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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Transferverfahren für Dünnschichtbauelemente.
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STAND DER
TECHNIK
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Bei
der Herstellung einer Flüssigkristallanzeige,
die zum Beispiel Dünnschichttransistoren (TFTs)
umfasst, werden durch CVD oder andere Verfahren Dünnschichttransistoren
auf einem Substrat geformt. Da ein Herstellungsprozess zur Formung von
Dünnschichttransistoren
auf einem Substrat eine Hochtemperaturbehandlung beinhaltet, ist
ein Substrat notwendig, das aus einem wärmebeständigen Material besteht, d.h.,
das Substratmaterial muss einen hohen Erweichungspunkt und einen
hohen Schmelzpunkt aufweisen. Gegenwärtig wird daher Quarzglas als
ein Material verwendet, um ein Substrat herzustellen, das in der
Lage ist, Temperaturen bis zu etwa 1000°C zu widerstehen, oder wärmebeständiges Glas
wird als ein Material verwendet, um ein Substrat herzustellen, das
in der Lage ist, Temperaturen bis zu etwa 500°C zu widerstehen.
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Wie
oben erwähnt,
muss das Substrat, auf dem Dünnschichtbauelemente
montiert werden sollen, Bedingungen erfüllen, die zur Herstellung von Dünnschichtbauelementen
benötigt
werden. Das heißt,
die Art des Substrats wird bestimmt, um den Herstellungsbedingungen
zu entsprechen, die für
die darauf zu montierenden Bauelemente erforderlich sind.
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Im
Hinblick auf eine nachfolgende Phase, die durchzuführen ist,
nachdem Dünnschichtbauelemente
wie z.B. TFTs geformt worden sind, ist das oben genannte Substrat
nicht immer vorzuziehen.
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Wenn
ein Herstellungsprozess durchgeführt wird,
der eine Hochtemperaturbehandlung erfordert, wird ein Quarzglas oder
wärmebeständiges Glassubstrat
verwendet, wie oben erläutert.
Das Quarzglas- oder wärmebeständige Glassubstrat
ist aber sehr teuer, was die Produktkosten erhöht.
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Das
Glassubstrat ist auch darin nachteilig, dass es relativ schwer und
zerbrechlich ist. Eine Flüssigkristallanzeige
zur Verwendung in einem tragbarem elektronischen Gerät wie ein
Palmtop-Computer oder Mobiltelefon sollte möglichst billig, leicht, einigermaßen verformungsfest
und fallfest sein. Tatsächlich
ist das Glassubstrat aber schwer, nicht verformungsfest und fallempfindlich.
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Mit
anderen Worten, es besteht eine Diskrepanz zwischen den einschränkenden
Bedingungen, die für
einen Herstellungsprozess erforderlich sind, und Eigenschaften,
die für
ein hergestelltes Produkt wünschenswert
sind. Es war sehr schwer, sowohl die erforderlichen Prozessbedingungen
als auch die wünschenswerten
Produkteigenschaften zu erhalten.
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Die
Erfinder et al. haben ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem eine
Transfergegenstandsschicht, die Dünnschichtbauelemente enthält, durch einen
konventionellen Prozess auf einem Substrat geformt wird und danach
die Transfergegenstandsschicht mit den Dünnschichtbauelementen vom Substrat
entfernt wird, um zu einem Transferzielabschnitt transferiert zu
werden (EP-0858110, veröffentlicht am
12.08.1998). In diesem Verfahren wird eine Trennschicht zwischen
dem Substrat und einem Dünnschichtbauelement
geformt, das die Transfergegenstandsschicht ist, und die Trennschicht
wird mit Licht bestrahlt, um die Aufblätterung in einem inneren Schichtabschnitt
und/oder einer Grenzschicht der Trennschicht zu bewirken. Dadurch
wird die Verbundfestigkeit zwischen dem Substrat und der Transfergegenstandsschicht
geschwächt,
um die Entfernung der Transfergegenstandsschicht vom Substrat zu
ermöglichen.
Auf diese Weise wird die Transfergegenstandsschicht zum Transferzielabschnitt
transferiert. Wenn ein Herstellungsprozess zum Formen von Dünnschichtbauelementen
eine Hochtemperaturbehandlung erfordert, wird ein Quarzglas- oder
wärmebeständiges Glassubstrat
verwendet. Da der Transferzielabschnitt im oben erwähnten Verfahren
keiner Hochtemperaturbehandlung ausgesetzt wird, werden die einschränkenden
Anforderungen, die dem Transferzielabschnitt auferlegt werden, auf
vorteilhafte Weise in einem gewissen Maße gelockert.
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Wenn
die Dünnschichtbauelemente
enthaltende Transfergegenstandsschicht vom Substrat entfernt wird,
das zur Formung der Dünnschichtbauelemente
verwendet wurde, so dass die Transfergegenstandsschicht zum Transferzielabschnitt
transferiert wird, wird das Schichtungsverhältnis der Transfergegenstandsschicht
in Bezug auf den Transferzielabschnitt umgekehrt zu dem der Transfergegenstandsschicht
in Bezug auf das Substrat. Das heißt, die Seite der Transfergegenstandsschicht,
die ursprünglich dem
Substrat zugewandt war, ist nicht dem Transferzielabschnitt zugewandt.
Zum Beispiel in dem Fall, wo die Transfergegenstandsschicht erste
und zweite Schichten aufweist und in der Reihenfolge der ersten und
zweiten Schichten auf dem Substrat geformt wird, ist die Transfergegenstandsschicht
nach dem Transfer der Transfergegenstandsschicht auf den Transferzielabschnitt
in der Reihenfolge der zweiten und ersten Unterschichten darauf
konfiguriert.
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In
der gängigen
Praxis der Formung von Dünnschichtbauelementen
auf einem Substrat werden nach der Formung des Elements über eine
Isolationsschicht Elektroden geformt. Da die Elektroden auf der
Seite der Oberfläche
angeordnet sind, können
Drahtverbindungen oder Kontakte leicht angeordnet werden. Wenn demgegenüber die
Transfergegenstandsschicht, die das Dünnschichtbauelement und die
Elektroden enthält,
auf den Transferzielabschnitt transferiert wird, werden die Elektroden
vom Transferzielabschnitt bedeckt, was die Anordnung von Drahtverbindungen
und Kontakten darauf erschwert. JP-08262675 und die entsprechende
Zusammen fassung der japanischen Patentschrift offenbaren den Transfer
von Treiberschaltungsabschnitten.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht des vorstehenden ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung die Bereitstellung eines neuartigen Verfahrens, in welchem
ein Substrat, das zur Formung von Dünnschichtbauelementen verwendet
wird, und ein Substrat, das als ein tatsächliches Element eines Produkts
verwendet wird (d.h., ein Substrat mit Eigenschaften, die für den Gebrauch
des Produkts wünschenswert
sind) auf individuelle und flexible Weise gewählt werden können, und
in welchem Dünnschichtbauelemente
zu dem Substrat transferiert werden können, das als tatsächliches
Produktelement verwendet wird, wobei das Schichtungsverhältnis der
Dünnschichtbauelemente in
Bezug auf das Substrat, das zur Formung der Dünnschichtbauelemente verwendet
wurde, beibehalten wird.
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Erfindungsgemäße Verfahren
werden in den Ansprüchen
1 und 14 definiert. Weitere Ausführungsformen
werden in den Ansprüchen
2–13 und
15 definiert.
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Die
erste Trennschicht, die später
getrennt wird, wird auf einem Substrat wie z.B. ein Quarzglassubstrat
geformt, das eine hohe Zuverlässigkeit
für die
Bauelementeherstellung aufweist, und darauf wird die Transfergegenstandsschicht
geformt, die Dünnschichtbauelemente
wie z.B. TFTs enthält. Dann
wird die zweite Trennschicht, die später getrennt wird, auf der
Transfergegenstandsschicht geformt, und ferner wird der Primärtransferzielabschnitt an
der zweiten Trennschicht angebracht. Danach wird das das zur Formung
der Dünnschichtbauelemente
verwendete Substrat mit der ersten Trennschicht als Grenze von der
Transfergegenstandsschicht entfernt. In diesem Zustand ist das Schichtungsverhältnis der
Transfergegenstandsschicht in Bezug auf den Primärtransferzielabschnitt jedoch umgekehrt
zu dem der Transfergegenstandsschicht in Bezug auf das zur Formung
der Dünnschichtbauelemente
verwendete Substrat.
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Daher
ist es vorzuziehen, dass die erste Trennschicht von der Unterseite
der Transfergegenstandsschicht entfernt wird, dann der Sekundärtransferzielabschnitt
an deren Unterseite angebracht wird. Danach wird der Primärtransferzielabschnitt
mit der zweiten Trennschicht als Grenze von der Transfergegenstandsschicht
entfernt. Dadurch wird der Sekundärtransferzielabschnitt an die
Position angeordnet, die vom zur Formung der Dünnschichtbauelemente verwendeten
Substrat eingenommen wurde, d.h., das Schichtungsverhältnis der
Transfergegenstandsschicht in Bezug auf den Sekundärtransferzielabschnitt
stimmt dem der Transfergegenstandsschicht in Bezug auf das zur Formung
der Dünnschichtbauelemente
verwendete Substrat überein.
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Der
Schritt des Anbringens des Sekundärtransferzielabschnitt an der
Unterseite der Transfergegenstandsschicht und der Schritt des Entfernens des
Primärtransferzielabschnitts
von der Transfergegenstandsschicht können umgekehrt werden; das heißt, jeder
dieser Schritte kann zuerst durchgeführt werden. In einer Situation,
in der nach dem Entfernen des Primärtransferzielabschnitts ein
Problem bei der Handhabung der Transfergegenstandsschicht auftreten
kann, ist es jedoch wünschenswert,
den Transfergegenstandsschicht erst an den Sekundärtransferzielabschnitt
anzubringen und dann den Primärtransferzielabschnitt
von der Transfergegenstandsschicht zu entfernen. In dieser Hinsicht
kann der Primärtransferzielabschnitt
aus jedem Material bestehen, das mindestens eine formerhaltende
Eigenschaft aufweist. Da der Primärtransferzielabschnitt nicht
bei der Formung der Dünnschichtbauelemente
verwendet wird, ist es nicht erforderlich, einschränkende Prozessbedingungen
wie z.B. Wärmebeständigkeit und
metallische Verunreinigung zu berücksichtigen.
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Im
fünften
Schritt wird ein Schritt des Bestrahlens der ersten Trennschicht
mit Licht verwendet, um eine Aufblätterung in einer inneren Schicht und/oder
einer Grenzschicht dieser ersten Trennschicht zu bewirken.
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Die
erste Trennschicht wird mit Licht bestrahlt, wodurch ein Aufblätterungsphänomen in
der ersten Trennschicht verursacht wird. Dies verringert die Haftfestigkeit
zwischen der ersten Trennschicht und dem Substrat. Dann kann das
Substrat durch Anlegen einer Kraft auf das Substrat von der Transfergegenstandsschicht
entfernt werden.
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Das
Substrat ist bevorzugt lichtdurchlässig. In diesem Fall wird die
erste Trennschicht durch das lichtdurchlässige Substrat hindurch mit
Licht bestrahlt.
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Dadurch
kann die Aufblätterung
in der ersten Trennschicht bewirkt werden, ohne die Dünnschichtbauelemente
direkt mit Licht zu bestrahlen, wodurch die Möglichkeit der Abnahme in den
Leistungsmerkmalen der Dünnschichtbauelemente
reduziert wird.
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Ferner
kann die zweite Trennschicht aus einem Klebstoff bestehen. In diesem
Fall umfasst das Verfahren einen Schritt des Schmelzens des Klebstoffes.
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Wenn
eine aus einem Klebstoff bestehende zweite Trennschicht verwendet
wird, ist sie auch als Klebstoff zur späteren Anbringung des Primärtransferzielabschnitts
verwendbar. Nachdem der Primärtransferzielabschnitt
angebracht wurde, kann er zudem einfach durch Erwärmen gelöst werden.
Und selbst, wenn auf der Oberfläche
der die Dünnschichtbauelement
enthaltenden Transfergegenstandsschicht eine Unebenheit vorhanden
sind, kann der Klebstoff zudem als Abflachungsschicht zum Ausgleich
der Unebenheit verwendet werden, wodurch die Anbringung des Primärtransferzielabschnitts
an die zweite Trennschicht vereinfacht wird.
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Im
siebten Schritt wird bevorzugt ein Schritt des Bestrahlens der zweiten
Trennschicht mit Licht eingeschlossen, um eine Aufblätterung
in einen inneren Schichtabschnitt und/oder eine Grenzschicht dieser
zweiten Trennschicht zu bewirken.
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Die
zweite Trennschicht wird mit Licht bestrahlt, wodurch ein Aufblätterungsphänomen in
der zweiten Trennschicht bewirkt wird. Dies verringert die Haftfestigkeit
zwischen der zweiten Trennschicht und dem Primärtransferzielabschnitt. Dann
kann der Primärtransferzielabschnitt
durch Anlegen einer Kraft von der Transfergegenstandsschicht entfernt
werden.
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Der
Primärtransferzielabschnitt
ist bevorzugt lichtdurchlässig.
In diesem Fall wird die zweite Trennschicht durch den lichtdurchlässigen Primärtransferzielabschnitt
hindurch mit Licht bestrahlt.
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Dadurch
kann die Aufblätterung
in der zweiten Trennschicht verursacht werden, ohne die Dünnschichtbauelemente
direkt mit Licht zu bestrahlen, wodurch die Möglichkeit der Verschlechterung
in den Leistungsmerkmalen der Dünnschichtbauelemente reduziert
wird.
