柔性显示基板的制作方法

专利名称：柔性显示基板的制作方法
柔性显示基板有关申请的交叉参照本申请要求2005年4月25日提交的题为"Flexible Display Substrates"的 美国申请60/674,983的优先权，该申请引用在此作为参考。发明背景本发明涉及薄膜半导休，尤其涉及具有聚合物基板的薄膜半导体以及具有 单晶硅膜和聚合物基板的结构的制造方法。对各种显示器件的需求正在不断增长，比如液晶显示器(LCD)、有机发 光二极管(OLED)以及有源矩阵液晶显示(AMLCD)器件。这些显示器件都 基于使用薄膜半导体材料的技术。薄膜半导体材料可用于生产薄膜晶体管 (TFT)、利用输入信号控制输出电流的三端器件。TFT可归类为使用多晶硅、 非品硅、或单晶硅(SCS)薄膜半导休材料的一些器件。TFT执行开关和放大 功能并且可以用作分立器件或用作集成电路的内嵌单元。例如，LCD器件使用 TFT阵列来控制显示处理。在OLED器件中，发光是由于薄膜有机半导体中的 电子-空穴相互作用所引起的。AMLCD器件是LCD的一种性能更高的版本并 且利用TFT阵列来控制各个像素。用非晶硅制成的TFT必须用标准集成电路来驱动。非晶硅是一种非结晶态 的硅，不具有任何长程晶序。结果，非晶硅膜具有较差的电学特征以及本来就 较.差的稳定性。非晶硅膜适合于生产晶体管，可用于独立地切换各个像素的导 通和截L匕但不能够处理更高性能器件所需的逻辑和混合信号功能。用多晶硅技术生产的TFT优于那些用非晶硅制成的TFT。多晶硅是一种结 晶态的硅，其中原子在有限的晶粒之内按特定图形(长程有序)排列。尽管期 望该新兴技术能消除对单独的显示驱动器的需求(非晶硅制成的TFT需要单独 的显示驱动器)、允许在多晶硅自身之上制造驱动器并且减小显示器件的成本 和尺、t，但是多晶硅技术已经开发了许多年且仍然需要解决均匀性较差和制造 成本较高等问题。与非晶硅和多晶硅膜相比，SCS膜的使用产生了优良的电子和光子特性。 SCS是结晶固体，其中长程有序存在于整个材料片中，显著提高了低电荷载流 子迁移率。此外，与非晶硅或多晶硅膜相比，该膜的单晶特性也提供了更佳的 均匀性。将scs膜转移到氧化后的基板上的方法在本领域中是已知的。由氢离子注入方法所产生的剥落通常都涉及利用离子注入硅晶片以便在晶片中产生缺陷 结构。 一般来说，注入离子是氢离子。然后，使晶片的离子注入一侧与氧化后的硅基板相互接触。将晶片和氧化的硅基板加热到高温，通常大于1,000° c。这种热处理形成了在硅晶片的离子注入一侧与氧化后的硅基板之间的接合。该 热能还使硅晶片的离子注入部分与硅晶片相分离。因为用于在基板上获得scs膜的方法需要相对较高的温度，所以它们不适合-了二聚合物基板。结果，显示器件中所用的大多数TFT都是用玻璃基板制成的。 然而，玻璃基板因所用玻璃的密度很高从而使显示器件很重。此外，玻璃基板 很硬并且对弯曲应力的耐受性很低。此外，玻璃易碎，如果跌落，则用玻璃基 板制成的TFT断裂的风险很高。许多应用都需要重量轻的柔性显示器。有许多种聚合物材料都比玻璃要柔 软昨多并且其密度也比玻璃密度的一半还要小。结果，人们已经进行了许多努 力来开发用聚合物基板替代玻璃基板的技术。这些技术使用已转移到聚合物基 板上的非晶硅或多晶硅膜并且还会遇到上述缺点。相应地，本领域需耍那些使 用聚合物基板上的SCS膜的器件。发明内容本发明提供了用于在绝缘体结构上生产半导体的方法，该方法包括将半导 休膜转移到聚合物基板上以制造柔性半导体材料。在 一 个实施方式中，这种方 法包括在半导体施主晶片上的预定深度区域中注入离子；在可有效地实现注 入离子区域中的缺陷形成的温度下，对支撑基板上注入后的半导体施主晶片进 行热处理且持续 一 段时间；以及将半导体薄膜从施主晶片上剥离到聚合物基板 上。
