CN109075079B - 剥离方法及柔性装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种成本低且生产率高的剥离方法。在形成用衬底上使用具有感光性及热固化性的材料形成厚度为0.1μm以上且3μm以下的第一层，通过光刻法在第一层中形成开口来形成具有开口的树脂层，以与树脂层的开口重叠的方式形成硅层或氧化物层，在树脂层上形成包含金属氧化物的晶体管，在硅层或氧化物层上通过与晶体管的源极或漏极的相同的制造工序形成导电层，对树脂层、以及硅层和氧化物层中的一个照射激光，将晶体管及导电层与形成用衬底分离。

Description

剥离方法及柔性装置的制造方法
技术领域
本发明的一个实施方式涉及一种剥离方法及柔性装置的制造方法。
注意，本发明的一个实施方式不局限于上述技术领域。本发明的一个实施方式的技术领域的例子包括半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置(例如，触摸传感器等)、输入-输出装置(例如，触摸面板等)以及它们的驱动方法或它们的制造方法。
在本说明书等中，半导体装置一般是指能够通过利用半导体特性而工作的装置。晶体管、半导体电路、运算装置及存储装置等都是半导体装置的一个实施方式。另外，摄像装置、电光装置、发电装置(例如，薄膜太阳能电池及有机薄膜太阳能电池等)及电子设备有时各自包括半导体装置。
背景技术
已知应用有机电致发光(EL)元件或液晶元件的显示装置。此外，显示装置的例子包括具备发光二极管(LED)等发光元件的发光装置、以电泳方式等进行显示的电子纸等。
有机EL元件的一般具有在一对电极之间夹有包含发光性有机化合物的层的结构。通过对该元件施加电压，发光性有机化合物可以发射光。由于使用上述有机EL元件，可以实现薄型、轻量、对比度高且功耗低的显示装置。
此外，通过在柔性衬底(薄膜)上形成晶体管等半导体元件以及有机EL元件等显示元件，可以提供柔性显示装置。
在专利文献1中公开了在经过牺牲层对设置有耐热性树脂层及电子元件的支撑衬底照射激光之后，将耐热性树脂层从玻璃衬底剥离来制造柔性显示装置的方法。
[参考文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2015-223823号公报
发明内容
本发明的一个实施方式的目的之一是提供一种新颖的剥离方法。本发明的一个实施方式的目的之一是提供一种成本低且生产率高的剥离方法。本发明的一个实施方式的目的之一是使用大型衬底进行剥离。
本发明的一个实施方式的目的之一是提供一种新颖的柔性装置的制造方法。本发明的一个实施方式的目的之一是提供一种可靠性高的柔性装置的制造方法。本发明的一个实施方式的目的之一是以低温制造柔性装置。本发明的一个实施方式的目的之一是提供一种制造工序简化的柔性装置的制造方法。本发明的一个实施方式的目的之一是提供一种成本低且生产率高的柔性装置的制造方法。本发明的一个实施方式的目的之一是使用大型衬底制造柔性装置。
注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个实施方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
本发明的一个实施方式是一种柔性装置的制造方法，包括：在形成用衬底上使用具有感光性及热固化性的材料形成厚度为0.1μm以上且3μm以下的第一层的步骤；通过光刻法在第一层中形成开口来形成具有开口的树脂层的步骤；以与树脂层的开口重叠的方式形成硅层的步骤；在树脂层上形成包含金属氧化物的晶体管的步骤；在硅层上通过与晶体管的源极或漏极的制造工序相同的制造工序形成导电层的步骤；对树脂层及硅层照射激光的步骤；以及从形成用衬底分离晶体管及导电层的步骤。
作为上述实施方式中的硅层，也可以形成具有被照射光而释放氢的功能的硅层。
作为上述实施方式中的硅层，也可以形成氢化非晶硅层。
在上述实施方式中，也可以从形成用衬底一侧对树脂层及硅层照射激光。
本发明的一个实施方式是一种柔性装置的制造方法，包括：在形成用衬底上使用具有感光性及热固化性的材料形成厚度为0.1μm以上且3μm以下的第一层的步骤；通过光刻法在第一层中形成开口来形成具有开口的树脂层的步骤；以与树脂层的开口重叠的方式形成氧化物层的步骤；在树脂层上形成包含金属氧化物的晶体管的步骤；在氧化物层上通过与晶体管的源极或漏极的制造工序相同的制造工序形成导电层的步骤；对树脂层及氧化物层照射激光的步骤；以及从形成用衬底分离晶体管及导电层的步骤。
作为上述实施方式中的氧化物层，也可以形成包含铝、镓、钇和锡中的任一个、铟及锌的氧化物层。
在上述实施方式中，也可以从形成用衬底一侧对树脂层及氧化物层照射激光。
作为上述实施方式中的激光，也可以使用线性激光。
在上述实施方式中，也可以使用粘度为5cP以上且低于100cP的溶液形成第一层。
在上述实施方式中，也可以使用旋涂机形成第一层。
在上述实施方式中，也可以以第一温度对第一层进行加热来形成树脂层，并且也可以以低于第一温度的温度制造晶体管。
根据本发明的一个实施方式可以提供一种新颖的剥离方法。根据本发明的一个实施方式可以提供一种成本低且生产率高的剥离方法。根据本发明的一个实施方式可以使用大型衬底进行剥离。
根据本发明的一个实施方式可以提供一种新颖的柔性装置的制造方法。根据本发明的一个实施方式可以提供一种可靠性高的柔性装置的制造方法。根据本发明的一个实施方式可以以低温制造柔性装置。根据本发明的一个实施方式可以提供一种制造工序简化的柔性装置的制造方法。根据本发明的一个实施方式可以提供一种成本低且生产率高的柔性装置的制造方法。根据本发明的一个实施方式可以制造使用大型衬底的柔性装置。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个实施方式并不一定必须实现所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图说明
图1A至图1D是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图2A至图2C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图3A至图3C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图4A至图4C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图5A至图5C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图6A和图6B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图7A至图7D是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图8A至图8C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图9A至图9C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图10A至图10C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图11A至图11C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图12A和图12B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图13A至图13C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图14A至图14C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图15A至图15C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图16A至图16C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图17A至图17C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图18A和图18B是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图19A和图19B是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图20A和图20B是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图21是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图22A和图22B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图23A和图23B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图24A至图24C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图25A至图25C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图26A至图26C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图27A和图27B是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图28A和图28B是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图29A和图29B是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图30是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图31A和图31B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图32A和图32B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图33A和图33B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图34A和图34B是各自示出柔性装置的一个例子的图。
图35A至图35C是示出柔性装置的制造方法的一个例子的图。
图36A至图36F示出电子设备的例子。
图37A和图37B是示出实施例1的加工构件和剥离后的构件的图。
图38A和图38B是示出实施例1的结果的照片。
图39A至图39F是示出实施例1的结果的照片。
图40A至图40F是示出实施例1的结果的照片。
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局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。此外，当对表示具有相同功能的部分时有时附上相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
