JP2009164629A

JP2009164629A - 半導体装置の作製方法

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Publication number: JP2009164629A
Application number: JP2009092389A
Authority: JP
Inventors: Toru Takayama; 徹高山; Yugo Goto; 裕吾後藤; Junya Maruyama; 純矢丸山; Yumiko Fukumoto; 由美子福本
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: KR100993130B1; US20090321004A1; US20030217805A1; DE60325669D1; EP1363319A2; US7147740B2; TWI289932B; CN102867736A; TW200403858A; EP1363319A3; KR101028352B1; JP5094776B2; KR20100058436A; CN1458665A; TWI401772B; KR20030089496A; CN102867736B; CN1458665B; EP1363319B1; TW200739816A

Abstract

【課題】積層体中の被剥離体に損傷を与えず、短時間で被剥離体を転写体への転写する方法の提供を課題とする。また、基板上に作製した半導体素子を、転写体、代表的にはプラスチック基板に転写する半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【解決手段】基板上に剥離層と被剥離体を形成し、両面テープを介して被剥離体と支持体を接着し、剥離層と被剥離体を物理的手段によって剥離した後被剥離体を転写体に接着し、被剥離体から支持体と両面テープを剥離することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層体の転写方法に関する。加えて、本発明は、半導体素子を含む被剥離体を基体に転写した半導体素子、代表的には薄膜トランジスタで構成された回路を有する半導体装置の作製方法に関する。例えば、液晶モジュールに代表される電気光学装置やＥＬモジュールに代表される発光装置、及びそのような装置を部品として搭載した電子機器に関する。

近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体層（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタを構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタは、ＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。

このような画像表示装置を利用したアプリケーションは様々なものが期待されているが、特に携帯機器への利用が注目されており、軽量で、衝撃に強く、多少の変形も可能なものが期待されている。現在、薄膜トランジスタの基板には、ガラスや石英が多く使用されているが、これらの基板は割れやすく重いという欠点がある。また、ガラス基板や石英基板は大型化が困難であるため、大量生産を行う上では、薄膜トランジスタの基板としては不向きである。このため、軽量で丈夫であるプラスチック基板、代表的にはプラスチックフィルムのような可撓性を有する基板の上に薄膜トランジスタを形成することが試みられている。

しかしながら、プラスチックの耐熱性が低いため、薄膜トランジスタを形成するプロセスの最高温度を低くせざるをえず、結果的に、ガラス基板又は石英基板等比較的耐熱性の高い基板上に形成する薄膜トランジスタほど良好な電気特性の薄膜トランジスタを形成できないのが現状である。

一方、基板上に、分離層を介して存在する被剥離体を基板から剥離する剥離方法がすでに提案されている。例えば、特許文献１又は特許文献２に記載された技術は、非晶質珪素（または結晶性珪素）からなる分離層を設け、レーザー光を基板を通過させて照射して非晶質珪素に含まれる水素を放出させることにより、非晶質珪素（または結晶性珪素）中に空隙を生じさせて、被剥離体から基板を分離させるというものである。

さらには、特許文献３では、特許文献１、特許文献２に記載された技術と同様に、非晶質珪素（または結晶性半導体）からなる分離層を設け、被剥離体（公報では、被剥離層と記載。代表例としては、薄膜トランジスタを示している。）表面に水溶性の仮接着層を用いて第２の基板（一時的な転写体）を設けて、レーザー光を基板を通過させて分離層間絶縁膜に照射して、被剥離体から第１の基板（ガラス基板）を剥離し、第３の基板（フィルム）上に被剥離体を転写した後、水中に浸し、水溶性である仮接着層を溶解させ、被剥離体と第２の基板とを剥離し、被剥離体の表面を露出する工程が記載されている。

特開平１０―１２５９２９号公報（第４頁〜第１０頁）特開平１０―１２５９３１号公報（第６頁〜第１０頁）特開２００２−２１７３９１号公報（第３頁〜第６頁、図９）

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている方法では、透光性の高い基板を使用することが必須であるため、使用可能な基板に制限があるという問題がある。また、基板を透過し、かつ非晶質シリコンに含まれる水素を放出させるのに十分なエネルギーを与えるための比較的大きなレーザー光の照射が必要とされ、被剥離体に損傷を与える可能性があるという問題がある。

また、上記方法では、分離層上に素子を作製する場合、素子作製工程で高温の熱処理を行うと、分離層に含まれる水素が拡散して低減してしまい、レーザー光を分離層に照射しても剥離が十分に行なわれない恐れがある。

さらに、被剥離体から基板を分離する際、被剥離体表面に転写体を硬化型接着剤を用いて固定するため、被剥離体例えば薄膜トランジスタの表面、具体的には、配線または画素電極が露出されておらず、基板を剥離した後の被剥離体の特性を測定することが困難である。このような構造の被剥離体を用いて液晶表示装置又は発光装置を作製する場合、複数の基板が張り合わされた構造となり、液晶表示装置又は発光装置の厚さが厚くなり、これらを用いた電子機器の小型化が図れないという問題点もある。また、液晶表示装置では、バックライトからの投射光を、発光装置では、発光素子から発した光をそれぞれ有効に取り出すことができないという問題点がある。

特許文献３に開示された発明においては、剥離体と第２の基板とを水溶性接着材で接着しているが、実際には、水に曝される水溶性接着剤が水に曝される面積が狭いため、第２の基板の剥離に時間がかかるという問題がある。

この問題をふまえ、第２の基板の一部を削り、より広面積の仮接着層を露出することにより、剥離時間を短縮することが可能であるが、この場合、第２の基板は使い捨てであり、石英ガラスのような高価な材料又は希少な材料を第２の基板に用いる場合、コストがかかるという問題がある。

さらにこの場合、被剥離体である薄膜トランジスタの層間絶縁膜に有機樹脂を用いた場合、有機樹脂は吸湿しやすいため、層間絶縁膜の体積が膨張し変形してしまい、薄膜トランジスタの配線がはがれるという問題もある。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明は、積層体中の被剥離体に損傷を与えず、短時間で基板から剥離した被剥離体を転写体上に接着する方法を提供することを目的とする。

本発明は、積層体の転写方法であって、基板上に剥離層と被剥離体を形成し、剥離可能な粘着媒体を介して被剥離体と支持体を接着し、剥離層と被剥離体を剥離した後被剥離体を転写体上に接着し、被剥離体から支持体と両面テープを剥離することを特徴とする。

また、本発明は、積層体の転写方法であって、基板上に剥離層と被剥離体を形成し、剥離可能な粘着媒体を介して被剥離体と支持体を接着し、剥離層と被剥離体を物理的手段によって剥離した後被剥離体を転写体上に接着し、被剥離体から支持体と両面テープを剥離することを特徴とする。

また、本発明は、積層体の転写方法であって、基板上に剥離層と被剥離体を形成し、剥離可能な粘着媒体を介して被剥離体と支持体を接着し、剥離層と被剥離体を物理的手段によって剥離した後、被剥離体の一方に第１の転写体を接着し、被剥離体から支持体と前記剥離可能な粘着媒体を剥離し、被剥離体の他方を第２の転写体に接着することを特徴とする。

