JP4525603B2 - 薄膜トランジスタの転写方法 - Google Patents
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前記透光性の基板上に、分離層を形成する第1工程と、
前記分離層上にシリコン系光吸収層を形成する第2工程と、
前記シリコン系光吸収層上に前記被転写層を形成する第3工程と、
前記被転写層を接着層を介して前記転写体に接合する第4工程と、
前記透光性の基板を介して前記分離層に光を照射し、前記分離層の層内および/または界面にて剥離を生じさせる第5工程と、
前記第4及び第5工程後に、前記透光性の基板を前記被転写層から離脱させる第6工程と、
を有することを特徴とする。
図1〜図6は本発明の第1の実施の形態(薄膜デバイスの転写方法)を説明するための図である。
図1に示すように、基板100上に分離層(光吸収層)120を形成する。
基板100は、光が透過し得る透光性を有するものであるのが好ましい。
分離層120は、照射される光を吸収し、その層内および/または界面において剥離(以下、「層内剥離」、「界面剥離」と言う)を生じるような性質を有するものであり、好ましくは、光の照射により、分離層120を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少すること、すなわち、アブレーションが生じて層内剥離および/または界面剥離に至るものがよい。
このアモルファスシリコン中には、水素(H)が含有されていてもよい。この場合、Hの含有量は、2原子%以上程度であるのが好ましく、2〜20原子%程度であるのがより好ましい。このように、水素(H)が所定量含有されていると、光の照射によって水素が放出され、分離層120に内圧が発生し、それが上下の薄膜を剥離する力となる。アモルファスシリコン中の水素(H)の含有量は、成膜条件、例えばCVDにおけるガス組成、ガス圧、ガス雰囲気、ガス流量、温度、基板温度、投入パワー等の条件を適宜設定することにより調整することができる。
酸化ケイ素としては、SiO、SiO2、Si3O2が挙げられ、ケイ酸化合物としては、例えばK2SiO3、Li2SiO3、CaSiO3、ZrSiO4、Na2SiO3が挙げられる。
D.窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス
E.有機高分子材料
有機高分子材料としては、−CH−、−CO−(ケトン)、−CONH−(アミド)、−NH−(イミド)、−COO−(エステル)、−N=N−(アゾ)、ーCH=N−(シフ)等の結合(光の照射によりこれらの結合が切断される)を有するもの、特に、これらの結合を多く有するものであればいかなるものでもよい。また、有機高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素(1または2以上のベンゼン環またはその縮合環)を有するものであってもよい。
金属としては、例えば、Al,Li,Ti,Mn,In,Sn,Y,La,Ce,Nd,Pr,Gd,Smまたはこれらのうちの少なくとも1種を含む合金が挙げられる。
分離層120の組成がアモルファスシリコン(a−Si)の場合には、気相成長法(CVD)、特に低圧(LP)CVDが、プラズマCVD、大気圧(AP)CVD及びECRよりも優れている。
次に、図2に示すように、分離層120上に、被転写層(薄膜デバイス層)140を形成する。
次に、図3に示すように、薄膜デバイス層140を、接着層160を介して転写体180に接合(接着)する。
次に、図4に示すように、基板100の裏面側から光を照射する。
薄膜デバイスへの悪影響を確実に防止できる利点がある。
基板上にCMOS構造のTFTを形成し、これを転写体に転写する場合の具体的な製造プロセスの例を図8〜図18を用いて説明する。
図8に示すように、基板(例えば石英基板)100上に、分離層としてLPCVD法により形成されたアモルファスシリコン層120を形成する。このアモルファスシリコン層120の膜厚は、例えば10nmである。その上に、中間層(例えば、SiO2膜)142と、アモルファスシリコン層(例えばLPCVD法により形成される)143とを順次に積層形成し、続いて、アモルファスシリコン層143の全面に上方からレーザー光を照射し、アニールを施す。これにより、アモルファスシリコン層143は再結晶化してポリシリコン層となる。ここで、図33に示したように、分離層となるアモルファスシリコン層120と中間層142との間に、シリコン系介在層例えばシリコン酸化膜128と、光吸収用の別のアモルファスシリコン層126を形成することもできる。
続いて、図9に示すように、レーザーアニールにより得られたポリシリコン層をパターニングして、アイランド144a,144bを形成する。
図10に示されるように、アイランド144a,144bを覆うゲート絶縁膜148a,148bを、例えば、CVD法により形成する。
図11に示されるように、ポリシリコンあるいはメタル等からなるゲート電極150a,150bを形成する。
