TW201929093A - 剝離方法、半導體裝置及剝離裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於提高剝離性、提高剝離製程的良率以及提高撓性裝置的製造良率。一種剝離方法,包括:在基底基板上形成含有鎢的剝離層的第一製程;在所述剝離層上形成依次層疊有含有氧氮化矽的第一層及含有氮化矽的第二層的被剝離層並且在所述剝離層與所述被剝離層之間形成含有鎢氧化物的氧化物層的第二製程;藉由加熱處理在所述氧化物層中形成含有鎢和氮的化合物的第三製程;以及以所述氧化物層為界將所述剝離層與所述被剝離層剝離的第四製程。

Description

剝離方法、半導體裝置及剝離裝置
本發明係關於一種物體、方法或製造方法。或者,本發明係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或組合物(composition of matter)。尤其是,本發明的一個實施例係關於一種半導體裝置、顯示裝置、發光裝置及它們的驅動方法或其製造方法。尤其是,本發明的一個實施例係關於一種撓性裝置的製造方法。
近年來,不斷進行在具有撓性的基板上設置有半導體元件或發光元件等的撓性裝置的開發。作為撓性裝置的代表例,除了照明設備和影像顯示裝置之外,還可以舉出具有電晶體等半導體元件的各種半導體電路等。
作為使用具有撓性的基板的半導體裝置的製造方法,已開發出如下技術:先在玻璃基板或石英基板等基底基板上製造薄膜電晶體等半導體元件,然後將半導體 元件轉置於具有撓性的基板上。在該方法中,需要從基底基板剝離含有半導體元件的層的製程。
例如,專利文獻1記載有如下使用雷射燒蝕的剝離技術。在基板上設置由非晶矽等形成的分離層以及該分離層上的由薄膜元件形成的被剝離層,用黏合層將該被剝離層黏合到轉置體。藉由雷射照射使分離層燒蝕來在分離層中產生剝離。
另外,專利文獻2記載有如下剝離技術。在基板和氧化物層之間形成金屬層,利用氧化物層和金屬層之間的介面的結合較弱的特點,使氧化物層和金屬層之間的介面產生剝離來使被剝離層和基板分離。
[專利文獻1] 日本申請專利公開平第10-125931號公報
[專利文獻2] 日本申請專利公開第2003-174153號公報
當將半導體元件從基底基板剝離,剝離介面的剝離性或剝離劣化時,半導體元件承受較大的應力,有時會導致半導體元件損壞。
因此,本發明的一個實施例的目的之一是提供一種剝離性得到提高的剝離方法等。或者,本發明的一個目的之一是提高剝離製程中的良率。或者,本發明的一 個目的之一是提高撓性裝置等的製造良率。或者,本發明的一個目的之一是提供一種高可靠性的半導體裝置等。或者,本發明的一個目的之一是提供一種包括具有撓性的基板的可靠性得到提高的半導體裝置等。或者,本發明的一個目的之一是提供一種新穎的半導體裝置等。或者,本發明的一個目的之一是提供一種新穎的半導體裝置等的製造方法。注意,上述目的不妨礙其他目的的存在。此外,本發明的一個實施例並不需要達成所有上述目的。另外,還可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載自然得知並抽出上述以外的目的。
本發明的一個實施例是一種剝離方法,包括:在基底基板上形成含有鎢的剝離層的第一製程;在剝離層上形成依次層疊有含有氧氮化矽的第一層及含有氮化矽的第二層的被剝離層並且在剝離層與被剝離層之間形成含有鎢氧化物的氧化物層的第二製程;藉由加熱處理在氧化物層中形成含有鎢和氮的化合物的第三製程;以及以氧化物層為界從被剝離層剝離剝離層的第四製程。
另外,較佳為在上述第一製程與第二製程之間包括對剝離層表面在含有一氧化二氮的氛圍下進行電漿處理的第五製程。
另外,在上述第二製程中,較佳為形成含有如下氧氮化矽的第一層:該氧氮化矽包括利用二次離子質譜分析法(secondary ion mass spectrometry,SIMS)檢出的氮含量為5.0×1020分子/cm3以上且1.0×1023分子/cm3以下 的區域以及氫含量為1.0×1020分子/cm3以上且1.0×1022分子/cm3以下的區域。
另外,在上述第二製程中,較佳為形成含有如下氧氮化矽的第一層:該氧氮化矽在利用熱脫附譜分析法(thermal desorption spectrometry,TDS)分析檢出的質荷比(mass-to-charge ratio)為28的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氮分子的釋放量為5×1017分子/cm3以上,並且在質荷比為2的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氫分子的釋放量為5×1019分子/cm3以上。
另外,在上述第二製程中,較佳為形成含有如下氮化矽的第二層:該氮化矽在利用熱脫附譜分析法分析檢出的質荷比為28的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氮分子的釋放量為5×1019分子/cm3以下,並且在質荷比為2的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氫分子的釋放量為1×1020分子/cm3以上。
另外,在上述第四製程中較佳為邊使水或水溶液侵入剝離層與被剝離層之間邊進行剝離。
另外,本發明的另一個實施例是一種半導體裝置,其包括:具有撓性的基板上的黏合層;黏合層上的含有鎢氧化物的氧化物層;氧化物層上的含有氧氮化矽的第一層;第一層上的含有氮化矽的第二層;以及第二層上的電晶體。氧化物層包括:利用二次離子質譜分析法檢出 的氮含量比第一層高的區域;以及利用二次離子質譜分析法檢出的氫含量比第一層高的區域。
另外,在上述半導體裝置中,上述第一層的利用二次離子質譜分析法檢出的氮及氫的濃度較佳為具有從第二層一側至氧化物層一側逐漸變低的梯度。
根據本發明可以提供一種剝離性得到提高的剝離方法。或者,根據本發明可以提高剝離製程的良率。或者,根據本發明可以提高撓性裝置的製造良率。或者,根據本發明可以提供一種可靠性高的半導體裝置。或者,根據本發明可以提供一種包括具有撓性的基板的可靠性得到提高的半導體裝置。
101‧‧‧基底基板
102‧‧‧剝離層
103‧‧‧層
104‧‧‧層
110‧‧‧被剝離層
111‧‧‧氧化物層
112‧‧‧區域
121‧‧‧基板
122‧‧‧黏合層
131‧‧‧基板
132‧‧‧黏合層
150‧‧‧層
151‧‧‧膠帶
153‧‧‧托輥
154‧‧‧導輥
200‧‧‧顯示裝置
201‧‧‧顯示部
202‧‧‧掃描線驅動電路
203‧‧‧信號線驅動電路
204‧‧‧外部連接端子
205‧‧‧FPC
206‧‧‧連接器
211‧‧‧電晶體
212‧‧‧電晶體
213‧‧‧電晶體
214‧‧‧電晶體
216‧‧‧絕緣層
217‧‧‧絕緣層
218‧‧‧絕緣層
219‧‧‧絕緣層
221‧‧‧濾色片
222‧‧‧黑矩陣
233‧‧‧電極
235‧‧‧EL層
237‧‧‧電極
240‧‧‧發光元件
241‧‧‧氧化物層
242‧‧‧黏合層
243‧‧‧層
244‧‧‧層
245‧‧‧被剝離層
250‧‧‧顯示裝置
252‧‧‧密封層
253‧‧‧基板
254‧‧‧基板
401‧‧‧玻璃基板
402‧‧‧絕緣層
403‧‧‧剝離層
404‧‧‧被剝離層
405‧‧‧層
406‧‧‧撓性基板
407‧‧‧槽
411‧‧‧支撐膜
412‧‧‧保護片
413‧‧‧輥
414‧‧‧輥
415‧‧‧注入器
416‧‧‧水滴
500‧‧‧發光裝置
503‧‧‧電極
507‧‧‧電極
509‧‧‧絕緣層
600‧‧‧分離膠帶
601‧‧‧載帶
602‧‧‧膠帶捲筒
603‧‧‧捲筒
604‧‧‧方向轉換輥
605‧‧‧按壓輥
606‧‧‧按壓輥
607‧‧‧輥
608‧‧‧張力輥
609‧‧‧托運板
610‧‧‧托運板
611‧‧‧楔形構件
612‧‧‧楔形構件
613‧‧‧捲筒
614‧‧‧乾燥單元
620‧‧‧電離器
621‧‧‧電離器
622‧‧‧電離器
631‧‧‧導輥
632‧‧‧導輥
633‧‧‧導輥
634‧‧‧導輥
635‧‧‧導輥
636‧‧‧導輥
637‧‧‧工作臺
638‧‧‧電離器
639‧‧‧電離器
641‧‧‧基板裝載盒
642‧‧‧基板卸載盒
643‧‧‧傳送輥
644‧‧‧傳送輥
645‧‧‧傳送輥
650‧‧‧距離
651‧‧‧交點
652‧‧‧交點
653‧‧‧距離
654‧‧‧間隔
7100‧‧‧可攜式顯示裝置
7101‧‧‧外殼
7102‧‧‧顯示部
7103‧‧‧操作按鈕
7104‧‧‧收發裝置
7200‧‧‧照明設備
7201‧‧‧底座
7202‧‧‧發光部
7203‧‧‧操作開關
7210‧‧‧照明設備
7212‧‧‧發光部
7220‧‧‧照明設備
7222‧‧‧發光部
7400‧‧‧行動電話機
7401‧‧‧外殼
7402‧‧‧顯示部
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外部連接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧麥克風
在圖式中:圖1A至圖1E是說明根據實施例的剝離方法的圖;圖2A和圖2B是說明根據實施例的剝離方法的圖;圖3A和圖3B是根據實施例的顯示裝置的結構例子;圖4是根據實施例的顯示裝置的結構例子;圖5A和圖5B是根據實施例的發光裝置的結構例子;圖6A和圖6B是說明根據實施例的計算時所使用的模型的圖;圖7是根據實施例的鍵能的計算結果; 圖8是根據實施例的鍵能的計算結果;圖9是根據實施例的鍵能的計算結果;圖10是根據實施例的用於剝離實驗的裝置的結構例子;圖11示出根據實施例的剝離時所使用的溶液的種類與剝離性的關係;圖12A至圖12C是說明根據實施例的計算時所使用的模型的圖;圖13A和圖13B是根據實施例的交聯結構的計算結果;圖14A和圖14B是根據實施例的交聯結構的計算結果;圖15是根據實施例的能量圖的計算結果;圖16是根據實施例的剝離裝置的結構例子;圖17A至圖17E是說明根據實施例的剝離方法的圖;圖18A至圖18C是說明根據實施例的剝離方法的圖;圖19A和圖19B是說明根據實施例的剝離方法的圖;圖20A和圖20B是說明根據實施例的剝離方法的圖;圖21A至圖21E是根據實施例的電子裝置的結構例子; 圖22是根據示例1的剝離性的評價結果;圖23A和圖23B是根據示例1的剖面觀察影像;圖24是根據示例1的剖面觀察影像;圖25A和圖25B是根據示例1的SIMS測量結果;圖26A和圖26B是根據示例1的XPS測量結果;圖27A和圖27B是根據示例1的XPS測量結果;圖28A和圖28B是根據示例2的TDS測量結果;圖29A和圖29B是根據示例2的TDS測量結果;圖30是根據示例3的剝離性的評價結果。
參照圖式對實施例進行詳細說明。但是,本發明不侷限於以下說明,而所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其示例及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此,本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施例所記載的內容中。
注意,在下面說明的發明結構中,在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略反復說明。此外,當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線,而不特別附加元件符號。
注意,在本說明書所說明的每一個圖式中,有時為了明確起見,誇大表示各構成要素的大小、層的厚 度、區域。因此,本發明的每個結構不限於圖式中的尺寸。
另外,在本說明書等中使用的「第一」、「第二」等序數詞是為了避免構成要素的混淆而附記的,而不是用於在數目方面上進行限制。
實施例1
在本實施例中,將參照圖式對本發明的一個實施例的剝離方法的一個例子進行說明。
[製造方法例] 〈剝離層的形成〉
首先,在基底基板101上形成剝離層102(圖1A)。
基底基板101使用至少具有能夠承受後面的製程中的熱度的耐熱性的基板。作為基底基板101,可以使用例如玻璃基板、樹脂基板以及半導體基板、金屬基板、陶瓷基板等。
作為剝離層102,可以使用鎢、鈦、鉬等高熔點金屬材料。較佳為使用鎢。
剝離層102例如可以利用濺射法形成。剝離層102的厚度為10nm以上且200nm以下,較佳為20nm以上且100nm以下。
〈被剝離層、氧化物層的形成〉
接著,在剝離層102上形成被剝離層110,並在剝離層102與被剝離層110之間形成氧化物層111(圖1B)。
被剝離層110具有依次為含有氧氮化矽的第一層103和含有氮化矽的第二層104的疊層結構。
注意,在本說明書等中「氧氮化矽」是指作為其組成氧含量比氮含量多的物質,而將其組成中氮含量比氧含量多的物質稱為「氮氧化矽」。
