JP2005178363A - 半導体装置の作製方法、および基材の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、軽量であり、且つ、素子の特性を劣化させる原因である侵入する不純物、代表的には水分を遮断し、信頼性の高い封止構造とした半導体装置と、その作製方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、素子を設けた基板とは他の耐熱性基板に予めガスバリア性の高い保護膜（素子上に直接成膜しようとすると、素子に何らかのダメージを与える恐れがあるガスバリア性の高い保護膜）を形成しておき、素子を設けた基板にその保護膜を転写して封止する。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明は、素子を設けた基板とは他の耐熱性基板に予めガスバリア性の高い保護膜（素子上に直接成膜しようとすると、素子に何らかのダメージを与える恐れがあるガスバリア性の高い保護膜）を形成しておき、素子を設けた基板にその保護膜を転写して封止する。
【選択図】 図１
Description
本発明は薄膜トランジスタ（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、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や有機発光素子を有する発光表示装置を部品として搭載した電子機器に関する。
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、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
また、本発明は、バリア性に優れた保護膜を有する基材を作製する方法に関する。
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（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。
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。
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。
また、プラスチックフィルムはバリア性があまり高くなく、それを補うためにバリア性の保護膜を設けようとしても耐熱性が低いため成膜プロセスの最高温度を低くせざるを得ず、良好な保護膜を形成することができていない。そのため、プラスチックフィルムを用いた高信頼性を有する電子デバイスは実現されていない。
特にＥＬ素子を用いたＥＬ表示装置（パネル）においては、湿気に弱く、格段に高度なガスバリア性が必要であることが推測される。
ＥＬ素子を用いたＥＬ表示装置（パネル）において、内部に侵入する水分は、深刻な信頼性低下を招いており、ダークスポットやシュリンク、発光表示装置周辺部からの輝度劣化を引き起こす。ダークスポットは発光輝度が部分的に低下（発光しなくなるものも含む）する現象であり、上部電極に穴が開いた場合などに発生する。またシュリンクとは、画素の端（エッジ）から輝度が劣化する現象である。
上記のようなＥＬ素子の劣化を防ぐ構造を有する表示装置の開発がなされている。ＥＬ素子を気密性容器に収納し、ＥＬ素子を密閉空間に閉じ込め外気から遮断し、さらにその密閉空間に、ＥＬ素子から隔離して乾燥剤をもうける方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
また、ＥＬ素子の形成された絶縁体の上にシール材を形成し、シール材を用いてカバー材およびシール材で囲まれた密閉空間を樹脂などから成る充填材で充填し、外部から遮断する方法もある（例えば、特許文献２参照。）。
また、特許文献３には、ルミネセンス層上の電極の上に撥水性保護膜をコーティングし、その上にガラス等の板を密着する構成が開示されている。
また、特許文献４には光硬化性樹脂を塗布し、光照射で硬化させ、２層からなる膜を封止して機械的に保護する構成が開示されている。
特開平９-１４８０６６号公報
特開平１３-２０３０７６号公報
特開平１０−１０６７４６号公報
特許２７９３０４８
半導体素子への不純物の侵入、代表的にはＥＬ素子への水分等の侵入を防ぐために、無機絶縁膜からなるパッシベーション膜の膜厚を厚くすると、応力が大きくなり、クラック（亀裂）が入りやすくなる。
また、素子が設けられた基板に保護膜を形成する場合、ＰＣＶＤ法や塗布法を用いて全面成膜してしまうと外部取り出し端子部も覆われてしまうので、選択的にエッチングして端子部を露呈する処理が必要となっていた。また、スパッタ法を用いる場合にはメタルマスクを用いて選択的に保護膜を成膜することは可能であるが、スパッタダメージを素子に与える恐れがある。
また、ガラス基板を封止基板とし、貼りあわせることによって素子を封止すると、割れやすく、重くなってしまうという欠点がある。
本発明は、軽量であり、且つ、素子の特性を劣化させる原因である侵入する不純物、代表的には水分を遮断し、信頼性の高い封止構造とした半導体装置と、その作製方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、電子機器に限らず、バリア性に優れた保護膜を有する基材を作製する方法を提供することを課題とする。
本発明は、素子を設けた基板とは他の耐熱性基板に予めガスバリア性の高い保護膜を形成しておき、素子を設けた基板にその保護膜のみを転写することを特徴としている。転写するための接着材としては、反応硬化型、熱硬化型、光硬化型、嫌気型等の種類が挙げられる。これらの接着材の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等いかなるものでもよい。
また、本発明は、予め保護膜を形成しているため、封止を行う処理としては、保護膜を剥離、または転写するだけでよく、短時間での封止を可能としている。従来は、素子上に保護膜を形成している間にも水分の混入を防がなくてはならず、短時間での封止を困難なものとしていた。
また、素子を設けた基板とは他の耐熱性基板に予めガスバリア性の高い保護膜を形成しておき、プラスチック基板に保護膜のみを転写した後、そのプラスチック基板を封止フィルムとして素子を設けた基板と貼りあわせて封止してもよい。
本発明は、素子上に直接成膜しようとすると、素子に何らかのダメージを与える恐れがあるガスバリア性の高い保護膜で封止しようとする場合に有効である。例えば、ガスバリア性の高い保護膜として、ポリシラザンやシロキサンポリマーを含む溶液を塗布焼成して得られる膜、光硬化性有機樹脂膜、熱硬化性有機樹脂膜などを用いることが好ましい。
素子上に直接、ポリシラザンを含む溶液を塗布焼成する場合、１２０℃〜４５０℃、好ましくは２５０℃から４００℃の焼成温度が必要であるため、この焼成温度に耐える素子または基板でなければならない。また、ポリシラザンを含む溶液の焼成時に水素やアンモニアなどの脱ガスが発生する。また、同様に有機樹脂膜も焼成時には様々な脱ガスが発生することが懸念され、これらの脱ガスが素子に影響を与える恐れがある。また、スピンコートは大気圧で行われるので露点を下げることが困難であった。特に有機化合物を含む層を発光層とする発光素子においては、水分や紫外線や脱ガスや熱によるダメージを受けやすく、発光素子を覆う保護膜を直接成膜することは困難であった。
加えて、塗布法は、スピン処理、焼成が必要であり、それらの工程間での水分の混入の恐れがあった。本発明は塗布法による保護膜を転写するだけであり、素子上に保護膜を直接成膜しないため、塗布工程による素子への水分の混入の恐れはない。
また、他のガスバリア性の高い保護膜として、ＰＣＶＤ法による緻密な無機絶縁膜（ＳｉＮ、ＳｉＮＯ膜など）、スパッタ法による緻密な無機絶縁膜（ＳｉＮ、ＳｉＮＯ膜など）、炭素を主成分とする薄膜（ＤＬＣ膜、ＣＮ膜、アモルファスカーボン膜）、金属酸化物膜（ＷＯ2、ＣａＦ2、Ａｌ2Ｏ3など）などを用いることが好ましい。
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜とも呼ばれる）は、プラズマＣＶＤ法（代表的には、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波ＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法など）、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザー蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス（例えばＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ6Ｈ6など）とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、ＣＮ膜は反応ガスとしてＣ2Ｈ4ガスとＮ2ガスとを用いて形成すればよい。なお、ＤＬＣ膜やＣＮ膜は、膜厚にもよるが、可視光に対して透明もしくは半透明な絶縁膜である。可視光に対して透明とは可視光の透過率が８０〜１００％であることを指し、可視光に対して半透明とは可視光の透過率が５０〜８０％であることを指す。
