JP2003229548A - 乗物、表示装置、および半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、曲面を有する基材に被剥離層を貼
りつけた半導体装置およびその作製方法を提供すること
を課題とする。特に、曲面を有するディスプレイ、具体
的には曲面を有する基材に貼りつけられた有機発光素子
を有する発光装置の提供を課題とする。 【解決手段】 金属層または窒化物層からなる第１の材
料層と酸化物層からなる第２の材料層との積層を利用し
て基板に設けられた有機発光素子を含む被剥離層をフィ
ルムに転写し、フィルム及び被剥離層を湾曲させること
によって曲面を有するディスプレイを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、剥離した被剥離層
を基材に貼りつけて転写させた薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装
置、例えば、液晶モジュールに代表される電気光学装置
やＥＬモジュールに代表される発光装置、およびその様
な装置を部品として搭載した電子機器またはこれらを搭
載した乗物に関する。また、これらの作製方法に関す
る。

【０００２】なお、本明細書中において半導体装置と
は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を
指し、電気光学装置、発光装置、半導体回路および電子
機器は全て半導体装置である。

【０００３】

【従来の技術】近年、絶縁表面を有する基板上に形成さ
れた半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されてい
る。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電
子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッ
チング素子として開発が急がれている。

【０００４】また、自動車や航空機などの乗物にさまざ
まな表示装置、例えば、ナビゲーションの表示装置やオ
ーディオの操作画面表示装置や計器の表示装置を搭載す
る試みがなされている。

【０００５】このような画像表示装置を利用したアプリ
ケーションは様々なものが期待されているが、特に携帯
機器への利用が注目されている。現在、ガラス基板や石
英基板が多く使用されているが、割れやすく、重いとい
う欠点がある。また、大量生産を行う上で、ガラス基板
や石英基板は大型化が困難であり、不向きである。その
ため、可撓性を有する基板、代表的にはフレキシブルな
プラスチックフィルムの上にＴＦＴ素子を形成すること
が試みられている。

【０００６】しかしながら、プラスチックフィルムの耐
熱性が低いためプロセスの最高温度を低くせざるを得
ず、結果的にガラス基板上に形成する時ほど良好な電気
特性のＴＦＴを形成できないのが現状である。そのた
め、プラスチックフィルムを用いた高性能な発光素子や
液晶表示装置は実現されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】もし、プラスチックフ
ィルム等の可撓性を有する基板の上に有機発光素子（Ｏ
ＬＥＤ：Organic Light Emitting Device）が形成され
た発光装置や、液晶表示装置を作製することができれ
ば、厚みが薄く軽量であるということに加えて、曲面を
有するディスプレイや、ショーウィンドウ等などにも用
いることができる。よって、その用途は携帯機器のみに
限られず、応用範囲は非常に広い。

【０００８】また、曲面を有するディスプレイが実現す
れば、限られた空間、例えば自動車や航空機などの乗物
の運転席などに映像や計器のディスプレイを設けようと
する場合、さまざまな曲面を有する部位（窓や天井やド
アやダッシュボードなど）に設置することができ、空間
スペースを狭めることができる。従来では、ディスプレ
イは平面であって、乗物の空間スペースを狭める、或い
は、平面ディスプレイをはめこむために壁を切り取り、
取りつけ作業などが複雑なものとなっていた。

【０００９】本発明は、曲面を有する基材に被剥離層を
貼りつけた半導体装置およびその作製方法を提供するこ
とを課題とする。特に、曲面を有するディスプレイ、具
体的には曲面を有する基材に貼りつけられた有機化合物
を含む層を発光層とする発光素子を有する発光装置、或
いは曲面を有する基材に貼りつけられた液晶表示装置の
提供を課題とする。

【００１０】また、本発明は、フレキシブルなフィルム
（湾曲することが可能なフィルム）にＴＦＴを代表とす
る様々な素子（薄膜ダイオード、シリコンのＰＩＮ接合
からなる光電変換素子やシリコン抵抗素子）を貼りつけ
た半導体装置およびその作製方法を提供することを課題
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に素子
を含む被剥離層を形成する際、素子のチャネルとして機
能する領域のチャネル長方向を全て同一方向に配置し、
該チャネル長方向と同一方向に走査するレーザー光の照
射を行い、素子を完成させた後、さらに、前記チャネル
長方向と異なっている方向、即ちチャネル幅方向に湾曲
した曲面を有する基材に貼り付けて曲面を有するディス
プレイを実現するものである。なお、被剥離層を曲面を
有する基材に貼り合わせた場合には、基材の曲面に沿っ
て被剥離層も曲げられることとなる。本発明は、素子の
チャネル長方向が全て同一方向に配置されており、チャ
ネル長方向と基材が湾曲している方向とが異なっている
ため、素子を含む被剥離層が曲がったとしても素子特性
への影響を最小限に抑えることができる。即ち、ある方
向（ここでは基材が湾曲している方向）への変形に強い
半導体装置を提供することも可能となる。

【００１２】本明細書で開示する作製方法に関する発明
の構成は、基板上に素子を含む被剥離層を形成する工程
と、前記素子を含む被剥離層に支持体を接着した後、該
支持体を基板から物理的手段により剥離する工程と、前
記素子を含む被剥離層に転写体を接着し、前記支持体と
前記転写体との間に前記素子を挟む工程とを有する半導
体装置の作製方法であって、前記素子は、絶縁膜を間に
挟んでゲート電極と重なる半導体層をチャネルとする薄
膜トランジスタであり、前記半導体層を形成する工程
は、前記チャネルのチャネル長方向と同一方向で走査す
るレーザー光の照射を行う処理を有することを特徴とす
る半導体装置の作製方法である。

【００１３】ただし、上記構成において、被剥離層の機
械的強度が十分である場合には、被剥離層を固定する転
写体を貼り合わせなくともよい。

【００１４】なお、上記構成において、前記薄膜トラン
ジスタは複数設けられ、且つ、該複数の薄膜トランジス
タのチャネル長方向は全て同一方向に配置されているこ
とを特徴としている。

【００１５】また、上記構成において、前記支持体は、
凸状または凹状に湾曲した曲面を有し、前記支持体が湾
曲している方向と前記チャネル長方向は異なっているこ
とを特徴としている。また、転写体を貼り付ける場合、
支持体の曲面に沿って転写体も凸状または凹状に湾曲し
た曲面を有する。従って、上記構成において、前記転写
体は、凸状または凹状に湾曲した曲面を有し、前記支持
体が湾曲している方向と前記チャネル長方向は異なって
いることを特徴としている。

【００１６】また、上記構成において、液晶表示装置を
形成する場合、前記支持体は対向基板であって、前記素
子は画素電極を有しており、該画素電極と、前記対向基
板との間には液晶材料が充填されていることを特徴とし
ている。

【００１７】また、上記構成において、有機化合物を含
む層を発光層とする発光素子を有する発光装置を形成す
る場合、前記支持体は封止材であって、前記素子は発光
素子であることを特徴としている。

【００１８】また、上記構成において、剥離方法として
は、特に限定されず、被剥離層と基板との間に分離層を
設け、該分離層を薬液（エッチャント）で除去して被剥
離層と基板とを分離する方法や、被剥離層と基板との間
に非晶質シリコン（またはポリシリコン）からなる分離
層を設け、基板を通過させてレーザー光を照射して非晶
質シリコンに含まれる水素を放出させることにより、空
隙を生じさせて被剥離層と基板を分離させる方法などを
用いることが可能である。なお、レーザー光を用いて剥
離する場合においては、剥離前に水素が放出しないよう
に熱処理温度を４１０℃以下として被剥離層に含まれる
素子を形成することが望ましい。

【００１９】また、他の剥離方法として、２層間の膜応
力を利用して剥離を行う剥離方法を用いてもよい。この
剥離方法は、基板上に設けた金属層、好ましくは窒化金
属層を設け、さらに前記窒化金属層に接して酸化層を設
け、該酸化層の上に素子を形成し、成膜処理または５０
０℃以上の熱処理を行っても、膜剥がれ（ピーリング）
が生じずに、物理的手段で容易に酸化層の層内または界
面において、きれいに分離できるものである。さらに剥
離を助長させるため、前記物理的手段により剥離する前
に、加熱処理またはレーザー光の照射を行う処理を行っ
てもよい。

【００２０】上記２層間の膜応力を利用して剥離を行う
剥離方法を用いて半導体装置を作製する本発明の作製方
法に関する構成は、第１の基板上に半導体素子を含む被
剥離層を形成する第１工程と、前記被剥離層に第２の基
板を第１の接着材で接着させ、前記被剥離層を前記第１
の基板と前記第２の基板とで挟む第２工程と、前記被剥
離層と前記第１の基板とを分離する第３工程と、前記被
剥離層に第３の基板を第２の接着材で接着させ、前記被
剥離層を前記第２の基板と前記第３の基板とで挟む第４
工程と、前記被剥離層と前記第２の基板とを分離して、
前記第２の接着材及び前記第３の基板を支持体とする前
記被剥離層を形成する第５工程と、前記第３の基板を湾
曲させる第６工程とを有することを特徴とする半導体装
置の作製方法である。

【００２１】上記構成における前記第５工程において、
前記第１の接着材は溶媒溶液で溶かして除去し、前記被
剥離層と前記第２の基板とを分離する、或いは、前記第
１の接着材は感光性を有する接着材であり、前記第５工
程において、光を照射して前記被剥離層と前記第２の基
板とを分離することを特徴としている。また、前記第１
の基板及び前記第２の基板は、前記第３の基板よりも剛
性が高い材料であって、前記第３の基板は、可撓性を有
する基板であることが望ましい。

【００２２】なお、上記構成においても前記半導体素子
は、絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重なる半導体層を
チャネルとする薄膜トランジスタであって、前記半導体
層を形成する工程は、前記チャネルのチャネル長方向と
同一方向で走査するレーザー光の照射を行うことが好ま
しい。

【００２３】また、上記２層間の膜応力を利用して剥離
を行う剥離方法を用いて有機化合物を含む層を発光層と
する発光素子を有する半導体装置を作製する本発明の作
製方法に関する構成は、第１の基板上に有機化合物を含
む層を発光層とする発光素子または半導体素子を含む被
剥離層を形成する第１工程と、前記被剥離層に第２の基
板を第１の接着材で接着させ、前記被剥離層を前記第１
の基板と、フィルムが設けられた前記第２の基板とで挟
む第２工程と、前記被剥離層と前記第１の基板とを分離
する第３工程と、前記被剥離層に第３の基板を第２の接
着材で接着させ、前記被剥離層を前記第２の基板と前記
第３の基板とで挟む第４工程と、前記フィルムと前記第
２の基板とを分離して、前記フィルム、前記第２の接着
材、及び前記第３の基板を支持体とする前記被剥離層を
形成する第５工程と、前記第３の基板を湾曲させる第６
工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法
である。

【００２４】上記構成において、前記フィルムは感光性
を有する接着材を両面または片面に有するテープであ
り、前記第５工程において、光を照射して前記フィルム
と前記第２の基板とを分離することを特徴としている。
また、前記第１の基板及び前記第２の基板は、前記第３
の基板よりも剛性が高い材料であって、前記第３の基板
は、可撓性を有する基板であることが望ましい。

【００２５】なお、上記構成においても前記半導体素子
は、絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重なる半導体層を
チャネルとする薄膜トランジスタであって、前記半導体
層を形成する工程は、前記チャネルのチャネル長方向と
同一方向で走査するレーザー光の照射を行うことが好ま
しい。