第一層103是在後面的加熱製程中能夠釋放氫及氮的層。另外,第二層104具有在後面的加熱製程中能夠釋放出氫的功能以及抑制從第一層103釋放的氮釋放至外部(阻擋氮的釋放)的功能。
第一層103較佳為含有如下氧氮化矽膜。該氧氮化矽膜包括:利用二次離子質譜分析法檢出的氮含量為5.0×1020分子/cm3以上且1.0×1023分子/cm3以下,較佳為1.0×1021分子/cm3以上且5.0×1022分子/cm3以下的區域;以及氫含量為1.0×1020分子/cm3以上且1.0×1022分子/cm3以下,較佳為5.0×1020分子/cm3以上且5.0×1021分子/cm3以下的區域。
另外,第一層103較佳為含有如下氧氮化矽膜。該氧氮化矽膜在利用熱脫附譜分析法分析檢出的質荷比為28的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氮分子的釋放量為5×1017分子/cm3以上,較佳為1×1018分子/cm3以上,並且在質荷比為2的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氫分子的釋放 量為5×1019分子/cm3以上,較佳為1×1020分子/cm3以上。
第二層104較佳為含有如下氮化矽膜。該氮化矽膜在利用熱脫附譜分析法分析檢出的質荷比為28的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氮分子的釋放量為5×1019分子/cm3以下,較佳為1×1019分子/cm3以下,並且在質荷比為2的光譜中,在100℃以上且450℃以下的範圍內的轉換為氫分子的釋放量為1×1020分子/cm3以上,較佳為5×1020分子/cm3以上。
第一層103可以利用濺射法、電漿CVD法等成膜方法形成。尤其是藉由作為第一層103中的氧氮化矽膜採用使用含有矽烷氣體及一氧化二氮氣體的成膜氣體的電漿CVD法進行成膜,可以使膜中含有較多的氫及氮,因此是較佳的。另外,成膜氣體中的矽烷氣體的比例越大,後面的加熱製程中的氫釋放量越多,因此是較佳的。
第二層104可以利用濺射法、電漿CVD法等成膜方法形成。尤其是藉由作為第二層104中的氮化矽膜採用使用含有矽烷、氮氣體及氨氣體的成膜氣體的電漿CVD法進行成膜,可以使膜中含有較多的氫。
雖然第一層103的厚度越厚氫及氮的釋放量越多,但是較佳為考慮生產性設定其厚度。相反,當第一層103過薄時,氫及氮的釋放量不夠。因此,較佳為第一層103的厚度為200nm以上且1μm以下,更佳為400nm以上且800nm以下。
第二層104的厚度只要是能夠阻擋氮的釋放就對其沒有特別的限定。例如,可以將其厚度設定為50nm以上且600nm以下,較佳為100nm以上且300nm以下。
這裡,藉由在形成第一層103時使剝離層102的表面氧化,可以在剝離層102與第一層103之間形成氧化物層111。
氧化物層111是含有包含於剝離層102中的金屬的氧化物的層,較佳為含有鎢氧化物的層。
鎢氧化物通常記作WO(3-x),典型的有WO3、W2O5、W4O11、WO2等各種組成的非整比化合物(non-stoichiometric compound)。同樣地,鈦氧化物TiO(2-x)、鉬氧化物MoO(3-x)也是非整比化合物。
較佳該階段的氧化物層111含有較多的氧。例如當作為剝離層102使用鎢時,較佳氧化物層111為以WO3為主要成分的鎢氧化物。
這裡,在形成第一層103之前,可以對剝離層102的表面在含有一氧化二氮氣體的氛圍下進行電漿處理,來預先在剝離層102的表面上形成氧化物層111。藉由採用該方法,可以藉由採用不同的電漿處理條件來改變氧化物層111的厚度,與不進行電漿處理的情況相比,可以提高對氧化物層111的厚度的控制性。
氧化物層111的厚度例如可以為0.1nm以上且100nm以下,較佳為0.5nm以上且20nm以下。另外, 當氧化物層111極薄時,有時在剖面影像中無法觀察。
〈加熱處理〉
接著,藉由進行加熱處理改變氧化物層111的性質。
藉由進行加熱處理,第一層103及第二層104釋放出氫並將其供應給氧化物層111。並且,第一層103釋放出氮並將其供應至氧化物層111。此時,由於第二層104阻擋氮的釋放,因此可以高效地對氧化物層111供應氮。
可以以氮及氫從第一層103脫離的溫度以上且基底基板101的軟化點以下的溫度進行加熱處理。另外,較佳為以氧化物層111內的金屬氧化物與氫發生還原反應的溫度以上的溫度進行加熱。例如,當作為剝離層102採用鎢時,以420℃以上、450℃以上、600℃以上或650℃以上的溫度進行加熱。
加熱處理的溫度越高,第一層103脫離的氮量及從第一層103與第二層104脫離的氫量越高,因此可以提高之後的剝離性。但是,當考慮到基底基板101的耐熱性及生產性而將加熱溫度設定得較低時,藉由如上所述地預先對剝離層102進行電漿處理形成氧化物層111,即使加熱處理溫度較低也可以實現高剝離性。
對進行加熱處理的氛圍沒有特別的限定,可以在大氣氛圍下進行,較佳為在氮或稀有氣體等惰性氣體氛圍下進行。
藉由加熱處理從被剝離層110釋放的氫和氮被俘獲於第一層103與剝離層102之間。其結果,在第一層103與剝離層102之間的氧化物層111中形成有氫濃度及氮濃度較高的區域。
例如,在氧化物層111中形成有利用二次離子質譜分析法(SIMS:二次離子質譜分析法)檢出的氫濃度高於第一層103中的氫濃度的區域。另外,在氧化物層111中形成有利用二次離子質譜分析法檢出的氮濃度高於第一層103中的氮濃度的區域。
藉由供應至氧化物層111中的氫,氧化物層111內的金屬氧化物被還原,氧化物層111中混有多個氧組成不同的區域。例如,當作為剝離層102使用鎢時,氧化物層111中的WO3被還原,由此生成比WO3的氧比例低的氧化物(例如WO2等),其結果氧化物層111處於混合有WO3和具有低氧比例的氧化物的狀態。由於該金屬氧化物根據氧比例而呈現不同的結晶結構,當氧化物層111內形成有氧比例不同的多個區域時,氧化物層111的機械強度減弱。其結果,可以使氧化物層111的內部呈容易崩壞的狀態,由此可以提高後面的剝離製程的剝離性。
再者,藉由供應給氧化物層111的氮形成含有氧化物層111內的金屬和氮的化合物。例如,當作為剝離層102使用鎢時,在氧化物層111中形成具有W-N鍵的化合物。
例如,可以利用X射線光電子能譜(XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy)等分析方法對剝離後殘留的氧化物層111的表面進行分析,來確認經過加熱處理的氧化物層111中含有具有W-N鍵的化合物。
由於在氧化物層111中包括含有金屬和氮的化合物,可以使氧化物層111的機械強度進一步變弱,由此可以提高剝離性。
在進行加熱處理的前後,可以確認氧化物層111的剖面形狀也有明顯的不同。下面,對加熱處理前後的氧化物層111的剖面形狀進行說明。
圖2A和圖2B分別示出對加熱處理之前和加熱處理之後的由圖1B中的由虛線圍繞的區域進行放大了的剖面示意圖。
在進行加熱處理之前,如圖2A所示地,可以在剝離層102與第一層103之間確認到形成有氧化物層111的剖面形狀。
另一方面,在進行加熱處理之後,如圖2B所示地,可以在剖面觀察並確認到在剝離層102與氧化物層111的邊界附近形成有與其對比度不同的區域112。可以利用穿透式電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)等確認上述對比度不同的區域112的存在。
可以認為區域112是當剝離層102與氧化物層111發生部分剝離時形成的空洞。或者,區域112有可能是含有構成氧化物層111的元素且比氧化物層111密度低的區域。或者,區域112還有可能是含有剝離層102、 氧化物層111及被剝離層110的各構成元素的一部分的層,或者是從氧化物層111釋放的氮、氧、氫等以氣體狀態存在的區域。
例如,當作為被剝離層110僅使用第一層103時或者僅使用第二層104時,即使進行加熱處理也確認不到該區域112。再者,在將第一層103及第二層104以相反的層疊順序層疊時,也確認不到該區域112。由此可知,區域112的形成與氧化物層111所釋放的氮、氫、氧等元素有關。
另外,例如,進行加熱處理與不進行加熱處理,即,形成區域112與不形成區域112,在後面的剝離製程中進行剝離時所需要的外力明顯不同。藉由加熱處理形成區域112時可以以較弱的力量進行剝離。由此可知,區域112對提高剝離性有很大的貢獻。
例如,當區域112為空洞或填充有氣體時,氧化物層111與剝離層102的接觸面積變小,因而其密接性降低,由此可以提高剝離性。另外,當區域112為與剝離層102及氧化物層111不同的組成的層或者為低密度的區域時,由於氧化物層111與剝離層102的密接性以及區域112與剝離層102的密接性的差別可以提高剝離性。
〈貼合〉
接著,利用黏合層122貼合基底基板101和基板121(圖1C)。
基板121較佳為使用具有撓性的基板。例如,可以使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等樹脂以及具有撓性的薄金屬基板、玻璃基板等。或者,也可以使用層疊了金屬、玻璃和樹脂中的兩種以上的複合材料。
另外,基板121不一定必須具有撓性,在不需要具有撓性時可以使用與上述基底基板101相同的材料。另外,基板121可以使用如下基板,該基板上預先形成有電晶體等半導體元件、有機EL(Electro Luminescence:電致發光)元件等發光元件、液晶元件等光學元件。
黏合層122只要能將被黏合面彼此黏合在一起即可,其可以使用熱固性樹脂或紫外線硬化性樹脂。例如,可以使用如丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂或者具有矽氧烷鍵的樹脂等樹脂。另外,當在後面的製程中將去除基板121時,作為基板121可以使用水溶性樹脂或者可以溶於有機溶劑的樹脂等。
〈剝離〉
接著,以氧化物層111為界對剝離層102與被剝離層110進行剝離(圖1D)。
作為剝離方法,例如,可以將基底基板101或基板121固定於吸附台,在剝離層102與被剝離層110之間形成剝離的起點。例如,也可以將刀具等銳利的形狀 的器具插入剝離層102與被剝離層110之間來形成剝離起點。另外,也可以藉由對部分區域照射雷射使剝離層102的一部分溶化來形成剝離起點。另外,也可以藉由例如對剝離層102或被剝離層110的端部滴落液體(例如,酒精、水、含有二氧化碳的水等)利用毛細現象使該液體滲透到剝離層102與被剝離層110的邊界來形成剝離起點。
接著,在形成有剝離起點的部分藉由沿著大致垂直於密接面的方向緩慢地施加物理力量,可以在不使被剝離層110損壞的情況下將其剝離。此時,也可以對基底基板101或基板121貼合膠帶等並藉由向上述方向拽該膠帶來進行剝離,也可以以鉤狀構件鉤住基底基板101或基板121的端部來進行剝離。另外,也可以將具有黏著性的構件或能夠進行真空吸附的構件吸附於基底基板101或基板121的背面,並藉由拽該構件來進行剝離。
在此,在進行剝離時,藉由對剝離介面添加水或水溶液等含有水的液體,該液體滲透到剝離介面,由此可以提高剝離性。將在後面的實施例中對添加液體能夠提高剝離性的理由進行詳細的說明。
剝離主要發生在氧化物層111的內部及氧化物層111與剝離層102的介面。因此,如圖1D所示,有時在剝離後的剝離層102的表面及第一層103的表面上附著有氧化物層111。另外,附著的氧化物層111的厚度可以各不相同,像上述那樣,為了容易在氧化物層111與剝離層102的介面進行剝離,大多情況下附著到第一層103 一側的氧化物層111較厚。
藉由上述方法可以高良率地剝離剝離層102與被剝離層110。
〈貼合〉
然後,如圖1E所示地,在被剝離層110的剝離面一側使用黏合層132貼合基板131。至於黏合層132及基板131可以分別參考上述黏合層122、基板121。
藉由作為基板121及基板131都使用具有撓性的基板,可以製造撓性層疊體。
[應用例]
上述製造方法例中示出的剝離方法可以應用於各種各樣的撓性裝置中。
例如,當將該剝離方法用於使用電晶體的撓性裝置時,可以在形成被剝離層110之後製造電晶體。
例如,當製造底閘極型電晶體時,在被剝離層110上依次形成閘極電極、閘極絕緣層、半導體層、源極電極及汲極電極。然後,經過貼合基板121的製程、剝離製程及貼合基板131的製程可以製造包括電晶體的撓性裝置。
另外,作為電晶體的結構也可以採用交錯型電晶體(forward staggered transistor)、反交錯型電晶體(inverted staggered transistor)等。另外,還可以採用頂閘 極型和底閘極型中的任一種電晶體結構。另外,還可以使用通道蝕刻型電晶體或通道保護型電晶體。當採用通道保護型電晶體時,可以僅在通道區上設置通道保護膜。或者,可以僅在源極電極及汲極電極與半導體層接觸的部分設置開口,並在該開口以外的部分設置通道保護膜。
作為能夠用於電晶體的形成有通道的半導體層的半導體,例如,可以使用矽或鍺等半導體材料、化合物半導體材料、有機半導體材料或氧化物半導體材料。
