層190，將二次轉(zhuǎn)移層200粘合在薄膜器件層140的下面(露出面)。
適于構(gòu)成粘合層190的粘合劑，例如，有反應(yīng)硬化型粘合劑、熱硬化型粘合劑、紫外線硬化型粘合劑等光硬化型粘合劑、厭氣型粘合劑等各種硬化型粘合劑。粘合劑的組成成分可采用環(huán)氧系、丙烯酸酯系、硅酮系中的任何一種。形成這樣的粘合層190可采用，例如，涂敷法。
在采用上述硬化型粘合劑的場(chǎng)合，例如，在被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140的下面涂敷硬化型粘合劑并將二次轉(zhuǎn)移體200粘合之后，就利用由硬化型粘合劑的特性決定的硬化方法使上述硬化型粘合劑硬化，從而使被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140和二次轉(zhuǎn)移體200粘合并固定。
在粘合劑為光硬化型的場(chǎng)合，光最好是從透光的二次轉(zhuǎn)移體200的外側(cè)進(jìn)行照射。如粘合劑采用的是很難影響薄膜器件的紫外線硬化型等的光硬化型粘合劑，則光從透光的一次轉(zhuǎn)移體180側(cè)照射，或是從透光的一次、二次轉(zhuǎn)移體180、200兩側(cè)照射都可以。
另外，與圖示不同，也可在二次轉(zhuǎn)移體200側(cè)形成粘合層190并在其上粘合被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140。另外，例如，在二次轉(zhuǎn)移體200本身具有粘合性能的場(chǎng)合，也可省去形成粘合層190。
用作二次轉(zhuǎn)移體200的材料無(wú)特別限制，可使用襯底(板材)，特別是透明襯底。另外，雖然這種襯底是平板，但彎板也可。此外，二次轉(zhuǎn)移體200也可采用耐熱性及抗蝕性等特性比上述襯底100為差的材料。其原因是在本發(fā)明中，由于是在襯底100側(cè)形成被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140，并在其后將被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體200上，所以對(duì)二次轉(zhuǎn)移體200所要求的特性，特別是耐熱性與形成被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140之際的溫度條件等無(wú)關(guān)。此點(diǎn)對(duì)一次轉(zhuǎn)移體180也同樣適用。
所以，如設(shè)形成被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140時(shí)的最高溫度為Tmax，則可以采用玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)或軟化點(diǎn)低于上述Tmax的材料構(gòu)成一次、二次轉(zhuǎn)移體190、200。例如，構(gòu)成一次、二次轉(zhuǎn)移體190、200的材料的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)或軟化點(diǎn)最好低于800℃，低于500℃更好，而低于320℃就更加好。
另外，作為一次、二次轉(zhuǎn)移體190、200的機(jī)械特性，材料最好是具有一定程度的剛性(強(qiáng)度)，也具有可撓性和彈性。
此種一次、二次轉(zhuǎn)移體190、200的構(gòu)成材料可以是各種合成樹脂或各種玻璃材，特別最好是各種合成樹脂及通常的(低熔點(diǎn)的)價(jià)格便宜的玻璃材。
合成樹脂可采用熱可塑性樹脂或熱硬化性樹脂中的任何一種，例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等的聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴、改性聚烯烴、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚碳酸酯、聚(4-甲基戊烯-1)、離聚物、丙烯酸系樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸苯乙烯共聚物(AS樹脂)、丁二烯苯乙烯共聚物、聚氧乙烯共聚物(polyo-copolymer,EVOH)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對(duì)苯二甲的丁二酯(PBT)、聚環(huán)己烷對(duì)苯二酸酯(PCT)/其它聚酯樹脂、聚醚、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺、聚縮醛(POM)、聚苯氧、改性聚苯氧、多芳基化合物、芳香族聚酯(液晶聚合物)、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、其他氟系樹脂、苯乙烯系、聚烯烴系、聚氯乙烯系、聚氨酯系、氟橡膠系、氯化聚乙烯、其它熱可塑性高彈性塑料、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯、聚硅酮樹脂、聚氨酯，以及以這些材料為主的共聚物、混合物、共混物等等，也可將上述材料中的1種和2種以上組合(例如作為2層以上的疊層體)使用。
玻璃材可采用，例如，硅酸玻璃(石英玻璃)、硅酸堿性玻璃、鈉鈣玻璃、鉀鈣玻璃、鉛(堿性)玻璃、鋇玻璃、硼硅(酸鹽)玻璃等等。其中硅酸玻璃以外的玻璃比硅酸玻璃的熔點(diǎn)低，并且比較容易成形和加工，而且價(jià)格便宜，最為合適。
在二次轉(zhuǎn)移體200采用合成樹脂構(gòu)成的場(chǎng)合，大型二次轉(zhuǎn)移體200可整體成形，同時(shí)即使是具有曲面和凸凹等復(fù)雜形狀，也容易制作，并且還可以享受材料成本、制作成本低的種種優(yōu)點(diǎn)。因此，使用合成樹脂在制作大型低價(jià)器件(例如液晶顯示器)方面是有利的。
