CN116529857A - 半导体装置、显示装置、显示模块及电子设备 - Google Patents
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Abstract
降低显示装置的布线的寄生电容。提供一种同时实现高分辨率及高帧频的显示装置。提供一种高清晰度的显示装置。应用于显示装置的半导体装置在第一布线与晶体管之间包括第一树脂层，在第一树脂层与晶体管之间包括第一绝缘层，在晶体管与第二布线之间包括第二树脂层，在第二树脂层与晶体管之间包括第二绝缘层。第一绝缘层及第二绝缘层具有包含氮的无机绝缘膜。再者，第一树脂层及第二树脂层的介电常数分别低于第一绝缘层及第二绝缘层，并且第一树脂层及第二树脂层的厚度分别为第一绝缘层及第二绝缘层的5倍以上且100倍以下。
Description
技术领域
本发明的一个方式涉及一种半导体装置及其制造方法。本发明的一个方式涉及一种显示装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、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、输入输出装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。
背景技术
近年来，对高分辨率的显示装置有需求。例如，现在家用电视装置(也称为电视或电视接收器)的主流为全高清(Full High-Definition，像素数为1920×1080)，但是可以预料以后电视装置趋于高分辨率化，诸如4K(像素数为3840×2160)或8K(像素数为7680×4320)等。
并且，在移动电话、智能手机、平板终端及笔记本型PC等便携式信息终端设备中，用于器件的显示部的显示面板也趋于高分辨率化。
作为可用于显示装置中的晶体管的半导体材料，使用金属氧化物的氧化物半导体受到瞩目。例如，专利文献1公开了如下半导体装置：层叠有多个氧化物半导体层，在该多个氧化物半导体层中，用作沟道的氧化物半导体层包含铟及镓，并且通过使铟的比率比镓的比率高从而使场效应迁移率得到提高的半导体装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2014-7399号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在显示装置的屏幕尺寸相同的情况下，由于分辨率越高像素密度越高，所以布线间的寄生电容变大。并且，随着分辨率提高一个布线交叉的布线的数量也增加，所以寄生电容也变大。布线的寄生电容大时，布线的时间常数变大，因此很难以高帧频进行显示图像。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种降低布线的寄生电容的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可以同时实现高分辨率及高帧频的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种高清晰度的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置或半导体装置。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖的结构的半导体装置、显示装置、显示模块或电子设备等。本发明的一个方式的目的之一是提供一种以高成品率制造上述显示装置或半导体装置的方法。本发明的一个方式的目的之一是至少改善现有技术的问题中的至少一个。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：第一布线；第二布线；以及晶体管。半导体装置在第一布线与晶体管之间包括第一树脂层。半导体装置在第一树脂层与晶体管之间包括第一绝缘层。半导体装置在晶体管与第二布线之间包括第二树脂层。半导体装置在第二树脂层与晶体管之间包括第二绝缘层。第一绝缘层及第二绝缘层包括包含氮的无机绝缘膜。第一树脂层及第二树脂层的介电常数分别低于第一绝缘层及第二绝缘层的介电常数。另外，第一树脂层及第二树脂层的厚度分别为第一绝缘层及第二绝缘层的5倍以上且100倍以下。
另外，优选的是，第一树脂层及第二树脂层包含相同的材料，并且，第一树脂层及第二树脂层的厚度为彼此相等。或者，第二树脂层的厚度优选为第一树脂层的厚度的80％以上且120％以下。并且，第一树脂层及第二树脂层优选使用相同的材料及相同的沉积方法形成。
另外，优选的是，第一绝缘层及第二绝缘层包含相同的材料，并且，第一绝缘层及第二绝缘层的厚度为彼此相等。或者，第二绝缘层的厚度优选为第一绝缘层的厚度的80％以上且120％以下。并且，第一绝缘层及第二绝缘层优选使用相同的材料及相同的沉积方法形成。
在上述中，晶体管优选包括第一栅电极、第二栅电极、第一栅极绝缘层、第二栅极绝缘层及半导体层。此时，第一栅极绝缘层位于半导体层与第一栅电极之间。第二栅极绝缘层位于半导体层与第二栅电极之间。第一栅电极与第二栅电极具有隔着半导体层重叠的区域。第一栅电极通过在第一绝缘层及第一树脂层中设置的开口部与第一布线电连接。
在上述中，第二布线优选在第二树脂层及第二绝缘层中设置的开口部与半导体层电连接。
或者，在上述中，晶体管优选在第二树脂层与第二绝缘层之间包括第一电极。并且，第一电极优选在第二绝缘层中设置的开口部与半导体层的一部分电连接。另外，第二布线优选在第二树脂层中设置的开口部与第一电极电连接。
在上述任一个中，第二栅电极优选在第一栅极绝缘层及第二栅极绝缘层中设置的开口部与第一栅电极电连接。
在上述任一个中，半导体层优选包含铟和锌中的任一方或双方及氧。此时，更优选的是，半导体层包含铟、镓及锌，并且半导体层的铟的原子数比为镓的原子数比的两倍以上且锌的原子数比为镓的原子数比的两倍以上。
在上述任一个中，第一树脂层及第二树脂层优选分别包含丙烯酸或聚酰亚胺。
另外，本发明的一个方式是一种显示装置，包括：上述任一个半导体装置；像素电极；源极驱动电路；以及栅极驱动电路。另外，显示装置在像素电极与晶体管之间优选包括第三树脂层。另外，优选的是，第一布线与源极驱动电路电连接，并且第二布线与栅极驱动电路电连接。
在上述中，优选还包括有机EL元件。此时，上述像素电极优选为有机EL元件的电极。
另外，本发明的一个方式是一种显示模块，包括：上述任一个显示装置；以及连接器或集成电路。
另外，本发明的一个方式是一种电子设备，包括：上述显示模块；以及天线、电池、框体、照相机、扬声器、麦克风、触摸传感器和操作按钮中的至少一个。
发明效果
根据本发明的一个方式，可以提供一种降低布线的寄生电容的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种可以同时实现高分辨率及高帧频的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种高清晰度的显示装置。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半导体装置。
根据本发明的一个方式，可以提供一种具有新颖的结构的半导体装置、显示装置、显示模块或电子设备等。根据本发明的一个方式，可以提供一种以高成品率制造上述显示装置或半导体装置的方法。根据本发明的一个方式，可以至少改善现有技术的问题中的至少一个。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的效果。
附图简要说明
图1A至图1C是示出半导体装置的结构例子的图。
图2A及图2B是示出半导体装置的结构例子的图。
图3A及图3B是示出半导体装置的结构例子的图。
图4A至图4F是说明半导体装置的制造方法例的图。
图5A至图5D是说明半导体装置的制造方法例的图。
图6A至图6C是说明半导体装置的制造方法例的图。
图7A及图7B是说明半导体装置的制造方法例的图。
图8A及图8B是说明半导体装置的制造方法例的图。
图9A至图9C是示出显示装置的结构例子的图。
图10A至图10C是示出像素的结构例子的图。
图11是示出显示装置的结构例子的图。
图12是示出显示装置的结构例子的图。
图13A至图13F是示出电子设备的结构例子的图。
图14A及图14B是示出显示模块的结构例子的图。
图15A及图15B是示出电子设备的结构例子的图。
图16A至图16E是示出电子设备的结构例子的图。
图17A至图17G是示出电子设备的结构例子的图。
图18A至图18D是示出电子设备的结构例子的图。
实施发明的方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，实施方式可以以多个不同方式来实施，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，就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图之间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，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
注意，在本说明书所说明的各个附图中，有时为了明确起见，夸大表示各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本发明并不局限于附图中的尺寸。
注意，在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
晶体管是半导体元件的一种，并且可以实现放大电流或电压的功能及控制导通或非导通的开关工作等。本说明书中的晶体管包括IGFET(Insulated Gate Field EffectTransistor：绝缘栅场效应晶体管)和薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)。
另外，在使用极性不同的晶体管的情况或电路工作的电流方向变化的情况等下，“源极”和“漏极”的功能有时被互相调换。因此，在本说明书中，可以互相调换使用“源极”和“漏极”。
在本说明书等中，“膜”和“层”可以相互调换。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”，将“绝缘层”变换为“绝缘膜”。
在本说明书等中，显示装置的一个方式的显示面板是指具有在显示面显示(输出)图像等的功能。因此，显示面板是输出装置的一个方式。
在本说明书等中，有时将在显示面板的衬底上安装有例如FPC(Flexible PrintedCircuit：柔性印刷电路)或TCP(Tape Carrier Package：载带封装)等连接器的结构或在衬底上以COG(Chip On Glass：玻璃覆晶封装)方式等直接安装IC的结构称为显示面板模块或显示模块，或者也简称为显示面板等。
(实施方式1)
在本实施方式中，对本发明的一个方式的半导体装置、其制造方法及显示装置等进行说明。尤其是，在本实施方式中，作为半导体装置的一个例子，对在形成沟道的半导体层中使用氧化物半导体的晶体管进行说明。
[结构例子]
[结构例子1]
图1A示出包括晶体管100的半导体装置的俯视示意图。另外，图1B相当于沿着图1A中所示的点划线A1-A2的截面图，图1C相当于沿着图1A中所示的点划线B1-B2的截面图。注意，在图1A中，省略构成要素的一部分(栅极绝缘层等)而图示。此外，图1B是包括晶体管100的沟道长度方向上的截面的截面图，图1C是包括晶体管100的沟道宽度方向上的截面的截面图。
晶体管100设置在衬底102上，并包括导电层106、绝缘层103a、绝缘层103b、半导体层108、绝缘层110、金属氧化物层114及导电层112等。另外，晶体管100与衬底102之间设置有树脂层131。晶体管100上设置有树脂层132。树脂层131与晶体管100之间设置有绝缘层104。晶体管100与树脂层132之间层叠而设置有绝缘层116及绝缘层118。
在晶体管100中，导电层106的一部分及导电层112的一部分分别被用作栅电极。另外，绝缘层103a的一部分、绝缘层103b的一部分及绝缘层110的一部分分别被用作栅极绝缘层。
衬底102与树脂层131之间设置有用作布线的导电层130。另外，树脂层132上设置有导电层120a及导电层120b。导电层120a及导电层120b中的至少一方被用作布线。
另外，以覆盖树脂层132、导电层120a及导电层120b的方式设置有树脂层133。并且，树脂层133上设置有导电层150。导电层150例如可以被用作显示元件的像素电极。或者，导电层150也可以被用作布线。通过设置在树脂层133中的开口部144，导电层150与导电层120b电连接。
绝缘层104被用作阻挡膜，该阻挡膜防止树脂层131中的水或氢等杂质扩散到晶体管100。绝缘层116也同样地被用作阻挡膜，该阻挡膜防止树脂层132所包含的水或氢等杂质扩散到晶体管100。如此，通过采用以绝缘层104与绝缘层116包围晶体管100的结构，即使采用以树脂层夹着晶体管100的上下的结构，也可以实现可靠性高的半导体装置。
绝缘层104及绝缘层116可以使用水或氢不容易扩散的无机绝缘膜。例如，可以适当地使用氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氮化铝、氮氧化铝等包含氮化物的绝缘膜。尤其是，氮化硅具有对氢及氧中的任一方或双方的阻挡性，因此可以防止从外部向半导体层108的氢的扩散及从半导体层108向外部的氧的脱离的双方，由此可以实现可靠性高的晶体管。
树脂层131及树脂层132可以使用有机树脂。尤其是，优选使用丙烯酸或聚酰亚胺。注意，可用于树脂层131的材料不局限于此，可以使用具有化学稳定性或热稳定性的材料。
