(57)【要約】【課題】本発明はより剥がれやすく、製造工程におけるコストをより低減可能な剥離方法を提供する。【解決手段】本発明の剥離方法は、基板上（１００）に剥離層（１２０）を介して存在する被剥離物（１４０）を上記基板から剥離する方法であって、上記剥離層（１２０）の全部又は一部をシリサイド層によって形成し、上記剥離層に光を照射して上記基板と上記被剥離物の間に剥離を生ぜしめることを特徴する。シリサイド層としては遷移金属シリサイドが望ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に剥離層を介して存在する被剥離物を前記基板から剥離する方法であって、
前記剥離層の全部又は一部をシリサイド層によって形成し、
前記剥離層に光を照射して前記基板と前記被剥離物の間に剥離を生ぜしめることを特徴とする剥離方法。
【請求項２】
基板上にシリサイド層を含む剥離層を形成する工程と、
前記剥離層上に被剥離物を形成する工程と、
前記被剥離物に転写体を接合する工程と、
前記剥離層に光を照射し、前記剥離層に剥離を生じせしめる工程と、
前記基板を前記剥離層から離脱させる工程と、
を有することを特徴とする剥離方法。
【請求項３】
前記シリサイド層が金属シリサイド層である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の剥離方法。
【請求項４】
前記金属シリサイド層の凝集温度がアモルファスシリコン層の融点温度よりも低い、ことを特徴とする請求項３に記載の剥離方法。
【請求項５】
前記金属シリサイド層がチタンシリサイドである、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の剥離方法。
【請求項６】
前記チタンシリサイド層の膜厚が５〜１００ｎｍの範囲内にある、ことを特徴とする請求項５に記載の剥離方法。
【請求項７】
前記被剥離物が機能性膜又は薄膜デバイスである、請求項１乃至６のいずれかに記載の剥離方法。
【請求項８】
前記光の照射はレーザ光照射である、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の剥離方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の剥離方法を使用して製造された半導体デバイス。
【請求項１０】
請求項７に記載の半導体デバイスを使用した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被剥離物（被転写層）の剥離方法、特に、機能性膜のような薄膜よりなる被剥離物を剥離し、透明基板のような転写体へ転写する剥離転写方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶ディスプレイを製造するに際しては、基板上に薄膜トランジスタをＣＶＤ等により形成する工程を経る。薄膜トランジスタを基板上に形成する工程は高温処理を伴うため、基板は耐熱性に優れる材質のもの、すなわち、軟化点および融点が高いものを使用する必要がある。そのため、現在では、１０００℃程度の温度に耐える基板としては石英ガラスが使用され、５００℃前後の温度に耐える基板としては耐熱ガラスが使用されている。高温処理を伴う製造プロセスを経る場合には、石英基板や耐熱ガラス基板等が用いられるが、これらは非常に高価であり、したがって製品価格の上昇を招く。また、ガラス基板は重く、割れやすいという性質をもつ。
【０００３】
そこで、出願人は下記特許文献１乃至３に示すような、第１の基板上で薄膜トランジスタなどの薄膜デバイス（被転写体）を形成し、これを剥離して（より安価なガラスやプラスチックなどの）第２の基板に転写する剥離転写技術を提案している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２５９２９号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５９３１号公報
【特許文献３】特開２００４−１４０３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した剥離転写技術を用いることによってより安価な基板を使用することが可能となるものの、量産化、製造コスト低減のためには剥離工程における歩留まり（剥離性）改善が望ましい。
【０００６】
