JP4809600B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や有機発光素子を有する発光表示装置を部品として搭載した電子機器に関する。

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、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。

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。

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。

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液晶表示装置や発光素子は実現されていない。

また、基板上に分離層を介して存在する被剥離層を前記基板から剥離する剥離方法が既に提案されている。例えば、特許文献１、特許文献２に記載された技術は、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、空隙を生じさせて基板を分離させるというものである。加えて、この技術を用いて特許文献３には被剥離層（公報では被転写層と呼んでいる）をプラスチックフィルムに貼りつけて液晶表示装置を完成させるという記載もある。

しかしながら、上記方法では、透光性の高い基板を使用することが必須であり、基板を通過させ、さらに非晶質シリコンに含まれる水素を放出させるに十分なエネルギーを与えるため、比較的大きなエネルギーのレーザー光の全面照射が必要とされ、被剥離層に損傷を与えてしまうという問題がある。また、上記方法では、分離層上に素子を作製した場合、素子作製プロセスで高温の熱処理等を行えば、分離層に含まれる水素が拡散して低減してしまい、レーザー光を分離層に照射しても剥離が十分に行われない恐れがある。従って、分離層に含まれる水素量を維持するため、分離層形成後のプロセスが制限されてしまう問題がある。また、上記公報には、被剥離層への損傷を防ぐため、遮光層または反射層を設ける記載もあるが、その場合、透過型液晶表示装置を作製することが困難である。加えて、上記方法では、大きな面積を有する被剥離層を剥離するのは困難である。

そこで、本出願人は、特許文献４に記載の剥離および転写技術を提案している。
特開平１０−１２５９２９号公報 特開平１０−１２５９３１号公報 特開平１０−１２５９３０号公報 特開２００３−１７４１５３

本発明は、被剥離層に損傷を与えない剥離方法を提供し、小さな面積を有する被剥離層の剥離だけでなく、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を課題としている。

本発明は、基板に金属層を形成し、その上に酸化物層を積層形成する際、該金属層の酸化金属層を金属層と酸化物層との界面に形成し、この酸化金属層を利用して後の工程で剥離を行う剥離方法を用いる。

具体的には、ガラス基板上にスパッタ法でタングステン膜（または窒化タングステン膜などの合金膜）を形成し、スパッタ法で酸化シリコン膜を積層形成する。スパッタ法で酸化シリコン膜を形成する際にアモルファス状態の酸化タングステン層が形成される。そして酸化シリコン膜上にＴＦＴなどの素子形成を行い、素子形成プロセスで４００℃以上の熱処理を行うことで酸化タングステン層を結晶化させる。物理的な力を加えると、酸化タングステン層の層内または界面で剥離が生じる。こうして剥離された被剥離層（ＴＦＴなどの素子含む）をプラスチック基板に転写する。

また、剥離を行う前に剥離現象が生じやすくなるように、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。

本発明では、固定基板を貼り付けた後、ガラス基板にスクライブまたはレーザー光照射を行うことによりきっかけをつくってガラス基板の一部を除去する。

レーザー光としては、エキシマレーザー、ＣＯ₂レーザー、アルゴンレーザー等の気体レーザーや、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどの固体レーザーや、ＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶にＮｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープした結晶を使った固体レーザーや、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、矩形状、円状、楕円状のいずれでもよい。また、使用する波長は、基本波、第２高調波、第３高調波のいずれでもよく、実施者が適宜選択すればよい。また、走査方法は、縦方向、横方向、斜め方向のいずれでもよく、さらに往復させてもよい。

そして除去した部分から剥離させてゆくことを特徴としている。こうすることによって、貼りあわされた２枚の固定基板の間に剥離用のくさびを押し込みやすくする。

また、比較的大きな基板を用いる場合、多面取りを行うが、基板の位置合わせなどに用いるアライメントマーカが複数必要となってくる。アライメントマーカは、エッチングホールによって形成している。このエッチングホールはガラス基板を底面とする孔であり、層間絶縁膜およびタングステン膜までも除去されている。このアライメントマーカによって剥離不良が発生することがある。アライメントマーカが設けられた箇所と回路とが剥離する方向に並べられている場合、アライメントマーカの箇所で剥離不良が生じた場合、その剥離する方向の延長上にある回路にダメージを与える恐れがある。

そこで、本発明では、基板の周縁部のみにアライメントマーカを配置し、剥離する前にガラス基板の一部としてアライメントマーカーごと除去する。アライメントマーカはTFTを作製した後の工程では特に必要でなくなるため、除去しても問題ない。また、剥離不良はアライメントマーカの配置にも関連しているため、アライメントマーカーが並べて複数配置されている方向に剥離を行う。また、剥離する方向に合わせて、アライメントマーカーの位置と回路との配置を適宜設定する。

また、フレキシブルなフィルム上に形成されたデバイスの実装において、ＦＰＣを圧着によって貼り付けて端子電極と導通を取るが、この圧着工程において、フィルム上に形成された配線（端子電極に繋がる配線）がダメージを受けてクラックが発生しやすい。フィルムが柔軟性を持っているため加圧変形によってクラックが発生したと推測される。このクラックが大きい場合には断線となる恐れがある。

そこで本発明は、端子電極の接続部を除く全面（端子電極の周縁部を含む）を樹脂で覆い、クラックの発生を防止することも特徴としている。

本明細書で開示する発明の構成は、
第１の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上に溶媒に溶ける有機樹脂膜を塗布する工程と、
前記有機樹脂膜上に第１の両面テープを貼り付ける工程と、
前記第１の基板の一部を切断して除去する工程と、
前記第１の両面テープに第２の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板の一部を除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離する工程と、
前記素子を含む被剥離層に接着材で第４の基板を貼り付ける工程と、
前記第２の基板を除去する工程と、
前記第１の両面テープを除去する工程と、
前記有機樹脂膜を溶媒で溶かして除去する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。

また、他の発明の構成は、
第１の基板上に素子及びアライメントマーカ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上に溶媒に溶ける有機樹脂膜を形成する工程と、
前記有機樹脂膜上に第１の両面テープを貼り付ける工程と、
前記アライメントマーカと重なる前記第１の基板の一部を切断して除去する工程と、
前記第１の両面テープに第２の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板の一部を除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離する工程と、
前記素子を含む被剥離層に接着材で第４の基板を貼り付ける工程と、
前記第２の基板を除去する工程と、
前記第１の両面テープを除去する工程と、
前記有機樹脂膜を溶媒で溶かして除去する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。

上記各構成において、前記第２の基板および前記第３の基板は、前記第１の基板よりも剛性の高い基板であり、且つ、前記第４の基板はフィルム基板であることを特徴としている。

上記各構成では、第１の基板から剥離する際に、その強度等が不十分である場合を考慮して、第１の基板に第３の基板を貼り合わせて剥離を行っているが、強度等が十分である場合には特に第３の基板を貼りあわせることは不必要となる。

