発光表示装置及び発光表示装置の作製方法
【課題】薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置を、作製工程を大幅に削減して低コストで作製する方法を提供する。
【解決手段】剥離層を介して基板上に素子領域を形成する際に、半導体層のエッチングと、画素電極とドレイン電極を接続するためのコンタクトホールの形成を、同一のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程で行う。更に素子領域を基板から剥離して、じん性の高い第１の支持体に設け、第１の支持体及びじん性の高い第２の支持体で液晶素子を挟持することで、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置を、作製工程を大幅に削減して低コストで作製できる。
【解決手段】剥離層を介して基板上に素子領域を形成する際に、半導体層のエッチングと、画素電極とドレイン電極を接続するためのコンタクトホールの形成を、同一のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程で行う。更に素子領域を基板から剥離して、じん性の高い第１の支持体に設け、第１の支持体及びじん性の高い第２の支持体で液晶素子を挟持することで、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置を、作製工程を大幅に削減して低コストで作製できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタを有する発光表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光表示装置に対して、低価格化、薄型化、軽量化のニーズが非常に高まっている。
【０００３】
発光表示装置の駆動方式は、パッシブマトリクス型とアクティブマトリクス型の２つに大別されるが、高画質化や高速応答への対応に優れたアクティブマトリクス型の発光表示装置が主流となっている。
【０００４】
上記のようなアクティブマトリクス型発光表示装置の用途は拡大しており、画面サイズの大面積化、高精細化及び高開口率化の要求が高まっている。また、アクティブマトリクス型発光表示装置には高い信頼性が求められ、その生産方法には高い生産性及び生産コストの低減が求められる。生産性を高め、生産コストを低減する方法の一つに、工程の簡略化が挙げられる。
【０００５】
アクティブマトリクス型発光表示装置は、各画素毎にスイッチング素子が設けられている。スイッチング素子には主に薄膜トランジスタが用いられており、チャネル形成領域がゲート電極より下層に設けられるトップゲート型のトランジスタと、チャネル形成領域がゲート電極より上層に設けられるボトムゲート型のトランジスタに大別される。これらの薄膜トランジスタは、少なくとも５枚以上のフォトマスクを用いて作製されることが一般的である。
【０００６】
発光表示装置を安価に作製するためには、フォトマスクの枚数をいかに少なくできるかが、重要な要素の一つとなっている。フォトマスクの使用枚数を削減するには、裏面露光（例えば特許文献１を参照）、レジストリフロー又はリフトオフ法といった複雑な技術を用いるものが多く、特殊な装置を必要とするものが多い。このような複雑な技術を用いることで、これに起因する様々な問題が生じ、発光表示装置の歩留まり低下や薄膜トランジスタの電気特性悪化の一因となり得てしまう。
【０００７】
また、発光表示装置の薄型化、軽量化を実現する方法の１つとして、発光材料を挟持するための基板を、機械的研磨や化学的研磨などの手法により薄くする事が挙げられる。
【０００８】
発光材料を挟持するための基板は主としてガラス基板が用いられており、基板を機械的研磨や化学的研磨などの手法により薄くするには限界があり、さらに、薄くするほど基板の強度が低下し、外部からの衝撃により発光表示装置が破壊され易くなるといった課題があるため、発光材料を挟持するための基板としては、高いじん性を備えた支持体（例えば樹脂フィルムや金属フィルムなど）を用いて発光表示装置を作製することが理想とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−２０３９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、その目的は、複雑な技術や特殊な装置を用いることなくフォトマスクの使用枚数を従来よりも少なくすることを課題の一とする。また、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明の一態様は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲート電極及び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２のゲート電極に重畳する半導体層の一部及び第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、半導体層および第１の開口部を覆うように第２の導電層を形成し、第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２の導電層を部分的に除去して、第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、第１のゲート電極、第１のソース電極及び第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと、第２のゲート電極、第２のソース電極及び第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、第１のドレイン電極と第２のゲート電極は第１の開口部を介して電気的に接続されており、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極、及び半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁上に第４のレジストマスクを形成し、第４のレジストマスクを用いて第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極と重畳しない第２の絶縁層の一部および半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、第２のドレイン電極と重畳する第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うように第２の絶縁層上に第３の導電層を形成し、第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電層を部分的に除去して第１の画素電極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、第２の絶縁層及び第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００１２】
上記本発明の一態様によれば、コンタクトホールとして機能する第２の開口部形成工程と半導体層をエッチングする第３の開口部形成工程を同時に行うことによりフォトマスクの使用枚数を従来より少なくした薄膜トランジスタを作製でき、さらに薄膜トランジスタを基板から剥離することができる。
【００１３】