此外,對用於電晶體的半導體的結晶性也沒有特別的限制而可以使用非晶半導體或結晶半導體(微晶半導體、多晶半導體、單晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用結晶半導體時可以抑制電晶體的特性劣化,所以是較佳的。
例如,當作為上述半導體使用矽時,可以使用非晶矽、微晶矽、多晶矽或單晶矽等。
另外,當作為上述半導體使用氧化物半導體時,較佳為使用至少含有銦、鎵和鋅中的一個的氧化物半導體。典型地,可以舉出In-Ga-Zn類金屬氧化物等。藉由使用與矽相比能帶間隙寬且載子密度小的氧化物半導體,可以抑制截止狀態時的洩漏電流,所以是較佳的。
由於本發明的一個實施例的剝離方法能夠藉由在基底基板上形成元件之後進行剝離來實現撓性化,因此對形成元件的製程中的溫度幾乎沒有限制。因此,可以在耐熱性較差的具有撓性的基板上高良率地製造以高溫製 程製造的可靠性極高的半導體元件。
另外,藉由將在一對電極間夾有含有發光有機化合物的層的發光元件形成在上述被剝離層110上,可以製造撓性發光裝置。例如,可以製造具有發光元件的撓性照明設備(或光源),還可以藉由將含有如電晶體、發光元件、液晶元件那樣的顯示元件的多個像素形成於被剝離層110上來製造影像顯示裝置。至於撓性影像顯示裝置的例子,將在後面的實施例中進行說明。
本實施例可以與本說明書所記載的其他實施例及示例適當地組合而實施。
實施例2
在本實施例中,參照圖式對能夠使用本發明的一個實施例的剝離方法製造的撓性裝置進行說明。下面,作為撓性裝置的一個例子對具有有機EL元件的影像顯示裝置(以下也稱為顯示裝置)及照明設備等發光裝置進行說明。
另外,在本說明書中,發光裝置是指影像顯示裝置或光源(包括照明設備)。另外,有時發光裝置還包括:在顯示裝置上設置有如FPC(Flexible printed circuit:撓性印刷電路)或TCP(tape carrier package:帶載封裝)等連接器的模組;在TCP的端部設置有印刷線路板的模組;IC(積體電路)藉由COG(Chip On Glass:玻璃上晶片)方式直接安裝在形成有發光元件的 基板上的模組;安裝有觸摸感測器的模組等。
此外,在本說明書等中,半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置。電晶體、半導體電路、記憶體裝置、影像拍攝裝置、電光裝置、發電裝置(包括薄膜太陽能電池、有機薄膜太陽能電池等)及電子裝置等有時包括於半導體裝置中,有時包括半導體裝置。
因此,在下面所示的發光裝置中,包含具有半導體特性的元件(例如電晶體)的結構也是半導體裝置的一個實施例。也就是說,在上述情況下,也可以認為發光裝置包括發光元件、半導體裝置。
[顯示裝置的結構例子1]
圖3A示出採用上面發射(頂部發射)方式的顯示裝置200的俯視示意圖。
顯示裝置200在具有撓性的基板254的頂面具有顯示部201、掃描線驅動電路202及信號線驅動電路203。另外,顯示裝置200包括覆蓋顯示部201的密封層252和密封層252上的具有撓性的基板253。另外,顯示裝置200在具有撓性的基板254上具有與掃描線驅動電路202及信號線驅動電路203電連接的外部連接端子204,並且可以藉由與該外部連接端子204電連接的FPC205從外部輸入用來驅動掃描線驅動電路202及信號線驅動電路203等的電源供應電位及驅動信號等信號。
圖3B是示出沿著切斷線A-B及C-D切斷圖3A中所示的包括外部連接端子204、掃描線驅動電路202及顯示部201的區域的剖面示意圖。
在顯示裝置200中,在具有撓性的基板254上隔著黏合層132具有包括第一層103及第二層104的被剝離層110,在第二層104上具有發光元件240、掃描線驅動電路202(及信號線驅動電路203)及外部連接端子204。
外部連接端子204使用與顯示裝置200內的構成電晶體或發光元件的導電層相同的材料構成。在本結構例子中,採用使用與構成電晶體的閘極電極的導電層相同的材料構成的層與使用與構成電晶體的源極電極及汲極電極的導電層相同的材料構成的層的疊層。如此,藉由層疊多個導電層形成外部連接端子204,可以增強機械強度並降低電阻,因此是較佳的。另外,以與外部連接端子204接觸的方式設置有連接器206,藉由該連接器206,FPC205與外部連接端子204電連接。作為連接器206,可以使用藉由熱壓接合呈現各向異性的熱固性樹脂中混合有導電性粒子的膏狀材料或者藉由熱壓接合呈現各向異性的熱固性樹脂的內部含有導電性粒子的片狀材料。作為導電性粒子,例如可以使用由金覆蓋的鎳粒子或由金屬覆蓋的樹脂等。
圖3B示出作為掃描線驅動電路202的一部分使用組合分別為n通道型的電晶體211和電晶體212的電 路的例子。另外,掃描線驅動電路202不侷限於組合了n通道型電晶體的電路,也可以採用組合n通道型電晶體和p通道型電晶體的各種CMOS電路及組合p通道型電晶體的電路。另外,信號線驅動電路203也是同樣的。另外,在本結構例子中,雖然示出在形成有顯示部201的絕緣表面上形成有掃描線驅動電路202及信號線驅動電路203的驅動器一體型的結構,但是例如可以利用COG方式安裝用作掃描線驅動電路202和信號線驅動電路203中的一者或兩者的驅動電路用IC,也可以安裝利用COF方式安裝有驅動電路用IC的撓性基板(flexible substrate,FPC)。
在圖3B中,作為顯示部201的一個例子示出一個像素的剖面結構。像素包括開關電晶體213、電流控制電晶體214以及與電流控制電晶體214的電極(源極電極或汲極電極)電連接的第一電極233。此外,還設置有覆蓋第一電極233的端部的絕緣層219。
發光元件240是在絕緣層217上依次層疊有第一電極233、EL層235、第二電極237的層疊體。由於本結構例子中示出的顯示裝置200為頂面發光型顯示裝置,所以第二電極237採用具有透光性的材料。第一電極233較佳為使用具有反射性的材料。EL層235至少含有發光有機化合物。藉由對夾有EL層235的第一電極233與第二電極237之間施加電壓使EL層235流過電流,由此可以使發光元件240發光。
在具有撓性的基板253的朝向基板254的表 面上隔著黏合層242具有包括第一層243及第二層244的被剝離層245。另外,第二層244上的與發光元件240重疊的位置上具有濾色片221,與絕緣層219重疊的位置上具有黑矩陣222。第一層243及第二層244是使用與第一層103或第二層104相同的材料構成的層。另外,可以在基板253的不朝向基板254的表面上藉由形成透明導電膜來形成觸摸感測器。
第二層104及第二層244分別具有防止基板254或基板253中含有的雜質擴散的功能。另外,較佳為接觸於電晶體的半導體層的絕緣層216及絕緣層218能夠防止雜質向半導體層擴散。作為這些絕緣層可以使用矽等半導體的氧化物或氮化物或者鋁等金屬的氧化物或氮化物。另外,也可以使用上述無機絕緣材料的疊層膜或無機絕緣材料和有機絕緣材料的疊層膜。
作為上述無機絕緣材料,例如可以使用選自氮化鋁、氧化鋁、氮氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎂、氧化鎵、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鍺、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉭等的材料形成的單層或疊層。另外,在本說明書中,氮化氧物是指其組成中氮含量大於氧含量的物質,氧氮化物是指其組成中氧含量大於氮含量的物質。另外,各元素含量例如可以利用RBS等進行測量。
另外,作為上述無機絕緣材料,也可以使用矽酸鉿(HfSiOx)、添加氮的矽酸鉿(HfSixOyNz)、添 加氮的鋁酸鉿(HfAlxOyNz)、氧化鉿、氧化釔等high-k材料。
這裡,被剝離層110可以利用實施例1所示的剝離方法進行剝離來形成。藉由在被剝離層110上形成各電晶體及發光元件240之後進行剝離,然後在被剝離層110的背面一側隔著利用黏合層132貼合基板254,可以得到圖3B所示的結構。另外,被剝離層245也可以利用實施例1所示的剝離方法進行剝離來形成。藉由在被剝離層245上形成濾色片221及黑矩陣222之後進行剝離,然後在被剝離層245的背面一側隔著黏合層242貼合基板253,可以得到圖3B所示的結構。
另外,如圖3B所示,也可以在第一層103與黏合層132之間或者第一層243與黏合層242之間具有氧化物層111或氧化物層241。由於氧化物層111及氧化物層241極薄且具有透光性,所以即使將其設置於從發光元件240取出發光的一側也幾乎不會使發光效率降低。
這裡,當利用密封層252將形成有電晶體等的被剝離層110與形成有濾色片221等的被剝離層245進行貼合時,較佳的是:在各自進行剝離之前,將它們在設置於基底基板上的狀態下進行貼合,在貼合之後從各自的基底基板進行剝離。尤其是像具有高精細的顯示部201的顯示裝置那樣,當需要使濾色片221與像素的位置以高精度進行對準時,藉由在固定於玻璃基板等基底基板上的狀態下進行貼合,可以使濾色片221與像素的位置以高精度 進行對準。藉由採用上述方法,可以製造高精細的撓性顯示裝置。
另外,在圖3A和圖3B中示出作為顯示元件使用發光元件時的情況。但是,本發明的一個實施例不侷限於此。作為顯示元件,也可以使用液晶元件、電泳元件(電子紙)等。當使用電泳元件時,由於不需要背光,所以適合作為撓性顯示裝置的一個實施例。
[顯示裝置的結構例子2]
在本結構例子中,對採用下面發射(底部發射)方式的顯示裝置進行說明。注意,省略對與上述結構例子1重複的部分的說明。
圖4是本結構例子中所示的顯示裝置250的剖面示意圖。
顯示裝置250與在結構例子1中示出的顯示裝置200的主要區別在於:顯示裝置250在與發光元件240相比更靠近基板254的一側具有濾色片,具有撓性的基板253以直接接觸與密封層252的方式設置,並且不具有顯示裝置200中的被剝離層245和黏合層242等。
在發光元件240中,第一電極233使用具有透光性的材料,第二電極237使用具有反射性的材料。因此,來自EL層235的發光穿過基板254一側射出。
另外,在覆蓋電晶體的絕緣層218的與發光元件240重疊的位置上設置有濾色片221。並且,覆蓋濾 色片221設置有絕緣層217。
這裡,作為基板253較佳為使用不會使來自基板253的外側的水等雜質透過的材料。或者,較佳為在基板253的與密封層252接觸的表面上設置由能夠防止上述雜質擴散的絕緣材料構成的膜。作為該材料,例如可以使用能夠用於上述第二層104或第二層244的無機絕緣材料。
[材料及形成方法]
下面,對能夠用於上述各要素的材料及其形成方法進行說明。
〈具有撓性的基板〉
作為具有撓性的基板材料,可以使用有機樹脂或具有撓性的薄玻璃材料等。
例如,可以舉出如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺樹脂、環烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚氯乙烯樹脂等。尤其較佳為使用熱膨脹係數低的材料,例如,較佳為使用熱膨脹係數為30×10-6/K以下的聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、PET等。另外,還可以使用在纖維體中浸滲有樹脂的基板(也稱為預浸料)、將無機填料混 入有機樹脂中以降低了熱膨脹係數的基板。
當上述材料中含有纖維體時,作為纖維體使用有機化合物或無機化合物這樣的高強度纖維。明確而言,高強度纖維是指拉伸彈性模量或楊氏模量高的纖維。作為其典型例子,可以舉出聚乙烯醇類纖維、聚酯類纖維、聚醯胺類纖維、聚乙烯類纖維、芳族聚醯胺類纖維、聚對苯撐苯並雙噁唑纖維、玻璃纖維或碳纖維。作為玻璃纖維,可以舉出使用E玻璃、S玻璃、D玻璃、Q玻璃等的玻璃纖維。作為具有撓性的基板也可以使用如下結構體,該結構體是將上述纖維體以織布或不織布的狀態使用,且在該纖維體中浸滲樹脂並使該樹脂固化而成的。藉由作為具有撓性的基板使用由纖維體和樹脂構成的結構體,可以提高抵抗彎曲或局部擠壓所引起的破損的可靠性,所以是較佳的。
取出來自發光元件240的光的一側的具有撓性的基板採用能夠使從EL層235發射的光透過的材料。作為設置於光射出側的材料,為了提高光的取出效率,較佳為採用具有撓性及透光性的材料的折射率高的材料。例如,藉由對有機樹脂中分散折射率高的無機填料,可以形成其折射率比僅由該有機樹脂構成的基板高的基板。尤其較佳為使用粒徑為40nm以下的較小的無機填料,這樣不會使基板喪失光學透明性。
另外,由於設置於與光射出側相反一側的基板可以不具有透光性,所以除了上述例舉的基板之外還可 以使用金屬基板等。為了具有撓性或彎曲性,金屬基板的厚度較佳為10μm以上且200μm以下,更佳為20μm以上且50μm以下。對於構成金屬基板的材料沒有特別的限制,例如,較佳為使用鋁、銅、鎳、鋁合金或不鏽鋼等金屬的合金等。作為不取出光一側的具有撓性的基板較佳為使用含有金屬或合金材料的具有導電性的基板,這樣可以提高對發光元件240所發出的熱的散熱性。