在一个实施方式中，离子注入和热处理后的半导体施主晶片被粘结着聚合 物基板上并且从半导体施主晶片上分离出SCS膜。根据一个实施方式，硅施主晶片是SCS晶片o本发明的方法包括如下步骤将具有增强的低电荷载流子迁移率、基本上 均匀的膜转移到聚合物基板上以形成柔软、重量轻且更不易断裂的半导体结 构。根据本发明的方法并不需要使用高温或氧化后的硅层。根据一个实施方式，本发明提供了-一种用于生产"在绝缘体上的半导体" 结构的方法，具体来讲，该"在绝缘体上的半导体"结构是指一种"在聚合物 上的半导体"结构，上述方法包括如下步骤提供第一和第二基板，其中第一 基板包括用于键合到第二基板的第一外表面(第一接合面)、用于向第一基板 施力的第二外表面(第一施力面)，以及用于将第一基板分成第一部分和第二 部分的内部区域(该内部区域在下文中被称为"分离区域"，例如，它可以是 氢离子注入区域)；其中第-一接合面、第一施力面以及分离区域彼此基本上平 行。此外，第二部分介于该分离区域和第一接合面之间，并且第一基板包括半 导体材料。使第 一 基板经受热处理以促进随后要进行的第二部分的剥离，然后使其冷 却。热处理可以在像玻璃基板这样的基板上进行。第二基板包括两个外表面， 一个用于接合到第一基板(第二接合面)，另 一个用于向第二基板施力(第二施力面)，其中第二接合面和第二施力面彼此 分开的距离为D2，并且第二基板包括聚合物。加热第二基板。在向第一和第二施力面施力以将第一和第二接合面压在一 起的情况下，使第一和第二接合面彼此接触(一旦接触'第一和第二接合面就 在第一和第二基板之间形成了本文所称的"界面")并持续一段时间，这段时 间足以使第一和第二基板在第一和第二接合面处(即界面)彼此接合。在一段 合适的时间之后，断幵对第二基板的加热，并且使该组件冷却到正常温度(比 如，室温)。去除上述压力，并且在分离区域使第一和第二部分分离。可以认 为，第-和第二基板经历不同的收縮，以促进分离区域处的分离。本发明还提供了改进的"绝缘体上的半导体"结构。在--个实施方式中， 本发叫包括彼此直接连接或通过一个或多个中间层而连接的SCS膜和聚合物 基板。应该理解，上面的描述仅是示例性的，旨在提供对权利要求书所定义的本 发明的本质和特征作总体理解。附图用于进一步理解本发明并且构成本说明书 的一部分。这些图示出了本发明的各种特点和实施方式，与其描述一起用于解 释本发明的原理和操作。


图1是暴露于离子轰击以产生注入离子层的半导体基板的横截面图。 图2是图1所示离子注入后的基板被置于支撑物上的横截面图。 图3是热处理和离子注入后的基板以及第二基板的横截面图。 图4是接触第二基板的热处理和离子注入后的基板的横截面图。图5是用于描绘本发明的剥落过程的横截面图。
具体实施方式
结合附图，更详细地描述了本发明的各实施方式。在下面的描述中，出于解释的目的，阐明了特定的数字、材料和配置以便于透彻理解本发明。然而， 对于本领域的普通技术人员而言，很明显，本发明可以在没有这些特定细节的情况下进行实施。在 一 些实例中，公知特点可能将省略或简化了以便突出本发 明。此外，在本说明书中，"一个实施方式"这种提法是指结合该实施方式所 描述的特定特点、结构或特征被包括在本发明的至少一个实施方式中。本说明—卞S中各处所提到的"在一个实施方式中"并不必然全是指同一实施方式。 根据第一实施方式，图l-4描绘了本发明的方法中所使用的结构。 现在参照图1,揭示了第一基板10。基板IO可以包括半导体材料。基板 10的半导休材料可以是基于硅的半导体或任何其它类型的半导体(比如ni-v、 II-IV、 II-IV-V等类别的半导体)。可用于第一基板10的基于硅的材料的示例 包拈硅(Si)、掺锗的硅(SiGe)以及碳化硅(SiC)材料。可用于第一基板的 其它半导体的示例包括Ge、 GaAs、 GaP和InP材料。在一个实施方式中，第 --基板IO的丰导体采用基本单晶("SCS")的材料。描述第一基板10时使用 了词汇"基本"是考虑到如下事实半导体材料通常包含至少--些固有的或特
意添加的内部或表面缺陷，比如晶格缺陷或一些晶界。"基本"这一词汇还反 映了如下事实某些掺杂剂会扭曲或以其它方式影响体状半导体的晶体结构。 第一基板10具有含接合面的第一外表面12、含施力面的第二外表面14以及用于将第一基板分成第一部分18和第二部分20的分离区域16，第二部分 20的厚度为DS。第一基板10的总厚度通常将介于100-1000微米的范围中， 在某些实施方式中，第一基板10的总厚度介于约300-700微米的范围中。DS 通常将介于约0.05-100微米的范围中，在某些实施方式中介于0.05-10微米的 范围中。第二部分20可以薄0.05微米，尽管过薄的半导体层通常不能提供足 够的材料用于生产半导体器件。