JP6784969B2 - 薄膜デバイスとその製造方法 - Google Patents
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Description
アクティブ素子とディスプレイ素子とから成る薄膜デバイスを形成後に樹脂基板からガラス基板を機械的、物理的に剥離する際に、樹脂基板とガラス基板の密着力の影響で剥離の歩留まりが低下してしまう。例えば、部分的に密着力が強い領域が確率的に存在すると、その領域が剥がれにくく、歩留まり低下に繋がってしまう。
(第一の実施の形態)
図1は、本発明の第一の実施の形態にかかる薄膜デバイスの構造を示す断面図である。図1を参照しながら、本発明の第一の実施形態について説明する。樹脂層13の一方の面にバリア膜(第1無機層)14が、さらにそのバリア膜14の上に薄膜素子15が設けられている。樹脂層13のもう一方の面に緻密化無機バリア膜(第2無機層)12が設けられている。また、緻密化無機バリア膜12の膜密度はバリア膜14の膜密度よりも高い。これは、緻密化無機バリア膜12がバリア膜14よりも高温で形成されているためである。より具体的に述べれば、緻密化無機バリア膜12が樹脂層13の耐熱温度よりも高温で形成されており、バリア膜14が樹脂層13の耐熱温度よりも低温で形成されている。
図3は本発明の第二の実施の形態にかかる薄膜デバイスを示す図である。ここで、樹脂層13は緻密化無機バリア膜12の上に、塗布またはコーティングにより形成されたものである。この場合、右側の断面拡大図に示すように、樹脂層13/緻密化無機バリア膜12の界面は、耐熱性基板10や剥離層11の表面状態を反映した短周期凹凸(数nm程度の周期)を有する。これに対しバリア膜14/樹脂層13の界面は、塗布、コーティング時における樹脂層13の膜厚ムラに起因する長周期の凹凸(数百nm〜数十μm程度の周期)を有する。これは、樹脂層13/緻密化無機バリア膜12の界面凹凸は樹脂層が固化する際に界面が固定端となることに起因するのに対し、バリア膜14/樹脂層13の界面凹凸は樹脂層の固化時に樹脂層表面が自由端となることに起因するものである。このように第二の実施形態では、樹脂層の上面と下面とで凹凸周期の異なる構造が形成される。
図4は本発明の第三の実施の形態にかかる薄膜デバイスを示す図である。図3の場合とは異なり、ここでは樹脂層13はラミネートにより形成された場合である。即ち、予めフィルム状に成形された樹脂層13を緻密化無機バリア膜12の上に貼り合せた構成である。この場合、樹脂層13と緻密化無機バリア膜12の間には接着層16が存在する構成となる。ここで、緻密化無機バリア膜12は、例えば、350〜450°C程度のプロセス温度で成膜する、あるいは成膜後に350〜450°C程度の温度でアニール処理を施すなどの手法により緻密化され、高いバリア性を有する。また本発明では、緻密化無機バリア膜12の接着層16と接する面と反対側の面にも何らかの基材を配置することができる。この場合、この反対側の面と基材との間にも接着剤が存在する構成となる。
図5は本発明の第四の実施の形態にかかる薄膜デバイスを示す図である。樹脂層13の一方の表面にバリア膜14、薄膜素子15が形成されており、もう一方の表面に緻密化無機バリア膜12が形成されている。また、緻密化無機バリア膜12の表面にゲルマニウムを含む表面層17が形成されている。薄膜素子15としては、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、薄膜抵抗、薄膜キャパシタ、薄膜電池、あるいはこれらの組み合わせからなる複合素子など、任意のアクティブ素子、パッシブ素子、電気化学素子が可能である。