また、本発明は、半導体装置の作製方法であって、基板上に剥離層と半導体素子を含む被剥離体を形成し、剥離可能な粘着媒体を介して被剥離体と支持体を接着し、剥離層と被剥離体を剥離した後被剥離体を転写体に接着し、被剥離体から支持体と剥離可能な粘着媒体を剥離することを特徴とする。

また、本発明は、半導体装置の作製方法であって、基板上に剥離層と半導体素子を含む被剥離体を形成し、剥離可能な粘着媒体を介して被剥離体と支持体を接着し、剥離層と被剥離体を物理的手段によって剥離した後被剥離体を転写体に接着し、被剥離体から支持体と剥離可能な粘着媒体を剥離することを特徴とする。

また、本発明は、半導体装置の作製方法であって、基板上に剥離層と被剥離体を形成し、剥離可能な粘着媒体を介して被剥離体と支持体を接着し、剥離層と被剥離体を物理的手段によって剥離した後、被剥離体の一方に第１の転写体上を接着し、被剥離体から支持体と前記剥離可能な粘着媒体を剥離し、被剥離体の他方に第２の転写体を接着することを特徴とする。

また、半導体素子は、薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、光電変換素子、又は抵抗素子である。光電変換素子の代表例としては、シリコンのＰＩＮ接合からなるものが挙げられる。

また、被剥離体は、剥離層に接する酸化物層、代表的には珪素酸化物又は金属酸化物からなる単層、またはこれらの積層構造を有する。

また、剥離層は、金属膜又は窒化膜であり、それらは、チタン、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、銅、クロム、ネオジム、鉄、ニッケル、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料またはこれらの元素窒化化合物からなる単層、又はこれらの積層構造である。

また、剥離可能な粘着媒体の粘着剤は熱により剥離が可能な粘着剤(以下、熱剥離型粘着剤と示す。)又は／及び紫外線の照射により剥離が可能な粘着剤（以下、紫外線剥離型粘着剤と示す）である。

また、第１の転写体の代表例としてはプラスチック、代表的にはプラスチックフィルムのような可撓性を有するプラスチックが挙げられる。また、耐水性の弱い部材（転写体に紙、布、木材、金属等）を第１の転写体に用いることができる。また、熱導電性を有する部材をも用いることができる。

また、第２の転写体の代表例としてはプラスチック、代表的にはプラスチックフィルムのような可撓性を有するプラスチックが挙げられる。また、耐水性の弱い部材（転写体に紙、布、木材、金属等）を第１の転写体に用いることができる。また、熱導電性を有する部材をも用いることができる。

また、物理的手段の代表的例として、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等の比較的小さな力で引き剥がす手段が挙げられる。

なお、剥離可能な粘着媒体としては、基材の両面に粘着材が設けられたテープ状のもの（両面テープ）、同様にシート状のもの（両面シート）、同様にフィルム状のもの（両面フィルム）等が挙げられる。以下、実施の形態及び実施例においては、剥離可能な粘着媒体の代表例として、両面テープを用いて本発明を説明するが、これに両面シート、又は両面フィルムを適応してもよい。

本発明の構成を実施することにより、以下に示すような効果を得ることが出来る。

積層体の被剥離体を、基板から転写体、特にプラスチック基板上に転写することができる。

また、半導体素子（薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、光電変換素子や抵抗素子など）を有する被剥離体を、転写体、特にプラスチック基板上に短時間で転写することができる。

また、被剥離体を基板から剥離し、プラスチック基板上に転写した後の薄膜トランジスタを代表とする様々な半導体素子の特性を測定することが可能である。

さらに、被剥離体をプラスチック基板上に転写した後、被剥離体上に用いていた支持体を剥離するため、被剥離体を有するデバイスの厚さが薄くなり、デバイス全体の小型化を図ることができる。デバイスが、下方出射型発光装置、透過型液晶表示装置の場合、発光素子から発する光又はバックライトの透過率を高めることができる。

さらに、支持体を破損せずに基板から被剥離体を剥離することが可能であり、支持体を再度利用することができる。このため、石英ガラスのような高価な材料、希少な材料を支持体に用いる場合、大幅なコストダウンを図ることができる。

実施の形態１の本発明の概念を示す図。実施例１のアクティブマトリクス基板の作製工程を示す断面図。実施例１のアクティブマトリクス基板の作製工程を示す断面図。実施例１のアクティブマトリクス基板の作製工程を示す断面図。実施例１のアクティブマトリクス基板の作製工程を示す断面図。実施例１のアクティブマトリクス基板の剥離工程及び転写工程を示す断面図。実施例２のＥＬモジュールの作製工程を示す断面図。実施例３のＥＬモジュールの上面図実施例４の液晶モジュールの作製工程を示す断面図。実施例５の液晶モジュールの表面図実施の形態２の本発明の概念を示す図。実施例６の本発明を適応した電子機器を示す図。実施例６の本発明を適応した電子機器を示す図。実施例１において作製したＴＦＴの電気特性を示す図。実施例２において作製したＥＬモジュールを示す写真。

本発明の実施の形態について、以下に説明する。

（実施の形態１）
以下に、本発明を用いた代表的な転写方法の手順を、簡略的に図１を用いて説明する。

まず図１（Ａ）について説明する。１０は基板、１１は剥離層、１２は酸化物層、１３は被剥離体であり、１２の酸化物層を含む。

基板１０はガラス基板、石英基板、セラミックス基板などを用いることができる。また、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板を用いても良い。

基板１０上に窒化物層または金属層からなる剥離層１１を形成する。金属層としての代表的な一例は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）
、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）
、イリジウム（Ｉｒ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金からなる単層、又はこれらの積層構造である。窒化物層としての代表的な一例は、上記金属元素の窒化物、例えば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単層、またはこれらの積層構造である。

次いで、剥離層１１である窒化物層または金属層上に、酸化物層１２を含む被剥離体１３を形成する。酸化物層としては、珪素酸化物、酸化窒化珪素又は金属酸化物を用いた酸化物層を形成すればよい。なお、酸化物層１２はスパッタ法、プラズマＣＶＤ法、塗布法などのいずれの成膜方法を用いても良い。

被剥離体１３には、半導体素子（薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード光電変換素子や抵抗素子など）が含まれていてもよい。

次に、図１（Ｂ）について説明する。被剥離体１３上に両面テープ１４の一方の面を接着する。両面テープには、紫外線剥離型粘着剤又は熱剥離型粘着剤を用いたものを用いる。この際、剥離体１３と両面テープ１４との間に気泡が入ると、後の剥離工程の際に被剥離体１３にクラックが生じやすくなるため、被剥離体１３と両面テープ１４との間に気泡が入らないように接着する。なお、この工程にテープマウンター装置等を用いることにより、短時間で剥離体１３と両面テープ１４との間に気泡が入らないように接着できる。

両面テープ１４の他方の面に支持体１５を接着する。支持体１５は、例えば、石英ガラス、金属、セラミックス等であってもよい。この際、支持体１５を両面テープ１４にしっかり固定する必要がある。これは、被剥離体１３を基板１０から剥離する際に、支持体１５と両面テープ１４とが先に剥がれてしまうのを避けるためである。なお、この工程にプレス機等を用いることにより、短時間で支持体に両面テープを接着できる。

