JP4267394B2 - Peeling method and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Peeling method and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP4267394B2
JP4267394B2 JP2003275211A JP2003275211A JP4267394B2 JP 4267394 B2 JP4267394 B2 JP 4267394B2 JP 2003275211 A JP2003275211 A JP 2003275211A JP 2003275211 A JP2003275211 A JP 2003275211A JP 4267394 B2 JP4267394 B2 JP 4267394B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
film
substrate
metal layer
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003275211A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004056143A (en
JP2004056143A5 (en
Inventor
徹 高山
純矢 丸山
裕吾 後藤
由美子 大野
卓也 鶴目
秀明 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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 Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2003275211A priority Critical patent/JP4267394B2/en
Publication of JP2004056143A publication Critical patent/JP2004056143A/en
Publication of JP2004056143A5 publication Critical patent/JP2004056143A5/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4267394B2 publication Critical patent/JP4267394B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

本発明は、被剥離層の剥離方法、特に様々な素子を含む被剥離層の剥離方法に関する。加えて、本発明は、剥離した被剥離層を基材に貼りつけて転写させた薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成された回路を有する半導体装置およびそ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、およびその様な装置を部品として搭載した電子機器に関する。   The present invention relates to a method for peeling a layer to be peeled, and particularly to a method for peeling a layer to be peeled including various elements. In addition, the present invention relates to a semiconductor device having a circuit including a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) in which a peeled layer to be peeled is attached to a substrate and transferred, and a manufacturing method thereof. For example, the present invention relates to an electro-optical device typified by a liquid crystal module, a light-emitting device typified by an EL module, and an electronic apparatus in which such a device is mounted as a component.

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、発光装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。   Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, a light-emitting device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.

近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜(厚さ数〜数百nm程度)を用いて薄膜トランジスタ(TFT)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。   In recent years, a technique for forming a thin film transistor (TFT) using a semiconductor thin film (having a thickness of about several to several hundred nm) formed on a substrate having an insulating surface has attracted attention. Thin film transistors are widely applied to electronic devices such as ICs and electro-optical devices, and development of switching devices for image display devices is urgently required.

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いる。現在、ガラス基板や石英基板が多く使用されているが、割れやすく、重いという欠点がある。また、大量生産を行う上で、ガラス基板や石英基板は大型化が困難であり、不向きである。そのため、可撓性を有する基板、代表的にはフレキシブルなプラスチックフィルムの上にTFT素子を形成することが試みられている。   Various applications using such an image display device are expected, but the use for portable devices is attracting attention. Currently, many glass substrates and quartz substrates are used, but they have the disadvantage of being easily broken and heavy. Further, in mass production, it is difficult to increase the size of a glass substrate or a quartz substrate, which is not suitable. Therefore, attempts have been made to form TFT elements on a flexible substrate, typically a flexible plastic film.

しかしながら、プラスチックフィルムの耐熱性が低いためプロセスの最高温度を低くせざるを得ず、結果的にガラス基板上に形成する時ほど良好な電気特性のTFTを形成できないのが現状である。そのため、プラスチックフィルムを用いた高性能な液晶表示装置や発光素子は実現されていない。   However, since the heat resistance of the plastic film is low, the maximum temperature of the process has to be lowered, and as a result, TFTs having better electrical characteristics cannot be formed when formed on a glass substrate. Therefore, a high-performance liquid crystal display device or light emitting element using a plastic film has not been realized.

また、基板上に分離層を介して存在する被剥離層を前記基板から剥離する剥離方法が既に提案されている。例えば、特許文献1、特許文献2に記載された技術は、非晶質シリコン(またはポリシリコン)からなる分離層を設け、基板を通過させてレーザー光を照射して非晶質シリコンに含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じさせて基板を分離させるというものである。加えて、この技術を用いて特許文献3には被剥離層(公報では被転写層と呼んでいる)をプラスチックフィルムに貼りつけて液晶表示装置を完成させるという記載もある。   Further, a peeling method has already been proposed in which a layer to be peeled existing on a substrate via a separation layer is peeled from the substrate. For example, in the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a separation layer made of amorphous silicon (or polysilicon) is provided, and the substrate is passed through the substrate and irradiated with laser light to be included in the amorphous silicon. By releasing hydrogen, voids are generated and the substrate is separated. In addition, using this technique, Patent Document 3 also describes that a layer to be peeled (referred to as a layer to be transferred in the publication) is attached to a plastic film to complete a liquid crystal display device.

しかしながら、上記方法では、透光性の高い基板を使用することが必須であり、基板を通過させ、さらに非晶質シリコンに含まれる水素を放出させるに十分なエネルギーを与えるため、比較的大きなレーザー光の照射が必要とされ、被剥離層に損傷を与えてしまうという問題がある。また、上記方法では、分離層上に素子を作製した場合、素子作製プロセスで高温の熱処理等を行えば、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われない恐れがある。従って、分離層に含まれる水素量を維持するため、分離層形成後のプロセスが制限されてしまう問題がある。また、上記公報には、被剥離層への損傷を防ぐため、遮光層または反射層を設ける記載もあるが、その場合、透過型液晶表示装置を作製することが困難である。加えて、上記方法では、大きな面積を有する被剥離層を剥離するのは困難である。
特開平10−125929号公報 特開平10−125931号公報 特開平10−125930号公報
However, in the above method, it is essential to use a substrate with high translucency, which gives a sufficient energy to pass through the substrate and to release hydrogen contained in amorphous silicon. There is a problem that light irradiation is required and damages the peeled layer. In addition, in the above method, when an element is manufactured on the separation layer, if high-temperature heat treatment or the like is performed in the element manufacturing process, hydrogen contained in the separation layer is diffused and reduced, and the separation layer is irradiated with laser light. However, there is a risk that peeling will not be performed sufficiently. Therefore, in order to maintain the amount of hydrogen contained in the separation layer, there is a problem that the process after the formation of the separation layer is limited. In addition, the above publication describes that a light shielding layer or a reflective layer is provided in order to prevent damage to the layer to be peeled, but in that case, it is difficult to manufacture a transmissive liquid crystal display device. In addition, with the above method, it is difficult to peel off a layer to be peeled having a large area.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-125929 Japanese Patent Laid-Open No. 10-125931 Japanese Patent Laid-Open No. 10-125930

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、被剥離層に損傷を与えない剥離方法を提供し、小さな面積を有する被剥離層の剥離だけでなく、大きな面積を有する被剥離層を全面に渡って剥離することを可能とすることを課題としている。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the present invention provides a peeling method that does not damage the peeled layer, and not only peels off the peeled layer having a small area, but also provides a large area. It is an object to make it possible to peel the layer to be peeled over the entire surface.

また、本発明は、被剥離層の形成において、熱処理温度、基板の種類等の限定を受けない剥離方法を提供することを課題としている。   Another object of the present invention is to provide a peeling method that does not limit the heat treatment temperature, the type of the substrate, and the like in the formation of the layer to be peeled.

また、本発明は、様々な基材に被剥離層を貼りつけ、軽量された半導体装置およびその作製方法を提供することを課題とする。特に、フレキシブルなフィルムにTFTを代表とする様々な素子(薄膜ダイオード、シリコンのPIN接合からなる光電変換素子やシリコン抵抗素子)を貼りつけ、軽量化された半導体装置およびその作製方法を提供することを課題とする。   It is another object of the present invention to provide a lightweight semiconductor device and a manufacturing method thereof by attaching a layer to be peeled to various base materials. In particular, a light-weight semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided by attaching various elements such as TFT (a thin film diode, a photoelectric conversion element made of a silicon PIN junction or a silicon resistance element) to a flexible film. Is an issue.

本発明者らは、数多くの実験、検討を重ねているうちに、基板上に設けた金属層、前記金属層に接して酸化物層を設け、さらに酸化物層上に絶縁膜を設け、その絶縁膜上に水素を含む層、代表的には水素を含むアモルファスシリコン膜を成膜した後、410℃以上の熱処理を行ったところ、膜剥がれ(ピーリング)などのプロセス上の異常は生じない一方、物理的手段、代表的には機械的な力を加えること(例えば人間の手で引き剥がすこと)で容易に酸化物層の界面(酸化物層と金属層との界面)において、きれいに分離できる剥離方法を見出した。   While many experiments and studies have been made by the present inventors, a metal layer provided on a substrate, an oxide layer provided in contact with the metal layer, and an insulating film provided on the oxide layer, When a layer containing hydrogen, typically an amorphous silicon film containing hydrogen, is formed on the insulating film and then subjected to heat treatment at 410 ° C. or higher, no process abnormality such as film peeling (peeling) occurs. Can be easily separated at the interface of the oxide layer (the interface between the oxide layer and the metal layer) easily by applying physical means, typically mechanical force (for example, peeling by human hand) A peeling method was found.

即ち、金属層と酸化物層との結合力は、熱エネルギーには耐え得る強さである一方、加熱処理によって金属層と酸化物層との間に水素が拡散して反応するとともに、金属層、酸化物層、またはアモルファスシリコン膜の膜応力が変化して、金属層と酸化物層との間が力学的エネルギーに弱くなる。その結果、機械的な力を加えると剥離が生じやすくなる。なお、アモルファスシリコン膜に限定されず、PCVD法で形成可能な半導体膜、例えばゲルマニウム膜、またはシリコンとゲルマニウムとの合金膜、リンやボロンを含むアモルファスシリコン膜であってもよい。   That is, the bonding force between the metal layer and the oxide layer is strong enough to withstand thermal energy, while the heat treatment causes hydrogen to diffuse and react between the metal layer and the oxide layer. The film stress of the oxide layer or the amorphous silicon film changes, and the mechanical energy between the metal layer and the oxide layer becomes weak. As a result, peeling is likely to occur when a mechanical force is applied. Note that the semiconductor film is not limited to an amorphous silicon film, and may be a semiconductor film that can be formed by a PCVD method, for example, a germanium film, an alloy film of silicon and germanium, or an amorphous silicon film containing phosphorus or boron.

また、金属層上に酸化物層を形成する際、金属層の表面が酸化されるため、金属層と酸化物層との密着性が上がる。そして、水素を含む層に含まれる水素を410℃以上で拡散させ、酸化された金属層表面と反応(例えば還元反応)することによって金属層と酸化物層との密着性が低下すると考えられる。加えて、水素を含む層は加熱することによって引張応力側に変化するため、金属層と酸化物層との界面に歪みが生じ、剥離が生じやすくなる。   Further, when the oxide layer is formed on the metal layer, the surface of the metal layer is oxidized, so that the adhesion between the metal layer and the oxide layer is improved. And it is thought that the adhesiveness of a metal layer and an oxide layer falls by diffusing hydrogen contained in the layer containing hydrogen at 410 degreeC or more, and reacting (for example, reduction reaction) with the oxidized metal layer surface. In addition, since the layer containing hydrogen changes to the tensile stress side when heated, distortion occurs at the interface between the metal layer and the oxide layer, and peeling easily occurs.

なお、本明細書中において、膜の内部応力(膜応力と呼ぶ)とは、基板上に形成された膜の内部に任意の断面を考えたとき、断面の一方の側が他方の側に及ぼしている単位断面積当りの力のことである。内部応力は、真空蒸着やスパッタリングや気相成長などで成膜された薄膜には多かれ少なかれ必ず存在するといってよい。その値は最大で109N/m2に達する。薄膜の材料、基板の物質、薄膜の形成条件などによって内部応力値は変化する。また、熱処理を施すことによっても内部応力値は変化する。 Note that in this specification, the internal stress of a film (referred to as film stress) means that when an arbitrary cross section is considered inside a film formed on a substrate, one side of the cross section exerts on the other side. This is the force per unit cross-sectional area. It can be said that the internal stress is more or less necessarily present in a thin film formed by vacuum deposition, sputtering, vapor phase growth or the like. The value reaches a maximum of 10 9 N / m 2 . The internal stress value varies depending on the material of the thin film, the substance of the substrate, the formation conditions of the thin film, and the like. Further, the internal stress value also changes by performing heat treatment.

また、基板面に垂直な単位断面積を通して相手に及ぼす力が引っ張る方向である状態を引っ張り状態といい、そのときの内部応力を引張応力、押す方向である状態を圧縮状態といい、そのときの内部応力を圧縮応力と呼ぶ。   Also, the state in which the force acting on the other party is pulled through the unit cross-sectional area perpendicular to the substrate surface is called the tensile state, the internal stress at that time is called the tensile stress, and the state in the pushing direction is called the compressed state. Internal stress is called compressive stress.

本明細書で開示する剥離方法に関する発明の構成1は、
被剥離層を基板から剥離する剥離方法であって、
前記基板上に金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に水素を含み非晶質構造を有する半導体膜とを順次積層形成する工程と、
水素を拡散する加熱処理を行う工程と、
前記酸化物層と前記絶縁膜と前記半導体膜とを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から物理的手段により剥離する工程とを有することを特徴とする剥離方法である。
Configuration 1 of the invention relating to the peeling method disclosed in the present specification is:
A peeling method for peeling a layer to be peeled from a substrate,
A step of sequentially forming a metal layer on the substrate, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a semiconductor film containing hydrogen and having an amorphous structure on the insulating film;
Performing a heat treatment for diffusing hydrogen;
After the support is bonded to the layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, and the semiconductor film, the layer to be peeled bonded to the support is removed from the substrate provided with the metal layer by physical means. A peeling method characterized by comprising a peeling step.

また、他の剥離方法に関する本発明の構成2は、
被剥離層を基板から剥離する剥離方法であって、
前記基板上に金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に水素を含み非晶質構造を有する半導体膜とを順次積層形成する工程と、
水素を拡散する加熱処理を行う工程と、
前記半導体膜を活性層とするTFT及び該TFTに接続する素子を形成する工程と、
前記酸化物層と前記絶縁膜と前記TFTと前記素子とを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から物理的手段により剥離する工程とを有することを特徴とする剥離方法である。
Moreover, the structure 2 of this invention regarding another peeling method is as follows.
A peeling method for peeling a layer to be peeled from a substrate,
A step of sequentially forming a metal layer on the substrate, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a semiconductor film containing hydrogen and having an amorphous structure on the insulating film;
Performing a heat treatment for diffusing hydrogen;
Forming a TFT having the semiconductor film as an active layer and an element connected to the TFT;
After a support is bonded to a layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, the TFT, and the element, the layer to be peeled bonded to the support is physically separated from the substrate provided with the metal layer. And a step of peeling by means.

