TW201430963A - 半導體裝置及其製造方法，剝離方法，以及移印方法 - Google Patents

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Abstract

一種用來在典型為撓性塑膠膜的具有撓性的基底上製作TFT元件的技術。當結構中用光阻擋層或反射層來防止對剝離層的損傷時，難以製造透射型液晶顯示裝置或向下發光的發光裝置。在金屬膜形成在基底上的狀態下，用物理方法或機械方法分離了基底與剝離膜，且提供了包含包括金屬的氧化物膜的剝離層和形成在金屬膜上的包含矽的膜。具體地說，製作了一種TFT，此TFT借助於在金屬膜上形成包括金屬的氧化物層；用熱處理方法晶化氧化物層；以及在氧化物層中或在氧化物層的二個介面處進行分離而得到。

Description

半導體裝置及其製造方法，剝離方法，以及移印方法
本發明相關於到功能性(functional)薄膜的剝離方法，確切地說是相關於到各配備有各種元件的薄膜或層的剝離方法。此外，本發明相關於到用於將分離的薄膜黏合到薄膜基底的移印方法。還相關於到包含根據移印方法製作的薄膜電晶體(以下成為TFT)的半導體裝置及其製造方法。
新近，利用製作在配備有絕緣表面的基底上的半導體膜(厚度約為幾十nm到幾百nm)來製作TFT的技術正受到注意。TFT被廣泛地應用於諸如積體電路或電光裝置之類的電子裝置，且特別被開發作為顯示裝置的開關元件或驅動電路。
借助於執行切片來得到多個平板，能夠大規模生產這種顯示裝置。多半採用玻璃基底和石英基底；但玻璃基底和石英基底的缺點是易碎且增大重量。因此，正在試驗在 典型為撓性塑膠膜的撓性基底上製作TFT元件。
然而，當複雜的多晶矽薄膜被用作TFT的主動層時，在製造製程中，幾百℃高溫下的製程是必須的，致使多晶矽薄膜無法直接形成在塑膠膜上。
因此，提出了一種利用其間的分離層將剝離層從基底分離的方法。例如，提供了包含諸如非晶矽、半導體、氮化物陶瓷、或有機聚合物的分離層，並藉由基底將其暴露於雷射光束；基底在分離層中被剝離等分離(參考文獻1：日本專利公開No.10-125929)。此外，有參考文獻描述了一種借助於將剝離層(稱為待要移印的層)黏貼到塑膠膜而完成液晶顯示裝置的例子(參考文獻2：日本專利公開No.10-125930)。在有關撓性顯示器的論文中，介紹了各個公司的技術(參考文獻3：Nikkei Microdevices,Nikkei Bussiness Publications,pp.71-72,July 1,2002)。
然而，在上述文獻所述的方法中，要求採用對光高度透明的基底。而且，為了賦予足夠的能量以藉由基底釋放包含在非晶矽中的氫，必須有能量相當高的雷射光束。這就引起損傷剝離層的問題。而且，上述文獻描述的結構中，為了防止對剝離層的損傷而提供了抗光層或反射層；但在此情況下，就難以製造向下發光的透射液晶顯示裝置或發光裝置。還有，利用上述方法難以分離大面積的剝離層。
考慮到上述各種問題，提出了本發明，且本發明的目的是提供一種技術，在提供被形成在基底上的金屬膜，且提供形成在金屬膜上包含包括上述金屬的氧化物膜的剝離層和包含矽的薄膜的狀態下，利用物理方法或機械方法來執行基底與剝離層之間的分離。具體地說，製作了借助於在金屬膜上形成包括上述金屬的氧化物層，用熱處理方法對上述氧化物層進行晶化，以及在氧化物層的層中或在上述氧化物層二個表面的介面處執行分離而得到的TFT。
根據本發明製作的TFT能夠被應用於頂部發射型或底部發射型的任何發光裝置，或透射型、反射型、或半透射型的任何液晶顯示裝置等。
10‧‧‧第一基底
11‧‧‧金屬膜
12‧‧‧剝離層
1201‧‧‧信號線驅動電路
1203‧‧‧掃描線驅動電路
1204‧‧‧第二薄膜基底
1205‧‧‧密封材料
1208‧‧‧連接佈線
1209‧‧‧撓性印刷電路
1210‧‧‧薄膜基底
1212‧‧‧電流控制TFT
1213‧‧‧第一電極
1214‧‧‧絕緣膜
1215‧‧‧有機化合物
1216‧‧‧第二電極
1217‧‧‧保護層
1218‧‧‧發光元件
1221‧‧‧開關TFT
1223‧‧‧n通道TFT
1224‧‧‧p通道TFT
1240‧‧‧鍵合材料
1250‧‧‧氧化物層
13‧‧‧第二基底
1301‧‧‧信號線驅動電路
1303‧‧‧掃描線驅動電路
1304‧‧‧第二薄膜基底
1305‧‧‧密封材料
1310‧‧‧第一薄膜基底
1312‧‧‧保留體積
1314‧‧‧層間絕緣膜
1316‧‧‧對向電極
1317‧‧‧定向膜
1318‧‧‧液晶材料
1321‧‧‧開關TFT
1323‧‧‧n通道TFT
1324‧‧‧p通道TFT
1330‧‧‧RGB的濾色器
1331‧‧‧偏振片
1340‧‧‧鍵合材料
1350‧‧‧氧化物層
14‧‧‧第一鍵合材料
15‧‧‧第二鍵合材料
16‧‧‧第三基底
200‧‧‧基底
201‧‧‧絕緣膜
202‧‧‧金屬膜
203‧‧‧保護膜
204‧‧‧基底膜
205‧‧‧半導體膜