また、他の発明の構成は、
第１の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上に溶媒に溶ける有機樹脂膜を形成する工程と、
前記有機樹脂膜上に両面テープを貼り付ける工程と、
前記第１の基板の一部を切断して除去する工程と、
前記両面テープに第２の基板を貼り付ける工程と、
前記第１の基板の一部を切断して除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板と素子を含む被剥離層とを分離する工程と、
前記素子を含む被剥離層に接着材で第３の基板を貼り付ける工程と、
前記第２の基板を除去する工程と、
前記両面テープを除去する工程と、
前記有機樹脂膜を溶媒で溶かして除去する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。

上記構成において、前記第２の基板は、前記第１の基板よりも剛性の高い基板であり、且つ、前記第３の基板はフィルム基板であることを特徴としている。

また、他の発明の構成は、
第１の基板上に素子及び端子電極を含む被剥離層を形成する工程と、
前記素子及び端子電極を含む被剥離層を第１の基板から剥離する工程と、
前記素子及び端子電極を含む被剥離層に接着材で第２の基板を貼り付ける工程と、
周縁部が樹脂で覆われた端子電極にＦＰＣを圧着する工程と、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。

上記構成において、前記第１の基板は、ガラス基板であり、且つ、前記第２の基板はフィルム基板であることを特徴としている。

また、上記各構成において、被剥離層を第１の基板から剥離する工程は、特に限定されず、公知の方法を用いればよいが、中でも特開２００３−１７４１５３に記載の剥離および転写技術を用いれば、ガラス基板上で５００℃以上の加熱処理により得られる高い移動度を有するTFTを歩留まりよくプラスチック基板に転写することができる。特開２００３−１７４１５３に記載の剥離および転写技術は、基板に金属層を形成し、その上に酸化物層を積層形成する際、該金属層の酸化金属層を金属層と酸化物層との界面に形成し、この酸化金属層を利用して後の工程で剥離を行う剥離方法である。

具体的には、ガラス基板上にスパッタ法でタングステン膜を形成し、スパッタ法で酸化シリコン膜を積層形成する。スパッタ法で酸化シリコン膜を形成する際にアモルファス状態の酸化タングステン層が形成される。そして酸化シリコン膜上にＴＦＴなどの素子形成を行い、素子形成プロセスで４００℃以上の熱処理を行うことで酸化タングステン層を結晶化させる。物理的な力を加えると、酸化タングステン層の層内または界面で剥離が生じる。こうして剥離された被剥離層（ＴＦＴなどの素子含む）をプラスチック基板に転写する。

また、上記各構成において、被剥離層は、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やセンサ素子（代表的にはポリシリコンを用いた感圧式指紋センサー））を有する半導体集積回路を含む層である。また、本明細書中では、被剥離層を、分離層とも呼ぶこととする。

また、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えば、トップゲート型ＴＦＴや、ボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや、順スタガ型ＴＦＴを用いることが可能である。また、シングルゲート構造のＴＦＴに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型ＴＦＴ、例えばダブルゲート型ＴＦＴとしてもよい。

また、ＴＦＴの活性層としては、非晶質半導体膜、結晶構造を含む半導体膜、非晶質構造を含む化合物半導体膜などを適宜用いることができる。さらにＴＦＴの活性層として、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるセミアモルファス半導体膜（微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれる）も用いることができる。セミアモルファス半導体膜は、少なくとも膜中の一部の領域には、直径０．５〜２０nmの結晶粒を含んでおり、ラマンスペクトルが５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている。また、セミアモルファス半導体膜は、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、セミアモルファス半導体膜は、未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。セミアモルファス半導体膜の作製方法としては、珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることが可。この珪化物気体をＨ₂、又は、Ｈ₂とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０²⁰cm^-3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０¹⁹/cm³以下、好ましくは１×１０¹⁹/cm³以下とする。なお、セミアモルファス半導体膜を活性層としたＴＦＴの電界効果移動度μは、１〜１０cm²/Vsecである。

本発明により、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できる。

本発明の実施形態について、以下に説明する。

（実施形態１）
ここでは、金属膜と酸化珪素膜を用いた剥離方法を用いる。

まず、第１の基板１００上に半導体集積回路（ここではＣＰＵ）、端子電極（図示しない）、およびアライメントマーカ（図示しない）を含む被剥離層１０３を形成する。

基板上にスパッタ法で金属膜１０１ａ、ここではタングステン膜（膜厚１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜７５ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、酸化物膜１０２、ここでは酸化シリコン膜（膜厚１５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を積層形成する。酸化物膜１０２の膜厚は、金属膜の膜厚の２倍以上とすることが望ましい。なお、積層形成の際、金属膜１０１ａと酸化シリコン膜１０２との間にアモルファス状態の酸化金属膜（酸化タングステン膜）が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。後の工程で剥離する際、酸化タングステン膜中、または酸化タングステン膜と酸化シリコン膜との界面、または酸化タングステン膜とタングステン膜との界面で分離が生じる。

なお、スパッタ法では基板端面に成膜されるため、基板端面に成膜されたタングステン膜と酸化タングステン膜と酸化シリコン膜とをＯ₂アッシングなどで選択的に除去することが好ましい。

次いで、ＰＣＶＤ法で下地絶縁膜となる酸化窒化シリコン膜（膜厚１００ｎｍ）（図示しない）を形成し、さらに大気にふれることなく、水素を含むアモルファスシリコン膜（膜厚１００ｎｍ）を積層形成する。

次いで、上記アモルファスシリコン膜を公知の技術（固相成長法、レーザー結晶化方法、触媒金属を用いた結晶化方法など）により結晶化させて、ポリシリコン膜を活性層とするＴＦＴを用いる素子を形成する。ここでは、触媒金属を用いた結晶化方法を用いてポリシリコン膜を得る。重量換算で１０ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。なお、塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。次いで、加熱処理を行いアモルファスシリコン膜を結晶化させて結晶構造を有する半導体膜（ここではポリシリコン層）を形成する。ここでは熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。

また、他の結晶化方法としては、アモルファスシリコン膜に触媒となる金属元素を添加した後、加熱してポリシリコン膜を得た後にパルス発振型のレーザー光を照射したポリシリコン膜を得る方法を用いてもよいし、アモルファスシリコン膜に連続発振型のレーザー光を照射してポリシリコン膜を得る方法を用いてもよいし、アモルファスシリコン膜を加熱してポリシリコン膜を得た後に連続発振型のレーザー光を照射してポリシリコン膜を得る方法を用いてもよいし、アモルファスシリコン膜に触媒となる金属元素を添加した後、加熱してポリシリコン膜を得た後に連続発振型のレーザー光を照射してポリシリコン膜を得る方法を用いてもよい。