另外，二次轉(zhuǎn)移體200既可以構(gòu)成像液晶盒這種本身獨(dú)立的器件，也可以構(gòu)成像彩色濾波器、電極層、介電體層、絕緣層、半導(dǎo)體元件這樣的器件的一部分。
另外，一次、二次轉(zhuǎn)移體190、200也可是金屬、陶瓷、石料、木材、紙等物質(zhì)，也可是構(gòu)成某種物品的任意表面(鐘表的表面、空調(diào)裝置表面、印刷基板等)，以及墻壁、立柱、天花板、窗玻璃之上等結(jié)構(gòu)物的表面。
工序8然后，如圖8所示，對(duì)用作第2分離層的熱熔性粘合層160進(jìn)行加熱使之熔融。由于熱熔性粘合層160的粘著力減弱，可使一次轉(zhuǎn)移體180脫離薄膜器件層140。另外，通過(guò)將附著于一次轉(zhuǎn)移體180上的熱熔融性粘合劑去除，此一次轉(zhuǎn)移體180可以反復(fù)使用。
工序9最后，通過(guò)將附著于薄膜器件層140上的熱熔融性粘合層160去除，如圖9所示，就可得到轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體200上的薄膜器件層140。此處的二次轉(zhuǎn)移體200和薄膜器件層140之間的疊層關(guān)系與圖2所示的當(dāng)初的襯底100和薄膜器件層140之間的疊層關(guān)系相同。
經(jīng)過(guò)以上各工序，被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140向二次轉(zhuǎn)移體200的轉(zhuǎn)移就完成了。之后，將與被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140鄰接的SiO2薄膜去除并形成在被轉(zhuǎn)移層140上進(jìn)行布線等的導(dǎo)電層及所要求的保護(hù)膜。
在本發(fā)明中，由于不是直接將作為被剝離物的被轉(zhuǎn)移層(薄膜器件層)140本身剝離，而是將第1分離層120和第2分離層160分離轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體200，所以與被分離物(被轉(zhuǎn)移層140)的特性、條件無(wú)關(guān)，可以任意而確實(shí)地、并且均勻地進(jìn)行轉(zhuǎn)移，同時(shí)進(jìn)行分離操作時(shí)不會(huì)對(duì)被分離物(被轉(zhuǎn)移層140)造成損傷，可以保持被轉(zhuǎn)移層140的高可靠性。
(第2實(shí)施方案)下面利用圖11～圖21說(shuō)明在襯底上形成CMOS結(jié)構(gòu)的TFT，并將其轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移體的場(chǎng)合的具體制作過(guò)程的示例。
工序1如圖11所示，在襯底(例如石英襯底)100上順次疊層形成第1分離層(例如，利用LPCVD法形成的非晶硅層)120、中間層(例如SiO2薄膜)142及非晶硅層(例如利用LPCVD法形成)143，接著使用激光從上方對(duì)非晶硅層143的整個(gè)表面進(jìn)行照射而實(shí)行退火。結(jié)果非晶硅層143再結(jié)晶而成為多晶硅。
工序2接著，如圖12所示，使經(jīng)過(guò)激光退火而得到的多晶硅圖形化而形成島144a、144b。
工序3如圖13所示，利用，例如，CVD法形成覆蓋島144a、144b的柵絕緣膜148a、148b。
工序4如圖14所示，形成由多晶硅或金屬構(gòu)成的柵電極150a、150b。
工序5如圖15所示，形成由聚酰亞胺等構(gòu)成的掩模層170，利用柵電極150b及掩模層170作為掩模以自對(duì)準(zhǔn)方式進(jìn)行，例如，硼(B)的離子注入，結(jié)果形成p+層172a、172b。
工序6如圖16所示，形成由聚酰亞胺等構(gòu)成的掩模層174，利用柵電極150a及掩模層174作為掩模以自對(duì)準(zhǔn)方式進(jìn)行，例如，磷(P)的離子注入，結(jié)果形成n+層146a、146b。
工序7如圖17所示，形成層間絕緣膜154，在選擇性地形成接觸孔之后形成電極152a～152d。
如此形成的CMOS結(jié)構(gòu)的TFT相當(dāng)于圖2～圖9中的被保護(hù)層(薄膜器件層)140。另外，也可在層間絕緣膜154上形成保護(hù)膜。
工序8如圖18所示，在CMOS結(jié)構(gòu)的TFT上形成熱熔性粘合層160作為第2分離層。此時(shí)，在TFT表層上所生成的臺(tái)階由于熱熔性粘合層160而平坦化。此外，第2分離層，和第1分離層一樣，也可由消融層構(gòu)成。
在此處首先在作為薄膜器件的TFT上形成絕緣層等保護(hù)層，最好在該保護(hù)層上設(shè)置第2分離層。特別是在將第2分離層用作消融層的場(chǎng)合，在消融時(shí)可由保護(hù)層保護(hù)薄膜器件層。
另外，特別是在消融層上形成第2分離層的場(chǎng)合，該第2分離層本身可與第1分離層一樣由多層形成。另外，在此第2分離層和薄膜器件層之間也可以設(shè)置金屬層等遮光層。因?yàn)樵谙跁r(shí)，可以防止光入射到薄膜器件層。
此第2分離層形成之后，通過(guò)作為第2分離層的熱熔性粘合層160將TFT貼附于一次轉(zhuǎn)移體(例如，鈉玻璃襯底)180。
工序9如圖19所示，從襯底100的里面，例如，以Xe-Cl準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行照射。結(jié)果，就可以在第1分離層120的層內(nèi)及/或界面中產(chǎn)生剝離。
工序10如圖20所示，將襯底100剝離。
工序11之后，通過(guò)腐蝕將第1分離層120去除。結(jié)果，如圖21所示，CMOS結(jié)構(gòu)的TFT就轉(zhuǎn)移到一次轉(zhuǎn)移體180上。