また、本発明の一態様は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲート電極及び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２のゲート電極に重畳する半導体層の一部及び第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、半導体層及び第１の開口部を覆うように第２の導電層を形成し、第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２の導電層を部分的に除去して、第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、第１のゲート電極、第１のソース電極および第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと第２のゲート電極、第２のソース電極および第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、第１のドレイン電極と第２のゲート電極は、第１の開口部を介して電気的に接続されており、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極、及び半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁層上に平坦化絶縁層となる第３の絶縁層を形成し、第３の絶縁層上に第４のレジストマスクを形成し、第４のレジストマスクを用いて、第１のソース電極及びドレイン電極ならびに第２のソース電極及びドレイン電極と重畳しない第３の絶縁層の一部、第２の絶縁層の一部および半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、第２のドレイン電極に重畳する第３の絶縁層の一部及び第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うように第３の絶縁層上に第３の導電層を形成し、第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電層を部分的にエッチングして第１の画素電極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、及び第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【００１４】
上記本発明の一態様によれば、保護絶縁層となる第２の絶縁層上に平坦化絶縁層となる第３の絶縁層を形成することにより、第１の画素電極表面に生じる凹凸を抑制することができる。これにより、第１の画素電極上に発光材料を形成した際に発光材料の膜厚を均一に保つ事ができる。このため、発光ムラの無い均一な発光面を有する発光表示装置を作製できる。
【００１５】
また、本発明の一態様は、基板とゲート電極の間に下地層が形成されることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００１６】
上記本発明の一態様によれば、基板からの不純物元素の拡散を抑制できる。これにより、半導体層に不純物元素が拡散する事に起因した薄膜トランジスタの特性変化を抑制できる。
【００１７】
また、本発明の一態様は、半導体層が酸化物半導体であることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００１８】
上記本発明の一態様によれば、半導体層に酸化物半導体を用いることで消費電力が少なく、信頼性の高い発光表示装置を実現できる。
【００１９】
また、本発明の一態様は、酸化物半導体に加熱処理を行うことを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２０】
上記発明の一態様によれば、半導体層の電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物濃度を十分に低減できる。このため、トランジスタのオフ電流を下げることができる。
【００２１】
なお、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減されて高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ＯＳ）では、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６／ｃｍ３以下であることが望ましい。また、酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上であることが望ましい。
【００２２】
ここで、酸化物半導体中の水素濃度のＳＩＭＳ分析について触れておく。ＳＩＭＳ分析は、その原理上、試料表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であることが知られている。そこで、膜中における水素濃度をＳＩＭＳで分析する場合、値に極端な変動が無く、ほぼ一定の値が得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領域を見いだせない場合がある。この場合、水素濃度の最大値または最小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに、最大値を意味するピーク、最小値を意味する谷が存在しない場合、変曲点の値を水素濃度として採用する。
【００２３】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層が銅を含む材料で形成されていることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２４】
上記発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、もしくはこれらの電極に接続する配線を、銅を含む材料で形成することにより、配線抵抗を低減し、信号の遅延を防ぐことができる。
【００２５】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層形成後のプロセス温度の上限が４５０℃以下であることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２６】
上記発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、もしくはこれらの電極に接続する配線を、銅を含む材料で形成した場合において、熱的な要因によりこれらの電極や配線が変形する、含有する成分が溶出することがない。このため、信頼性の高い発光表示装置を作製できる。
【００２７】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層がアルミニウムを含む材料で形成されていることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２８】
本発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、またはドレイン電極は、もしくはこれらの電極に接続する配線を、アルミニウムを含む材料で形成することにより、配線抵抗を低減し、信号の遅延を防ぐことができる。
【００２９】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層形成後のプロセス温度の上限が３８０℃以下であることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００３０】
上記発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、もしくはこれらの電極に接続する配線を、アルミニウムを含む材料で形成した場合において、熱的な要因によりこれらの電極や配線が変形する、含有する成分が溶出することがない。このため、信頼性の高い発光表示装置を作製できる。
【００３１】
また、本発明の一態様は、少なくとも第１のゲート電極、第２のゲート電極、第１の絶縁層、半導体層、第１のソース電極、第１のドレイン電極、第２のソース電極、第２のドレイン電極、第２の絶縁層、第４の絶縁層および第１の画素電極を有する素子領域を基板上に剥離層を介して形成した後に、素子領域表面を覆うように剥離用接着剤を形成する工程と、第１の画素電極および素子領域を基板から剥離する工程と、素子領域の裏面に１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体を貼り合わせる工程と、第１の支持体から剥離用接着剤を除去する工程と、素子領域に形成された第１の画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成する工程と、有機化合物を含む層を覆うように第２の画素電極を形成する工程と、第２の画素電極を覆うように１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第２の支持体を貼り合わせる工程を少なくとも有することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００３２】