次に、図１（Ｃ）について説明する。窒化物層または金属層からなる剥離層１１と酸化物層１２とに物理的力を加えることで、被剥離体１３から剥離層１１を剥離する。ここでは、基板の機械的強度が十分である例を示している。剥離層１１と酸化物層１２との密着性が高く、かつ基板１０の機械的強度が低いと、剥離の際に基板１０が割れてしまう恐れがあるので、基板裏面（剥離層が形成されていない面）に支持体（図示しない）、例えばプラスチック、ガラス、金属、セラミックス等を貼りつけた後剥離すると、さらに効果的に剥離することが可能である。

なお、物理的力とは、例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等の比較的小さな力である。

次に、図１（Ｄ）について説明する。被剥離体を接着剤１６を使用して転写体１７に接着する。なお、接着剤１６は、反応により剥離が可能な粘着剤(以下、反応硬化型接着剤と示す。)、熱により剥離が可能な粘着剤(以下、熱硬化型接着剤と示す。)又は紫外線硬化型接着剤等の光により剥離が可能な粘着剤(以下、光硬化型接着剤と示す。)を用いることが可能であり、それらの代表例として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。

次に、図１（Ｅ）について説明する。被剥離体１３と両面テープ１４とを剥離する。両面テープ１４に紫外線剥離型両面テープを用いた場合、紫外線光を短時間、具体的には５０〜１００秒照射することで剥離することができる。また、両面テープ１４に熱剥離型両面テープを用いた場合、基板を加熱することで剥離することができる。この場合の加熱温度は、９０〜１５０℃、好ましくは１１０〜１２０℃と低温であり、加熱時間も２〜３分と短時間である。まずはじめに、支持体１５と両面テープ１４とを剥離し、その後、被剥離体１３と両面テープ１４とを剥離する。

以上の工程により、転写体上に被剥離体を転写することができる。なお、露出した被剥離体上に、さらに別の基板を貼り合わせてもよい。

なお、本明細書中において、転写体とは、被剥離体から基板を剥離した後、被剥離体を接着させるものであり、材料は特に限定されず、プラスチック、ガラス、金属、セラミックス等のいかなる材料でもよい。同様に、支持体とは物理的手段により基板を剥離する際に、被剥離体を接着するものであり、材料は特に限定されずプラスチック、ガラス、金属、セラミックス等のいかなる材料でもよい。
また、転写体及び支持体の形状は特に限定されず、平面を有するもの、曲面を有するもの、可撓性を有するもの、フィルム状のものであっても良い。また、軽量化を最優先するのであれば転写体は、フィルム状のプラスチック、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、極性基のついたノルボルネン樹脂からなるＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ製）などが好ましい。これらのプラスチックの表面には、窒化アルミニウム、又は窒化酸化アルミニウム等の熱導電性を有する膜を成膜してもよい。また、これらのプラスチック中に鉄、銅、アルミニウム、窒化アルミニウム、又は酸化マグネシウム等を分散させてもよい。これらのプラスチックを転写体に用いると、剥離体にＣＰＵ、メモリ等の高速動作を行う半導体回路を設けた場合、駆動により発生した熱を転写体で吸収することが可能である。

また、本発明では、浸漬工程がないため、耐水性の弱い部材（転写体に紙、布、木材、金属等）を転写体に用いることができる。また、熱導電性を有する樹脂も用いることができる。さらには、半導体素子で形成される半導体装置（ロジック回路、メモリー、駆動回路、電源回路、スイッチ等）を転写体とし、この上に、別の半導体装置を転写することも可能である。この場合、各半導体装置の特性を調べ、特性の優れたもの（不良品でないもの）のみ、積層させることができるため、全体の歩留まりが向上するという効果がある。

（実施の形態２）
ここでは、本発明の転写工程に用いる剥離可能な粘着媒体（代表例として、両面テープを採用する。）の構造について説明する。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を説明する。本発明で用いる両面テープは、第１の粘着剤５０１を有する第１の基体５０２と、第２の粘着剤５０３を有する第２の基体５０４とを、硬化接着剤５０５で貼り合わせたものである。第１の粘着剤及び第２の粘着剤には、それぞれ熱剥離型粘着剤及び／又は紫外線剥離型粘着剤を用いることができる。また、紫外線剥離型粘着剤又は熱剥離型粘着剤の変わりに、光（可視光、赤外光等）を照射することによって剥離が可能な粘着剤（光剥離型粘着剤）、化学反応によって剥離が可能な粘着剤(反応剥離型粘着剤)を用いることもできる。
本実施の形態では、粘着剤代表例として熱剥離型粘着剤及び紫外線剥離型粘着剤を用いる。なお、他の粘着剤を用いることも可能である。

なお、本実施の形態では、第１の粘着剤５０１は支持体５０６に、第２の粘着剤５０９は被剥離体５０７にそれぞれ接着するものを表す。

図１１（Ｂ）では、第１の粘着剤５０８に熱剥離型粘着剤を、第２の粘着剤５０９に紫外線剥離型粘着剤を用いた例を示したが、この組み合わせに限られるものではなく、図１１（Ｃ）のように、第１の粘着剤５１０に紫外線剥離型粘着剤を、第２の粘着剤５１１に熱剥離型粘着剤を用いることもできる。

さらには、第１の粘着剤及び第２の粘着剤に、同一の種類からなる粘着剤を用いても良い。図１１（Ｄ）では、第１の粘着剤５１２及び第２の粘着剤５１３に、熱剥離型粘着剤を用いた例、図１１（Ｅ）では、第１の粘着剤５１４及び第２の粘着剤５１５に紫外線剥離型を用いた両面テープを示す。

一方、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）では、第１の基体５０２および第２の基体５０４を張り合わせた両面テープを示したが、図１１（Ｆ）のように、第１の基体５１６の両面にそれぞれ熱剥離型粘着剤及び／又は紫外線剥離型粘着剤５１７、５１８を有するものでもよい。

なお、本実施の形態では、基体の両面に粘着剤を有する剥離可能な粘着媒体を示したが、これに限られず、剥離が可能な粘着剤のみの粘着媒体も本発明に適応することができる。

本発明の実施例を図２〜図６を用いて説明する。ここでは、被剥離体に、薄膜トランジスタを有する積層体の転写方法について説明する。まずはじめに、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。

図２（Ａ）について説明する。基板１００に剥離層である窒化物膜又は金属膜１０１、酸化物層１０２、下地膜の酸化珪素膜１０３、非晶質半導体膜１０４を形成し、その上にニッケルを含む溶液１０５を塗布する。

本実施例では、基板１００には、ガラス基板を用いが、特に限定されず、石英基板、半導体基板、金属基板、セラミクス基板等を用いることができる。

また、剥離層１０１において、金属膜を用いるの場合、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金もしくは化合物からなる単層、またはこれらの積層しているものを用いればよい。一方、剥離層１０１に窒化物膜を用いるの場合、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単層、またはこれらの積層しているものを用いればよい。ここでは、スパッタ法により５０ｎｍのタングステン膜を用いる。

また、酸化物層１０２としては、１０〜６００ｎｍ、好ましくは１５０〜２００ｎｍの珪素酸化物又は金属酸化物からなる単層、またはこれらの積層構造を用いれば良い。ここでは、スパッタ法により膜厚２００ｎｍの酸化珪素層を用いる。この金属層１０１と酸化物層１０２との結合力は、熱処理には強く、膜はがれなどが生じないが、物理的手段で簡単に酸化物層中、酸化物層と金属層又は酸化物層と窒化物層との界面において剥離することができる。

