CN106597697A - 显示装置及其制造方法 - Google Patents

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CN106597697A
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CN
China
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laser
substrate
film
transistor
plant
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CN201610809450.4A
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山崎舜平
大野正胜
安达广树
井户尻悟
武岛幸市
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

本发明题为显示装置及其制造方法。在第一衬底上形成第一有机树脂层，在第一有机树脂层上形成第一绝缘膜，在第一绝缘膜上形成第一元件层，在第二衬底上形成第二有机树脂层，在第二有机树脂层上形成第二绝缘膜，在第二绝缘膜上形成第二元件层，贴合第一衬底与第二衬底，进行使第一有机树脂层与第一衬底之间的附着性降低的第一分离工序，利用第一粘合层粘合第一有机树脂层与第一柔性衬底，进行使第二有机树脂层与第二衬底之间的附着性降低的第二分离工序，利用第二粘合层粘合第二有机树脂层与第二柔性衬底。

Description

显示装置及其制造方法
技术领域
本发明的一个方式涉及一种包括氧化物半导体的半导体装置、包括该半导体装置的显示装置及其制造方法。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(composition of matter)。具体而言，本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子包括半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法以及它们的制造方法。
在木说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的装置。晶体管及半导体电路是半导体装置的一个方式。存储装置、显示装置或电子设备有时包含半导体装置。
背景技术
使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体膜形成晶体管的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于如集成电路(IC)或图像显示装置(显示装置)等电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被周知。作为其他材料，氧化物半导体受到关注。
例如，专利文献1公开了一种晶体管，该晶体管的活性层包括包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的非晶氧化物半导体。
对于显示装置，除了厚度及重量的降低之外，柔性或耐冲击性的提高也被期待。例如，专利文献2公开了在薄膜衬底上设置有有机EL元件及用作开关元件的晶体管的柔性有源矩阵型发光装置。
[参考文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开2006-165528号公报
[专利文献2]日本专利申请公开2003-174153号公报
发明内容
在柔性显示装置的制造工序中，当使用硬质衬底时不会发生问题的微细的不良部分有可能扩大，而使成品率降低。此外，该不良部分有时在显示装置完成后因弯曲或挠曲而扩大，而使显示品质及可靠性降低。
因此，在柔性显示装置的制造方法中，优选使用适当的材料的组合或加工方法使得工序中途的制造物中不产生微细的不良部分。
本发明的一个方式的目的是提供一种显示品质高的显示装置。另一目的是提供一种可靠性高的显示装置。另一目的是提供一种新颖的显示装置。此外，另一目的是提供一种新颖的半导体装置等。另一目的是提供一种上述显示装置的制造方法。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。在本发明的一个方式中，并不一定必须要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、 权利要求书等的记载得知并抽出其他的目的。
本发明的一个方式涉及包括使用氧化物半导体层的晶体管的柔性显示装置以及该柔性显示装置的制造方法。
本发明的一个方式是一种显示装置的制造方法，该显示装置包括：第一元件层及第二元件层，第一元件层和第二元件层中的一方包括像素部及电路部，另一方包括着色层及遮光层。该像素部包括具有氧化物半导体层的第一晶体管及显示元件，该电路部包括具有氧化物半导体层的第二晶体管。该制造方法包括如下步骤：在第一衬底上形成第一有机树脂层的工序；在第一有机树脂层上形成第一绝缘膜的工序；在第一绝缘膜上形成第一元件层的工序；在第二衬底上形成第二有机树脂层的工序；在第二有机树脂层上形成第二绝缘膜的工序；在第二绝缘膜上形成第二元件层的工序；以将第一元件层及第二元件层密封的方式贴合第一衬底与第二衬底的工序；使第一有机树脂层与第一衬底之间的附着性降低而分离第一衬底的工序(第一分离工序)；利用第一粘合层贴合第一有机树脂层与第一柔性衬底的工序；使第二有机树脂层与第二衬底之间的附着性降低而分离第二衬底的工序(第二分离工序)；以及，利用第二粘合层贴合第二有机树脂层与第二柔性衬底的工序。
在本说明书中，“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素之间的混淆而使用的，由此，这些序数词在数目方面上不限制构成要素。
第一有机树脂层及第二有机树脂层可以使用选自环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂或聚酰胺-酰亚胺树脂的材料来形成。
优选使用线状的准分子激光进行照射来降低上述第一有机树脂层 与上述第一衬底之间的附着性以及上述第二有机树脂层与上述第二衬底之间的附着性。
上述准分子激光优选是将从多个振荡器发出的激光合成而得到的激光。
优选以上述第一柔性衬底与滚筒的曲面接触的方式进行上述第二分离工序。
第一绝缘膜及第二绝缘膜优选包含氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜。
作为氧化物半导体层，可以使用In-M-Zn氧化物(M为Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)。氧化物半导体层优选具有c轴取向的结晶。
作为显示元件，可以使用有机EL元件。
本发明的另一个方式是一种显示装置，该显示装置包括如下构成要素：第一柔性衬底；第一粘合层；第一有机树脂层；第一绝缘膜；包括像素部及电路部的第一元件层，该像素部包括具有氧化物半导体层的第一晶体管及显示元件，该电路部包括第二晶体管；包括着色层及遮光层的第二元件层；第二绝缘膜；第二有机树脂层；第二粘合层；以及第二柔性衬底，其中上述构成要素按该顺序层叠。
第一晶体管所具有的氧化物半导体层可以为单层，并且，第二晶体管所具有的氧化物半导体层可以为多层。
第一晶体管所具有的氧化物半导体层优选具有与包括氧化物半导 体层的第二晶体管中的接触于栅极绝缘膜的层相同的组成。
根据本发明的一个方式，可以提供一种显示品质良好的显示装置。或者，根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的显示装置。或者，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的显示装置等。或者，根据本发明的一个方式，可以提供一种上述显示装置的制造方法。或者，根据本发明的一个方式，可以提供一种成品率高的显示装置的制造方法。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须要实现所有上述效果。从说明书、附图、权利要求书等的记载可以得知并抽出上述以外的效果。
附图说明
图1是说明显示装置的俯视图。
图2是说明显示装置的截面图。
图3是说明显示装置的截面图。
图4A至4D是说明显示装置的制造方法的截面图。
图5A至5C是说明显示装置的制造方法的截面图。
图6示出使用准分子激光器的加工装置的例子。
图7A至7E示出分离装置的例子。
图8A至8C示出分离装置的例子。
图9A至9C示出分离装置的例子。
图10A至10E示出分离装置的例子。
图11A至11C示出分离装置的例子。
图12A至12C示出分离装置的例子。
图13A至13C示出分离装置的例子。
图14A至14B示出分离装置的例子。
图15A1、15A2、15B1、15B215C1和15C2示出分离装置的例子。
图16A1、16A2、16B1、16B216C1和15C2示出分离装置的例子。
图17A至17C是说明显示装置的方框图及电路图。
图18示出显示模块。
图19A和19B是说明晶体管的截面图。
图20A和20B是说明晶体管的截面图。
图21A至21D是CAAC-OS的截面的Cs校正高分辨率TEM图像以及CAAC-OS的截面示意图。
图22A至22D是CAAC-OS的平面的Cs校正高分辨率TEM图像。
图23A至23C示出通过XRD得到的CAAC-OS及单晶氧化物半导体的结构分析。
图24A至24D示出电子设备。
图25A和25B是说明晶体管的截面图。
图26A和26B是说明晶体管的截面图。
图27A和27B是说明晶体管的截面图。
图28A和28B是说明晶体管的截面图。
图29A和29B是说明晶体管的截面图。
图30是说明显示装置的截面图。
图31是说明显示装置的截面图。
图32A至32D是说明晶体管的制造方法的截面图。
图33A至33D是说明晶体管的制造方法的截面图。
图34A至34D是说明晶体管的制造方法的截面图。
图35A和35B是说明晶体管的截面图。
图36示出电阻率的温度依赖性。
图37A至37F是说明晶体管的截面图。
图38A至38F是说明晶体管的截面图。
图39A至39E是说明晶体管的截面图。
图40A和40B示出CAAC-OS的电子衍射图案。
图41示出因电子照射而发生的In-Ga-Zn氧化物的结晶部中的变化。
图42A和42B是说明CAAC-OS层及nc-OS层的成膜模型的示意图。
图43A至43C示出InGaZnO4的结晶及颗粒。
图44A至44D是说明CAAC-OS的成膜模型的示意图。
具体实施方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以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于以下的实施方式的记载内容中。注意，在以下说明的本发明的结构中，有时在不同的附图中使用相同的参照符号来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而不进行反复说明。另外，还要注意的是，有时在不同的附图中使用不同的阴影线来表示相同构成要素，或者有时省略该阴影线。
例如，在本说明书等中，明确的记载“X与Y连接”意味着：X与Y电连接；X与Y在功能上连接；以及X与Y直接连接。因此，不局限于附图及文中所示的连接关系等规定的连接关系，也可以在处于附图或文中所示的连接关系的元件之间设置有其他元件。
这里，X和Y表示对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、层等)。
X与Y直接连接的情况的例子包括：在X与Y之间没有连接能够电连接X与Y的元件(例如，开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件及负载)的情况；以及，X与Y没 有通过能够电连接X与Y的上述元件而彼此连接的情况。
例如，在X与Y电连接的情况下，可以在X和Y之间连接有一个以上的能够电连接X和Y的元件(例如，开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件或负载)。开关被控制为开启或关闭。也就是说，开关处于导通状态或非导通状态(开启或关闭)来决定是否使电流流过。或者，开关具有选择并切换电流路径的功能。另外，X与Y电连接的情况包括X与Y直接连接的情况。
例如，在X与Y在功能上连接的情况下，可以在X与Y之间连接有一个以上的能够在功能上连接X与Y的电路(例如，反相器、NAND电路、NOR电路等逻辑电路；DA转换电路、AD转换电路、伽马校正电路等信号转换电路；电源电路(例如，DC-DC转换器、升压型DC-DC转换器、降压型DC-DC转换器)、改变信号的电位电平的电平转移电路等电位电平转换电路；电压源；电流源；切换电路；能够增大信号振幅或电流量等的电路、运算放大器、差分放大电路、源极跟随电路、缓冲电路等放大电路；信号产生电路；存储电路；及/或控制电路)。注意，例如，在即使X与Y之间夹有其他电路，也从X输出的信号传送到Y的情况下，X与Y在功能上连接。另外，X与Y在功能上连接的情况包括X与Y直接连接的情况以及X与Y电连接的情况。
此外，在本说明书等中，明确的记载“X与Y电连接”意味着：X与Y电连接(即，X与Y通过设置在其间的其他元件或其他电路连接的情况)；X与Y在功能上连接(即，X与Y通过设置在其间的其他电路在功能上连接的情况)；以及X与Y直接连接(即，X与Y不通过设置在其间的其他元件或其他电路而连接的情况)。也就是说，在本说明书等中，明确的记载“X与Y电连接”与记载“X与Y连接”相同。
注意，例如，晶体管的源极(或第一端子等)通过(或不通过)Z1与X电连接，并且晶体管的漏极(或第二端子等)通过(或不通过)Z2与Y电连接的情况；或者晶体管的源极(或第一端子等)与Z1的一部分直接连接，Z1的另一部分与X直接连接，而晶体管的漏极(或第二端子等)与Z2的一部分直接连接，Z2的另一部分与Y直接连接的情况可以使用下述任一表现方法来表示。
该表现方法的例子包括：“X、Y、晶体管的源极(或第一端子等)及晶体管的漏极(或第二端子等)互相电连接，并且按X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)及Y的顺序电连接”；“晶体管的源极(或第一端子等)与X电连接，晶体管的漏极(或第二端子等)与Y电连接，并且按X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)及Y的顺序电连接”；以及“X经由晶体管的源极(或第一端子等)及漏极(或第二端子等)与Y电连接，并且按X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)及Y的顺序连接”。当利用与这些例子同样的表现方法规定电路结构中的连接顺序时，可以区别晶体管的源极(或第一端子等)与漏极(或第二端子等)而指定技术范围。
该表现方法的其他例子包括：“晶体管的源极(或第一端子等)至少通过第一连接路径与X电连接，所述第一连接路径不具有第二连接路径，所述第二连接路径是晶体管的源极(或第一端子等)与晶体管的漏极(或第二端子等)之间的路径，Z1位于所述第一连接路径上，晶体管的漏极(或第二端子等)至少通过第三连接路径与Y电连接，所述第三连接路径不具有所述第二连接路径，并且，Z2位于所述第三连接路径上”。或者，也可以使用如下表现：“晶体管的源极(或第一端子等)至少经过第一连接路径上的Z1与X电连接，所述第一连接路径不具有第二连接路径，所述第二连接路径具有通过晶体管的连接路径，晶体管的漏极(或第二端子等)至少经过第三连接路径上的Z2与Y电连接，并且，所述第三连接路径不具有所述第二连接路径”。该表现的其他例子是：“晶体管的源极(或第一端子等)至少经过第一电路径上的Z1与X电连接，所述第一电路径不具有第二电路径，所述第二电路径是从晶体管的源极(或第一端子等)到晶体管的漏极(或第二端子等)的电路径，晶体管的漏极(或第二端子等)至少经过第三电路径上的Z2与Y电连接，所述第三电路径不具有第四电路径，并且，所述第四电路径是从晶体管的漏极(或第二端子等)到晶体管的源极(或第一端子等)的电路径”。当利用与这些例子同样的表现方法规定电路结构中的连接路径时，可以区别晶体管的源极(或第一端子等)和漏极(或第二端子等)而指定技术范围。
注意，上述表现方法只是例子，所以对表现方法没有限制。在此，X、Y、Z1及Z2表示对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜及层)。
即使在电路图上独立的构成要素彼此电连接，也有时一个构成要素兼有多个构成要素的功能。例如，当布线的一部分还被用作电极时，一个导电膜兼有布线和电极的功能。因此，本说明书中的“电连接”在其范畴内包括这种一个导电膜兼有多个构成要素的功能的情况。
另外，“膜”和“层”根据情形或状况可以相互调换。例如，“导电层”有时可以换为“导电膜”。此外，“绝缘膜”有时可以换为“绝缘层”。
实施方式1
在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的显示装置及其制造方法。
本说明书中的“显示装置”是指图像表示装置或光源(包括照明装置)。另外，显示装置在其范畴内包括如下模块：具有柔性印刷电路板(FPC)或载带封装(TCP)等连接器的模块；在TCP的端部设置有印刷线路板的模块；通过COG(玻璃覆晶封装)方式将驱动电路直接安装在显示元件上的模块。
本发明的一个方式的显示装置具有柔性(柔性显示装置)。注意，“柔性装置”是指能够弯曲或挠曲的装置。另外，该柔性有时用在成品中，有时用在制造工序中。在为后者时，成品有时不具有柔性。
图1是本发明的一个方式的显示装置300的俯视图。在图1中，为了明确起见，一部分的构成要素被扩大、缩小、透过或者省略。
显示装置300包括：第一柔性衬底301上的像素部302；用来驱动该像素部的第一电路部304及第二电路部305；以围绕像素部302、第一电路部304及第二电路部305的方式配置的密封材料312；以及以与第一柔性衬底301对置的方式设置的第二柔性衬底307。作为第一电路部304及第二电路部305，例如分别可以使用信号线驱动电路(源极驱动器)及扫描线驱动电路(栅极驱动器)。
第一柔性衬底301与第二柔性衬底307通过密封材料312彼此粘合。虽然在图1中未图示，但是第一柔性衬底301与第二柔性衬底307之间设置有显示元件。换言之，像素部302、第一电路部304、第二电路部305及显示元件由第一柔性衬底301、密封材料312及第二柔性衬底307密封。
另外，在显示装置300中，在第一柔性衬底301上的与由密封材料312围绕的区域不同的区域中，设置有与像素部302、第一电路部304及第二电路部305电连接的FPC端子部308(FPC：flexible printed circuit)。
FPC端子部308与FPC 316连接，并且通过FPC 316对像素部302、第一电路部304及第二电路部305供应各种信号。此外，信号线310连接于像素部302、第一电路部304、第二电路部305及FPC端子部308。从FPC 316被供应的各种信号通过信号线310供应给像素部302、第一电路部304及第二电路部305。
在图1中，用来驱动像素部302的电路配置为两个区域，但是该电路的结构不局限于此。例如，可以将该电路配置为一个区域。或者，也可以将该电路分割配置为三个以上的部分。另外，也可以将第一电路部304和第二电路部305中的任一方设置在第一柔性衬底301上，并将另一方设置在外部。
另外，用来驱动像素部302的电路可以与像素部302所包括的晶体管同样地形成在第一柔性衬底301上，或者也可以通过利用COG(chip on glass：玻璃覆晶封装)等安装IC芯片来形成。或者，该电路也可以连接到TCP等。
显示装置300中的像素部302、第一电路部304及第二电路部305包括使用氧化物半导体层形成其沟道形成区域的多个晶体管。
由于使用氧化物半导体层的晶体管具有高迁移率，因此可以减小该晶体管所占的面积，而可以提高开口率。通过使用该晶体管，可以将第一电路部304及第二电路部305形成在设置有像素部302的衬底上。另外，该晶体管的关态电流(off-statecurrent)极小，并可以长时间保持图像信号等，因此可以降低帧频率，而可以降低显示装置的功耗。
氧化物半导体层优选具有c轴取向的结晶。在将具有该结晶的氧化物半导体层用于晶体管的沟道形成区的情况下，例如当折弯显示装置300时在该氧化物半导体层中不容易产生裂痕(crack)等。其结果是，可以提高可靠性。
因此，通过使用包括氧化物半导体层的晶体管，例如可以形成比包括非晶硅层或多晶硅层更优异的显示装置。
作为包括在显示装置300中的显示元件，典型地可以使用液晶元件或发光元件。
接着，说明包括液晶元件的显示装置300a。图2是在将液晶元件用于显示装置300时的图1所示的沿着点划线A1-A2的截面图。
显示装置300a包括：第一柔性衬底301；第一粘合层318a；第一有机树脂层320a；第一绝缘膜321a；第一元件层；第二元件层；第二绝缘膜321b；第二有机树脂层320b；第二粘合层318b；以及第二柔性衬底307。这些构成要素按该顺序层叠。
在图2中，第一元件层包括：晶体管350、352；绝缘膜364、366、368；平坦化绝缘膜370；连接电极360；导电膜372等。第二元件层包括：导电膜374；绝缘膜334；着色层336(滤色片)；遮光层338(黑矩阵)等。在第一元件层及第二元件层中，有时不包括上述要素的一部分，或者，有时包括上述要素以外的要素。
第一元件层及第二元件层由液晶层376及密封材料312密封，形成液晶元件375。
第一柔性衬底301及第二柔性衬底307的材料的例子包括：其厚 度薄得具有柔性的玻璃、聚酯树脂诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等、聚丙烯腈树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氯乙烯树脂以及聚醚醚酮(PEEK)树脂。尤其是，优选使用热膨胀系数低的材料，例如优选使用聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂或PET。另外，也可以使用将有机树脂浸渗于玻璃纤维中的衬底或通过混合无机填料与有机树脂来降低热膨胀系数的衬底。
