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WO2009044922A1 - 機能性基体、薄膜素子構造の製造方法、薄膜素子構造の他の基板への転写方法 - Google Patents

機能性基体、薄膜素子構造の製造方法、薄膜素子構造の他の基板への転写方法 Download PDF

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Publication number
WO2009044922A1
WO2009044922A1 PCT/JP2008/068253 JP2008068253W WO2009044922A1 WO 2009044922 A1 WO2009044922 A1 WO 2009044922A1 JP 2008068253 W JP2008068253 W JP 2008068253W WO 2009044922 A1 WO2009044922 A1 WO 2009044922A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
layer
thin film
water vapor
element structure
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/068253
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kazushige Takechi
Toshiyuki Sameshima
Kazuya Yoshioka
Original Assignee
Nec Corporation
National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nec Corporation, National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology filed Critical Nec Corporation
Publication of WO2009044922A1 publication Critical patent/WO2009044922A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/01—Manufacture or treatment
    • H10D86/021—Manufacture or treatment of multiple TFTs
    • H10D86/0214—Manufacture or treatment of multiple TFTs using temporary substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6758—Thin-film transistors [TFT] characterised by the insulating substrates

Definitions

  • This work relates to a functional substrate, a method for manufacturing a thin film element structure using the functional substrate, and a method for transferring the thin film element structure to another substrate using the functional body.
  • Bipolar type MOS Metal-oxide-semiconductor type transistors formed on the surface of single-crystal silicon (S i) have good characteristics and are widely used as devices constituting electronic devices. Yes.
  • a transistor is currently fabricated on a thin film silicon fabricated through an insulating film on the silicon surface.
  • the formation of these elements is based on a high-temperature heat treatment process technology of about 100 ° C., such as a thermal oxidation method.
  • the temperature is lower than that of thermal oxidation, etc., so that a polycrystalline silicon thin film transistor (poly-Si TFT) or amorphous silicon thin film transistor (a- Si: H TFT) can be manufactured.
  • poly-Si TFT polycrystalline silicon thin film transistor
  • a- Si: H TFT amorphous silicon thin film transistor
  • the thin film transistor is manufactured on a heat-resistant glass substrate in a process of 300 ° C. or higher, although the temperature is lower than that of a thermal oxidation method or the like.
  • a technology has been developed in which a device layer such as a thin film transistor is formed on a glass substrate, and this is transferred onto a resin substrate having low heat resistance.
  • Patent Document 1 paragraph number [0 0 6 of Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 6 ⁇ 2 1 6 8 9 1 (Patent Document 1)
  • a germanium oxide film as a peeling layer is provided on a glass substrate, and an oxide silicon film and a thin film transistor array are formed on the acid germanium film to form a laminate.
  • the germanium oxide film is dissolved by immersing the laminate in a hydrochloric acid solution, and the glass substrate is removed from the silicon oxide film and the thin film transistor array.
  • the transfer is completed by attaching the silicon oxide film and the thin film transistor array to polyimide as a resin substrate.
  • FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 2 00 1-3 3 1 1 20 Patent Document 2
  • a release layer is provided on a glass substrate, and after an insulating film and an element are formed on the release layer, A method is disclosed in which a glass substrate is removed by spraying and removing a fluid such as water on the release layer, and a plastic plate is attached to the insulating film for transfer. Disclosure of the invention:
  • an element pattern is formed by an optical lithography process.
  • the cleaning water penetrates from the thin film circuit layer into the release layer during device pattern development in the lithography process and pure water cleaning after resist removal. As a result, the peeling layer is eluted, and the substrate may be peeled off during the formation of the thin film circuit.
  • the present invention has been made in view of such problems, and its object is to provide a functional substrate that does not cause the release layer to elute during device formation, and a method of manufacturing a thin film element structure using the functional substrate. Another object of the present invention is to provide a method for transferring a thin film element structure to another substrate using a functional body.
  • the first invention is provided on the first substrate, the first release layer provided on the first substrate, and the first release layer.
  • a first water vapor barrier layer which is a water resistant layer, and a device provided on the first water vapor barrier layer.
  • a functional substrate comprising: a chair layer; and a thin film element structure having:
  • the second invention is to detach the first substrate from the thin film element structure by immersing the functional substrate of the first invention in a solution containing water and dissolving the first release layer. It is a manufacturing method of the thin film element structure characterized.
  • the functional substrate according to the first aspect of the invention is immersed in a solution containing water, and the first release layer is dissolved to release the first substrate from the thin film element structure.
  • a functional substrate that does not cause the release layer to elute during device formation, a method for manufacturing a thin film element structure using the functional substrate, and a thin film element structure using a functional body.
  • a transfer method to a substrate can be provided.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing the functional substrate 1.
  • FIG. 1B is a modification of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 from the first substrate 3 and transferring it to another substrate 25.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 from the first substrate 3 and transferring it to another substrate 25.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 from the first substrate 3 and transferring it to another substrate 25.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the functional substrate 1a.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the functional substrate 1b.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the functional substrate 1c.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 c from the first substrate 3 and transferring it to another substrate 25.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 c from the first substrate 3 and transferring it to another substrate 25.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 c from the first substrate 3 and transferring it to another substrate 25.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 c from the first substrate 3 and transferring it to another substrate 25.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing the functional substrate 1d.
  • FIG. 10B is a modification of FIG. 1OA.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 d from the first substrate 3.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 d from the first substrate 3.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the functional substrate 1 e.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a method of separating the thin film element structure 2 e from the first substrate 3. Explanation of symbols:
  • FIG. 1A and FIG. 1B a schematic configuration of the functional substrate 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
  • the functional substrate 1 has a first substrate 3, a first release layer 5, and a thin film element structure 2.
  • the thin film element structure 2 includes a first water vapor barrier layer 7 and a device layer. Has nine.
  • the functional substrate 1 has a first substrate 3 that supports the entire functional substrate 1.
  • a first peeling layer 5 for separating the first substrate 3 and the thin film element structure 2 is provided.
  • a first water vapor barrier layer 7 which is a water-resistant layer that prevents the cleaning water used in the formation of transistors, diode circuits, and the like described later from penetrating into the first release layer 5. Is provided.
  • a device layer 9 in which a transistor, a diode circuit and the like are formed is provided.
  • the first substrate 3 is a member that supports the entire functional substrate 1, it has sufficient strength to support the first release layer 5 and the thin film element structure 2 provided on the upper surface. There is a need.
  • the device layer 9 is required to have heat resistance that can withstand the heat generated when transistors, diode circuits, and the like are formed.
  • materials that satisfy such conditions include glass and quartz.
  • the first release layer 5 needs to be a material that dissolves in water since it dissolves when water penetrates and separates the first substrate 3 and the thin film element structure 2.
  • An example of such a material is germanium oxide.
  • the first release layer 5 may be a single layer or a multilayer.
  • the first water vapor barrier layer 7 is a member that prevents the cleaning water from penetrating into the first release layer 5 when forming a transistor, a diode circuit, etc., which will be described later, and therefore requires a water vapor barrier property. .
  • the water vapor transmission rate is desirably 10 X 10 ⁇ 3 kg Zm 2 / day or less, and more desirably 0.1 X 10 ⁇ 3 kg Zn ⁇ Z day. ,.
  • the first water vapor barrier layer 7 is required to have a high atomic density and a high potential energy of the barrier film material with respect to water.
  • Examples of the material that satisfies such conditions include silicon nitride, silicon oxysilicon, aluminum oxide, silicon oxynitride, and multi-layered materials thereof.
  • the most preferable material among the above materials is a multi-layered silicon nitride film and silicon oxynitride film.
  • the film thickness of the first water vapor barrier layer 7 is desirably 50 nm or more.
  • a stacked structure including a silicon nitride film with a thickness of 100 nm and a silicon oxide film with a thickness of 200 nm may be used.
  • the first water vapor barrier layer 7 may be provided so as to cover the side surface of the first release layer 5.
  • a first substrate 3 is prepared, and a first release layer 5, a first water vapor barrier layer 7, and a device layer 9 are formed on the first substrate 3 in this order.
  • the first water vapor barrier layer 7 has the highest potential energy of the parr film material with respect to water in the case of a perfect crystal, and the highest water resistance.
  • a transistor, a diode circuit, and the like are formed on the device layer 9 by a process such as an optical lithography process.
  • the cleaning water permeates from the device layer 9 toward the first release layer 5 side when cleaning with pure water after removing the resist pattern.
  • the first water vapor barrier layer 7 is provided between the depais layer 9 and the first release layer 5, the first water vapor barrier layer 7 prevents permeation of cleaning water.
  • the first release layer 5 is dissolved by the cleaning water during the process such as the photolithography process.
  • the functional substrate 1 is manufactured through the above steps.
  • the functional substrate 1 is immersed in a container 26 filled with a solution 23.
  • the outer periphery of the first water vapor barrier layer 7 is cut before immersion. Then, the first release layer 5 is exposed.
  • the solution 23 is a liquid that can dissolve the first release layer 5, for example, water.
  • An aqueous solution of acid or base may be used.
  • solution 2 3 passes through through-holes 2 1 a, 2 1 b, and 2 1 c to form the first release layer. Since it penetrates into 5, the dissolution time can be shortened.
  • the through holes 2 1 a, 2 1 b, and 2 1 c are preferably provided in the device layer 9 where no circuit or the like is formed.
  • the thin film element structure 2 is taken out of the container 26 and the first water vapor barrier layer 7 and another substrate 25 are bonded together as shown in FIG. 2C.
  • the other substrate 25 needs to have sufficient strength to support the thin film element structure 2 and is preferably lightweight.
  • PET polyethylene terepht alate
  • the thin film element structure 2 is separated from the first substrate 3 and transferred to the other substrate 25.
  • the functional substrate 1 not only suppresses the penetration of moisture into the first release layer 5 during the production of the device layer 9, but also has a great effect on improving the reliability of the completed device layer 9 itself. .
  • the functional substrate 1 has the first substrate 3, the first release layer 5, the first water vapor barrier layer 7, and the device layer 9, and the first water vapor
  • the barrier layer 7 prevents the cleaning water from penetrating into the first peeling layer 5 when a transistor, a diode circuit, or the like is formed in the device layer 9.
  • the functional substrate 1 is unlikely to elute the first release layer 5 during the formation of the device layer 9.
  • the device layer 9 has a device An adhesive resin layer 11 for protecting the layer 9 is provided.
  • the functional substrate 1 a has an adhesive resin layer 11 provided on the device layer 9 for protecting the device layer 9.