また、下地絶縁層１０３には、プラズマＣＶＤ法で、成膜条件を、成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏそれぞれの流量を４ｓｃｃｍ、８００ｓｃｃｍとして成膜する膜厚１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０ｎｍ）の酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を用いる。

この後、プラズマＣＶＤ法で成膜温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ₄を用いて膜厚２５〜８０ｎｍ、本実施例では５４ｎｍの非晶質珪素膜１０４を成膜する。なお、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコン又はシリコンゲルマニウム（Ｓｉ_xＧｅ_1-x（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すればよい。

また、ニッケル溶液１０５の濃度は適宜調節すればよく、本実施例では、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を用い、スピナーで非晶質半導体膜上に塗布する。塗布に代えて、スパッタ法でニッケル元素をアモルファスシリコン全面に添加する方法を用いてもよい。

次に図２（Ｂ）について説明する。加熱処理を行うことで非晶質半導体膜を結晶化させる。この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉内で加熱処理する場合は、５００〜６５０℃で４〜２４時間行えばよい。ここでは、脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間加熱）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間の加熱）を行って結晶性珪素膜１０６を得る。
なお、ここでは、炉を用いた加熱処理を用いて非晶質半導体膜の結晶化を行ったが、ランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。なお、ここでは、珪素の結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、ほかの公知の結晶化技術、例えば固相成長法又はレーザー結晶化法を用いても良い。

次いで、結晶性半導体膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶性を高めるために結晶粒内に残される欠陥を補修するための第１のレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を、大気中又は酸素雰囲気中で行う。レーザー光には、波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。いずれにしても、くり返し周波数１０〜１０００Ｈｚ程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜５００ｍＪ／ｃｍ²に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り替えし周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度３９３ｍＪ／ｃｍ²で第１のレーザー光の照射を大気中で行う。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、第１のレーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。この酸化膜を希フッ酸を用いて除去したのち、オゾン水で表面に極めて薄い酸化膜を形成する。

次いで、薄膜トランジスタの閾値を制御するために微量な不純物（ボロン又はリン）のドーピングを行う（図示しない）。ここでは、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用いる。ドーピング条件は、水素で１％に希釈したジボランを流量３０ｓｃｃｍでチャンバー内に導入し、加速電圧を１５ｋＶとすることで、ドーズ量１×１０¹³／ｃｍ²程度のボロンを非晶質半導体膜に添加する。

次に図２（Ｃ）について説明する。オゾン水で非晶質半導体膜の表面を１２０秒処理して、１〜５ｎｍの酸化膜から成るバリア層１０７を形成する。

次いで、バリア層１０７上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質珪素膜１０８を膜厚５０ｎｍで形成する。成膜条件は適宜調節すればよいが、本実施例では、スパッタ法を用い、成膜圧力を０．３Ｐａ、アルゴンガスの流量を５０ｓｃｃｍ、成膜電力を３ｋＷ、成膜温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質珪素膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０²⁰／ｃｍ³〜６×１０²⁰／ｃｍ³、酸素の原子濃度は、１×１０¹⁹／ｃｍ³〜３×１０¹⁹／ｃｍ³である。その後、電気炉内で５５０℃、４時間の熱処理を行い、金属元素のゲッタリングを行う。

次に図２（Ｄ）について説明する。バリア層１０７をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質珪素膜１０８を、ＮＭＤ３溶液（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを０．２〜０．５％含む水溶液）を用いて除去する。この後、希フッ酸を用いてバリア層である酸化膜を除去する。

次に図３（Ａ）について説明する。得られた結晶性半導体膜の表面をオゾン水で処理して、極めて薄い酸化膜を形成する（図示せず）。この上に、レジストからなるマスクを形成しパターニングした後、所望の形状に結晶性半導体膜をエッチングして分離された半導体層１２１〜１２４を形成する。この後、レジストからなるマスクを除去する。

次いで、シリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜１２５を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により、成膜ガスにＳｉＨ₄及びＮ₂Ｏを用い、それぞれのガス流量比を４／８００ｓｃｃｍとし、成膜温度４００℃で、膜厚１１５ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成する。

次いで、ゲート絶縁膜上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜と膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜とを積層する。本実施例では、ゲート絶縁膜上に膜厚３０ｎｍの窒化タンタル（ＴａＮ）膜１２６を、窒化タンタル（ＴａＮ）膜の上に膜厚３７０ｎｍのタングステン膜（Ｗ）１２７を順次積層する。

第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としては、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金もしくは化合物で形成する。また、第１の導電膜及び第２の導電膜として、リン等の不純物をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜や、銀、パラジウム及び銅からなる合金（ＡｇＰｄＣｕ合金）膜を用いても良い。また、２層構造に限定されず、たとえば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンからなるの合金（Ａｌ−Ｓｉ合金）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金に代えてアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ合金）膜を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。

次に、図３（Ｂ）を説明する。フォトリソフラフィ工程による露光工程により、レジストからなるマスク１２８〜１３１を形成し、ゲート電極及び配線（図示しない）を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では、第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いるとよい。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加する電力量、基板側の電極に印加する電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって、所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、塩素（Ｃｌ₂）、塩化ホウ素（ＢＣｌ₃）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ₄）、四塩化炭素（ＣＣｌ₄）などを代表とする塩素系ガス、または弗化炭素（ＣＦ₄）、弗化硫黄（ＳＦ₆）、弗化窒素（ＮＦ₃）等を代表とするフッ素系ガス、または酸素（Ｏ₂）を適宜用いることができる。

本実施例では、第１のエッチング条件として、エッチング用ガスに弗化炭素（ＣＦ₄）、塩素（Ｃｌ₂）と酸素（Ｏ₂）を用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１．５Ｐａの圧力でコイル型電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電極を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。
基板側（試料ステージ）にも１５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電極を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積のサイズは１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。この第一のエッチング条件によりタングステン膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。第一のエッチング条件でのタングステン膜に対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、窒化タンタルに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎ、であり窒化タンタルに対するタングステンの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、タングステンのテーパー角度は約２６°となる。
この後、レジストからなるマスク１２８〜１３１を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスに弗化炭素（ＣＦ₄）と塩素（Ｃｌ₂）を用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１．５Ｐａの圧力でコイル型電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電極を投入してプラズマを生成して約１５秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電極を投入し、実施的に負の自己バイアス電圧を印加する。弗化炭素（ＣＦ₄）と塩素（Ｃｌ₂）を混合した第２のエッチング条件ではタングステン膜及び窒化タンタルとも同程度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのタングステンに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、窒化タンタルに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。なお、なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させるとよい。

上記第１のエッチング処理により第一の導電層と第２の導電層からなる第１の形状の導電層１３２〜１３５（第１の導電層１３２ａ〜１３５ａと第２の導電層１３２ｂ〜１３５ｂ）を形成する。ゲート絶縁膜となる絶縁膜１２５は１０〜２０ｎｍ程度エッチングされ第１の導電層１３１〜１３４で覆われない領域が薄くなったゲート絶縁膜１３６となる。

