剥离方法及半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种剥离方法，不会损伤剥离层，不仅能够剥离具有较小面积的剥离层，而且能够剥离掉具有较大面积的剥离层整个表面。此外本发明专利技术的目的在于通过将剥离层粘贴到多种基片上提供一种轻型半导体器件及其制备方法。具体地，本发明专利技术的目的在于通过粘贴多种元件例如ＴＦＴ到柔性膜提供一种轻型半导体器件及其制备方法。即使第一材料层形成在基片上，第二材料层与上述第一材料层相邻形成，进一步进行层叠膜形成，在５００℃或更高的温度进行热处理或激光束照射处理，如果第一材料层在剥离之前具有拉伸应力，第二材料层具有压缩应力，通过物理方式，可以容易地在第二材料层的层内或界面中很好地分离层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种剥离层的剥离方法，特别涉及一种将含有多种元素的剥离层的剥离方法。此外，本专利技术涉及一种包含，薄膜晶体管(下文称作TFT)组成的电路的半导体器件，通过将分离的剥离层粘到基片转换为薄膜晶体管，并涉及半导体器件的制造方法。例如，本专利技术涉及光电器件例如液晶组件、发光器件例如EL组件以及含有这种器件作为其内元件的电子设备。在本说明书中，术语半导体器件包括总体上能够利用半导体特性起作用的任何器件，光电器件、发光器件、半导体电路并且电子设备都包括在半导体器件中。
技术介绍
近来，使用形成在具有绝缘表面的基片上的半导体薄膜(厚度约几到几百nm)的薄膜晶体管(TFT)构成的技术已受到关注。薄膜晶体管广泛地应用于例如IC、光电器件的电子器件。特别是非常需要开发用于图像显示装置的开关元件。在这种图像显示装置的多种预期应用中，首先是，用于移动装置的应用已受到关注。目前，虽然在许多情况中使用了玻璃基片、石英基片等，但它们存在易于破裂和太重的缺陷。此外，就大规模生产而言，玻璃基片、石英基片等是困难的并且不适宜扩大。因此，现在已尝试使用柔性的基片，例如在柔性塑料膜上形成TFT元件。然而，由于塑料膜的热阻低，因此要求低的最高工艺温度，由此，目前，不可能形成具有与形成在玻璃基片上的TFT一样优良的电特性的任何TFT。因此，采用塑料膜的液晶显示装置和发光元件还没有实现。此外，现已提出借助隔离层从所述的基片上将存在于基片上的剥离层的剥离方法。例如，在日本未经审查专利公开No.10-125929和日本未经审查专利公开No.10-125931中介绍的技术为形成非晶硅(或多晶硅)的隔离层，通过用激光束照射基片将含在非晶硅中的氢释放出，由此形成间隙用于分离基片。此外，在日本未经审查专利公开No.10-125930中还介绍了利用该技术，通过将剥离层(在说明书中，称做转移层)粘贴到塑料层完成液晶显示装置。然而，借助以上介绍的方法，基本上是使用高半透明度的基片。为了使能量传送过基片并提供足够的能量释放出含在非晶硅中的氢，需要照射较大强度的激光束，因而发生剥离层受损的问题。而且，在以上介绍的方法中，当元件形成在隔离层上时，如果在元件制备工艺中进行高温热处理，那么含在隔离层中的氢会扩散并减少。由此，即使激光束照射在隔离层上，也存在不能充分进行剥离的可能性。因此，为了保持含在隔离层中的氢量，出现形成隔离层之后的工艺受限制的问题。此外，在以上介绍的说明书中，介绍了为了防止剥离层受损，形成光屏蔽层或反射层。此时，很难制备透射型液晶显示装置。而且，通过以上介绍的方法，很难剥离具有较大面积的剥离层。
技术实现思路