上記発明の一態様によれば、基板上に設けられた素子領域を１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体上に移すことができる。さらに発光材料を挟持するための第２の支持体も１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有するため、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置を作製できる。
【００３３】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、半導体回路、記憶装置、撮像装置、表示装置、電気光学装置及び電子機器などは全て半導体装置である。
【００３４】
また、本明細書においてＡの上にＢが形成されている、あるいは、Ａ上にＢが形成されている、と明示的に記載する場合は、Ａの上にＢが直接接して形成されていることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、ＡとＢとの間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば装置、素子、回路、配線、電極、端子、膜、層、または基板など）であるとする。
【００３５】
従って、例えば層Ａの上または層Ａ上に層Ｂが形成されていると明示的に記載されている場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）は、単層でもよいし、複層でもよい。
【００３６】
また、本明細書における「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００３７】
また、本明細書における「トランジスタ」は半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができ、ＩＧＦＥＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。
【００３８】
また、本明細書におけるトランジスタの「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００３９】
また、本明細書において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
【００４０】
また、本明細書において「じん性」とは物質の破壊に抵抗する性質を表す言葉であり、高いじん性を備えた材料ほど大きな負荷や衝撃を加えても破壊が進行し難く、例えば基板の一部に生じた小さな傷を起点として破壊が進行しにくい性質をいう。また、じん性の程度は、破壊じん性値Ｋｃで表すことができる。なお、破壊じん性値ＫｃはＪＩＳ Ｒ１６０７に定義される試験方法などで求めることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、複雑な技術や特殊な装置を用いることなくフォトマスクの使用枚数を従来よりも少なくすることができる。また、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の作製方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】発光表示装置の一態様を説明する平面図及び断面図。
【図２】発光表示装置の一態様を説明する平面図。
【図３】本発明の一態様を説明する回路図。
【図４】本発明の一態様を説明する回路図。
【図５】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図６】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図７】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図８】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図９】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１０】発光表示装置の一態様を説明する平面図及び断面図。
【図１１】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１２】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１３】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１４】電子機器の使用形態の例を説明する図。
【図１５】電子機器の使用形態の例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００４４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様における発光表示装置が有する画素部の構成の一例を、図１乃至図４を用いて説明する。なお、本実施の形態では、画素部の構造が上面射出構造（トップエミッション構造）であることを前提として説明を行うが、これに限定されるものではない。上面射出構造以外としては下面射出構造（ボトムエミッション構造）や両面射出構造（デュアルエミッション構造）などが一般的であり、当業者であれば、これらの構造については容易に想像できるため、本実施の形態では射出構造の詳細説明については省略する。
【００４５】
図３に、発光表示装置に用いる半導体装置１００の構成の一例を示す。半導体装置１００は、基板１０１上に複数個の画素１１０を備えた画素領域１０２と、ｍ個（ｍは１以上の整数）の端子１０５を有する端子部１０３と、ｎ個（ｎは１以上の整数）の端子１０６を有する端子部１０４を有している。
【００４６】
端子部１０３及び端子部１０４は外部配線を接続する端子であり、外部配線により外部に設けられた制御回路と接続される。外部に設けられた制御回路から供給される信号は、端子部１０３及び端子部１０４を介して半導体装置１００に入力される。図３では、端子部１０３を画素領域１０２の左右外側に形成し、２カ所から信号を入力する構成を示している。また、端子部１０４を画素領域１０２の上下外側に形成し、２カ所から信号を入力する構成を示している。２カ所から信号を入力することにより、信号の供給能力が高まるため、半導体装置１００の高速動作が容易となる。また、半導体装置１００の大型化や高精細化に伴う配線抵抗の増大による信号遅延の影響を軽減することができる。また、半導体装置１００に冗長性を持たせることが可能となるため、半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。なお、図３では端子部１０３及び端子部１０４をそれぞれ２カ所設ける構成としているが、それぞれ１カ所設ける構成としても構わない。
【００４７】
図４（Ａ）は、画素１１０の回路構成を示している。画素１１０は、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２と、発光素子１６０と、容量素子１５３を有している。なお、図示はしていないが、発光素子１６０は外部接続端子に接続されている。発光表示装置に設けられる容量素子１５３の保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。チャネル領域が形成される半導体層に、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることにより、容量素子１５３の保持容量を小さくすることができる。また、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の容量素子１５３が無い状態の回路構成である。
【００４８】