よって、本発明はより剥がれやすく、製造工程におけるコストをより低減可能な剥離方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の剥離方法は、基板上に剥離層を介して存在する被剥離物を上記基板から剥離する方法であって、上記剥離層の全部又は一部をシリサイド層によって形成し、上記剥離層に光を照射して上記基板と上記被剥離物の間に剥離を生ぜしめることを特徴する。シリサイドはシリコン（Ｓｉ）とそれよりも電気的に陽性となる元素との２元化合物である。例えば、金属とシリコンとの化合物が該当する。
【０００８】
また、本発明の剥離方法は、基板上にシリサイド層を含む剥離層を形成する工程と、上記剥離層上に被転写層を形成する工程と、上記被転写層に転写体を接合する工程と、上記剥離層に光を照射し、上記剥離層に剥離を生じせしめる工程と、上記基板を上記剥離層から離脱させる工程と、を有する。
【０００９】
かかる方法によれば、先行例のように剥離層にアモルファスシリコン層を使用せずに剥離を行うことができる。剥離層にアモルファスシリコン層を用いる場合には、アモルファスシリコン層中の水素の膨張（ガス化）が剥離をもたらす主たる要因となるのでアモルファスシリコン層中の水素量が剥離性能に重要であるが、このプロセス管理が難しい。本方法では、剥離層としてのシリサイド層に光エネルギを付与すると、シリサイド層が凝集して粒状化し、多結晶状態となって膜としての結合力が低下することを利用する。このようにシリサイド層が変化する結果、基板と被剥離物間の結合力が低下して被剥離物の剥離が生ずる。剥離層中の水素ガスの膨張を利用するものではないので当該水素量の設定が不要でプロセス管理が容易になる（プロセスが安定する）。
【００１０】
上記シリサイド層が遷移金属シリサイド層であることが望ましい。遷移金属シリサイド層には凝集によって粒状化する傾向がある。金属（Ｍ）シリサイドは、Ｍ2Ｓｉ、ＭＳｉ、ＭＳｉ2が代表的である。具体には、金属シリサイド層として、チタンシリサイドＴｉＳｉ2、コバルトシリサイドＣｏＳｉ2、ニッケルシリサイドＮｉＳｉ2、タングステンシリサイドＷＳｉ2、モリブデンシリサイドＭｏＳｉ2、タンタルシリサイドＴａＳｉ2、等の遷移金属とのシリサイドが挙げられる。また、シリサイドの薄膜とすることによってシリコン単体（アモルファスシリコン）や金属単体の場合の融点よりも、シリサイドの凝集温度の方が低いので、必要な光エネルギを減らすことが可能となる。
【００１１】
上記金属シリサイドがチタンシリサイドであることが望ましい。チタンシリサイドは、例えば、凝集温度が８００℃程度であって他の金属シリサイドよりも比較的に温度が低く、剥離層に好適である。凝集により界面の接触面積が著しく減少して、結合力が低下していることに起因すると考えられる。
【００１２】
上記チタンシリサイド層の膜厚が５〜１００ｎｍの範囲内であることが望ましい。チタンシリサイド層の膜厚を薄く形成することによってチタンシリサイドの凝集温度を低下させることができ、より低い光エネルギの付与によって剥離を行うことが可能となる。しかし、チタンシリサイド層の膜厚を５ｎｍ以下の値にするようにプロセスをコントロールすることは難しい。また、チタンシリサイド層の膜厚を１００ｎｍ以上に設定すると、チタンシリサイド層が凝集し難くなり、シリサイド層の粒状化（多結晶状態）が生じにくくなって剥離性が悪化する（剥がれ難くなる）傾向がある。
他の金属シリサイドにおいても薄膜化することによって金属シリサイドの凝集温度を低下させることができる。
【００１３】
上記被剥離物（被転写層）が機能性膜又は薄膜デバイスであることが望ましい。機能性膜又は薄膜デバイスとしては、抵抗、コイル、キャパシタ、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、その他の薄膜半導体デバイス、電極（透明電極ＩＴＯを含む）、太陽電池、イメージセンサに用いられるような光電変換素子、スイッチング素子、メモリ、圧電素子のアクチュエータ、有機薄膜と他の物質との多層膜など、種々のものが挙げられる。通常、比較的高いプロセス温度を経て形成される被剥離物（被転写層）を第１の基板で作製する。これを第２の基板（転写体）に転写することによって、第２の基板におけるプロセス温度を下げることが可能となる。
【００１４】
上記光の照射はレーザ光照射である。レーザ照射によれば、例えば、基板を介して剥離層に光エネルギを集中することが可能であり、シリサイド層を粒状化して膜の結合力を低下させて剥離を生じさせることができる。また、他の層への影響を相対的に少なくすることが可能となる。
【００１５】