工序12然后，如圖22所示，在CMOS結(jié)構(gòu)的TFT的下面，形成，例如，環(huán)氧樹脂層190作為其硬化點(diǎn)較熱熔性粘合層160更低的粘合層。之后，通過(guò)該環(huán)氧樹脂層190將TFT貼附于二次轉(zhuǎn)移體(例如，鈉玻璃襯底)200。接著，進(jìn)行加熱使環(huán)氧樹脂層190硬化，從而使二次轉(zhuǎn)移體200和TFT粘合(接合)。
工序13然后，如圖23所示，例如，利用加熱爐210加熱熱熔性樹脂層160使其熔融，并以此熱熔性樹脂層160為界將TFT從一次轉(zhuǎn)移體180上剝離。另外，TFT下面殘留的熱熔性樹脂層160，例如，可利用二甲苯等去除。結(jié)果，如圖24所示，TFT就轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體200上。此圖24的狀態(tài)，與圖17所示的將襯底100及第1分離層120置換到二次轉(zhuǎn)移體200及粘合層190上的狀態(tài)一樣。因此，TFT制作工序中所使用的襯底100上的疊層關(guān)系可在二次轉(zhuǎn)移體200上得到保證。于是，電極152a-152d就露出，對(duì)其接觸或布線就容易進(jìn)行。另外，也可在圖24的狀態(tài)之后在該表層上形成保護(hù)層。
(第3實(shí)施方案)采用上述第1實(shí)施方案及第2實(shí)施方案中所說(shuō)明的技術(shù)就可以，例如，在所要求的襯底上形成如圖25A所示的利用薄膜器件構(gòu)成的微機(jī)。
在圖25A中，在由塑料等構(gòu)成的作為二次轉(zhuǎn)移體的撓性襯底182上承載利用薄膜器件構(gòu)成電路的CPU300、RAM320、輸入輸出電路360、以及用來(lái)為這些電路供電的具有非晶硅PIN接合的太陽(yáng)能電池340。
由于圖25A的微機(jī)是在用作二次轉(zhuǎn)移體的撓性襯底182上形成的，所以，如圖25B所示，具有彎曲能力強(qiáng)，而且由于重量輕抗掉落損壞能力強(qiáng)的特征。此外，如圖25A所示的塑料襯底182也可兼作電子設(shè)備的殼體。這樣，就可以制作將薄膜器件轉(zhuǎn)移到殼體內(nèi)面及外面的至少一個(gè)上面的電子設(shè)備。
(第4實(shí)施方案)在本實(shí)施方案中，舉例說(shuō)明采用上述的薄膜器件轉(zhuǎn)移技術(shù)制作如圖26所示的利用有源矩陣襯底的有源矩陣型的液晶顯示裝置時(shí)的制作過(guò)程。
(液晶顯示裝置的構(gòu)成)如圖26所示，有源矩陣型的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)包括背照光等的照明光源400、偏振片420、有源矩陣襯底440、液晶460、對(duì)置襯底480及偏振片500。
另外，在采用像塑料薄膜那樣的撓性襯底作為本發(fā)明的有源矩陣襯底440和對(duì)置襯底480的場(chǎng)合，如果構(gòu)成用反射板代替照明光源400的反射型液晶板時(shí)，可以得到具有可撓性、抗沖擊且重量輕的有源矩陣型液晶板。另外，在以金屬形成像素電極的場(chǎng)合，不需要反射板及偏振片420。
在本實(shí)施方案中所使用的有源矩陣襯底440是在像素單元442上配置TFT，并且還承載驅(qū)動(dòng)電路(掃描線驅(qū)動(dòng)電路及數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路)444的驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)置型有源矩陣襯底。
此有源矩陣型液晶顯示裝置的主要部分的剖面圖示于圖27，另外，液晶顯示裝置的主要部分的電路構(gòu)成示于圖28。
如圖28所示，像素單元442的構(gòu)成包括TFT(M1)和液晶460，在M1中柵與柵線G1連接，源·漏的一方與數(shù)據(jù)線D1連接，源·漏的另一方與液晶460連接。
另外，驅(qū)動(dòng)電路的一部分444的構(gòu)成包含利用與像素單元的TFT(M1)相同的工藝過(guò)程形成的TFT(M2)。
如圖27的左側(cè)所示，像素單元442中的TFT(M1)的構(gòu)成包含源·漏層1100a、1100b，溝道1100e，柵絕緣膜1200a，柵電極1300a，絕緣膜1500，以及源·漏電極1400a、1400b。
另外，標(biāo)號(hào)1700表示像素電極，標(biāo)號(hào)1702示出像素電極1700施加電壓于液晶460的區(qū)域(液晶的電壓施加區(qū)域)。圖中省略了取向膜。像素電極1700由ITO(透光型液晶板的場(chǎng)合)或鋁等金屬(反射型液晶板的場(chǎng)合)構(gòu)成。
此外，如圖27的右側(cè)所示，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的一部分444的TFT(M2)的構(gòu)成包含源·漏層1100c、1100d，溝道1100f，柵絕緣膜1200b，柵電極1300b，絕緣膜1500，以及源·漏電極1400c、1400d。
另外，在圖27中，標(biāo)號(hào)480表示例如對(duì)置襯底(例如，鈉玻璃襯底)，標(biāo)號(hào)482表示共用電極。此外，標(biāo)號(hào)1000表示SiO2薄膜，標(biāo)號(hào)1600表示層間絕緣膜(例如，SiO2薄膜)，標(biāo)號(hào)1800表示粘合層。此外，標(biāo)號(hào)1900表示由例如鈉玻璃襯底構(gòu)成的襯底(轉(zhuǎn)移體)。
(液晶顯示裝置的制作過(guò)程)下面參考圖29～圖34說(shuō)明圖27的液晶顯示裝置的制作過(guò)程。
首先，經(jīng)過(guò)與圖11～圖21相同的制作過(guò)程，在可靠性高且可透過(guò)激光的襯底(例如，石英襯底)3000上形成圖29那種TFT(M1,M2)，構(gòu)成保護(hù)膜1600。另外，在圖29中，標(biāo)號(hào)3100表示第1分離層(激光吸收層)。并且，在圖29中，TFT(M1,M2)都為n型MOSFET。但是，并不一定要限定是這樣，p型的MOSFET或CMOS的結(jié)構(gòu)也可以。