树脂层131及树脂层132优选被用作平坦化膜。例如，优选为利用旋涂法或狭缝涂布法等涂敷法形成的膜。通过树脂层131被用作平坦化膜，抑制位于比晶体管100更靠近衬底102一侧的导电层130的台阶的影响而可以使晶体管100的被形成面平坦，因此可以降低晶体管100的电特性的不均匀。另外，通过树脂层132被用作平坦化膜，抑制晶体管100的台阶的影响而可以使导电层120a及导电层120b的被形成面平坦，因此可以减少其加工不良。并且，可以使能够用于像素电极等的导电层150的被形成面平坦化，由此可以降低导电层150用于像素电极的显示元件的电特性及光学特性的不均匀。
树脂层131及树脂层132的各介电常数优选为低。具体而言，优选使用与绝缘层104及绝缘层116中的任一方或双方相比介电常数低的有机绝缘材料。优其是，树脂层131及树脂层132的介电常数优选低于绝缘层104及绝缘层116的双方的介电常数。
并且，树脂层131及树脂层132优选分别形成为厚。例如，树脂层131及树脂层132优选分别比绝缘层104及绝缘层116中的任一方或双方厚。尤其是，树脂层131及树脂层132厚于绝缘层104及绝缘层116的双方。具体而言，树脂层131及树脂层132的厚度可以分别为绝缘层104或绝缘层116的厚度的5倍以上且100倍以下、5倍以上且50倍以下或者5倍以上且30倍以下。作为更具体的例子，绝缘层104及绝缘层116的厚度可以为50nm以上且300nm以下，树脂层131及树脂层132的厚度可以为500nm以上且20μm以下，优选为1μm以上且10μm以下。
图1B的左侧示出图1A所示的导电层130与导电层120a的交叉部的截面。
导电层130与导电层120a之间至少设置有树脂层131及树脂层132。由于树脂层131及树脂层132是介电常数低且形成为厚的层，所以在导电层130与导电层120a的交叉部可以使它们之间产生的电容极小。因此，可以实现能够以高分辨率、高清晰度及高帧频驱动的显示装置。
由于可以降低布线间的寄生电容，所以可以与一个布线连接的像素数变大，并且可以实现高分辨率的显示装置。可以实现分辨率为相等于全高清(也称为“2K分辨率”、“2K1K”或“2K”等)、Ultra High-Vision(也称为“4K分辨率”、“4K2K”或“4K”等)或SuperHigh-Vision(也称为“8K分辨率”、“8K4K”或“8K”等)的分辨率。
另外，由于布线间的寄生电容小，并且即使提高清晰度也可以抑制布线的时间常数的上升，所以可以实现高清晰度的显示装置。例如，可以实现具有400ppi以上，或者500ppi以上，优选为1000ppi以上，更优选为2000ppi以上，进一步优选为3000ppi以上，且10000ppi以下,7500ppi以下或者6000ppi以下的清晰度的高清晰度的显示装置。此外，通过采用上述结构，即使清晰度小于400ppi的显示装置也可以降低寄生电容，所以优选的。例如，上述结构也可以适当地用于屏幕的对角线尺寸为50inch以上、60inch以上或70inch以上的大型显示装置。
此外，由于可以使布线的时间常数变小，并且可以缩短布线的充放电所需要的时间(例如，对像素的写入时间)，所以可以以高帧频进行驱动。例如，可以期待60Hz驱动、120Hz驱动、180Hz驱动，而且也可以期待240Hz驱动。
另外，优选的是，树脂层131及树脂层132包含相同的材料，并且厚度彼此相等。或者，树脂层132的厚度优选为树脂层131的厚度的80％以上且120％以下。并且，树脂层131及树脂层132优选使用相同的材料及相同的沉积方法形成。
通过使用相同的材料形成夹着晶体管100的一对树脂层131与树脂层132，并且厚度设定为大致相同，可以使应力大致相同。因此，可以使晶体管100的上方与下方的应力大致相同，由此不产生极端的应力差，从而可以抑制工序中的膜剥离(剥离)。此外，可以使从上方与下方施加到晶体管100的应力均匀，由此降低晶体管100的电特性的不均匀。
再者，优选的是，绝缘层104及绝缘层116也同样地包含相同的材料，并且厚度彼此相等。或者，绝缘层116的厚度优选为绝缘层104的厚度的80％以上且120％以下。并且，绝缘层104及绝缘层116优选使用相同的材料及相同的沉积方法形成。因此，不仅可以更有效地抑制工序中的膜剥离，而且可以降低晶体管100的电特性的不均匀。
导电层106设置在绝缘层104上。绝缘层103a以覆盖导电层106的方式设置。绝缘层103b设置在绝缘层103a上。岛状的半导体层108设置在绝缘层103b上，并且与导电层106的一部分重叠。在半导体层108及绝缘层103b上依次层叠而设置有绝缘层110、金属氧化物层114及导电层112，并且包括与半导体层108及导电层106重叠的部分。绝缘层116以覆盖绝缘层103a、半导体层108、绝缘层110、金属氧化物层114及导电层112的方式设置。绝缘层118设置在绝缘层116上。
半导体层108包括与导电层112重叠的区域及夹着该区域的一对低电阻区域108n。半导体层108的与导电层112重叠的区域被用作晶体管100的沟道形成区域。另一方面，一对低电阻区域108n被用作晶体管100的源区域及漏区域。
位于导电层106一侧的绝缘层103a优选使用包含氮的绝缘膜。另一方面，与半导体层108接触的绝缘层103b优选使用包含氧的绝缘膜。此外，优选的是，绝缘层103a及绝缘层103b分别使用等离子体CVD装置以不暴露于大气的方式连续地沉积。
作为绝缘层103a，例如可以使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化铝膜、氮化铪膜等包含氮的绝缘膜。
作为与半导体层108接触的绝缘层103b，优选使用其表面上不容易附着水等杂质的致密的绝缘膜。此外，优选使用其缺陷尽可能少且水或氢等杂质得到减少的绝缘膜。
作为绝缘层103b，例如可以使用包含氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、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中的一种以上的绝缘层。尤其是，优选使用氧化硅膜或氧氮化硅膜。
与半导体层108接触的绝缘层103b优选具有氧化物绝缘膜。另外，绝缘层103b更优选具有含有超过化学计量组成的氧的区域。换言之，绝缘层103b具有能够释放氧的绝缘膜。例如，通过在氧气氛下形成绝缘层103b；通过对沉积后的绝缘层103b在氧气氛下进行热处理；通过当沉积绝缘层110之后在氧气氛下进行等离子体处理等；或者通过在绝缘层103b上在氧气氛下沉积氧化物膜(例如，成为半导体层108的金属氧化物膜)等，可以将氧供应到绝缘层103b。在上述供应氧的各处理中，代替氧或者除了氧以外还可以使用氧化气体(例如，一氧化二氮、臭氧等)。
半导体层108包含示出半导体特性的金属氧化物(以下，也称为氧化物半导体)。半导体层108优选至少包含铟和氧。通过半导体层108包含铟的氧化物，可以提高载流子迁移率。例如可以实现与使用非晶硅的情况相比能够流过大电流的晶体管。
半导体层108的与导电层112重叠的区域被用作沟道形成区域。此外，半导体层108优选夹着沟道形成区域包括一对低电阻区域108n。低电阻区域108n为其载流子浓度比沟道形成区域高的区域，并且被用作源区域及漏区域。
低电阻区域108n也可以说是与沟道形成区域相比电阻更低的区域、载流子浓度更高的区域、氧空位量更多的区域、氢浓度更高的区域或者杂质浓度更高的区域。
这里，对半导体层108的组成进行说明。半导体层108优选至少包括包含铟及氧的金属氧化物。此外，半导体层108还可以包含锌。半导体层108也可以包含镓。
作为半导体层108，典型地可以使用氧化铟、铟锌氧化物(In-Zn氧化物)、铟镓锌氧化物(In-Ga-Zn氧化物，也记作IGZO)等。此外，也可以使用铟锡氧化物(In-Sn氧化物)或者包含硅的铟锡氧化物等。
这里，半导体层108的组成给晶体管100的电特性及可靠性等带来很大的影响。例如，通过增加半导体层108中的铟的含量，可以提高载流子迁移率，因此可以实现场效应迁移率高的晶体管。
这里，作为评价晶体管的可靠性的指标之一，有保持对栅极施加电场的状态的栅极偏置应力测试(GBT：Gate Bias Stress Test)。其中，相对于源极电位及漏极电位，对栅极施加正电位的状态下在高温下保持的测试称为PBTS(Positive Bias TemperatureStress)测试，对栅极施加负电位的状态下在高温下保持的测试称为NBTS(Negative BiasTemperature Stress)测试。此外，将在照射白色LED光等的光的状态下进行的PBTS测试及NBTS测试分别称为PBTIS(Positive Bias Temperature Illumination Stress)测试及NBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress)测试。
尤其是，在使用氧化物半导体的n型晶体管中，使晶体管开启状态(流过电流的状态)时对栅极施加正电位，因此PBTS测试的阈值电压的变动量是作为晶体管的可靠性指标要着眼的重要因素之一。
这里，作为半导体层108的组成，使用不包含镓或镓的含有率低的金属氧化物膜，由此可以减少PBTS测试中的阈值电压的变动量。此外，在包含镓时，作为半导体层108的组成，优选使镓的含量比铟的含量小。由此，可以实现可靠性高的晶体管。
更具体而言，在作为半导体层108使用In-Ga-Zn氧化物的情况下，可以将In的原子数比高于Ga的原子数比的金属氧化物膜用于半导体层108。更优选使用Zn的原子数比高于Ga的原子数比的金属氧化物膜。换言之，将金属元素的原子数比满足In>Ga且Zn>Ga的金属氧化物膜优选用于半导体层108。
例如，作为半导体层108，可以使用金属元素的原子数比为In：Ga：Zn＝2：1：3、In：Ga：Zn＝3：1：2、In：Ga：Zn＝4：2：3、In：Ga：Zn＝4：2：4.1、In：Ga：Zn＝5：1：3、In：Ga：Zn＝5：1：6、In：Ga：Zn＝5：1：7、In：Ga：Zn＝5：1：8、In：Ga：Zn＝6：1：6、In：Ga：Zn＝5：2：5或其附近的金属氧化物膜。
或者，作为半导体层108，优选为通过使用具有上述范围内的金属元素的原子数比的金属氧化物靶材的溅射法沉积的膜。此时，有时沉积后的半导体层108的组成与金属氧化物靶材的组成不同。
另外，半导体层108也可以使用不包含镓的金属氧化物膜。例如，可以将In-Zn氧化物用于半导体层108。此时，通过提高包含在金属氧化物膜中的相对于金属元素的原子数的In的原子数比，可以提高晶体管的场效应迁移率。另一方面，通过提高包含在金属氧化物中的相对于金属元素的原子数的Zn的原子数比，金属氧化物膜具有高结晶性，因此晶体管的电特性的变动得到抑制，可以提高可靠性。此外，半导体层108也可以使用氧化铟等不包含镓及锌的金属氧化物膜。通过使用完全不包含镓的金属氧化物膜，尤其是可以使PBTS测试中的阈值电压的变动极小。
例如，可以将氧化铟、铟锌氧化物及铟锡氧化物等氧化物膜用于半导体层108。
注意，虽然说明镓作为例子，但是上述记载也可以应用于使用元素M(M为选自铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一种或多种)代替镓的情况。尤其是，M优选为选自镓、铝、钇和锡中的一种或多种。
半导体层108优选使用具有结晶性的金属氧化物膜。例如，可以使用具有后述的CAAC(c-axis aligned crystal)结构、多晶结构、微晶结构等的金属氧化物膜。通过将具有结晶性的金属氧化物膜用于半导体层108，可以降低半导体层108中的缺陷态密度，由此可以实现可靠性高的半导体装置。
半导体层108的结晶性越高，越可以降低膜中的缺陷态密度。另一方面，通过使用结晶性低的金属氧化物膜，可以实现能够流过大电流的晶体管。
在利用溅射法沉积金属氧化物膜时，沉积时的衬底温度(载物台温度)越高，越可以沉积结晶性高的金属氧化物膜。此外，相对于在沉积时使用的沉积气体整体的氧气体的流量比例(也称为氧流量比)越高，越可以沉积结晶性高的金属氧化物膜。
半导体层108的低电阻区域108n是包含杂质元素的区域。作为该杂质元素，例如可以举出氢、硼、碳、氮、氟、磷、硫、砷、铝或稀有气体等。注意，作为稀有气体的典型例子，可以举出氦、氖、氩、氪及氙等。尤其是，优选包含硼或磷。此外，也可以包含这些元素中的两种以上。
低电阻区域108n优选具有杂质浓度为1×1019atoms/cm3以上且1×1023atoms/cm3以下，优选为5×1019atoms/cm3以上且5×1022atoms/cm3以下，更优选为1×1020atoms/cm3以上且1×1022atoms/cm3以下的区域。
例如，可以利用二次离子质谱分析(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)或者X射线光电子能谱(XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy)等分析方法分析出低电阻区域108n所包含的杂质的浓度。在利用XPS分析的情况下，通过组合来自表面一侧或背面一侧的离子溅射和XPS分析，可以得知深度方向上的浓度分布。
导电层112、金属氧化物层114及绝缘层110以其顶面形状彼此大致一致的方式被加工。
注意，在本说明书等中，“顶面形状大致一致”是指叠层中的每一个层的边缘的至少一部分重叠。例如，是包括上层及下层的一部分或全部通过同一的掩模图案被加工的情况。但是，严格地说，有时边缘不重叠而上层位于下层的内侧或者上层位于下层的外侧，这种情况也可以指“顶面形状大致一致”。
作为能够用于绝缘层110的绝缘膜，可以参照上述绝缘层103b的记载。
位于绝缘层110与导电层112之间的金属氧化物层114被用作防止绝缘层110所包含的氧扩散到导电层112一侧的阻挡膜。再者，金属氧化物层114还被用作防止导电层112所包含的氢或水扩散到绝缘层110一侧的阻挡膜。金属氧化物层114例如优选使用至少与绝缘层110相比不容易使氧及氢透过的材料。