  • the first water vapor barrier layer 7, the device layer 9, and the adhesive resin layer 11 constitute the thin film element structure 2a.
  • the adhesive resin layer 11 is made of a thermosetting epoxy resin or the like and is cured by heating after being coated on the device layer 9.
  • the functional substrate 1 has the first substrate 3, the first release layer 5, the first water vapor barrier layer 7, and the device layer 9, and the first water vapor
  • the paria layer 7 prevents the cleaning water from penetrating into the first peeling layer 5 when forming a circuit of a transistor or a diode in the device layer 9.
  • the functional substrate 1 a has the adhesive resin layer 11 provided on the device layer 9 for protecting the device layer 9.
  • the device layer 9 can be protected from the external environment as compared with the first embodiment.
  • the second substrate 35 is provided on the adhesive resin layer 11 in the second embodiment.
  • the functional substrate 1 b has a second substrate 35 provided on the adhesive resin layer 11.
  • the first water vapor barrier layer 7, the device layer 9, the adhesive resin layer 11 and the second substrate 35 constitute the thin film element structure 2b.
  • the second substrate 35 corresponds to the other substrate 25 in the first embodiment, and the material is also the same.
  • the functional substrate 1 b can be separated from the first substrate 3 by immersing in the container 26 filled with the solution 23.
  • the step of attaching the second substrate 35 after being immersed in the solution 23 is not required. is there.
  • the functional substrate 1 has the first substrate 3, the first release layer 5, the first water vapor barrier layer 7, and the device layer 9, and the first water vapor
  • the paria layer 7 prevents the cleaning water from penetrating into the first peeling layer 5 when forming a circuit of a transistor or a diode in the device layer 9.
  • the functional substrate 1 a has the second substrate 35 provided on the adhesive resin layer 11.
  • the second water vapor barrier layer 15 and the second release layer 17 are provided on the device layer 9 in the first embodiment, and the second release layer 17 is further provided.
  • An epoxy resin layer 19 is provided so as to cover it.
  • the functional substrate 1 c has a second water vapor barrier layer 15 provided on the device layer 9, and a part of the second water vapor barrier layer 15 5 includes the second water vapor barrier layer 15.
  • the release layer 17 is provided.
  • the functional substrate 1 c has an epoxy resin layer 19 provided as an adhesive resin layer so as to cover the second release layer 17.
  • the adhesive resin layer 19 is provided so as to cover not only the upper surface of the second release layer 17 but also the outer periphery.
  • the first water vapor barrier layer 7, the device layer 9, and the second water vapor barrier layer 15 constitute the thin film element structure 2c.
  • the second water vapor barrier layer 15 is a part that performs the same function as the first water vapor barrier layer 7, and the material is the same as that of the first water vapor barrier layer 7.
  • the second release layer 17 is a part that performs the same function as the first release layer 5, and the material is the same as that of the first release layer 5.
  • the epoxy resin layer 19 is a member for temporarily protecting the device layer 9, and the material and the bonding method are the same as those of the adhesive resin layer 11 according to the second embodiment.
  • the thin film element structure 2 c is separated from the first substrate 3 in the functional substrate lc.
  • a method for transferring to another substrate 25 will be described with reference to FIGS.
  • the functional substrate 1 c is immersed in a container 26 filled with the solution 23.
  • the solution 23 is a liquid that can dissolve the first release layer 5, for example, water.
  • the thin film element structure 2 c is separated from the first substrate 3.
  • the thin film element structure 2 c is taken out from the container 26, and the first water vapor barrier layer 7 and another substrate 25 are bonded together as shown in FIG.
  • the other substrate 25 needs to have sufficient strength to support the thin film element structure 2 and is preferably lightweight.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the thin film element structure 2 c is separated from the first substrate 3 and transferred to the other substrate 25.
  • the thin film element structure 2 c, the second release layer 17, the epoxy resin layer 19, the outer peripheral portion 1 9 a of the other substrate 25, and the second release layer 1 Cut so that the cross section of the ridge is visible.
  • the functional substrate 1 c is immersed again in a container 26 filled with the solution 23.
  • the epoxy resin layer 19 protects the device layer 9 temporarily, and can be removed as shown in FIG. 9 if protection is not necessary.
  • the device layer 9 can be protected only when protection is required.
  • the functional substrate 1 c has the first substrate 3, the first release layer 5, the first water vapor barrier layer 7, and the device layer 9.
  • the water vapor barrier layer 7 is used to form transistors, diode circuits, etc. in the device layer 9. The washing water is prevented from penetrating the first release layer 5.
  • the functional substrate 1 c includes the second water vapor barrier layer 15, the second release layer 17, and the epoxy resin layer 19 provided on the device layer 9. Yes.
  • the device layer 9 can be protected only when protection is required.
  • a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 11B.
  • the liquid crystal 37 and the color filter 38 are formed on the device layer 9 in the first embodiment.
  • the functional substrate 1 d has a transparent electrode 3 3 such as ITO (Indium Tin Oxide) provided above the device layer 9 via a seal 3 9, and the transparent electrode 3 3 is provided with pixels 31 of blue, green and red color resists. Then, a power color filter 38 is formed by the pixel 31, the transparent electrode 33, black matrix, not shown, and the like.
  • a transparent electrode 3 3 such as ITO (Indium Tin Oxide) provided above the device layer 9 via a seal 3 9, and the transparent electrode 3 3 is provided with pixels 31 of blue, green and red color resists.
  • a power color filter 38 is formed by the pixel 31, the transparent electrode 33, black matrix, not shown, and the like.
  • a second substrate 35 is provided on the seal 39 and the pixel 31.
  • a liquid crystal 37 is provided between the transparent electrode 33 and the device layer 9.
  • the first water vapor barrier layer 7, device layer 9, seal 39, color filter 38, second substrate 35, and liquid crystal 37 constitute the thin film element structure 2 d.
  • the thin film element structure 2 d in the functional substrate 1 d is used for a display device using the liquid crystal 3 7.
  • the liquid crystal 3 3 By applying a voltage to the transparent electrode 3 3, the liquid crystal 3 3
  • An image can be displayed by applying a voltage to 7 to change the orientation and selectively transmitting light.
  • the device layer 9 is a thin film transistor or a thin film diode.
  • the thickness of the first release layer 5 is not less than 20 and not more than 300 Aim.
  • the weight of the liquid crystal 37 in the thin film element structure 2d cannot be supported and the first release layer 5 is broken. Moreover, if it becomes thicker than 300 / zm, the entire thin film element structure 2d becomes thick, and the display device becomes thinner and lighter. The original purpose of quantification cannot be achieved.
  • the thickness of the first substrate 3 is about 0.5 to about 0.7 mm.
  • the display device can be made thinner.
  • the pixel 31 may be provided on the device layer 9, the transparent electrode may be provided above the pixel 31, and the liquid crystal 37 may be provided between the pixel 31 and the transparent electrode 33. Good.
  • the functional substrate 1 d is immersed in a container 26 filled with the solution 23.
  • the solution 23 is a liquid that can dissolve the first release layer 5, for example, water.
  • the thin film element structure 2 d is separated from the first substrate 3.
  • polarizing films 41 a and 4 lb are attached to the surfaces of the second substrate 35 and the first water vapor barrier layer 7.
  • a light and thin liquid crystal display device can be manufactured.
  • the thin film element structure 2d when a glass substrate having a thickness of about 0.4 to 0.7 mm is provided between the polarizing film 4 lb and the device layer 9, the device layer The penetration of moisture into 9 is not a problem.
  • the first water vapor barrier layer 7 is present, the penetration of moisture such as the solvent component of the adhesive into the device layer 9 is suppressed, and the reliability of the liquid crystal display device is significantly improved.
  • vapor transmission rate of the first steam Paglia layer 7 is at 1 X 10- 3 kg / m 2 / day or less under 0.5, more desirable for improved reliability.
  • the presence of the first water vapor barrier layer 7 is an irrelevant suppression of the penetration of moisture into the first release layer 5 during the process.
  • it has a significant effect on improving the reliability of a liquid crystal display device completed using the thin film element structure 2d.
  • the functional substrate 1 d has the first substrate 3, the first release layer 5, the first water vapor barrier layer 7, and the device layer 9.
  • the water vapor barrier layer 7 prevents the cleaning water from penetrating into the first peeling layer 5 when forming a circuit of a transistor, a diode or the like in the device layer 9.
  • blue, green, and red pixels 51 having organic or organic EL (Electroluminescence) self-luminous elements are formed on the device layer 9 in the first embodiment.
  • the functional substrate 1 e has blue, green, and red pixels 51 having organic or inorganic EL (Electroluminescence) self-emitting elements provided on the device layer 9.
  • the pixel 51 is covered with a sealing film 53.
  • the first water vapor barrier layer 7, the device layer 9, the pixel 51, and the sealing film 53 constitute the thin film element structure 2e.
  • the thin film element structure 2 e on the functional substrate 1 e is used for a display device using an organic or inorganic EL, and a voltage is applied to the pixel 51 to emit an image by emitting light. Can be displayed.
  • the device layer 9 is a thin film transistor or a thin film diode.
  • the thickness of the first release layer 5 is desirably 20 ⁇ or more and 30 00 ⁇ .
  • the role of the first water vapor barrier layer 7 existing below the device layer 9 is more important.
  • EL materials are known to be very sensitive to moisture. Therefore, the presence of a layer having a low water vapor transmission rate under the device layer 9 suppresses moisture permeation from the bottom to the EL layer, thereby realizing a highly reliable EL display. If the water vapor transmission rate is 0.0 1 X 1 0— 3 kg / m V day or less, the reliability will be improved. More desirable.
  • the functional substrate 1 e is immersed in a container 26 filled with the solution 23.
  • the solution 23 is a liquid that can dissolve the first release layer 5, for example, water.
  • the thin film element structure 2 e is separated from the first substrate 3.
  • the functional substrate 1 e has the first substrate 3, the first release layer 5, the first water vapor barrier layer 7, and the device layer 9.
  • the water vapor barrier layer 7 prevents the cleaning water from penetrating into the first peeling layer 5 when forming a circuit of a transistor, a diode or the like in the device layer 9.
  • a functional substrate 1 a shown in FIG. 3 was produced by the following steps.
  • a 6-inch (0.15 m) ⁇ quartz substrate as the first substrate 3 is prepared, and a 1 ⁇ m-thick acid germanium film is formed as the first release layer 5 on the quartz substrate. A film was formed.