之后，如圖30所示，對(duì)保護(hù)膜1600進(jìn)行選擇性腐蝕，并在電極1400a上形成由ITO膜或鋁等金屬組成的導(dǎo)通用的像素電極1700。在采用ITO膜的場(chǎng)合，就成為透光型液晶板，而在采用鋁等金屬的場(chǎng)合，就成為反射型液晶板。
然后，如圖31所示，通過(guò)用作第2分離層的熱熔性粘合層1800將用作一次轉(zhuǎn)移體的襯底1900粘合(接合)。另外，第2分離層也可與第1分離層一樣由消融層構(gòu)成。
然后，如圖31所示，從襯底里面照射準(zhǔn)分子激光，之后將襯底3000剝離。
然后，將第1分離層(激光吸收層)3100去除。結(jié)果，如圖32所示，像素單元442和驅(qū)動(dòng)電路的一部分44轉(zhuǎn)移到一次轉(zhuǎn)移體1900上。
然后，如圖33所示，通過(guò)熱硬化性粘合層2000將二次轉(zhuǎn)移體2100粘合到SiO2薄膜1000的下面。
之后，例如將一次轉(zhuǎn)移體1900置于加熱爐上使熱熔性粘合劑1800熔融而使一次轉(zhuǎn)移體1900脫離。并且也將粘合于保護(hù)膜1600及像素電極1700上的熱熔性粘合層1900去除。
結(jié)果，如圖34所示，轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體2100上的有源矩陣襯底440就完成了。像素電極1700從表層露出，就可對(duì)液晶進(jìn)行電氣連接。其后，在有源矩陣襯底440的絕緣膜(SiO2等的中間層)1000的表面及像素電極1700的表面形成取向膜以實(shí)施取向處理。在圖34中，省略了取向膜。
于是，如圖27所示，在該表面上形成與像素電極1700對(duì)置的共用電極，將對(duì)該表面進(jìn)行取向處理的對(duì)置襯底480和有源矩陣襯底440以密封材料密封，再在兩襯底之間封入液晶，液晶顯示裝置就完成了。
(第5實(shí)施方案)圖35示出本發(fā)明的第5實(shí)施方案。
在本實(shí)施方案中，多次執(zhí)行上述的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法，將包含薄膜器件的多個(gè)圖形轉(zhuǎn)移到比轉(zhuǎn)移單元的襯底大的襯底(轉(zhuǎn)移體)上，最終形成大規(guī)模有源矩陣襯底。
也即，對(duì)大襯底7000多次執(zhí)行轉(zhuǎn)移而形成像素單元7100a～7100p。如圖35上方用點(diǎn)劃線圍成而得到區(qū)域所示，在像素單元上形成TFT及布線。在圖35中，標(biāo)號(hào)7210表示掃描線，標(biāo)號(hào)7200表示信號(hào)線，標(biāo)號(hào)7220表示柵電極，而標(biāo)號(hào)7230表示像素電極。
反復(fù)使用高可靠性的襯底或是使用多個(gè)第1襯底而將薄膜器件進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移就可以制作承載可靠性高的薄膜器件的大規(guī)模有源矩陣襯底。
(第6實(shí)施方案)本發(fā)明的第6實(shí)施方案示于圖36。
本實(shí)施方案的特征在于多次執(zhí)行上述的薄膜器件的轉(zhuǎn)移方法，將包含設(shè)計(jì)規(guī)則(即圖形設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)規(guī)則)不同的薄膜器件(即最小線寬不同的薄膜器件)的多個(gè)圖形轉(zhuǎn)移到比轉(zhuǎn)移單元的襯底大的襯底上。
在圖36中，在承載驅(qū)動(dòng)電路的有源矩陣襯底上，通過(guò)多次轉(zhuǎn)移，在襯底6000的周邊處生成與像素單元(7100a-7100b)相比較以更為微細(xì)的制作工藝過(guò)程生成的驅(qū)動(dòng)電路(8000-8032)。
構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的移位寄存器，因?yàn)槭窃诘碗妷合聢?zhí)行邏輯級(jí)電平操作，可較像素TFT的耐壓更低，因此，可以制作較像素TFT更為微細(xì)的TFT而達(dá)到高集成度。
根據(jù)本實(shí)施方案，可在一片襯底上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)則層次不同的(即制作工藝過(guò)程不同)的多個(gè)電路。并且，通過(guò)對(duì)移位寄存器的控制，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行取樣的取樣裝置(圖25的薄膜晶體管M2)，因?yàn)楸仨毷桥c像素TFT一樣能耐受高壓，所以可以利用與像素TFT同樣的工藝過(guò)程/同一設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)形成。
(第7實(shí)施方案)圖37、圖38示出的變形例中不采用第1實(shí)施例中所使用的熱熔性粘合層160作為第2分離層，而是采用與第1實(shí)施方案中的第1分離層120一樣的，例如，非晶硅層220。如圖37所示，在此非晶硅層220上，通過(guò)粘合層230粘合一次轉(zhuǎn)移體180。另外，圖37示出使第1分離層120發(fā)生消融的光照工序，這與圖4的工序是對(duì)應(yīng)的。
在圖37的光照工序之后，將襯底100及第1分離層120從薄膜器件層140的下面去除，如圖38所示，通過(guò)粘合層190將二次轉(zhuǎn)移體200粘合。之后，如圖38所示，例如，從一次轉(zhuǎn)移體180側(cè)對(duì)非晶硅層220進(jìn)行光照。結(jié)果，在非晶硅層220中產(chǎn)生消融。其結(jié)果為可將一次轉(zhuǎn)移體180及粘合層230從薄膜器件層140上去除。