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Im
zweiten Schritt ist bevorzugt ein Schritt des Formens einer Elektrode
zur Stromleitung zum Dünnschichtbauelement
nach der Formung dieses Dünnschichtbauelements
enthalten. In diesem Fall sind der Sekundärtransferzielabschnitt, die
Dünnschichtbauelemente
und Elektroden in der genannten Reihenfolge übereinandergelagert. Selbst
nach dem Transfer der Transfergegenstandsschicht zum Sekundärtransferzielabschnitt
können
die Drahtverbindungen oder Kontakte leicht auf den Elektroden angeordnet
werden.
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Zudem
wird bevorzugt ein Schritt des Entfernens der zweiten Trennschicht
von der Transfergegenstandsschicht vorgesehen. In diesem Schritt
wird die zweite Trennschicht, die unnötig ist, vollständig entfernt.
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Insbesondere,
was die bevorzugten Eigenschaften eines Materials des Sekundärtransferzielabschnitts
anbetrifft, wird der Sekundärtransferzielabschnitt
nicht bei Dünnschichtbauelementeformung benutzt,
wie dies beim Primärtransferzielabschnitt der
Fall ist. Daher ist es bei der Wahl eines Materials für den Sekundärtransferzielabschnitt
nicht erforderlich, einschränkende
Prozessbedingungen wie z.B. die Wärmebeständigkeit und metallische Verunreinigung
zu berücksichtigen.
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Der
Sekundärtransferzielabschnitt
kann ein transparentes Substrat sein. Ein billiges Natron-Glassubstrat
oder eine flexible transparente Kunststoffschicht können als
transparentes Substrat in Betracht gezogen werden. Wenn als Sekundärtransferzielabschnitt
ein transparentes Substrat verwendet wird, ist es zum Beispiel möglich, ein
Flüssigkristallanzeigesubstrat
mit darauf geformten Dünnschichtbauelementen
herzustellen.
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Angenommen,
dass Tmax eine Höchsttemperatur bei der Formung
der Transfergegenstandsschicht ist, besteht der Sekundärtransferzielabschnitt bevorzugt
aus einem Material, das eine Glasübergangstemperatur (Tg) oder
einen Erweichungspunkt aufweist, der kleiner oder gleich Tmax ist.
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Dadurch
wird es möglich,
auf flexible Weise ein billiges Glassubstrat zu verwenden, das aufgrund der
ungenügenden
Beständigkeit
gegenüber
der Höchsttemperatur
bei der Bauelementeformung konventionell nicht anwendbar war. Dementsprechend braucht
der Primärtransferzielabschnitt
keine Wärmebeständigkeit
aufzuweisen, die so hoch ist wie das Höchsttemperaturniveau im Prozess
der Dünnschichtbauelementeformung.
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Die
Glasübergangstemperatur
(Tg) oder der Erweichungspunkt des Sekundärtransferzielabschnitts kann
kleiner oder gleich der Höchsttemperatur
im Prozess der Dünnschichtbauelementeformung sein,
weil der Sekundärtransferzielabschnitt
der Höchsttemperatur
bei der Dünnschichtbauelementeformung
nicht ausgesetzt wird. Der Sekundärtransferzielabschnitt kann
daher aus einem Kunstharz- oder Glasmaterial bestehen.
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Wenn
zum Beispiel eine flexible Kunstharzschicht wie z.B. eine Kunststoffschicht
als Sekundärtransferzielabschnitt
verwendet wird und die Dünnschichtbauelemente
darauf transferiert werden, ist es möglich, ein vorteilhaftes Merkmal
zu erhalten, das mit einem hochsteifen Glassubstrat nicht erreicht würde. Durch
Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Flüssigkristallanzeigenherstellung
kann eine Anzeigevorrichtung realisiert werden, die flexibel, leicht
und fallfest ist.
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Ferner
ist zum Beispiel auch ein billiges Natron-Glassubstrat als Sekundärtransferzielabschnitt verwendbar.
Das billige Natron-Glassubstrat ist von Vorteil zur Senkung der
Herstellungskosten. Da das Natron-Glassubstrat ein Problem mit sich
bringt, dass seine alkalischen Komponenten durch die Wärmebehandlung
bei der TFT-Herstellung herausgelöst werden, war es konventionell
schwer, Natron-Glassubstrate in der Herstellung einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige
zu verwenden. weil in der vorliegenden Erfindung aber die bereits
fertigen Dünnschichtbauelemente
zum Sekundärtransferzielabschnitt
transferiert werden, tritt das Problem bezüglich der Wärmebehandlung nicht auf. Es
ist deshalb möglich,
Natron-Glassubstrate oder dergleichen, die solch ein Problem wie
oben beschrieben aufweisen, in einem Feld einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige zu
verwenden.
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Insbesondere,
was die Eigenschaften eines Materials des Substrats anbetrifft,
auf dem die Transfergegenstandsschicht geformt wird, ist es vorzuziehen,
dass das Substrat Wärmebeständigkeit
aufweist. In der Dünnschichtbauelementeformung
kann die Wärmebehandlung
dadurch bei einer Solltemperatur durchgeführt werden, um die Herstellung
von Hochleistungsdünnschichtbauelementen
mit hoher Zuverlässigkeit
zu ermöglichen.
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Überdies
erlaubt das obige Substrat bevorzugt den Durchlass von 10% oder
mehr des Lichts, das zu seiner Aufblätterung verwendet wird. Dadurch kann
eine ausreichende Menge an Lichtenergie zur Aufblätterung
der ersten Trennschicht durch das Substrat durchgelassen werden.
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Angenommen,
dass Tmax eine Höchsttemperatur bei der Formung
der Transfergegenstandsschicht ist, besteht das Substrat bevorzugt
aus einem Material mit einem Verformungspunkt, der größer oder
gleich der Höchsttemperatur
Tmax ist.
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Dadurch
wird es möglich,
bei der Dünnschichtbauelementeformung
die Wärmebehandlung bei
einer Solltemperatur durchzuführen,
um Hochleistungsdünnschichtbauelemente
mit hoher Zuverlässigkeit
herzustellen.
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Und
was die bevorzugten Eigenschaften eines Materials der ersten Trennschicht
und/oder der zweiten Trennschicht anbetrifft, in welchen die Aufblätterung
durch Bestrahlung mit Licht verursacht wird, sind die erste Trennschicht
und/oder die zweite Trennschicht bevorzugt aus amorphen Silizium
hergestellt.
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Amorphes
Silizium absorbiert Licht und ist ziemlich leicht herzustellen und
sehr praktisch anwendbar.
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Ferner
ist es bevorzugt amporphes Silizium zu verwenden, das 2 Atom-% oder
mehr Wasserstoff (H) enthält.
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Wenn
wasserstoffhaltiges amorphes Silizium verwendet wird, bewirkt die
Bestrahlung mit Licht eine Freisetzung von Wasserstoff, wodurch
ein Innendruck in der Trennschicht entsteht. Dadurch wird eine die
Aufblätterung
der Trennschicht unterstützende
Wirkung erreicht.
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Amporphes
Silizium, das 10 Atom-% oder mehr Wasserstoff (H) enthält, kann
auch verwendet werden.
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Eine
Erhöhung
im prozentualen Wasserstoffgehalt erhöht den Grad der die Aufblätterung
der Trennschicht unterstützenden
Wirkung.
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Als
eine andere Materialart für
die erste Trennschicht und/oder die zweite Trennschicht, in welchen
die Aufblätterung
durch Bestrahlung mit Licht verursacht wird, kann Siliziumnitrid
verwendet werden.
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Als
eine andere Materialart für
die erste Trennschicht und/oder die zweite Trennschicht, in welchen
die Aufblätterung
durch Bestrahlung mit Licht verursacht wird, kann ferner eine wasserstoffhaltige
Legierung verwendet werden.
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Wenn
eine wasserstoffhaltige Legierung als Material für die Trennschicht verwendet
wird, bewirkt die Bestrahlung mit Licht eine Freisetzung von Wasserstoff,
wodurch die Aufblätterung
in der Trennschicht unterstützt
wird.
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Als
eine andere Materialart für
die erste Trennschicht und/oder die zweite Trennschicht, in denen
die Aufblätterung
durch Bestrahlung mit Licht verursacht wird, kann ferner eine stickstoffhaltige
Legierung verwendet werden.
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Wenn
eine stickstoffhaltige Legierung als Material für die Trennschicht verwendet
wird, bewirkt die Bestrahlung mit Licht eine Freisetzung von Stickstoff,
wodurch die Aufblätterung
in der Trennschicht unterstützt
wird.
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Die
Trennschicht kann eine einlagige Schicht oder eine mehrlagige Schicht
sein, die eine amorphe Siliziumschicht und eine darauf geformte
metallische Schicht umfasst.
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Als
eine andere Materialart für
die erste Trennschicht und/oder die zweite Trennschicht, in denen
die Aufblätterung
durch Bestrahlung mit Licht verursacht wird, kann jedes Material
verwendet werden, das mindestens eine der folgenden Komponenten
einschließt:
Keramik, Metall und Hochpolymere.
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Diese
Substanzen sind hier als repräsentative
Gruppen angegeben, die in der Praxis als die erste Trennschicht
und/oder zweite Trennschicht anwendbar sind, in denen die Aufblätterung
durch Bestrahlung mit Licht verursacht wird. Zum Beispiel kann eine
wasserstoffhaltige oder stickstoffhaltige Legierung aus der Gruppe
der metallischen Materialien gewählt
werden. Falls eine wasserstoffhaltige Legierung oder stickstoffhaltige
Legierung verwendet wird, wird die Aufblätterung in der Trennschicht
durch die Freisetzung von Wasserstoffgas oder Stickstoffgas unterstützt, das
wie bei amorphem Silizium auf die Bestrahlung mit Licht zurückzuführen ist.
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Das
Licht, das im Bestrahlungsschritt verwendet wird, ist bevorzugt
ein Laserstrahl.
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Ein
Laserstrahl weist eine kohärente
Eigenschaft auf und ist geeignet, um in der ersten Trennschicht
und/oder der zweiten Trennschicht die Aufblätterung zu bewirken.
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Es
ist möglich,
einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 100 nm bis 350 nm zu
verwenden.
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Die
Verwendung von Laserenergielicht mit kurzer Wellenlänge erlaubt
die effektive Aufblätterung
der ersten Trennschicht und/oder der zweiten Trennschicht.
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Als
ein Beispiel eins Laserstrahls, der die oben genannte Anforderung
erfüllt,
ist ein Excimer-Laser zu bevorzugen. Ein Excimer-Laser ist eine von
Art Gaslaser, der in der Lage ist, einen Hochenergielaserstrahl
auszugeben, der eine kurze Wellenlänge im Ultraviolettbereich
aufweist. Eine Kombination aus Egelgas (Ar, Kr, Xe) und Halogengas
(F2, Hcl) wird als Lasermedium verwendet,
um Laserstrahlenergie bei jeder der vier Wellenlängen (XeF = 351 nm, XeCl =
308 nm, Krf = 248 nm, ArF = 193 nm) zu erzeugen.
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In
der ersten Trennschicht und/oder zweiten Trennschicht bewirkt die
Bestrahlung mit einem Excimer-Laser die direkte Trennung der Molekularbindung,
gasförmige
Verdampfung usw. ohne thermische Wirkung.
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Eine
Laserwellenlänge
im Bereich von 350 nm bis 1200 nm kann angewandt werden.
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Um
die Trennung durch solch eine Phasenänderungswirkung wie die Gasfreisetzung,
Verdampfung oder Sublimation in der ersten Trennschicht und/oder
zweiten Trennschicht zu bewirken, ist ein Laserstrahl mit einer
Wellenlänge
von 350 nm bis 1200 nm anwendbar.
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Das
oben erwähnte
Dünnschichtbauelement kann
ein Dünnschichttransistor
(TFT) sein. Dadurch kann ein Hochleistungs-TFT beliebig auf einen Sekundärtransferzielabschnitt
der gewünschten
Art transferiert (geformt) werden. Auf diese Weise können vielfältige elektronische
Schaltungen auf den Transferzielabschnitt montiert werden.
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Das
erfindungsgemäße Transferverfahren kann
wiederholt am Sekundärtransferzielabschnitt durchgeführt werden,
der größer als
jedes oben erwähnte
Substrat ist. Dadurch kann eine Vielzahl von Transfergegenstandsschichten
auf den Sekundärtransferzielabschnitt
transferiert werden.
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Eine
große
Leiterplatte mit hochzuverlässigen
Dünnschichtbauelementen
kann hergestellt werden, indem der Transfer von Dünnschichtbauelement-Strukturen
mehrmals wiederholt mit einem hochzuverlässigen Substrat oder mit einer
Vielzahl von Substraten durchgeführt
wird.
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Durch
wiederholtes Durchführen
des erfindungsgemäßen Transferprozesses
am Sekundärtransferzielabschnitt,
der größer ist
als das vorgenannte Substrat, können
eine Vielzahl von Transfergegenstandsschichten, die alle verschiedene
Entwurfsregeln aufweisen, in einer Einzelblattform auf den Sekundärtransferzielabschnitt
transferiert werden.
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Wenn
zum Beispiel eine Vielzahl von Schaltungen verschiedener Art (mit
Funktionsblöcken)
auf ein Einzelsubstrat montiert werden sollen, können Elemente und Drahtleitungen
in diesen Schaltungen sich den benötigten Eigenschaften entsprechend
in der Größe (d.h.,
der sogenannten Entwurfsregel) unterscheiden. In solch einem Fall
kann durch Durchführen
des Transfers jeder Schaltung mit dem erfindungsgemäßen Transferverfahren
eine Vielzahl von Schaltung, die alle verschiedene Entwurfsregeln
aufweisen, in Form einer Einzelschicht auf dem Sekundärtransferzielabschnitt
geformt werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Transferverfahren
können
Dünnschichtbauelemente
oder dünnschichtintegrierte
Schaltungen durch Transferverarbeitung auf dem Sekundärtransferzielabschnitt
konfiguriert werden. Zum Beispiel kann ein Einchip-Mikrocomputer
mit einem Dünnschichttransistor
(TFT) auf ein Kunstharzsubstrat montiert werden.