アモルファスシリコン膜は水素を含んでおり、加熱してポリシリコン膜を形成する場合、結晶化させるため約４１０℃以上の熱処理を行えば、ポリシリコン膜を形成すると同時に水素の拡散を行うことができる。また、４１０℃以上の熱処理を行うことで、アモルファス状態の酸化金属膜が結晶化し、結晶構造を有する酸化金属膜１０１ｂが得られる。４１０℃以上の加熱処理を行うことによって結晶構造を有する酸化金属膜が形成され、水素の拡散が行われる。この４１０℃以上の熱処理が終了した段階で、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）を加えることによって、酸化タングステン膜中、または酸化タングステン膜と酸化シリコン膜との界面、または酸化タングステン膜とタングステン膜との界面で分離を生じさせることができる。なお、結晶構造を有する酸化金属膜が得られる温度の熱処理を行うと酸化金属膜の膜厚は若干薄くなる。

次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲気中で結晶構造を有するシリコン膜に対して行う。

次いで、上記レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。このバリア層は、結晶化させるために添加したニッケルを膜中から除去するために形成する。なお、バリア層を形成する前にレーザー光の照射により形成された酸化膜を除去してもよい。

次いで、バリア層上にスパッタ法またはＰＣＶＤ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を１０ｎｍ〜４００ｎｍ、ここでは膜厚１００ｎｍで成膜する。

その後、６５０℃に加熱された炉に入れて３分の熱処理を行いゲッタリングして、結晶構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。

次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。

なお、触媒元素を用いて結晶化を行わない場合には、上述したバリア層の形成、ゲッタリングサイトの形成、ゲッタリングのための熱処理、ゲッタリングサイトの除去、バリア層の除去などの工程は不要である。

次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。

次いで、半導体層を覆うゲート絶縁膜の形成を行った後、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、活性層へのドーピングによるソース領域またはドレイン領域の形成、層間絶縁膜（無機絶縁膜）の形成、ソース電極またはドレイン電極の形成、活性化処理、水素化処理などを適宜行ってポリシリコン膜を活性層とするトップゲート型ＴＦＴを作製する。なお、ドーピングする不純物元素としてｎ型を付与するリンを添加した場合にはｎチャネル型ＴＦＴを形成することができ、ｐ型を付与するボロンを添加した場合にはｐチャネル型ＴＦＴを形成することができ、これらを組み合わせればＣＭＯＳ回路を作製することができる。

なお、ここではＴＦＴの構造としてトップゲート型の例を示したが、特にＴＦＴの構造は限定されず、例えばボトムゲート型や順スタガ型であってもよい。

こうして得られたポリシリコン膜からなる半導体層を用いて、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やセンサ素子（代表的にはポリシリコンを用いた感圧式指紋センサー））を形成することができる。

こうして、素子を有する回路を含む被剥離層１０３を形成する。（図１（Ａ））

なお、図１では酸化物膜１０２と被剥離層１０３とは別々に示しているが、剥離を行えば、酸化物膜１０２も被剥離層１０３と一体となっているため、酸化物膜１０２も被剥離層の一層と言える。また、酸化物膜１０２は、被剥離層を保護する層とも言える。

次いで、水またはアルコール類に可溶な接着材からなる保護層１０４を全面に塗布、焼成する。この接着材の組成としては、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。ここではスピンコートで水溶性樹脂（東亜合成製：ＶＬ−ＷＳＨＬ１０）からなる保護層（膜厚３０μｍ）を塗布し、硬化させる。この水溶性樹脂膜は平坦化膜として機能し、後の基板貼り合わせの際、平坦化膜表面と基板面がほぼ平行になるように接着させることができる。この水溶性樹脂膜を用いない場合、圧着した時に電極やＴＦＴによる凸凹が生じる恐れがある。

次いで、保護層１０４に第１の両面テープ１０５を貼り付ける。（図１（Ｂ））第１の両面テープ１０５は、接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。なお、１０６は両面テープ１０５の保護シートであり、後の工程で保護シートを剥がすことによって両面テープのもう一方の接着面を露呈することができる。

次いで、後の剥離処理を行いやすくするために、金属膜１０１と酸化物膜１０２との密着性を部分的に低下させ、さらに基板の一部を除去する処理を行う。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外部から局所的に圧力を加えて酸化物膜１０２の層内または界面の一部分に損傷を与える処理である。例えば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。その後、スクライブラインに沿って基板の一部を取り外す。（図１（Ｃ））

ここで、基板の上面図の一例を図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）において、１枚の基板に９個のCPUを形成する例であり、３０１は基板、３０２はアライメントマーカ、３０３は金属膜パターン、３０４は回路パターン、３０５は基板除去部分である。アライメントマーカ３０２は金属膜パターンをエッチングすることによって形成されている。図３（Ａ）のように基板の一辺を除去することによって、後の剥離処理を行いやすくする。

次いで、保護シート１０６を剥がして第１の固定基板１０７を貼り付ける。（図１（Ｄ））第１の固定基板１０７も接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。

次いで、第２の両面テープ１０８により第２の固定基板１０９を貼り付ける。（図１（Ｅ））第２の固定基板１０９も接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。なお、第２の固定基板１０９は、後の剥離処理で基板１００が割れることを保護するために貼り付けるものであり、特に貼り付けなくともよい。

次いで、金属膜１０１ａが設けられている第１の基板１００を物理的手段により引き剥がす。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。ここではクサビ１１０を用いて基板の一部を除去したところから押し込んで剥離を進行させる。こうして、酸化シリコン層１０２上に形成された被剥離層を第１の基板１００から分離することができる。剥離後の状態を図１（Ｆ）に示す。

なお、基板の一部を除去したところから剥離を行う方向は、図３（Ａ）に示した方向３０６とすることが望ましい。アライメントマーカ３０２による剥離不良が生じても剥離する方向の延長上には回路パターンが配置されていないため、回路パターン３０４にダメージを与えない。

また、アライメントマーカによる剥離不良をなくすため、図３（Ｂ）に示すようなアライメントマーカ配置として、さらに基板の一部を除去する際にアライメントマーカ３１２が配置されている基板の一部を剥離前に除去してもよい。なお、図３（Ｂ）では剥離前に基板の三辺を除去している。図３（Ｂ）中、３１１は基板、３１２はアライメントマーカ、３１３は金属膜パターン、３１４は回路パターン、３１５は基板除去部分、３１６は剥離する方向である。

また、図３でのアライメントマーカは金属膜パターンをエッチングし、基板まで達する開口としているが、アライメントマーカを酸化物膜までの開口とすれば、金属パターンをエッチングしないため、アライメントマーカによる剥離不良を防止できる。