上記構成において、水素を拡散する加熱処理を行う工程と、前記半導体膜を活性層とするTFT及び該TFTに接続する素子を形成する工程との順序は特に限定されない。また、前記半導体膜を活性層とするTFT及び該TFTに接続する素子を形成する工程で410℃以上の加熱処理を行う場合、水素を拡散する加熱処理を別途行う必要はない。 In the above structure, the order of the step of performing heat treatment for diffusing hydrogen and the step of forming a TFT using the semiconductor film as an active layer and an element connected to the TFT is not particularly limited. In the case where heat treatment at 410 ° C. or higher is performed in the step of forming the TFT having the semiconductor film as an active layer and an element connected to the TFT, it is not necessary to separately perform heat treatment for diffusing hydrogen.

上記各構成において、前記加熱処理は膜中の水素が放出または拡散される温度、即ち、410℃以上であることを特徴としている。   In each of the above structures, the heat treatment is characterized in that the temperature at which hydrogen in the film is released or diffused, that is, 410 ° C. or higher.

また、上記各構成において、前記金属層は、Ti、Ta、W、Mo、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、またはこれらの金属または混合物の積層であることを特徴としている。   In each of the above structures, the metal layer is an element selected from Ti, Ta, W, Mo, Cr, Nd, Fe, Ni, Co, Zr, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt. Or a single layer made of an alloy material or a compound material containing the element as a main component, or a laminate of these metals or a mixture thereof.

なお、本明細書中、物理的手段とは、化学ではなく、物理学により認識される手段であり、具体的には、力学の法則に当てはめることが可能な過程を有する力学的手段または機械的手段を指し、何らかの力学的エネルギー(機械的エネルギー)を変化させる手段を指している。 In this specification, the physical means is a means recognized not by chemistry but by physics, and specifically by mechanical means or mechanical means having a process that can be applied to the laws of mechanics. It means a means for changing some mechanical energy (mechanical energy).

ただし、上記各構成のいずれにおいても、物理的手段により剥離する際、支持体との結合力より、酸化物層と金属層との結合力が小さくなるようにすることが必要である。 However, in any of the above-described configurations, it is necessary to make the bonding force between the oxide layer and the metal layer smaller than the bonding force with the support when peeling by physical means.

また、水素を含む半導体膜に代えて、水素を含む金属膜を形成してもよく、他の剥離方法に関する本発明の構成3は、
被剥離層を基板から剥離する剥離方法であって、
前記基板上に金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に水素を含む金属層とを順次積層形成する工程と、
水素を拡散する加熱処理を行う工程と、
TFT及び該TFTに接続する素子を形成する工程と、
前記酸化物層と前記絶縁膜と前記TFTと前記素子とを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から物理的手段により剥離する工程とを有することを特徴とする剥離方法である。
Further, instead of the semiconductor film containing hydrogen, a metal film containing hydrogen may be formed.
A peeling method for peeling a layer to be peeled from a substrate,
A step of sequentially forming a metal layer, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a metal layer containing hydrogen over the insulating film on the substrate;
Performing a heat treatment for diffusing hydrogen;
Forming a TFT and an element connected to the TFT;
After a support is bonded to a layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, the TFT, and the element, the layer to be peeled bonded to the support is physically separated from the substrate provided with the metal layer. And a step of peeling by means.

また、金属層として、水素を含む金属層を用いてもよく、他の剥離方法に関する本発明の構成4は、
被剥離層を基板から剥離する剥離方法であって、
前記基板上に水素を含む金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜とを順次積層形成する工程と、
水素を拡散する加熱処理を行う工程と、
前記半導体膜を活性層とするTFT及び該TFTに接続する素子を形成する工程と、
前記酸化物層と前記絶縁膜と前記TFTと前記素子とを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から物理的手段により剥離する工程とを有することを特徴とする剥離方法である。
In addition, a metal layer containing hydrogen may be used as the metal layer.
A peeling method for peeling a layer to be peeled from a substrate,
A step of sequentially stacking a metal layer containing hydrogen on the substrate, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a semiconductor film having an amorphous structure on the insulating film;
Performing a heat treatment for diffusing hydrogen;
Forming a TFT having the semiconductor film as an active layer and an element connected to the TFT;
After a support is bonded to a layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, the TFT, and the element, the layer to be peeled bonded to the support is physically separated from the substrate provided with the metal layer. And a step of peeling by means.

また、上記各構成において、前記酸化物層は、スパッタ法による酸化珪素膜であることを特徴としている。   In each of the above structures, the oxide layer is a silicon oxide film formed by sputtering.

また、上記各構成において、前記絶縁膜は、酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜またはこれらの積層であることを特徴としている。   In each of the above structures, the insulating film is a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or a stacked layer thereof.

また、上記各構成において、前記酸化物層の膜厚は、前記金属層の膜厚よりも厚いことを特徴としている。   In each of the above structures, the thickness of the oxide layer is greater than the thickness of the metal layer.

また、上記各構成において、前記絶縁膜上に設けられる素子は、発光素子、半導体素子、或いは液晶素子であることを特徴としている。   In each of the above structures, the element provided over the insulating film is a light-emitting element, a semiconductor element, or a liquid crystal element.

また、前記水素を含む金属層として、CVD法(リモートプラズマ法など)を用いたW膜やNi膜を用いることができる。例えば、W膜の核となるシリコンをSiH4ガスで析出、或いは酸化シリコン膜(または窒化シリコン膜)の表面を希ガスプラズマに曝してSi−O結合(またはSi−N結合)を切断して析出させ、次にWF6/H2ガスを流すと還元反応によってW膜を堆積することができる。還元反応によってW膜を堆積する成膜方法はブランケットW法とも呼ばれるCVD法の一種である。また、前記水素を含む金属層として、水素を含むAB2型水素吸蔵合金(ただし、AとしてTiまたはZr、BとしてNi、V、Cr、Co、Fe、Mn)、或いはAB5型水素吸蔵合金(ただし、AとしてMm(ミッシュメタル)、BとしてNi、Co、Mn、Al、Mo)を用いてもよい。 Further, as the metal layer containing hydrogen, a W film or a Ni film using a CVD method (such as a remote plasma method) can be used. For example, silicon that becomes the nucleus of the W film is deposited with SiH 4 gas, or the surface of the silicon oxide film (or silicon nitride film) is exposed to rare gas plasma to break the Si—O bond (or Si—N bond). When W is deposited and then WF 6 / H 2 gas is allowed to flow, a W film can be deposited by a reduction reaction. A film forming method for depositing a W film by a reduction reaction is a kind of CVD method also called a blanket W method. Further, as the metal layer containing hydrogen, an AB 2 type hydrogen storage alloy containing hydrogen (where A is Ti or Zr, B is Ni, V, Cr, Co, Fe, Mn), or AB 5 type hydrogen storage alloy. (However, M may be used as A, and Ni, Co, Mn, Al, and Mo may be used as B).

また、上記各構成において、金属層は、基板と金属層の間に他の層、例えば絶縁層等を設けてもよいが、プロセスを簡略化するためには、基板上に接して金属層を形成することが好ましい。   In each of the above structures, the metal layer may be provided with another layer between the substrate and the metal layer, for example, an insulating layer. However, in order to simplify the process, the metal layer is in contact with the substrate. It is preferable to form.

また、上記本発明において、透光性を有する基板に限らず、あらゆる基板、例えば、ガラス基板、石英基板、半導体基板、セラミックス基板、金属基板を用いることができ、基板上に設けた被剥離層を剥離することができる。   In the present invention, not only a light-transmitting substrate but any substrate, for example, a glass substrate, a quartz substrate, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate can be used, and a layer to be peeled provided on the substrate Can be peeled off.

なお、本明細書中において、転写体とは、剥離された後、被剥離層と接着させるものであり、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、いかなる組成の基材でもよい。また、本明細書中において、支持体とは、物理的手段により剥離する際に被剥離層と接着するためのものであり、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、いかなる組成の基材でもよい。また、転写体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、可曲性を有するもの、フィルム状のものであってもよい。また、軽量化を最優先するのであれば、フィルム状のプラスチック基板、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)、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリイミドなどのプラスチック基板が好ましい。   Note that in this specification, the transfer body is to be bonded to the layer to be peeled after being peeled, and is not particularly limited, and may be a base material having any composition such as plastic, glass, metal, ceramics and the like. Further, in the present specification, the support is for adhering to the layer to be peeled when peeling by physical means, and is not particularly limited, and any composition such as plastic, glass, metal, ceramics, etc. A substrate may be used. Further, the shape of the transfer body and the shape of the support are not particularly limited, and may be a flat surface, a curved surface, a bendable shape, or a film shape. If weight reduction is the top priority, a film-like plastic substrate such as polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), nylon, polyetherether Plastic substrates such as ketone (PEEK), polysulfone (PSF), polyetherimide (PEI), polyarylate (PAR), polybutylene terephthalate (PBT), and polyimide are preferable.

上記半導体装置の作製方法に関する上記各構成において、液晶表示装置を作製する場合は、支持体を対向基板とし、シール材を接着材として用いて支持体を被剥離層に接着すればよい。この場合、前記剥離層に設けられた素子は画素電極を有しており、該画素電極と、前記対向基板との間には液晶材料が充填されるようにする。   In each of the above structures related to the method for manufacturing the semiconductor device, when a liquid crystal display device is manufactured, the support body may be bonded to the layer to be peeled using the support body as a counter substrate and a sealing material as an adhesive. In this case, the element provided in the peeling layer has a pixel electrode, and a liquid crystal material is filled between the pixel electrode and the counter substrate.

また、上記半導体装置の作製方法に関する上記各構成において、EL素子を有する発光装置として代表される発光装置を作製する場合は、支持体を封止材として、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐように発光素子を外部から完全に遮断することが好ましい。また、軽量化を最優先するのであれば、フィルム状のプラスチック基板が好ましいが、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐ効果は弱いため、例えば、支持体上に第1の絶縁膜と第2の絶縁膜と第3の絶縁膜とを設けて、十分に外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐ構成とすればよい。ただし、前記第1の絶縁膜(バリア膜)と前記第3の絶縁膜(バリア膜)との間に挟まれる前記第2の絶縁膜(応力緩和膜)は、前記第1の絶縁膜および前記第3の絶縁膜より膜応力が小さくなるようにする。   In each of the above structures related to the method for manufacturing a semiconductor device, when a light-emitting device typified by a light-emitting device having an EL element is manufactured, an organic compound layer such as moisture or oxygen is externally used as a support. It is preferable to completely block the light emitting element from the outside so as to prevent a substance that promotes deterioration from entering. Further, if weight reduction is the top priority, a film-like plastic substrate is preferable. However, since the effect of preventing the entry of substances that promote deterioration of the organic compound layer such as moisture and oxygen from the outside is weak, for example, a support If the first insulating film, the second insulating film, and the third insulating film are provided on the top to sufficiently prevent a substance that promotes deterioration of the organic compound layer such as moisture and oxygen from entering from the outside. Good. However, the second insulating film (stress relieving film) sandwiched between the first insulating film (barrier film) and the third insulating film (barrier film) includes the first insulating film and the first insulating film. The film stress is made smaller than that of the third insulating film.

また、EL素子を有する発光装置として代表される発光装置を作製する場合は、支持体だけでなく、転写体も同様に第1の絶縁膜と第2の絶縁膜と第3の絶縁膜とを設け、十分に外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことが好ましい。 In the case of manufacturing a light-emitting device typified by a light-emitting device having an EL element, not only the support but also the transfer body similarly includes the first insulating film, the second insulating film, and the third insulating film. It is preferable to prevent the invasion of substances that promote the deterioration of the organic compound layer such as moisture and oxygen from the outside.

本発明は、物理的手段によって基板から剥離するため、半導体層への損傷なく、素子の信頼性を向上できる。 Since the present invention peels from the substrate by physical means, the reliability of the element can be improved without damage to the semiconductor layer.

また、本発明は、小さな面積を有する被剥離層の剥離だけでなく、大きな面積を有する被剥離層を全面に渡って歩留まりよく剥離することが可能である。   Further, according to the present invention, not only the layer to be peeled having a small area but also the layer to be peeled having a large area can be peeled over the entire surface with a high yield.

加えて、本発明は、物理的手段で容易に剥離、例えば人間の手で引き剥がすことが可能であるため、量産に適したプロセスと言える。また、量産する際に被剥離層を引き剥がすための製造装置を作製した場合、大型の製造装置も安価に作製することができる。   In addition, the present invention is a process suitable for mass production because it can be easily peeled off by physical means, for example, peeled off by a human hand. Further, in the case where a manufacturing apparatus for peeling off a layer to be peeled is manufactured in mass production, a large manufacturing apparatus can be manufactured at low cost.

発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。 The best mode for carrying out the invention will be described below.

図1(A)中、10は基板、11は窒化物層または金属層、12は酸化物層、13は被剥離層である。     In FIG. 1A, 10 is a substrate, 11 is a nitride layer or metal layer, 12 is an oxide layer, and 13 is a layer to be peeled.

図1(A)において、基板10はガラス基板、石英基板、セラミック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。   In FIG. 1A, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used as the substrate 10. Further, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate may be used.

まず、図1(A)に示すように基板10上に窒化物層または金属層11を形成する。窒化物層または金属層11として、代表的な一例はW、Ti、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、またはこれらの積層、或いは、これらの窒化物、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を用いればよい。窒化物層または金属層11の膜厚は10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nmとする。   First, as shown in FIG. 1A, a nitride layer or a metal layer 11 is formed on a substrate 10. A typical example of the nitride layer or the metal layer 11 is an element selected from W, Ti, Ta, Mo, Nd, Ni, Co, Zr, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, or Single layer made of an alloy material or compound material containing the element as a main component, or a laminate thereof, or a nitride thereof, for example, a single layer made of titanium nitride, tungsten nitride, tantalum nitride, molybdenum nitride, or these A stacked layer may be used. The film thickness of the nitride layer or metal layer 11 is 10 nm to 200 nm, preferably 50 nm to 75 nm.

また、スパッタ法では基板を固定するため、基板の周縁部付近の膜厚が不均一になりやすい。そのため、ドライエッチングによって周縁部のみを除去することが好ましいが、その際、基板もエッチングされないように、基板10と窒化物層または金属層11との間に酸化窒化シリコン膜からなる絶縁膜を100nm程度形成してもよい。   Further, since the substrate is fixed by the sputtering method, the film thickness in the vicinity of the peripheral edge of the substrate tends to be non-uniform. For this reason, it is preferable to remove only the peripheral portion by dry etching. At this time, an insulating film made of a silicon oxynitride film is formed between the substrate 10 and the nitride layer or the metal layer 11 so that the substrate is not etched. You may form.