300‧‧‧基底
3001‧‧‧驅動電路
3002‧‧‧信號線驅動電路
3003‧‧‧VRAM
3004‧‧‧解碼器
3006‧‧‧RAM
3007‧‧‧解碼器
3008‧‧‧CPU
3009‧‧‧基底
301‧‧‧SiON膜
302‧‧‧W膜
303‧‧‧矽膜
304‧‧‧二氧化矽膜
305‧‧‧二氧化矽膜
4002‧‧‧聲音輸出構件
4003‧‧‧顯示構件
4101‧‧‧主體
4102‧‧‧記錄筆
4103‧‧‧顯示構件
4104‧‧‧操作按鈕
4105‧‧‧外部介面
4201‧‧‧主體
4202‧‧‧顯示構件
4203‧‧‧操作按鈕
4301‧‧‧主體
4302‧‧‧聲音輸出構件
4303‧‧‧聲音輸入構件
4304‧‧‧顯示構件
4305‧‧‧操作開關
4401‧‧‧顯示構件
圖1A-1E表示出根據本發明的剝離製程。
圖2表示出本發明的實驗樣品。
圖3A和3B表示出本發明的實驗樣品A的TEM照片和框架格式。
圖4A和4B表示出本發明的實驗樣品B的TEM照片和框架格式。
圖5A和5B表示出本發明的實驗樣品C的TEM照片和框架格式。
圖6A和6B表示出本發明的實驗樣品D的TEM照片和框架格式。
圖7A和7B表示出本發明的實驗樣品E的TEM照片 和框架格式。
圖8A和8B表示出本發明的實驗樣品A的EDX光譜和定量結果。
圖9A和9B表示出本發明的實驗樣品B的EDX光譜和定量結果。
圖10A和10B表示出本發明的實驗樣品C的EDX光譜和定量結果。
圖11A-11D表示出本發明的實驗樣品。
圖12A和12B表示出本發明的實驗樣品1的TEM照片和框架格式。
圖13A和13B表示出本發明的實驗樣品2的TEM照片和框架格式。
圖14A和14B表示出本發明的實驗樣品3的TEM照片和框架格式。
圖15A和15B表示出本發明的實驗樣品4的TEM照片和框架格式。
圖16A-16C表示出本發明的實驗樣品A-C的XPS測量。
圖17A-17F是其中圖16A-16C所示XPS測量被標準化的圖。
圖18A-18C表示出本發明的實驗樣品A-C的XPS測量。
圖19A和19B表示出根據本發明分離之後的基底側的TEM照片和框架格式。
圖20A和20B表示出根據本發明分離之後的半導體膜側的TEM照片和框架格式。
圖21表示出本發明的樣品A的SIMS。
圖22表示出本發明的樣品B的SIMS。
圖23表示出本發明的樣品C的SIMS。
圖24A和24B表示出根據本發明分離之後的XPS測量。
圖25A和25B表示出圖24A和24B所示XPS測量的波形分析。
圖26A和26B表示出根據本發明製作的發光裝置。
圖27A和27B表示出根據本發明製作的液晶顯示裝置。
圖28表示出根據本發明製作的CPU。
圖29A-29E表示出根據本發明製作的電子裝置。
圖30A和30B表示出本發明的實驗結果。
圖31表示出本發明的實驗結果。
圖32表示出本發明的實驗結果。
參照圖式來解釋根據本發明的實施例模式。
實施例模式1
首先，如圖1A所示，金屬膜11被形成在第一基底10上。然後注意，具有承受疊層製程的剛性的任何基 底，例如玻璃基底、石英基底、陶瓷基底、矽基底、金屬基底、或不鏽鋼基底，能夠被用作第一基底。選自W、Ti、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os和Ir的元素；主要包含其合金材料或化合物材料的單層；或其疊層，能夠被用作金屬膜。可以用濺射方法，以金屬作為靶，將金屬膜形成在第一基底上。注意，金屬膜的膜厚度為10-200nm，最好為50-75nm。
可以用被氮化的金屬膜(金屬氮化物膜)來代替金屬膜。還可以將氮和氧摻入到金屬膜。例如，可以對金屬膜進行氮或氧的離子注入，或者可以在氮或氧氣體環境的成膜工作室中用濺射方法來形成金屬膜。而且，氮化物金屬可以被用作靶。
於是，當上述金屬的金屬合金(例如W和Mo的合金WxMo1-x)被用作金屬膜時，諸如第一金屬(W)和第二金屬(Mo)的多個靶，或第一金屬(W)與第二金屬(Mo)的合金靶，被排列在成膜工作室中，從而用濺射方法形成金屬膜。
當用濺射方法形成金屬膜時，基底週邊的膜厚度有時變得不均勻。因此，最好用乾法腐蝕方法清除週邊部分的膜；此時，可以在第一基底10與金屬膜11之間形成大致100nm的諸如SiON膜或SiNO膜的絕緣膜，使第一基底不被腐蝕。
借助於如上所述恰當地設定金屬膜的形成，剝離過程能夠被控制，並擴大了製程範圍。例如，當採用金屬合金 時，借助於控制合金的各個金屬的組分比率，能夠控制是否使用熱處理以及熱處理的溫度。
剝離層12被形成在金屬膜11上。剝離層具有用來在金屬膜11上形成包括上述金屬的氧化物層的氧化物膜以及半導體膜。剝離層的半導體膜可以處於這樣一種狀態，其中，TFT、有機TFT、薄膜二極體、包含矽的PIN結的光電感應器、矽電阻器、感應器元件(典型為採用多晶矽的壓敏指紋掃描器)之類在所希望的製造製程中被製作。