借助于金属氧化物层114，即使将铝或铜等容易抽吸氧的金属材料用于导电层112，也可以防止氧从绝缘层110扩散到导电层112。此外，即使导电层112包含氢，也可以防止氢从导电层112通过绝缘层110扩散到半导体层108。其结果是，可以使半导体层108的沟道形成区域中的载流子密度极低。
作为金属氧化物层114，可以使用绝缘材料或导电材料。当金属氧化物层114具有绝缘性时，金属氧化物层114被用作栅极绝缘层的一部分。另一方面，当金属氧化物层114具有导电性时，金属氧化物层114被用作栅电极的一部分。
作为金属氧化物层114，优选使用其介电常数比氧化硅高的绝缘材料。尤其是，由于可以降低驱动电压，所以使用氧化铝膜、氧化铪膜或铝酸铪膜等是优选的。
作为金属氧化物层114，例如也可以使用氧化铟、铟锡氧化物(ITO)或含有硅的铟锡氧化物(ITSO)等导电氧化物。尤其是，优选使用包含铟的导电氧化物，因为其导电性高。
此外，作为金属氧化物层114，优选使用包含一个以上的与半导体层108相同的元素的氧化物材料。尤其是，优选使用可应用于上述半导体层108的氧化物半导体材料。此时，作为金属氧化物层114，通过采用使用与半导体层108相同的溅射靶材而形成的金属氧化物膜，可以使用相同的装置，所以是优选的。
此外，金属氧化物层114优选使用溅射装置形成。例如，在使用溅射装置形成氧化物膜时，通过在包含氧气体的气氛下形成，可以适当地对绝缘层110或半导体层108添加氧。
绝缘层116以与低电阻区域108n的顶面接触的方式设置。绝缘层116优选具有使低电阻区域108n低电阻化的功能。作为这种绝缘层116，通过沉积绝缘层116时或沉积绝缘层116之后进行加热，可以使用对低电阻区域108n中能够供应杂质的绝缘膜。或者，通过在沉积绝缘层116时或沉积绝缘层116之后进行加热，可以使用在低电阻区域108n中能够产生氧空位的绝缘膜。通过沉积绝缘层116时或沉积绝缘层116之后进行加热，可以使用将畸变能够施加到低电阻区域108n的绝缘膜。
例如，作为绝缘层116，可以使用用作对低电阻区域108n供应杂质的供应源的绝缘膜。此时，绝缘层116优选为通过加热释放氢的膜。通过以与半导体层108接触的方式形成这种绝缘层116，可以对低电阻区域108n供应氢等杂质，由此可以使低电阻区域108n低电阻化。
绝缘层116优选为使用包含氢元素等杂质元素的沉积气体沉积的膜。此外，绝缘层116的沉积温度越低，越可以有效地对半导体层108供应很多杂质元素。绝缘层116的沉积温度例如可以为200℃以上且500℃以下，优选为220℃以上且450℃以下，更优选为230℃以上且400℃以下。
另外，当在减压下以进行加热的方式沉积绝缘层116时，可以促进从半导体层108中的成为低电阻区域108n的区域脱离氧。当对形成很多氧空位的半导体层108供应氢等杂质时，提高低电阻区域108n中的载流子密度，可以更有效地使低电阻区域108n低电阻化。
作为绝缘层116，例如可以适当地使用氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氮化铝、氮氧化铝等包含氮化物的绝缘膜。尤其是，氮化硅具有对氢或氧等的阻挡性，因此可以防止从外部向半导体层的氢的扩散及从半导体层向外部的氧的脱离的双方，由此可以实现可靠性高的晶体管。此外，也可以使用包含氧化硅、氧化铝及氧化铪等包含氧化物的绝缘膜。
绝缘层118被用作保护晶体管100的保护层。作为绝缘层110，例如可以使用氧化物或氮化物等无机绝缘材料。更具体而言，可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧氮化铝、氮化铝、氧化铪、铝酸铪等无机绝缘材料。
注意，也可以不设置绝缘层116和绝缘层118中的任一方。或者，也可以改变绝缘层116和绝缘层118的层叠顺序。
树脂层132上设置的导电层120a的一部分及导电层120b的一部分与晶体管100的低电阻区域108n电连接，并且也可以说被用作源电极或漏电极。导电层120a及导电层120b分别通过设置在树脂层132、绝缘层118及绝缘层116中的开口部141a或开口部141b与低电阻区域108n电连接。
另外，在此示出导电层112、导电层106及导电层130分别电连接的例子。通过设置在金属氧化物层114、绝缘层110、绝缘层103b及绝缘层103a中的开口部142，导电层112与导电层106电连接。另外，通过设置在绝缘层104及树脂层131中的开口部143，导电层106与导电层130电连接。
注意，在此示出一对栅电极中的双方与导电层130电连接的例子，但也可以采用一对栅电极中的任一方与导电层130电连接的结构。例如，当导电层130不通过导电层106与导电层112电连接时，通过对与导电层106相同的导电膜进行加工而形成的中继电极，导电层130与导电层106电连接即可。或者，也可以以形成从金属氧化物层114到达导电层130的顶面的开口部的方式导电层112与导电层130直接连接。
另外，通过采用导电层106不设置在半导体层108下的结构，也可以采用仅包括一个栅极的晶体管(也称为单栅晶体管)。此时，晶体管可以为在形成有沟道的半导体层108的上方具有栅极的所谓的顶栅型晶体管。例如在图1C中，通过以导电层106的右侧的端部位于开口部142与半导体层108之间的方式形成，可以实现单栅晶体管。
[结构例子2]
图2A及图2B示出其一部分的结构与上述结构例子1不同的例子。图2A及图2B所示的结构与上述结构例1中的结构的主要不同之处是绝缘层110的形状。
绝缘层110以覆盖绝缘层103b的顶面、半导体层108的顶面及侧面的方式设置。绝缘层110以与除了半导体层108的沟道形成区域以外低电阻区域108n的顶面接触的方式设置。
当形成绝缘层110、金属氧化物层114及导电层112之后，通过以导电层112为掩模隔着绝缘层110添加杂质等，可以形成低电阻区域108n。例如，利用等离子体处理、等离子体离子掺杂法或离子注入法等，可以将上述杂质元素隔着绝缘层110供应到半导体层108。
通过对绝缘层110采用上述结构，可以提高在导电层112的端部附近的绝缘层116的覆盖性，所以提高可靠性及制造成品率。
[结构例子3]
图3A所示的结构与上述结构例子1中的结构的主要不同之处在于图3A所示的结构包括导电层121a及导电层121b。
导电层120a隔着导电层121a与低电阻区域108n电连接。导电层120b隔着导电层121b与低电阻区域108n电连接。因此，可以说导电层121a及导电层121b分别称为中继布线。
导电层121a及导电层121b设置在绝缘层118与树脂层132之间。导电层121a及导电层121b分别通过设置在绝缘层118及绝缘层116中的开口部与低电阻区域108n电连接。
导电层120a及导电层120b通过设置在树脂层132中的开口部分别与导电层121a及导电层121b电连接。
如此，通过用作中继布线的导电层121a及导电层121b配置于绝缘层118与树脂层132之间，由于不需要形成深的接触孔，所以可以提高制造成品率。例如，当通过一系列的工序在包含树脂的树脂层132及具有无机绝缘膜的绝缘层118及绝缘层116中形成开口时，可能出现如下问题：受到严格的加工条件的制约；位于开口部的底部的半导体层108消失；开口直径变大等。
此外，图3A示出在导电层120a与导电层121a的连接部设置在树脂层132中的开口部与设置在绝缘层118及绝缘层116中的开口部互相重叠的例子。此外，如导电层120b与导电层121b的连接部那样，可以以使上述两个开口的位置错开且它们不重叠的方式设置。
图3B是对上述结构例子2所示的结构应用导电层121a及导电层121b的例子。导电层121a及导电层121b分别通过设置在绝缘层118、绝缘层116及绝缘层110中的开口部与低电阻区域108n电连接。
[制造方法例]
以下，参照附图说明上述所示的半导体装置的制造方法的一个例子。这里，以结构例子2、图2A及图2B所示的半导体装置为例进行说明。
注意，构成半导体装置的薄膜(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：Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(PLD：Pulsed Laser Deposition)法、原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)法等形成。作为CVD法，有等离子体增强化学气相沉积(PECVD：Plasma Enhanced CVD)法或热CVD法等。作为热CVD法之一，可以举出有机金属化学气相沉积(MOCVD：Metal Organic CVD)法。
此外，构成半导体装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法形成。
此外，当对构成半导体装置的薄膜进行加工时，可以利用光刻法等进行加工。除了上述方法以外，还可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。此外，可以利用使用金属掩模等遮蔽掩模的沉积方法直接形成岛状的薄膜。
光刻法典型地有如下两个方法。一个是当在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模，并且利用蚀刻等对该薄膜进行加工之后，去除抗蚀剂掩模的方法。另一个是当沉积具有感光性的薄膜之后，通过进行曝光及显影，将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
在光刻法中，作为用于曝光的光，例如可以使用i线(波长为365nm)、g线(波长为436nm)、h线(波长为405nm)或将这些光混合而成的光。此外，还可以使用紫外光、KrF激光或ArF激光等。此外，也可以利用液浸曝光技术进行曝光。作为用于曝光的光，也可以使用极紫外(EUV：Extreme Ultra-Violet)光或X射线。此外，也可以使用电子束代替用于曝光的光。当使用极紫外光、X射线或电子束时，可以进行极其微细的加工，所以是优选的。注意，在通过利用电子束等光束进行扫描而曝光时，不需要光掩模。
作为薄膜的蚀刻方法，可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法及喷砂法等。
在图4A至图8B中，并列地示出结构例子2所示的半导体装置的制造工序的各阶段的沟道长度方向及沟道宽度方向的截面。
[导电层130的形成]
在衬底102上沉积导电膜之后，通过蚀刻对其进行加工，形成用作布线的导电层130(图4A)。
此时，由于在后面形成的树脂层131被用作平坦化膜而且其覆盖性极高，所以不需要导电层130形成为锥形形状。另外，由于导电层130可以形成为厚，所以可以降低应用导电层130的布线的布线电阻。
此外，当作为成为导电层106的导电膜使用包含铜的导电膜时，可以降低布线电阻。例如在使用于大型显示装置或制造分辨率高的显示装置的情况下，优选使用包含铜的导电膜。即使作为导电层106使用包含铜的导电膜，也由绝缘层103a抑制铜扩散到半导体层108一侧，由此可以实现可靠性高的晶体管。
[树脂层131的形成]
接着，形成覆盖衬底102及导电层130的树脂层131(图4B)。
树脂层131例如利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法，树脂前体与溶剂的混合材料形成在支撑衬底上。然后，通过进行加热处理，去除溶剂等且使材料固化，由此可以形成包含有机树脂的树脂层131。
作为能够用于树脂层131的有机树脂，典型地可以使用聚酰亚胺。聚酰亚胺具有高耐热性，所以是优选的。另外，可以使用丙烯酸、环氧、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、硅氧烷、苯并环丁烯类树脂及酚醛树脂等。
例如，在使用聚酰亚胺时，可以使用因脱水而产生酰亚胺键的树脂前体。此外，也可以使用包含可溶性聚酰亚胺的材料。
用于树脂层131的有机树脂也可以使用感光性和非感光性中的任一个树脂。感光性聚酰亚胺是适用于显示面板的平坦化膜等的材料，所以可以使用已有的形成装置及材料等。因此，不需要为了实现本发明的一个方式的结构追加新的装置及材料等。另外，当通过使用感光性树脂材料进行曝光及显影处理时，例如可以形成开口部或者可以去除不需要的部分。另外，通过对曝光方法及曝光条件等实施最优化，可以在其表面上形成凹凸形状。例如，可以采用多重曝光技术或者使用半色调掩模或灰色调掩模的曝光技术等。
[绝缘层104的形成]
接着，在树脂层131上形成绝缘层104(图4C)。绝缘层104可以利用PECVD法、ALD法及溅射法等形成。
[开口部143的形成]
接着，通过当在绝缘层104上形成抗蚀剂掩模之后利用蚀刻去除绝缘层104的一部分，在绝缘层104中形成开口。接着，通过将绝缘层104用作硬掩模，在树脂层131的一部分中形成到达导电层130的开口，来形成开口部143(图4D)。
如此，通过将绝缘层104用作硬掩模，可以减小开口部143的直径。此时，优选在绝缘层104的蚀刻之后去除用于加工绝缘层104的抗蚀剂掩模。另外，树脂层131优选利用干蚀刻法进行蚀刻。例如，可以通过使用等离子体的灰化处理进行蚀刻。
另外，作为与上述不同的方法，也可以通过如下方法形成开口部143。首先，通过对树脂层131使用感光性材料进行曝光及显影，形成具备与导电层130重叠的开口的树脂层131。接着，通过当沉积绝缘层104之后利用蚀刻去除与树脂层131的开口重叠的部分，可以形成开口部143。通过采用这个方法，可以省略蚀刻厚的树脂层131的工序。
[导电层106的形成]
接着，当以覆盖绝缘层104及开口部143的方式沉积导电膜之后，通过利用蚀刻对其进行加工，来形成用作栅电极的导电层106(图4E)。
此时，如图4E所示，优选以导电层106的端部具有锥形形状的方式进行加工。由此，可以提高接下来形成的绝缘层103a的台阶覆盖性。
另外，当将成为导电层106的导电膜使用包含铜的导电膜时，可以降低布线电阻。
[绝缘层103a、绝缘层103b的形成]