作为粘合层318a、318b，例如可以使用双液型树脂等可在常温下固化的树脂、光固化树脂、热固化树脂等。该树脂的例子包括：环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂等。尤其是，优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。
第一有机树脂层320a及第二有机树脂层320b例如可以使用选自环氧树脂、芳族聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂的材料来形成。
作为第一绝缘膜321a及第二绝缘膜321b，可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜的单层、或者包含这些膜的叠层。尤其是，优选使用对杂质的阻挡性高的包含氮的膜，以防止包含在第一柔性衬底301及第一粘合层318a等中的杂质扩散到晶体管等。
显示装置300a包括：引绕布线部311；像素部302；第一电路部304；以及FPC端子部308。引绕布线部311包括信号线310。
显示装置300a具有如下结构：像素部302及第一电路部304分别包括晶体管350及晶体管352。
在图2中，晶体管350和晶体管352的尺寸相同，但是该尺寸并不局限于此。可以适当地改变晶体管350和晶体管352的尺寸(沟道长度及沟道宽度等)，或者可以改变晶体管的数量。另外，当改变连接位置或连接方法等时，第二电路部305(图2中未图示)可以具有与第一电路部304同样的结构。
引绕布线部311所包括的信号线310可以通过形成晶体管350的源电极层及漏电极层的工序来形成。
FPC端子部308包括连接电极360、各向异性导电膜380及FPC316。连接电极360可以通过形成晶体管350的源电极层及漏电极层的工序来形成。另外，连接电极360通过各向异性导电膜380与FPC 316的端子电连接。
作为连接到像素部的晶体管及在驱动电路部中的晶体管的信号线，优选使用包含铜元素的布线。当使用包含铜元素的布线时，可以抑制起因于布线电阻的信号延迟等。
另外，在图2中，在晶体管350及晶体管352上设置有绝缘膜364、366、368及平坦化绝缘膜370。
绝缘膜364、366可以使用相同的材料形成，例如，可以使用氧化硅、氧氮化硅等。绝缘膜364优选使用缺陷量较少的氧化物绝缘膜来形成，并且绝缘膜366优选使用包含超过化学计量组成的氧的氧化物绝缘膜来形成。另外，也可以使用相同的材料以单层形成绝缘膜364、366。绝缘膜368具有阻挡氧、氢、水、碱金属、碱土金属等的功能。例如，优选使用氮化绝缘膜。
平坦化绝缘膜370可以使用耐热性有机材料诸如聚酰亚胺树脂、 丙烯酸树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、苯并环丁烯类树脂、聚酰胺树脂或环氧树脂来形成。另外，也可以层叠多个由这些材料形成的绝缘膜来形成平坦化绝缘膜370。或者，也可以采用没有平坦化绝缘膜370的结构。
导电膜372与晶体管350的源电极层及漏电极层中的一方电连接。导电膜372被用作形成在平坦化绝缘膜370上的像素电极，即，液晶元件的一方的电极。作为导电膜372，优选使用具有可见光透过性的导电膜。例如，作为该导电膜，优选使用包含铟(In)、锌(Zn)、踢(Sn)中的一种的材料。
液晶元件375包括导电膜372、导电膜374及液晶层376。导电膜374被设置在第二柔性衬底307一侧，并具有对置电极的功能。在图2所示的显示装置300a中，利用施加到导电膜372及导电膜374的电压改变液晶层376的取向状态，来控制光的透过或非透过，由此可以显示图像。
虽然在图2中未示出，但是可以在导电膜372与液晶层376之间以及导电膜374与液晶层376之间形成有取向膜。此外，可以适当地设置有偏振构件、相位差构件、抗反射构件等光学构件(光学衬底)等。例如，可以使用偏振衬底及相位差衬底来采用圆偏振。此外，可以使用背光、侧光等作为光源。
在第一柔性衬底301与第二柔性衬底307之间设置有间隔物378。间隔物378是通过选择性地对绝缘膜进行蚀刻而得到的柱状的间隔物，并用来调节液晶层376的厚度(盒厚(cell gap))。作为间隔物378，也可以使用球状的间隔物。
作为液晶层376，可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、 高分子分散型液晶、铁电液晶、反铁电液晶等液晶材料。这些液晶材料根据条件呈现出胆固醇相、近晶相、立方相、手征向列相、均质相等。
或者，在采用横向电场方式的情况下，可以使用不需要取向膜的呈现蓝相的液晶。蓝相是液晶相的一种，并是指当胆固醇型液晶的温度上升时从胆固醇相转变到均质相之前出现的相。因为蓝相只在较窄的温度范围内出现，所以将其中混合有几重量百分比以上的手征试剂的液晶组合物用于液晶层，以扩大上述温度范围。包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物的响应速度快，并且其具有光学各向同性，所以不需要取向处理，并且视角依赖性小。不需要设置取向膜而不需要摩擦处理，因此可以防止因摩擦处理而引起的静电破坏，并且可以降低制造工序中的液晶显示装置的不良和破损。
在作为显示元件使用液晶元件的情况下，可以使用：扭曲向列(twisted nematic：TN)模式、平面内转换(in-plane-switching：IPS)模式、边缘电场转换(fringe fieldswitching：FFS)模式、轴对称排列微单元(axially symmetric aligned micro-cell：ASM)模式、光学补偿弯曲(optical compensated birefringence：OCB)模式、铁电性液晶(ferroelectric liquid crystal：FLC)模式、以及反铁电性液晶(antiferroelectricliquid crystal：AFLC)模式等。
优选使用常黑型液晶显示装置诸如利用垂直取向(VA)模式的透过型液晶显示装置。该垂直配向模式有几个例子，例如，可以采用多畴垂直取向(multi-domain verticalalignment：MVA)模式、垂直取向构型(patterned vertical alignment：PVA)模式、高级超视觉(advanced super view：ASV)模式等。
作为像素部302中的显示方式，可以采用逐行扫描方式或隔行扫 描方式等。此外，当进行彩色显示时在像素中被控制的颜色要素不局限于RGB(R、G及B分别对应于红色、绿色及蓝色)这三种颜色。例如，显示单元可以由R像素、G像素、B像素及W(白色)像素的四个像素构成。或者，如PenTile排列，显示单元也可以由R、G及B中的两个颜色要素构成。该两个颜色要素可以在显示单元之间彼此不同。或者，可以对RGB追加黄色(yellow)、青色(cyan)、品红色(magenta)等中的一种或多种颜色。另外，显示区域的尺寸可以在各个颜色要素的点之间彼此不同。所公开的发明的一个方式不局限于彩色显示的显示装置，而也可以将所公开的发明应用于黑白显示的显示装置。
接着，说明包括发光元件的显示装置300b。图3是在将发光元件用于显示装置300时的图1所示的沿着点划线A1-A2的截面图。注意，省略与上述包括液晶元件的显示装置300a重复的说明。
显示装置300b包括：第一柔性衬底301；第一粘合层318a；第一有机树脂层320a；第一绝缘膜321a；第一元件层410；第二元件层411；第二绝缘膜321b；第二有机树脂层320b；第二粘合层318b；以及第二柔性衬底307。这些构成要素按该顺序层叠。
在图3中，第一元件层410包括：晶体管350、352；绝缘膜364、366、368；平坦化绝缘膜370；发光元件480；绝缘膜430；信号线310；以及连接电极360。第二元件层411包括：绝缘膜334；着色层336；以及遮光层338。第一元件层410及第二元件层411由密封层432及密封材料312密封。在第一元件层410及第二元件层411中，有时不包括上述要素的一部分，或者，有时包括上述要素以外的要素。
发光元件480包括导电膜444、EL层446及导电膜448。显示装置300b当发光元件480所包括的EL层446发光时可以显示图像。
平坦化绝缘膜370上的导电膜444上设置有绝缘膜430。绝缘膜430部分地覆盖导电膜444。作为导电膜444使用对EL层所发射的光的反射功能高的导电膜，而作为导电膜448使用对EL层所发射的光的透过功能高的导电膜，来可以使发光元件480具有顶部发射结构。或者，作为导电膜444使用对该光的透过功能高的导电膜，而作为导电膜448使用对该光的反射功能高的导电膜，来可以使发光元件480具有底部发射结构。或者，作为导电膜444及导电膜448双方使用对该光的透过功能高的导电膜，来可以实现双面发射结构。
以与发光元件480重叠的方式设置有着色层336，并且，以与绝缘膜430重叠且包括在引绕布线部311及第一电路部304中的方式设置有遮光层338。着色层336及遮光层338被第三绝缘膜334覆盖。由密封层432填充发光元件480与第三绝缘膜334之间。虽然在此示出设置有着色层336的结构作为显示装置300b，但是该结构并不局限于此。在通过分别涂布(separate coloring)方法形成EL层446的情况下，不一定需要设置着色层336。
在显示装置300b中，可以在粘合层318a、318b中包含干燥剂。例如，可以使用碱土金属的氧化物(例如，氧化钙或氧化钡)等利用化学吸附来吸附水分的物质。或者，可以使用沸石或硅胶等利用物理吸附来吸附水分的物质。优选包含干燥剂，因为能够抑制水分等杂质侵入到发光元件480，而能够提高显示装置的可靠性。
另外，优选对密封层432混合折射率高的填料(例如，氧化钛)，此时可以提高从发光元件480的光提取效率。
粘合层318a及318b还可以包括散射光的散射构件。例如，粘合层318a及318b可以为密封层432与其折射率不同于该密封层432的粒子的混合物。该粒子被用作散射光的散射构件。密封层432的折射 率与上述粒子的折射率之间的差优选为0.1或更大，更优选为0.3或更大。作为粒子，可以使用氧化钛、氧化钡或沸石等。由于氧化钛的粒子或氧化钡的粒子高效地散射光，所以是优选的。当使用沸石时，能够吸附密封层432等所包含的水，因此能够提高发光元件的可靠性。
第一柔性衬底301及第二柔性衬底307优选使用韧性高的材料来形成。由此，能够提供抗冲击性高且不易破损的发光装置。例如，当第一柔性衬底301及第二柔性衬底307为有机树脂衬底时，能够制造与使用玻璃衬底时相比更轻量且不容易破损的显示装置。
另外，当对第一柔性衬底301使用热辐射率高的材料时，能够防止显示装置的表面温度上升，从而能够防止显示装置的损坏或可靠性下降。例如，第一柔性衬底301可以具有金属衬底与热辐射率高的层(例如，可以使用金属氧化物或陶瓷材料来形成的层)的叠层结构。
接着，参照图4A至4D以及图5A至5C说明图3所示的显示装置300b的制造方法。注意，在图4A至4D以及图5A至5C中，为了避免附图的繁杂而简化图3所示的第一元件层410及第二元件层411。
首先，在第一衬底462上以第一有机树脂层320a、第一绝缘膜321a及第一元件层410的顺序层叠来形成叠层(参照图4A)。
在第二衬底463上层叠第二有机树脂层320b、第二绝缘膜321b及第二元件层411来形成叠层(参照图4B)。
第一衬底462及第二衬底463至少需要能够承受后面进行的加热处理的耐热性。例如，可以使用玻璃衬底、陶瓷衬底、石英衬底、蓝宝石衬底等。
第一有机树脂层320a及第二有机树脂层320b可以使用环氧树脂、芳族聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂等有机树脂来形成。尤其是，优选使用聚酰亚胺树脂，因为其具有高耐热性。在使用聚酰亚胺树脂的情况下，该聚酰亚胺树脂的厚度大于或等于3nm且小于或等于20μm，优选大于或等于500nm且小于或等于2μm。该聚酰亚胺树脂可以利用旋涂法、浸涂法、刮刀涂布法(doctor blade method)等形成。
第一绝缘膜321a及第二绝缘膜321b可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等，并利用溅射法或CVD法等形成。通过利用第一绝缘膜321a，例如可以抑制杂质从第一衬底462或第一有机树脂层320a扩散到第一元件层410。
在形成第一元件层410时，包括在晶体管350中的全部构成要素的形成温度优选高于或等于室温且低于或等于300℃。例如，第一元件层410所包含的使用无机材料形成的绝缘膜或导电膜在高于或等于150℃且低于或等于300℃，优选高于或等于200℃且低于或等于270℃的温度下形成。第一元件层410所包含的使用有机树脂材料形成的绝缘膜等优选在高于或等于室温且低于或等于100℃的温度下形成。在形成晶体管350时，例如，可以省略加热工序。
第一元件层410所包括的绝缘膜430、导电膜444、EL层446及导电膜448可以使用如下方法形成。
作为绝缘膜430，例如，可以使用有机树脂或无机绝缘材料。作为有机树脂，例如，可以使用聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、硅氧烷树脂、环氧树脂或酚醛树脂等。作为无机绝缘材料，例如，可以使用氧化硅、氧氮化硅等。对绝缘膜430的形成方法没有特别的限制。可以使用光刻法、溅射法、蒸镀法、液滴喷射法(例如，喷墨法)、 印刷法(例如，丝网印刷法或胶版印刷法)等。当通过光刻法使用感光性树脂形成绝缘膜430时，可以简化形成工序。
作为导电膜444，优选使用可见光反射性高的金属膜。作为该金属膜，例如，可以使用铝、银或它们的合金等。导电膜444例如可以利用溅射法形成。
作为EL层446，可以使用能够使从导电膜444及导电膜448注入的空穴与电子复合而发射光的发光材料。除了该发光材料之外，根据需要可以形成空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层等功能层。另外，EL层446例如可以利用蒸镀法或涂敷法等形成。
作为导电膜448，优选使用对可见光具有透光性的导电膜。例如，作为该导电膜，优选使用包含铟(In)、锌(Zn)、踢(Sn)中的一种的材料。作为导电膜448，可以使用透光导电材料诸如包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物。在根据本发明的一个方式的显示装置中，优选将添加有硅的铟锡氧化物用于导电膜448。当使用添加有硅的铟锡氧化物时，导电膜448的对弯曲的耐性提高，而不容易产生裂痕等。导电膜448例如可以利用溅射法形成。
第二元件层411中的着色层336是使在特定波长区域内的光透射的着色层。例如，可以使用使在红色波长范围内的光透射的红色(R)滤色片、使在绿色波长范围内的光透射的绿色(G)滤色片、使在蓝色波长范围内的光透射的蓝色(B)滤色片等。或者，也可以使用黄色(Y)滤色片或白色(W)滤色片。各滤色片使用各种材料并通过打印法、喷墨法、利用光刻技术的蚀刻法等形成在所希望的位置上。
第二元件层411中的遮光层338具有遮蔽在特定波长区域内的光的功能，且能够使用金属膜或包含黑色颜料的有机绝缘膜等来形成。
作为第二元件层411中的第三绝缘膜434，例如可以使用包含丙烯酸树脂等的有机绝缘膜。注意，不一定需要形成第三绝缘膜434，也可以使用没有第三绝缘膜434的结构。
接着，隔着密封层432贴合第一元件层410与第二元件层411(参照图4C)。注意，图中未示出密封材料312。
作为密封层432，可以使用具有柔性的固体密封材料。例如，可以使用玻璃粉等玻璃材料或者可在常温下固化的双液混合型树脂、光固化树脂、热固化树脂等树脂材料。
接着，从图4C所示的结构分离第一衬底462(参照图4D)。注意，也可以在该第一衬底462的分离之前进行分离第二衬底463的工序。
作为上述分离工序，可以适当地采用各种各样的方法。例如，可以以如下方式分离第一衬底462：通过经第一衬底462对第一有机树脂层320a照射紫外线468，使第一有机树脂层320a脆化或者降低第一有机树脂层320a与第一衬底462之间的附着性。另外，该紫外线468的照射也可以在如下条件下进行：通过调整照射能量密度，来形成第一衬底462与第一有机树脂层320a之间的附着性高的区域以及第一衬底462与第一有机树脂层320a之间的附着性低的区域，然后可以分离第一衬底462。作为紫外线的光源，例如可以使用发射波长308nm的紫外线的准分子激光器。或者，也可以使用高压汞灯或UV-LED等。
准分子激光器是高输出的脉冲激光器，并可以利用光学系统将光束形成为线状。在线状激光束的照射范围内移动衬底，由此可以对衬 底的整体或所需要的部分照射激光。另外，当线状光束的长度大于或等于上述衬底的一边时，可以只将衬底向一个方向移动而对衬底整体照射激光。
作为准分子激光器装置，既可以使用安装有一个激光振荡器的装置，又可以使用安装有两个以上的激光振荡器的装置。在包括多个激光振荡器的装置中，利用光学系统合成(叠加)从各激光振荡器同步输出的激光，而可以获得高能量密度的激光。因此，在根据本实施方式的用途中，可以对大于或等于第八代玻璃衬底(2160mm×2460mm)的尺寸的衬底进行处理。在包括多个激光振荡器的装置中，从各激光振荡器输出的激光的输出偏差被校正，因此每个脉冲的强度偏差减少，而可以进行成品率高的处理。另外，可以使用多个准分子激光器装置代替包括多个激光振荡器的装置。
图6示出使用准分子激光器的加工装置的例子。利用光学系统630合成从具有两个激光振荡器的准分子激光器装置600输出的激光610a及610b。被光学系统630在水平方向上拉伸的激光610c通过反射镜650入射到透镜670，而缩小成线状光束610d。此时，线状光束610d经衬底720照射到加工物700中的加工区域710。
在本实施方式中，加工物700相当于图4C或图5A所示的结构，加工区域710相当于第一有机树脂层320a或第二有机树脂层320b，衬底720相当于第一衬底462或第二衬底463。
将加工物700向图中的箭头方向移动，据此可以对加工区域710整体照射线状光束610d。作为准分子激光器，优选使用其波长为308nm或更大的激光器。通过使用波长为308nm或更大的激光器，即使对衬底720使用玻璃衬底也可以将加工所需的充分量的激光透过衬底720。
在本实施方式中，示出在第一衬底462与第一有机树脂层320a之间的界面处进行分离的方法，但是，分离方法并不局限于此。例如，在进行分离后第一有机树脂层320a的一部分可以残留在第一衬底462上。另外，也可以在第一有机树脂层320a与第一元件层410之间的界面处进行分离。
另外，也可以通过使液体浸透到第一衬底462与有机树脂层320a之间的界面而从第一衬底462分离第一有机树脂层320a。或者，可以通过使液体浸透到第一有机树脂层320a与第一元件层410之间的界面而从第一有机树脂层320a分离第一元件层410。作为上述液体，例如，可以使用水、极性溶剂等。通过使用该液体，可以抑制分离时发生的静电，而可以抑制第一元件层410中的晶体管等的静电破坏。
接着，使用第一粘合层318a粘合第一有机树脂层320a与第一柔性衬底301(参照图5A)。
接着，通过与上述同样的方法分离第二衬底463，使用第二粘合层318b粘合第二有机树脂层320b与第二柔性衬底307(参照图5B)。
然后，使用各向异性导电膜380对连接电极360贴合FPC 316。如果需要也可以安装IC芯片等。
通过上述步骤，可以制造图3所示的显示装置300b。
当在第一有机树脂层320a与第一元件层410之间的界面处进行分离时，可以得到图5C所示的结构。此时，在图2及图3所示的显示装置300a、300b中不存在有机树脂层320a。
在本发明的一个方式中，在有机树脂层上形成包括使用氧化物半 导体层的晶体管等的元件层，使该有机树脂层脆化或降低该有机树脂层与衬底之间的附着性，来分离元件层。在采用包括多晶硅的晶体管的情况下，进行激光照射工序以使非晶硅晶化。在该激光照射工序中，在一瞬间产生硅熔融的高温区域。因此，在与本发明的一个方式同样使用有机树脂层的情况下，热传导到该有机树脂层，而因脱气或热膨胀等有时在晶体管与衬底之间形成的无机膜中产生裂痕或剥离。在用能量密度低的激光进行照射以抑制上述裂痕或剥离的情况下，不能获得具有充分的结晶性的多晶硅。
另一方面，在使用氧化物半导体层的晶体管的制造工序中，不需要高温工序，能够以不使该有机树脂层脆化的方式稳定地进行工序直到晶体管等的完成，而可以形成成品率及可靠性高的晶体管。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式2
在本实施方式中，参照图7A至7D、图8A至8C、图9A至9C、图10A至10E、图11A至11C、图12A至12C、图13A至13C以及图14A和14B说明本发明的一个方式的分离装置。本发明的一个方式是一种分离装置，该分离装置包括：能够保持加工构件的第一构件的结构体；以及能够保持加工构件的第二构件的载物台。通过使用该分离装置，一边卷绕第一构件一边将结构体与载物台之间的加工构件分离成第一构件及第二构件。例如，第一构件相当于图5A所示的第二衬底463以外的叠层物，第二构件相当于第二衬底463。
通过使用本发明的一个方式的分离装置，可以高效地将加工构件分离成第一构件及第二构件。本发明的一个方式的分离装置不具有复 杂的结构，而可以应用于各种尺寸的加工构件的分离。
下面说明分离装置的结构和工作以及使用该分离装置的分离方法。
<结构例子1>
参照图7A至7D、图8A至8C以及图9A至9C示出从加工构件103剥离第一构件103a来分离第一构件103a与第二构件103b的例子。
图7A是即将进行剥离之前的分离装置的透视图，图7B是其正面图，图7D是其侧面图。
图7A至7D所示的分离装置包括结构体101及载物台105。结构体101具有凸面。载物台105具有与该凸面相对的支撑面。
在图7A至7D中，在分离装置的该凸面与该支撑面之间配置加工构件103。