また、本発明においては、保護膜を素子上に直接形成しなくてよいため、保護膜の成膜条件に制限がなく、高密度のプラズマにより緻密な膜を得ることができる。
また、従来、保護膜を厚くすると、応力によりクラックが入りやすくなるという問題があった。
そこで、本発明は、応力緩和膜として有機樹脂膜を用いた積層膜（無機絶縁膜と有機樹脂膜と無機絶縁膜とを順次形成した積層膜、または３層以上の積層構造）を保護膜としてクラックを防ぎ、保護膜のトータル膜厚を厚くすることができる。
さらに、本発明は、これらの保護膜を部分的に転写することによって端子部を露出したまま素子を密封することもできる。なお、本発明は、積層させた保護膜を転写することもできる。従来では、保護膜を素子上に形成する場合、全面成膜される塗布法を用いると端子部までも成膜されてしまったり、プラズマによって端子部の電極表面が改質されてしまう恐れや、プラズマによって素子破壊を招く恐れがあった。
また、保護膜の透光性が重視される上面出射型の発光装置においても本発明は有効である。透過率を若干低下させてしまう封止用の透明基板を用いることなく、ガスバリア性の高い保護膜のみを貼りつけることができる。
また、本発明は、発光装置に限らず、あらゆる保護膜に応用することができる。例えば、カードの保護膜や、プラスチック製品のオーバーコート層に用いることができる。
本明細書で開示する発明の構成１は、第１の基板上に無機絶縁膜からなる保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、前記保護膜を含む被剥離層上に溶媒に溶ける材料膜を形成する工程と、前記材料膜上に第１の両面テープで第２の基板を貼り付ける工程と、前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記保護膜を含む被剥離層とを分離する工程と、前記保護膜を含む被剥離層に接着材で基材を貼り付ける工程と、前記第２の基板を除去する工程と、前記第１の両面テープを除去する工程と、前記材料膜を溶媒で溶かして除去する工程と、を有することを特徴とする基材の作製方法である。
上記構成１において、前記基材はフィルム基材であることを特徴としている。また、上記構成１において、前記無機絶縁膜はＳＯＧ膜であることを特徴としている。上記作製工程により、プラスチック基板の耐熱温度以上の高温での焼成が必要なＳＯＧ膜を接着層で固定したフィルム基板を得ることができる。
また、半導体装置の作製方法に応用した場合、他の発明の構成２は、第１の基板上に無機絶縁膜からなる保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、前記保護膜を含む被剥離層上に溶媒に溶ける材料膜を形成する工程と、 前記材料膜上に第１の両面テープで第２の基板を貼り付ける工程と、前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記保護膜を含む被剥離層とを分離する工程と、前記保護膜を含む被剥離層に接着材で第４の基板を貼り付ける工程と、前記第２の基板を除去する工程と、前記第１の両面テープを除去する工程と、前記材料膜を溶媒で溶かして除去する工程と、第５の基板に設けられた半導体素子を覆うように前記保護膜を含む被剥離層が設けられた第４の基板を貼り付ける工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
また、保護膜を積層構造とすることも可能であり、他の発明の構成３は、第１の基板上に無機絶縁膜と塗布膜との積層からなる保護積層膜を含む被剥離層を形成する工程と、前記保護積層膜を含む被剥離層上に溶媒に溶ける材料膜を形成する工程と、前記材料膜上に第１の両面テープで第２の基板を貼り付ける工程と、前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記保護積層膜を含む被剥離層とを分離する工程と、前記保護積層膜を含む被剥離層に接着材で第４の基板を貼り付ける工程と、前記第２の基板を除去する工程と、前記第１の両面テープを除去する工程と、前記材料膜を溶媒で溶かして除去する工程と、第５の基板に設けられた半導体素子を覆うように前記保護積層膜を含む被剥離層が設けられた第４の基板を貼り付ける工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
上記構成２、構成３において、前記第２の基板および前記第３の基板は、前記第１の基板よりも剛性の高い基板であり、且つ、前記第４の基板はフィルム基板であることを特徴としている。また、上記構成２、構成３において、前記無機絶縁膜はＰＣＶＤ法またはスパッタ法または塗布法により形成される酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜であることを特徴としている。また、上記構成２、構成３において、前記塗布膜は、有機樹脂膜またはＳＯＧ膜であることを特徴としている。
また、上記構成２、構成３において、前記保護積層膜は、前記無機絶縁膜と前記塗布膜とを交互に積層した膜であることを特徴としている。塗布膜を応力緩和膜として用いることによってクラックの発生しない保護積層膜を実現できる。
また、作製方法に関する上記各構成によって得られる半導体装置の構成も本発明の一つであり、その構成は、基板上に設けられた半導体素子は、該半導体素子を覆う第１の接着層と、フィルム基板に第２の接着層で固定された平坦な保護膜または平坦な保護積層膜とで封止されたことを特徴とする半導体装置である。
また、他の発明の構成４は、図３にその一例を示すように、第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、第２の基板に前記被剥離層を接着する第１の接着材料を設ける工程と、
前記第１の基板から前記被剥離層を剥離する工程と、第３の基板上に素子を形成する工程と、前記被剥離層と前記素子とを第２の接着材料で接着する工程と、前記第１の接着材料を除去して前記第２の基板を前記被剥離層から剥離する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
前記第１の基板から前記被剥離層を剥離する工程と、第３の基板上に素子を形成する工程と、前記被剥離層と前記素子とを第２の接着材料で接着する工程と、前記第１の接着材料を除去して前記第２の基板を前記被剥離層から剥離する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
また、他の発明の構成５は、図１にその一例を示すように、第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、第２の基板に前記被剥離層を接着する第１の接着材料を設ける工程と、前記第１の基板から前記被剥離層を剥離する工程と、前記被剥離層と第３の基板を第２の接着材料で接着する工程と、前記第１の接着材料を除去して前記第２の基板を前記被剥離層から剥離する工程と、第４の基板上に素子を形成する工程と、前記被剥離層と前記素子とを第３の接着材料で接着する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
また、他の発明の構成６は、図４にその一例を示すように、第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、第２の基板上に素子を形成する工程と、素子を囲むシール材を形成する工程と、前記シール材に囲まれた領域に、前記素子を覆う接着材料を形成する工程と、前記接着材料と被剥離層とを接着する工程と、被剥離層から第１の基板を剥離する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
また、上記構成４、構成５、または構成６のいずれか一において、図２にその一例を示すように、第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程は、第１の基板上に第１の保護膜を形成する工程と、該第１の保護膜上に応力緩和膜を形成する工程と、該応力緩和膜上に第２の保護膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。