【００２６】以上に示した本発明の作製方法により得ら
れる半導体装置は様々な特徴を有している。

【００２７】本明細書で開示する発明の構成１は、凸状
または凹状に湾曲した曲面を有する基材上に、複数の薄
膜トランジスタが設けられ、該複数の薄膜トランジスタ
のチャネル長方向は全て同一方向に配置され、且つ、前
記チャネル長方向は、前記基材の湾曲している方向とは
異なっていることを特徴とする半導体装置である。

【００２８】また、本発明は、画素部と駆動回路とにそ
れぞれ異なる薄膜トランジスタを形成した場合において
も適用することができ、他の発明の構成２は、凸状また
は凹状に湾曲した曲面を有する基材上に、画素部と駆動
回路部が設けられ、前記画素部に設けられた薄膜トラン
ジスタのチャネル長方向と、前記駆動回路部に設けられ
た薄膜トランジスタのチャネル長方向は同一方向に配置
され、且つ、前記チャネル長方向は、前記基材の湾曲し
ている方向とは異なっていることを特徴とする半導体装
置である。なお、パターンのデザインルールは５〜２０
μm程度であり、駆動回路及び画素部にそれぞれ１０⁶〜
１０⁷個程度のＴＦＴが基板上に作り込まれている。

【００２９】また、上記各構成において、前記チャネル
長方向は、前記薄膜トランジスタの半導体層に照射され
たレーザー光の走査方向と同一方向であることを特徴と
している。基板上にレーザーアニールにより結晶化させ
た半導体膜で薄膜トランジスタのチャネルを形成する場
合、結晶の成長方向とキャリアの移動方向とを揃えると
高い電界効果移動度を得ることができる。即ち、結晶成
長方向とチャネル長方向とを一致させることで電界効果
移動度を実質的に高くすることができる。連続発振する
レーザービームを非単結晶半導体膜に照射して結晶化さ
せる場合には、固液界面が保持され、レーザービームの
走査方向に連続的な結晶成長を行わせることが可能であ
る。レーザー光としては、エキシマレーザー等の気体レ
ーザーや、ＹＡＧレーザーなどの固体レーザーや、半導
体レーザーを用いればよい。また、レーザー発振の形態
は、連続発振、パルス発振のいずれでもよく、レーザー
ビームの形状も線状または矩形状でもよい。

【００３０】また、上記各構成において、前記湾曲して
いる方向と前記チャネル長方向は直交していることを特
徴としている。即ち、チャネル長方向は直交する方向と
はチャネル幅方向であり、他の発明の構成３は、凸状ま
たは凹状に湾曲した曲面を有する基材上に、複数の薄膜
トランジスタが設けられ、該複数の薄膜トランジスタの
チャネル幅方向は全て同一方向に配置され、且つ、前記
チャネル幅方向は、前記基材の湾曲している方向と同一
方向であることを特徴とする半導体装置である。

【００３１】なお、上記構成３においては、前記チャネ
ル幅方向は、前記薄膜トランジスタの半導体層に照射さ
れたレーザー光の走査方向と直交することになる。

【００３２】また、曲面を有する基材は、凸状または凹
状に湾曲しているが、ある一方向に湾曲している場合、
曲率を持つ方向と曲率を持たない方向とを有する曲面を
有しているとも言える。従って、他の発明の構成４は、
曲率を持つ方向と曲率を持たない方向とを有する曲面を
備えた基材表面上に設けられた複数の薄膜トランジスタ
のチャネル長方向は全て同一方向に配置され、且つ、前
記チャネル長方向と曲率を持たない方向とが同一方向で
あることを特徴とする半導体装置である。

【００３３】なお、上記構成４において、前記チャネル
長方向は、前記薄膜トランジスタの半導体層に照射され
たレーザー光の走査方向と同一方向であることを特徴と
している。

【００３４】また、本発明は、フレキシブルなフィルム
（湾曲することが可能なフィルム）、好ましくは、一方
向に湾曲するフィルムに被剥離層を貼り付ける場合にも
適用できる。なお、このフレキシブルフィルムは通常の
状態では湾曲しておらず、なんらかの外部の力によっ
て、ある方向に曲げられるものとしている。他の発明の
構成５は、凸状または凹状に湾曲することが可能な基材
上に、複数の薄膜トランジスタが設けられ、該複数の薄
膜トランジスタのチャネル長方向は全て同一方向に配置
され、且つ、前記基材が湾曲する方向は、前記チャネル
長方向と異なっていることを特徴とする半導体装置であ
る。

【００３５】なお、上記構成５において、前記チャネル
長方向は、前記薄膜トランジスタの半導体層に照射され
たレーザー光の走査方向と同一方向であることを特徴と
している。また、上記構成５において、前記湾曲する方
向と前記チャネル長方向は直交している、即ち、前記湾
曲する方向とチャネル幅方向は同一方向である。

【００３６】なお、本明細書中において、転写体とは、
剥離された後、被剥離層と接着させるものであり、曲面
を有していれば、特に限定されず、プラスチック、ガラ
ス、金属、セラミックス等、いかなる組成の基材でもよ
い。また、本明細書中において、支持体とは、物理的手
段により剥離する際に被剥離層と接着するためのもので
あり、特に限定されず、プラスチック、ガラス、金属、
セラミックス等、いかなる組成の基材でもよい。また、
転写体の形状および支持体の形状も特に限定されず、平
面を有するもの、曲面を有するもの、可曲性を有するも
の、フィルム状のものであってもよい。また、軽量化を
最優先するのであれば、フィルム状のプラスチック基
板、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタ
レート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロ
ン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリス
ルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポ
リアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）などのプラスチック基板が好ましい。

【００３７】また、上記各作製方法によって、曲面を有
するディスプレイを実現することが可能となり、自動車
や航空機や船舶や列車などの乗物に搭載させることがで
きる。乗物の内壁、天井などは、なるべく空間スペース
を広くとり、何らかの理由で人の体がぶつかっても問題
にならないよう滑らかな曲面で構成されている。他の発
明の構成６は、凸状または凹状に湾曲した曲面を有する
基材上に、薄膜トランジスタ及び有機化合物を含む層を
発光層とする発光素子を有する表示装置が計器または照
明装置として搭載された乗物である。この薄膜トランジ
スタ及び有機化合物を含む層を発光層とする発光素子を
有する表示装置は、アクティブマトリクス型とすること
が好ましいが、パッシブ型の表示装置を作製することも
可能である。

【００３８】例えば、乗物の窓を基材とし、窓の曲面に
沿って有機化合物を含む層を発光層とする発光素子を有
する表示装置を湾曲させて接着することによって、映像
や計器の表示を行うことができる。特に有機化合物を含
む層を発光層とする発光素子を有する表示装置は非常に
薄く軽量なものとすることができ、空間スペースは変化
しない。乗物の窓に有機化合物を含む層を発光層とする
発光素子を有する表示装置を接着させる場合には、基板
や電極や配線を透明なものとすることが望ましく、外光
を遮断するフィルムを設けてもよい。また、表示してい
ない場合には、外の景色が問題なく確認できるようにす
ることが好ましい。

【００３９】また、乗物の内壁、ドア、シート、車のダ
ッシュボードに沿って有機化合物を含む層を発光層とす
る発光素子を有する表示装置を湾曲させて接着すること
によっても、映像や計器の表示を行うことができる。本
発明のフレキシブルな表示装置を曲面に沿って貼り付け
るだけでよいため、表示装置を取り付ける作業は簡単で
あり、内壁、ドア、シート、ダッシュボードを部分的に
加工したりする必要が特にない。また、例えば車におい
ては、右ハンドルであれば、左後方に車体の一部（窓ガ
ラスの間の部分）があるため死角が存在しているが、窓
ガラスの間の部分に本発明のフレキシブルな表示装置を
貼りつけ、さらに車外に死角方向を撮影できるカメラを
取りつけ、互いに接続すれば、運転者が死角を確認する
ことができる。特に有機化合物を含む層を発光層とする
発光素子を有する表示装置は、液晶表示装置に比べ動画
に強く、視野角が広い表示装置である。

【００４０】また、乗物の天井を基材とし、天井の曲面
に沿って有機化合物を含む層を発光層とする発光素子を
有する表示装置を湾曲させて接着することによって、映
像の表示や内部の照明を行うことができる。また、例え
ば車において、天井と、各窓ガラスの間の部分に本発明
のフレキシブルな表示装置を貼りつけ、さらに車外に各
表示装置に対応する外部の景色を撮影できるカメラを取
りつけ、互いに接続すれば、車内にいる人は、車内に居
ながらにしてオープンカーのように外の景色を堪能する
ことができる。また、例えば列車や電車において天井や
側壁に本発明のフレキシブルな表示装置を貼りつけれ
ば、空間スペースを狭めることなく広告の表示やテレビ
映像を映し出すことができる。特に有機化合物を含む層
を発光層とする発光素子を有する表示装置は、液晶表示
装置に比べ視野角が広い表示装置である。

【００４１】上記乗物において、搭載した表示装置の曲
面の曲率半径が５０ｃｍ〜２００ｃｍであれば、薄膜ト
ランジスタや有機化合物を含む層を発光層とする発光素
子は問題なく駆動させることができる。なお、設けられ
た複数の薄膜トランジスタのチャネル長方向は全て同一
方向に配置され、且つ、前記チャネル長方向は、前記基
材の湾曲している方向とは異ならせることが好ましい。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。

【００４３】以下に本発明を用いた代表的な作製手順を
簡略に図１、図２を用いて示す。

【００４４】図１（Ａ）中、１０は基板、１１ａは被剥
離層、１２は剥離層に設けられた画素部、１３aは画素
部に設けられた半導体層、１３ｂは半導体層１３ａのチ
ャネル長方向、１４ａはレーザー光の照射領域、１４ｂ
はレーザー光の照射方向をそれぞれ指している。

【００４５】図１（Ａ）は、被剥離層を完成させる途中
の作製工程図であり、半導体層にレーザー光を照射する
処理を示す簡略図である。このレーザー光の照射処理に
よってレーザー結晶化やレーザーアニールを行うことが
できる。発振はパルス発振、連続発振のいずれの形態で
も良いが、半導体膜の溶融状態を保って連続的に結晶成
長させるためには、連続発振のモードを選択することが
望ましい。

【００４６】図１（Ａ）では、被剥離層に含まれる多数
の半導体層のチャネル長方向は全て同一方向に配置され
ている。また、レーザー光の照射方向、即ち走査方向
は、チャネル長方向と同一とする。こうすることによっ
て、結晶成長方向とチャネル長方向とを一致させること
で電界効果移動度を実質的に高くすることができる。な
お、図１（Ａ）では、線状レーザー光を照射した例を示
したが、特に限定されない。また、ここでは半導体層を
パターニングした後にレーザー光照射を行うが、パター
ニングする前にレーザー光照射を行ってもよい。

【００４７】次いで、電極および配線や絶縁膜等を形成
してＴＦＴを代表とする様々な素子（薄膜ダイオード、
シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子やシリコン
抵抗素子など）を形成し、被剥離層１１ｂを完成させた
後、基板１０から剥離する。