图7C是示出相对于结构体101的加工构件103的配置与图7A、图7B及图7D不同的情况的俯视图。图7A示出在加工构件103的边部开始剥离的情况。此外，如图7C的俯视图所示，也可以在加工构件103的角部开始剥离。当在加工构件103的边部开始剥离时，优选在短边开始剥离，而在长边方向上进行剥离。据此，容易调节结构体的旋转速度等的条件，而可以提高分离的成品率。
加工构件103为薄片状且包括薄片状的第一构件103a及薄片状的第二构件103b。第一构件103a及第二构件103b可以为单层或叠层。在加工构件103中优选形成有剥离起点。通过利用该起点，在第一构件103a与第二构件103b之间的界面处容易进行剥离。
在分离装置具有传送单元的情况下，可以利用该传送单元在载物台105上设置加工构件103。
如图7D的对应于双点划线圈出的部分的放大图所示，将结构体101的凸面重叠于形成在加工构件103中的点状或线状(包括实线、虚线、框状)的剥离起点102。然后，通过使结构体101旋转，将用来剥离第一构件103a的力量施加到加工构件103，来在剥离起点102附近开始第一构件103a的剥离。然后，将加工构件103分离成第一构件103a及第二构件103b。
结构体101优选具有凸面，例如为圆筒状(包括圆柱状、直圆柱状、椭圆柱状、抛物柱状等)、球状、其一部分为圆筒的结构、其一部分为球状的结构等。例如，可以使用滚筒机等的滚筒。
作为结构体的材料，可以举出金属、合金、有机树脂等。结构体也可以在其内部具有空间或空洞。
图10C及10D示出其一部分具有凸面的结构体151及结构体152。结构体151及结构体152在其一部分为圆筒状。
结构体的凸面的曲率半径小于载物台105的支撑面的曲率半径。凸面的曲率半径例如可以为大于或等于0.5mm且小于或等于1000mm。例如，当分离加工构件时，凸面的曲率半径也可以为大于或等于0.5mm且小于或等于500mm，具体而言，可以为150mm、225mm或300mm等。具有这种凸面的结构体的例子包括：直径为300mm、450mm或600mm的滚筒。注意，根据加工构件的厚度或大小，凸面的曲率半径的优选的范围变化。因此，该结构体的曲率半径不局限于此，结构体的曲率半径优选小于载物台105的支撑面的曲率半径。
在加工构件103具有附着性低的叠层结构的情况下，有时在该附着性低的界面发生分离，而导致分离的成品率降低。例如，在加工构件103包括有机EL元件的情况下，在EL层所包括的两层之间的界面或在EL层与电极之间的界面发生分离，由此有时难以在第一构件103a与第二构件103b之间的界面进行分离。因此，以在第一构件103a与第二构件103b之间的界面产生分离的方式决定凸面的曲率半径。或者，也可以通过利用结构体101的旋转速度来调节分离部分。
当凸面的曲率半径过小时，卷起在凸面上的第一构件103a所包括的元件有可能损坏。因此，凸面的曲率半径优选大于或等于0.5mm。
另外，当凸面的曲率半径较大时，可以将玻璃衬底、蓝宝石衬底、石英衬底或硅衬底等低柔性高刚性的衬底卷起在凸面上。因此，凸面的曲率半径优选大于或等于300mm。
另外，当凸面的曲率半径较大时，分离装置增大，有可能对其设置位置等有限制。因此，凸面的曲率半径例如优选小于或等于1000mm，更优选小于或等于500mm。
凸面的至少一部分可以具有粘合性。例如，可以对凸面的一部分或整体配置粘合胶带等。如图10E所示，凸面的至少一部分可以设置有对第一构件103a具有粘合性的部分104。另外，结构体101本身也可以具有吸附机构，使得凸面可以吸附到第一构件103a。
结构体101或载物台105也可以在如下方向中的至少一个方向上移动：前后、左右、上下。优选的是，结构体101的凸面与载物台105的支撑面之间的距离可调节为适合于各种各样的厚度的加工构件的分离。在结构例子1中，结构体101能够在载物台105的长边方向上移 动。
作为用来保持配置在载物台105上的构件等(例如，加工构件103或第二构件103b)的保持单元，可以举出抽吸卡盘、静电卡盘或机械卡盘等卡盘。例如，可以使用多孔卡盘。另外，也可以将构件固定在吸附工作台、加热工作台或旋转工作台(spinner table)等。
接着，图8A是剥离中途的分离装置的透视图，图8B是其正面图，图8C是其侧面图。图9A是进行剥离后的分离装置的透视图，图9B是其正面图，图9C是其侧面图。
结构体101的中心设置有旋转轴109。虽然图8A及8C等示出结构体101的旋转方向，但是结构体101除了在图8A及8C等示出的方向之外也可以在与此相反的方向上旋转。另外，旋转轴109沿着引导107的槽而移动，据此结构体101可以在载物台105的长边方向上移动(图8C及图9C中的横方向)。
通过使结构体101旋转，在剥离起点附近开始与结构体101的凸面重叠的第一构件103a从加工构件103剥离，并且该第一构件103a一边被卷绕在凸面上一边从第二构件103b分离。第一构件103a保持在结构体101的凸面上，第二构件103b保持在载物台105上。
在本发明的一个方式的分离装置中，通过将载物台105及结构体101之中的至少一个移动，来可以将结构体101的旋转中心的相对于载物台105的位置移动。在结构例子1中示出：结构体101的旋转中心移动的例子。具体而言，示出：在载物台105不动(或者被固定)的状态下，结构体101能够一边卷绕第一构件103a一边从加工构件103的一个端部向相对的端部移动(旋转)的例子。
结构体101的凸面的线速度高于或等于结构体101的旋转中心相对于载物台105的移动速度。
另外，也可以一边对第一构件103a或第二构件103b施加张力，一边将第一构件103a与第二构件103b分离。
如图8C中的箭头108所示，也可以设置能够对第一构件103a与第二构件103b彼此分离的面供应液体的液体供应机构。
此外，能够抑制剥离时产生的静电对第一构件103a所包括的元件等造成的不良影响(例如，半导体元件因静电而被破坏的现象)。此外，也可以喷射雾状或蒸气状的液体。作为液体，可以使用纯水或有机溶剂。此外，也可以使用中性、碱性或酸性的水溶液或者溶解有盐的水溶液。
在分离装置包括传送单元的情况下，在分离后可以利用该传送单元将载物台105上的第二构件103b或在结构体101上卷绕的第一构件103a传送。
如图10A及10B所示，通过进一步使结构体101旋转，可以将设置在载物台105上的薄片状的构件111与第一构件103a贴合。
构件111可以具有单层结构或叠层结构。构件111的与第一构件103a接触的面的至少一部分优选具有对第一构件103a的附着性。例如，可以形成有粘合层。
在结构体101旋转一圈的时间内，可以将第一构件103a整体卷绕在凸面上。由此可以防止第一构件103a接触到载物台105且被结构体101施加压力，所以这是优选的工序。
另外，优选的是，以被卷绕的第一构件103a不接触到载物台105的方式将该第一构件103a贴合于构件111。
例如，可以以如下方式进行旋转工序。首先，将结构体101旋转1/4圈，将第一构件103a整体卷绕于凸面上。接着，将结构体101旋转3/4圈，将结构体101移动到构件111的端部附近。然后，将结构体101旋转1/4圈，在构件111上粘贴第一构件103a。
或者，在分离结束之后，也可以以在结构体101上卷绕的第一构件103a不接触于载物台105的方式调节结构体101与载物台105之间的间隔。
<结构例子2>
在结构例子2中，示出将载物台移动，来改变结构体的旋转中心的相对于载物台的位置的例子。具体而言，示出不将结构体的旋转中心的位置移动，而将载物台从加工构件的一个端部向相对的端部移动的例子。
参照图11A至11C、图12A至12C以及图13A至13C示出从加工构件153剥离第一构件153a来分离第一构件153a与第二构件153b的例子。
图11A是即将进行剥离之前的分离装置的透视图，图11B是其正面图，图11C是其侧面图。
图11A至11C所示的分离装置包括结构体151、载物台155、支撑体157及输送辊158。结构体151具有凸面。载物台155具有与该凸面相对的支撑面。支撑体157支撑结构体151。
在图11A至11C中，在分离装置的该凸面与该支撑面之间配置加工构件153。
虽然图11A示出在加工构件153的边部开始剥离的例子，但是与结构例子1同样地，也可以在加工构件153的角部开始剥离。
结构体151、加工构件153及载物台155可以分别具有与结构例子1的结构体101、加工构件103及载物台105同样的结构，所以省略其说明。在加工构件153中设置有剥离起点162。
支撑体157支撑结构体151的旋转轴159。支撑体157具有调节结构体151的垂直位置的功能。由此，可以调节结构体151的凸面与载物台155的支撑面之间的距离。
输送辊158可以将载物台155移动。对用来移动载物台155的单元没有特别的限制，可以使用传送带或传送机器人。
在分离装置包括传送单元的情况下，可以利用该传送单元在载物台155上设置加工构件153。
图12A是剥离中途的分离装置的透视图，图12B是其正面图，图12C是其侧面图。图13A是剥离后的分离装置的透视图，图13B是其正面图，图13C是其侧面图。
结构体151的中心设置有旋转轴159。虽然图12A及12C等示出结构体151或输送辊158的旋转方向，但是结构体151或输送辊158除了在图12A及12C等示出的方向之外也可以在与此相反的方向上旋转。通过使输送辊158旋转，可以将载物台155以及该载物台155上的加工构件153的相对于结构体151的旋转中心的位置移动(具体而言，图12C或图13C中的横方向的移动)。
保持在结构体151上的第一构件153a从加工构件153被剥离，被卷绕在凸面上，并与第二构件153b分离。在载物台155上保持有第二构件153b。
将结构体151的凸面重叠于形成在加工构件153中的剥离起点162。然后，通过使结构体151旋转，将用来剥离第一构件153a的力量施加到加工构件153，来在剥离起点162附近剥离第一构件153a。从加工构件103剥离的第一构件153a被卷绕在凸面上并从第二构件103b分离。第一构件153a保持在结构体151的凸面上，第二构件153b保持在载物台155上。
在分离装置包括传送单元的情况下，在分离后可以利用该传送单元将载物台155上的第二构件153b或在结构体151上卷绕的第一构件153a传送。
如图14A及14B所示，通过进一步使结构体151及输送辊158旋转，可以将设置在载物台156上的薄片状的构件161与第一构件153a贴合。另外，也可以在设置有加工构件153的载物台155上设置构件161。
<结构例子3>
参照图15A1、15A2、15B1、15B2、15C1和15C2说明本发明的一个方式的分离装置的其他结构。图15A1、15A2、15B1、15B2、15C1和15C2示出本发明的一个方式的分离装置的结构及工作。
图15A1、图15B1及图15C1是示出本发明的一个方式的分离装置 的侧面的示意图。图15A2、图15B2及图15C2是示出该分离装置的顶面的示意图。
图15A1及15A2示出本发明的一个方式的分离装置开始从加工构件103分离第一构件103a的工序的状态。
图15B1及15B2示出本发明的一个方式的分离装置正在从加工构件103剥离第一构件103a的状态。
图15C1及15C2示出本发明的一个方式的分离装置从加工构件103剥离第一构件103a之后的状态。
本实施方式的结构例子3所说明的分离装置包括：圆筒状的结构体101；以及接触于圆筒状的结构体101的内壁且能够与结构体101的旋转同步地旋转的旋转体101a，这是与参照图7A至7D、图8A至8C、图9A至9C、图10A至10E、图11A至11C、图12A至12C、图13A至13C以及图14A和14B说明的分离装置不同之处。以下详细地说明不同的要素。至于其他同样的要素，援用上述说明。
结构体101具有圆筒状。注意，结构体101也可以在其外周设置有构件101b(参照图15A1及图15A2)。
构件101b可以改善结构体101表面的物理性质。例如，构件101b可以使结构体101表面具有粘合性。或者，构件101b可以使结构体101表面具有能够分散集中在凸部及凹部的应力的弹性。
例如，可以将橡胶、硅橡胶、树脂或天然材料等用于构件101b。
在配置在结构体101上的构件101b具有接缝的情况下，将加工构 件设置在载物台105与结构体101之间，以防止加工构件103接触于接缝部分。
旋转体101a接触于圆筒状的结构体101的内周，并且，加工构件103夹在结构体101的外周与载物台105之间。
旋转体101a被设置为能够在中心轴的周围旋转。例如，旋转体101a可以在其外周具有圆柱状的滚筒或齿轮。
在旋转体101a在其外周具有齿轮的情况下，与该设置在旋转体101a的齿轮啮合的齿轮设置在结构体101的内周。在该结构中，例如可以使用驱动机构驱动且旋转该旋转体101a，将该旋转传达到结构体101。
作为第一步骤，将设置有剥离起点102的加工构件103插入到载物台105与结构体101之间(参照图15A1及图15A2)。在加工构件103具有短边及长边的情况下，优选将剥离起点102设置在角部，在从上面看时对于与旋转体101a的中心轴正交的方向倾斜角度θ的状态下从上述角部插入加工构件103。其结果是，可以从剥离起点102逐步地进行第一构件103a与第二构件103b的剥离。
作为第二步骤，进一步进行第一构件103a与第二构件103b的剥离(参照图15B1及图15B2)。
使用箭头108所示的液体供给机构，对第一构件103a与第二构件103b的分离面供应液体(参照图15B1)。例如，将液体渗透于分离面。或者，也可以将液体喷射。
例如，作为所渗透或所喷射的液体，可以使用水、极性溶剂等。 通过将液体渗透，可以降低因剥离而发生的静电等的影响。另外，也可以一边用液体溶解剥离层一边进行剥离。
作为第三步骤，分离第一构件103a与第二构件103b(参照图15C1及图15C2)。
<结构例子4>
参照图16A1、16A2、16B1、16B2、16C1和16C2说明本发明的一个方式的分离装置的其他结构。图16A1、16A2、16B1、16B2、16C1和16C2示出本发明的一个方式的分离装置的结构及工作。
图16A1、图16B1及图16C1是示出本发明的一个方式的分离装置的侧面的示意图。图16A2、图16B2及图16C2是示出其顶面的示意图。
图16A1及图16A2示出本发明的一个方式的分离装置开始从加工构件153剥离第一构件153a的工序的状态。
图16B1及图16B2示出本发明的一个方式的分离装置正在进行从加工构件153剥离第一构件153a的状态。
图16C1及图16C2示出本发明的一个方式的分离装置从加工构件153剥离第一构件153a之后的状态。
本实施方式的结构例子4所说明的分离装置包括：圆筒状的结构体101代替圆筒状的结构体151；以及接触于圆筒状的结构体101的内壁且能够与结构体101的旋转同步地旋转的旋转体101a，这是与参照图11A至11C、图12A至12C以及图13A至13C说明的分离装置不同之处。
另外，在结构例子4所说明的分离装置中，结构体151被固定而代替结构体101，并且载物台155移动，这是与参照图15A1、15A2、15B1、15B2、15C1和15C2说明的分离装置不同之处。
本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。
实施方式3
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置的结构及显示元件。
图17A所示的显示装置包括：具有显示元件的像素的区域(以下将该区域称为像素部502)；设置在像素部502外侧并具有用来驱动像素的电路的电路部(以下将该区域称为驱动电路部504)；具有保护元件的功能的电路(以下将该电路称为保护电路506)；以及端子部507。此外，不一定需要设置保护电路506。
驱动电路部504的一部分或全部优选形成在与像素部502相同的衬底上。由此，可以减少构件的数量及端子的数量。在驱动电路部504的一部分或全部不形成在与像素部502相同的衬底上的情况下，可以通过COG或TAB(tape automated bonding：带式自动接合)安装IC芯片。
像素部502包括用来驱动X行(X为2或更大的自然数)Y列(Y为2或更大的自然数)的多个显示元件的电路(以下将该电路称为像素电路501)。驱动电路部504包括输出选择像素的信号(扫描信号)的电路(以下将该电路称为栅极驱动器504a)、用来供应用来驱动像素的显示元件的信号(数据信号)的电路(以下将该电路称为源极驱动器504b)等驱动电路。
栅极驱动器504a具有移位寄存器等。栅极驱动器504a通过端子部507接收用来驱动移位寄存器的信号并输出信号。例如，栅极驱动器504a接收起始脉冲信号、时钟信号等并输出脉冲信号。栅极驱动器504a具有控制被供应扫描信号的布线(以下将该布线称为扫描线GL_1至GL_X)的电位的功能。另外，也可以设置多个栅极驱动器504a，来分别控制扫描线GL_1至GL_X。或者，栅极驱动器504a具有供应初始化信号的功能，但是不局限于此。栅极驱动器504a可以供应其他信号。
源极驱动器504b具有移位寄存器等。除了用来驱动移位寄存器的信号之外，源极驱动器504b通过端子部507还接收从其中得出数据信号的信号(图像信号)。源极驱动器504b具有根据图像信号生成写入到像素电路501的数据信号的功能。另外，源极驱动器504b具有依照由起始脉冲、时钟信号等的输入而产生的脉冲信号来控制数据信号的输出的功能。另外，源极驱动器504b具有控制被供应数据信号的布线(以下将该布线称为数据线DL_1至DL_Y)的电位的功能。或者，源极驱动器504b具有供应初始化信号的功能，但是不局限于此。源极驱动器504b可以供应其他信号。
源极驱动器504b例如包括多个模拟开关等。通过依次开启多个模拟开关，源极驱动器504b可以输出对图像信号进行时间分割而成的信号作为数据信号。源极驱动器504b也可以使用移位寄存器等形成。
脉冲信号及数据信号分别通过被供应扫描信号的多个扫描线GL之一以及被供应数据信号的多个数据线DL之一输入到多个像素电路501的每一个。通过利用栅极驱动器504a进行多个像素电路501的每一个中的数据信号的写入及保持。例如，对第m行第n列(m是小于或等于X的自然数，n是小于或等于Y的自然数)的像素电路501， 通过扫描线GL_m从栅极驱动器504a输入脉冲信号，并根据扫描线GL_m的电位通过数据线DL_n从源极驱动器504b输入数据信号。
图17A所示的保护电路506例如与栅极驱动器504a和像素电路501之间的扫描线GL连接。或者，保护电路506与将源极驱动器504b与像素电路501连接的数据线DL连接。或者，保护电路506可以与栅极驱动器504a和端子部507之间的布线连接。或者，保护电路506可以与源极驱动器504b和端子部507之间的布线连接。此外，端子部507是指具有用来从外部的电路对显示装置输入电源、控制信号及图像信号的端子的部分。
保护电路506是当与该保护电路连接的布线被供应超过一定范围的电位时连接该布线与其他布线的电路。
如图17A所示，对像素部502和驱动电路部504设置保护电路506，由此可以提高显示装置对因静电放电(electro static discharge：ESD)等而产生的过电流的耐性。注意，保护电路506的结构不局限于此，例如，也可以采用将保护电路506与栅极驱动器504a连接的结构或将保护电路506与源极驱动器504b连接的结构。或者，保护电路506也可以与端子部507连接。
在图17A所示的例子中，驱动电路部504包括栅极驱动器504a和源极驱动器504b，但是不局限于该结构。例如，可以只形成栅极驱动器504a并安装另行准备的源极驱动电路(IC芯片等)。
例如，在本说明书等中，显示元件、具有显示元件的装置的显示装置、发光元件以及具有发光元件的装置的发光装置可以采用各种方式或可以具有各种元件。显示元件、显示装置、发光元件或发光装置的例子包括：其对比度、亮度、反射率、透射率等由电磁作用而变化 的显示媒体，诸如电致发光(EL)元件(例如，包含有机和无机材料的EL元件、有机EL元件或无机EL元件)、LED(例如，白色LED、红色LED、绿色LED、蓝色LED等)、晶体管(根据电流而发光的晶体管)、电子发射体、液晶元件、电子墨水、电泳元件、光栅光阀(GLV)、等离子体显示面板(PDP)、使用微电机系统(MEMS)的显示元件、数字微镜设备(DMD)、数字微快门(DMS)、MIRASOL(注册商标)、干涉测量调节(IMOD)元件、MEMS快门显示元件、光干涉方式的MEMS显示元件、电润湿(electrowetting)元件、压电陶瓷显示器或碳纳米管。具有EL元件的显示装置的例子包括EL显示器。具有电子发射体的显示装置的例子包括：场致发射显示器(FED)、SED方式平面型显示器(SED：surface-conduction electron-emitter display：表面传导电子发射显示器)等。具有液晶元件的显示装置的例子包括：液晶显示器(例如，透过型液晶显示器、半透过型液晶显示器、反射型液晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器)。具有电子墨水、电子粉流体或电泳元件的显示装置的例子包括电子纸等。在采用半透过型液晶显示器或反射型液晶显示器的情况下，像素电极的一部分或全部具有反射电极的功能。例如，像素电极的一部分或全部包含铝、银等。此时，可以将SRAM等存储电路设置在反射电极下，由此可以实现低功耗。
图17A中的多个像素电路501例如可以具有图17B所示的结构。
图17B所示的像素电路501包括液晶元件570、晶体管550以及电容器560。
根据像素电路501的规格适当地设定液晶元件570的一对电极中的一个电极的电位。根据被写入的数据设定液晶元件570的取向状态。此外，也可以对多个像素电路501的每一个所具有的液晶元件570的一对电极中的一个电极供应公共电位。此外，对一个行中的像素电路501的每一个所具有的液晶元件570的一对电极中的一个电极供应的电位也可以不同于对另一个行中的像素电路501的每一个所具有的液晶元件570的一对电极中的一个电极供应的电位。