通过氧化或本领域公知的其它方法，便可以产 生更薄的半导体层。在一个实施方式中，外表面12和14以及分离区域16彼此平行。然而， 为了考虑到一个或多个表面和/或区域之间可能有一小角(比如l-2度)，在本 文中表面12和14以及区域16被描述成"基本平行"，这既包括完全平行也 包括稍微有一定角度的情况。短语"基本平行"还包括这样一种可能性，即表 面12或14或区域16中的一个或多个可能不完全是平的。可以使用本领域技术人员目前已知的或将来开发的注入技术来形成分离 区域16。目前，分离区域16是用上述氢离子注入技术形成的。其它目前已知 的技术(比如氢离子和氦离子的共同注入以及氢离子和硼离子的共同注入)也 可以用于形成分离区域16。无论选择哪一种技术'第-一基板10都需要在分离 区域16处分成第一部分18和第二部分20。由此，分离区域16需要通过变得 更弱来响应丁-热处理/冷却过程，使得第一基板10可以分成第一部分18和第二 部分20。通过用氢、氦、或其它惰性气休离子100来轰击表面12，便实现了离子注 入。可以使用离子组合以促进薄膜分离或减少离子剂量。在一个实施方式中' 使用了氢离子注入。将氢离子注入到硅晶片10中便在该晶片中产生了缺陷形 成层30，该层30包含结晶结构缺陷并艮其深度受到注入剂量的控制。注入剂量被定义成穿过注入固体表面的一平方厘米的离子个数并且受离子束电流和 注入时间的控制。在一个实施方式中，离子束电流介于约10 KeV-200 KeV之 问，在另--个实施方式中介于约60 Ke V-15 0 Ke V之间，在另 一 个实施方式中
约为100KeV。在一个实施方式中，注入剂量介于约1 x 10"个离子/cm、3x 1017 个离子/cm2，在另一个实施方式中介于约3 x 10"个离子/cm2-12 x 1016个离子 /cm2，在另一个实施方式中介于约8 x 10"个离子/cm乙9 x 10"个离子/cm2。现在参照图2，离子注入后的基板10被置于支撑物60上。基板IO注入后 的那一面(第一外表面12)被置于支撑物60上，使得表面12接触着支撑物 60。在一个实施方式中，支撑物60很硬并且能够耐受500°C以上的温度而不 变形(例如，平滑的高应变点玻璃)。在可有效地形成分离区域16中的缺陷 并扩大所注入的离子的温度下，对离子注入后的基板10进行热处理并持续一 段时间。在一个实施方式中，热处理温度介于约300。 C-500° C的范围中，还 n—I以介于约400° C-500° C的范围中，在另一个实施方式中该温度约为450° C。 该热处理可以持续约1-120分钟，还可以持续约30-90分钟，在另一个实施方 式中该热处理持续约60分钟。然后，允许热处理后的基板IO冷却到室温。热 处理不会使基板10的第一部分20与第二部分18相分离。现在参照图3，对基 板IO进行热处理会扩大分离区域16中所注入的离子缺陷16a。图3示出了热处理和离子注入后的基板10和第二基板70。第二基板70包 括接合面72和施力面74。接合面72和施力面74彼此间隔一段距离D2。表面 72和74可以彼此基本上平行。为了确保SOI结构在圆形品片径向上具有均匀 特性(比如在第一和第二基板10和70的界面处接合强度均匀)，外表面12、 14、 72和74以及分离区域16与平行状态的任何偏离都将最好保持最小。尽管 有上述内容，但是对于本领域的技术人员而言，很明显，只要界面处的接合强 度均匀，则与平行的偏离是可以容忍的。如图3所示，第二基板70具有厚度D2，在一个实施方式中它介于0.1-10 mm 的范围中，在另一个实施方式中它介于0.5-1 mm的范围中。应该理解，在某些 实施方式中第二基板70的厚度可以低至约1微米。总的来说，第二基板70应 该足够厚以支撑着第一基板10经历本发明的诸多方法步骤以及可能在SOI结 构卯上执行的任何后续处理，这种结构90会在下文中进行i寸论。关于第二基 板70，，没有理论上限，但随厚度的增大，整个基板的柔韧性可能减小。第二基板70可包括聚合物。热塑性聚合物、玻璃-聚合物掺混物和涂敷有 玻璃1J《的聚合物最常用作所述聚合物基板7 0 ，但是也可使用具有高破坏应变的