为了便于理解，有时附图中示出的各结构的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。
注意，根据情况或状况，可以互相替换用语“膜”和“层”。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
[实施方式1]
在本实施方式中，说明本发明的一个实施方式的剥离方法、柔性装置及柔性装置的制造方法。
本发明的一个实施方式是一种柔性装置的制造方法，其中在形成用衬底上使用具有感光性及热固化性的材料形成厚度为0.1μm以上且3μm以下的第一层，通过光刻法在第一层中形成开口来形成具有开口的树脂层，以与树脂层的开口重叠的方式形成第二层，在树脂层上形成包含氧化物半导体的晶体管，在第二层上通过与晶体管的源极或漏极相同的制造工序形成导电层，对树脂层及第二层照射激光，将晶体管及导电层从形成用衬底分离。注意，第二层可以为硅层或氧化物层。
在本说明书等中，有时将氧化物半导体称为金属氧化物。
在本发明的一个实施方式中，对第二层照射激光。在第二层为硅层的情况下，第二层因吸收光而被加热，由此释放氢。例如，氢被释放为气态。气态氢可以在第二层中或第二层的表面上形成泡状的区域(或者，脆弱区域或具有空洞的区域)。
第二层被照射光而释放出氢。由此，降低第二层与接触于该第二层的层之间的紧密性，并且在该两层之间的界面发生分离。或者，通过从第二层释放出氢，第二层本身受伤，因此在第二层中发生分离。
此外，在第二层为氧化物层的情况下，通过对氧化物层照射激光，可以降低第二层与接触于该第二层的层之间的紧密性，并且可以在该两层之间的界面发生分离。或者，第二层本身受伤，因此在第二层中发生分离。
在本发明的一个实施方式中，在晶体管的沟道形成区域中使用氧化物半导体。通过使用氧化物半导体，与使用低温多晶硅(LTPS)的情况相比，可以降低工序的最高温度。
当将LTPS用于晶体管的沟道形成区域时，由于施加500℃至550℃左右的温度，所以树脂层需要具有耐热性。此外，为了在激光晶化的工序中缓和损伤，需要增加树脂层的厚度。
另一方面，使用氧化物半导体形成的晶体管可以在350℃以下，甚至为300℃以下的温度下形成。因此，树脂层不需要具有高耐热性。因此，树脂层的耐热温度可以低，可以扩大材料的选择范围。因此，由于使用氧化物半导体形成的晶体管不需要激光晶化的工序，所以树脂层可以变薄。树脂层不需要具有高耐热性且可以变薄，由此可以期待大幅度地降低装置制造的成本。此外，优选使用氧化物半导体，因为与使用LTPS的情况相比，工序可以简化。
在本发明的一个实施方式中，在树脂层的耐热温度以下的温度下形成晶体管等。在此，例如可以利用加热引起的重量减少率，具体而言，利用5％失重温度(因加热而树脂层的重量减少5％时的加热温度)等进行树脂层的耐热性的评价。树脂层的5％失重温度优选为450℃以下,更优选为400℃以下，进一步优选低于400℃，再优选低于350℃。例如，晶体管在350℃以下，进一步为300℃以下的温度下制造。
在本发明的一个实施方式中，进行利用线性激光束的照射。可以有效地利用在LTPS等的生产线中使用的激光装置。线性激光束集聚为长矩形状(成形为线性激光束)以对树脂层及第二层照射光。由此，可以将晶体管从形成用衬底分离。
在本发明的一个实施方式中，将感光性材料用于树脂层的制造。当使用感光性材料时，可以容易形成具有所希望形状的树脂层。例如，可以容易在树脂层中形成开口。
例如，在树脂层中形成开口之后分离导电层与形成用衬底并以覆盖开口的方式配置第二层及导电层，由此形成其一部分露出的电极(也称为背面电极或贯通电极)。可以将该电极用作外部连接端子。
在本实施方式中，示出通过形成在树脂层中的开口电连接外部连接端子与柔性印刷电路板(FPC)等电路板的例子。
可以利用本发明的一个实施方式的剥离方法制造柔性装置。以下，使用图1A至图1D、图2A至图2C、图3A至图3C、图4A至图4C、图5A至图5C、图6A和图6B、图7A至图7D、图8A至图8C、图9A至图9C、图10A至图10C、图11A至图11C、图12A和图12B、图13A至图13C以及图14A至图14C对本发明的一个实施方式的柔性装置及其制造方法进行详细的说明。在此，对作为柔性装置制造包括晶体管及有机EL元件的显示装置(也称为有源矩阵型有机EL显示装置)的例子进行说明。通过将具有柔性的材料用作衬底，可以实现可弯曲的有机EL显示装置。
注意，构成显示装置的薄膜(即，绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用溅射法、化学气相沉积(CVD)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(PLD)法或原子层沉积(ALD)法等中的任何方法形成。作为CVD法，也可以利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法或热CVD法。作为热CVD法的例子，也可以利用有机金属化学气相沉积(MOCVD)法。
构成显示装置的薄膜(即，绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂、浸渍、喷涂、喷墨、分配、丝网印刷、胶版印刷等方法或者使用刮刀(doctor knife)、狭缝式涂布机、辊涂机、帘式涂布机或刮刀式涂布机等形成。
当对包括在显示装置的薄膜进行加工时，可以利用光刻法等。另外，可以利用使用遮蔽掩模的成膜方法形成岛状薄膜。另外，可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。光刻法的例子包括如下方法：在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模，通过蚀刻等对该薄膜进行加工，来去除抗蚀剂掩模的方法；以及形成感光性薄膜，并对其进行曝光及显影来将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
在使用光的情况下，作为用于光刻法中的曝光的光，可以使用i线光(波长365nm)、g线光(波长436nm)、h线光(波长405nm)或混合i线、g线和h线而成的光。此外，可以使用紫外线、KrF激光或ArF激光等。曝光也可以利用液浸曝光技术进行。作为用于曝光的光，也可以使用极紫外光(EUV)或X射线。可以使用电子束代替用于曝光的光。优选的是，使用极紫外光(EUV)、X射线或电子束，因为可以进行极其精细的加工。注意，在通过利用电子束等光束进行扫描而进行曝光时，不需要光掩模。
可以将干蚀刻、湿蚀刻及喷砂法等用于薄膜的蚀刻。
[制造方法例子1]
首先，在形成用衬底14上使用具有感光性及热固化性的材料形成第一层24(参照图1A)。
具体而言，以0.1μm以上且3μm以下的厚度形成具有感光性及热固化性的材料。
在本发明的一个实施方式中，因为作为第一层24使用感光性材料，所以通过使用光的光刻法，可以去除第一层24的一部分。具体而言，在沉积该材料之后，进行用来去除溶剂的加热处理(也被称为预烤处理)，然后使用光掩模进行曝光。接着，通过进行显影处理，去除不需要的部分。此外，通过进行加热处理(也被称为后烤处理)，形成具有开口的树脂层23。图1B示出在树脂层23中形成到达形成用衬底14的开口的例子。
注意，通过上述加热处理(后烤处理)，可以减少树脂层23中的释放气体的成分(例如，氢或水)。尤其是，优选在比形成在树脂层23上的各层的制造温度高的温度下进行加热处理。例如，当在晶体管的制造温度为350℃以下时，优选以高于350℃且450℃以下的温度对将成为树脂层23的膜进行加热，更优选为400℃以下，进一步优选低于400℃，再优选低于375℃。由此，可以大幅度地减少在晶体管的制造工序中从树脂层23释放的气体。
第一层24优选使用旋涂机形成。通过利用旋涂法，可以在大型衬底上均匀地形成薄膜。
第一层24优选使用粘度为5cP以上且低于500cP，更优选为5cP以上且低于100cP，进一步优选为10cP以上且50cP以下的溶液形成。溶液的粘度越低，涂敷越容易。另外，溶液的粘度越低，越可以防止气泡的混入，这实现品质良好的膜。
树脂层23具有柔性。形成用衬底14的柔性比树脂层23低。
树脂层23优选使用感光性聚酰亚胺树脂(也称为PSPI)形成。
能够用来形成树脂层23的具有感光性及热固化性的材料的例子包括丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂。
树脂层23的厚度优选为0.01μm以上且小于10μm，更优选为0.1μm以上且3μm以下，进一步优选为0.5μm以上且1μm以下。通过使用粘度低的溶液，可以容易将树脂层23形成得薄。
此外，树脂层23例如可以通过浸渍、喷涂、喷墨、分配、丝网印刷、胶版印刷或者利用刮刀、狭缝式涂布机、辊涂机、帘式涂布机、刮刀式涂布机形成。
树脂层23的热膨胀系数优选为0.1ppm/℃以上且20ppm/℃以下，更优选为0.1ppm/℃以上且10ppm/℃以下。树脂层23的热膨胀系数越低，越可以防止加热导致的晶体管等的损伤。
在树脂层23位于显示装置的显示面一侧时，树脂层23优选对可见光具有高透光性。
形成用衬底14具有足够高的刚性以便于传送，并具有抗制造工序中的加热的耐性。能够用于形成用衬底14的材料的例子包括玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石、树脂、半导体、金属和合金。玻璃的例子包括无碱玻璃、钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃等。
接着，形成第二层47(参照图1C)。第二层47可以以如下方式形成：形成硅膜，形成抗蚀剂掩模，对该硅膜进行蚀刻，并且去除抗蚀剂掩模。
作为第二层47，例如可以使用因加热而释放出氢的硅层。尤其是，优选使用氢化非晶硅(a-Si：H)膜。氢化非晶硅膜例如可以通过使用包含SiH4的沉积气体的等离子体CVD法形成。作为第二层47优选使用具有结晶性的硅层。在沉积第二层47之后，可以在包含氢的气氛下进行加热处理，以便使第二层47可以包含较多的氢。
例如，当沉积气体包含镓或砷等杂质时，在成膜中杂质可以包含在第二层47中。或者，在形成第二层47之后，通过添加该杂质可以使第二层47低电阻化。例如可以利用离子掺杂或离子注入进行杂质的添加。具体而言，通过添加磷或砷等，可以使第二层47n型化。通过添加硼、铝或镓等，可以使第二层47p型化。此外，第二层47的导电性优选高。
注意，在第二层为硅层的情况下，优选以不容易引起从第二层47的氢释放的温度进行后面说明的在对层照射激光之前进行的各工序。由此，可以抑制在对层照射激光之前第二层47被剥离等问题、以及成品率的降低。
此外，作为第二层47可以使用氧化物绝缘层、氧化物导电层(包括杂质态的氧化物半导体层)或氧化物半导体层等氧化物层。尤其是，氧化物半导体层及氧化物导电层是优选的，因为与氧化硅层等氧化物绝缘层相比，其带隙较窄且更容易吸收光。并且，第二层47优选为氧化物导电层，因为可以将第二层47用作可被用作外部连接端子的电极。氧化物导电层可以通过使氧化物半导体层低电阻化而形成。
氧化物半导体是其电阻能够由半导体材料的膜中的氧空位和/或半导体材料的膜中的氢或水等杂质的浓度控制的半导体材料。由此，通过选择对氧化物半导体层进行增加氧空位和/或杂质浓度的处理或者对氧化物半导体层进行降低氧空位和/或杂质浓度的处理，可以控制氧化物导电层的电阻率。