  • a silicon nitride film having a thickness of 100 nm is formed as a first water vapor barrier layer 7 thereon, and a channel region of 50 m ⁇ 50 m as a device layer 9 is formed thereon.
  • a polysilicon thin film transistor array was formed.
  • a heat curable epoxy adhesive was applied as an adhesive resin layer 11 thereon, and was cured by heating on a hot plate at 120 ° C. for 30 minutes.
  • the germanium oxide film was formed by a high frequency plasma sputtering method using germanium as a target. At this time, the output of the high frequency power source was 1 kW, and a mixed gas of argon and oxygen (argon flow rate: 40 sccm, oxygen flow rate: 20 sccm) was used as the sputtering gas.
  • the silicon nitride film was formed by high-frequency plasma sputtering using a silicon nitride target. Regarding this 1 0 0 nm thick silicon nitride film was measured for transmittance of water vapor in a standard water vapor transmission rate measuring method, there at 0. 1 X 1 0- 3 kg / m V day value of about It was.
  • the thin film transistor array was fabricated based on a polysilicon film obtained by polycrystallizing amorphous silicon deposited by the thermal C V D method by ultraviolet pulse laser irradiation.
  • the fine pattern processing of the thin film transistor device was performed by a lithography process using a photomask.
  • the first release layer 5 When immersed for 1 hour and 30 minutes with stirring at a rotation speed of 500 rpm, the first release layer 5 was dissolved over a length of 5 mm from the outer periphery of the substrate.
  • Example 1 an attempt was made to create a thin film transistor array directly on the germanium oxide film without forming a silicon nitride film as the first water vapor barrier layer 7. As a result, solution 23 penetrates to the first release layer 5 during the wet process. On the other hand, the first release layer 5 was eluted, and the first substrate 3 was peeled off during the process.
  • a functional substrate 1 b having the structure shown in FIG. 4 was produced.
  • an epoxy layer was thinly applied as an adhesive resin layer 11 on the device layer 9 using a roller or the like, and was cured by heating. Thereafter, a polyethylene film (PET) having a thickness of 500 ⁇ m as another substrate 25 was bonded onto the epoxy layer using a silicon adhesive.
  • PET polyethylene film
  • the functional substrate 1 b is immersed in pure water at 80 ° C. for 2 hours to elute the outer periphery of the first release layer 5 by several mm, and then the functional substrate 1 b is taken out and left to stand. It was. Then, peeling took place spontaneously after removal, and after 2 to 3 minutes, the thin film transistor array with PET film was completely peeled off.
  • a functional substrate 1c having the structure shown in FIG. 5 was produced.
  • a 6-inch (0.15 m) ⁇ quartz substrate was prepared as the first substrate 3.
  • a germanium oxide film with a thickness of 1 mm is formed as a first release layer 5 on a quartz substrate, and a silicon oxide film with a thickness of 200 nm is formed as a first water vapor barrier layer 7 thereon. Filmed.
  • a polysilicon thin film transistor array having a channel size of 5 O mm ⁇ 5 O mm was formed as a device layer 9 thereon.
  • a silicon nitride film with a film thickness of 100 nm is formed as a second water vapor barrier layer 15 on the thin film transistor array, and germanium oxide with a film thickness of l mm is formed thereon as a second peeling layer 17. A film was formed.
  • thermosetting epoxy adhesive layer was applied to a thickness of about 300 mm to 50 O mm and cured at 120 ° C. for 30 minutes.
  • the formation of the first release layer 5, the first water vapor para layer 7, and the device layer 9 was performed in the same manner as that shown in Example 1 and Example 2, respectively.
  • This functional substrate 1c was immersed in a magnetic stirrer bath in which pure water having a temperature of 80 ° C was stored.
  • the first release layer 5 melted over a length of 5 mm from the outer periphery of the substrate.
  • the functional substrate 1c was taken out from 80 ° C pure water and naturally cooled in the air at 25 ° C. As a result, the acid germanium layer was rapidly eluted and removed, and the thin film transistor array was quickly removed.
  • the attached epoxy resin substrate could be peeled from the quartz substrate.
  • a PET film as another substrate 25 was bonded to the lower part of the thin film transistor from which the quartz substrate was peeled off using a room temperature curing type epoxy adhesive. Further, a portion longer than 5 mm was cut from the outer periphery so that the end face of the second release layer 17 was exposed (see FIG. 8).
  • the second release layer 17 was completely dissolved and removed by immersion in pure water at 80 ° C. again. As a result, the thermosetting epoxy resin formed on the thin film transistor was peeled and removed, and the thin film transistor array was transferred onto the PET film substrate.
  • a functional substrate 1 d shown in FIG. 1 A functional substrate 1 d shown in FIG.
  • a color pattern having three color resists of red, blue, and green as a pixel 31 and a black matrix is formed on a resin substrate as a second substrate 35. It was.
  • a color filter 38 was formed by forming 200 nm of an ITO film as the transparent electrode 33.
  • a 1 ⁇ film of germanium oxide as the first release layer 5 was formed on the glass substrate as the first substrate 3 by a sputtering method.
  • a germanium oxide film was formed by reactive sputtering with a mixed gas plasma of argon and oxygen using a germanium target.
  • a silicon nitride film was formed as the first water vapor barrier layer 7 by sputtering. Unlike the previous film formation of germanium oxide film, the silicon nitride film was devised to adhere to the entire surface of the substrate.
  • the entire surface of the germanium oxide film is covered with the silicon nitride film, and there is no portion where the oxide germanium film is exposed.
  • a polysilazane-based organic liquid was spin-coated and then baked to form a silicon nitride film having a thickness of 200 m.
  • a thin film transistor array as a device layer 9 was formed using a conventional process.
  • the substrate having the above color filter 38 and the substrate having the thin film transistor array were aligned and bonded using a seal 39. Thereafter, liquid crystal 37 was injected between the transparent electrode 33 and the first water vapor barrier layer 7 to seal it.
  • the functional substrate 1 d After exposing the germanium oxide film, the functional substrate 1 d was immersed in 60 ° C. hot water. With this warm water, the germanium oxide film dissolves at high speed from the exposed end face of the substrate. As a result, almost everything was dissolved in a few tens of minutes, and the glass substrate was peeled off.
  • a polarizing film 41a or a retardation film was attached to the back surface of the resin substrate color filter and the back surface of the thin film transistor substrate having a thickness of 100 m.
  • a functional substrate 1 e shown in FIG. 12 was produced.
  • a 0.5-nm thick germanium oxide film as the first release layer 5 was formed on the glass substrate as the first substrate 3 by sputtering.
  • a silicon nitride film as a first water vapor barrier layer 7 was formed to 300 nm by plasma CVD. Unlike the formation of the germanium oxide film, the silicon nitride film was devised so as to adhere to almost the entire surface of the first substrate 3 at this time. As a result, germanium oxide in the entire region including the end face is covered with the silicon nitride film. Water vapor transmission rate of this silicon nitride film was 0. 1 X 1 0- 3 kg / mday about.
  • a polysilazane-based organic liquid was spin-coated and then baked to form a silicon nitride film having a thickness of 100 m.
  • a thin film transistor array as a device layer 9 was formed using a conventional process. Thereafter, the EL substrate was used to form the three-color pixels of red, blue, and green as the pixel 51 and the sealing film 53 to form the functional substrate 1 e.
  • the functional substrate 1 e was immersed in a hydrochloric acid solution having a temperature of 20 ° C. and a weight concentration of 1%.
  • a hydrochloric acid solution having a temperature of 20 ° C. and a weight concentration of 1%.
  • the germanium oxide film was dissolved at high speed from the exposed end surface of the substrate, and almost all of the film was dissolved in several tens of minutes, and the glass substrate was peeled off. This realized a thin EL panel as the thin film element structure 2 e. ((Actual implementation example 66))
  • FIG. 11 A functionally functional base substrate 11 shown in BB was produced and manufactured. .
  • An eleventh exfoliation release layer 55 is formed on the Gagarasus base substrate plate as the eleventh base substrate plate 33 by the sputtering method.
  • a film of 22 mm was formed from the acid-oxidized Gegerrumumamannium film. .
  • the acid film is not attached to the region of 77 mmmm on the edge of the glass substrate base plate. I was devised to make good progress. .
  • the 11th hydrothermal steam vapor barrier layer 77 is used as the 11th hydrothermal vaporized nitrogen layer film.
  • An nn mm film was formed. .
  • the silicon nitride nitride silicon film is the 11th film.
  • the base board plate 33 was designed so that it adheres and adheres to almost the entire surface. .
  • the oxyoxidized Gegerrumanamanium in the entire region including the end facet is covered with the nitronitrided silicon silicon film. It becomes here and here. .
  • a 11 00 00 nn mm nitriding silicon nitride film was formed by using a preplarazu ma CC VV DD Nya spatterpatter. .
  • a plurality of holes that penetrated to the germanium oxide film were formed as through holes 2 la, 21 b, and 21 c in a portion where the array did not exist (see FIG. 2B). After that, by cutting a region of 7 mm or more on the edge side of the thin film transistor array substrate, the germanium oxide film is exposed on the end surface of the first substrate 3 and the through holes 21a, 21b, 21c. It was.
  • the thin film transistor array substrate with the germanium oxide film thus exposed is 50. (: Was immersed in warm water.
  • the glass substrate could be peeled off in a shorter time than in the case of Examples 1 and 2 above.
  • the present invention is a lightweight and thin display device using liquid crystal or organic EL.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is applicable to all structures in which a semiconductor device needs to be formed on a substrate, for example, a thin flexible circuit formed by transferring a thin film electronic circuit formed on a rigid substrate onto another substrate. It can also be applied to electronic circuit structures.
  • a display device having an electrophoretic display element or a gas phase particle movement type display element can be laminated on the device layer 9.
  • a dispersion liquid containing charged fine particles is made into a micro-force psell form, and display is performed by moving particles by an electric field applied by a thin film matrix electronic circuit as the device layer 9, or charged coloring. Display is performed by moving fine particles in the gas phase.
  • the display device and the device layer 9 bonded together are immersed in an acid / alkali solution or water, and the first release layer 5 of the device layer 9 is peeled off to remove the charged particle migration type thin type.
  • a display can be realized.