第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２のチャネルが形成される半導体には、単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、非晶質半導体等を用いることができる。半導体材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、またはガリウムヒ素等を挙げることができる。
【００４９】
また、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２のチャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いることもできる。酸化物半導体は、単結晶でも、非単結晶でもよい。後者の場合、アモルファスでも、微結晶（マイクロクリスタル、ナノクリスタルなど）でも、多結晶でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、結晶性を有する部分を含まない非アモルファスでもよい。アモルファスの酸化物半導体は、酸化物半導体のターゲットを用いてスパッタリングをすることにより得ることができる。なお、結晶性を有する酸化物半導体は、スパッタリング時に基板を室温以上の温度に加熱して成膜を行うことで得ることができる。また、酸化物半導体として、実施の形態２で示すように、結晶軸の配向が揃った酸化物半導体を用いることができる。本実施の形態では半導体層にキャリア濃度の極めて低減された酸化物半導体（Ｉ型化（真性化）または実質的にＩ型化された酸化物半導体ともいえる）を用いる。
【００５０】
酸化物半導体は、エネルギーギャップが３．０〜３．５ｅＶ以上と大きく、酸化物半導体を有するトランジスタを適切な条件下で作製した場合、オフ電流を使用時の温度条件下（例えば、２５℃）において、１００ｚＡ（１×１０−１９Ａ）以下、もしくは１０ｚＡ（１×１０−２０Ａ）以下、さらには１ｚＡ（１×１０−２１Ａ）以下とすることができる。
【００５１】
このように、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタトランジスタ１５２のチャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、新たな書き込みをしなくても長い時間信号を保持できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。また、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタトランジスタ１５２として、半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることにより、保持容量を設けなくても、液晶素子に印加された電位の保持が可能となる。
【００５２】
また、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、発光表示装置の画素部に上記トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、上記トランジスタは、同一基板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製することもできるため、発光表示装置の部品点数を削減することができる。
【００５３】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一態様を適用したアクティブマトリクス型の発光表示装置の画素部の一例である。図１（Ａ）は発光表示装置の画素部の平面図であり、図１（Ｂ）は、画素部の積層構成を示す断面図である。なお、図１（Ａ）におけるＡ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２の１点鎖線は、図１（Ｂ）における断面Ａ１−Ａ２、断面Ｂ１−Ｂ２の１点鎖線に相当する。なお、発光層及び第２の画素電極（共通電極とも呼ばれる）は図１（Ａ）、（Ｂ）には図示されていない。
【００５４】
本実施の形態は、発光表示装置の画素部の構成及び作製方法について説明するものである。従って、本実施の形態におけるトランジスタとは、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す第１のトランジスタ１５１及び第２のトランジスタ１５２の両方またはいずれかのことを言う。また、該トランジスタは、後述する酸化物半導体を用いたｎチャネル型である。
【００５５】
本実施の形態に示すトランジスタ１５２は、第２のドレイン電極１２２ｄを、Ｕ字型（Ｃ字型、コの字型、または馬蹄型）の第２のソース電極１２２ｃで囲む形状としている。このような形状とすることで、トランジスタの面積が少なくても、十分なチャネル幅を確保することが可能となり、トランジスタの導通時に流れる電流（オン電流ともいう）の量を増やすことが可能となる。
【００５６】
図１（Ｂ）の断面Ａ１−Ａ２は、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２の積層構造を示している。第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２は、ボトムゲート構造のトランジスタである。図１（Ｂ）の断面Ｂ１−Ｂ２は、容量素子１５３の積層構造を示している。
【００５７】
断面Ａ１−Ａ２において、基板１０１上に剥離層１０８が形成され、剥離層１０８上に下地層１０９が形成され、下地層１０９上に第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂが形成されている。また、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂ上に、ゲート絶縁層として機能する第１の絶縁層１１６と半導体層１１８が形成されている。また、半導体層１１８上に第１のソース電極１２２ａ及び第１のドレイン電極１２２ｂならびに第２のソース電極１２２ｃ及び第２のドレイン電極１２２ｄが形成されている。
【００５８】
これにより、第１のゲート電極１１２ａ、第１のソース電極１２２ａおよび第１のドレイン電極１２２ｂからなる第１のトランジスタ１５１および、第２のゲート電極１１２ｂ、第２のソース電極１２２ｃおよび第２のドレイン電極１２２ｄからなる第２のトランジスタ１５２が形成される。なお、第１のドレイン電極１２２ｂは第１の開口部１２０ａを介して第２のゲート電極１１２ｂと繋がっている。
【００５９】
第１のトランジスタ１５１及び第２のトランジスタ１５２上には保護絶縁層として機能する第２の絶縁層１２４及び平坦化絶縁層として機能する第３の絶縁層１２６が形成されている。第２の絶縁層１２４の一部と第３の絶縁層１２６の一部が開口されて、第２の開口部１３０ａと第３の開口部１３０ｂが形成されている。第２の開口部１３０ａでは第１の絶縁層１１６が露出しており、第３の開口部１３０ｂでは第２のドレイン電極１２２ｄの一部が露出している。なお、第３の絶縁層１２６を省いた構成とすることもできる。
【００６０】
さらに、第３の開口部１３０ｂを覆うように第１の画素電極１２８を形成し、第３の開口部１３０ｂを介して第２のドレイン電極１２２ｄと第１の画素電極１２８を電気的に接続する。その後、第３の絶縁層１２６上に、第１の画素電極１２８の端部を覆うように隔壁１２９となる絶縁材料を形成する。ここで、隔壁１２９は、第１の画素電極１２８の端部などの凹凸のある領域などを覆うように形成する。隔壁１２９によって、後に第１の画素電極１２８上などに形成する発光層や第２の画素電極の断切れを防止することができる。
【００６１】
断面Ｂ１−Ｂ２において、基板１０１上に剥離層１０８が形成され、剥離層１０８上に下地層１０９が形成され、下地層１０９上に容量配線として機能する第２のゲート電極１１２ｂが形成されている。また、容量配線として機能する第２のゲート電極１１２ｂ上に、第１の絶縁層１１６と半導体層１１８が形成され、半導体層１１８上に容量配線として機能する第２のソース電極１２２ｃが形成されている。また、容量配線として機能する第２のソース電極１２２ｃ上に第２の絶縁層１２４および第３の絶縁層１２６が形成されている。
【００６２】