热固性聚合物。适用于本发明的聚合物的例子包括聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇 酯(PET)、聚萘酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚烯烃、聚氯乙烯、聚偏 二氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯酸类树脂、聚 甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丙 烯腈-苯乙烯共聚物、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲醛、聚乙烯醇(PVA)、聚 酯、聚醚、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA); 环状聚烯烃；改性聚烯经；聚-(4-甲基戊烯-l);离子聚合物；乙烯-乙烯醇共 聚物(EVOH);聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚环己烷对苯二甲酸酯(PCT); 聚醚-酮(PEK);聚醚-醚-酮(PEEK);聚醚-酰亚胺；聚縮醛(POM);聚苯 醚；改性聚苯醚；聚苯硫醚(PPS);聚醚砜(PES);聚丙烯酸酯；芳族聚酯(液 品聚合物)；聚四氟乙烯；聚偏二氟乙烯；其它氟树脂；热塑性高弹体，例如苯 乙烯-,聚烯烃-，聚氯乙烯-,聚氨酯-，聚酯-,聚酰胺-，聚丁二烯-，反式聚异戊 二烯-，氟橡胶-，和氯化聚乙烯-类；环氧树脂；酚树脂；脲树脂；三聚氰胺树脂; 不饱和聚酯；硅酮树脂；和聚氨酯；以及主要由这些合成树脂组成的共聚物、掺 混物和聚合物合金。所述聚合物基板可通过挤出法、压制法或溶液浇铸法制造。对于某些应用(例如，显示应用)而言'在可见光、近紫外、禾卩/成IR波 长范围中第二基板70是透明的(例如，在350 nm到2微米波长范围中透明)。在另一个实施方式中，如果期望的话，可以使用层叠结构构成的结构70。 当使用层叠结构时，最接近基板10的第一部分20的那一层叠层应该具有上文 针对单组分聚合物构成的第二基板70所讨论的特性。基板10的第一部分20 的那些层还可以具有那些特性，但是可以具有不那么严格的特性，因为它们并 不直接与基板IO的第一部分相接。在后一种情况下，当专用于第二基板70的 特性不能再得到满足吋第二基板70就被视为终止。沿这些线，基板10和70可以在其部分或全部的外表面上包括表面层，比 如在半导体上的氧化层。当存在于基板10的表面12禾U/或第二基板70的表面 72上时，这种表面层不应该具有会防止在第一和第二基板10和70之间形成强 接合的组成和/或厚度。特别是，基板10表面12上的氧化层若比100纳米还要 厚，则可能使其与聚合物基板的接合变得很弱或根本不能接合在 一 起。热处理之后，第一基板10的第一外表面12被置于第二基板70的接合面
72上相接触。在一个实施方式中，当把第一基板10从支撑物60转移到基板 70时，需小心处理第一基板10以便不损坏可能易碎的热处理后的基板10。在 一个实施方式中，在用所述第二基板70接触所述第一基板IO之前，预先将第 二基板70加热到并持续合适的温度，该温度可实现第二基板70的接合面72 粘结着第一基板10的第一外表面12。现在参照图4，在可有效地使热处理和离子注入后的基板IO粘结着第二基 板70的温度和压力下，使第一基板10和第二基板70相互接触一段时间从而 构成组件80。根据基板70的接合面72的组成，将基板10的第一外表面12粘 结着第二基板70的接合面72所需的温度会有所不同。当接合面72是聚合物 时，通常，该温度介于该聚合物的玻璃化转变温度加减约100。C的范围内。在 一个实施方式中，此步骤中所提供的唯一的热能是预加热期间向第二基板70 提供的热能。在一个实施方式中，向第二外表面14和施力面74施加一些力量以迫使第 一外表面12和接合面72在此步骤中接合到一起。本领域的技术人员根据本文 内容可以很容易地确定用于本发明任何特定应用的具体压力值。通常，可施加 的压力的量值介于约0-3磅/平方英寸之间，在一个实施方式中约为1磅/平方英 寸。