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

　本発明の課題は、デバイス形成中に剥離層が溶出する恐れのないデバイス形成中に剥離層が溶出する恐れのない機能性基体および機能性基体を用いた薄膜素子構造の製造方法、機能性機体を用いた薄膜素子構造の他の基板への転写方法を提供することにある。本発明の機能性基体１は全体を支持する第１の基板３、第１の基板３を分離するための第１の剥離層５、水が第１の剥離層５に浸透するのを防ぐ第１の水蒸気バリア層７、デバイス層９を有している。

Description

明 細 書 機能性基体、 薄膜素子構造の製造方法、 薄膜素子構造の他の基板への転写方法 発明の背景：
本努明は、 機能性基体および機能性基体を用いた薄膜素子構造の製造方法、 機 能性機体を用いた薄膜素子構造の他の基板への転写方法に関する。
単結晶シリ コン （S i ) の表面に形成される、 バイポーラ型おょぴ M O S (Metal-oxide-semiconductor)型トランジスタは良好な特性を有し、広く電子デ バイスを構成する素子として用いられている。
さらに、 現在では素子サイズの微細化に対応するため、 シリコン表面に絶縁膜 を介して作製された薄膜シリコン上にトランジスタが作製されている。
これらの素子形成は熱酸化法等、 1 0 0 o °c程度の高温の熱処理プロセス技術 を基本としている。
一方、 最近ではレーザ結晶化、 プラズマ C VD (Chemical Vapor Deposition) 等を用いることにより、 熱酸化法等よりも低温で、 多結晶シリコン薄膜トランジ スタ （poly-Si TFT) 又はアモルファスシリコン薄膜トランジスタ （a-Si : H TFT) が作製できるようになった。
しかし、 上記薄膜トランジスタは、 熱酸化法等より低温とはいえ、 3 0 0 °C以 上のプロセス中で耐熱性のあるガラス基板上に作製されている。
ガラス基板は一般的に高価で、 重くて、 割れやすい欠点を有している。
従って、 ガラス基板よりも軽量、 安価、 かつ多少の変形にも耐えられる基板上 にトランジスタ等の回路素子を形成する技術が望まれている。
さらには、 大画面直視型ディスプレイの駆動回路への薄膜トランジスタの応用 が期待されており、 大型基板処理技術の確立が必須となつている。
このような問題を解決する手段として、 ガラス基板上に薄膜トランジスタ等の デバイス層を形成し、 これを耐熱性の低い樹脂製の基板上に転写する技術が開発 されている。
例えば特開 2 0 0 6— 2 1 6 8 9 1号公報 （特許文献 1 ) の段落番号 〔0 0 6 1〕 〜 〔0 0 6 5〕 には、 ガラス基板上に剥離層としての酸化ゲルマニウム膜を 設け、 酸ィ匕ゲルマニウム膜上に酸ィヒシリコン膜および薄膜トランジスタアレイを 形成して積層体を形成している。
そして、 積層体を塩酸溶液中に浸漬することにより、 酸化ゲルマニウム膜を溶 解させ、 ガラス基板を酸化シリコン膜および薄膜トランジスタアレイから除去す る。
最後に、 酸化シリコン膜および薄膜トランジスタアレイを樹脂製の基板として のポリイミドに貼り付けることにより、 転写を完了する。
また、 特開 2 0 0 1— 3 3 1 1 2 0号公報 （特許文献 2 ) の図 1には、 ガラス 基板上に剥離層を設け、 剥離層上に絶縁膜および素子を形成した後に、 剥離層に 水等の流体を吹き付けて除去することによりガラス基板を除去し、 絶縁膜にブラ スチック板を貼り付けて転写する方法が開示されている。 発明の開示：
ここで、 通常、 液晶ディスプレイ等の駆動用素子として用いられる薄膜トラン ジスタは数〜数十ミクロンの微細サイズが要求される故、 光リソグラフィープロ セスにより素子パターンの形成が行われる。
ところが、 剥離層上にデバィス層としての薄膜回路の形成を行う場合、 リソグ ラフィープロセスでの素子パターン現像およびレジスト除去後の純水洗浄の際に、 洗浄水が薄膜回路層上から剥離層へ浸透して剥離層が溶出してしまい、 薄膜回路 形成中に基板が剥離してしまう恐れがあるという問題があった。
本発明は、 このような問題に鑑みてなされたもので、 その目的は、 デバイス形 成中に剥離層が溶出する恐れのない機能性基体および機能性基体を用いた薄膜素 子構造の製造方法、 機能性機体を用いた薄膜素子構造の他の基板への転写方法を 提供することにある。
前述した目的を達成するために、 第 1の発明は、 第 1の基板と、 前記第 1の基 板上に設けられた第 1の剥離層と、 前記第 1の剥離層の上に設けられ、 耐水層で ある第 1の水蒸気パリア層と、 前記第 1の水蒸気バリァ層の上に設けられたデバ イス層と、 を有する薄膜素子構造と、 を有することを特徴とする機能性基体であ る。
第 2の発明は、 第 1の発明の機能性基体を水を含む溶液に浸漬させ、 前記第 1 の剥離層を溶解させることで、 前記薄膜素子構造から前記第 1の基板を剥離する ことを特徴とする薄膜素子構造の製造方法である。
第 3の発明は、 第 1の発明記載の機能性基体を水を含む溶液に浸漬させ、 前記 第 1の剥離層を溶解させることで、 前記薄膜素子構造から前記第 1の基板を剥離 し、 他の基板を前記第 1の水蒸気バリア層の下部に接着することを特徴とする薄 膜素子構造の他の基板への転写方法である。
(発明の効果）
本発明によれば、 デパイス形成中に剥離層が溶出する恐れのない機能性基体お よび機能性基体を用いた薄膜素子構造の製造方法、 機能性機体を用レ、た薄膜素子 構造の他の基板への転写方法を提供することができる。 図面の簡単な説明：
図 1 Aは機能性基体 1を示す断面図である。
図 1 Bは図 1 Aの変形例である。
図 2 Aは第 1の基板 3から薄膜素子構造 2を分離して、 他の基板 2 5に転写す る方法を示す断面図である。
図 2 Bは第 1の基板 3から薄膜素子構造 2を分離して、 他の基板 2 5に転写す る方法を示す断面図である。
図 2 Cは第 1の基板 3から薄膜素子構造 2を分離して、 他の基板 2 5に転写す る方法を示す断面図である。
図 3は機能性基体 1 aを示す断面図である。
図 4は機能性基体 1 bを示す断面図である。
図 5は機能性基体 1 cを示す断面図である。
図 6は第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 cを分離して、 他の基板 2 5に転写す る方法を示す断面図である。 図 7は第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 cを分離して、 他の基板 2 5に転写す る方法を示す断面図である。
図 8は第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 cを分離して、 他の基板 2 5に転写す る方法を示す断面図である。
図 9は第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 cを分離して、 他の基板 2 5に転写す る方法を示す断面図である。
図 1 0 Aは機能性基体 1 dを示す断面図である。
図 1 0 Bは図 1 O Aの変形例である。
図 1 1 Aは第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 dを分離する方法を示す断面図で ある。
図 1 1 Bは第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 dを分離する方法を示す断面図で ある。
図 1 2は機能性基体 1 eを示す断面図である。
図 1 3は第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 eを分離する方法を示す断面図であ る。 符号の説明：
1 機能性基体
2 薄膜素子構造
3 第 1の基板
5 第 1の剥離層
7 第 1の水蒸気バリァ層
9 デバイス層
1 1 接着樹脂層
1 5 第 2の水蒸気バリァ層
1 7 第 2の剥離層
1 9 エポキシ樹脂層
2 1 a スノレーホ一ノレ 3 1 画素
3 3 透明電極
3 5 第 2の基板
3 7 液晶
3 9 シ一ノレ
5 1 画素
5 3 封止膜 発明を実施するための最良の形態：
以下、 図面に基づいて本発明に好適な実施例を詳細に説明する。
まず、 図 1 Aおよび図 1 Bを参照して、 本発明の第 1の実施形態に係る機能性 基体 1の概略構成を説明する。
図 1 Aに示すように、 機能性基体 1は第 1の基板 3、 第 1の剥離層 5、 薄膜素 子構造 2を有し、 薄膜素子構造 2は第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9を有 している。
図 1 Aに示すように、 機能性基体 1は機能性基体 1全体を支持する第 1の基板 3を有している。
第 1の基板 3上には、 第 1の基板 3と薄膜素子構造 2を分離するための第 1の 剥離層 5が設けられている。
第 1の剥離層 5の上には、 後述するトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成 する際の洗浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを防ぐ耐水層である第 1の水蒸気 バリア層 7が設けられている。
第 1の水蒸気バリア層 7の上には、 トランジスタ、 ダイオードの回路等が形成 されたデバイス層 9が設けられている。
第 1の基板 3は、 機能性基体 1全体を支持する部材であるため、 上面に設けら れた第 1の剥離層 5、 薄膜素子構造 2を支持するのに十分な強度を有している必 要がある。
また、 デバイス層 9にトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成する際の熱に 耐えうる耐熱性が求められる。 このような条件を満たす材料としては、 例えばガラスや石英が挙げられる。 第 1の剥離層 5は、 後述するように、 水が浸透することにより溶解して第 1の 基板 3と薄膜素子構造 2を分離するため、 水で溶解する材料である必要がある。 このような材料としては例えば酸化ゲルマ二ゥムが挙げられる。
なお、 第 1の剥離層 5は単層であってもよく、 複層であってもよい。
第 1の水蒸気バリア層 7は、 後述するトランジスタ、 ダイオードの回路等を形 成する際の洗浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを防ぐ部材であるため、 水蒸気 バリア性が要求される。
より具体的には、 水蒸気透過率が 1 0 X 1 0— 3 k g Zm 2/ d a y以下である ことが望ましく、 0 . 1 X 1 0— 3 k g Zn^Z d a yであることがさらに望まし レ、。