次いで、酸化物膜１０２側にプラスチックフィルムからなる第２の基板１１２を接着材１１１で接着する。（図２（Ａ））第２の基板１１２も接着面に気泡が入らないように減圧下で貼り付けることが好ましい。接着材１１１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。第２の基板１１２の材質としては、ポリプロピレン、ポリプロピレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルフォン、またはポリフタールアミドからなる合成樹脂を用いればよい。また、Ｔｇが４００℃以上であるＨＴ基板（新日鐵化学社製）を用いてもよい。

次いで、第１の両面テープから第１の固定基板を分離させる。（図２（Ｂ））そして、第１の両面テープを剥がす。（図２（Ｃ））

容器１１４に入れられた溶媒１１３、ここでは水に漬けることによって、水溶性樹脂からなる樹脂層を溶かして除去する。（図２（Ｄ））

上記工程を経れば歩留まりよく、第１の基板に設けた被剥離層をプラスチックフィルムからなる第２の基板１１２に転写ができる。（図２（Ｅ））

さらに転写した被剥離層上に他の素子を形成してもよい。例えば、陽極と、有機化合物を含む層と、陰極とを有する発光素子や、アノード電極とカソード電極の間に光電変換層を挟んだショットキー型のダイオード（光センサ）を形成してもよい。

そして、図３に示したように多面取りとした場合には、回路パターンごとに適宜分断を行えばよい。フィルム基板の分断であるため、ガラス基板や石英基板に比べて比較的容易に切断加工を行うことができる。ガラス基板や石英基板を多面取りする場合、スクライバー装置やブレーカ装置などで分断を行うと割れや欠けが生じやすいため、基板のサイズが小さくなればなるほど分断加工が困難となっていた。本発明はフィルム基板であるので小さなサイズの回路パターンもレーザー加工やカッターなどで分断加工が容易にできる。従って、大面積基板から微小なデバイスを大量に歩留まりよく作製することができる。

（実施形態２）
また、ここではプラスチックフィルム基板などの柔軟性を有するフレキシブル基板に転写後のデバイスに対してＦＰＣを圧着する際、クラック等の不良発生を防止する方法を図４に示す。

まず、実施の形態１に従ってガラス基板に形成した被剥離層をフレキシブル基板に転写する。ガラス基板上に金属膜を形成した後、酸化物膜４０４を形成した際に金属膜と酸化物膜の間にアモルファス状態の酸化金属膜を形成する。そして酸化物膜４０４上に被剥離層を形成する。

転写する被剥離層として、素子を有する回路を含む層４０５ａと、端子電極４０５ｂとを形成し、その上にクラックを防止するための樹脂からなる保護層４０５ｃを形成する。

なお、酸化金属膜は、被剥離層を形成するプロセスで４００℃以上の熱処理が加えられることによって結晶化された酸化金属膜４０３となる。

そして実施の形態１に従って、この酸化金属膜４０３と金属膜との界面で分離を行って金属膜が形成されたガラス基板を除去して、酸化金属膜４０３の表面をフレキシブル基板４０１と接着層４０２で貼り合わせる。ここまでの状態の断面図を図４（Ａ）に示し、上面図を図４（Ｂ）に示す。

端子電極４０５ｂは、周縁部を樹脂４０５ｃで覆われて保護されている。即ち、図４（Ｂ）に樹脂の端部４０５ｄを示したように、ＦＰＣの接続を行う部分のみ電極面が露出している状態となっている。

次いで、ＦＰＣ４０７を圧着して異方性導電フィルム４０６により接続を行う。この圧着工程において、樹脂４０５ｃによって配線（端子電極に繋がる配線）が保護されているため、加圧変形によるクラックの発生を防止することができる。

なお、本明細書中で異方性導電フィルム４０６とは、熱硬化または熱可塑性の樹脂フィルムの中に導電性の粒子を混ぜたものを指しており、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）とも呼ばれる。２層式ＡＣＦであってもよいし、３層式ＡＣＦであってもよい。また、ＦＰＣ４０７は、絶縁性フィルムに配線が設けられ、ラミネート処理されたフィルムである。

また、本実施の形態は実施の形態１と自由に組み合わせることができる。

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。

本実施例では、半導体集積回路、代表的にはＣＰＵをプラスチック基板に転写する例を示す。なお、図５（A）に転写前の断面図を示し、図５（B）に転写後の断面図を示す。

まず、石英基板やガラス基板等の耐熱性基板２０上に、金属層２１を形成する。本実施例ではガラス基板として５インチサイズのコーニング１７３７（またはＥＡＧＬＥ２０００）を用いる。

なお、金属層２１を形成する材料としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、レニウム（Ｒｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、または銀（Ａｇ）から選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金、または窒化物（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）を単層、または積層して用いることができる。

本実施例では、ガラス基板上にスパッタ法で金属層２１、ここではタングステン膜（膜応力が小さい成膜条件：Ａｒ流量１００ｓｃｃｍ、成膜圧力２Ｐａ、成膜パワー４ｋＷ、基板温度２００℃、膜厚１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜７５ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、酸化物層１２、ここではスパッタ法で酸化シリコン膜（膜厚１５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を積層形成する。酸化物層１２の膜厚は、金属層の膜厚の２倍以上とすることが望ましい。なお、積層形成の際、金属層と酸化シリコン膜との間にアモルファス状態の酸化金属膜（酸化タングステン膜）が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。なお、アモルファス状態の酸化金属膜は、図５（Ａ）では点線で示している。後の工程で剥離する際、酸化タングステン膜中、または酸化タングステン膜と酸化シリコン膜との界面、または酸化タングステン膜とタングステン膜との界面で分離が生じる。なお、剥離後の酸化物層１２の表面には酸化タングステン膜が残っており、除去しても構わない。

なお、スパッタ法では基板端面に成膜されるため、基板端面に成膜されたタングステン膜と酸化タングステン膜と酸化シリコン膜とをＳＦ₆ガスとＨｅガスを用いたドライエッチング、およびＯ₂アッシングなどで選択的に除去することが好ましい。

次いで、ＰＣＶＤ法で下地絶縁膜１３となる酸化窒化シリコン膜（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、水素を含むアモルファスシリコン膜（膜厚１５０ｎｍ）を積層形成する。なお、酸化窒化シリコン膜は、ガラス基板からのアルカリ金属などの不純物拡散を防止するブロッキング層である。また、本実施例では後の工程で連続発振型のレーザー光を照射するため半導体膜の膜厚を厚めにしておく。

次いで、上記アモルファスシリコン膜を公知の技術（固相成長法、レーザー結晶化方法、触媒金属を用いた結晶化方法など）により結晶化させて、ポリシリコン膜を活性層とするＴＦＴを用いる素子を形成する。ここでは、触媒金属を用いた結晶化方法を用いてポリシリコン膜を得る。重量換算で１０ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。なお、塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。次いで、加熱処理を行いアモルファスシリコン膜を結晶化させて結晶構造を有する半導体膜（ここではポリシリコン層）を形成する。ここでは熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。