具体而言，可以使用等离子体处理控制氧化物半导体层的电阻率。例如，可以利用使用包含选自稀有气体(He、Ne、Ar、Kr或Xe)、氢、硼、磷及氮中的一种以上的气体进行的等离子体处理。等离子体处理例如在Ar气氛下、Ar和氮的混合气体气氛下、Ar和氢的混合气体气氛下、氨气氛下、Ar和氨的混合气体气氛下或氮气氛下等进行。由此，氧化物半导体层可以具有高载流子密度以及低电阻率。
可以利用离子注入法、离子掺杂法或等离子体浸没离子注入法等，将氢、硼、磷或氮注入到氧化物半导体层，由此可以使氧化物半导体层的电阻率降低。
或者，可以使用如下方法：以与氧化物半导体层接触的方式形成包含氢和/或氮的膜，氢和/或氮从该膜扩散到氧化物半导体层中。由此，氧化物半导体层可以具有高载流子密度以及低电阻率。
当在柔性装置的制造工序中进行加热处理时，氧化物半导体层被加热而从氧化物半导体层释放氧，由此氧空位有可能增加。由此，可以降低氧化物半导体层的电阻率。
对氧化物半导体层照射激光以便将氧化物半导体层从形成用衬底剥离，由此氧从氧化物半导体层释放，氧空位有可能增加。由此，可以降低氧化物半导体层的电阻率。
注意，使用氧化物半导体层形成的这样的氧化物导电层也可以被称为具有高载流子密度及低电阻的氧化物半导体层、具有导电性的氧化物半导体层或者具有高导电性的氧化物半导体层。
例如，可以将In-M-Zn类氧化物层(M是Al、Ga、Y或Sn)用作第二层47。尤其是，优选使用In-Ga-Zn类氧化物层。
或者，也可以使用氧化铟、铟锡氧化物(ITO)、包含钨的铟氧化物、包含钨的铟锌氧化物、包含钛的铟氧化物、包含钛的ITO、铟锌氧化物、氧化锌(ZnO)、添加有镓的ZnO或者包含硅的ITO等氧化物导电层。
第二层47的厚度例如优选为1nm以上且200nm以下，更优选为5nm以上且100nm以下。
接着，在树脂层23上形成绝缘层31(图1D)。
绝缘层31在树脂层23的耐热温度以下的温度下形成。绝缘层31优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
可以将绝缘层31用作防止包含在树脂层23中的杂质扩散到后面形成的晶体管及显示元件的阻挡层。绝缘层31例如优选具有在加热树脂层23时防止包含在树脂层23中的水分等扩散到晶体管及显示元件的功能。因此，绝缘层31优选具有高阻挡性。
作为绝缘层31，例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜等无机绝缘膜。可以使用氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。还可以使用包括上述绝缘膜中的两个以上的叠层。尤其是，优选在树脂层23上形成氮化硅膜，在氮化硅膜上形成氧化硅膜。
在作为绝缘层31使用无机绝缘膜的情况下，形成绝缘层31时的温度优选为室温(25℃)以上且350℃以下，更优选为100℃以上且300℃以下。
在树脂层23的表面具有凹凸时，绝缘层31优选覆盖该凹凸。绝缘层31可以被用作填充该凹凸的平坦化层。例如，优选将包括有机绝缘材料和无机绝缘材料的叠层用于绝缘层31。作为有机绝缘材料，例如可以使用能够用于树脂层23的树脂。
在将有机绝缘膜用于绝缘层31的情况下，形成绝缘层31时的温度优选为室温以上且350℃以下，更优选为室温以上且300℃以下。
接着，在绝缘层31上形成晶体管40(图1D、图2A和图2B)。
对显示装置的晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管。此外，也可以采用顶栅晶体管或底栅晶体管。栅电极也可以设置在沟道的上下。
这里，说明作为晶体管40制造包括氧化物半导体层44的底栅晶体管的情况。
根据本发明的一个实施方式，作为晶体管的半导体使用氧化物半导体。优选使用带隙比硅宽且载流子密度比硅小的半导体材料，因为可以降低晶体管的关态电流(off-state current)。
此外，晶体管40在树脂层23的耐热温度以下的温度下形成。晶体管40优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
具体而言，首先在绝缘层31上形成导电层41(图1D)。导电层41可以以如下方式形成：形成导电膜，形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。
形成导电膜时的温度优选为室温以上且350℃以下，更优选为室温以上且300℃以下。
显示面板所包括的导电层各自可以具有包含铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属中的任何金属或者以这些金属为主要成分的合金中的任何合金的单层结构或叠层结构。或者，也可以使用氧化铟、ITO、包含钨的铟氧化物、包含钨的铟锌氧化物、包含钛的铟氧化物、包含钛的ITO、铟锌氧化物、ZnO、添加有镓的ZnO或者包含硅的铟锌氧化物等透光性导电材料。另外，也可以使用通过使其含有杂质元素等而被低电阻化的多晶硅或氧化物半导体等半导体、或者镍硅化物等硅化物。同样地，也可以使用包含石墨烯的膜。包含石墨烯的膜例如可以使包含氧化石墨烯的膜还原来形成。可以使用包含杂质元素的氧化物半导体等半导体。或者，导电层也可以使用银、碳或铜等的导电膏或者聚噻吩等导电聚合物形成。导电膏廉价，所以是优选的。导电聚合物容易涂布，所以是优选的。
接着，形成绝缘层32(图1D)。作为绝缘层32可以使用能够用于绝缘层31的无机绝缘膜。
接着，在绝缘层31及32的与树脂层23的开口重叠的部分中形成开口(图2A)。在此，示出在绝缘层31及32中同时形成开口的例子。可以在不同的工序中形成绝缘层31及32的开口。例如，可以在形成导电层41之前在绝缘层31中形成开口。通过形成开口，使被绝缘层31及32覆盖的第二层47露出。
接着，形成氧化物半导体层44(图2B)。氧化物半导体层44可以以如下方式形成：形成氧化物半导体膜，形成抗蚀剂掩模，对该氧化物半导体膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。
沉积氧化物半导体膜时的衬底温度优选为350℃以下，更优选为室温以上且200℃以下，进一步优选为室温以上且130℃以下。
此外，氧化物半导体膜可以使用惰性气体和氧气体中的任一个形成。注意，对氧化物半导体膜的形成步骤中的氧流量比(氧分压)没有特别的限制。在得到场效应迁移率高的晶体管时，氧化物半导体膜的形成步骤中的氧流量比(氧分压)优选为0％以上且30％以下，更优选为5％以上且30％以下，进一步优选为7％以上且15％以下。
例如，氧化物半导体膜优选包括至少包含铟、锌及M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的表示为In-M-Zn类氧化物的膜。为了减少包括氧化物半导体的晶体管的电特性不均匀，除了In、Zn和M以外，氧化物半导体优选还包含稳定剂。
除了上述被用作M的金属以外，稳定剂的例子还是镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等镧系元素。
作为氧化物半导体，例如可以使用以下的氧化物中的任一个：In-Ga-Zn类氧化物、In-Al-Zn类氧化物、In-Sn-Zn类氧化物、In-Hf-Zn类氧化物、In-La-Zn类氧化物、In-Ce-Zn类氧化物、In-Pr-Zn类氧化物、In-Nd-Zn类氧化物、In-Sm-Zn类氧化物、In-Eu-Zn类氧化物、In-Gd-Zn类氧化物、In-Tb-Zn类氧化物、In-Dy-Zn类氧化物、In-Ho-Zn类氧化物、In-Er-Zn类氧化物、In-Tm-Zn类氧化物、In-Yb-Zn类氧化物、In-Lu-Zn类氧化物、In-Sn-Ga-Zn类氧化物、In-Hf-Ga-Zn类氧化物、In-Al-Ga-Zn类氧化物、In-Sn-Al-Zn类氧化物、In-Sn-Hf-Zn类氧化物、In-Hf-Al-Zn类氧化物。
注意，在此，例如，“In-Ga-Zn类氧化物”是指作为主要成分包含In、Ga和Zn的氧化物，对In:Ga:Zn的比例没有限制。此外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金属元素。
半导体层和导电层也可以具有上述氧化物中的相同金属元素。通过将相同金属元素用于半导体层和导电层，可以降低制造成本。例如，通过使用由具有相同的金属组成的金属氧化物靶材，可以降低制造成本。另外，在半导体层和导电层的加工中也可以使用相同蚀刻气体或相同蚀刻液。注意，即使半导体层和导电层具有相同的金属元素，有时其组成也互不相同。例如，在晶体管及电容器的制造工序中，膜中的金属元素脱离而使金属组成不同。
氧化物半导体的能隙优选为2eV以上，更优选为2.5eV以上，进一步优选为3eV以上。通过使用这样的能隙宽的氧化物半导体，可以减少晶体管的关态电流。
当氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时，优选用来形成In-M-Zn类氧化物的溅射靶材的金属元素的原子个数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子个数比例如优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7或In:M:Zn＝5:1:8等。注意，所形成的半导体层的金属元素的原子个数比有可能在上述溅射靶材的金属元素的原子个数比的±40％的范围内变动。
氧化物半导体膜可以利用溅射法形成。注意，可以使用脉冲激光沉积(PLD)法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法、热化学气相沉积(CVD)法、原子层沉积(ALD)法、真空蒸镀法等代替溅射法。作为热CVD法的例子，可以举出有机金属化学气相沉积(MOCVD)法。
接着，形成导电层43a、43b及43c(图2B)。导电层43a、43b及43c可以以如下方式形成：形成导电膜，形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。导电层43a及导电层43b与氧化物半导体层44连接。导电层43c通过形成在树脂层23、绝缘层31及32中的开口与第二层47连接。
注意，在对导电层43a及导电层43b进行加工时，有时在没有被抗蚀剂掩模覆盖的区域中，氧化物半导体层44部分地被蚀刻而被减薄。
优选以室温以上且350℃以下，更优选为室温以上且300℃以下的温度下形成导电膜。
通过上述步骤，可以制造晶体管40(图2B)。在晶体管40中，导电层41的一部分被用作栅极，绝缘层32的一部分被用作栅极绝缘层，导电层43a及导电层43b被用作源极和漏极。
注意，虽然示出同时形成导电层43c与导电层43a及43b的情况，但是不需要同时形成导电层43c与导电层43a及43b。例如，导电层43c也可以与导电层41同时形成。此时，在形成绝缘层31之后，在与树脂层23的开口重叠的部分的绝缘层31中形成开口。接着，形成导电膜。导电层41及43c以如下方式形成：形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。
然后，形成覆盖晶体管40的绝缘层33(图2C)。绝缘层33可以通过与绝缘层31同样的方法形成。
优选将在包含氧的气氛下以上述范围的低温度形成的氧化硅膜或氧氮化硅膜等氧化物绝缘膜用于绝缘层33。优选在氧化硅或氧氮化硅膜上层叠氮化硅膜等氧扩散性及氧透过性低的绝缘膜。在包含氧的气氛下以低温形成的氧化物绝缘膜可以通过加热容易释放出多量的氧。当对包括这种释放氧的氧化物绝缘膜及氧扩散性及氧透过性低的绝缘膜的叠层进行加热处理时，可以将氧供应给氧化物半导体层44。其结果是，可以填充氧化物半导体层44中的氧空位并修复氧化物半导体层44与绝缘层33之间的界面的缺陷，由此可以降低缺陷能级。由此，可以实现可靠性高的柔性装置。