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Erfindungsgemäß ist es
möglich,
eine Aktivmatrixplatte zu formen, die einen Pixelabschnitt einschließt, umfassend
Dünnschichttransistoren
(TFTs), die in einer Matrix angeordnet sind, und Pixelelektroden,
die mit jeweiligen Enden der Dünnschichttransistoren
verbunden sind. In diesem Fall werden mit dem erfindungsgemäßen Transferverfahren
die Dünnschichttransistoren
für den
Pixelabschnitt zum Sekundärtransferzielabschnitt
transferiert, um eine Aktivmatrixplatte herzustellen. Da eine beliebige
Art von Substrat (Sekundärtransferzielabschnitt)
gewählt werden
kann, ohne die einschränkenden
Bedingungen des Fertigungsprozesses zu berücksichtigen, kann dadurch eine
Aktivmatrixplatte neuen Typs realisiert werden.
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Erfindungsgemäß ist es
möglich,
eine Aktivmatrixplatte herzustellen, umfassend Dünnschichttransistoren, die
als der Pixelabschnitt dienen, der einer erster Entwurfsregel entspricht,
und Dünnschichttransistoren,
die als Treiberschaltungen dienen, die einer zweiten Entwurfsregel
entsprechen. Dadurch können
sowohl der Pixelabschnitt als auch die Treiberschaltungen auf die
Aktivmatrixplatte montiert werden. Doch die Entwurfsregeln des Pixelabschnitts
und der Treiberschaltungen können
sich voneinander unterscheiden. Ein Schaltkreisintegrationsgrad
kann zum Beispiel erhöht
werden, indem mit einer Transistorfertigungsausrüstung eine Treiberschaltungsdünnschichtstruktur
aus monokristallinem Silizium geformt wird.
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Durch
die Verwendung der obigen Technik kann eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
hergestellt werden. Zum Beispiel ist es möglich, eine Flüssigkristallanzeige
herzustellen, die ein Kunststoffsubstrat umfasst, das elastisch
gebogen werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, die einen ersten Schritt in einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht, die einen zweiten Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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3 ist
eine Schnittansicht, die einen dritten Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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4 ist
eine Schnittansicht, die einen vierten Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht, die einen fünften
Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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6 ist
eine Schnittansicht, die einen sechsten Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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7 ist
eine Schnittansicht, die einen siebten Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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8 ist
eine Schnittansicht, die einen achten Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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9 ist
eine Schnittansicht, die einen neunten Schritt in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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10 ist
ein Graph, der Variationen in der Durchlässigkeit der Laserwellenlänge durch
ein erstes Substrat zeigt (das in 1 angegebene
Substrat 100);
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11 ist
eine Schnittansicht, die einen ersten Schritt in einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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12 ist
eine Schnittansicht, die einen zweiten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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13 ist
eine Schnittansicht, die einen dritten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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14 ist
eine Schnittansicht, die einen vierten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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15 ist
eine Schnittansicht, die einen fünften
Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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16 ist
eine Schnittansicht, die einen sechsten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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17 ist
eine Schnittansicht, die einen siebten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
-
18 ist
eine Schnittansicht, die einen achten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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19 ist
eine Schnittansicht, die einen neunten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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20 ist
eine Schnittansicht, die einen zehnten Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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21 ist
eine Schnittansicht, die einen elften Schritt in der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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22 ist
eine Schnittansicht, die einen zwölften Schritt in der zweiten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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23 ist
eine Schnittansicht, die einen dreizehnten Schritt in der zweiten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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24 ist
eine Schnittansicht, die einen vierzehnten Schritt in der zweiten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt;
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25A und 25B sind
perspektivische Ansichten, die einen Mikrocomputer zeigen, der in
einem dritten Beispiel hergestellt wurde;
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26 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das eine Struktur einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in
einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
27 ist
eine Schnittansicht, die die Struktur des Hauptabschnitts der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
von 26 zeigt;
-
28 ist
ein Schaltplan zur Erläuterung
des Hauptabschnitts der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
von 26;
-
29 ist
eine Schnittansicht, die einen ersten Schritt in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur
Herstellung einer Aktivmatrixplatte zeigt;
-
30 ist
eine Schnittansicht, die einen zweiten Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung einer Aktivmatrixplatte zeigt;
-
31 ist
eine Schnittansicht, die einen dritten Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung einer Aktivmatrixplatte zeigt;
-
32 ist
eine Schnittansicht, die einen vierten Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung einer Aktivmatrixplatte zeigt;
-
33 ist
eine Schnittansicht, die einen fünften
Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung einer Aktivmatrixplatte zeigt;
-
34 ist
eine Schnittansicht, die einen fünften
Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung einer Aktivmatrixplatte zeigt;
-
35 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das eine fünfte
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens zeigt;
-
36 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das eine sechste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens zeigt;
-
37 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das einen ersten Lichtbestrahlungsschritt in einer siebten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt; und
-
38 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das einen zweiten Lichtbestrahlungsschritt in der siebten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transferverfahrens
zeigt.
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BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft Bezug nehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
-
[Erste Ausführungsform]
-
1 bis 9 sind
schematische Darstellungen zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen ersten
Ausführungsform
(Dünnschichtbauelement-Transferverfahren).
-
[Schritt 1]
-
Wie
in 1 gezeigt, wird eine erste Trennschicht (Lichtabsorptionsschicht) 120 auf
einem Substrat 100 geformt. Im folgenden werden das Substrat 100 und
die erste Trennschicht 120 beschrieben.
-
(1) Beschreibung des Substrats 100
-
Das
Substrat 100 weist bevorzugt eine Eigenschaft auf, die
den Durchlass von Licht dadurch erlaubt. Die Durchlässigkeit
von Licht durch das Substrat 100 ist bevorzugt 10% oder
höher,
und noch bevorzugter 50% oder höher.
Wenn die Durchlässigkeit zu
gering ist, macht die Abschwächung
(der Verlust) des Lichts das Anlegen einer größeren Lichtmenge zur Aufblätterung
der ersten Trennschicht erforderlich.
-
Ferner
besteht das Substrat 100 bevorzugt aus einem hochzuverlässigen Material.
Das heißt,
es ist vorzuziehen, dass das Substrat 100 aus einem wärmebeständigen Material
be steht. Der Grund für diese
Anforderung ist wie folgt: Zum Beispiel kann bei der Formung einer
Transfergegenstandsschicht 140 oder einer Zwischenschicht 142,
die weiter unten beschrieben wird, die Prozesstemperatur je nach
Art der Schicht oder des Formungsverfahrens erhöht werden (z.B. etwa 350 bis
1000°C).
Wenn das Substrat 100 wärmebeständig ist,
ist es auch in solch einem Fall möglich, einen Einstellungsbereich
der Schichtformungsbedingungen wie z.B. die Temperatur bei der Formung
der Transfergegenstandsschicht 140 auf dem Substrat 100 zu
erweitern.
-
Angenommen,
dass Tmax die Höchsttemperatur bei der Formung
der Transfergegenstandsschicht 140 ist, ist das Substrat 100 bevorzugt
aus einem Material hergestellt, das einen Verformungspunkt höher als
Tmax aufweist. Um spezifischer zu sein,
der Verformungspunkt des Materials des Substrats 100 ist
bevorzugt 350°C
oder höher,
und noch bevorzugter 500°C
oder höher.
Zu dieser Materialart gehören zum
Beispiel Quarzglas und wärmebeständiges Glas,
das unter den Handelsbezeichnungen Corning 7059 und Nihon Denki
Glass OA-2 angeboten
wird.
-
Auch
wenn die Dicke des Substrats 100 nicht besonders eingeschränkt ist,
beträgt
sie in gängigen Anwendungen
bevorzugt etwa 0,1 bis 0,5 mm und noch bevorzugter etwa 0,5 bis
1,5 mm. Wenn das Substrat 100 zu dünn ist, wird seine Festigkeit
verringert. Wenn das Substrat 100 demgegenüber zu dick ist,
wird seine Durchlässigkeit
verringert, wodurch eine signifikante Abschwächung des Lichts auftreten kann.
Falls das Substrat 100 eine relativ hohe Durchlässigkeit
aufweist, kann seine Dicke den oben genannten Grenzwert übersteigen.
Darüber
hinaus weist das Substrat 100 bevorzugt eine einheitliche Dicke
auf, so dass die Bestrahlung mit Licht gleichmäßig angelegt wird.
-
(2) Beschreibung der ersten
Trennschicht 120
-
Die
erste Trennschicht 120 weist eine Eigenschaft auf, durch
welche die Lichtstrahlung absorbiert wird, um eine Aufblätterung
in einem inneren Schichtabschnitt und/oder einer Grenzschicht davon
zu bewirken (nachstehend als "Innenschicht-Aufblätterung" oder Grenzschicht-Aufblätterung" bezeichnet). Die
erste Trennschicht 120 besteht bevorzugt aus solch einem
Material, dass die interatomare oder intermolekulare Verbundfestigkeit
ihrer Komponentenmateriale durch Bestrahlen mit Licht beseitigt
oder reduziert wird, was eine Innenschicht-Aufblätterung und/oder Grenzschicht-Aufblätterung
durch Abrasion zur Folge hat.
-
Ferner
kann durch Bestrahlen mit Licht Gas aus der ersten Trennschicht 120 freigesetzt
werden, im eine Trennwirkung zu entfalten. Das heißt, Komponenten,
die in der ersten Trennschicht 120 enthalten sind, können als
Gas freigesetzt werden, oder die Lichtabsorption durch die erste
Trennschicht 120 kann ihre Komponenten vorübergehend
in Gas umwandeln, um deren Dampf freizusetzen, was zur Trennung
beiträgt.
Zum Beispiel sind die folgenden Substanzen A bis E als Komponenten
der ersten Trennschicht 120 anwendbar:
- A.
Amorphes Silizium (a-Si)
Amorphes Silizium kann Wasserstoff
(H) enthalten. In diesem Fall beträgt der Gehalt an Wasserstoff
(H) bevorzugt etwa 2 Atom-% oder mehr, und noch bevorzugter 2 bis
20 Atom-%. Wenn amorphes Silizium wie oben angegeben Wasserstoff (H)
enthält,
bewirkt die Bestrahlung mit Licht die Freisetzung von Wasserstoff,
wodurch ein Innendruck in der ersten Trennschicht 120 entsteht.
Der so erzeugte Innendruck wirkt als eine Kraft zur Aufblätterung
an der Ober- und Unterseite der ersten Trennschicht 120.
Die Menge an Wasserstoff (H), die im amorphen Silizium enthalten
ist, kann durch Verändern
der Schichtformungsbedingungen wie z.B. die CVD-Gaszusammensetzung, der Gasdruck, die
Gasatmosphäre,
die Gasdurchflussrate, die Temperatur, die Substrattemperatur und
die Eingangsleistung auf geeignete Weise eingestellt werden.
- B. Keramikoxide, dielektrische (ferroelektrische) oder Halbleitersubstanzen,
die verschiedene Oxide wie z.B. Siliziumoxid oder Siliziumoxidverbindungen,
Titanoxid oder Titanoxidverbindungen, Zirconiumoxid oder Zirconiumoxidverbindungen und
Lanthanoxid oder Lanthanoxidverbindungen enthalten:
Siliziumoxid-Substanzen
schließen
zum Beispiel SiO, SiO2 und Si3O2 ein und Siliziumoxidverbindungen schließen zum
Beispiel K2SiO3,
Li2SiO3, CaSiO3, ZrSiO4 und Na2SiO3 ein.
Titanoxid-Substanzen
schließen
zum Beispiel TiO, Ti2O3 und
TiO2 ein, und Titanoxidverbindungen schließen BaTiO4, BaTiO3, Ba2Ti9O20, BaTi5O11, CaTiO3, SrTiO3, PbTiO3, MgTiO3, ZrTiO2, SnTiO4, Al2TiO5 und FeTiO3 ein.
- Zirconiumoxid-Substanzen schließen zum Beispiel ZrO2 ein, und Zirconiumoxidverbindungen schließen BaZrO3, ZrSiO4, PbZrO3, MgZrO3 und K2ZrO3 ein.
- C. Keramische oder dielektrische (ferroelektrische) Substanzen
wie z.B. PZT, PLZT, PLLZT und PBZT:
- D. Keramische Nitridsubstanzen wie z.B. Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid
und Titannitrid:
- E. Organische Hochpolymermaterialien:
Organische Hochpolymermaterialien
mit Bindungen wie -CH-, -CO- (Keton), -CONH- (Amid), -NH- (Imid),
-COO- (Ester), -N=N- (Azo) und -CH=N- (Cis) (Bindungen, die durch
Bestrahlung mit Licht getrennt werden können) sind anwendbar. Insbesondere
kann jedes organische Hochpolymermaterial verwendet werden, das
eine Multiplizität
dieser Bindungen aufweist. Ferner können organische Hochpolymermaterialien verwendet
werden, die eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die aromatischen
Kohlenwasserstoff (einen oder mehrere Benzolringe oder kondensierte
Ringe davon) einschließen.
Im
folgenden sind konkrete Beispiele von organischen Hochpolymermaterialien
dieser Art aufgelistet; Polyolefine wie z.B. Polyethylen und Polypropylen,
Polyimid, Polyamid, Polyester, Polymethylmethacylat (PMMA), Polyphenylensulfid (PPS),
Polyethersulfon (PES), Epoxidharz, usw.
- F. Metalle:
Zum Beispiel sind die folgenden metallischen Substanzen
anwendbar; Al, Li, Ti, Mn, In, Sn, Y, La, Ce, Nd, Pr, Gd, Sm und
jede Legierung, die mindestens eines dieser Metalle enthält.