可以用濺射方法或CVD方法來形成氧化矽、氮氧化矽等作為氧化物膜。順便說一下，氧化物膜的厚度最好二倍大於金屬膜11的厚度。此處，用濺射方法，利用矽靶，氧化矽膜被形成為具有150-200nm的厚度。
在本發明中，當氧化物膜被形成時，包括上述金屬的氧化物層被形成在金屬膜(未示出)上。此氧化物層可以被形成為膜厚度為0.1nm到1微米，較佳是0.1nm到100nm，0.1nm到5nm更好。
上述方法之外的形成氧化物層的另一種方法可以採用借助於對具有硫酸、鹽酸或硝酸的水溶液；其中硫酸、鹽酸或硝酸與過氧化氫被混合的水溶液；或臭氧水進行處理而得到的薄氧化物膜。作為另一變通，可以用在氧氣體環境中電漿處理方法，或借助於用紫外線在含氧的氣體環境中產生臭氧，來進行氧化，或可以借助於在潔淨爐子中於大約200-350℃下進行加熱，來形成薄的氧化物膜。
在剝離層12中，最好特別是在半導體膜下方提供包 含諸如SiN或SiON的氮化物的絕緣膜作為基底膜，以便防止雜質或滲透金屬膜或基底外部的垃圾的浸入。
然後，在380-410℃，例如400℃下進行熱處理。借助於這一熱處理，氧化物層被晶化，且包含在剝離層12中的氫，確切地說是半導體膜的氫被擴散。半導體裝置製造製程中的熱處理可以與上述步驟的熱處理同時進行，從而減少了製程數目。當形成非晶半導體膜並用加熱爐或用鐳射輻照方法來形成結晶半導體膜時，可以執行至少500℃的熱處理來進行晶化，從而擴散氫以及形成結晶的半導體膜。
如圖1B所示，利用第一黏合材料(鍵合材料)14，固定剝離層12的第二基底13被黏貼到剝離層12。注意，最好用剛性高於第一基底10的基底作為第二基底13。例如，諸如可紫外剝離的黏合劑的可剝離黏合劑或用熱清除的可熱剝離的黏合劑；可溶於水的黏合劑；或雙面膠帶，最好被用作第一鍵合材料14。
接著，利用物理方法來分離配備有金屬膜11的第一基底10(圖1C)。雖然未示出，但由於圖表示出框架格式，故分離發生在晶化的氧化物層中或氧化物層二個表面的介面處，亦即在氧化物層與金屬膜之間的介面處或氧化物層與剝離層之間的介面處。於是，剝離層12能夠從第一基底10被分離。
如圖1D所示，用第二鍵合材料15，將被分離的剝離層12黏貼到是為移印體的第三基底16。諸如環氧樹脂黏 合劑、樹脂添加劑、雙面膠帶之類的可紫外線固化的樹脂，可以被用作第二鍵合材料15。注意，當第三基底的表面是黏合劑時，可以不必使用第二鍵合材料。而且，可以用第三基底覆蓋剝離層12的側表面。具有撓性和薄膜厚度的基底(這種基底以下被稱為薄膜基底)，例如諸如聚碳酸酯、多芳基化合物、聚醚碸基底的塑膠基底；聚四氟乙烯基底；或陶瓷基底，可以被用作第三基底16。
隨後，清除第一鍵合材料14，並剝離第二基底13(圖1E)。具體地說，可以執行紫外線輻照、熱處理、或水洗，來剝離第一鍵合材料。而且，有可能用氬氣和氧氣來執行電漿清洗或鍾罩清潔清洗。
配備有適合各種用途的TFT的多個剝離層，可以被移印到待要成為移印體的第三基底。例如，像素區的TFT和驅動電路的TFT的剝離層可以被形成，且然後被移印到第三基底的預定區域。
被製作在如上得到的薄膜基底上的TFT等，能夠被用作發光裝置和液晶顯示裝置的半導體元件。
借助於在剝離層12上形成發光元件，然後形成待要成為包封劑的保護膜，製作了發光裝置。當發光元件被製作在剝離層12上時，由於配備有TFT的薄膜基底是撓性的，故用諸如膠帶之類的鍵合材料，剝離層可以被固定到另一個玻璃基底，從而用真空澱積方法形成各個發光層。注意，發光層、電極和保護膜被相繼形成而不暴露於大氣是較佳的。
製作發光裝置的順序沒有特別的限制，可以採用下列順序：發光元件被形成在剝離層上；黏合第二基底；分離具有發光元件的剝離層，並將其黏貼到用作第三基底的薄膜基底。而且，在形成發光元件之後，整個裝置可以在設計得更大的用作第三基底的薄膜基底中被彎曲。
當製造液晶顯示裝置時，在分離第二基底之後，用密封材料將反基底黏合，並可以將液晶材料注入其間。製作液晶顯示裝置的順序沒有特別的限制，也可以採用下列順序：第二基底被黏合作為反基底；黏合第三基底；並將液晶注入其間。
當製造液晶顯示裝置時，通常形成或撒布間隔體來保持基底間距；但為了保持撓性基底與反基底之間的間距，可以形成或撒布具有大約3倍量的間隔體。而且，這些間隔體最好被形成得比應用於一般玻璃基底的更柔軟。而且，必須將間隔體固定成不會由於薄膜基底是撓性的而運動。
利用這種剝離方法，TFT等能夠被製作在撓性薄膜基底上，在整個表面上獲得剝離和高成品率。此外，在本發明中，雷射器等引起的負荷不被加到TFT上。這樣，具有TFT等的發光裝置、液晶顯示裝置、或其他的顯示裝置就變薄，即使跌落也不容易破損，且重量輕。而且，在彎曲表面上或以畸形顯示也變得有可能。提供在根據本發明形成的薄膜基底上的TFT，能夠達到顯示裝置的擴大以及大規模生產。本發明使第一基底能夠重複使用，並借助 於採用低成本的薄膜基底而達到顯示裝置的成本降低。
實施例
下面描述本發明的實驗結果、根據本發明製造的發光裝置、液晶顯示裝置、以及其他電子裝置。
[實施例1]
在本實施例中，將描述剝離實驗的結果以及透射電子顯微鏡(TEM)的檢查觀測。