図12に示すように、ポリイミド等からなるマスク層170を形成し、ゲート電極150bおよびマスク層170をマスクとして用い、セルフアラインで、例えばボロン(B)のイオン注入を行う。これによって、p+層172a,172bが形成される。
図13に示すように、ポリイミド等からなるマスク層174を形成し、ゲート電極150aおよびマスク層174をマスクとして用い、セルフアラインで、例えばリン(P)のイオン注入を行う。これによって、n+層146a,146bが形成される。
図14に示すように、層間絶縁膜154を形成し、選択的にコンタクトホール形成後、電極152a〜152dを形成する。
図15に示すように、CMOS構成のTFT上に接着層としてのエポキシ樹脂層160を形成し、次に、そのエポキシ樹脂層160を介して、TFTを転写体(例えば、ソーダガラス基板)180に貼り付ける。続いて、熱を加えてエポキシ樹脂を硬化させ、転写体180とTFTとを接着(接合)する。
図16に示すように、基板100の裏面から、例えば、Xe−Clエキシマレーザー光を、例えば図32のビームスキャンにより照射する。これにより、分離層120の層内および/または界面において剥離を生じせしめる。このとき、分離層であるアモルファスシリコン層120の膜厚が10nmであるため、剥離を生じさせるための光エネルギーを十分低減できた。また、アモルファスシリコン層120の剥離の際に、そのアモルファスシリコン層120よりも上層の各層142、154、160、180に応力が作用するが、この応力はその上層に142、154、160、180よって受けとめられ、薄膜デバイスの変形及び破壊が防止される。
図17に示すように、基板100を引き剥がす。
最後に、分離層120をエッチングにより除去する。これにより、図18に示すように、CMOS構成のTFTが、転写体180に転写されたことになる。なお、図33に示したように、シリコン系介在層例えばシリコン酸化膜128と、光吸収用の別のアモルファスシリコン層126とが分離層120上に形成されている場合には、分離層120のエッチング除去工程の前に、次の2工程を追加することもできる。その一つは、例えばドライエッチングにて光吸収層であるアモルファスシリコン層126を除去する工程であり、他の一つは、例えばフッ酸などでシリコン酸化物128を除去する工程である。
上述の第1の実施の形態および第2の実施の形態で説明した技術を用いると、例えば、図19(a)に示すような、薄膜デバイスを用いて構成されたマイクロコンピュータを所望の基板上に形成できるようになる。
本実施の形態では、上述の薄膜デバイスの転写技術を用いて、図20,図21に示されるような、アクティブマトリクス基板を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作成する場合の製造プロセスの例について説明する。
図20に示すように、アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、バックライト等の照明光源400,偏光板420,アクティブマトリクス基板440,液晶460,対向基板480,偏光板500を具備する。
以下、図21の液晶表示装置の製造プロセスについて、図23〜図27を参照して説明する。
図28に本発明の第5の実施の形態を示す。
本発明の第6の実施の形態を図29に示す。
縦50mm×横50mm×厚さ1.1mmの石英基板(軟化点:1630℃、歪点:1070℃、エキシマレーザの透過率:ほぼ100%)を用意し、この石英基板の片面に、分離層(レーザ光吸収層)として非晶質シリコン(a−Si)膜を低圧CVD法(Si2 H6 ガス、425℃)により形成した。分離層の膜厚としては、10nmと100nmの2種類のものを形成した。
分離層を、H(水素)を20at%含有する非晶質シリコン膜とした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
分離層を、スピンコートによりゾル−ゲル法で形成したセラミックス薄膜(組成:PbTiO3 、膜厚:200nm)とした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
分離層を、スパッタリングにより形成したセラミックス薄膜(組成:BaTiO3 、膜厚:400nm)とした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
分離層を、レーザ−アブレーション法により形成したセラミックス薄膜(組成:Pb(Zr,Ti)O3 (PZT)、膜厚:50nm)とした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
分離層を、スピンコートにより形成したポリイミド膜(膜厚:200nm)とした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
分離層を、スピンコートにより形成したポリフェニレンサルファイド膜(膜厚:200nm)とした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