図6A−6Gは、本発明の第四の実施の形態に関して、第1の実施例の製造方法を示す図である。図6A−6Gを用いて、本第四の実施の形態に関して、特に薄膜素子15が酸化物半導体薄膜トランジスタの場合の実施例の製造方法について説明する。耐熱性基板10としてガラス基板18上に酸化ゲルマニウム膜19をスパッタ法により成膜する(図6A)。ゲルマニウムターゲットを用いて、アルゴンガスと酸素ガスの流量比1:1のガス条件で反応性スパッタ成膜することで酸化ゲルマニウム膜19を膜厚1ミクロン成膜した。基板温度は特に意図的に上げることはしなかった。ゲルマニウムターゲットを用いることで、200nm/分程度の高速成膜が可能となった。酸化ゲルマニウムターゲットを用いたスパッタ法でも酸化ゲルマニウム膜19の成膜は可能であるが、成膜速度が100nm/分以下と遅くなる傾向にある。
図6A−6Gでは、剥離層11として酸化ゲルマニウムを用い、薄膜素子15の形成後に酸化ゲルマニウム膜19の水溶性を活用してガラス基板18を剥離した。このような水溶性の金属酸化膜を用いる代わりに、剥離層11として水素化アモルファスシリコン膜を用いることができる。この場合、図6Fの工程で、ガラス基板18の裏側からXeClなどのハロゲン系ガスのエキシマレーザを照射し、水素化アモルファスシリコン膜のアブレーション作用を利用してガラス基板を剥離することができる。この場合は上述のような表面層は形成されないか、あるいはシリコン膜からなる表面層が残存する場合がある。
図7は、本発明の第四の実施の形態に関して、第3の実施例の構造を示す断面図である。図7を用いて、第3の実施例の製造方法に関して説明する。ここでは、酸化ゲルマニウム膜19上にプラズマCVD法で緻密化窒化シリコン膜30を350℃で成膜した。350℃成膜の緻密化窒化シリコン膜30の膜密度は、X線反射率分析の結果2.70g/cm3 であり、更に、成膜後に400℃アニール処理を施すことで2.73g/cm3 まで密度は向上した。従って、緻密化窒化シリコン膜30の膜密度は、2.70g/cm3 以上であることが望ましい。このとき、酸化ゲルマニウム膜19と緻密化窒化シリコン膜30との界面に、ゲルマニウムを含む窒化シリコン表面層31が形成された。その後、図6A−6Gと同様な工程を経て、薄膜素子15としてシリコン薄膜トランジスタを形成し、温水中の酸化ゲルマニウム溶解作用を利用してガラス基板18を剥離し、フレキシブルなシリコン薄膜トランジスタ素子を作製した。
図8は、本発明の第四の実施の形態に関して、第4の実施例の構造を示す断面図である。図8を用いて、第4の実施例の製造方法に関して説明する。酸化ゲルマニウム膜19上にプラズマCVD法で緻密化酸化シリコン膜20を350℃で200nm成膜した。引き続いて、プラズマCVD法で緻密化窒化シリコン膜30を350℃で100nm成膜した。その後、大気中で400℃にて1時間のアニール処理を施した。この400℃アニール処理により、酸化シリコン膜の膜密度は2.27g/cm3 まで向上した。また、窒化シリコン膜の膜密度も増加した。また、酸化ゲルマニウム膜19と酸化シリコン膜との界面に、ゲルマニウムを含む酸化シリコン表面層21が形成された。その後、図6A−6Gと同様な工程を経て、薄膜素子15として酸化物半導体薄膜トランジスタを形成し、希塩酸中の酸化ゲルマニウム溶解作用を利用してガラス基板18を剥離し、フレキシブルな酸化物半導体薄膜トランジスタ素子を作製した。
図9A−9Dは、本発明の第5の実施例の構造を説明する断面図である。図9A−9Dを用いて、第5の実施例の製造方法に関して説明する。ここではエッチストップ型の酸化物半導体薄膜トランジスタについて説明する。図9Aはポリイミド膜22を塗布・コーティングする場合の実施例である。まず、図6A、6Bに示すプロセスと同様に、ガラス基板18上に酸化ゲルマニウム膜19を形成し、この酸化ゲルマニウム膜19上にプラズマCVD法で緻密化窒化シリコン膜30を350℃で200nm成膜した。その後、この緻密化窒化シリコン膜30の更なる緻密化のために、大気中で450℃にて1時間のアニール処理を施した。この450℃アニール処理を施すことで、緻密化窒化シリコン膜30の密度は2.75g/cm3 まで向上した。