通过上述工序，可以在树脂层23上形成绝缘层31、晶体管40及绝缘层33(图2C)。
如果在此阶段通过后面说明的方法将形成用衬底14与晶体管40分离，则可以制造没有显示元件的柔性装置。例如，通过形成晶体管40且形成电容器、电阻器及布线等，可以制造具有半导体电路的柔性装置。
接着，在绝缘层33上形成绝缘层34(图2C)。在后面的工序中在绝缘层34上形成显示元件；因此绝缘层34优选被用作平坦化层。作为绝缘层34可以使用能够用于绝缘层31的有机绝缘膜或无机绝缘膜。
绝缘层34在树脂层23的耐热温度以下的温度下形成。绝缘层34优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
在将有机绝缘膜用于绝缘层34时，优选以室温以上且350℃以下，更优选为室温以上且300℃以下的温度下形成绝缘层34。
在将无机绝缘膜用于绝缘层34时，优选以室温以上且350℃以下，更优选为100℃以上且300℃以下的温度下形成绝缘层34。
接着，在绝缘层34及绝缘层33中形成到达导电层43b等的开口。
然后，形成导电层61(图3A)。导电层61的一部分被用作显示元件60的像素电极。导电层61可以以如下方式形成：形成导电膜，形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。
此外，导电层61在树脂层23的耐热温度以下的温度下形成。导电层61优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
优选以室温以上且350℃以下，更优选为室温以上且300℃以下的温度形成导电膜。
接着，形成覆盖导电层61的端部的绝缘层35(图3A)。作为绝缘层35可以使用能够用于绝缘层31的有机绝缘膜或无机绝缘膜。
绝缘层35在树脂层23的耐热温度以下的温度下形成。绝缘层35优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
在作为绝缘层35使用有机绝缘膜时，优选以室温以上且350℃以下，更优选为室温以上且300℃以下的温度形成绝缘层35。
在将无机绝缘膜用于绝缘层35时，优选以室温以上且350℃以下，更优选为100℃以上且300℃以下的温度形成绝缘层35。
接着，形成EL层62及导电层63(图3B)。导电层63的一部分被用作显示元件60的公共电极。
EL层62可以利用蒸镀法、涂敷法、印刷法、喷射法等形成。当在每个像素分别形成EL层62时，可以利用使用金属掩模等荫罩的蒸镀法或喷墨法等。当有的像素共用EL层62时，可以利用不使用金属掩模的蒸镀法。
EL层62既可以使用低分子化合物，又可以使用高分子化合物，并且也可以使用无机化合物。
导电层63可以利用蒸镀法或溅射法等形成。
EL层62及导电层63各自在树脂层23的耐热温度以下的温度下形成。EL层62及导电层63优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
具体而言，优选以室温以上且350℃以下，更优选为100℃以上且300℃以下的温度形成EL层62及导电层63的每一个。
通过上述步骤，可以形成显示元件60。在显示元件60中，层叠有其一部分被用作像素电极的导电层61、EL层62及其一部分被用作公共电极的导电层63。
虽然这里示出作为显示元件60制造顶部发射型发光元件的例子，但是本发明的一个实施方式不局限于此。
发光元件可以是顶部发射发光元件、底部发射发光元件或双面发射发光元件。作为提取光的电极使用透过可见光的导电膜。作为不提取光的电极优选使用反射可见光的导电膜。
接着，以覆盖导电层63的方式形成绝缘层74(图3C)。绝缘层74被用作防止水等杂质扩散至显示元件60的保护层。显示元件60被绝缘层74密封。
绝缘层74在树脂层23的耐热温度以下且显示元件60的耐热温度以下的温度下形成。绝缘层74优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
绝缘层74例如优选包括能够用于上述绝缘层31的阻挡性高的无机绝缘膜。还可以使用包括无机绝缘膜和有机绝缘膜的叠层。
接着，在绝缘层74上形成保护层75(图4A)。保护层75可以用作位于显示装置10的最外表面的层。保护层75优选对可见光具有高透过率。
优选将能够用于上述绝缘层31的有机绝缘膜用于保护层75，因为可以防止显示装置的表面受到损伤或产生裂缝。此外，在保护层75中，也可以层叠有保护表面免受损伤等的硬涂层(例如，氮化硅层等)和能够分散压力的层(例如，芳族聚酰胺树脂层)等。
图4B示出利用粘合层75b将衬底75a粘合到绝缘层74的例子。作为衬底75a的例子可以举出树脂。衬底75a优选具有柔性。
可以将UV固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂中的任一个用于粘合层75b。另外，也可以使用粘合薄片等。
可以用于衬底75a的材料的例子包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、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(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。
接着，通过形成用衬底14对树脂层23及第二层47照射激光65(图4C)。激光65例如是在图4C中用于从左侧向右侧的扫描的线性激光束，其长轴与其扫描方向及其入射方向(从下往上)垂直。
由于激光65的照射而第二层47被加热，在第二层47是硅层的情况下，氢从第二层47释放。此外，在第二层47是氧化物层的情况下，有时氧从第二层47释放。此时，氢或氧以气态被释放。被释放的气体留在第二层47和导电层43c之间的界面附近或者第二层47和形成用衬底14之间的界面附近，而产生分离的力量。其结果是，降低第二层47和导电层43c的紧密性或第二层47和形成用衬底14的紧密性，而可处于可以容易剥离形成用衬底14的状态。
由于激光65的照射而树脂层23中的分子的化学键合被切断。例如，当树脂层23包含聚酰亚胺树脂时，该聚酰亚胺的化学键合被切断。由此，可处于可以容易剥离形成用衬底14的状态。
有时从第二层47释放的氢或氧的一部分留在第二层47中。因此，有时第二层47变脆弱而在第二层47的内部容易发生分离。
作为激光65，使用至少其一部分具有透过形成用衬底14且被树脂层23及第二层47吸收的波长的光。激光65优选在可见光至紫外光的波长区域内。例如，可以使用其波长在200nm以上且400nm以下的范围内，优选在250nm以上且350nm以下的范围内的光。尤其是，优选使用波长为308nm的准分子激光，因为生产性得到增高。由于准分子激光还用于LTPS的激光晶化，所以可以使用现有的LTPS生产线的装置，不需要新的设备投资，所以准分子激光是优选的。可以使用Nd：YAG激光的第三谐波的波长为355nm的UV激光等固体UV激光(也称为半导体UV激光)。由于固体激光不使用气体，可以实现使用准分子激光的情况的大约三分之一的运行成本，所以是优选的。可以使用微微秒激光等脉冲激光。
当作为激光65使用线性激光时，通过使形成用衬底14与光源相对地移动来利用激光65进行扫描，由此对要剥离的区域照射激光65。
在树脂层23吸收激光65的一部分时，因此可以抑制激光65照射到晶体管等元件并可以抑制给元件特性带来负面影响。
接着，将形成用衬底14和晶体管40分离(图5A、图5B或图5C)。
图5A示出在第二层47和导电层43c之间的界面以及树脂层23中发生分离的例子。在形成用衬底14上残留第二层(第二层47a)的一部分及树脂层(树脂层23a)的一部分。导电层43c的表面露出而残留在导电层43c一侧的树脂层23变得比图4C的树脂层23还薄。
图5B示出在第二层47和树脂层23中发生分离的例子。在形成用衬底14上残留第二层(第二层47a)的一部分及树脂层(树脂层23a)的一部分。导电层43c的表面没有露出，而残留在导电层43c一侧的第二层47及树脂层23变得比图4C的树脂层23还薄。
图5C示出在第二层47与形成用衬底14之间的界面以及树脂层23与形成用衬底14之间的界面发生分离的例子。在形成用衬底14上没有残留第二层。此外，导电层43c的表面没有露出。注意，在图5C中，在形成用衬底14上没有残留树脂层23，但是有时在形成用衬底14上残留树脂层的一部分。
通过去除残留在形成用衬底14一侧的树脂层23a及第二层47a，可以再次使用形成用衬底14。
例如，通过对树脂层23及第二层47施加垂直方向的拉起力量，可以剥离形成用衬底14。具体而言，通过吸附保护层75的顶面的一部分而将保护层75向上方拉伸，可以将形成用衬底14分离。
优选将刀具等锐利器具插入形成用衬底14与绝缘层31之间来形成分离起点。
通过分离形成用衬底14和晶体管40可以完成显示装置10(图6A)。显示装置10可以保持为弯曲状态或反复弯曲等。
如图6A所示，也可以利用粘合层28将衬底29粘合到因分离而露出的树脂层23的表面。注意，以不与导电层43c重叠的方式配置衬底29及粘合层28。衬底29可以被用作柔性装置的支撑衬底。图6A示出利用粘合层28粘合树脂层23和衬底29的例子。
衬底29可以使用可用于衬底75a的材料形成。
通过连接体76电连接导电层43c和FPC77。图6A示出使导电层43c露出而电连接导电层43c和FPC77的情况。
作为连接体76，可以使用各种各向异性导电膜(ACF)及各向异性导电膏(ACP)等。
在本实施方式中，示出使用顶部发射型发光元件的例子。因为在从保护层75一侧使导电层43c或第二层47露出并与FPC77电连接时，保护层75一侧是显示面一侧，所以不能重叠显示区域和FPC77，FPC77和显示装置重叠的区域有限制。根据本发明的一个实施方式，通过将感光性材料用作树脂层23，可以从与显示面相反一侧的面使导电层43c或第二层47露出。因此，通过形成在树脂层23中的开口电连接导电层43c和FPC77。通过采用这种结构，可以将FPC77配置在与显示面相反一侧。因此，在对电子设备组装显示装置时，可以省略使FPC77弯曲时使用的空间，从而可以实现电子设备的小型化。
通过上述工序，可以制造在晶体管中使用氧化物半导体且包括利用分别涂布方式形成的EL元件的显示装置(图6A)。
在导电层43c没有露出时，如图6B所示，第二层47与连接体76接触。此时，导电层43c和FPC77通过连接体76及第二层47电连接。在图6B所示的结构中，作为第二层47优选使用低电阻化的硅层或氧化物层。
[制造方法例子2]
首先，以与制造方法例子1相同的方式在形成用衬底14上形成具有到达形成用衬底14的开口的树脂层23(图7A及图7B)。
接着，在树脂层23上形成绝缘层31(图7C)。然后，在绝缘层31上形成晶体管40(图7C、图7D、图8A及图8B)。
具体而言，首先在绝缘层31上形成导电层41(图7C)。接着，形成绝缘层32(图7C)。
接着，在绝缘层31及32的与树脂层23的开口重叠的部分中形成开口(图7D)。在此，示出在绝缘层31及32中同时形成开口的例子。可以以不同的工序分别形成绝缘层31及32的开口。例如，可以在形成导电层41之前在绝缘层31中形成开口。通过形成开口，使被绝缘层31及32覆盖的形成用衬底14露出。
