剥离方法技术

提供了一种不损伤待要剥离的层的剥离方法，且此方法不仅能够剥离面积小的待要剥离的层，而且能够以高的成品率剥离面积大的整个待要剥离的层。而且，提供了一种通过将待要剥离的层粘合到各种基底材料而降低了重量的半导体器件及其制造方法。确切地说，提供了一种通过将典型为ＴＦＴ的各种元件粘合到柔性膜而降低了重量的半导体器件及其制造方法。金属层或氮化物层被提供在衬底上；氧化物层被提供成与金属层或氮化物层相接触；然后形成基底绝缘膜和含有氢的待要剥离的层；并在４１０℃或更高的温度下执行热处理，以便扩散氢。结果，能够用物理方法在氧化物层中或在其界面处获得完全的剥离。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到待要剥离的层的，特别是含有各种元件的待要剥离的层的。此外，本专利技术还涉及半导体器件及其制造方法，此半导体器件包含由借助于将一个待要剥离的分立层粘附到衬底而转移的薄膜晶体管(以下称为TFT)组成的电路。例如，本专利技术涉及到诸如液晶模块的电光器件、诸如EL模块的发光器件、以及包含这些器件作为其组成部分的电子装置。在本说明书中，术语半导体器件覆盖了总体上能够利用半导体特性起作用的任何器件，电光器件、发光器件、半导体电路、以及电子装置，都包括在半导体器件中。
技术介绍
新近，已经注意到了用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜(厚度约为几nm到几百nm)来组成薄膜晶体管(TFT)的技术。薄膜晶体管被广泛地应用于诸如集成电路和电光器件之类的电子器件。特别是已经加速了其作为图象显示装置的开关元件的开发。在这种图象显示装置的各种期望的应用中，首先吸引注意的是移动装置方面的应用。当前，虽然玻璃衬底和石英衬底等被用于许多情况，但它们的缺点是容易破裂且笨重。而且，就大规模生产而言，玻璃衬底和石英衬底等难以且不适合于做大。因此，已经试图在诸如柔性塑料膜之类的柔性衬底上制作TFT元件。然而，由于塑料膜的抗热性差，故要求最高的工艺温度低，结果，目前不可能制作电学特性如玻璃衬底上制作的TFT那样优异的TFT。因此，还未曾实现采用塑料膜的液晶显示装置和发光元件。而且，已经提出了从所述衬底剥离通过隔离层存在于衬底上的待要剥离的层的。例如，日本未经审查的专利公开No.10-125929和日本未经审查的专利公开No.10-125931描述的技术就是一直用来剥离衬底的方法，其办法是形成一个非晶硅(或多晶硅)的隔离层，并借助于通过衬底辐照激光束而释放包含在非晶硅中的氢，从而形成用于衬底分离的空洞。此外，在日本未经审查的专利公开No.10-125930中，描述了这一技术的使用，借助于将待要剥离的层(在本说明书中称为转移层)粘附到塑料层而完成了液晶显示装置。然而，利用上述方法，重要的是采用高透明度的衬底。为了通过衬底传送能够和供应足以释放包含在非晶硅中的氢的能量，必须辐照较强的激光束，导致待要剥离的层被损伤的问题。而且，利用上述方法，在元件被制作在隔离层上的情况下，若在元件制造工艺中进行高温热处理，则包含在隔离层中的氢被扩散而减少。结果，即使激光束被辐照到隔离层，也存在着剥离不充分的可能性。随后，由于包含在隔离层中的氢的数量的抑制，就出现形成隔离层之后工艺可能受到限制的问题。而且，在上述说明书描述中，为了防止待要剥离的层受损伤、形成了遮光层或反射层。在此情况下，就难以制造透射型液晶显示器件。此外，利用上述方法，表面面积大的待要剥离的层变得难以剥离。
技术实现思路