このとき、酸化ゲルマニウム膜19と緻密化窒化シリコン膜30との界面に、ゲルマニウムを含む窒化シリコン表面層31が形成された。この緻密化窒化シリコン膜30の上面にポリイミド材をコーティングし、その後200〜350℃程度でアニールすることにより、膜厚20μmのポリイミド膜22を形成した。その上面にバリア膜23として、200nmの酸化シリコン膜を350℃にてプラズマCVDで成膜した。引き続き、アルミニウム合金を用いてゲート電極24を形成した。更に、ゲート絶縁膜25として、プラズマCVD法にて窒化シリコン膜、酸化シリコン膜の順に積層成膜した。更に、InGaZnO膜をスパッタリング法により成膜し、所望の形状にパターニングして酸化物半導体膜26を形成した。その後、400℃で1時間のアニール処理を行った後、酸化シリコン膜をプラズマCVD法にて250℃で成膜し、所望の形状にパターニングしてエッチストップ膜32とした。引き続き、モリブデン合金、アルミニウム合金の順に積層成膜し、所望の形状にパターニングしてソース・ドレイン電極27を形成した。更に、パッシベーション膜28として、酸化シリコン膜をプラズマCVD法にて250℃で成膜した。薄膜トランジスタ素子形成後、図6Fと同様に、温水または希酸溶液で酸化ゲルマニウム膜19を溶解することにより、ガラス基板18を剥離した。以上のプロセスにより、図9Aに示すフレキシブルな酸化物半導体薄膜トランジスタ素子を作製した。
図10A−10Bは、本発明の第6の実施例の構造を説明する断面図である。図10A−10Bを用いて、第6の実施例の製造方法に関して説明する。ここではトップゲート型の酸化物半導体薄膜トランジスタについて説明する。図9Aの場合と同様に、図10Aでは、ガラス基板18上に酸化モリブデン膜を形成し、この酸化モリブデン膜上にプラズマCVD法で緻密化窒化シリコン膜30を350℃で200nm成膜した。その後、大気中で400℃にて1時間のアニール処理を施した。このとき、酸化モリブデン膜と緻密化窒化シリコン膜30との界面に、モリブデンを含む窒化シリコン表面層31−1が形成された。この緻密化窒化シリコン膜30の上面にポリイミド材をコーティングし、その後200〜300℃程度でアニールすることにより、膜厚20μmのポリイミド膜22を形成した。その上面にバリア膜23として、窒化シリコン膜100nm、酸化シリコン膜100nmの順にプラズマCVDで積層成膜した。ここで説明するトップゲート構造では、このバリア膜の上に酸化物半導体膜26が形成される。この酸化物半導体膜26は、膜中に過剰な水素が導入されると、還元されて抵抗率が著しく低下し、薄膜トランジスタのチャネル半導体層として機能しなくなる。また、プラズマCVD法で成膜した窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて、一般に水やナトリウムに対するバリア性が高く、またより高濃度の水素を膜中に含有するという特徴を有する。従って、上述のようにバリア膜23を、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層構造にし、ポリイミド膜22からデバイス側への水分等の侵入を窒化シリコン膜で抑制するとともに、窒化シリコン膜中の高濃度水素のデバイス側への侵入を酸化シリコン膜で抑制することが効果的である。この目的のために、この酸化シリコン膜成膜には、SiH4 とN2 Oの混合ガスを原料として用いたプラズマCVDが適している。このようなSiH4 とN2 Oの混合ガスから成る酸化シリコン膜では、膜中の窒素濃度が1×1019〜1×1021cm-3となり、膜中の炭素濃度が1×1019cm-3以下となる。この積層構造のバリア膜23の上にInGaZnO膜をスパッタリング法により成膜し、所望の形状にパターニングして酸化物半導体膜26を形成した。引き続き、酸化シリコン膜から成るゲート絶縁膜25とアルミニウム合金を成膜し、所望の形状にパターニングしてゲート電極24を形成した。