接着，以覆盖绝缘层104及导电层106的方式形成绝缘层103a及绝缘层103b(图4F)。绝缘层103a及绝缘层103b可以利用PECVD法、ALD法或溅射法等形成。
在此，绝缘层103a及绝缘层103b层叠而形成。尤其是，绝缘层103a及绝缘层103b优选利用PECVD法形成。
在形成绝缘层103b之后，也可以对绝缘层103b进行氧供应处理。例如，可以在氧气氛下进行等离子体处理或加热处理等。或者，也可以利用等离子体离子掺杂法或离子注入法等对绝缘层103b供应氧。
[半导体层108的形成]
接着，当在绝缘层103b上沉积金属氧化物膜之后，通过对其一部分进行蚀刻，来形成岛状的半导体层108(图5A)。
金属氧化物膜优选通过使用金属氧化物靶材的溅射法形成。
金属氧化物膜优选为其缺陷尽可能少的致密的膜。此外，金属氧化物膜优选为高纯度的膜，其中尽可能减少氢或水等杂质。尤其是，优选使用具有结晶性的金属氧化物膜。
在沉积金属氧化物膜时，也可以混合氧气体和惰性气体(例如，氦气体、氩气体、氙气体等)。注意，在沉积金属氧化物膜时的沉积气体整体中所占的氧气体的比例(以下，也称为氧流量比)越高，越可以提高金属氧化物膜的结晶性，由此可以实现可靠性高的晶体管。另一方面，氧流量比越低，金属氧化物膜的结晶性越低，由此可以实现通态电流高的晶体管。
在沉积金属氧化物膜时的衬底温度较高时，可以沉积结晶性更高且更致密的金属氧化物膜。另一方面，在衬底温度较低时，可以沉积结晶性更低且导电性更高的金属氧化物膜。
金属氧化物膜在衬底温度为室温以上且250℃以下，优选为室温以上且200℃以下，更优选为室温以上且140℃以下的条件下沉积，即可。例如，衬底温度为室温以上且低于140℃，由此可以提高生产性，所以是优选的。此外，通过在衬底温度为室温或不进行意图性的加热的状态下沉积金属氧化物膜，可以降低结晶性。
在沉积金属氧化物膜之前，优选进行用来脱离在绝缘层103b的表面附着的水或氢、有机物等的处理及对绝缘层103b供应氧的处理中的至少一方。例如，可以在减压气氛下以70℃以上且200℃以下的温度进行加热处理。或者，也可以进行在包含氧的气氛下的等离子体处理。或者，通过在包含一氧化二氮(N2O)等氧化性气体的气氛下的等离子体处理，也可以将氧供应给绝缘层103b。当进行包含一氧化二氮气体的等离子体处理时，可以适当地去除绝缘层103b的表面的有机物，并且可以将氧供应给绝缘层103b。优选的是，在这种处理之后，以不使绝缘层103b的表面暴露于大气的方式连续地沉积金属氧化物膜。
注意，在半导体层108具有层叠多个金属氧化物膜的叠层结构的情况下，优选的是，在沉积下方的金属氧化物膜之后，以不使其表面暴露于大气的方式连续地沉积下一个金属氧化物膜。
当对金属氧化物膜进行加工时，可以利用湿蚀刻法和干蚀刻法中的一方或双方。此时，有时与半导体层108不重叠的绝缘层103b的一部分被蚀刻而变薄。例如，有时通过蚀刻绝缘层103b消失，并且露出绝缘层103a的表面。
在此，优选在沉积金属氧化物膜之后或将金属氧化物膜加工为半导体层108之后，进行加热处理。通过加热处理，可以去除包含在金属氧化物膜中或半导体层108中，或者附着在金属氧化物膜的表面或半导体层108的表面的氢或水。此外，通过加热处理，有时金属氧化物膜或半导体层108的膜的质性得到提高(例如，减少缺陷、提高结晶性等)。
此外，通过加热处理，可以将氧从绝缘层103b供应给金属氧化物膜或半导体层108。此时，优选在将金属氧化物加工为半导体层108之前进行加热处理。
典型的是，可以在150℃以上且低于衬底的应变点、200℃以上且500℃以下、250℃以上且450℃以下、300℃以上且450℃以下的温度下进行加热处理。
加热处理可以在包含稀有气体或氮的气氛下进行。或者，当在该气氛下进行加热处理之后，也可以在包含氧的气氛下进行加热处理。或者，也可以在干燥空气气氛下进行加热。注意，优选的是，在上述加热处理的气氛中尽可能不包含氢、水等。该加热处理可以使用电炉或RTA(Rapid Thermal Anneal：气体快速热退火)装置等。通过使用RTA装置，可以缩短加热处理时间。
注意，并不一定需要进行该加热处理。也可以在该工序中不进行加热处理而将在后面的工序中进行的加热处理用作在该工序中的加热处理。另外，有时也可以将在后面的工序中的高温下的处理(例如，沉积工序等)等用作该工序中的加热处理。
[绝缘层110的形成]
接着，以覆盖绝缘层103b及半导体层108的方式形成绝缘层110。
绝缘层110优选利用PECVD法形成。
此外，优选的是，在沉积绝缘层110之前对半导体层108的表面进行等离子体处理。通过该等离子体处理，可以减少附着在半导体层108的表面的水等杂质。因此，可以减少半导体层108与绝缘层110的界面的杂质，所以可以实现可靠性高的晶体管。尤其是，适合用于在半导体层108的形成至绝缘层110的沉积之间半导体层108的表面暴露于大气的情况。等离子体处理例如可以在氧、臭氧、氮、一氧化二氮或氩等的气氛下进行。另外，等离子体处理与绝缘层110的沉积优选以不暴露于大气的方式连续地进行。
在此，优选在沉积绝缘层110之后进行加热处理。通过加热处理，可以去除包含在绝缘层110中或者附着在其表面的氢或水。同时，可以减少绝缘层110中的缺陷。
加热处理的条件可以参照上述记载。
注意，并不一定需要进行该加热处理。也可以在该工序中不进行加热处理而将在后面的工序中进行的加热处理用作在该工序中的加热处理。另外，有时也可以将在后面的工序中的高温下的处理(例如，沉积工序等)等用作该加热处理。
[金属氧化物膜114f的形成]
接着，在绝缘层110上形成金属氧化物膜114f(图5B)。
金属氧化物膜114f例如优选在包含氧的气氛下沉积。尤其是，优选在包含氧的气氛下利用溅射法形成。由此，可以在沉积金属氧化物膜114f时对绝缘层110供应氧。另外，也可以在沉积金属氧化物膜114f时对半导体层108供应氧。
在与上述半导体层108同样通过使用包含金属氧化物的氧化物靶材的溅射法形成金属氧化物膜114f的情况下，可以参照上述半导体层108的记载。
例如，作为金属氧化物膜114f的沉积条件，可以作为沉积气体使用氧，并且通过使用金属靶材的反应性溅射法形成金属氧化物膜。在作为金属靶材例如使用铝的情况下，可以沉积氧化铝膜。
当沉积金属氧化物膜114f时，引入到沉积装置的沉积室内的沉积气体的总流量中的氧流量的比率(氧流量比)或沉积室内的氧分压越高，越可以增大供应给绝缘层110中的氧。氧流量比或氧分压例如为50％以上且100％以下，优选为65％以上且100％以下，更优选为80％以上且100％以下，进一步优选为90％以上且100％以下。尤其是，优选将氧流量比设定为100％，来使沉积室内的氧分压尽量接近于100％。
如此，通过在包含氧的气氛下利用溅射法形成金属氧化物膜114f，可以当沉积金属氧化物膜114f时对绝缘层110供应氧的同时防止从绝缘层110脱离氧。其结果是，可以将极多的氧封闭在绝缘层110中。
优选在沉积金属氧化物膜114f之后进行加热处理。通过加热处理，可以将包含在绝缘层110中的氧供应给半导体层108。通过在金属氧化物膜114f覆盖绝缘层110的状态下进行加热，可以防止从绝缘层110向外部脱离氧，可以将多量的氧供应给半导体层108。其结果是，可以减少半导体层108中的氧空位，因此实现可靠性高的晶体管。
加热处理的条件可以参照上述记载。
注意，并不一定需要进行该加热处理。也可以在该工序中不进行加热处理而将在后面的工序中进行的加热处理用作在该工序中的加热处理。另外，有时也可以将在后面的工序中的高温下的处理(例如，沉积工序等)等用作该工序中的加热处理。
此外，在金属氧化物膜114f的沉积之后或该加热处理之后，也可以去除金属氧化物膜114f。
[开口部142的形成]
接着，通过对金属氧化物膜114f、绝缘层110、绝缘层103b及绝缘层103a部分地进行蚀刻，形成到达导电层106的开口部142(图5C)。由此，可以通过开口部142导电层106与后面形成的导电层112电连接。
[导电层112、金属氧化物层114的形成]
接着，在金属氧化物膜114f上沉积成为导电层112的导电膜112f(图5D)。
作为导电膜112f，优选使用低电阻的金属或低电阻的合金材料。另外，导电膜112f优选使用不容易释放氢且不容易扩散氢的材料。此外，导电膜112f优选使用不容易氧化的材料。
例如，导电膜112f优选通过使用包含金属或合金的溅射靶材的溅射法沉积。
例如，导电膜112f优选为层叠有不容易氧化且不容易扩散氢的导电膜与低电阻的导电膜的叠层膜。
接着，通过对导电膜112f及金属氧化物膜114f部分地进行蚀刻，形成导电层112及金属氧化物层114。优选的是，分别使用相同的抗蚀剂掩模对导电膜112f及金属氧化物膜114f进行加工。或者，也可以通过将被蚀刻过的导电层112用作硬掩模，对金属氧化物膜114f进行蚀刻。
作为导电膜112f及金属氧化物膜114f的蚀刻，尤其是，优选利用湿蚀刻法。
由此，可以形成顶面形状大致一致的导电层112及金属氧化物层114。
如此，通过不蚀刻绝缘层110，并且采用覆盖半导体层108的顶面和侧面及绝缘层103b的结构，可以防止在蚀刻导电膜112f等时半导体层108及绝缘层103b等被蚀刻而变薄。
[杂质元素的供应处理]
接着，以导电层112为掩模进行通过绝缘层110对半导体层108供应(也称为添加或注入)杂质元素140的处理(图6A)。由此，可以在半导体层108的不被导电层112覆盖的区域中形成低电阻区域108n。此时，优选的是，以在半导体层108的与导电层112重叠的区域中尽可能不供应杂质元素140的方式，根据作为掩模的导电层112等的材料及厚度等决定杂质元素140的供应处理的条件。由此，可以在半导体层108的与导电层112重叠的区域中形成杂质浓度得到充分降低的沟道形成区域。
杂质元素140的供应可以适当地利用等离子体掺杂法或离子注入法。这些方法可以根据离子加速电压及剂量等以高准确度控制深度方向上的浓度轮廓。通过利用等离子体掺杂法，可以提高生产率。此外，通过利用质量分离的离子注入法，可以提高被供应的杂质元素的纯度。
在杂质元素140的供应处理中，优选以半导体层108与绝缘层110的界面、半导体层108中接近该界面的部分或者绝缘层110中接近该界面的部分成为最高浓度的方式控制处理条件。由此，可以将具有最合适的浓度的杂质元素140通过一次的处理供应到半导体层108及绝缘层110的双方。
作为杂质元素140，可以举出氢、硼、碳、氮、氟、磷、硫、砷、铝、镁、硅或稀有气体等。注意，作为稀有气体的典型例，可以举出氦、氖、氩、氪及氙等。尤其是，优选使用硼、磷、铝、镁或硅。
作为杂质元素140的源气体，可以使用包含上述杂质元素的气体。当供应硼时，典型地可以使用B2H6气体或BF3气体等。此外，当供应磷时，典型地可以使用PH3气体。此外，也可以使用由稀有气体稀释这些源气体的混合气体。
除了上述以外，作为源气体，可以使用CH4、N2、NH3、AlH3、AlCl3、SiH4、Si2H6、F2、HF、H2、(C5H5)2Mg以及稀有气体等。此外，离子源不局限于气体，也可以使用对固体或液体加热而被汽化了的。
通过根据绝缘层110及半导体层108的组成、密度及厚度等设定加速电压或剂量等的条件，可以控制杂质元素140的添加。
例如，当利用离子注入法或等离子体离子掺杂法添加硼或磷时，剂量的范围例如可以为1×1013ions/cm2以上且1×1017ions/cm2以下，优选为1×1014ions/cm2以上且5×1016ions/cm2以下，更优选为1×1015ions/cm2以上且3×1016ions/cm2以下。
注意，杂质元素140的供应方法不局限于此，例如也可以进行利用因加热而引起的热扩散的处理或等离子体处理等。在采用等离子体处理法的情况下，通过首先在包含所添加的杂质元素的气体气氛下产生等离子体，再进行等离子体处理，可以添加杂质元素。作为上述产生等离子体的装置，可以使用干蚀刻装置、灰化装置、等离子体CVD装置、高密度等离子体CVD装置等。
在本发明的一个方式中，可以将杂质元素140通过绝缘层110供应给半导体层108。由此，即使在半导体层108具有结晶性的情况下，也可以减少在供应杂质元素140时半导体层108受到的损伤，因此可以抑制结晶性的损失。由此，适合用于由结晶性的降低导致电阻增大的情况。
[绝缘层116及绝缘层118的形成]
接着，以覆盖绝缘层110、金属氧化物层114及导电层112的方式形成绝缘层116及绝缘层118(图6B)。
在利用等离子体CVD法形成绝缘层116及绝缘层118的情况下，当沉积温度过高时，包含在低电阻区域108n等的杂质有可能扩散到包括半导体层108的沟道形成区域的周围部。此外，低电阻区域108n的电阻有可能上升。因此，绝缘层116及绝缘层118的沉积温度考虑到这些因素来决定即可。
例如，绝缘层116及绝缘层118的沉积温度例如为150℃以上且400℃以下，优选为180℃以上且360℃以下，更优选为200℃以上且250℃以下。通过以低温沉积绝缘层116及绝缘层118，即使是沟道长度短的晶体管，也可以具有良好的电特性。
另外，也可以在形成绝缘层116及绝缘层118之后进行加热处理。通过该加热处理，有时可以使低电阻区域108n更稳定且低电阻。例如，通过进行加热处理，可以使杂质元素140适当地扩散而局部性地被均匀化，来得到具有理想的杂质元素的浓度梯度的低电阻区域108n。注意，当加热处理的温度过高(例如为500℃以上)时，杂质元素140扩散到沟道形成区域内，这可能导致晶体管的电特性及可靠性的降低。
加热处理的条件可以参照上述记载。
注意，并不一定需要进行该加热处理。也可以在该工序中不进行加热处理而将在后面的工序中进行的加热处理用作在该加热处理。另外，有时也可以将在后面的工序中的高温下的处理(例如，沉积工序等)等用作该加热处理。
[树脂层132的形成]
接着，在绝缘层118上形成具有开口部的树脂层132(图6C)。
作为能够用于树脂层132的材料，可以参照上述树脂层131的记载。在此，通过使用感光性材料进行曝光及显影，形成具备开口部的树脂层132。