【００４８】なお、剥離する方法は、特に限定されない
が、ここでは、熱処理温度や基板の種類に制約を受けな
い剥離方法である、金属層または窒化物層と酸化物層と
の膜応力を利用した剥離方法を用いる。まず、図１
（Ａ）の状態を得る前に、基板１０上に窒化物層または
金属層（図示しない）を形成する。窒化物層または金属
層として代表的な一例はＴｉ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、
Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔから選ばれた元素、または前記元
素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる
単層、またはこれらの積層、或いは、これらの窒化物、
例えば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタ
ル、窒化モリブデンからなる単層、またはこれらの積層
を用いればよい。次いで、窒化物層または金属層上に酸
化物層（図示しない）を形成する。酸化物層として代表
的な一例は酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化金属
材料を用いればよい。なお、酸化物層は、スパッタ法、
プラズマＣＶＤ法、塗布法などのいずれの成膜方法を用
いてもよい。この酸化物層の膜応力と、窒化物層または
金属層の膜応力とを異ならせることが重要である。各々
の膜厚は、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で適宜設定し、
各々の膜応力を調節すればよい。また、基板と窒化物層
または金属層との間に絶縁層や金属層を設け、基板１０
との密着性を向上させてもよい。次いで、酸化物層上に
半導体層を形成し、被剥離層１１ａを得ればよい。な
お、上記剥離方法は、酸化物層の膜応力と、窒化物層ま
たは金属層の膜応力が異なっていても、被剥離層の作製
工程における熱処理によって膜剥がれなどが生じない。
また、上記剥離方法は、酸化物層の膜応力と、窒化物層
または金属層の膜応力が異なっているため、比較的小さ
な力で引き剥がすことができる。また、ここでは、被剥
離層１１ｂの機械的強度が十分であると仮定した例を示
しているが、被剥離層１１ｂの機械的強度が不十分であ
る場合には、被剥離層１１ｂを固定する支持体（図示し
ない）を貼りつけた後、剥離することが好ましい。な
お、被剥離層１１ｂを引き剥がす際には、被剥離層１１
ｂが曲らないようにし、被剥離層にクラックを生じさせ
ないようにすることも重要である。

【００４９】こうして、酸化物層上に形成された被剥離
層１１ｂを基板１０から分離することができる。剥離後
の状態を図１（Ｂ）に示す。なお、図１（Ｂ）に示す段
階では半導体層だけでなく、電極や配線などが形成され
ているが、簡略化のため、ここでは図示しない。

【００５０】剥離後の被剥離層１１ｃは、湾曲させるこ
とができる。湾曲させた状態を図１（Ｃ）に示す。被剥
離層１１ｃは方向１９に示す方向に湾曲している。な
お、曲面を有する転写体（図示しない）に貼り付けるこ
とも可能であることは言うまでもない。

【００５１】図１（Ｃ）中、１５は駆動回路（Ｘ方
向）、１６aは駆動回路（Ｘ方向）に設けられた半導体
層、１６ｂは半導体層１６ａのチャネル長方向、１７は
駆動回路（Ｙ方向）、１８aは駆動回路（Ｙ方向）に設
けられた半導体層、１８ｂは半導体層１８ａのチャネル
長方向をそれぞれ指している。

【００５２】以上のように、本発明は、レーザー光の照
射方向１４ｂと、被剥離層に設けられた全ての半導体層
のチャネル長方向１３ｂ、１６ｂ、１８ｂとを同一方向
とし、これらの方向と湾曲している方向１９とが直交す
るように設定することが最大の特徴である。

【００５３】なお、これらの方向の相互関係をさらに明
瞭にするため、一つのＴＦＴに着目した場合を図２に示
す。図２では、半導体層２０、ゲート電極２１、電極
（ソース電極またはドレイン電極）２２、２３を有する
ＴＦＴが簡略に示してある。なお、このＴＦＴは公知の
技術を用いて形成することができ、非晶質構造を有する
半導体膜（アモルファスシリコン等）を公知の結晶化技
術により結晶構造を有する半導体膜（ポリシリコン等）
にした後、所望の形状にパターニングを施して半導体層
２０を形成し、ゲート絶縁膜（図示しない）で覆った
後、ゲート絶縁膜を間に挟んで半導体層２０と一部重な
るようにゲート電極２１を形成し、ｎ型またはｐ型を付
与する不純物元素を半導体層の一部に添加してソース領
域またはドレイン領域を形成し、ゲート電極を覆う層間
絶縁膜（図示しない）を形成し、層間絶縁膜上にソース
領域またはドレイン領域に電気的に接続する電極（ソー
ス電極またはドレイン電極）２２、２３を形成すればよ
い。

【００５４】本発明においては、このＴＦＴを作製する
上で、レーザー光の走査方向２５が図２に示した方向で
あるレーザー光を用いる。また、ゲート絶縁膜を間に挟
んでゲート電極２１と重なる半導体層２０の部分はチャ
ネルとして機能し、チャネル長方向２４は図２に示した
方向となる。レーザー光の走査方向２５とチャネル長方
向２４は同一の方向となる。また、チャネル長方向２４
と直交する方向であるチャネル幅方向は、湾曲している
方向２６と同一の方向であり、湾曲している方向２６は
図２に示した方向となる。なお、図２ではトップゲート
型ＴＦＴを例に示したが、本発明はＴＦＴ構造に限定す
ることなく適用することができ、例えばボトムゲート型
（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用するこ
とが可能である。

【００５５】また、ここではシリコンを含む半導体層を
活性層としたＴＦＴを示したが、特に限定されず、有機
材料を用いて活性層とした有機ＴＦＴを作製することも
可能である。有機ＴＦＴの活性層となる材料は、他の元
素と組み合わせてかなりの量の炭素を含んでいる材料、
あるいはダイヤモンドを除く炭素元素の同位体を含む材
料である。有機ＴＦＴの活性層となる材料として、代表
的にはＣ₆₀、Ｃ₇₀、チオフェンポリマー、チオフェン置
換誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）などが挙げられ
る。

【００５６】また、本発明は様々な半導体装置の作製方
法に用いることができる。特に、転写体や支持体をプラ
スチック基板とすることで、軽量化が図れる。

【００５７】液晶表示装置を作製する場合は、支持体を
対向基板とし、シール材を接着材として用いて支持体を
被剥離層に接着すればよい。この場合、被剥離層に設け
られた素子は画素電極を有しており、該画素電極と、前
記対向基板との間には液晶材料が充填されるようにす
る。また、液晶表示装置を作製する順序は、特に限定さ
れず、支持体としての対向基板を貼りつけ、液晶を注入
した後に基板を剥離して転写体としてのプラスチック基
板を貼りつけてもよいし、画素電極を形成した後、基板
を剥離し、第１の転写体としてのプラスチック基板を貼
り付けた後、第２の転写体としての対向基板を貼りつけ
てもよい。

【００５８】また、有機化合物を含む層を発光層とする
発光素子を有する装置として代表される発光装置を作製
する場合は、支持体を封止材として、外部から水分や酸
素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入するこ
とを防ぐように発光素子を外部から完全に遮断すること
が好ましい。また、有機化合物を含む層を発光層とする
発光素子を有する装置として代表される発光装置を作製
する場合は、支持体だけでなく、転写体も同様、十分に
外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す
物質が侵入することを防ぐことが好ましい。また、発光
装置を作製する順序は、特に限定されず、発光素子を形
成した後、支持体としてのプラスチック基板を貼りつ
け、基板を剥離し、転写体としてのプラスチック基板を
貼りつけてもよいし、発光素子を形成した後、基板を剥
離して、第１の転写体としてのプラスチック基板を貼り
付けた後、第２の転写体としてのプラスチック基板を貼
りつけてもよい。また、水分や酸素の透過による劣化を
抑えることを重要視するなら、剥離後に被剥離層に接す
る薄膜を成膜することによって、剥離の際に生じるクラ
ックを修復し、被剥離層に接する薄膜として熱伝導性を
有する膜、具体的にはアルミニウムの窒化物またはアル
ミニウムの窒化酸化物を用いることによって、素子の発
熱を拡散させて素子の劣化を抑える効果とともに、転写
体、具体的にはプラスチック基板の変形や変質を保護す
る効果を得ることができる。また、この熱伝導性を有す
る膜は、外部からの水分や酸素等の不純物の混入を防ぐ
効果も有する。

【００５９】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととす
る。

【００６０】（実施例） ［実施例１］ここでは、本発明に適したレーザー処理装
置の例を示す。

【００６１】レーザーアニールよるアモルファスシリコ
ンの結晶化は、溶融−固化の過程を経て成されるが、詳
細には結晶核の生成とその核からの結晶成長との段階に
分けて考えられている。しかしながら、パルスレーザー
ビームを用いたレーザーアニールは、結晶核の生成位置
と生成密度を制御することができず、自然発生するまま
にまかせている。従って、結晶粒はガラス基板の面内で
任意の位置に形成され、そのサイズも０．２〜０．５μ
m程度と小さなものしか得られていない。結晶粒界には
多数の欠陥が生成され、それがＴＦＴの電界効果移動度
を制限する要因であると考えられている。

【００６２】一方、連続発振レーザーを走査して溶融−
固化させながら結晶化する方法は、ゾーンメルティング
法に近い方法であると考えられるが、大きなビームサイ
ズが得られず、大面積基板の全面に渡って結晶化を成し
遂げるには、かなりの時間を要することは自明であっ
た。

【００６３】本実施例では、大面積基板の全面にわたっ
て、ＴＦＴを形成する位置に概略合わせてレーザービー
ムを照射して結晶化させ、スループット良く大粒径の結
晶半導体膜を形成することができるレーザー処理装置を
以下に示す。

【００６４】本実施例のレーザー照射装置は、レーザー
ビームを主走査方向に偏向させる第１可動ミラーと、主
走査方向に偏向されたレーザービームを受光して、副走
査方向に走査する長尺の第２可動ミラーとを備え、第２
可動ミラーはその長尺方向の軸を中心とした回転角によ
り、レーザービームを副走査方向に走査して、載置台上
の被処理物に当該レーザービームを照射する手段を備え
ている。

【００６５】また、他のレーザー照射装置として、レー
ザービームを第１主走査方向に偏向させる第１可動ミラ
ーと、第１主走査方向に偏向されたレーザービームを受
光して、第１副走査方向に走査する長尺の第２可動ミラ
ーとを備えた第１のレーザービーム走査系と、レーザー
ビームを第２主走査方向に偏向させる第３可動ミラー
と、第２主走査方向に偏向されたレーザービームを受光
して、第２副走査方向に走査する長尺の第４可動ミラー
とを備えた第２のレーザービーム走査系と、第２可動ミ
ラーはその長尺方向の軸を中心とした回転角により、レ
ーザービームを第１副走査方向に走査して、載置台上の
被処理物に当該レーザービームを照射する手段と第４可
動ミラーはその長尺方向の軸を中心とした回転角によ
り、レーザービームを第２副走査方向に走査して、載置
台上の被処理物に当該レーザービームを照射する手段と
を備えているレーザー照射装置としてもよい。

【００６６】上記構成において、第１及び第２可動ミラ
ーはガルバノミラー又はポリゴンミラーを適用し、レー
ザービームを供給するレーザーは、固体レーザー、気体
レーザーを適用すればよい。

【００６７】上記構成において、レーザービームを第１
可動ミラーで主走査方向に走査し、第２可動ミラーで副
走査方向に走査することにより、被処理物上において任
意の位置にレーザービームを照射することが可能とな
る。また、このようなレーザービーム走査手段を複数設
け、二軸方向からレーザービームを被形成面に照射する
ことによりレーザー処理の時間を短縮することができ
る。