引き続き、層間膜33として酸化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。更に、所望の形状にコンタクトホールを形成後、チタン、アルミニウム合金、チタンの順で3層膜の成膜を行い、所望の形状にパターニングしてソース・ドレイン電極27を形成した。引き続き、パッシベーション膜28として窒化シリコン膜をプラズマCVD法により成膜した。薄膜トランジスタ素子形成後、図6Fと同様に、温水または希酸溶液で酸化モリブデン膜を溶解することにより、ガラス基板18を剥離した。以上のプロセスにより、図10Aに示すフレキシブルなトップゲート型酸化物半導体薄膜トランジスタ素子を作製した。酸化モリブデン膜の溶解は、上述の酸化ゲルマニウム膜19の場合とほぼ同等に高速で進行した。
図11A−11Bは、本発明の第7の実施例の構造を説明する断面図である。図11A−11Bを用いて、第7の実施例の製造方法に関して説明する。ここではトップゲート型の多結晶シリコン薄膜トランジスタについて説明する。図6A−6Gと同様にして、ガラス基板18上に酸化ゲルマニウム膜19を1.5μm形成し、この酸化ゲルマニウム膜19上にプラズマCVD法で緻密化窒化シリコン膜30を350℃で200nm成膜した。その後、大気中で400℃にて1時間のアニール処理を施した。このとき、酸化ゲルマニウム膜19と緻密化窒化シリコン膜30との界面に、ゲルマニウムを含む窒化シリコン表面層31が形成された。この緻密化窒化シリコン膜30の上面にポリイミド材をコーティングし、その後250〜350℃程度でアニールすることにより、膜厚30μmのポリイミド膜22を形成した。その上面にバリア膜23として、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜の順にプラズマCVDで積層成膜した。このバリア膜上にCVD法で非晶質シリコン膜を成膜し、その後、この非晶質シリコン膜にXeClガスを用いたエキシマレーザを照射することで、多結晶シリコン膜34へ改質した。このレーザ照射の際に、特許文献3に開示されているように、ポリイミド膜22とバリア膜23との界面から剥離が生じる可能性がある。本実施例においては、この素子形成途中での剥離を防ぐ必要がある。そのためには、例えば、照射レーザエネルギーの大部分が非晶質シリコン膜で吸収されるようにエネルギー強度や非晶質シリコン膜厚を制御する必要がある。あるいは、バリア膜の膜厚を制御して、エキシマレーザの干渉により実効的にポリイミド膜22に到達するレーザエネルギーを低く抑えるなどの手段も有効である。多結晶シリコン膜34へ改質へ改質後、所望の島状形状にパターニングした。引き続き、酸化シリコンから成るゲート絶縁膜25、アルミニウム合金を成膜し、所望の形状にパターニングしてゲート電極24を形成する。その後、イオンドーピングあるいはイオン注入などの技術によりソース・ドレイン領域にリンまたはボロン等の不純物をドーピングし、ドーピング層35を形成する。更に、層間膜33を成膜し所望の位置にコンタクトホールを形成後、チタン、アルミニウム合金、チタンの順で3層膜を成膜し、所望の形状にパターニングしてソース・ドレイン電極27を形成する。その後、パッシベーション膜28として窒化シリコン膜を成膜する。薄膜トランジスタ素子形成後、図6Fと同様に、温水または希酸溶液で酸化ゲルマニウム膜19を溶解することにより、ガラス基板18を剥離した。以上のプロセスにより、図11Aに示すフレキシブルなトップゲート型多結晶シリコン薄膜トランジスタ素子を作製した。図11Bに示すように、剥離後にゲルマニウムを含む窒化シリコン表面層31をエッチング等により除去しても良い。