分離層を、スパッタリングにより形成したAl層(膜厚:300nm)とした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
照射光として、Kr−Fエキシマレーザ(波長:248nm)を用いた以外は実施例2と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。なお、照射したレーザのエネルギー密度は、250mJ/cm2、照射時間は、20nsecであった。
照射光として、Nd−YAIGレーザ(波長:1068nm)を用いた以外は実施例2と同様にして薄膜トランジスタの転写を行った。なお、照射したレーザのエネルギー密度は、400mJ/cm2、照射時間は、20nsecであった。
被転写層として、高温プロセス1000℃によるポリシリコン膜(膜厚80nm)の薄膜トランジスタとした以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
転写体として、ポリカーボネート(ガラス転移点:130℃)製の透明基板を用いた以外は実施例1と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
転写体として、AS樹脂(ガラス転移点:70〜90℃)製の透明基板を用いた以外は実施例2と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
転写体として、ポリメチルメタクリレート(ガラス転移点:70〜90℃)製の透明基板を用いた以外は実施例3と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
転写体として、ポリエチレンテレフタレート(ガラス転移点:67℃)製の透明基板を用いた以外は、実施例5と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
転写体として、高密度ポリエチレン(ガラス転移点:77〜90℃)製の透明基板を用いた以外は実施例6と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。(実施例17)
転写体として、ポリアミド(ガラス転移点:145℃)製の透明基板を用いた以外は実施例9と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
転写体として、エポキシ樹脂(ガラス転移点:120℃)製の透明基板を用いた以外は実施例10と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
転写体として、ポリメチルメタクリレート(ガラス転移点:70〜90℃)製の透明基板を用いた以外は実施例11と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。
30 非照射領域(低照射領域)
100 基板
120 アモルファスシリコン層(レーザー吸収層)
126 シリコン系光吸収層
128 シリコン系介在層
130 シリコン系光吸収層
132 補強層
140 薄膜デバイス層
160 接着層
180 転写体
Claims (3)
- 透光性の基板上の薄膜トランジスタを含む被転写層を転写体に転写する方法であって、
前記透光性の基板上に、分離層を形成する第1工程と、
前記分離層上にシリコン系光吸収層を形成する第2工程と、
前記シリコン系光吸収層上に前記被転写層を形成する第3工程と、
前記被転写層を接着層を介して前記転写体に接合する第4工程と、
前記透光性の基板を介して前記分離層に光を照射し、前記分離層の層内および/または界面にて剥離を生じさせる第5工程と、
前記第4及び第5工程後に、前記透光性の基板を前記被転写層から離脱させる第6工程と、
を有し、
前記分離層と前記シリコン系光吸収層は、材質が異なることを特徴とする薄膜トランジスタの転写方法。 - 透光性の基板上の薄膜トランジスタを含む被転写層を転写体に転写する方法であって、
前記透光性の基板上に、分離層を形成する第1工程と、
前記分離層上にシリコン系光吸収層を形成する第2工程と、
前記シリコン系光吸収層上に前記被転写層を形成する第3工程と、
前記被転写層を接着層を介して前記転写体に接合する第4工程と、
前記透光性の基板を介して前記分離層に光を照射し、前記分離層の層内および/または界面にて剥離を生じさせる第5工程と、
前記第4及び第5工程後に、前記透光性の基板を前記被転写層から離脱させる第6工程と、
を有し、
前記分離層及び前記シリコン系光吸収層はアモルファスシリコンにて形成され、
前記分離層及び前記シリコン系光吸収層間に、前記分離層と前記シリコン系光吸収層を分離するためのシリコン系の介在層を形成する工程をさらに設けたことを特徴とする薄膜トランジスタの転写方法。 - 請求項1または2において、
前記シリコン系光吸収層の膜厚は、前記分離層の膜厚よりも厚く形成されることを特徴とする薄膜トランジスタの転写方法。
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