第２のゲート電極１１２ｂと第２のソース電極１２２ｃが、第１の絶縁層１１６と半導体層１１８を間に挟んで重なっている部分が容量素子１５３として機能する。第１の絶縁層１１６と半導体層１１８は誘電体層として機能する。第２のゲート電極１１２ｂと第２のソース電極１２２ｃの間に形成される誘電体層を多層構造とすることで、一つの誘電体層にピンホールが生じても、ピンホールは他の誘電体層で被覆されるため、容量素子１５３を正常に機能させることができる。また、酸化物半導体の比誘電率は１４から１６と大きいため、半導体層１１８に酸化物半導体を用いると、容量素子１５３の容量値を大きくすることができる。
【００６３】
なお、図１では第１のトランジスタ１５１をシングルゲート構造で図示しているが、マルチゲート構造としても良い。マルチゲート構造のトランジスタは、オフ電流が小さく、該トランジスタを含む発光表示装置の表示特性を高めることができる。
【００６４】
なお、図１（Ｂ）において、剥離層１０８より表面側に形成された層を以下では素子領域１８０と呼称する。素子領域１８０は少なくとも第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂ、第１の絶縁層１１６、半導体層１１８、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄ、第２の絶縁層１２４、第１の画素電極１２８、隔壁１２９を有する。素子領域１８０はその他に、下地層１０９、第３の絶縁層１２６などを有してもよい。
【００６５】
また、図２に示すような容量素子１５３を設けない構成としてもよい。図２では、図１（Ｂ）の第２のゲート電極１１２ｂに相当する第２のゲート電極１１２ｃを電源配線（図１（Ｂ）における第２のソース電極１２２ｃ）と重ねない構成とし、容量素子を形成していない。この構成の回路図が図４（Ｂ）にあたる。
【００６６】
続いて、図１を用いて説明した発光表示装置の画素部の作製方法の一例について、図５乃至図８を用いて説明する。なお、ここではトランジスタ部２５０の作製方法を主として説明するが、図示してあるように容量素子部２６０、配線交差部２７０、及び第１の外部配線接続部２８０についても必要に応じて説明する。
【００６７】
まず、基板１０１上に剥離層１０８を５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さで形成する。
【００６８】
基板１０１は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板や金属基板などを用いることができる。なお、これら基板は、可撓性を明確に表さない程度に厚みのあるものを使用することで、精度良くトランジスタなどの素子を形成することができる。可撓性を明確に表さない程度とは、通常発光ディスプレイを作製する際に使用されているガラス基板の弾性率程度、もしくはより弾性率が大きいことを言う。本実施の形態では、基板１０１にアルミノホウケイ酸ガラスを用いる。
【００６９】
剥離層１０８は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素、又は元素を主成分とする合金材料、又は元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。
【００７０】
剥離層１０８が単層構造の場合、好ましくは、タングステン、モリブデン、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
【００７１】
剥離層１０８が積層構造の場合、好ましくは、１層目として金属層を形成し、２層目として金属酸化物層を形成する。代表的には１層目としてタングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングステン、モリブデン又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物又は窒化酸化物を形成すると良い。２層目の金属酸化物層の形成は、１層目の金属層上に、酸化物層（例えば酸化シリコンなどの絶縁層として利用できるもの）を形成することで金属層表面に当該金属の酸化物が形成されることを応用しても良い。
【００７２】
また、剥離層１０８として、水素を含む非晶質珪素層や、窒素、酸素や水素等を含む層（例えば、水素を含む非晶質珪素膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など）や、有機樹脂を用いてもよい。
【００７３】
本実施の形態では、剥離層１０８として膜厚１５０ｎｍのタングステン膜を用いる。なお、このタングステン膜は、表面が酸化された状態（つまり、タングステン膜の表面にタングステン酸化膜が形成された状態）である場合も含むものとする。
【００７４】
なお、剥離層１０８は剥離層１０８より上の層に形成された素子領域１８０を基板１０１から剥離することを主目的とした層であるが、それ以外に、基板１０１からの不純物元素の拡散を防止する機能も併せ持つ。
【００７５】
次に、剥離層１０８上に下地層１０９となる絶縁層を５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さで形成する。
【００７６】
下地層１０９は、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンから選ばれた一又は複数の絶縁層による積層構造により形成することができ、基板１０１や剥離層１０８からの不純物元素の拡散を防止する機能がある。なお、本明細書中において、窒化酸化珪素とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、珪素が２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で見積もられることが好ましい。下地層１０９は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法、印刷法等を適宜用いることができる。
【００７７】
本実施の形態では、下地層１０９として、窒化シリコンと酸化シリコンの積層を用いる。具体的には、基板１０１上に窒化シリコンを５０ｎｍの厚さで形成し、該窒化シリコン上に酸化シリコンを１５０ｎｍの厚さで形成する。なお、下地層１０９中にリン（Ｐ）や硼素（Ｂ）がドープされていても良い。
【００７８】
また、下地層１０９に、塩素、フッ素などのハロゲン元素を含ませることで、基板１０１からの不純物元素の拡散を防止する機能をさらに高めることができる。下地層１０９に含ませるハロゲン元素の濃度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析計）を用いた分析により得られる濃度ピークにおいて、１×１０１５／ｃｍ３以上１×１０２０／ｃｍ３以下とすればよい。
【００７９】
また、下地層１０９として酸化ガリウムを用いてもよい。また、下地層１０９を酸化ガリウムと上記絶縁層の積層構造としてもよい。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアップによるしきい値電圧の変動を抑えることができる。
【００８０】
次に、下地層１０９上にスパッタリング法、真空蒸着法、またはメッキ法を用いて１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さで第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的にエッチングして、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを形成する（図５（Ａ）参照）。
【００８１】
第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを形成するための第１の導電層は、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成することができる。また、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。さらに、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【００８２】