另外,當使用具有導電性的基板時,較佳為使用經過如下絕緣處理的基板,如使基板的表面氧化或在表面上形成絕緣膜等。例如,可以利用電沉積法、旋塗法或浸漬法等塗敷法、絲網印刷法等印刷法、蒸鍍法或濺射法等沉積法等方法在具有導電性的基板表面上形成絕緣膜,也可以利用在氧氛圍下放置或者進行加熱的方法或陽極氧化法等方法使基板的表面氧化。
另外,當具有撓性的基板的表面具有凹凸形狀時,為了覆蓋該凹凸形狀形成平坦的絕緣表面,也可以對該表面設置平坦化層。平坦化層可以使用具有絕緣性的材料,可以使用有機材料或無機材料形成。例如,平坦化層可以利用濺射法等沉積法、旋塗法或浸漬法等塗敷法、噴墨法或分配器法等噴出法、絲網印刷法等印刷法等形成。
另外,作為具有撓性的基板可以使用層疊多個層的材料。例如,可以使用如下材料:層疊兩種以上由有機樹脂構成的層的材料;層疊由有機樹脂構成的層和由 無機材料構成的層的材料;層疊兩種以上由無機材料構成的層的材料等。藉由設置由無機材料構成的層可以防止水分等進入內部,由此可以提高發光裝置的可靠性。
作為上述無機材料可以使用金屬或半導體的氧化物材料或氮化物材料、氧氮化材料等。例如,可以使用氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁等。
例如,當層疊由有機樹脂構成的層和由無機樹脂構成的層時,可以利用濺射法、CVD法或塗敷法等在由有機樹脂構成的層的上層或下層形成上述由無機樹脂構成的層。
另外,作為具有撓性的基板可以使用具有撓性的薄玻璃基板。尤其較佳為使用從接近發光元件240的一側層疊有機樹脂層、黏合層及玻璃層的薄片。該玻璃層的厚度為20μm以上且200μm以下,較佳為25μm以上且100μm以下。該厚度的玻璃層可以同時實現對水或氧的高阻擋性和撓性。此外,有機樹脂層的厚度為10μm以上且200μm以下,較佳為20μm以上且50μm以下。藉由以接觸於玻璃層的方式設置該有機樹脂層,可以防止玻璃層破裂或裂縫,而能夠提高玻璃的機械強度。藉由將該玻璃材料與有機樹脂的複合材料用於具有撓性的基板,可以製造可靠性極高的撓性發光裝置。
〈發光元件〉
在發光元件240中,作為設置在光射出一側的電極使用對於從EL層235發射的光具有透光性的材料。
作為透光材料,可以使用氧化銦、氧化銦氧化錫、氧化銦氧化鋅、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等。另外,也可以使用石墨烯。另外,作為上述導電層,可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料或包含上述材料的合金。或者,也可以使用上述金屬材料的氮化物(例如,氮化鈦)等。另外,當使用金屬材料(或者其氮化物)時,將金屬材料形成得薄,以使其具有透光性,即可。此外,可以將上述材料的疊層膜用作導電層。例如,藉由使用銀和鎂的合金以及氧化銦氧化錫的疊層膜,可以提高導電性,所以是較佳的。
上述電極藉由蒸鍍法或濺射法等形成。除此之外,也可以藉由噴墨法等的噴出法、絲網印刷法等的印刷法或鍍法形成。
另外,當藉由濺射法形成具有透光性的上述導電氧化物時,藉由在包含氬和氧的沉積氛圍下形成該導電氧化物,可以提高透光性。
此外,當在EL層上形成導電氧化物膜時,藉由採用層疊在減少了氧濃度的包含氬的氛圍下形成的第一導電氧化物膜和在包含氬和氧的氛圍下形成的第二導電氧化物膜的疊層膜,可以減少對EL層的成膜損壞,所以是較佳的。在此,特別較佳的是,形成第一導電氧化物膜時所使用的氬氣體的純度高,例如使用露點為-70℃以下, 較佳為-100℃以下的氬氣體。
作為設置在與光射出側相反一側的電極使用對從EL層235發射的光具有反射性的材料。
作為具有光反射性的材料,例如可以使用鋁、金、鉑、銀、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等金屬或者含有上述金屬的合金。或者,也可以對含有上述金屬材料的金屬或合金添加鑭、釹、鍺等。除此之外,也可以使用鋁和鈦的合金、鋁和鎳的合金、鋁和釹的合金等含有鋁的合金(鋁合金),或者銀和銅的合金、銀和鈀和銅的合金、銀和鎂的合金等含有銀的合金。包含銀和銅的合金的耐熱性高,所以是較佳的。再者,藉由層疊接觸於鋁合金膜的金屬膜或金屬氧化物膜,可以抑制鋁合金膜的氧化。作為該金屬膜、該金屬氧化膜的材料,可以舉出鈦、氧化鈦等。此外,也可以層疊由上述具有透光性的材料構成的膜與由金屬材料構成的膜。例如,可以使用銀與氧化銀氧化錫的疊層膜或銀和鎂的合金與氧化銀氧化錫的疊層膜等。
上述電極藉由蒸鍍法或濺射法等形成。除此之外,也可以藉由噴墨法等的噴出法、絲網印刷法等的印刷法或鍍法形成。
EL層235只要包括至少包含發光有機化合物的層(下面,也稱為發光層)即可,且也可以由單個層構成或由多個層構成。作為由多個層構成的結構,例如可以舉出從陽極一側層疊有電洞注入層、電洞傳輸層、發光 層、電子傳輸層及電子注入層的結構。注意,不一定必須將發光層之外的所有層都設置在EL層235中。此外,也可以重複地設置發光層之外的層。明確而言,可以在EL層235中將多個發光層重疊地設置,也可以以與電子注入層重疊的方式設置電洞注入層。另外,作為中間層,除了電荷產生層之外還可以適當地追加電子中繼層等的其他結構。此外,例如也可以層疊多個呈現不同的發光顏色的發光層。例如藉由層疊處於補色關係的兩個以上的發光層,可以得到白色發光。
EL層235可以藉由真空蒸鍍法、噴墨法或分配器法等噴出法、旋塗法等塗敷法形成。
〈黏合層、密封層〉
作為黏合層、密封層,例如,可以使用兩液混合型樹脂等在常溫下固化的樹脂、熱固性樹脂、光硬化性樹脂等固化材料或凝膠等。例如,可以使用環氧樹脂或丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)等。尤其較佳為使用環氧樹脂等透濕性低的材料。
另外,黏合層、密封層可以含有乾燥劑。例如,可以使用鹼土金屬的氧化物(氧化鈣或氧化鋇等)等藉由化學吸附吸收水分的物質。作為其他乾燥劑,也可以使用沸石或矽膠等藉由物理吸附吸收水分的物質。另外, 藉由設置粒狀的乾燥劑,由於該乾燥劑來自發光元件240的發光被漫反射,由此可以實現可靠性高且視角依賴性得到改善的發光裝置(尤其對照明用途等有用)。
〈電晶體〉
注意,對構成顯示部201、掃描線驅動電路202及信號線驅動電路203的電晶體的結構沒有特別的限制。例如,可以採用交錯型電晶體或反交錯型電晶體。另外,也可以採用頂閘極型和底閘極型中的任一方的電晶體結構。此外,作為用於電晶體的半導體材料,例如可以使用矽或鍺等的半導體材料,也可以使用包含銦、鎵和鋅中的至少一個的氧化物半導體。作為包含銦、鎵和鋅中的至少一個的氧化物半導體典型地可以舉出In-Ga-Zn類金屬氧化物等。較佳為使用與矽相比能帶間隙寬且載子密度小的氧化物半導體,由此可以實現關態電流(off-state current)低的電晶體,從而可以減小之後形成的發光元件在截止時的洩漏電流。此外,對用於電晶體的半導體的結晶性也沒有特別的限制,可以使用非晶半導體或結晶半導體(微晶半導體、多晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用結晶半導體時可以抑制電晶體的特性劣化,所以是較佳的。
〈濾色片及黑矩陣〉
設置濾色片221的目的是為了對來自發光元件240的 發光顏色進行調色來提高色純度。例如,當使用白色發光的發光元件製造全彩色顯示裝置時,使用設置有不同顏色的濾色片的多個像素。此時,可以使用紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)這三種顏色的濾色片,也可以使用上述三種顏色及黃色(Y)這四種顏色。此外,還可以在R、G、B(及Y)的基礎上還使用白色(W)的像素,而使用四種顏色(或五種顏色)。
另外,在彼此鄰接的濾色片221之間設置有黑矩陣222。黑矩陣222遮擋從鄰接像素的發光元件240發射的光,由此抑制鄰接像素間的混色。在此,藉由將濾色片221的端部設置為與黑矩陣222重疊,可以抑制光洩漏。黑矩陣222可以使用遮擋來自發光元件240的發光的材料來形成,可以使用金屬或含有顏料的有機樹脂等。另外,黑矩陣222也可以設置於掃描線驅動電路202等的顯示部201以外的區域中。
另外,也可以設置覆蓋濾色片221及黑矩陣222的保護層。保護層除了可以保護濾色片221及黑矩陣222之外還抑制包含在濾色片221及黑矩陣222中的雜質擴散。保護層由能使從發光元件240發射的光透過的材料構成,例如可以使用無機絕緣膜或有機絕緣膜。
[照明設備的結構例子]
下面,作為本發明的一個實施例的發光裝置的另一個例子,對具有有機EL元件的照明設備的結構例子進行說 明。注意,在此省略與上述部分重複的部分的說明。
圖5A是本結構例子所示的發光裝置500的俯視示意圖。另外,圖5B是沿著圖5A中的切斷線E-F切斷的剖面示意圖。發光裝置500是採用上面發射方式的照明設備。另外,與圖4同樣地,照明設備也可以採用下面發射(底部發射)方式。
發光裝置500在具有撓性的基板254上隔著黏合層132具有包括第一層103及第二層104的被剝離層110。另外,在第二層104上具有發光元件240。另外,在發光元件240上隔著密封層252包括具有撓性的基板253。
另外,在第二層104上的不與基板253重疊的區域上設置有與發光元件240的第一電極233電連接的引出電極503以及與第二電極237電連接的引出電極507。
圖5B示出如下結構:引出電極503與引出電極507形成於同一平面上,並藉由對與第一電極233相同的導電膜進行加工而形成。此外,在圖5B中,第一電極233的一部分構成引出電極503。
第二電極237以越過覆蓋第一電極233及引出電極507的各端部的絕緣層509與引出電極507接觸的方式設置,而與引出電極507電連接。
另外,也可以使用與第一電極233不同的導電膜另行形成引出電極503及引出電極507。在該情況 下,較佳為作為該導電膜使用含有銅的導電膜,由此可以提高導電性。
覆蓋第一電極233的端部地設置絕緣層509以不使第二電極237與第一電極233發生短路的方式。為了使形成於絕緣層509的上層的第二電極237具有良好的覆蓋性,較佳為使絕緣層509的上端部或下端部為具有曲率半徑(例如0.2μm以上且3μm以下)的曲面。另外,作為絕緣層509的材料,可以使用負型或正型感光樹脂等有機化合物或氧化矽、氧氮化矽等無機化合物。
另外,如圖5A和圖5B所示,較佳基板253的不朝向發光元件240的表面形成有透鏡狀的凹凸形狀。該凹凸形狀用來抑制從發光元件240的發出的光在基板253與外部(空氣)的介面發生全反射。還可以在基板253的表面上設置由高折射率材料構成的透鏡陣列、微透鏡陣列或者擴散片、擴散膜等。尤其是當使用微透鏡陣列時,可以高效地提高光取出效率並改善視角依賴性,由此可以實現發光亮度均勻的照明設備。
另外,作為對基板253的表面形成凹凸形狀的方法,可以利用光微影法、奈米壓印法、噴砂法(sandblast method)等。
這裡,較佳基板253的折射率為密封層252的折射率以上。也就是說,較佳為將距離發光元件240越遠位置的材料的折射率設定得越高。藉由採用上述結構,可以抑制各個層的介面發生全反射,由此可以將從發光元 件240發出的光全部取出。
以上是對本結構例子的說明。
在本實施例中示出的顯示裝置是兼具高撓性和高可靠性的顯示裝置。
本實施例可以與本說明書所記載的其他實施例及示例適當地組合而實施。
實施例3
在本實施例中對本發明的一個實施例的剝離方法的剝離機制進行說明。
[對剝離部分的考察]
作為本發明的一個實施例的剝離方法,在夾在剝離層與被剝離層之間的氧化物層發生剝離。在這種情況下,考察剝離機制時的重點在於調查剝離層與氧化物層的介面、氧化物層與被剝離層的介面以及氧化物層內部這三個部分中哪個部分的鍵合最容易被切斷。下面,分別對上述三個部分的鍵能進行估算,來調查在哪個部分最容易發生剝離。
在本實施例中,假定剝離層為鎢(W)膜而被剝離層為氧化矽(SiO2)膜。另外,由於W較容易以四價W的氧化物WO2和六價W的氧化物WO3這兩種狀態存在,所以假定氧化物層為含有上述兩種狀態的氧化物。
圖6A示出在計算中考慮的剝離部分。在圖 6A所示的結構中,W與SiO2之間有四價W的氧化物WO2及六價W的氧化物WO3
在圖6A中,可以認為因剝離鍵合可能被切斷的部分為:(1)SiO2/WO2間;(2)SiO2/WO3間;(3)WO2內;(4)WO3內;(5)WO2/WO3間;(6)WO2/W間;以及(7)WO3/W間。於是,利用如下方法算出了上述部分的鍵能。
作為計算模型採用群集模型(cluster model)。圖6B示出所使用的群集模型的一個例子。圖6B是用於計算SiO2和WO2的鍵能的群集模型。在圖6B所示的群集模型中,與Si及W鍵合的氧原子的末端以氫原子(H)封端。在群集模型中,計算與氧原子交聯的Si原子側(A)以及與W原子側(B)這兩個部分的鍵能。