【００６８】以下、図面を参照して本実施例のレーザー
照射装置を説明する。

【００６９】図３は本実施例のレーザー処理装置の望ま
しい一例を示す。図示したレーザー処理装置は、連続発
振又はパルス発振が可能な固体レーザー１０１、レーザ
ービームを集光するためのコリメータレンズ又はシリン
ドリカルレンズなどのレンズ１０２、レーザービームの
光路を変える固定ミラー１０３、レーザービームを２次
元方向に放射状にスキャンするガルバノミラー１０４、
ガルバノミラー１０４からのレーザービームを受けて載
置台１０６の被照射面にレーザービームを向ける可動ミ
ラー１０５から成っている。ガルバノミラー１０４と可
動ミラー１０５の光軸を交差させ、それぞれ図示する矢
印方向にミラーを回転させることにより、載置台１０６
上に置かれた基板１０７の全面にわたってレーザービー
ムを走査させることができる。可動ミラー１０５はｆθ
ミラーとして、光路差を補正して被照射面におけるビー
ム形状を補正することもできる。

【００７０】図３はガルバノミラー１０４と、可動ミラ
ー１０５により載置台１０６上に置かれた基板１０７の
一軸方向にレーザービームを走査する方式である。より
好ましい形態としては、図４に示すように、図３の構成
に加えて、ハーフミラー１０８、固定ミラー１０９、ガ
ルバノミラー１１０、可能ミラー１１１を加えて二軸方
向（ＸとＹ方向）同時にレーザービームを走査しても良
い。このような構成にすることにより処理時間を短縮す
ることができる。尚、ガルバノミラー１０４、１１０は
ポリゴンミラーと置き換えても良い。

【００７１】レーザーとして好ましいものは固体レーザ
ーであり、ＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌ₅Ｏ₁₂など
の結晶にＮｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープした結晶を使ったレ
ーザーが適用される。発振波長の基本波はドープする材
料によっても異なるが、１μmから２μmの波長で発振す
る。非単結晶半導体膜の結晶化には、レーザービームを
半導体膜で選択的に吸収させるために、当該発振波長の
第２高調波〜第４高調波を適用するのが好ましい。代表
的には、アモルファスシリコンの結晶化に際して、Ｎ
ｄ:ＹＡＧレーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波
（５３２nm）を用いる。

【００７２】その他に、アルゴンレーザー、クリプトン
レーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザーを適用
することもできる。

【００７３】また、レーザー光を照射する雰囲気は、酸
素を含む雰囲気、窒素を含む雰囲気、不活性雰囲気や、
真空のいずれでもよいが、目的に応じて適宜選択すれば
よい。

【００７４】発振はパルス発振、連続発振のいずれの形
態でも良いが、半導体膜の溶融状態を保って連続的に結
晶成長させるためには、連続発振のモードを選択するこ
とが望ましい。

【００７５】基板上にレーザーアニールにより結晶化さ
せた半導体膜でＴＦＴを形成する場合、結晶の成長方向
とキャリアの移動方向とを揃えると高い電界効果移動度
を得ることができる。即ち、結晶成長方向とチャネル長
方向とを一致させることで電界効果移動度を実質的に高
くすることができる。

【００７６】連続発振するレーザービームを非単結晶半
導体膜に照射して結晶化させる場合には、固液界面が保
持され、レーザービームの走査方向に連続的な結晶成長
を行わせることが可能である。図４で示すように、駆動
回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を形
成するためのＴＦＴ基板（主としてＴＦＴが形成された
基板）１１２では、画素部１１３の周辺に駆動回路部１
１４、１１５が設けられるが、図４に示すのはそのよう
なレイアウトを考慮したレーザー照射装置の形態であ
る。前述の如く、二軸方向からレーザービームを入射す
る構成では、ガルバノミラー１０４、１１０及び可動ミ
ラー１０５、１１１の組み合わせにより、図中矢印で示
すＸ方向及びＹ方向にレーザービームを同期又は非同期
させて照射することが可能であり、ＴＦＴのレイアウト
に合わせて、場所を指定してレーザービームを照射する
ことを可能としている。

【００７７】図５はＴＦＴが設けられた基板１１２と、
レーザービームの照射方向との関係を詳細に示すもので
ある。基板１１２には画素部１１３、駆動回路部１１
４、１１５が形成される領域を点線で示している。結晶
化の段階では、全面に非単結晶半導体膜が形成されてい
るが、ＴＦＴを形成するための半導体領域は基板端に形
成されたアライメントマーカー等により特定することが
できる。

【００７８】例えば、駆動回路部１１４は走査線駆動回
路を形成する領域であり、その部分拡大図３０１にはＴ
ＦＴの半導体領域２０４とレーザービーム２０１の走査
方向を示している。半導体領域２０４の形状は任意なも
のを適用することができるが、いずれにしてもチャネル
長方向とレーザービーム２０１の走査方向とを揃えてい
る。また、駆動回路部１１４と交差する方向に延在する
駆動回路部１１５はデータ線駆動回路を形成する領域で
あり、半導体領域２０５の配列と、レーザービーム２０
２の走査方向を一致させる（拡大図３０２）。また、画
素部１１３も同様であり、拡大図３０３に示す如く半導
体領域２０６の配列を揃えて、チャネル長方向にレーザ
ービーム２０３を走査させる。レーザービームを走査す
る方向は一方向に限定されず、往復走査をしても良い。

【００７９】次に、図６を参照して、非単結晶半導体膜
の結晶化と、形成された結晶半導体膜を用いてＴＦＴを
形成する工程を説明する。図６（１−Ｂ）は縦断面図で
あり、非単結晶半導体膜４０３がガラス基板４０１上に
形成されている。非単結晶半導体膜４０３の代表的な一
例はアモルファスシリコン膜であり、その他にアモルフ
ァスシリコンゲルマニウム膜などを適用することができ
る。厚さは１０〜２００nmが適用可能であるが、レーザ
ービームの波長及びエネルギー密度によりさらに厚くし
ても良い。また、ガラス基板４０１と非単結晶半導体膜
４０３との間にはブロッキング層４０２を設け、ガラス
基板からアルカリ金属などの不純物が半導体膜中へ拡散
しないための手段を施しておくことが望ましい。ブロッ
キング層４０２としては、窒化シリコン膜、酸化窒化シ
リコン膜などを適用する。

【００８０】また、剥離を行うためにブロッキング層４
０２と基板４０１との間に金属層または窒化金属層と酸
化物層の積層４０９を形成する。金属層または窒化物層
としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔから選ばれた元素、または前記元素を主成分と
する合金材料若しくは化合物材料からなる単層、または
これらの積層の窒化物、例えば、窒化チタン、窒化タン
グステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単
層、またはこれらの積層を用いればよい。ここではスパ
ッタ法で膜厚１００ｎｍの窒化チタン膜を用いる。な
お、基板と密着性が悪い場合にはバッファ層を設ければ
よい。タングステン単層や窒化タングステンは密着性が
よく好ましい材料の一つである。また、酸化物層として
は、酸化シリコン材料または酸化金属材料からなる単
層、またはこれらの積層を用いればよい。ここではスパ
ッタ法で膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜を用いる。こ
の窒化金属層と酸化物層の結合力は熱処理には強く、膜
剥がれ（ピーリングとも呼ばれる）などが生じないが、
物理的手段で簡単に酸化物層の層内、あるいは界面にお
いて剥離することができる。なお、ここではガラス基板
を用いたが、上記剥離法はさまざまな基板を用いること
が可能である。基板４０１は石英基板、セラミック基
板、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板を用
いても良い。

【００８１】次いで、レーザービーム４００の照射によ
って結晶化が成され、結晶半導体膜４０４を形成するこ
とができる。レーザービーム４００は図６（１−Ａ）に
示すように、想定されるＴＦＴの半導体領域４０５の位
置に合わせて走査するものである。ビーム形状は矩形、
線形、楕円系など任意なものとすることができる。光学
系にて集光したレーザービームは、中央部と端部で必ず
しもエネルギー強度が一定ではないので、半導体領域４
０５がビームの端部にかからないようにすることが望ま
しい。

【００８２】レーザービームの走査は一方向のみの走査
でなく、往復走査をしても良い。その場合には１回の走
査毎にレーザーエネルギー密度を変え、段階的に結晶成
長をさせることも可能である。また、アモルファスシリ
コンを結晶化させる場合にしばしば必要となる水素出し
の処理を兼ねることも可能であり、最初に低エネルギー
密度で走査し、水素を放出した後、エネルギー密度を上
げて２回目に走査で結晶化を完遂させても良い。

【００８３】このようなレーザービームの照射方法にお
いて、連続発振のレーザービームを照射することにより
大粒径の結晶成長を可能とする。勿論、それはレーザー
ビームの走査速度やエネルギー密度等の詳細なパラメー
タを適宜設定する必要があるが、走査速度を１０〜８０
cm/secとすることによりそれを実現することができる。
パルスレーザーを用いた溶融−固化を経た結晶成長速度
は１m/secとも言われているが、それよりも遅い速度で
レーザービームを走査して、徐冷することにより固液界
面における連続的な結晶成長が可能となり、結晶の大粒
径化を実現することができる。

【００８４】本実施例のレーザー照射装置は、このよう
な状況において、基板の任意の位置を指定してレーザー
ビーム照射して結晶化することを可能とするものであ
り、二軸方向からレーザービームを照射することによ
り、さらにスループットを向上させることができる。

【００８５】また、レーザー光を照射することによっ
て、基板との剥離がより小さな力できれいに剥離でき、
大きな面積を有する被剥離層を全面に渡って剥離するこ
とを可能とする。

【００８６】さらに剥離を助長させるため、粒状の酸化
物（例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、
酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）等）を窒化物層または金属層または窒
化金属層と酸化物層との界面に設けてもよい。

【００８７】その後、図６（２−Ａ）及び（２−Ｂ）に
示すように、形成された結晶半導体膜をエッチングし
て、島状に分割された半導体領域４０５を形成する。ト
ップゲート型ＴＦＴの場合には、半導体領域４０５上に
ゲート絶縁膜４０６、ゲート電極４０７、一導電型不純
物領域４０８を形成してＴＦＴを形成することができ
る。その後、公知の技術を用い、必要に応じて配線や層
間絶縁膜等を形成して素子を形成すれば良い。

【００８８】こうしてＴＦＴを有する素子を得たら、実
施の形態に従って基板４０１を剥離する。本実施例で
は、ブロッキング層４０２上に形成されたものが実施の
形態に示した被剥離層１１ｂに相当する。被剥離層の機
械的強度が不十分である場合には、被剥離層を固定する
支持体（図示しない）を貼りつけた後、剥離することが
好ましい。

【００８９】引き剥がすことで簡単に酸化物層上に形成
された被剥離層を基板から分離することができる。剥離
後の被剥離層は、ある一方向に湾曲させることができ
る。被剥離層は曲面を有する転写体（図示しない）に貼
り付けることも可能であることは言うまでもない。

【００９０】本実施例においても、本発明は、レーザー
光の照射方向（走査方向）と、被剥離層に設けられた全
ての半導体層２０４〜２０６、および４０５のチャネル
長方向とを同一方向とし、これらの方向と湾曲している
方向とが直交するように設定する。こうすることで曲面
を有するディスプレイを実現することができる。