次に図３（Ｃ）を説明する。レジストからなるマスク１２８〜１３１を除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスに弗化硫黄（ＳＦ₆）、塩素（Ｃｌ₂）と酸素（Ｏ₂）とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、２．０Ｐａの圧力でコイル型の電極に７００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電極を投入してプラズマを生成してエッチングを２５秒行う。基板側（試料ステージ）にも４ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理でのタングステン（Ｗ）に対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎであり、窒化タンタル（ＴａＮ）に対するＷの選択比は７．１であり、絶縁膜１３６であるの酸化窒化珪素膜に対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎであり、の酸化窒化珪素膜に対するＷの選択比は６．８３である。このようにエッチングガスに弗化硫黄（ＳＦ₆）を用いた場合、絶縁膜１３６との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。

この第２のエッチング処理により第２の導電層１３７ｂ〜１４０ｂを形成する。第２の導電層であるタングステン膜１３７ｂ〜１４０ｂのテーパー角度は約７０°となる。一方第１の導電膜は、ほとんどエッチングされず、第１の導電層１３７ａ〜１４０ａとなる。また、レジストからなるマスク１２８〜１３１は、第２のエッチング処理により、レジストからなるマスク１４５〜１４８となる。

次に図３（Ｄ）について説明する。レジストからなるマスク１４５〜１４８を除去した後、第１のドーピング処理を行って、図３（Ｄ）の状態を得る。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件は、ドーズ量を５×１０¹³／ｃｍ²とし、加速電圧を５０ｋＶとしてとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ｎ型を付与する不純物元素として、Ｐ（リン）の代わりにＡｓ（ヒ素）を用いてもよい。この場合、第１の導電膜１３１〜１３４及び第２の導電膜１３７〜１４０がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第一の不純物領域１４１〜１４４が形成される。第１の不純物領域１４１〜１４４には１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷／ｃｍ³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。ここでは、第１の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ―領域とも呼ぶ。

なお、本実施例ではレジストからなるマスク１４５〜１４８を除去した後、第１のドーピング処理を行ったが、レジストからなるマスク１４５〜１４８を除去せずに第１のドーピング処理を行ってもよい。

次に図４（Ａ）について説明する。レジストからなるマスク１５０〜１５３を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク１５０は駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク１５１は駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク１５２及び１５３は画素領域のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域およびその周辺の領域を保護するマスクである。

第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件を、ドーズ量を３．５×１０¹⁵／ｃｍ²とし、加速電圧を６５ｋＶとしてリン（Ｐ）をドーピングして、第２の不純物領域１５５を形成する。第２の不純物領域１５５には、１×１０²⁰〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加している。
ここでは、第２の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ＋領域とも呼ぶ。

次に図４（Ｂ）について説明する。レジストからなるマスク１５０〜１５３を除去した後、新たにレジストからなるマスク１５８を形成して、第３のドーピング処理を行う。

駆動回路において、第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第３の不純物領域１５９〜１６１及び第４の不純物領域１６２〜１６４を形成する。

第３の不純物領域１５９〜１６１には、１×１０²⁰〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度の範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるように不純物元素を添加する。なお、第３の不純物領域１５９〜１６１には、先の工程でＰ（リン）が添加された領域（ｎ―領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されているので導電型はｐ型となる。ここでは、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ＋領域とも呼ぶ。

また、第４の不純物領域１６２〜１６４には、１×１０¹⁸〜１×１０²⁰／ｃｍ³の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるように不純物元素を添加する。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ−領域とも呼ぶ。

以上までの工程で、それぞれの半導体層にｎ型又はｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層１３７〜１４０はＴＦＴのゲート電極となる。

次に図４（Ｃ）を説明する。膜厚１００ｎｍの窒化珪素膜からなる第１のパッシベーション膜１６５を成膜したのち、３００〜５５０℃で１〜１２時間加熱し、半導体層を水素化する。本実施例では、窒素雰囲気中で４１０℃、１時間加熱する。この工程は、第１のパッシベーション膜１６５に含まれる水素により、半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。

その後、第１のパッシベーション膜上に無機絶縁物又は有機絶縁物からなる第１の層間絶縁膜１６６を形成する。有機絶縁物としては、ポジ型感光性有機樹脂又はネガ型感光性有機樹脂を用いることができる。感光性有機樹脂を用いた場合、フォトリソフラフィ工程による露光処理を行い、感光性有機樹脂をエッチングすると１９２のように曲率を有する第１の開口部を形成することができる。このように曲率を有する開口部を形成することは、後に形成する電極の被覆率（カバレッジ）が高くなるという効果がある。本実施例では、第１の層間絶縁膜に厚さ１．０５μｍの感光性アクリル樹脂膜を形成する。この後、第１の層間絶縁膜のパターニング及びエッチングを行い、なだらかな内壁を有する第１の開口部を形成する。
なお、ポジ型の感光性樹脂は茶色に着色しているため、第１の層間絶縁膜１６６にポジ型の感光性有機樹脂を用いる場合、エッチング後に感光性有機樹脂の脱色処理を行う必要がある。

また、第１の層間絶縁膜１６６に無機絶縁物からなる膜を用いた場合、表面を平坦化してもよい。

次に、開口部及び第１の層間絶縁膜を覆うように窒化絶縁膜（代表的には、窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜）からなる第２のパッシベーション膜１８０を形成する。本実施例では第２のパッシベーション膜に窒化珪素膜を用いる。成膜条件としては、高周波放電によるスパッタ法で、シリコンターゲットを用い、スパッタガスとして窒素気体を用いればよい。圧力は適宜設定すれば良いが、０．５〜１．０Ｐａ、放電電力は２．５〜３．５ＫＷ、成膜温度は室温（２５℃）〜２５０℃の範囲内であればよい。窒化絶縁膜からなる第２のパッシベーション膜を形成することにより、第１の層間絶縁膜から発生する脱ガスを抑制することができる。

第１の層間絶縁膜上に、窒化絶縁膜を形成することにより、基板側から侵入する水分、又は第１の層間絶縁膜から発生する脱ガスが、後に形成されるＥＬ素子に侵入するのを防ぐことができ、ＥＬ素子の劣化を抑制することができる。また、この窒化絶縁膜は、後に剥離工程で接着する両面テープを剥がしやすく効果があり、残留した接着材を除去する為の工程を必要としないため、プロセスの簡易化が可能である。

次に、フォトリソグラフィ工程による露光処理を行った後、第２のパッシベーション膜１８０、第１のパッシベーション膜１６５、ゲート絶縁膜１３６を順次エッチングし、第２の開口部を形成する。このときの、エッチング処理は、ドライエッチング処理でもウエットエッチング処理でもよい。本実施例では、ドライエッチングにより第２の開口部を形成する。

次に、第２の開口部を形成した後、第２のパッシベーション膜上及び第２の開口部に金属膜を形成し、フォトリソグラフィー工程による露光の後、金属膜をエッチングしてソース電極及びドレイン電極１８１〜１８８、配線（図示しない）
を形成する。金属膜は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いる。本実施例では、チタン膜／チタンーアルミニウム合金膜／チタン膜（Ｔｉ/Ａｌ−Ｓｉ/Ｔｉ）をそれぞれ１００／３５０／１００ｎｍに積層したのち、所望の形状にパターニング及びエッチングしてソース電極、ドレイン電極及び配線（図示しない）を形成する。