為了算出鍵能,利用密度泛函理論(density functional theory)進行了結構最佳化計算和振動分析。泛函使用B3LYP,電荷為0,作為自旋多重度考慮了單重激發態、二重激發態和五重激發態。另外,作為基底函數對所有的原子使用LanL2DZ。另外,作為量子化學計算程式使用Gaussian09。計算使用高性能電腦(SGI公司製造的Altix4700)進行。對算出的鍵能進行了零點校正。
另外,在群集模型中,交聯的氧原子以外的原子具有較大的自由度並以能量穩定化的方式配置。但是,實際上這些原子由於鄰接的其他原子的影響而不能自由的移動。因此,需要注意的是:由於群集模型與實際系 統的自由度不同,有時所得到的鍵能的值與實際的值不同。
首先,在圖7中示出具有六價W原子的WO3與具有四價W原子的WO2的W原子與O原子的鍵能的計算結果。另外,以下在沒有特殊說明的情況下,採用O原子所具有的懸空鍵以H原子封端的群集模型。
由圖7可知,與四價W原子的W-O鍵相比,六價W原子的氧化物中的W-O鍵的鍵能更小。由此可知,六價W原子的氧化物中的W-O鍵更容易被切斷。
接著,以圖8示出圖6A示出的各部分的鍵能的計算結果。
由圖8可知:(1)在SiO2/WO2介面,Si-O鍵A的鍵能比W-O鍵B的鍵能小;(2)在SiO2/WO3介面,W-O鍵B的鍵能比Si-O鍵A的鍵能小。藉由比較(1)和(2)可知,由於(1)中O與Si的鍵能更小,所以在SiO2/WO2介面容易發生剝離。
藉由比較(3)WO2內、(4)WO3內及(5)WO2/WO3之間可知,(5)中的W-O鍵B的鍵能為最小的值,即,1.09eV。由此可知,在WO3與WO2混合存在的氧化物層中,在氧化物層內部容易發生剝離。此外,就(5)來看,與圖7所示的結果相比,四價W原子的W-O鍵A的鍵能增強而六價W原子的W-O鍵B的鍵能減弱。可以認為這是由於電子被引至四價W原子一側的緣故。因此,在與四價W原子和六價W原子交聯的O原子中, 與四價W原子相反一側的鍵,即,與六價W原子的鍵更容易被切斷。
藉由比較(6)WO2/W之間及(7)WO3/W之間可知,(6)中的W-O鍵的鍵能為較小,即1.46eV,由此可知在WO2/W之間容易發生剝離。
由上述結果可知,當氧化物層含有四價W原子時,由O原子交聯的W-O-W鍵較容易被切斷。由此可知,在WO2/WO3之間及WO2/W之間容易發生剝離。也就是說,在具有含有較多WO2的氧化物層的結構中容易發生剝離。
因此,為了提高剝離性的重點在於:使WO3還原為WO2,由此增高氧化物層內的WO2含量。
本發明的一個實施例的剝離方法是在設置於氧化物層的上層的被剝離層上設置藉由加熱釋放氫的第一層及第二層。並且,利用藉由該加熱處理從該被剝離層釋放的氫使氧化物層內的WO3還原,由此可以形成含有較多WO2的氧化物層,從而可以提高剝離性。
[N原子的效果]
由上述說明可知在進行剝離時W-O鍵最容易被切斷。鑒於該結果,對將使W原子交聯的O原子置換為N原子時的鍵能進行了分析。
這裡,計算了導入NH基置換使W原子交聯的O原子時的W-N鍵的鍵能。
首先,在圖9的上半段中示出分別將具有六價W原子的WO3和具有四價W原子的WO2中的一個O原子置換為NH基時的群集模型以及W-O鍵及W-N鍵的鍵能的計算結果。
由圖9可知,無論價數是多少,與W-O鍵相比W-N鍵的鍵能更小,並且與圖7所示的沒有導入N原子的模型相比,W-O鍵的鍵能減弱。由此可知,藉由導入N原子,不僅W-N鍵容易被切斷,W-O鍵也變得容易被切斷。
接著,在圖9的下半段中示出圖6A所示的部分中假想在(3)WO2內、(4)WO3內、(5)WO2/WO3之間的群集模型中將交聯的O原子置換為NH基的模型的W-N鍵的鍵能的計算結果。
由圖9的下半段可知,與圖8所示的各模型的W-O鍵能相比,以NH基交聯時的W-O鍵能的大小關係沒有發生變化。就(4)來看,以NH基交聯時的鍵能比以O原子交聯時的鍵能更小。尤其是,就(5)來看,六價W原子的W-N鍵B的鍵能為極小,即0.42eV。
由上述結果可知,藉由將使W原子交聯的O原子置換為N原子,上述鍵傾向於更容易被切斷。由此可知,藉由對氧化物層中供應氮可以更容易發生剝離。
因此,為了提高剝離性重點在於對氧化物層中供應更多的氮原子。
本發明的一個實施例的剝離方法是在設置於 氧化物層的上層的被剝離層上設置藉由加熱釋放氮的第一層並在該第一層的上層設置能夠防止氮釋放到外部(阻擋氮的釋放)的第二層。再者,將藉由加熱處理從該被剝離層釋放的氮大量地供應至氧化物層內,由此可以形成含有較多氮的氧化物層,從而可以提高剝離性。
[對導入水時的剝離性提高的考察]
如實施例1中所述,藉由在進行剝離時對剝離介面添加含有水的液體並使該液體滲透到剝離介面來進行剝離,可以提高剝離性。下面,對剝離現象中的水的作用進行說明。
〈液體的種類與剝離性的關係〉
首先,對如下評價結果進行說明:當改變剝離時導入的液體的種類時,剝離所要的力是否不同。
使用圖10所示的夾具對剝離時所要的力進行評價。圖10所示的夾具具有多個導輥154和托輥153。在測量中,預先在包含形成於基底基板101上的被剝離層的層150上貼合膠帶151並使端部部分剝離。然後,將基底基板101以膠帶151掛住托輥153的方式安裝於夾具,並使151及包含被剝離層的層150垂直於基底基板101。此時,測量藉由沿著垂直於基底基板101的方向拽膠帶151而使包含被剝離層的層150從基底基板101剝離時向垂直方向拽所要的力,由此可以測量剝離時所要的力。在 進行剝離時,在剝離層102露出的狀態下基底基板101沿著導輥154在平面方向上移動。為了去除包含被剝離層的層150及基底基板101在移動中的摩擦的影響,托輥153及導輥154能夠旋轉。
藉由如下方法製造所使用的樣本。首先,利用電漿CVD法在玻璃基板上形成大約100nm厚的氧氮化矽膜,然後作為玻璃層利用濺射法形成大約50nm厚的W膜。接著,作為第一層形成大約600nm厚的氧氮化矽膜,作為第二層形成大約50nm厚的氮氧化矽膜,並在其上層形成大約100nm厚的氧氮化矽膜及大約66nm厚的矽膜。然後,以650℃進行6分鐘的熱處理。接著,對矽膜照射雷射形成多晶矽,然後形成閘極絕緣膜、閘極電極、層間絕緣層、源極電極及汲極電極、層間絕緣層、電極等,由此製造出電晶體。這裡,在以650℃進行6分鐘的熱處理之後的製程中不進行超過上述溫度的製程。
如此,在玻璃基板上製造出具有剝離層及被剝離層的樣本。
然後,將基底基板以20mm×126.6mm切斷,作為膠帶151利用膠帶貼片機(mounter)將UV薄膜(由日本電氣化學工業公司製造的UHP-0810MC)貼合到被切斷的基底基板上,然後使UV薄膜的端部剝離大約20mm,並將其安裝到上述夾具。
在剝離試驗中,使用島津製作所製造的小型臺式試驗機(EZ-TEST EZ-S-50N)。在剝離試驗方法 中,使用依照日本工業規格(JIS)的規格號碼JIS Z0237的黏合膠帶/黏合薄片試驗方法。另外,液體的供應是在將樣本安裝在上述夾具之後利用滴管向剝離部分滴下液體而進行的。
圖11是當改變剝離時導入的液體種類時進行剝離時所要的力的測量結果。
用於進行評價的液體大致分為水/水溶液、質子極性溶劑、非質子極性溶劑及無極性溶劑這四種。作為水/水溶液,使用了純水、CO2水溶液、HCl水溶液、NaHCO3水溶液。作為質子極性溶劑,使用了甲酸、乙醇、甲醇、2丙醇、乙二醇、苯胺。作為非質子極性溶劑,使用了丙酮、乙腈、DMSO、DMF、乙酸乙酯、N甲基吡咯烷酮、氯仿、離子液體N-甲基-N-n-戊基吡咯烷淀(鹽)雙(三氟甲基磺醯基)醯亞胺(N-methyl-N-n-pentylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)。作為無極性溶劑,使用了甲苯、己烷、FluorinertTM、苯。另外,作為比較,還測量了不導入液體時剝離時所要的力。
由圖11所示的結果可知:當導入如水.水溶液等含有水的液體時,與不使用液體的情況相比剝離時所要的力減少,也就是說剝離性得到提高;另一方面,在水以外的液體中,以質子極性溶劑、非質子極性溶劑、無極性溶劑的順序剝離時所要的力變大;尤其是當採用無極性溶劑時,對剝離性具有反效果。
由上述結果可以推斷:對剝離面導入液體使剝離性得到提高與氫(離子)的存在有關,尤其是當選擇水或水溶液類的液體時效果更佳。
〈關於水分子的效果〉
下面,對藉由計算導入水分子時的剝離過程對水分子與剝離性的關聯性進行分析的結果進行說明。
在上面示出如下推測:與WO2相比面向WO3的介面更不容易發生剝離。因此,在本計算中,對鍵能較高的WO3內的W-O鍵能進行了計算。
圖12A示出用於計算的模型。在WO3的結晶結構的(001)面發生剝離。這裡,考慮到以使兩個W原子交聯的著眼的O原子為界從圖面左側開始剝離時的情況。以該O原子為界,在圖面左側中上下的層被分離,而在含有該O原子的圖面右側中上下的層彼此鍵合在一起。此時,由虛線圍繞的水分子位於著眼的O原子附近。
接著,對研討的剝離過程進行說明。當不存在水分子時,如圖12B所示,伴隨剝離與W原子交聯的W-O鍵裂開。裂開後的W原子及O原子形成懸空鍵,而不存在使該懸空鍵封端的原子。
另一方面,如圖12C所示,當存在水分子時,可以認為在剝離前水分子與使W原子交聯的O原子形成氫鍵合。藉由形成氫鍵合,與沒有形成氫鍵合的情況相比,使氫交聯的O原子更帶負電荷,水分子的氫中的參 與氫鍵合的一個H原子與另一個H原子相比更帶正電荷。其結果,由於兩者間的靜電性相互作用產生緩和效果,而可有能使W-O鍵變弱。另外,雖然伴隨剝離W-O鍵裂開W原子及O原子形成懸空鍵,但是可以認為其被來自水分子的H基及OH基封端。由於該封端,兩個OH基產生的立體效果,而有可能使下一個裂開的W-O鍵變弱。
如上所述,作為剝離時的水分子的作用,可以舉出剝離前的因靜電性相互作用而產生的緩和效果及剝離後的OH基之間的立體效果等。下面,藉由計算來檢證利用上述效果可以使剝離容易發生的假設。
作為計算方法採用“Quantum Mechanics(量子力學計算)”/“Molecular Mechanics(分子力學計算)”(QM/MM)法之一的ONIOM法。在圖12A所示的計算模型中,將原子以球形表示的QM區域採用密度泛函理論,泛函使用了B3LYP。基底函數使用了LanL2DZ。將原子以棒形表示的MM區域作為力場使用“Universal Force Field”。電荷為0,假設自旋多重度為單重激發態。
首先,對存在水分子和不存在水分子時的電荷分佈與結構的變化進行分析。圖13A示出不存在水分子時的交聯結構,圖13B示出存在水分子時的交聯結構。另外,以表1示出圖13A和圖13B中標記了符號的原子的電荷分佈(Mulliken電荷:馬利肯電荷)。
由表1可知,在剝離前的交聯結構中,由於水分子的存在而交聯的以2表示的原子(以下記作2O)的電荷分佈在負方向上移動。這是由於彼此交聯的O原子與水分子之間形成有氫鍵合而使電子被吸附到該2O原子。並且,關於以1表示的原子(以下記作1W),如圖13A和圖13B所示,當存在水分子時交聯結構的1W-2O鍵距離變長。
根據上述內容可以推測,伴隨交聯的2O原子與水分子的4H原子的氫鍵合間的電子密度的上升,1W-2O鍵間的電子密度下降,1W-2O鍵變為容易斷開的狀態。由該結果可知,因水分子的靜電性相互作用產生結構緩和而容易發生剝離。
接著,對OH基的立體效果進行了檢證。假設因來自水分子的H基及OH基懸空鍵被封端。如圖14A所示,與W原子分別由O原子交聯時(左圖)的情況相比,當以OH基封端W原子的懸空鍵時(右圖),可以預 想由於OH基間的立體排斥使上層與下層之間的間隔變寬(立體效果)。
圖14B示出所分析的結構與能量變化。在圖14B中,由橢圓圍繞的區域是由於OH基產生立體效果的區域。在圖14B的下方分別示出與產生立體效果的區域鄰接的部分以及距該部分較遠的部分中的交聯結構的放大圖。
藉由比較上述兩個部分中的交聯結構可知,因由於OH基產生的立體效果,W-W間的鍵距離變為0.031nm左右而W-O鍵距離變為0.011nm左右,都有變長。這表示W-O間鍵合變弱W-O鍵變為容易斷開的狀態。另外,由於該立體效果的產生而上層和下層被上下伸長,系統能提高0.95eV左右,W-O鍵變為容易裂開的狀態。
由上述結果可知,因由OH基封端懸空鍵而產生因OH基的立體效果,更容易發生剝離。
接著,對懸空鍵被OH基封端的假設進行了檢證。這裡,對在存在水分子時的剝離過程中水分子是如何離解的進行了研討。圖15示出分析的反應途徑和能量圖。
作為反應途徑,對圖15所示的從狀態1經過狀態2到狀態3的反應過程進行了研討。狀態1表示交聯的O原子與水分子的相互作用較弱的狀態。狀態2表示來源於水分子的O原子與W原子形成鍵合而來源於水分子 的H原子移動到交聯的原子附近的過渡狀態。狀態3表示W-O鍵裂開W原子的懸空鍵被OH基封端的狀態。
圖15的下方示出以狀態1為基準的能量圖。狀態2表示剝離與OH基封端同時發生的躍遷狀態,活化能為2.28eV。該值比不存在水分子時的剝離能(3.61eV)還低,由此可知當存在水分子時更容易發生剝離。
在躍遷後的狀態3中的相對能量為2.06eV,可知與狀態1相比處於不穩定的狀態。可以認為這是由於OH基的立體效果產生的影響。
由上述結果可知,當剝離現象與由OH基的懸空鍵的封端同時進行時,在能量上更有利。藉由該水分子的作用,可以提高剝離過程中的剝離性。