這樣，在本發(fā)明中，可以通過(guò)使第1、第2分離層順次產(chǎn)生消融而使薄膜器件層140轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體200上。
下面，對(duì)具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
(實(shí)施例1)制備一片長(zhǎng)50mm×寬50mm×厚1.1mm的石英襯底(軟化點(diǎn)1630℃、畸變點(diǎn)1070℃、準(zhǔn)分子激光的透光率幾乎為100％)，在此石英襯底的一面上利用低壓CVD法(Si2H6氣體、425℃)形成非晶硅(a-Si)薄膜作為第1分離層(激光吸收層)。第1分離層的膜厚為100nm。
然后，在第1分離層上，利用ECR-CVD法(SiH4+O2氣體、100℃)形成SiO2薄膜作為中間層。中間層的膜厚為200nm。
然后，在中間層上，利用低壓CVD法(Si2H6氣體、425℃)形成膜厚為50nm的非晶硅表面作為被轉(zhuǎn)移層，用激光(波長(zhǎng)308nm)照射此非晶硅薄膜使其結(jié)晶化而變成多晶硅。之后，對(duì)此多晶硅薄膜實(shí)施預(yù)定的圖形化而形成薄膜晶體管的源·漏·溝道區(qū)。之后，利用1000℃以上的高溫使多晶硅薄膜的表面熱氧化而形成柵絕緣膜SiO2之后，在柵絕緣膜上形成柵電極(在多晶硅上由Mo等高熔點(diǎn)金屬疊層而形成的結(jié)構(gòu))，通過(guò)以柵電極作為掩模進(jìn)行離子注入以自調(diào)整(自對(duì)準(zhǔn))方式形成源·漏區(qū)，從而形成薄膜晶體管。之后，根據(jù)需要，形成連接源·漏區(qū)的電極及布線及連接?xùn)烹姌O的布線。這些電極和布線使用Al，但也不限于Al。另外，在擔(dān)心由于后工序的激光照射會(huì)使Al熔融的場(chǎng)合，也可使用熔點(diǎn)較Al高的高熔點(diǎn)金屬(不會(huì)由于后工序的激光照射而熔融的材料)。
然后，在實(shí)施薄膜晶體管之上涂敷熱熔性粘合材(商品名ProofWax)而將長(zhǎng)200mm×寬300mm×厚1.1mm的大型透明玻璃襯底(鈉玻璃、軟化點(diǎn)740℃、畸變點(diǎn)511℃)作為一次轉(zhuǎn)移體粘合。
然后，從石英襯底側(cè)以Xe-Cl準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)308nm)進(jìn)行照射，使第1分離層發(fā)生剝離(層內(nèi)剝離及界面剝離)、照射的Xe-Cl準(zhǔn)分子激光的能量密度為250mJ/cm2，照射時(shí)間為20nsec。另外，準(zhǔn)分子激光照射分為點(diǎn)束照射和行束照射。在點(diǎn)束照射的場(chǎng)合，以點(diǎn)的方式對(duì)預(yù)定區(qū)域(例如8mm×8mm)進(jìn)行照射時(shí)，此點(diǎn)照射按每次以單位區(qū)域的1/10程度移動(dòng)進(jìn)行照射。另外，在行束照射的場(chǎng)合，對(duì)預(yù)定單位區(qū)域(例如，378mm×0.1mm或378mm×0.3mm(這些是可以獲得超過(guò)90％能量的區(qū)域))同樣每次以單位區(qū)域的1/10程度移動(dòng)進(jìn)行照射。結(jié)果，第1分離層中的各個(gè)點(diǎn)至少受到10回以上的照射。這一光照射是對(duì)整個(gè)石英襯底表面在照射區(qū)域上移動(dòng)照射。
之后，將石英襯底和玻璃襯底(一次轉(zhuǎn)移體)相對(duì)第1分離層剝離，并將在石英襯底上形成的薄膜晶體管及中間層一次轉(zhuǎn)移到用作一次轉(zhuǎn)移體的玻璃襯底上。
其后，通過(guò)腐蝕及清洗或其組合將粘合于玻璃襯底側(cè)的中間層的表面上的第1分離層去除。另外，對(duì)石英襯底也進(jìn)行同樣的處理以供重復(fù)使用。
之后，在露出的中間層的下面，涂敷紫外線硬化型粘合劑(膜厚100μm)，再在該涂敷薄膜上粘合一個(gè)長(zhǎng)200mm×寬300mm×厚1.1mm的大型透明玻璃襯底(鈉玻璃、軟化點(diǎn)740℃、畸變點(diǎn)511℃)作為二次轉(zhuǎn)移體之后，從玻璃襯底側(cè)以紫外線進(jìn)行照射而使粘合劑硬化，從而使其粘合固定。
其后，使熱熔性粘合劑熱熔融而去除用作一次轉(zhuǎn)移體的玻璃襯底。結(jié)果，將薄膜晶體管及中間層轉(zhuǎn)移到用作二次轉(zhuǎn)移體的玻璃襯底側(cè)。另外，再將一次轉(zhuǎn)移體清洗而使之可重復(fù)使用。
此處，如成為一次轉(zhuǎn)移體的玻璃襯底是比石英襯底更大的襯底，通過(guò)反復(fù)在不同平面的區(qū)域從本實(shí)施例這種石英襯底向玻璃襯底實(shí)施一次轉(zhuǎn)移，就可以在玻璃襯底上形成較在石英襯底上可形成的薄膜晶體管的數(shù)量更多的薄膜晶體管。并且，在玻璃襯底上反復(fù)疊層也可同樣形成更多的薄膜晶體管。或者，將成為二次轉(zhuǎn)移體的玻璃襯底作成較一次轉(zhuǎn)移體及石英襯底更大的大型襯底，并反復(fù)實(shí)施二次轉(zhuǎn)移，就可以形成較在石英襯底上可形成的薄膜晶體管數(shù)量更多的薄膜晶體管。
(實(shí)施例2)第1分離層，除了是包含20atm％的H(氫)的非晶硅薄膜以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
另外，對(duì)非晶硅薄膜中的H的含量的調(diào)整可通過(guò)適當(dāng)設(shè)定低壓CVD法成膜時(shí)的條件進(jìn)行。
(實(shí)施例3)第1分離層，除了是利用旋轉(zhuǎn)涂敷以Sol-gel法形成的陶瓷薄膜(組成PbTiO3、膜厚200nm)以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
(實(shí)施例4)