また、上記構成４、構成５、または構成６のいずれか一において、前記素子は、発光素子、または半導体素子を含むことを特徴としている。
また、上記構成４、構成５、または構成６のいずれか一において、前記保護膜は、少なくとも無機絶縁膜とＳＯＧ膜のいずれか一方を有することを特徴としている。
また、上記構成４、構成５、または構成６のいずれか一において、前記被剥離層は、応力緩和膜を有し、該応力緩和膜は有機樹脂膜またはＳＯＧ膜であることを特徴としている。
また、上記構成４、構成５、または構成６のいずれか一において、前記第１の接着材料は、溶媒に溶ける材料、または両面テープであることを特徴としている。
また、上記各構成において、半導体装置のうち、特に高いバリア性を要求されるＥＬ素子を有する発光装置に有効であり、前記発光装置は、アクティブマトリクス型、或いはパッシブマトリクス型のどちらにも適用することができる。
なお、発光素子（ＥＬ素子）は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層と記す）と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがあるが、本発明により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
ＥＬ層を有する発光素子（ＥＬ素子）は一対の電極間にＥＬ層が挟まれた構造となっているが、ＥＬ層は通常、積層構造となっている。代表的には、「正孔輸送層、発光層、電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
また、他にも陽極上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、または正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、全て低分子系の材料を用いて形成しても良いし、全て高分子系の材料を用いて形成しても良い。また、無機材料を含む層を用いてもよい。なお、本明細書において、陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称してＥＬ層という。したがって、上記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てＥＬ層に含まれる。
また、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
さらに、ビデオ信号がデジタルの発光装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧（ＣＶ）のものと、定電流（ＣＣ）のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの（ＣＶ）には、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの（ＣＣ）には、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。
また、本発明の発光装置において、静電破壊防止のための保護回路（保護ダイオードなど）を設けてもよい。
また、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えば、トップゲート型ＴＦＴや、ボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや、順スタガ型ＴＦＴを用いることが可能である。また、シングルゲート構造のＴＦＴに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型ＴＦＴ、例えばダブルゲート型ＴＦＴとしてもよい。
また、発光素子と電気的に接続するＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴであっても、ｎチャネル型ＴＦＴであってもよい。ｐチャネル型ＴＦＴと接続させる場合は、陽極と接続させ、陽極上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層と順次積層した後、陰極を形成すればよい。また、ｎチャネル型ＴＦＴと接続させる場合は、陰極と接続させ、陰極上に電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層と順次積層した後、陽極を形成すればよい。
また、ＴＦＴの活性層としては、非晶質半導体膜、結晶構造を含む半導体膜、非晶質構造を含む化合物半導体膜などを適宜用いることができる。さらにＴＦＴの活性層として、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるセミアモルファス半導体膜（微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれる）も用いることができる。セミアモルファス半導体膜は、少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０nmの結晶粒を含んでおり、ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。また、セミアモルファス半導体膜は、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、セミアモルファス半導体膜は、未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。セミアモルファス半導体膜の作製方法としては、珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などを用いることが可。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20cm-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19/cm3以下、好ましくは１×１０19/cm3以下とする。なお、セミアモルファス半導体膜を活性層としたＴＦＴの電界効果移動度μは、１〜１０cm2/Vsecである。
本発明は、軽量であり、且つ、素子の特性を劣化させる原因である侵入する不純物、代表的には水分を遮断し、信頼性の高い封止構造とした半導体装置を実現することができる。
本発明の実施形態について、以下に説明する。
（実施の形態１）
ここでは、特開２００３−１７４１５３に記載の金属膜と酸化珪素膜を用いた剥離方法を用いる。特開２００３−１７４１５３に記載の剥離および転写技術は、基板に金属層を形成し、その上に酸化物層を積層形成する際、該金属層の酸化金属層を金属層と酸化物層との界面に形成し、この酸化金属層を利用して後の工程で剥離を行う剥離方法である。
ここでは、特開２００３−１７４１５３に記載の金属膜と酸化珪素膜を用いた剥離方法を用いる。特開２００３−１７４１５３に記載の剥離および転写技術は、基板に金属層を形成し、その上に酸化物層を積層形成する際、該金属層の酸化金属層を金属層と酸化物層との界面に形成し、この酸化金属層を利用して後の工程で剥離を行う剥離方法である。
具体的には、ガラス基板上にスパッタ法でタングステン膜を形成し、スパッタ法で酸化シリコン膜を積層形成する。スパッタ法で酸化シリコン膜を形成する際にアモルファス状態の酸化タングステン層が形成される。そして酸化シリコン膜上にＴＦＴなどの素子形成を行い、素子形成プロセスで４００℃以上の熱処理を行うことで酸化タングステン層を結晶化させる。物理的な力を加えると、酸化タングステン層の層内または界面で剥離が生じる。こうして剥離された被剥離層（ＴＦＴなどの素子含む）をプラスチック基板に転写する。
ここでは被剥離層としてバリア性の高い保護膜のみをプラスチック基板に転写する。
まず、耐熱性基板１０上にスパッタ法で金属膜１１、ここではタングステン膜（膜厚１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜７５ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、酸化物膜１２、ここでは酸化シリコン膜（膜厚１５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を積層形成する。酸化物膜１２の膜厚は、金属膜の膜厚の２倍以上とすることが望ましい。なお、積層形成の際、図１には図示しないが金属膜１１と酸化シリコン膜１２との間にアモルファス状態の酸化金属膜（酸化タングステン膜）が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。後の工程で剥離する際、酸化タングステン膜中、または酸化タングステン膜と酸化シリコン膜との界面、または酸化タングステン膜とタングステン膜との界面で分離が生じる。