アモルファスシリコン膜は水素を含んでおり、加熱してポリシリコン膜を形成する場合、結晶化させるため４１０℃以上の熱処理を行えば、ポリシリコン膜を形成すると同時に水素の拡散を行うことができる。また、４００℃以上の熱処理を行うことで、アモルファス状態の酸化金属膜が結晶化し、結晶構造を有する酸化金属膜が得られる。従って、４１０℃以上の加熱処理を行うことによって結晶構造を有する酸化金属膜が形成され、水素の拡散が行われる。この４１０℃以上の熱処理が終了した段階で、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）を加えることによって、酸化タングステン膜中、または酸化タングステン膜と酸化シリコン膜との界面、または酸化タングステン膜とタングステン膜との界面で分離を生じさせることができる。なお、結晶構造を有する酸化金属膜が得られる温度の熱処理を行うと酸化金属膜の組成が変化するとともに、酸化金属膜の膜厚は若干薄くなる。また、結晶構造を有する酸化タングステン膜は複数の結晶構造（ＷＯ₂、ＷＯ₃、ＷＯｘ（２＜Ｘ＜３））を有しており、熱処理によってＷＯ₃は、ＷＯ₂またはＷＯｘに組成変化する。

次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、連続発振型のレーザー光を照射する。大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第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、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ₄結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。

次いで、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。このバリア層は、結晶化させるために添加したニッケルを膜中から除去するために形成する。ここではオゾン水を用いてバリア層を形成したが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法やプラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層を形成してもよい。なお、バリア層を形成する前に表面のレーザー処理によってできた酸化膜を除去してもよい。

次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を１０ｎｍ〜４００ｎｍ、ここでは膜厚１５０ｎｍで成膜する。ここでは、アルゴン元素を含む非晶質シリコン膜は、シリコンターゲットを用いてアルゴンを含む雰囲気下で形成する。プラズマCVD法を用いてアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を形成する場合、成膜条件は、モノシランとアルゴンの流量比（ＳｉＨ₄：Ａｒ）を１：９９とし、成膜圧力を６．６６５Ｐａ（０．０５Ｔｏｒｒ）とし、ＲＦパワー密度を０．０８７Ｗ／ｃｍ²とし、成膜温度を３５０℃とする。

その後、５５０℃に加熱された炉に入れて４時間の熱処理を行いゲッタリングして、結晶構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。

次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。

次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、第１のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。

次いで、必要があればＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用いる。

次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。

次いで、ゲート絶縁膜上に金属膜を形成した後、第２のフォトマスクを用いてパターニングを行い、ゲート電極、またはゲート配線、端子電極を形成する。次いで、活性層へのドーピングを行ってＴＦＴのソース領域またはドレイン領域の形成を行う。

次いで、ＣＶＤ法により酸化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜を５０ｎｍ形成した後、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。

次いで、水素を含む窒化酸化シリコン膜からなる第２の層間絶縁膜を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う。この工程は第１の層間絶縁膜に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。

次いで、第２の層間絶縁膜上に有機絶縁物材料から成る第３の層間絶縁膜を形成する。ここでは膜厚０.８μｍのアクリル樹脂膜を形成する。

次いで、第３の層間絶縁膜上にスパッタ法で膜厚２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの無機絶縁膜から成る第４の層間絶縁膜を形成する。

次いで、第３のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、層間絶縁膜またはゲート絶縁膜を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。そして、レジストからなるマスクを除去する。

次いで、金属膜を積層した後、第４のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、選択的に金属積層膜をエッチングして、ＴＦＴのソース電極またはドレイン電極を形成する。そして、レジストからなるマスクを除去する。なお、金属積層膜は、膜厚１００ｎｍのＴｉ膜と、膜厚３５０ｎｍのＳｉを微量に含むＡｌ膜と、膜厚１００ｎｍのＴｉ膜との３層積層とする。

以上の工程で、ポリシリコン膜を活性層とするトップゲート型ＴＦＴ１５が作製できる。

次いで、無機絶縁膜または有機樹脂からなる第５の層間絶縁膜を形成し、エッチングしてコンタクトホールを形成した後、金属材料からなる接続配線または端子電極を形成する。接続配線の形成により、ｐチャネル型TFTとｎチャネル型TFTとを組み合わせたCMOS回路１６が作製される。

なお、各層間絶縁膜（第１乃至第５の層間絶縁膜）としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或いは塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）、またはこれらの積層などを用いることができる。

次いで、保護層１４を形成し、選択的にエッチングを行って端子部１７のみを露呈させる。この保護層１４はFPCの実装において圧着によるクラックを防ぐために設けている。ここまでの工程後の断面図が図５（A）である。

保護層１４としては、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或いは塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、シロキサン塗布膜を用いたアルキル基を含むＳｉＯｘ膜、ポリシラザン塗布膜を用いたＳｉＯｘ膜）、またはこれらの積層などを用いることができる。

次いで、水またはアルコール類に可溶な接着材を全面に塗布、焼成する。この接着材の組成としては、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。ここではスピンコートで水溶性樹脂（東亜合成製：ＶＬ−ＷＳＨＬ１０）からなる膜（膜厚３０μｍ）を塗布し、仮硬化させるために２分間の露光を行ったあと、ＵＶ光を裏面から２．５分、表面から１０分、合計１２．５分の露光を行って本硬化させる。この水溶性樹脂膜は平坦化膜として機能し、後の基板貼り合わせの際、平坦化膜表面と基板面がほぼ平行になるように接着させることができる。この水溶性樹脂膜を用いない場合、第１の固定基板を圧着した時に電極やＴＦＴによる凸凹が生じる恐れがある。

次いで、接着材に第１の両面テープを貼り付ける。

次いで、後の剥離を行いやすくするために、金属層と金属酸化膜との密着性、或いは金属酸化膜と酸化物膜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、スクライバー装置を用い、押し込み量を０．１ｍｍ〜２ｍｍとし、圧力をかけて動かした後、ブレイカー装置でガラス基板の一部を分断すればよい。

次いで、石英基板からなる第１の固定基板を第１の両面テープに固定する。次いで第２の固定基板をガラス基板の下側に第２の両面テープで固定する。

次いで、ガラス基板の一部を除去した側から剥離させ、金属層２１が設けられているガラス基板２０を物理的手段により引き剥がす。ガラス基板２０を比較的小さな力（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。こうして、酸化物層１２上に形成された被剥離層をガラス基板２０から分離することができる。

剥離すると、ＷＯ₃は３分の１（１／３）がガラス基板に残存し、残りの３分の２（２／３）が被剥離層側に残存する。剥離は、酸化タングステン膜中、特にＷＯ₂とＷＯｘとの境界、またはＷＯ₂とＷＯ₃との境界から生じやすい。被剥離層側に酸化タングステン膜は部分的に残るが透明であるため、除去しなくてもよいし、除去してもよい。