接着，形成第二层47。另外，形成氧化物半导体层44(图8A)。注意，也可以同时形成第二层47及氧化物半导体层44。在绝缘层31及32中形成开口之后，形成氧化物半导体膜。第二层47及氧化物半导体层44可以以如下方式形成：形成抗蚀剂掩模，对该氧化物半导体膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。此时，第二层47为氧化物层，第二层47的组成及厚度与氧化物半导体层44相同。注意，在形成第二层47及氧化物半导体层44之后，例如也可以只对第二层47注入氢、硼、磷或氮。由此，可以防止晶体管40处于常导通状态，可以降低第二层47的电阻率。
通过同时形成第二层47及氧化物半导体层44，可以简化本发明的一个实施方式的柔性装置的制造工序。在以不同的工序形成第二层47及氧化物半导体层44时，第二层47和氧化物半导体层44可以具有不同组成及厚度。另外，在以不同的工序形成第二层47及氧化物半导体层44时，第二层47例如可以为硅层。
接着，形成导电层43a、43b及43c(图8B)。导电层43a及导电层43b与氧化物半导体层44连接。导电层43c通过形成在树脂层23、绝缘层31及32中的开口与第二层47连接。通过上述工序，可以制造晶体管40(图8B)。
图8C、图9A至图9C、图10A至图10C、图11A至图11C以及图12A和图12B所示的步骤与图3A至图3C、图4A至图4C、图5A至图5C以及图6A和图6B所示的步骤相同。
[制造方法例子3]
首先，以与制造方法例子1同样的方式在形成用衬底14上依次形成树脂层23至绝缘层35的构成要素(图13A)。
然后，如图13B所示，形成保护层71。
保护层71具有在剥离工序后的工序中保护绝缘层35及导电层61的表面的功能。保护层71可以使用容易被去除的材料形成。
作为能够被去除的保护层71，例如可以使用水溶性树脂。将水溶性树脂涂敷到凹凸表面以覆盖该凹凸，使该表面的保护容易。作为能够被去除的保护层71，也可以使用能够通过光或热而剥离的粘合剂及水溶性树脂的叠层。
此外，作为能够被去除的保护层71，也可以使用具有粘附性在正常状态下是强的，而在施加热或照射光时变弱的特性的基材。例如，可以使用通过加热其粘附性变弱的热剥离胶带、通过紫外线照射其粘附性变弱的UV剥离带等。此外，可以使用在正常状态下具有弱粘附性的弱粘附胶带等。
接着，通过使用与制造方法例子1相同的方法，将形成用衬底14与晶体管40分离(图13C)。图13C示出在第二层47和导电层43c之间的界面以及树脂层23中发生分离的例子。由于分离而使树脂层23及导电层43c露出。
在将形成用衬底14与晶体管40分离之后，去除保护层71。
然后，形成EL层62及导电层63，由此完成显示元件60。因此，对显示元件60进行密封，由此可以完成显示装置10。在对显示元件60进行密封时，可以利用绝缘层74、保护层75、衬底75a和粘合层75b等中的一种以上。
虽然EL层62及导电层63也可以在将树脂层23及导电层43c固定于沉积装置的载物台上的同时形成，但是，优选在使用胶带等将树脂层23及导电层43c固定于支撑衬底并将支撑衬底配置于沉积装置的载物台上的同时形成。通过将树脂层23及导电层43c固定于支撑衬底，可以容易传送树脂层23和导电层43c。
在制造方法例子3中，可以在剥离形成用衬底14之后，形成EL层62及导电层63。在EL层62等的叠层结构包括具有低密接性的部分时，通过在剥离后形成这些层，可以抑制剥离的成品率的下降。因此，通过使用制造方法例子3，可以更自由地选择材料，由此可以以低成本制造可靠性高的显示装置。
图14A示出以与制造方法2相同的步骤形成树脂层23至绝缘层35的构成要素的步骤。注意，图14B、图14C所示的步骤与图13B、图13C所示的步骤相同。
如上所述，在本发明的一个实施方式中，使用氧化物层或具有释放出氢的功能的硅层从形成用衬底分离晶体管等，由此可以制造柔性装置。
在本发明的一个实施方式中，通过使用感光性材料，可以容易制造具有所希望的形状的树脂层。因此，在与显示面相反一侧的面电连接外部连接端子和电路衬底。可以省略使安装有显示装置的电子设备中的FPC等弯曲时使用的空间，从而可以实现电子设备的小型化。
根据本发明的一个实施方式，通过在晶体管的沟道形成区域中使用氧化物半导体，可以以低温进行晶体管的制造工序。此外，树脂层的厚度可以小且其耐热性低。因此，例如，树脂层材料的选择范围可以大，可以以低成本实现高生产率，并且可以使用大型衬底。
本实施方式可以与其他任何实施方式适当地组合。
[实施方式2]
在本实施方式中，说明本发明的一个实施方式的剥离方法及柔性装置的制造方法。
在本实施方式中，作为一个例子举出制造在晶体管中包括氧化物半导体且在EL元件中包括滤色片的显示装置的情况。以下，使用图15A至图15C、图16A至图16C、图17A至图17C、图18A和图18B、图19A和图19B、图20A和图20B、图21、图22A和图22B、图23A和图23B、图24A至图24C、图25A至图25C、图26A至图26C、图27A和图27B、图28A和图28B、图29A和图29B、图30、图31A和图31B、图32A和图32B以及图33A和图33B对本发明的一个实施方式的柔性装置及其制造方法进行具体的说明。
注意，有时省略在实施方式1中说明的构成要素的详细说明。
[制造方法例子4]
首先，以与制造方法例子1相同的方式使用具有感光性及热固化性的材料形成第一层24(图15A)。
接着，以与制造方法例子1同样的方式在将第一层24加工为所希望的形状。对被加工的层进行加热，由此形成树脂层23(图15B)。图15B示出树脂层23具有到达形成用衬底14的开口的例子。
接着，形成第二层87(图15C)。关于第二层87，可以参照第二层47的记载。作为第二层87优选使用硅层。在第二层87为硅层时，第二层87可以以如下方式形成：形成硅膜，形成抗蚀剂掩模，对该硅膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。注意，作为第二层87也可以使用氧化物层。
接着，以与制造方法例子1同样的方式在树脂层23上形成绝缘层31(图16A)。
接着，在绝缘层31上形成晶体管80(图16A、图16B以及图16C)。
这里，示出作为晶体管80制造包括氧化物半导体层83及两个栅极的晶体管的情况。
此外，晶体管80在树脂层23的耐热温度以下的温度下形成。晶体管80优选在比上述后烘处理的加热温度低的温度下形成。
具体而言，首先在绝缘层31上形成导电层81(图16A)。导电层81可以以如下方式形成：形成导电膜，形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。
接着，形成绝缘层82(图16A)。作为绝缘层82可以使用能够用于绝缘层31的无机绝缘膜。
接着，形成氧化物半导体层83(图16A)。氧化物半导体层83可以以如下方式形成：形成氧化物半导体膜，形成抗蚀剂掩模，对该氧化物半导体膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。作为氧化物半导体层83可以使用能够用于氧化物半导体层44的材料。
接着，形成绝缘层84及导电层85(图16A)。作为绝缘层84可以使用能够用于绝缘层31的无机绝缘膜。绝缘层84及导电层85可以以如下方式形成：形成将成为绝缘层84的绝缘膜，形成将成为导电层85的导电膜，形成抗蚀剂掩模，对该绝缘膜及导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。
接着，形成覆盖氧化物半导体层83、绝缘层84及导电层85的绝缘层33。绝缘层33可以通过与绝缘层31同样的方法形成。
接着，在绝缘层31、82及33的与树脂层23的开口重叠的部分中形成开口(图16B)。在此，示出在绝缘层31、82及33中同时形成开口的例子。可以以不同的工序形成绝缘层31、82及33的开口。另外，也可以在两个以上的绝缘层中同时形成开口。例如，可以在形成导电层81之前在绝缘层31中形成开口。例如，可以在形成氧化物半导体层83之前在绝缘层82中形成开口。通过形成开口，使形成用衬底14露出。
另外，在绝缘层33中配置两个到达氧化物半导体层83的开口(图16B)。
接着，形成导电层86a、86b及86c(图16C)。导电层86a、86b及86c可以以如下方式形成：形成导电膜,形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。导电层86a及导电层86b通过形成在绝缘层33中的开口与氧化物半导体层83电连接。导电层86c通过形成在树脂层23以及绝缘层31、82及33中的开口与第二层87连接。
通过上述步骤，可以制造晶体管80(图16C)。在晶体管80中，导电层81的一部分被用作第一栅极，绝缘层82的一部分被用作第一栅极绝缘层。导电层85的一部分被用作第二栅极，绝缘层84的一部分被用作第二栅极绝缘层。
氧化物半导体层83包括沟道区域及低电阻区域。沟道区域隔着绝缘层84与导电层85重叠。低电阻区域包括与导电层86a连接的部分及与导电层86b连接的部分。
注意，虽然示出同时形成导电层86c与导电层86a及86b的情况，但是不需要同时形成导电层86c与导电层86a及86b。例如，导电层86c也可以与导电层81同时形成。此时，在形成绝缘层31之后，在与树脂层23的开口重叠的部分的绝缘层31中形成开口。接着，形成导电膜。导电层81及导电层86c以如下方式形成：形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。
此后，在绝缘层33上形成绝缘层34至显示元件60的构成要素(图17A)。这些工序可以参照实施方式1的制造方法例子1。
另外，在形成用衬底91上使用具有感光性及热固化性的材料形成树脂层93(参照图17B)。
树脂层93具有柔性。形成用衬底91的柔性比树脂层93低。通过在形成用衬底91上形成树脂层93，可以容易传送树脂层93。
作为树脂层93优选使用聚酰亚胺树脂。关于树脂层93的材料及形成方法，参照树脂层23的记载。
树脂层93的厚度优选为0.01μm以上且小于10μm，更优选为0.1μm以上且3μm以下，进一步优选为0.5μm以上且1μm以下。通过使用粘度低的溶液，可以容易将树脂层93形成得薄。
在树脂层93位于显示装置的显示面一侧时，树脂层93优选对可见光具有高透光性。
关于形成用衬底91，可以参照形成用衬底14的记载。
接着，在树脂层93上形成绝缘层95。接着，在绝缘层95上形成着色层97及遮光层98(图17B)。
关于绝缘层95，可以参照绝缘层31的记载。
作为着色层97可以使用滤色片等。着色层97与发光元件60的显示区域重叠。
作为遮光层98可以使用黑矩阵等。遮光层98与绝缘层35重叠。
然后，利用粘合层99粘合形成用衬底14及形成用衬底91，以使晶体管80、显示元件60及着色层97夹在形成用衬底14和形成用衬底91之间(图17C)。
接着，通过形成用衬底91对树脂层93照射激光(图18A)。这里示出在分离形成用衬底14之前分离形成用衬底91的例子。
接着，将形成用衬底91与绝缘层95分离(图18B)。图18B示出在形成用衬底91和树脂层93之间的界面发生分离的例子。
注意，有时在树脂层93中发生分离。此时，树脂层的一部分残留在形成用衬底91上，因此残留在绝缘层95一侧的树脂层93变得比图18A的树脂层93还薄。
接着，利用粘合层13粘合露出的树脂层93(或绝缘层95)与衬底22(图19A)。