なお、スパッタ法では基板端面に成膜されるため、基板端面に成膜されたタングステン膜と酸化タングステン膜と酸化シリコン膜とをＯ2アッシングなどで選択的に除去することが好ましい。
次いで、塗布法によりＳＯＧ膜からなる被剥離層１３を形成する。（図１（Ａ）被剥離層１３としては保護膜として機能する膜であれば特に限定されず、例えば、PCVD法やスパッタ法で得られる無機絶縁膜（酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、炭素を主成分とする薄膜（ＤＬＣ膜、ＣＮ膜、アモルファスカーボン膜）など）、または塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、シロキサン塗布膜を用いたアルキル基を含むＳｉＯｘ膜、ポリシラザン塗布膜を用いたＳｉＯｘ膜）などを用いることができる。
ここではポリシラザンを溶媒に溶かした溶液をスピンコート法により塗布した後、焼成してＳｉＯｘ膜を形成する。なお、溶媒として、キシレン、ジブチルエーテル、シクロヘキサンを用いればよい。ポリシラザンを含む溶液を塗布焼成する場合、１２０℃〜４５０℃、好ましくは２５０℃から４００℃の焼成温度が必要であるため、耐熱性基板１０は、この焼成温度に耐える材料でなければならない。従ってプラスチック基板上にポリシラザンを含む溶液を塗布焼成することはできないが、後に記述する本発明の工程は、予め耐熱性基板１０に塗布焼成を行った後、プラスチック基板に転写するものである。
また、塗布直後の膜は、Ｓｉ−Ｈ，Ｎ−Ｈ，Ｓｉ−Ｎ結合のみから構成された無機ポリマーであるが、水分を含む雰囲気で焼成するとシリカ薄膜へと転化する。４５０℃の焼成によって得られたシリカ薄膜の密度は、２．１〜２．２ｇ／ｃｍ3とすることができる。膜厚を厚くする場合には焼成温度を低めにすると、焼成における収縮率を低くすることができる。こうして得られたシリカ薄膜は、ゾルゲル法で得られる膜と比べて収率が高く、緻密な膜を得ることができる。ゾルゲル法では有機基が一部残存するため、緻密な膜は得られず膜厚限界も０．５μｍ以下と低くなる。
また、ポリシラザンを含む溶液を塗布焼成する際、窒素を含む雰囲気下において８００度以上で焼成するとＳｉＮ膜とすることもできる。
また、上記塗布焼成の際、４１０℃以上の熱処理を行うことで、アモルファス状態の酸化金属膜が結晶化し、結晶構造を有する酸化金属膜（図示しない）が得られる。４１０℃以上の加熱処理を行うことによって結晶構造を有する酸化金属膜が形成され、水素の拡散が行われる。この４１０℃以上の熱処理が終了した段階で、比較的小さな力（例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等）を加えることによって、酸化タングステン膜中、または酸化タングステン膜と酸化シリコン膜との界面、または酸化タングステン膜とタングステン膜との界面で分離を生じさせることができる。なお、結晶構造を有する酸化金属膜が得られる温度の熱処理を行うと酸化金属膜の膜厚は若干薄くなる。
また、金属膜１１としてタングステン膜を用いた場合には４１０℃以上の熱処理を行うことが好ましいが、モリブデン膜、またはタングステンとモリブデンの合金膜を用いた場合には特に熱処理を行わなくとも剥離を行うことができる。
さらにバリア性を高めるため、シリカ薄膜上にＰＣＶＤ法やスパッタ法によりＳｉＮ膜を積層してもよい。
次いで、被剥離層１３に第１の接着材１４（または第１の両面テープ）で第２の基板１５（固定基板）を貼り付ける。（図１（Ｂ））固定基板１５は接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。被剥離層１３は塗布法により形成されており平坦化膜としても機能するため、直接、両面テープで第２の基板と貼りあわせることができる。第１の接着材１４としては、後で除去可能な材料（例えば、水またはアルコール類に可溶な接着材）を用いればよい。
次いで、後の剥離処理を行いやすくするために、金属膜１１と酸化物膜１２との密着性を部分的に低下させる処理を行う。密着性を部分的に低下させる処理は、剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に圧力または強力な光照射を加えて酸化物膜１２の層内または界面の一部分に損傷を与える。例えばスクライバー装置やレーザー光照射装置を用いる。
次いで、金属膜１１が設けられている第１の基板１０を物理的手段により引き剥がす。（図１（Ｃ））比較的小さな力（例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等）で引き剥がすことができる。
なお、第１の基板１０を剥がす前に、第２の両面テープにより第２の固定基板を第１の基板１０の下側に貼り付けて、剥離処理により基板１０が割れることを保護してもよい。
こうして、酸化シリコン層１２上に形成された被剥離層を第１の基板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。
次いで、酸化物層１２側にプラスチックフィルムからなる第３の基板１７を第２の接着材１６で接着する。（図１（Ｅ））第３の基板１７も接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。第２の接着材１６としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げられる。第３の基板１７の材質としては、ポリプロピレン、ポリプロピレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルフォン、またはポリフタールアミドからなる合成樹脂を用いればよい。また、Ｔｇが４００℃以上であるＨＴ基板（新日鐵化学社製）を用いてもよい。
次いで、第１の接着材１４（または第１の両面テープ）および固定基板１５を分離させる。（図１（Ｆ））両面テープを用いて固定基板１５を接着していた場合には順次剥がせばよく、溶媒に溶ける接着材を用いて固定基板１５を接着していた場合には溶媒に浸けて溶かせばよい。
ここまでの工程でバリア性に優れた保護膜（ここでは緻密なシリカ膜）を有する基材（ここではプラスチックフィルム）を作製することができる。このバリア性に優れた保護膜を有する基材は、電子機器に限らず、幅広い分野での基材として応用することができる。従来では耐熱性基板上でなければプロセス上形成できなかった薄膜を剥離可能とすることで、簡単にプラスチック基板に転写させて、バリア性に優れた保護膜を有するプラスチックフィルムを提供することができる。
本発明におけるバリア性に優れた保護膜を有する基材は、様々な素材のコーティングフィルムとすることができる。例えばプラスチックからなるカードのコーティングフィルム、窓のコーティングフィルム、表示画面のコーティングフィルム、金属部品のコーティングフィルムなどに有用である。
そして、第４の基板１８に設けられた素子２０を封止するため、第３の接着材１９によってバリア性に優れた保護膜を有する基材を貼り付ける。（図１（Ｇ））第３の接着材１９としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げられる。また、第３の接着材１９に基板間隔を保持するギャップ材（ファイバーやスペーサなど）を含ませてもよい。
なお、素子２０は、ＴＦＴを代表とする様々な半導体素子（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）、メモリ、圧電素子、液晶素子、電気泳動素子、ＥＬ素子、コイル、インダクター、キャパシタ、マイクロ磁気デバイス、またはこれらを組み合わせたものである。
（実施の形態２）
上記実施の形態１は、単層の保護膜を主として説明を行った例であるが、ここでは応力緩和層を間に挟んで積層した保護積層膜を剥離、および転写を行う例を図２に示す。なお、保護膜を保護積層膜とした部分以外は全て上記実施の形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、図２において、図１と同一の部分は同じ符号を用いる。
上記実施の形態１は、単層の保護膜を主として説明を行った例であるが、ここでは応力緩和層を間に挟んで積層した保護積層膜を剥離、および転写を行う例を図２に示す。なお、保護膜を保護積層膜とした部分以外は全て上記実施の形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、図２において、図１と同一の部分は同じ符号を用いる。