首先，對於圖2所示的樣品，絕緣膜201和金屬膜202被層疊在作為基底200的AN 100玻璃基底(126×126mm2)上；其中，用CVD方法澱積的SiON膜作為絕緣膜201，且用濺射方法澱積的主要由鎢組成的薄膜(以下稱為W膜)作為金屬膜202。然後，保護膜203、基底膜204、和半導體膜205被層疊在其上；其中，用濺射方法澱積二氧化矽膜作為保護膜203形成剝離層、用CVD方法澱積SiON膜作為基底膜204、以及用CVD方法澱積非晶矽膜作為半導體膜205。
在上述樣品中，對其不執行熱處理的樣品是A，對其在220℃下執行1小時熱處理的另一個樣品是B，而對其在500℃下執行1小時然後在550℃下執行4小時熱處理的其他樣品是C。用TEM對各個樣品進行觀測。結果被示於圖3A-5A中。對應於各個TEM照片(TEM照片像)的框架格式被示於圖3B-5B中。
發現在用作金屬膜的W膜202與保護膜203之間形成了一個介面。注意，此層不總是一個完整的層，某些情況下被分散開。
執行EDX測量，以便確定層的組成。圖8A-10B表示出對樣品A-C的EDX測量的光譜和定量結果。注意，A1和Mo的峰值是測量過程中樣品固定夾具造成的。圖8A-10B中的結果表明在層(以下稱為氧化物層)中存在鎢和氧。
在對圖3A-5A中的TEM照片進行比較的過程中，發現樣品C具有沿特定方向排列的晶格。還發現A和B的氧化物層具有大約3nm的膜厚度；同時，樣品C的氧化物層被形成為具有甚至更薄的厚度(至多3nm)。
對樣品A-C的這些剝離實驗的結果表明，僅僅其中氧化物層具有晶格的樣品C才能夠被分離。
圖6A和7A表示出圖2所示的在400℃下熱處理1小時之後待要成為樣品D的樣品的TEM照片以及圖2所示的在430℃下熱處理1小時之後待要成為樣品E的樣品的TEM照片。圖6B和7B表示出對應於各個TEM照片的框架格式。注意，施加到樣品D的溫度400℃可望是晶化的邊界溫度，亦即能夠引起分離的邊界溫度。
圖6A和6B表示出晶格被形成在樣品D中部分氧化物層上以及晶格被形成在樣品E中整個氧化物層上。
作為上述樣品D和E的層疊實驗結果，發現僅僅樣品E被分離。
上述剝離實驗的結果和TEM照片表明，氧化物層被形成在金屬膜與保護膜之間的介面處，且氧化物膜大致在400℃下開始出現晶化。當氧化物層具有結晶性時，就認為是可能出現分離的狀態。亦即發現需要形成金屬膜上的氧化物膜，具體地說是提供在W膜上的包含W的氧化物層。
因此，由於在氧化物層被晶化的樣品中分離是可能的，故當用熱處理來晶化氧化物膜時，就產生晶體畸變劑晶格缺陷(點缺陷，線缺陷，面缺陷(例如由氧空位聚集形成的結晶學切平面造成的面缺陷)，膨脹缺陷)，且認為分離從其介面發生。
[實施例2]
接著，在製造保護膜的不同條件下，即當W膜上的保護膜不存在或存在的情況被改變時，進行剝離實驗。
如圖11A-11D所示，製備了：借助於相繼層疊用CVD方法形成在基底300上的SiON膜301和用濺射方法形成的W膜302而形成的樣品1(圖11A)；包含利用濺射方法用氬氣形成在W膜上的矽膜303作為保護膜的樣品2(圖11B)；包含利用濺射方法用氬氣和氧氣形成的二氧化矽膜304來代替矽膜的樣品3(圖11C)；以及包含利用CVD方法用矽烷氣體和氮氣形成的二氧化矽膜305的樣品4(圖11D)。
圖12A-15A表示出各個樣品1-4的剖面的TEM照 片。圖12B-15B表示出對應於各個TEM照片的框架格式。
如圖12A-15A所示，在樣品3中，氧化物層被形成在W膜上；但在其他樣品中不形成氧化物層。注意，天然氧化物膜被形成在樣品1中；但膜厚度是如此之薄，以致於在TEM照片中此膜未被清楚地顯現。
此氧化物層被認為由於製作樣品3時所用的氧氣而被形成在W膜上。另一方面，當在樣品2中形成保護膜時，認為僅僅使用了氬氣，致使氧化物層不形成在W膜上。當考慮到膜厚度時，形成在樣品3中的氧化物層被認為不同於形成在樣品1中的天然氧化物膜。可以想像當保護膜開始形成時，氧化物層就被形成。
而且，至於樣品4，用CVD方法，二氧化矽膜被形成在W膜上，藉以可以形成氧化物層；但如圖15A所示，氧化物層未被觀察到。
此處考慮其中形成氧化物層的樣品3和樣品4。與樣品3中二氧化矽膜製造製程中所用的源氣體相比，CVD方法所用的用來形成樣品4的二氧化矽膜的矽烷氣體包含有氫。亦即，由於存在氫，故氧化物層被設計成不形成在樣品4中。因此，雖然氧化物層被形成在W膜上，但樣品4的狀態能夠被認為由於氫而被改變了。
作為上述情況的結果，可以想像，當保護膜被形成在金屬膜上時，不同於天然氧化物膜的氧化物層被形成。注意，當採用W膜時，認為氧化物層最好約為3nm厚。而 且最好形成不含氫的保護膜，從而確定無誤地形成氧化物膜。
根據上述結果，為了執行剝離，認為必須在金屬層上形成包括上述金屬的氧化物層(金屬氧化物層)用來執行剝離。確切地說，當W膜被用作金屬膜時，發現必須至少在400℃下進行熱處理，從而晶化厚度約為3nm的氧化物層。而且，根據實驗結果，發現要使氧化物層的晶化到處擴展，故最好至少在430℃下進行熱處理。
