[發明專利]半導體裝置的制造方法

有效

• 申請號: 201110043999.4
• 申請日: 2007-04-28
• 公開（公告）號: CN102176427A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 丸山純矢;神保安弘;小路博信;桑原秀明;山崎舜平
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L21/78
• 分類號: H01L21/78;H01L21/77;H01L51/00;H01L51/56;H01L23/64;H01L23/66;G06K19/077
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王以平

本申請是申請號為200710100936.1、申請日為2007年4月28日、發明名稱為“半導體裝置的制造方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種具有由薄膜晶體管(以下稱作TFT)構成的電路的半導體裝置以及其制造方法。例如，本發明涉及一種電子設備，在其上安裝有以液晶顯示面板為代表的電光學裝置或具有有機發光元件的發光顯示裝置，作為其部件。

注意，在本說明書中，“半導體裝置”是指一種通過利用半導體特性來發揮功能的所有裝置，亦即，電光學裝置、半導體電路和電子設備均屬于半導體裝置。

背景技術

近年來，通過使用形成于具有絕緣表面的襯底之上的半導體薄膜(厚度大約從幾nm到幾百nm)來構成薄膜晶體管(TFT)的技術正受到關注。薄膜晶體管在諸如IC和電光學裝置的電子裝置中獲得了廣泛應用，特別地，正在加快開發作為圖像顯示裝置的開關元件的薄膜晶體管。

就采用這種圖像顯示裝置的應用而言，已提出了各種應用方法。特別地，已關注了對便攜式設備的使用。盡管目前廣泛采用了玻璃襯底和石英襯底，但存在容易破裂和笨重的缺點。另外，在進行大量生產的情況下，玻璃襯底和石英襯底難以大型化，且這些對此不適合。因此，已試圖在具有柔性的襯底上、典型地在具有柔性的塑料膜上形成TFT元件。

于是，提出了一種技術方案，其中將形成在玻璃襯底上的元件從襯底剝離，然后將它轉移在其他基材上，例如塑料膜等上。

申請人提出了在專利文獻1和專利文獻2中描述的剝離技術和轉移技術。專利文獻1公開了采用濕法蝕刻去除成為剝離層的氧化硅膜來進行剝離的技術。另外，專利文獻2公開了采用干法蝕刻去除成為剝離層的硅膜來進行剝離的技術。

此外，申請人提出了在專利文獻3中描述的剝離技術和轉移技術。在專利文獻3中公開了如下技術：當在襯底上形成金屬層(Ti、Al、Ta、W、Mo、Cu、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir)并在其上形成氧化物層時，在金屬層和氧化物層之間的界面中形成所述金屬層的氧化金屬層，在之后的步驟中利用該氧化金屬層來進行剝離。

[專利文獻1]日本專利申請公開平8-288522號公報

[專利文獻2]日本專利申請公開平8-250745號公報

[專利文獻3]日本專利申請公開2003-174153

發明內容

本發明提供一種將通過比較低溫(低于500℃)的工藝而制造的元件、典型的是使用了非晶硅膜等的TFT、使用了有機半導體膜的TFT、發光元件、無源元件(傳感器、天線、電阻元件、電容元件等)從玻璃襯底分離(即剝離)，并將上述元件配置(即轉置)到柔性襯底(典型為塑料膜)上的技術。

使用了非晶硅膜等的TFT和使用了有機半導體膜的TFT可以直接形成在塑料膜上。但是，由于塑料膜很軟，因此需要采用專用制造設備作為使用該塑料膜的制造設備。在進行大量生產的情況下，使用以卷對卷(roll?to?roll)方式供應塑料膜的制造設備。

此外，當在塑料膜上直接形成使用非晶硅膜等的TFT或使用有機半導體膜的TFT的情形中，有因暴露于在TFT制造工藝的過程中使用的溶劑或蝕刻氣體導致塑料膜本身變質的擔憂。此外，當在塑料膜上直接形成使用ZnO的TFT的情形中，在由濺射法等產生的等離子體照射到塑料膜時，塑料膜本身會變形。此外，有由于在TFT制造工藝的過程中塑料膜吸收或放出水分而造成元件污染的擔憂。此外，塑料膜具有比玻璃襯底低的耐熱性且比玻璃襯底大的熱伸縮性，因此，在制造工藝中細致地控制所有處理溫度是很困難的。

本發明的特征在于：在玻璃襯底上形成鉬膜(Mo膜)并在其表面上形成氧化膜，在氧化膜上形成通過比較低溫(低于500℃)的工藝而制造的元件(使用非晶硅膜等的TFT、使用有機半導體膜的TFT、發光元件、無源元件(傳感器、天線、電阻元件、電容元件等))，然后將該元件從玻璃襯底剝離并轉移到柔性襯底上。鉬有其耐熱性不如鎢的問題。例如，在進行500℃或更高的熱處理時，鉬膜發生剝落，所以優選將制造工藝中的溫度設定為低于500℃。此外，通過濺射法形成的鉬膜有脆弱性，特別地，在多晶狀態下晶粒界面有脆弱性。在本發明中，利用該有脆弱性的鉬膜來進行剝離。通過利用有脆弱性的鉬膜來進行剝離，即使使用比較大的襯底也可以高成品率地進行剝離。