本實施例可以與本說明書所記載的其他實施例及示例適當地組合而實施。
實施例4
在本實施例中參照圖式對能夠應用本發明的一個實施例的剝離方法的剝離裝置進行說明。
[剝離裝置的結構例子]
在對撓性裝置進行量產時,使用大面積的基底基板形成薄膜積體電路,藉由使薄膜積體電路自動從該基底基板剝離,可以縮短工作時間或提高產品的製造良率。此外,可以降低產品的製造成本。
當將含有薄膜積體電路的被剝離層從基底基板剝離時,在進行剝離前預先對被剝離層貼合載帶並藉由拽載帶進行剝離。剝離後不再需要載帶而將其撕下。
此時,當對載帶施加拽的力或者將其撕下的力時,由於載帶的速度或載帶的傳送方向等,有可能發生剝離不良或薄膜積體電路的破損。
使用對載帶施加的力、載帶的速度及載帶的傳送方向被調節了的剝離裝置來實現載帶的貼合製程或載帶的剝離製程的自動化。圖16示出能夠實現上述製程的自動化的剝離裝置的一個例子。
圖16所示的剝離裝置至少包括:傳送基底基板的多個傳送輥;抽出載帶601的膠帶捲筒602;將載帶601卷起的第一捲筒603;將載帶601引向第一捲筒603的多個導輥(導輥631、632、633等);以及將含有薄膜積體電路的被剝離層從基底基板剝離的第一按壓輥606。
另外,在圖16所示的剝離裝置中,將載帶601的分離膠帶(也稱為分離膜)600剝離而使載帶601的黏合面露出,因此藉由利用第二捲筒613拽分離膠帶600來進行剝離。
藉由剝離分離膠帶600而露出的載帶601的黏合面藉由第二按壓輥605及傳送輥644被按壓到基底基板上。
當將含有薄膜積體電路的被剝離層從基底基板剝離時,為了防止薄膜積體電路破損,重要的是:利用 傳送輥644傳送板材的方向(水平方向)與藉由第一按壓輥606轉換的載帶601的傳送方向的角度;第一按壓輥606的直徑;以及第一按壓輥606的材料及載帶601的速度等。
另外,圖16所示的剝離裝置包括:將載帶601的傳送方向轉換為水平方向的輥607;將載帶601向折回方向拽的張力輥608;以及位於載帶601的折回位置的第一楔形構件611。
當將含有薄膜積體電路的被剝離層從載帶601剝離時,為了防止薄膜積體電路破損,重要的是:使載帶601的折回方向的角度為銳角;接觸於載帶601的第一楔形構件611的頂端部的角度;以及卷在第一捲筒603上的載帶601的速度等。
另外,在圖16所示的剝離裝置中,從基底基板剝離而露出的含有薄膜積體電路的被剝離層露在上面,以不接觸於工作臺637的方式傳送該含有薄膜積體電路的被剝離層並將其安裝到工作臺637上。
另外,在將載帶601的傳送方向轉換為水平方向的輥607與工作臺637之間設置有第一托運板610,第一楔形構件611被固定於第一托運板610上。另外,在工作臺637上固定有第二楔形構件612,載帶601經過第一楔形構件611與第二楔形構件612之間的間隙被第一捲筒603卷起。
雖然工作者也可以手工進行剝離,但是不但 花費時間而且為了快速地進行剝離需要熟練的手法,因此使用圖16所示的剝離裝置實現自動化是十分重要的。藉由使用圖16所示的剝離裝置來實現自動化,能夠以固定的速度傳送基板並進行剝離,並能夠對載帶601施加均勻的力,由此可以防止剝離不良以及薄膜積體電路破損。
即,本發明的一個實施例是一種如下剝離裝置,至少包括:抽出在一個面上具有分離膠帶的載帶的膠帶捲筒;將載帶卷起的第一捲筒;它們之間的具有牽拽分離膠帶而將其剝離以使載帶的黏合面露出的第二捲筒;用來傳送在一個面上具有含有薄膜積體電路的被剝離層的基底基板的傳送單元;以及將含有薄膜積體電路的被剝離層與基底基板分離的第一按壓輥。
另外,在上述結構中,作為傳送基底基板的傳送單元可以使用傳送輥、傳送帶或傳送機器人等。
另外,在上述結構中,還包括在膠帶捲筒與第一按壓輥之間的將載帶的黏合面與基底基板黏合的第二按壓輥。利用第二按壓輥可以邊傳送基底基板邊對載帶和基底基板施加均勻的力。
另外,在上述結構中,還包括在第一按壓輥與第一捲筒之間的將載帶的傳送方向轉換為水平方向的輥,其中將載帶的傳送方向轉換為水平方向的輥與第一按壓輥之間的載帶的傳送方向相對於水平方向傾斜。藉由以傾斜方向傳送載帶,對黏合在載帶上的含有薄膜積體電路的被剝離層進行吹風,由此可以去除多餘的水分從而防止 留下浮水印。由於薄膜積體電路對靜電較弱,所以較佳為在預先對基底基板與含有薄膜積體電路的被剝離層的介面供應水分的狀態下進行從基底基板的剝離。因此,對剛從基底基板剝離的含有薄膜積體電路的被剝離層進行吹風,並使氣流沿著載帶的傾斜方向向下流來使水滴向下落下是十分有效的方法。
另外,也可以使將載帶的傳送方向轉換為水平方向的輥與第一按壓輥之間的載帶的傳送方向垂直於水平方向,但是當設置為垂直方向時進行傳送時載帶不穩定而產生振動,因此傳送方向設定為傾斜方向是有效的。
另外,本發明的一個實施例是一種如下剝離裝置:在一個面上,在抽出具有分離膠帶的載帶的膠帶捲筒與將載帶卷起的第一捲筒之間具有將載帶的傳送方向轉換為水平方向的輥、將載帶向折回方向拽的輥以及位於載帶的折回位置的第一楔形構件。
另外,在上述結構中,還包括具有平面的工作臺以及固定於該工作臺上的第二楔形構件,其中載帶經過第一楔形構件與第二楔形構件之間的間隙被第一捲筒卷起。另外,在具有平面的工作臺上安裝有從載帶剝離的含有薄膜積體電路的被剝離層。
另外,在上述結構中,折回方向由固定有第一楔形構件的托運板的第一平面與第一楔形構件的錐形部所成的角度決定,該角度為銳角,並且,在上述結構中還包括具有第二平面的工作臺以及固定於該工作臺上的第二 楔形構件。其中,第一平面位於比第二平面高的位置,載帶經過第一楔形構件與第二楔形構件之間的間隙被第一捲筒卷起。另外,第一平面位於比第二平面高的位置是指:當從剖面方向看第一平面時,第一平面與第二平面不在同一平面內而具有步階,當具有步階時,從頂面方向向下看時,第一楔形構件與第二楔形構件可以彼此重疊,也可以互不重疊。當第一楔形構件與第二楔形構件重疊時,第二楔形構件的頂端位於第一楔形構件的下方。
另外,在上述結構中,在膠帶捲筒與第一捲筒之間具有牽拽分離膠帶並將其剝離而使載帶的黏合面露出的第二捲筒,在一個面上具有用來傳送包括含有薄膜積體電路的被剝離層的基底基板的傳送單元以及使含有薄膜積體電路的被剝離層與基底基板黏合的第二按壓輥。
藉由利用上述剝離裝置,可以利用載帶自動地剝離並去除作為板材的玻璃基板,並且可以使載帶與含有薄膜積體電路的層自動分離,由此可以縮短工作時間並提高產品的製造良率。
[製程例]
下面,對使用本發明的一個實施例的剝離裝置從基底基板分離被剝離層的製程進行說明。
首先,作為基底基板準備大型的玻璃基板401。當基板的面積較大時,利用一個基板可以製造的產品個數較多,由此可以降低製造成本。另外,對玻璃基板 401的尺寸沒有特別的限定,例如可以使用600mm×720mm的玻璃基板。另外,基底基板不侷限於玻璃基板,也可以使用半導體晶片、鋼板或樹脂基板等。
接著,利用實施例1所示的方法在玻璃基板上形成絕緣層402。絕緣層402具有防止在對後面形成的剝離層403進行蝕刻時玻璃基板401被蝕刻的功能,其可以採用選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜或氧氮化矽膜中的一個或多個膜的疊層結構。
接著,在形成剝離層403之後,進行選擇性的蝕刻來至少去除位於基板邊緣部分的剝離層403的一部分。接著,形成被剝離層404並在其上形成含有薄膜積體電路的層405。圖17A示出到該階段為止的剖面示意圖。另外,圖18A示出玻璃基板401的平面示意圖。圖17A相當於沿著圖18A的點劃線G-H切斷的剖面圖。
由於在本實施例中示出後面將玻璃基板401切成四份的例子,所以如圖18A所示地在四個部分形成剝離層403。
另外,本發明的一個實施例的剝離裝置不侷限於實施例1中所示的剝離方法,也可以用於使用其他剝離法的情況。
接著,使用劃片器或切割器等將玻璃基板401分割為四份,然後,以含有薄膜積體電路的層405位於玻璃基板401與第一撓性基板406之間的方式放置第一撓性基板406。這裡,對使用能夠藉由熱壓(熱壓合)進行黏 合的預浸料片作為第一撓性基板406的情況進行說明。另外,也可以將實施例1所示的含有黏合層及撓性基板的結構用於第一撓性基板406。
為了將第一撓性基板406與含有薄膜積體電路的層405固定在一起,例如可以以195℃進行2小時(包括升溫時間30分)的真空熱壓。另外,為了防止第一撓性基板406與壓板黏合,較佳為夾著緩衝材料進行真空熱壓。
接著,形成成為剝離開端的槽407。這裡,利用CO2雷射(波長266nm)裝置形成槽407。利用雷射形成露出有剝離層403的槽407。當照射波長為266nm的雷射時,可以在金屬膜不被去除的情況下選擇性地去除金屬膜上的絕緣膜等。圖18B示出到該階段為止的俯視示意圖,圖17B示出沿著圖18B中的點劃線I-J切斷的剖面示意圖。
如圖18B所示,不是藉由對剝離層403的邊緣連續一周地照射雷射來形成槽,而重要的是在剝離層403的邊緣的四個角留有不形成有槽407的部分。這裡,作為彼此鄰接的兩個槽的間隔,較佳為設置例如1cm以上且2cm以下左右的間隔。當在剝離層403的邊緣連續一周地形成槽時,有可能立即發生剝離並導致一周彼此連續的槽的內側的區域全部剝離。另外,當連續一周地在剝離層403的邊緣形成槽時,當存在一部分剝離的部分時,有可能導致後面難以貼合支撐膜。
接著,對第一撓性基板406貼合支撐膜411。支撐膜411的一個面上貼合有保護片,藉由剝下保護片使支撐膜411的黏著面露出。在本實施例中,如圖18C所示,使用在其邊緣殘留有保護片412而在中央部露出黏著面的支撐膜411。圖17C相當於沿著平面圖的圖18C的虛線K-L切斷的剖面圖。另外,較佳為以使保護片412與槽407重疊的方式進行貼合。如圖17D所示,藉由經過一對輥413、414之間可以使支撐膜411均勻地貼合到第一撓性基板406上。
另外,支撐膜411只要是具有感壓黏合性的單面黏合膠帶就對其沒有特別的限制,作為其材料可以使用聚乙烯等的薄膜(例如PET薄膜)或聚丙烯薄膜等。支撐膜411不僅具有靜電損壞防止功能而且具有用作含有薄膜積體電路的層405的支撐體的功能。
接著,如圖17E所示,利用滴管或注射器等形式的注入器415對槽407供應水滴416。另外,即使供應微量的水滴416也可以防止在後面進行剝離製程時產生靜電。隔著保護片412與支撑膜411重疊的部分(與槽407重疊的部分及其外側區域)不與第一撓性基板406黏合,使用注入器415對保護片412與第一撓性基板406之間的間隙注入水滴416。另外,當水滴416為純水時可以提高剝離性,因此較佳為使用純水,當主要目的為防止靜電損壞時,也可以使用酸性溶液、鹼性溶液等其他溶液。
另外,如有需要,也可以在對槽407供應水 滴416之前使用刀具等鋒利的構件沿著槽施力進行預處理,以更順利地進行剝離。
接著,將貼合有支撐膜411的玻璃基板401安裝到圖16所示的剝離裝置中的基板裝載盒641中。接著,使用未在圖16中圖示的基板傳送單元將玻璃基板401載到第一傳送輥643上。載到第一傳送輥643上的玻璃基板401經過第二傳送輥644上、第三傳送輥645上被傳送到基板卸載盒642。
第一傳送輥643、第二傳送輥644或第三傳送輥645是多個排列的傳送輥之一,其以固定的間隔設置,並在為玻璃基板401的傳送方向的實線箭頭所示的右旋轉方向上旋轉驅動。多個排列的傳送輥分別由未圖示的驅動部(發動機等)旋轉驅動。此外,不侷限於傳送輥也可以使用傳送帶。
在利用第二傳送輥644傳送玻璃基板401時,如圖19A所示地將載帶601貼合到支撐膜411上。載帶601從膠帶捲筒602抽出藉由多個導輥631、632、633等引至第一捲筒603。
從膠帶捲筒602抽出的載帶601的分離膠帶600被剝離而露出黏合面,然後被貼合於支撐膜411。分離膠帶600藉由導輥634被第二捲筒613拉拽而剝離。另外,露出黏合面的載帶601被折回,被由未圖示的驅動部(發動機等)旋轉驅動的第一按壓輥606牽引,而藉由方向轉換輥604在與玻璃基板401的傳送方向大致一致的方 向上移動。
如圖19A所示,分離膠帶600被剝離而露出的載帶601的黏合面藉由第二按壓輥605及第二傳送輥644被按壓至支撑膜411上。
被貼合支撐膜411的玻璃基板401藉由多個傳送輥被傳送到第一按壓輥606和具有水的槽407重疊的位置。並且,第一按壓輥606藉由邊按壓玻璃基板401邊進行旋轉,利用玻璃基板401與剝離層403之間的黏合力與載帶601與支撐膜411之間的黏合力的差,來將含有薄膜積體電路的層405從玻璃基板401剝離。
另外,支撐膜411與含有薄膜積體電路的層405之間的黏合力比載帶601與支撐膜411之間的黏合力強。但是,剝離製程不依賴載帶601的黏合力。
第一按壓輥606的直徑比第二按壓輥605的直徑大,例如可以採用直徑為30cm的輥。當作為第一按壓輥606使用直徑小於15cm的輥時,有可能導致含有薄膜積體電路的層405破損。另外,第一按壓輥606以不會導致玻璃基板401破損的程度的力對其進行按壓。在本實施例中,作為基底基板的玻璃基板401的厚度為0.7mm,載帶601的厚度為0.1mm,當第二按壓輥605與第二傳送輥644之間的間隔小於0.75mm時,玻璃基板401有可能破損。