考虑到以上介绍的问题，完成了本专利技术，本专利技术的目的在于提供一种不会损伤剥离层的剥离方法，并且允许不仅能够分离具有较小表面积的剥离层，而且能够分离具有较大表面积的剥离层整个表面。此外，本专利技术的目的在于提供一种剥离方法，其中形成剥离层时不受基片的类型等限制。此外，本专利技术的目的在于提供一种通过将剥离层粘到多种基片上的轻型半导体器件，及其制备方法，具体地，本专利技术的目的在于提供一种通过将各种元件例如TFT[薄膜二极管、包括硅的PIN结的光电转换元件(太阳能电池、传感器等)以及硅电阻元件]粘到柔性薄膜上的轻型半导体器件及其制备方法。本专利技术的专利技术人已进行许多实验并重复研究，发现以下内容。即，当第一材料层形成在基片上，第二材料层与第一材料层相邻形成，进一步在第二材料层上或者对于第二材料层进行膜形成或500℃以上在500℃进行热处理时，根据测量各膜的内部应力，第一材料层具有拉伸应力，第二材料层具有压缩应力。第一材料层和第二材料层的层结构没有发生例如工艺中膜剥离(剥离)等异常，然而通过物理方式，例如施加机械力，例如通过人手剥离可以容易地在第二材料层的层内或界面很好地分离层结构。即，第一材料层和第二材料层的结合力强到足以承受热能，另一方面，就在剥离之前，具有拉伸应力的第一材料层和具有压缩应力的第二材料层之间具有应力应变，因此对机械能弱并且容易分离。本专利技术人发现了剥离现象和膜的内应力之间的密切关系。利用膜的内应力进行分离的剥离步骤称做应力剥离工艺。涉及在本说明书中公开的剥离方法的本专利技术的构成(constitution)1为一种从基片将剥离层剥离掉的剥离方法。其特征在于方法包括以下步骤形成剥离层，剥离层由基片上具有拉伸应力的第一材料层和具有压缩应力并至少与其上支承第一材料层的基片上的第一材料层相邻的第二材料层组成，然后通过物理方式在第二材料层的层内或界面从支承第一材料层的基片上将剥离层剥离。在以上介绍的构成1中，上述第一材料层的特征在于该层的拉伸应力的范围为1到1×1010(Dyne/cm2)。如果材料的拉伸应力在以上范围内，上述第一材料层不必特别限定，可以使用金属材料(Ti、Al、Ta、W、Mo、Cu、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt等)、半导体材料(例如，Si，Ge等)、绝缘材料以及有机材料的任何一种的单层或它们的叠层。顺便提及，拉伸应力高于1×1010(Dyne/cm2)的膜在热处理时容易导致剥离。此外，在以上介绍的构成1中，上述的第二材料层的特征在于该层的压缩应力在-1到-1×1010(Dyne/cm2)的范围内。如果材料的压缩应力在以上范围内，上述第二材料层不必特别限定，可以使用金属材料(Ti、Al、Ta、W、Mo、Cu、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt等)、半导体材料(例如，Si，Ge等)、绝缘材料以及有机材料的任何一种的单层或它们的叠层。顺便提及，压缩应力高于-1×1010(Dyne/cm2)的膜在热处理时容易导致剥离。此外，对于第一材料层，如果材料在剥离前直接具有拉伸应力那么就可以使用该材料，即使它在形成之后立即显示出压缩应力。涉及在本说明书中公开的剥离方法的本专利技术的构成2为，一种从基片上将剥离层剥离的剥离方法。其特征在于方法包括以下步骤形成剥离层，剥离层由基片上的第一材料层以及具有压缩应力并至少与其上支承第一材料层的基片上的第一材料层相邻的第二材料层组成，然后通过物理方式在第二材料层的层内或界面从支承第一材料层的基片上将剥离层剥离。在以上介绍的构成2中，上述第一材料层的特征在于该层的拉伸应力的范围为1到1×1010(Dyne/cm2)。在以上介绍的构成2中，在剥离之前进行热处理或激光束照射处理。此外，同样在以上介绍的构成2中，上述的第二材料层的特征在于该层的压缩应力在-1到-1×1010(Dyne/cm2)的范围内。此外，用粘合剂粘结支撑体之后进行剥离。涉及在本说明书中公开的剥离方法的本专利技术的构成3为，一种从基片将剥离层剥离的剥离方法。其特征在于形成剥离层，剥离层由基片上具有拉伸应力的第一材料层和具有压缩应力并至少与其上支承第一材料层的基片上的第一材料层相邻的第二材料层组成，将支撑体粘结到剥离层，然后通过物理方式在第二材料层的层内或界面，从支承第一材料层的基片上将粘结到支撑体的剥离层剥离。