次いで、接着材１１でフィルム基板１０と酸化物層１２（及び被剥離層）とを接着する。接着材１１は、第１の両面テープによる第１の固定基板と被剥離層との密着性よりも酸化物層１２（及び被剥離層）とフィルム基板１０との密着性のほうが高いことが重要である。

次いで、第１の両面テープから第１の固定基板を分離させる。次いで、両面テープを剥がす。さらに水を用いて水溶性樹脂を溶かして除去する。

以上の工程で、フィルム基板１０に転写したＴＦＴ１５、およびCMOS回路１６を用意することができる。（図５（B））本実施例ではこれらの素子を用いてCPUを設計する。

なお、実際にフィルム基板に転写したTFTの断面SEM写真を図６、図７に示す。図６の拡大図が図７となっている。図７からゲート長１．２μｍのシングルドレイン構造のTFTが確認できる。

また、本実施例では約２万７千個のTFTを用いてCPUを構成し、チップ面積１００ｍｍ²のレイアウトを実現している。図８に示すように５インチ基板から１２チップ形成できる。

また、図９は分断後、FPCを圧着した１チップの写真である。FPCを圧着しても保護層１４を設けたためクラックなどの断線不良なく実装することができる。

また、図１０に１チップのブロック図を示し、以下に説明する。

まず、オペコードがインターフェース１００１に入力されると、解析回路１００３（Instruction Decoderともいう）においてコードが解読され、信号が制御信号発生回路１００４（CPU Timing Control）に入力される。信号が入力されると、制御信号発生回路１００４から、演算回路１００９（以下、ＡＬＵと示す）、および記憶回路１０１０（以下、Ｒｅｇｉｓｔｅｒと示す）に制御信号が出力される。

なお、制御信号発生回路１００４には、ＡＬＵ１００９を制御するＡＬＵコントローラ１００５（以下、ＡＣＯＮと示す）、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ１０１０を制御する回路１００６（以下、ＲＣＯＮと示す）、タイミングを制御するタイミングコントローラ１００７（以下、ＴＣＯＮと示す）、および割り込みを制御する割り込みコントローラ１００８（以下、ＩＣＯＮと示す）を含むものとする。

一方、オペランドがインターフェース１００１に入力されると、ＡＬＵ１００９、およびＲｅｇｉｓｔｅｒ１０１０に出力される。そして、制御信号発生回路１００４から入力された制御信号に基づく処理（例えば、メモリリードサイクル、メモリライトサイクル、あるいはＩ／Ｏリードサイクル、Ｉ／Ｏライトサイクル等）がなされる。

なお、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ１０１０は、汎用レジスタ、スタックポインタ（ＳＰ）、プログラムカウンタ（ＰＣ）等により構成される。

また、アドレスコントローラー１０１１（以下、ＡＤＲＣと示す）は、１６ビットのアドレスを出力する。

なお、本実施例に示したＣＰＵの構成は、本発明の作製方法を用いて形成されるＣＰＵの一例であり、本発明の構成を限定するものではない。従って、本実施例に示す構成以外の公知のＣＰＵの構成を用いることも可能である。

また、図１１に示したグラフのは、ゲート長1.2mm、ゲート幅20mmのNチャネル型TFT及びPチャネル型TFTの電流特性であり、Nチャネル型TFTでは、しきい値電圧約0.8V、S値約0.16V/dec、ドレイン電流約27 mA/mm (Vgs=3.3V, Vds=1V)が、Pチャネル型TFTでは、しきい値電圧約-0.6V、S値約0.14V/dec、ドレイン電流約16 mA/mm (Vgs=-3.3V, Vds=-1V)が、それぞれ得られている。このように、高特性TFTが実現できる。

また、得られたCPUの評価を行った結果（チップのShmooプロット）を図１２に示す。図１２から、電源電圧3.3Vにおいて動作周波数13MHzの動作が確認されている。また、図１２から、本実施例のチップの動作特性は、比較的簡単な組み込み用LSI用途としては十分実用範囲にあるといえる。

また、本実施例では、シングルドレイン構造のTFTを例に説明を行ったが、必要に応じてLDDを設けてもよいし、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型ＴＦＴ、例えばダブルゲート型ＴＦＴとしてもよい。

また、本実施例は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、有機化合物を含む層を有する発光素子をマトリクス状に配置した発光装置を作製する例を示す。

まず、ガラス基板（第１の基板３００）上に素子を形成する。本実施例ではガラス基板としてＡＮ１００を用いる。実施例１と同様に基板上にスパッタ法で金属膜１３０１ａ、酸化物膜１３０２を積層形成する。なお、積層形成の際、金属膜１３０１ａと酸化シリコン膜１３０２との間にアモルファス状態の酸化金属膜（酸化タングステン膜）が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される。

次いで、基板端面に成膜された金属膜と酸化金属膜と酸化シリコン膜とをＯ₂アッシングなどで選択的に除去する。

次いで、ＰＣＶＤ法で下地絶縁膜となる酸化窒化シリコン膜（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、水素を含むアモルファスシリコン膜（膜厚５４ｎｍ）を積層形成する。

次いで、上記アモルファスシリコン膜を公知の技術（固相成長法、レーザー結晶化方法、触媒金属を用いた結晶化方法など）により結晶化させて、ポリシリコン膜を活性層とするＴＦＴ１３０３を形成する。

次いで、一対の電極（陽極、陰極）間に有機化合物を含む膜（以下、「有機化合物層」と記す）を設け、一対の電極間に電界を加えることで、蛍光又は燐光が得られる発光素子を形成する。まず、陽極または陰極となる第１の電極１３０４を形成する。ここでは第１の電極１３０４として仕事関数の大きい金属膜（Ｃｒ、Ｐｔ、Ｗなど）、または透明導電膜（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）を用い、陽極として機能させる例を示す。

第１の電極１３０４を陽極とする場合にはＴＦＴ１３０３はｐチャネル型とすることが好ましい。ｐチャネル型ＴＦＴと接続させる場合は、陽極と接続させ、陽極上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層と順次積層した後、陰極を形成すればよい。また、ｎチャネル型ＴＦＴと接続させる場合は、陰極と接続させ、陰極上に電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層と順次積層した後、陽極を形成すればよい。

なお、ＴＦＴのソース電極またはドレイン電極をそのまま第１電極とする場合、またはソース領域またはドレイン領域に接して第１電極を別途形成する場合には、ＴＦＴとは第１電極を含める。

次いで、第１電極（陽極）の両端には、第１電極の周縁を囲むように隔壁（バンク、障壁、土手などと呼ばれる）１３０５ａを形成する。カバレッジを良好なものとするため、隔壁の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、隔壁の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、隔壁の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、隔壁１３０５ａとして、感光性樹脂の反応する波長を有する光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。