[开口部141a、开口部141b的形成]
接着，通过对在与树脂层132的开口部重叠的区域中的绝缘层118、绝缘层116及绝缘层110部分地进行蚀刻，形成到达低电阻区域108n的开口部141a及开口部141b(图7A)。
在此，通过使用树脂层132为蚀刻掩模，对在绝缘层118、绝缘层116及绝缘层110中的位于树脂层132的开口中的部分进行蚀刻。
另外，作为与上述不同的方法，也可以使用如下方法形成开口部141a及开口部141b。首先，当形成树脂层132之前，在绝缘层118上形成蚀刻掩模，然后在绝缘层118、绝缘层116及绝缘层110中预先形成开口。接着，通过使用感光性材料进行曝光及显影，形成具有开口的树脂层132。由此，可以形成开口部141a及开口部141b。
[导电层120a、导电层120b的形成]
接着，以覆盖开口部141a及开口部141b的方式在树脂层132上沉积导电膜，将该导电膜加工为所希望的形状，来形成导电层120a及导电层120b(图7B)。
通过上述工序，可以制造具有晶体管的半导体装置。
[树脂层133的形成]
接着，以覆盖导电层120a、导电层120b及树脂层132的方式形成具有开口部144的树脂层133(图8A)。
作为树脂层133的详细内容，可以参照上述树脂层131及树脂层132的记载。
[导电层150的形成]
接着，以覆盖开口部144的方式在树脂层133上沉积导电膜，将该导电膜加工为所希望的形状，来形成导电层150(图8B)。
以上为制造方法例的说明。
[半导体装置的构成要素]
以下，对包括在本实施方式的半导体装置中的构成要素进行说明。
[衬底]
虽然对衬底102的材质等没有特别的限制，但是至少需要具有能够承受后续的加热处理的耐热性。例如，可以将以硅或碳化硅为材料的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、硅锗等化合物半导体衬底、SOI衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底、石英衬底、蓝宝石衬底等用作衬底102。另外，也可以将在上述衬底上设置有半导体元件的衬底用作衬底102。
此外，作为衬底102，也可以使用柔性衬底，并且在柔性衬底上直接形成半导体装置。或者，也可以在衬底102与半导体装置之间设置剥离层。当剥离层上完成了半导体装置的一部分或全部之后，将其从衬底102分离，并且可以用于转置到其他衬底。此时，也可以将半导体装置转置到耐热性低的衬底或柔性衬底。
[导电层]
导电层112、导电层106、导电层120a、导电层120b、导电层121a、导电层121b、导电层130及导电层150等分别可以通过使用选自铬、铜、铝、金、银、锌、钼、钽、钛、钨、锰、镍、铁、钴的金属元素、上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等形成。
此外，作为导电层，也可以使用In-Sn氧化物、In-W氧化物、In-W-Zn氧化物、In-Ti氧化物、In-Ti-Sn氧化物、In-Zn氧化物、In-Sn-Si氧化物以及In-Ga-Zn氧化物等的氧化物导电体或金属氧化物膜。
[半导体层]
当半导体层108为In-M-Zn氧化物时，作为用于沉积In-M-Zn氧化物的溅射靶材的金属元素的原子数比，可以举出In：M：Zn＝1：1：1、In：M：Zn＝1：1：1.2、In：M：Zn＝1：3：2、In：M：Zn＝1：3：4、In：M：Zn＝1：3：6、In：M：Zn＝2：2：1、In：M：Zn＝2：1：3、In：M：Zn＝3：1：2、In：M：Zn＝4：2：3、In：M：Zn＝4：2：4.1、In：M：Zn＝5：1：3、In：M：Zn＝5：1：6、In：M：Zn＝5：1：7、In：M：Zn＝5：1：8、In：M：Zn＝6：1：6、In：M：Zn＝5：2：5等。
此外，作为溅射靶材，优选使用包含多晶氧化物的靶材，由此可以易于形成具有结晶性的半导体层108。注意，所沉积的半导体层108的原子数比包括包含上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的变动。例如，在用于半导体层108的溅射靶材的组成为In：Ga：Zn＝4：2：4.1[原子数比]时，有时所沉积的半导体层108的组成为In：Ga：Zn＝4：2：3[原子数比]附近。
注意，当记载原子数比为In：Ga：Zn＝4：2：3或其附近时，包括如下情况：In为4时，Ga为1以上且3以下，Zn为2以上且4以下。当记载原子数比为In：Ga：Zn＝5：1：6或其附近时，包括如下情况：In为5时，Ga为大于0.1且2以下，Zn为5以上且7以下。当记载原子数比为In：Ga：Zn＝1：1：1或其附近时，包括如下情况：In为1时，Ga为大于0.1且2以下，Zn为大于0.1且2以下。
此外，半导体层108的能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上。如此，通过使用能隙比硅宽的金属氧化物，可以减少晶体管的关态电流。
此外，半导体层108优选具有非单晶结构。非单晶结构例如包括后述的CAAC结构、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，CAAC结构的缺陷态密度最低。
以下，对CAAC(c-axis aligned crystal)进行说明。CAAC表示结晶结构的一个例子。
CAAC结构是指包括多个纳米晶(最大直径小于10nm的结晶区域)的薄膜等的结晶结构之一，具有如下特征：各纳米晶的c轴在特定方向上取向；a轴及b轴不具有取向性；纳米晶彼此不形成晶界而连续地连接。尤其是，在具有CAAC结构的薄膜中，各纳米晶的c轴容易在薄膜的厚度方向、被形成面的法线方向或者薄膜表面的法线方向上取向。
CAAC-OS(Oxide Semiconductor：氧化物半导体)是结晶性高的氧化物半导体。另一方面，在CAAC-OS中观察不到明确的晶界，因此可以说不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外，氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入、缺陷的生成等而降低，所以也可以说CAAC-OS是杂质及缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此，具有CAAC-OS的氧化物半导体的物理性质稳定。由此，具有CAAC-OS的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。
在此，在晶体学中，一般以构成单位晶格的a轴、b轴、c轴这三个轴(晶轴)中较特殊的轴为c轴。尤其是，在具有层状结构的结晶中，一般来说，与层的面方向平行的两个轴为a轴及b轴，与层交叉的轴为c轴。作为具有这种层状结构的结晶的典型例子，有分类为六方晶系的石墨，其单位晶格的a轴及b轴平行于劈开面，c轴正交于劈开面。例如，具有层状结构的YbFe2O4型结晶结构的InGaZnO4的结晶可分类为六方晶系，其单位晶格的a轴及b轴平行于层的面方向，c轴正交于层(即，a轴及b轴)。
具有微晶结构的氧化物半导体膜(微晶氧化物半导体膜)在使用TEM观察到的图像中有时不能明确地确认到结晶部。在很多情况下，微晶氧化物半导体膜所包含的结晶部的大小为1nm以上且100nm以下或1nm以上且10nm以下。尤其是，将具有大小为1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的纳米晶(nc：nanocrystal)的氧化物半导体膜称为nc-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor：纳米晶氧化物半导体)膜。例如，在使用TEM观察nc-OS膜时，有时不能明确地确认到晶界。
在nc-OS膜中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。此外，nc-OS膜在不同的结晶部之间观察不到晶体取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc-OS膜在某些分析方法中与非晶氧化物半导体膜没有差别。例如，在对nc-OS膜利用使用其束径比结晶部大的X射线的XRD装置进行结构分析的情况下，当利用out-of-plane法分析时，检测不出表示结晶面的峰值。此外，在对nc-OS膜进行使用其束径比结晶部大(例如，50nm以上)的电子束的电子衍射(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，在对nc-OS膜进行使用其束径接近结晶部的大小或者比结晶部小(例如，1nm以上且30nm以下)的电子射线的电子衍射(也称为，纳米束电子衍射)时，观察到呈圈状(环状)的亮度高的区域，有时该环状区域内观察到多个斑点。
nc-OS膜的缺陷态密度比非晶氧化物半导体低。但是，nc-OS膜在不同的结晶部之间观察不到晶体取向的规律性。所以，nc-OS膜的缺陷态密度比CAAC-OS膜高。因此，nc-OS膜有时具有比CAAC-OS膜高的载流子密度及电子迁移率。因此，使用nc-OS膜的晶体管有时具有较高的场效应迁移率。
nc-OS膜可以以比CAAC-OS膜沉积时更小的氧流量比形成。此外，nc-OS膜可以以比CAAC-OS膜沉积时更低的衬底温度形成。例如，nc-OS膜可以在衬底温度为较低(例如130℃以下的温度)的状态或对衬底不进行加热的状态下沉积，因此适用于采用大型玻璃衬底或树脂衬底等的情况，可以提高生产率。
对金属氧化物的结晶结构的一个例子进行说明。使用In-Ga-Zn氧化物靶材(In：Ga：Zn＝4：2：4.1[原子数比])，在衬底温度为100℃以上且130℃以下的条件下，利用溅射法形成的金属氧化物易于具有nc(nano crystal)结构和CAAC结构中的任一方的结晶结构或其混在的结构。另一方面，在衬底温度为室温(R.T.)的条件下形成的金属氧化物易于具有nc结晶结构。注意，这里的室温(R.T.)是指包括对衬底不进行意图性的加热时的温度。
[金属氧化物的结构]
以下，对可用于在本发明的一个方式中所公开的晶体管的CAC(Cloud-AlignedComposite)-OS的结构进行说明。
注意，CAAC(c-axis aligned crystal)是指结晶结构的一个例子，CAC(Cloud-Aligned Composite)是指功能或材料的结构的一个例子。
CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有导电性的功能，在材料的另一部分中具有绝缘性的功能，在材料的整体中具有半导体的功能。此外，在将CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的活性层的情况下，导电性的功能是使用作载流子的电子(或空穴)流过的功能，绝缘性的功能是不使用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用，可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有开关功能(控制开启/关闭的功能)。通过在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分离，可以最大限度地提高双方的功能。
此外，CAC-OS或CAC-metal oxide包括导电性区域及绝缘性区域。导电性区域具有上述导电性的功能，绝缘性区域具有上述绝缘性的功能。此外，在材料中，导电性区域和绝缘性区域有时以纳米粒子级分离。此外，导电性区域和绝缘性区域有时分别在材料中不均匀地分布。此外，有时观察到其边缘模糊而以云状连接的导电性区域。
在CAC-OS或CAC-metal oxide中，有时导电性区域及绝缘性区域分别以0.5nm以上且10nm以下，优选为0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
此外，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同带隙的成分构成。例如，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分构成。在该结构中，当使载流子流过时，载流子主要在具有窄隙的成分中流过。此外，具有窄隙的成分与具有宽隙的成分互补作用，与具有窄隙的成分联动地在具有宽隙的成分中载流子流过。因此，在将上述CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域时，在晶体管的导通状态中可以得到高电流驱动力，即大通态电流及高场效应迁移率。
就是说，也可以将CAC-OS或CAC-metal oxide称为基质复合材料(matrixcomposite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。
以上是金属氧化物的结构的说明。
本实施方式所示的结构例子及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
(实施方式2)
在本实施方式中，说明上述实施方式所示的包括半导体装置的显示装置的一个例子。
图9A示出下面所示的显示装置10的俯视示意图。显示装置10包括像素部11、电路12、电路13、端子部15a、端子部15b、布线16a、布线16b以及布线16c。此外，图9A示出显示装置10安装有IC17的例子。
像素部11包括多个像素且具有显示图像的功能。
电路12及IC17具有对像素部11中的各像素输出用来驱动像素的信号的功能。例如，电路12被用作栅极驱动电路。另外，例如，IC17被用作源极驱动电路。图9A示出隔着像素部11设置有两个电路12且安装有六个IC17的例子。注意，也可以采用安装用作栅极驱动电路的IC且不设置电路12的结构。另外，也可以采用设置源极驱动电路且不安装IC17的结构。