その後、画素電極１９０を形成する。画素電極１９０には、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂等の透明導電膜を用いることができる。本実施例では、ＩＴＯを１１０ｎｍ成膜し、所望の形状にエッチングすることで画素電極１９０を形成する。

なお、本実施例では透過型（下方出射型）表示装置の作製方法を記載しているため画素電極１９０を透明電極としたが、反射型（上方出射型）表示装置を作製する場合には、画素電極にはアルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）を主成分とする膜、又はそれらの積層構造等の反射性に優れた材料を用いることが望ましい。

次に図５（Ｂ）について説明する。第２のパッシベーション膜、ソース電極、ドレイン電極、画素電極上に有機絶縁物からなる膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程による露光処理を行い、有機絶縁物からなる膜をエッチングし、第３の開口部を形成することで第２の層間絶縁膜間２００を形成する。有機絶縁物としては、ポジ型感光性有機樹脂およびネガ型感光性有機樹脂を用いることができる。本実施例では、厚さ１．５μｍの感光性アクリル樹脂を用いて第２の層間絶縁膜を形成したのちウエットエッチングする。

次に、第２の層間絶縁膜間絶縁膜２００上に第３のパッシベーション膜３１５を形成した後、画素電極１９０上に第４の開口部を形成する。第３のパッシベーション膜３１５で第２の層間絶縁膜２００を覆うことにより、第２の層間絶縁膜から発生する脱ガスを抑制することができる。第３のパッシベーション膜としては、窒化絶縁膜（代表的には、窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜）からなる膜を用いると効果的である。

以上の様にして、ｐチャネル型ＴＦＴ１９５とｎチャネル型ＴＦＴ１９６からなる駆動回路２０１、画素ＴＦＴ１９７及びｐチャネル型ＴＦＴ１９８とを有する画素部２０２を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板Ａ２０３が完成する。次に、アクティブマトリクス基板Ａから、ガラス基板を剥離してプラスチック基板に転写する工程を示す。

次に図６（Ａ）を説明する。第３のパッシベーション膜及び画素電極１９０に両面テープ２１０の一方の面を粘着する。この際、第２の層間絶縁膜２００及び画素電極１９０上と両面テープ２１０の間に気泡が入ると、アクティブマトリクス基板Ａ２０３から剥離層であるタングステン膜１０１及びガラス基板を均一に剥離できない恐れがあるため、気泡が入らないように接着する必要がある。本実施例では、一方に紫外線剥離型粘着剤が、他方に熱剥離型粘着剤を有する両面テープを使用し、紫外線剥離型粘着剤を有する面を第３のパッシベーション膜３１５及び画素電極１９０に接着する。なお、上記の両面テープの代わりに、両面に紫外線剥離型接着剤を有する両面テープや両面に熱剥離型接着剤を有する両面テープを用いることもできる。

次に、両面テープ２１０の他方の面（熱剥離型粘着剤を有する面）に支持体２１１を接着する。支持体２１１は、例えば、石英ガラス、金属、セラミックス等を用いることができる。なお、両面テープ２１０と支持体２１１とをしっかりと固定しなければならない。これはアクティブマトリクス基板Ａ２０３から基板を剥離する際に支持体２１１と両面テープとが剥がれるのを避けるためである。本実施例では、支持体２１１に石英ガラスを用いて、両面テープの熱剥離型粘着剤を有する面に石英ガラスを接着する。

次に、窒化物層または金属層１０１と酸化膜からなる層１０２とに物理的力を加えることで、アクティブマトリクス基板から金属層１０１及びガラス基板１００を剥離する。ガラス基板１００を剥離したアクティブマトリクス基板をアクティブマトリクス基板Ｂ２１５と示す。ここでは、ガラス基板１００の機械的強度が十分である例を示している。窒化物層または金属層１０１と酸化膜からなる層１０２との密着性が高く、ガラス基板１００の機械的強度が低い場合、ガラス基板１００が割れてしまう可能性があるので、ガラス基板の裏面（ＴＦＴが形成されていない面）に支持体（図示しない）、例えばプラスチック、ガラス、金属、セラミックス等を貼りつけた後剥離すると、さらに効果的に剥離が可能である。

次に、図６（Ｂ）について説明する。酸化膜からなる層１０２を接着剤２１２を使用して転写体２１３に接着する。接着剤２１２は、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤又は紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤を用いることが可能であり、それらの代表例として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。本実施例では、接着剤２１２に紫外線硬化型接着剤を、転写体２１３にポリカーボネートフィルムを用いる。接着条件は適宜設定すれば良いが、５０〜１００℃程度に加熱されたホットプレート上で紫外線を１２０秒照射してアクティブマトリクス基板にポリカーボネートフィルムを固定する。

次に、アクティブマトリクス基板Ｂ２１５から、両面テープ２１０及び支持体２１１とを剥離する。まずはじめに、９０〜１５０℃、好ましくは１１０〜１２０℃に加熱したのち、両面テープ２１０から石英ガラス基板２１１を剥離する。
その後、紫外線を６０秒照射して、第２の層間絶縁膜２００及び画素電極１９０から両面テープ２１０を剥離する。
本実施例では、剥離体側に紫外線剥離型粘着剤を用い、支持体側に熱剥離型粘着剤を有する両面テープを使用したが、この組み合わせに限られるものではなく、剥離体に熱剥離型粘着剤を、支持体に熱剥離型粘着剤を有する両面テープを用いることも可能である。同様に、熱剥離型粘着剤のみを有する両面テープ又は紫外線硬化型粘着剤のみを有する両面テープを用いることも可能である。さらには、光剥離型粘着剤、反応剥離型粘着剤を用いることも可能であり、それぞれの剥離条件を適宜適応すれば良い。

以上の工程により、プラスチック基板上に薄膜トランジスタを転写することができる。

次に、本実施例により転写した薄膜トランジスタの電圧／電流特性を図１４に示す。なお、Ｖ_ds（ソース領域とドレイン領域の電圧差）を1Ｖとした。

まずはじめに、図１４（Ａ）について説明する。図１４（Ａ）は、Ｎチャネル型ＴＦＴの電気特性を表している。プラスチック基板上に転写したＮチャネル型ＴＦＴの電気特性は、転写前のＴＦＴ、つまりガラス基板上に形成したＮチャネル型ＴＦＴの電気特性とほとんど変化していないことから、Ｎチャネル型ＴＦＴに欠陥を生じさせることなくプラスチック基板上にＴＦＴを転写していることがわかる。

次に、図１４（Ｂ）について説明する。図１４（Ｂ）は、Ｐチャネル型ＴＦＴの電気特性を表している。図１４（Ａ）と同様に、プラスチック基板上に転写したＰチャネル型ＴＦＴの電気特性は、転写前のＴＦＴ、つまりガラス基板上に形成したＰチャネル型ＴＦＴの電気特性と変化していないことから、Ｐチャネル型ＴＦＴに欠陥を生じさせることなくプラスチック基板上にＴＦＴを転写していることがわかる。

このように、紫外線剥離型粘着剤または熱剥離型粘着剤を有する両面テープを用いることにより、ガラス基板上に形成した薄膜トランジスタを、プラスチック基板上に短時間で転写することが可能であり、しかも、ガラス基板上で作製した薄膜トランジスタと同等の電気特性を有する薄膜トランジスタをプラスチック基板上に作製することができる。