而且發現，當保護膜被形成時，金屬層上的上述金屬氧化物層被形成，並在不包括氫或氫的濃度低的狀態下形成保護膜，是可取的。當W膜被給定為具體例子時，發現最好利用濺射方法，用包含氧氣的源氣體來形成保護膜。
[實施例3]
在本實施例中，將用TEM示出對基底側和非晶半導體膜側上的氧化物層在分離之後的觀察結果。
用濺射方法，厚度為50nm的W膜被形成在玻璃基底上；然後用濺射方法，形成厚度為200nm的氧化矽膜；隨後用電漿CVD方法，形成厚度為100nm的氮氧化矽膜作為基底膜；並用電漿CVD方法，形成厚度為50nm的非晶膜作為半導體膜。然後，在500℃下進行1小時熱處理以及在550℃下進行4小時熱處理；利用環氧樹脂作為黏合劑來黏合石英基底；並用物理方法進行分離。此時的W 膜和基底側上的氧化物層的TEM照片被示於圖19A和19B。半導體膜上的氧化物層和氮氧化矽膜的TEM照片被示於圖20A和20B。
在圖19A和19B中，氧化物層仍然不均勻地保留在金屬膜上。因此，如圖20所示，氧化物層仍然不均勻地保留在氧化矽膜上。二個照片表明分離發生在氧化物層中或氧化物層的介面處，且氧化物層仍然不均勻地黏合到金屬膜和氧化矽膜。
[實施例4]
在本實施例中，表示出用XPS(X射線光電子譜術)方法考察氧化物層組成的結果。
圖16A-16C分別表示出樣品A-C的結果。在圖16A-16C中，水平刻度表示出深度方向(氧化物層內部被離子濺射暴露。探測到1%原子比的鎢的情況是位置1；探測到2%原子比的鎢的情況是位置2；而探測到3%原子比的鎢的情況是位置3)，垂直刻度表示出所占鍵比率(%)。
當對圖16A-16C進行比較時，與樣品A和B相比，樣品C中用圓圈示出的鎢(W)的相對比率更高。亦即，樣品C具有高的鎢比例和低的氧化鎢比例。
圖17A-17F表示出圖16A-16C的資料的標準化結果。圖17A和17D對應於樣品A的結果。圖17B和17E對應於樣品B的結果。圖17C和17F對應於樣品C的結 果。圖17A-17C表示出其中WO3為1，而其他組分的所占鍵比率被標準化的曲線。圖17D-17F表示出其中WO2為1，而其他組分的所占鍵比率被標準化的曲線。
當對圖17A-17C進行比較時，與樣品A和B相比，樣品C中用叉號示出的WO2的相對比率更高。亦即，樣品C具有高的O2比例，且隨著深度從位置1增大到位置3，WO2的比例變得更高。而且，樣品C具有低的WOx比例，且發現隨著深度從位置1增大到位置3，WO2的比例變得更低。當對圖17D-17F進行比較時，樣品A和B具有至少2%的WO2含量，同時，樣品C具有至多2%的含量。如從WO3的標準化曲線可見，與樣品A和B相比，樣品C具有較高的WO2比例。
圖18A-18C表示出當探測到1%原子比的鎢(位置1)且氧化物層內部被離子濺射暴露時觀察到的鍵能和光譜的波形分析。圖18A表示出樣品A在4分鐘15秒濺射製程之後的結果。圖18B表示出樣品B在4分鐘濺射製程之後的結果。圖18C表示出樣品C在5分鐘濺射製程之後的結果。在圖18A-18C中，至於各個4種狀態：W1(鎢W)，W2(氧化鎢WOx，x接近2)，W3(氧化鎢WOx，2<x<3)，以及W4(氧化鎢WO3等)，面積比率(%)等於組分比率。
表1表示出從圖18A-18C得到的樣品A-C的各個狀態W1-W4的面積比率。表1還用比率表示出其中W2和W3對W4被標準化了的曲線。在表1中，樣品A和B具 有10%的W1比例，而樣品C的比例高達35%。亦即，樣品C具有高的鎢比例和低的氧化鎢比例。根據標準化數值，發現樣品C與樣品A和B相比，在氧化鎢中具有高的W2(WO2)比例。
樣品C具有高的W2(WO2)組分比率，且認為氧化物層的組分由於熱處理而被改變。因此，W4(WO3)的組分被改變到W2(WO2)或W3(WOx)，並可想像由於晶體結構的這種差別而分離發生在不同的晶體結構之間。
接著，用XPS測量分離之後的基底側和分離之後的半導體膜側。圖24A和24B表示出光譜測量和光譜的波形分析。而且，樣品1的XPS測量及其波形分析被一起示出，以便比較氧化物層和天然氧化物膜。
圖24和24B各表示出XPS測得的被分離表面的光譜。圖24A表示出半導體膜側的被分離表面的光譜。圖24B表示出基底側的被分離表面的光譜。
表2表示出從圖24A和24B得到的被探測到的元素和定量結果。表2表明保留在基底側上的鎢為保留在半導體膜側上的鎢的大約10倍。
隨後，圖25A表示出半導體膜側上的光譜的波形分析。圖25B表示出基底側上的光譜的波形分析。在圖25A和25B中，至於各個4種狀態：W1(鎢W)，W2(氧化鎢WOx，x接近2)，W3(氧化鎢WOx，2<x<3)，以及W4(氧化鎢WO3等)，面積比率(%)等於組分比率。
其中形成了天然氧化物膜的樣品1的光譜，被示於圖31的XPS測量中。此光譜的波形分析被示於圖32中。在樣品1中各種狀態的面積比率和各個樣品中對W4標準化 了的W2與W3的強度比率，被示於表3中。而且，半導體膜側表面的測量與基底側表面的測量被一起示於表3中。