このような条件を満たすためには、 第 1の水蒸気バリァ層 7は、 原子密度が高 く、 また水に対するバリア膜材料のポテンシャルエネルギーが高いことが要求さ れる。
このような条件を満たす材料としては例えば窒化シリコン、 酸ィヒシリコン、 酸 化アルミニウム、 酸窒化シリコンおよびこれらを多層化したものが挙げられる。 上記材料の中で最も好ましい材料は、 窒化シリコン膜と酸窒化シリコン膜を多 層化したものである。
また、 第 1の水蒸気バリア層 7の膜厚は 5 0 n m以上であることが望ましい。 また、 膜厚 1 0 0 n mの窒化シリコン膜と膜厚 2 0 0 n mの酸化シリコン膜を 有する積層構造でも良い。
さらには、 膜厚 7 0 n mの窒化シリコン膜と膜厚 2 0 0 μ πιの酸化シリコン膜 のようにやや厚めの積層構造としても良い。 この場合、 第 1の基板 3を分離後の デバイス層 9の機械的安定性が維持され、 ハンドリングなどが容易になる。 なお、 図 1 Bに示すように、 第 1の水蒸気バリア層 7は、 第 1の剥離層 5の側 面も覆うようにして設けられていてもよい。
次に、 機能性基体 1の製造方法について説明する。
まず、 第 1の基板 3を用意し、 第 1の基板 3上に第 1の剥離層 5、 第 1の水蒸 気バリア層 7、 デバイス層 9を順に形成する。 なお、 第 1の水蒸気バリア層 7は、 完全結晶の場合に水に対するパリァ膜材料 のポテンシャルエネルギーが最も高くなり、 耐水性が最も高くなる。
一方、 不純物や欠陥が多くなればなるほど、 水に対するバリァ膜材料のボテン シャルエネルギーが低くなり、 耐水性が低下する。
従って、 C V D法ゃスパッタ法でこれらの膜を成膜する場合、 低 R F (Radio Frequency) 電力でプラズマダメージを低減しながら低速で成膜し欠陥を減らす ことが望ましく、特に 1 0 0 n mZ分以下の成膜速度とするとより効果的である。 次に、 デバイス層 9に光リソグラフィープロセス等のプロセスにより トランジ スタ、 ダイオードの回路等を形成する。
この際、 パターン現像おょぴレジスト除去後の純水洗浄の際に、 洗浄水がデバ イス層 9から第 1の剥離層 5側へ向けて浸透する。
しかし、 デパイス層 9と第 1の剥離層 5の間に第 1の水蒸気バリア層 7が設け られているため、 洗浄水の浸透は第 1の水蒸気バリァ層 7で阻止される。
従って、 光リソグラフィープロセス等のプロセスの途中で第 1の剥離層 5が洗 浄水により溶解するおそれはない。
以上の工程により、 機能性基体 1が製造される。
次に、 機能性基体 1において、 第 1の基板 3から薄膜素子構造 2を分離して、 他の基板 2 5に転写する方法について図 2 A〜図 2 Cを参照して説明する。
まず、 図 2 Aに示すように機能性基体 1を、 溶液 2 3で満たされた容器 2 6に 浸漬する。
なお、 図 1 Bに示すように、 第 1の水蒸気バリア層 7が第 1の剥離層 5の側面 も覆う構造としていた場合は、 浸漬する前に、 第 1の水蒸気バリア層 7の外周を 切断して第 1の剥離層 5を露出させる。
溶液 2 3は第 1の剥離層 5を溶解可能な液体であり、 例えば水である。 なお、 酸や塩基の水溶液でもよい。
機能性基体 1を、 溶液 2 3で満たされた容器 2 6に浸漬すると、 第 1の剥離層 5は溶液 2 3に溶解するため、 第 1の基板 3から薄膜素子構造 2が分離する。 なお、 浸漬する際は、 図 2 Bに示すように、 デバイス層 9と第 1の水蒸気バリ ァ層 7を貫通するようにスルーホール 2 1 a、 2 1 b、 2 1 cを設けてから浸漬 してもよい。
このように、 スルーホール 2 1 a、 2 1 b、 2 1 cを設けてから浸溃すること により、 スルーホール 2 1 a、 2 1 b , 2 1 cを通して溶液 2 3が第 1の剥離層 5に浸透するので、 溶解する時間をより短くすることができる。
なお、 スルーホール 2 l a、 2 1 b、 2 1 cは、 デバイス層 9内で、 回路等が 形成されていなレ、部分に設けるのが望ましい。
次に、 薄膜素子構造 2を容器 2 6から取り出して、 図 2 Cに示すように、 第 1 の水蒸気バリア層 7と他の基板 2 5を張り合わせる。
他の基板 2 5は薄膜素子構造 2を支持するのに十分な強度を有している必要が あり、 また、 軽量であることが望ましい。
このような条件を満たす材料と しては、 例えば P E T ( Polyethylene Terepht alate) が挙げられる。
このようにして、 第 1の基板 3から薄膜素子構造 2が分離され、 他の基板 2 5 に転写される。
なお、 他の基板 2 5を非常に薄くしたような場合では、 他の基板 2 5裏面側か らデバイス層 9への水分などの浸入がデバイス特性の不安定性を誘起するが、 機 能性基体 1は、 第 1の水蒸気バリア層 7が存在するため、 このような不安定性を 改善できる。
このように機能性基体 1は、 デバイス層 9の作成中における水分の第 1の剥離 層 5への浸透を抑制するばかりではなく、 完成したデバィス層 9そのものの信賴 性向上にも大きな効果がある。
このように、 第 1の実施形態によれば、 機能性基体 1が第 1の基板 3、 第 1の 剥離層 5、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9を有し、 第 1の水蒸気バリア 層 7は、 デバイス層 9にトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成する際に、 洗 浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを阻止する。
従つて、 機能性基体 1はデバイス層 9の形成中に第 1の剥離層 5が溶出するお それがない。
次に、 第 2の実施形態について、 図 3を参照して説明する。
第 2の実施形態は、 第 1の実施形態において、 デバイス層 9の上に、 デバイス 層 9を保護するための接着樹脂層 1 1を設けたものである。
図 3に示すように、 機能性基体 1 aはデバイス層 9の上に設けられた、 デバイ ス層 9を保護するための接着樹脂層 1 1を有している。
そして、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9、 接着樹脂層 1 1で薄膜素子 構造 2 aを構成している。
接着樹脂層 1 1は熱硬化性のエポキシ樹脂等が用いられ、 デバイス層 9上に塗 布された後に加熱により硬化する。
このように、 第 2の実施形態によれば、 機能性基体 1が第 1の基板 3、 第 1の 剥離層 5、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9を有し、 第 1の水蒸気パリア 層 7は、 デバイス層 9にトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成する際に、 洗 浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを阻止する。
従って、 第 1の実施形態と同様の効果を奏する。
また、 第 2の実施形態によれば、 機能性基体 1 aはデバイス層 9の上に設けら れた、 デバイス層 9を保護するための接着樹脂層 1 1を有している。
従って、 第 1の実施形態と比べて、 デバイス層 9を外部環境から保護すること ができる。
次に、 第 3の実施形態について図 4を参照して説明する。
第 3の実施形態は、 第 2の実施形態において、 接着樹脂層 1 1の上に第 2の基 板 3 5を設けたものである。
図 4に示すように、 機能性基体 1 bは接着樹脂層 1 1の上に設けられた第 2の 基板 3 5を有している。
そして、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9、 接着樹脂層 1 1、 第 2の基 板 3 5で薄膜素子構造 2 bを構成している。
第 2の基板 3 5は第 1の実施形態における他の基板 2 5に相当するものであり、 材料も同様である。
機能性基体 1 bは、 第 1の実施形態と同様、 溶液 2 3で満たされた容器 2 6に 浸漬することにより、 第 1の基板 3を分離することができる。
ここで、 機能性基体 1 bは第 2の基板 3 5があらかじめ設けられているため、 溶液 2 3に浸漬した後に第 2の基板 3 5を貼り付ける工程 （転写工程） が不要で ある。
このように、 第 3の実施形態によれば、 機能性基体 1が第 1の基板 3、 第 1の 剥離層 5、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9を有し、 第 1の水蒸気パリア 層 7は、 デバイス層 9にトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成する際に、 洗 浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを阻止する。
従って、 第 1の実施形態と同様の効果を奏する。
また、 第 3の実施形態によれば、 機能性基体 1 aは接着樹脂層 1 1の上に設け られた第 2の基板 3 5を有している。
従って、 第 1の実施形態と比べて、 転写工程が不要となる。
次に、 第 4の実施形態について図 5〜図 9を参照して説明する。
第 4の実施形態は、 第 1の実施形態において、 デバイス層 9上に、 第 2の水蒸 気バリア層 1 5、 第 2の剥離層 1 7を設け、 さらに第 2の剥離層 1 7を覆うよう にエポキシ樹脂層 1 9を設けたものである。
図 5に示すように、 機能性基体 1 cはデバイス層 9の上に設けられた第 2の水 蒸気バリア層 1 5を有し、 第 2の水蒸気バリア層 1 5の一部には第 2の剥離層 1 7が設けられている。
さらに、 機能性基体 1 cは、 第 2の剥離層 1 7を覆うように設けられたェポキ シ樹脂層 1 9を接着樹脂層として有している。
接着樹脂層 1 9は、 第 2の剥離層 1 7の上面だけでなく、 外周をも覆うように して設けられている。
そして、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9、 第 2の水蒸気バリア層 1 5 で薄膜素子構造 2 cを構成している。
第 2の水蒸気パリア層 1 5は、 第 1の水蒸気バリア層 7と同様の機能を果たす 部分であり、 材料も第 1の水蒸気バリア層 7と同様である。
第 2の剥離層 1 7は第 1の剥離層 5と同様の機能を果たす部分であり、 材料も 第 1の剥離層 5と同様である。