-
Obwohl
sie von den Aufblätterungsbedingungen,
der Zusammensetzung und Struktur der ersten Trennschicht 120,
dem Schichtformungsverfahren und anderen Bedingungen abhängig ist,
beträgt die
Dicke der ersten Trennschicht 120 in gängigen Anwendungen bevorzugt
etwa 1 nm bis 20 μm,
bevorzugter etwa 10 nm bis 2 μm
und noch bevorzugter etwa 40 nm bis 1 μm. Wenn die erste Trennschicht 120 zu
dünn ist,
kann die Einheitlichkeit bei der Schichtformung beeinträchtigt werden,
wodurch eine Ungleichmäßigkeit
in der Aufblätterung
verursacht wird. Wenn die erste Trennschicht 120 demgegenüber zu dick
ist, muss die Stärke
(Menge) des Lichts erhöht
werden, um deren zufrieden stellende Aufblätterung zu gewährleisten.
Wenn die erste Trennschicht 120 später entfernt wird, kann in
diesem Fall auch mehr Zeit zum Entfernen erforderlich sein. Es ist
daher zu bevorzugen, dass die Dicke der ersten Trennschicht 120 möglichst
einheitlich ist.
-
Ein
Verfahren zur Formung der ersten Trennschicht 120 wird
nicht besonders spezifiziert und kann den Bedingungen wie z.B. der
Schichtbildung und Schichtdicke entsprechend auf geeignete Weise gewählt werden.
Zum Beispiel sind folgende Verfahren anwendbar; Schichtformungsverfahren
aus der Gasphase wie z.B. CVD (einschließlich MOCVD, Niederdruck-CVD,
ECR-CVD), Verdampfung, Molekularstrahlverdampfung (MB), Sputtern,
Ionenplattierung und PVD, Beschichtungsverfahren wie z.B. galvanische
Beschichtung, Eintauchplattierung und stromlose Plattierung, Langmuir-Blodgett
(LB)-Verfahren, Überzugsverfahren
wie z.B. Rotationsbeschichtung, Sprühbeschichtung und Rollbeschichtung,
Druckverfahren, Transferverfahren, Tintenstrahlverfahren, Pulverstrahlverfahren
usw. Zwei oder mehr dieser Verfahren können zur Schichtformung kombiniert
werden.
-
Falls
die erste Trennschicht 120 aus amorphem Silizium (a-Si)
besteht, wird bevorzugt, dass die Schichtformung mit einem CVD-Verfahren
durchgeführt
wird, insbesondere wie z.B. Niederdruck-CVD oder Plasma-CVD.
-
Wenn
die erste Trennschicht 120 aus Keramik mit einem Sol-Gel-Verfahren oder
aus einem organischen Hochpolymermaterial besteht, wird bevorzugt,
dass die Schichtformung mit einem Überzugsverfahren wie z.B. Rotationsbeschichtung
durchgeführt
wird.
-
[Schritt 2]
-
Wenn
Schritt 1 abgeschlossen ist, wird auf der ersten Trennschicht 120 eine
Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 geformt,
wie in 2 gezeigt.
-
Auf
der rechten Seite von 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht
eines Abschnitts K der Dünnschichtbauelementschicht 140 dargestellt
(von der Strichpunktlinie in 2 umschlossen).
Wie in dieser Zeichnung gezeigt, ist die Dünnschichtbauelementschicht 140 strukturiert,
um TFTs (Dünnschichttransistoren)
zu enthalten, die zum Beispiel auf einer SiO2-Schicht
(Zwischenschicht) 142 geformt sind. Der TFT umfasst eine
Source-Drain-Schicht 146, die durch Implantieren einer
n-Typ Verunreinigung in eine Polysiliziumschicht geformt wird, eine
Channel-Schicht 144, eine Gate-Isolationsschicht 148, eine
Gate-Elektrode 150, eine Zwischenschicht-Isolationsschicht 154 und
eine Elektrode 152, die aus einem Material wie z.B. Aluminium
besteht.
-
In
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird die SiO2-Schicht als eine Zwischenschicht verwendet,
die mit der ersten Trennschicht 120 in Kontakt angeordnet
ist. Statt dessen können andere
Arten von Isolationsschichten wie z.B. Si3N4 benutzt werden. Die Dicke der SiO2-Schicht (Zwischenschicht) kann auf geeignete
Weise dem Zweck der Formung und dem zu erreichenden funktionellen Leistungsgrad
entsprechend bestimmt werden. In gängigen Anwendungen beträgt sie bevorzugt
etwa 10 nm bis 5 μm,
und noch bevorzugter etwa 40 nm bis 1 μm. Die Zwischenschicht wird
zu verschiedenen Zwecken geformt, z.B. wird sie vorgesehen, um als mindestens
eine der folgenden Schichten zu dienen, eine Schutzschicht zum physikalischen
oder chemischen Schutz der Transfergegenstandsschicht 140, eine
Isolationsschicht, eine Leitschicht, eine Laserabschirmschicht,
eine Sperrschicht, um Migration zu vermeiden, und eine Reflektionsschicht.
-
In
einigen Fällen
kann die Zwischenschicht wie z.B. eine SiO2-Schicht
nicht vorgesehen sein, und die Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 kann
direkt auf der ersten Trennschicht 120 geformt werden.
-
Die
Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 ist
als eine Schicht geformt, die Dünnschichttransistoren
(TFTs) enthält, wie
auf der rechten Seite von 2 gezeigt.
-
Neben
TFTs umfassen Dünnschichtbauelemente
Dünnschichtdioden,
fotoelektrische Übertragungsbauteile
mit Silizium-PIN-Verbindung
(Fotosensoren, Solarzellen), Siliziumwiderstandselemente, sonstige
Dünnschichthalbleitergeräte, Elektroden (z.B.
ITO, transparente Elektroden wie z.B. Mesafilme), Schaltelemente,
Speicher, Betätigungsglieder wie
piezoelektrische Geräte,
Mikrospiegel (piezoelektrische Dünnschichtkeramik),
Dünnschichtköpfe, -spulen,
-induktoren zur magnetischen Aufzeichnung, hochpermeables Dünnschichtmaterial
und mikromagnetische Bauelemente, die: eine Kombination davon umfassen,
Filter, Reflektionsschichten, dichrOitische Spiegel usw. Zusätzlich zu
diesen Beispielen ist eine Vielfalt von Dünnschichtbauelementen anwendbar,
ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Es
ist gängige
Praxis, diese Dünnschichtbauelemente
durch einen Schritt für
ein Schichtformungsverfahren zu formen, der eine relativ hohe Temperatur
anwendet. In solch einem Fall muss das Substrat 100 daher
eine hohe Zuverlässigkeit
aufweisen, um einer hohen Prozesstemperatur zu widerstehen, wie
in der obigen Beschreibung erwähnt.
-
[Schritt 3]
-
Dann
wird, Bezug nehmend auf 3, zum Beispiel eine Heißschmelzklebstoffschicht 160 als eine
zweite Trennschicht auf der Dünnschichtbauelementschicht 140 geformt.
Statt der Heißschmelzklebstoffschicht 160 kann
ein wasserlöslicher
Klebstoff oder ein Klebstoff verwendet werden, der in einem spezifischen
organischen Lösungsmittel
löslich
ist. Ferner kann die zweite Trennschicht wie im Fall der ersten
Trennschicht geformt sein, um eine Abrasionsschicht bereitzustellen.
-
Als
ein Beispiel für
ein Material für
die Heißschmelzklebstoffschicht 160 kann
Elektronenparaffin wie z.B. "Proof
Wax" (Handelsbezeichnung)
verwendet werden, um mögliche Verunreinigungen
(Natrium, Kalium usw.) auf den Dünnschichtbauelementen zu
minimieren.
-
[Schritt 4]
-
Dann,
wie in 3 gezeigt, wird ein Primärtransferzielabschnitt 180 auf
der Heißschmelzklebstoffschicht 160 angebracht,
die die zweite Trennschicht ist. Da der Primärtransferzielabschnitt 180 nach
der Herstellung der Dünnschichtbauelementschicht 140 angebracht
wird, werden einschränkende
Bedingungen wie eine Prozesstemperaturniveau, das zur Herstellung
der Dünnschichtbauelementschicht 140 erforderlich
ist, nicht auferlegt. Der Primärtransferzielabschnitt 180 muss
lediglich bei Normaltemperatur eine formerhaltende Eigenschaft aufweisen.
In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird ein relativ
billiges Material wie z.B. ein Glassubstratmaterial oder ein Kunstharzmaterial
verwendet, das eine formerhaltende Eigenschaft aufweist. Für den Primärtransferzielabschnitt 180 kann das
gleiche Material wie für
den Sekundärtransferzielabschnitt 200 verwendet
werden.
-
[Schritt 5]
-
Wie
in 4 gezeigt, wird die Rückseite des Substrats 100 mit
Licht bestrahlt.
-
Nachdem
es das Substrat 100 durchdrungen hat, wird das Licht auf
die erste Trennschicht 120 angelegt. Dies verursacht die
Innenschicht-Aufblätterung
und/oder die Grenzschicht-Aufblätterung
in der ersten Trennschicht 120, was deren Verbundfestigkeit
reduziert oder beseitigt.
-
Es
wird angenommen, das das Auftreten der Innenschicht-Aufblätterung
und/oder der Grenzschicht-Aufblätterung
in der ersten Trennschicht 120 auf das folgende Phänomen zurückzuführen ist;
Abrasion in einem Komponentenmaterial der ersten Trennschicht 120,
Freisetzung von Gas, das in der ersten Trennschicht 120 enthalten
ist, und Schmelzung, die unmittelbar nach der Bestrahlung eingeleitet
wird, und Phasenänderung
wie z.B. Transpiration.
-
Das
Abrasionsphänomen,
das hier erwähnt wird,
bedeutet einen Zustand, durch welchen ein Verfestigungsmittel (Komponentenmaterial
der ersten Trennschicht 120) durch Lichtabsorption fotochemisch
oder thermisch erregt so wird, dass die Bindungen von Atomen oder
Molekülen
auf der Oberfläche
der ersten Trennschicht 120 oder in deren Inneren getrennt
werden, um die Lösung
von Atomen oder Molekülen
zu bewirken. In den meisten Fällen findet
eine völlige
oder teilweise Phasenänderung wie
eine Schmelzung oder Transpiration (Verdampfung) im Komponentenmaterial
der ersten Trennschicht 120 statt. Ferner kann solch eine
Phasenänderung
einen Mikroschäumungszustand
verursachen, um die Verbundfestigkeit zu verringern.
-
Ob
die Innenschicht-Aufblätterung,
die Grenzschicht-Aufblätterung
oder beide davon in der ersten Trennschicht 120 auftreten,
hängt von
der Zusammensetzung der ersten Trennschicht 120 und verschiedenen
anderen Ursachen ab. Diese Ursachen schließen solche Bedingungen wie
die Art, Wellenlänge,
Stärke
und Eindringtiefe des zur Bestrahlung verwendeten Lichts ein.
-
Jede
Art von Licht ist für
die Bestrahlung verwendbar, solange es die Innenschicht-Aufblätterung und/oder
die Grenzschicht-Aufblätterung
in der ersten Trennschicht 120 bewirken kann. Zum Beispiel können die
folgenden Arten von Licht verwendet werden; Ultraviolettstrahlen,
sichtbare Strahlen, Infrarotstrahlen (Wärmestrahlen), Laser. Von diesen
ist der Laser darin vorteilhaft, dass er die Aufblätterung
(Abrasion) in der ersten Trennschicht 120 leicht bewirken kann.
-
Es
gibt verschiedene Arten von Gaslasergeräten und Festkörperlasergeräten (Halbleiterlasergeräten), die
für die Erzeugung
von Laserstrahlen zur Bestrahlung verwendet werden können. Ein
Excimer-Laser, Nd-YAG-Laser, Ar-Laser, CO2-Laser, CO-Laser
und He-Ne-Laser sind geeignet, und von diesen ist der Excimer-Laser
besonders zu bevorzugen.
-
Da
der Excimer-Laser ist in der Lage ist, Hochenergie im kurzen Wellenlängenbereich
auszugeben, kann er die augenblickliche Abrasion in der ersten Trennschicht 120 verursachen.
Es ist daher möglich,
die erste Trennschicht 120 aufzublättern, wobei die Temperatur
des Transferzielabschnitts 180 und des Substrats 100 kaum
erhöht
wird, d.h., ohne Schäden
an diesen zu verursachen.
-
Ferner,
falls die erste Trennschicht 120 von der Lichtwellenlänge abhängt, damit
die Abrasion auftreten kann, beträgt die Wellenlänge des
zur Bestrahlung verwendeten Lasers bevorzugt etwa 100 nm bis 350
nm.
-
10 zeigt
ein Beispiel der Durchlässigkeit der
Lichtwellenlänge
durch das Substrat 100. Wie in dieser Zeichnung dargestellt,
steigt die Durchlässigkeit
bei einer Wellenlänge
von 300 nm schlagartig an. In solch einem Fall wird Licht mit einer
Wellenlänge von
300 nm oder mehr (z.B. ein Xe-Cl-Excimer-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von
308 nm) zur Bestrahlung angelegt.
-
Wenn
eine Gasfreisetzung, Verdampfung, Sublimation oder jede andere Phasenänderung
zur Aufblätterung
in der ersten Trennschicht 120 verursacht wird, beträgt die Wellenlänge des
zur Bestrahlung angelegten Laserstrahls bevorzugt etwa 350 bis 1200
nm.
