柔性半导体装置的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种柔性半导体装置的制造方法。
注意，在本说明书中半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置，因此使用液晶、电致发光(EL)等的显示装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。
背景技术
近年来，半导体装置制造技术迅速发展，尤其是薄型化、柔性化引人注目。
作为柔性半导体装置的制造方法，已开发出在玻璃衬底或石英衬底等基材上制造出薄膜晶体管(TFT)等的半导体元件之后将半导体元件从基材转置到其他基材(例如柔性基材)的技术。为了将半导体元件转置到其他基材，需要从制造半导体元件时所使用的基材分离半导体元件的工序。
以下举出作为使半导体装置，尤其是发光装置通过剥离工序实现柔性化的方法。
第一方法是在进行剥离及转置之后形成EL层的方法。例如，在形成有剥离层的TFT衬底的上表面涂敷成为支撑体的剥离辅助用树脂。接着，通过形成剥离的开端，剥离当制造TFT时使用的衬底。接着，将柔性衬底贴附到剥离面，并去除剥离辅助用树脂。接着，在TFT的上方形成EL层，并进行密封。
第二方法是在剥离之后在剥离面上形成电极、隔壁、EL层等的方法。例如，在形成有剥离层的TFT衬底的上表面涂敷成为支撑体的剥离辅助用树脂。接着，通过形成剥离的开端，剥离当制造TFT时使用的衬底。接着，在剥离面上形成接触孔，以与TFT的漏极电连接的方式形成氧化铟氧化锡(ITO：Indium Tin Oxide)膜并进行构图来形成电极。然后，形成隔壁、EL层，并通过贴附薄膜等来进行密封。通过采用该方法，可以得到在下表面上贴附有薄膜，并在上表面上形成有剥离辅助用树脂的发光装置。
第三方法是在形成电极、EL层、剥离辅助用树脂等之后，进行剥离的方法。
在第一方法中由于需要剥离辅助用树脂的涂敷及去除，因此会增加这部分的工序。在第二方法中由于对柔性化的衬底至少需要进行三次(接触孔的形成、ITO的构图、隔壁的形成)的光刻工序，因此技术难度大。从而，可以说与第一及第二方法相比，第三方法是工序数少而适合批量生产的方法。
作为从当制造以发光元件为代表的半导体元件时使用的基材剥离半导体元件的方法，有设置剥离层并以剥离层为起点剥离半导体元件的方法。首先，在基材上设置剥离层，在其上制造半导体元件膜。然后，通过施加物理性力量，从剥离层剥离半导体元件膜。像这样进行剥离，使半导体元件柔性化。
例如，在专利文献1中公开了使用以下所示那样的激光烧蚀的剥离技术。在衬底上设置由非晶硅等形成的分离层，并在分离层上设置由薄膜元件形成的被剥离层，然后使用接合层将被剥离层接合在转置体上。通过激光照射使分离层烧蚀来在分离层中产生剥离。
此外，在专利文献2中公开了利用人的手等物理性力量进行剥离的技术。在专利文献2中，在衬底和氧化物层之间形成金属层，利用氧化物层和金属层的界面的结合较弱的特点，使氧化物层和金属层的界面产生剥离，来使被剥离层与衬底分离。
当利用人的手等物理性力量进行剥离时，需要使被剥离层弯曲，以便以剥离层为起点从基材剥离被剥离层。接着剥离层而形成的被剥离层是形成有包括薄膜晶体管(TFT)、布线、层间膜等的半导体元件的膜，它是厚度为10μm左右的非常脆弱的膜。当对半导体元件施加弯曲压力时，在被剥离层中容易发生膜破碎或裂缝，而这会频频导致损坏半导体元件的缺陷。
当进行剥离时，优先剥离形成在基材上的剥离层及被剥离层中密接性最弱的部分。从而，为了不使构成被剥离层的叠层膜剥离，而在基材和剥离层的界面、剥离层和被剥离层的界面或在剥离层内部开始剥离，这样就需要使在包括从基材到被剥离层地叠层体中基材和剥离层的界面或剥离层和被剥离层的界面的密接性为最弱。
此外，当剥离层是叠层膜时，即使构成剥离层的各个膜的界面的密接性最弱，也可以在基材和剥离层的界面、剥离层和被剥离层的界面或剥离层内部进行剥离。
但是，如果基材和剥离层的密接性、剥离层和被剥离层的密接性或剥离层内的各个膜之间的密接性太弱，在不应该进行剥离的工序中(在剥离工序以外的工序中)有因膜的应力而产生剥离的可能性。从而，在进行剥离工序之前，使剥离层保持一定程度的密接性，并通过在剥离工序中进行某种处理，有意图地降低剥离层的密接性的工序是优选的。
[专利文献1]日本申请专利公开平10-125931号公报
[专利文献2]日本申请专利公开2003-174153号公报
若在剥离层上隔着缓冲层制造作为被剥离层的半导体元件，并只剥离半导体元件而转置来获得柔性半导体装置时，会在半导体元件的内部产生剥离。这是因为与剥离层和缓冲层的密接性相比，半导体元件内的膜和膜之间的密接性较弱，而造成应该被剥离的剥离层和缓冲层之间在进行剥离之前半导体元件内的膜和膜之间先开始剥离的缘故。
通过改变半导体元件的制造方法、使用的材料，或在剥离工序中施加热或压力，虽然有可能提高半导体元件内的膜和膜之间的密接性，但是很难期待显著的效果。由此，需要使剥离层和缓冲层的密接性变弱的技术。