まず、実施の形態１と同様にして、第１の基板１０上に金属層１１、酸化物層１２を形成する。そして、第１の保護膜３３ａとなる無機絶縁膜をＰＣＶＤ法によって形成し、さらにその上に塗布法による平坦化絶縁膜（第２の保護膜）を応力緩和層３３ｂとして形成する。次いで、応力緩和層３３ｂ上に第３の保護膜３３ｃとなる無機絶縁膜をＰＣＶＤ法によって形成する。（図２（Ａ））
第１の保護膜３３ａ、および第３の保護膜３３ｃの材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、炭素を主成分とする薄膜（ＤＬＣ膜、ＣＮ膜、アモルファスカーボン膜）、またはこれらの積層を用いればよい。
また、応力緩和層３３ｂの材料としては、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、または塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、シロキサン塗布膜を用いたアルキル基を含むＳｉＯｘ膜、ポリシラザン塗布膜を用いたＳｉＯｘ膜）などを用いればよい。
従来、保護膜を厚くすると、応力によりクラックが入りやすくなるという問題があったが、積層構造として間に応力緩和層を設けることによってクラックが発生することなく、保護膜のトータル膜厚を厚くすることができる。
以降の工程は、実施の形態１に従い、第１の基板１０の剥離、第３の基板１７への転写を行った後、第４の基板１８に設けられた素子２０を封止する。（図２（Ｂ））
本実施の形態により、トータル膜厚の厚い保護積層膜３３を用いて素子２０を封止することができる。
また、本実施の形態は実施の形態１と自由に組み合わせることができる。
（実施の形態３）
上記実施の形態１は、保護膜をフィルム基板に転写してそのフィルム基板で封止する例であるが、ここでは保護膜のみを剥離、および転写を行う。なお、保護膜を形成する工程までは全て上記実施の形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、図３において、図１と同一の部分は同じ符号を用いる。
上記実施の形態１は、保護膜をフィルム基板に転写してそのフィルム基板で封止する例であるが、ここでは保護膜のみを剥離、および転写を行う。なお、保護膜を形成する工程までは全て上記実施の形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、図３において、図１と同一の部分は同じ符号を用いる。
まず、実施の形態１と同様にして、第１の基板１０上に金属層１１、酸化物層１２、被剥離層１３を順次、形成する。（図３（Ａ））
次いで、水またはアルコール類に可溶な接着材からなる保護層、ここでは水溶性接着材４４を全面に塗布、焼成する。
次いで、水溶性接着材４４に両面テープ４５を貼り付ける。両面テープ４５は、接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。なお、この段階で両面テープ４５は、一方の面の保護シートを取らないままにしておく。後の工程で剥がすことによって両面テープのもう一方の接着面を露呈することができる。
次いで、後の剥離処理を行いやすくするために、金属膜１１と酸化物膜１２との密着性を部分的に低下させる処理を行う。
次いで、保護シートを剥がして第２の基板４６（固定基板）を貼り付ける（図３（Ｂ））固定基板４６も接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。
次いで、金属膜１１が設けられている第１の基板１０を物理的手段により引き剥がす。（図３（Ｃ））比較的小さな力（例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等）で引き剥がすことができる。
なお、第１の基板１０を剥がす前に、第２の両面テープにより第２の固定基板を第１の基板１０の下側に貼り付けて、剥離処理により基板１０が割れることを保護してもよい。
こうして、酸化シリコン層１２上に形成された被剥離層を第１の基板１０から分離することができる。
次いで、酸化物層１２側に予め用意しておいた第３の基板４８を接着材４７で接着する。（図３（Ｄ））なお、第３の基板４８には既に素子４９が形成されている。
次いで、両面テープ４５および固定基板４６を分離させる。（図３（Ｅ））
最後に水に漬けることによって、水溶性接着材４４を溶かして除去する。
上記工程を経れば歩留まりよく、保護層のみで素子４９の封止ができる。（図３（Ｆ））
上記工程によれば、保護層を固定する基板のないデバイスとすることができるため、トータルの透過率が重視されるデバイスや軽量化を重視するデバイスに有用である。
また、本実施の形態は実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。
（実施の形態４）
また、本発明は部分的に剥離、転写を行うことができる。その一例を図４に示す。図４では端子電極を露出させたまま、その他の領域には保護膜を転写する工程断面図を示している。
また、本発明は部分的に剥離、転写を行うことができる。その一例を図４に示す。図４では端子電極を露出させたまま、その他の領域には保護膜を転写する工程断面図を示している。
まず、実施の形態１と同様に第１の基板５０上に金属層５１、酸化物層５２、保護膜を含む被剥離層５３を順次、形成する。（図４（Ａ））
次いで、剥離現象が生じやすくなるように、きっかけをつくるため、密着性を選択的（部分的）に低下させる前処理を行う。この時、転写しようとするパターンを囲むようにスクライブまたはレーザー光照射を行うことにより、剥離のきっかけをつくる。
ここでは、予め用意されている第２の基板５５に形成されているシール材５８および第１の接着材と重なる領域パターンのみに被剥離層が転写されるように前処理を行う。なお、半導体素子５６を囲むように閉じたパターンのシール材５８が設けられており、そのシール材５８で囲まれた空間を充填するように第１の接着材を設けている。
次いで、第１の基板５０と、第２の基板５５とを貼り合わせる。（図４（Ｂ））第２の基板５５には半導体素子５６とともに外部接続を行うための端子電極５７も設けられている。
そして、金属膜５１が設けられている第１の基板５０を物理的手段により引き剥がす。すると、第１の接着材５４やシール材５８と接していない被剥離層５３はそのまま第１の基板５０に残存する。（図４（Ｃ））なお、剥離処理は、比較的小さな力（例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等）で引き剥がすことができる。
こうして、端子電極５７を露出させたまま、部分的、且つ、自己整合的に被剥離層を転写することができる。（図４（Ｄ））
従来、塗布法による保護膜を素子上に直接形成する場合、端子電極上にも保護膜が形成されてしまうので選択的に除去する工程が必要となっており、工程数の増加になっていた。それに対して、本発明は、塗布法による保護膜を端子電極を除く領域に転写するため、工程を簡略化することができる。
また、本実施の形態は実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３と自由に組み合わせることができる。
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。
本実施例では、トップエミッション型の発光装置の例を図５（Ａ）を用いて説明する。
まず、絶縁表面を有する基板上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。トップエミッション型であるので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、必ずしも透光性がある材料とする必要はない。本実施例では安定性の高い材料膜として、第１および第３の層間絶縁膜にＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、安定性の高い材料膜として第２の層間絶縁膜には、塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。
さらに第４の層間絶縁膜２１１を設ける。第４の層間絶縁膜２１１も塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。
次いで、第４の層間絶縁膜２１１を選択的にエッチングしてＴＦＴの電極に達するコンタクトホールを形成した後、反射性を有する金属膜（Ａｌ−Ｓｉ膜（膜厚３０ｎｍ））と、仕事関数の大きい材料膜（ＴｉＮ膜（膜厚１０ｎｍ））と、透明導電膜（ＩＴＳＯ膜（膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍ））とを連続して成膜する。次いでパターニングを行ってＴＦＴと電気的に接続する反射電極２１２と第１の電極２１３を形成する。