-
Ferner
beträgt
die Energiedichte des zur Bestrahlung angelegten Laserstrahls insbesondere
im Fall eines Excimer-Lasers
bevorzugt etwa 10 bis 5000 mJ/cm2, und noch
bevorzugter etwa 100 bis 500 mJ/cm2. Die
Bestrahlungsdauer ist bevorzugt etwa 1 bis 1000 nsek und noch bevorzugter
etwa 10 bis 100 nsek. Wenn die Energiedichte zu niedrig oder die
Bestrahlungsdauer zu kurz ist, tritt die Abrasion nicht in einem
ausreichenden Umfang auf. Wenn demgegenüber die Energiedichte zu hoch
oder die Bestrahlungsdauer zu lang ist, kann der durch die erste
Trennschicht 120 laufende Laserstrahl eine nachteilige
Wirkung auf die Transfergegenstandsschicht 140 haben.
-
Um
eine nachteilige Wirkung des Lichts zu verhindern, das durch die
erste Trennschicht 120 hindurch in die Transfergegenstandsschicht 140 eindringt,
kann zum Beispiel ein Verfahren des Formens einer aus einem Metall
wie Tantal (Ta) bestehenden Schicht auf der ersten Trennschicht 120 verwendet werden
(Laserabsorptionsschicht). Dadurch wird der durch die erste Trennschicht 120 laufende
Laserstrahl komplett von einer metallischen Schicht 124 reflektiert,
die als eine Grenzschicht dient, wodurch eine nachteilige Wirkung
auf die damit bedeckte Dünnschichtbauelementschicht
verhindert wird. Es kann auch eine Anordnung vorgesehen werden,
bei der eine amorphe Siliziumschicht zur Absorption von Laserstrahlen über eine
Siliziumzwischenschicht, die aus einer Substanz wie z.B. SiO2 besteht, auf der ersten Trennschicht 120 geformt
wird. Dadurch werden die Laserstrahlen, die durch die erste Trennschicht 120 durchgelassen
werden, von der darauf geformten amorphen Siliziumschicht absorbiert.
Es ist anzumerken, dass der durchgelassene Laserstrahl kein Lichtenergieniveau
aufweist, das ausreicht, um die Abrasion in der amorphen Siliziumschicht
zu bewirken. Im Unterschied zu einer metallischen Schicht erlaubt
die amorphe Siliziumschicht die Formung einer Dünnschichtbauelementschicht
darauf. Es ist daher möglich,
mit einer bereits bestehenden Dünnschichtformungstechnik
eine Dünnschichtbauelementschicht
mit hoher Qualität
zu formen.
-
Bestrahlungslicht,
das durch Laserstrahlen gebildet wird, wird bevorzugt so angelegt,
dass seine Stärke
einheitlich ist. Die Bestrahlungsrichtung des Lichts kann lotrecht
zur ersten Trennschicht 120 oder in einem bestimmten Winkel
dazu geneigt sein.
-
Wenn
die Fläche
der ersten Trennschicht 120 größer ist als der Bestrahlungspunkt
durch eine einzelne Lichtbestrahlung, kann der Lichtstrahl mehrmals
angelegt werden, um die gesamte Region der ersten Trennschicht 120 abzudecken.
Der Lichtstrahl kann auch zweimal oder mehrmals auf einen bestimmten
Punkt angelegt werden. Ferner können
verschiedene Arten von Licht (Lasern) mit verschiedenen Wellenlängen (verschiedenen
Wellenlängenbereichen)
zweimal oder mehrmals auf eine bestimmte Region oder verschiedene
Regionen angelegt werden.
-
Nach
dem obigen Schritt wird das Substrat 100 von der ersten
Trennschicht entfernt, indem eine Kraft auf das Substrat 100 angelegt
wird, wie in 5 gezeigt. Beim Entfernen des
Substrats 100 kann ein Teil der ersten Trennschicht 120 daran
haften bleiben, auch wenn dies nicht in 5 gezeigt
wird.
-
[Schritt 6]
-
Dann,
wie in 6 gezeigt, wird die verbleibende erste Trennschicht 120 zum
Beispiel durch Reinigen, Ätzen,
Ablösen,
Polieren oder eine Kombination daraus entfernt. Dadurch wird die
Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 zum
Primärtransferzielabschnitt 180 transferiert.
-
Wenn
ein Teil der ersten Trennschicht 120 am entfernten Substrat 100 haften
bleibt, wird er auf die gleiche Weise wie oben erwähnt beseitigt.
In einer Situation, in der das Substrat 100 aus einem teuren
Material wie z.B. Quarzglas oder ein seltenes Material besteht,
wird das Substrat 100 bevorzugt wiederverwendet (recycelt).
Da die vorliegende Erfindung auf das Recycling des Substrats 100 anwendbar
ist, kann es einen hohen Nutzbarkeitsgrad gewährleisten.
-
[Schritt 7]
-
Dann,
wie in 7 gezeigt, wird ein Sekundärtransferzielabschnitt 200 über eine
Klebstoffschicht 190 an der Unterseite (freiliegende Seite)
der Dünnschichtbauelementschicht 140 angebracht.
-
Beispiele
für geeignete
Klebstoffe für
die Klebstoffschicht 190 schließen eine Vielzahl von Klebstoffen
härtbaren
Typs ein, wie z.B. ein durch Reaktion härtender Klebstoff, in Wärme härtender Klebstoff,
in Licht härtender
Klebstoff wie z.B. ein UV-härtbarer
Klebstoff, und anaerob härtender
Klebstoff. Der Klebstoff der Klebstoffschicht 190 kann
Epoxid, Acrylat, Silikon oder jede andere Art von Substanz enthalten.
Die aus solch einem Material bestehende Klebstoffschicht 190 wird
zum Beispiel durch ein Beschichtungsverfahren geformt.
-
Wenn
ein Klebstoff härtbaren
Typs benutzt wird, wird er auf die Unterseite der Transfergegenstandsschicht
(Dünnschichtbauelementschicht) 140 aufgetragen,
und der Sekundärtransferzielabschnitt 200 wird
daran angebracht. Dann wird der Klebstoff härtbaren Typs mit einem Härtungsverfahren
gehärtet,
das für
dessen Eigenschaften geeignet ist. Der Sekundärtransferzielabschnitt 200 wird
dadurch an die Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 befestigt.
-
Falls
ein in Licht härtender
Klebstoff benutzt wird, ist Licht bevorzugt durch den Sekundärtransferzielabschnitt 200 anzulegen,
der lichtdurchlässig
ist. Wenn ein in Licht härtender
Klebstoff wie z.B. ein UV-härtender
Klebstoff verwendet wird, der eine geringen nachteilige Wirkung
auf die Dünnschichtbauelementschicht
aufweist, kann Licht durch den lichtdurchlässigen Primärtransferzielabschnitt 180 oder durch
beide Seiten der lichtdurchlässigen
Primär- und
Sekundärtransferzielabschnitte 180 und 200 angelegt
werden.
-
In
einer Anordnung, die sich von der in 7 gezeigten
unterscheidet, kann die Klebstoffschicht 190 auf den Sekundärtransferzielabschnitt 200 geformt
werden, und die Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 kann
daran angebracht werden. Falls der Sekundärtransferzielabschnitt Hafteigenschaften
aufweist, kann die Formung der Klebstoffschicht 190 entfallen.
-
Als
ein Material für
den Sekundärtransferzielabschnitt 200 ist
ein transparentes Substrat (Plattenmaterial) anwendbar, ohne darauf
beschränkt
zu sein. Das Substrat kann eine flache Platte oder eine gekrümmte Platte
sein. Ferner kann der Sekundärtransferzielabschnitt 200 dem
Substrat 100 in solchen Eigenschaften wie die Wärmebeständigkeit
und die Korrosionsfestigkeit unterlegen sein. Da in der vorliegenden
Erfindung die Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 auf
der Substrat 100-Seite geformt wird und dann die Transfergegenstandsschicht
(Dünnschichtbauelementschicht) 140 auf
den Sekundärtransferzielabschnitt 200 transferiert
wird, muss die Bestimmung der für den
Sekundärtransferzielabschnitt 200 erforderlichen Eigenschaften,
insbesondere der Wärmebeständigkeitseigenschaft,
nicht von Bedingungen wie z.B. den Temperaturbedingungen abhängig sein,
die zur Formung der Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 notwendig
ist. Diesbezüglich
kann der Primärtransferzielabschnitt 190 aus
einem ähnlichen
Material bestehen.
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Angenommen,
dass Tmax eine Höchsttemperatur bei der Formung
der Transfergegenstandsschicht 140 ist, können der
Primärund
der Sekundärtransferzielabschnitt 190 und 200 daher
aus einem Material mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) oder
einem Erweichungspunkt bestehen, der bevorzugt bei 800°C oder niedriger
liegt, noch bevorzugter bei 500°C
oder niedriger, und am bevorzugtesten bei 320°C oder niedriger.
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Was
die mechanischen Eigenschaften anbetrifft, weisen der Primär- und Sekundärtransferzielabschnitt 190 und 200 bevorzugt
einen bestimmten Steifigkeitsgrad (Festigkeit) auf. Der Primär- und Sekundärtransferzielabschnitt 190 und 200 können auch
Flexibilität
oder Elastizität
aufweisen.
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Als
Materialien des Primär-
und Sekundärtransferzielabschnitts 190 und 200 sind
eine Vielzahl von Kunstharzmaterialien und Glasmaterialien anwendbar.
Die Verwendung eines Kunstharzmaterials oder eines gewöhnlichen
billigen Glasmaterials (mit einem niedrigen Schmelzpunkt) ist besonders
zu bevorzugen.
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Ein
warmverformbares Kunstharzmaterial oder eine wärmeaushärtendes Kunstharzmaterial kann
verwendet werden. Zum Beispiel sind die folgenden Kunstharzmaterialien
anwendbar; Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Copolymer, Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer
(EVA), andere Polyolefinharze, zyklische Polyolefine, modifizierte
Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol,
Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Polycarbonat, Poly(4-Methylbenzol-1),
Ionomer, Acrylharz, Polymethylmethacrylat, Acryl-Stylene-Copolymer
(AS-Harz), Butadien-Stylene-Copolymer, Polyo-Copolymer (EVOH), Polyethylen-Terephthalat
(PET), Polybutylen-Terephthalat (PBT), Polocyclohexan-Terephthalat (PCT),
andere Polyesterharze, Polyether, Polyetherketon (PEK), Polyetheretherketon
(PEEK), Polyetherimid, Polyacetal (POM), Polyphenyloxid, modifiziertes
Polyphenyloxid, Polyalylat, aromatisches Polyester (Flüssigkristallpolymer),
Polytetrafluorothylin, Polyvinylidenfluorid, andere fluorierte Harze,
Styrol, Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyurethan, fluorierter Kautschuk,
chloriertes Polyethylen, andere thermoplastische Elastomerharze,
Epoxidharz, Phenolharz, Harnstoffharz, Melaminharz, ungesättigtes
Polyesterharz, Silikonharz, Polyurethanharz, aus diesen Substanzen
bestehende Copolymere, Mischharz, Polymerlegierung usw. Eine oder
mehrere Arten der oben aufgelisteten Materialien können in
Kombination verwendet werden (z.B. als eine Schichtungsstruktur,
die eine Vielzahl von Unterschichten umfasst).
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Als
Beispiele von Glasmaterialien sind die folgenden anwendbar; Silikaglas
(Quarzglas), Silika-Alkali-Glas, Natron-Kalk-Glas, Kali-Kalk-Glas, Blei(alkali)glas,
Bariumglas, Borosilikatglas und dergleichen. Mit Ausnahme von Silikaglas
weisen diese Glasmaterialien einen relativ niedrigen Schmelzpunkt
auf. Weil diese Glasmaterialien relativ leicht zu formen und zu
verarbeiten und relativ billig sind, ist ihre Verwendung zu bevorzugen.
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Falls
der Sekundärtransferzielabschnitt 200 aus
Kunstharz besteht, kann er aus einem Stück mit einer großen Größe geformt
werden. Es ist auch leicht, eine gekrümmte Harzplatte oder eine Harzplatte
mit komplexen Konfigurationen wie z.B. einer Konkavität und Konvexität herzustellen.
Ferner sind die Kosten der Rohmaterialien für Kunstharz und die Herstellungskosten
von Kunstharz vorteilhaft gering. Die Verwendung von Kunstharz ist
deshalb darin vorteilhaft, dass eine Vorrichtung mit großer Größe (z.B. eine
Flüssigkristallanzeige)
zu geringen Kosten produziert werden kann.
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Der
Sekundärtransferzielabschnitt 200 kann eine
unabhängige
Vorrichtung wie z.B. eine Flüssigkristallzelle
umfassen, oder er kann einen Teil einer Vorrichtung wie z.B. ein
Farbfilter, eine Elektrodenschicht, dielektrische Schicht, Isolationsschicht
oder ein Halbleiterelement umfassen.
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Zudem
können
der Primär-
und Sekundärtransferzielabschnitt 190 und 200 aus
einem Material wie z.B. Metall, Keramik, Stein, Holz und Papier
bestehen. Zudem können
der Primärund
Sekundärtransferzielabschnitt 190 und 200 auf
der Oberfläche eines
Produkts (wie z.B. die Oberfläche
einer Uhr, einer Klimaanmage, einer Leiterplatte) oder der Oberfläche eines
Gebäudestrukturelements
wie z.B. einer Wand, Säule,
Decke oder eines Glasfensters montiert sein.
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[Schritt 8]
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Dann,
wie in 8 gezeigt, wird die Heißschmelzklebstoffschicht 160,
die als die zweite Trennschicht dient, zum thermischen Schmelzen
erwärmt.
Da die Haftfestigkeit der Heißschmelzklebstoffschicht 160 dadurch
reduziert wird, kann der Primärtransferzielabschnitt 180 von
der Dünnschichtbauelementschicht 140 entfernt
werden. Wenn ein Teil des Heißschmelzklebstoffs,
der am Primärtransferzielabschnitt 180 haften
bleibt, entfernt wird, kann der Primärtransferzielabschnitt 180 recycelt
werden.