【００９１】また、本実施例は、実施の形態と自由に組
み合わせることができる。

【００９２】［実施例２］実施例１ではトップゲート型
ＴＦＴの例を示したが、ここではボトムゲート型ＴＦＴ
の例を示す。ＴＦＴの構造以外は実施例１と同じである
のでここでは省略する。

【００９３】図７を参照して、非単結晶半導体膜の結晶
化と、形成された結晶半導体膜を用いてＴＦＴを形成す
る工程を説明する。

【００９４】図７（１−Ｂ）は縦断面図であり、ゲート
電極５０７がガラス基板上に形成され、ゲート電極を覆
うゲート絶縁膜５０６上に非単結晶半導体膜５０３が形
成されている。非単結晶半導体膜５０３の代表的な一例
はアモルファスシリコン膜であり、その他にアモルファ
スシリコンゲルマニウム膜などを適用することができ
る。厚さは１０〜２００nmが適用可能であるが、レーザ
ービームの波長及びエネルギー密度によりさらに厚くし
ても良い。また、ガラス基板５０１とゲート電極との間
にはブロッキング層５０２を設け、ガラス基板からアル
カリ金属などの不純物が半導体膜中へ拡散しないための
手段を施しておくことが望ましい。ブロッキング層５０
２としては、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜など
を適用する。

【００９５】また、剥離を行うためにブロッキング層５
０２と基板５０１との間に金属層または窒化金属層と酸
化物層の積層５０９を形成する。金属層または窒化物層
としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔから選ばれた元素、または前記元素を主成分と
する合金材料若しくは化合物材料からなる単層、または
これらの積層の窒化物、例えば、窒化チタン、窒化タン
グステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単
層、またはこれらの積層を用いればよい。ここではスパ
ッタ法で膜厚１００ｎｍの窒化チタン膜を用いる。な
お、基板と密着性が悪い場合にはバッファ層を設ければ
よい。タングステン単層や窒化タングステンは密着性が
よく好ましい材料の一つである。また、酸化物層として
は、酸化シリコン材料または酸化金属材料からなる単
層、またはこれらの積層を用いればよい。ここではスパ
ッタ法で膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜を用いる。こ
の窒化金属層と酸化物層の結合力は熱処理には強く、膜
剥がれ（ピーリングとも呼ばれる）などが生じないが、
物理的手段で簡単に酸化物層の層内、あるいは界面にお
いて剥離することができる。

【００９６】次いで、レーザービーム５００の照射によ
って結晶化が成され、結晶半導体膜５０４を形成するこ
とができる。レーザービームは実施例１に示したレーザ
ー処理装置を用いて得られる。レーザービーム５００は
図７（１−Ａ）に示すように、想定されるＴＦＴの半導
体領域５０５の位置に合わせて走査するものである。ビ
ーム形状は矩形、線形、楕円系など任意なものとするこ
とができる。光学系にて集光したレーザービームは、中
央部と端部で必ずしもエネルギー強度が一定ではないの
で、半導体領域５０５がビームの端部にかからないよう
にすることが望ましい。

【００９７】レーザービームの走査は一方向のみの走査
でなく、往復走査をしても良い。その場合には１回の走
査毎にレーザーエネルギー密度を変え、段階的に結晶成
長をさせることも可能である。また、アモルファスシリ
コンを結晶化させる場合にしばしば必要となる水素出し
の処理を兼ねることも可能であり、最初に低エネルギー
密度で走査し、水素を放出した後、エネルギー密度を上
げて２回目の走査で結晶化を完遂させても良い。

【００９８】このようなレーザービームの照射方法にお
いて、連続発振のレーザービームを照射することにより
大粒径の結晶成長を可能とする。勿論、それはレーザー
ビームの走査速度やエネルギー密度等の詳細なパラメー
タを適宜設定する必要があるが、走査速度を１０〜８０
cm/secとすることによりそれを実現することができる。
パルスレーザーを用いた溶融−固化を経た結晶成長速度
は１m/secとも言われているが、それよりも遅い速度で
レーザービームを走査して、徐冷することにより固液界
面における連続的な結晶成長が可能となり、結晶の大粒
径化を実現することができる。

【００９９】また、レーザー光を照射することによっ
て、基板との剥離がより小さな力できれいに剥離でき、
大きな面積を有する被剥離層を全面に渡って剥離するこ
とを可能とする。

【０１００】さらに剥離を助長させるため、粒状の酸化
物（例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、
酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）等）を窒化物層または金属層または窒
化金属層と酸化物層との界面に設けてもよい。

【０１０１】その後、図７（２−Ａ）及び（２−Ｂ）に
示すように、形成された結晶半導体膜をエッチングし
て、島状に分割された半導体領域５０５を形成する。こ
こでは半導体領域５０５上にエッチングストッパーを設
け、一導電型不純物領域５０８を形成してＴＦＴを形成
することができる。その後、公知の技術を用い、必要に
応じて配線や層間絶縁膜等を形成して素子を形成すれば
良い。

【０１０２】こうしてＴＦＴを有する素子を得たら、実
施の形態に従って基板５０１を剥離する。本実施例で
は、ブロッキング層５０２上に形成されたものが実施の
形態に示した被剥離層１１ｂに相当する。被剥離層の機
械的強度が不十分である場合には、被剥離層を固定する
支持体（図示しない）を貼りつけた後、剥離することが
好ましい。

【０１０３】引き剥がすことで簡単に酸化物層上に形成
された被剥離層を基板から分離することができる。剥離
後の被剥離層は、ある一方向に湾曲させることができ
る。被剥離層は曲面を有する転写体（図示しない）に貼
り付けることも可能であることは言うまでもない。

【０１０４】本実施例においても、レーザー光の照射方
向（走査方向）と、被剥離層に設けられた全ての半導体
層５０５のチャネル長方向とを同一方向とし、これらの
方向と湾曲している方向とが直交するように設定する。
こうすることで曲面を有するディスプレイを実現するこ
とができる。

【０１０５】また、本実施例は、実施の形態と自由に組
み合わせることができる。

【０１０６】［実施例３］本実施例では、ＴＦＴを含む
被剥離層を転写する技術を図８に示す。

【０１０７】図８中、８３０は第１の基板、８３１は窒
化物層または金属層からなる第１の材料層、８３２は酸
化物層からなる第２の材料層、８３３は被剥離層、８３
４は第１の接着材、８３５は第２の基板、８３６は第２
の接着材、８３７は第３の基板である。

【０１０８】本実施例では、第１の基板８３０として、
ガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いるこ
とができる。また、シリコン基板を代表とする半導体基
板、またはステンレス基板を代表とする金属基板を用い
ても良い。ここでは厚さ０．７ｍｍのガラス基板（♯１
７３７）を用いる。

【０１０９】まず、図８（Ａ）に示すように基板８３０
上に第１の材料層８３１を形成する。第１の材料層８３
１としては、成膜直後において圧縮応力を有していても
引張応力を有していてもよいが、被剥離層形成における
熱処理やレーザー光の照射によりピーリング等の異常が
生じず、且つ、被剥離層形成後で１〜１×１０¹⁰（Dyne
/cm²）の範囲で引張応力を有する材料を用いることが重
要である。代表的な一例はＷ、ＷＮ、ＴｉＮ、ＴｉＷか
ら選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材
料若しくは化合物材料からなる単層、またはこれらの積
層が挙げられる。なお、第１の材料層８３１は、スパッ
タ法を用いればよい。

【０１１０】次いで、第１の材料層８３１上に第２の材
料層８３２を形成する。第２の材料層８３２としては、
被剥離層形成における熱処理やレーザー光の照射により
ピーリング等の異常が生じず、且つ、被剥離層形成後で
１〜１×１０¹⁰（Dyne/cm²）の範囲で圧縮応力を有する
材料を用いることが重要である。第２の材料層８３２と
して、代表的な一例は酸化シリコン、酸化窒化シリコ
ン、酸化金属材料、またはこれらの積層が挙げられる。
なお、第２の材料層８３２は、スパッタ法を用いて成膜
すればよい。第２の材料層８３２をスパッタ法で成膜す
る場合、アルゴンガスで代表される希ガスをチャンバー
内に導入して、第２の材料層８３２中に微量の希ガス元
素を含ませる。

【０１１１】第１の材料層８３１と第２の材料層８３２
において、各々の膜厚は、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲
で適宜設定し、第１の材料層８３１における内部応力お
よび第２の材料層８３２における内部応力を調節すれば
よい。

【０１１２】また、図８では、プロセスの簡略化を図る
ため、基板８３０に接して第１の材料層８３１を形成し
た例を示したが、基板８３０と第１の材料層８３１との
間にバッファ層となる絶縁層や金属層を設け、基板８３
０との密着性を向上させてもよい。

【０１１３】次いで、第２の材料層８３２上に被剥離層
８３３を形成する。（図８（Ａ））被剥離層８３３は、
様々な素子（薄膜トランジスタ、有機化合物を含む層を
発光層とする発光素子、液晶を有する素子、メモリー素
子、薄膜ダイオード、シリコンのＰＩＮ接合からなる光
電変換素子、またはシリコン抵抗素子）を含む層とすれ
ばよい。ただし、液晶を有する素子において、被剥離層
８３３は対向基板を含むものとする。また、被剥離層８
３３の形成プロセスとして、第１の基板８３０の耐え得
る範囲の熱処理を行うことができる。なお、第２の材料
層８３２における内部応力と、第１の材料層８３１にお
ける内部応力が異なっていても、被剥離層８３３の作製
工程における熱処理によって膜剥がれなどが生じない。

【０１１４】次いで、第１の材料層８３１と第２の材料
層８３２との密着性を部分的に低下させる処理を行う。
密着性を部分的に低下させる処理は、剥離しようとする
領域の周縁に沿って前記第２の材料層または前記第１の
材料層にレーザー光を部分的に照射する処理、或いは、
剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に
圧力を加えて前記第２の材料層の層内または界面の一部
分に損傷を与える処理である。具体的にはダイヤモンド
ペンなどで硬い針を垂直に押しつけて荷重をかけて動か
せばよい。好ましくは、スクライバー装置を用い、押し
込み量を０．１ｍｍ〜２ｍｍとし、圧力をかけて動かせ
ばよい。このように、剥離を行う前に剥離現象が生じや
すくなるような部分、即ち、きっかけをつくることが重
要であり、密着性を選択的（部分的）に低下させる前処
理を行うことで、剥離不良がなくなり、さらに歩留まり
も向上する。

【０１１５】次いで、第１の接着材８３４で第２の基板
８３５と被剥離層８３３とを接着する。（図８（Ｂ））
第１の接着材８３４としては、反応硬化型接着剤、熱硬
化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、
嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げられる。加
えて、これらの接着剤が溶媒溶液に溶ける可溶性や、光
が照射されると接着力が低下する感光性を有していても
よい。これらの接着剤の組成としては、例えば、エポキ
シ系、アクリレート系、シリコーン系等いかなるもので
もよい。このような接着剤の形成は、例えば、塗布法に
よってなされる。なお、第１の接着材は後の工程で除去
される。ここでは、第１の接着材として溶媒溶液（水や
アルコールやトルエンなど）に溶ける可溶性を有する接
着材料を用いる。

【０１１６】また、第１の接着材８３４に代えて片面ま
たは両面に接着剤を有するテープを用いてもよい。この
テープの片面または両面には、溶媒溶液に溶ける可溶性
や、光が照射されると接着力が低下する感光性を有する
接着材を有していてもよい。