次いで、窒化物層または金属層11上に酸化物層12を形成する。酸化物層12として、スパッタ法により、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化金属材料からなる層を形成すればよい。酸化物層12の膜厚は、窒化物層または金属層11の約2倍以上であることが望ましい。ここでは、酸化シリコンターゲットを用いたスパッタ法により、酸化シリコン膜を150nm〜200nmの膜厚とする。なお、スパッタ法により得られた酸化シリコン膜の応力を測定したところ、−3.97×108(Dyne/cm2)であり、SIMS測定による水素濃度は、4×1020atoms/cm3である。ただし、これらの測定値は、単膜での測定値であって積層での値ではない。 Next, an oxide layer 12 is formed on the nitride layer or metal layer 11. As the oxide layer 12, a layer made of silicon oxide, silicon oxynitride, or a metal oxide material may be formed by a sputtering method. The film thickness of the oxide layer 12 is desirably about twice or more that of the nitride layer or the metal layer 11. Here, the silicon oxide film is formed to a thickness of 150 nm to 200 nm by a sputtering method using a silicon oxide target. The stress of the silicon oxide film obtained by the sputtering method was measured to be −3.97 × 10 8 (Dyne / cm 2 ), and the hydrogen concentration by SIMS measurement was 4 × 10 20 atoms / cm 3 . is there. However, these measured values are measured values with a single film and not with stacked layers.

次いで、酸化物層12上に被剥離層13を形成する。この被剥離層13の形成の際、少なくとも水素を含む材料膜(半導体膜または金属膜)を形成した後、水素を含む材料膜中に含まれる水素を拡散するための熱処理を行う。この熱処理は410℃以上であればよく、被剥離層13の形成プロセスとは別途行ってもよいし、兼用させて工程を省略してもよい。例えば、水素を含む材料膜として水素を含むアモルファスシリコン膜を用い、加熱してポリシリコン膜を形成する場合、結晶化させるため500℃以上の熱処理を行えば、ポリシリコン膜を形成すると同時に水素の拡散を行うことができる。なお、被剥離層13は、TFTを代表とする様々な素子(薄膜ダイオード、シリコンのPIN接合からなる光電変換素子やシリコン抵抗素子やセンサ素子(代表的にはポリシリコンを用いた感圧式指紋センサー)を含む層とすればよい。   Next, a layer to be peeled 13 is formed on the oxide layer 12. When forming the layer 13 to be peeled, a material film (semiconductor film or metal film) containing at least hydrogen is formed, and then heat treatment for diffusing hydrogen contained in the material film containing hydrogen is performed. This heat treatment may be performed at 410 ° C. or higher, and may be performed separately from the formation process of the layer to be peeled 13, or may be combined to omit the process. For example, when an amorphous silicon film containing hydrogen is used as a material film containing hydrogen and a polysilicon film is formed by heating, if a heat treatment at 500 ° C. or higher is performed for crystallization, the polysilicon film is formed and hydrogen is simultaneously formed. Diffusion can be performed. Note that the layer 13 to be peeled is formed by various elements typified by TFTs (thin film diodes, photoelectric conversion elements made of silicon PIN junctions, silicon resistance elements, and sensor elements (typically pressure-sensitive fingerprint sensors using polysilicon). ).

次いで、被剥離層13を固定する支持体となる第2の基板15を第1の接着材14で貼りつける。(図1(B))なお、第2の基板15は第1の基板10よりも剛性の高い基板を用いることが好ましい。第1の接着材14としては接着材もしくは両面テープを用いればよい。   Next, a second substrate 15 serving as a support for fixing the layer to be peeled 13 is attached with the first adhesive 14. (FIG. 1B) Note that the second substrate 15 is preferably a substrate having higher rigidity than the first substrate 10. As the first adhesive 14, an adhesive or a double-sided tape may be used.

次いで、窒化物層または金属層11が設けられている基板10を物理的手段により引き剥がす。(図1(C))酸化物層12の膜応力と、窒化物層または金属層11の膜応力が異なっているため、比較的小さな力で引き剥がすことができる。また、ここでは、被剥離層13の機械的強度が十分であると仮定した例を示しているが、被剥離層13の機械的強度が不十分である場合には、被剥離層13を固定する支持体(図示しない)を貼りつけた後、剥離することが好ましい。   Next, the substrate 10 provided with the nitride layer or the metal layer 11 is peeled off by physical means. (FIG. 1C) Since the film stress of the oxide layer 12 and the film stress of the nitride layer or the metal layer 11 are different, the oxide layer 12 can be peeled off with a relatively small force. In this example, it is assumed that the mechanical strength of the peelable layer 13 is sufficient. However, when the mechanical strength of the peelable layer 13 is insufficient, the peelable layer 13 is fixed. It is preferable to peel off after attaching a support (not shown).

こうして、酸化物層12上に形成された被剥離層13を基板10から分離することができる。剥離後の状態を図1(D)に示す。   Thus, the layer to be peeled 13 formed on the oxide layer 12 can be separated from the substrate 10. The state after peeling is shown in FIG.

次いで、引き剥がした被剥離層13を転写体となる第3の基板を第2の接着材16で貼り付ける。(図1(E))   Next, a third substrate to be a transfer body is attached with the second adhesive 16 to the peeled layer 13 to be peeled off. (Figure 1 (E))

次いで、第1の接着材14を除去または剥離することによって第2の基板15を剥がす。(図1(F))   Next, the second substrate 15 is peeled off by removing or peeling off the first adhesive material 14. (Fig. 1 (F))

次いで、EL層20を形成し、EL層20を封止材となる第4の基板18を第3の接着材19で封止する。(図1(G))なお、第3の接着材19が有機化合物層の劣化を促す物質(水分や酸素)を十分ブロッキングできる材料であれば特に第4の基板18は必要ではない。ここでは、EL素子を用いた発光装置を作製する例を示したが、特に限定されず、様々な半導体装置を完成させることができる。   Next, the EL layer 20 is formed, and the fourth substrate 18 serving as the sealing material is sealed with the third adhesive 19. Note that the fourth substrate 18 is not particularly required if the third adhesive 19 is a material that can sufficiently block substances (moisture and oxygen) that promote the deterioration of the organic compound layer. Here, an example of manufacturing a light-emitting device using an EL element has been described; however, there is no particular limitation, and various semiconductor devices can be completed.

液晶表示装置を作製する場合は、支持体を対向基板とし、シール材を接着材として用いて支持体を被剥離層に接着すればよい。この場合、被剥離層に設けられた素子は画素電極を有しており、該画素電極と、前記対向基板との間には液晶材料が充填されるようにする。また、液晶表示装置を作製する順序は、特に限定されず、支持体としての対向基板を貼りつけ、液晶を注入した後に基板を剥離して転写体としてのプラスチック基板を貼りつけてもよいし、画素電極を形成した後、基板を剥離し、第1の転写体としてのプラスチック基板を貼り付けた後、第2の転写体としての対向基板を貼りつけてもよい。   In the case of manufacturing a liquid crystal display device, the support may be attached to the layer to be peeled using the support as a counter substrate and a sealant as an adhesive. In this case, an element provided in the layer to be peeled has a pixel electrode, and a liquid crystal material is filled between the pixel electrode and the counter substrate. The order in which the liquid crystal display device is manufactured is not particularly limited, and a counter substrate as a support may be attached, and after injecting liquid crystal, the substrate may be peeled off and a plastic substrate as a transfer member may be attached. After the pixel electrode is formed, the substrate may be peeled off, a plastic substrate as a first transfer body may be attached, and then a counter substrate as a second transfer body may be attached.

また、発光装置を作製する順序は、特に限定されず、発光素子を形成した後、支持体としてのプラスチック基板を貼りつけ、基板を剥離し、転写体としてのプラスチック基板を貼りつけてもよいし、発光素子を形成した後、基板を剥離して、第1の転写体としてのプラスチック基板を貼り付けた後、第2の転写体としてのプラスチック基板を貼りつけてもよい。 The order of manufacturing the light-emitting device is not particularly limited, and after forming the light-emitting element, a plastic substrate as a support may be attached, the substrate may be peeled off, and a plastic substrate as a transfer member may be attached. After the light emitting element is formed, the substrate may be peeled off and a plastic substrate as a first transfer body may be attached, and then a plastic substrate as a second transfer body may be attached.

本発明においては、410℃以上の熱処理によって、窒化物層または金属層11と酸化物層12との界面に水素を拡散させて反応を生じさせ、さらに酸化物層12の膜応力と、窒化物層または金属層11の膜応力、或いは、基板上に積層した全ての応力とを変化させることが重要である。ただし、膜応力を変化させすぎると、ピーリングが発生することになるため、成膜やその他のプロセスも注意して行うことが好ましい。   In the present invention, the heat treatment at 410 ° C. or higher causes hydrogen to diffuse at the interface between the nitride layer or the metal layer 11 and the oxide layer 12 to cause a reaction, and further the film stress of the oxide layer 12 and the nitride It is important to change the film stress of the layer or metal layer 11 or all the stress stacked on the substrate. However, since peeling occurs when the film stress is changed too much, it is preferable to carefully perform film formation and other processes.

また、500℃以上の熱処理やレーザー光の照射を行っても、膜剥がれ(ピーリング)が工程中には生じない。そして、物理的手段で容易に酸化物層の層内または界面において、きれいに分離できる。   Further, even when heat treatment at 500 ° C. or higher or laser light irradiation is performed, film peeling (peeling) does not occur in the process. Then, it can be easily separated cleanly within the oxide layer or at the interface by physical means.

本発明者らの実験では、金属層11としてタングステン膜10nm、酸化物層12としてスハ゜ッタ法による酸化シリコン膜200nmであっても本発明の剥離法により剥離が確認でき、金属層11としてタングステン膜50nmと酸化物層12としてスハ゜ッタ法による酸化シリコン膜100nmであっても本発明の剥離法により剥離が確認できている。また、金属層11としてタングステン膜50nmと酸化物層12としてスハ゜ッタ法による酸化シリコン膜400nmであっても本発明の剥離法により剥離が確認できている。 In the experiments by the present inventors, even when the metal layer 11 is a tungsten film 10 nm and the oxide layer 12 is a silicon oxide film 200 nm by a sputtering method, the peeling can be confirmed by the peeling method of the present invention. Even if the oxide layer 12 is a silicon oxide film 100 nm by the sputtering method, peeling can be confirmed by the peeling method of the present invention. Even when the metal layer 11 is a tungsten film of 50 nm and the oxide layer 12 is a silicon oxide film of 400 nm by a sputtering method, peeling can be confirmed by the peeling method of the present invention.

また、本発明者らの実験では、窒化物層11として窒化タングステン膜や窒化チタン膜でも本発明の剥離法により剥離が確認できている。   Further, in the experiments by the present inventors, it has been confirmed that the nitride layer 11 is also peeled off by the peeling method of the present invention even when a tungsten nitride film or a titanium nitride film is used.

また、以下の実験を行った。   Moreover, the following experiment was conducted.

(実験1)
ガラス基板上にPCVD法(成膜温度300℃、成膜ガスSiH4)で水素を含むアモルファスシリコン膜を成膜した後、それぞれ条件の異なる熱処理を行い、各応力を測定した結果が図2である。熱処理条件は、それぞれ350℃で1時間、400℃で1時間、410℃で1時間、430℃で1時間、450℃で1時間である。
(Experiment 1)
After forming an amorphous silicon film containing hydrogen on a glass substrate by a PCVD method (film formation temperature 300 ° C., film formation gas SiH 4 ), heat treatment under different conditions was performed, and each stress was measured. is there. The heat treatment conditions are 350 ° C. for 1 hour, 400 ° C. for 1 hour, 410 ° C. for 1 hour, 430 ° C. for 1 hour, and 450 ° C. for 1 hour.

いずれの条件であっても熱処理によって成膜直後での応力値(−8×109(Dyne/cm2)〜−6×109(Dyne/cm2))よりも引張応力側に変化していることが図2から読み取れる。熱処理後の応力値は、−6×109(Dyne/cm2)〜2×109(Dyne/cm2)の範囲にある。 Regardless of the conditions, the stress value immediately after film formation (−8 × 10 9 (Dyne / cm 2 ) to −6 × 10 9 (Dyne / cm 2 )) is changed to the tensile stress side by heat treatment. It can be read from FIG. The stress value after the heat treatment is in the range of −6 × 10 9 (Dyne / cm 2 ) to 2 × 10 9 (Dyne / cm 2 ).

また、ガラス基板上にタングステン膜、スパッタ法による酸化シリコン膜、下地絶縁膜、PCVD法による水素を含むアモルファスシリコン膜を順次積層形成し、上記条件の熱処理をそれぞれ行って、テープを用いた剥離実験を行ったところ、410℃以上の熱処理で剥離が確認できた。 In addition, a tungsten film, a silicon oxide film formed by sputtering, a base insulating film, and an amorphous silicon film containing hydrogen by PCVD are sequentially stacked on a glass substrate and subjected to heat treatment under the above conditions, respectively, and a peeling experiment using a tape. As a result, peeling was confirmed by heat treatment at 410 ° C. or higher.

(実験2)
ここでは、実験1と同じ条件のPCVD法で得られた上記水素を含むアモルファスシリコン膜をFT−IRにより水素濃度を測定したところ、Si−Hは、1.06×1022(atoms/cm3)、Si−H2は8.34×1019(atoms/cm3)であり、組成比における水素濃度を算出すると21.5%であった。また、PCVD法の成膜条件を変えて同様に水素濃度を算出したところ、組成比における水素濃度は16.4%、17.1%、19.0%が得られた。
(Experiment 2)
Here, when the hydrogen concentration of the amorphous silicon film containing hydrogen obtained by the PCVD method under the same conditions as in Experiment 1 was measured by FT-IR, Si-H was 1.06 × 10 22 (atoms / cm 3 ), Si—H 2 was 8.34 × 10 19 (atoms / cm 3 ), and the hydrogen concentration in the composition ratio was calculated to be 21.5%. Further, when the hydrogen concentration was calculated in the same manner while changing the film formation conditions of the PCVD method, the hydrogen concentration in the composition ratio was 16.4%, 17.1%, and 19.0%.