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[Schritt 9]
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Schließlich wird
die auf der Dünnschichtbauelementschicht 140 verbleibende
Heißschmelzklebstoffschicht 160 entfernt.
Dadurch kann die zum Sekundärtransferzielabschnitt 200 transferierte
Dünnschichtbauelementschicht 140 erhalten
werden, wie in 9 gezeigt. In diesem Schritt
ist das Schichtungsverhältnis
zwischen der Dünnschichtbauelementschicht 140 und
dem Sekundärtransferzielabschnitt 200 dasselbe
wie das zwischen der Dünnschichtbauelementschicht 140 und
dem Substrat 100, das in 2 gezeigt
wird.
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Der
Transfer der Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140 zum Sekundärtransferzielabschnitt 200 wird
durch die oben genannten Prozesse erreicht. Danach kann eine angrenzende
SiO2-Schicht von der Transfergegenstandsschicht
(Dünnschichtbauelementschicht) 140 entfernt
werden, oder eine Leitschicht für
Drahtverbindungen oder jede gewünschte
Schutzschicht kann auf der Transfergegenstandsschicht 140 geformt
werden.
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In
der vorliegenden Erfindung wird die Transfergegenstandsschicht (Dünnschichtbauelementschicht) 140,
die ein zu entfernender Gegenstand ist, nicht direkt entnommen,
sondern durch Verwendung der ersten und zweiten Trennschicht 120 und 160 auf separate
Weise zum Sekundärtransferzielabschnitt 200 transferiert.
Deshalb kann der Trennungsgegenstand (die Transfergegenstandsschicht 140)
unabhängig
von ihren Eigenschaften und Bedingungen leicht, sicher und einheitlich
transferiert werden. Da der Trennungsgegenstand (die Transfergegenstandsschicht 140)
bei der Trennung nicht beschädigt
wird, kann seine hohe Zuverlässigkeit
beibehalten werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bezug
nehmend auf 11 bis 21 wird im
folgenden ein spezifisches Beispiel eines Herstellungsprozesses
beschrieben, in welchem TFT-Bauelemente mit CMOS-Struktur auf einem
Substrat geformt werden und zu einem Transferzielabschnitt transferiert
werden.
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(Schritt 1)
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Wie
in 11 gezeigt, werden eine erste Trennschicht (z.B.
eine amorphe Siliziumschicht, die durch das LPCVD-Verfahren geformt
wird) 120, eine Zwischenschicht (z.B. eine SiO2-Schicht) 142 und eine
amorphe Siliziumschicht (z.B. eine Schicht, die durch das LPCVD-Verfahren
geformt wird) 143 aufeinanderfolgend auf einem Substrat
(z.B. Quarzsubstrat) 100 geformt. Dann wird die gesamte
Fläche
der amorphen Siliziumschicht 143 zum Glühen mit einem Laserstrahl bestrahlt.
Die amorphe Siliziumschicht 143 wird dadurch rekristallisiert,
um zu einer Polysiliziumschicht zu werden.
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(Schritt 2)
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Dann,
wie in 12 gezeigt, wird die lasergeglühte Polysiliziumschicht
strukturiert, um Inseln 144a und 144b zu ergeben.
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(Schritt 3)
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Wie
in 13 gezeigt, werden Gate-Isolationsschichten 148a und 148n zum
Beispiel durch ein CVD-Verfahren geformt, um die Inseln 144a und 144b zu
bedecken.
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(Schritt 4)
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Wie
in 14 gezeigt, werden Gate-Elektroden 150a und 150b geformt,
die aus Polysilizium, Metall oder einem anderen Material bestehen.
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(Schritt 5)
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Wie
in 15 gezeigt, wird eine Maskenebene 170 geformt,
die aus einem Material wie z.B. Polyimid besteht. Mit Hilfe der
Gate-Elektrode 150b und der Maskenebene 170 werden
zu Maskierungszwecken Ionen (z.B. Borionen (B)) auf selbstjustierende Weise
implantiert. Dadurch werden p+ Schichten 172a und 172b geformt.
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(Schritt 6)
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Wie
in 16 gezeigt, wird eine Maskenebene 174 geformt,
die aus einem Material wie z.B. Polyimid besteht. Mit Hilfe der
Gate-Elektrode 150a und der Maskenebene 174 werden
zu Maskierungszwecken Ionen (z.B. Borionen (B)) auf selbstjustierende Weise
implantiert. Dadurch werden n+ Schichten 146a und 146b geformt.
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(Schritt 7)
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Wie
in 17 gezeigt, wird eine Zwischenschicht-Isolationsschicht 154 geformt,
Kontaktlöcher werden
auf selektive Weise geöffnet,
und dann werden Elektroden 152a bis 152d geformt.
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Dadurch
wird eine Schicht von TFTs mit CMOS-Struktur geformt, die der Transfergegenstandsschicht
(Dünnschichtbauelementschicht) 140 entspricht,
die in 2 bis 9 gezeigt wird. Zusätzlich kann
eine Schutzschicht auf der Zwischenschicht-Isolationsschicht 154 geformt
werden.
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(Schritt 8)
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Wie
in 18 gezeigt, wird eine Heißschmelzklebstoffschicht 160,
die als eine zweite Trennschicht dient, auf der TFT-Schicht mit CMOS-Struktur
geformt. In diesem Schritt werden Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der TFT-Schicht
durch die Heißschmelzklebstoffschicht 160 geglättet. Die
zweite Trennschicht kann wie im Fall der ersten Trennschicht geformt
werden, um eine Abrasionsschicht bereitzustellen.
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In
diesem Schritt ist es vorzuziehen, eine Schutzschicht wie z.B. eine
Isolationsschicht auf der TFT-Schicht (Dünnschichtbauelementschicht)
zu formen und dann die zweite Trennschicht auf der Schutzschicht
zu formen. Das heißt,
wenn die zweite Trennschicht als eine Abrasionsschicht verwendet wird,
kann die Dünnschichtbauelementschicht
auf diese Weise bei der Abrasion durch die Schutzschicht geschützt werden.
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Ferner,
falls die zweite Trennschicht geformt wird, um eine Abrasionsschicht
bereitzustellen, kann die zweite Trennschicht geformt werden, um
eine Vielzahl von Unterschichten zu enthalten, wie in der ersten
Trennschicht. Überdies
wird bevorzugt eine Lichtabschirmschicht wie eine metallische Schicht zwischen
der zweiten Trennschicht und der Dünnschichtbauelementschicht
vorgesehen. Bei der Abrasion kann der Einfall von Licht auf die
Dünnschichtbauelementschicht
dadurch verhindert werden.
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Nach
der Formung der zweiten Trennschicht wird die TFT-Schicht über eine
Heißschmelzklebstoffschicht 160 als
die zweite Trennschicht am Primärtransferzielabschnitt
(z.B. Natron-Kalk-Glas) 180 angebracht.
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(Schritt 9)
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Wie
in 19 gezeigt, wird die Rückseite des Substrats 100 zum
Beispiel mit einem Xe-Cl-Excimer-Laser bestrahlt.
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Dadurch
wird die Aufblätterung
in einem inneren Schichtabschnitt und/oder einer Grenzschicht der
ersten Trennschicht bewirkt.
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(Schritt 10)
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Wie
in 20 gezeigt, wird das Substrat 100 entfernt.
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(Schritt 11)
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Zudem
wird die erste Trennschicht 120 durch Ätzen entfernt. Die TFT-Schicht
mit CMOS-Struktur wird dadurch zum Primärtransferzielabschnitt 180 transferiert,
wie in 21 gezeigt.
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(Schritt 12)
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Wie
in 22 gezeigt, wird eine Epoxidharzschicht 190 auf
der Unterseite der TFT-Schicht mit CMOS-Struktur als eine Klebstoffschicht
geformt, die einen Härtungspunkt
aufweist, der niedriger ist als der der Heißschmelzharz(klebstoff)schicht 160. Dann
wird die TFT-Schicht über
die Epoxidharzschicht 190 an einen Sekundärtransferzielabschnitt (z.B.,
Natron-Glassubstrat) 200 angebracht. Danach wird die Epoxidharzschicht 190 gehärtet, indem
Wärme daran
angelegt wird, um den Sekundärtransferzielabschnitt 200 und
die TFT-Schicht zu miteinander zu verbinden (aneinander anzubringen).
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(Schritt 13)
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Dann,
wie in 23 gezeigt, wird die Heißschmelzharzschicht 160 zum
Beispiel in einem Ofen 210 thermisch geschmolzen. Mit der
Heißschmelzharzschicht 160 als
Grenze wird die TFT-Schicht vom Primärtransferzielabschnitt 180 entfernt.
Zudem wird die auf der Unterseite der TFT-Schicht verbleibende Heißschmelzharzschicht 160 zum
Beispiel mit Xylol entfernt. Dadurch wird die TFT-Schicht zum Sekundärtransferzielabschnitt 200 transferiert,
wie in 24 gezeigt. Der Zustand, der
in 24 gezeigt wird, entspricht dem in 17 gezeigten,
wobei das Substrat 100 und die erste Trennschicht 120 durch den
Sekundärtransferzielabschnitt 200 und
die Klebstoffschicht 190 ersetzt wurden. Das Schichtungsverhältnis der
TFT-Schicht in Bezug auf das Substrat 100, das zur TFT-Herstellung
verwendet wird, wird dadurch auf dem Sekundärtransferzielabschnitt 200 beibehalten.
Die Elektroden 152a bis 152d sind daher freiliegend,
und es ist leicht möglich,
Kontakte und Drahtverbindungen daran vorzusehen. Nachdem der in 24 gezeigte
Zustand erreicht wurde, kann eine Schutzschicht auf der Oberfläche vorgesehen
werden.
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(Drittes Beispiel)
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Mit
der Technik, die in den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es möglich,
einen Mikrocomputer zu formen, der Dünnschichtbauelemente auf einer
gewünschten Leiterplatte
umfasst, wie in 25A gezeigt.
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In 25A sind eine CPU 300, deren Schaltkreis
mit Dünnschichtbauelementen
strukturiert ist, ein RAM 320, eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung 360 und
eine Solarbatterie 340, die PIN-Verbindungen aus amorphem
Silizium aufweist, um eine Versorgungsspannung zuzuführen, auf
einer flexiblen Leiterplatte 182 montiert, die als ein
Sekundärtransferzielabschnitt
verwendet wird und aus einem Material wie z.B. Kunststoff besteht.
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Da
der in 25A gezeigte Mikrocomputer auf
der flexiblen Leiterplatte 182 geformt ist, die als der
Sekundärtransferzielabschnitt
verwendet wird, kann er gekrümmt
werden, wie in 25B gezeigt. Aufgrund seiner
Flexibilität
und Leichtigkeit ist er fallunempfindlich. Ferner kann die Kunststoffplatte 182 zugleich
als ein Gehäuseteil
für ein
elektronischen Geräts
verwendet werden. Dadurch ist es möglich, ein elektronisches Gerät herzustellen,
das Dünnschichtbauelemente
umfasst, die mindestens auf die Innenseite oder Aussenseite seines
Gehäuseabschnitts
transferiert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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Im
folgenden wird ein Beispiel eines Herstellungsprozesses beschrieben,
in dem eine Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige
mit einer Aktivmatrixplatte, wie in 26 gezeigt,
mit dem obigen Dünnschichtbauelement-Transferverfahren
transferiert werden.
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(Aufbau der Flüssigkristallanzeige)
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Wie
in 26 gezeigt, umfasst die Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige
eine Beleuchtungsquelle 400 wie z.B. eine Hintergrundbeleuchtung,
eine Polarisationsplatte 420, eine Aktivmatrixplatte 440,
einen Flüssigkristallabschnitt 460,
eine Deckplatte 480 und eine Polarisationsplatte 500.
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Wenn
die Aktivmatrixplatte 440 und die Deckplatte 480 in
der vorliegenden Erfindung beide aus einer flexiblen Platte wie
z.B. eine Kunststoffschicht geformt sind, kann eine Flüssigkristallanzeige reflektierenden
Typs mit einer Reflektionsplatte statt einer Beleuchtungsquelle
aufgebaut werden. Dadurch ist es möglich eine Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige
herzustellen, die flexibel, stoßfest
und leicht ist. Falls Pixelelektroden aus Metall bestehen, sind die
Reflektionsplatte und die Polarisationsplatte 420 nicht
erforderlich.
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Die
Aktivmatrixplatte 440 in der vorliegenden Ausführungsform
ist eines Typs mit integrierten Treibern und mit TFTs aus einem
Pixelabschnitt 442 und einem Treiberabschnitt 444 versehen
(einschließlich eines
Abtastleitungstreibers und eines Datenleitungstreibers).
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27 ist
eine schematische Schnittansicht, die den Hauptteil der Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigetafel zeigt,
und 28 ist ein Schaltbild, das den Hauptteil davon
zeigt.
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Wie
in 28 gezeigt, schließt der Pixelabschnitt 442 einen
TFT (M1) ein, dessen Gatter mit einer Gate-Leitung G1 verbunden
ist, wobei eines vom Source oder Drain mit einer Datenleitung D1
verbunden ist und der andere (Source oder Drain) mit dem Flüssigkristallabschnitt 460 verbunden
ist.
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Der
Treiberabschnitt 444 ist strukturiert, um einen TFT (M2)
einzuschließen,
der durch das gleiche Herstellungsverfahren hergestellt wird wie
der TFT (M1).
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Wie
auf der linken Seite von 27 gezeigt, umfasst
der TFT (M1) im Pixelabschnitt 442 Source-Drain-Schichten 1100a und 1100b,
einen Channel 1100e, eine Gate-Isolationsschicht 1200a,
eine Gate-Elektrode 1300a, eine Isolationsschicht 1500 und
Source-Drain-Elektroden 1400a und 1400b.