此外，需要不因剥离在元件中产生弯曲压力。
【发明内容】
本发明的一个方式是如下方式：使用蚀刻液溶解剥离层来使剥离层和缓冲层的密接性变弱，以不在半导体元件中产生弯曲压力的方式对在剥离层上隔着缓冲层形成的半导体元件进行剥离。
此外，本发明的一个方式包括通过激光照射形成描画线以使蚀刻液容易接触于剥离层的结构。注意，描画线是指通过照射激光来描画的槽。
此外，本发明的一个方式是如下方式：将薄膜插入通过接触于蚀刻液来溶解剥离层的区域，并向剥离层的尚未溶解的区域移动薄膜，而不在半导体元件中产生弯曲压力地进行剥离。
本发明的一个方式有如下特征：在衬底上形成剥离层，在剥离层上形成缓冲层，在缓冲层上形成半导体元件，在半导体元件上形成树脂层，使用蚀刻液溶解剥离层，将薄膜插入剥离层被溶解的区域，向剥离层的尚未溶解的区域移动薄膜，不在半导体元件中产生弯曲压力地将衬底与半导体元件分离。
本发明的一个方式有如下特征：在衬底上形成第一缓冲层，在第一缓冲层上形成剥离层，在剥离层上形成第二缓冲层，在第二缓冲层上形成半导体元件，在半导体元件上形成树脂层，使用蚀刻液溶解剥离层，将薄膜插入剥离层被溶解的区域，向剥离层的尚未溶解的区域移动薄膜，不在半导体元件中产生弯曲压力地将衬底与半导体元件分离。
本发明的一个方式有如下特征：在衬底上形成剥离层，在剥离层上形成缓冲层，在缓冲层上形成半导体元件，在半导体元件上形成树脂层，以围绕半导体元件的方式照射激光，在缓冲层及树脂层中形成描画线，沿着描画线使用蚀刻液溶解剥离层，将薄膜插入剥离层被溶解的区域，向剥离层的尚未溶解的区域移动薄膜，不在半导体元件中产生弯曲压力地将衬底与半导体元件分离。
本发明的一个方式有如下特征：在衬底上形成第一缓冲层，在第一缓冲层上形成剥离层，在剥离层上形成第二缓冲层，在第二缓冲层上形成半导体元件，在半导体元件上形成树脂层，以围绕半导体元件的方式照射激光，在第一缓冲层、第二缓冲层以及树脂层中形成描画线，沿着描画线使用蚀刻液溶解剥离层，将薄膜插入剥离层被溶解的区域，向剥离层的尚未溶解的区域移动薄膜，不在半导体元件中产生弯曲压力地将衬底与半导体元件分离。
当采用现有的方法制造半导体装置时，不能对整个面进行剥离，但是本发明能在玻璃衬底上形成半导体元件并对整个面进行剥离，而可以实现柔性化。此外，由于使剥离层溶解，因此可以使剥离层和缓冲层的密接性变弱，而可以不在半导体元件中产生弯曲压力地进行剥离。另外，与其他剥离工序相比，可以实现工序数的减少及对准工序的简易化。
再者，通过将薄膜插入剥离层被溶解的区域，并向剥离层的尚未溶解的区域移动薄膜，可以不在半导体元件中产生弯曲压力地效率更好地进行剥离。
此外，当产生剥离时，因静电的放电(静电放电：Electro StaticDischarge)的影响会导致半导体元件等的损坏，但是由于使用了蚀刻液，因此可以防止静电放电损坏。
【附图说明】
图1A至1D是说明实施方式1的图；
图2A至2D是说明实施方式2的图；
图3A至3D是说明实施方式4及实施例2的图；
图4A至4D是说明实施方式4及实施例2的图；
图5A和5B是说明实施方式4及实施例2的图；
图6A和6B是说明实施方式4及实施例2的图；
图7A和7B是说明实施方式4及实施例2的图；
图8A和8B是说明实施方式4及实施例2的图；
图9A和9B是说明实施方式4及实施例2的图；
图10A和10B是说明实施例4的图；
图11A和11B是说明实施例5的图；
图12A和12B是说明实施例3的图。
【具体实施方式】
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明，本领域的技术人员可以很容易地理解一个事实就是，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
实施方式1
在本实施方式中说明柔性半导体装置的制造方法(尤其是剥离工序)。
图1A示出进行剥离之前的元件结构。在衬底100上形成有剥离层101及半导体元件层102。在半导体元件层102上形成有紫外线固化树脂103。
剥离层101由金属材料形成。作为金属材料优选使用可以在碱溶液中溶解的材料。作为这种金属材料的一例，可以使用钨(W)、钛(Ti)、铝(Al)或锡(Sn)。可以通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等在衬底100上形成用作剥离层101的钨(W)、钛(Ti)、铝(Al)或锡(Sn)的膜。
半导体元件层102包括薄膜晶体管(TFT)等。薄膜晶体管可以采用任何形状，此外可以使用任何方法制造。
接着，使用蚀刻液104溶解剥离层101(图1B)。作为蚀刻液104使用碱溶液。碱溶液优选使用可以将用于剥离层101的金属材料溶解(可以蚀刻)的材料。作为这种碱溶液的一例，可以举出氨-过氧化氢的混合溶液、TMAH(四甲基氢氧化铵)、TMAH-过氧化氢的混合溶液等。