エポキシ樹脂層 1 9はデバイス層 9を一時的に保護するための部材であり、 材 料や接着方法は第 2の実施形態に係る接着樹脂層 1 1と同様である。
ここで、 機能性基体 l cにおいて、 第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 cを分離 して、 他の基板 2 5に転写する方法について図 6〜図 9を参照して説明する。 まず、 図 6に示すように機能性基体 1 cを、 溶液 2 3で満たされた容器 2 6に 浸漬する。
溶液 2 3は第 1の剥離層 5を溶解可能な液体であり、 例えば水である。
すると、 第 1の剥離層 5は溶液 2 3に溶解するため、 第 1の基板 3から薄膜素 子構造 2 cが分離する。
次に、 薄膜素子構造 2 cを容器 2 6から取り出して、 図 7に示すように、 第 1 の水蒸気パリア層 7と他の基板 2 5を張り合わせる。
他の基板 2 5は薄膜素子構造 2を支持するのに十分な強度を有している必要が あり、 また、 軽量であることが望ましい。
このような条件を満たす材料としては、 例えば P E T ( Polyethylene Terephthalate) が挙げられる。
このようにして、 第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 cが分離され、 他の基板 2 5に転写される。
次に、 図 8に示すように、 薄膜素子構造 2 c、 第 2の剥離層 1 7、 エポキシ樹 脂層 1 9、 他の基板 2 5の外周部分 1 9 aを、 第 2の剥離層 1 Ίの断面が見える ように切断する。
次に、 図 9に示すように機能性基体 1 cを、 溶液 2 3で満たされた容器 2 6に 再ぴ浸漬する。
すると、 第 2の剥離層 1 7は溶液 2 3に溶解するため、 エポキシ樹脂層 1 9か ら薄膜素子構造 2 cが分離する。
即ち、 第 2の実施形態では、 エポキシ樹脂層 1 9はデバイス層 9を一時的に保 護するものであり、 保護の必要がなくなれば、 図 9のように除去することができ る。
このような構造とすることにより、 保護の必要があるときのみデバイス層 9を 保護することができる。
このように、 第 4の実施形態によれば、 機能性基体 1 cが第 1の基板 3、 第 1 の剥離層 5、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9を有し、 第 1の水蒸気バリ ァ層 7は、 デバイス層 9にトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成する際に、 洗浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを阻止する。
従って、 第 1の実施形態と同様の効果を奏する。
また、 第 4の実施形態によれば、 機能性基体 1 cは、 デバイス層 9の上に設け られた第 2の水蒸気バリア層 1 5、 第 2の剥離層 1 7、 エポキシ樹脂層 1 9を有 している。
従って、 保護の必要があるときのみデバィス層 9を保護することができる。 次に、 第 5の実施形態について図 1 0 〜図1 1 Bを参照して説明する。 第 5の実施形態は、 第 1の実施形態において、 デパイス層 9の上に液晶 3 7お ょぴカラーフィルタ 3 8を形成したものである。
図 1 0 Aに示すように、 機能性基体 1 dは、 デバイス層 9の上方にシール 3 9 を介して設けられた I T O (Indium Tin Oxide) 等の透明電極 3 3を有し、 透明 電極 3 3には青色、 緑色、 赤色のカラーレジストの画素 3 1が設けられている。 そして、 画素 3 1と透明電極 3 3および図示しないブラックマトリタス等で力 ラーフィルタ 3 8を形成している。
シール 3 9および画素 3 1には第 2の基板 3 5が設けられている。
透明電極 3 3とデバイス層 9の間には液晶 3 7が設けられている。
そして、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9、 シール 3 9、 カラーフィル タ 3 8、 第 2の基板 3 5、 液晶 3 7で薄膜素子構造 2 dを構成している。
即ち、 機能性基体 1 dにおける薄膜素子構造 2 dは、 液晶 3 7を用いた表示装 置に用いられるものであり、 透明電極 3 3に電圧を負荷することにより、 液晶 3
7に電圧を加えて配向を変化させ、 光を選択的に透過させることにより画像を表 示することができる。
なお、 機能性基体 1 dにおいて、 デバイス層 9は薄膜トランジスタ又は薄膜ダ ィォードである。
また、 表示装置の薄型化という観点からは第 1の剥離層 5の厚さは 2 0 以 上 3 0 0 Ai mであることが望ましい。
第 1の剥離層 5の総厚が 2 0 / m未満になると、 薄膜素子構造 2 d内の液晶 3 7の重さを支えきれず第 1の剥離層 5が破断してしまう。 また、 3 0 0 /z mより 厚くなると、 薄膜素子構造 2 d全体が厚くなつてしまい、 表示装置の薄型化-軽 量化という本来の目的が達成できない。
通常、第 1の基板 3の厚さは 0. 5カゝら 0. 7 mm程度であり、 これに対して、 第 1の剥離層 5の厚さを 300 m以下に設定することで表示装置の薄型化を実 現できる。
なお、 図 10 Bに示すように、 画素 3 1をデバイス層 9上に設け、 画素 31の 上方に透明電極を設け、 画素 31と透明電極 33の間に液晶 37を設ける構造と .してもよい。
ここで、 機能性基体 I dにおいて、 第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 dを分離 する方法について図 1 1を参照して説明する。
まず、 図 1 1 Aに示すように機能性基体 1 dを、 溶液 23で満たされた容器 2 6に浸漬する。
溶液 23は第 1の剥離層 5を溶解可能な液体であり、 例えば水である。
すると、 第 1の剥離層 5は溶液 23に溶解するため、 第 1の基板 3から薄膜素 子構造 2 dが分離する。
次に、 図 1 1 Bに示すように、 第 2の基板 35およぴ第 1の水蒸気バリア層 7 の表面に偏光フィルム 41 a、 4 l bを貼り付ける。
このようにして分離 （製造） された薄膜素子構造 2 dを用いることにより、 軽 量、 薄型の液晶表示装置を製造することができる。
ここで、 上記のような薄膜素子構造 2 dにおいて、 偏光フィルム 4 l bとデバ イス層 9の間に 0. 4〜0. 7 mm程度の厚さのガラス基板を設けた場合は、 デ バイス層 9への水分の浸透はあまり問題にならない。
しかしながら、 この基板部分が非常に薄い場合には、 外部からの水分などの浸 透が問題になる。
この時、 第 1の水蒸気バリア層 7が存在すれば、 この粘 ·接着剤の溶媒成分等 の水分のデバイス層 9への浸透が抑制され、 液晶表示装置の信頼性が著しく向上 する。
第 1の水蒸気パリア層 7の蒸気透過率が 0. 1 X 10— 3k g/m2/d a y以 下であると、 信頼性向上にとってさらに望ましい。 このように、 第 1の水蒸気パ リア層 7の存在は、 プロセス中の水分の第 1の剥離層 5への浸透を抑制するばか りではなく、 薄膜素子構造 2 dを用いて完成した液晶表示装置の信頼性向上にも 大きな効果がある。
このように、 第 5の実施形態によれば、 機能性基体 1 dが第 1の基板 3、 第 1 の剥離層 5、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9を有し、 第 1の水蒸気バリ ァ層 7は、 デバイス層 9にトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成する際に、 洗浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを阻止する。
従って、 第 1の実施形態と同様の効果を奏する。
次に、 第 6の実施形態について図 1 2および図 1 3を参照して説明する。 第 6の実施形態は、 第 1の実施形態において、 デバイス層 9の上に有機又は無 機の E L (Electroluminescence) 自発光素子を有する青色、 緑色、 赤色の画素 5 1を形成したものである。
図 1 2に示すように、 機能性基体 1 eは、 デバイス層 9の上に設けられた有機 又は無機の E L (Electroluminescence) 自発光素子を有する青色、 緑色、 赤色の 画素 5 1を有し、 画素 5 1は封止膜 5 3で覆われている。
そして、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9、 画素 5 1、 封止膜 5 3で薄 膜素子構造 2 eを構成している。
即ち、 機能性基体 1 eにおける薄膜素子構造 2 eは、 有機又は無機の E Lを用 いた表示装置に用いられるものであり、 画素 5 1に電圧を負荷し、 これを発光さ せることにより画像を表示することができる。
なお、 機能性基体 l eにおいて、 デバイス層 9は薄膜トランジスタ又は薄膜ダ ィォードである。
また、 表示装置の薄型化という観点からは第 1の剥離層 5の厚さは 2 0 μ πι以 上 3 0 0 πιであることが望ましい。
このような E Lを用いた表示装置の場合には、 デバイス層 9の下部に存在する 第 1の水蒸気バリア層 7の役割はさらに重要である。
一般に E L材料は水分に非常に弱いことが知られている。 従って、 デバイス層 9の下部に水蒸気透過率の低い層が存在することで下部から E L層への水分の浸 透が抑制され、 信頼性の高い E Lディスプレイを実現することができる。 水蒸気 透過率が 0 . 0 1 X 1 0—3 k g /m V d a y以下であると、 信頼性向上にとつ てはさらに望ましい。
ここで、 機能性基体 l eにおいて、 第 1の基板 3から薄膜素子構造 2 eを分離 する方法について図 1 3を参照して説明する。
まず、 図 1 3に示すように機能性基体 1 eを、 溶液 2 3で満たされた容器 2 6 に浸漬する。
溶液 2 3は第 1の剥離層 5を溶解可能な液体であり、 例えば水である。
すると、 第 1の剥離層 5は溶液 2 3に溶解するため、 第 1の基板 3から薄膜素 子構造 2 eが分離する。
このようにして、 分離 （製造） された薄膜素子構造 2 eを用いることにより、 軽量、 薄型の有機又は無機の E Lを用いた表示装置を製造することができる。 このように、 第 6の実施形態によれば、 機能性基体 1 eが第 1の基板 3、 第 1 の剥離層 5、 第 1の水蒸気バリア層 7、 デバイス層 9を有し、 第 1の水蒸気バリ ァ層 7は、 デバイス層 9にトランジスタ、 ダイオードの回路等を形成する際に、 洗浄水が第 1の剥離層 5に浸透するのを阻止する。