次いで、第１の電極２１３の端部を覆う隔壁２１９を形成する。隔壁２１９としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或いは塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）、またはこれらの積層などを用いることができる。
次いで、有機化合物を含む層２１４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。
次いで、トップエミッション型発光装置とするため、第２の電極２１５として１ｎｍ〜１０ｎｍのアルミニウム膜、もしくはＬｉを微量に含むアルミニウム膜を用いる。また、必要があれば透明導電膜を積層してもよい。
次いで、蒸着法またはスパッタ法により透明保護層２１６を形成する。透明保護層２１６は、第２の電極２１５を保護する。
次いで、上記実施の形態３に記載の技術を用いて、予め耐熱性基板に形成したＳＯＧ膜からなる保護膜２０３ｂおよび酸化物層２０３ａを剥離、および転写し、閉パターン形状のシール材と、透明な接着材からなる充填材２１７とで貼り合わせて発光素子を封止する。こうして封止された発光装置は、膜封止とすることができ、封止基板を用いた場合に比べて取り出す光の量を増加することができる。
充填材２１７としては、透光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。また、充填材２１７を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
以上の工程でトップエミッション型発光装置が完成する。本実施例では、各層（層間絶縁膜、下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、および第１の電極）にＳｉＯｘを含ませ、信頼性を向上させている。
また、緻密なＳＯＧ膜からなる保護層２０３ｂによる封止によっても信頼性を向上させている。
また、本実施例は実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４と自由に組み合わせることができる。
本実施例では実施例１とは異なるトップエミッション型の発光装置の例を図５（Ｂ）を用いて説明する。
まず、絶縁表面を有する基板上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。トップエミッション型であるので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、必ずしも透光性がある材料とする必要はない。本実施例では安定性の高い材料膜として、第１および第３の層間絶縁膜にＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、安定性の高い材料膜として第２の層間絶縁膜には、塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。層間絶縁膜およびゲート絶縁膜を選択的にエッチングしてＴＦＴの活性層に達するコンタクトホールを形成する。そして、導電膜（ＴｉＮ、Ａｌ−Ｓｉ、ＴｉＮを順次積層した膜）を形成した後、マスクを用いてエッチング（ＢＣｌ3とＣｌ2との混合ガスでのドライエッチング）を行い、ＴＦＴのソース電極およびドレイン電極を形成する。
次いで、ＴＦＴのドレイン電極（またはソース電極）と電気的に接続する第１の電極２２３を形成する。第１の電極２２３としては、仕事関数の大きい材料、例えばＴｉＮ、ＴｉＳｉXＮY、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉX、ＷＮX、ＷＳｉXＮY、ＮｂＮ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、またはＭｏ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を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
次いで、第１の電極２２３の周縁端部を覆う隔壁２２９を形成する。隔壁２２９としては、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を用いる。隔壁２２９は、ドライエッチングによって所望の形状とする。
次いで、有機化合物を含む層２２４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。
次いで、トップエミッション型発光装置とするため、第２の電極２２５として１ｎｍ〜１０ｎｍのアルミニウム膜、もしくはＬｉを微量に含むアルミニウム膜を用いる。また、必要があれば透明導電膜（例えば、ＩＴＳＯ膜）を積層してもよい。
次いで、蒸着法またはスパッタ法により透明保護層２２６を形成する。透明保護層２２６は、第２の電極２２５を保護する。
次いで、上記実施の形態３に記載の技術を用いて、予め耐熱性基板に形成したＳＯＧ膜からなる保護膜２３３ｂおよび酸化物層２３３ａを剥離、および転写し、閉パターンのシール材と、透明な接着材からなる充填材２２７とで貼り合わせて発光素子を封止する。こうして封止された発光装置は、膜封止とすることができ、封止基板を用いた場合に比べて取り出す光の量を増加することができる。
充填材２２７としては、透光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。また、充填材２２７を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
以上の工程でトップエミッション型発光装置が完成する。本実施例では、各層（層間絶縁膜、下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、および隔壁）にＳｉＯｘを含ませ、信頼性を向上させている。
また、緻密なＳＯＧ膜からなる保護層２３３ｂによる封止によっても信頼性を向上させている。
また、本実施例は実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４と自由に組み合わせることができる。
本実施例では、ボトムエミッション型の発光装置の例を図５（Ｃ）を用いて説明する。
まず、透光性基板（ガラス基板：屈折率１．５５前後）上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。ボトムエミッション型であるので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、透光性の高い材料を用いる。ここでは、第１および第３の層間絶縁膜として、ＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、第２の層間絶縁膜として塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。
次いで、ＴＦＴと電気的に接続する第１の電極３２３を形成する。第１の電極３２３として、ＳｉＯｘを含む透明導電膜であるＩＴＳＯ（膜厚１００ｎｍ）を用いる。ＩＴＳＯ膜は、インジウム錫酸化物に１〜１０[％]の酸化珪素（ＳｉＯ2）を混合したターゲットを用い、Ａｒガス流量を１２０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量を５ｓｃｃｍ、圧力を０．２５Ｐａ、電力３．２ｋＷとしてスパッタ法により成膜する。そして、ＩＴＳＯ膜の成膜後、２００℃、１時間の加熱処理を行う。
次いで、第１の電極３２３の周縁端部を覆う隔壁３２９を形成する。隔壁３２９としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或いは塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）、またはこれらの積層などを用いることができる。
本実施例ではウェットエッチングにより隔壁３２９をパターニングして隔壁の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせている。例えば、隔壁３２９としてポジ型の感光性アクリルを用い、隔壁の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。また、隔壁として、感光用の光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射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。