作为具有液晶元件570的显示装置的驱动方法的例子，可以采用如下模式中的任一个：TN模式；STN模式；VA模式；ASM(axially symmetric aligned micro-cell：轴对称排列微单元)模式；OCB(optically compensated birefringence：光学补偿弯曲)模式；FLC(ferroelectric liquidcrystal：铁电性液晶)模式；AFLC(anti Ferroelectric liquidcrystal：反铁电液晶)模式；MVA模式；PVA(patterned vertical alignment：垂直取向构型)模式；IPS模式；FFS模式；TBA(transverse bend alignment：横向弯曲取向)模式等。显示装置的驱动方法的其他例子包括：ECB(electri cally controlled birefringence：电控双折射)模式、PDLC(polymer dispersed liquid crystal：聚合物分散型液晶)模式、PNLC(polymer network Iiquid crystal：聚合物网络型液晶)模式、宾主模式。注意，本发明的一个方式不局限于此，可以使用各种液晶元件及驱动方式。
在第m行第n列的像素电路501中，晶体管550的源极和漏极中的一方与数据线DL_n电连接，源极和漏极中的另一方与液晶元件570的一对电极中的另一个电极电连接。晶体管550的栅电极与扫描线GL_m电连接。晶体管550具有通过成为开启状态或关闭状态而控制是否写入数据信号的功能。
电容器560的一对电极中的一个电极与被供应电位的布线(以下，称为电位供应线VL)电连接，另一个电极与液晶元件570的一对电极中的另一个电极电连接。根据像素电路501的规格适当地设定电位供应线VL的电位。电容器560具有储存被写入的数据的存储电容器的功能。
例如，在具有图17B的像素电路501的显示装置中，通过图17A所示的栅极驱动器504a对像素电路501进行逐行选择，据此晶体管550成为开启状态而写入数据信号。
当晶体管550成为关闭状态时，被写入数据的像素电路501成为保持状态。通过逐行进行上述步骤，来显示图像。
图17A中的多个像素电路501例如可以具有图17C所示的结构。
图17C所示的像素电路501包括晶体管552及554、电容器562以及发光元件572。
晶体管552的源电极和漏电极中的一个电连接于被供应数据信号的布线(以下，称为信号线DL_n)。晶体管552的栅电极电连接于被供应栅极信号的布线(以下，称为扫描线GL_m)。
晶体管552具有通过成为开启状态或关闭状态而控制是否写入数据信号的功能。
电容器562的一对电极中的一个与被供应电位的布线(以下，称为电位供应线VL_a)电连接，另一个与晶体管552的源电极和漏电极中的另一个电连接。
电容器562具有储存被写入的数据的存储电容器的功能。
晶体管554的源电极和漏电极中的一个与电位供应线VL_a电连接。晶体管554的栅电极与晶体管552的源电极和漏电极中的另一个电连接。
发光元件572的阳极和阴极中的一个与电位供应线VL_b电连接，另一个与晶体管554的源电极和漏电极中的另一个电连接。
作为发光元件572，例如可以使用有机电致发光元件(也称为有机EL元件)等。注意，发光元件572并不局限于有机EL元件，也可以使用包含无机材料的无机EL元件。
高电源电位VDD施加于电位供应线VL_a和电位供应线VL_b中的一个，低电源电位VSS施加于电位供应线VL_a和电位供应线VL_b中的另一个。
例如，在具有图17C的像素电路501的显示装置中，通过图17A所示的栅极驱动器504a对像素电路501进行逐行选择，据此晶体管552成为开启状态而写入数据信号。
当晶体管552成为关闭状态时，被写入数据的像素电路501成为保持状态。并且，流在晶体管554的源电极与漏电极之间的电流量根据被写入的数据信号的电位被控制。发光元件572以对应于电流量的亮度发射光。通过逐行进行上述步骤，来显示图像。
例如，在本说明书等中，晶体管可以采用各种各样的结构。对晶体管的种类没有限制。例如，作为晶体管可以使用具有单晶硅的晶体管或者具有以非晶硅、多晶硅或微晶(microcrystalline)(也称为纳米晶、半非晶(semi-amorphous))硅等为代表的非单晶半导体膜的晶体管。或者，可以使用其半导体膜为薄的薄膜晶体管(TFT)。在使用TFT的情况下，有各种优点。例如，因为可以在比使用单晶硅时低的温度下制造TFT，所以可以实现制造成本的降低或制造装置的大型化。由于可以使制造装置大型化，所以可以使用大型衬底形成TFT。因此，可以以低成本同时形成多个显示装置。此外，由于制造温度低，因此 可以使用低耐热性衬底。由此，可以使用透光衬底形成晶体管。或者，可以通过利用使用透光衬底形成的晶体管来控制显示元件的透光。或者，因为该晶体管的厚度较薄，所以晶体管所包括的膜的一部分能够使光透过。因此，能够提高开口率。
另外，当在形成多晶硅的情况下使用催化剂(例如，镍)时，可以进一步提高结晶性，从而可以形成电特性良好的晶体管。由此，可以在与像素部相同的基板上形成栅极驱动电路(例如，扫描线驱动电路)、源极驱动电路(例如，信号线驱动电路)以及信号处理电路(例如，信号产生电路、伽马校正电路、DA转换电路)。
另外，当在制造微晶硅的情况下使用催化剂(例如，镍)时，可以进一步提高结晶性，从而可以形成电特性良好的晶体管。此时，可以通过仅进行热处理而不进行激光照射，来提高结晶性。由此，可以使用与像素部相同的衬底形成栅极驱动电路(例如，扫描线驱动电路)以及源极驱动电路的一部分(例如，模拟开关)。另外，当不进行为结晶化的激光照射时，可以抑制硅结晶性的不均匀。因此，可以显示高质量图像。注意，可以以不使用催化剂(例如，镍)的方式制造多晶硅或微晶硅。
另外，优选在整个面板上使硅的结晶性提高到多晶或微晶等，但是本发明不局限于此。可以只在面板的一部分区域中提高硅的结晶性。通过选择性地照射激光，可以选择性地提高结晶性。例如，可以仅对如下区域照射激光：像素以外的区域的外围电路区域；栅极驱动电路及源极驱动电路等区域；或者源极驱动电路的一部分(例如，模拟开关)。由此，可以只在需要高速工作的电路区域中提高硅的结晶性。由于像素区不必需要高速工作，所以即使不被提高结晶性，也可以使像素电路工作而不发生问题。由此，需提高结晶性的区域较少，可以缩短制造工序。因此，可以提高生产量并可以降低制造成本。或者，因 为所需要的制造装置的数量少，所以可以降低制造成本。
例如，作为晶体管可以使用包括化合物半导体(例如，SiGe、GaAs等)或氧化物半导体(例如，Zn-O、In-Ga-Zn-O、In-Zn-O、In-Sn-O、Sn-O、Ti-O、Al-Zn-Sn-O、In-Sn-Zn-O)等的晶体管。或者，可以使用使上述化合物半导体或上述氧化物半导体薄膜化而得到的薄膜晶体管。由于能够降低制造温度，所以这种晶体管可以例如在室温下制造。因此，可以在塑料衬底或薄膜衬底等耐热性低的衬底上直接形成晶体管。此外，不仅可以将这些化合物半导体或氧化物半导体用于晶体管的沟道部分，而且还可以用作其他用途。例如，可以将这些化合物半导体或氧化物半导体用于布线、电阻器、像素电极或透光电极等。因为这些构件可以与晶体管同时沉积或形成，所以可以降低成本。
例如，作为晶体管可以使用通过喷墨法或印刷法形成的晶体管等。由此，可以在室温下、在低真空下或在大型衬底上形成晶体管。因此，可以以不使用掩模(掩模版(reticule))的方式形成晶体管，所以可以容易地改变晶体管的布局。或者，因为可以以不使用抗蚀剂的方式形成晶体管，所以可以减少材料费并减少工序数。此外，因为可以只在需要的部分上形成膜，所以与在整个面上形成膜之后进行蚀刻的制造方法相比不浪费材料，由此可以降低成本。
例如，作为晶体管可以使用具有有机半导体或碳纳米管的晶体管等。由此，这种晶体管可以使用能够弯曲的衬底而形成。包括具有有机半导体或碳纳米管的晶体管的装置能抗冲击。
作为晶体管可以使用其他各种结构的晶体管。例如，作为晶体管，可以使用MOS型晶体管、接合型晶体管、双极晶体管等。通过作为晶体管使用MOS型晶体管，可以减小晶体管尺寸。因此，可以安装多个晶体管。通过作为晶体管使用双极晶体管，可以使较大的电流流过。 因此，电路实现高速工作。另外，也可以将MOS型晶体管、双极晶体管形成在一个基板上。由此，可以实现低功耗、小型化、高速工作等。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式4
在本实施方式中，说明可以使用本发明的一个方式的显示装置来形成的显示模块。
在图18的显示模块8000中，在上盖8001与下盖8002之间设置有连接于FPC 8003的触摸面板8004、连接于FPC 8005的显示面板8006、背光8007、框架8009、印刷电路板8010、电池8011。
例如，可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示面板8006。
根据触摸屏8004及显示面板8006的尺寸可以适当地改变上盖8001及下盖8002的形状及尺寸。上盖8001及下盖8002可以具有柔性。
触摸面板8004可以是电阻式触摸面板或电容式触摸面板，并且可以与显示面板8006重叠。显示面板8006的对置衬底(密封衬底)可以具有触摸面板功能。光传感器也可以设置在显示面板8006的各像素内，以使触摸面板8004具有光学触摸面板的功能。触摸面板8004可以具有柔性。
背光8007包括光源8008。注意，虽然在图18中示出在背光8007上设置光源8008的结构，但是本发明的一个方式不局限于该结构。例如，可以采用在背光8007的端部设置有光源8008并且还设置有光扩 散板的结构。在使用有机EL元件等自发光型发光元件的情况下或者在使用反射型面板的情况下，不一定必须要设置背光8007。背光8007可以具有柔性。
框架8009保护显示面板8006且具有用来遮断因印刷电路板8010的工作而产生的电磁波的电磁屏蔽的功能。框架8009可以具有散热板的功能。框架8009可以具有柔性。
印刷电路板8010包括电源电路以及用来输出视频信号及时钟信号的信号处理电路。作为对电源电路供应电力的电源，可以使用外部的商业电源或另行设置的利用电池8011的电源。在使用商用电源时，可以省略电池8011。印刷电路板8010可以为FPC。
显示模块8000还可以设置有偏振片、相位差板或棱镜片等构件。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式5
在本实施方式中，说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管及包含在该晶体管中的材料。可以将本实施方式所说明的晶体管用于上述实施方式所说明的晶体管350、352、550、552、554等。注意，在本实施方式中说明的晶体管具有转置到柔性衬底之前的结构。
图19A是可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管的例子的截面图。该晶体管包括：衬底900上的有机树脂层910；绝缘膜915；栅电极层920；依次层叠有栅极绝缘膜931及栅极绝缘膜932的栅极绝缘膜930；氧化物半导体层940；以及接触于该氧化物半导体层的一部 分的源电极层950及漏电极层960。此外，也可以在栅极绝缘膜930、氧化物半导体层940、源电极层950以及漏电极层960上形成有绝缘膜970、绝缘膜980以及绝缘膜990。
如图19B所示，本发明的一个方式的晶体管也可以包括导电膜921，该导电膜921与栅电极层920及氧化物半导体层940重叠且在绝缘膜980或绝缘膜990上。当将该导电膜用作第二栅电极层(背栅极)时，能够增加通态电流(on-state current)并控制阈值电压。为了增加通态电流，例如，将栅电极层920和导电膜921设定为具有相同的电位，来将该晶体管作为双栅极(double-gate)晶体管进行动作。另外，为了控制阈值电压，对导电膜921供应与栅电极层920的电位不同的恒电位。
本发明的一个方式的晶体管也可以具有如图25A及25B所示的沟道保护型的底栅结构。在该结构中，绝缘膜933具有保护沟道区的功能。因此，绝缘膜933可以只设置在与沟道区重叠的区域或者如图25A及图25B所示那样配置在该区域之外的区域。
本发明的一个方式的晶体管也可以具有如图26A和26B所示的自对准型的顶栅结构。在图26A的结构中，源区951及漏区961可以通过如下方式形成：将源电极层950及漏电极层960接触于氧化物半导体层而产生氧缺陷；或者，使用栅电极层920作为掩模对氧化物半导体层掺杂硼、磷、氩等杂质。在图26B的结构中，源区951及漏区961可以通过利用如下方式代替掺杂方法来形成：以与氧化物半导体层940的一部分接触的方式形成氮化硅膜等包含氢的绝缘膜975，并使氢扩散到氧化物半导体层940的一部分。
本发明的一个方式的晶体管也可以具有如图27A所示的自对准型的顶栅结构。在图27A的结构中，源区951及漏区961可以通过如下 方式形成：将源电极层950及漏电极层960接触于氧化物半导体层而产生氧缺陷；或者，使用栅极绝缘膜930作为掩模对氧化物半导体层掺杂硼、磷、氩等杂质。在图27A的结构中，源电极层950、漏电极层960以及栅电极层920可以在同一工序中形成。
本发明的一个方式的晶体管也可以具有如图27B所示的自对准型的顶栅结构。在图27B的结构中，源区951及漏区961可以通过除了使用栅极绝缘膜930作为掩模的硼、磷、氩等杂质的掺杂方法之外，通过如下方式形成：以与氧化物半导体层940的一部分接触的方式形成氮化硅膜等包含氢的绝缘膜975，并使氢扩散到氧化物半导体层940的一部分。在该结构中，源区951及漏区961可以具有低电阻。或者，可以形成不掺杂上述杂质的结构或没有绝缘膜975的结构。
注意，以在氧化物半导体层中形成氧缺陷的元素为杂质(杂质元素)进行说明。杂质元素的典型例子是硼、碳、氮、氟、铝、硅、磷、氯以及稀有气体元素。稀有气体元素的典型例子是氦、氖、氩、氪以及氙。
当对因被添加杂质元素而产生氧缺损的氧化物半导体添加氢时，氢进入氧缺损的位点而在导带附近形成施主能级。其结果是，氧化物半导体的导电性增高，由此该氧化物半导体成为导电体。可以将成为导电体的氧化物半导体称为氧化物导电体。一般而言，由于氧化物半导体的能隙大，因此其具有可见光透过性。氧化物导电体是在导带附近具有施主能级的氧化物半导体。因此，起因于该施主能级的吸收的影响小，并且，氧化物导电体具有与氧化物半导体相同程度的可见光透过性。
参照图36说明使用氧化物导电体形成的膜(下面，称为氧化物导电体层)中的电阻率的温度依赖性。
在此，形成包括氧化物导电体层的样品。作为氧化物导电体层，形成如下氧化物导电体层：通过将氮化硅膜接触于氧化物半导体层而形成的氧化物导电体层(OC_SiNx)；利用掺杂装置对氧化物半导体层添加氩并且将氧化物半导体层接触于氮化硅膜而形成的氧化物导电体层(OC_Ar dope+SiNx)；以及利用等离子体处理装置通过将氧化物半导体层暴露于氩等离子体并且将氧化物半导体层接触于氮化硅而形成的氧化物导电体层(OC_Arplasma+SiNx)。上述氮化硅膜包括氢。
下面说明包含氧化物导电体层(OC_SiNx)的样品的形成方法。在玻璃衬底上通过等离子体CVD法形成400nm厚的氧氮化硅膜，然后将其暴露于氧等离子体，以对氧氮化硅膜添加氧离子，由此形成因加热而释放氧的氧氮化硅膜。接着，在因加热而释放氧的氧氮化硅膜上通过使用原子数比为In∶Ga∶Zn＝5∶5∶6的溅射靶材的溅射法形成100nm厚的In-Ga-Zn氧化物膜，在450℃的氮气氛下进行加热处理，然后在450℃的氮与氧的混合气体气氛下进行加热处理。接着，通过等离子体CVD法形成100nm厚的氮化硅膜。然后，在350℃的氮与氧的混合气体气氛下对上述膜进行加热处理。
下面说明包含氧化物导电体层(OC_Ar dope+SiNx)的样品的形成方法。在玻璃衬底上通过等离子体CVD法形成400nm厚的氧氮化硅膜，然后将其暴露于氧等离子体，以对氧氮化硅膜添加氧离子，由此形成因加热而释放氧的氧氮化硅膜。接着，在因加热而释放氧的氧氮化硅膜上通过使用原子数比为In∶Ga∶Zn＝5∶5∶6的溅射靶材的溅射法形成100nm厚的In-Ga-Zn氧化物膜，在450℃的氮气氛下进行加热处理，然后在450℃的氮与氧的混合气体气氛下进行加热处理。接着，利用掺杂装置对In-Ga-Zn氧化物膜以10kV的加速电压添加剂量为5×1014/cm2的氩，由此在In-Ga-Zn氧化物膜中形成氧缺陷。接着，通过等离子体CVD法形成100nm厚的氮化硅膜。然后，在350℃的氮与氧的混合气 体气氛下对上述膜进行加热处理。
下面说明包含氧化物导电体层(OC_Ar plasma+SiNx)的样品的形成方法。在玻璃衬底上通过等离子体CVD法形成400nm厚的氧氮化硅膜，然后将其暴露于氧等离子体，由此形成因加热而释放氧的氧氮化硅膜。接着，在因加热而释放氧的氧氮化硅膜上通过使用原子数比为In∶Ga∶Zn＝5∶5∶6的溅射靶材的溅射法形成100nm厚的In-Ga-Zn氧化物膜，在450℃的氮气氛下进行加热处理，然后在450℃的氮与氧的混合气体气氛下进行加热处理。接着，利用等离子体处理装置产生氩等离子体，并将加速的氩离子碰撞In-Ga-Zn氧化物膜，由此产生氧缺陷。接着，通过等离子体CVD法形成100nm厚的氮化硅膜。然后，在350℃的氮与氧的混合气体气氛下对上述膜进行加热处理。
图36示出各样品的电阻率的测定结果。该电阻率的测定使用四个端子的Van-der-Pauw法进行。在图36中，横轴表示测定温度，纵轴表示电阻率。在附图中，方块、三角及圆圈分别示出氧化物导电体层(OC_SiNx)的测定结果、氧化物导电体层(OC_Ar dope+SiNx)的测定结果以及氧化物导电体层(OC_Ar plasma+SiNx)的测定结果。
虽然在图中未显示，但不与氮化硅膜接触的氧化物半导体层具有高电阻率，并且测定该电阻率是困难的。因此，可知氧化物导电体层具有比氧化物半导体层低的电阻率。
根据图36，在氧化物导电体层(OC_Ardope+SiNx)及氧化物导电体层(OC_Arplasma+SiNx)包括氧缺陷及氢的情况下，电阻率的变动小。典型的是，在80K至290K的温度下，电阻率的变动小于±20％。或者，在150K至250K的温度下，电阻率的变动小于±10％。换言之，氧化物导电体是简并半导体，并可以推测其导带边缘能级与费米能级一致或大致一致。因此，当将氧化物导电体层用作晶体管的源区及漏 区时，在氧化物导电体层与用作源电极及漏电极的导电膜接触的区域发生欧姆接触，而可以降低氧化物导电体层与用作源电极及漏电极的导电膜的接触电阻。此外，氧化物导电体的电阻率的温度依赖性低，所以氧化物半导体层与用作源电极及漏电极的导电膜的接触电阻的变动少，而能够形成可靠性高的晶体管。
如图28A和28B所示，本发明的一个方式的晶体管也可以包括隔着栅极绝缘膜935与氧化物半导体层940重叠的导电膜921。虽然图28A和28B示出将导电膜921设置在图26A和26B所示的晶体管中的例子，但是也可以将导电膜921设置在图27A和27B所示的晶体管中。
在本发明的一个方式的显示装置中，如上所述将氧化物半导体用于活性层。使用氧化物半导体层的晶体管具有比使用非晶硅的晶体管高的迁移率，所以可以容易减小其尺寸，而可以缩小像素的尺寸。使用氧化物半导体层的晶体管能够使柔性显示装置具有高可靠性。注意，本发明的方式不局限于此。根据情形或状况，活性层也可以包括氧化物半导体以外的半导体。
另外，如图19A和19B等所示，栅电极层920的宽度优选大于氧化物半导体层940的宽度。在具有背光的显示装置中，该栅电极层被用作遮光层，可以抑制因对氧化物半导体层940照射光而导致的电特性劣化。在EL显示装置中，可以将顶栅型晶体管中的栅电极用作遮光层。
接着，详细说明本发明的一个方式的晶体管的构成要素。
为了容易地进行将构成要素转置到柔性衬底的工序，衬底900优选为硬质衬底。例如，可以使用玻璃衬底、陶瓷衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、金属衬底等。注意，衬底900相当于实施方式1的第一衬 底462。
作为有机树脂层910，例如可以使用环氧树脂、芳族聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂等有机树脂。注意，有机树脂层910相当于实施方式1的有机树脂层320a。
作为绝缘膜915，例如可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜等单层或者包括上述膜的叠层。绝缘膜915相当于实施方式1的第一绝缘膜321a。
栅电极层920及导电膜921可以使用如下材料形成：选自铬(Cr)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、锌(Zn)、钼(Mo)、钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、锰(Mn)、镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)的金属元素；包含上述金属元素的合金；或者组合上述金属元素的合金等。此外，栅电极层920可以具有单层结构或两层以上的叠层结构。
另外，栅电极层920及导电膜921可以使用铟锡氧化物、包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等透光导电材料来形成。另外，也可以采用上述透光导电材料与上述金属元素的叠层结构。
另外，可以在栅电极层920和栅极绝缘膜932之间设置In-Ga-Zn类氧氮化物半导体膜、In-Sn类氧氮化物半导体膜、In-Ga类氧氮化物半导体膜、In-Zn类氧氮化物半导体膜、Sn类氧氮化物半导体膜、In类氧氮化物半导体膜、金属氮化物(如InN或ZnN等)膜等。
作为用作栅极绝缘膜930的栅极绝缘膜931及932，可以使用包括通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD：plasma enhanced chemical vapor deposition)法或溅射法等形成的如下膜中的至少一个的绝缘层：氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜和氧化钕膜。另外，栅极绝缘膜930也可以使用选自上述材料而形成的单层的绝缘膜或三层以上的绝缘膜而代替绝缘膜931和932的叠层结构。