本実子の形態では発光素子からの光が基板１０１とは逆方向（図５での上方向）に射出する上方射出構造（トップエミッション構造）のため、第１の導電層に特段の限定はないが、ボトムエミッション構造やデュアルエミッション構造において、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂが射出光の通過部分に存在する（つまり、射出光が第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂにより遮られる）場合は、第１の導電層としては透光性を有する層を形成することが望ましい。
【００８３】
第１の導電層は配線となるため、低抵抗材料であるＡｌやＣｕを用いることが好ましい。ＡｌやＣｕを用いることで、信号遅延を低減し、高画質化することができる。なお、Ａｌは耐熱性が低く、ヒロック、ウィスカー、あるいはマイグレーションによる不良が発生しやすい。Ａｌのマイグレーションを防ぐため、Ａｌに、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ａｌよりも融点の高い金属材料を積層する、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕなどのヒロック防止元素との合金を用いることが好ましい。また、第１の導電層にＡｌを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を３８０℃以下とすることが好ましく、３５０℃以下とするとよい。
【００８４】
また、第１の導電層にＣｕを用いる場合も、マイグレーションによる不良やＣｕ元素の拡散を防ぐため、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ｃｕよりも融点の高い金属材料を積層することが好ましい。また、第１の導電層にＣｕを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を４５０℃以下とすることが好ましい。
【００８５】
本実施の形態では、第１の導電層として下地層１０９上に厚さ５ｎｍのＴｉ層を形成し、Ｔｉ層上に厚さ２５０ｎｍのＣｕ層を形成する。その後、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的にエッチングして除去し、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを形成する。
【００８６】
なお、第１の導電層上に形成する第１のレジストマスクはインクジェット法で形成してもよい。インクジェット法では、フォトマスクを使用しないため、更に製造コストを低減することができる。また、第１のレジストマスクはエッチング工程の後に剥離するものとし、剥離に関する工程の説明は省略する。
【００８７】
なお、第１の導電層に対してのエッチング処理は、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）を用いることができる。
【００８８】
ドライエッチングとしては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。また、下地層１０９は基板１０１からの不純物元素の拡散を防止する機能を有するため、上記エッチングに際して、下地層１０９が極力エッチングされることのないように、エッチング条件を調整することが好ましい。
【００８９】
次に、第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂおよび下地層１０９上に、ゲート絶縁層として機能する第１の絶縁層１１６を５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の厚さで形成する。第１の絶縁層１１６には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が導入されたハフニウムシリケート、窒素が導入されたハフニウムアルミネート等を用いることができ、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等で形成することができる。また、第１の絶縁層１１６は単層に限らず異なる層の積層でも良い。例えば、ゲート絶縁層ＡとしてプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン層（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、ゲート絶縁層Ａの上にゲート絶縁層Ｂとして酸化シリコン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層して、第１の絶縁層１１６としても良い。
【００９０】
第１の絶縁層１１６の形成は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法などのほか、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤ法などの成膜方法を適用することができる。
【００９１】
本実施の形態では、第１の絶縁層１１６として、窒化シリコンと酸化シリコンの積層を用いる。具体的には、第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂ上に窒化シリコンを５０ｎｍの厚さで形成し、該窒化シリコン上に酸化シリコンを１００ｎｍの厚さで形成する。
【００９２】
また、第１の絶縁層１１６は保護層としても機能する。Ｃｕを含む第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを、窒化シリコンを含む第１の絶縁層１１６で覆う構成とすることで、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂからのＣｕ拡散を防ぐことができる。
【００９３】
また、第１の絶縁層１１６には、後の工程で形成する半導体層に酸化物半導体を用いる場合には、酸化物半導体と同種の成分を含む絶縁材料を用いてもよい。第１の絶縁層１１６を異なる層の積層とする場合には、酸化物半導体に接する層を酸化物半導体と同種の成分を含む絶縁材料とすればよい。このような材料は酸化物半導体との相性が良く、これを第１の絶縁層１１６に用いることで、酸化物半導体との界面の状態を良好に保つことができるからである。ここで、「酸化物半導体と同種の成分」とは、酸化物半導体の構成元素から選択される一または複数の元素を意味する。例えば、酸化物半導体がＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系の酸化物半導体材料によって構成される場合、同種の成分を含む絶縁材料としては酸化ガリウムなどがある。
【００９４】
また、第１の絶縁層１１６を積層構造とする場合には、酸化物半導体と同種の成分を含む絶縁材料でなる膜と、該膜の成分材料とは異なる材料を含む膜との積層構造としても良い。
【００９５】
なお、第１の絶縁層１１６を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。不純物が除去された高純度ガスとしては、例えば、スパッタ装置に導入するガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが望ましい。
【００９６】
次に、第１の絶縁層１１６上に、半導体層１１８を形成する。
【００９７】
半導体層１１８には、単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、非晶質半導体等を用いることができる。半導体材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、あるいは酸化物半導体等を挙げることができる。例えば、半導体層１１８として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いて、スパッタリング法により３０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を形成する。なお、半導体層１１８は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成することができる。