另外，也可以将安装有IC等集成电路或FPC(Flexible Printed Circuit：柔性电路板)等连接器的方式称为显示模块。另外，也可以将没有安装连接器或集成电路等的方式称为显示面板。
电路13为具有将从IC17输入的信号中的一个分配给两个以上的布线的功能的电路(例如，解复用电路)。通过设置电路13，可以减少IC17所输出的信号的个数，而可以减少IC17的端子个数。或者，可以减少构件个数。尤其是，当实现4K或8K等清晰度极高的显示装置时，设置电路13是特别有效的。如果不需要也可以不设置电路13。
端子部15a及端子部15b设置有多个端子，可以连接到FPC等连接器或其他的IC等集成电路。端子部15a的各端子通过多个布线16a中的一个与电路12电连接。端子部15b的各端子通过多个布线16b中的一个与IC17电连接。此外，IC17所包括的多个输出端子的每一个通过多个布线16c中的一个与电路13电连接。
图9B是示出像素部11的像素电极的排列方法的例子的俯视示意图。像素部11包括多个像素单元20。图9B示出四个像素单元20。像素单元20包括像素21a及像素21b而构成。像素21a包括像素电极31a、像素电极32a以及像素电极33a。像素21b包括像素电极31b、像素电极32b以及像素电极33b。各像素电极被用作后述的显示元件的电极。另外，一个子像素的显示区域22位于该子像素所包括的像素电极的内侧。
像素单元20所包括的六个像素电极被配置为纵向2×横向3的矩阵状。在此，像素电极31a、像素电极32a以及像素电极33a可以为分别呈现不同颜色的显示元件的电极。另外，像素电极31b可以为呈现与像素电极31a相同的颜色的显示元件的电极，像素电极32b可以为呈现与像素电极32a相同的颜色的显示元件的电极，并且像素电极33b可以为呈现与像素电极33a相同的颜色的显示元件的电极。注意，在此三种像素电极的大小相同，但是也可以不同。另外，各像素电极上的显示区域22的大小也可以不同。
注意，在此为了便于说明，将像素电极31a设定为呈现红色(R)的显示元件的电极而附上“R”的符号。与此同样，将像素电极32a设定为呈现绿色(G)的显示元件的电极而附上“G”的符号，将像素电极33a设定为呈现蓝色(B)的显示元件的电极而附上“B“的符号。另外，图9B等所示的像素排列是一个例子，不局限于此。另外，R、G、B也可以互相调换。另外，也可以采用将图9B等所示的像素排列左右反转或者上下反转的像素排列。
注意，显示元件的排列方法不局限于上述，例如可以采用在一个正方形中配置长方形的三个显示元件的所谓条形排列。或者，也可以采用在配置相同的形状的三角形而形成的格子的顶点配置三个显示元件中的任一个的所谓三角洲状排列。
[像素电路的结构例子]
以下，说明像素单元20所包括的像素电路的例子。图9C示出像素单元20的电路图的例子。像素单元20与布线51a、布线51b、布线52a至布线52d以及布线53a至布线53c连接。图9C示出每个像素单元20与四个用作信号线的布线(布线52a等)连接的例子。
像素21a包括子像素71a、子像素72a以及子像素73a。像素21b包括子像素71b、子像素72b以及子像素73b。各子像素包括像素电路(像素电路41a、像素电路41b、像素电路42a、像素电路42b、像素电路43a或像素电路43b)及显示元件60。例如，子像素71a包括像素电路41a及显示元件60。在此，示出作为显示元件60使用有机EL元件等发光元件的情况。
另外，各像素电路包括晶体管61、晶体管62以及电容器63。例如，在像素电路41a中，晶体管61的栅极与布线51a电连接，晶体管61的源极和漏极中的一个与布线52a电连接，源极和漏极中的另一个与晶体管62的栅极及电容器63的一个电极电连接。晶体管62的源极和漏极中的一个与显示元件60的一个电极电连接，源极和漏极中的另一个与电容器63的另一个电极及布线53a电连接。显示元件60的另一个电极与被供应电位V1的布线电连接。注意，关于其他像素电路，如图9C所示，除了与晶体管61的栅极连接的布线、与晶体管61的源极和漏极中的一个连接的布线以及与电容器63的另一个电极连接的布线以外，具有与像素电路41a相同的结构。
在图9C中，晶体管61具有选择晶体管的功能。晶体管62与显示元件60串联连接且具有控制流过显示元件60的电流的功能。在图9C中，可以说被用作选择晶体管的晶体管61与显示元件60的一个电极(像素电极)通过晶体管62电连接。电容器63具有保持与晶体管62的栅极连接的节点的电位的功能。注意，当晶体管61的关闭状态的泄漏电流及经过晶体管62的栅极的泄漏电流等极小时，也可以意图性地不设置电容器63。
在此，如图9C所示，晶体管62优选具有包括互相电连接的第一栅极及第二栅极的结构。通过采用如上述那样包括两个栅极的结构，可以增加晶体管62能够流过的电流。特别在高清晰度的显示装置中，可以以不使晶体管62的尺寸，尤其是沟道宽度变大的方式增加该电流，所以是优选的。
另外，显示元件60的一对电极中与晶体管62电连接的电极相当于上述像素电极(例如像素电极31a等)。在此，图9C示出将显示元件60的与晶体管62电连接的电极用作阴极而将另一个电极用作阳极的结构。这种结构在晶体管62为n沟道型晶体管时特别有效。就是说，当晶体管62处于导通状态时，由布线53a供应的电位成为源极电位，由此无论显示元件60的电阻的不均匀及电阻的变动如何，也可以使流过晶体管62的电流恒定。
另外，也可以将显示元件60的晶体管62一侧的电极用作阳极，而另一个电极用作阴极。通过采用上述那样的结构，可以作为供应给显示元件60的另一个电极的电位V1使用比供应给布线53a等的电位低的固定电位。此外，当作为该电位V1使用公共电位或接地电位等与其它电路共同的电位时，可以使电路结构简化，所以是优选的。
注意，在此作为像素电路所包括的晶体管示出使用n沟道型晶体管的例子，但也可以使用p沟道型晶体管。
[像素布局的例子]
下面，对像素单元20的布局的一个例子进行说明。
图10A及图10B示出一个子像素的布局的例子。在此，为了简化起见，示出形成像素电极之前的例子。在图10B中，以虚线表示在图10A中的布线52等。图10A所示的子像素包括晶体管61、晶体管62及电容器63。晶体管62包括夹持半导体层的两个栅极。
作为晶体管61及晶体管62可以使用实施方式1所示的晶体管。
在图10A等中，对同一导电膜进行加工而形成的图案由同一阴影线表示。由最下方的导电层(导电层130)形成布线51。由之后形成的导电层(导电层106a、导电层106b等)形成中继布线及晶体管62的一个栅极等。由之后形成的导电层(导电层112a、导电层112b等)形成晶体管61的栅极及晶体管62的另一个栅极等。由之后形成的导电层(导电层121a、导电层121b、导电层121c、导电层121d等)形成各晶体管的源电极和漏电极及电容器63的一个电极等。由之后形成的导电层(导电层120a、导电层120b、导电层120c等)形成布线52、布线53及中继布线等。布线53的一部分被用作电容器63的另一个电极。导电层120c被用作晶体管62与像素电极31等连接的中继布线。此外，晶体管61包括半导体层108a，晶体管62包括半导体层108b。
图10C示出使用图10A所示的子像素的像素单元20的布局的一个例子。图10C还示出各像素电极及显示区域22。
在附图中，示出与布线51a电连接的三个子像素和与布线51b电连接的三个子像素分别为左右对称的例子。由此，当将相同颜色的子像素在布线52a等的延伸方向上排成之字形状且将这些子像素连接到用作信号线的一个布线时，可以使子像素中的布线的长度等均匀，所以可以抑制子像素间的亮度不均匀。
注意，与布线51a电连接的三个子像素的显示区域22和与布线51b电连接的三个子像素的显示区域22可以在布线51a的延伸方向上以错开排列间距的一半的方式配置。由此，可以实现所谓三角洲状排列。
以上是对像素布局的例子的说明。
通过本实施方式所示的显示装置可以实现一种清晰度极高的显示装置。另外，可以提供一种显示品质得到提高的显示装置。另外，可以提供一种具有改进的视角特性的显示装置。另外，可以提供一种开口率得到提高的显示装置。
本实施方式所示的结构例子及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
(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截面结构例子。
[截面结构例子1]
图11示出显示面板700的截面示意图。图11示出包括像素部702、栅极驱动电路部706以及FPC端子部708的截面。像素部702包括晶体管750、晶体管754以及电容器790。栅极驱动电路部706包括晶体管752。
作为晶体管750、晶体管752及晶体管754，可以使用实施方式1所示的晶体管。
晶体管750、晶体管752及晶体管754是将氧化物半导体用于形成沟道的半导体层的晶体管。另外，本发明不局限于此，也可以将硅(非晶硅、多晶硅或单晶硅)或使用有机半导体的晶体管等用于半导体层。
在本实施方式中使用的晶体管具有被高度纯化且氧空位的形成被抑制的氧化物半导体膜。该晶体管可以使关态电流极低。因此，在上述那样的晶体管使用于像素时，可以延长图像信号等电信号的保持时间，可以延长图像信号等的写入间隔。因此，可以降低刷新工作的频率，由此可以降低功耗。
另外，在本实施方式中使用的晶体管能够得到较高的场效应迁移率，因此能够进行高速驱动。例如，通过将这种能够进行高速驱动的晶体管用于显示面板，可以在同一衬底上形成像素部的开关晶体管及用于驱动电路部的驱动晶体管。就是说，可以采用不使用由硅片等形成的驱动电路的结构，由此可以减少显示装置的构件个数。此外，通过在像素部中也使用能够进行高速驱动的晶体管，可以提供高图像质量的图像。
电容器790包括通过对与晶体管750所包括的第一栅电极相同的膜进行加工形成的下部电极和通过对与半导体层相同的金属氧化物膜进行加工形成的上部电极。上部电极与晶体管750的源区域及漏区域同样地被低电阻化。此外，在下部电极与上部电极之间设置有用作晶体管750的第一栅极绝缘层的绝缘膜的一部分。也就是说，电容器790具有在一对电极间夹有用作介电膜的绝缘膜的叠层型结构。此外，上部电极连接于通过对与晶体管750的源电极及漏电极相同的膜进行加工得到的布线。
显示面板700包括支撑衬底745及支撑衬底740。作为支撑衬底745及支撑衬底740，例如可以使用玻璃衬底或塑料衬底等具有柔性的衬底。
晶体管750、晶体管752、晶体管754及电容器790等设置在绝缘层744上。支撑衬底745与绝缘层744通过粘合层742贴合。
导电层720设置在绝缘层744上。树脂层722以覆盖绝缘层744及导电层720的方式设置。绝缘层723以覆盖树脂层722的方式设置。
晶体管750、晶体管752、晶体管754及电容器790等设置在绝缘层723上。
晶体管750、晶体管752及晶体管754分别包括用作第一栅电极的导电层791、用作第一栅极绝缘层的绝缘层792、半导体层793、用作第二栅极绝缘层的绝缘层794以及用作第二栅电极的导电层795等。另外，以覆盖晶体管750、晶体管752及晶体管754的方式设置有绝缘层726。
绝缘层726上设置有树脂层724，树脂层724上设置有导电层725等。
另外，在设置在绝缘层723及树脂层722中的开口部，通过与导电层791相同的导电膜加工形成的导电层721与导电层720电连接。
导电层720的一部分被用作栅极线。导电层725的一部分被用作源极线。导电层720的一部分与导电层725的一部分至少隔着树脂层722及树脂层724重叠。
此外，晶体管750、晶体管752、晶体管754及电容器790上设置有用作平坦化膜的绝缘层770。
像素部702所包括的晶体管750、晶体管754以及栅极驱动电路部706所包括的晶体管752也可以使用彼此不同结构的晶体管。例如，也可以采用其中一方使用顶栅极型晶体管而另一方使用底栅极型晶体管的结构。
FPC端子部708包括其一部分被用作连接电极的布线760、各向异性导电膜780及FPC716。布线760通过各向异性导电膜780与FPC716所包括的端子电连接。在此，布线760由与晶体管750等的源电极及漏电极相同的导电膜形成。
另外，显示面板700包括发光元件782、着色层736、遮光层738等。
发光元件782包括导电层772、EL层786及导电层788。导电层772与晶体管750所包括的源电极或漏电极电连接。导电层772设置在绝缘层770上并被用作像素电极。此外，以覆盖导电层772的端部的方式设置有绝缘层730，并且绝缘层730及导电层772上层叠地设置有EL层786及导电层788。
作为导电层772可以使用对可见光具有反射性的材料。例如，可以使用包含铝、银等的材料。此外，作为导电层788可以使用对可见光具有透光性的材料。例如，优选使用包含铟、锌、锡等的氧化物材料。因此，发光元件782是向与被形成面的相反一侧(支撑衬底740一侧)发射光的顶部发射型发光元件。
EL层786具有有机化合物或量子点等无机化合物。EL层786具有在电流流过时呈现白色光的发光材料。
作为发光材料，可以使用荧光材料、磷光材料、热活化延迟荧光(Thermallyactivated delayed fluorescence：TADF)材料、无机化合物(量子点材料等)等。作为能够用于量子点的材料，可以举出胶状量子点材料、合金型量子点材料、核壳(Core Shell)型量子点材料、核型量子点材料等。
遮光层738和着色层736设置在绝缘层746的一个面。着色层736设置在重叠于发光元件782的位置。遮光层738设置在像素部702中的不重叠于发光元件782的区域。遮光层738还可以与栅极驱动电路部706等重叠地设置。
支撑衬底740由粘合层747贴合于绝缘层746的另一个面。此外，支撑衬底740和支撑衬底745通过密封层732贴合。