另外，接触于用作晶体管的沟道形成区的氧化物半导体层940的栅极绝缘膜932优选为氧化物绝缘膜，并优选具有包含超过化学计量组成的氧的区域(氧过剩区域)。换言之，栅极绝缘膜932是能够释放氧的绝缘膜。为了在栅极绝缘膜932中设置氧过剩区域，例如在氧气氛下形成栅极绝缘膜932。或者，也可以对形成后的栅极绝缘膜932引入氧来设置氧过剩区域。可以利用离子注入法、离子掺杂法、等离子体浸没式离子注入法、等离子体处理法等进行氧的引入。
在作为栅极绝缘膜931、932使用氧化铪的情况下，可以发挥如下效果。氧化铪具有比氧化硅及氧氮化硅高的相对介电常数。因此，通过使用氧化铪或氧化铝，可以使物理厚度比等效氧化物厚度(equivalent oxidethickness)大。由此，即使等效氧化物厚度小于或等于10nm、或者小于或等于5nm，也可以减少隧道电流所引起的泄漏电流。也就是说，可以提供关态电流小的晶体管。再者，与包括非晶结构的氧化铪相比，包括结晶结构的氧化铪具有更高的相对介电常数。因此，为了提供关态电流小的晶体管，优选使用包括结晶结构的氧化铪。该结晶结构的例子包括：单斜晶结构及立方体晶结构。注意，本发明的一个方式不局限于上述例子。
在本实施方式中，作为栅极绝缘膜931形成氮化硅膜，作为绝缘膜932形成氧化硅膜。此外，与氧化硅膜相比，氮化硅膜具有更高的相对介电常数且为了得到相等的静电容量需要的厚度较大，因此，当 将氮化硅膜用于晶体管的栅极绝缘膜930时，可以增加栅极绝缘膜的物理厚度。据此，通过抑制晶体管的耐压性降低且提高晶体管的耐压性，可以防止晶体管的静电破坏。
氧化物半导体层940典型地使用In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、In-M-Zn氧化物(M为Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)而形成。尤其是，作为氧化物半导体层940优选使用In-M-Zn氧化物(M为Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)。
在氧化物半导体层940为In-M-Zn氧化物(M为Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)的情况下，优选的是，用来形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。作为这种溅射靶材的金属元素的原子个数比，优选为In∶M∶Zn＝1∶1∶1、In∶M∶Zn＝5∶5∶6、In∶M∶Zn＝3∶1∶2。注意，所形成的氧化物半导体层940中的金属元素的原子数比与上述溅射靶材的金属元素的原子数比之间有±40％的范围内的误差。
在将In-M-Zn氧化物用于氧化物半导体层940的情况下，当不考虑Zn和O时，In的比率和M的比率分别优选为高于或等于25atomic％和低于75atomic％，更优选的是，In的比率和M的比率分别为高于或等于34atomic％和低于66atomic％。
氧化物半导体层940的能隙为2eV或更大，优选为2.5eV或更大，更优选为3eV或更大。像这样，通过使用能隙宽的氧化物半导体，可以减少晶体管的关态电流。
氧化物半导体层940的厚度大于或等于3nm且小于或等于200nm，优选为3nm至100nm，更优选为3nm至50nm。
作为氧化物半导体层940使用载流子密度低的氧化物半导体层。例如，作为氧化物半导体层940使用其载流子密度小于或等于1×1017/cm3，优选小于或等于1×1015/cm3，更优选小于或等于1×1013/cm3，进一步优选小于或等于1×1011/cm3的氧化物半导体层。
但是，上述构成要素不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(例如，场效应迁移率、阈值电压)来使用具有适当的组成的材料。另外，为了得到所需的晶体管的半导体特性，优选将氧化物半导体层940的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等设定为适当的值。
此外，在氧化物半导体层中，氢、氮、碳、硅以及除了主要成分以外的金属元素都是杂质。例如，氢和氮形成施主能级，而增高载流子密度。硅在氧化物半导体层中形成杂质能级。该杂质能级成为陷阱，有可能使晶体管的电特性劣化。优选在氧化物半导体层中或与其他层的界面中降低杂质浓度。
此外，通过降低氧化物半导体层中的杂质浓度，使该氧化物半导体层具有本征或实质上本征的特性，来可以对将氧化物半导体层用作沟道的晶体管赋予稳定的电特性。“实质上本征”是指氧化物半导体层的载流子密度低于1×1017/cm3，优选低于1×1015/cm3，更优选低于1×1013/cm3，更优选低于8×1011/cm3，更优选低于1×1011/cm3，更优选低于1×1010/cm3且为1×10-9/cm3或更高的状态。
为了使氧化物半导体层具有本征或实质上本征的特性，在SIMS(secondary ionmass spectrometry：二次离子质谱)中，例如在氧化物半导体层的某个深度或氧化物半导体层的某个区域中的硅浓度低于1×1019atoms/cm3，优选低于5×1018atoms/cm3，更优选低于1×1018atoms/cm3。此外，在氧化物半导体层的某个深度或氧化物半导 体层的某个区域中的氢浓度低于或等于2×1020atoms/cm3，优选低于或等于5×1019atoms/cm3，更优选低于或等于1×1019atoms/cm3，进一步优选低于或等于5×1018atoms/cm3。此外，在氧化物半导体层的某个深度或氧化物半导体层的某个区域中的氮浓度低于5×1019atoms/cm3，优选低于或等于5×1018atoms/cm3，更优选低于或等于1×1018atoms/cm3，进一步优选低于或等于5×1017atoms/cm3。
在氧化物半导体层包含结晶的情况下，高浓度的硅或碳有时会使氧化物半导体层的结晶性降低。为了防止氧化物半导体层的结晶性的降低，例如在氧化物半导体层的某个深度或氧化物半导体层的某个区域中的硅浓度低于1×1019atoms/cm3，优选低于5×1018atoms/cm3，更优选低于1×1018aoms/cm3。此外，在氧化物半导体层的某个深度或氧化物半导体层的某个区域中的碳浓度低于1×1019aoms/cm3，优选低于5×1018atoms/cm3，更优选低于1×1018atoms/cm3。
根据各种实验可以证明将被高度纯化的氧化物半导体层用于沟道形成区的晶体管的低关态电流。例如，即使元件的沟道宽度为1×106μm且沟道长度为10μm，在源电极与漏电极之间的电压(漏极电压)为1V至10V的范围内的关态电流也可以小于或等于半导体参数分析仪的测量极限，即小于或等于1×10-13A。在此情况下，可知以晶体管的沟道宽度进行标准化的关态电流小于或等于100zA/μm。此外，将电容器与晶体管彼此连接，并用该晶体管控制流入到电容器的电荷或从电容器流出的电荷来测量关态电流。在该测量中，将被高度纯化的氧化物半导体层用于上述晶体管的沟道形成区，并且通过利用电容器的每单位时间的电荷量推移测量该晶体管的关态电流密度。其结果是，可知在晶体管的源电极与漏电极之间的电压为3V的情况下，可以获得几十yoctoamperes per micrometer(yA/μm，幺安每微米)的极低的关态电流。由此，由被高度纯化的氧化物半导体层形成其沟道形成区的晶体管的关态电流比包括具有结晶性的硅的晶体管的关态电流显著低。
优选将具有从氧化物半导体层抽出氧的性质的导电膜用于源电极层950及漏电极层960。例如，可以使用Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Mn、Nd或Sc。此外，也可以使用上述材料的合金或上述材料的导电性氮化物。此外，也可以使用选自上述材料、上述材料的合金及上述材料的导电性氮化物中的多种材料的叠层。典型的是，优选使用容易与氧键合的Ti或者具有高熔点而能以较高的温度进行后续的处理的W。此外，也可以使用低电阻的Cu或Cu-X合金(X表示Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta或Ti)。此外，也可以使用包括上述材料、Cu或Cu-X合金的叠层。
在使用Cu-X合金(X表示Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta或Ti)的情况下，有时因加热处理而在与氧化物半导体层接触的区域或与绝缘膜接触的区域形成覆盖膜。该覆盖膜具有包含X的化合物。包含X的化合物的例子包括：X的氧化物、In-X氧化物、Ga-X氧化物、In-Ga-X氧化物、In-Ga-Zn-X氧化物。当形成覆盖膜时，该覆盖膜被用作阻挡膜，而可以防止Cu-X合金膜中的Cu进入氧化物半导体层。
通过利用能够从氧化物半导体层抽出氧的导电膜，氧化物半导体层中的氧脱离，而在氧化物半导体膜中形成氧缺陷。包含于层中的微量的氢与该氧缺陷键合，由此该区域明显地成为n型区域。因此，该n型区域可以用作晶体管的源极区域或漏极区域。
绝缘膜970、980、990具有保护绝缘膜的功能。例如，绝缘膜970是能够使氧透过的绝缘膜。此外，绝缘膜970还具有缓和在形成绝缘膜980时氧化物半导体层940所受到的损伤的功能。
作为绝缘膜970，可以使用厚度为大于或等于5nm且小于或等于150nm，优选大于或等于5nm且小于或等于50nm的氧化硅膜、氧氮化 硅膜等。注意，在本说明书中，“氧氮化硅膜”是指含有比氮多的氧的膜，而“氮氧化硅膜”是指含有比氧多的氮的膜。
此外，优选的是，绝缘膜970中的缺陷量较少，典型的是，通过电子自旋共振(ESR：electron spin resonance)测量在起因于硅的悬空键的g＝2.001处呈现的信号的自旋密度低于或等于3×1017spins/cm3。这是因为若绝缘膜970中的缺陷密度较高，则氧与该缺陷键合，并且经过绝缘膜970中的氧量减少。
绝缘膜980使用其氧含量超过化学计量组成的氧化物绝缘膜形成。氧的一部分通过加热从氧含量超过化学计量组成的氧化物绝缘膜脱离。包含超过化学计量组成的氧的氧化物绝缘膜是如下氧化物绝缘膜：在热脱附谱(TDS：thermal desorption spectroscopy)分析中换算为氧原子的氧的脱离量大于或等于1.0×1018atoms/cm3，优选大于或等于3.0×1020atoms/cm3。在该TDS分析中，在如下条件下进行加热处理：膜的表面温度高于或等于100℃且低于或等于700℃以下、或者高于或等于100℃且低于或等于500℃。
作为绝缘膜980可以使用厚度为大于或等于30nm且小于或等于500nm，优选大于或等于50nm且小于或等于400nm的氧化硅膜、氧氮化硅膜等。
此外，优选的是，绝缘膜980中的缺陷量较少，典型的是，通过ESR测量在起因于硅的悬空键的g＝2.001处呈现的信号的自旋密度低于1.5×1018spins/cm3，更优选低于或等于1×1018spins/cm3。绝缘膜980与绝缘膜970相比距离氧化物半导体层940较远，因此，绝缘膜980可以具有比绝缘膜970高的缺陷密度。
另外，由于绝缘膜970、980可以使用相同种类的材料形成，因此 有时难以明确地确认到绝缘膜970与绝缘膜980之间的界面。因此，在本实施方式中，以虚线表示绝缘膜970与980之间的界面。虽然在本实施方式中说明绝缘膜970和980的两层结构，但是本发明不局限于此，例如，可以采用绝缘膜970的单层结构、绝缘膜980的单层结构或包含三层以上的叠层结构。
绝缘膜990可以具有阻挡氧、氢、水、碱金属、碱土金属等的功能。通过使用绝缘膜990，可以防止氧从氧化物半导体层940扩散到外部，并且可以防止氢、水等从外部扩散到氧化物半导体层940中。作为绝缘膜990，例如可以使用氮化物绝缘膜。该氮化物绝缘膜使用氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氮氧化铝等形成。另外，也可以设置对氧、氢、水等具有阻挡效果的氧化物绝缘膜代替对氧、氢、水、碱金属、碱土金属等具有阻挡效果的氮化物绝缘膜。作为对氧、氢、水等具有阻挡效果的氧化物绝缘膜，可以举出氧化铝膜、氧氮化铝膜、氧化镓膜、氧氮化镓膜、氧化钇膜、氧氮化钇膜、氧化铪膜、氧氮化铪膜。
另外，氧化物半导体层940也可以具有层叠有多个氧化物半导体层的结构。例如，如图20A所示的晶体管那样，氧化物半导体层940可以由第一氧化物半导体层941a和第二氧化物半导体层941b的叠层构成。第一氧化物半导体层941a和第二氧化物半导体层941b可以具有原子数比不同的金属氧化物。例如，一个氧化物半导体层可以具有包含两种金属的氧化物、包含三种金属的氧化物以及包含四种金属的氧化物中的一种，而另一个氧化物半导体层可以具有包含两种金属的氧化物、包含三种金属的氧化物以及包含四种金属的氧化物中的另一种。
或者，第一氧化物半导体层941a和第二氧化物半导体层941b可以以不同的原子数比包含相同的构成元素。例如，一个氧化物半导体层可以以1∶1∶1、5∶5∶6或3∶1∶2的原子数比包含In、Ga和Zn，而另一 个氧化物半导体层可以以1∶3∶2、1∶3∶4、1∶3∶6、1∶4∶5、1∶6∶4或1∶9∶6的原子数比包含In、Ga和Zn。另外，各氧化物半导体层的原子数比在上述原子数比的±20％的范围内变动作为误差。
在上述结构中，与栅电极较近的一侧的一个氧化物半导体层(沟道一侧的氧化物半导体层)的原子数比为In≥Ga(在原子数比上，In大于或等于Ga)，并且，离栅电极较远的一侧的另一个氧化物半导体层(背沟道一侧的氧化物半导体层)的原子数比为In＜Ga。此时，可以制造场效应迁移率高的晶体管。另一方面，当沟道一侧的氧化物半导体层的原子数比为In＜Ga，并且，背沟道一侧的氧化物半导体层的原子数比为In≥Ga(在原子数比上，In大于或等于Ga)时，可以减少晶体管的经时变化或因可靠性测试导致的阈值电压的变动量。
另外，晶体管的半导体膜也可以具有第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层和第三半导体层的三层结构。此时，第一氧化物半导体层至第三氧化物半导体层可以以不同的原子数比包含相同的构成元素。参照图20B以及图29A和29B说明包括三层半导体膜的晶体管。另外，也可以将半导体膜具有多层结构的结构用于本实施方式所示的其他晶体管。
图20B以及图29A和29B所示的晶体管包括从栅极绝缘膜127一侧依次层叠的第三氧化物半导体层942a、第二氧化物半导体层942b及第一氧化物半导体层942c。
第一氧化物半导体层942c及第三氧化物半导体层942a使用以InM1xZnyOz(x≥1，y＞1，z＞0，M1＝Ga、Hf等，其中x大于或等于1)表示的材料形成。第二氧化物半导体层942b使用以InM2xZnyOz(x≥1，y≥x，z＞0，M2＝Ga、Sn等，其中x大于或等于1，y大于或等于x)表示的材料形成。
适当地选择第一至第三氧化物半导体层的材料，以形成阱结构。在该阱结构中，与第一及第三氧化物半导体层942a的导带底相比，第二氧化物半导体层942b的导带底离真空能级较深。
例如，第一氧化物半导体层942c及第三氧化物半导体层942a的原子数比可以为In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1、1∶3∶2、1∶3∶4、1∶3∶6、1∶4∶5、1∶6∶4或1∶9∶6，并且，第二氧化物半导体层942b的原子数比可以为In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1、5∶5∶6或3∶1∶2。
由于第一至第三氧化物半导体层942c至942a具有相同的构成元素，所以第二氧化物半导体层942b的与第三氧化物半导体层942a之间的界面的缺陷态(陷阱能级)少。具体地说，该缺陷态(陷阱能级)比栅极绝缘膜与第三氧化物半导体层942a之间的界面的缺陷态少。由此，当如上所述那样层叠氧化物半导体层时，可以减少晶体管的经时变化或因可靠性测试导致的阈值电压的变动量。
另外，通过适当地选择第一至第三氧化物半导体层的材料，以形成阱结构。在该阱结构中，与第一及第三氧化物半导体层942a的导带底相比，第二氧化物半导体层942b的导带底离真空能级较深。其结果是，可以提高晶体管的场效应迁移率，并且可以减少晶体管的经时变化或因可靠性测试导致的阈值电压的变动量。
另外，第一至第三氧化物半导体层942c至942a也可以使用结晶性不同的氧化物半导体来形成。注意，至少可被用作沟道形成区的第二氧化物半导体层942b优选是具有结晶性的膜，更优选是其c轴朝向垂直于表面的方向的膜。
图35A和35B所示的结构优选用于图29A等所示的顶栅型晶体管 的沟道形成区的在沟道宽度方向上的截面。在上述结构中，在沟道宽度方向上由栅电极层920电性上包围氧化物半导体层940。将这种晶体管结构称为surrounded channel(s-channel，围绕沟道)结构。
在具有如图28A和28B所示的包括导电膜921的结构中，栅电极层920和导电膜921可以如图35B所示那样通过接触孔彼此连接，使得具有相同的电位。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式6
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置所包括的晶体管。
本发明的一个方式的显示装置所包括的各晶体管不一定必需要具有同一结构。例如，显示装置的像素部中的晶体管与用来驱动该像素部的驱动电路部所使用的晶体管具有不同的结构，由此各晶体管可以具有适合于各个部分的电特性，而可以提高显示装置的可靠性。
当驱动电路部所包括的晶体管具有双栅极结构时，该晶体管具有高场效应迁移率。
另外，驱动电路部的晶体管与像素部的晶体管可以具有不同的沟道长度。典型的是，驱动电路部的晶体管194的沟道长度小于2.5μm、或者大于或等于1.45μm且小于或等于2.2μm。像素部的晶体管190的沟道长度大于或等于2.5μm、或者大于或等于2.5μm且小于或等于20μm。
当驱动电路部的晶体管194的沟道长度小于2.5μm、或者大于或等于1.45μm且小于或等于2.2μm时，与像素部的晶体管相比，能够提高场效应迁移率，从而可以增大通态电流。其结果是，可以形成能够进行高速工作的驱动电路部。
当驱动电路部的晶体管具有高场效应迁移率时，可以减少输入端子的数量。
图30示出将图26A所示的晶体管用作图2的液晶显示装置的像素部中的晶体管且将图29A所示的晶体管用作驱动电路部中的晶体管的例子。图31示出在图3的EL显示装置中像素部的晶体管与驱动电路部的晶体管具有不同结构的例子。此外，作为像素部中的晶体管，可以使用图26B以及图27A和27B所示的晶体管。作为驱动电路部中的晶体管，可以使用在图29A和29B以及图27A和27B中的氧化物半导体层具有多层结构的晶体管。
对于像素部的晶体管，优选采用对来自背光或EL元件的光照射的可靠性高的晶体管。例如，将通过使用原子数比为In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1的材料作为靶材的溅射法形成的氧化物半导体层用于沟道形成区，由此可以形成对光照射的可靠性高的晶体管。
另一方面，对于驱动电路部的晶体管，优选采用场效应迁移率高的晶体管。除了上述结构之外，将通过使用原子数比为In∶Ga∶Zn＝3∶1∶2的材料作为靶材的溅射法形成的氧化物半导体层用于沟道形成区，由此可以形成场效应迁移率高的晶体管。
在本实施方式中，参照图32A至32D以及图33A至33D说明在一个衬底上形成上述两种晶体管的方法。当一方的晶体管包括具有叠 层结构的氧化物半导体层时，能够以简便的工序在一个衬底上形成上述两种晶体管。作为像素部的晶体管，附图的左侧示出与图26A的晶体管同样的结构的晶体管A的在沟道长度方向上的截面。作为驱动电路部的晶体管，附图的右侧示出与图29A的晶体管同样的结构的晶体管B的在沟道长度方向上的截面。注意，只对晶体管A和晶体管B中的一个附加双方共用的符号。在本实施方式所说明的晶体管的制造方法中，包括实施方式1所说明的向柔性衬底转置的要素(有机树脂层等)的制造方法。
作为衬底900，可以使用玻璃衬底、陶瓷衬底、石英衬底、蓝宝石衬底等。此外，也可以使用由硅或碳化硅等形成的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、由硅锗等形成的化合物半导体衬底、SOI(silicon on insulator：绝缘体上硅片)衬底等。或者，也可以使用还设置有半导体元件的上述衬底。
作为有机树脂层910，可以使用环氧树脂、芳族聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂等有机树脂。其中优选使用聚酰亚胺树脂，因为其具有高耐热性。当使用聚酰亚胺树脂时，该聚酰亚胺树脂的厚度大于或等于3nm且小于或等于20μm，优选大于或等于500nm且小于或等于2μm。该聚酰亚胺树脂可以通过旋涂法、浸涂法、刮刀涂布法(doctor blade method)等形成。
绝缘膜915可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等并利用溅射法或CVD法等形成。
绝缘层935可以通过等离子体CVD法或溅射法等使用包含氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧氮化硅、氧化镓、氧化锗、氧化钇、氧化锆、氧化镧、氧化钕、氧化铪或氧化钽等的氧化物绝缘膜；包含氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氮氧化铝等的氮化物绝缘膜；或者上述材料的混 合材料来形成。此外，可以使用包含上述材料的叠层，并且，与氧化物半导体层接触的上层至少优选使用包含过剩氧的材料形成，该过剩氧对氧化物半导体层供应氧。
另外，可以利用离子注入法、离子掺杂法、等离子体浸没离子注入法(plasmaimmersion ion implantation method)、等离子体处理等对绝缘层935添加氧。通过添加氧，可以更容易地使绝缘层935将氧供应给氧化物半导体层。
在衬底900的表面由绝缘体构成且不受杂质扩散到之后形成的氧化物半导体层中的影响的情况下，不一定必须要设置绝缘层935。此外，如图28A和28B所示，可以在绝缘膜915上形成导电膜921，并在该导电膜上形成绝缘层935。