また、ガラス基板から薄膜トランジスタを含む剥離体を剥離する際に両面テープを用いることにより、支持体である石英ガラス基板を破損せず剥離することが可能であり、支持体を再度利用することができる。このため、石英ガラスのような高価な材料、希少な材料を支持体に用いる場合、大幅なコストダウンを図ることができる。

さらには、被剥離体の表面が露出されているため、プラスチック基板上に転写した後の薄膜トランジスタの電気特性を測定することが可能である。

本実施例では、プラスチック基板上に形成されたＥＬ（Electro Luminescence）素子３１６を備えたＥＬモジュールを作製する例を説明する。説明には図７を用いる。

まず、実施例１に従い、図６（Ｂ）のアクティブマトリクス基板Ｃ２１６を作製した後、第３のパッシベーション膜３１５及び画素電極１９０上にＥＬ層３１３を形成する。ＥＬ層３１３は、発光層、電荷注入層、又は電荷輸送層といった薄膜を積層して構成することが一般的である。ＥＬ層として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。また、ＥＬ層３１３の各層は、有機材料からなる薄膜のみ、又は有機材料からなる薄膜と無機材料からなる薄膜の積層構造でもよい。さらに、有機材料は高分子でも低分子であってもよい。これらの有機材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。各層の成膜方法は、公知の手段を用いる。本実施例では、蒸着法により、膜厚２０ｎｍのＣｕＰｃ膜、膜厚３０ｎｍのα―ＮＰＤ膜、膜厚５０ｎｍのＡｌｑ₃膜、膜厚２ｎｍのＢａＦ₂膜を積層してＥＬ層３１３を形成する。
次に、ＥＬ層３１３上に陰極３１４を成膜し、さらにその上に第４のパッシベーション膜（図示しない）を設ける。陰極３１４は、周期表の１族又は２族に属する元素を含む金属薄膜を用いればよいが、アルミニウムに０．２〜１．５ｗｔ％（好ましくは、０．５〜１．０ｗｔ％）のリチウムを添加した金属膜が電荷注入性等により好適である。なお、本発明では、第１〜第４のパッシベーション膜により、リチウム元素が薄膜トランジスタに拡散することを抑制されるため、リチウム元素が薄膜トランジスタの動作に影響を及ぼすことはない。
以上の工程により、画素電極１９０、ＥＬ層３１３及び陰極３１４によりＥＬ素子３１６を形成する。

図７（Ａ）に示した構造は下方出射型発光装置であり、ＥＬ素子から発した光は画素電極１９０を透過してプラスチック基板２１３側から出射される。

一方、画素電極１９０の代わりに反射性を有する金属膜を用い、陰極３１４に膜厚の薄い（好ましくは、１０〜５０ｎｍ）金属膜を用いることにより、ＥＬ素子から発した光は、陰極を透過して出射される。反射性を有する金属膜としては、陽極として機能させるためにＰｔ（白金）又はＡｕ（金）といった仕事関数の高い金属膜を用いる。陰極には、周期表の１族又は２族に属する元素を含む金属膜を用いる。

このような上方出射型発光装置では、画素電極の下方を光が透過することがないため、メモリ素子又は抵抗素子を設けること可能であり、第１の層間絶縁膜１６６が着色されていてもかまわない。このため、設計の自由度が高く、また、製造工程を簡略化することも可能である。

次に図７（Ｂ）を説明する。第４のパッシベーション膜上に第３の層間絶縁膜を形成する。第３の層間絶縁膜３１９は、成膜後の表面がより平坦であることが好ましい。なお、第３の層間絶縁膜３１９は、必ずしも設ける必要ない。

次に、接着層３１７により対向基板３１８を接着することでＥＬ素子を封止する。対向基板には、ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のプラスチックを用いることができる。本実施例ではポリカーボネートフィルムを用いる。なお、画素電極１９０の代わりに反射性を有する金属膜を用い、陰極３１４に膜厚の薄い（好ましくは、１０〜５０ｎｍ）金属膜を用いる場合、プラスチック基板は透光性を有する材料であることが必要である。本実施例では、接着層３１７に、エポキシ樹脂を、対向基板に、ポリカーボネートフィルムを用いる。転写体である基板２１３と対向基板３１８に、同一材料からなる基板を用いると、熱膨張係数が等しくなるので温度変化による応力歪みの影響を受けにくくすることができる。
そして、必要があれば転写体２１３及び対向基板３１８を所望の形状に分断する。そして、公知の技術を用いてＦＰＣ（図示しない）を貼りつける。

次に、図１５について説明する。図１５（Ａ）は、本実施例により作製したＥＬモジュールの上面の写真である。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の模式図である。転写体２１３には、ソース側駆動回路２０１ａ、ゲート側駆動回路２０１ｂ、画素部２０２が形成されている。また、転写体には、ＦＰＣ１５０１が設けられている。また、転写体２１３と対向基板３１８とがシール剤により封止されている。図１５（Ａ）より、本実施例の工程によりプラスチック基板上作製したＥＬモジュールは、発光していることが分かる。また、ＥＬモジュールの転写体及び対向基板にポリカーボネイトフィルムを用いているため、極めて薄いＥＬモジュールを作製することができる。

実施例１及び実施例２により得られるＥＬモジュールの構成を図８の上面図を用いて説明する。実施例２における転写体２１３がプラスチック基板９００に対応する。

図８は、ＥＬ素子を備えた発光装置を有するモジュール（以下、ＥＬモジュールと示す。）を示す上面図である。プラスチック基板９００（代表的には、プラスチックフィルム基板）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０１、及びゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの画素部や駆動回路は、上記実施例に従い作製することができる。
また、９１８はシール材、９１９は保護膜であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で覆われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。なお、シール材９１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材９１８はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。シール材９１８及び保護膜９１９で封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。加えて、保護膜として熱伝導性を有する膜（ＡｌＯＮ膜、ＡｌＮ膜など）を用いれば駆動させたときに生じる発熱を発散することができ、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
さらに、接着材を用いて対向基板（図示せず）で封止されている。対向基板の形状および支持体の形状も特に限定されず、平面を有するもの、曲面を有するもの、可撓性を有するもの、フィルム状のものであってもよい。熱や外力などによる変形に耐えるため対向基板はフィルム基板９００と同じ材質のもの、例えばプラスチック基板を用いることが望ましい。

また、ここでは図示しないが、用いる金属層（ここでは陰極など）の反射により背景が映り込むことを防ぐために、位相差板（λ／４板）や偏光板からなる円偏光板と呼ばれる円偏光手段を基板９００上に設けてもよい。

なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。また、本実施例の発光装置は、デジタル駆動であってもよく、アナログ駆動であってもよく、ビデオ信号はデジタル信号であってもよいし、アナログ信号であってもよい。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。また、これらの画素部や駆動回路と同一基板上に複雑な集積回路（メモリ、ＣＰＵ、コントローラ、Ｄ／Ａコンバータ等）を形成することも可能であるが、少ないマスク数での作製は困難である。従って、メモリ、ＣＰＵ、コントローラ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたＩＣチップを、ＣＯＧ（chip on glass）方式やＴＡＢ（tape automated bonding）方式やワイヤボンディング方法で実装することが好ましい。
以上の工程により、プラスチック基板上に信頼性、電気特性ともに高い薄膜トランジスタを有するＥＬモジュールを作製することができる。また、プラスチック基板にプラスチックフィルムを用いることで、非常に小型で軽量なＥＬモジュールを作製することができる。