本発明の半導体デバイスは、上述した剥離方法を使用して製造されることを特徴とする。半導体デバイスには、ＴＦＴ、薄膜ダイオードや、シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子（光センサ、太陽電池）、シリコン抵抗素子、その他の薄膜半導体デバイス、電極（例：ＩＴＯ、メサ膜のような透明電極）、スイッチング素子、メモリー、圧電素子等のアクチュエータ、マイクロミラー（ピエゾ薄膜セラミックス）、磁気記録薄膜ヘッド、コイル、インダクター、薄膜高透磁材料およびそれらを組み合わせたマイクロ磁気デバイス、フィルター、反射膜、ダイクロイックミラー等が含まれる。
【００１６】
また、本発明の電子機器は、上記半導体デバイスを使用することを特徴とする。電子機器には、液晶パネル、エレクトロルミネッセンスパネル、電気泳動表示パネル、デジタルマイクロミラーデバイス、発光パネル等の電気光学装置が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、本実施例においては、剥離層としてシリサイドを使用する。剥離層を構成する先行例の物質であるアモルファスシリコン層のように、光エネルギの付与による膜中の水素のガス化によって剥離を起こさせるのではなく、シリサイド層への光エネルギの付与によってシリサイド層を凝集させ、シリサイド層を粒子化して剥離を起こさせる。シリサイドとしては、チタンシリサイドＴｉＳｉ2、コバルトシリサイドＣｏＳｉ2、ニッケルシリサイドＮｉＳｉ2、タングステンシリサイドＷＳｉ2、モリブデンシリサイドＭｏＳｉ2、タンタルシリサイドＴａＳｉ2等の（遷移）金属シリサイドを使用することが可能である。金属シリサイドは薄膜化するほど光エネルギ付与によって生ずるによる凝集の温度が低下する。
【００１９】
本実施例では、チタンシリサイドの薄膜を剥離層として使用する。この薄膜は凝集温度が８００℃程度であって、アモルファスシリコン（シリコンの融点；１４１４℃）に比べて低い光エネルギで剥離可能である。
【００２０】
（剥離方法）
剥離層に上述したチタンシリサイドを使用する剥離方法（薄膜デバイスの転写方法）について、図１乃至図６を参照して説明する。
【００２１】
まず、図１に示すように基板１００を準備する。基板１００は、透光性、耐熱性の絶縁基板である。具体的には、石英ガラス、コーニング７０５９、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱性ガラスが挙げられる。
【００２２】
この基板１００の上に、例えば、シランＳｉＨ4、あるいはジシランＳｉ2Ｈ6を材料として５５０℃の熱分解ＣＶＤ法によってアモルファスシリコン層を３０ｎｍ成膜する。この上に、スパッタ法によってチタンＴｉを２０ｎｍ形成する。次に、基板１００を７００℃で熱処理し、シリコン層とチタン層の熱反応によってチタンシリサイド層ＴｉＳｉ2を形成して膜厚５０ｎｍの剥離層１２０を形成する。
【００２３】
次に、図２に示すように、剥離層１２０上に被剥離物（被転写層）１４０を形成する。被剥離物１４０としては、例えば、薄膜半導体デバイスであるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が該当する。
【００２４】
まず、図２中のＫ部分に示すように、シランＳｉＨ4と酸素Ｏ2を材料としてＥＣＲ−ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜ＳｉＯ2（中間層）１４２を２００ｎｍ程度形成する。なお、シリコン窒化膜Ｓｉ3Ｎ4などのシリコン酸化膜以外の絶縁膜を中間層１４２として使用することができる。
【００２５】
中間層１４２は、種々の目的で形成され、例えば、被剥離物１４０を物理的または化学的に保護する保護層，絶縁層，導電層，レーザ光の遮光層，マイグレーション防止用のバリア層，反射層としての機能等が挙げられる。
【００２６】
中間層１４２の上に上述したＴＦＴを形成する場合には、例えば、以下のようにする。中間層１４２の上に膜厚５０nmの非晶質シリコン膜を低圧ＣＶＤ法（Ｓｉ2 Ｈ6 ガス、４２５℃）により形成し、この非晶質シリコン膜にレーザ光（波長３０８nm）を照射して、結晶化させ、ポリシリコン膜とする。その後、このポリシリコン膜に対し、所定のパターンニングを施し、薄膜トランジスタのソース・ドレイン・チャネルとなる領域を形成する。この後、１０００°Ｃ以上の高温によりポリシリコン膜表面を熱酸化してゲート絶縁膜ＳｉＯ2 を形成した後、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、ゲート電極をマスクとしてイオン注入することによって、自己整合的（セルファライン）にソース・ドレイン領域を形成し、薄膜トランジスタを形成する。この後、必要に応じて、ソース・ドレイン領域に接続される電極及び配線、ゲート電極につながる配線を形成する。この上に保護膜を形成してＴＦＴが完成する。
【００２７】
被剥離物（被転写層）１４０であるＴＦＴは、ポリシリコン層にｎ型不純物を導入して形成されたソース，ドレイン層１４６と、チャネル層１４４と、ゲート絶縁膜１４８と、ゲート電極１５０と、層間絶縁膜１５４と、例えばアルミニュウムからなる電極１５２等を具備する。
【００２８】
図３に示すように、被剥離物１４０の上に紫外線硬化型の接着剤１６０をスピンコート法によって膜厚１００μｍ程度に塗布し、転写体であるガラス基板１８０を接合する。ガラス基板１８０側から紫外線を照射して接着剤１６０を硬化させ、ガラス基板１８０を固定する。
【００２９】
なお、接着剤１６０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、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤等が適宜に使用される。また、転写体としては、各種合成樹脂（熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等）または各種ガラス材（石英ガラス、アルカリガラス等）を使用することができる。
【００３０】
次に、図４に示すように、基板１００側からＸｅ−Ｃｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を基板１００側から照射し、剥離層１２０に剥離を生じさせる。照射したレーザのエネルギ密度は５００ｍＪ／ｃｍ2であった。既述したように、剥離層１２０であるチタンシリサイド層はエネルギ付与によって凝縮し、粒状化する。チタンシリサイド層は多結晶粒状態となって細分化されて膜としての一体性を失う。これにより、チタンシリサイド層は剥離を起こし易い状態となる。
【００３１】
なお、より低いエネルギ密度で照射領域を１／１０程度ずつシフトしながら照射しても良い。
【００３２】
次に、図５に示すように、基板１００と転写体である基板１８０とを引きはがし、被剥離物１４０である半導体デバイス（ＴＦＴ）を基板１８０側に転写する。
【００３３】
更に、図６に示すように、必要により、基板１８０側に残った剥離層１２０を洗浄やエッチングなどによって除去する。また、石英基板１００についても同様の処理を行って再使用に供する。
【００３４】
このように、本発明の実施例の剥離転写方法によれば、剥離層としてチタンシリサイド薄膜を使用して凝集温度を８００℃程度に設定する。チタンシリサイドの剥離層は剥離層としてアモルファスシリコン層を用いた場合よりも高温における膜安定性が低いため、光エネルギの付与によってアモルファスシリコンよりも容易に剥離を起こす。また、チタンシリサイド層をより薄く形成することによって凝集温度を低くすることができ、より低パワーのレーザ出力（光エネルギ）で剥離を行うことができる。また、剥離層にアモルファスシリコンを用いた場合のように、膜中の水素量を正確にコントロールする必要がなく、プロセス管理が容易である。歩留まり低下の要因が減って具合がよい（プロセス安定性が向上する）。
【００３５】
なお、剥離層としてのチタンシリサイド層の形成方法は、上述した熱ＣＶＤ法とスパッタ法の組み合わせに限られるものではなく、同様の結果が得られる他の方法であっても良い。例えば、チタンシリサイドＴｉＳｉ2を材料（ターゲット）として、スパッタリング法によって基板１００の上にチタンシリサイド層を成膜しても良い。
【００３６】
また、上記実施例では剥離層１２０をシリサイド層のみで構成しているが、剥離層１２０を複数層で形成し、更に、保護層，絶縁層，導電層，レーザ光の遮光層，レーザの反射層等を設けるようにしても良い。
【００３７】
また、被剥離物１４０としては、ＴＦＴの他に、例えば、薄膜ダイオードや、シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子（光センサ、太陽電池）やシリコン抵抗素子、その他の薄膜半導体デバイス、電極（例：ＩＴＯ、メサ膜のような透明電極）、スイッチング素子、メモリー、圧電素子等のアクチュエータ、マイクロミラー（ピエゾ薄膜セラミックス）、磁気記録薄膜ヘッド、コイル、インダクター、薄膜高透磁材料およびそれらを組み合わせたマイクロ磁気デバイス、フィルター、反射膜、ダイクロイックミラー等がある。
【００３８】
また、照射する光（付与エネルギ）としては、剥離層のシリサイドに粒状化を起こさせるものであればよい。例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）等が挙げられる。そのなかでも、剥離層にのみ可及的にエネルギを集中して剥離を生じさせ易いという点で、レーザ光が好ましい。
【００３９】
また、このレーザ光を発生させるレーザ装置としては、各種気体レーザ、固体レーザ（半導体レーザ）等が挙げられるが、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ2レーザ、ＣＯレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等が好適に用いられ、その中でもエキシマレーザが特に好ましい。
【００４０】
エキシマレーザは、短波長域で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層のシリサイドを凝集させて粒状化を生じさせることができ、隣接する転写体１８０や基板１００等に温度上昇をほとんど生じさせることなく具合がよい。すなわち、基板１００や１８０に劣化、損傷を生じさせることなく、剥離層１２０を剥離することが可能である。
【００４１】
また、剥離層１２０の面積が照射光の１回の照射面積より大きい場合には、剥離層１２０の全領域に対し、複数回に分けて照射光を照射することもできる。また、同一箇所に２回以上照射してもよい。また、異なる種類、異なる波長（波長域）の照射光（レーザ光）を同一領域または異なる領域に２回以上照射してもよい。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施例はチタンシリサイド層を剥離層として使用しているので、アモルファスシリコン層を剥離層とした場合に比べてアモルファスシリコン層中の水素量コントロールを必要としない。また、低パワーで剥離を行うことができる。また、剥離のばらつきが減り、剥離転写法における歩留まりを向上することが可能となって具合がよい。
【００４３】
（電子機器）
【００４４】
次に、上述した剥離方法によって製造される半導体デバイスを備える電子機器の例について説明する。本実施形態にかかる半導体デバイスは、各種の電子機器において、表示部を構成する液晶パネル、エレクトロルミネッセンスパネル、電気泳動表示パネルなどの製造や、回路部の製造などに適用することができる。
【００４５】
図７は、電子機器の例を示す概略斜視図である。同図（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話５３０はアンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、表示部５３５を備えている。
【００４６】
同図（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ５４０は受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、表示部５４４を備えている。
【００４７】
同図（Ｃ）はテレビジョン装置への適用例であり、当該テレビジョン装置５５０は表示部５５１を備えている。
【００４８】
同図（Ｄ）はロールアップ式テレビジョン装置への適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン装置５６０は表示部５６１を備えている。また、本発明にかかる薄膜デバイスは、上述した例に限らず各種の電子機器に適用可能である。例えばこれらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例の剥離転写法を説明する工程図である。
【図２】本発明の実施例の剥離転写法を説明する工程図である。
【図３】本発明の実施例の剥離転写法を説明する工程図である。
【図４】本発明の実施例の剥離転写法を説明する工程図である。
【図５】本発明の実施例の剥離転写法を説明する工程図である。
【図６】本発明の実施例の剥離転写法を説明する工程図である。
【図７】本発明適用して得られた半導体デバイスを使用した電子機器の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  石英基板（第１の基板）、１２０  剥離層、１４０  被剥離対象（被転写層）、１６０  接着剤、１８０  ガラス基板（第２の基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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