また、ガラス基板上にタングステン膜、スパッタ法による酸化シリコン膜、下地絶縁膜、PCVD法による水素を含むアモルファスシリコン膜(組成比における水素濃度が16.4%〜21.5%である膜)を順次積層形成し、410℃、1時間の熱処理をそれぞれ行って、テープを用いた剥離実験を行ったところ、全ての条件で剥離が確認できた。一方、PCVD法に代えてスパッタ法で得られたアモルファスシリコン膜では、テープを用いた剥離実験で剥離できなかった。 Further, a tungsten film, a silicon oxide film by sputtering, a base insulating film, and an amorphous silicon film containing hydrogen by PCVD (a film having a hydrogen concentration of 16.4% to 21.5% in a composition ratio) are formed over a glass substrate. When the layers were sequentially formed, heat treatment was performed at 410 ° C. for 1 hour, and a peeling experiment using a tape was performed, peeling was confirmed under all conditions. On the other hand, the amorphous silicon film obtained by the sputtering method instead of the PCVD method could not be peeled off in a peeling experiment using a tape.

また、ガラス基板上にタングステン膜、スパッタ法による酸化シリコン膜、下地絶縁膜、PCVD法による水素を含む窒化シリコン膜(応力値が−2.4×108(Dyne/cm2)、Si−Hは、8.9×1021(atoms/cm3)、N−Hは6.6×1021(atoms/cm3)である膜)を順次積層形成し、410℃、1時間の熱処理を行って、テープを用いた剥離実験を行ったところ、剥離が確認できている。このことから、本発明は、アモルファスシリコン膜に特に限定されず、水素を含んでいる膜であれば同様の結果が得られる。 Further, a tungsten film on a glass substrate, a silicon oxide film by sputtering, a base insulating film, a silicon nitride film containing hydrogen by PCVD (stress value is −2.4 × 10 8 (Dyne / cm 2 )), Si—H Are 8.9 × 10 21 (atoms / cm 3 ) and N—H is 6.6 × 10 21 (atoms / cm 3 ) in this order, and heat treatment is performed at 410 ° C. for 1 hour. As a result of peeling experiments using tape, peeling was confirmed. Therefore, the present invention is not particularly limited to the amorphous silicon film, and similar results can be obtained as long as the film contains hydrogen.

(実験3)
ここでは、シリコンウエーハ上に形成したW膜(100nm)と酸化シリコン膜(100nm)とを積層成膜した後、熱処理(350℃で1時間、400℃で1時間、410℃で1時間、430℃で1時間、450℃で1時間)を行い、さらに酸化シリコン膜のエッチングを行って、各処理ごとの応力変化を測定した結果が図3である。
(Experiment 3)
Here, a W film (100 nm) and a silicon oxide film (100 nm) formed on a silicon wafer are stacked and then heat treated (350 ° C. for 1 hour, 400 ° C. for 1 hour, 410 ° C. for 1 hour, 430 FIG. 3 shows the result of measuring the stress change for each treatment after etching the silicon oxide film for 1 hour at 450 ° C. and 1 hour at 450 ° C.).

上記W膜の成膜条件は、スパッタ法でタングステンターゲットを用い、成膜圧力0.2Pa、成膜電力3kW、アルゴン流量=20sccmとした。   The film formation conditions for the W film were a sputtering method using a tungsten target, a film formation pressure of 0.2 Pa, a film formation power of 3 kW, and an argon flow rate = 20 sccm.

また、上記酸化シリコン膜の成膜条件は、RF方式のスパッタ装置を用い、酸化シリコンターゲット(直径30.5cm)を用い、基板を加熱するために加熱したアルゴンガスを流量30sccmとして流し、基板温度300℃、成膜圧力0.4Pa、成膜電力3kW、アルゴン流量/酸素流量=10sccm/30sccmとした。   The silicon oxide film is formed by using an RF sputtering apparatus, using a silicon oxide target (diameter: 30.5 cm), flowing a heated argon gas at a flow rate of 30 sccm, and heating the substrate temperature. 300 ° C., film forming pressure 0.4 Pa, film forming power 3 kW, argon flow rate / oxygen flow rate = 10 sccm / 30 sccm.

図3から酸化シリコン膜の成膜後、酸化シリコン膜のエッチング後で大きく応力が変化していることが読み取れる。   It can be seen from FIG. 3 that the stress changes greatly after the formation of the silicon oxide film and after the etching of the silicon oxide film.

また、比較として、シリコンウエーハ上に形成したW膜(100nm)と酸化シリコン膜(20nm)の積層での応力変化を測定したが、上記すべての処理を行ってもほとんど変化が見られなかった。このことから、酸化シリコン膜の成膜後の応力は酸化シリコン膜の膜厚依存性があることが明らかである。酸化シリコン膜の膜厚が厚いと応力が大きく変化するため、W膜と酸化シリコン膜との界面に歪みが生じやすくなり、剥離現象が発生する。従って、本発明において、酸化シリコン膜の膜厚、およびW膜と酸化シリコン膜の膜厚比は重要であり、少なくともW膜よりも酸化シリコン膜の膜厚が厚くなるようにし、さらに好ましくは2倍以上とする。 As a comparison, the stress change in the lamination of the W film (100 nm) and the silicon oxide film (20 nm) formed on the silicon wafer was measured, but almost no change was observed even when all the above treatments were performed. From this, it is clear that the stress after the formation of the silicon oxide film depends on the thickness of the silicon oxide film. When the thickness of the silicon oxide film is large, the stress changes greatly, so that the interface between the W film and the silicon oxide film is likely to be distorted, and a peeling phenomenon occurs. Therefore, in the present invention, the film thickness of the silicon oxide film and the film thickness ratio of the W film and the silicon oxide film are important, and at least the film thickness of the silicon oxide film is larger than the W film, and more preferably 2 Double or more.

(実験4)
また、ガラス基板上にタングステン膜、スパッタ法による酸化シリコン膜、下地絶縁膜、PCVD法による水素を含むアモルファスシリコン膜を順次積層形成し、水素を拡散する410℃以上の熱処理を行った後、エッチングによりアモルファスシリコン膜を除去した後でテープ試験を行ったところ、剥離が確認できた。また、ガラス基板上にタングステン膜、スパッタ法による酸化シリコン膜、下地絶縁膜を順次積層形成し、410℃以上の熱処理を行った後、テープ試験を行ったところ、剥離できなかった。従って、下地膜上に形成した層であるアモルファスシリコン膜の存在が剥離現象に起因していると考えている。
(Experiment 4)
In addition, a tungsten film, a silicon oxide film by sputtering, a base insulating film, and an amorphous silicon film containing hydrogen by PCVD are sequentially stacked on a glass substrate, and after heat treatment at 410 ° C. or higher for diffusing hydrogen, etching is performed. When the tape test was conducted after removing the amorphous silicon film by the above, peeling was confirmed. Further, when a tungsten film, a silicon oxide film formed by sputtering, and a base insulating film were sequentially stacked on a glass substrate and subjected to a heat treatment at 410 ° C. or higher, a tape test was performed, and peeling was not possible. Therefore, it is considered that the presence of the amorphous silicon film, which is a layer formed on the base film, is caused by the peeling phenomenon.

これらの実験結果、即ち、410℃を境に剥離の可否が決定する。また、応力の変化があまり見られないことから発明者らは、積層膜の応力のみが剥離に関係しているのではなく、アモルファスシリコン膜及び該膜に含まれる水素も剥離現象に起因していることを見出している。 The result of these experiments, that is, whether or not peeling is possible is determined at 410 ° C. In addition, since the change in stress is not seen so much, the inventors are not only concerned with the peeling of the laminated film, but the amorphous silicon film and the hydrogen contained in the film are also caused by the peeling phenomenon. Is found.

また、昇温脱離ガス分析(TDS)によるガラス基板上に形成したアモルファスシリコン膜から脱離した水素の密度と基板表面温度(℃)の関係を示したグラフを図11に示す。図11からは、基板温度の上昇に従ってアモルファスシリコン膜から脱離する水素は増加する傾向が見られ、得られたデータからは、脱離した水素量のピークに達する温度が382℃〜411℃であることがわかった。従って、図11は、上記実験結果(410℃を境に剥離の可否が決定される実験結果)と関連があるデータであり、剥離現象が生じやすくなるための十分な加熱温度は約410℃以上であると言える。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the density of hydrogen desorbed from the amorphous silicon film formed on the glass substrate and the substrate surface temperature (° C.) by temperature programmed desorption gas analysis (TDS). FIG. 11 shows that hydrogen desorbed from the amorphous silicon film tends to increase as the substrate temperature rises. From the obtained data, the temperature reaching the peak of the desorbed hydrogen amount is 382 ° C. to 411 ° C. I found out. Therefore, FIG. 11 shows data related to the above experimental results (experimental results in which whether or not peeling is possible at 410 ° C. is determined), and the heating temperature sufficient to easily cause the peeling phenomenon is about 410 ° C. or higher. It can be said that.

また、発明者らは、W膜と酸化シリコン膜の膜厚比も剥離現象に起因していることを見出している。さらに、発明者らは、金属層または窒化物層の材料と、酸化物層の材料との組み合わせや、密着性などの界面状態も剥離現象に起因していると考えている。   The inventors have also found that the film thickness ratio between the W film and the silicon oxide film is also caused by the peeling phenomenon. Further, the inventors consider that the combination of the material of the metal layer or nitride layer and the material of the oxide layer, and the interface state such as adhesion are also caused by the peeling phenomenon.

以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。   The present invention having the above-described configuration will be described in more detail with the following examples.

本発明の実施例を図4〜図6を用いて説明する。ここでは、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(nチャネル型TFT及びpチャネル型TFT)を同時に作製する方法について詳細に説明する。なお、ここでは反射型の液晶表示装置を作製するためのアクティブマトリクス基板を作製する例を示すが、特に限定されず、適宜、TFTの配置や画素電極の材料を変更すれば、透過型の液晶表示装置を作製することも、有機化合物を含む発光層を有する発光装置も作製することもできることは言うまでもないことである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel portion and TFTs (n-channel TFT and p-channel TFT) of a driver circuit provided around the pixel portion on the same substrate will be described in detail. Note that an example of manufacturing an active matrix substrate for manufacturing a reflective liquid crystal display device is shown here, but the invention is not particularly limited. If an arrangement of TFTs and a material of a pixel electrode are appropriately changed, a transmissive liquid crystal Needless to say, a display device can be manufactured, and a light-emitting device having a light-emitting layer containing an organic compound can also be manufactured.

基板としては、ガラス基板(#1737)を用いた。まず、基板上には、PCVD法により酸化窒化シリコン層を100nmの膜厚で成膜した。 A glass substrate (# 1737) was used as the substrate. First, a silicon oxynitride layer was formed to a thickness of 100 nm on the substrate by PCVD.

次いで、スパッタ法により金属層としてタングステン層を50nmの膜厚で成膜し、大気解放せず連続的にスパッタ法により酸化物層として酸化シリコン層を200nmの膜厚で成膜した。酸化シリコン層の成膜条件は、RF方式のスパッタ装置を用い、酸化シリコンターゲット(直径30.5cm)を用い、基板を加熱するために加熱したアルゴンガスを流量30sccmとして流し、基板温度300℃、成膜圧力0.4Pa、成膜電力3kW、アルゴン流量/酸素流量=10sccm/30sccmとした。   Next, a tungsten layer was formed as a metal layer with a thickness of 50 nm by a sputtering method, and a silicon oxide layer was formed as an oxide layer with a thickness of 200 nm by a sputtering method continuously without being released to the atmosphere. The silicon oxide layer was formed by using an RF sputtering apparatus, using a silicon oxide target (diameter 30.5 cm), flowing argon gas heated to heat the substrate at a flow rate of 30 sccm, a substrate temperature of 300 ° C., The film forming pressure was 0.4 Pa, the film forming power was 3 kW, and the argon flow rate / oxygen flow rate was 10 sccm / 30 sccm.

次いで、基板周縁部または端面をO2アッシングによってタングステン層を除去する。 Next, the tungsten layer is removed from the peripheral edge or the end surface of the substrate by O 2 ashing.

次いでプラズマCVD法で成膜温度300℃、原料ガスSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を100nmの厚さに積層形成し、さらに大気解放せず連続的にプラズマCVD法で成膜温度300℃、成膜ガスSiH4で非晶質構造を有する半導体層(ここでは非晶質シリコン層)を54nmの厚さで形成した。この非晶質シリコン層は水素を含んでおり、後の熱処理によって水素を拡散させ、物理的手段で酸化物層の層内、あるいは界面において剥離することができる。 Next, a silicon oxynitride film produced from a plasma CVD method using a film formation temperature of 300 ° C. and source gases SiH 4 and N 2 O (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) A semiconductor layer (here, an amorphous silicon layer having an amorphous structure with a film-forming temperature of 300 ° C. and a film-forming gas of SiH 4 continuously by a plasma CVD method without being released to the atmosphere. ) With a thickness of 54 nm. This amorphous silicon layer contains hydrogen, and can be peeled off in the oxide layer or at the interface by physical means by diffusing hydrogen by a subsequent heat treatment.

次いで、重量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜(ここではポリシリコン層)を形成する。ここでは脱水素化のための熱処理(500℃、1時間)の後、結晶化のための熱処理(550℃、4時間)を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。また、この脱水素化のための熱処理(500℃、1時間)は、非晶質シリコン層に含まれる水素をW膜と酸化シリコン層との界面に拡散する熱処理を兼ねている。なお、ここではシリコン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、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。   Next, a nickel acetate salt solution containing 10 ppm of nickel by weight is applied by a spinner. Instead of coating, a method of spreading nickel element over the entire surface by sputtering may be used. Next, heat treatment is performed for crystallization, so that a semiconductor film having a crystal structure (here, a polysilicon layer) is formed. Here, after heat treatment for dehydrogenation (500 ° C., 1 hour), heat treatment for crystallization (550 ° C., 4 hours) is performed to obtain a silicon film having a crystal structure. The heat treatment for dehydrogenation (500 ° C., 1 hour) also serves as heat treatment for diffusing hydrogen contained in the amorphous silicon layer to the interface between the W film and the silicon oxide layer. Although a crystallization technique using nickel as a metal element for promoting crystallization of silicon is used here, other known crystallization techniques such as a solid phase growth method and a laser crystallization method may be used.