【００９８】
上記半導体層１１８には酸化物半導体を用いることが好ましい。ｉ型化または実質的にｉ型化された酸化物半導体は、極めて抵抗が高く、オフ状態のトランジスタ内では絶縁体とみなすことができる。従って、単一の、連続した半導体層に複数のトランジスタが構成されていても互いに干渉することはなく、各トランジスタを個別に動作させることができる。
【００９９】
半導体層１１８に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。
【０１００】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
【０１０１】
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【０１０２】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【０１０３】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原子数比のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
【０１０４】
しかし、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値、ばらつき等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０１０５】
例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしながら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移動度を上げることができる。
【０１０６】
なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋ｃ＝１）である酸化物の組成が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）の酸化物の組成の近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、
（ａ―Ａ）２＋（ｂ―Ｂ）２＋（ｃ―Ｃ）２≦ｒ２
を満たすことを言う。ｒは、例えば、０．０５とすればよい。他の酸化物でも同様である。
【０１０７】
酸化物半導体は単結晶でも、非単結晶でもよい。後者の場合、アモルファスでも、多結晶でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、結晶性領域を持たない非アモルファスでもよい。
【０１０８】
アモルファス状態の酸化物半導体は、比較的容易に平坦な表面を得ることができるため、トランジスタの界面散乱を低減でき、比較的容易に、比較的高い移動度を得ることができる。
【０１０９】
また、結晶性を有する酸化物半導体では、よりバルク内欠陥を低減することができ、表面の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。
【０１１０】
なお、Ｒａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものであり、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」と表現でき、以下の式にて定義される。
【０１１１】
【数１】
【０１１２】
なお、上記において、Ｓ０は、測定面（座標（ｘ１，ｙ１）（ｘ１，ｙ２）（ｘ２，ｙ１）（ｘ２，ｙ２）で表される４点によって囲まれる長方形の領域）の面積を指し、Ｚ０は測定面の平均高さを指す。Ｒａは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて評価可能である。
【０１１３】
結晶性を有する酸化物半導体の一例としては、ｃ軸配向し、かつａｂ面、表面または界面の方向から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸においては金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列しており、ａｂ面においてはａ軸またはｂ軸の向きが異なる（ｃ軸を中心に回転した）結晶（ＣＡＡＣ：Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌともいう。）を含む酸化物がある。
【０１１４】
ＣＡＡＣを含む酸化物とは、広義に、非単結晶であって、そのａｂ面に垂直な方向から見て、三角形、六角形、正三角形または正六角形の原子配列を有し、かつｃ軸方向に垂直な方向から見て、金属原子が層状、または金属原子と酸素原子が層状に配列した相を含む酸化物をいう。
【０１１５】
ＣＡＡＣは単結晶ではないが、非晶質のみから形成されているものでもない。また、ＣＡＡＣは結晶化した部分（結晶部分）を含むが、１つの結晶部分と他の結晶部分の境界を明確に判別できないこともある。
【０１１６】
ＣＡＡＣに酸素が含まれる場合、酸素の一部は窒素で置換されてもよい。また、ＣＡＡＣを構成する個々の結晶部分のｃ軸は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、ＣＡＡＣの表面などに垂直な方向）に揃っていてもよい。または、ＣＡＡＣを構成する個々の結晶部分のａｂ面の法線は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、ＣＡＡＣの表面などに垂直な方向）を向いていてもよい。
【０１１７】
ＣＡＡＣは、その組成などに応じて、導体であったり、半導体であったり、絶縁体であったりする。また、その組成などに応じて、可視光に対して透明であったり不透明であったりする。
【０１１８】
このようなＣＡＡＣの例として、膜状に形成され、膜表面または支持する基板面に垂直な方向から観察すると三角形または六角形の原子配列が認められ、かつその膜断面を観察すると金属原子または金属原子および酸素原子（または窒素原子）の層状配列が認められる結晶を挙げることもできる。
【０１１９】
半導体層１１８は、水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が混入しにくいスパッタリング法により成膜することが好ましい。基板加熱温度は１００℃以上６００℃以下、好ましくは１５０℃以上５５０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上５００℃以下とし、酸素ガス雰囲気で成膜する。なお、第１導電層をエッチングして形成された配線層（例えば、ゲート電極２０２）にＡｌが用いられている場合は、基板温度を３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下とする。また、第１の導電層をエッチングして形成された配線層にＣｕが用いられている場合は、基板温度を４５０℃以下とする。半導体層１１８の厚さは、１ｎｍ以上４０ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とする。成膜時の基板加熱温度が高いほど、得られる半導体層１１８の不純物濃度は低くなる。また、半導体層１１８中の原子配列が整い、高密度化され、多結晶またはＣＡＡＣが形成されやすくなる。さらに、酸素ガス雰囲気で成膜することでも、希ガスなどの余分な原子が含まれないため、多結晶またはＣＡＡＣが形成されやすくなる。ただし、酸素ガスと希ガスの混合雰囲気としてもよく、その場合は酸素ガスの割合は３０体積％以上、好ましくは５０体積％以上、さらに好ましくは８０体積％以上とする。なお、半導体層１１８は薄いほど、トランジスタの短チャネル効果が低減される。ただし、薄くしすぎると界面散乱の影響が強くなり、電界効果移動度の低下が起こることがある。
【０１２０】