【０１１７】第２の基板８３５は、ガラス基板、石英基
板、セラミック基板、プラスチック基板などを用いるこ
とができる。また、シリコン基板を代表とする半導体基
板、またはステンレス基板を代表とする金属基板を用い
ても良い。

【０１１８】本実施例では、第２の基板８３５として第
１の基板８３０よりも厚さの厚く剛性の高い石英基板
（厚さ１．１ｍｍ）を用いる。第２の基板としてプラス
チックフィルムを用いた場合、第１の基板８３０上に形
成した素子をプラスチックフィルムに転写する際、即
ち、第１の接着材８３４で被剥離層８３３とフィルムを
接着してフィルムを持ち上げる際、フィルムが折れ曲が
り、被剥離層８３３も折れ曲がりの影響を受けて、クラ
ックが入ってしまう恐れがあった。そこで、第１の基板
８３０に形成した被剥離層８３３を剛性の高い第２の基
板８３５に第１の接着材８３４で貼りつけた後、第１の
基板８３０を剥離し、その後、第２の接着材８３６で素
子を含む層にプラスチックフィルム（第３の基板８３
７）を貼った後で第２の基板８３５を分離する手順とす
ると、クラックが発生しにくいものとすることができ
る。

【０１１９】次いで、上記密着性を部分的に低下させた
領域側から剥離させ、図８（Ｃ）中の矢印の方向に向か
って、第１の材料層８３１が設けられている第１の基板
８３０を物理的手段により引き剥がす。（図８（Ｃ））
第２の材料層８３２が圧縮応力を有し、第１の材料層８
３１が引張応力を有するため、比較的小さな力（例え
ば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超
音波等）で引き剥がすことができる。

【０１２０】こうして、第２の材料層８３２上に形成さ
れた被剥離層８３３を第１の基板８３０から分離するこ
とができる。剥離後の状態を図８（Ｄ）に示す。

【０１２１】次いで、第２の接着材８３６で第３の基板
８３７と第２の材料層８３２（及び被剥離層８３３）と
を接着する。（図８（Ｅ））第２の接着材８３６は、第
１の接着材８３４よりも接着力が強いことが重要であ
る。

【０１２２】第２の接着材８３６としては、反応硬化型
接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬
化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙
げられる。加えて、これらの接着剤が溶媒溶液に溶ける
可溶性や、光が照射されると接着力が低下する感光性を
有していてもよい。これらの接着剤の組成としては、例
えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等い
かなるものでもよい。このような接着剤の形成は、例え
ば、塗布法によってなされる。なお、第２の接着材は後
の工程で被剥離層の支持体の一つとなる。第２の接着材
８３６として、第３の基板と第２の接着材との密着性
と、第２の接着材と被剥離層の密着性とがどちらも高い
材料を用いる。ここでは、第２の接着材８３６として紫
外線硬化型接着剤を用いる。

【０１２３】また、第２の接着材８３６として溶媒溶液
に溶ける可溶性や、光が照射されると接着力が低下する
感光性を有している材料を用いた場合、後の工程で第３
の基板をも剥離することができ、第２の接着材のみを支
持体とすることも可能である。また、第２の接着材８３
６に代えて片面または両面に接着剤を有するテープを用
いてもよい。このテープの片面または両面には、溶媒溶
液に溶ける可溶性や、光が照射されると接着力が低下す
る感光性を有する接着材を有していてもよい。

【０１２４】第３の基板８３７は、フレキシブルな基板
を用いれば良い。本実施例では、第３の基板８３７とし
て、プラスチックフィルムとする。

【０１２５】図８（Ｅ）の状態を得たら、次いで、溶媒
溶液に漬けて第２の基板８３５のみを分離する。（図８
（Ｆ））第１の接着材は、溶媒溶液に溶ける可溶性を有
する接着材料を用いているため、簡単に除去され、第２
の基板８３５と被剥離層８３３とが分離する。

【０１２６】また、被剥離層８３３に含まれる素子の入
出力端子は、被剥離層の最上層（即ち、第２の基板側に
最も近い層）に露呈するように形成する。従って、上記
第２の基板の分離工程後、入出力端子部が露呈するよう
に、被剥離層表面の第１の接着材が完全に除去されるこ
とが望ましい。

【０１２７】また、ここでは、第１の接着材８３４とし
て溶媒溶液に溶ける可溶性を有する接着材料を用い、溶
媒溶液に漬けて第２の基板を分離した例を示したが、特
に限定されず、例えば、熱硬化型接着材（紫外線を照射
すると接着力が低下する）を第１の接着材として用い、
紫外線を照射することで第２の基板を分離してもよい。

【０１２８】以上の工程で第２の接着材８３６及び第３
の基板８３７を支持体とする被剥離層８３３を備えた半
導体装置を作製することができる。そして、図８（Ｇ）
に示すように湾曲させれば、曲面の曲率半径が、５０ｃ
ｍ〜２００ｃｍである半導体装置を完成させることがで
きる。湾曲させる際には設置する曲面に沿って接着すれ
ばよい。なお、第２の接着材８３６と被剥離層８３３と
の間には第２の材料層である酸化物層８３２がある。こ
うして得られる半導体装置は、第２の材料層８３２がス
パッタ法で成膜され、第２の材料層８３２中に微量の希
ガス元素を含ませているため、半導体装置全体としてフ
レキシブルなものとすることができる。

【０１２９】また、本実施例では第３の基板に接着して
から、湾曲させたが、直接、曲面を有する基材に第２の
接着材８３６で接着させて湾曲させてもよい。

【０１３０】ここでは、以上の工程で半導体装置を完成
させた例を示したが、以上の工程で半導体装置の途中ま
でを作製してもよい。例えば、上記工程に従って、ＴＦ
Ｔからなる回路を含む被剥離層を形成し、第２の接着材
及び第３の基板を支持体とする被剥離層を得た後で、さ
らに素子形成工程を加えて様々な半導体装置、代表的に
は有機化合物を含む層を発光層とする発光素子を有する
発光装置や液晶表示装置を完成させてもよい。

【０１３１】また、パッシブ型の有機化合物を含む層を
発光層とする発光素子を有する発光装置を作製すること
もできる。

【０１３２】また、第３の基板と第２の接着材との密着
性を低下させるため、第３の基板８３７として表面にＡ
ｌＮ_XＯ_Y膜が形成されたプラスチックフィルムを用いた
場合、第２の基板８３５及び第３の基板８３７を分離す
ることができる。この場合、第２の接着材８３６を支持
体とする被剥離層８３３を備えた半導体装置を作製する
ことができる。この半導体装置は支持体を第２の接着材
８３６のみとしているため薄く、軽量、且つ、フレキシ
ブルなものとすることができる。

【０１３３】また、実際に上記工程を行って、第１の基
板を剥離する前に、第１の基板上に形成されたＴＦＴの
電気測定を行い、第１の基板及び第２の基板を剥離した
後、再度、ＴＦＴの電気測定を行った。剥離前後でＴＦ
Ｔの特性はほとんど変化なかった。剥離後のチャネル長
Ｌ／チャネル幅Ｗ＝５０μｍ／５０μｍのｎチャネル型
ＴＦＴのＶ−Ｉ特性グラフを図９に示す。また、剥離後
のチャネル長Ｌ／チャネル幅Ｗ＝５０μｍ／５０μｍの
ｐチャネル型ＴＦＴのＶ−Ｉ特性グラフを図１０に示
す。

【０１３４】剥離前後でＴＦＴの特性はほとんど変化な
かったことから、このような一連の手順で転写、貼り合
わせなどを行っても、ＴＦＴに影響を与えない工程であ
るといえる。また、プラスチック基板上にＴＦＴを直接
形成することも可能であるが基板の耐熱性が低いため、
３００℃以上の熱処理を行うことが困難であり、図９、
及び図１０で得られるような高い特性を示すＴＦＴを形
成することも困難である。本実施例に示したように、耐
熱性を有する基板上にＴＦＴを形成した後で、耐熱性を
有する基板を剥離することによって図９及び図１０で得
られるような高い特性を示すＴＦＴを形成することが可
能となっている。

【０１３５】［実施例４］本実施例では、実施例３に示
した技術を用い、有機化合物を含む層を発光層とする発
光素子を有する発光装置を作製する手順を図１１に示
す。

【０１３６】まず、同一基板上に画素部（ｎチャネル型
ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）と、画素部の周辺に設
ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャ
ネル型ＴＦＴ）を同時に作製し、その上に有機発光素子
（ＯＬＥＤ：Organic LightEmitting Device）を形成す
る。

【０１３７】実施例３に従って第１の基板９３０上に窒
化物層または金属層からなる第１の材料層９３１、酸化
物層からなる第２の材料層９３２を形成する。

【０１３８】次いで、第２の材料層９３２上にＴＦＴ及
び配線を含む層９３３ａを、実施例１に示した技術を用
いて作製すればよい。各ＴＦＴを覆う絶縁膜を形成した
後、画素部に設けられたＴＦＴと電気的に接続する陰極
または陽極を形成する。次いで、陰極または陽極の端部
を覆うように両端にバンクとよばれる絶縁物を形成す
る。また、必要であれば適宜、ＴＦＴを覆って窒化膜か
らなるパッシベーション膜（保護膜）を形成してもよ
い。次いで、両端がバンクで覆われている陰極または陽
極上にＥＬ層（有機化合物材料層）および有機発光素子
の陽極または陰極を形成する。ＥＬ層の下層を陰極とし
た場合、ＥＬ層上には陽極を設ければよく、ＥＬ層の下
層を陽極とした場合、ＥＬ層上には陰極を設ければよ
い。

【０１３９】ＥＬ層としては、発光層、電荷輸送層また
は電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光及びそ
のためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成す
れば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や高分子系有
機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として一重項
励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化
合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リ
ン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄
膜を用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入
層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能であ
る。これらの有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用
いることができる。なお、ＥＬ層は合計しても１００nm
程度の薄膜層として形成する。そのため、陰極または陽
極として形成する表面は平坦性を高めておく必要があ
る。

【０１４０】また、陰極に用いる材料としては仕事関数
の小さい金属（代表的には周期表の１族もしくは２族に
属する金属元素）や、これらを含む合金を用いることが
好ましいとされている。仕事関数が小さければ小さいほ
ど発光効率が向上するため、中でも、陰極に用いる材料
としては、アルカリ金属の一つであるＬｉ（リチウム）
を含む合金材料が望ましい。

【０１４１】また、陽極に用いる導電膜としては、陰極
を形成する材料よりも仕事関数の大きい材料を用い、Ｉ
ＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム
酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）等、さらにＩＴＯよりもシート抵抗の低い材料、具
体的には白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン
（Ｗ）、もしくはニッケル(Ｎｉ)といった材料を用いる
ことができる。

【０１４２】なお、本明細書では、有機化合物を含む層
を発光層とする発光素子の陽極と陰極の間に形成された
全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体
的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、
電子輸送層等が含まれる。基本的に有機発光素子は、陽
極／発光層／陰極が順に積層された構造を有しており、
この構造に加えて、陽極／正孔注入層／発光層／陰極
や、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極等の
順に積層した構造を有していることもある。

【０１４３】有機化合物を含む層を発光層とする発光素
子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（El
ectroluminescence）が得られる有機化合物（有機発光
材料）を含む層（以下、有機発光層と記す）と、陽極
と、陰極とを有している。