次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光(XeCl:波長308nm)の照射を大気中、また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光や、YAGレーザの第2高調波、第3高調波を用いる。ここでは、繰り返し周波数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、繰り返し周波数30Hz、エネルギー密度470mJ/cm2でレーザー光の照射を大気中で行った。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。なお、ここではパルスレーザーを用いた例を示したが、連続発振のレーザーを用いてもよく、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力10Wの連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。 Next, after removing the oxide film on the surface of the silicon film having a crystal structure with dilute hydrofluoric acid or the like, irradiation with laser light (XeCl: wavelength 308 nm) for increasing the crystallization rate and repairing defects left in the crystal grains In the air or in an oxygen atmosphere. As the laser light, excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less, and second harmonic and third harmonic of a YAG laser are used. Here, a pulsed laser beam having a repetition frequency of about 10 to 1000 Hz is used, and the laser beam is condensed to 100 to 500 mJ / cm 2 by an optical system, and irradiated with an overlap rate of 90 to 95%. May be scanned. Here, laser light irradiation was performed in the air at a repetition frequency of 30 Hz and an energy density of 470 mJ / cm 2 . Note that since the reaction is performed in the air or in an oxygen atmosphere, an oxide film is formed on the surface by laser light irradiation. Although an example using a pulsed laser is shown here, a continuous wave laser may be used, and in order to obtain a crystal with a large grain size when crystallizing an amorphous semiconductor film, continuous wave is possible. It is preferable to use a solid-state laser and apply the second to fourth harmonics of the fundamental wave. Typically, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) may be applied. In the case of using a continuous wave laser, laser light emitted from a continuous wave YVO 4 laser having an output of 10 W is converted into a harmonic by a non-linear optical element. There is also a method of emitting harmonics by putting a YVO 4 crystal and a nonlinear optical element in a resonator. Then, it is preferably formed into a rectangular or elliptical laser beam on the irradiation surface by an optical system, and irradiated to the object to be processed. At this time, the energy density of approximately 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation may be performed by moving the semiconductor film relative to the laser light at a speed of about 10 to 2000 cm / s.

次いで、上記レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を120秒処理して合計1〜5nmの酸化膜からなるバリア層を形成する。本実施例ではオゾン水を用いてバリア層を形成したが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法やプラズマCVD法やスパッタ法や蒸着法などで1〜10nm程度の酸化膜を堆積してバリア層を形成してもよい。また、バリア層を形成する前にレーザー光の照射により形成された酸化膜を除去してもよい。 Next, in addition to the oxide film formed by the laser light irradiation, the surface is treated with ozone water for 120 seconds to form a barrier layer made of an oxide film having a total thickness of 1 to 5 nm. In this embodiment, ozone water is used to form the barrier layer. However, the surface of the semiconductor film having a crystal structure is oxidized by a method of oxidizing the surface of the semiconductor film having a crystal structure by irradiation with ultraviolet rays in an oxygen atmosphere, or by oxygen plasma treatment. The barrier layer may be formed by depositing an oxide film of about 1 to 10 nm by an oxidation method, a plasma CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like. Further, the oxide film formed by laser light irradiation may be removed before forming the barrier layer.

次いで、バリア層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シリコン膜を10nm〜400nm、ここでは膜厚100nmで成膜する。本実施例では、アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜は、シリコンターゲットを用いてアルゴンを含む雰囲気下で形成する。プラズマCVD法を用いてアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を形成する場合、成膜条件は、モノシランとアルゴンの流量比(SiH4:Ar)を1:99とし、成膜圧力を6.665Pa(0.05Torr)とし、RFパワー密度を0.087W/cm2とし、成膜温度を350℃とする。 Next, an amorphous silicon film containing an argon element serving as a gettering site is formed with a thickness of 10 nm to 400 nm, here 100 nm, over the barrier layer by a sputtering method. In this embodiment, the amorphous silicon film containing an argon element is formed in an atmosphere containing argon using a silicon target. In the case where an amorphous silicon film containing an argon element is formed using a plasma CVD method, the film formation conditions are a monosilane / argon flow rate ratio (SiH 4 : Ar) of 1:99 and a film formation pressure of 6.665 Pa. (0.05 Torr), RF power density is 0.087 W / cm 2, and film forming temperature is 350 ° C.

その後、650℃に加熱された炉に入れて3分の熱処理を行いゲッタリングして、結晶構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。 After that, heat treatment is performed for 3 minutes in a furnace heated to 650 ° C., and gettering is performed to reduce the nickel concentration in the semiconductor film having a crystal structure. A lamp annealing apparatus may be used instead of the furnace.

次いで、バリア層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シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。 Next, the amorphous silicon film containing an argon element as a gettering site is selectively removed using the barrier layer as an etching stopper, and then the barrier layer is selectively removed with dilute hydrofluoric acid. Note that during gettering, nickel tends to move to a region with a high oxygen concentration, and thus it is desirable to remove the barrier layer made of an oxide film after gettering.

次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜(ポリシリコン膜とも呼ばれる)の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。   Next, after forming a thin oxide film with ozone water on the surface of the obtained silicon film having a crystal structure (also called a polysilicon film), a mask made of resist is formed and etched into a desired shape to form islands. A separated semiconductor layer is formed. After the semiconductor layer is formed, the resist mask is removed.

以上の工程で基板100上に窒化物層または金属層101、酸化物層102、下地絶縁膜103を形成し、結晶構造を有する半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層104〜108を形成することができる。   Through the above steps, a nitride layer or a metal layer 101, an oxide layer 102, and a base insulating film 103 are formed over the substrate 100 to obtain a semiconductor film having a crystal structure, and then etched into a desired shape to form an island shape. The separated semiconductor layers 104 to 108 can be formed.

次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜109となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。本実施例では、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成する。   Next, the oxide film is removed with an etchant containing hydrofluoric acid, and at the same time, the surface of the silicon film is washed, and then an insulating film containing silicon as a main component and serving as the gate insulating film 109 is formed. In this embodiment, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed to a thickness of 115 nm by plasma CVD.

次いで、図4(A)に示すように、ゲート絶縁膜109上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜110aと、膜厚100〜400nmの第2の導電膜110bとを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜109上に膜厚50nmの窒化タンタル膜、膜厚370nmのタングステン膜を順次積層する。   Next, as illustrated in FIG. 4A, a first conductive film 110 a with a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 110 b with a thickness of 100 to 400 nm are stacked over the gate insulating film 109. In this embodiment, a tantalum nitride film with a thickness of 50 nm and a tungsten film with a thickness of 370 nm are sequentially stacked on the gate insulating film 109.

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Ta、W、Ti、Mo、Al、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材料もしくは化合物材料で形成する。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元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、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の合金(Al−Si)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(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)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。   The conductive material for forming the first conductive film and the second conductive film is an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. Form. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy may be used as the first conductive film and the second conductive film. Further, the present invention is not limited to the two-layer structure. For example, a three-layer structure in which a 50 nm-thickness tungsten film, a 500 nm-thickness aluminum and silicon alloy (Al-Si) film, and a 30 nm-thickness titanium nitride film are sequentially stacked. Also good. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive film, or aluminum instead of the aluminum and silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive film. A titanium alloy film (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used instead of the titanium nitride film of the third conductive film. Moreover, a single layer structure may be sufficient.

次に、図4(B)に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク112〜117を形成し、ゲート電極及び配線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良い。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される電力量、基板側の電極に印加される電力量、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、Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4などを代表とする塩素系ガスまたはCF4、SF6、NF3などを代表とするフッ素系ガス、またはO2を適宜用いることができる。 Next, as shown in FIG. 4B, resist masks 112 to 117 are formed by a light exposure process, and a first etching process is performed to form gate electrodes and wirings. The first etching process is performed under the first and second etching conditions. For etching, an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method may be used. Using the ICP etching method, the film is formed into a desired taper shape by appropriately adjusting the etching conditions (the amount of power applied to the coil-type electrode, the amount of power applied to the substrate-side electrode, the electrode temperature on the substrate side, etc.) Can be etched. As an etching gas, Cl 2, BCl 3, SiCl 4, CCl 4 chlorine gas or CF 4 to the typified like, SF 6, fluorine-based gas NF 3 and the like typified, or O 2 as appropriate Can be used.

本実施例では、基板側(試料ステージ)にも150W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。なお、基板側の電極面積サイズは、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1のエッチング条件によりW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1のエッチング条件でのWに対するエッチング速度は200.39nm/min、TaNに対するエッチング速度は80.32nm/minであり、TaNに対するW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、Wのテーパー角は、約26°となる。この後、レジストからなるマスク112〜117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CF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行った。基板側(試料ステージ)にも20W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。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜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Wに対するエッチング速度は58.97nm/min、TaNに対するエッチング速度は66.43nm/minである。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良い。 In this embodiment, 150 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. The electrode area size on the substrate side is 12.5 cm × 12.5 cm, and the coil-type electrode area size (here, the quartz disk provided with the coil) is a disk having a diameter of 25 cm. The W film is etched under this first etching condition so that the end portion of the first conductive layer is tapered. Under the first etching conditions, the etching rate with respect to W is 200.39 nm / min, the etching rate with respect to TaN is 80.32 nm / min, and the selection ratio of W with respect to TaN is about 2.5. Further, the taper angle of W is about 26 ° under this first etching condition. Thereafter, the masks 112 to 117 made of resist are changed to the second etching conditions without removing them, CF 4 and Cl 2 are used as etching gases, and the respective gas flow ratios are set to 30/30 (sccm). Etching was performed for about 30 seconds by applying 500 W RF (13.56 MHz) power to the coil electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma. 20 W of RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. Under the second etching condition in which CF 4 and Cl 2 are mixed, the W film and the TaN film are etched to the same extent. The etching rate for W under the second etching conditions is 58.97 nm / min, and the etching rate for TaN is 66.43 nm / min. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, it is preferable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%.

上記第1のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第2の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は15〜45°とすればよい。   In the first etching process, the shape of the mask made of resist is made suitable, and the end portions of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. It becomes. The angle of the tapered portion may be 15 to 45 °.

こうして、第1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の形状の導電層119〜123(第1の導電層119a〜123aと第2の導電層119b〜123b)を形成する。ゲート絶縁膜となる絶縁膜109は、10〜20nm程度エッチングされ、第1の形状の導電層119〜123で覆われない領域が薄くなったゲート絶縁膜118となる。   Thus, the first shape conductive layers 119 to 123 (first conductive layers 119 a to 123 a and second conductive layers 119 b to 123 b) composed of the first conductive layer and the second conductive layer by the first etching process. Form. The insulating film 109 to be a gate insulating film is etched by about 10 to 20 nm to become a gate insulating film 118 in which a region not covered with the first shape conductive layers 119 to 123 is thinned.

次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第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SF6とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を24/12/24(sccm)とし、1.3Paの圧力でコイル型の電極に700WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを25秒行った。基板側(試料ステージ)にも10W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Wに対するエッチング速度は227.3nm/min、TaNに対するエッチング速度は32.1nm/minであり、TaNに対するWの選択比は7.1であり、絶縁膜118であるSiONに対するエッチング速度は33.7nm/minであり、SiON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用ガスにSF6を用いた場合、絶縁膜118との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。本実施例では絶縁膜118において約8nmしか膜減りが起きない。 Next, a second etching process is performed without removing the resist mask. Here, SF 6 , Cl 2, and O 2 are used as the etching gas, the gas flow ratios are 24/12/24 (sccm), and a 700 W RF ( 13.56 MHz) Electric power was applied to generate plasma, and etching was performed for 25 seconds. 10 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. In the second etching process, the etching rate with respect to W is 227.3 nm / min, the etching rate with respect to TaN is 32.1 nm / min, the selection ratio of W with respect to TaN is 7.1, and the SiON that is the insulating film 118 The etching rate with respect to is 33.7 nm / min, and the selective ratio of W to SiON is 6.83. Thus, when SF 6 is used as the etching gas, the selectivity with respect to the insulating film 118 is high, so that the film loss can be suppressed. In this embodiment, the insulating film 118 is reduced only by about 8 nm.

この第2のエッチング処理によりWのテーパー角は70°となった。この第2のエッチング処理により第2の導電層126b〜131bを形成する。一方、第1の導電層は、ほとんどエッチングされず、第1の導電層126a〜131aとなる。なお、第1の導電層126a〜131aは、第1の導電層119a〜124aとほぼ同一サイズである。実際には、第1の導電層の幅は、第2のエッチング処理前に比べて約0.3μm程度、即ち線幅全体で0.6μm程度後退する場合もあるがほとんどサイズに変化がない。   By this second etching process, the taper angle of W became 70 °. The second conductive layers 126b to 131b are formed by this second etching process. On the other hand, the first conductive layer is hardly etched and becomes the first conductive layers 126a to 131a. Note that the first conductive layers 126a to 131a are approximately the same size as the first conductive layers 119a to 124a. Actually, the width of the first conductive layer may be about 0.3 μm, that is, the entire line width may be receded by about 0.6 μm as compared with that before the second etching process, but the size is hardly changed.

また、2層構造に代えて、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の合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造とした場合、第1のエッチング処理における第1のエッチング条件としては、BCl3とCl2とO2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を65/10/5(sccm)とし、基板側(試料ステージ)に300WのRF(13.56MHz)電力を投入し、1.2Paの圧力でコイル型の電極に450WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して117秒のエッチングを行えばよく、第1のエッチング処理における第2のエッチング条件としては、CF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行えばよく、第2のエッチング処理としてはBCl3とCl2を用い、それぞれのガス流量比を20/60(sccm)とし、基板側(試料ステージ)には100WのRF(13.56MHz)電力を投入し、1.2Paの圧力でコイル型の電極に600WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行えばよい。 In place of the two-layer structure, a three-layer structure in which a 50-nm-thick tungsten film, a 500-nm-thick aluminum and silicon alloy (Al-Si) film, and a 30-nm-thick titanium nitride film are sequentially stacked, As the first etching condition in the first etching process, BCl 3 , Cl 2, and O 2 are used as source gases, the respective gas flow ratios are set to 65/10/5 (sccm), and the substrate side (sample stage). ) 300W RF (13.56MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.2Pa and 450W RF (13.56MHz) power is generated to generate plasma and perform etching for 117 seconds. Ebayoku, as the second etching conditions of the first etching treatment, CF 4 and using a Cl 2 and O 2, a ratio of respective gas flow rates is 25/25/10 (scc ) And 20 W of RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma. The second etching process uses BCl 3 and Cl 2 , each gas flow ratio is 20/60 (sccm), and the substrate side (sample stage) is 100 W. RF (13.56 MHz) power is applied, 600 W RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.2 Pa, plasma is generated, and etching is performed.