当将在剥离前就具有拉伸应力的材料用做第一材料层时，即使它在形成之后立即显示出压缩应力，涉及在本说明书中公开的剥离方法的本专利技术的构成4为，一种从基片上将剥离层剥离的剥离方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从基片将剥离层剥离的剥离方法，包括：形成所述剥离层，所述剥离层由所述基片上具有拉伸应力的第一材料层和具有压缩应力并至少与所述基片上的所述第一材料层相邻提供的第二材料层组成；以及然后通过物理方式在所述第二材料层内或所述第二材料 层的界面中从支承所述第一材料层的所述基片将所述剥离层剥离。

【技术特征摘要】
JP 2001-8-10 244885/011.一种用于从基片将剥离层剥离的剥离方法，包括形成所述剥离层，所述剥离层由所述基片上具有拉伸应力的第一材料层和具有压缩应力并至少与所述基片上的所述第一材料层相邻提供的第二材料层组成；以及然后通过物理方式在所述第二材料层内或所述第二材料层的界面中从支承所述第一材料层的所述基片将所述剥离层剥离。2.根据权利要求1的方法，其中所述第一材料层的拉伸应力的范围为1到1×1010(Dyne/cm2)。3.根据权利要求1的方法，其中所述第二材料层的压缩应力的范围为-1到-1×1010(Dyne/cm2)的范围内。4.一种从基片上将剥离层剥离的剥离方法，包括形成所述剥离层，所述剥离层由所述基片上的第一材料层以及具有压缩应力并至少与所述基片上的所述第一材料层相邻提供的第二材料层组成；以及然后通过物理方式在所述第二材料层内或所述第二材料的界面中从支承所述第一材料层的所述基片将所述剥离层剥离。5.根据权利要求4的方法，其中所述第一材料层在剥离前即刻具有拉伸应力的范围为1到1×1010(Dyne/cm2)。6.根据权利要求4的方法，其中在剥离之前进行热处理或激光束照射处理。7.根据权利要求4的方法，其中所述第一材料层在形成之后即刻具有压缩应力，剥离之前即刻具有拉伸应力。8.根据权利要求4的方法，其中剥离之前即刻所述第二材料层具有在-1到-1×1010(Dyne/cm2)范围内的压缩应力。9.一种从基片将剥离层剥离的剥离方法，包括形成所述剥离层，所述剥离层由所述基片上具有拉伸应力的第一材料层和具有压缩应力并至少与所述基片上的所述第一材料层相邻提供的第二材料层组成；将支撑体粘结到剥离层；以及随后通过物理方式在所述第二材料层内或所述第二材料层的界面中，从支承所述第一材料层的所述基片上将所述剥离层剥离。10.一种从基片上将剥离层剥离的剥离方法，包括形成所述剥离层，所述剥离层由所述基片上的第一材料层以及具有压缩应力并至少与所述基片上的所述第一材料层相邻提供的第二材料层组成；将支撑体粘结到剥离层，以及然后通过物理方式在所述第二材料层内或所述第二材料层的界面中从支承所述第一材料层的所述基片上将所述剥离层剥离。11.根据权利要求10的方法，其中所述第一材料层在形成之后即刻具有压缩应力，在剥离之前即刻具有拉伸应力。12.根据权利要求9的方法，其中在将所述支撑体粘结到所述剥离层之前进行热处理或激光束照射处理。13.根据权利要求10的方法，其中在将所述支撑体粘结到所述剥离层之前进行热处理或激光束照射处理。14.一种半导体器件的制造方法，包括在基片上形成具有拉伸应力的第一材料层；在所述第一材料层上形成具有压缩应力的第二材料层；在所述第二材料层上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成元件；将支撑体粘结到所述元件；接着通过物理方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山彻，丸山纯矢，山崎舜平，
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]