【０１４４】また、有機発光素子に流れる電流をＴＦＴ
で制御する場合、大きく分けて２通りの方法がある。具
体的には、飽和領域と呼ばれる電圧範囲で電流を制御す
る方法と、飽和領域に達するまでの電圧範囲で電流を制
御する方法とがある。本明細書では、Ｖｄ−Ｉｄ曲線に
おいて、電流値がほぼ一定となるＶｄの範囲を飽和領域
と呼んでいる。本発明は有機発光素子の駆動方法に限定
されず、どのような駆動方法を用いてもよい。

【０１４５】以上の工程で、有機化合物を含む層を発光
層とする発光素子を含む層９３３ｂと、該発光素子と接
続するＴＦＴを含む層９３３ａとが積層された被剥離層
が形成される。なお、有機化合物を含む層を発光層とす
る発光素子は水分や酸素に弱いため、有機化合物を含む
層を発光層とする発光素子を形成した直後に、封止のた
めの基板や封止缶や封止材で封止してもよい。

【０１４６】次いで、第１の材料層９３１と第２の材料
層９３２との密着性を部分的に低下させる処理を行う。
密着性を部分的に低下させる処理は、剥離しようとする
領域の周縁に沿って前記第２の材料層または前記第１の
材料層にレーザー光を部分的に照射する処理、或いは、
剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に
圧力を加えて前記第２の材料層の層内または界面の一部
分に損傷を与える処理である。具体的にはダイヤモンド
ペンなどで硬い針を垂直に押しつけて荷重をかけて動か
せばよい。好ましくは、スクライバー装置を用い、押し
込み量を０．１ｍｍ〜２ｍｍとし、圧力をかけて動かせ
ばよい。このように、剥離を行う前に剥離現象が生じや
すくなるような部分、即ち、きっかけをつくることが重
要であり、密着性を選択的（部分的）に低下させる前処
理を行うことで、剥離不良がなくなり、さらに歩留まり
も向上する。

【０１４７】次いで、被剥離層９３３ａに設けられたＴ
ＦＴと接続する引き出し配線の端部に設けられた端子電
極にＦＰＣ９０１を貼りつける。

【０１４８】次いで、第１の接着材９３４で第２の基板
９３５と被剥離層９３３ａ、９３３ｂとを接着する。
（図９（Ｂ））第２の基板９３５には予め接着剤９０３
でフィルム９０２を接着しておく。この接着剤９０３
は、第１の接着材９３４よりも接着力の弱い材料を用い
ることが好ましく、溶媒溶液に溶ける可溶性や、光が照
射されると接着力が低下する感光性を有しているものが
望ましい。なお、接着材９０３は後の工程で除去され
る。また、接着材９０３に代えて片面または両面に接着
剤を有するテープを用いてもよい。このテープの片面ま
たは両面には、溶媒溶液に溶ける可溶性や、光が照射さ
れると接着力が低下する感光性を有する接着材を有して
いてもよい。

【０１４９】第１の接着材９３４としては、反応硬化型
接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬
化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙
げられる。これらの接着剤の組成としては、例えば、エ
ポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等いかなるも
のでもよい。ただし、有機化合物を含む層を発光層とす
る発光素子は水分や酸素に弱いため、水分や酸素のバリ
ア性の高い材料であることが望ましい。このような接着
剤の形成は、例えば、塗布法によってなされる。本実施
例では第１の接着材９３４として熱硬化型接着剤を用い
る。

【０１５０】第２の基板９３５は、ガラス基板、石英基
板、セラミック基板、プラスチック基板などを用いるこ
とができる。また、シリコン基板を代表とする半導体基
板、またはステンレス基板を代表とする金属基板を用い
ても良い。

【０１５１】本実施例では、第２の基板９３５として第
１の基板９３０よりも厚さの厚く剛性の高い石英基板
（厚さ１．１ｍｍ）を用いる。第２の基板としてプラス
チックフィルムを用いた場合、第１の基板９３０上に形
成した素子をプラスチックフィルムに転写する際、即
ち、第１の接着材９３４で被剥離層９３３とフィルムを
接着してフィルムを持ち上げる際、フィルムが折れ曲が
り、被剥離層も折れ曲がりの影響を受けて、クラックが
入ってしまう恐れがあった。そこで、第１の基板９３０
に形成した被剥離層を剛性の高い第２の基板９３５に第
１の接着材９３４で貼りつけた後、第１の基板９３０を
剥離し、その後、第２の接着材９３６で素子を含む層に
プラスチックフィルム（第３の基板９３７）を貼った後
で第２の基板９３５を分離する手順とすると、クラック
が発生しにくいものとすることができる。

【０１５２】次いで、上記密着性を部分的に低下させた
領域側から剥離させ、図１１（Ｃ）中の矢印の方向に向
かって、第１の材料層９３１が設けられている第１の基
板９３０を物理的手段により引き剥がす。（図１１
（Ｃ））第２の材料層９３２が圧縮応力を有し、第１の
材料層９３１が引張応力を有するため、比較的小さな力
（例えば、人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風
圧、超音波等）で引き剥がすことができる。

【０１５３】こうして、第２の材料層９３２上に形成さ
れた被剥離層９３３ａ、９３３ｂを第１の基板９３０か
ら分離することができる。

【０１５４】次いで、第２の接着材９３６で第３の基板
９３７と第２の材料層９３２（及び被剥離層９３３ａ、
９３３ｂ）とを接着する。（図１１（Ｄ））第２の接着
材９３６は、接着剤９０３よりも接着力が強いことが重
要である。

【０１５５】第２の接着材９３６としては、反応硬化型
接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬
化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙
げられる。本実施例では第２の接着材９３６として熱硬
化型接着剤を用いる。第２の接着材９３６として溶媒溶
液に溶ける可溶性や、光が照射されると接着力が低下す
る感光性を有している材料を用いた場合、後の工程で第
３の基板をも剥離することができ、フィルム９０２及び
第１の接着材及び第２の接着材のみを支持体とすること
も可能である。

【０１５６】第３の基板９３７は、フレキシブルな基板
を用いれば良い。本実施例では、第３の基板９３７とし
て、９０２と同じプラスチックフィルムを用いる。

【０１５７】図１１（Ｄ）の状態を得たら、次いで、紫
外線を照射して接着剤９０３の接着力を弱め、第２の基
板９３５のみを分離する。（図１１（Ｅ））紫外線を照
射することによって簡単に剥がされ、第２の基板９３５
とフィルム９０２とが分離する。

【０１５８】以上の工程で第２の接着材９３６及び第３
の基板９３７を支持体とする被剥離層９３３ａ、９３３
ｂを備えた半導体装置を作製することができる。そし
て、図１１（Ｆ）に示すように湾曲させれば、曲面の曲
率半径が、５０ｃｍ〜２００ｃｍである半導体装置を完
成させることができる。湾曲させる際には設置する曲面
に沿って接着すればよい。なお、第２の接着材９３６と
被剥離層９３３ａとの間には第２の材料層である酸化物
層９３２がある。こうして得られる半導体装置は、第２
の材料層９３２がスパッタ法で成膜され、第２の材料層
９３２中に微量の希ガス元素を含ませているため、半導
体装置全体としてフレキシブルなものとすることができ
る。

【０１５９】また、上記手順によって得られる湾曲させ
た有機化合物を含む層を発光層とする発光素子を有する
半導体装置の外観図を図１２（Ａ）、及び図１２（Ｂ）
に示す。

【０１６０】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は図１と対
応しており、同一の部位には同じ符号を用いている。図
１２（Ａ）に示す半導体装置は、図１２（Ａ）中の矢印
の方向に発光しており、且つ、方向１９に示す方向に湾
曲している。ここでは図示しないが、画素部１２や駆動
回路１７に設けられた多数の半導体層のチャネル長方向
は全て同一方向に配置されている。また、レーザー光の
照射方向、即ち走査方向は、チャネル長方向と同一とし
ている。こうすることによって、結晶成長方向とチャネ
ル長方向とを一致させ、電界効果移動度を実質的に高く
している。

【０１６１】また、図１２（Ｂ）に示す半導体装置は、
図１２（Ａ）とは逆方向に発光しており、且つ、方向１
９に示す方向に湾曲している。なお、発光方向は、有機
化合物を含む層を発光層とする発光素子の作製方法及び
画素の回路構成によって実施者が適宜決定することがで
きる。

【０１６２】［実施例５］本実施例では実施例１乃至４
のいずれか一に示した技術によって得られた曲面を有す
るディスプレイを乗物に搭載した例を示す。ここでは乗
物の代表的な例として自動車を用いたが、特に限定され
ず、航空機、列車、電車などに適用できることはいうま
でもない。

【０１６３】図１３は、自動車の運転席周辺を示す図で
ある。ダッシュボード部には音響再生装置、具体的には
カーオーディオや、カーナビゲーションが設けられてい
る。カーオーディオの本体２７０１は、表示部２７０
２、操作スイッチ２７０３、２７０４を含む。表示部２
７０２に本発明を実施することによって薄型、且つ、軽
量なカーオーディオを完成させることができる。また、
カーナビゲーションの表示部２８０１に本発明を実施す
ることによって薄型、且つ、軽量なカーナビゲーション
完成させることができる。

【０１６４】また、操作ハンドル部２６０２付近には、
ダッシュボード部２６０１にスピードメータなどの計器
のデジタル表示がなされる表示部２６０３が形成され
る。表示部２７０２に本発明を実施することによって薄
型、且つ、軽量な機械類の表示器を完成させることがで
きる。

【０１６５】また、曲面を有するダッシュボード部２６
０１に貼りつけられた表示部２６０２を形成してもよ
い。表示部２６０２に本発明を実施することによって薄
型、且つ、軽量な機械類の表示器や画像表示装置を完成
させることができる。なお、表示部２６０２は、矢印で
しめした方向に湾曲されている。

【０１６６】また、曲面を有するフロントガラス２６０
４に貼りつけられた表示部２６００を形成してもよい。
表示部２６００に本発明を実施する場合、透過する材料
を用いればよく、本発明によって薄型、且つ、軽量な機
械類の表示器や画像表示装置を完成させることができ
る。なお、表示部２６００は、矢印でしめした方向に湾
曲されている。ここではフロントガラスとしたが他のウ
インドウガラスに設けることも可能である。

【０１６７】例えば、曲面を有するリアウインドウ２９
００に貼りつけられた表示部２９０２を形成してもよ
い。図１４は、自動車の後部座席周辺を示す図である。
なお、図１４は図１３と対応しており、操作ハンドル部
は、同一であるため図１３と同じ符号を用いている。

【０１６８】また、リアウインドウ２９００に本発明の
フレキシブルな表示装置を貼りつけ、さらに車外に後方
を撮影できるカメラを取りつけ、互いに接続すれば、運
転者は、車体２９０６が邪魔になって見ることができな
い場所を見ることができる。なお、表示部２９０２は、
矢印でしめした方向に湾曲されている。

【０１６９】また、図１４に示すように右ハンドルであ
れば、左後方に車体２９０６の一部（窓ガラスの間の部
分）があるため死角が存在しているが、窓ガラスの間の
部分に本発明のフレキシブルな表示装置（表示部２９０
１）を貼りつけ、さらに車外に死角方向を撮影できるカ
メラを取りつけ、互いに接続すれば、運転者が死角を確
認することができる。なお、表示部２９０１は、矢印で
しめした方向に湾曲されている。