次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第1のドーピング処理を行って図4(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1.5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとして行う。n型を付与する不純物元素として、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いる。この場合、第1の導電層及び第2の導電層126〜130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1の不純物領域132〜136が形成される。第1の不純物領域132〜136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。 Next, after removing the resist mask, a first doping process is performed to obtain the state of FIG. The doping process may be performed by ion doping or ion implantation. The conditions of the ion doping method are a dose amount of 1.5 × 10 14 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 60 to 100 keV. Typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used as the impurity element imparting n-type conductivity. In this case, the first conductive layer and the second conductive layers 126 to 130 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and the first impurity regions 132 to 136 are formed in a self-aligning manner. An impurity element imparting n-type conductivity is added to the first impurity regions 132 to 136 in a concentration range of 1 × 10 16 to 1 × 10 17 / cm 3 . Here, a region having the same concentration range as the first impurity region is also referred to as an n region.

なお、本実施例ではレジストからなるマスクを除去した後、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を除去せずに第1のドーピング処理を行ってもよい。   In this embodiment, the first doping process is performed after removing the resist mask, but the first doping process may be performed without removing the resist mask.

次いで、図5(A)に示すようにレジストからなるマスク137〜139を形成し第2のドーピング処理を行う。マスク137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138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139は画素部の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と保持容量となる領域とを保護するマスクである。   Next, as shown in FIG. 5A, masks 137 to 139 made of resist are formed, and a second doping process is performed. The mask 137 is a mask for protecting the channel formation region of the semiconductor layer for forming the p-channel TFT of the driver circuit and its peripheral region, and the mask 138 is for the semiconductor layer for forming one of the n-channel TFT of the driver circuit. The mask 139 is a mask for protecting the channel formation region and its peripheral region, and the mask 139 is a mask for protecting the channel formation region of the semiconductor layer forming the TFT of the pixel portion, its peripheral region, and the region serving as a storage capacitor.

第2のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を1.5×1015atoms/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとしてリン(P)をドーピングする。ここでは、第2の導電層126b〜128bをマスクとして各半導体層に不純物領域が自己整合的に形成される。勿論、マスク137〜139で覆われた領域には添加されない。こうして、第2の不純物領域140〜142と、第3の不純物領域144が形成される。第2の不純物領域140〜142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されている。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。 The condition of the ion doping method in the second doping process is that the dose is 1.5 × 10 15 atoms / cm 2 , the acceleration voltage is 60 to 100 keV, and phosphorus (P) is doped. Here, impurity regions are formed in a self-aligned manner in each semiconductor layer using the second conductive layers 126b to 128b as masks. Of course, it is not added to the region covered with the masks 137 to 139. Thus, second impurity regions 140 to 142 and a third impurity region 144 are formed. An impurity element imparting n-type conductivity is added to the second impurity regions 140 to 142 in a concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 . Here, a region having the same concentration range as the second impurity region is also referred to as an n + region.

また、第3の不純物領域は第1の導電層により第2の不純物領域よりも低濃度に形成され、1×1018〜1×1019/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加されることになる。なお、第3の不純物領域は、テーパー形状である第1の導電層の部分を通過させてドーピングを行うため、テーパ−部の端部に向かって不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここでは、第3の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をn-領域とも呼ぶ。また、マスク138、139で覆われた領域は、第2のドーピング処理で不純物元素が添加されず、第1の不純物領域146、147となる。 The third impurity region is formed by the first conductive layer at a lower concentration than the second impurity region and imparts n-type in a concentration range of 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3. Will be added. Note that the third impurity region has a concentration gradient in which the impurity concentration increases toward the end portion of the tapered portion because doping is performed by passing the portion of the first conductive layer having a tapered shape. . Here, a region having the same concentration range as the third impurity region is also referred to as an n region. In addition, the regions covered with the masks 138 and 139 become the first impurity regions 146 and 147 without being doped with the impurity element in the second doping process.

次いで、レジストからなるマスク137〜139を除去した後、新たにレジストからなるマスク148〜150を形成して図5(B)に示すように第3のドーピング処理を行う。   Next, after removing the resist masks 137 to 139, new resist masks 148 to 150 are formed, and a third doping process is performed as shown in FIG. 5B.

駆動回路において、上記第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および保持容量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4の不純物領域151、152及び第5の不純物領域153、154を形成する。 In the driver circuit, a fourth impurity region 151 in which an impurity element imparting p-type conductivity is added to the semiconductor layer forming the p-channel TFT and the semiconductor layer forming the storage capacitor by the third doping process. , 152 and fifth impurity regions 153, 154 are formed.

また、第4の不純物領域151、152には1×1020〜1×1021/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する。尚、第4の不純物領域151、152には先の工程でリン(P)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倍添加されていて導電型はp型となっている。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。 In addition, an impurity element imparting p-type conductivity is added to the fourth impurity regions 151 and 152 in a concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 . Incidentally, in the fourth impurity regions 151 and 152 regions in the preceding step phosphorus (P) has been added - is a (n region), the 1.5 the concentration of the impurity element imparting p-type Three times as much is added and the conductivity type is p-type. Here, a region having the same concentration range as the fourth impurity region is also referred to as a p + region.

また、第5の不純物領域153、154は第2の導電層127aのテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、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する。ここでは、第5の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をp-領域とも呼ぶ。 The fifth impurity regions 153 and 154 are formed in a region overlapping with the tapered portion of the second conductive layer 127a, and have a p-type in a concentration range of 1 × 10 18 to 1 × 10 20 / cm 3. An impurity element to be added is added. Here, a region having the same concentration range as the fifth impurity region is also referred to as a p region.

以上までの工程でそれぞれの半導体層にn型またはp型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層126〜129はTFTのゲート電極となる。また、導電層130は画素部において保持容量を形成する一方の電極となる。さらに、導電層131は画素部においてソース配線を形成する。   Through the above steps, impurity regions having n-type or p-type conductivity are formed in each semiconductor layer. The conductive layers 126 to 129 become TFT gate electrodes. The conductive layer 130 serves as one electrode forming a storage capacitor in the pixel portion. Further, the conductive layer 131 forms a source wiring in the pixel portion.

次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜(図示しない)を形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚50nmの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。   Next, an insulating film (not shown) that covers substantially the entire surface is formed. In this example, a 50 nm-thickness silicon oxide film was formed by plasma CVD. Of course, this insulating film is not limited to the silicon oxide film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.

次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法(RTA法)、或いはYAGレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。   Next, a step of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation process is performed by a rapid thermal annealing method (RTA method) using a lamp light source, a method of irradiating a YAG laser or an excimer laser from the back surface, a heat treatment using a furnace, or a combination thereof. By different methods.

また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。   Further, in this embodiment, an example in which an insulating film is formed before the activation is shown, but an insulating film may be formed after the activation.

次いで、窒化シリコン膜からなる第1の層間絶縁膜155を形成して熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行い、半導体層を水素化する工程を行う。(図5(C))この工程は第1の層間絶縁膜155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。酸化シリコン膜からなる絶縁膜(図示しない)の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第2の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第2の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。   Next, a first interlayer insulating film 155 made of a silicon nitride film is formed and subjected to a heat treatment (heat treatment at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours) to hydrogenate the semiconductor layer. (FIG. 5C) This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen contained in the first interlayer insulating film 155. The semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of an insulating film (not shown) made of a silicon oxide film. However, in this embodiment, since the material containing aluminum as a main component is used as the second conductive layer, it is important to set the heat treatment conditions that the second conductive layer can withstand in the hydrogenation step. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.

次いで、第1の層間絶縁膜155上に有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜156を形成する。本実施例では膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜を形成する。次いで、ソース配線131に達するコンタクトホールと、導電層129、130に達するコンタクトホールと、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第1の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第2の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜(図示しない)をエッチングストッパーとして第1の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜(図示しない)をエッチングした。   Next, a second interlayer insulating film 156 made of an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 155. In this embodiment, an acrylic resin film having a thickness of 1.6 μm is formed. Next, a contact hole reaching the source wiring 131, a contact hole reaching the conductive layers 129 and 130, and a contact hole reaching each impurity region are formed. In this embodiment, a plurality of etching processes are sequentially performed. In this embodiment, after etching the second interlayer insulating film using the first interlayer insulating film as an etching stopper, the first interlayer insulating film is etched using the insulating film (not shown) as an etching stopper, and then the insulating film (illustrated). Not etched).

その後、Al、Ti、Mo、Wなどを用いて配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素電極の材料は、AlまたはAgを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等からなる反射性の優れた材料を用いることが望ましい。こうして、ソース電極またはドレイン電極157〜162、ゲート配線164、接続配線163、画素電極165が形成される。 Thereafter, wirings and pixel electrodes are formed using Al, Ti, Mo, W, or the like. As materials for these electrodes and pixel electrodes, it is desirable to use a highly reflective material made of a film mainly composed of Al or Ag, or a laminated film thereof. Thus, the source or drain electrodes 157 to 162, the gate wiring 164, the connection wiring 163, and the pixel electrode 165 are formed.

以上の様にして、nチャネル型TFT201、pチャネル型TFT202、nチャネル型TFT203を有する駆動回路206と、nチャネル型TFTからなる画素TFT204、保持容量205とを有する画素部207を同一基板上に形成することができる。(図6)本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。   As described above, the pixel portion 207 including the driving circuit 206 including the n-channel TFT 201, the p-channel TFT 202, and the n-channel TFT 203, the pixel TFT 204 including the n-channel TFT, and the storage capacitor 205 is formed over the same substrate. Can be formed. (FIG. 6) In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.

画素部207において、画素TFT204(nチャネル型TFT)にはチャネル形成領域169、ゲート電極を形成する導電層129の外側に形成される第1の不純物領域(n--領域)147と、ソース領域またはドレイン領域として機能する第2の不純物領域(n+領域)142、171を有している。また、保持容量205の一方の電極として機能する半導体層には第4の不純物領域152、第5の不純物領域154が形成されている。保持容量205は、絶縁膜(ゲート絶縁膜と同一膜)118を誘電体として、第2の電極130と、半導体層152、154、170とで形成されている。 In the pixel portion 207, the pixel TFT 204 (n-channel TFT) includes a channel formation region 169, a first impurity region (n region) 147 formed outside the conductive layer 129 forming the gate electrode, and a source region. Alternatively, second impurity regions (n + regions) 142 and 171 functioning as drain regions are provided. A fourth impurity region 152 and a fifth impurity region 154 are formed in the semiconductor layer functioning as one electrode of the storage capacitor 205. The storage capacitor 205 is formed of the second electrode 130 and the semiconductor layers 152, 154, and 170 using the insulating film (the same film as the gate insulating film) 118 as a dielectric.

また、駆動回路206において、nチャネル型TFT201(第1のnチャネル型TFT)はチャネル形成領域166、ゲート電極を形成する導電層126の一部と絶縁膜を介して重なる第3の不純物領域(n-領域)144とソース領域またはドレイン領域として機能する第2の不純物領域(n+領域)140を有している。 In the driver circuit 206, the n-channel TFT 201 (first n-channel TFT) includes a third impurity region (a first n-channel TFT) that overlaps with a channel formation region 166 and part of the conductive layer 126 forming a gate electrode with an insulating film interposed therebetween. n region) 144 and a second impurity region (n + region) 140 functioning as a source region or a drain region.

また、駆動回路206において、pチャネル型TFT202にはチャネル形成領域167、ゲート電極を形成する導電層127の一部と絶縁膜を介して重なる第5不純物領域(p-領域)153とソース領域またはドレイン領域として機能する第4の不純物領域(p+領域)151を有している。 In the driver circuit 206, the p-channel TFT 202 includes a channel formation region 167, a fifth impurity region (p region) 153 that overlaps with a part of the conductive layer 127 forming the gate electrode through an insulating film, and a source region or A fourth impurity region (p + region) 151 that functions as a drain region is provided.

また、駆動回路206において、nチャネル型TFT203(第2のnチャネル型TFT)にはチャネル形成領域168、ゲート電極を形成する導電層128の外側に第1の不純物領域(n--領域)146とソース領域またはドレイン領域として機能する第2の不純物領域(n+領域)141を有している。 In the driver circuit 206, the n-channel TFT 203 (second n-channel TFT) has a channel formation region 168 and a first impurity region (n region) 146 outside the conductive layer 128 for forming the gate electrode. And a second impurity region (n + region) 141 functioning as a source region or a drain region.

これらのTFT201〜203を適宜組み合わせてシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成し、駆動回路206を形成すればよい。例えば、CMOS回路を形成する場合には、nチャネル型TFT201とpチャネル型TFT202を相補的に接続して形成すればよい。   A driving circuit 206 may be formed by appropriately combining these TFTs 201 to 203 to form a shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit, and the like. For example, in the case of forming a CMOS circuit, an n-channel TFT 201 and a p-channel TFT 202 may be complementarily connected.

特に、駆動電圧が高いバッファ回路には、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、nチャネル型TFT203の構造が適している。 In particular, the structure of the n-channel TFT 203 is suitable for a buffer circuit having a high driving voltage in order to prevent deterioration due to the hot carrier effect.

また、信頼性が最優先とされる回路には、GOLD構造であるnチャネル型TFT201の構造が適している。   In addition, the structure of the n-channel TFT 201 having a GOLD structure is suitable for a circuit in which reliability is given the highest priority.

また、半導体膜表面の平坦化を向上させることによって信頼性を向上させることができるので、GOLD構造のTFTにおいて、ゲート電極とゲート絶縁膜を介して重なる不純物領域の面積を縮小しても十分な信頼性を得ることができる。具体的にはGOLD構造のTFTにおいてゲート電極のテーパー部となる部分サイズを小さくしても十分な信頼性を得ることができる。   In addition, since the reliability can be improved by improving the planarization of the surface of the semiconductor film, it is sufficient to reduce the area of the impurity region overlapping with the gate electrode and the gate insulating film in the GOLD structure TFT. Reliability can be obtained. Specifically, sufficient reliability can be obtained even if the size of the portion that becomes the tapered portion of the gate electrode is reduced in the GOLD structure TFT.

また、GOLD構造のTFTにおいてはゲート絶縁膜が薄くなると寄生容量が増加するが、ゲート電極(第1導電層)のテーパー部となる部分サイズを小さくして寄生容量を低減すれば、f特性(周波数特性)も向上してさらなる高速動作が可能となり、且つ、十分な信頼性を有するTFTとなる。   Further, in the GOLD structure TFT, the parasitic capacitance increases as the gate insulating film becomes thin. However, if the parasitic capacitance is reduced by reducing the size of the portion that becomes the tapered portion of the gate electrode (first conductive layer), the f characteristic ( (Frequency characteristics) is improved, and a higher speed operation is possible, and a TFT having sufficient reliability is obtained.