考虑到上述问题而提出了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种，它不损伤待要剥离的层，且不仅可以分离表面面积小的待要剥离的层，而且可以分离表面面积大的待要剥离层的整个表面。而且，本专利技术的目的是提供一种，其中，热处理温度和衬底的类型等不受制作待要剥离的层的限制。而且，本专利技术的目的是借助于将待要剥离的层粘附到各种衬底而提供一种重量轻的半导体器件及其制造方法。特别是，本专利技术的目的是借助于将诸如TFT之类的各种元件(薄膜二极管、包含硅的PIN结的光电转换元件、以及硅电阻器元件)粘附到柔性膜而提供一种重量轻的半导体器件及其制造方法。通过大量的实验和检测，本专利技术人已经发现一种，其中，当金属层被提供在衬底上时；当氧化物层被制作成与此金属层接触时；当绝缘膜被制作在此氧化物上时；当包含氢的层，典型为包含氢的非晶硅膜被制作在此绝缘膜上时；以及当在410℃或更高温度下对得到的叠层进行热处理而不出现诸如剥离之类的工艺的反常时，用物理方法，典型是施加机械力的方法，能够容易地在氧化物层的界面(氧化物层与金属层的界面)处完全进行剥离(例如用手进行剥离)。亦即，虽然金属层与氧化物层之间的键合力能够经受热能，但根据金属层与氧化物层之间的氢的扩散和反应，金属层与氧化物层之间的键合力在动能下变弱，然后改变金属膜、氧化物膜、或非晶硅膜的膜应力。于是容易通过施加机械力而发生剥离。注意，本专利技术不局限于非晶硅膜，也可以采用能够用PCVD方法形成的半导体膜，例如锗膜、硅和锗的合金膜、或含有磷或硼的非晶硅膜。而且，当氧化物层被形成在金属层上时，金属层的表面被氧化。于是，金属层与氧化物层之间的粘合性得到改善。于是认为包含在含有氢的层中的氢在410℃或更高的温度下被扩散，且氢与金属层的氧化表面发生反应(例如还原反应)，从而降低了金属层与氧化物层之间的粘合性。此外，由于含有氢的层的应力通过加热被改变为张应力，故在金属层与氧化物层的界面处引起畸变，容易导致剥离。注意，在本说明书中，膜的内应力(称谓膜应力)指的是就形成在衬底上的膜中的任意截面而言，一个截面施加到另一个截面的每单位截面积的力。可以认为，内应力或多或少总是存在于用真空蒸发方法、溅射方法、气相生长方法等形成的薄膜中。最大达到数值109N/m2。此内应力的数值根据薄膜的材料、衬底的物质、薄膜的形成条件等而改变。而且，此内应力的数值还通过热处理而改变。而且，通过垂直于衬底表面的单位面积施加到对方的力沿拉力方向的状态，被称为拉伸状态，且此状态下的内应力被称为张应力。沿推力方向施加力的状态，被称为压缩状态，且此状态下的内应力被称为压缩应力。根据本专利技术，本说明书公开的的结构1涉及到一种，其中，待要剥离的层从衬底被剥离，此方法包括在衬底上相继形成金属层、与金属层接触的氧化物层、绝缘膜、以及在绝缘膜上具有非晶结构的半导体，以便形成叠层；执行热处理以便扩散氢；以及将支持部件粘合到包括氧化物层、绝缘膜、以及半导体膜的待要剥离的层，然后，用物理方法，从配备有金属层的衬底剥离粘合到支持部件的待要剥离的层。而且，根据本专利技术，本说明书公开的另一种的结构2涉及到一种，其中，待要剥离的层从衬底被剥离，此方法包括在衬底上相继形成金属层、与金属层接触的氧化物层、绝缘膜、以及在绝缘膜上具有非晶结构的半导体，以便形成叠层； 执行热处理以便扩散氢；制作包括半导体膜作为有源层的TFT以及与TFT连接的元件；以及将支持部件粘合到包括氧化物层、绝缘膜、TFT、以及元件的待要剥离的层，然后，用物理方法，从配备有金属层的衬底剥离粘合到支持部件的待要剥离的层。在上述结构中，对执行热处理以便扩散氢的步骤以及形成包括半导体膜作为有源层的TFT和与TFT连接的元件的步骤的顺序，没有特别的限制。而且，在执行410℃或更高温度的热处理的情况下，在形成包括半导体膜作为有源层的TFT和与TFT连接的元件的步骤中，不必分别地执行用来扩散氢的热处理。在上述各个结构中，方法的特征在于，在等于或高于膜中的氢被发射或扩散的温度亦即410℃或更高的温度下执行热处理。而且，在上述各个结构中，方法的特征在于，金属层是由选自W、Ti、Ta、Mo、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt的元素、或包含此元素作为其主要成分的合金材料或化合物组成的单层，或是由多种金属或它们的混合物组成的叠层。