而且，圖30A表示出基於表1和3的W1和W4中各個組分的強度比率。圖30B表示出對W4標準化了的W2和W3的強度比率。
分離之後半導體膜側的所占鍵比率如下：W1和W2為0%，W3為16%，W4為84%；同時，在基底側上，W1為44%，W2為5%，W3為10%，而W4為46%。發現樣品1中天然氧化物膜的所占鍵比率如下：W1為70，W2為6，W3為1，而W4為23。
此外，發現與其他樣品相比，樣品1中的W1(鎢)比例更高。還發現W2-W4(氧化物)的比例低，而W3的比例明顯地低。
發現在分離之後，與樣品C中的WO2相比，半導體膜側和基底側上的WO2總量更低。因此，能夠認為分離 之前的氧化物層狀態在能量上是活躍的(不穩定的)，且W4(WO3)以及天然氧化物膜成為主要組分，從而在分離之後穩定了狀態。
當用圖30A和30B對能夠被分離的樣品C以及其中形成了天然氧化物膜的樣品1進行比較時，發現樣品C包含更多的W2-W4(氧化物)。
因此，當在氧化物層與金屬膜之間的介面處，在氧化物層與氧化矽膜之間的介面處，或在氧化物層的層中進行分離時，發現所有的W1(金屬W)和W2(WOx，x接近2)保留在基底側上；2/3的W4(WO3等)保留在半導體膜側上；且其1/3保留在基底側上。而且，發現氧化物層與天然氧化物膜的組分比率彼此不同。於是認為在氧化物層的層中，特別是在WO2與WOx之間或在WO2與WO3之間的介面處，能夠容易地進行分離。因此，在實驗中，WO2不保留在半導體膜側上，而是黏合到基底側；然而，WO2有可能黏合到半導體膜側而不存在於基底側上。
[實施例5]
在本實施例中，用圖21-23來描述對樣品A-C執行的二次離子組分分析方法(SIMS)的結果。
當提到非晶矽膜中的氫分佈時，樣品A和B中的氫濃度約為每立方釐米1.0×1022原子，而樣品C中的氫濃度約為每立方釐米1.0×1020原子，幾乎是樣品A和B的2倍。當觀察氮氧化矽膜(SiON)和氧化矽膜(SiO2)時， 顯示了不均勻的濃度分佈，例如在樣品A和B中傾向於在0.2微米深度附近降低。另一方面，樣品C顯示沿深度方向均勻的濃度分佈而沒有降低的傾向。於是，比樣品A和B更多的氫存在於樣品C中。根據上述結果，認為氫的離化效率是不同的，且樣品C的表面組分比率不同於樣品A和B。
接著，當提到氧化矽膜(SiO2)與W膜之間介面處的氮濃度時，樣品A和B中的氮濃度約為每立方釐米1.0×1021原子，而樣品C中的氮濃度約為每立方釐米6.5×1021原子，大約比樣品A和B的濃度大1個數量級。因此，與樣品A和B相比，樣品C在氧化矽膜(SiO2)與W膜之間介面處具有氧化物層的不同組分。
[實施例6]
在本實施例中，參照圖26A和26B來描述根據本發明的剝離方法的配備有製造在薄膜基底上的TFT的發光裝置。
圖26A表示出發光裝置的俯視圖；信號線驅動電路1201、掃描線驅動電路1203、以及像素區1202，被提供在薄膜基底1210上。
圖26B表示出發光裝置沿A-A’線的剖面，且氧化物層1250被其間的鍵合材料1240提供在薄膜基底1210上。注意，氧化物層可以是分散的而不是被形成為薄膜基底背面上的一個層。當如上述實施例所述，W膜被用作金 屬膜時，氧化物層具體用作包含鎢作為主要組分的氧化物WO3。
表示出形成在薄膜基底上的配備有包含n通道TFT 1223和p通道TFT 1224的CMOS電路的信號線驅動電路1201。形成信號線驅動電路或掃描線驅動電路的TFT可以由CMOS電路、PMOS電路、或NMOS電路組成。而且，在本實施例中，表示出其中信號線驅動電路和掃描線驅動電路被形成在基底上的一種內置驅動器類型；但各個電路可以被代之以形成在基底外部。
而且，表示出包含開關TFT 1221和電流控制TFT 1212且還包含覆蓋TFT的預定位置處的窗口的絕緣膜1214；連接到電流控制TFT 1212佈線之一的第一電極1213；提供在第一電極上的有機化合物層1215；包含提供成與第一電極相對的第二電極1216的發光元件1218；以及包含用來防止水或氧引起的發光元件退化的保護層1217的像素區1220。
由於其中第一電極1213接觸到電流控制TFT 1212的漏的結構，故希望至少第一電極1213的底部由能夠與半導體膜的汲極區形成歐姆接觸的材料來形成，或由在包含有機化合物的表面中具有大的功函數的材料來形成。例如，當採用氮化鈦膜/包含大比例鋁的膜/氮化鈦膜的三層結構時，能夠得到低的佈線電阻和形成良好歐姆接觸的性能。而且，第一電極1213可以是氮化鈦膜的單層或具有3層以上的疊層。而且，利用透明導電膜作為第一電極 1213，能夠製造雙面發射型的發光裝置。
絕緣膜1214可以由有機樹脂膜或包含矽的絕緣膜製成。此處，正性光敏丙烯酸膜被用作絕緣膜1214。
絕緣膜1214的頂部邊沿和底部邊沿最好被形成為具有一定曲率的彎曲的表面，從而改善包含有機化合物和第二電極的發光層的覆蓋。例如，當正性光敏丙烯酸膜被用作絕緣膜1214時，絕緣膜1214的頂部邊沿最好僅僅具有曲率為0.2-3微米的彎曲表面。而且，無論光照下成為不溶於腐蝕劑的負性還是光照下成為可溶於腐蝕劑的正性，都能夠被採用。