接着，利用溅射法、CVD法、MBE法等在绝缘层935上形成驱动电路的晶体管中的成为第一氧化物半导体层942c的第一氧化物半导体膜940c以及成为第二氧化物半导体层942b的第二氧化物半导体膜940b。
接着，利用光刻法在驱动电路区中形成抗蚀剂掩模801(参照图32A)。使用该抗蚀剂掩模选择性地对第一氧化物半导体膜940c及第二氧化物半导体膜940b进行蚀刻，来形成包括第一氧化物半导体层942c及第二氧化物半导体层942b的叠层(参照图32B)。
接着，以覆盖上述叠层的方式形成成为第三氧化物半导体层942a的第三氧化物半导体膜940a。
可以将实施方式5所说明的材料用于第一氧化物半导体膜940c、第二氧化物半导体膜940b及第三氧化物半导体膜940a。在本实施方式 中，例如，对第一氧化物半导体膜940c及第三氧化物半导体膜940a使用In-Ga-Zn氧化物(In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1[原子数比])，对第二氧化物半导体膜940b使用In-Ga-Zn氧化物(In∶Ga∶Zn＝3∶1∶2[原子数比])。第一氧化物半导体膜940c、第二氧化物半导体膜940b及第三氧化物半导体膜940a的原子数比中的各原子比率有可能在±20％的范围内变动作为误差。在作为成膜法使用溅射法的情况下，可以将上述材料用作靶材。
能够用于第一氧化物半导体膜940c、第二氧化物半导体膜940b及第三氧化物半导体膜940a的氧化物半导体优选至少包含铟(In)或锌(Zn)。或者，优选包含In和Zn的双方。为了减少包括该氧化物半导体的晶体管的电特性变动，除了In和Zn以外，上述氧化物半导体优选还包含稳定剂(stabilizer)。
作为稳定剂，可以举出镓(Ga)、锡(Sn)、铪(Hf)、铝(Al)或锆(Zr)等。作为其他稳定剂，可以举出镧系元素诸如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)等。
作为氧化物半导体，例如可以使用如下材料：氧化铟、氧化锡、氧化锌、In-Zn氧化物、Sn-Zn氧化物、Al-Zn氧化物、Zn-Mg氧化物、Sn-Mg氧化物、In-Mg氧化物、In-Ga氧化物、In-Ga-Zn氧化物、In-Al-Zn氧化物、In-Sn-Zn氧化物、Sn-Ga-Zn氧化物、Al-Ga-Zn氧化物、Sn-Al-Zn氧化物、In-Hf-Zn氧化物、In-La-Zn氧化物、In-Ce-Zn氧化物、In-Pr-Zn氧化物、In-Nd-Zn氧化物、In-Sm-Zn氧化物、In-Eu-Zn氧化物、In-Gd-Zn氧化物、In-Tb-Zn氧化物、In-Dy-Zn氧化物、In-Ho-Zn氧化物、In-Er-Zn氧化物、In-Tm-Zn氧化物、In-Yb-Zn氧化物、In-Lu-Zn氧化物、In-Sn-Ga-Zn氧化物、In-Hf-Ga-Zn氧化物、In-Al-Ga-Zn氧化物、In-Sn-Al-Zn氧化物、In-Sn-Hf-Zn氧化物、In-Hf-Al-Zn氧化物。
在此，例如“In-Ga-Zn氧化物”是指作为主要成分包含In、Ga和Zn的氧化物。In-Ga-Zn氧化物也可以包含In、Ga、Zn以外的金属元素。此外，在本说明书中，将使用In-Ga-Zn氧化物形成的膜称为IGZO膜。
另外，也可以使用以InMO3(ZnO)m(满足m＞0，且m不是整数)表示的材料。M表示选自Ga、Y、Zr、La、Ce及Nd中的一种或多种金属元素。另外，也可以使用以In2SnO5(ZnO)n(n＞0，且n是整数)表示的材料。
以使第二氧化物半导体膜940b具有比第一氧化物半导体膜940c及第三氧化物半导体膜940a大的电子亲和能的方式选择第二氧化物半导体膜940b的材料。
另外，优选利用溅射法形成氧化物半导体膜。作为溅射法，可以使用RF溅射法、DC溅射法、AC溅射法等。为了提高氧化物半导体膜的膜厚度、膜成分及结晶性的均匀性，与RF溅射法相比，优选使用DC溅射法或AC溅射法。
第二氧化物半导体膜940b的铟含量优选多于第一及第三氧化物半导体膜940c及940a的铟含量。在氧化物半导体中，重金属的s轨道主要有助于载流子传导，并且当氧化物半导体中的In的比率增加时，s轨道的重叠会增大。由此，In的比率多于Ga的氧化物具有比In的比率等于或少于Ga的氧化物高的迁移率。因此，通过将铟的比率高的氧化物用于沟道形成区，可以获得迁移率高的晶体管。
在形成第三氧化物半导体膜940a之后可以进行第一加热处理。第一加热处理可以在高于或等于250℃且低于或等于650℃，优选高于或等于300℃且低于或等于500℃的温度下且在惰性气体气氛、包含10ppm以上的氧化气体的气氛或减压状态下进行。另外，也可以以如下方法进行第一加热处理：在惰性气体气氛下进行加热处理，然后为了填补脱离了的氧而在包含10ppm以上的氧化气体的气氛下进行另一加热处理。该第一加热处理可以提高第一至第三氧化物半导体膜940c至940a的结晶性，且可以从第一至第三氧化物半导体膜940c至940a以及绝缘层935去除水及氢等杂质。另外，第一加热处理也可以在后面所述的第三氧化物半导体膜940a的蚀刻工序之后进行。
接着，利用光刻法在像素区中形成抗蚀剂掩模802。在驱动电路区中的包括第一氧化物半导体层942c及第二氧化物半导体层942b的叠层上形成抗蚀剂掩模803(参照图32C)。
接着，使用上述抗蚀剂掩模选择性地对第三氧化物半导体膜940a进行蚀刻，而在像素区中形成氧化物半导体层943a。此外，在驱动电路区中形成包括第一氧化物半导体层942c、第二氧化物半导体层942b及第三氧化物半导体层942a的叠层(参照图32D)。
接着，在氧化物半导体层943a及上述叠层上形成第一导电膜。作为第一导电膜，可以使用选自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Mn、Nd、Sc及这些金属材料的合金中的材料形成单层或叠层。
接着，在第一导电膜上形成抗蚀剂掩模，并使用该抗蚀剂掩模选择性地对第一导电膜进行蚀刻，由此形成源电极层950及漏电极层960(参照图33A)。此时，氧化物半导体层930a及包括第一至第三氧化物半导体层的叠层的一部分n型化。
接着，以覆盖像素区及驱动电路区的方式形成栅极绝缘膜930(参照图33B)。栅极绝缘膜930可以使用氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化镓、氧化锗、氧化钇、氧化锆、氧化 镧、氧化钕、氧化铪或氧化钽等形成。栅极绝缘膜930也可以是包含上述材料的叠层。栅极绝缘膜930可以通过溅射法、CVD法、MBE法等形成。
然后，在栅极绝缘膜930上形成成为栅电极层920的第二导电膜。作为第二导电膜，可以使用Al、Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Mo、Ru、Ag、Mn、Nd、Sc、Ta及W的单层、叠层或合金。第二导电膜可以利用溅射法或CVD法等形成。第二导电膜也可以使用包含氮的导电膜或者包括上述导电膜与包含氮的导电膜的叠层。
然后，在第二导电膜上形成抗蚀剂掩模，使用该抗蚀剂掩模对第二导电膜选择性地进行蚀刻，来形成栅电极层920。
接着，对氧化物半导体层943a及包括第一至第三氧化物半导体层942c至942a的叠层中的没有被源电极层950、漏电极层960及栅电极层920覆盖的区域添加杂质810，使得该区域成为n型区，来形成源区951及漏区961(参照图33C)。
作为该杂质的添加方法，可以使用等离子体处理、离子注入法、离子掺杂法、等离子体浸没式离子注入法等。注意，杂质的添加也可以在将栅电极层920用作掩模而选择性地对栅极绝缘膜930进行蚀刻之后进行。
作为用来提高氧化物半导体层的导电率的杂质，例如可以使用如下材料中的一种或多种：磷、砷、锑、硼、铝、硅、氮、氦、氖、氩、氪、氙、铟、氟、氯、钛、锌及碳。
当作为杂质元素对氧化物半导体层添加稀有气体时，氧化物半导体层中的金属元素与氧之间的键合被断开，而产生氧缺陷。氧化物半 导体膜中的氧缺陷与残留在氧化物半导体层中的或者后来被添加的氢之间的相互作用可以提高氧化物半导体层的导电率。具体而言，氢进入氧化物半导体膜中的氧缺陷，由此生成作为载流子的电子。其结果是，导电率提高。
在图33C中，当所谓的偏置(offset)区域(氧化物半导体层中的不与栅电极层920、源电极层及漏电极层重叠的区域)的宽度小于0.1μm时，不一定必须要进行上述杂质的掺杂。在该偏置区域小于0.1μm的情况下，因杂质的掺杂的有无而产生的晶体管的通态电流的差极小。
接着，在栅极绝缘膜930及栅电极层920上形成绝缘膜970、绝缘膜980及绝缘膜990(参照图33D)。
此外，也可以利用离子注入法、离子掺杂法、等离子体浸没离子注入法、等离子体处理等对绝缘膜970及/或绝缘膜980添加氧。通过添加氧，可以更容易地将氧从绝缘膜970及/或绝缘膜980供应给氧化物半导体层943a及第一至第三氧化物半导体层942c至942a。
然后，可以进行第二加热处理。第二加热处理可以在与第一加热处理同样的条件下进行。通过第二加热处理，过剩氧容易从绝缘层935、绝缘膜970、绝缘膜980释放，而可以降低氧化物半导体层943a及包括第一至第三氧化物半导体层942c至942a的叠层中的氧缺陷。
此外，图34A至34D示出如下结构的形成方法：作为像素部的晶体管使用与图26B的晶体管同样结构的晶体管C，并且，作为驱动电路部的晶体管使用与图29B的晶体管同样结构的晶体管D。
进行与上述晶体管的形成方法同样的工序直到图33B所示的工序为止，来形成栅电极层920(参照图34A)。
接着，使用栅电极层920作为掩模对栅极绝缘膜930进行蚀刻(参照图34B)。
接着，以与氧化物半导体层940的一部分接触的方式形成氮化硅膜或氮化铝膜等包含氢的绝缘膜975，由此，氢扩散到氧化物半导体层940的一部分中(参照图34C)。该扩散的氢与氧化物半导体层940中的氧缺陷键合而成为施主，因此，可以形成低电阻的源区951及低电阻的漏区961。在图34C的结构中，也可以对氧化物半导体层掺杂上述杂质。
接着，在绝缘膜975上形成绝缘膜970、绝缘膜980及绝缘膜990(参照图34D)。
通过上述工序，可以简便地在一个衬底上形成包括单层结构的氧化物半导体层的晶体管以及包括叠层结构的氧化物半导体层的晶体管。此外，可以形成能够进行高速工作且光照射的劣化少的包括显示品质良好的像素部的显示装置。
虽然本实施方式所说明的金属膜、半导体膜及无机绝缘膜等各种膜可以典型地利用溅射法或等离子体CVD法形成，但是上述膜也可以利用如热CVD法等其他方法形成。作为热CVD法的例子，可以采用MOCVD(metal organic chemical vapor deposition：有机金属化学气相沉积)法或ALD(atomic layer deposition：原子层沉积)法。
由于热CVD法在形成膜时不使用等离子体，因此具有不产生因等离子体损伤所引起的缺陷的优点。
可以以如下方法进行利用热CVD法的成膜：将源气体及氧化剂同 时供应到处理室内，将处理室内的压力设定为大气压或减压，使其在衬底附近或在衬底上起反应。
可以以如下方法进行利用ALD法的成膜：将处理室内的压力设定为大气压或减压，将用于反应的源气体依次引入处理室中，然后按该顺序反复地引入气体。例如，通过切换各开关阀(也称为高速阀)来将两种以上的源气体依次供应给处理室内。例如，引入第一源气体，与此同时或之后引入惰性气体(例如，氩或氮)等以防止源气体的混合，然后引入第二源气体。注意，在同时引入第一源气体及惰性气体的情况下，惰性气体被用作载流子气体，并且也可以在引入第二源气体的同时引入惰性气体。另外，也可以利用真空抽气将第一源气体排出而代替引入惰性气体，然后引入第二源气体。第一源气体附着到衬底表面形成第一层，之后引入的第二源气体与该第一层起反应，其结果是，第二层层叠在第一层上而形成薄膜。按该顺序反复多次地引入气体直到获得所希望的厚度为止，据此可以形成台阶覆盖性良好的薄膜。该薄膜的厚度可以根据按顺序反复引入气体的次数进行调节，因此，ALD法可以准确地调节厚度而适用于制造微型FET。
通过利用MOCVD法或ALD法等热CVD法可以形成上述实施方式所公开的金属膜、半导体膜、无机绝缘膜等各种膜。例如，在形成In-Ga-Zn-OX(X＞0)膜的情况下，可以使用三甲基铟、三甲基镓及二甲基锌。三甲基铟的化学式为In(CH3)3。三甲基镓的化学式为Ga(CH3)3。二甲基锌的化学式为Zn(CH3)2。不局限于上述组合，可以使用三乙基镓(化学式：Ga(C2H5)3)代替三甲基镓，并且，可以使用二乙基锌(化学式：Zn(C2H5)2)代替二甲基锌。
例如，在利用使用ALD法的成膜装置形成氧化铪膜的情况下，使用两种气体，即：用作氧化剂的臭氧(O3)；以及通过使包含溶剂和铪前体化合物的液体(铪醇盐溶液，典型为四(二甲基氨基)铪(TDMAH)) 气化而得到的源气体。四(二甲基氨基)铪的化学式为Hf[N(CH3)2]4。其他材料液的例子包括：四(乙基甲基氨基)铪。
例如，在利用采用ALD的成膜装置形成氧化铝膜的情况下，使用两种气体，例如：用作氧化剂的H2O；以及通过使包含溶剂和铝前体化合物的液体(例如，三甲基铝(TMA))气化而得到的源气体。三甲基铝的化学式为Al(CH3)3。其他材料液的例子包括：三(二甲基酰胺)铝、三异丁基铝、铝三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮)。
例如，在利用使用ALD法的成膜装置形成氧化硅膜的情况下，将六氯乙硅烷附着在要形成膜的表面上，去除附着物所包含的氯，供应氧化性气体(例如，O2或一氧化二氮)的自由基使其与附着物起反应。
例如，在利用采用ALD的成膜装置形成钨膜的情况下，依次反复引入WF6气体和B2H6气体形成初始钨膜，然后同时引入WF6气体和H2气体形成钨膜。此外，也可以使用SiH4气体代替B2H6气体。
例如，在利用采用ALD的成膜装置形成In-Ga-Zn-OX(X＞0)膜等氧化物半导体膜的情况下，依次反复引入In(CH3)3气体和O3气体形成In-O层，同时引入Ga(CH3)3气体和O3气体形成GaO层，然后同时引入Zn(CH3)2气体和O3气体形成ZnO层。注意，这些层的顺序不局限于上述例子。此外，也可以混合这些气体来形成In-Ga-O层、In-Zn-O层或Ga-Zn-O层等混合化合物层。注意，虽然可以使用利用Ar等惰性气体进行鼓泡而得到的H2O气体代替O3气体，但是优选使用不包含H的O3气体。此外，可以使用In(C2H5)3气体代替In(CH3)3气体。可以使用Ga(C2H5)3气体代替Ga(CH3)3气体。另外，也可以使用Zn(CH3)2气体。
本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。
实施方式7
在本实施方式中，说明能够用于根据本发明的一个方式的晶体管的氧化物半导体膜。
<氧化物半导体的结构>
下面说明氧化物半导体的结构。
在本说明书中，“平行”是指两条直线所形成的角度大于或等于-10°且小于或等于10°的状态，因此，也包括该角度大于或等于-5°且小于或等于5°的情况。“大致平行”是指两条直线所形成的角度为大于或等于-30°且小于或等于30°的状态。“垂直”是指两条直线所形成的角度大于或等于80°且小于或等于100°的状态，因此，也包括该角度大于或等于85°且小于或等于95°的情况。“大致垂直”是指两条直线所形成的角度大于或等于60°且小于或等于120°的状态。
在本说明书中，六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。
氧化物半导体被分为单晶氧化物半导体和非单晶氧化物半导体。非单晶氧化物半导体的例子包括：c轴取向结晶氧化物半导体(CAAC-OS：c-axis alignedcrystallineoxidesemiconductor)、多晶氧化物半导体、微晶氧化物半导体以及非晶氧化物半导体。
从其他观点看来，氧化物半导体被分为非晶氧化物半导体和结晶氧化物半导体。结晶氧化物半导体的例子包括：单晶氧化物半导体、CAAC-OS、多晶氧化物半导体以及微晶氧化物半导体。
<CAAC-OS>
首先，对CAAC-OS进行说明。注意，可以将CAAC-OS称为具有c轴取向纳米晶(CANC：c-axisaligned nanocrystals)的氧化物半导体。
CAAC-OS是包含多个c轴取向的结晶部(也称为颗粒)的氧化物半导体之一。
在使用透射电子显微镜(TEM：transmission electron microscope)观察所得到的CAAC-OS的明视场图像与衍射图案的复合分析图像(也称为高分辨率TEM图像)中，观察到多个颗粒。然而，在高分辨率TEM图像中，观察不到颗粒之间的明确的边界，即晶界(grainboundary)。因此，在CAAC-OS中，不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。
下面说明利用TEM进行观察的CAAC-OS。图21A示出从大致平行于样品面的方向进行观察的CAAC-OS层的截面的高分辨率TEM图像。利用球面像差校正(sphericalaberration corrector)功能得到高分辨率TEM图像。将利用球面像差校正功能所得到的高分辨率TEM图像特别称为Cs校正高分辨率TEM图像。例如可以使用日本电子株式会社(JEOLLtd)制造的原子分辨率分析型电子显微镜JEM-ARM200F得到Cs校正高分辨率TEM图像。
图21B示出图21A中的区域(1)的放大Cs校正高分辨率TEM图像。图21B显示在颗粒中金属原子排列为层状。各金属原子层具有反映形成CAAC-OS膜的面(以下，将该表面称为形成面)或CAAC-OS膜的顶面的凸凹的配置，并以平行于CAAC-OS的形成面或顶面的方式被排列。
如图21B所示，CAAC-OS具有特有的原子排列。在图21C中以辅助线示出特有的原子排列。由图21B和21C可知，颗粒的尺寸大致 为1nm至3nm，由各颗粒的倾斜产生的空隙的尺寸大致为0.8nm。因此，也可以将该颗粒称为纳米晶(nc：nanocrystal)。
在此，根据Cs校正高分辨率TEM图像，将衬底5120上的CAAC-OS的颗粒5100的示意性的配置表示为堆积有砖块或块体的结构(参照图21D)。如图21C中观察到的那样颗粒倾斜的部分相当于图21D所示的区域5161。
图22A示出从大致垂直于样品表面的方向进行观察而得到的CAAC-OS的平面的Cs校正高分辨率TEM图像。图22B、22C和22D分别是图22A中的区域(1)、(2)和(3)的放大Cs校正高分辨率TEM图像。图22B、22C和22D显示在颗粒中金属原子排列为三角形状、四角形状或六角形状。但是，在不同的颗粒之间金属原子的排列没有规律性。
接着，说明利用X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)进行分析的CAAC-OS。例如，当利用out-of-plane法(面内法)对包含InGaZnO4结晶的CAAC-OS的结构进行分析时，如图23A所示，在衍射角(2θ)为31°附近出现峰值。该峰值来源于InGaZnO4结晶的(009)面，由此可知CAAC-OS中的结晶具有c轴取向性，并且该c轴在大致垂直于CAAC-OS的形成面或顶面的方向上取向。
注意，在利用out-of-plane法的CAAC-OS的结构分析中，除了2θ为31°附近的峰值以外，在2θ为36°附近有可能出现另一峰值。2θ为36°附近的峰值表示CAAC-OS的一部分中包含不具有c轴取向性的结晶。优选的是，在利用out-of-plane法分析的CAAC-OS中，在2θ为31°附近出现峰值而在2θ为36°附近不出现峰值。
另一方面，在利用从大致垂直于c轴的方向使X射线入射到样品 的in-plane法(面内法)的CAAC-OS的结构分析中，在2θ为56°附近时出现峰值。该峰值来源于InGaZnO4结晶的(110)面。在CAAC-OS中，当将2θ固定为56°附近并在以样品表面的法线向量为轴(φ轴)旋转样品的状态下进行分析(φ扫描)时，如图23B所示的那样，观察不到明确的峰值。反之，在InGaZnO4的单晶氧化物半导体中，当将2θ固定为56°附近进行φ扫描时，如图23C所示的那样，观察到来源于相等于(110)面的结晶面的六个峰值。因此，利用XRD的结构分析显示：在CAAC-OS中a轴和b轴的方向不同。
接着，说明利用电子衍射进行分析的CAAC-OS。例如，当对包含InGaZnO4结晶的CAAC-OS在平行于样品表面的方向上入射束径为300nm的电子线时，可能会获得图40A所示的衍射图案(也称为选区透射电子衍射图案)。在该衍射图案中包含起因于InGaZnO4结晶的(009)面的斑点(spot)。因此，该电子衍射还显示：CAAC-OS所包含的颗粒具有c轴取向性，并且该c轴在大致垂直于CAAC-OS的形成面或顶面的方向取向。另一方面，图40B示出对相同的样品在垂直于样品表面的方向上入射束径为300nm的电子线而得到的衍射图案。如图40B所示，得到环状的衍射图案。因此，该电子衍射还显示：CAAC-OS所包含的颗粒的a轴和b轴不具有取向性。可以认为图40B中的第一环起因于InGaZnO4结晶的(010)面和(100)面等。并且，可以认为图40B中的第二环起因于(110)面等。
另外，CAAC-OS是缺陷态密度低的氧化物半导体。氧化物半导体的缺陷例如是起因于杂质的缺陷以及氧缺损。因此，可以将CAAC-OS称为杂质浓度低的氧化物半导体。此外，可以将CAAC-OS称为氧缺损少的氧化物半导体。
包含于氧化物半导体中的杂质有时成为载流子陷阱或载流子发生源。另外，氧化物半导体中的氧缺损成为载流子陷阱或者在其俘获氢 时成为载流子发生源。
此外，杂质是指氧化物半导体的主要成分以外的元素，诸如氢、碳、硅或过渡金属元素。例如，与氧的键合力比氧化物半导体所包含的金属元素强的元素(具体而言，硅等)夺取氧化物半导体中的氧，因此导致氧化物半导体的原子排列的杂乱以及结晶性的下降。铁或镍等重金属、氩、二氧化碳等具有较大的原子半径(或分子半径)，因此打乱氧化物半导体的原子排列且降低结晶性。