第1分離層，除了是利用濺射形成的陶瓷薄膜(組成BaTiO3、膜厚400nm)以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
(實(shí)施例5)第1分離層，除了是利用激光消融法形成的陶瓷薄膜(組成Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、膜厚50nm)以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
(實(shí)施例6)第1分離層，除了是利用旋轉(zhuǎn)涂敷形成的聚酰亞胺薄膜(膜厚200nm)以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
(實(shí)施例7)第1分離層，除了是利用旋轉(zhuǎn)涂敷形成的聚苯硫薄膜(膜厚200nm)以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
(實(shí)施例8)第1分離層，除了是利用濺射形成的Al層(膜厚300nm)以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
(實(shí)施例9)除了采用Kr-F準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)作為照射光以外，與實(shí)施例2一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。另外，照射激光的能量密度為250mJ/cm2，照射時(shí)間為20nsec。
(實(shí)施例10)除了采用Nd-YAIG激光(波長(zhǎng)1068nm)作為照射光以外，與實(shí)施例2一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。另外，照射激光的能量密度為400mJ/cm2，照射時(shí)間為20nsec。
(實(shí)施例11)除了將高溫工藝過(guò)程1000℃生成的多晶硅薄膜(膜厚80nm)薄膜晶體管作為被轉(zhuǎn)移層以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
(實(shí)施例12)除了采用聚碳酸酯(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)130℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例1一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例13除了采用AS樹脂(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)70～90℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例2一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例14除了采用聚甲基丙烯酸甲酯(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)70～90℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例3一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例15除了采用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)67℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例5一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例16除了采用高密度聚乙烯(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)77～90℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例6一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例17除了采用聚酰胺(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)145℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例9一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例18除了采用環(huán)氧樹脂(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)120℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例10一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例19除了采用聚甲基丙烯酸甲酯(玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)70～90℃)制作的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體以外，與實(shí)施例11一樣地進(jìn)行薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移。
對(duì)實(shí)施例1～19分別通過(guò)肉眼和顯微鏡對(duì)轉(zhuǎn)移的薄膜晶體管的狀態(tài)進(jìn)行了觀察，其中任何一個(gè)都不存在缺陷及斑點(diǎn)，轉(zhuǎn)移很均勻。