次いで、有機化合物を含む層３２４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。本実施例では緑色発光の発光素子を形成する。蒸着法により、ＣｕＰｃ（２０ｎｍ）、ＮＰＤ（４０ｎｍ）を積層し、さらに共蒸着によりＤＭＱｄをドープしたＡｌｑ3（３７．５ｎｍ）、Ａｌｑ3（３７．５ｎｍ）、ＣａＦ2（１ｎｍ）を順次積層する。
次いで、第２の電極３２５としてＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を積層すればよい。本実施例では、Ａｌを２００ｎｍの膜厚で蒸着する。また、必要があれば保護膜を積層してもよい。
次いで、上記実施の形態３に記載の技術を用いて、予め耐熱性基板に形成したＳＯＧ膜からなる保護膜３３３ｂおよび酸化物層３３３ａを剥離、およびフィルム基板３３５に転写しておく。そして、保護膜３３３ｂおよび酸化物層３３３ａが設けられたフィルム基板３３５と発光素子が設けられた基板とを、閉パターンのシール材と、透明な接着材からなる充填材３２７とで貼り合わせて発光素子を封止する。
充填材３２７としては、特に限定されず、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。
以上の工程でボトムエミッション型発光装置が完成する。本実施例では、調整可能な範囲で、各層（層間絶縁膜、下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、および第１の電極）の屈折率や膜厚を決定し、層の界面における光反射を抑制して光の取り出し効率を向上させている。
また、本実施例は実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４と自由に組み合わせることができる。
本実施例では両方の基板から光を取り出すことのできる発光装置の例を図５（Ｄ）に示す。
まず、透光性基板（ガラス基板：屈折率１．５５前後）上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。透光性は発光を通過させて表示するので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、透光性の高い材料を用いる。ここでは、第１および第３の層間絶縁膜として、ＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、第２の層間絶縁膜として塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。
次いで、ＴＦＴと電気的に接続する第１の電極４２３を形成する。第１の電極４２３として、ＳｉＯｘを含む透明導電膜であるＩＴＳＯ（膜厚１００ｎｍ）を用いる。
次いで、第１の電極４２３の周縁端部を覆う隔壁４２９を形成する。隔壁４２９としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或いは塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）、またはこれらの積層などを用いることができる。
本実施例ではウェットエッチングにより隔壁４２９をパターニングして隔壁の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせている。
次いで、有機化合物を含む層４２４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。
次いで、保護膜側にも発光を取り出すため、第２の電極４２５として１ｎｍ〜１０ｎｍのアルミニウム膜、もしくはＬｉを微量に含むアルミニウム膜を用いる。また、必要があれば透明導電膜を積層してもよい。
次いで、蒸着法またはスパッタ法により透明保護層４２６を形成する。透明保護層４２６は、第２の電極４２５を保護する。
次いで、上記実施の形態３に記載の技術を用いて、予め耐熱性基板に形成したＳＯＧ膜からなる保護膜４３３ｂおよび酸化物層４３３ａを剥離、および転写し、閉パターンのシール材と、透明な接着材からなる充填材４２７とで貼り合わせて発光素子を封止する。こうして封止された発光装置は、膜封止とすることができ、封止基板を用いた場合に比べて取り出す光の量を増加することができる。
充填材４２７としては、透光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。また、充填材４２７を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
また、緻密なＳＯＧ膜からなる保護層４３３ｂによる封止によっても信頼性を向上させている。
図５（Ｄ）に示すような両面発光する発光装置において、発光パネルを挟んで光の偏光方向が直交するように２枚の偏光板を配置すれば、一方の面から見た場合に、背景が透けて見えて表示を認識しにくくなることを防ぐことができる。
また、本実施例は実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４と自由に組み合わせることができる。
本実施例では、逆スタガ型ＴＦＴの一例を図６に示す。
図６（Ａ）に示すＴＦＴは、ｎチャネル型のチャネルストップ型である。ゲート電極７１９と端子電極７１５が同時に形成され、ゲート絶縁膜７１２上に非晶質半導体膜からなる半導体層７１４ａ、ｎ＋層７１８、金属層７１７が積層形成されており、半導体層７１４ａのチャネル形成領域となる部分上方にチャネルストッパー７１４ｂが形成されている。また、ソース電極またはドレイン電極７２１、７２２が形成されている。
また、ＴＦＴと接続している発光素子は、有機化合物を含む層７２４を発光層としている。
図６（Ａ）に示すＴＦＴは、ｎチャネル型であるので、陰極７２３と接続させ、陰極上に電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層と順次積層した後、陽極７２５を形成する。
また、上記実施の形態４に記載の技術を用いて、予め耐熱性基板に形成した保護膜７３４および酸化物層７３５を剥離、および選択的に転写し、閉パターンのシール材７２８と、透明な接着材からなる充填材７２７とで貼り合わせて発光素子を封止している。こうして封止された発光装置は、膜封止とすることができる。
充填材７２７としては、特に限定されず、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。
また、図６（Ｂ）に示すＴＦＴは、ｎチャネル型のチャネルエッチ型である。ゲート電極８１９と端子電極８１５が同時に形成され、ゲート絶縁膜８１２上に非晶質半導体膜からなる半導体層８１４、ｎ＋層８１８、金属層８１７が積層形成されており、半導体層８１４のチャネル形成領域となる部分は薄くエッチングされている。また、ソース電極またはドレイン電極８２１、８２２が形成されている。また、ＴＦＴと接続している発光素子は、有機化合物を含む層８２４を発光層としている。
図６（Ｂ）に示すＴＦＴは、ｎチャネル型であるので、陰極８２３と接続させ、陰極上に電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層と順次積層した後、陽極８２５を形成する。
また、上記実施の形態１に記載の技術を用いて、予め耐熱性基板に形成した保護膜８３６および酸化物層８３５を剥離、および転写したフィルム基板８３３と基板８１０とを、閉パターンのシール材８２８と、透明な接着材からなる充填材８２７とで貼り合わせて発光素子を封止している。こうして封止された発光装置は、膜封止とすることができる。
なお、フィルム基板８３３は接着材８３４で保護膜８３６および酸化物層８３５を固定している。
充填材８２７としては、特に限定されず、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。
また、非晶質半導体膜に代えて、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるセミアモルファス半導体膜（微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれる）も用いることができる。
また、本実施例は実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４と自由に組み合わせることができる。
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ＥＬモジュール、パッシブ型ＥＬモジュール、液晶表示装置、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。
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、カード、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。