在图19A中，从显示元件60发射的光经过着色层97及树脂层93取出到显示装置的外部。因此，树脂层93的可见光的透过率优选高。在本发明的一个实施方式的剥离方法中，可以减薄树脂层93的厚度。因此，可以提高树脂层93的可见光的透过率。
另外，也可以去除树脂层93，利用粘合层13对衬底22粘合绝缘层95。
粘合层13可以使用用于粘合层75b的材料形成。
衬底22可以使用用于衬底75a的材料形成。
接着，通过形成用衬底14对树脂层23及第二层87照射激光65(图19B)。
由于激光65的照射而第二层87被加热，氢从第二层87释放。
接着，将形成用衬底14与绝缘层31彼此分离(图20A、图20B或图21)。
图20A示出在第二层87和导电层86c之间的界面和树脂层23中发生分离的例子。在形成用衬底14上残留第二层(第二层87a)的一部分及树脂层(树脂层23a)的一部分。导电层86c的表面露出，而残留在导电层86c一侧的树脂层23变得比图19B的树脂层23还薄。
图20B示出在第二层87和树脂层23中发生分离的例子。在形成用衬底14上残留第二层(第二层87a)的一部分及树脂层(树脂层23a)的一部分。导电层86c的表面没有露出，而残留在导电层86c一侧的第二层87及树脂层23变得比图20B的树脂层23还薄。
图21示出在第二层87与形成用衬底14之间的界面、在树脂层23与形成用衬底14之间的界面发生分离的例子。在形成用衬底14上没有残留第二层。此外，导电层86c的表面没有露出。注意，在图21中，在形成用衬底14上没有残留树脂层23，但是有时在形成用衬底14上残留树脂层的一部分。
通过分离形成用衬底14和晶体管80可以完成显示装置10(图22A、图22B)。显示装置10可以保持为弯曲状态或反复弯曲等。
图22A是显示装置10的俯视图。图22B是显示装置10的显示部381以及与FPC77连接的部分的截面图。
图22A、图22B所示的显示装置10包括一对衬底(衬底22及衬底29)。衬底22一侧被用作显示装置的显示面一侧。显示装置包括显示部381及驱动电路部382。显示装置贴合有FPC77。
如图22B所示，也可以利用粘合层28将衬底29粘合到因分离而露出的树脂层23的表面。注意，以不与导电层86c重叠的方式配置衬底29及粘合层28。
通过连接体76电连接导电层86c和FPC77。图22B示出使导电层86c露出而电连接导电层86c和FPC77的情况。
具有图22B所示的结构的显示装置10包括在形成第二层87之后形成的绝缘层31、82及33，但是本发明的一个实施方式不局限于此。例如，可以在树脂层23中形成开口之后，在形成第二层87之前，形成绝缘层31、82及33。在绝缘层31、82及33的与树脂层23的开口重叠的部分中形成开口。然后，会形成第二层87。此时，显示装置10具有图23A所示的结构。另外，也可以在形成第二层87之前形成绝缘层31以及绝缘层31中的开口。然后，例如，在开口中形成第二层87，并且形成绝缘层82。此外，可以在形成绝缘层82之后且形成绝缘层33之前形成第二层87。
在导电层86c没有露出时，如图23B所示，第二层87与连接体76接触。此时，导电层86c和FPC77通过连接体76及第二层87电连接。在图23B所示的结构中，作为第二层87优选使用低电阻化的第二层。
在本实施方式中，示出使用顶部发射型发光元件的例子。因为衬底22一侧是显示面一侧，所以从衬底22一侧使导电层86c或第二层87露出。在衬底22与FPC77电连接时，不能重叠显示区域和FPC77，因此FPC77和显示装置重叠的区域有限制。根据本发明的一个实施方式，通过将感光性材料用作树脂层23，可以从与显示面相反一侧的面使导电层86c或第二层87露出。因此，通过形成在树脂层23中的开口电连接导电层86c和FPC77。通过采用这种结构，可以将FPC77配置在与显示面相反一侧。因此，在对电子设备组装显示装置时，可以省略使FPC77弯曲时使用的空间，从而可以实现电子设备的小型化。
制造方法例子4是利用本发明的一个实施方式的剥离方法进行剥离两次来制造柔性装置的例子。在本发明的一个实施方式中，由于包括在柔性装置中的各功能元件等都制造在形成用衬底上，所以即使在制造分辨率高的显示装置时也不需要柔性衬底的高位置对准精度。因此，可以简单地贴合柔性衬底。
[制造方法例子5]
首先，以与制造方法例子4相同的方式在形成用衬底14上形成具有到达形成用衬底14的开口的树脂层23(图24A、图24B)。
接着，以与制造方法例子2同样的方式在树脂层23上形成绝缘层31(图24C)。
接着，在绝缘层31上形成晶体管80(图24C、图25A至图25C)。具体而言，首先在绝缘层31上形成导电层81(图24C)。接着，形成绝缘层82(图24C)。
接着，形成氧化物半导体层83(图24C)。接着，形成绝缘层84(图25A)。
接着，在绝缘层31及82的与树脂层23的开口重叠的部分中形成开口(图25A)。在此，示出以一个工序在绝缘层31及82中形成开口的例子。可以以不同的工序形成绝缘层31及82的开口。例如，可以在形成导电层81之前在绝缘层31中形成开口。例如，可以在形成氧化物半导体层83之前在绝缘层82中形成开口。通过形成开口，使形成用衬底14露出。
此外，例如，可以在形成绝缘层84之前，在绝缘层31及82中形成开口。作为一个例子，可以在形成氧化物半导体层83之前，在绝缘层31及82中形成开口。
接着，形成氧化物层85a及85b以及导电层88a及88b(图25A)。氧化物层85a及85b以及导电层88a及88b可以以如下方式形成：形成氧化物膜及导电膜，形成抗蚀剂掩模，对该氧化物膜及该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。氧化物层85a与绝缘层84接触，导电层88a与氧化物层85a接触。氧化物层85b及导电层88b在形成于树脂层23、绝缘层31及82中的开口部中形成。
作为氧化物层85a及85b可以使用可用于第二层47的氧化物绝缘层、氧化物导电层及氧化物半导体层。尤其是，作为氧化物层85a及85b优选使用氧化物导电层。此时，可以将氧化物层85a用作晶体管80的栅极。另外，可以将氧化物层85b用作可被用作外部连接端子的电极。
接着，形成覆盖氧化物半导体层83、绝缘层84、氧化物层85a、导电层88a、氧化物层85b及导电层88b的绝缘层33(图25B)。绝缘层33可以通过与绝缘层31相同的方法形成。
然后，在绝缘层33中形成两个到达氧化物半导体层83的开口。然后形成导电层86a及86b(图25C)。导电层86a及86b可以以如下方式形成：形成导电膜，形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模。导电层86a及导电层86b通过形成在绝缘层33中的开口与氧化物半导体层83电连接。
通过上述步骤可以制造晶体管80(图25C)。在晶体管80中，导电层81的一部分被用作第一栅极，绝缘层82的一部分被用作第一栅极绝缘层。氧化物层85a的一部分及导电层88a的一部分被用作第二栅极，绝缘层84的一部分被用作第二栅极绝缘层。
氧化物半导体层83包括沟道区域及低电阻区域。沟道区域隔着绝缘层84与氧化物层85a及导电层88a重叠。低电阻区域包括与导电层86a连接的部分及与导电层86b连接的部分。
注意，虽然示出同时形成导电层88b与导电层88a的情况，但是不需要同时形成导电层88b与导电层88a。例如，导电层88b也可以与导电层86a及86b同时形成。此时，在形成绝缘层33之后，除了两个到达氧化物半导体层83的开口以外，在绝缘层33中还形成到达氧化物层85b的开口。接着，形成导电膜。然后，形成抗蚀剂掩模，对该导电膜进行蚀刻，去除抗蚀剂掩模，由此形成导电层86a、86b及88b。
注意，图26A至图26C、图27A和图27B、图28A和图28B、图29A和图29B、图30、图31A和图31B以及图32A和图32B所示的步骤与图17A至图17C、图18A和图18B、图19A和图19B、图20A和图20B、图21、图22A和图22B以及图23A和图23B所示的步骤相同。
[变形例子1]
在本发明的一个实施方式中，可以制造具有底部发射结构的显示装置。
图33A所示的显示装置是具有使用滤色片方式的底部发射结构的显示装置。图33A是显示装置的显示部381的截面图、驱动电路部382的截面图以及与FPC77连接的部分的截面图。
图33A所示的显示装置包括衬底29、粘合层28、树脂层23、绝缘层31、晶体管40、晶体管50、第二层47、导电层43c、绝缘层33、绝缘层34、绝缘层35、显示元件60、粘合层75b、衬底75a及着色层97。
在图33A中，晶体管40及晶体管50除了图6A所示的晶体管40的构成要素以外还包括被用作栅极的导电层45。
显示元件60向着色层97一侧发射光。
FPC77与导电层43c通过连接体76电连接。在与FPC77连接的部分的截面图中，示出绝缘层35的端部没有露出在显示装置的端部的例子。
[变形例子2]
图33B所示的显示装置在导电层81及绝缘层82没有配置在晶体管80中这一点上与图22B所示的显示装置不同。
[变形例子3]
在图34A中，晶体管40及晶体管50除了图12A所示的晶体管40的构成要素以外还包括被用作栅极的导电层45。
[变形例子4]
图34B所示的显示装置在导电层81及绝缘层82没有配置在晶体管80中这一点上与图31B所示的显示装置不同。
[变形例子5]
在图35A至图35C中，将用于晶体管的半导体层的氢化非晶硅膜用作第二层。在形成用衬底14上形成具有开口的树脂层23，在树脂层23上形成绝缘层31，在绝缘层31上形成导电层41，在导电层41和绝缘层31上形成绝缘层32。接着，在绝缘层31及32的与树脂层23的开口重叠的部分中形成开口(图35A)。详细说明可以参照实施方式1或实施方式2。
接着，形成氢化非晶硅膜。如实施方式1所示，使用因激光的照射而释放氢的材料。此外，氢化非晶硅膜还被用作晶体管40的半导体层。因此，使用其膜品质和厚度适合于这些目的的材料。然后，对氢化非晶硅膜进行蚀刻并形成第二层47b及47c。第二层47c以覆盖树脂层23、绝缘层31及32的开口的方式形成。第二层47b被用作晶体管40的半导体层。可以通过进行局部性的加热(例如，激光退火)使第二层47b晶化。
并且，以覆盖第二层47b、47c及绝缘层32的方式形成导电层43a、43b及43c(图35B)。导电层43a和43b被用作晶体管40的源极和漏极。然后，可以还形成所需要的布线及电极，贴合其他衬底。详细说明可以参照实施方式1或实施方式2。
然后，从形成用衬底14的背面照射激光，由此可以将形成用衬底14与包括晶体管40的电路等分离。详细说明可以参照实施方式1或实施方式2。
图35C示出通过图35A、图35B所示的步骤制造的显示装置10的结构例子。除了氧化物半导体层44为第二层47b且第二层47为第二层47c这一点以外，图35C所示的显示装置10具有与图6B所示的显示装置10相同的功能。
本实施方式可以与其他实施方式中的任何适当地组合。
[实施方式3]
在本实施方式中，对可用于本发明的一个实施方式所公开的晶体管的cloud-aligned composite氧化物半导体(CAC-OS)的构成进行说明。
CAC-OS例如具有包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成。包含不均匀地分布的元素的各材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。