而且，可以用保護膜來覆蓋絕緣膜1214。此保護膜可以是利用成膜系統用濺射(直流系統或射頻系統)或遠端電漿方法得到的氮化鋁膜；氮氧化鋁膜；諸如包含大比例氮化矽或氮氧化矽的氮化矽膜之類的絕緣膜；或包含大比例碳的薄膜。保護膜的膜厚度盡可能小，致使光能夠透過保護膜，是可取的。
包含有機化合物的層被選擇性地形成在第一電極1213上，其中利用使用蒸發掩模的蒸發方法或噴墨方法，得到了R、G、B的發光。而且，第二電極被形成在包括有機化合物1215的層上。
當發光元件1218發射白色光時，需要形成由彩色層和黑色掩模組成的濾色器。
第二電極1216藉由提供在連接區中絕緣膜1214上的窗口(接觸)被連接到連接佈線1208。連接佈線1208被 各向異性導電樹脂(ACF)連接到撓性印刷電路(FPC)1209。從作為外部輸入埠的FPC 1209接收視頻信號和時脈信號。此處僅僅表示出FPC；但印刷佈線板(PWB)可以被固定到FPC。
當FPC借助於施加壓力或熱利用ACF被連接時，要注意的是，應該防止由熱引起的基底撓性或軟化造成的破裂。例如，硬度大的基底可以被排列在與薄膜基底1210黏合FPC的部分相對的部分上作為一種輔助。
基底的邊沿部分配備有密封材料1205，且基底被黏貼到第二薄膜基底1204，並被包封。最後用環氧樹脂作為密封材料1205。
在本實施例中，除了玻璃基底和石英基底之外，可以採用由FRP(纖維加固的塑膠)、PVF(聚氟乙烯)、mylar、聚酯、丙烯酸之類組成的基底作為用來形成第二薄膜基底1204的材料。
雖然未示出，但可以用包含諸如聚乙烯醇或乙烯基乙烯醇共聚物之類的有機材料；諸如聚矽氮烷、氧化鋁、氧化矽、或氮化矽之類的無機材料；或它們的疊層的壁障膜覆蓋薄膜基底，以便防止水或氧藉由薄膜基底滲透。
保護膜可以被提供在薄膜基底上，以便在製造製程中保護薄膜基底免受藥劑影響。可以用紫外線可固化的樹脂或熱塑樹脂作為此保護層。
如上所述，完成了包含提供在薄膜基底上的TFT的發光裝置。根據本發明的包含TFT的發光裝置即使在跌 落時也不容易破裂，且重量輕。薄膜基底使得能夠擴大發光裝置以及大規模生產。
[實施例7]
在本實施例中，參照圖27A和27B來描述根據本發明的包含用剝離方法形成在薄膜基底上的TFT的液晶顯示裝置。
圖27A表示出液晶顯示裝置的俯視圖；信號線驅動電路1301、掃描線驅動電路1303、以及像素區1302，被提供在第一薄膜基底1310上。
圖27B表示出液晶顯示裝置沿A-A’線的剖面，且氧化物層1350被其間的鍵合材料1340形成在薄膜基底1310上。注意，氧化物層可以是分散的而不是被形成為薄膜基底背面上的一個層。當如上述實施例所述，W膜被用作金屬膜時，氧化物層具體用作包含鎢作為主要組分的氧化物WO3。
配備有包含n通道TFT 1323和p通道TFT 1324的CMOS電路的信號線驅動電路1301，被形成在薄膜基底上。形成信號線驅動電路或掃描線驅動電路的TFT可以由CMOS電路、PMOS電路、或NMOS電路組成。而且，在本實施例中，表示出其中信號線驅動電路和掃描線驅動電路被形成在基底上的一種內置驅動器類型；但各個電路可以被形成在基底外部。
而且，表示出配備有包含開關TFT 1321和保留體積 1312且還包含覆蓋TFT的預定位置處的窗口的層間絕緣膜1314。
定向膜1317被提供在層間絕緣膜1314上，並用摩擦方法對其進行處理。
第二薄膜基底1304被製備成反基底。第二薄膜基底1304在被樹脂之類分隔成矩陣形式的區域內配備有RGB的濾色器1330、對向電極1316、以及被摩擦方法處理了的定向膜1317。
偏振片1331被提供在第一和第二薄膜基底上，並被密封材料1305黏合。液晶材料1318被注入到第一與第二薄膜基底之間。雖然未示出，但恰當地提供了間隔體，以便保持第一與第二薄膜基底之間的間隙。
雖然未示出，但可以用包含諸如聚乙烯醇或乙烯基乙烯醇共聚物之類的有機材料；或諸如聚矽氮烷、或氧化矽之類的無機材料；或它們的疊層的壁障膜覆蓋薄膜基底，以便防止水或氧藉由薄膜基底滲透。
可以提供保護膜，以便在製造製程中保護薄膜基底免受藥劑的影響。可以用紫外線可固化的樹脂或熱塑樹脂作為此保護層。
如在圖26A和26B中那樣，佈線和撓性印刷電路(FPC)被各向異性導電樹脂(ACF)連接到一起，且接收視頻信號和時脈信號。注意，借助於施加壓力或熱與FPC的連接需要注意防止產生破裂。
如上所述，完成了包含提供在薄膜基底上的TFT的 液晶顯示裝置。根據本發明的包含TFT的液晶顯示裝置即使在跌落時也不容易破裂，且重量輕。薄膜基底使得能夠擴大發光裝置以及大規模生產。
[實施例8]
下面參照圖28來描述根據本發明的一個實施例。在本實施例中，將解釋具有像素區的平板、用來控制像素區的驅動電路、以及包含絕緣表面上的控制裝置和運算裝置的CPU。