従って、 第 1の実施形態と同様の効果を奏する。
(実施例）
以下、 実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
(実施例 1 )
図 3に示す機能性基体 1 aを以下の工程により作製した。
まず、 第 1の基板 3としての 6インチ （0 . 1 5 m) φ の石英基板を用意し、 石英基板上に、 第 1の剥離層 5として膜厚 1 μ mの酸ィヒゲルマニウム膜を成膜し た。
次に、 その上に第 1の水蒸気バリア層 7として、 膜厚 1 0 0 n mの窒化シリコ ン膜を成膜し、 さらにその上にデバイス層 9としてチャネル領域が 5 0 m X 5 0 mのポリシリコン薄膜トランジスタアレイを形成した。
その上に接着樹脂層 1 1として、 加熱硬化型エポキシ接着剤を塗布してホット プレート上で 1 2 0 °Cで、 3 0分加熱して硬化させた。
酸化ゲルマニウム膜は、 ゲルマニウムをターゲットとして高周波プラズマスパ ッタリング法により成膜した。 この際、 高周波電源の出力を 1 k Wとし、 アルゴンと酸素の混合ガス （ァルゴ ン流量： 4 0 s c c m、酸素流量： 2 0 s c c m) をスパッタガスとして用いた。 また窒化シリコン膜については、 窒化シリコンターゲットを用いて高周波プラ ズマスパッタリングにより成膜を行った。 この 1 0 0 n m厚の窒化シリコン膜に 関して、 標準的な水蒸気透過率測定法で水蒸気の透過率を測定したところ、 0 . 1 X 1 0— 3 k g /m V d a y程度の値であった。
薄膜トランジスタアレイは、 熱 C V D法で成膜したアモルファスシリコンを紫 外パルスレーザー照射で多結晶化したポリシリコン膜をベースとして作製した。 薄膜トランジスタ素子の微細パターン加工については、 フォトマスクを使った リソグラフィープロセスによって行われた。
この際、 第 1の水蒸気バリア層 7としての上記の 1 0 0 n m厚の窒化シリコン 膜の存在によりプロセス中の洗浄液等が第 1の剥離層 5まで浸透することがなく、 従って、 薄膜トランジスタアレイを歩留まり良く作成することができた。
このように本実施例で、 第 1の水蒸気バリア層 7としての水蒸気透過率の低い 窒化シリコン膜の効果が確認された。
続いて、温度の制御が可能なマグネット攪摔器の浴槽に純水を溜め、温度 8 0 °C を保つように置いた。 その中に作成した機能性基体 1 aを浸漬させた。
5 0 0 r p mの回転速度で攪拌しながら 1時間 3 0分浸漬したところ、 基板外 周部から 5 mm長にわたって第 1の剥離層 5が溶解した。
次に、 上記機能性基体 1 aを 8 0 °Cの純水中から取り出し 2 5 °Cの大気中で自 然冷却したところ、 第 1の剥離層 5が急速に溶出除去され、 きわめて短時間でダ メ一ジなくエポキシ樹脂層付き薄膜トランジスタアレイを剥離できた。
石英基板上の初期のトランジスタ特性と、 石英基板から剥離した後のトランジ スタ特性とはほとんど差が無く、 良好な特性を有する薄膜デバィスを得ることが できた。
(比較例 1 )
実施例 1において、 第 1の水蒸気バリア層 7としての窒化シリコン膜を成膜す ることなく酸化ゲルマニウム膜の直上に薄膜トランジスタァレイの作成を試みた。 その結果、 ゥエツトプロセス中に溶液 2 3が第 1の剥離層 5まで浸透してしま い、 第 1の剥離層 5が溶出することでプロセス途中に第 1の基板 3が剥離してし まった。
(実施例 2 )
図 4に示す構造の機能性基体 1 bを作製した。
デバイス層 9としての薄膜トランジスタを形成するまでのプロセスおよびその 条件は実施例 1とまったく同じである。
そして、 接着樹脂層 1 1としてデバイス層 9上にエポキシ層をローラー等を用 いて薄く塗布し加熱硬化した。 その後エポキシ層上にシリコン接着剤を用いて他 の基板 2 5としての厚さ 5 0 0〃 mのポリエチレンフィルム （P E T) を接着し た。
その後、 8 0 °Cの純水中に上記機能性基体 1 bを 2時間浸漬させて第 1の剥離 層 5の外周部を数 mm溶出した後、 機能性基体 1 bを取り出し放置しておいた。 すると、 取り出し後に剥離が自発的に進み、 2〜 3分後に P E Tフィルム付き 薄膜トランジスタアレイが完全に剥離した。
石英基板上の初期のトランジスタ特性と、 石英基板から剥離した P E Tフィル ム基板上へ転写した後のトランジスタ特性とはほとんど差が無く、 良好な特性を 有する薄膜デバィスを得ることができた。
(実施例 3 )
図 5に示す構造の機能性基体 1 cを作製した。
まず、第 1の基板 3としての 6インチ（0 . 1 5 m) φ の石英基板を用意した。 次に、 石英基板上に第 1の剥離層 5として膜厚 1 mmの酸化ゲルマニウム膜を 成膜し、 その上に第 1の水蒸気バリア層 7として膜厚 2 0 0 n mの酸化シリコン 膜を成膜した。
さらにその上に、 デバイス層 9として、 チャネルサイズが 5 O mm X 5 O mm のポリシリコン薄膜トランジスタアレイを形成した。
さらに、 薄膜トランジスタアレイ上に、 第 2の水蒸気バリア層 1 5として、 膜 厚 1 0 0 n mの窒化シリコン膜を形成し、 その上に第 2の剥離層 1 7として、 膜 厚 l mmの酸化ゲルマニウム膜を形成した。
この第 2の剥離層 1 7について、外周部から 5 mm長にわたって除去するため、 除去すベき以外の領域をプラスチックテープでマスクした。
次に、 機能性基体 1 cを 5 0 °Cの温水に 3 0秒浸して第 2の剥離層 1 7の外周 部を除去した後、 テープを剥がし、 機能性基体 l cの上部に、 エポキシ樹脂層 1 9として、 加熱硬化型エポキシ接着層を厚さ 3 0 0 mm〜5 0 O mm程度となる ように塗布し、 1 2 0 °Cで 3 0分間硬化した。
以上をもって転写用の機能性基体 1 cが作製された。
第 1の剥離層 5、 第 1の水蒸気パリア層 7、 およびデバイス層 9の形成につい ては、 それぞれ、 実施例 1および実施例 2で示したものと同様の方法で行った。 この機能性基体 1 cを、 温度 8 0 °Cの純水が溜められているマグネット攪拌器 の浴槽中に浸漬した。
そして、 5 0 0 r p mの回転速度で攪拌しながら 1時間 3 0分浸漬したところ、 基板外周部から 5 mm長にわたって第 1の剥離層 5が溶角 した。
その後、 機能性基体 1 cを 8 0 °Cの純水中から取り出し 2 5 °Cの大気中で自然 冷却したところ、 酸ィヒゲルマニウム層が急速に溶出除去され、 短時間で薄膜トラ ンジスタアレイ付きエポキシ樹脂基体を石英基板から剥離できた。
次に、 石英基板が剥離した薄膜トランジスタ下部に、 常温硬化型エポキシ接着 剤を用いて他の基板 2 5としての P E Tフィルムを接着した。 さらに、 第 2の剥 離層 1 7の端面が露出するよう外周部から 5 mm長以上の部分を切断した （図 8 参照)。
再ぴ 8 0 °Cの純水に浸漬して第 2の剥離層 1 7を完全溶出除去した。その結果、 薄膜トランジスタ上部に形成された加熱硬化型ェポキシ樹脂が剥離除去され、 P E Tフィルム基板上に薄膜トランジスタアレイが転写された。
石英基板上の初期のトランジスタ特性と、 P E Tフィルム上に転写されたトラ ンジスタ特性とはほとんど差が無く、 良好な特性を有する薄膜デバイスを得るこ とができた。
(実施例 4 )
図 1 0 Aに示す機能性基体 1 dを作製した。
まず、 第 2の基板 3 5としての樹脂基板上に画素 3 1としての赤、 青、 緑の 3 色のカラーレジスト及びブラックマトリックスを有するカラーパターンを形成し た。
その後、 カラーレジスト表面の平坦ィ匕のために 2 / m厚の樹脂膜を塗布により 形成した。
さらに、 透明電極 3 3として I T O膜を 2 0 0 n m形成することでカラーフィ ルタ 3 8を形成した。
また、 第 1の基板 3としてのガラス基板上に、 スパッタ法により第 1の剥離層 5としての酸化ゲルマニウム膜を 1 μ πι成膜した。
この時、 ガラス基板の端辺部 5 mmの領域には酸化ゲルマニウム膜が付着しな いように工夫した。
次に、 ゲルマニウムターゲットを用いて、 アルゴンと酸素の混合ガスプラズマ により反応性スパッタで酸化ゲルマ二ゥム膜を成膜した。
続いて、 スパッタ法により第 1の水蒸気パリア層 7としての窒化シリコン膜を 2 0 0 n m成膜した。 先程の酸化ゲルマニウム膜の成膜時とは異なり、 この時は 窒化シリコン膜が基板の全面に付着するように工夫した。
即ち、 この時点では、 酸化ゲルマニウム膜の全表面は窒化シリコン膜で覆われ ることになり、 酸ィ匕ゲルマニウム膜が露出している部分は存在しない。
この窒化シリコン膜の水蒸気透過率は、 1 X 1 0—3 k g /m d a yであつ た。
さらに、 ポリシラザン系の有機液をスピン塗布し、 その後べ一キングすること により窒化シリコン膜を 2 0 0 m形成した。
さらに、 プラズマ C V Dゃスパッタにより窒ィヒシリコン膜を成膜した後、 従来 のプロセスを用いてデバイス層 9としての薄膜トランジスタアレイを形成した。 以上のカラーフィルタ 3 8を有する基板と薄膜トランジスタアレイを有する基 板とを、 位置合わせをしてシール 3 9を用いて貼り合せた。 その後、 これらの透 明電極 3 3と第 1の水蒸気バリア層 7の間に液晶 3 7を注入し封孔した。
その後、 機能性基体 1 dの端辺部 5 mm以上の領域を切断することにより、 機 能性基体 1 dの端面に酸化ゲルマニウム膜を露出させた。
酸化ゲルマニウム膜を露出させた後、 機能性基体 1 dを 6 0 °Cの温水に浸漬さ せた。 この温水に対して、 露出した基板端面から酸化ゲルマニウム膜が高速に溶 解し、 数十分程度でおおよそ全て溶解し、 ガラス基板が剥離した。
さらに、 必要に応じて、 樹脂基板カラーフィルタの裏面と 1 0 0 m厚の薄膜 トランジスタ基板の裏面に偏光フィルム 4 1 aや位相差フィルムを貼り付けた。 以上のプロセスにより、 樹脂基板カラーフィルタと 1 0 0 m厚薄膜トランジ スタ基板を有する薄膜素子構造 2 dとしての薄型液晶表示装置が実現された。
(実施例 5 )
図 1 2に示す機能性基体 1 eを作製した。
まず、 第 1の基板 3としてのガラス基板上に、 スパッタ法により第 1の剥離層 5としての酸化ゲルマニウム膜を 0 . 5 ΠΙ成膜した。
この時、 ガラス基板の端辺部 3 mmの領域には酸化ゲルマニゥム膜が付着しな いように工夫した。