如上所述，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移技術(shù)，可以在保持在襯底上形成的疊層順序不變的情況下將薄膜器件(被轉(zhuǎn)移層)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移到各種轉(zhuǎn)移體上。例如，通過(guò)轉(zhuǎn)移可以在不能直接形成薄膜或不適合用于成形的材料、以容易成形的材料和價(jià)格低廉的材料形成的構(gòu)成物、以及對(duì)難以移動(dòng)的大型物體等等的上面形成薄膜。
特別是，轉(zhuǎn)移體可以使用像各種合成樹脂及熔點(diǎn)低的玻璃材那樣的與襯底材料相比耐熱性、抗蝕性等特性較差的材料。因此，例如，在制作形成于透明襯底上的薄膜晶體管(特別是多晶硅TFT)的液晶顯示器之際，通過(guò)采用耐熱性優(yōu)良的石英玻璃襯底作為襯底，和利用像各種合成樹脂及低熔點(diǎn)的玻璃材那樣的價(jià)格便宜且容易加工的材料的透明襯底作為轉(zhuǎn)移體，就能夠很容易地制作便宜的大型液晶顯示器。這一優(yōu)點(diǎn)不限于液晶顯示器，對(duì)其他器件的制作也是一樣。
另外，在享受以上的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，因?yàn)榭梢詫?duì)可靠性高的襯底，特別是像石英玻璃襯底那樣的耐熱性高的襯底形成像功能性薄膜那樣的被轉(zhuǎn)移層并且可以進(jìn)行圖形化，所以可以不管轉(zhuǎn)移體的材料特性而在轉(zhuǎn)移體上形成可靠性高的功能性薄膜。
另外，這種可靠性高的襯底，雖然價(jià)格高，但因?yàn)榭梢灾貜?fù)使用，所以可以降低制作成本。
另外，根據(jù)本發(fā)明的其他方案，如上所述，不一定要使用第1、第2分離層及一次、二次轉(zhuǎn)移體而僅僅使用一層分離層及一個(gè)轉(zhuǎn)移體就可以將具有保形性的被轉(zhuǎn)移層從襯底轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移體側(cè)。為使被轉(zhuǎn)移層本身具有保形性，可以加厚薄膜器件中的絕緣層或形成加強(qiáng)層。
權(quán)利要求
1．一種薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于包括下列步驟在襯底上形成第1分離層的第1工序；在上述第1分離層上形成包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層的第2工序；在上述被轉(zhuǎn)移層上形成第2分離層的第3工序；在上述第2分離層上粘合一次轉(zhuǎn)移體的第4工序；以上述第1分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第5工序；在上述被轉(zhuǎn)移層的下面粘合二次轉(zhuǎn)移體的第6工序；以及以上述第2分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第7工序；并且將包含上述薄膜器件的上述被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體之上。
2．如權(quán)利要求1所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述第5工序包含對(duì)上述第1分離層進(jìn)行光照，并使上述第1分離層的內(nèi)層及/或界面產(chǎn)生剝離的工序。
3．如權(quán)利要求2所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述襯底是具有透光性的襯底，且對(duì)上述第1分離層進(jìn)行的光照可通過(guò)上述透光性襯底進(jìn)行。
4．如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述第2分離層是粘合劑，且上述第5工序包含熔融上述粘合劑的工序。
5．如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述第7工序包含對(duì)上述第2分離層進(jìn)行光照，并使上述第2分離層的內(nèi)層及/或界面產(chǎn)生剝離的工序。
6．如權(quán)利要求5所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述一次轉(zhuǎn)移體是具有透光性的襯底，且上述第2分離層進(jìn)行光照可通過(guò)上述透光性一次轉(zhuǎn)移體進(jìn)行。
7．如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述第2工序包含在上述薄膜器件形成之后在薄膜器件上形成導(dǎo)通電極的工序。
8．如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述此二次轉(zhuǎn)移體是透明襯底。
9．如權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于如將形成被轉(zhuǎn)移層時(shí)的最高溫度記為Tmax，上述二次轉(zhuǎn)移體是由玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)或軟化點(diǎn)低于上述Tmax的材料構(gòu)成的。
10．如權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述二次轉(zhuǎn)移體的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)或軟化點(diǎn)低于形成薄膜器件工藝過(guò)程中的最高溫度。
11．如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述二次轉(zhuǎn)移體由合成樹脂或玻璃材料構(gòu)成。
12．如權(quán)利要求1至11中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述襯底具有耐熱性。