また、複数の有機樹脂を積層する場合、有機樹脂同士では使用している溶媒によって塗布または焼成時に一部溶解したり、密着性が高くなりすぎる恐れがある。従って、隔壁の材料として有機樹脂を用いた場合、後の工程で水溶性樹脂を塗布した後に除去しやすくなるように隔壁１３０５ａを無機絶縁膜（ＳｉＮ_X膜、ＳｉＮ_XＯ_Y膜、ＡｌＮ_X膜、またはＡｌＮ_XＯ_Y膜）で覆うことが好ましい。この無機絶縁膜は、隔壁の一部１３０５ｂとして機能する。（図１３（Ａ））

次いで、水またはアルコール類に可溶な接着材１３０６を全面に塗布、焼成する。（図１３（Ｂ））

次いで、接着材１３０６に両面テープ１３０７を貼った後、後の剥離処理を行いやすくするために、金属膜１３０１ａと金属酸化膜１３０１ｂとの密着性、或いは金属酸化膜１３０１ｂと酸化物膜１３０２との密着性を部分的に低下させる処理を行う。ここではＣＯ₂レーザによって基板の一辺を切断する。

次いで、両面テープ１３０７に第２の基板１３０８を貼り付ける。さらに、両面テープ１３０９を用い、第１の基板１３００に第３の基板１３１０を貼り付ける。

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る。剥離後の状態を図１３（Ｄ）に示す。

次いで、接着材１３１１で第４の基板１３１２と酸化物層１３０２（及び被剥離層）とを接着する。（図１３（Ｅ））

第４の基板１３１２としては、プラスチック基板（極性基のついたノルボルネン樹脂からなるＡＲＴＯＮ：ＪＳＲ製）を用いる。また、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）、ポリイミドなどのプラスチック基板を用いることができる。

次いで、両面テープ１３０７から第２の基板１３０８を分離させる。（図１３（Ｆ））

次いで、両面テープ１３０７を剥がす。（図１３（Ｇ））

次いで、溶媒を用いて接着材１３０６を溶かして除去する。（図１３（Ｈ））ここで接着材１３０６が残っていると不良の原因となるため、第１の電極１３０４の表面を洗浄処理やＯ₂プラズマ処理で清浄な表面とすることが好ましい。

次いで、必要であれば、多孔質なスポンジ（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製）に界面活性剤（弱アルカリ性）を含ませ、第１の電極１３０４表面を擦って洗浄する。

次いで、有機化合物を含む層１３１３を形成する直前に、ＴＦＴ及び隔壁が設けられた基板全体の吸着水分を除去するための真空加熱を行う。さらに有機化合物を含む層を形成する直前に、第１電極に対して紫外線照射を行ってもよい。

次いで、第１電極（陽極）上に、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって有機化合物を含む層１３１３を選択的に形成する。有機化合物を含む層１３１３としては、高分子材料、低分子材料、無機材料、またはこれらを混合させた層、またはこれらを分散させた層、またはこれらの層を適宜組み合わせた積層とすればよい。

さらに、有機化合物を含む層上には第２電極（陰極）１３１４を形成する。（図１３（Ｉ））陰極１３１４としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、または化合物ＣａＦ₂、ＣａＮ）の薄膜（発光を透過する膜厚を有する薄膜）と透明導電膜との積層を用いればよい。また、必要であれば、第２電極を覆ってスパッタ法または蒸着法により形成する保護層を形成する。保護層としてはスパッタ法またはＣＶＤ法により得られる窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜（ＳｉＮＯ膜（組成比Ｎ＞Ｏ）またはＳｉＯＮ膜（組成比Ｎ＜Ｏ））、炭素を主成分とする薄膜（例えばＤＬＣ膜、ＣＮ膜）を用いることができる。

次いで、封止材となる第５の基板１３１４に一対の基板間隔を保持するギャップ材が含まれたシール材（図示しない）を描画する。本実施例は発光素子の発光を第５の基板１３１４に透過させる例であるので、第５の基板１３１４としては透光性を有する基板であればよい。ここでは熱膨張係数を同じにして反りを防ぐため、第４の基板と同じプラスチック基板（ＡＲＴＯＮ：ＪＳＲ製）を用いる。ＡＲＴＯＮ基板は複屈折しにくく、吸水性が低い基板であり、第５の基板として適している。プラスチック基板を用いる場合、シール材のパターンに描画する前にプラスチック基板とシール材の密着性を上げる前処理（エタノール拭き、ＵＶ照射、Ｏ₂プラズマ処理など）を行うことが好ましい。

次いで、粘性の低いシール材を数滴滴下し、真空貼り合わせ装置を用いて気泡を発生させることなく、封止基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせる。真空貼り合わせ装置は、特に柔らかいプラスチック基板同士を貼り合わせる際に有用である。また、粘性の低いシール材を数滴滴下する方法も柔らかいプラスチック基板同士を貼り合わせる際に有用である。この貼り合わせ工程により、封止基板に設けられたシールパターンがアクティブマトリクス基板に設けられた発光領域を囲む位置になるように封止される。また、シール材に囲まれた空間には透明な有機樹脂からなる接着材１３１５が充填されるように封止される。（図１３（Ｊ））

以上の工程でプラスチック基板１３１２と、プラスチック基板１３１４とを支持体とし、ＴＦＴと発光素子とを備えた発光装置を作製することができる。支持体をプラスチック基板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。

また、本実施例の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。

さらに、ビデオ信号がデジタルの発光装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧（ＣＶ）のものと、定電流（ＣＣ）のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの（ＣＶ）には、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの（ＣＣ）には、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。

また、本実施例の発光装置において、静電破壊防止のための保護回路（保護ダイオードなど）を設けてもよい。

また、本実施例は、実施の形態１、実施の形態２、または実施例１と自由に組み合わせることができる。

本発明を実施して様々なモジュール（アクティブマトリクス型ＥＬモジュール、パッシブ型ＥＬモジュール、液晶表示装置、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）を完成させることができる。即ち、本発明を実施することによって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成される。

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、カード、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１４に示す。

図１４（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７等を含む。プラスチック基板に転写する本発明により表示部を薄くすることができ、携帯電話の総重量を軽量なものとすることができる。また、プラスチック基板を用いた表示部において、落下時の衝撃による耐久性を向上することができる。

図１４（Ｂ）はカード、またはカード型の携帯情報端末であり、表示部３０１１、駆動回路部３０１３、ＣＰＵなどの機能回路部３０１２、シールパターン３０１４、バッテリー３０１５、フレキシブル基板３０１０である。なお、図１４（Ｂ）では２枚のフレキシブル基板で挟んだ形態としているが、１枚のフレキシブル基板上に表示部３０１１、駆動回路部３０１３、ＣＰＵなどの機能回路部３０１２を設けてもよい。さまざまな機能回路をプラスチック基板に転写する本発明により全体を薄くすることができ、携帯情報端末の重量を軽量なものとすることができる。また、同一ガラス基板上に表示部とＣＰＵなどの機能回路部を形成し、剥離およびプラスチック基板への転写を行ってもよいし、別々のガラス基板上に表示部とＣＰＵなどの機能回路部を形成し、剥離を行って、同一プラスチック基板に転写を行ってもよい。