注意，氧化物半导体优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。此外，也可以还包含铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等。
例如，在CAC-OS中，具有CAC构成的In-Ga-Zn氧化物(尤其可以将这种In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)具有材料分成铟氧化物(InOX1，X1为大于0的实数)或铟锌氧化物(InX2ZnY2OZ2，X2、Y2及Z2为大于0的实数)以及镓氧化物(GaOX3，X3为大于0的实数)或镓锌氧化物(GaX4ZnY4OZ4，X4、Y4及Z4为大于0的实数)等而形成马赛克状的构成。而且，形成马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中。该构成也被称为云状构成。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。注意，在本说明书中，例如，当第一区域的In对元素M的原子个数比大于第二区域的In对元素M的原子个数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO也是包含In、Ga、Zn及O的化合物的通称。IGZO的典型例子包括以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)和以In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或c轴取向结晶氧化物半导体(CAAC)结构。注意，CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。在包含In、Ga、Zn及O的CAC-OS的材料构成中，CAC-OS的一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域，CAC-OS的一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域。这些纳米粒子状区域无规律地分散而形成马赛克状。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次生因素。
CAC-OS不包含原子个数比不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含包括以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层结构。
有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS的一部分中观察到以被选择的金属元素为主要成分的纳米粒子状区域，CAC-OS的一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域，并且，在CAC-OS中，这些纳米粒子状区域无规律地分散而形成马赛克状。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，氧气体的流量比优选为0％以上且低于30％，更优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD)测定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米电子束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到亮度高的环状区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此，电子衍射图案表示，CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nanocrystal(nc)结构。
例如根据能量分散型X射线分析法(EDX)面分析图像，确认到：在具有CAC-OS的In-Ga-Zn氧化物中，组成具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的结构。
CAC-OS具有与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同的结构，并具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，在CAC-OS中，以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离以形成马赛克状。
以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现大通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
包括CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于显示器等各种半导体装置。
本实施方式可以适当地与其它实施方式中的任何组合。
[实施方式4]
在本实施方式中，参照图36A至图36F说明使用本发明的一个实施方式可以制造的电子设备。
由于本发明的一个实施方式，而可以制造具有曲面且可靠性高的电子设备。此外，由于本发明的一个实施方式，而可以制造具有柔性且可靠性高的电子设备。
电子设备的例子包括电视装置、台式或笔记本型个人计算机、计算机等的显示器、数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。
可以将本发明的一个实施方式的电子设备沿着房屋或高楼的内壁/外壁、或者汽车的内部装饰/外部装饰的曲面而组装。
本发明的一个实施方式的电子设备也可以包括二次电池。优选通过非接触电力传送对该二次电池充电。
二次电池的例子包括利用凝胶状电解质的锂聚合物电池(锂离子聚合物电池)等锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池、有机自由基电池、铅蓄电池、空气二次电池、镍锌电池、银锌电池。
本发明的一个实施方式的电子设备也可以包括天线。当由天线接收信号时，可以在显示部上显示图像或数据等。在电子设备包括天线及二次电池时，可以将天线用于非接触电力传送。
本发明的一个实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本发明的一个实施方式的电子设备可以具有各种功能，例如：将各种信息(静态图像、动态图片、文字图像等)显示在显示部上的功能；触控面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能；等。
此外，包括多个显示部的电子设备可以具有在一个显示部上主要显示图像信息而在另一个显示部上主要显示文本信息的功能，或者通过将考虑了视差的图像显示于多个显示部上来显示三维图像的功能等。并且，具有图像接收部的电子设备可以具有拍摄静态图像或动态图片的功能、对所拍摄的图像进行自动或手工校正的功能、将所拍摄的图像储存在记录介质(外部记录介质或内置于电子设备中的记录介质)中的功能、将所拍摄的图像显示在显示部上的功能等。注意，本发明的一个实施方式的电子设备的功能不局限于此，该电子设备可以具有各种功能。
图36A至图36C示出具有弯曲面的显示部7000的电子设备的例子。显示部7000的显示面是弯曲的，能够在弯曲的显示面上显示图像。显示部7000也可以具有柔性。
使用本发明的一个实施方式的显示装置可以制造显示部7000。由于本发明的一个实施方式，而可以提供一种具备弯曲的显示部的高可靠性电子设备。
图36A示出移动电话机的一个例子。图36A所示的移动电话机7110包括框体7101、显示部7000、操作按钮7103、外部连接端口7104、扬声器7105、麦克风7106、照相机7107等。
移动电话机7110在显示部7000中具备触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部7000可以进行打电话或输入文字等各种操作。
利用操作按钮7103可以切换电源的开或关。此外，可以切换显示在显示部7000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。
当在移动电话机内部设置陀螺仪传感器或加速度传感器等检测装置，可以判断移动电话机的方向(移动电话机配置为纵向还是横向)，而对显示部7000的屏面上的显示方向进行自动切换。此外，屏面上的显示方向的切换可以通过触摸显示部7000、操作操作按钮7103或者使用麦克风7106输入声音来进行。
图36B示出便携式信息终端的一个例子。图36B所示的便携式信息终端7210包括框体7201及显示部7000。便携式信息终端7210还可以包括操作按钮、外部连接端口、扬声器、麦克风、天线、相机或电池等。显示部7000设置有触摸传感器。通过用手指或触屏笔等接触显示部7000可以进行便携式信息终端的操作。
本实施方式中示出的各便携式信息终端例如被用作电话机、电子笔记本和信息阅读系统中的一个或多个。具体而言，可以将该便携式信息终端各自用作智能手机。本实施方式中示出的各便携式信息终端例如可以执行移动电话、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。
便携式信息终端7210可以将文字及图像信息等显示在其多个面上。例如，可以将三个操作按钮7202显示在一个面上，而将由矩形表示的信息7203显示在另一个面上。图36B示出在便携式信息终端7210的上面显示操作按钮7202且在便携式信息终端7210的侧面显示信息7203的例子。注意，例如，也可以在便携式信息终端7210的侧面显示操作按钮7202，在便携式信息终端7210的上面显示信息7203。可以在便携式信息终端7210的三个以上的面上显示信息。
信息7203的例子包括提示收到社交网络服务(SNS)的通知、表示电子邮件或电话等的接收的显示；电子邮件等的标题或发送者；日期；时间；剩余电量；以及天线接收强度等。或者，也可以显示操作按钮或图标等代替信息7203。
图36C示出电视装置的一个例子。在电视装置7300中，框体7301组装有显示部7000。在此，利用支架7303支撑框体7301。
可以通过利用框体7301所具备的操作开关、另外提供的遥控操作机7311进行图36C所示的电视装置7300的操作。显示部7000也可以具备触摸传感器，并且通过用手指等触摸显示部7000可以进行显示部7000的操作。遥控操作机7311也可以设置有用来显示从该遥控操作机7311输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7311所具备的操作键或触摸屏，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7000上的图像进行操作。
注意，电视装置7300设置有接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。当通过调制解调器将电视装置连接到有线或无线方式的通信网络时，可以进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的数据通信。
图36D至图36F示出各自包括具有柔性且能够弯曲的显示部7001的便携式信息终端的例子。