注意，在本说明书中，物理方法指的是属于非化学的物理方法。具体地说，此物理方法是具有基于动力学规则的工艺的动力学或力学方法，且指的是用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剥离方法，它包含：在衬底上形成金属层；形成与金属层接触的氧化物层；形成与氧化物层接触的绝缘膜；在绝缘膜上形成具有非晶结构并含有氢的半导体；执行热处理以便扩散氢；将支持部件粘合到包括氧化物层、绝缘膜以及半导体膜的待 要剥离的层；以及用物理方法，从形成在衬底上的金属层剥离粘合到支持部件的待要剥离的层。

【技术特征摘要】
JP 2002-7-16 207540/021.一种剥离方法，它包含在衬底上形成金属层；形成与金属层接触的氧化物层；形成与氧化物层接触的绝缘膜；在绝缘膜上形成具有非晶结构并含有氢的半导体；执行热处理以便扩散氢；将支持部件粘合到包括氧化物层、绝缘膜以及半导体膜的待要剥离的层；以及用物理方法，从形成在衬底上的金属层剥离粘合到支持部件的待要剥离的层。2.一种剥离方法，它包含在衬底上形成金属层；形成与金属层接触的氧化物层；形成与氧化物层接触的绝缘膜；在绝缘膜上形成具有非晶结构并含有氢的半导体；执行热处理以便扩散氢；形成包含半导体膜作为有源层的薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接的元件；将支持部件粘合到包括氧化物层、绝缘膜、薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接的元件的待要剥离的层；以及用物理方法，从形成在衬底上的金属层剥离粘合到支持部件的待要剥离的层。3.一种剥离方法，它包含在衬底上形成第一金属层；形成与第一金属层接触的氧化物层；形成与氧化物层接触的绝缘膜；在绝缘膜上形成含有氢的第二金属层；执行热处理以便扩散氢；形成薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接的元件；以及将支持部件粘合到包括氧化物层、绝缘膜、薄膜晶体管以及元件的待要剥离的层；以及用物理方法，从形成在衬底上的第一金属层剥离粘合到支持部件的待要剥离的层。4.一种剥离方法，它包含在衬底上形成包含氢的金属层；形成与金属层接触的氧化物层；形成与氧化物层接触的绝缘膜；在绝缘膜上形成具有非晶结构并含有氢的半导体膜；执行热处理以便扩散氢；形成包含半导体层作为有源层的薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接的元件；以及将支持部件粘合到包括氧化物层、绝缘膜、薄膜晶体管以及元件的待要剥离的层；以及用物理方法，从形成在衬底上的金属层剥离粘合到支持部件的待要剥离的层。5.根据权利要求1的剥离方法，其中，在等于或高于膜中的氢被发射或扩散的温度的温度下执行热处理。6.根据权利要求2的剥离方法，其中，在等于或高于膜中的氢被发射或扩散的温度的温度下执行热处理。7.根据权利要求3的剥离方法，其中，在等于或高于膜中的氢被发射或扩散的温度的温度下执行热处理。8.根据权利要求4的剥离方法，其中，在等于或高于膜中的氢被发射或扩散的温度的温度下执行热处理。9.根据权利要求1的剥离方法，其中，金属层是由选自由W、Ti、Ta、Mo、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt组成的组的元素或包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山彻，丸山纯矢，后藤裕吾，大野由美子，鹤目卓也，桑原秀明，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]