另外,為了防止玻璃基板401破損,第一按壓輥606及第二按壓輥605使用橡膠構件。與使用金屬構 件的情況相比,使用橡膠構件可以進行更均勻的施壓。
另外,使利用第一按壓輥606折回載帶601的角度α為45度至60度。在本實施例中,將折回載帶601的角度α設定為大約49度。角度α如圖19B所示表示:接觸於第一按壓輥606側的載帶601的一個面(水平面:以虛線表示的虛擬線)與被折回的載帶601的面(以虛線表示的虛擬線)所成的角度。另外,圖19B示出兩個虛擬線的第一交點651。
另外,在進行剝離製程時,在載帶601移動的同時蓄積在槽中的液體(較佳為純水)藉由毛細現象浸滲至被剝離層404與剝離層403的介面而使被剝離的區域擴大。蓄積在槽中的液體還具有防止在剝離開始部分產生靜電的作用。
在結束剝離與玻璃基板401分離之後,含有薄膜積體電路的層405仍附著有液體,於是使含有薄膜積體電路的層405相對於水平面傾斜,較佳為在保持為大約60度的狀態下在一個方向上進行吹風來使液體向下移動。在圖16中,示出載帶601在用來進行吹風的乾燥單元614與托運板609之間沿著傾斜方向移動的例子。托運板609是為了防止載帶601彎曲而設置的。當液體附著在含有薄膜積體電路的層405上揮發時會留有浮水印,因此較佳為在進行完剝離後立即去除液體。
另外,在進行完吹風之後,藉由將載帶601的傳送方向轉換為水平方向的輥607使斜著移動的載帶 601沿水平方向移動。輥607與具有橡膠構件的第一按壓輥606不同,可以採用金屬輥。輥607的直徑可以比第一按壓輥606小,例如,可以為大約20cm。接觸於輥607側的載帶601的面(水平面:以虛線表示的虛擬線)與被折回的載帶601的面(以虛線表示的虛擬線)所成的角β等於從180度減去α的值,在本實施例中大約為131度。在圖19B中,表示接觸於輥607側的載帶601的面(水平面)與被折回的載帶601的面的虛擬線的第二交點652位於載帶601內。
例如,在圖19B中,在剝離前沿水平方向移動的載帶601與在剝離後被轉換方向而再次沿水平方向移動的載帶601之間的距離650大約為77cm,即可。另外,第一交點651與第二交點652之間的距離大約為102.07cm或者第一交點651與第二交點652之間的水平距離大約為67cm,即可。
另外,在進行剝離製程時,藉由使接觸於直徑為30cm的第二按壓輥605的載帶601以相對較慢的速度移動,可以防止發生剝離殘留或破損。另外,由於角度α決定剝離殘留或破損的發生,所以較佳為將角度α設定為上述範圍內。
並且,在進行完剝離製程之後,藉由使再次沿水平方向移動的載帶601接觸固定於托運板610上的第一楔形構件611的頂端部,並沿著第一楔形構件611的頂端部折回載帶601,來使含有薄膜積體電路的層405與載 帶601分離。
圖20A示出第一楔形構件611的頂端部周圍的放大圖。
第一楔形構件611的頂端的角度γ較佳為相對於與圖20A所示的托運板610的平面水平的面(以虛線表示的虛擬線)成小於90度的銳角,在本實施例中將其設定為69度。藉由將第一楔形構件611的頂端部形成為銳角或將其形成得較薄,可以準確無誤地使載帶601剝離。另外,載帶601不會被第一楔形構件611的頂端切斷。當第一楔形構件611的頂端的角度γ為90度以上的鈍角時,載帶601不容易被剝離。
載帶601的張力由張力輥608控制。張力輥608的軸可以上下移動並可以根據其位置控制載帶601的張力。沿著第一楔形構件611的頂端部折回而被剝離後的載帶601藉由導輥635、636引至第一捲筒603。
另外,在包括安裝有從載帶601剝離的含有薄膜積體電路的層405的平面的工作臺637上設置第二楔形構件612。此外,重要的是:使平行於工作臺637的平面的面和平行於托運板610的平面的面不一致,即,不使其在同一平面上。當使其位於同一平面時,有可能捲入含有薄膜積體電路的層405而無法進行剝離。在本實施例中,如圖20A所示,以使平行於工作臺637的平面的面低於平行於托運板610的平面的面的方式在工作臺637與托運板610之間形成步階,將步階的距離653設定為大約 2mm。但是,步階的距離653不侷限於此,可以根據所使用的載帶601的厚度、材料以及第二楔形構件612與第一楔形構件611之間的間隔654等適當地設定步階的距離653。
另外,在本實施例中,將第二楔形構件612與第一楔形構件611之間的間隔654設定為2mm,但是不侷限於此,當設置步階時,使從上方看時部分重疊地配置即可。
藉由採用圖20A所示的結構,可以不對含有薄膜積體電路的層405施加不必要的負載而穩定地剝離載帶601。
從載帶601分離的含有薄膜積體電路的層405以接觸於工作臺637一側成為支撑膜411的方式安裝。圖20B示出剝離製程結束後的載帶601被安裝於工作臺637上的狀態。如圖20B所示,在支撐膜411上層疊有第一撓性基板406、含有薄膜積體電路的層405及被剝離層404,在被剝離層404的背面露出的狀態下該疊層安裝於工作臺637上。另外,支撐膜411的邊緣設置有保護片412,露出的保護片412上不重疊有第一撓性基板406、含有薄膜積體電路的層405及被剝離層404。
另外,如圖16所示,較佳為在有可能產生靜電的位置設置電離器638、639、620、621、622,利用電離器對含有薄膜積體電路的層405吹空氣或氮氣體等來進行除電處理,來降低靜電對薄膜積體電路的影響。
在圖16中,利用電動發動機等進行旋轉驅動的驅動輥為第一傳送輥643、第二傳送輥644及第三傳送輥645等傳送輥、第一按壓輥606及第二按壓輥605,利用上述驅動輥、膠帶捲筒602及第一捲筒603調節載帶601的移動速度及張力。另外,驅動輥為多個導輥631、632、633、634、635、636、方向轉換輥604、第二按壓輥605及張力輥608。
另外,在本實施例中,配置於載帶601的傳送方向的上流側至下流側的輥的個數不侷限於圖16所示的個數,其個數也可以增加。
本實施例可以與本說明書所記載的其他實施例及示例適當地組合而實施。
實施例5
在本實施例中,對具有能夠使用本發明的一個實施例的剝離方法製造的撓性裝置的電子裝置進行說明。
這裡,尤其示出採用具有撓性形狀的發光裝置的電子裝置及照明設備的例子。作為該電子裝置,例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示幕、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音訊播放裝置、彈珠機等的大型遊戲機等。
圖21A示出行動電話的一個示例。行動電話 機7400除了組裝在外殼7401的顯示部7402之外還具備操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405、麥克風7406等。另外,將發光裝置用於顯示部7402來製造行動電話機7400。
圖21A所示的行動電話機7400藉由用手指等觸摸顯示部7402,可以輸入資訊。此外,藉由用手指等觸摸顯示部7402可以進行打電話或輸入文字等的所有操作。
此外,藉由操作按鈕7403的操作,可以切換電源的ON、OFF或顯示在顯示部7402的影像的種類。例如,可以將電子郵件的編寫畫面切換為主功能表畫面。
在此,在顯示部7402中組裝有本發明的一個實施例的發光裝置。因此,可以提供具備彎曲的顯示部且可靠性高的行動電話機。
圖21B是腕帶型的顯示裝置的一個例子。可攜式顯示裝置7100包括外殼7101、顯示部7102、操作按鈕7103以及收發裝置7104。
可攜式顯示裝置7100能夠由收發裝置7104接收影像信號,且可以將所接收的影像顯示在顯示部7102。此外,也可以將聲音信號發送到其他接收設備。
此外,可以由操作按鈕7103進行電源的ON、OFF工作或所顯示的影像的切換或者音量調整等。
在此,顯示部7102組裝有本發明的一個實施例的發光裝置。因此,可以提供具備彎曲的顯示部且可靠 性高的可攜式顯示裝置。
圖21C至圖21E示出照明設備的一個例子。照明設備7200、7210、7220分別包括具備操作開關7203的底座7201以及由底座7201支撐的發光部。
圖21C所示的照明設備7200具備具有波狀的發光面的發光部7202。因此,其為設計性高的照明設備。
圖21D所示的照明設備7210所具備的發光部7212採用對稱地配置彎曲為凸狀的兩個發光部的結構。因此,可以以照明設備7210為中心全方位地進行照射。
圖21E所示的照明設備7220具備彎曲為凹狀的發光部7222。因此,因為將來自發光部7222的發光聚集到照明設備7220的前面,所以適合應用於照亮特定的範圍的情況。
此外,因為照明設備7200、照明設備7210、照明設備7220所具備的各發光部具有撓性,所以也可以採用如下結構:使用可塑性構件或可動框架等構件固定發光部,按照用途可以隨意彎曲發光部的發光面。
雖然在此例示了由底座支撐發光部的照明設備,但是也可以以具備有發光部的外殼固定在天花板或從天花板吊下的方式使用照明設備。由於能夠在發光面彎曲的狀態下使用照明設備,因此能夠將發光面以凹狀彎曲而照亮特定區域或者將發光面以凸狀彎曲而照亮全體房間。
在此,在各發光部中組裝有本發明的一個實 施例的發光裝置。因此,可以提供一種具備彎曲的發光面且可靠性高的照明設備。
本實施例可以與本說明書所記載的其他實施例適當地組合而實施。
示例1
在本示例中,對形成被剝離層之後是否進行加熱處理的影響的調查結果進行說明。
[樣本的製造]
作為樣本的製程,首先在玻璃基板上作為基底膜利用電漿CVD法形成大約200nm厚的氧氮化矽膜。然後,作為剝離層利用濺射法形成大約30nm厚的鎢膜。接著,利用電漿CVD法作為第一層及第二層分別依次形成大約600nm厚的氧氮化矽膜及大約200nm厚的氮化矽膜。
作為第一層的氧氮化矽膜在如下條件下形成:矽烷氣體與N2O氣體的流量分別為75sccm、1200sccm;電源頻率為13.56MHz;功率為120W;壓力為70Pa;基板溫度為330℃。另外,在即將形成氧氮化矽膜之前,在N2O氣體氛圍下以500W進行了240秒的N2O電漿處理。
作為第二層的氮化矽膜在如下條件下形成:矽烷氣體、N2氣體及NH3氣體的流量分別為75sccm、5000sccm、100sccm;電源頻率為13.56MHz;功率為 1kW;壓力為70Pa;基板溫度為330℃。
然後,以450℃進行1小時的加熱處理。
藉由上述方法製造出樣本1。另外,還製造了沒有進過最後的加熱處理的樣本2。
[剝離性評價]
分別對進行了加熱處理的樣本1與沒有進行加熱處理的樣本2的剝離時所要的力進行了測量。作為測量方法採用與上述實施例3所示的方法相同的方法。
這裡,當剝離時所要的力為0.14N以上時,在剝離實驗後會在基底基板側殘留有被剝離層。另一方面,當剝離時所要的力小於0.14N時,被剝離層不會殘留於基底基板一側而可以進行良好的剝離。因此,在之後的剝離實驗中,當剝離時所要的力小於0.14N時,將其視為可以剝離的條件。
圖22示出分別對各樣本的6個點(a至f)測量剝離時所要的力的結果。
在進行了加熱處理的樣本1的所有點,都呈現為0.1N以下的極好的剝離性,而在沒有進行加熱處理的樣本的6個點中的3個點,沒能進行剝離。另外,在能夠進行剝離的3個點,在剝離時所要的力都為0.25N以上,遠遠超過能夠剝離的條件(小於0.14N)。
由上述結果可以確認藉由進行加熱處理可以提高剝離性。
[剖面觀察結果]
接著,分別示出對進行了加熱處理的樣本1與沒有進行加熱處理的樣本2進行剖面觀察的結果。剖面觀察利用STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy:掃描穿透式電子顯微鏡)法進行。
圖23A是樣本1的剖面觀察影像。可以確認在鎢膜(剝離層)與氧氮化矽膜(第一層)之間形成有大約10nm厚的氧化鎢層。
圖23B是樣本2的剖面觀察影像。與樣本1相同,可以確認在鎢膜與氧氮化矽膜之間形成有大約10nm厚的氧化鎢層。
另外,可知樣本1的氧化鎢層與鎢膜之間形成有對比度不同的區域(圖中的由虛線圍繞的區域)。
圖24是將樣本1進一步進行了放大的剖面觀察影像。在圖中的由虛線圍繞的氧化鎢層與鎢膜之間的對比度不同的區域中,似乎形成有重原子(鎢)密度較小的區域。
由上述結果可知,藉由對鎢膜進行N2O電漿處理,在鎢膜的表面形成氧化鎢層。另外,藉由進一步進行加熱處理,可以確認在鎢膜與氧化鎢層之間形成有低密度的區域。
鑒於上述剝離性的結果可以確認,藉由進行加熱處理使鎢膜與氧化鎢層之間形成低密度區域可以提高 剝離性。
[SIMS分析結果]
接著,對利用二次離子質譜分析法(SIMS)對樣本1及樣本2的氫及氮的深度方向的濃度分佈進行測量的結果進行說明。
圖25A、圖25B分別示出氫濃度、氮濃度的深度方向的分佈。另外,該分析從氮化矽(第二層)一側開始進行。另外,在各圖中實線表示樣本1,虛線表示樣本2。
由圖可知,就氫濃度而言,與沒有進行加熱處理的樣本2相比,樣本1的氧化鎢層中的氫濃度變高。另外,作為用作第一層的氧氮化矽膜,從與鎢膜的介面開始大約400nm的區域中氫濃度降低。此外,氮化矽膜中的氫濃度也降低。