本実施例では、プラスチック基板上に形成された液晶モジュールを作製する例を説明する。説明には図９を用いる。

まずはじめに、図９（Ａ）を説明する。実施例１に従い図６（Ｂ）の状態のアクティブマトリクス基板Ｃ２１６を得た後、基板が耐えうる温度範囲での公知の技術を用いて図６（Ｂ）のアクティブマトリクス基板Ｃ上に配向膜を形成し、配向膜６１７を形成しラビング処理を行い、アクティブマトリクス基板Ｄ６００を作製する。
なお、図９（Ａ）の素子ａ６０１、素子ｂ６０２、素子ｃ６０３、素子ｄ６０４は、図６（Ｂ）の、ｐチャネルＴＦＴ１９５、ｎチャネルＴＦＴ１９６、画素ＴＦＴ１９７、ｐチャネルＴＦＴ１９８それぞれに対応している。なお、アクティブマトリクス基板の表面を平坦化するため、公知の技術を用いて、ソース電極、ドレイン電極６０５〜６１２、配線（図示せず）を形成した後、第２の層間絶縁膜を形成し、さらに第２の開口部を形成して接続配線６１４、画素電極６１５、６１６を形成する。

次に、対向基板６２０を用意する。対向基板には、ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のプラスチックを用いることができる。この対向基板６２０には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルター（図示しない）が設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層（図示しない）を設ける。このカラーフィルターと遮光層とを覆う平坦化膜（図示しない）を設ける。次いで、平坦化膜上に透明電極からなる対向電極６２１を形成し、対向基板の全面に配向膜６２２を形成し、ラビング処理を施す。これらの工程は、対向基板が耐えうる温度範囲での公知の技術を用いて行うことができる。

次に、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板Ｄ６００と対向基板６２０とをシール材６２４で貼り合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、このフィラーによって、２枚の基板を均一な間隔で張り合わせる。
その後、両基板の間に液晶材料６２３を注入し、封止材（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には、公知の液晶材料を用いれば良い。

必要があればアクティブマトリクス基板Ｄ６００及び対向基板６２０を所望の形状に分断する。さらに、公知の技術を用いて偏向板（図示しない）等を適宜設ける。さらに、公知の技術を用いてＦＰＣ（図示しない）を貼りつける。
なお、液晶表示装置の厚さが一定に保てる構造であれば、プラスチック基板２１３及び対向基板６２０にプラスチックフィルムのような可撓性を有するプラスチック基板を用いることができる。

このようにして、信頼性、電気特性ともに高いアクティブマトリクス型の液晶モジュールを作製することができる。基板にプラスチックを用いているため、非常に軽量な液晶モジュールを作製することができる。

実施例１及び実施例４により得られる液晶モジュールの構成を図１０の上面図を用いて説明する。図９におけるプラスチック基板２１３がプラスチック基板７０１に対応する。

プラスチック基板７０１の中央には、画素部７０４が配置されている。画素部７０４の上側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆動回路７０２が配置されている。画素部７０４の左右には、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回路７０３が配置されている。本実施例に示した例では、ゲート信号線駆動回路７０３は画素部に対して左右対称配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率等を考えると、図１０に示した左右対称配置が望ましい。

各駆動回路への信号の入力は、フレキシブルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）７０５から行われる。ＦＰＣ７０５は、基板７０１の所定の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極３０９を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着される。

駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に沿ってシール剤７０７が塗布され、対向基板７０６が貼り付けられる。その後、シール剤７０７が塗布されていない部分より液晶材料が注入され、封止剤７０８によって密閉される。以上の工程により、液晶モジュールが完成する。

また、ここでは全ての駆動回路をプラスチック基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。

このようにして、信頼性、電気特性ともに高く軽量なアクティブマトリクス型の液晶モジュールを作製することができる。

実施例１〜実施例５のようにアクティブマトリクス基板、及びそれを用いた液晶モジュール、又はＥＬモジュールを様々な電子機器の表示部に適用することができる。

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１２、及び図１３に示す。

図１２（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を適用することにより、小型で軽量なパーソナルコンピュータを作製することが出来る。

図１２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を適用することで、小型で軽量なビデオカメラを作製することが出来る。

図１２（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明を適応することで、小型で軽量なモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）を作製することが出来る。

図１２（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明を適用することで、小型で軽量なゴーグル型ディスプレイを作製することが出来る。

図１２（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（ＤｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
本発明を適用することで、小型で軽量な表示が可能なプレーヤーを作製することが出来る。

図１２（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を適用することで、小型で軽量なデジタルカメラを作製することが出来る。

図１３（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明を適用することで、小型で軽量な携帯電話を作製することが出来る。

図１３（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明を適用することすることで、小型で軽量な携帯書籍を作製することが出来る。

図１３（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明を適用することすることで、小型で軽量なディスプレイを作製することが出来る

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、半導体装置を有する電子機器に適用することが可能である。

Claims

第１の基板に金属層を介して前記金属層に接する酸化物層と、半導体素子とを有する被剥離体を形成し、
前記被剥離体に剥離可能な粘着媒体を介して支持体を接着し、
前記第１の基板及び前記金属層から前記被剥離体を人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧又は超音波を用いて剥離した後、前記被剥離体を第１の転写体に接着し、
前記被剥離体から前記支持体と前記粘着媒体を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
第１の基板に金属層を介して前記金属層に接する酸化物層と、半導体素子とを有する被剥離体を形成し、
前記被剥離体に剥離可能な粘着媒体を介して支持体を接着し、
前記第１の基板及び前記金属層から前記被剥離体を人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧又は超音波を用いて剥離した後、前記被剥離体の一方に第１の転写体を接着し、
前記粘着媒体から前記支持体を剥離し、
前記被剥離体から前記粘着媒体を剥離し、
前記被剥離体の他方に第２の転写体を接着することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項２において、前記第２の転写体はプラスチックであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項２において、前記第２の転写体は可撓性を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至４のいずれか一において、前記第１の転写体はプラスチックであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至４のいずれか一において、前記第１の転写体は可撓性を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記金属層は、チタン、アルミニウム、タンタル、タングステン、モリブデン、銅、クロム、ネオジム、鉄、ニッケル、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料からなる単層、又はこれらの積層を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至７のいずれか一において、前記粘着媒体は、両面テープであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項８において、前記両面テープは、一方の面に紫外線により剥離可能な粘着剤を有し、他方の面に熱により剥離可能な粘着剤を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至９のいずれか一において、前記酸化物層と前記半導体素子の間に絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１０において、前記絶縁層は、酸化珪素膜又は酸化窒化珪素膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至１１のいずれか一において、前記酸化物層中、又は前記酸化物層と前記金属層との界面において前記第１の基板及び前記金属層から前記被剥離体を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至１２のいずれか一において、前記酸化物層は、珪素酸化物若しくは金属酸化物からなる単層、又は前記珪素酸化物と前記金属酸化物との積層であることを特徴とする半導体装置の作製方法。