【０１７０】また、シート２９０４に表示部２９０５を
設けてもよい。後部座席に座った人がテレビをみたり、
カーナビゲーションの表示を見ることができる。

【０１７１】また、ここでは図示しないが、車の天井を
基材とし、天井の曲面に沿って有機化合物を含む層を発
光層とする発光素子を有する表示装置を湾曲させて接着
することによって、映像の表示や車内の照明を行うこと
ができる。

【０１７２】このように、本発明の曲面を有するディス
プレイは、曲率半径が５０ｃｍ〜２００ｃｍである曲面
を有する車内のいたるところに簡単に搭載することがで
きる。

【０１７３】また、本実施例では車載用カーオーディオ
やカーナビゲーションを示すが、その他の乗物の表示器
や、据え置き型のオーディオやナビゲーション装置に用
いても良い。

【０１７４】また、本実施例は、実施例１乃至４のいず
れか一と自由に組み合わせることができる。

【０１７５】［実施例６］実施例１乃至５においては、
剥離法として２層間の膜応力（応力歪み）を利用して剥
離を行う剥離方法を用いたが、特に限定されず、被剥離
層と基板との間に分離層を設け、該分離層を薬液（エッ
チャント）で除去して被剥離層と基板とを分離する方法
や、被剥離層と基板との間に非晶質シリコン（またはポ
リシリコン）からなる分離層を設け、基板を通過させて
レーザー光を照射して非晶質シリコンに含まれる水素を
放出させることにより、空隙を生じさせて被剥離層と基
板を分離させる方法などを用いることが可能である。

【０１７６】ここでは分離層として水素を多量に含む非
晶質シリコン（またはポリシリコン）を用い、分離層に
レーザー光を照射することによって剥離する例を図１５
に示す。

【０１７７】図１５（Ａ）中、６００は基板、６０１は
分離層、６０２は被剥離層である。

【０１７８】図１５（Ａ）において、基板６００は透光
性を有する基板、ガラス基板、石英基板などを用いる。

【０１７９】次いで、分離層６０１を形成する。分離層
６０１としてはアモルファスシリコンまたはポリシリコ
ンを用いる。なお、分離層６０１は、スパッタ法、プラ
ズマＣＶＤ法などの成膜方法を用い、適宜、膜中に多量
の水素を含ませるとよい。

【０１８０】次いで、分離層６０１上に被剥離層６０２
を形成する。（図１５（Ａ））被剥離層６０２は、ＴＦ
Ｔを代表とする様々な素子（薄膜ダイオード、シリコン
のＰＩＮ接合からなる光電変換素子やシリコン抵抗素
子）を含む層とすればよい。また、基板６００の耐え得
る範囲の熱処理を行うことができる。ただし、分離層６
０１は、被剥離層６０２の作製工程における熱処理によ
って膜剥がれなどが生じないようにする。本実施例のよ
うに、レーザー光を用いて剥離する場合においては、剥
離前に水素が放出しないように熱処理温度を４１０℃以
下として被剥離層に含まれる素子を形成することが望ま
しい。

【０１８１】次いで、基板６００を通過させ、分離層に
レーザー光を照射する。（図１５（Ｂ））レーザー光と
しては、エキシマレーザー等の気体レーザーや、ＹＡＧ
レーザーなどの固体レーザーや、半導体レーザーを用い
ればよい。また、レーザー発振の形態は、連続発振、パ
ルス発振のいずれでもよく、レーザービームの形状も線
状または矩形状でもよい。本実施例において、実施例１
に示したレーザー照射装置を用いる。実施例１に示した
レーザー照射装置を用いることによって、大面積基板の
全面にわたって、スループット良くレーザービームを照
射することができる。また、実施例１に示したレーザー
照射装置は、結晶化や剥離に用いるだけでなく様々なレ
ーザーアニールに用いることができる。

【０１８２】上記レーザー光の照射によって分離層６０
１に含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じ
させて被剥離層６０２と基板６００を分離させる。（図
１５（Ｃ））実施例１に示したレーザー照射装置を用い
ることによって、大きな面積を有する被剥離層を全面に
渡って歩留まりよく剥離することが可能となる。

【０１８３】剥離後の状態を図１５（Ｄ）に示す。ま
た、ここでは、被剥離層６０２の機械的強度が十分であ
ると仮定した例を示しているが、被剥離層６０２の機械
的強度が不十分である場合には、被剥離層６０２を固定
する支持体（図示しない）を貼りつけた後、剥離するこ
とが好ましい。

【０１８４】また、剥離後の被剥離層は、ある一方向に
湾曲させることができる。被剥離層は曲面を有する転写
体（図示しない）に貼り付けることも可能であることは
言うまでもない。

【０１８５】本実施例においても、レーザー光の照射方
向（走査方向）と、被剥離層に設けられた全ての半導体
層のチャネル長方向とを同一方向とし、これらの方向と
湾曲している方向とが直交するように設定する。こうす
ることで曲面を有するディスプレイを実現することがで
きる。

【０１８６】また、本実施例は、実施の形態、実施例１
乃至５と自由に組み合わせることができる。

【０１８７】なお、本実施例と実施例１と組み合わせる
場合には、実施例１の４０９に代えて本実施例の分離層
６０１を用い、裏面からレーザーを照射し、剥離すれば
よい。

【０１８８】また、同様に本実施例と実施例２と組み合
わせる場合には、実施例２の５０９に代えて本実施例の
分離層６０１を用い、裏面からレーザーを照射し、剥離
すればよい。

【０１８９】

【発明の効果】本発明により、大面積基板の全面にわた
って、ＴＦＴを形成する半導体領域の位置に合わせてレ
ーザービームを照射して結晶化させ、スループット良く
大粒径の結晶半導体膜を形成することができ、しかもＴ
ＦＴの特性を向上させるとともに、曲面を有するディス
プレイを実現することができる。

【０１９０】本発明により曲面を有するディスプレイが
実現でき、限られた空間、例えば自動車や航空機などの
乗物の運転席などに映像や計器のディスプレイを設けよ
うとする場合、さまざまな曲面を有する部位（窓や天井
やドアやダッシュボードなど）に設置することができ、
空間スペースを狭めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を示す工程図である。（実施の形態）

【図２】 本発明における各方向を示す図である。（実
施の形態）

【図３】 レーザー照射装置の一態様を示す配置図であ
る。（実施例１）

【図４】 レーザー照射装置の一態様を示す配置図であ
る。（実施例１）

【図５】 ＴＦＴが設けられた基板の構成と、ＴＦＴを
構成する半導体領域の配置とレーザービームの走査方向
の関係を説明する図である。

【図６】 半導体膜におけるレーザービームの走査方向
と、トップゲート型ＴＦＴの作製工程を説明する図であ
る。

【図７】 半導体膜におけるレーザービームの走査方向
と、ボトムゲート型ＴＦＴの作製工程を説明する図であ
る。

【図８】 実施例３を示す工程図。

【図９】 剥離後のｎチャネル型ＴＦＴのＶ−Ｉ特性グ
ラフを示す図。

【図１０】 剥離後のｐチャネル型ＴＦＴのＶ−Ｉ特性
グラフを示す図。

【図１１】 実施例４を示す工程図。

【図１２】 湾曲させた有機化合物を含む層を発光層と
する発光素子を有する半導体装置の外観図。（実施例
４）

【図１３】 車の運転席における前方周辺を示す図であ
る。（実施例５）

【図１４】 車の後部を示す図である。（実施例５）

【図１５】 実施例６を示す工程図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/10 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｄ 33/14 ６２６Ｃ (72)発明者 桑原 秀明 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 山崎 舜平 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 Ｆターム(参考） 3K007 AB17 AB18 BA07 CA06 DB03 FA01 GA00 5F052 AA02 BA07 BA18 BB01 BB02 BB04 BB07 CA10 DA02 DA03 EA13 FA06 JA01 JA02 JA07 KB09 5F110 AA30 BB02 CC02 CC05 CC08 DD01 DD02 DD05 DD12 DD14 DD15 DD21 GG01 GG02 GG05 GG13 GG24 GG25 NN02 NN72 PP03 PP04 PP05 PP06 PP13 PP24 PP35 QQ16

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凸状または凹状に湾曲した曲面を有する基
   材上に、薄膜トランジスタ及び有機化合物を含む層を発
   光層とする発光素子を有する表示装置が計器または照明
   装置として搭載された乗物。
2. 【請求項２】請求項１において、前記曲面の曲率半径
   は、５０ｃｍ〜２００ｃｍであることを特徴とする乗
   物。
3. 【請求項３】凸状または凹状に湾曲した曲面を有する基
   材上に、薄膜トランジスタ及び有機化合物を含む層を発
   光層とする発光素子を有することを特徴とする表示装
   置。
4. 【請求項４】第１の基板上に半導体素子を含む被剥離層
   を形成する第１工程と、前記被剥離層に第２の基板を第
   １の接着材で接着させ、前記被剥離層を前記第１の基板
   と前記第２の基板とで挟む第２工程と、前記被剥離層と
   前記第１の基板とを分離する第３工程と、前記被剥離層
   に第３の基板を第２の接着材で接着させ、前記被剥離層
   を前記第２の基板と前記第３の基板とで挟む第４工程
   と、前記被剥離層と前記第２の基板とを分離して、前記
   第２の接着材及び前記第３の基板を支持体とする前記被
   剥離層を形成する第５工程と、前記第３の基板を湾曲さ
   せる第６工程とを有することを特徴とする半導体装置の
   作製方法。
5. 【請求項５】請求項４に記載の前記第５工程において、
   前記第１の接着材は溶媒溶液で溶かして除去し、前記被
   剥離層と前記第２の基板とを分離することを特徴とする
   半導体装置の作製方法。
6. 【請求項６】請求項４において、前記第１の接着材は感
   光性を有する接着材であり、前記第５工程において、光
   を照射して前記被剥離層と前記第２の基板とを分離する
   ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 【請求項７】第１の基板上に有機化合物を含む層を発光
   層とする発光素子または半導体素子を含む被剥離層を形
   成する第１工程と、前記被剥離層に第２の基板を第１の
   接着材で接着させ、前記被剥離層を前記第１の基板と、
   フィルムが設けられた前記第２の基板とで挟む第２工程
   と、前記被剥離層と前記第１の基板とを分離する第３工
   程と、前記被剥離層に第３の基板を第２の接着材で接着
   させ、前記被剥離層を前記第２の基板と前記第３の基板
   とで挟む第４工程と、前記フィルムと前記第２の基板と
   を分離して、前記フィルム、前記第２の接着材、及び前
   記第３の基板を支持体とする前記被剥離層を形成する第
   ５工程と、前記第３の基板を湾曲させる第６工程とを有
   することを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. 【請求項８】請求項７において、前記フィルムは感光性
   を有する接着材を両面または片面に有するテープであ
   り、前記第５工程において、光を照射して前記フィルム
   と前記第２の基板とを分離することを特徴とする半導体
   装置の作製方法。
9. 【請求項９】請求項４乃至８のいずれか一において、前
   記第１の基板及び前記第２の基板は、前記第３の基板よ
   りも剛性が高い材料であることを特徴とする半導体装置
   の作製方法。
10. 【請求項１０】請求項４乃至９のいずれか一において、
    前記第３の基板は、可撓性を有する基板であることを特
    徴とする半導体装置の作製方法。