使用本发明的一个实施方式的显示装置等可以制造显示部7001。例如，可以使用能够以0.01mm以上且150mm以下的曲率半径弯曲的显示装置等。显示部7001也可以具备触摸传感器，通过用手指等触摸显示部7001可以进行便携式信息终端的操作。由于本发明的一个实施方式，而可以提供一种具备具有柔性的显示部的高可靠性电子设备。
图36D示出手表型便携式信息终端的一个例子。便携式信息终端7800包括表带7801、显示部7001、输入/输出端子7802及操作按钮7803等。表带7801具有作为框体的功能。便携式信息终端7800可以包括具有柔性的电池7805。例如，电池7805也可以以与显示部7001或表带7801等重叠的方式配置。
表带7801、显示部7001及电池7805具有柔性。因此，可以容易使便携式信息终端7800弯曲为所希望的形状。
利用操作按钮7803可以进行时间设定、电源的开/关、无线通信的开/关、静音模式的设置及取消、省电模式的设置及取消等各种功能。例如，通过利用组装在便携式信息终端7800中的操作系统，可以自由设定操作按钮7803的功能。
通过用手指等触摸显示于显示部7001的图标7804，可以启动应用程序。
便携式信息终端7800可以进行被通信标准化的近距离无线通信。例如，可以进行便携式信息终端7800与可进行无线通信的耳麦之间的相互通信，因此可以进行免提通话。
便携式信息终端7800也可以包括输入/输出端子7802。当便携式信息终端7800包括输入/输出端子7802时，可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。还可以进行通过输入/输出端子7802的充电。注意，在本实施方式中例示出的便携式信息终端的充电也可以利用非接触电力传送进行，而不利用输入/输出端子。
图36E及图36F示出能够折叠的便携式信息终端的一个例子。图36E示出以使显示部7001位于内侧的方式折叠的便携式信息终端7650。图36F示出以使显示部7001位于外侧的方式折叠的便携式信息终端7650。便携式信息终端7650包括显示部7001及非显示部7651。在不使用便携式信息终端7650时，通过以使显示部7001位于内侧的方式折叠便携式信息终端7650，能够防止显示部7001被弄脏并且受损伤。注意，图36E和图36F都示出便携式信息终端7650对折的结构，但是便携式信息终端7650可以是三折或四折以上的。便携式信息终端7650还可以包括操作按钮、外部连接端口、扬声器、麦克风、天线、相机或电池等。
本实施方式可以适当地与其它实施方式中的任何组合。
[实施例1]
在本实施例中，对利用本发明的一个实施方式的剥离方法从加工构件剥离形成用衬底的结果进行说明。
图37A示出加工构件200的截面示意图。加工构件200包括形成用衬底201、树脂层202、氧化物层203、绝缘层204、粘合层205及衬底206。
作为形成用衬底201使用玻璃衬底。作为树脂层202使用厚度大约为1.5μm的聚酰亚胺树脂层。作为氧化物层203使用原子个数比为In:Ga:Zn＝5:1:6的厚度大约为50nm的In-Ga-Zn氧化物层。作为绝缘层204使用厚度大约为100nm的氮化硅层。作为衬底206使用芳族聚酰胺薄膜。
说明加工构件200的制造工序。首先，对形成用衬底201以具有大约2.0μm的厚度的方式涂敷包含聚合后成为聚酰亚胺的树脂材料的材料。接着，在对涂敷的材料进行加热(预烤)且进行曝光之后，进行显影。然后，以400℃进行加热处理(后烤)，形成具有到达形成用衬底201的开口的树脂层202。
然后，利用具有In:Ga:Zn＝5:1:7的原子个数比的氧化物靶材通过溅射法形成氧化物层203。作为溅射气体采用设定为10％的氧与氩的混合气体的流量比，将溅射气体的压力设定为0.6Pa。此外，将沉积氧化物层203时的衬底温度设定为室温，将直流(DC)功率设定为2.5kW。
在形成氧化物层203之后，利用CVD法形成绝缘层204。然后，利用粘合层205将衬底206贴合到绝缘层204。
接着，说明从加工构件200剥离形成用衬底201的步骤。
从形成用衬底201一侧对加工构件200照射激光207。由激光装置发射激光207。激光装置的能量密度为339mJ/cm2，该装置的扫描速度为3.6mm/秒，该装置的振荡频率为60Hz，将该装置的能量设定为950mJ。
如图37B所示，在照射激光207之后，从加工构件200剥离形成用衬底201。在剥离之后，包括形成用衬底201的构件为构件210，包括衬底206的构件为构件220。注意，树脂层202(树脂层202a)的残渣有时附着于剥离后的形成用衬底201。此时，除了形成用衬底201以外，树脂层202a也包括在构件210。
图38A示出加工构件200的光学显微照片(以50的倍率拍摄的)。图38B示出加工构件200的截面STEM照片(以100000的倍率拍摄的)。注意，图38B示出包括包含碳的层的层208。图38B示出，在形成用衬底201上形成有树脂层202、氧化物层203及绝缘层204。
在本实施例中，制造两个构件210及两个构件220。因此，制造两个加工构件200，各形成用衬底201从各加工构件200剥离。图39A至图39F示出从两个加工构件200中的一个加工构件200得到的构件210及220的观察照片。另外，图40A至图40F示出从两个加工构件200中的另一个加工构件200得到的构件210及220的观察照片。
图39A及图40A各自示出构件210的外观，图39B及图40B各自示出构件220的外观。图39C及图40C示出构件210的光学显微照片(以50的倍率拍摄的)，图39D及图40D示出构件220的光学显微照片(以50的倍率拍摄的)。图39E及图40E各自示出构件210的截面STEM图像(以100000的倍率拍摄的)，图39F及图40F各自示出构件220的截面STEM图像(以100000的倍率拍摄的)。注意，图39E、图40E及图40F各自示出包含碳的层的层208。
图39E、图39F、图40E、图40F示出，在形成用衬底201和氧化物层203接触的部分中，使形成用衬底201与氧化物层203在形成用衬底201和氧化物层203之间的界面剥离。注意，图39E及图40E各自示出，在形成用衬底201的剥离后，厚度大约为60nm的树脂层202(树脂层202a)的残渣附着于形成用衬底201。此外，图39E的结果与图40E相同且图39F的结果与图40F相同。因此，确认到在形成用衬底201和氧化物层203之间的界面进行形成用衬底201的剥离的再现性。
符号说明
10：显示装置，13：粘合层，14：形成用衬底，22：衬底，23：树脂层，23a：树脂层，24：层，28：粘合层，29：衬底，31：绝缘层，32：绝缘层，33：绝缘层，34：绝缘层，35：绝缘层，40：晶体管，41：导电层，43a：导电层，43b：导电层，43c：导电层，44：氧化物半导体层，45：导电层，47：层，47a：层，47b：层，47c：层，50：晶体管，60：显示元件，61：导电层，62：EL层，63：导电层，65：激光，71：保护层，74：绝缘层，75：保护层，75a：衬底，75b：粘合层，76：连接体，77：FPC，80：晶体管，81：导电层，82：绝缘层，83：氧化物半导体层，84：绝缘层，85：导电层，85a：氧化物层，85b：氧化物层，86a：导电层，86b：导电层，86c：导电层，87：层，87a：层，88a：导电层，88b：导电层，91：形成用衬底，93：树脂层，95：绝缘层，97：着色层，98：遮光层，99：粘合层，200：加工构件，201：形成用衬底，202：树脂层，202a：树脂层，203：氧化物层，204：绝缘层，205：粘合层，206：衬底，207：激光，208：层，210：构件，220：构件，381：显示部，382：驱动电路部，7000：显示部，7001：显示部，7101：框体，7103：操作按钮，7104：外部连接端口，7105：扬声器，7106：麦克风，7107：照相机，7110：移动电话机，7201：框体，7202：操作按钮，7203：信息，7210：便携式信息终端，7300：电视装置，7301：框体，7303：支架，7311：遥控操作机，7650：便携式信息终端，7651：非显示部，7800：便携式信息终端，7801：表带，7802：输入/输出端子，7803：操作按钮，7804：图标，7805：电池。
本申请基于2016年4月22日由日本专利局受理的日本专利申请第2016-086552号以及2016年4月22日由日本专利局受理的日本专利申请第2016-086553号，其全部内容通过引用纳入本文。

Claims (12)

1.一种柔性装置的制造方法，包括如下步骤：
在形成用衬底上使用具有感光性及热固化性的材料形成厚度为0.1μm以上且3μm以下的第一层；
通过光刻法去除所述第一层的一部分，然后进行热处理以形成具有开口的树脂层；
形成覆盖所述树脂层的所述开口的硅层；
在所述树脂层上形成包含金属氧化物的晶体管；
通过与所述晶体管的源极或漏极的制造工序相同的制造工序在覆盖所述开口的所述硅层上形成导电层；
对所述树脂层及覆盖所述开口的所述硅层照射激光；以及
从所述形成用衬底分离所述晶体管及所述导电层。
2.根据权利要求1所述的柔性装置的制造方法，其中所述硅层构成为被照射光而释放氢。
3.根据权利要求1所述的柔性装置的制造方法，其中所述硅层是氢化非晶硅层。
4.根据权利要求1所述的柔性装置的制造方法，其中从所述形成用衬底一侧对所述树脂层及所述硅层照射所述激光。
5.一种柔性装置的制造方法，包括如下步骤：
在形成用衬底上使用具有感光性及热固化性的材料形成厚度为0.1μm以上且3μm以下的第一层；
通过光刻法去除所述第一层的一部分，然后进行热处理以形成具有开口的树脂层；
形成覆盖所述树脂层的所述开口的氧化物层；
在所述树脂层上形成包含金属氧化物的晶体管；
通过与所述晶体管的源极或漏极的制造工序相同的制造工序在覆盖所述开口的所述氧化物层上形成导电层；
对所述树脂层及覆盖所述开口的所述氧化物层照射激光；以及
从所述形成用衬底分离所述晶体管及所述导电层。
6.根据权利要求5所述的柔性装置的制造方法，其中所述氧化物层包含铝、镓、钇和锡中的任一个、铟及锌。
7.根据权利要求5所述的柔性装置的制造方法，其中从所述形成用衬底一侧对所述树脂层及所述氧化物层照射所述激光。
8.一种柔性装置的制造方法，包括如下步骤：
在形成用衬底上使用具有感光性及热固化性的材料形成厚度为0.1μm以上且3μm以下的第一层；
通过光刻法去除所述第一层的一部分，然后进行热处理以形成具有开口的树脂层；
形成覆盖所述树脂层的所述开口的氧化物层；
在所述树脂层上形成包含金属氧化物的晶体管；
通过与所述晶体管的源极或漏极的制造工序相同的制造工序在覆盖所述开口的所述氧化物层上形成导电层；
对所述树脂层及覆盖所述开口的所述氧化物层照射激光；以及
从所述形成用衬底分离所述晶体管及所述导电层，
其中，所述氧化物层包含铝、镓、钇和锡中的任一个、铟及锌，
并且，从所述形成用衬底一侧对所述树脂层及所述氧化物层照射所述激光。
9.根据权利要求1、5、8中任一项所述的柔性装置的制造方法，其中所述激光是线性激光。
10.根据权利要求1、5、8中任一项所述的柔性装置的制造方法，其中使用粘度为5cP以上且低于100cP的溶液形成所述第一层。
11.根据权利要求1、5、8中任一项所述的柔性装置的制造方法，其中使用旋涂机形成所述第一层。
12.根据权利要求1、5、8中任一项所述的柔性装置的制造方法，
其中以第一温度进行所述热处理，
并且以低于所述第一温度的温度制造所述晶体管。
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