13．如權(quán)利要求1至12中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于如將形成被轉(zhuǎn)移層時(shí)的最高溫度記為Tmax，則上述襯底是由畸變點(diǎn)高于上述Tmax的材料構(gòu)成的。
14．如權(quán)利要求1至13中任何一項(xiàng)所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于上述薄膜器件包含薄膜晶體管(TFT)。
15．一種薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于包括下列步驟在襯底上形成第1分離層的第1工序；在上述第1分離層上形成包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層的第2工序；在上述被轉(zhuǎn)移層上形成第2分離層的第3工序；在上述第2分離層上粘合一次轉(zhuǎn)移體的第4工序；以上述第1分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第5工序；在上述被轉(zhuǎn)移層的下面粘合比上述襯底大的二次轉(zhuǎn)移體的第6工序；以及以上述第2分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第7工序；并且多次反復(fù)執(zhí)行上述第1工序～第7工序而將多個(gè)上述被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體之上。
16．如權(quán)利要求15所述的薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于轉(zhuǎn)移到上述二次轉(zhuǎn)移體上的至少一個(gè)上述薄膜器件的設(shè)計(jì)規(guī)則的層次與另外的上述薄膜器件不同。
17．一種用權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)移方法轉(zhuǎn)移到上述二次轉(zhuǎn)移體上的薄膜器件。
18．一種由用權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)移方法轉(zhuǎn)移到上述二次轉(zhuǎn)移體上的薄膜器件所構(gòu)成的薄膜集成電路裝置。
19．一種有源矩陣襯底，它包括以矩陣形式配置的薄膜晶體管(TFT)及與該薄膜晶體管一端連接的像素電極所構(gòu)成的像素單元，并且該襯底是用權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)移方法通過(guò)轉(zhuǎn)移上述像素單元的薄膜晶體管而制作的。
20．一種有源矩陣襯底，它包括與矩陣形式配置的掃描線及數(shù)據(jù)線相連接到的薄膜晶體管(TFT)及包括與該薄膜晶體管一端相連接的像素電極的像素單元，且在其中內(nèi)置將信號(hào)供給上述掃描線及數(shù)據(jù)線的驅(qū)動(dòng)電路，并且該襯底具有采用權(quán)利要求16所述的方法所形成的、第1設(shè)計(jì)規(guī)則層次的上述像素單元的薄膜晶體管及構(gòu)成第2設(shè)計(jì)規(guī)則層次的上述驅(qū)動(dòng)電路的薄膜晶體管。
21．一種利用權(quán)利要求19或20所述的有源矩陣襯底制作的液晶顯示裝置。
22．一種電子設(shè)備，其特征在于該電子設(shè)備具有用權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)移方法轉(zhuǎn)移到上述二次轉(zhuǎn)移體上的薄膜器件。
23．如權(quán)利要求22所述的電子設(shè)備，其特征在于上述二次轉(zhuǎn)移體是設(shè)備的殼體，且上述薄膜器件轉(zhuǎn)移到上述殼體的內(nèi)表面及外表面的至少一個(gè)表面上。
24．一種薄膜器件轉(zhuǎn)移方法，其特征在于包括下列步驟在襯底上形成第1分離層的第1工序；在上述第1分離層上形成包含薄膜器件的被轉(zhuǎn)移層的第2工序；以上述第1分離層為界從上述被轉(zhuǎn)移層去除上述襯底的第3工序；以及在上述被轉(zhuǎn)移層的下面粘合轉(zhuǎn)移體的第4工序；并且將包含上述薄膜器件的上述被轉(zhuǎn)移層轉(zhuǎn)移到上述轉(zhuǎn)移體之上。
全文摘要
一種將形成于襯底上的薄膜器件轉(zhuǎn)移到一次轉(zhuǎn)移體上,之后又轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體上的薄膜器件制作方法。在激光可透過(guò)的襯底(100)上設(shè)有如非晶硅等的第1分離層(120)。在該襯底(100)上形成TFT等的薄膜器件(140)。并且,在薄膜器件(140)上形成如熱熔性粘合層等第2分離層(160),在其上形成一次轉(zhuǎn)移體(180)。通過(guò)光照使第1分離層的內(nèi)聚力減弱而將襯底(100)去除,并將薄膜器件(140)轉(zhuǎn)移到一次轉(zhuǎn)移體(180)。并且,在露出的薄膜器件(140)的下面通過(guò)粘合層(190)粘合二次轉(zhuǎn)移體(200)。于是,通過(guò)例如熱熔融使第2分離層的內(nèi)聚力減弱而去除一次轉(zhuǎn)移體。結(jié)果,薄膜器件(140)就可保持與襯底(100)的疊層關(guān)系原樣不變而轉(zhuǎn)移到二次轉(zhuǎn)移體(200)上。
文檔編號(hào)H01L29/786GK1231065SQ98800930
公開日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1998年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月3日
發(fā)明者井上聰, 下田達(dá)也, 宮澤和加雄 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社