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Das
Bezugszeichen 1700 bezeichnet eine Pixelelektrode, und
das Bezugszeichen 1702 bezeichnet eine Region, in der die
Pixelelektrode 1700 eine Spannung an den Flüssigkristallabschnitt 460 (Spannungsanlegeregion
des Flüssigkristallabschnitts)
anlegt. Eine Orientierungsschicht wird in der Zeichnung nicht gezeigt.
Die Pixelelektrode 1700 ist aus einem Material wie z.B.
ITO geformt (bei einer Flüssigkristallanzeige
lichtdurchlässigen
Typs), oder sie ist aus Aluminium oder einem anderen Metall geformt
(bei einer Flüssigkristallanzeige
reflektieren Typs).
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Wie
auf der rechten Seite von 27 gezeigt,
umfasst der TFT (M2), der den Treiberabschnitt 444 ausmacht,
Source-Drain-Schichten 1100c und 1100d,
einen Channel 1100f, eine Gate-Isolationsschicht 1200b,
eine Gate-Elektrode 1300b, eine Isolationsschicht 1500 und
Source-Drain-Elektroden 1400c und 1400d.
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In 27 bezeichnet
das Bezugszeichen 480 eine Deckplatte (z.B. ein Natron-Glassubstrat), das
Bezugszeichen 482 bezeichnet eine gemeinsame Elektrode,
das Bezugszeichen 1000 bezeichnet eine SiO2-Schicht,
das Bezugszeichen 1600 bezeichnet eine Zwischenschicht-Isolationsschicht
(z.B. eine SiO2-Schicht), das Bezugszeichen 1800 bezeichnet eine
Klebstoffschicht, und das Bezugszeichen 1900 bezeichnet
ein Natron-Glassubstrat (Transferzielabschnitt).
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(Herstellungsverfahren
der Flüssigkristallanzeige)
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Bezug
nehmend auf 29 bis 34 wird im
folgenden ein Herstellungsverfahren für die in 27 gezeigte
Flüssigkristallanzeige
beschrieben.
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Durch
die gleichen Herstellungsschritte wie die in 11 bis 21 gezeigten
werden TFTs (M1 und M2) auf einem hochzuverlässigen Substrat 3000 (z.B.
ein Quarzglassubstrat) geformt, das den Durchgang eines Laserstrahls
erlaubt, und eine Schutzschicht 1600 wird darauf geformt.
In 29 bezeichnet das Bezugszeichen 3100 eine
erste Trennschicht (Laserabsorptionsschicht). Beide TFTs (M1 und
M2) in 29 sind MOSFETs des n-Typs.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf ihre Anwendung
auf MOSFETs des n-Typs beschränkt ist.
Bei der Ausführung
der vorläufigen
Erfindung können
auch MOSFETs des p-Typs und Bauelemente mit CMOS-Struktur vorgesehen
werden.
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Dann
wird, wie in 30 gezeigt, die Schutzschicht 1600 auf
selektive Weise geätzt,
um eine Pixelelektrode 1700 zu formen, die mit einer Elektrode 1400a verbunden
ist. Die Pixelelektrode 1700 besteht aus einer ITO-Schicht
oder aus einem metallischen Material wie z.B. Aluminium. Die ITO-Schicht wird bei
der Herstellung einer Flüssigkristallanzeige durchlässigen Typs
verwendet, oder das metallische Material (z.B. Aluminium) wird bei
der Herstellung einer Flüssigkristallanzeige
reflektierenden Typs verwendet.
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Dann,
wie in 31 gezeigt, wird ein Substrat 1900,
das als ein Primärtransferzielabschnitt dient, über eine
Heißschmelzklebstoffschicht 1800 angebracht,
die einer zweiten Trennschicht entspricht. Die zweite Trennschicht
kann wie im Fall der ersten Trennschicht geformt werden, um eine
Abrasionsschicht bereitzustellen.
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Dann,
wie in 31 gezeigt, wird die Unterseite
des Substrats 3000 mit einem Excimer-Laser bestrahlt. Nach
der Bestrahlung mit dem Excimer-Laser wird das Substrat 3000 entfernt.
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Dann
wird die erste Trennschicht (Laserabsorptionsschicht) entfernt.
Dadurch werden der Pixelabschnitt 442 und die Treiberschaltung 444 zum
Primärtransferzielabschnitt 1900 transferiert,
wie in 32 gezeigt.
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Dann,
wie in 33 gezeigt, wird der Sekundärtransferzielabschnitt 2100 über eine
wärmehärtende Klebstoffschicht 2000 an
der Unterseite der SiO2-Schicht 1000 angebracht.
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Danach
wird der Primärtransferzielabschnitt 1900 zum
Beispiel in einen Ofen gelegt, um den Heißschmelzklebstoff 1800 zu
schmelzen. Dann wird der Primärtransferzielabschnitt 1900 entfernt.
Auch die auf der Pixelelektrode 1700 verbleibende Schutzschicht 1600 und
Heißschmelzklebstoffschicht 1900 werden
entfernt.
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Auf
die oben genannte Weise wird die Aktivmatrixplatte 440 erhalten,
die auf dem Sekundärtransferzielabschnitt 2100 montiert
ist, wie in 34 gezeigt. In diesem Zustand
ist die Pixelelektrode 1700 auf der Oberfläche der
Aktivmatrixplatte 440 freiliegend und kann mit dem Flüssigkristall
elektrisch verbunden werden. Danach kann in einer Orientierungsbehandlung
eine Orientierungsschicht auf der Oberfläche der Isolationsschicht (SiO2-Zwischenschicht) 1000 und der
Oberfläche
der Pixelelektrode 1700 geformt werden. Die Orientierungsschicht
wird in 34 nicht gezeigt.
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Ferner
wird, wie in 27 gezeigt, eine gemeinsame
Elektrode, die der Pixelelektrode 1700 entspricht, auf
der Aktivmatrixplatte 440 geformt. Dann werden die Deckplatte 480,
deren Oberfläche zur
Orientierung behandelt wurde, und die Aktivmatrixplatte 440 (mit
Dichtmittel) abgedichtet, und Flüssigkristalle
werden dazwischen eingeführt.
Dadurch kann eine Flüssigkristallanzeige
fertiggestellt werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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In
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird das obige Dünnschichtbauelement-Transferverfahren
wiederholt durchgeführt,
um eine Vielzahl von Dünnschichtbauelemente
enthaltenden Strukturen auf ein Substrat (Transferzielabschnitt)
zu transferieren, das größer ist
als jedes Transfergegenstandssubstrat. Dadurch kann eine Aktivmatrixplatte
mit großer
Größe erhalten
werden.
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Das
heißt,
das Dünnschichtbauelement-Transferverfahren
wird an einem großen
Substrat 7000 wiederholt, um Pixelabschnitte 7100a bis 7100p zu
formen. Oben in 35 wird eine vergrößerte Ansicht
jedes Pixelabschnitts gezeigt (von einer Strichpunktlinie umschlossen).
Wie in dieser vergrößerten Ansicht
gezeigt, umfasst jeder Pixelabschnitt einen TFT und Drahtleitungen.
In 35 bezeichnet das Bezugszeichen 7210 eine
Abtastleitung, das Bezugszeichen 7200 bezeichnet eine Signalleitung,
das Bezugszeichen 7220 bezeichnet eine Gate-Elektrode,
und das Bezugszeichen 7230 bezeichnet eine Pixelelektrode.
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Es
ist möglich,
eine große
Aktivmatrixplatte mit hochzuverlässigen
Dünnschichtbauelemente herzustellen,
indem das Dünnschichtbauelement-Transferverfahren
mehrmals mit einem hochzuverlässigen
Substrat wiederholt wird, oder durch Verwendung einer Vielzahl von
ersten Substraten.
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(Sechste Ausführungsform)
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36 zeigt
eine sechste Ausführungsform der
Erfindung. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird das obige Dünnschichtbauelement-Transferverfahren
wiederholt durchgeführt,
um eine Vielzahl von Dünnschichtbauelemente
enthaltenden Strukturen, die alle verschiedene Entwurfsregeln aufweisen
(Dünnschichtbauelemente
mit verschiedenen Mindestleitungsbreiten, die verschiedenen Struktur-Entwurfsregeln
entsprechen) auf ein Substrat zu transferieren, das größer ist
als jedes Transfergegenstandssubstrat.
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36 zeigt
eine Aktivmatrixplatte mit Treibern, die darauf montiert sind. Durch
Wiederholen des Dünnschichtbauelement-Transferprozesses werden
Treiber 8000 bis 8032, die nach einer Entwurfsregel
hergestellt sind, die feiner ist als die für die Pixelabschnitte 7100a bis 7100p,
auf dem Umfang eines Substrats 6000 geformt.
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Da
ein Verschieberegister, aus der jede Treiberschaltung besteht, einen
Logikpegelbetrieb bei einer niedrigen Spannung durchführt, kann
es lediglich erforderlich sein, eine Anforderung für eine Überschlagspannung
kleiner als die eines Pixel-TFTs zu erfüllen. Daher ist es möglich, TFTs
mit einem Integrationsgrad vorzusehen, der feiner ist als der für Pixel-TFTs.
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Der
vorliegenden bevorzugen Ausführungsform
entsprechend kann eine Vielzahl von Schaltkreisen, die verschiedene
Entwurfsregeln aufweisen (die in verschiedenen Prozessen hergestellt
werden) auf einem Einzelsubstrat realisiert werden. weil das Mittel
zum Abtasten eines Datensignals unter der Steuerung des Verschieberegisters
(Dünnschichttransistor
M2 in 27) die Forderung nach einer Überschlagspannung
erfüllen
muss, die so hoch ist wie die des Pixel-TFTs, ist das Abtastmittel
bevorzugt auf der Basis der gleichen Entwurfsregel und des gleichen
Prozesses zu formen wie die des Pixel-TFTs.
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(Siebte Ausführungsform)
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37 und 38 zeigen
modifizierte Ausführungsformen,
in denen eine amorphe Siliziumschicht 220, die der ersten
Trennschicht 120 in der ersten Ausführungsform entspricht, anstelle
der Heißschmelzklebstoffschicht 160 (zweite
Trennschicht) verwendet wird, die in der ersten Ausführungsform
benutzt wird. Wie in 37 gezeigt, wird der Primärtransferzielabschnitt 180 über eine
Klebstoffschicht 230 an der amorphen Siliziumschicht 220 angebracht. 37 zeigt
auch einen Lichtbestrahlungsprozess, um eine Abrasion in der ersten
Trennschicht 120 einzuleiten, der dem in 4 dargestellten
Schritt entspricht.
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Nach
dem Lichtbestrahlungsschritt in 37 werden
das Substrat 100 und die erste Trennschicht 120 von
der Unterseite der Dünnschichtbauelementschicht 140 entfernt.
Dann, wie in 38 gezeigt, wird der Sekundärtransferzielabschnitt 200 über die Klebstoffschicht 190 an
die Unterseite der Dünnschichtbauelementschicht 140 angebracht.
Danach, wie in 38 gezeigt, wird die amorphe
Siliziumschicht 200 durch den Primärtransferzielabschnitt 180 hindurch
mit Licht bestrahlt, wodurch eine Abrasion in der amorphen Siliziumschicht 220 bewirkt wird.
Dadurch können
der Primärtransferzielabschnitt 180 und
die Klebstoffschicht 230 von der Dünnschichtbauelementschicht 140 entfernt
werden.
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Wie
oben veranschaulicht, kann die Abrasion erfindungsgemäß sowohl
in der ersten als auch in der zweiten Trennschicht aufeinanderfolgend
bewirkt werden, um die Dünnschichtbauelementschicht 140 auf
den Sekundärtransferzielabschnitt 200 zu
transferieren.
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Im
folgenden werden konkrete Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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[Beispiel 1)
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Ein
Quarzsubstrat mit 50 mm Länge,
50 mm Breite und 1,1 mm Dicke (Erweichungspunkt: 1630°C, Verformungspunkt:
1070°C,
Excimer-Laserdurchlässigkeit:
ca. 100%, wurde vorbereitet. Auf eine Seite des Quarzsubstrats wurde
mit einem Niederdruck-CVD-Verfahren (Si2H6-Gas, 425°C)
eine amorphe Siliziumschicht (a-Si) als eine erste Trennschicht
(Laserabsorptionsschicht) geformt. Die Schichtdicke der ersten Trennschicht
betrug 100 nm.
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Dann
wurde auf der ersten Trennschicht mit einem ECR-CVD-Verfahren (SiH4+O2-Gas, 100°C) eine SiO2-Schicht als eine Zwischenschicht geformt. Die
Schichtdicke der Zwischenschicht betrug 200 nm.
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Dann
wurde auf der Zwischenschicht mit dem Niederdruck-CVD-Verfahren (Si2H6-Gas, 425°C) eine amorphe
Siliziumschicht als eine Transfergegenstandsschicht geformt. Diese
amorphe Siliziumschicht wurde mit Laserstrahlen bestrahlt (Wellenlänge: 308
nm), um zu einer Polysiliziumschicht zu kristallisieren. Dann wurde
die Polysiliziumschicht wie spezifiziert strukturiert, um die Source-,
Drain- und Channel-Regionen
der Dünnschichttransistoren
anzuordnen. Nachdem die Oberfläche
des Polysiliziums bei einer Temperatur von über 1000°C thermisch oxidiert worden
war, um eine Gate-Isolationsschicht aus
SiO2 zu erhalten, wurde eine Gate-Elektrode (mit einer
Laminarstruktur aus Metall mit hohem Schmelzpunkt wie z.B. Mo auf
Polysilizium) auf der Gate-Isolationsschicht
geformt. Mit der Gate-Elektrode als Maske wurde eine Ionenimplantation
durchgeführt, um
auf selbstjustierende Weise Source- und Drain-Regionen zu formen.