另外,同樣地,樣本1的氧化鎢層中的氮濃度高於沒有進行加熱處理的樣本2中的氮濃度。另外,作為第一層的氧氮化矽膜中的從與鎢膜的介面開始大約400nm的區域中的氮濃度降低。但是,氮化矽膜中的氮濃度幾乎沒有發生變化。
由上述結果可知,藉由加熱處理在鎢膜與氧氮化矽膜的介面形成有氫濃度及氮濃度極高的區域。另外,可知氫是從氮化矽膜及氧氮化矽膜供應的。另外,氮是從氧氮化矽膜供應的。另外,從氮化矽膜中的氮濃度幾 乎沒有發生變化的事實可以推測從氧氮化矽膜釋放的氮被氮化矽膜有效地阻擋了。
鑒於上述剝離性結果可以確認,藉由加熱處理氧化鎢層的氫濃度及氮濃度增大,有助於提高剝離性。
[XPS分析結果]
接著,對分別剝離樣本1及樣本2之後利用X射線光電子能譜(XPS)對剝離表面進行組成分析的結果進行說明。
首先,參照圖26A對樣本的概要進行說明。在鎢膜與氧氮化矽膜之間剝離的樣本1中,將鎢膜一側的樣本記作樣本1A,並將氧氮化矽膜一側的樣本記作樣本1B。同樣地,在樣本2中,將鎢膜一側的樣本記作樣本2A,將氧氮化矽膜一側的樣本記作樣本2B。
這裡,在樣本1A及樣本2A的鎢膜上殘留的氧化鎢都極薄僅為幾nm。由此可知鎢膜與氧化鎢層的介面容易發生剝離。
圖26B示出藉由XPS分析得出的氧及氮與鎢的原子數比。
與沒有進行加熱處理的樣本2A及樣本2B相比,進行了加熱處理的樣本1A及樣本1B的氧濃度低且氮濃度高。尤其是沒有進行加熱處理的樣本2A及樣本2B的氮濃度極低。
接著,對高解析度XPS測量結果進行說明。 另外,由於樣本1A及樣本2A中殘留的氧化鎢層的厚度極薄而很難進行分析,因此這裡示出樣本1B及樣本2B的測量結果。
圖27A示出W4f高解析度測量結果。沒有進行加熱處理的樣本2B具有明顯的源於WO3的峰值而幾乎沒有其他的峰值。另一方面,進行了加熱處理的樣本1B具有源於WO3的峰值以及源於WOx(2<x<3)、WO2的峰值。由此可知,由於WO3被藉由加熱處理從氧氮化矽膜及氮化矽膜供應的氫還原,而變為氧化數小的氧化物。
再者,在圖27A中確認出源於如氮化鎢、含有氮的氧化鎢等含有氮的化合物的峰值。
圖27B示出N1s高解析度測量結果。沒有進行加熱處理的樣本2B的雜波較大而沒有明顯的峰值。另一方面,進行了加熱處理的樣本1B的源於W-N鍵的峰值明顯。
由此可知,藉由加熱處理從氧氮化矽膜供應的氮與鎢發生反應,而在氧化物層中形成有含有W-N鍵的區域。鑒於上述剝離性的結果及實施例3可知,氧化物層中形成的含有W-N鍵的區域能夠使剝離性提高。
以上是對本示例的說明。
示例2
在本示例中,對被剝離層及可能構成被剝離層的層進行了TDS分析的結果進行說明。
[樣本的製造]
在本示例中,利用如下方法製造了四個樣本。
作為樣本3製造了在矽晶片上形成有能夠用作第一層的氧氮化矽膜的樣本。在如下條件下形成大約600nm厚的氧氮化矽膜:矽烷氣體與N2O氣體的流量分別為75sccm、1200sccm;電源頻率為13.56MHz;功率為120W;壓力為70Pa;基板溫度為330℃。
作為樣本4製造了在矽晶片上形成有能夠用作第二層的氮化矽膜的樣本。在如下條件下形成大約200nm厚的氮化矽膜:矽烷氣體、N2氣體及NH3氣體的流量分別為75sccm、5000sccm、100sccm;電源頻率為13.56MHz;功率為1kW;壓力為70Pa;基板溫度為330℃。
作為樣本5,藉由在矽晶片上形成氧氮化矽膜之後再形成氮化矽膜而製造。氧氮化矽膜及氮化矽膜採用與樣本3及樣本4相同的條件及厚度。
作為樣本6,藉由在矽晶片上形成氮化矽膜之後再形成氧氮化矽膜而製造。氧氮化矽膜及氮化矽膜採用與樣本3及樣本4相同的條件及厚度。
[TDS分析結果]
接著,對上述樣本3至樣本6這四個樣本進行了TDS分析。
圖28A示出樣本3及樣本4在質荷比(m/z)為2的情況下檢測出的TDS測量結果。這裡,假設在質荷比為2的情況下檢測出的光譜都源於氫分子。
由圖28A可以確認在溫度為400℃以上時從氧氮化矽膜(樣本3)及氮化矽膜(樣本4)釋放出氫。這裡,根據圖28A所示的光譜算出的樣本3在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量大約為2.53×1020分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量為5.95×1020分子/cm3,樣本4在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量大約為1.30×1021分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量為3.52×1021分子/cm3
圖28B示出樣本5及樣本6在質荷比(m/z)為2的情況下檢測出的TDS測量結果。
由圖28B可以確認,無論氧氮化矽膜與氮化矽膜以何種順序層疊,樣本5及樣本6都從400℃附近開始釋放出大量的氫分子。這裡,根據圖28B所示的光譜算出的樣本5在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量大約為9.50×1019分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量為4.61×1020分子/cm3,樣本6在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量大約為3.46×1020分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氫分子的釋放量為1.02×1021分子/cm3
由上述結果可以確認,能夠用於被剝離層的氧氮化矽膜與氮化矽膜的疊層膜可以在400℃以上的溫度下釋放出大量的氫分子。
接著,圖29A示出樣本3及樣本4在質荷比(m/z)為28的情況下檢測出的TDS測量結果。這裡,假設在質荷比為28的情況下檢測出的光譜都源於氮分子。
由圖29A可以確認,在低於600℃的區域中,從氧氮化矽膜(樣本3)釋放的氮分子在200℃附近及450℃附近具有2個峰值。另外,確認到氮化矽膜(樣本4)在450℃附近具有1個峰值。另外,樣本5及樣本6都在更高溫的600℃以上的區域中釋放出大量的氮分子。
這裡,根據圖29A所示的光譜算出的樣本3在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量大約為2.23×1018分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量為2.64×1018分子/cm3,樣本4在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量大約為6.86×1018分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量為1.17×1019分子/cm3
圖29B示出樣本5及樣本6在質荷比(m/z)為28的情況下檢出的TDS測量結果。
可以確認從樣本6釋放的氮分子與樣本3同 樣地在200℃附近及450℃附近具有2個峰值。另一方面,從樣本5釋放的氮分子的釋放量與樣本4同樣地在450℃附近具有1個峰值。由上述結果可知,藉由採用在氧氮化矽膜上形成氮化矽膜的疊層體,可以利用氮化矽膜阻擋從氧氮化矽膜的氮釋放。
另外,根據圖29B所示的光譜算出的樣本5在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量大約為1.78×1018分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量為1.91×1018分子/cm3,樣本6在50℃至450℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量大約為1.61×1018分子/cm3,在50℃至550℃的溫度範圍下的單位體積的氮分子的釋放量為2.33×1019分子/cm3
根據上述結果可以確認,藉由在剝離層上作為被剝離層採用依次層疊了氧氮化矽膜和氮化矽膜的疊層體並對其進行加熱處理,可以對剝離層一側供應大量的氫和氮。再者,利用設置於上層的氮化矽膜可以防止從氧氮化矽膜釋放的氮分子釋放到外部,由此可以有效地對剝離層一側提供大量的氮。
以上是對本示例的說明。
示例3
在本示例中對能夠用於第一層的氧氮化矽膜的成膜條件與剝離性的關聯性的調查結果進行說明。
[樣本的製造]
這裡,在不同矽烷氣體流量條件下形成氧氮化矽膜來製造樣本,並對其剝離性進行評價。
作為樣本的製造方法,除了氧氮化矽膜的成膜條件中的矽烷氣體的流量以外採用與上述示例1中的樣本1相同的方法。這裡,將以流量為50sccm的矽烷氣體製造的樣本作為樣本7,將矽烷氣體流量為75sccm製造的樣本作為樣本8,並且將矽烷氣體流量為100sccm製造的樣本作為樣本9。
[剝離性的評價]
接著,使用與示例1同樣的方法分別對樣本7至樣本9剝離時所要的力進行了評價。
圖30示出對各樣本的6個點測量剝離時所要的力的結果。
在樣本7中,在所有點都沒能發生剝離。在樣本8中,6個點的平均值為0.083N,呈現良好的剝離性。並且,樣本9中剝離時所要的力低於樣本8中剝離時所要的力,6個點的平均值為0.072N。
由上述結果可知,能夠用於第一層的氧氮化矽的成膜條件對剝離性有極大的影響。由上述示例中的結果可以推斷:當降低成膜時的矽烷氣體的流量時,膜中的氫濃度降低,而加熱處理時從氧氮化矽膜釋放的氫的量減 少,由此導致剝離性降低。
以上是對本示例的說明。

Claims (10)

  1. 一種製造半導體裝置的方法,包含:在基底基板上形成剝離層,該剝離層包含鎢;在該剝離層上形成被剝離層,該被剝離層包含含有氧氮化矽的第一層和在該第一層上含有氮化矽的第二層;在該剝離層和該被剝離層之間形成含有氧化鎢的氧化物層;藉由加熱處理改變該氧化物層的性質;在該加熱處理之後,在該第二層上形成包含閘極電極、閘極絕緣層和半導體層的電晶體;在該氧化物層將該剝離層從該被剝離層剝離;以及將撓性基板黏合到該第一層。
  2. 一種製造半導體裝置的方法,包含:在基底基板上形成剝離層,該剝離層包含鎢;在該剝離層上形成被剝離層,該被剝離層包含含有氧氮化矽的第一層和在該第一層上含有氮化矽的第二層;在該剝離層和該被剝離層之間形成含有氧化鎢的氧化物層;藉由加熱處理在該氧化物層中形成含有鎢和氮的化合物;在該加熱處理之後,在該第二層上形成包含閘極電極、閘極絕緣層和半導體層的電晶體;在該氧化物層將該剝離層從該被剝離層剝離;以及將撓性基板黏合到該第一層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,邊使水或水溶液浸滲至該剝離層與該被剝離層之間邊進行剝離。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,該半導體層為氧化物半導體層。
  5. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,在形成該被剝離層之前,該氧化物層係藉由在含有一氧化二氮的環境下對該剝離層的表面進行電漿處理來形成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,該第一層包含含有氮的區域和含有氫的區域,其中,利用二次離子質譜分析法測量的該含有氮的區域中的氮含量為5.0×10 20分子/cm 3以上且1.0×10 23分子/cm 3以下,以及其中,該含有氫的區域中的氫含量為1.0×10 20分子/cm 3以上且1.0×10 22分子/cm 3以下。
  7. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,形成釋放氮和氫的該第一層,其中,在質荷比為28的利用熱脫附譜分析法得到的光譜中,當溫度範圍為100℃至450℃時,轉換為氮分子 的氮釋放量為5×10 17分子/cm 3以上,以及其中,在質荷比為2的光譜中,當溫度範圍為100℃至450℃時,轉換為氫分子的氫釋放量為5×10 19分子/cm 3以上。
  8. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,形成釋放氮和氫的該第二層,其中,在質荷比為28的利用熱脫附譜分析法得到的光譜中,當溫度範圍為100℃至450℃時,轉換為氮分子的氮釋放量為5×10 19分子/cm 3以下,以及其中,在質荷比為2的光譜中,當溫度範圍為100℃至450℃時,轉換為氫分子的氫釋放量為1×10 20分子/cm 3以上。
  9. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,在該電晶體上形成發光元件。
  10. 如申請專利範圍第1或2項的製造半導體裝置的方法,其中,該撓性基板包含樹脂。
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