在第一外表面12和接合面72之间形成接合所需的时间量可以介于1-60分 钟之间，或者在另一个实施方式中介于约20-40分钟，在另一个实施方式中约 为30分钟。在一段合适的时间之后，断开只用于加热第二基板70所施加的热 能并且将该组件冷却到正常温度(比如室温)。也去除施加到组件80上的任 何压力。在一替代实施方式中，使用粘合剂以将热处理和离子注入后的基板10粘 结着第二基板70。本领域技术人员已知的适合于将半导体材料(比如SCS)粘 结着聚合物材料上的粘合剂(比如但不限于硅烷粘合剂)都可以使用。现在参照图5，第一部分18和第二部分20在分离区域16处分离开，从而 产生由第一基板10的第二部分20以及第二基板70构成的结构90。我们相信， 在冷却期间，第一和第二基板10和70之间的热膨胀系数差异所引起的热应力 允许第二部分20 (它最好包括薄半导体膜)与第一部分18分离并粘结着基板 70上。因为冷却期间分离区域16变弱，所以在实现这种分离时不会干扰第二 部分20与第二基板70之间的接合，也不会破坏第二部分20或第二基板70。 在许多情况下，这种分离仅涉及使第一基板10的第一和第二部分18和20彼 此移开，因为在冷却期间，这些部分将变得彼此完全自由。在一些情况下，在 冷却结束时使用轻微的剥离动作(比如从平滑物体上去除家用塑料包时所用的 动作)以使这两部分分离开，但是绝非因第一和第二基板收縮不同以及分离区 域16变得很弱而不需要该剥离动作。该分离过程通常将使分离区域16的一部分仍然与第一基板10的第一部分 20相关联，而另一部分则与第二部分18相关联。根据处理条件和最终用途， 通过该分离过程而产生的第一和第二部分18和20的这些表面(即剥落表面) 可以直接使用或者需要在使用之前经后续处理(比如抛光、蚀刻、掾杂等)。 例如，在整个方法的另一次重复中重新用作第一基板IO之前，第一部分18的 剥离表面可以经受常规的接触抛光以提供足够平滑的表面以便于接合到新的 第二基板70。在用于薄膜晶体管或其它电子器件的制造过程中之前，这种抛光 或其它表面处理也可以适合于第二部分20的剥落表面。上述本发明可以用单个第一基板10和单个第二基板70来实现。或者，本 发明的方法可以用于在单个第二基板70上形成不止一个SOI结构。例如，本 发明的方法可以用于将第一基板10置于第二基板70上同时并不覆盖第二基板 70的整个区域。之后，本发明的方法可以按需要重复使用以便设置其它基板 10，其它基板IO覆盖第一次设置的基板IO所没有覆盖的全部或部分区域。后 续基板10的添加可能与第一基板10相同或不同，比如所述基板10可以利用 由基本上单晶半导体材料构成的第一基板来制成，该材料与用于制造第一 SOI结构的第一基板10的半导体材料相同或不同。在另一个实施方式中，通过提供多个(即两个或更多个)第一基板10、使所有这些第一基板10接触单个第二基板70、再对所得到的多个第一基板/单个 第二基板组件进行本发明的方法的后续步骤，便可以在单个第二基板70上同 时形成多个SOI结构。所述多个第一基板IO可以全部相同、全部不同、或某 些相同某些不同。无论使用哪一种方法，所得到的单个聚合物基板上的多个SOI结构可以是 连续的或分离开的，只要适合本发明的特定应用即可。若期望的话，部分或所
有相邻结构之间的间隙可以用半导体材料来填充，以便在任何期望尺寸的聚合物基板70上获得一个或多个连续的半导体层。根据本发明，由聚合物基板上的SCS膜构成的器件90是柔软的，比那些 使用玻璃基板的器件更耐破坏并且具有很低的密度，其性能优于基于非晶硅或 多晶硅的TFT所提供的性能。我们相信，本发明的器件特别适用于基于OLED 的显示器，因为基于SCS的器件能提供增大的稳定性和高电流容量。示例1在本示例中，根据本发明，将SCS膜转移到聚合物基板上。以100 KeV 和8 x 10"个离子/cn^剂量对电阻率为1-10 ohm-cm且厚度约为500微米的掺 硼的SCS晶片进行氢离子注入。在平滑的玻璃支撑物上，离子注入后的硅晶片 在450°C的大气氛围中进行大约1小时的热处理，然后允许它冷却到室温。厚 度约为1毫米的聚砜膜被置于加热到约225°C的表面上，并且允许将该膜加热 到该温度。小心地从平滑玻璃支撑物上去除冷却后的硅晶片并将该硅晶片置于 加热后的聚砜膜上，使得硅晶片的注入面接触该聚砜膜。