Dadurch wurden Dünnschichttransistoren
geformt. Danach können
Elektroden und Drahtleitungen zu den Source- und Drain-Regionen
und Drahtleitungen zur Gate-Elektrode nach Bedarf geformt werden.
Das Material dieser Elektroden kann Al sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
Wenn eine Möglichkeit
besteht, dass Al durch die Laserbestrahlung in einem späteren Schritt geschmolzen
wird, ist es ratsam, ein metallisches Material mit einen höheren Schmelzpunkt
als Al zu verwenden (jedes Material, dass durch die später angelegte
Laserbestrahlung nicht geschmolzen wird).
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Dann
wurde ein Heißschmelzklebstoff
(Handelsbezeichnung: Proof Wax) auf die so geformten Dünnschichttransistoren
aufgetragen, und ein großes
transparentes Glassubstrat mit 200 mm Länge, 300 mm Breite und 1,1
mm Dicke (Natron-Kalk-Glas, Erweichungspunkt:
740°C, Verformungspunkt: 511°C) wurde
als ein Primärtransferzielabschnitt
daran befestigt.
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Dann
wurde die erste Trennschicht durch das Quarzsubstrat mit einem Xe-Cl-Excimer-Laser (Wellenlänge: 308
nm) bestrahlt, um eine Aufblätterung
(Innenschicht-Aufblätterung
und Grenzschicht-Aufblätterung)
zu bewirken. Die Energiedichte des angelegten Xe-Cl-Excimer-Lasers
war 250 mJ/cm2, und die Bestrahlungsdauer
war 20 nsek. Es ist anzumerken, dass die Bestrahlung mit einem Excimer-Laser
in eine Punktbestrahlung und Zeilenbestrahlung eingeteilt wird.
In der Punktbestrahlung wird ein Punktlaserstrahl auf eine vorbestimmte
Einheitsregion (z.B. 8 mm × 8
mm) angelegt, wobei er in Inkrementen von etwa 1/10 der Einheitsregion
verschoben wird. In der Zeilenbestrahlung wird ein Zeilenlaserstrahl
auf eine vorbestimmte Einheitsregion (z.B. 378 mm × 0,1 mm
oder 378 mm × 0,3
mm; eine Region, in der 90% oder mehr der Laserenergie erreichbar
ist) angelegt, wobei er in Inkrementen von etwa 1/10 der Einheitsregion
verschoben wird. Dadurch wird jeder Punkt auf der ersten Trennschicht mindestens
zehn mal mit dem Laser bestrahlt. Diese Laserbestrahlung wird auf
der ganzen Fläche
des Quarzsubstrats durchgeführt,
wobei jede Bestrahlungsregion verschoben wird.
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Danach
wurden das Quarzsubstrat und das Glassubstrat (Primärtransferzielabschnitt)
von der ersten Trennschicht entfernt. Dadurch wurden die Dünnschichttransistorschicht
und die Zwischenschicht, die auf dem Quarzsubstrat geformt wurden, zum
Glassubstrat (Primärtransferzielabschnitt)
primärtransferiert.
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Dann
wurde die an der Oberfläche
der Zwischenschicht auf dem Glassubstrat haftende erste Trennschicht
durch Mittel wie Ätzen,
Reinigen oder eine Kombination daraus entfernt. Das Quarzsubstrat
wurde zwecks Recycling auf gleiche Weise behandelt.
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Ferner
wurde ein UV-härtender
Klebstoff (Schichtdicke: 10 μm)
auf die freiliegende Zwischenschicht aufgetragen, und ein großes transparentes Substrat
mit 200 mm Länge,
300 mm Breite und 1,1 Dicke (Natron-Kalk-Glas, Erweichungspunkt:
740°C, Verformungspunkt:
511°C) wurde
als ein Sekundärtransferzielabschnitt
daran angebracht. Dann wurde der Klebstoff durch Ultraviolettbestrahlung
durch das Glassubstrat gehärtet,
um das Glassubstrat fest zu verbinden.
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Anschließend wurde
der Heißschmelzklebstoff
thermisch geschmolzen und das als der Primärtransferzielabschnitt dienende
Glassubstrat wurde entfernt. Auf diese Weise wurden die Dünnschichttransistorschicht
und die Zwischenschicht zum als Sekundärtransferzielabschnitt dienenden
Glassubstrat sekundärtransferiert.
Der Primärtransferzielabschnitt
kann auch recycelt werden.
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In
einer Situation, in der das als der Primärtransferzielabschnitt dienende
Glassubstrat größer ist
als das Quarzsubstrat, kann der Primärtransfer vom Quarzsubstrat
zum Glassubstrat im vorliegenden Beispiel an Regionen mit verschiedenen
Ebenen wiederholt werden. Dadurch können mehr Dünnschichttransistoren auf dem
Quarzsubstrat geformt werden. Mehr Dünnschichttransistoren können auf dem
Glas substrat dementsprechend durch wiederholte Schichtbildung geformt
werden. Überdies
ist es möglich,
mehr Dünnschichttransistoren
als die auf dem Quarzglassubstrat formbaren zu formen, indem ein
Glassubstrat (Sekundärtransferzielabschnitt)
verwendet wird, der größer ist
als der Primärtransferzielabschnitt
und das Quarzsubstrat, und indem der Sekundärtransfer zum Glassubstrat
wiederholt wird.
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(Beispiel 2)
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Als
eine erste Trennschicht wurde eine 20 Atom-% H (Wasserstoff) enthaltende
amorphe Siliziumschicht verwendet. Der Dünnschichttransferprozess wurde
mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 durchgeführt.
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Die
in der amorphen Siliziumschicht enthaltene Menge an H wurde geregelt,
indem geeignete Schichtformungsparameter für ein Niederdruck-CVD-Verfahren
eingestellt wurden.
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(Beispiel 3)
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Als
eine erste Trennschicht wurde eine Keramikdünnschicht verwendet, die durch
Rotationsbeschichtung mit einem Sol-Gel-Verfahren (Zusammensetzung: PbTiO3, Schichtdicke: 200 nm) geformt wurde. Der
Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 durchgeführt.
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(Beispiel 4)
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Als
eine erste Trennschicht wurde eine Keramikdünnschicht verwendet, der durch
Sputtern (Zusammensetzung: BaTiO3, Schichtdicke:
400 nm) geformt wurde. Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 durchgeführt.
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(Beispiel 5)
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Als
erste Trennschicht wurde eine Keramikdünnschicht verwendet, der durch
ein Laserabrasionsverfahren (Zusammensetzung: Pb (Zr, Ti) O3 (PZT), Schichtdicke: 50 nm) geformt wurde.
Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche weise wie in
Beispiel 1 durchgeführt.
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(Beispiel 6)
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Als
eine erste Trennschicht wurde eine Polyimidschicht verwendet, die
durch Rotationsbeschichtung (Schichtdicke: 200 nm) geformt wurde.
Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 durchgeführt.
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(Beispiel 7)
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Als
erste Trennschicht wurde eine Polyphenylensulfidschicht verwendet,
die durch Rotationsbeschichtung (Schichtdicke: 200 nm) geformt wurde. Der
Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 durchgeführt.
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(Beispiel 8)
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Als
eine erste Trennschicht wurde eine Aluminiumschicht verwendet, der
durch Sputtern (Schichtdicke: 300 nm) geformt wurde. Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 durchgeführt.
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(Beispiel 9)
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Ein
Kr-F-Excimer-Laser (Wellenlänge:
248 nm) wurde als Licht zur Bestrahlung verwendet. Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 2 durchgeführt.
Die Energiedichte des zur Bestrahlung verwendeten Lasers betrug
250 mJ/cm2, und die Bestrahlungsdauer betrug 20 nsek.
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(Beispiel 10)
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Ein
Nd-YAIG-Laser (Wellenlänge:
1068 nm) wurde als Licht zur Bestrahlung verwendet. Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche weise wie in
Beispiel 2 durchgeführt.
Die Energiedichte des zur Bestrahlung verwendeten Lasers betrug
400 mJ/cm2, und die Bestrahlungsdauer betrug
20 nsek.
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(Beispiel 11)
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Als
Transfergegenstandsschicht wurde eine Polysiliziumdünnschicht
verwendet, die durch Hochtemperaturverarbeitung bei 1000°C (Schichtdicke:
80 nm) geformt wurde. Der Dünnschichttransferprozess wurde
mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 durchgeführt.
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(Beispiel 12)
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus Polycarbonat bestand (Glasübergangstemperatur: 130°C). Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 durchgeführt.
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(Beispiel 13)
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus AS-Harz bestand (Glasübergangstemperatur:
70 bis 90°C).
Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 2 durchgeführt.
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(Beispiel 14)
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus Polymethylmethacrylat bestand (Glasübergangstemperatur: 70 bis
90°C). Der
Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 3 durchgeführt.
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(Beispiel 15)
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus Polyethylenterephtalat bestand (Glasübergangstemperatur: 67°C). Der Dünnschichttransfer prozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in Beispiel
5 durchgeführt.
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(Beispiel 16)
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus Polyethylen hoher Dichte bestand (Glasübergangstemperatur: 77 bis
90°C). Der
Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 6 durchgeführt.
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(Beispiel 17 )
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus Polyamid bestand (Glasübergangstemperatur:
145°C).
Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 9 durchgeführt.
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(Beispiel 18 )
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus Epoxidharz bestand (Glasübergangstemperatur:
120°C).
Der Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 10 durchgeführt.
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(Beispiel 19)
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Als
ein Transferzielabschnitt wurde ein transparentes Substrat verwendet,
das aus Polymethylmethacrylat bestand (Glasübergangstemperatur: 70 bis
90°C). Der
Dünnschichttransferprozess
wurde mit Ausnahme dieser Bedingung auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 11 durchgeführt.
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In
den Beispielen 1 bis 19 wurden die transferierten Dünnschichttransistoren
durch makroskopische und mikroskpische Beobachtungen untersucht. Die
Untersuchungsergebnisse dieser Beispiele ergaben, dass ein einheitlicher
Transfer ohne Fehler und Unebenheiten erreicht wurde.
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Wie
im vorstehenden beschrieben, und der erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transfertechnik
entsprechend, ist es möglich,
den Sekundärtransfer
von Dünnschichtbauelementen
(Transfergegenstandsschicht) zu einer Vielfalt von Transferzielabschnitten
durchzuführen,
wobei das Schichtungsverhältnis
der Dünnschichtbauelemente
in Bezug auf das zur Dünnschichtbauelementeformung verwendete
Substrat beibehalten wird. Zum Beispiel können mit der erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transfertechnik
Dünnschichtbauelemente
auf ein Teil montieren werden, das aus einem Material besteht, das
nicht die direkte Formung einer Dünnschicht darauf erlaubt, einem
Material, das nicht zur Dünnschichtformung
geeignet ist, einem leicht zu formenden Material oder einem billigen
Material. Mit der erfindungsgemäßen Dünnschichtbauelement-Transfertechnik
können
Dünnschichtbauelemente
auch auf ein großes
Teil montiert werden, das nicht einfach zerlegt werden kann.
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Insbesondere
ist es möglich,
einen Transferzielabschnitt zu verwenden, der aus einem Material besteht,
das in solchen Eigenschaften wie die Wärmebeständigkeit und Korrosionsfestigkeit
einem gewöhnlichen
Dünnschichtbauelement-Substratmaterial
unterlegen ist, z.B. ein Kunstharz- oder Glasmaterial mit einem
niedrigen Schmelzpunkt. Erfindungsgemäß kann zum Beispiel bei der
Herstellung einer Flüssigkristallanzeige
mit Dünnschichttransistoren (insbesondere
Polysilizium-TFTs) ein wärmebeständiges Quarzglasmaterial
als ein Substrat für
die Dünnschichtbauelementformung
verwendet werden, und ein transparentes Substrat, das aus einem
billigen leicht zu formenden Material wie z.B, ein Kunstharz- oder
Glasmaterial mit einem niedrigen Schmelzpunkt besteht, kann als
Transferzielabschnitt verwendet werden. Dadurch kann mit Leichtigkeit
eine große
billige Flüssigkristallanzeige
hergestellt werden. Es versteht sich, dass solch ein vorteilhaftes
Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht auf die Herstellung einer Flüssigkristallanzeige
beschränkt
ist und auf die Herstellung von Geräten anderer Art angewandt werden
kann.
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Aufgrund
der oben genannten Vorteile ermöglicht
es die erfindungsgemäße Dünnschichtbauelement-Transfertechnik
ferner, eine funktionelle Dünnschichtbauelementschicht
(Transfergegenstandsschicht) auf einem hochzuverlässigen Substrat
wie z.B. ein wärmebeständiges Quarzglassubstrat
zu formen und zu strukturieren. Unabhängig von den Materialeigenschaften
und Merkmalen eines Transferzielabschnitts können dadurch hochzuverlässige funktionelle
Dünnschichtbauelemente
auf den erfindungsgemäßen Transferzielabschnitt
montiert werden.
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Obwohl
solch ein hochzuverlässiges
Substrat teuer ist, kann es recycelt werden, um die Herstellungskosten
zu senken.
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Wie
oben beschrieben und nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt,
kann eine Transfergegenstandsschicht, die eine formerhaltende Eigenschaft
aufweist, nur mit einer Trennschicht und einem Transferzielabschnitt
von einem zu seiner Formung verwendeten Substrat zu einem Transferzielabschnitt
transferiert werden, anstelle der kombinierten Verwendung von ersten
und zweiten Trennschichten und von Primär- und Sekundärtransferzielabschnitten.
Zur Bereitstellung der Transfergegenstandsschicht mit einer formerhaltenden
Eigenschaft kann die Dicke einer Isolationsschicht für Dünnschichtbauelemente
erhöht
werden, oder eine Verstärkungsschicht
kann darauf geformt werden.