圖28表示出平板的外貌。此平板具有像素區3000，其中，多個像素在基底3009上被排列成矩陣。掃描線驅動電路3001，掃描線驅動電路3001用來控制像素區3000、以及信號線驅動電路3002，被提供在像素區3000週邊。在像素區3000中，根據饋自驅動電路的信號來顯示影像。
反基底可以僅僅被提供在像素區3000以及驅動電路3001和3002上，或可以被提供在整個表面上。注意，可能產生熱的CPU最好鄰近配備有熱沈。
而且，平板還具有VRAM 3003(視頻隨機存取記憶體)，用來控制VRAM 3003週邊處的驅動電路3001和3002以及解碼器3004和3005。此外，平板具有RAM(隨機存取記憶體)3006、RAM 3006週邊處的解碼器3007、以及CPU 3008。
形成基底3009上的電路的所有元件，由場效應遷移 率和開態電流比非晶半導體更高的多晶半導體(多晶矽)形成。因此，多個電路能夠被製作成一個絕緣表面上的積體電路。首先，像素區3000、驅動電路3001和3002、以及其他電路被形成在支援基底上，並用根據本發明的剝離方法來分離，然後被彼此黏貼，從而得到撓性基底3009上的集成結構。像素區中多個像素的結構借助於對各個多個像素提供SRAM而被形成，但不局限於此。於是，可以省略VRAM 3003和RAM 3006。
[實施例9]
本發明能夠被應用於各種電子裝置。電子裝置的例子有：個人數位助理(蜂巢電話，行動電腦、可攜式遊戲機、電子書等)、視頻照相機、數位相機、風鏡式顯示器、顯示器、導航系統等。圖29A-29E表示出這些電子裝置。
圖29A表示出一種顯示器，它包括框架4001、聲音輸出構件4002、顯示構件4003等。本發明被用於顯示構件4003。此顯示器包括諸如個人電腦、電視廣播、以及廣告顯示器之類的所有資訊顯示器。
圖29B表示出一種行動電腦，它具有主體4101、記錄筆4102、顯示構件4103、操作按鈕4104、外部介面4105等。本發明被用於顯示構件4103。
圖29C表示出一種遊戲機，它包括主體4201、顯示構件4202、操作按鈕4203等。本發明被用於顯示構件 4202。
圖29D是一種蜂巢電話，它包括主體4301、聲音輸出構件4302、聲音輸入構件4303、顯示構件4304、操作開關4305、天線4306等。本發明被用於顯示構件4304。
圖29E表示出一種電子書閱讀器，它包括顯示構件4401等。本發明被用於顯示構件4401。
由於本發明的應用範圍極為廣闊，故本發明能夠被應用於所有領域的各種電子裝置。特別是使裝置能夠更薄和/或更輕的本發明對於圖29A-29E所示的電子裝置是非常有效的。
利用根據本發明的剝離方法，TFT等能夠被製作在撓性薄膜基底上，由於能夠在整個表面上進行分離而得到了高的成品率。而且，在本發明的TFT中不存在雷射器等引起的負荷。於是，具有TFT等的發光裝置、液晶顯示裝置的顯示構件等能夠被製作得薄，即使在跌落時也不容易破裂，且重量輕。而且，能夠得到彎曲表面上或畸變形狀中的顯示。
根據本發明製作的薄膜基底上的TFT能夠得到顯示構件的擴大以及大規模生產。本發明使移印之前其上要製作TFT等的第一基底能夠重複使用，從而借助於採用低成本的薄膜基底而達到了半導體膜的成本降低。
10‧‧‧第一基底
11‧‧‧金屬膜
12‧‧‧剝離層
13‧‧‧第二基底
14‧‧‧第一鍵合材料
15‧‧‧第二鍵合材料
16‧‧‧第三基底

Claims (8)

  1. 一種半導體裝置，包含：氧化物膜；在該氧化物膜上的包含氮的絕緣膜；在該絕緣膜上的半導體膜；以及與該氧化物膜底側接觸形成的金屬氧化物層，其中該金屬氧化物層包含結晶。
  2. 一種半導體裝置，包含：氧化物膜；包含氮的絕緣膜，其提供在該氧化物膜上；在絕緣膜上的半導體膜；以及包含大比例鎢的氧化物層，其提供以與該氧化物膜底側接觸，其中，該氧化物層包含結晶。
  3. 一種半導體裝置，包含：氧化物膜；包含氮的絕緣膜，其提供在該氧化物膜上；在絕緣膜上的半導體膜；以及包含大比例鎢的氧化物層，其提供以與該氧化物膜底側接觸，其中，該氧化物層還包含WO2和WO3。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之半導體裝置，其中，該氧化物膜包含氧化矽或氮氧化矽。
  5. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述之半導 體裝置，其中，該絕緣膜包含SiN或SiON。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，更包含撓性基底，其中，該金屬氧化物層以附著性材料附著至該撓性基底。
  7. 根據申請專利範圍第2或3項所述之半導體裝置，更包含撓性基底，其中，該氧化物層以附著性材料附著至該撓性基底。
  8. 根據申請專利範圍第3項所述之半導體裝置，其中，該氧化物層中的WO3之數量係大於WO2之數量。
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