なお、画素部207の画素TFTにおいても、第2のレーザー光の照射によりオフ電流の低減、およびバラツキの低減が実現される。   Note that also in the pixel TFT of the pixel portion 207, reduction of off-state current and variation are realized by irradiation with the second laser light.

また、本実施例では反射型の表示装置を形成するためのアクティブマトリクス基板を作製する例を示したが、画素電極を透明導電膜で形成すると、フォトマスクは1枚増えるものの、透過型の表示装置を形成することができる。 In this embodiment, an example of manufacturing an active matrix substrate for forming a reflective display device is shown. However, when a pixel electrode is formed of a transparent conductive film, a photomask is increased by one, but a transmissive display is provided. A device can be formed.

また、本実施例ではガラス基板を用いたが、特に限定されず、石英基板、半導体基板、セラミックス基板、金属基板を用いることができる。   Further, although a glass substrate is used in this embodiment, it is not particularly limited, and a quartz substrate, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate can be used.

また、図6の状態を得た後、酸化物層102上に設けたTFTを含む層(被剥離層)の機械的強度が十分であれば、基板100を引き剥がしてもよい。本実施例は、被剥離層の機械的強度が不十分であるので、被剥離層を固定する支持体(図示しない)を貼りつけた後、剥離することが好ましい。   Further, after obtaining the state of FIG. 6, the substrate 100 may be peeled off if the mechanical strength of the layer including the TFT (the layer to be peeled) provided over the oxide layer 102 is sufficient. In this example, since the mechanical strength of the layer to be peeled is insufficient, it is preferable to peel off after attaching a support (not shown) for fixing the layer to be peeled.

実施例1では画素電極が反射性を有する金属材料で形成された反射型の表示装置の例を示したが、本実施例では画素電極を透光性を有する導電膜で形成した透過型の表示装置の例を示す。 In Example 1, an example of a reflective display device in which a pixel electrode is formed of a reflective metal material is shown. However, in this embodiment, a transmissive display in which a pixel electrode is formed of a light-transmitting conductive film. An example of an apparatus is shown.

層間絶縁膜を形成する工程までは実施例1と同じであるので、ここでは省略する。実施例1に従って層間絶縁膜を形成した後、透光性を有する導電膜からなる画素電極601を形成する。透光性を有する導電膜としては、ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In23―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等を用いればよい。 Since the steps up to the formation of the interlayer insulating film are the same as those in the first embodiment, they are omitted here. After an interlayer insulating film is formed according to Embodiment 1, a pixel electrode 601 made of a light-transmitting conductive film is formed. As the light-transmitting conductive film, ITO (indium tin oxide alloy), indium zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO), zinc oxide (ZnO), or the like may be used.

その後、層間絶縁膜600にコンタクトホールを形成する。次いで、画素電極と重なる接続電極602を形成する。この接続電極602は、コンタクトホールを通じてドレイン領域と接続されている。また、この接続電極と同時に他のTFTのソース電極またはドレイン電極も形成する。 Thereafter, contact holes are formed in the interlayer insulating film 600. Next, a connection electrode 602 which overlaps with the pixel electrode is formed. The connection electrode 602 is connected to the drain region through a contact hole. In addition, the source electrode or drain electrode of another TFT is formed simultaneously with this connection electrode.

また、ここでは全ての駆動回路を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。   Although an example in which all the drive circuits are formed on the substrate is shown here, several ICs may be used as part of the drive circuit.

以上のようにしてアクティブマトリクス基板が形成される。このアクティブマトリクス基板を用い、基板を剥離した後、プラスチック基板を貼り合わせて液晶モジュールを作製し、バックライト604、導光板605を設け、カバー606で覆えば、図7にその断面図の一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、プラスチック基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよい。また、透過型であるので偏光板603は、プラスチック基板と対向基板の両方に貼り付ける。   An active matrix substrate is formed as described above. When this active matrix substrate is used and the substrate is peeled off, a plastic substrate is attached to manufacture a liquid crystal module, and a backlight 604 and a light guide plate 605 are provided and covered with a cover 606. FIG. An active matrix liquid crystal display device as shown in FIG. Note that the cover and the liquid crystal module are bonded together using an adhesive or an organic resin. In addition, when the plastic substrate and the counter substrate are bonded to each other, the organic resin may be filled between the frame and the substrate by being surrounded by a frame and bonded. Further, since it is a transmissive type, the polarizing plate 603 is attached to both the plastic substrate and the counter substrate.

本実施例では、プラスチック基板上に形成された有機化合物層を発光層とする発光素子を備えた発光装置を作製する例を図8に示す。 In this embodiment, an example of manufacturing a light-emitting device including a light-emitting element using an organic compound layer formed over a plastic substrate as a light-emitting layer is shown in FIG.

なお、図8(A)は、発光装置を示す上面図、図8(B)は図8(A)をA−A’で切断した断面図である。点線で示された1101はソース信号線駆動回路、1102は画素部、1103はゲート信号線駆動回路である。また、1104は封止基板、1105はシール剤であり、第1のシール剤1105で囲まれた内側は、透明な第2のシール材1107で充填されている。 8A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 8A. Reference numeral 1101 indicated by a dotted line denotes a source signal line driver circuit, 1102 denotes a pixel portion, and 1103 denotes a gate signal line driver circuit. Reference numeral 1104 denotes a sealing substrate, 1105 denotes a sealing agent, and the inside surrounded by the first sealing agent 1105 is filled with a transparent second sealing material 1107.

なお、1108はソース信号線駆動回路1101及びゲート信号線駆動回路1103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)1109からビデオ信号やクロック信号を受け取る。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。   Reference numeral 1108 denotes a wiring for transmitting signals input to the source signal line driver circuit 1101 and the gate signal line driver circuit 1103. A video signal and a clock signal are received from an FPC (flexible printed circuit) 1109 serving as an external input terminal. receive. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only a light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.

次に、断面構造について図8(B)を用いて説明する。基板1110上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路1101と画素部1102が示されている。なお、実施の形態1または実施例1に説明した剥離法を用いることによって、基板1110が接着層1100で下地膜と貼り合せてある。   Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the substrate 1110. Here, a source signal line driver circuit 1101 and a pixel portion 1102 are shown as the driver circuits. Note that the substrate 1110 is bonded to the base film with the adhesive layer 1100 by using the peeling method described in Embodiment Mode 1 or Example 1.

なお、ソース信号線駆動回路1101はnチャネル型TFT1123とpチャネル型TFT1124とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するTFTは、公知のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。   Note that as the source signal line driver circuit 1101, a CMOS circuit in which an n-channel TFT 1123 and a p-channel TFT 1124 are combined is formed. The TFT forming the driving circuit may be formed by a known CMOS circuit, PMOS circuit or NMOS circuit. Further, in this embodiment, a driver integrated type in which a drive circuit is formed on a substrate is shown, but this is not always necessary, and it can be formed outside the substrate.

また、画素部1102はスイッチング用TFT1111と、電流制御用TFT1112とそのドレインに電気的に接続された第1の電極(陽極)1113を含む複数の画素により形成される。なお、ここでは一つの画素に2つのTFTを用いた例を示したが、3つ、またはそれ以上のTFTを適宜、用いてもよい。   The pixel portion 1102 is formed by a plurality of pixels including a switching TFT 1111, a current control TFT 1112, and a first electrode (anode) 1113 electrically connected to the drain thereof. Although an example in which two TFTs are used for one pixel is shown here, three or more TFTs may be used as appropriate.

ここでは第1の電極1113がTFTのドレインと直接接している構成となっているため、第1の電極1113の下層はシリコンからなるドレインとオーミックコンタクトのとれる材料層とし、有機化合物を含む層と接する表面に仕事関数の大きい材料層とすることが望ましい。例えば、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造とすると、配線としての抵抗も低く、且つ、良好なオーミックコンタクトがとれ、且つ、陽極として機能させることができる。また、第1の電極1113は、窒化チタン膜の単層としてもよいし、3層以上の積層を用いてもよい。   Here, since the first electrode 1113 is in direct contact with the drain of the TFT, the lower layer of the first electrode 1113 is a material layer that can be in ohmic contact with the drain made of silicon, and a layer containing an organic compound. It is desirable to use a material layer having a high work function on the surface in contact. For example, when a three-layer structure of a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film is used, the resistance as a wiring is low, a good ohmic contact can be obtained, and the film can function as an anode. . In addition, the first electrode 1113 may be a single layer of a titanium nitride film, or a stack of three or more layers may be used.

また、第1の電極(陽極)1113の両端には絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)1114が形成される。絶縁物1114は有機樹脂膜もしくは珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。ここでは、絶縁物1114として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて図8に示す形状の絶縁物を形成する。 In addition, insulators (referred to as banks, partition walls, barriers, banks, or the like) 1114 are formed on both ends of the first electrode (anode) 1113. The insulator 1114 may be formed using an organic resin film or an insulating film containing silicon. Here, as the insulator 1114, a positive-type photosensitive acrylic resin film is used to form the insulator having the shape shown in FIG.

カバレッジを良好なものとするため、絶縁物1114の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにすることが好ましい。例えば、絶縁物1114の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物1114の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物1114として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。 In order to improve the coverage, it is preferable that a curved surface having a curvature be formed at the upper end portion or the lower end portion of the insulator 1114. For example, when positive photosensitive acrylic is used as a material for the insulator 1114, it is preferable that only the upper end portion of the insulator 1114 have a curved surface with a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulator 1114, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type that becomes soluble in an etchant by light can be used.

また、絶縁物1114を窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。この保護膜はスパッタ法(DC方式やRF方式)により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または炭素を主成分とする薄膜である。シリコンターゲットを用い、窒素とアルゴンを含む雰囲気で形成すれば、窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲットを用いてもよい。また、保護膜は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて形成してもよい。また、保護膜に発光を通過させるため、保護膜の膜厚は、可能な限り薄くすることが好ましい。   Further, the insulator 1114 may be covered with a protective film formed of an aluminum nitride film, an aluminum nitride oxide film, or a silicon nitride film. This protective film is an insulating film mainly containing silicon nitride or silicon nitride oxide obtained by sputtering (DC method or RF method), or a thin film mainly containing carbon. If a silicon target is used and formed in an atmosphere containing nitrogen and argon, a silicon nitride film can be obtained. A silicon nitride target may be used. Further, the protective film may be formed using a film forming apparatus using remote plasma. Further, in order to allow light emission to pass through the protective film, it is preferable to make the protective film as thin as possible.

また、第1の電極(陽極)1113上には、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって有機化合物を含む層1115を選択的に形成する。さらに、有機化合物を含む層1115上には第2の電極(陰極)1116が形成される。これにより、第1の電極(陽極)1113、有機化合物を含む層1115、及び第2の電極(陰極)1116からなる発光素子1118が形成される。ここでは発光素子1118は白色発光とする例であるので着色層1131とBM1132からなるカラーフィルター(簡略化のため、ここではオーバーコート層は図示しない)が設けている。   Further, a layer 1115 containing an organic compound is selectively formed over the first electrode (anode) 1113 by an evaporation method using an evaporation mask or an inkjet method. Further, a second electrode (cathode) 1116 is formed over the layer 1115 containing an organic compound. Thus, a light-emitting element 1118 including the first electrode (anode) 1113, the layer 1115 containing an organic compound, and the second electrode (cathode) 1116 is formed. Here, since the light-emitting element 1118 emits white light, a color filter including a colored layer 1131 and a BM 1132 (for the sake of simplicity, an overcoat layer is not shown here) is provided.

また、R、G、Bの発光が得られる有機化合物を含む層をそれぞれ選択的に形成すれば、カラーフィルターを用いなくともフルカラーの表示を得ることができる。   Further, if each layer containing an organic compound capable of emitting R, G, and B is selectively formed, a full color display can be obtained without using a color filter.

また、発光素子1118を封止するために第1シール材1105、第2シール材1107により封止基板1104を貼り合わせる。なお、第1シール材1105、第2シール材1107としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第1シール材1105、第2シール材1107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。   In order to seal the light emitting element 1118, the sealing substrate 1104 is attached to the first sealing material 1105 and the second sealing material 1107. Note that an epoxy resin is preferably used as the first sealing material 1105 and the second sealing material 1107. The first sealing material 1105 and the second sealing material 1107 are preferably materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible.

また、本実施例では封止基板1104を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、第1シール材1105、第2シール材1107を用いて封止基板1104を接着した後、さらに側面(露呈面)を覆うように第3のシール材で封止することも可能である。   Further, in this embodiment, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like is used as a material constituting the sealing substrate 1104 in addition to a glass substrate or a quartz substrate. be able to. Further, after the sealing substrate 1104 is bonded using the first sealing material 1105 and the second sealing material 1107, it is also possible to seal with a third sealing material so as to cover the side surface (exposed surface).

以上のようにして発光素子を第1シール材1105、第2シール材1107に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といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。   By enclosing the light emitting element in the first sealing material 1105 and the second sealing material 1107 as described above, the light emitting element can be completely blocked from the outside, and deterioration of the organic compound layer such as moisture and oxygen from the outside can be performed. It can prevent the urging substance from entering. Therefore, a highly reliable light-emitting device can be obtained.

また、第1の電極1113として透明導電膜を用いれば両面発光型の発光装置を作製することができる。   In addition, when a transparent conductive film is used as the first electrode 1113, a double-sided light-emitting device can be manufactured.

また、本実施例では陽極上に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層上に透明電極である陰極を形成するという構造(以下、上面出射構造とよぶ)とした例を示したが、透明導電膜からなる陽極上に有機化合物層が形成され、有機化合物層上に陰極が形成される発光素子を有し、有機化合物層において生じた光を透明電極である陽極からTFTの方へ取り出す(以下、下面出射構造とよぶ)という構造としてもよい。   In this embodiment, an example in which a layer containing an organic compound is formed on the anode and a cathode that is a transparent electrode is formed on the layer containing the organic compound (hereinafter referred to as a top emission structure) is shown. However, the organic compound layer is formed on the anode made of the transparent conductive film, and the cathode is formed on the organic compound layer. The light generated in the organic compound layer is transmitted from the anode that is the transparent electrode to the TFT. It is good also as a structure of taking out (henceforth a bottom emission structure).