缺陷态密度低(氧缺损少)的氧化物半导体可以具有低载流子密度。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。CAAC-OS具有低杂质浓度和低缺陷态密度。也就是说，CAAC-OS容易成为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。因此，包括CAAC-OS的晶体管很少具有负阈值电压特性(很少成为常开启型)。高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体的载流子陷阱很少。被氧化物半导体中的载流子陷阱俘获的电荷到被释放需要很长时间。该被俘获的电荷有可能像固定电荷那样动作。因此，包括杂质浓度高且缺陷态密度高的氧化物半导体的晶体管有时具有不稳定的电特性。但是，包括CAAC-OS的晶体管的电特性变动小且其可靠性高。
由于CAAC-OS的缺陷态密度低，所以因光照射等而生成的载流子很少被缺陷态俘获。因此，在使用CAAC-OS的晶体管中，起因于可见光或紫外光的照射的电特性变动小。
<微晶氧化物半导体>
接着，说明微晶氧化物半导体。
该微晶氧化物半导体在高分辨率TEM图像中具有观察到结晶部的 区域和观察不到明确的结晶部的区域。在很多情况下，微晶氧化物半导体所包含的结晶部的尺寸大于或等于1nm且小于或等于100nm或者大于或等于1nm且小于或等于10nm。将包含其尺寸为大于或等于1nm且小于或等于10nm或者大于或等于1nm且小于或等于3nm的微晶的纳米晶的氧化物半导体特别称为nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor：纳米晶氧化物半导体)。例如，在nc-OS的高分辨率TEM图像中，有时观察不到明确的晶界。注意，纳米晶的来源有可能与CAAC-OS中的颗粒相同。因此，在下面的说明中有时将nc-OS的结晶部称为颗粒。
在nc-OS中，微小的区域(例如，大于或等于1nm且小于或等于10nm的区域，特别是，大于或等于1nm且小于或等于3nm的区域)具有周期性的原子排列。在nc-OS中的不同颗粒之间没有结晶取向的规律性。因此，未观察到膜整体的取向。所以，根据分析方法有时不能将nc-OS与非晶氧化物半导体区别。例如，当通过利用其直径比颗粒大的X射线的XRD装置的out-of-plane法对nc-OS进行结构分析时，不显出表示结晶面的峰值。另外，当使用其束径比颗粒大(例如，50nm或更大)的电子射线对nc-OS进行电子衍射(该电子衍射也称为选区电子衍射)时，观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面，当照射其束径近于或小于颗粒尺寸的电子射线时，斑点显示在nc-OS的纳米束电子衍射图案中。另外，在nc-OS的纳米束电子衍射图案中，有时显出圆圈(环状)的亮度高的区域。而且，在nc-OS层的纳米束电子衍射图案中，有时多个斑点显示在环状区域内。
由于如上所述在颗粒(纳米晶)之间没有结晶取向的规律性，所以也可以将nc-OS称为包含无规取向纳米晶(RANC：random aligned nanocrystals)的氧化物半导体或包含无取向纳米晶(NANC：non-aligned nanocrystals)的氧化物半导体。
因此，nc-OS是其规律性比非晶氧化物半导体高的氧化物半导体。因此，nc-OS容易具有比非晶氧化物半导体低的缺陷态密度。注意，在nc-OS中的不同颗粒之间没有晶体取向的规律性。所以，nc-OS具有比CAAC-OS高的缺陷态密度。
<非晶氧化物半导体>
接着，说明非晶氧化物半导体。
非晶氧化物半导体是具有没有规律性的原子排列且不具有结晶部的氧化物半导体，其一个例子是处于如石英那样的无定形状态的氧化物半导体。
在非晶氧化物半导体的高分辨率TEM图像中，无法发现结晶部。
当使用XRD装置通过out-of-plane法对非晶氧化物半导体进行结构分析时，检测不到表示结晶面的峰值。当对非晶氧化物半导体进行电子衍射时，观察到光晕图案。此外，当对非晶氧化物半导体进行纳米束电子衍射时，观察不到斑点而只观察到光晕图案。
关于非晶结构，有各种见解。例如，将原子排列完全没有规律性的结构称为完全的非晶结构(completely amorphous structure)。另一方面，将到最接近原子间距或到第二接近原子间距具有规律性并且不是长程有序的结构称为非晶结构。因此，根据最严格的定义，即使在原子排列中存在有可忽略程度的规律性，该氧化物半导体也不能被称为非晶氧化物半导体。至少不能将长程有序的氧化物半导体称为非晶氧化物半导体。因此，由于结晶部的存在，例如不能将CAAC-OS和nc-OS称为非晶氧化物半导体或完全的非晶氧化物半导体。
<amorphous-Iike氧化物半导体层>
注意，氧化物半导体有时具有nc-OS与非晶氧化物半导体之间的中间结构。将具有这样的结构的氧化物半导体特别称为amorphous-like(类非晶)氧化物半导体(a-like OS：amorphous-like oxide semiconductor)。
在a-like OS的高分辨率TEM图像中，有时观察到空洞(void)。另外，在高分辨率TEM图像中，有明确地观察到结晶部的区域和观察不到结晶部的区域。
由于a-like OS包含空洞，所以为不稳定的结构。为了证明与CAAC-OS及nc-OS相比a-like OS具有不稳定的结构，下面示出由电子照射导致的结构变化。
作为进行电子照射的样品，准备a-like OS(样品A)、nc-OS(样品B)和CAAC-OS(样品C)。这些样品都是In-Ga-Zn氧化物。
首先，取得各样品的高分辨率截面TEM图像。该高分辨率截面TEM图像表明这些样品都具有结晶部。
注意，将哪个部分视为结晶部是由如下方式决定的。已知InGaZnO4结晶的单位晶格具有包括三个In-O层和六个Ga-Zn-O层的9个层在c轴方向上层叠的结构。这些彼此靠近的层之间的间隔与(009)面上的晶格间隔(也称为d值)相等。通过结晶结构分析求出其值为0.29nm。由此，可以将晶格条纹之间的晶格間隔大于或等于0.28nm且小于或等于0.30nm的部分视为InGaZnO4结晶部。每个晶格条纹对应于InGaZnO4结晶的a-b面。
图41示出各样品的结晶部(22地点至45地点)的平均尺寸的变动。注意，结晶部的尺寸对应于上述晶格条纹的长度。图41表明a-like OS中的结晶部的尺寸随着电子的累积照射量的增大而变大。具体而言，如图41中的(1)所示，在TEM观察的开始时其尺寸为1.2nm左右的结晶部(该结晶部也称为初始晶核)在累积照射量为4.2×108e-/nm2时生长到2.6nm左右的尺寸。另一方面，nc-OS和CAAC-OS中的结晶部尺寸在开始电子照射时到电子的累积照射量为4.2×108e-/nm2时的范围内几乎没有变化。具体而言，如图41中的(2)及(3)所示，无论累积电子照射量如何，nc-OS层及CAAC-OS层的平均结晶部尺寸都分别为1.4nm左右及2.1nm左右。
如此，由于电子照射引起a-like OS中的结晶部的生长。另一方面，在nc-OS和CAAC-OS中，电子照射几乎没有引起结晶部的生长。由此，a-like OS与nc-OS及CAAC-OS相比具有不稳定的结构。
由于a-like OS包含空洞，所以其密度比nc-OS及CAAC-OS低。具体地，a-like OS的密度为具有相同组成的单晶氧化物半导体的高于或等于78.6％且低于92.3％。nc-OS及CAAC-OS的密度为具有相同组成的单晶氧化物半导体的高于或等于92.3％且低于100％。注意，难以形成其密度比单晶氧化物半导体的密度的78％低的氧化物半导体。
例如，在原子数比为In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1的氧化物半导体中，具有菱方晶系结构的单晶InGaZnO4的密度为6.357g/cm3。因此，在原子数比为In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1的氧化物半导体中，a-like OS的密度高于或等于5.0g/cm3且低于5.9g/cm3。例如，在原子数比为In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1的氧化物半导体中，nc-OS和CAAC-OS的密度高于或等于5.9g/cm3且低于6.3g/cm3。
注意，有时不存在相同组成的单晶。此时，以任意的比例组合组成不同的单晶氧化物半导体，来可以算出相当于所希望的组成的单晶氧化物半导体的密度。根据组成不同的单晶氧化物半导体的组合比例 使用加权平均计算出所希望的组成的单晶氧化物半导体的密度。注意，优选使用尽可能少种类的单晶氧化物半导体来计算密度。
如上所述，氧化物半导体具有各种结构及各种特性。注意，氧化物半导体例如可以是包括非晶氧化物半导体、a-likeOS、微晶氧化物半导体和CAAC-OS中的两种以上的叠层膜。
<成膜模型>
下面对CAAC-OS和nc-OS的成膜模型的例子进行说明。
图42A是利用溅射法形成CAAC-OS膜时的成膜室内的示意图。
靶材5130被附到垫板上。在隔着垫板与靶材5130相对的位置配置多个磁体。该多个磁体产生磁场。将利用磁体的磁场提高成膜速度的溅射法称为磁控溅射法。
衬底5120以与靶材5130相对的方式配置，其距离d(也称为靶材与衬底间的距离(T-S间距离))大于或等于0.01m且小于或等于1m，优选大于或等于0.02m且小于或等于0.5m。成膜室内几乎被成膜气体(例如，氧气体、氩气体或包含5vol％以上的氧的混合气体)充满，并且成膜室内的压力被控制为高于或等于0.01Pa且低于或等于100Pa，优选高于或等于0.1Pa且低于或等于10Pa。在此，对靶材5130施加一定程度以上的电压来开始放电，而确认到等离子体。由上述磁场在靶材5130附近形成高密度等离子体区域。在高密度等离子体区域中，成膜气体被离子化，而产生离子5101。离子5101的例子包括：氧的阳离子(O+)及氩的阳离子(Ar+)。
这里，靶材5130具有包括多个晶粒的多晶结构，其中至少一个晶粒中存在有劈开面。作为一个例子，图43A示出靶材5130所包含的InGaZnO4结晶的结构。注意，图43A示出从平行于b轴的方向观察InGaZnO4结晶时的结构。图43A显示，Ga-Zn-O层中的氧原子和与其靠近的Ga-Zn-O层中的氧原子配置得很近。氧原子具有负电荷，据此两个Ga-Zn-O层之间产生斥力。其结果是，InGaZnO4结晶在靠近的两个Ga-Zn-O层之间具有劈开面。
在高密度等离子体区域中产生的离子5101由电场向靶材5130一侧被加速而碰撞到靶材5130。此时，平板状(颗粒状)的溅射粒子的颗粒5100a和颗粒5100b从劈开面分离而溅出。注意，颗粒5100a和颗粒5100b的结构有时因离子5101碰撞的冲击而产生畸变。
颗粒5100a是具有三角形平面，例如正三角形平面的平板状(颗粒状)的溅射粒子。颗粒5100b是具有六角形平面，例如正六角形平面的平板状(颗粒状)的溅射粒子。注意，将颗粒5100a和颗粒5100b等平板状(颗粒状)的溅射粒子总称为颗粒5100。颗粒5100的平面形状不局限于三角形或六角形。例如，该平面有时具有组合两个或更多个三角形而成的形状。例如，通过组合两个三角形(例如，正三角形)可以形成四角形(例如，菱形)。
颗粒5100的厚度是根据成膜气体的种类等而决定的。颗粒5100的厚度优选为均匀；其理由在后面说明。另外，与厚度大的方块状相比，溅射粒子优选具有厚度小的颗粒状。例如，颗粒5100的厚度大于或等于0.4nm且小于或等于1nm，优选大于或等于0.6nm且小于或等于0.8nm。另外，例如，颗粒5100的宽度大于或等于1nm且小于或等于3nm，优选大于或等于1.2nm且小于或等于2.5nm。颗粒5100相当于在图41中的(1)所说明的初始晶核。例如，当离子5101碰撞到包含In-Ga-Zn氧化物的靶材5130时，如图43B所示，包含Ga-Zn-O层、In-O层和Ga-Zn-O层的三个层的颗粒5100分离。图43C示出从平行于c轴的方向进行观察的已分离的颗粒5100的结构。因此，颗粒5100 具有包含两个Ga-Zn-O层(面包片)和In-O层(馅)的纳米尺寸的三明治结构。
颗粒5100在经过等离子体时有可能接受电荷，其侧面带负电或带正电。例如，在颗粒5100中，位于其侧面的氧原子有可能带负电。如此，当侧面以相同极性带电时，电荷相互排斥，由此颗粒5100可以维持平板形状。在CAAC-OS是In-Ga-Zn氧化物的情况下，有与铟原子键合的氧原子带负电的可能性。或者，也有与铟原子、镓原子或锌原子键合的氧原子带负电的可能性。另外，颗粒5100有可能在经过等离子体时与铟原子、镓原子、锌原子或氧原子等键合而生长。上述图41中的(2)和(1)之间的尺寸差异相当于等离子体中的生长程度。这里，在衬底5120的温度为室温左右的情况下，衬底5120上的颗粒5100不容易生长；因此，形成nc-OS膜(参照图42B)。由于能够在室温下进行nc-OS的成膜，所以在衬底5120具有大面积时能够形成nc-OS。注意，为了在等离子体中使颗粒5100生长，提高溅射法的成膜功率是有效的。通过利用高成膜功率可以使颗粒5100的结构稳定。
如图42A和42B所示，颗粒5100像风筝那样在等离子体中飞着，并轻飘飘地飞到衬底5120。由于颗粒5100带电，所以当颗粒5100靠近其他颗粒5100已沉积的区域时产生斥力。在此，在衬底5120之上，产生平行于衬底5120顶面的磁场(也称为水平磁场)。在衬底5120与靶材5130之间有电位差，所以电流从衬底5120向靶材5130流过。因此，颗粒5100在衬底5120的顶面上由于磁场和电流的作用受到力量(洛伦兹力)。这可以由弗莱明左手定则得到解释。
颗粒5100的质量比原子的质量大。因此，为了在衬底5120顶面上进行移动，重要的是从外部对颗粒5100施加某些力量。该力量之一有可能是由磁场和电流的作用产生的力量。为了对颗粒5100施加充分的力量以便颗粒5100在衬底5120顶面上移动，优选在该顶面上设置 平行于衬底5120顶面的磁场为10G或更高，优选为20G或更高，更优选为30G或更高，进一步优选为50G或更高的区域。或者，优选在该顶面上设置平行于衬底5120顶面的磁场为垂直于衬底5120顶面的磁场的1.5倍或更高，优选为2倍或更高，更优选为3倍或更高，进一步优选为5倍或更高的区域。
此时，磁体与衬底5120相对地移动或旋转，由此衬底5120顶面的水平磁场的方向不断地变化。因此，颗粒5100受到各种方向的力量而可以在衬底5120顶面上的各种方向移动。
另外，如图42A所示，当衬底5120被加热时，颗粒5100与衬底5120之间的由摩擦等引起的电阻小。其结果是，颗粒5100在衬底5120顶面滑动。颗粒5100的滑动在其平板面朝向衬底5120的状态下发生。然后，当颗粒5100到达已沉积的其他颗粒5100的侧面时，这些颗粒5100的侧面彼此键合。此时，颗粒5100的侧面的氧原子脱离。CAAC-OS中的氧缺损有时被所脱离的氧原子填补；因此，CAAC-OS具有低缺陷态密度。注意，衬底5120的顶面温度例如高于或等于100℃且低于500℃、高于或等于150℃且低于450℃、或者高于或等于170℃且低于400℃。因此，即使衬底5120具有大面积也能够形成CAAC-OS。
另外，颗粒5100在衬底5120上被加热，由此原子重新排列，从而可以减小离子5101的碰撞所引起的结构畸变。其畸变得到减小的颗粒5100是实质上的单晶。由于颗粒5100成为实质上的单晶，即使颗粒5100在彼此键合之后被加热也几乎不会发生颗粒5100本身的伸缩。因此，可以防止因颗粒5100之间的空隙扩大导致的晶界等缺陷的形成，从而可以防止裂缝(crevasses)的发生。
CAAC-OS不是具有如平板的单晶氧化物半导体的结构，而是具有砖块或块体堆积的颗粒5100(纳米晶)的集合体的排列的结构。另外， 颗粒5100之间没有晶界。因此，即使因成膜时的加热、成膜后的加热或弯曲等在CAAC-OS中发生收缩等变形，也能够缓和局部应力或者能够解除畸变。因此，上述结构适合于柔性半导体装置。注意，nc-OS具有其颗粒5100(纳米晶)无序地堆积的排列。
当离子5101碰撞到靶材5130时，有时不仅是颗粒5100，氧化锌等也分离。氧化锌比颗粒5100轻，因此在颗粒5100之先到达衬底5120的顶面。其结果是，该氧化锌形成厚度为大于或等于0.1nm且小于或等于10nm、大于或等于0.2nm且小于或等于5nm或者大于或等于0.5nm且小于或等于2nm的氧化锌层5102。图44A至44D是截面示意图。
如图44A所示，在氧化锌层5102上沉积颗粒5105a和颗粒5105b。在此，颗粒5105a和颗粒5105b的侧面彼此接触。另外，颗粒5105c沉积到颗粒5105b上，然后在颗粒5105b上滑动。此外，与氧化锌一起从靶材分离的多个粒子5103因来自衬底5120的热量而晶化，并在颗粒5105a的其他侧面上形成区域5105a1。注意，多个粒子5103有可能包含氧、锌、铟或镓等。
然后，如图44B所示，区域5105a1生长成颗粒5105a的一部分而形成颗粒5105a2。另外，颗粒5105c的侧面与颗粒5105b的其他侧面接触。
接着，如图44C所示，颗粒5105d沉积到颗粒5105a2及颗粒5105b上，然后在颗粒5105a2及颗粒5105b上滑动。另外，颗粒5105e在氧化锌层5102上向颗粒5105c的其他侧面滑动。
然后，如图44D所示，颗粒5105d被配置为该颗粒5105d的侧面与颗粒5105a2的侧面接触。另外，颗粒5105e的侧面与颗粒5105c的其他侧面接触。与氧化锌一起从靶材5130分离的多个粒子5103因来 自衬底5120的热量而晶化，并在颗粒5105d的其他侧面上形成区域5105d1。
如上所述，所沉积的颗粒彼此接触地配置，然后在颗粒的侧面发生生长，由此在衬底5120上形成CAAC-OS。因此，CAAC-OS的颗粒的每一个比nc-OS的颗粒大。图41中的(3)和(2)之间的尺寸差异相当于沉积之后的生长程度。
当颗粒彼此之间的空隙极小时，有时产生大颗粒。该大颗粒具有单晶结构。例如，当从上面看时，颗粒的尺寸有时大于或等于10nm且小于或等于200nm、大于或等于15nm且小于或等于100nm或者大于或等于20nm且小于或等于50nm。此时，在用于微细的晶体管的氧化物半导体中，有时沟道形成区域容纳在大颗粒中。也就是说，可以将具有单晶结构的区域用作沟道形成区域。另外，当颗粒尺寸增大时，可以将具有单晶结构的区域用作晶体管的沟道形成区域、源区域和漏区域。
如此，当将晶体管的沟道形成区域等形成在具有单晶结构的区域中时，有时可以提高晶体管的频率特性。
如上述模型那样，可认为颗粒5100沉积在衬底5120上。因此，即使形成面不具有结晶结构，也能够形成CAAC-OS；所以，此时的生长机理是与外延生长不同的。此外，CAAC-OS的形成不需要激光晶化，并且在大面积的玻璃衬底等上也能够形成均匀的膜。例如，即使衬底5120的顶面(形成面)具有非晶结构(例如，该顶面由非晶氧化硅形成)，也能够形成CAAC-OS。
另外，可知即使作为形成面的衬底5120顶面具有凹凸，在CAAC-OS中的颗粒5100也根据衬底5120顶面的形状排列。例如，在 衬底5120的顶面为原子级平坦的情况下，颗粒5100以使其平行于a-b面的平板面朝下的方式排列。在颗粒5100的厚度均匀的情况下，形成厚度均匀、平坦且结晶性高的层。通过层叠n个(n是自然数)上述层，可以得到CAAC-OS。
在衬底5120的顶面具有凹凸的情况下，形成CAAC-OS，其中层叠有沿着该凹凸颗粒5100被排列的n个层(n是自然数)。由于衬底5120具有凹凸，在CAAC-OS中有时容易在颗粒5100之间产生空隙。注意，在此情况下，由于分子间力，即使在凹凸表面上，颗粒5100也以尽可能地减小它们之间的空隙的方式排列。因此，即使形成面具有凹凸也可以得到结晶性高的CAAC-OS。
因为根据上述模型形成CAAC-OS膜，所以溅射粒子优选具有厚度小的颗粒状。注意，当溅射粒子具有厚度大的方块状时，朝向衬底5120的面变化，而有时导致其厚度或结晶取向不均匀的膜。
根据上述成膜模型，即使在具有非晶结构的膜形成面上也可以形成结晶性高的CAAC-OS。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式8
在本实施方式中，参照图24A至24D对应用本发明的一个方式的电子设备进行说明。
通过应用本发明的一个方式的显示装置，可以制造可靠性高的柔性电子设备。
电子设备的例子是电视装置、计算机等的监视器、数码相机或数码摄像机等相机、数码相框、移动电话机(也称为移动电话或移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、大型游戏机等。
本发明的一个方式的显示装置具有柔性，由此可以沿着房屋或高楼的弯曲内/外壁、或者汽车的弯曲内/外装饰被组装。
图24A示出移动电话机的例子。移动电话机7100包括组装在外壳7101中的显示部7102、操作按钮7103、外部连接端口7104、扬声器7105、麦克风7106、相机7107等。另外，该移动电话机7100通过将本发明的一个方式的发光装置用于显示部7102来制造。根据本发明的一个方式，能够提供一种具有弯曲显示部的高可靠性移动电话机。
当用手指等触摸图24A所示的移动电话机7100的显示部7102时，可以对移动电话机7100输入数据。通过用手指等触摸显示部7102可以进行打电话及输入文字等各种操作。例如，通过触摸显示于显示部7102上的图标7108，可以启动应用程序。
通过利用操作按钮7103可以切换电源的ON、OFF。此外，可以改变显示在显示部7102上的图像的种类，例如，可以将电子邮件的编写画面切换为主菜单画面。
图24B示出手表型便携式信息终端的例子。便携式信息终端7200包括外壳7201、显示部7202、带子7203、带扣7204、操作按钮7205、输入输出端子7206等。
便携式信息终端7200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读 及编写、音乐播放、网络通讯、电脑游戏等各种应用程序。
显示部7202的显示面弯曲，并且在该弯曲显示面上可以显示图像。另外，显示部7202包括触摸传感器，可以用手指或触屏笔等触摸画面来进行操作。例如，通过触摸显示于显示部7202上的图标7207，可以启动应用程序。
通过利用操作按钮7205，可以进行电源开关、无线通讯的开关、静音模式的执行及解除、省电模式的执行及解除等各种功能。例如，通过设定组装在便携式信息终端7200中的操作系统，可以自由地设定操作按钮7205的功能。
