[发明专利]半导体器件及其制造方法、层离方法、以及转移方法

说明书

本申请是申请人为株式会社半导体能源研究所于2003年12月29日提交的发明名称为《半导体器件及其制造方法、层离方法、以及转移方法》的申请号为200310124242.3的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及到功能薄膜的层离方法，确切地说是涉及到各配备有各种元件的薄膜或层的层离方法。此外，本发明涉及到用于将分离的薄膜粘合到薄膜衬底的转移方法。还涉及到包含根据转移方法制作的薄膜晶体管(以下成为TFT)的半导体器件及其制造方法。

背景技术

新近，利用制作在配备有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜(厚度约为几十nm到几百nm)来制作TFT的技术正受到注意。TFT被广泛地应用于诸如集成电路或电光器件之类的电子器件，且特别被开发作为显示器件的开关元件或驱动电路。

借助于执行切片来得到多个平板，能够大规模生产这种显示器件。多半采用玻璃衬底和石英衬底；但玻璃衬底和石英衬底的缺点是易碎且增大重量。因此，正在试验在典型为柔性塑料膜的柔性衬底上制作TFT元件。

然而，当复杂的多晶硅薄膜被用作TFT的有源层时，在制造工艺中，几百℃高温下的工艺是必须的，致使多晶硅薄膜无法直接形成在塑料膜上。

因此，提出了一种利用其间的分离层将层离层从衬底分离的方法。例如，提供了包含诸如非晶硅、半导体、氮化物陶瓷、或有机聚合物的分离层，并通过衬底将其暴露于激光束；衬底在分离层中被层离等分离(参考文献1：日本专利公开No.10-125929)。此外，有参考文献描述了一种借助于将层离层(称为待要转移的层)粘贴到塑料膜而完成液晶显示器件的例子(参考文献2：日本专利公开No.10-125930)。在有关柔性显示器的论文中，介绍了各个公司的技术(参考文献3：NikkeiMicrodevices，Nikkei Bussiness Publications，pp.71-72，July 1，2002)。

然而，在上述文献所述的方法中，要求采用对光高度透明的衬底。而且，为了赋予足够的能量以通过衬底释放包含在非晶硅中的氢，必须有能量相当高的激光束。这就引起损伤层离层的问题。而且，上述文献描述的结构中，为了防止对层离层的损伤而提供了抗光层或反射层；但在此情况下，就难以制造向下发光的透射液晶显示器件或发光器件。还有，利用上述方法难以分离大面积的层离层。

发明内容

考虑到上述各种问题，提出了本发明，且本发明的目的是提供一种技术，在提供被形成在衬底上的金属膜，且提供形成在金属膜上包含包括上述金属的氧化物膜的层离层和包含硅的薄膜的状态下，利用物理方法或机械方法来执行衬底与层离层之间的分离。具体地说，制作了借助于在金属膜上形成包括上述金属的氧化物层，用热处理方法对上述氧化物层进行晶化，以及在氧化物层的层中或在上述氧化物层二个表面的界面处执行分离而得到的TFT。

根据本发明制作的TFT能够被应用于顶部发射型或底部发射型的任何发光器件，或透射型、反射型、或半透射型的任何液晶显示器件等。

附图说明

图1A-1E示出了根据本发明的层离工艺。

图2示出了本发明的实验样品。

图3A和3B示出了本发明的实验样品A的TEM照片和框架格式。

图4A和4B示出了本发明的实验样品B的TEM照片和框架格式。

图5A和5B示出了本发明的实验样品C的TEM照片和框架格式。

图6A和6B示出了本发明的实验样品D的TEM照片和框架格式。

图7A和7B示出了本发明的实验样品E的TEM照片和框架格式。

图8A和8B示出了本发明的实验样品A的EDX光谱和定量结果。

图9A和9B示出了本发明的实验样品B的EDX光谱和定量结果。

图10A和10B示出了本发明的实验样品C的EDX光谱和定量结果。

图11A-11D示出了本发明的实验样品。

图12A和12B示出了本发明的实验样品1的TEM照片和框架格式。

图13A和13B示出了本发明的实验样品2的TEM照片和框架格式。

图14A和14B示出了本发明的实验样品3的TEM照片和框架格式。

图15A和15B示出了本发明的实验样品4的TEM照片和框架格式。

图16A-16C示出了本发明的实验样品A-C的XPS测量。

图17A-17F是其中图16A-16C所示XPS测量被标准化的图。

图18A-18C示出了本发明的实验样品A-C的XPS测量。