続いて、 プラズマ C V D法により第 1の水蒸気バリァ層 7としての窒化シリコ ン膜を 3 0 0 n m成膜した。 先程の酸化ゲルマニウム膜の成膜時とは異なり、 こ の時は窒化シリコン膜が第 1の基板 3のほぼ全面に付着するように工夫した。 これにより、 端面を含めて全領域の酸化ゲルマニウムが窒化シリコン膜で被覆 されることになる。 この窒化シリコン膜の水蒸気透過率は、 0 . 1 X 1 0— 3 k g /m d a y程度であった。
さらに、 ポリシラザン系の有機液をスピン塗布し、 その後べ一キングすること により窒化シリコン膜を 1 0 0 m形成した。
さらに、 プラズマ C V Dゃスパッタにより窒化シリコン膜を成膜した後、 従来 のプロセスを用いてデバイス層 9としての薄膜トランジスタアレイを形成した。 その後、 E L材料を用いて画素 5 1としての赤、 青、 緑の 3色画素と封止膜 5 3を形成し機能性基体 1 eを作成した。
その後、 機能性基体 1 eの端辺部 3 mm以上の領域を切断することにより、 機 能性基体 1 eの端面に酸化ゲルマニウム膜を露出させた。 酸化ゲルマニウム膜を 露出させた後、機能性基体 1 eを 2 0 °C、重量濃度 1 %の塩酸溶液に浸漬させた。 この塩酸溶液に対して、 露出した基板端面から酸化ゲルマニウム膜が高速に溶 解し、 数十分程度でおおよそ全て溶解し、 ガラス基板が剥離した。 これにより、 薄膜素子構造 2 eとしての薄型の E Lパネルを実現した。 ((実実施施例例 66 ))
図図 11 BBにに示示すす機機能能性性基基体体 11をを作作製製ししたた。。
第第 11のの基基板板 33ととししててののガガララスス基基板板上上にに、、 ススパパッッタタ法法にによよりり第第 11のの剥剥離離層層 55ととしし ててのの酸酸化化ゲゲルルママニニウウムム膜膜をを 22 mm成成膜膜ししたた。。
ここのの時時、、 ガガララスス基基板板のの端端辺辺部部 77 mmmmのの領領域域ににはは酸酸ィィヒヒゲゲルルママ二二ゥゥムム膜膜がが付付着着ししなな いいよよううにに工工夫夫ししたた。。
続続いいてて、、 ププララズズママ CC VV DD法法にによよりり第第 11のの水水蒸蒸気気ババリリァァ層層 77ととししててのの窒窒化化シシリリココ ンン膜膜をを 11 55 00 nn mm成成膜膜ししたた。。
先先程程のの酸酸化化ゲゲルルママニニウウムム膜膜のの成成膜膜時時ととはは異異ななりり、、 ここのの時時はは窒窒化化シシリリココンン膜膜がが第第 11のの基基板板 33ののほほぼぼ全全面面にに付付着着すするるよよううにに工工夫夫ししたた。。
ここれれにによよりり、、 端端面面をを含含めめてて全全領領域域のの酸酸化化ゲゲルルママニニウウムムがが窒窒化化シシリリココンン膜膜でで被被覆覆 さされれるるここととににななるる。。
ここのの窒窒化化シシリリココンン膜膜のの水水蒸蒸気気透透過過率率はは、、 00 .. 00 11 XX 11 00——33 kk gg //mm dd aa yy 程程度度ででああっったた。。 ささららにに、、 ポポリリシシララザザンン系系のの有有機機液液ををススピピンン塗塗布布しし、、 そそのの後後べべーーキキ ンンググすするるここととにによよりり窒窒化化シシリリココンン膜膜をを 11 00 00 μμ mm形形成成ししたた。。
ささららにに、、 ププララズズママ CC VV DDゃゃススパパッッタタにによよりり窒窒化化シシリリココンン膜膜をを 11 00 00 nn mm形形成成しし たた。。
そそのの後後、、 標標準準的的ななププロロセセススをを用用いいててポポリリシシリリココンン薄薄膜膜
Figure imgf000023_0001
成した。
次に、 アレイの存在しない部分に、 前記の酸化ゲルマニウム膜まで貫通するよ うな穴をスルーホール 2 l a、 2 1 b、 2 1 cとして複数個開けた（図 2 B参照）。 その後、 この薄膜トランジスタアレイ基板の端辺部 7 mm以上の領域を切断す ることにより、 第 1の基板 3の端面及びスルーホール 2 1 a、 2 1 b、 2 1 cに 酸化ゲルマニウム膜を露出させた。
このように酸化ゲルマニウム膜を露出させた薄膜トランジスタァレイ基板を 5 0。(：の温水に浸漬させた。
その結果、 上記のの実施例 1、 2の場合よりも短時間でガラス基板を剥離する ことができた。
上記した実施形態では、 本発明を液晶や有機 E Lを用いた軽量、 薄型の表示装 置に適用した場合について説明したが、 本発明は、 何等、 これに限定されること ない。
即ち、本発明は、基板上に半導体デバイスを形成する必要があるすべての構造、 例えば、 リジッドな基板上に形成された薄膜電子回路を別な基板上へ転写するこ とにより形成される薄型フレキシブル電子回路構造等にも適用することができる。 あるいは、 第 5の実施形態において、 デバイス層 9に、 液晶とカラーフィルタ の代わりに、 電気泳動表示素子や気相中粒子移動型表示素子を有する表示デパイ スをラミネ一トすることもできる。
これらの表示デバィスは、 帯電した微粒子を含む分散液をマイクロ力プセル状 にして、 デバイス層 9としての薄膜マトリックス電子回路により印加される電界 により粒子を移動させることで表示を行ったり、 帯電した着色微粒子を気相中で 移動させたりすることで表示を行うものである。
このような表示デバイスとデバイス層 9を貼り合せたものを、 酸 ·アルカリ溶 液や水などに浸漬させ、 デバイス層 9の第 1の剥離層 5を剥離することで帯電粒 子移動型の薄型ディスプレイを実現できる。
また、 本出願は、 2 0 0 7年 1 0月 2日に出願された、 日本国特許出願第 2 0 0 7 - 2 5 8 7 9 2号からの優先権を基礎として、 その利益を主張するものであ り、 その開示はここに全体として参考文献として取り込む。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 第 1の基板と、
前記第 1の基板上に設けられた第 1の剥離層と、
前記第 1の剥離層の上に設けられ、 耐水層である第 1の水蒸気バリア層と、 前 記第 1の水蒸気バリァ層の上に設けられたデバイス層と、 を有する薄膜素子構造 と、
を有することを特徴とする機能性基体。
2 . 前記第 1の水蒸気バリァ層は、 水蒸気透過率が 1 0 X 1 0— 3 k g Zm2/ d a y以下であることを特徴とする請求項 1記載の機能性基体。
3 . 前記第 1の水蒸気バリア層は、 窒化シリコン膜を含むことを特徴とする請 求項 2記載の機能性基体。
4 . 前記第 1の水蒸気バリア層は、 窒化シリコン膜と酸窒化シリコン膜の多層 構造を有することを特徴とする請求項 2または請求項 3のいずれかに記載の機能 性基体。
5 . 前記窒化シリコン膜の膜厚が 5 0 n m以上であることを特徴とする請求項
3または請求項 4のいずれかに記載の機能性基体。
6 . 前記薄膜素子構造は、
前記デバィス層の上に設けられた接着樹脂層または第 2の基板をさらに有する ことを特徴とする請求項 1から請求項 5のいずれかに記載の機能性基体。
7 . 前記薄膜素子構造は、
前記接着樹脂層の上に設けられた第 2の基板をさらに有することを特徴とする 請求項 6記載の機能性基体。
8 . 前記薄膜素子構造の前記デバイス層の上に設けられ、 耐水層である水蒸気 透過率が 1 0 X 1 0—3 k g /m 2 / d a y以下の第 2の水蒸気バリア層と、 前記第 2の水蒸気バリァ層の上に設けられた第 2の剥離層と、
前記第 2の剥離層の上に設けられた接着樹脂層と、
をさらに有することを特徵とする請求項 1記載の機能性基体。
9 . 前記接着樹脂層は、 前記第 2の剥離層の外周を覆うようにして設けられて いることを特徴とする請求項 8記載の機能性基体。
1 0 . 前記第 2の水蒸気バリァ層は、 膜厚が 5 0 n m以上の窒化シリコン膜を 含むことを特徴とする請求項 8記載の機能性基体。
1 1 . 前記薄膜素子構造は、
前記デパイス層の上方に設けられた透明電極と、 前記透明電極上に設けられ、 青色、 緑色、 赤色のカラーレジスト画素と、 を有するカラーフィルタと、 前記力ラーフィルタ上に設けられた第 2の基板と、
前記前記透明電極と前記デバィス層の間に設けられた液晶と、
をさらに有することを特徴とする請求項 1から請求項 5のいずれかに記載の機 能性基体。
1 2 . 前記薄膜素子構造は、
前記デバイス層の上に設けられた青色、 緑色、 赤色のカラーレジスト画素と、 前記画素の上方に設けられた透明電極と、 を有するカラーフィルタと、
前記透明電極上に設けられた第 2の基板と、
前記画素と前記透明電極の間に設けられた液晶と、
をさらに有することを特徴とする請求項 1から請求項 5のいずれかに記載の機 能性基体。
1 3 . 前記薄膜素子構造は、
前記デバイス層上に形成され、有機又は無機の E L (Electroluminescence) 自 発光素子を有する青色、 緑色、 赤色の画素と、
を有することを特徴とする請求項 1から請求項 5のいずれかに記載の機能性基 体。
1 4 . 前記第 1の水蒸気バリア層は、 窒化シリコン膜を含む多層構造であり、
S莫厚が 2 0 μ πι以上、 3 0 0 m以下であることを特徴とする請求項 1 1から請 求項 1 3のいずれかに記載の機能性基体。
1 5 . 前記デバイス層は、 薄膜トランジスタ又は薄膜ダイオードであることを 特徴とする請求項 1 1から請求項 1 3のいずれかに記載の機能性基体。
1 6 . 請求項 1から請求項 1 5のいずれかに記載の機能性基体を水を含む溶液 に浸漬させ、 前記第 1の剥離層を溶解させることで、 前記薄膜素子構造から前記 第 1の基板を剥離することを特徴とする薄膜素子構造の製造方法。
1 7 . 前記機能性基体を水を含む溶液に浸漬させる前に、 前記機能性基体の厚 さ方向において、 前記第 1の剥離層が露出するようにスルーホールを設けること を特徴とする請求項 1 6記載の薄膜素子構造の製造方法。
1 8 . 請求項 1から請求項 1 5のいずれかに記載の機能性基体を水を含む溶液 に浸漬させ、 前記第 1の剥離層を溶解させることで、 前記薄膜素子構造から前記 第 1の基板を剥離し、 他の基板を前記第 1の水蒸気バリァ層の下部に接着するこ とを特徴とする薄膜素子構造の他の基板への転写方法。
1 9 . 請求項 9記載の機能性基体の前記第 1の剥離層を酸または水を用いて除 去することで、 前記第 1の基板を除去し、 前記薄膜素子構造を剥離する工程 （a ) と、
前記他の基板を、 剥離した前記薄膜素子構造の前記第 1の水蒸気バリア層の下 部に接着する工程 ( b ) と、
前記第 2の剥離層の断面が露出するように前記第 2の剥離層を切断する工程 ( c ) と、
酸または水で第 2の剥離層を除去する工程 （d ) と、
を有することを特徴とする薄膜素子構造の他の基板への転写方法。
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