便携式信息终端7200可以采用根据现有的通信标准的近距离无线通讯。此时，例如可以进行该便携式信息终端7200与可进行无线通讯的耳麦之间的双向通信，由此可以实现免提通话。
另外，便携式信息终端7200包括输入输出端子7206，可以通过连接器直接向其他信息终端发送数据或从其他信息终端接收数据。可以通过输入输出端子7206进行充电。另外，该充电工作也可以利用无线供电而不利用输入输出端子7206来进行。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于便携式信息终端7200的显示部7202中。
图24C示出便携式显示装置的例子。显示装置7300包括框体7301、显示部7302、操作按钮7303、显示部取出构件7304以及控制部7305。
显示装置7300在筒状的框体7301中包括卷起来的柔性显示部7102。
显示装置7300能够由控制部7305接收影像信号，且能够将所接收的影像显示于显示部7302。此外，控制部7305包括电池。此外，控制部7305也可以包括用来连接连接器的端子部，使得能够用布线从外部直接供应影像信号或电力。
通过按下该操作按钮7303，可以进行电源的ON/OFF操作以及所显示的影像的切换等。
图24D示出使用显示部取出构件7304取出显示部7302的状态下的显示装置7300。在该状态下，可以在显示部7302上显示影像。此外，通过利用框体7301表面上的操作按钮7303，可以进行单手操作。如图24C所示那样，将操作按钮7303配置在框体7301的一侧而不是框体7301的中央，来可以容易地进行单手操作。
另外，也可以在显示部7302的侧部设置加强框，使得在取出显示部7302时该显示部7302具有平面状的显示面。
此外，除了上述结构以外，可以在框体中设置扬声器，使得使用与影像信号同时接收的音声信号输出音声。
显示部7302包括本发明的一个方式的发光装置。根据本发明的一个方式，能够提供一种轻量且可靠性高的发光装置。
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施方式9
在本实施方式中，参照图37A至37F、图38A至38F以及图39A至39E说明上述实施方式所示的晶体管的变形例子。图37A至37F所示的晶体管包括：在衬底821上的绝缘膜824上的氧化物半导体层828；与氧化物半导体层828接触的绝缘膜837；以及与绝缘膜837接触且与氧化物半导体层828重叠的导电膜840。绝缘膜837具有栅极绝缘膜的功能。导电膜840具有栅电极层的功能。
此外，该晶体管设置有与氧化物半导体层828接触的绝缘膜846及与绝缘膜846接触的绝缘膜847。此外，该晶体管设置有通过绝缘膜864及绝缘膜847中的开口与氧化物半导体层828接触的导电膜856、857。导电膜856、857具有源电极层及漏电极层的功能。此外，该晶体管设置有与绝缘膜847及导电膜856、857接触的绝缘膜862。
作为本实施方式所示的晶体管的结构及接触于该结构的导电膜及绝缘膜，可以适当地使用上述实施方式所示的晶体管的结构及接触于该结构的导电膜及绝缘膜。
在图37A所示的晶体管中，氧化物半导体层828包括：与导电膜840重叠的区域中的区域828a以及包含杂质元素的区域828b、828c。该区域828b及828c之间夹有区域828。导电膜856、857分别与区域828b、828c接触。区域828a被用作沟道区。区域828b、828c具有比区域828a低的电阻率，并可以称为低电阻区。区域828b、828c被用作源区及漏区。
或者，如图37B所示的晶体管那样，氧化物半导体层828可以具有如下结构：不对与导电膜856、857接触的区域828d、828e添加杂质元素。此时，包含杂质元素的区域828b、828c设置在接触于导电膜856、857的区域828d、828e与区域828a之间。当导电膜856、857被施加电压时区域828d、828e具有导电性，因此区域828d、828e具有 源区及漏区的功能。
通过在形成导电膜856、857之后使用导电膜840及导电膜856、857作为掩模对氧化物半导体层添加杂质元素，来可以形成图37B所示的晶体管。
导电膜840的端部可以为锥形。在绝缘膜837接触导电膜840的面与导电膜840的侧面之间形成的角度θ1可以小于90°、大于或等于10°且小于或等于85°、大于或等于15°且小于或等于85°、大于或等于30°且小于或等于85°、大于或等于45°且小于或等于85°、或者大于或等于60°且小于或等于85°。当角度θ1小于90°、大于或等于10°且小于或等于85°、大于或等于15°且小于或等于85°、大于或等于35°且小于或等于85°、大于或等于45°且小于或等于85°、大于或等于60°且小于或等于85°时，能够提高对绝缘膜837及导电膜840的侧面的绝缘膜846的覆盖性。
接着，说明区域828b、828c的变形例子。图37C至37F是图37A所示的氧化物半导体层828附近的放大图。沟道长度L是指包含杂质元素的一对区域之间的间隔。
如图37C所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a、区域828b、区域828c之间的边界隔着绝缘膜837与导电膜840的端部一致或大致一致。换言之，从上面看时，区域828a、区域828b、区域828c之间的边界与导电膜840的端部一致或大致一致。
或者，如图37D所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a具有不与导电膜840的端部重叠的区域。该区域具有偏置区域(offset region)的功能。将沟道长度方向上的偏置区域的长度记为Loff。注意，当设置有多个偏置区域时，Loff表示一个偏置区域的长度。Loff包括在 沟道长度中。此外，Loff小于沟道长度L的20％、10％、5％或2％。
或者，如图37E所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828b、828c具有隔着绝缘膜837与导电膜840重叠的区域。该区域具有重叠区域(overlap region)的功能。将沟道长度方向上的重叠区域的长度记为Lov。Lov小于沟道长度L的20％、10％、5％或2％。
或者，如图37F所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a与区域828b之间设置有区域828f，并且，区域828a与区域828c之间设置有区域828g。区域828f、828g具有比区域828b、828c低的杂质元素浓度及高电阻率。虽然在此区域828f、828g与绝缘膜837重叠，但是该区域828f、828g也可以与绝缘膜837及导电膜840重叠。
注意，在图37C至37F中，说明了图37A所示的晶体管，但是，图37B所示的晶体管可以适当地采用图37C至37F的结构。
在图38A所示的晶体管中，绝缘膜837的端部位于导电膜840的端部的外侧。换言之，绝缘膜837具有其端部突出于导电膜840的端部的形状。绝缘膜846可以与区域828a离开，因此可以防止绝缘膜846所含的氮、氢等进入到被用作沟道区的区域828a。
在图38B所示的晶体管中，绝缘膜837及导电膜840具有锥形，并且各锥形的角度彼此不同。换言之，角度θ1与角度θ2不同，其中，角度θ1是在绝缘膜837接触导电膜840的面与导电膜840的侧面之间形成的，角度θ2是在氧化物半导体层828接触绝缘膜837的面与绝缘膜837的侧面之间形成的。角度θ2可以小于90°、大于或等于30°且小于或等于85°、或者大于或等于45°且小于或等于70°。例如，当角度θ2小于角度θ1时，绝缘膜846的覆盖性提高。或者，当角度θ2大于角度θ1时，绝缘膜846可以与区域828a离开，因此可以防止绝缘膜846 所含的氮、氢等进入用作沟道区的区域828a。
接着，参照图38C至38F说明区域828b、828c的变形例子。图38C至38F是图38A所示的氧化物半导体层828附近的放大图。
如图38C所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a、区域828b、区域828c之间的边界隔着绝缘膜837与导电膜840的端部一致或大致一致。换言之，从上面看时，区域828a、区域828b、区域828c之间的边界与导电膜840的端部一致或大致一致。
如图38D所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a具有不与导电膜840重叠的区域。该区域具有偏置区域的功能。换言之，从上面看时，区域828b、828c的端部与绝缘膜837的端部一致或大致一致，且不与导电膜840的端部重叠。
如图38E所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828b、828c具有隔着绝缘膜837与导电膜840重叠的区域。将该区域称为重叠区域。换言之，从上面看时，区域828b、828c的端部与导电膜840重叠。
如图38F所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a与区域828b之间设置有区域828f，并且，区域828a与区域828c之间设置有区域828g。区域828f、828g具有比区域828b、828c低的杂质元素浓度及高电阻率。虽然在此区域828f、828g与绝缘膜837重叠，但是该区域828f、828g也可以与绝缘膜837及导电膜840重叠。
注意，在图38C至38F中，说明了图38A所示的晶体管，但是，图38B所示的晶体管可以适当地采用图38C至38F的结构。
在图39A所示的晶体管中，导电膜840具有叠层结构，该叠层结 构包括与绝缘膜837接触的导电膜840a及与导电膜840a接触的导电膜840b。导电膜840a的端部位于导电膜840b的端部的外侧。换言之，绝缘膜840a具有其端部突出于导电膜840b的端部的形状。
接着，说明区域828b、828c的变形例子。注意，图39B至39E是图39A所示的氧化物半导体层828附近的放大图。
如图39B所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a、区域828b、区域828c之间的边界隔着绝缘膜837与导电膜840中的导电膜840a的端部一致或大致一致。换言之，从上面看时，区域828a、区域828b、区域828c之间的边界与导电膜840的端部一致或大致一致。
如图39C所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a具有不与导电膜840重叠的区域。该区域具有偏置区域的功能。该结构也可以具有如下结构：从上面看时，区域828b、828c的端部与绝缘膜837的端部一致或大致一致，且不与导电膜840的端部重叠。
如图39D所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828b、828c具有与导电膜840(具体而言，导电膜840a)重叠的区域。将该区域称为重叠区域。换言之，从上面看时，区域828b、828c的端部与导电膜840a重叠。
如图39E所示，在沟道长度方向上的截面图中，区域828a与区域828b之间设置有区域828f，并且，区域828a与区域828c之间设置有区域828g。杂质元素穿过导电膜840被添加到区域828f、828g，因此区域828f、828g具有比区域828b、828c低的杂质元素浓度及高电阻率。虽然在此区域828f、828g与导电膜840a重叠，但是该区域828f、828g也可以与导电膜840a及导电膜840b重叠。
绝缘膜837的端部也可以位于导电膜840a的端部的外侧。
或者，绝缘膜837的侧面也可以弯曲。
或者，绝缘膜837也可以具有锥形。换言之，在氧化物半导体层828接触绝缘膜837的面与绝缘膜837的侧面之间形成的角度也可以小于90°，优选大于或等于30°且小于90°。
如图39A至39E所示，氧化物半导体层828包括区域828f、828g，该区域828f、828g具有比区域828b、828c低的杂质元素浓度及高电阻率，由此能够缓和漏区的电场。因此，能够降低起因于漏区的电场的晶体管的劣化，诸如晶体管的阈值电压的变动。
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
符号说明
101：结构体、101a：旋转体、101b：构件、102：起点、103：加工构件、103a：构件、103b：构件、104：部分、105：载物台、107：引导、108：箭头、109：旋转轴、111：构件、151：结构体、152：结构体、153：加工构件、153a：构件、153b：构件、155：载物台、156：载物台、157：支撑体、158：输送辊、159：旋转轴、160：栅极绝缘膜、161：构件、162：起点、170：栅电极层、190：晶体管、194：晶体管、300：显示装置、300a：显示装置、300b：显示装置、301：柔性衬底、302：像素部、304：电路部、305：电路部、307：柔性衬底、308：FPC端子部、310：信号线、311：布线部、312：密封材料、316：FPC、318a：粘合层、318b：粘合层、320a：有机树脂层、320b：有机树脂层、321a：绝缘膜、321b：绝缘膜、334：绝缘膜、336：着色层、338：遮光层、350：晶体管、352：晶体管、360：连接电极、364：绝缘膜、366：绝缘膜、368：绝缘膜、370：平坦化绝缘膜、372：导电膜、374：导电膜、375：液晶元件、376：液晶层、378：间隔物、380：各向异性导电膜、400：显示装置、408：FPC、410：元件层、411：元件层、430：绝缘膜、432：密封层、434：绝缘膜、444：导电膜、446：EL层、448：导电膜、462：衬底、463：衬底、468：紫外线、480：发光元件、501：像素电路、502：像素部、504：驱动电路部、504a：栅极驱动器、504b：源极驱动器、506：保护电路、507：端子部、550：晶体管、552：晶体管、554：晶体管、560：电容器、562：电容器、570：液晶元件、572：发光元件、600：准分子激光器装置、610a：激光、610b：激光、610c：激光、610d：线状光束、630：光学系统、650：反射镜、670：透镜、700：加工物、710：加工区域、720：衬底、801：抗蚀剂掩模、802：抗蚀剂掩模、803：抗蚀剂掩模、810：杂质、821：衬底、824：绝缘膜、828：氧化物半导体层、828a：区域、828b：区域、828c：区域、828d：区域、828e：区域、828f：区域、828g：区域、837：绝缘膜、840：导电膜、840a：导电膜、840b：导电膜、846：绝缘膜、847：绝缘膜、856：导电膜、857：导电膜、862：绝缘膜、900：衬底、910：有机树脂层、915：绝缘膜、920：栅电极层、921：导电膜、930：栅极绝缘膜、931：栅极绝缘膜、932：栅极绝缘膜、933：绝缘膜、935：绝缘层、940：氧化物半导体层、940a：氧化物半导体膜、940b：氧化物半导体膜、940c：氧化物半导体膜、941a：氧化物半导体层、941b：氧化物半导体层、942a：氧化物半导体层、942b：氧化物半导体层、942c：氧化物半导体层、943a：氧化物半导体层、950：源电极层、951：源区、960：漏电极层、961：漏区、970：绝缘膜、975：绝缘膜、980：绝缘膜、990：绝缘膜、7100：移动电话机、7101：框体、7102：显示部、7103：操作按钮、7104：外部连接端口、7105：扬声器、7106：麦克风、7107：相机、7108：图标、7200：便携式信息终端、7201：框体、7202：显示部、7203：带子、7204：带扣、7205：操作按钮、7206：输入输出端子、7207：图标、7300：显 示装置、7301：框体、7302：显示部、7303：操作按钮、7304：构件、7305：控制部、5100：颗粒、5100a：颗粒、5100b：颗粒、5101：离子、5102：氧化锌层、5103：粒子、5105a：颗粒、5105a1：区域、5105a2：颗粒、5105b：颗粒、5105c：颗粒、5105d：颗粒、5105d1：区域、5105e：颗粒、5120：衬底、5130：靶材、5161：区域、8000：显示模块、8001：上盖、8002：下盖、8003：FPC、8004：触摸面板、8005：FPC、8006：显示面板、8007：背光、8008：光源、8009：框架、8010：印刷电路板、8011：电池
本申请基于2013年12月2日由日本专利局受理的日本专利申请第2013-249631号、2013年12月12日由日本专利局受理的日本专利申请第2013-256872号、2013年12月27日由日本专利局受理的日本专利申请第2013-272176号以及2014年4月11日由日本专利局受理的日本专利申请第2014-047348号，其全部内容通过引用纳入本文。

Claims (22)

1.一种用于从衬底剥离有机树脂层的加工装置，所述加工装置包括：
激光振荡器，配置成发射激光；
光学系统，配置成使所述激光扩展；
反射镜，配置成反射所述激光；以及
透镜，配置成使所述激光聚集成线状光束，
其中，所述反射镜配备在所述光学系统与所述透镜之间，
其中，使所述反射镜的反射表面倾斜，使得所述激光的行进方向指向所述衬底的第一表面，
其中，所述加工装置配置成使用所述线状光束照射所述有机树脂层，
其中，所述有机树脂层在所述衬底的第二表面上形成，以及
其中，所述线状光束经所述衬底的所述第一表面和所述第二表面进入所述有机树脂层。
2.一种用于从衬底剥离有机树脂层的加工装置，所述加工装置包括：
激光振荡器，配置成发射激光；
光学系统，配置成使所述激光扩展；
反射镜，配置成反射所述激光；以及
透镜，配置成使所述激光聚集成线状光束，
其中，所述反射镜配备在所述光学系统与所述透镜之间，
其中，使所述反射镜的反射表面倾斜，使得所述激光的行进方向指向所述衬底的第一表面，
其中，所述加工装置配置成使用所述线状光束照射所述有机树脂层，
其中，所述有机树脂层在所述衬底的第二表面上形成，
其中，所述线状光束经所述衬底的所述第一表面和所述第二表面进入所述有机树脂层，以及
其中，所述加工装置配置成将所述衬底相对于所述线状光束移动。
3.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述线状光束在所述衬底的所述第一表面的宽度大于所述线状光束在所述衬底的所述第二表面的宽度。
4.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述激光振荡器包含在准分子激光器装置中。
5.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述激光的波长为308nm或更大。
6.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述激光是脉冲激光。
7.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述光学系统配置成使所述激光扩展。
8.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述光学系统配置成合成多个激光。
9. 根据权利要求1或2所述的加工装置，
其中，所述激光在所述透镜上具有宽度和大于所述宽度的长度，以及
其中，所述激光的所述长度方向上的整体位于所述透镜的两个边缘的内侧。
10.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述加工装置包括多个激光振荡器。
11.根据权利要求1或2所述的加工装置，其中，所述线状光束的长度大于或等于所述衬底的一边。
12.一种用于从衬底剥离有机树脂层的加工装置，所述加工装置包括：
激光振荡器，配置成发射激光；
光学系统，配置成使所述激光扩展；以及
透镜，配置成使所述激光聚集成线状光束，
其中，所述加工装置配置成使用所述线状光束照射加工区域，
其中，所述加工区域包含所述有机树脂层与所述衬底之间的界面，以及
其中，所述线状光束经所述衬底进入所述加工区域。
13.一种用于从衬底剥离有机树脂层的加工装置，所述加工装置包括：
多个激光振荡器，配置成发射多个激光；
光学系统，配置成合成所述多个激光并使所述合成的激光扩展；以及
透镜，配置成使所述合成的激光聚集成线状光束，
其中，所述加工装置配置成使用所述线状光束照射加工区域，
其中，所述加工区域包含所述有机树脂层与所述衬底之间的界面，以及
其中，所述线状光束经所述衬底进入所述加工区域。
14.根据权利要求13所述的加工装置，其中，所述多个激光振荡器包含在准分子激光器装置中。
15. 根据权利要求13所述的加工装置，
其中，所述合成的激光在所述透镜上具有宽度和大于所述宽度的长度，以及
其中，所述合成的激光的所述长度方向上的整体位于所述透镜的两个边缘的内侧。
16.一种用于从衬底剥离有机树脂层的加工装置，所述加工装置包括：
激光振荡器，配置成发射激光；
光学系统，配置成使所述激光扩展；以及
透镜，配置成使所述激光聚集成线状光束，
其中，所述加工装置配置成使用所述线状光束照射作为加工区域的界面，
其中，所述界面处于所述有机树脂层与所述衬底之间，以及
其中，所述线状光束经所述衬底进入所述加工区域。
17.根据权利要求12或16所述的加工装置，其中，所述激光振荡器包含在准分子激光器装置中。
18.根据权利要求12、13和16中的任一项所述的加工装置，其中，所述激光的波长为308nm或更大。
19.根据权利要求12、13和16中的任一项所述的加工装置，其中，所述激光是脉冲激光。
20. 根据权利要求12或16所述的加工装置，
其中，所述激光在所述透镜上具有宽度和大于所述宽度的长度，以及
其中，所述激光的所述长度方向上的整体位于所述透镜的两个边缘的内侧。
21.根据权利要求12、13和16中的任一项所述的加工装置，其中，所述线状光束的长度大于或等于所述衬底的一边。
22.根据权利要求12、13和16中的任一项所述的加工装置，其中，所述衬底是玻璃衬底。
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