在此，作为发光元件782所包括的EL层786使用呈现白色光的发光材料。发光元件782所发射的白色光被着色层736着色而被发射到外部。EL层786跨着呈现不同颜色的像素地设置。通过在像素部702中以矩阵状配置设置有使红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中的任一个透过的着色层736的像素，显示面板700可以进行全彩色显示。
此外，作为导电层788也可以使用具有透过性及反射性的导电膜。此时，可以在导电层772和导电层788之间实现微小谐振器(微腔)结构来增强并发射特定波长的光。此时，也可以通过在导电层772和导电层788之间配置用来调整光学距离的光学调整层并使不同颜色的像素中的该光学调整层的厚度不同，提高各像素所发射的光的色纯度。
另外，在每个像素中将EL层786形成为岛状或在每个像素列中将EL层786形成为条状时，即，通过分别涂布形成EL层786时，也可以不设置着色层736和上述光学调整层中的至少一方。在该情况下，可以利用使用金属掩模等遮蔽掩模的真空蒸镀法分开形成EL层786，也可以利用光刻法EL层786加工为岛状或条状。
在此，作为绝缘层744及绝缘层746，分别优选使用用作透湿性低的阻挡膜的无机绝缘膜。通过采用在这样的绝缘层744与绝缘层746之间夹有发光元件782及晶体管750等的结构，来抑制它们的劣化，从而可以实现可靠性高的显示面板。
在图12所示的显示面板700A中，包括保护层749代替支撑衬底740。
保护层749与密封层732贴合在一起。保护层749可以使用玻璃衬底或树脂薄膜等。此外，保护层749也可以采用偏振片(包括圆偏振片)、散射板等光学构件、触摸传感器面板等输入装置或上述两个以上的叠层结构。
此外，发光元件782所包括的EL层786在绝缘层730及导电层772上以岛状设置。通过以各子像素中的EL层786的发光颜色都不同的方式分开形成EL层786，可以在不使用着色层736的情况下实现彩色显示。
此外，以覆盖发光元件782的方式设置有保护层741。保护层741具有可以防止水等杂质扩散到发光元件782的功能。保护层741具有从导电层788一侧依次层叠有绝缘层741a、绝缘层741b及绝缘层741c的叠层结构。此时，作为绝缘层741a及绝缘层741c优选使用对水等杂质具有高阻挡性的无机绝缘膜，而作为绝缘层741b优选使用用作平坦化膜的有机绝缘膜。此外，保护层741优选以延伸到栅极驱动电路部706的方式设置。
另外，在图12中，保护层741上设置有导电层761。导电层761可以被用作布线或电极等。
此外，在与显示面板700A重叠地设置有触摸传感器的情况下，导电层761可以被用作防止驱动像素时的电噪声传送到该触摸传感器的静电遮蔽膜。此时，采用导电层761被供应指定的恒定电位的结构即可。
或者，导电层761例如可以被用作触摸传感器的电极。由此，可以使显示面板700A用作触摸面板。例如，导电层761可以被用作静电电容式的触摸传感器的电极或布线。此时，导电层761可以被用作连接有检测电路的布线或电极或者被输入传感器信号的布线或电极等。如此，通过在发光元件782上形成触摸传感器，可以减少构件个数，来减少电子设备等的制造成本。
导电层761优选设置在不重叠于发光元件782的部分。例如，导电层761可以设置在重叠于绝缘层730的位置。由此，作为导电层761，不需要使用导电性较低的透明导电膜，而可以使用导电性高的金属或合金等，由此可以提高传感器的灵敏度。
注意，作为可以使用导电层761构成的触摸传感器的方式，不局限于静电电容式，可以利用电阻膜式、表面声波式、红外线式、光学式、压敏式等各种方式。此外，可以组合上述方式中的两个以上而利用。
本实施方式所示的结构例子及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
(实施方式4)
在本实施方式中，作为本发明的一个方式的电子设备的一个例子，说明使用显示装置的头戴显示器的例子。
图13A及图13B示出头戴显示器8300的外观。
头戴显示器8300包括外壳8301、显示部8302、操作按钮8303以及带状固定工具8304。
操作按钮8303具有电源按钮等的功能。另外，也可以包括操作按钮8303以外的按钮。
另外，如图13C所示，可以在显示部8302与使用者的眼睛之间设置透镜8305。使用者可以用透镜8305看放大了的显示部8302，因此临场感得到提高。此时，如图13C所示，也可以包括为了视度调焦改变透镜的位置的刻度盘8306。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8302。因为本发明的一个方式的显示装置具有极高的清晰度，所以即使如图13C那样地使用透镜8305放大影像，也可以不使使用者看到像素而可以显示现实感更高的影像。
图13A至图13C示出包括一个显示部8302的例子。通过采用这种结构，可以减少构件个数。
显示部8302可以在左右两个区域分别并排显示右眼用图像和左眼用图像这两个图像。由此，可以显示利用两眼视差的立体影像。
另外，也可以跨显示部8302的整个区域显示可用两个眼睛看的一个图像。由此，可以显示跨视野的两端的全景影像，因此现实感提高。
在此，优选的是，头戴显示器8300具有根据使用者的头部的大小或眼睛的位置等将显示部8302的曲率能够改为适当的值的结构。例如，也可以通过操作用来调整显示部8302的曲率的刻度盘8307，由使用者自己调整显示部8302的曲率。或者，也可以在外壳8301设置检测使用者的头部的大小或眼睛的位置等的传感器(例如照相机、接触式传感器、非接触式传感器等)，根据传感器的检测数据调整显示部8302的曲率。
另外，在使用透镜8305的情况下，优选具备同步显示部8302的曲率并调整透镜8305的位置及角度的结构。或者，刻度盘8306也可以具有调整透镜的角度的功能。
图13E及图13F示出具备控制显示部8302的曲率的驱动部8308的例子。驱动部8308与显示部8302的至少一部分固定。驱动部8308具有通过变形或移动与显示部8302固定的部分而使显示部8302变形的功能。
图13E示出头部较大的使用者8310穿戴外壳8301时的示意图。此时，驱动部8308以曲率变得较小(曲率半径变得大)的方式调整显示部8302的形状。
另一方面，图13F示出与使用者8310相比头部较小的使用者8311穿戴外壳8301时的情况。另外，使用者8311与使用者8310相比双眼的间距较窄。此时，驱动部8308以显示部8302的曲率变得大(曲率半径变得小)的方式调整显示部8302的形状。在图13F中，用虚线示出图13E中的显示部8302的位置及形状。
如此，头戴显示器8300通过具有调整显示部8302的曲率的结构，可以向男女老少各种使用者提供最佳的显示。
此外，通过根据显示部8302所显示的内容改变显示部8302的曲率，也可以向使用者提供高临场感。例如，可以使显示部8302的曲率振动来表现晃动。如此，可以根据内容中的场景进行各种演出，从而向使用者提供新体验。再者，此时，通过与设置在外壳8301中的振动模块联动，可以实现临场感更高的显示。
注意，头戴显示器8300也可以如图13D所示包括两个显示部8302。
由于包括两个显示部8302，因此使用者可以用两个眼睛看到不同的显示部。由此，即使在用视差进行三维显示等的情况下，也可以显示高分辨率的影像。另外，显示部8302以使用者的眼睛为大概中心的圆弧状弯曲。由此，可以使从使用者的眼睛到显示部的显示面的距离为一定，所以使用者可以看到更自然的影像。即使在来自显示部的光的亮度及色度根据看显示部的角度而变化的情况下，由于使用者的眼睛位于显示部的显示面的法线方向上，实质上也可以忽略其影响，所以可以显示更有现实感的影像。
本实施方式所示的结构例子及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
(实施方式5)
在本实施方式中，对可以使用本发明的一个方式制造的显示模块进行说明。
图14A所示的显示模块6000在上盖6001与下盖6002之间包括与FPC6005连接的显示装置6006、框架6009、印刷电路板6010及电池6011。
例如，可以将使用本发明的一个方式制造的显示装置用作显示装置6006。通过利用显示装置6006，可以实现功耗极低的显示模块。
上盖6001及下盖6002可以根据显示装置6006的尺寸适当地改变其形状及尺寸。
显示装置6006也可以具有作为触摸面板的功能。
框架6009也可以具有保护显示装置6006的功能、遮断因印刷电路板6010的工作而产生的电磁波的功能以及作为散热板的功能等。
印刷电路板6010具有电源电路、用来输出视频信号及时钟信号的信号处理电路以及电池控制电路等。
图14B是具备光学触摸传感器的显示模块6000的截面示意图。
显示模块6000包括设置在印刷电路板6010上的发光部6015及受光部6016。另外，在由上盖6001与下盖6002包围的区域包括一对导光部(导光部6017a、导光部6017b)。
显示装置6006隔着框架6009与印刷电路板6010及电池6011重叠而设置。显示装置6006及框架6009固定于导光部6017a及导光部6017b。
从发光部6015发射的光6018经过导光部6017a、显示装置6006的顶部及导光部6017b到达受光部6016。例如，当光6018被指头或触屏笔等被检测体阻挡时，可以检测触摸操作。
例如，多个发光部6015沿着显示装置6006的相邻的两个边设置。多个受光部6016配置在与发光部6015对置的位置。由此，可以取得触摸操作的位置的信息。
作为发光部6015例如可以使用LED元件等光源，尤其是，优选使用发射红外线的光源。作为受光部6016可以使用接收发光部6015所发射的光且将其转换为电信号的光电元件。优选使用能够接收红外线的光电二极管。
通过使用使光6018透过的导光部6017a及导光部6017b，可以将发光部6015及受光部6016配置在显示装置6006的下侧，可以抑制外光到达受光部6016而导致触摸传感器的错误工作。尤其是，优选使用吸收可见光且透过红外线的树脂，由此可以更有效地抑制触摸传感器的错误工作。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式6)
在本实施方式中，对可以使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备的例子进行说明。
图15A所示的电子设备6500是可以用作智能手机的便携式信息终端设备。
电子设备6500包括外壳6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具备触摸面板功能。
显示部6502可以使用本发明的一个方式的显示装置。
图15B是包括外壳6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
外壳6501的表示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510，被外壳6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513使用没有图示的粘合层固定到保护构件6510。
另外，在显示部6502的外侧的区域中，显示面板6511的一部分被折叠。另外，该被折叠的部分与FPC6515连接。FPC6515安装有IC6516。此外，FPC6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的柔性显示器面板。由此，可以实现极轻量的电子设备。另外，由于显示面板6511极薄，所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下搭载大容量的电池6518。另外，通过折叠显示面板6511的一部分，并且在像素部的背面设置与FPC6515的连接部，可以实现窄边框的电子设备。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式7)
在本实施方式中，对具备使用本发明的一个方式制造的显示装置的电子设备进行说明。
以下所例示的电子设备在显示部中具备本发明的一个方式的显示装置。因此是实现高分辨率的电子设备。此外，可以同时实现高分辨率及大屏幕的电子设备。
本发明的一个方式包括显示装置以及天线、电池、外壳、照相机、扬声器、麦克风、触摸传感器和操作按钮中的至少一个。
本发明的一个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二次电池进行充电。
作为二次电池，例如可以举出使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、空気二次电池、镍锌电池、银锌电池等。
本发明的一个方式的电子设备也可以包括天线。通过使用天线接收信号，可以在显示部上显示影像、信息等。另外，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。
在本发明的一个方式的电子设备的显示部上，例如可以显示具有全高清、4K2K、8K4K、16K8K或更高的分辨率的影像。
作为电子设备，例如除了电视装置、笔记本型个人计算机、显示器装置、数字标牌、弹珠机、游戏机等具备比较大的屏幕的电子设备之外，还可以举出数码相机、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、声音再现装置等。
使用了本发明的一个方式的电子设备可以沿着房屋或楼房等建筑的内壁或外壁、汽车等的内部装饰或外部装饰等的平面或曲面组装。
图16A是安装有取景器8100的照相机8000的外观图。
照相机8000包括外壳8001、显示部8002、操作按钮8003、快门按钮8004等。此外，照相机8000安装有可装卸的镜头8006。
另外，在照相机8000中，镜头8006和外壳也可以被形成为一体。
通过按下快门按钮8004或者触摸用作触摸面板的显示部8002，照相机8000可以进行成像。
外壳8001包括具有电极的嵌入器，除了取景器8100以外，还可以与闪光灯装置等连接。
取景器8100包括外壳8101、显示部8102以及按钮8103等。