図１４（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。プラスチック基板に転写する本発明により表示部３２０３を薄くすることができる。また、本発明により、ＣＰＵ（図示しない）をプラスチック基板上に設けることでき、軽量化が実現できる。また、プラスチック基板を用いた表示部において、落下時の衝撃による耐久性を向上することができる。

以上の様に、本発明を実施して得た半導体装置は、あらゆる電子機器の一部として用いても良い。なお、本実施例の電子機器には、実施の形態１、実施の形態２、実施例１、または実施例２のいずれの構成を用いて作製された半導体装置を用いても良い。

本発明により、大きな面積を有する基板を用いて多面取りを行っても、歩留まりよく剥離、転写、および実装を実現することができる。

また、本発明はフィルム基板で多面取りを行うことができ、小さなサイズの回路パターンもレーザー加工やカッターなどで分断加工が容易にできる。従って、大面積基板から微小なデバイスを大量に歩留まりよく作製することができる。

本発明の作製工程を示す断面図。（実施の形態１） 本発明の作製工程を示す断面図。（実施の形態１） 本発明の剥離工程の上面図。（実施の形態１） 本発明の作製工程を示す断面図および上面図。（実施の形態２） 実施例１を示す断面図。 転写後の表面および断面の写真図である。（実施例１） TFT断面のSEM写真図である。（実施例１） フィルム基板に設けられた複数のCPUの写真図である。（実施例１） フィルム基板に設けられた１チップのCPUの写真図である。（実施例１） ブロック図を示す図である。。（実施例１） TFTの電流特性を示す図である。。（実施例１） CPUの評価結果を示す図である。。（実施例１） 発光装置の作製工程を示す図。（実施例２） 電子機器の一例を示す図。（実施例３）

符号の説明

１００：第１の基板
１０１ａ：金属膜
１０１ｂ：金属酸化膜
１０２：酸化物層
１０３：被剥離層
１０４：保護層

Claims (11)

1. 第１の基板上に素子を含む被剥離層を形成し、
   前記素子を含む被剥離層全面に溶媒に溶ける有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜上に第１の両面テープを貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去し、
   前記第１の両面テープに第２の基板を貼り付け、
   前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付け、
   前記第１の基板の一部を除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
   前記素子を含む被剥離層に接着剤で第４の基板を貼り付けることを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 請求項１において、
   減圧下において、前記有機樹脂膜上に前記第１の両面テープを貼り付けることを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 第１の基板上に素子を含む被剥離層を形成し、
   前記素子を含む被剥離層全面に溶媒に溶ける有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜上に両面テープを貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去し、
   前記両面テープに第２の基板を貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
   前記素子を含む被剥離層に接着剤で第３の基板を貼り付け、
   前記第２の基板を除去し、
   前記両面テープを除去し、
   前記有機樹脂膜を溶媒で溶かして除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 第１の基板上に素子を含む被剥離層を形成し、
   前記素子を含む被剥離層全面に水に溶ける有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜上に両面テープを貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去し、
   前記両面テープに第２の基板を貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
   前記素子を含む被剥離層に接着剤で第３の基板を貼り付け、
   前記第２の基板を除去し、
   前記両面テープを除去し、
   前記有機樹脂膜を水で溶かして除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 第１の基板上に素子を含む被剥離層を形成し、
   前記素子を含む被剥離層全面に水に溶ける有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜上に両面テープを貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去し、
   前記両面テープに第２の基板を貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
   前記素子を含む被剥離層に接着剤で第３の基板を貼り付け、
   前記第２の基板を除去し、
   前記両面テープを除去し、
   前記有機樹脂膜を水に漬けて溶かして除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれか一において、前記第２の基板は、前記第１の基板よりも剛性の高い基板であり、且つ、前記第３の基板はフィルム基板であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 第１の基板上に素子を含む被剥離層を形成し、
   前記素子を含む被剥離層全面に溶媒に溶ける有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜上に第１の両面テープを貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去し、
   前記第１の両面テープに第２の基板を貼り付け、
   前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付け、
   前記第１の基板の一部を除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
   前記素子を含む被剥離層に接着剤で第４の基板を貼り付け、
   前記第２の基板を除去し、
   前記第１の両面テープを除去し、
   前記有機樹脂膜を溶媒で溶かして除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. 第１の基板上に素子を含む被剥離層を形成し、
   前記素子を含む被剥離層全面に水に溶ける有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜上に第１の両面テープを貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去し、
   前記第１の両面テープに第２の基板を貼り付け、
   前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付け、
   前記第１の基板の一部を除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
   前記素子を含む被剥離層に接着剤で第４の基板を貼り付け、
   前記第２の基板を除去し、
   前記第１の両面テープを除去し、
   前記有機樹脂膜を水で溶かして除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. 第１の基板上に素子を含む被剥離層を形成し、
   前記素子を含む被剥離層全面に水に溶ける有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜上に第１の両面テープを貼り付け、
   前記第１の基板の一部を切断して除去し、
   前記第１の両面テープに第２の基板を貼り付け、
   前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付け、
   前記第１の基板の一部を除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
   前記素子を含む被剥離層に接着剤で第４の基板を貼り付け、
   前記第２の基板を除去し、
   前記第１の両面テープを除去し、
   前記有機樹脂膜を水に漬けて溶かして除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
10. 第１の基板上に素子およびアライメントマーカを含む被剥離層を形成し、
    前記素子およびアライメントマーカを含む被剥離層全面に溶媒に溶ける有機樹脂膜を形成し、
    前記有機樹脂膜上に第１の両面テープを貼り付け、
    前記アライメントマーカと重なる前記第１の基板の一部を切断して除去し、
    前記第１の両面テープに第２の基板を貼り付け、
    前記第１の基板下側に第２の両面テープで第３の基板を貼り付け、
    前記第１の基板の一部を除去した部分から剥離を行い、前記第１の基板、前記第２の両面テープ、および前記第３の基板と、前記素子を含む被剥離層とを分離し、
    前記素子を含む被剥離層に接着剤で第４の基板を貼り付け、
    前記第２の基板を除去し、
    前記第１の両面テープを除去し、
    前記有機樹脂膜を溶媒で溶かして除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
11. 請求項７乃至請求項１０のいずれか一において、前記第２の基板および前記第３の基板は、前記第１の基板よりも剛性の高い基板であり、且つ、前記第４の基板はフィルム基板であることを特徴とする半導体装置の作製方法。