また、電子機器に限らず、様々なコーティングフィルムとして応用できる。
それらの一例を図７、図８に示す。
図７（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。バリア性の保護膜のみを転写する本発明により表示部を薄くすることができ、携帯電話の総重量を軽量なものとすることができる。
図７（Ｂ）はカード、またはカード型の携帯情報端末であり、表示部３０１１、駆動回路部３０１３、ＣＰＵなどの機能回路部３０１２、シールパターン３０１４、バッテリー３０１５、フレキシブル基板３０１０である。また、これらの表示部や機能回路などの回路を設けていないプラスチックカードにおいてもバリア性の高い保護膜を転写することができる。
図７（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。バリア性の高い保護膜を転写する本発明により表示部の保護を強化することができる。
図８は、テレビであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、ビデオ入力端子２００５等を含む。バリア性の高い保護膜を転写する本発明により表示部の保護を強化することができる。なお、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用のテレビが含まれる。
以上の様に、本発明を実施して得た半導体装置または基材は、あらゆる電子機器の一部として用いても良い。なお、本実施例の電子機器には、実施の形態１乃至４、実施例１乃至５のいずれの構成を用いて作製された半導体装置を用いても良い。
本発明により、従来では耐熱性基板上でなければプロセス上形成できなかった緻密な薄膜を剥離可能とすることで、簡単に剥離させて、バリア性に優れた保護膜を提供することができる。
Claims (19)
- 第１の基板上に無機絶縁膜からなる保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、
前記保護膜を含む被剥離層上に溶媒に溶ける材料膜を形成する工程と、
前記材料膜上に第１の両面テープで第２の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記保護膜を含む被剥離層とを分離する工程と、
前記保護膜を含む被剥離層に接着材で基材を貼り付ける工程と、
前記第２の基板を除去する工程と、
前記第１の両面テープを除去する工程と、
前記材料膜を溶媒で溶かして除去する工程と、を有することを特徴とする基材の作製方法。 - 請求項１において、前記基材はフィルム基材であることを特徴とする基材の作製方法。
- 請求項１または請求項２において、前記無機絶縁膜はＳＯＧ膜であることを特徴とする基材の作製方法。
- 第１の基板上に無機絶縁膜からなる保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、
前記保護膜を含む被剥離層上に溶媒に溶ける材料膜を形成する工程と、
前記材料膜上に第１の両面テープで第２の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記保護膜を含む被剥離層とを分離する工程と、
前記保護膜を含む被剥離層に接着材で第４の基板を貼り付ける工程と、
前記第２の基板を除去する工程と、
前記第１の両面テープを除去する工程と、
前記材料膜を溶媒で溶かして除去する工程と、
第５の基板に設けられた半導体素子を覆うように前記保護膜を含む被剥離層が設けられた第４の基板を貼り付ける工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１の基板上に無機絶縁膜と塗布膜との積層からなる保護積層膜を含む被剥離層を形成する工程と、
前記保護積層膜を含む被剥離層上に溶媒に溶ける材料膜を形成する工程と、
前記材料膜上に第１の両面テープで第２の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記保護積層膜を含む被剥離層とを分離する工程と、
前記保護積層膜を含む被剥離層に接着材で第４の基板を貼り付ける工程と、
前記第２の基板を除去する工程と、
前記第１の両面テープを除去する工程と、
前記材料膜を溶媒で溶かして除去する工程と、
第５の基板に設けられた半導体素子を覆うように前記保護積層膜を含む被剥離層が設けられた第４の基板を貼り付ける工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項４または請求項５において、前記第２の基板および前記第３の基板は、前記第１の基板よりも剛性の高い基板であり、且つ、前記第４の基板はフィルム基板であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項５または請求項６において、前記無機絶縁膜はＰＣＶＤ法またはスパッタ法または塗布法により形成される酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項５乃至７のいずれか一において、前記塗布膜は、有機樹脂膜またはＳＯＧ膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項５乃至８のいずれか一において、前記保護積層膜は、前記無機絶縁膜と前記塗布膜とを交互に積層した膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 基板上に設けられた半導体素子は、該半導体素子を覆う第１の接着層と、フィルム基板に第２の接着層で固定された平坦な保護膜または平坦な保護積層膜とで封止されたことを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、
第２の基板に前記被剥離層を接着する第１の接着材料を設ける工程と、
前記第１の基板から前記被剥離層を剥離する工程と、
第３の基板上に素子を形成する工程と、
前記被剥離層と前記素子とを第２の接着材料で接着する工程と、
前記第１の接着材料を除去して前記第２の基板を前記被剥離層から剥離する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、
第２の基板に前記被剥離層を接着する第１の接着材料を設ける工程と、
前記第１の基板から前記被剥離層を剥離する工程と、
前記被剥離層と第３の基板を第２の接着材料で接着する工程と、
前記第１の接着材料を除去して前記第２の基板を前記被剥離層から剥離する工程と、
第４の基板上に素子を形成する工程と、
前記被剥離層と前記素子とを第３の接着材料で接着する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程と、
第２の基板上に素子を形成する工程と、
素子を囲むシール材を形成する工程と、
前記シール材に囲まれた領域に、前記素子を覆う接着材料を形成する工程と、
前記接着材料と被剥離層とを接着する工程と、
被剥離層から第１の基板を剥離する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１１乃至１３のいずれか一において、第１の基板上に保護膜を含む被剥離層を形成する工程は、
第１の基板上に第１の保護膜を形成する工程と、該第１の保護膜上に応力緩和膜を形成する工程と、
該応力緩和膜上に第２の保護膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１１乃至１４のいずれか一において、前記素子は、発光素子、または半導体素子を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１１乃至１５のいずれか一において、前記保護膜は、少なくとも無機絶縁膜とＳＯＧ膜のいずれか一方を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１１乃至１６のいずれか一において、前記被剥離層は、応力緩和膜を有し、該応力緩和膜は有機樹脂膜またはＳＯＧ膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１１乃至１７のいずれか一において、前記第１の接着材料は、溶媒に溶ける材料であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１１乃至１７のいずれか一において、前記第１の接着材料は両面テープであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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