図12は、本発明の第8の実施例の構造を説明する断面図である。図12を用いて、第8の実施例に関して説明する。ここでは有機半導体薄膜トランジスタの場合について説明する。ガラス基板18上に酸化ゲルマニウム膜19をスパッタ法により成膜した。ゲルマニウムターゲットを用いて、アルゴンガスと酸素ガスの流量比1:1のガス条件で反応性スパッタ成膜することで、酸化ゲルマニウム膜19を膜厚1ミクロン成膜した。基板温度は特に意図的に上げることはしなかった。その後、酸化ゲルマニウム膜19上に緻密化無機膜として緻密化酸化シリコン膜20をプラズマCVD法にて、基板温度350℃で膜厚200nm成膜した。プラズマCVD法による酸化シリコン膜成膜に関しては、SiH4 とN2 Oの混合ガスを用いる方法、TEOSとO2 の混合ガスを用いる方法などが可能である。酸化シリコン膜を基板温度350℃で成膜すると、酸化ゲルマニウム膜19と酸化シリコン膜との界面において、熱による原子の相互拡散が生じ、酸化シリコン膜の表面にゲルマニウムを含む酸化シリコン表面層21が形成された。この緻密化酸化シリコン膜20の上面にポリイミド材をコーティングし、その後200〜350℃程度でアニールすることにより、膜厚30μmのポリイミド膜22を形成した。その上面にバリア膜23として、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜の順にプラズマCVDで積層成膜した。引き続き、チタン、金の順で積層膜を成膜し、所望の形状にパターニングしてソース・ドレイン電極27を形成した。その後、ペンタセンを蒸着法により成膜し、所望の島状形状にパターニングして有機半導体膜36を形成した。その後、パッシベーション膜28としてアクリル樹脂、窒化シリコン膜の順に積層成膜する。薄膜トランジスタ素子形成後、図6Fと同様に、温水または希酸溶液で酸化ゲルマニウム膜19を溶解することにより、ガラス基板18を剥離した。以上のプロセスにより、図12に示すような有機半導体薄膜トランジスタ素子を作製した。
図13A−13Cは本発明の第五の実施の形態にかかる薄膜デバイスの製造方法を示す図である。図1〜12ではデバイスの断面構造を示したが、図13A−13Bはデバイスを上から見た平面構造を示している。図13Aに示すように、ガラス基板18の所望の部分(この図では4つの長方形部)のみに酸化ゲルマニウム膜19を形成する。メタルマスクなどを用いて必要な部分のみに選択的に酸化ゲルマニウムを成膜しても良いし、あるいは、ガラス基板18全面に酸化ゲルマニウム膜19を成膜し、フォトリソ法でエッチングを行って酸化ゲルマニウム膜19を所望の形状に加工してもよい。その後、酸化ゲルマニウム膜19を覆うように、ガラス基板18全面に緻密化酸化シリコン膜20を400℃で200nm成膜した。更に、緻密化酸化シリコン膜20の上に樹脂層13として70ミクロン膜厚のポリイミド膜22を形成した。ポリイミド膜22の形成法としては、材料溶液を塗布して焼成することでポリイミド膜22とする方法、あるいは、あらかじめ形成されたフィルム状のポリイミド膜22を緻密化酸化シリコン膜20上にラミネートする方法などが可能である。
図14は本発明の第六の実施の形態にかかる薄膜デバイスの製造方法を示す図である。小片のフレキシブルデバイスを製造する場合には、図13A−13Cに示したような方法が可能であるが、大面積デバイスの場合には、酸化ゲルマニウム膜19の横方向エッチングに長い時間を必要とする。このような場合、図14に示すように、薄膜素子15の表面をローラ38に密着させ巻き上げながら、温水を供給する機構39から剥離ポイントの酸化ゲルマニウム膜19に温水を供給する方法が効果的である。図13A−13Cの場合は、温水の横方向への浸透で酸化ゲルマニウム膜19のエッチングが進行するが、この図14の場合は剥離界面の酸化ゲルマニウム膜19に積極的に温水を供給することができ、剥離速度を効果的に速くすることが可能である。
図15は本発明の第七の実施の形態にかかるフレキシブル薄膜デバイスであり、特に酸化物半導体薄膜トランジスタフレキシブル有機ELディスプレイの一画素の断面構成を模式的に示す図である。図6A−6Gで説明した工程に従ってポリイミド基板上に酸化物半導体薄膜トランジスタアレイを形成する。その後、画素コンタクト領域を介して、ソース又はドレイン電極27と、陽極電極40とが電気的に接続される。画素分離層41を形成後、電子輸送層、正孔輸送層、発光層等から成る有機EL層42が形成される。有機EL層42の上には陰極電極43が形成されている。カラー化を実現するために、各画素の有機EL層42そのものに青・緑・赤の発光機能を持たせてもよいし、各画素の有機EL層42に白色の発光機能を持たせ、別途カラーフィルタ層を形成することで青・緑・赤色を実現しても良い(便宜上、図15にはカラーフィルタ層は示されていない)。光の取り出しは、ボトムエミッションでもトップエミッションでもよく、それぞれの取り出し方法に応じて、陰極や陽極の材料を使い分ける。最後に有機物あるいは無機物で封止層44を形成する。
図17は本発明の第八の実施の形態にかかるフレキシブル薄膜デバイスであり、特に多結晶シリコン薄膜トランジスタフレキシブル有機ELディスプレイの一画素の断面構成を模式的に示す図である。図11A−11Bを用いて説明した工程に従ってポリイミド基板上に多結晶シリコン薄膜トランジスタアレイを形成する。その後、画素コンタクト領域を介して、ソース又はドレイン電極27と、陽極電極40とが電気的に接続される。画素分離層41を形成後、電子輸送層、正孔輸送層、発光層等から成る有機EL層42が形成される。有機EL層42の上には陰極電極43が形成されている。カラー化を実現するために、各画素の有機EL層42そのものに青・緑・赤の発光機能を持たせてもよいし、各画素の有機EL層42に白色の発光機能を持たせ、別途カラーフィルタ層を形成することで青・緑・赤色を実現しても良い(便宜上、図16にはカラーフィルタ層は示されていない)。光の取り出しは、ボトムエミッションでもトップエミッションでもよく、それぞれの取り出し方法に応じて陰極や陽極の材料を使い分ける。最後に有機物あるいは無機物で封止層44を形成する。
図18は第九の実施形態にかかるフレキシブル液晶ディスプレイの一画素の断面図を模式的に示したものである。コンタクト領域を介して、ソース又はドレイン電極27と、画素電極45とが電気的に接続される。絶縁性基板46上にブラックマトリクス47、カラーフィルタ色素層48、対向電極49が形成されており、酸化物半導体薄膜トランジスタが形成されたもう一方の基板と対峙して液晶50を挟んでいる。実際には、上下の基板の液晶50側の表面には配向膜が形成されているが、ここでは便宜上省略して書いてある。また、上下の基板は、周辺部でシール剤によって貼り合わされ液晶50を封入しているが、このシール剤も便宜上省略して書いてある。
図20は、本発明の第十の実施形態にかかるフレキシブル薄膜デバイスを示す断面図であり、特に薄膜トランジスタフレキシブル有機ELディスプレイの上面にも緻密化無機バリア膜を有するカバーフィルムを備えた構成を模式的に示す図である。図6A−6Gで説明した製造方法と同様に、耐熱性基板10としてガラス基板18上に剥離層11として酸化ゲルマニウム膜19を形成し、その上に無機バリア膜として酸化シリコン膜を形成する。ガラス基板18は耐熱性が高いので、例えば、350〜450℃程度のプロセスで酸化シリコン膜を成膜する、あるいは酸化シリコン膜を成膜後に350〜450℃程度でアニール処理を施すなどの手法により、この酸化シリコン膜は緻密化され、高いバリア性を有する緻密化酸化シリコン膜20となる。この緻密化酸化シリコン膜20の上に塗布やコーティングプロセスなどでポリイミド膜22などのカバーフィルムを形成する。その後、前述の実施例のように温水などに浸し酸化ゲルマニウム膜19を溶解させ、ガラス基板18を剥離することで、カバーフィルム/緻密化酸化シリコン膜20/ゲルマニウムを含む酸化シリコン表面層21、からなる積層構造の膜を形成する。図20に示すように、この積層構造の膜をカバー層51として、図17で示した薄膜トランジスタフレキシブル有機ELディスプレイの封止層44の上に貼り付ける。即ちこの図20では、薄膜トランジスタと有機EL素子から成る薄膜素子15の上側にも下側にも緻密化された無機バリア膜を有する樹脂フィルムが存在することなり、更に信頼性が向上する。
11 剥離層
12 緻密化無機バリア膜(第2無機層)
13 樹脂層(樹脂フィルム)
14 バリア膜(第1無機層)
15 薄膜素子
16 接着層
17 ゲルマニウムを含む表面層
18 ガラス基板
19 酸化ゲルマニウム膜
20 緻密化酸化シリコン膜
21 ゲルマニウムを含む酸化シリコン表面層
22 ポリイミド膜
23 バリア膜
24 ゲート電極
25 ゲート絶縁膜
26 酸化物半導体膜
27 ソース・ドレイン電極
28 パッシベーション膜
29 温水
30 緻密化窒化シリコン膜
31 ゲルマニウムを含む窒化シリコン表面層
31−1 モリブデンを含む窒化シリコン表面層
32 エッチストップ膜
33 層間膜
34 多結晶シリコン膜
35 ドーピング層
36 有機半導体膜
37 酸化物半導体薄膜トランジスタ
38 ローラ
39 温水を供給する機構
40 陽極電極
41 画素分離層
42 有機EL層
43 陰極電極
44 封止層
45 画素電極
46 絶縁性基板
47 ブラックマトリクス
48 カラーフィルタ色素層
49 対向電極
50 液晶
51 カバー層
Claims (19)
- 樹脂フィルムの一方の表面に第1無機層及び薄膜素子がこの順序で形成され、もう一方の表面に第2無機層が形成された薄膜デバイスにおいて、
前記第2無機層の膜密度が前記第1無機層の膜密度よりも高く、
前記第2無機層は、膜密度が2.25g/cm 3 以上の酸化シリコン膜であり、
前記樹脂フィルムと対面しない側の前記第2無機層の表面にゲルマニウム又はモリブデンを含む表面層が設けられていることを特徴とする薄膜デバイス。 - 樹脂フィルムの一方の表面に第1無機層及び薄膜素子がこの順序で形成され、もう一方の表面に第2無機層が形成された薄膜デバイスにおいて、
前記第2無機層の膜密度が前記第1無機層の膜密度よりも高く、
前記第2無機層は、膜密度が2.25g/cm 3 以上の酸化シリコン膜と、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、及び酸化タンタル膜のうちの少なくとも1種類の膜とを含む積層構造を有し、
前記樹脂フィルムと対面しない側の前記第2無機層の表面にゲルマニウム又はモリブデンを含む表面層が設けられていることを特徴とする薄膜デバイス。 - 請求項1又は請求項2に記載の薄膜デバイスにおいて、前記第2無機層と前記樹脂フィルムとの間に接着層を有することを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項1又は請求項2に記載の薄膜デバイスにおいて、前記第2無機層と前記樹脂フィルムとが接する界面の凹凸周期に対して、前記第1無機層と前記樹脂フィルムとが接する界面がより長周期の凹凸構造を有することを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項2に記載の薄膜デバイスにおいて、前記第2無機層を構成する窒化シリコン膜の膜密度が2.70g/cm3 以上であることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項1から5のいずれか一に記載の薄膜デバイスにおいて、前記ゲルマニウムを含む表面層の中のゲルマニウムが、酸素又は窒素と化学的に結合した状態で存在していることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項1から6のいずれか一に記載の薄膜デバイスにおいて、前記ゲルマニウムを含む表面層の中のゲルマニウムの濃度が1×1018cm-3以上であることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項1から5のいずれか一に記載の薄膜デバイスにおいて、前記モリブデンを含む表面層の中のモリブデンが、酸素又は窒素と化学的に結合した状態で存在していることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項1から5、8のいずれか一に記載の薄膜デバイスにおいて、前記モリブデンを含む表面層の中のモリブデンの濃度が1×1018cm-3以上であることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項1から9のいずれか一に記載の薄膜デバイスにおいて、前記薄膜デバイスがマトリクス状に配置された能動素子と画素表示部との組み合わせからなるディスプレイ素子であることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項10に記載の薄膜デバイスにおいて、前記画素表示部が有機エレクトロルミネッセンス(EL)からなるディスプレイ素子であることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項10に記載の薄膜デバイスにおいて、前記画素表示部が液晶からなるディスプレイ素子であることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項10から12のいずれか一に記載の薄膜デバイスにおいて、前記能動素子が薄膜トランジスタであることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項13に記載の薄膜デバイスにおいて、前記薄膜トランジスタのチャネル活性層が酸化物半導体膜、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、微結晶シリコン膜、又は有機半導体膜のいずれかであることを特徴とする薄膜デバイス。
- 請求項1から9のいずれか一に記載の薄膜デバイスにおいて、前記薄膜素子がシリコンのPIN接合を用いた薄膜太陽電池、あるいは、Cu−In−S(又はSe)のカルコパイライト系化合物からなる薄膜太陽電池であることを特徴とする薄膜デバイス。
- 基板上に酸化ゲルマニウム膜あるいは酸化モリブデン膜を形成する工程と、
前記酸化ゲルマニウム膜あるいは前記酸化モリブデン膜上に、ゲルマニウム又はモリブデンを含む表面層を前記基板側の表面に備える第2無機層を形成する工程と、
前記第2無機層の上に樹脂フィルムを形成する工程と、
前記樹脂フィルム上に第1無機層を形成する工程と、
薄膜素子を形成する工程と、
水又は水溶液に浸漬させることで前記酸化ゲルマニウム膜あるいは酸化モリブデン膜を溶解させ、前記基板と前記第2無機層とを剥離させる工程と
を含むことを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。 - 請求項16に記載の薄膜デバイスの製造方法において、
前記第2無機層を形成する工程は、
350℃以上の基板温度で成膜するか、もしくは成膜後に350℃以上の温度でアニールすることを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。 - 請求項16または17に記載の薄膜デバイスの製造方法において、
前記薄膜素子を形成する工程は、
前記第1無機層上にマトリクス状に配列された薄膜トランジスタアレイを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタアレイ上に有機EL又は液晶からなる画素表示部を形成する工程と
を含むことを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。 - 請求項16から18のいずれか一に記載の薄膜デバイスの製造方法において、
前記樹脂フィルムを形成する工程は、
前記樹脂フィルムの材料溶液を前記第2無機層上に塗布又は印刷する工程を含むことを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
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