当作为剥离层101使用单个的金属元素时不溶解而氧化时溶解的材料(例如钨(W))时，作为蚀刻液使用包含有过氧化氢的混合液即可。与其相反，当作为剥离层101使用单个的金属元素时溶解而氧化时不溶解的材料(例如铝(Al))时，作为蚀刻液使用没有包含过氧化氢的混合液即可。
像这样，通过使用蚀刻液104溶解剥离层101，可以使衬底101和剥离层101的密接性或剥离层101和半导体元件102的密接性变弱。此外，由于可以完全溶解剥离层101，因此可以以不弯曲制造的半导体元件的方式进行剥离，而可以再次利用衬底。
接着，将薄膜105插入剥离层101被溶解的区域(图1C)。作为薄膜105使用PEN(聚对苯二甲酸乙二醇酯：Polyethylene naphthalate)等。
此外，虽然未图示，但是当实际上使用蚀刻液104溶解剥离层101时，半导体元件层102及紫外线固化树脂103的端部浮起几mm左右。从浮起的部分插入薄膜105。
通过在对剥离层101被溶解的区域添加蚀刻液104的同时，向尚未剥离的区域移动薄膜105，去除剥离层101(图1D)。通过插入薄膜105，同时进行使用蚀刻液104的剥离层101的溶解和薄膜105的移动，可以不在半导体元件中产生弯曲压力地效率好地进行剥离。
在现有的剥离方法中，如本实施方式所说明那样，即使溶解了剥离层101，当将以紫外线固化树脂103为支撑体的转置体106和衬底100分离时，也需要使转置体106弯曲。所以该方法有可能损坏半导体元件层102。在本实施方式中，使用蚀刻液104，将薄膜105插入剥离层101被溶解的区域，通过去除被溶解的剥离层而进行剥离。再者，通过薄膜105使蚀刻液104接触于剥离层101的尚未剥离的区域，使剥离层进一步溶解。像这样，由于通过向尚未剥离的区域移动薄膜105来去除剥离层101，所以可以不使半导体元件层102弯曲地进行剥离。
通过将使用蚀刻液溶解剥离层的方法与移动薄膜进行剥离的方法一起使用，可以效率更好地进行剥离。
由于采用在添加蚀刻液的同时进行剥离的方法，因此可以防止静电放电损坏。
此外，当剥离层内部的密接性弱于半导体元件层内的膜和膜之间的密接性时，可以不添加蚀刻液只实施移动薄膜的工序来进行剥离。在此情况下，可以不在半导体元件中产生弯曲压力地进行剥离。
注意，本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式所示的结构或实施例所示的结构适当地组合来实施。
实施方式2
在本实施方式中说明柔性发光装置的制造方法(尤其是剥离工序)。
图2A示出剥离之前的元件结构。在衬底200上形成有剥离层201及元件层202。在元件层202中包括薄膜晶体管(TFT)等。在元件层202上形成有第一电极203及EL层204。在EL层204中包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等。在EL层204上形成有第二电极205及紫外线固化树脂206。注意，在本实施方式中以下说明将第一电极203用作阳极，将第二电极205用作阴极的情况。此外，实施方式1中的半导体元件层102包括本实施方式中的元件层202、第一电极203、EL层204以及第二电极205。
剥离层201由金属材料形成。作为金属材料优选使用可以在碱溶液中溶解的材料。作为这种金属材料的一例，可以使用钨(W)、钛(Ti)、铝(Al)或锡(Sn)。可以通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等在衬底200上形成用作剥离层201的钨(W)、钛(Ti)、铝(Al)或锡(Sn)的膜。
作为第一电极203，优选使用功函率高(具体为4.0eV以上)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。具体而言，例如可以举出氧化铟-氧化锡(ITO：氧化铟锡)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO：氧化铟锌)、包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等。这些导电金属氧化物膜通常通过溅射法来形成，但是也可以通过应用溶胶-凝胶法等来制造。
例如，可以通过使用相对于氧化铟添加有1wt％至20wt％的氧化锌的靶材并使用溅射法来形成氧化铟-氧化锌(IZO)。此外，可以使用相对于氧化铟含有0.5wt％至5wt％的氧化钨和0.1wt％至1wt％的氧化锌的靶材并使用溅射法来形成包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)。除了这些以外，还可以使用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或金属材料的氮化物(例如氮化钛)等。
作为第二电极205，优选使用功函率低(具体为3.8eV以上)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。作为这种阴极材料的具体例子，可以举出属于元素周期表第1族或第2族的元素，即碱金属诸如锂(Li)和铯(Cs)等，碱土金属诸如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)等，以及含有这些元素的合金(MgAg、AlLi)，稀土金属诸如铕(Eu)和镱(Yb)等，以及含有这些元素的合金等。
接着，使用蚀刻液207溶解剥离层201(图2B)。作为蚀刻液207使用碱溶液。碱溶液优选使用可以将用于剥离层201的金属材料溶解(可以蚀刻)的材料。作为这种碱溶液的一例，可以举出氨-过氧化氢的混合溶液、TMAH(四甲基氢氧化铵)、TMAH-过氧化氢的混合溶液等。
当作为剥离层201使用单个的金属元素时不溶解而氧化时溶解的材料(例如钨(W))时，作为蚀刻液使用包含有过氧化氢的混合液即可。此外，当作为剥离层201使用单个的金属元素时溶解而氧化时不溶解的材料(例如铝(Al))时，作为蚀刻液使用没有包含过氧化氢的混合液即可。
像这样，通过使用蚀刻液207溶解剥离层201，即使是EL层204和第二电极205的密接性较弱的元件，也可以不在EL层204和第二电极205的界面产生剥离地从衬底200进行剥离。此外，由于可以溶解剥离层201，因此可以以不弯曲制造的发光元件的方式进行剥离，而可以再次利用衬底。
接着，将薄膜208插入剥离层201被溶解的区域(图2C)。作为薄膜208使用PEN(聚对苯二甲酸乙二醇酯：Polyethylene naphthalate)等。
此外，虽然未图示，但是当实际上使用蚀刻液207溶解剥离层201时，元件层202及紫外线固化树脂206的端部浮起几mm左右。从浮起的部分插入薄膜208。
通过在对剥离层201被溶解的区域添加蚀刻液207的同时，向尚未剥离的区域移动薄膜208，去除剥离层201(图2D)。通过插入薄膜208，同时进行使用蚀刻液207的剥离层201的溶解和薄膜208的移动，可以不在发光元件中产生弯曲压力地效率好地进行剥离。
在现有的剥离方法中，如本实施方式所说明那样，即使溶解了剥离层201，当将以紫外线固化树脂206为支撑体的转置体209和衬底200分离时，也需要使转置体209弯曲。所以该方法有可能损坏元件层202和EL层204。在本实施方式中，由于通过向尚未剥离的区域移动薄膜208来去除剥离层201，所以可以不使元件层202和EL层204弯曲地进行剥离。
通过将使用蚀刻液溶解剥离层的方法与移动薄膜进行剥离的方法一起使用，可以效率更好地进行剥离。
由于采用在添加蚀刻液的同时进行剥离的方法，因此可以防止静电放电损坏。
此外，当衬底和剥离层的密接性弱于半导体元件层内的膜和膜之间的密接性时，可以不添加蚀刻液只实施移动薄膜的工序来进行剥离。在此情况下，可以不在半导体元件中产生弯曲压力地进行剥离。
在本实施方式中说明了有源矩阵型发光装置，但是本实施方式也可以应用于无源矩阵型发光装置。
本实施方式说明了发光装置，但是本实施方式可以应用于能够通过利用半导体特性而工作的所有半导体装置诸如液晶显示装置、半导体电路、电子设备等。
注意，本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式所示的结构或实施例所示的结构适当地组合来实施。
实施方式3
在本实施方式中说明当剥离柔性发光装置时使用的紫外线固化树脂。
在形成在衬底上的元件层的上方设置成为支撑体的基材，在保持固定元件层之后实施剥离工序。在发光装置中，由于发光元件会因水和氧劣化，此外当接触于有机溶剂时会溶解，因此在剥离工序中也需要特别考虑使用哪种材料。
用作实施方式1所说明的支撑体的紫外线固化树脂可以以不使用溶剂的方式形成。此外，由于可以以80℃以下的热处理制造，因此可以不使EL层受到损坏地形成紫外线固化树脂。
此外，当制造顶部发射结构的发光装置时，用作支撑体的基材需要采用透过率高的材料，而紫外线固化树脂的透过率较高，因此是优选的。
本实施方式说明了发光装置，但是本实施方式可以应用于能够通过利用半导体特性而工作的所有半导体装置诸如液晶显示装置、半导体电路、电子设备等。
注意，本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式所示的结构或实施例所示的结构适当地组合来实施。
实施方式4
在本实施方式中，使用图3A至9B说明柔性发光装置的制造工序。
在玻璃衬底300上形成第一缓冲层301、剥离层302、第二缓冲层303(图3A)。第一缓冲层301由绝缘材料形成。作为绝缘材料的一例可以使用氧氮化硅等。
剥离层302由金属材料形成。作为金属材料优选使用可以在碱溶液中溶解的材料。作为这种金属材料的一例，可以使用钨(W)、钛(Ti)、铝(Al)或锡(Sn)。
第二缓冲层303由绝缘材料形成。作为绝缘材料的一例，可以使用氮化硅、氧氮化硅或氮氧化硅等。此外，第二缓冲层303可以采用单层也可以采用叠层结构，但优选第二缓冲层303的总厚度为1000nm左右以上。例如，优选采用按顺序层叠600nm的氧氮化硅膜、200nm的氮化硅膜、200nm的氧氮化硅膜的结构等。
注意，在本说明书中，氧氮化硅是指其组成中的氧含量多于氮含量的物质，优选的是当使用卢瑟福背散射法(RBS：RutherfordBackscattering Spectrometry)及氢前散射法(HFS：Hydrogen ForwardScattering)进行测定时，作为浓度范围包含50原子％至70原子％的氧、0.5原子％至15原子％的氮、25原子％至35原子％的硅、以及0.1原子％至10原子％的氢的物质。另外，氮氧化硅是指其组成中的氮含量多于氧含量的物质，优选的是当使用RBS及HFS测定时，作为浓度范围包含5原子％至30原子％的氧、20原子％至55原子％的氮、25原子％至35原子％的硅、10原子％至30原子％的氢。然而，当将构成氧氮化硅或氮氧化硅的原子的总计为100原子％时，氮、氧、硅及氢的含有比率包含在上述范围内。
在第二缓冲层303上形成基底绝缘膜304及结晶半导体膜305(图3B)。作为基底绝缘膜304，可以使用氮氧化硅和氧氮化硅的叠层膜等。作为结晶半导体膜305，使用通过对非晶半导体照射激光来制造的结晶半导体。
对制造的结晶半导体膜305进行蚀刻来形成岛状半导体层306。接着，在露出的基底绝缘膜304及岛状半导体层306上形成栅极绝缘膜307(图3C)。作为栅极绝缘膜307可以使用氧氮化硅等。
接着，形成第一栅电极层308及第二栅电极层309(图3D)。
接着，对第一栅电极层308及第二栅电极层309进行蚀刻来形成第一栅电极310及第二栅电极311(图4A)。作为第一栅电极310可以使用氮化钽等，并且作为第二栅电极311可以使用钨(W)等。
接着，在第一栅电极310及第二栅电极311上形成第一层间绝缘膜312(图4B)。第一层间绝缘膜312可以采用单层或叠层结构，例如可以举出层叠有氧氮化硅、氮化硅、氧氮化硅的膜。
接着，在栅极绝缘膜307及第一层间绝缘膜312中形成接触孔。接着，将布线313形成为通过所述接触孔与岛状半导体层306电连接(图4C)。布线313可以采用单层或叠层结构，例如可以举出按顺序层叠钛(Ti)、铝(Al)、钛(Ti)而形成的膜。
接着，形成第二层间绝缘膜314并形成接触孔，以使布线313的一部分露出。作为第二层间绝缘膜314优选使用氧氮化硅。接着，形成通过第二层间绝缘膜314的接触孔与布线313电连接的第一电极层。对第一电极层进行蚀刻而形成为所希望的形状，以形成第一电极315(图4D)。
作为第一电极315，优选使用功函率高(具体为4.0eV以上)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。具体而言，例如可以举出氧化铟-氧化锡(ITO：氧化铟锡)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO：氧化铟锌)、包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等。这些导电金属氧化物膜通常通过溅射法来形成，但是也可以通过应用溶胶-凝胶法等来制造。
例如，可以通过使用相对于氧化铟添加有1wt％至20wt％的氧化锌的靶材并使用溅射法来形成氧化铟-氧化锌(IZO)。此外，可以使用相对于氧化铟包含0.5wt％至5wt％的氧化钨和0.1wt％至1wt％的氧化锌的靶材并使用溅射法来形成包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)。除了这些以外，还可以使用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或金属材料的氮化物(例如氮化钛)等。
覆盖第一电极315的端部地形成隔壁316。作为隔壁316，可以使用聚酰亚胺等的有机树脂。接着，形成EL层317及第二电极318(图5A)。
在EL层317中包括有空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、空穴阻挡层等。适当地选择用于EL层317的材料即可。
作为第二电极318，优选使用功函率低(具体为3.8eV以上)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。作为这种阴极材料的具体例子，可以举出属于元素周期表第1族或第2族的元素，即碱金属诸如锂(Li)和铯(Cs)等，碱土金属诸如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)等，以及含有这些元素的合金(MgAg、AlLi)，稀土金属诸如铕(Eu)和镱(Yb)等，以及含有这些元素的合金等。
覆盖制造的发光元件(第一电极315、EL层317以及第二电极318)地涂敷紫外线固化树脂319(图5B)。对紫外线固化树脂319照射紫外线来进行初期固化。接着，通过加热处理进行完全固化。在此，紫外线固化树脂319用来提高剥离的膜的机械强度，并用作剥离转置时的支撑体。然而，由于EL层对水和有机溶剂的耐性低，因此需要选择不使用水和有机溶剂来可以形成的材料。此外，由于EL层317的耐热性低，因此作为本实施方式所使用的紫外线固化树脂319使用通过紫外线照射处理及80℃以下左右的加热处理来固化的材料。
接着，使用紫外线激光320以围绕面板部321的外侧的方式进行描画(图6A及图7A)。
通过使被照射激光的部分熔化并去除熔化的材料来形成剥离的起点(描画线322)(图6B及图7B)。优选以1mm左右的宽度形成描画线322。此外，图7A和7B是示出制造发光元件的面板部的剥离工序的透视图。
然后，使用切割器等的物理手段去除描画线的周围部分的第一缓冲层301、剥离层302、第二缓冲层303(图8A)。通过上述工序，可以更确实地确保蚀刻液浸入的空间。
通过对扫描线322引入蚀刻液323，溶解剥离层302，而使其部分浮离(lifted off)(图8B)。作为蚀刻液323使用碱溶液。碱溶液优选使用可以将用于剥离层302的金属材料溶解(可以蚀刻)的材料。作为这种碱溶液的一例，可以举出氨-过氧化氢的混合溶液、TMAH(四甲基氢氧化铵)、TMAH-过氧化氢的混合溶液等。
当作为剥离层302使用单个的金属元素时不溶解而氧化时溶解的材料(例如钨(W))时，作为蚀刻液使用包含有过氧化氢的混合液即可。与其相反，当作为剥离层302使用单个的金属元素时溶解而氧化时不溶解的材料(例如铝(Al))时，作为蚀刻液使用没有包含过氧化氢的混合液即可。
当作为剥离层302使用钨(W)，并作为蚀刻液323使用氨-过氧化氢的混合溶液时，与蚀刻液323接触的部分的剥离层302在几秒内溶解。为此，可以使剥离层302和第一缓冲层301的密接性或剥离层302和第二缓冲层303的密接性变弱，而可以不在发光元件中产生弯曲压力地进行剥离。
在图6B、图7B以及图8A和8B中，描画线322使第一缓冲层301、剥离层302、第二缓冲层303、基底绝缘膜304以及紫外线固化树脂319分割为两部分，为了简化起见，在图9A和9B中，省略描画线的左边的第一缓冲层301、剥离层302、第二缓冲层303、基底绝缘膜304以及紫外线固化树脂319。
在浮离的区域324中，在玻璃衬底300和第二缓冲层303之间产生缝隙。将薄膜325插入该缝隙(图9A)。
此外，虽然未图示，但是当实际上使用蚀刻液323溶解剥离层302时，紫外线固化树脂319的端部浮起几mm左右。从浮起的部分插入薄膜325。
通过在添加蚀刻液323的同时，向尚未剥离的区域326移动薄膜325，可以扩大浮离区域(图9B)。作为插入的薄膜325，例如使用PEN(聚对苯二甲酸乙二醇酯：Polyethylene naphthalate)等。
在剥离结束之后，使用纯水清洗附着的蚀刻液。通过以上工序，可以制造柔性发光装置。此外，作为清洗蚀刻液的溶液，只要是可以清洗蚀刻液的溶液就可以使用任何溶液。
发光装置的彩色化通过进行像素的对准，并分别涂敷发射红(R)光、绿(G)光、蓝(B)光的发光材料的方法；或者形成着色层(滤光片)的方法而实现。由于通过进行剥离来使发光元件柔性化会发生被形成面的弯曲、收缩等的问题，因此进行对准是很困难的。但在本实施方式中，由于可以在剥离工序之前形成EL层和着色层(滤光片)等，因此容易实现彩色化。此外，当在制造工序的中途实施剥离工序时，至少需要进行两次的转置，但是本实施方式所示的制造方法有工序数少，并可以容易制造的优点。
此外，由于采用在添加蚀刻液的同时进行剥离的方法，因此可以防止静电放电损坏。
此外，当剥离层内部的密接性弱于半导体元件层内的膜和膜之间的密接性时，可以不添加蚀刻液只实施移动薄膜的工序来进行剥离。在此情况下，可以不在半导体元件中产生弯曲压力地进行剥离。
在本实施方式中说明了有源矩阵型发光装置，但是本实施方式也可以应用于无源矩阵型发光装置。
本实施方式说明了发光装置，但是本实施方式可以应用于能够通过利用半导体特性而工作的所有半导体装置诸如液晶显示装置、半导体电路、电子设备等。
注意，本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式所示的结构或实施例所示的结构适当地组合来实施。
实施例1
在本实施例中，对使用蚀刻液(氨-过氧化氢的混合溶液)对剥离层(钨(W))进行蚀刻时的蚀刻速度进行说明。
首先，在玻璃衬底上形成50nm的钨(W)。接着，作为蚀刻液使用溶液(A)以过氧化氢水∶氨水∶水＝5∶2∶2混合的溶液、溶液(B)以过氧化氢水∶氨水∶水＝5∶2∶0混合的溶液，以浸渍方法进行湿蚀刻。此外，过氧化氢水的浓度为34.5％，氨水的浓度为28％。表1示出其结果。
[表1]
蚀刻时间(sec) 蚀刻率(nm/sec) 溶液(A) 78 0.64 溶液(B) 58 0.86
由表1可知不使用水稀释的溶液(B)的蚀刻速度是使用水稀释的溶液(A)的蚀刻速度的大约1.3倍。根据该结果，在本发明的一个实施方式中使用不使用水稀释的混合溶液作为蚀刻液。
注意，本实施例可以与本说明书中的其他实施方式所示的结构或实施例所示的结构适当地组合来实施。
实施例2
在本实施例中，使用图3A至9B说明柔性发光装置的制造工序。
在玻璃衬底300上通过CVD法形成100nm的氧氮化硅膜作为第一缓冲层301。接着，形成50nm的钨(W)膜、600nm的氧氮化硅膜、200nm的氮化硅膜、200nm的氧氮化硅膜。设置钨(W)膜作为剥离层302，设置其他膜作为第二缓冲层303(图3A)。在此，第二缓冲层303的总厚度需要为1000nm以上。这是为了防止剥离面移动到EL层的缘故。
在第二缓冲层303上形成140nm的氮氧化硅膜和100nm的氧氮化硅膜作为基底绝缘膜304。
接着，形成结晶半导体膜305(图3B)。作为半导体层，可以使用非晶半导体、结晶半导体、微晶半导体等，在本实施例中使用通过对非晶半导体照射激光而制造的结晶半导体。
对制造的结晶半导体膜305进行蚀刻来形成岛状半导体层306。接着，形成栅极绝缘膜307(图3C)。作为栅极绝缘膜307形成110nm的氧氮化硅膜。
接着，作为第一栅电极层308形成30nm的氮化钽膜，作为第二栅电极层309形成370nm的钨(W)膜(图3D)。
接着，对第一栅电极层308及第二栅电极层309进行蚀刻来形成第一栅电极310及第二栅电极311(图4A)。
接着，在第一栅电极310及第二栅电极311上形成第一层间绝缘膜312(图4B)。作为第一层间绝缘膜312，按顺序层叠50nm的氧氮化硅膜、140nm的氮氧化硅膜、520nm的氧氮化硅膜。
接着，在栅极绝缘膜307及第一层间绝缘膜312中形成接触孔。接着，将布线313形成为通过所述接触孔与岛状半导体层306电连接(图4C)。布线313可以采用单层或叠层结构，在本实施例中，作为布线313，按顺序层叠100nm的钛(Ti)膜、700nm的铝(Al)膜、100nm的钛(Ti)膜。
接着，作为第二层间绝缘膜314，形成150nm的氧氮化硅膜。接着，通过形成接触孔使布线313的一部分露出。
将第一电极层形成为通过第二层间绝缘膜314的接触孔与布线313电连接。作为第一电极层形成125nm的ITSO(在ITO中包含SiO2)膜。对第一电极层进行蚀刻，以形成第一电极315(图4D)。
覆盖第一电极315的端部地形成由聚酰亚胺构成的隔壁316。接着，形成EL层317及第二电极318(图5A)。
在EL层317中包括有空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、空穴阻挡层等。适当地选择用于EL层317的材料即可。在本实施例中，作为空穴注入层形成50nm的NPB(4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯胺]联苯)和氧化钼的复合层，作为空穴传输层形成10nm的NPB层，作为发光层通过共蒸镀形成40nm的Alq(三(8-羟基喹啉)铝)层和香豆素6层，作为电子传输层形成10nm的Alq层，作为电子注入层通过共蒸镀形成20nm的Alq层和碳酸铯层。作为第二电极使用铝(Al)。此外，发光层的Alq为主体材料，香豆素6为客体材料。
覆盖制造的发光元件(第一电极315、EL层317以及第二电极318)地通过棒式涂布机涂敷150μm的紫外线固化树脂319(图5B)。作为紫外线固化树脂319，使用丙烯酸-氨酯类树脂(Norland NEA121)。由于丙烯酸-氨酯类树脂可以以80℃以下的低温焙烧，并且其可见光的透过率为90％以上，因此可以说其是适应于制造发光装置的材料。
接着，以20mW/cm2照射紫外线(波长：365nm)三分钟来进行初步固化。接着，在使用压力机施加0.5MPa的压力的同时以80℃进行三个小时的热处理来进行完全固化。
接着，使用紫外线激光320(波长：266nm，输出：1.8W)以围绕成为面板的区域(面板部)321的外侧的方式进行描画(图6A及图7A)。
由于被照射激光的部分熔化，因此可以形成剥离的起点(描画线322)(图6B及图7B)。以1mm左右的宽度形成描画线322。
然后，使用切割器削去描画线322的周围部的第一缓冲层301、剥离层302、第二缓冲层303(图8A)。通过上述工序，可以更确实地确保氨-过氧化氢的混合溶液浸入的空间。
接着，对扫描线322引入蚀刻液323。作为蚀刻液323使用氨-过氧化氢的混合溶液。接触于蚀刻液323的剥离层在几秒内溶解，而部分地浮离(图8B)。
在图6B至8B中，描画线322使第一缓冲层301、剥离层302、第二缓冲层303、基底绝缘膜304以及紫外线固化树脂319分割为两部分，为了简化起见，在图9A和9B中，省略描画线的左边的第一缓冲层301、剥离层302、第二缓冲层303、基底绝缘膜304以及紫外线固化树脂319。
在添加蚀刻液323的同时，将薄膜325插入浮离的区域324的玻璃衬底300和第二缓冲层303之间的缝隙(图9A)。在本实施例中，作为薄膜325使用PEN(聚对苯二甲酸乙二醇酯：Polyethylenenaphthalate)薄膜(厚度：50μm)。
此外，虽然未图示，但是当实际上使用蚀刻液323溶解剥离层302时，紫外线固化树脂319的端部浮起几mm左右。从浮起的部分插入薄膜325。
向尚未剥离的区域(还没有浮离的区域)326移动薄膜325，可以扩大浮离区域，并可以去除剥离层(图9B)。
在剥离结束之后，使用纯水清洗附着的蚀刻液。通过以上工序，可以制造柔性发光装置。
发光装置的彩色化通过进行像素的对准，并分别涂敷发射红(R)光、绿(G)光、蓝(B)光的发光材料的方法；或者形成着色层(滤光片)的方法而实现。由于通过剥离来使发光元件柔性化会发生被形成面的弯曲、收缩等的问题，因此进行对准是很困难的。但在本实施例中，由于可以在进行剥离工序之前形成EL层或着色层(滤光片)等，因此容易实现彩色化。此外，当在制造工序的中途实施剥离工序时，至少需要进行两次的转置，但是本实施例所示的制造方法有工序数少，并可以容易制造的优点。
此外，由于采用在添加蚀刻液的同时进行剥离的方法，因此可以防止静电放电损坏。
在本实施例中说明了有源矩阵型发光装置，但是本实施例也可以应用于无源矩阵型发光装置。
本实施例说明了发光装置，但是本实施例可以应用于能够通过利用半导体特性而工作的所有半导体装置诸如液晶显示装置、半导体电路、电子设备等。
注意，本实施例可以与本说明书中的其他实施方式所示的结构或实施例所示的结构适当地组合来实施。
实施例3
在实施例2中，将使用激光形成的描画线322用作插入进行剥离时使用的薄膜的槽(开口部)。然而，本发明的一个方式不局限于该方法。在本实施例中，使用图12A和12B说明与实施例2所说明的槽的形成方法不同的形成方法。
使用紫外线激光1220(波长：266nm，输出：1.3W至1.8W)，围绕成为面板的区域1221的外侧，且以露出剥离层的方式形成描画线1222，再者，围绕描画线1222的外侧，且以露出剥离层的方式形成描画线1223。换言之，从成为面板的区域1221来看，其外侧形成有双层描画线。在描画线1222和描画线1223之间设置要在后面被去除的区域1224。描画线1222和描画线1223之间的距离优选为0.5mm至2mm左右。此外，描画线1222、1223的宽度优选分别为0.05mm至0.1mm左右。在本实施例中，将描画线1222和描画线1223之间的距离设定为0.8mm，并且将描画线1222、1223的宽度设定为0.1mm。
接着，使用切割器等去除被去除的区域1224。其结果是，形成露出剥离层的槽1225。此外，槽1225的宽度优选为1mm至2mm左右。另外，在本实施例中，将槽1225的宽度设定为1mm。
接着，在槽1225中引入蚀刻液1225。其结果是，接触于蚀刻液的剥离层溶解，而部分地浮离。接着，在添加蚀刻液的同时，将薄膜插入浮离的部分。换言之，将薄膜插入溶解的剥离层中。作为薄膜可以使用薄膜状的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)等的有机树脂。在本实施例中作为薄膜使用PEN薄膜(厚度：50μm)。
在本实施例中，通过使用紫外线激光1220形成双层的描画线来形成槽1225，可以充分确保将薄膜插入剥离层中的空间。再者，由于在槽1225的区域中剥离层是露出的，因此不需要其他工序，而只要在槽1225中引入蚀刻液就可以使蚀刻液接触于剥离层。
注意，本实施例可以与本说明书中的其他实施方式所示的结构或实施例所示的结构适当地组合来实施。
实施例4
根据实施例2制造无源矩阵型柔性发光元件。
图10A为将柔性发光元件的第一端部和第二端部分别用手拿住，并使第一端部和第二端部之间的距离靠近为大约3cm至5cm，在柔性发光元件弯曲的状态下使其发光而拍摄的照片。图10B为在将柔性发光元件贴附到直径为73mm的圆筒形的塑料基材上的状态下使其发光而拍摄的照片。
实施例5
在本实施例中，对将根据实施方式1至4以及实施例1至3所得到的柔性发光装置安装在其显示部的电子设备进行说明。作为可以安装本发明的一个方式的柔性发光装置的电子设备，可以举出摄像机、数字相机、头戴式显示器(护目镜型显示器)、汽车导航系统、投影机、汽车音响、个人计算机、移动信息终端以及电子书籍等。参照图11A和11B示出其一例。
图11A示出电视装置。该电视装置包括框体2010、用作操作部的键盘部2012、显示部2011、扬声器部2013等。本发明的一个方式可以应用于制造显示部2011。图11A所示的显示部使用可弯曲的柔性发光装置，因此成为显示部弯曲的电视装置。像这样，可以自由设计显示部的形状，由此可以制造具有所希望的形状的电视装置。
注意，本发明的一个方式不局限于电视装置，其作为显示媒体还可以应用于各种用途诸如个人计算机的监视器、铁路的车站或飞机场等中的信息显示屏、街头的广告显示屏等。
图11B是便携式信息终端(电子书籍)，包括主体3001、显示部3002和3003、记录媒体3004、操作开关3005、天线3006等。
本说明书根据2008年11月20日在日本专利局受理的日本专利申请编号2008-296369而制作，所述申请内容包括在本说明书中。