外壳8101通过嵌合到照相机8000的嵌入器的嵌入器安装到照相机8000。取景器8100可以将从照相机8000接收的影像等显示到显示部8102。
按钮8103被用作电源按钮等。
本发明的一个方式的显示装置可以用于照相机8000的显示部8002及取景器8100的显示部8102。此外，也可以在照相机8000中内置有取景器。
图16B是头戴显示器8200的外观图。
头戴显示器8200包括安装部8201、透镜8202、主体8203、显示部8204以及电缆8205等。此外，在安装部8201中内置有电池8206。
通过电缆8205，将电力从电池8206供应到主体8203。主体8203具备无线接收器等，将所接收的影像信息等显示到显示部8204。此外，主体8203具备照相机，由此作为输入方法可以利用使用者的眼球或眼睑的动作的信息。
此外，也可以对安装部8201的被使用者接触的位置设置多个电极，以检测出根据使用者的眼球的动作而流过的电流，由此实现识别使用者的视线的功能。此外，还可以具有根据流过该电极的电流监视使用者的脉搏的功能。安装部8201可以具有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等各种传感器，也可以具有将使用者的生物信息显示在显示部8204上的功能或与使用者的头部的动作同步地使显示在显示部8204上的影像变化的功能等。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8204。
图16C、图16D及图16E是头戴显示器8300的外观图。头戴显示器8300包括外壳8301、显示部8302、带状固定工具8304以及一对透镜8305。
使用者可以通过透镜8305看到显示部8302上的显示。优选弯曲配置显示部8302，这是因为使用者可以感受高临场感。此外，通过透镜8305分别看到显示在显示部8302的不同区域上的不同图像，也可以进行利用视差的三维显示等。此外，本发明的一个方式不局限于设置有一个显示部8302的结构，也可以以对使用者的一个眼睛配置一个显示部的方式设置两个显示部8302。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8302。因为包括本发明的一个方式的半导体装置的显示装置具有极高的清晰度，所以即使如图16E那样地使用透镜8305放大，也可以不使使用者看到像素而可以显示现实感更高的影像。
图17A至图17G所示的电子设备包括外壳9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(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)、麦克风9008等。
图17A至图17G所示的电子设备具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；无线通信功能；读出储存在存储介质中的程序或数据来处理的功能；等。注意，电子设备的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像或动态图像来将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
下面，详细地说明图17A至图17G所示的电子设备。
图17A是示出电视装置9100的立体图。可以将例如是50英寸以上或100英寸以上的大型显示部9001组装到电视装置9100。
图17B是示出便携式信息终端9101的立体图。便携式信息终端9101例如可以用作智能手机。便携式信息终端9101也可以设置有扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。此外，便携式信息终端9101可以将文字或图像信息等显示在其多个面上。图17B示出显示三个图标9050的例子。此外，也可以将由虚线矩形表示的信息9051显示在显示部9001的另一个面上。作为信息9051的一个例子，可以举出收到电子邮件、SNS或电话等的通知；电子邮件或SNS等的标题或发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及天线接收信号的强度等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
图17C是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息在显示部9001的三个以上的面上显示的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如，在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下，使用者也可以确认显示在能够从便携式信息终端9102的上方观察到的位置上的信息9053。使用者无需从口袋里拿出便携式信息终端9102而可以确认到该显示，由此例如可以判断是否接电话。
图17D是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。此外，显示部9001的显示面弯曲，可沿着其弯曲的显示面进行显示。例如，通过与可进行无线通信的耳麦相互通信，便携式信息终端9200可以进行免提通话。此外，通过连接端子9006，便携式信息终端9200可以与其他信息终端进行数据的互相交换或者进行充电。此外，充电工作也可以利用无线供电进行。
图17E、图17F及图17G是示出能够折叠的便携式信息终端9201的立体图。此外，图17E是便携式信息终端9201为展开状态的立体图，图17G是便携式信息终端9201为折叠状态的立体图，并且图17F是便携式信息终端9201为从图17E和图17G中的一个状态变为另一个状态的中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好，在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域而其显示的一览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001由铰链9055所联结的三个外壳9000来支撑。例如，可以以1mm以上且150mm以下的曲率半径使显示部9001弯曲。
图18A示出电视装置的一个例子。电视装置7100的显示部7500被组装在外壳7101中。在此示出利用支架7103支撑外壳7101的结构。
可以通过利用外壳7101所具备的操作开关或另外提供的遥控操作机7111进行图18A所示的电视装置7100的操作。此外，也可以将触摸面板应用于显示部7500，通过触摸显示部7500可以进行电视装置7100的操作。遥控操作机7111也可以除了操作按钮以外还包括显示部。
此外，电视装置7100也可以包括电视广播的接收机或用来连接到通信网络的通信装置。
图18B示出笔记型个人计算机7200。笔记型个人计算机7200包括外壳7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在外壳7211中组装有显示部7500。
图18C及图18D示出数字标牌(Digital Signage)的一个例子。
图18C所示的数字标牌7300包括外壳7301、显示部7500及扬声器7303等。此外，还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器以及麦克风等。
此外，图18D示出设置于圆柱状柱子7401的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7500。
显示部7500越大，一次能够提供的信息量越多，并且容易吸引人的注意，由此例如可以提高广告宣传效果。
优选将触摸面板用于显示部7500，使得使用者能够操作。由此，不仅可以用于广告，还可以用于提供路线信息、交通信息或商用设施的指南等使用者需要的信息。
如图18C及图18D所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选通过无线通信可以与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311联动。例如，显示在显示部7500上的广告的信息可以显示在信息终端设备7311的屏幕上。另外，通过操作信息终端设备7311，还可以切换显示部7500的显示。
此外，可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311为操作单元(控制器)执行游戏。由此，不特定多个使用者可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
本发明的一个方式的显示装置可以应用于图18A至图18D所示的显示部7500。
虽然本实施方式的电子设备采用包括显示部的结构，但是本发明的一个方式也可以用于不包括显示部的电子设备。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[符号说明]
10：显示装置11：像素部12：电路13：电路15a、15b：端子部16a-16c：布线17：IC 20：像素单元21a-21b：像素22：显示区域31-33：像素电极41-43：像素电路51-53：布线60：显示元件61-62：晶体管63：电容器71-73：子像素100：晶体管102：衬底103a-103b：绝缘层104：绝缘层106、106a、106b：导电层108、108a、108b：半导体层108n：低电阻区域110：绝缘层112、112a、112b：导电层112f：导电膜114：金属氧化物层114f：金属氧化物膜116、118：绝缘层120a-120c：导电层121-121d：导电层130：导电层131-133：树脂层140：杂质元素141a-141b：开口部142-144：开口部150：导电层
Claims (14)
1.一种半导体装置，包括：
第一布线；
第二布线；以及
晶体管,
其中，所述第一布线与所述晶体管之间包括第一树脂层，
所述第一树脂层与所述晶体管之间包括第一绝缘层，
所述晶体管与所述第二布线之间包括第二树脂层，
所述第二树脂层与所述晶体管之间包括第二绝缘层，
所述第一绝缘层及所述第二绝缘层具有包含氮的无机绝缘膜，
所述第一树脂层及所述第二树脂层的介电常数分别低于所述第一绝缘层及所述第二绝缘层，
并且，所述第一树脂层及所述第二树脂层的厚度分别为所述第一绝缘层及所述第二绝缘层的5倍以上且100倍以下。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一树脂层及所述第二树脂层包含相同的材料，
并且，所述第二树脂层的厚度为所述第一树脂层的厚度的80％以上且120％以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体装置，其中所述第一绝缘层及所述第二绝缘层包含相同的材料，
并且，所述第二绝缘层的厚度为所述第一绝缘层的厚度的80％以上且120％以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中所述晶体管包括第一栅电极、第二栅电极、第一栅极绝缘层、第二栅极绝缘层及半导体层，
所述第一栅极绝缘层位于所述半导体层与所述第一栅电极之间，
所述第二栅极绝缘层位于所述半导体层与所述第二栅电极之间，
所述第一栅电极具有隔着所述半导体层与所述第二栅电极重叠的区域，
并且，所述第一栅电极通过在所述第一绝缘层及所述第一树脂层中设置的开口部与所述第一布线电连接。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中所述第二布线通过在所述第二树脂层及所述第二绝缘层中设置的开口部与所述半导体层电连接。
6.根据权利要求4所述的半导体装置，其中所述晶体管包括第一电极，
所述第一电极位于所述第二树脂层与所述第二绝缘层之间，
所述第一电极通过在所述第二绝缘层中设置的开口部与所述半导体层的一部分电连接，
并且，所述第二布线通过在所述第二树脂层中设置的开口部与所述第一电极电连接。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的半导体装置，其中所述第二栅电极通过在所述第一栅极绝缘层及所述第二栅极绝缘层中设置的开口部与所述第一栅电极电连接。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的半导体装置，其中所述半导体层包含铟和锌的任一方或双方及氧。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述半导体层包含铟、镓及锌，
并且，在所述半导体层中，铟的原子数比为镓的原子数比的两倍以上且锌的原子数比为镓的原子数比的两倍以上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的半导体装置，其中所述第一树脂层及所述第二树脂层分别包含丙烯酸或聚酰亚胺。
11.一种显示装置，包括：
权利要求1至10中任一项所述的半导体装置；
像素电极；
源极驱动电路；以及
栅极驱动电路，
其中，所述像素电极与所述晶体管之间包括第三树脂层，
所述第一布线与所述源极驱动电路电连接，
并且，所述第二布线与所述栅极驱动电路电连接。
12.根据权利要求11所述的显示装置，还包括：
有机EL元件，
其中，所述像素电极是所述有机EL元件的电极。
13.一种显示模块，包括：
权利要求11或12所述的显示装置；以及
连接器或集成电路。
14.一种电子设备，包括：
权利要求13所述的显示模块；以及
天线、电池、框体、照相机、扬声器、麦克风、触摸传感器和操作按钮中的至少一个。
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