约l磅/平方英寸的负 荷被置于该硅晶片和聚砜膜上并保持约30分钟。关闭热源'并且允许该硅晶 片和聚砜膜冷却到环境温度，此时去除该负荷。硅晶片和聚砜膜可以很容易地分离开，从而使薄的SCS膜粘结着聚砜膜上。示例2为了比较，尝试将SCS膜转移到聚合物基板上，同时并不先对平滑玻璃支 撑物上的离子注入后的硅晶片迸行热处理。在本示例中，硅晶片像示例l那样 进行注入。厚度约1毫米的聚砜膜被置于已加热到225。C的表面上并且允许将 其加热到该温度。将离子注入后的硅晶片置于聚砜膜上，同时使该硅晶片的注 入面接触该聚砜膜。将约1磅/平方英寸的小负荷置于该硅晶片和聚砜膜上。温 度保持在约225。 C并持续约30分钟。允许硅晶片和聚砜膜冷却到环境温度并 且去除负荷。已发现，硅晶片和聚砜膜接合得非常强并且很难分离开。在使样品分开的
过程中，硅晶片断裂，只留下成块的晶片接合在聚砜膜上。该结果显示出，仅 仅使离子注入后的硅晶片与聚合物基板彼此接触并增大温度并不能使初始的scs膜转移到聚合物基板上。对于本领域的技术人员而言，很明显，在不背离所附权利要求书定义的本发明的精祌或范围的情况下，可以对本发明的各较佳实施方式作出各种修改。
权利要求
1.一种半导体材料，包括粘合着至少一个聚合物基板的至少一个单晶硅膜。
2. 如权利要求1所述的半导体材料，其特征在于，所述至少一个聚合物基板包括选自下列的至少一种聚合物热塑性聚合物，具有高破坏应变的热固 性聚合物，玻璃-聚合物掺混物，以及涂敷有玻璃膜的聚合物。
3. 如权利要求2所述的半导体材料，其特征在于，所述至少一个聚合物基板包括选自下列的至少一种聚合物聚砜，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚萘酸乙二醇酯(PEN)，以及聚酰亚胺。
4. 如权利要求1所述的半导体材料，还包括置于所述至少一个单晶硅膜 和所述至少 一 个聚合物之间的至少 一 个中间层。
5. —种川亍将半导体膜转移到聚合物基板上以制造柔性半导休材料的方法，包括将离子注入到至少 - 个半导休基板中的预定深度；在有效地形成注入离子区域中的缺陷以产生分离区域的温度下对所述至 少一个离子注入后的半导休基板进行热处理且持续一段时间，所述分离区域定 义了所述至少 一 个半导体基板的第 一 部分和第二部分；将所述至少一个离子注入和热处理后的半导体基板粘合着至少一个聚合物基板；以及使所述至少一个半导体基板的第一部分沿所述分离区域从所述至少一个 半导体基板上分离下来。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述注入离子包括氢离子。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，在约10 KeV - 200 KeV的情 况下，所述注入剂量介于约1 x 10"个离子/cm2-3x 1(V7个离子/cm2。
8. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述离子注入后的半导体基 板的扭处理过程包括使所述半导体基板的离子注入后的面与支撑物相接触。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述支撑物包括刚性材料。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述支挖物包括平滑的玻璃。
11. 如权利要求5所述的方法，包括在约300。C- 500。C的温度下，对所述离子注入后的半导体基板进行热处理。
12. 如权利要求5所述的方法，包括在约400。C- 500。C的温度下，对所 述离子注入后的半导体基板进行热处理。
13. 如权利要求5所述的方法，包括在约450。C的温度下，对所述离子 注入后的半导体基板进行热处理。
14. 如权利要求5所述的方法，包括对所述离子注入后的半导体基板进 行约1-120分钟的热处理。
15. 如权利要求5所述的方法，包括对所述离子注入后的半导体基板进 行约30-90分钟的热处理。
16. 如权利要求5所述的方法，包括对所述离子注入后的半导体基板进 行约60分钟的热处理。
17. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述半导体膜主要由单晶硅 膜构成。
18. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘合步骤包括将预先 加热的聚合物基板与所述加热后的半导体基板的离子注入后的面相接触。
19. 如权利要求18所述的方法，包括将聚合物基板预先加热到所述聚 合物基板玻璃化转变温度加或减约100°C的温度。
20. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘合步骤包括.'在所述 半导体基板和聚合物基板之间放置粘合剂。
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述粘合步骤包括在所 述半导体基板的离子注入面与所述聚合物基板之间放置粘合剂。
22. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述粘合剂包括硅烷粘合剂。
23. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合物基板包括选自下 列的聚合物热塑性聚合物，具有高破坏应变的热固性聚合物，玻璃-聚合物 掺混物，以及涂敷有玻璃膜的聚合物。
24. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述聚合物基板包括选自 下列的聚合物聚砜，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚萘酸乙二醇酯(PEN)，以及聚酰亚胺。
25. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合物基板包括被加热 到约242°C - 442°C的温度的聚对苯二甲酸乙二酯。
26. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合物基板包括被加热 到约85°C - 285°C的温度的聚砜。
27. —种用于生产"聚合物上的半导体"结构的方法，包括如下步骤 提供由至少一种半导体材料构成的第一基板，该第一基板具有第一接合面和第一施力面以及用于将所述第一基板分成第一部分和第二部分的内部分离 区域，并且所述第二部分处于所述分离区域和所述第一接合面之间；使所述第一基板经受热处理，以促进第二部分的随后剥落；冷却所述第一基板；提供包括至少 一 种聚合物和两个相对的外表面的第二基板，这两个相对的 夕卜表而包括第二接合面和第二施力面； 加热所述第二基板；在向所述第-一和第二施力面施力以迫使所述第一和第二接合面接合到一 起从而形成一组件的条件下，使所述第一和第二接合面彼此接触一段时间，这 段时间足以使所述第一和第二基板在所述第一和第二接合面处彼此接合到一 起；断开向所述第二基板提供的热能； 冷却所述组件； 去除所施加的压力；以及在所述分离区域处使所述第一和第二部分分离开。
28. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一接合面、所述第 一施力面以及所述分离区域彼此基本上平行。
29. 如权利要求27所述的方法，还包括对玻璃基板上的第一基板进行热 处理。
30. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述半导体材料包括至少 -种单晶硅肢。
全文摘要
用于将半导体材料转移到聚合物基板上以提供柔性半导体材料的方法包括将离子注入到半导体基板中预定的深度；在有效地形成缺陷并扩大所注入的离子缺陷的温度下，对离子注入后的半导体基板进行热处理且持续一段时间；将离子注入和热处理后的基板粘结着聚合物基板上；使像单晶硅膜这样的半导体膜从半导体基板上分离下来；以及将具有单晶硅膜的器件直接或间接置于聚合物膜上。
文档编号H01L21/762GK101164159SQ200680013402
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年4月25日
发明者K·P·盖德卡瑞 申请人:康宁股份有限公司