また、本実施例は上記最良の形態、または実施例1と自由に組み合わせることができる。   This embodiment can be freely combined with the above-described best mode or embodiment 1.

本発明を実施して様々なモジュール(アクティブマトリクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ELモジュール、アクティブマトリクス型ECモジュール)を完成させることができる。即ち、本発明を実施することによって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成される。 By implementing the present invention, various modules (active matrix liquid crystal module, active matrix EL module, active matrix EC module) can be completed. That is, by implementing the present invention, all electronic devices incorporating them are completed.

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、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、プロジェクタ、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。それらの一例を図9、図10に示す。   Such electronic devices include video cameras, digital cameras, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, projectors, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.), etc. Can be mentioned. Examples of these are shown in FIGS.

図9(A)はパーソナルコンピュータであり、本体2001、画像入力部2002、表示部2003、キーボード2004等を含む。 FIG. 9A illustrates a personal computer, which includes a main body 2001, an image input portion 2002, a display portion 2003, a keyboard 2004, and the like.

図9(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示部2102、音声入力部2103、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106等を含む。 FIG. 9B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an audio input portion 2103, operation switches 2104, a battery 2105, an image receiving portion 2106, and the like.

図9(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2201、カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示部2205等を含む。 FIG. 9C illustrates a mobile computer, which includes a main body 2201, a camera unit 2202, an image receiving unit 2203, an operation switch 2204, a display unit 2205, and the like.

図9(D)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2401、表示部2402、スピーカ部2403、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digital Versatile Disc)、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。 FIG. 9D shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 2401, a display portion 2402, a speaker portion 2403, a recording medium 2404, an operation switch 2405, and the like. This player uses a DVD (Digital Versatile Disc), CD, or the like as a recording medium, and can perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet.

図9(E)はデジタルカメラであり、本体2501、表示部2502、接眼部2503、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。   FIG. 9E shows a digital camera, which includes a main body 2501, a display portion 2502, an eyepiece portion 2503, an operation switch 2504, an image receiving portion (not shown), and the like.

図10(A)は携帯電話であり、本体2901、音声出力部2902、音声入力部2903、表示部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906、画像入力部(CCD、イメージセンサ等)2907等を含む。   FIG. 10A shows a mobile phone, which includes a main body 2901, an audio output portion 2902, an audio input portion 2903, a display portion 2904, operation switches 2905, an antenna 2906, an image input portion (CCD, image sensor, etc.) 2907, and the like.

図10(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006等を含む。   FIG. 10B illustrates a portable book (electronic book), which includes a main body 3001, display portions 3002 and 3003, a storage medium 3004, operation switches 3005, an antenna 3006, and the like.

図10(C)はディスプレイであり、本体3101、支持台3102、表示部3103等を含む。   FIG. 10C illustrates a display, which includes a main body 3101, a support base 3102, a display portion 3103, and the like.

ちなみに図10(C)に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば5〜20インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が1mのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。   Incidentally, the display shown in FIG. 10C is a medium or small size display, for example, a screen size of 5 to 20 inches. Further, in order to form a display portion having such a size, it is preferable to use a substrate having a side of 1 m and perform mass production by performing multiple chamfering.

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は上記最良の形態、実施例1乃至3のいずれか一と自由に組み合わせて実現することができる。   As described above, the applicable range of the present invention is so wide that the present invention can be applied to methods for manufacturing electronic devices in various fields. In addition, the electronic apparatus of this embodiment can be realized by freely combining with any one of the above-described best modes and Embodiments 1 to 3.

本発明は、小さな面積を有する被剥離層の剥離だけでなく、大きな面積を有する被剥離層を全面に渡って歩留まりよく剥離することが可能である。従って、表示装置に適用する場合であれば、大画面、且つ、薄いディスプレイを提供することができる。 In the present invention, not only a layer to be peeled having a small area but also a layer to be peeled having a large area can be peeled over the entire surface with a high yield. Therefore, when applied to a display device, a large screen and a thin display can be provided.

実施の形態を示す図。The figure which shows embodiment. アモルファスシリコン膜単層における熱処理温度と応力との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the heat processing temperature and stress in an amorphous silicon film single layer. 積層における応力変化を示すグラフ。The graph which shows the stress change in lamination | stacking. アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the manufacturing process of an active matrix substrate. Example 1 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the manufacturing process of an active matrix substrate. Example 1 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the manufacturing process of an active matrix substrate. Example 1 液晶表示装置の断面図を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows sectional drawing of a liquid crystal display device. (Example 2) 発光装置の上面図または断面図を示す図である。(実施例3)It is a figure which shows the top view or sectional drawing of a light-emitting device. (Example 3) 電子機器の一例を示す図。(実施例4)FIG. 14 illustrates an example of an electronic device. (Example 4) 電子機器の一例を示す図。(実施例4)FIG. 14 illustrates an example of an electronic device. (Example 4) TDSによる結果を示すグラフ。The graph which shows the result by TDS.

符号の説明Explanation of symbols

10:第1の基板
11:窒化物層または金属層
12:酸化物層
13:被剥離層
14:第1の接着材、または両面テープ
15:第2の基板(支持体)
16:第2の接着材
17:第3の基板(転写体)
10: First substrate 11: Nitride layer or metal layer 12: Oxide layer 13: Peeled layer 14: First adhesive or double-sided tape 15: Second substrate (support)
16: 2nd adhesive material 17: 3rd board | substrate (transfer body)

Claims (18)

基板上に金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に水素を含む半導体膜とを順次積層形成し、
前記水素を少なくとも前記金属層と前記酸化物層との間へ拡散させるための加熱処理を行い、
前記酸化物層と前記絶縁膜と前記半導体膜とを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から人間の手又は素子を引き剥がす装置を用いることにより剥離することを特徴とする剥離方法。
A metal layer, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a semiconductor film containing hydrogen over the insulating film are sequentially stacked over the substrate,
Performing a heat treatment for diffusing the hydrogen at least between the metal layer and the oxide layer ;
After a support is bonded to a layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, and the semiconductor film, the layer to be peeled bonded to the support is removed from a substrate provided with the metal layer by a human hand or A peeling method characterized by peeling by using an apparatus for peeling off an element .
請求項1において、
前記加熱処理は410以上で行うことを特徴とする剥離方法。
In claim 1,
The peeling method, wherein the heat treatment is performed at 410 ° C. or higher.
請求項1又は2において、
前記金属層は、W、Ti、Ta、Mo、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、またはこれらの金属または混合物の積層であることを特徴とする剥離方法。
In claim 1 or 2,
The metal layer is an element selected from W, Ti, Ta, Mo, Cr, Nd, Fe, Ni, Co, Zr, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, or the element as a main component. A peeling method characterized by being a single layer made of an alloy material or a compound material, or a laminate of these metals or a mixture thereof.
請求項1乃至3のいずれか一において、
前記酸化物層は、スパッタ法による酸化珪素膜であることを特徴とする剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The peeling method, wherein the oxide layer is a silicon oxide film formed by sputtering.
請求項1乃至4のいずれか一において、
前記絶縁膜は、酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜またはこれらの積層であることを特徴とする剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The peeling method, wherein the insulating film is a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or a laminate thereof.
請求項1乃至5のいずれか一において、
前記酸化物層の膜厚は、前記金属層の膜厚よりも厚いことを特徴とする剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The peeling method, wherein the oxide layer is thicker than the metal layer.
請求項1乃至6のいずれか一において、
前記水素を含む半導体膜は非晶質構造を有することを特徴とする剥離方法。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
The peeling method, wherein the semiconductor film containing hydrogen has an amorphous structure.
基板上に金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に水素を含む半導体膜とを順次積層形成し、
前記水素を少なくとも前記金属層と前記酸化物層との間へ拡散させるための加熱処理を行い、
前記半導体膜を有するTFTを形成し、
前記酸化物層、前記絶縁膜、及び前記TFTを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から人間の手又は素子を引き剥がす装置を用いることにより剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A metal layer, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a semiconductor film containing hydrogen over the insulating film are sequentially stacked over the substrate,
Performing a heat treatment for diffusing the hydrogen at least between the metal layer and the oxide layer ;
Forming a TFT having the semiconductor film;
After a support is bonded to the layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, and the TFT, the layer to be peeled bonded to the support is removed from a substrate provided with the metal layer by a human hand or an element. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is separated by using a device for peeling off the semiconductor.
基板上に金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に水素を含む金属層とを順次積層形成し、
前記水素を少なくとも前記金属層と前記酸化物層との間へ拡散させるための加熱処理を行い、
TFTを形成し、
前記酸化物層、前記絶縁膜、及び前記TFTを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から人間の手又は素子を引き剥がす装置を用いることにより剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A metal layer, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a metal layer containing hydrogen over the insulating film are sequentially stacked on the substrate,
Performing a heat treatment for diffusing the hydrogen at least between the metal layer and the oxide layer ;
TFT is formed,
After a support is bonded to the layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, and the TFT, the layer to be peeled bonded to the support is removed from a substrate provided with the metal layer by a human hand or an element. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is separated by using a device for peeling off the semiconductor.
基板上に水素を含む金属層と、該金属層に接する酸化物層と、絶縁膜と、該絶縁膜上に半導体膜とを順次積層形成し、
前記水素を少なくとも前記金属層と前記酸化物層との間へ拡散させるための加熱処理を行い、
前記半導体膜を有するTFTを形成し、
前記酸化物層、前記絶縁膜、及び前記TFTを含む被剥離層に支持体を接着した後、前記支持体に接着された被剥離層を前記金属層が設けられた基板から人間の手又は素子を引き剥がす装置を用いることにより剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A metal layer containing hydrogen on the substrate, an oxide layer in contact with the metal layer, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on the insulating film;
Performing a heat treatment for diffusing the hydrogen at least between the metal layer and the oxide layer ;
Forming a TFT having the semiconductor film;
After a support is bonded to the layer to be peeled including the oxide layer, the insulating film, and the TFT, the layer to be peeled bonded to the support is removed from a substrate provided with the metal layer by a human hand or an element. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is separated by using a device for peeling off the semiconductor.
請求項8乃至10のいずれか一において、
前記加熱処理は410以上で行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 8 thru | or 10,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the heat treatment is performed at 410 ° C. or higher.
請求項8乃至11のいずれか一において、
前記金属層は、W、Ti、Ta、Mo、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、またはこれらの金属または混合物の積層であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 8 thru | or 11,
The metal layer is an element selected from W, Ti, Ta, Mo, Cr, Nd, Fe, Ni, Co, Zr, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, or the element as a main component. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a single layer made of an alloy material or a compound material, or a laminate of these metals or a mixture thereof.
請求項8乃至12のいずれか一において、
前記酸化物層は、スパッタ法による酸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。
In any one of Claims 8 thru | or 12,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the oxide layer is a silicon oxide film formed by a sputtering method.
請求項8乃至13のいずれか一において、
前記絶縁膜は、酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜またはこれらの積層であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 8 thru | or 13,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the insulating film is a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or a stacked layer thereof.
請求項8乃至14のいずれか一において、
前記酸化物層の膜厚は、前記金属層の膜厚よりも厚いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 8 thru | or 14,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the oxide layer is thicker than the metal layer.
請求項8、11乃至15のいずれか一において、
前記水素を含む半導体膜は非晶質構造を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 8 and 11 thru | or 15,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor film containing hydrogen has an amorphous structure.
請求項16において、
前記加熱処理によって、前記非晶質構造を有する半導体膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 16,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor film having an amorphous structure is crystallized by the heat treatment.
請求項8乃至17のいずれか一において、
前記TFTに接続される素子を有し、前記素子は、発光素子、半導体素子、又は液晶素子であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 8 thru | or 17,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising an element connected to the TFT, wherein the element is a light-emitting element, a semiconductor element, or a liquid crystal element.
JP2003275211A 2002-07-16 2003-07-16 Peeling method and manufacturing method of semiconductor device Expired - Fee Related JP4267394B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003275211A JP4267394B2 (en) 2002-07-16 2003-07-16 Peeling method and manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002207540 2002-07-16
JP2003275211A JP4267394B2 (en) 2002-07-16 2003-07-16 Peeling method and manufacturing method of semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004265322A Division JP4602035B2 (en) 2002-07-16 2004-09-13 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004056143A JP2004056143A (en) 2004-02-19
JP2004056143A5 JP2004056143A5 (en) 2005-05-26
JP4267394B2 true JP4267394B2 (en) 2009-05-27

Family

ID=31949493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003275211A Expired - Fee Related JP4267394B2 (en) 2002-07-16 2003-07-16 Peeling method and manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4267394B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4602035B2 (en) * 2002-07-16 2010-12-22 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
EP1577949A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-21 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Flexible organic electronic device and methods for preparing the same
JP4693439B2 (en) * 2005-02-28 2011-06-01 株式会社東芝 Method for manufacturing active matrix substrate
JP6175294B2 (en) * 2012-06-25 2017-08-02 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing functional substrate and method for manufacturing semiconductor device
JP6496666B2 (en) 2013-12-03 2019-04-03 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
FR3029538B1 (en) * 2014-12-04 2019-04-26 Soitec LAYER TRANSFER METHOD

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3809681B2 (en) * 1996-08-27 2006-08-16 セイコーエプソン株式会社 Peeling method
JP4619462B2 (en) * 1996-08-27 2011-01-26 セイコーエプソン株式会社 Thin film element transfer method
JP4619461B2 (en) * 1996-08-27 2011-01-26 セイコーエプソン株式会社 Thin film device transfer method and device manufacturing method
JP3488361B2 (en) * 1997-05-09 2004-01-19 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
JPH11135882A (en) * 1997-10-28 1999-05-21 Sharp Corp Compound semiconductor substrate, manufacture thereof, and light-emitting element
JP4478268B2 (en) * 1999-12-28 2010-06-09 セイコーエプソン株式会社 Thin film device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004056143A (en) 2004-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5277263B2 (en) Method for manufacturing light emitting device
KR101043663B1 (en) Method of manufacturing a display device
JP4027740B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5072946B2 (en) Method for manufacturing liquid crystal display device
JP4527068B2 (en) Peeling method, semiconductor device manufacturing method, and electronic book manufacturing method
JP4567282B2 (en) Method for manufacturing light emitting device
JP4267394B2 (en) Peeling method and manufacturing method of semiconductor device
JP4602035B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040913

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080314

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090217

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140227

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees