KR101120139B1 - Method for manufacturing flexible semiconductor using laser lift off - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉서블(flexible) 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 레이저 투과율이 높은 모재 기판과 레이저 흡수율이 높은 희생층을 이용하여 레이저 리프트 오프 공정으로 모재 기판과 희생층 사이의 격막 분리시 반도체 소자에 발생하는 결함을 방지하고 우수한 스위칭 특성과 반도체 소자의 제현성 및 품질 균일성을 확보할 수 있는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a flexible semiconductor device, and more particularly, when separating the diaphragm between the base substrate and the sacrificial layer by a laser lift-off process using a base substrate having a high laser transmittance and a sacrificial layer having a high laser absorption. The present invention relates to a method for manufacturing a flexible semiconductor device capable of preventing defects occurring in the semiconductor device, and ensuring excellent switching characteristics, uniformity and quality uniformity of the semiconductor device.

Description

레이저 리프트 오프를 이용한 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법{Method for manufacturing flexible semiconductor using laser lift off}Method for manufacturing flexible semiconductor device using laser lift off {Method for manufacturing flexible semiconductor using laser lift off}

본 발명은 플렉서블(flexible) 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 레이저 투과율이 높은 모재 기판과 레이저 흡수율이 높은 희생층을 이용하여 레이저 리프트 오프 공정으로 모재 기판과 희생층 사이의 격막 분리시 반도체 소자에 발생하는 결함을 방지하고 우수한 스위칭 특성과 반도체 소자의 재현성 및 품질 균일성을 확보할 수 있는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a flexible semiconductor device, and more particularly, when separating the diaphragm between the base substrate and the sacrificial layer by a laser lift-off process using a base substrate having a high laser transmittance and a sacrificial layer having a high laser absorption. The present invention relates to a method for manufacturing a flexible semiconductor device capable of preventing defects occurring in the semiconductor device and ensuring excellent switching characteristics, reproducibility, and quality uniformity of the semiconductor device.

단결정(mono crystalline) 또는 다결정(poly crystalline) 실리콘 트랜지스터는 높은 전자 이동도를 통한 우수한 스위칭 특성으로 인하여 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 우수한 스위칭 특성을 가지는 실리콘 트랜지스터를 제조하기 위하여 질소 분위기의 300℃ 온도 이상의 오븐에서 1시간 정도 열처리를 하여야 하는데, 높은 공정 온도로 인하여 실리콘 트랜지스터를 성막하기 위한 모재 기판으로 유리 기판 또는 사파이어 기판과 같이 높은 온도에서 열변형이 적은 재질의 기판을 사용하여야 한다.Mono crystalline or poly crystalline silicon transistors are widely used in flat panel displays due to their excellent switching characteristics through high electron mobility. In order to manufacture a silicon transistor having excellent switching characteristics, heat treatment should be performed for 1 hour in an oven of 300 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere. As a substrate for forming a silicon transistor due to a high process temperature, a substrate such as a glass substrate or a sapphire substrate is used. Substrates made of materials with low thermal deformation should be used.

차세대 디스플레이로 얇고 가벼울 뿐만 아니라 충격에도 강하며 휘거나 굽힐 수 있는 다양한 형태로 제작할 수 있는 플렉서블 디스플레이에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 종래 유리 기판 또는 사파이어 기판을 모재 기판으로 사용하는 실리콘 트랜지스터의 경우 낮은 플렉서블 특성과 모재 기판의 제한성으로 인하여 플렉서블 디스플레이에 적용하기 곤란하다는 문제점을 가진다. 최근 들어 플렉서블 반도체 소자를 제조하는 방법으로 박형 유리판을 기판으로 이용하는 방법, 금속판을 기판으로 사용하는 방법, 플라스틱 기판을 사용하는 방법 등에 대한 연구가 진행되고 있다. 플라스틱 기판을 이용하여 플렉서블 반도체 소자를 제조하는 방법은 크게 고온의 열처리가 가능한 플라스틱 기판을 이용하는 방법과 유리 기판 또는 사파이어 기판에서 성막한 반도체 소자를 플라스틱 기판으로 전사하는 방법으로 나누어 볼 수 있다.As a next-generation display, a lot of research is being conducted on flexible displays that can be manufactured in various shapes that can be bent or bent as well as being thin and light. In the case of a silicon transistor using a glass substrate or a sapphire substrate as a base substrate, there is a problem in that it is difficult to apply to a flexible display due to the low flexibility and the limitation of the base substrate. Recently, as a method of manufacturing a flexible semiconductor device, research has been conducted on a method of using a thin glass plate as a substrate, a method of using a metal plate as a substrate, and a method of using a plastic substrate. The method of manufacturing a flexible semiconductor device using a plastic substrate can be divided into a method of using a plastic substrate capable of high temperature heat treatment and a method of transferring a semiconductor device formed from a glass substrate or a sapphire substrate onto a plastic substrate.

도 1은 종래 고온 열처리가 가능한 플라스틱 기판을 이용하여 플렉서블 반도체 소자를 구현하는 방법의 일 예(이하 종래기술 1)를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an example (hereinafter, referred to as the prior art 1) of a method of implementing a flexible semiconductor device using a plastic substrate capable of high temperature heat treatment in the related art.

도 1을 참고로 살펴보면, 모재 기판(10)의 상면에 플라스틱 기판(20)을 얇게 코팅한다. 플라스틱 기판(20)은 고온의 열처리 공정을 구현할 수 있는 폴리이미드(PI) 재질로 제작된다. 플라스틱 기판(20)의 상면에 반도체 소자(30)를 형성하고 플라스틱 기판(20)의 상면에 형성된 반도체 소자(30)에 직접 고온의 열처리 공정을 수행한다. 열처리 공정이 완료된 후, 모재 기판(10)의 상면에 코팅 형성되어 있는 플라스틱 기판(20)을 모재 기판(10)과 분리하여 플렉서블 반도체 소자를 제조한다.Referring to Figure 1, the plastic substrate 20 is thinly coated on the upper surface of the base substrate 10. Plastic substrate 20 is made of a polyimide (PI) material that can implement a high temperature heat treatment process. The semiconductor device 30 is formed on the top surface of the plastic substrate 20, and a high temperature heat treatment process is performed directly on the semiconductor device 30 formed on the top surface of the plastic substrate 20. After the heat treatment process is completed, a flexible semiconductor device is manufactured by separating the plastic substrate 20 coated on the upper surface of the base substrate 10 from the base substrate 10.

한편, "플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법"이라는 명칭으로 2009년 3월 17일 등록된 한국등록특허 제10-890250호(이하 종래기술2)는 전사 방법으로 플렉서블 반도체 소자를 구현하는 방법을 개시하고 있는데, 종래기술2는 유리 기판 상에 희생층을 형성하는 단계와, 희생층 상에 금속막을 형성하는 단계와, 금속막 상에 절연층을 형성하는 단계와, 절연층 상에 피희생층을 형성하는 단계와, 피희생층 상에 플라스틱 기판을 접합하는 단계와, 유리 기판과 희생층 사이의 계면을 분리하여 플렉서블 소자를 제작하는 단계로 구성되어 있다. On the other hand, Korean Patent No. 10-890250 (hereinafter, referred to as the related art 2) registered on March 17, 2009 under the name of "a method of manufacturing a flexible device and a method of manufacturing a flexible display device" implements a flexible semiconductor device by a transfer method. A prior art 2 discloses a method of forming a sacrificial layer on a glass substrate, forming a metal film on the sacrificial layer, forming an insulating layer on the metal film, and Forming a victim layer, bonding a plastic substrate on the victim layer, and separating the interface between the glass substrate and the sacrificial layer to produce a flexible device.

플렉서블 반도체 소자를 제조하는 방법 중 박형 유리판을 사용하는 경우 기판 휨 능력에 한계가 있으며, 금속판을 사용하는 경우 금속판 표면이 거칠어 소자 특성이 저하되고 전도성이 좋아 소자 간의 전기적 간섭이 발생할 우려가 있다. In the method of manufacturing a flexible semiconductor device, when using a thin glass plate, there is a limit in the bending ability of the substrate. In the case of using a metal plate, the surface of the metal plate is rough, so that the device characteristics are deteriorated and the electrical conductivity is good.

종래 기술1의 경우 고온의 반도체 열처리 공정을 플라스틱 기판 상면에 형성된 반도체 소자에 직접 구현하기 때문에 높은 열변성을 가지는 고가의 폴리이미드(PI)를 사용하여야 하며, 따라서 제조 비용이 상승한다는 문제점을 가진다. In the case of the prior art 1, since a high-temperature semiconductor heat treatment process is directly implemented in a semiconductor device formed on an upper surface of a plastic substrate, expensive polyimide (PI) having high thermal denaturation must be used, and thus, manufacturing cost increases.

종래 기술2의 경우, 레이저 전사 방식에 따라 플렉서블 반도체 소자를 제조하기 위해서는 기본적으로 사용하는 레이저 파장에 대한 모재 기판의 높은 투과율을 고려하여야 한다. 레이저 리프트 오프 공정에 사용되는 일반적인 레이저의 파장이 157nm 내지 350nm인데 종래 기술2에서 개시하고 있는 유리 기판의 경우 레이저의 투과율이 낮아 레이저 리프트 오프 공정시 희생층에서 흡수되는 레이저가 적으며 이로 인하여 박리가 완벽하게 이루어지지 않는다는 문제점을 가진다. In case of the prior art 2, in order to manufacture the flexible semiconductor device according to the laser transfer method, it is necessary to consider the high transmittance of the base substrate with respect to the laser wavelength used basically. Although the wavelength of a general laser used in the laser lift-off process is 157 nm to 350 nm, the glass substrate disclosed in the prior art 2 has low transmittance of the laser, so that less laser is absorbed from the sacrificial layer during the laser lift-off process. The problem is that it is not perfect.

또한, 종래 기술2에는 모재 기판을 통과한 레이저를 흡수하여 모재 기판과 희생층의 계면을 깨끗하게 박리할 수 있는 희생층의 예로 개시한 재료들이 실제 레이저 흡수율이 낮다. 따라서 희생층과 금속막 사이의 계면 분리가 완벽하게 이루어지지 않아 분리 과정에서 반도체 소자에 다양한 결함이 발생하며, 수율 저하로 인한 경제성, 양산성 등의 문제점을 가진다. 더욱이 종래기술2에서 개시한 희생층의 재료들은 고가의 재료로 저렴한 플렉서블 반도체 소자를 제조하기 곤란하다는 문제점을 가진다.In addition, in the prior art 2, materials disclosed as an example of a sacrificial layer capable of absorbing a laser beam passing through the base material substrate to cleanly peel off the interface between the base material substrate and the sacrificial layer have low actual laser absorption rates. Therefore, since the interface separation between the sacrificial layer and the metal film is not made completely, various defects occur in the semiconductor device during the separation process, and there are problems such as economic efficiency and mass productivity due to yield decrease. Furthermore, the materials of the sacrificial layer disclosed in the prior art 2 have a problem that it is difficult to manufacture a low-cost flexible semiconductor device with an expensive material.

플렉서블 디스플레이를 구현하기 위한 핵심 기술은 크게 플렉서블 기판, 디스플레이용 표시 방식, 반도체 소자로 나눌 수 있다. 그 중 플렉서블 기판에 대한 기술은 어떠한 재질의 플렉서블 기판을 사용하느냐, 어떠한 재질의 희생층을 이용하느냐, 레이저 리프트 오프 공정을 이용하는 경우 어떠한 플렉서블 기판과 희생층의 조합을 사용하여 어떠한 공정으로 반도체 소자를 제조하느냐 등에 집중되어 있다. 이러한 플렉서블 기판의 종류, 희생층의 재질 또는 제조 공정에 따라 저렴하면서도 우수한 전기적 특성이 있는 플렉서블 디스플레이의 구현성이 달라지며, 따라서 플렉서블 기판의 재질, 희생층의 재질 또는 플렉서블 반도체 소자의 제조 공정에 대한 많은 연구와 투자가 이루어지고 있다.Key technologies for implementing a flexible display can be broadly divided into a flexible substrate, a display method for a display, and a semiconductor device. Among them, the technology for the flexible substrate includes a flexible substrate of which material, a material of a sacrificial layer, and a combination of a flexible substrate and a sacrificial layer using a combination of the flexible substrate and the sacrificial layer in the case of using the laser lift-off process. It is focused on manufacturing. According to the type of the flexible substrate, the material of the sacrificial layer or the manufacturing process, the implementability of the flexible display with inexpensive and excellent electrical characteristics is changed. Much research and investment is being made.

본 발명은 종래 기술들이 가지는 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 레이저 전사 방식을 이용한 신규한 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to overcome the problems of the prior art, the object of the present invention is to provide a novel method for manufacturing a flexible semiconductor device using a laser transfer method.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 저렴한 플라스틱 기판을 이용하면서도 전기적 특성이 우수하고 균일한 특성이 있는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flexible semiconductor device having excellent electrical characteristics and uniform characteristics while using an inexpensive plastic substrate.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 엑시머 레이저의 에너지 밴드갭에 기초하여 높은 레이저 투과성을 가지는 모재 기판과 에너지 흡수율이 높은 희생층을 통해 모재 기판과 희생층의 박리를 완벽하게 수행할 수 있는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a flexible semiconductor capable of completely peeling the substrate and the sacrificial layer through the substrate having the high laser transmittance and the sacrificial layer having the high energy absorption based on the energy band gap of the excimer laser. It is to provide a method of manufacturing the device.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 엑시머 레이저의 에너지 밴드갭에 기초하여 높은 레이저 투과성을 가지는 모재 기판과 레이저 흡수율이 높은 희생층을 통해 짧은 레이저 조사 시간으로도 모재 기판과 희생층의 박리를 완벽하게 수행할 수 있는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to completely separate the substrate and the sacrificial layer even with a short laser irradiation time through the substrate having the high laser transmittance and the sacrificial layer having the high laser absorption based on the energy band gap of the excimer laser. It is to provide a method for manufacturing a flexible semiconductor device that can be performed.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 레이저 리프트 오프뿐만 아니라 접착층을 이용하여 반도체 소자에 결함을 주지 않으면서 반도체 소자를 플라스틱 기판으로 전사할 수 있는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a flexible semiconductor device capable of transferring a semiconductor device to a plastic substrate without causing a defect in the semiconductor device by using an adhesive layer as well as a laser lift-off.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법은 모재 기판 상면에 희생층을 형성하는 단계와, 형성한 희생층 상면에 반도체 소자를 형성하는 단계와, 형성한 산화물 반도체 소자 상면에 제1 접착층을 형성하는 단계와, 제1 접착층 상면에 지지 기판을 형성하는 단계와, 모재 기판으로 레이저를 조사하여 레이저 리프트 오프 공정을 통해 모재 기판과 희생층의 계면을 분리하는 단계와, 모재 기판을 제거하여 모재 기판 위에 형성된 반도체 소자를 제1 접착층으로 전사하는 단계를 포함하며, 모재 기판의 에너지 밴드갭은 사용하는 레이저 파장보다 크며 희생층의 에너지 밴드갭은 사용하는 레이저 파장 보다 작은 것을 특징으로 한다. 여기서 모재 기판은 사파이어 기판 또는 쿼츠 기판 중 어느 하나이며, 희생층은 Ga2O3 타겟을 질소 분위기에서 사파이어 기판 또는 쿼츠 기판의 상면에 반응성 스퍼터링 공정으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, a method of manufacturing a flexible semiconductor device according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming a sacrificial layer on the upper surface of the base substrate, forming a semiconductor device on the upper surface of the sacrificial layer formed; Forming a first adhesive layer on an upper surface of the formed oxide semiconductor element, forming a support substrate on the upper surface of the first adhesive layer, irradiating a laser onto the base substrate, and then removing the interface between the base substrate and the sacrificial layer through a laser lift-off process. Separating and transferring the semiconductor element formed on the base substrate to the first adhesive layer by removing the base substrate, wherein the energy band gap of the base substrate is larger than the laser wavelength used and the energy band gap of the sacrificial layer is used. It is characterized by being smaller than the laser wavelength. Here, the base material substrate is either a sapphire substrate or a quartz substrate, and the sacrificial layer is characterized in that the Ga 2 O 3 target is formed on the upper surface of the sapphire substrate or quartz substrate in a nitrogen atmosphere by a reactive sputtering process.

바람직하게, 지지 기판은 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the support substrate is polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethylene sulfone (PES), transparent polyimide (PI), polyarylate (PAR), polycyclic It is characterized in that any one of an olefin (PCO), polymethyl methacrylate (PMMA), crosslinking type epoxy (crosslinking type epoxy), crosslinking type urethane (crosslinking type urethane).

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법은 모재 기판 상면에 희생층을 형성하는 단계와, 형성한 희생층 상면에 반도체 소자를 형성하는 단계와, 형성한 산화물 반도체 소자 상면에 제1 접착층을 형성하는 단계와, 제1 접착층 상면에 지지 기판을 형성하는 단계와, 모재 기판으로 레이저를 조사하여 레이저 리프트 오프 공정을 통해 모재 기판과 희생층의 계면을 분리하는 단계와, 모재 기판을 제거하여 모재 기판 위에 형성된 반도체 소자를 제1 접착층으로 전사하는 단계와, 플렉서블 기판 상면에 제2 접착층을 형성하는 단계와, 반도체 소자의 하면을 제2 접착층에 접착시키는 단계와, 지지 기판을 제거하여 반도체 소자를 플렉서블 기판으로 전사하는 단계를 포함하며, 모재 기판의 에너지 밴드갭은 사용하는 레이저 파장보다 크며 희생층의 에너지 밴드갭은 사용하는 레이저 파장 보다 작은 것을 특징으로 한다. 여기서 모재 기판은 사파이어 기판 또는 쿼츠 기판 중 어느 하나이며, 희생층은 Ga2O3 타겟을 질소 분위기에서 사파이어 기판 또는 쿼츠 기판의 상면에 반응성 스퍼터링 공정으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, a method of manufacturing a flexible semiconductor device according to another embodiment of the present invention comprises the steps of forming a sacrificial layer on the upper surface of the base substrate, forming a semiconductor device on the upper surface of the formed sacrificial layer, Forming a first adhesive layer on an upper surface of the formed oxide semiconductor element, forming a support substrate on the upper surface of the first adhesive layer, irradiating a laser onto the base substrate, and then removing the interface between the base substrate and the sacrificial layer through a laser lift-off process. Separating the base substrate, transferring the semiconductor element formed on the base substrate to the first adhesive layer, forming a second adhesive layer on the upper surface of the flexible substrate, and bonding the bottom surface of the semiconductor element to the second adhesive layer. And transferring the semiconductor device to the flexible substrate by removing the support substrate. Gap energy band gap of the sacrificial layer is larger than the laser wavelength used is characterized in that less than the laser wavelength used. Here, the base material substrate is either a sapphire substrate or a quartz substrate, and the sacrificial layer is characterized in that the Ga 2 O 3 target is formed on the upper surface of the sapphire substrate or quartz substrate in a nitrogen atmosphere by a reactive sputtering process.

바람직하게, 플렉서블 기판은 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the flexible substrate is polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethylene sulfone (PES), transparent polyimide (PI), polyarylate (PAR), polycyclic It is characterized in that any one of an olefin (PCO), polymethyl methacrylate (PMMA), crosslinking type epoxy (crosslinking type epoxy), crosslinking type urethane (crosslinking type urethane).

본 발명에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법은 종래 기술과 비교하여 다음과 같은 다양한 효과들을 가진다.The manufacturing method of the flexible semiconductor device according to the present invention has various effects as follows compared to the prior art.

첫째, 본 발명에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법은 저렴한 플라스틱 기판을 이용하여 플렉서블 반도체 소자를 제조할 수 있다.First, in the method of manufacturing a flexible semiconductor device according to the present invention, a flexible semiconductor device may be manufactured using an inexpensive plastic substrate.

둘째, 본 발명에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법은 엑시머 레이저의 파장에 기초하여 높은 레이저 투과율을 가지는 모재 기판과 에너지 흡수율이 높은 희생층을 사용함으로써, 모재 기판과 희생층의 박리를 완벽하게 수행하여 물리적 박리 과정에서 발생할 수 있는 다양한 결함을 방지할 수 있다.Second, the method of manufacturing the flexible semiconductor device according to the present invention uses a base substrate having a high laser transmittance and a sacrificial layer having high energy absorption based on the wavelength of the excimer laser, thereby completely peeling off the base substrate and the sacrificial layer. Various defects that may occur during the physical peeling process can be prevented.

셋째, 본 발명에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법은 엑시머 레이저의 파장에 기초하여 높은 레이저 투과율을 가지는 모재 기판과 에너지 흡수율이 높은 희생층을 사용함으로써, 짧은 레이저 조사 시간으로도 모재 기판과 희생층의 박리를 완벽하게 수행할 수 있다.Third, the method of manufacturing the flexible semiconductor device according to the present invention uses a base substrate having a high laser transmittance and a sacrificial layer having a high energy absorption based on the wavelength of the excimer laser, so that the substrate and the sacrificial layer can be formed even with a short laser irradiation time. Peeling can be performed perfectly.

넷째, 본 발명에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법은 레이저 리프트 오프과 별도로 접착층을 이용하여 반도체 소자를 지지 기판으로 전사함으로써, 반도체 소자에 결함을 주지 않으면서 희생층과 반도체 소자의 분리를 용이하게 분리할 수 있다.Fourth, the method of manufacturing the flexible semiconductor device according to the present invention transfers the semiconductor device to the support substrate by using an adhesive layer separate from the laser lift-off, thereby easily separating the sacrificial layer and the semiconductor device without causing a defect in the semiconductor device. Can be.

도 1은 종래 고온 열처리가 가능한 플라스틱 기판을 이용하여 플렉서블 반도체 소자를 구현하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2와 도 3에서 설명한 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에서 모재 기판의 에너지 밴드갭, 모재 기판에 조사되는 레이저의 에너지 밴드갭 및 희생층의 에너지 밴드갭을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에서 사용되는 희생층의 레이저 투과율 곡선을 나타내는 도면이다.1 is a view for explaining an example of a method of implementing a flexible semiconductor device using a plastic substrate capable of high temperature heat treatment in the related art.
2 is a view for explaining a method of manufacturing a flexible semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method of manufacturing a flexible semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
4 illustrates an energy band gap of a base substrate, an energy band gap of a laser irradiated to the base substrate, and an energy band gap of a sacrificial layer in one embodiment and another embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 2 and 3.
5 is a diagram illustrating a laser transmittance curve of a sacrificial layer used in an embodiment of the present invention and another embodiment.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the flexible semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of manufacturing a flexible semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 2(a)를 참고로 살펴보면, 모재 기판(100)의 상면에는 희생층(110)이 형성되고, 희생층(110) 상면에는 반도체 소자(130)가 형성된다. 여기서 모재 기판(100)은 후술하는 레이저 리프트 오프 공정시 모재 기판(100)에 조사되는 레이저의 에너지 밴드갭보다 큰 에너지 밴드갭을 가지는 기판으로, 레이저보다 통상적으로 큰 에너지 밴드갭을 가지는 사파이어(sapphire) 기판 또는 쿼츠(qusrtz) 기판 중 어느 하나를 사용한다. 여기서 바람직하게 희생층(110)은 Ga-O-N계열이며, 더욱 바람직하게 희생층(110)은 GaON이다. Referring to FIG. 2A, a sacrificial layer 110 is formed on an upper surface of the base substrate 100, and a semiconductor device 130 is formed on an upper surface of the sacrificial layer 110. Here, the base substrate 100 is a substrate having an energy band gap larger than the energy band gap of the laser irradiated to the base substrate 100 during the laser lift-off process to be described later, and sapphire having an energy band gap that is typically larger than that of the laser. ) Or a qusrtz substrate is used. Here, the sacrificial layer 110 is preferably a Ga-O-N series, and more preferably, the sacrificial layer 110 is GaON.

Ga-O-N 계열의 희생층(110)은 화학기상성장법(chemical vapor deposition, CVD) 또는 물리적기상성장법(PVD:Physical vapor deposition)에 의해 형성될 수 있으며, 바람직하게 물리적기상성장법 중 반응성 스퍼터링 방식에 의해 형성될 수 있다. 반응성 스퍼터링 방식에 따라 희생층(110)을 형성하는 실험조건1 내지 실험조건3이 아래의 표1 내지 표3에 기재되어 있다.The sacrificial layer 110 of the Ga-ON series may be formed by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), preferably reactive sputtering during physical vapor deposition. It can be formed by the manner. Experimental conditions 1 to 3 for forming the sacrificial layer 110 according to the reactive sputtering method are described in Tables 1 to 3 below.

타겟 물질(target material)Target material Ga2O3 Ga 2 O 3 모재 기판(substrate)Substrate 사파이어 기판Sapphire Substrate 시스템 압력(base pressure of system)Base pressure of system 3×10-6 Torr 이하3 × 10 -6 Torr or less 혼합 가스비(flow rate)Mixed gas flow rate 20: 5 sccm(Ar:N2)20: 5 sccm (Ar: N 2 ) 인가 전력(power injection)Power injection RF 100WRF 100W 동작 압력(working pressure)Working pressure 2m Torr2m Torr

타겟 물질(target material)Target material GaNGaN 모재 기판(substrate)Substrate 사파이어 기판Sapphire Substrate 시스템 압력(base pressure of system)Base pressure of system 3×10-6 Torr 이하3 × 10 -6 Torr or less 혼합 가스비(flow rate)Mixed gas flow rate 20: 5 sccm(Ar:O2)20: 5 sccm (Ar: O 2 ) 인가 전력(power injection)Power injection RF 100WRF 100W 동작 압력(working pressure)Working pressure 2m Torr2m Torr

타겟 물질(target material)Target material Ga2O3 와 GaNGa 2 O 3 and GaN 모재 기판(substrate)Substrate 사파이어 기판Sapphire Substrate 시스템 압력(base pressure of system)Base pressure of system 3×10-6 Torr 이하3 × 10 -6 Torr or less 혼합 가스비(flow rate)Mixed gas flow rate Ar 20 sccmAr 20 sccm 인가 전력(power injection)Power injection RF 100WRF 100W 동작 압력(working pressure)Working pressure 2m Torr2m Torr

바람직하게, 희생층(110)의 두께는 10nm이상인 것을 특징으로 한다. 희생층(110)의 두께가 10nm보다 작을 경우, 희생층(110)에서 레이저의 흡수율이 떨어져 모재 기판(100)과 희생층(110)의 계면 분리가 완벽하게 이루어지지 않으며 희생층(110)을 통과한 레이저가 희생층(110)의 상면에 형성된 반도체 소자(130)에 영향을 미치게 된다. Preferably, the thickness of the sacrificial layer 110 is characterized in that more than 10nm. When the thickness of the sacrificial layer 110 is smaller than 10 nm, the absorption rate of the laser is reduced in the sacrificial layer 110, so that the interface separation between the base substrate 100 and the sacrificial layer 110 is not completely performed. The laser beam passing through affects the semiconductor device 130 formed on the sacrificial layer 110.

반도체 소자(130)는 반도체 박막을 포함하는 소자로서, 활성 채널로 InGaZnO, InZnO, 금속도핑된 InZnO, ZnSnO, 금속도핑된 ZnSnO, ZnO, SnO, InO, AlSnZnO, TiO, 5족 전이 금속도핑된 TiO을 사용하는 산화물 TFT 반도체인 것을 특징으로 한다. 반도체 소자(130)는 요구되는 전기 특성을 위하여 질소 분위기의 300℃ 온도 이상의 오븐에서 1시간 정도 열처리된다.The semiconductor device 130 is a device including a semiconductor thin film. The active channel is InGaZnO, InZnO, metal doped InZnO, ZnSnO, metal doped ZnSnO, ZnO, SnO, InO, AlSnZnO, TiO, Group 5 transition metal doped TiO. An oxide TFT semiconductor is used. The semiconductor device 130 is heat-treated for about 1 hour in an oven of 300 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere for required electrical properties.

도 2(b)를 참고로 살펴보면, 반도체 소자(130)의 열처리 공정이 완료된 후, 반도체 소자(130)의 상면에 제1 접착층(140)을 형성하고 다시 제1 접착층(140) 상면에 지지 기판(150)을 접착한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 반도체 소자(130)와 대향하는 지지 기판(150)의 일면에 제1 접착층(140)을 형성하고, 제1 접착층(140)이 형성되어 있는 지지 기판(150)과 반도체 소자(130)의 상면을 접착시킬 수 있다. 여기서 지지 기판(150)은 유연성이 있는 플렉서블 기판으로, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 2 (b), after the heat treatment process of the semiconductor device 130 is completed, the first adhesive layer 140 is formed on the top surface of the semiconductor device 130, and the support substrate is formed on the top surface of the first adhesive layer 140. Adhesion 150. According to the field to which the present invention is applied, the first adhesive layer 140 is formed on one surface of the support substrate 150 facing the semiconductor element 130, and the support substrate 150 having the first adhesive layer 140 formed thereon and The upper surface of the semiconductor device 130 may be bonded. The support substrate 150 is a flexible substrate having flexibility, polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethylene sulfone (PES), transparent polyimide (PI), polyarray (PAR), polycyclic olefin (PCO), polymethyl methacrylate (PMMA), crosslinking type epoxy (crosslinking type epoxy), characterized in that any one of a crosslinking type urethane (crosslinking type urethane).

도 2(c)를 참고로 살펴보면, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 공정을 이용하여 모재 기판(100)과 희생층(110)의 계면을 분리한다. 레이저를 모재 기판(100)에 조사하면, 모재 기판(100)의 에너지 밴드갭은 레이저의 파장보다 커 조사된 레이저는 용이하게 모재 기판(100)을 통과하여 희생층(110)에 흡수된다. 바람직하게, 희생층(110)을 형성시 반응성 H2 가스를 희생층(110) 성막시 유입시켜 GaON:H 조합의 희생층(110)을 제작할 수 있다. GaON:H 조합의 희생층을 형성한 경우 레이저 리프트 오프 공정시 H2 가스의 기화를 통하여 희생층(110)과 모재 기판(100)의 계면이 보다 용이하게 분리된다.Referring to FIG. 2C, an interface between the base substrate 100 and the sacrificial layer 110 is separated by using a laser lift off process. When the laser is irradiated onto the base substrate 100, the energy band gap of the base substrate 100 is greater than the wavelength of the laser, and the irradiated laser easily passes through the base substrate 100 and is absorbed by the sacrificial layer 110. Preferably, when the sacrificial layer 110 is formed, a reactive H 2 gas may be introduced into the sacrificial layer 110 to form a sacrificial layer 110 of a GaON: H combination. When the sacrificial layer of the GaON: H combination is formed, the interface between the sacrificial layer 110 and the base substrate 100 is more easily separated through vaporization of H 2 gas during the laser lift-off process.

도 2(d)를 참고로 살펴보면, 레이저 리프트 오프의 공정이 완료 후 모재 기판(100)과 지지 기판(150)에 서로 반대되는 방향으로 어긋나게 외력을 가해주어 모재 기판(100)과 지지 기판(150)을 분리한다. 분리시 모재 기판(100)에 형성되어 있는 반도체 소자(130)는 제1 접착층(140)이 형성되어 있는 지지 기판(150)으로 전사된다. 지지 기판(150)은 유연성이 있는 플라스틱 기판이며 지지 기판(150)에 반도체 소자(130)가 전사되므로, 이를 이용하면 휨 특성이 있는 다양한 플렉서블 반도체 소자를 제조할 수 있다. 이때 반도체 소자(130)에 접착되어 있는 희생층(110)은 에칭으로 제거된다. 에칭 과정은 염화수소(HCl)과 질산(HNO3)을 3:1로 혼합하여 왕수(aqua regia)를 제조하고, 제조한 왕수에 희생층(110)을 수초 내지 수분 동안 담가 제거한다.Referring to FIG. 2 (d), after completion of the laser lift-off process, external force is applied to the base substrate 100 and the support substrate 150 in a direction opposite to each other so that the base substrate 100 and the support substrate 150 are offset. ). At the time of separation, the semiconductor device 130 formed on the base substrate 100 is transferred to the support substrate 150 on which the first adhesive layer 140 is formed. Since the support substrate 150 is a flexible plastic substrate and the semiconductor device 130 is transferred to the support substrate 150, it is possible to manufacture various flexible semiconductor devices having bending characteristics. At this time, the sacrificial layer 110 adhered to the semiconductor device 130 is removed by etching. In the etching process, hydrogen chloride (HCl) and nitric acid (HNO 3) are mixed 3: 1 to prepare aqua regia, and the sacrificial layer 110 is soaked for several seconds to several minutes in the prepared aqua regia.

모재 기판(100)의 에너지 밴드갭은 조사되는 레이저의 파장보다 크며 희생층(110)은 레이저를 잘 흡수하는 Ga-O-N 계열의 희생층을 사용하여 모재기판(100)과 희생층(110)의 계면 분리를 완벽하게 수행함과 동시에 지지 기판(150)의 하면에 형성된 제1 접착층(140)을 이용하여 모재 기판(100)에 형성된 반도체 소자(130)를 지지 기판(150)으로 전사함으로써, 반도체 소자(130)에 결함을 주지 않으면서 플렉서블 반도체 소자를 제조할 수 있다.The energy band gap of the base material substrate 100 is larger than the wavelength of the laser to be irradiated, and the sacrificial layer 110 is formed of the base material substrate 100 and the sacrificial layer 110 by using a Ga-ON-based sacrificial layer that absorbs the laser well. The semiconductor device 130 is transferred to the support substrate 150 by transferring the semiconductor device 130 formed on the base substrate 100 using the first adhesive layer 140 formed on the bottom surface of the support substrate 150 at the same time. The flexible semiconductor device can be manufactured without giving a defect to the 130.

<제2 실시예>Second Embodiment

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of manufacturing a flexible semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

도 3(a)를 참고로 살펴보면, 모재 기판(200)의 상면에는 희생층(210)이 형성되고, 희생층(210) 상면에는 반도체 소자(230)가 형성된다. 모재 기판(200)은 레이저 리프트 오프 공정시 모재 기판(200)에 조사되는 레이저의 파장보다 큰 에너지 밴드갭을 가지는 기판으로, 사파이어(sapphire) 기판 또는 쿼츠(qusrtz) 기판 중 어느 하나를 사용한다. 여기서 바람직하게 희생층(210)은 Ga-O-N계열이며, 더욱 바람직하게 희생층(210)은 GaON이다. 희생층(210)의 형성 방법은 제1 실시예에서 설명한 방식과 동일한 방식으로 형성하며, 이하 설명의 간소화를 위하여 자세한 희생층(210)의 형성 방법에 대한 설명은 생략한다. 반도체 소자(230)는 요구되는 전기 특성을 위하여 질소 분위기의 300℃ 온도 이상의 오븐에서 1시간 정도 열처리된다.Referring to FIG. 3A, a sacrificial layer 210 is formed on an upper surface of the base substrate 200, and a semiconductor device 230 is formed on an upper surface of the sacrificial layer 210. The base substrate 200 is a substrate having an energy band gap larger than the wavelength of the laser irradiated to the base substrate 200 during the laser lift-off process, and uses either a sapphire substrate or a quartz substrate. Here, preferably, the sacrificial layer 210 is Ga-O-N series, and more preferably, the sacrificial layer 210 is GaON. The method of forming the sacrificial layer 210 is formed in the same manner as described in the first embodiment, and a detailed description of the method of forming the sacrificial layer 210 will be omitted for simplicity. The semiconductor device 230 is heat treated for about 1 hour in an oven of 300 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere for required electrical characteristics.

도 3(b)를 참고로 살펴보면, 반도체 소자(230)의 열처리 공정이 완료된 후, 반도체 소자(230)의 상면에 제1 접착층(240)을 형성하고 다시 제1 접착층(240) 상면에 지지 기판(250)을 접착한다. Referring to FIG. 3B, after the heat treatment process of the semiconductor device 230 is completed, the first adhesive layer 240 is formed on the top surface of the semiconductor device 230 and the support substrate is formed on the top surface of the first adhesive layer 240 again. Adhesion 250 is performed.

도 3(c)을 참고로 살펴보면, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 공정을 이용하여 모재 기판(200)과 희생층(210)의 계면을 분리한다. 바람직하게, 희생층(210)을 형성시 반응성 H2 가스를 희생층(210) 성막시 유입시켜 GaON:H 조합의 희생층(210)을 제작할 수 있다. Referring to FIG. 3 (c), the interface between the base substrate 200 and the sacrificial layer 210 is separated by using a laser lift off process. Preferably, the sacrificial layer 210 of the GaON: H combination may be manufactured by introducing reactive H 2 gas into the sacrificial layer 210 when forming the sacrificial layer 210.

도 3(d)를 참고로 살펴보면, 레이저 리프트 오프의 공정이 완료 후 모재 기판(200)과 지지 기판(250)에 서로 반대되는 방향으로 어긋나게 외력을 가해주어 모재 기판(200)과 지지 기판(250)을 분리한다. 분리시 모재 기판(200)에 형성되어 있는 반도체 소자(230)는 제1 접착층(240)이 형성되어 있는 지지 기판(250)으로 전사된다. 지지 기판(250)은 전사되는 반도체 소자(230)를 단순히 지지하기 위한 기판으로 플렉서블 특성이 있거나 플렉서블 특성이 있지 않은 다양한 종류의 기판이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3 (d), after the completion of the laser lift-off process, external force is applied to the base substrate 200 and the support substrate 250 in a direction opposite to each other so that the base substrate 200 and the support substrate 250 are removed. ). The semiconductor device 230 formed on the base substrate 200 is transferred to the supporting substrate 250 on which the first adhesive layer 240 is formed. The support substrate 250 may be a substrate for simply supporting the semiconductor device 230 to be transferred, and various kinds of substrates having flexible characteristics or non-flexible characteristics may be used.

모재 기판(200)은 조사되는 레이저의 파장보다 큰 에너지 밴드갭을 가지는 모재 기판(200)을 사용하고 레이저를 잘 흡수하는 Ga-O-N 계열의 희생층(210)을 사용하여 모재기판(200)과 희생층(210)의 계면 분리를 완벽하게 수행함과 동시에 지지 기판(250)의 하면에 형성된 제1 접착층(240)을 이용하여 모재 기판(200)에 형성된 반도체 소자(230)를 지지 기판(250)으로 전사함으로써, 반도체 소자(230)에 결함을 주지 않으면서 플렉서블 반도체 소자를 제조할 수 있다. The base substrate 200 may be formed of the base substrate 200 using the base substrate 200 having an energy bandgap larger than the wavelength of the irradiated laser and using the sacrificial layer 210 of the Ga-ON series that absorbs the laser well. The semiconductor substrate 230 formed on the base substrate 200 is supported using the first adhesive layer 240 formed on the lower surface of the support substrate 250 while the interface separation of the sacrificial layer 210 is completely performed. By transferring the structure, the flexible semiconductor device can be manufactured without giving a defect to the semiconductor device 230.

도 3(e)을 참고로 살펴보면, 지지 기판(250)으로 전사된 반도체 소자(230)를 플렉서블 기판(260)으로 재전사하기 위하여 전사된 반도체 소자(230)를 포함하는 지지 기판(250)과 플렉서블 기판(260)을 서로 접착시킨다. 여기서 반도체 소자(230)와 접착되는 플렉서블 기판(260)의 일면에는 제2 접착층(270)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 3E, the support substrate 250 including the semiconductor device 230 transferred to retransmit the semiconductor device 230 transferred to the support substrate 250 to the flexible substrate 260 and The flexible substrates 260 are bonded to each other. In this case, a second adhesive layer 270 is formed on one surface of the flexible substrate 260 to be bonded to the semiconductor device 230.

도 3(f)를 참고로 살펴보면, 지지 기판(250)과 플렉서블 기판(260)에 서로 반대되는 방향으로 어긋나게 외력을 가해주어 지지 기판(250)과 플렉서블 기판(260)을 분리한다. 지지 기판(250)에 접착되어 있는 제1 접착층(240)의 접착력은 플렉서블 기판(260)에 접착되어 있는 제2 접착층(270)의 접착력보다 작아 지지 기판(250)과 플렉서블 기판(260)을 분리시 지지 기판(250)에 접착되어 있는 반도체 소자(230)는 플렉서블 기판(260)으로 재전사된다. 바람직하게, 제1 접착층(240)은 지지 기판(250)의 일면 전면에 형성되어 있는 것이 아니라 반도체 소자(230)를 모재 기판(200)으로부터 전사할 정도의 접착력을 가지도록 패터닝 형성되어, 지지 기판(250)에 접착되어 있는 반도체 소자(230)는 플렉서블 기판(260)으로 용이하게 재전사된다. Referring to FIG. 3 (f), the support substrate 250 and the flexible substrate 260 are separated by applying external force to the support substrate 250 and the flexible substrate 260 in a direction opposite to each other. The adhesion of the first adhesive layer 240 adhered to the support substrate 250 is smaller than the adhesion of the second adhesive layer 270 adhered to the flexible substrate 260, thereby separating the support substrate 250 and the flexible substrate 260. The semiconductor device 230 adhered to the city support substrate 250 is retransmitted to the flexible substrate 260. Preferably, the first adhesive layer 240 is not formed on the entire surface of one surface of the support substrate 250, but is patterned to have an adhesive force enough to transfer the semiconductor device 230 from the base substrate 200. The semiconductor device 230 adhered to the 250 is easily retransferred onto the flexible substrate 260.

플렉서블 기판(260)은 유연성을 가지는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane) 중 어느 하나이다. 플렉서블 기판(260)은 유연성이 있는 플라스틱 기판이며 플렉서블 기판(260)에 반도체 소자(230)가 전사되므로, 이를 이용하면 휨 특성을 가지는 다양한 플렉서블 반도체 소자를 제조할 수 있다.Flexible substrate 260 is a flexible polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethylene sulfone (PES), transparent polyimide (PI), polyarylate (PAR), Polycyclic olefin (PCO), polymethyl methacrylate (PMMA), crosslinking type epoxy (crosslinking type epoxy), crosslinking type urethane (crosslinking type urethane). Since the flexible substrate 260 is a flexible plastic substrate and the semiconductor device 230 is transferred to the flexible substrate 260, various flexible semiconductor devices having bending characteristics may be manufactured using the flexible substrate 260.

도 4는 도 2와 도 3에서 설명한 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에서 모재 기판의 에너지 밴드갭, 모재 기판에 조사되는 레이저의 에너지 밴드갭 및 희생층의 에너지 밴드갭을 도시하고 있다.4 illustrates an energy band gap of a base substrate, an energy band gap of a laser irradiated to the base substrate, and an energy band gap of a sacrificial layer in one embodiment and another embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 2 and 3.

도 4를 참고로 살펴보면, 모재 기판의 에너지 밴드갭은 모재 기판에 조사되는 레이저 파장 보다 크며, 이로 인하여 모재 기판에 조사되는 레이저는 높은 투과율로 모재 기판을 통과하여 희생층으로 전달되게 된다. 한편, 희생층의 에너지 밴드갭은 레이저 파장보다 작으며, 이로 인하여 모재 기판을 통과한 레이저는 희생층에 흡수된다. 즉 모재 기판의 에너지 밴드갭, 희생층의 에너지 밴드갭, 레이저 파장 중 모재 기판의 에너지 밴드갭은 가장 크고 희생층의 에너지 밴드갭은 가장 작으며 레이저의 파장은 모재 기판과 희생층의 에너지 밴드갭의 중간 크기이다.Referring to FIG. 4, the energy bandgap of the base substrate is greater than the laser wavelength irradiated on the base substrate, whereby the laser irradiated on the base substrate passes through the base substrate at a high transmittance and is transferred to the sacrificial layer. On the other hand, the energy bandgap of the sacrificial layer is smaller than the laser wavelength, so that the laser passing through the base substrate is absorbed by the sacrificial layer. That is, the energy bandgap of the base substrate, the energy bandgap of the sacrificial layer, and the laser wavelength are the largest, the energy bandgap of the sacrificial layer is the smallest, and the wavelength of the laser is the energy bandgap of the base substrate and the sacrificial layer. Is of medium size.

바람직하게, 모재 기판은 사파이어 기판으로 사파리어 기판의 에너지 밴드갭은 9.9eV로 가장 크고, 희생층은 GaON로 GaON의 에너지 밴드갭은 3.88eV로 가장 작으며 레이저는 KrF 엑시머 레이저로 5eV의 에너지 밴드갭을 가진다. 따라서 KrF 엑시머 레이저는 사파이어 기판을 높은 투과율로 투과하며 GaON 희생층에서 높은 흡수율로 흡수되어 사파이어 기판과 GaON 희생층 사이의 격막을 용이하게 분리시킨다.Preferably, the base substrate is a sapphire substrate, the energy bandgap of the safari substrate is the largest (9.9eV), the sacrificial layer is GaON, the energy bandgap of GaON is the smallest 3.88eV and the laser is an energy band of 5eV with KrF excimer laser Has a gap. Therefore, the KrF excimer laser transmits the sapphire substrate with high transmittance and is absorbed with high absorption in the GaON sacrificial layer to easily separate the diaphragm between the sapphire substrate and the GaON sacrificial layer.

도 5는 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에서 사용되는 희생층의 레이저 투과율 곡선을 나나내는 도면이다.5 is a diagram showing a laser transmittance curve of a sacrificial layer used in one embodiment and another embodiment of the present invention.

도 5에 도시되어 있는 희생층의 레이저 투과율 곡선을 참고로 살펴보면, 레이저 리프트 오프를 위해 사용되는 레이저 소스들의 파장은 통상 157nm 내지 350nm이며, GaON 희생층은 157nm 내지 350nm의 파장을 가지는 레이저 소스에 대해 낮은 투과율을 보인다는 것을 알 수 있다. 즉, GaON 희생층은 157nm 내지 350nm의 파장을 가지는 레이저 소스를 대부분 흡수하기 때문에, GaON을 레이저 리프트 오프의 희생층으로 사용하는 경우 짧은 조사 시간과 작은 크기의 레이저로도 모재 기판과 희생층의 격막을 용이하게 분리시킨다.
Referring to the laser transmittance curve of the sacrificial layer illustrated in FIG. 5, the wavelengths of the laser sources used for the laser lift-off are typically 157 nm to 350 nm, and the GaON sacrificial layer is for the laser source having the wavelength of 157 nm to 350 nm. It can be seen that the low transmittance is shown. That is, since the GaON sacrificial layer absorbs most of the laser source having a wavelength of 157 nm to 350 nm, when the GaON is used as a sacrificial layer for laser lift-off, the diaphragm of the base substrate and the sacrificial layer is formed even with a short irradiation time and a small size laser. Easily separated.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100, 200: 모재 기판
110, 210: 희생층
130, 230: 반도체 소자
140, 240: 제1 접착층
150, 250: 지지 기판
260: 플렉서블 기판
270: 제2 접착층100, 200: substrate substrate
110, 210: sacrificial layer
130, 230: semiconductor device
140, 240: first adhesive layer
150, 250: support substrate
260: flexible substrate
270: second adhesive layer

Claims (8)

모재 기판 상면에 희생층을 형성하는 단계;
상기 형성한 희생층 상면에 반도체 소자를 형성하는 단계;
상기 형성한 반도체 소자 상면에 제1 접착층을 형성하는 단계;
상기 제1 접착층 상면에 지지 기판을 형성하는 단계;
상기 모재 기판으로 레이저를 조사하여 레이저 리프트 오프 공정을 통해 상기 모재 기판과 상기 희생층의 계면을 분리하는 단계; 및
상기 모재 기판을 제거하여 상기 모재 기판 위에 형성된 반도체 소자를 상기 지지 기판으로 전사하는 단계;
플렉서블 기판 상면에 제2 접착층을 형성하는 단계;
상기 지지 기판으로 전사된 상기 반도체 소자의 하면을 상기 제2 접착층에 접착시키는 단계; 및
상기 지지 기판을 제거하여 상기 반도체 소자를 플렉서블 기판으로 전사하는 단계를 포함하며,
상기 희생층은 Ga-O-N 계열이며,
상기 희생층을 형성시 반응성 H2 가스를 유입시켜 GaON:H 조합의 희생층을 형성하며,
상기 제1 접착층은 상기 제2 접착층의 접착력보다 작은 접착력을 가지도록 상기 지지 기판에 패터닝 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법.Forming a sacrificial layer on an upper surface of the base substrate;
Forming a semiconductor device on the formed sacrificial layer;
Forming a first adhesive layer on an upper surface of the formed semiconductor device;
Forming a support substrate on an upper surface of the first adhesive layer;
Irradiating a laser onto the base substrate to separate an interface between the base substrate and the sacrificial layer through a laser lift-off process; And
Removing the base substrate to transfer a semiconductor device formed on the base substrate to the support substrate;
Forming a second adhesive layer on an upper surface of the flexible substrate;
Bonding a lower surface of the semiconductor element transferred to the support substrate to the second adhesive layer; And
Removing the support substrate to transfer the semiconductor device to the flexible substrate,
The sacrificial layer is Ga-ON series,
When the sacrificial layer is formed, a reactive H 2 gas is introduced to form a sacrificial layer of a GaON: H combination,
And the first adhesive layer is patterned on the support substrate so as to have an adhesive force smaller than that of the second adhesive layer. 제 1 항에 있어서, 상기 모재 기판은
사파이어 기판 또는 쿼츠 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the base substrate
A sapphire substrate or a quartz substrate, any one of the manufacturing method of a flexible semiconductor device. 제 2 항에 있어서, 상기 반도체 소자는
활성 채널로 InGaZnO, InZnO, 금속도핑된 InZnO, ZnSnO, 금속도핑된 ZnSnO, ZnO, SnO, InO, AlSnZnO, TiO, 5족 전이 금속도핑된 TiO을 사용하는 산화물 TFT 반도체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법.The semiconductor device of claim 2, wherein the semiconductor device is
Oxide TFT semiconductor using InGaZnO, InZnO, metal doped InZnO, ZnSnO, metal doped ZnSnO, ZnO, SnO, InO, AlSnZnO, TiO, Group 5 transition metal doped TiO as active channel Method of manufacturing a flexible semiconductor device. 제 3 항에 있어서, 상기 지지 기판은
폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the support substrate
Polyethylene naphthalate (PEN), Polyethylene terephthalate (PET), Polycarbonate (PC), Polyethylene sulfone (PES), Transparent polyimide (PI), Polyarylate (PAR), Polycyclic olefin (PCO), Poly Method for manufacturing a flexible semiconductor device, characterized in that any one of methyl methacrylate (PMMA), crosslinking type epoxy (crosslinking type epoxy), crosslinking type urethane (crosslinking type urethane). 삭제delete 삭제delete 제 4 항에 있어서, 상기 희생층은
Ga2O3 타겟을 질소 분위기에서 상기 사파이어 기판 또는 상기 쿼츠 기판 상면에 스퍼터링 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법.The method of claim 4, wherein the sacrificial layer
The Ga 2 O 3 target in a nitrogen atmosphere manufacturing method of a flexible semiconductor device characterized by forming by a sputtering process on the upper surface of the sapphire substrate or a quartz substrate. 제 3 항에 있어서, 상기 플렉서블 기판은
폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 반도체 소자의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the flexible substrate
Polyethylene naphthalate (PEN), Polyethylene terephthalate (PET), Polycarbonate (PC), Polyethylene sulfone (PES), Transparent polyimide (PI), Polyarylate (PAR), Polycyclic olefin (PCO), Poly Method for manufacturing a flexible semiconductor device, characterized in that any one of methyl methacrylate (PMMA), crosslinking type epoxy (crosslinking type epoxy), crosslinking type urethane (crosslinking type urethane).
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