半導体層１１８に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、半導体層１１８の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室で基板１０１を予備加熱し、基板１０１や第１の絶縁層１１６に吸着した水素、水分などの不純物を脱離させて排気することが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、第１の絶縁層１１６の成膜前に、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂまで形成した状態でも同様に行ってもよい。
【０１２１】
なお、半導体層１１８をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の金属酸化物ターゲットを用い、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層を成膜する。また、このターゲットの材料及び組成に限定されず、例えば、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］の金属酸化物ターゲットを用いてもよい。
【０１２２】
また、金属酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した半導体層を緻密な膜とすることができる。
【０１２３】
半導体層１１８を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。不純物が除去された高純度ガスとしては、例えば、スパッタ装置に導入するガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが望ましい。
【０１２４】
成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるため、当該成膜室で成膜した半導体層１１８に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１２５】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ゴミともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０１２６】
酸化物半導体は不純物に対して鈍感であり、膜中にはかなりの金属不純物が含まれていても問題がなく、ナトリウムのようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソーダ石灰ガラスも使えると指摘されている（神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導体の物性とデバイス開発の現状」、固体物理、２００９年９月号、Ｖｏｌ．４４、ｐｐ．６２１−６３３．）しかし、このような指摘は適切でない。酸化物半導体中のアルカリ金属の濃度を二次イオン質量分析法にで測定した場合、ナトリウム（Ｎａ）が５×１０１６ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１６ｃｍ−３以下、さらに好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下、リチウム（Ｌｉ）が５×１０１５ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下、カリウム（Ｋ）が５×１０１５ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下であることが望ましい。
【０１２７】
アルカリ金属、及びアルカリ土類金属は酸化物半導体にとっては悪性の不純物であり、少ないほうがよい。特にアルカリ金属のうち、Ｎａイオンは酸化物半導体に接する絶縁膜が酸化物であった場合、絶縁膜から酸化物半導体へ拡散する。また、酸化物半導体内において、金属と酸素の結合を分断し、あるいは結合中に割り込む。その結果、トランジスタ特性の劣化（例えば、ノーマリオン化（しきい値の負へのシフト）、移動度の低下等）をもたらす。加えて、特性のばらつきの原因ともなる。このような問題は、特に酸化物半導体中の水素の濃度が十分に低い場合において顕著となる。したがって、酸化物半導体中の水素の濃度が５×１０１９ｃｍ−３以下、特に５×１０１８ｃｍ−３以下である場合には、アルカリ金属の濃度を上記の値にすることが強く求められる。
【０１２８】
上述のような方法で半導体層１１８を成膜しても、半導体層１１８には不純物としての水分又は水素（水酸基を含む）が含まれていることがある。水分又は水素はドナー準位を形成しやすいため、酸化物半導体にとっては不純物である。そこで、半導体層１１８中の水分又は水素などの不純物を低減（脱水化または脱水素化）するために、半導体層１１８に対して、減圧雰囲気下、窒素や希ガスなどの不活性ガス雰囲気下、酸素ガス雰囲気下などにおいて、脱水化または脱水素化の加熱処理（以下、第１の加熱処理と略記する）を行ってもよい。
【０１２９】
半導体層１１８に第１の加熱処理を行うことで、表面および内部に存在する水分又は水素を脱離させることができる。具体的には、２５０℃以上７５０℃以下、好ましくは４００℃以上基板の歪み点未満の温度で加熱処理を行えば良い。例えば、５００℃、３分間以上６分間以下程度で行えばよい。加熱処理にＲＴＡ法を用いれば、短時間に脱水化または脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。ただし、第１の導電層をエッチングして形成された配線層（ゲート電極２０２など）にＡｌが用いられている場合は、加熱処理の温度を３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下とする。また、第１の導電層をエッチングして形成された配線層（ゲート電極２０２など）にＣｕが用いられている場合は、加熱処理の温度を４５０℃以下とする。
【０１３０】
加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体には、アルゴンなどの希ガス、又は窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１３１】
第１の加熱処理においては、減圧雰囲気や、窒素、ヘリウム、ネオンまたはアルゴン等の不活性雰囲気で行う。なお、水分又は水素などが含まれないことが望ましい。また、加熱処理装置に導入する窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが望ましい。
【０１３２】
また、第１の加熱処理を行った半導体層１１８に、更に第２の加熱処理を行ってもよい。第２の加熱処理は酸化性雰囲気にて行い、これにより半導体層１１８中に酸素を供給して、第１の加熱処理の際に半導体層１１８中に生じた酸素欠損を補填する。このため、第２の加熱処理は加酸素化処理ということができる。第２の加熱処理は、例えば２００℃以上基板の歪み点未満で行えばよい。好ましくは、２５０℃以上４５０℃以下とする。処理時間は３分〜２４時間とする。処理時間を長くするほど非晶質領域に対して結晶領域の割合の多い半導体層を形成することができるが、２４時間を超える熱処理は生産性の低下を招くため好ましくない。
【０１３３】
酸化性雰囲気とは酸化性ガスを含む雰囲気である。酸化性ガスとは、酸素、オゾンまたは亜酸化窒素などであって、水、水素などが含まれないことが好ましい。例えば、熱処理装置に導入する酸素、オゾン、亜酸化窒素の純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ未満、好ましくは０．１ｐｐｍ未満）とすることが望ましい。酸化性雰囲気は、酸化性ガスを不活性ガスと混合して用いてもよい。その場合、酸化性ガスが少なくとも１０ｐｐｍ以上含まれるものとする。また、不活性雰囲気とは、窒素、希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン）などの不活性ガスを主成分とする雰囲気である。具体的には、酸化性ガスなどの反応性ガスが１０ｐｐｍ未満とする。
【０１３４】
なお、第２の加熱処理に用いる熱処理装置およびガス種は、第１の加熱処理と同じ物を用いることができる。また、脱水化または脱水素化の加熱処理である第１の加熱処理と、加酸素化の加熱処理である第２の加熱処理は連続して行うことが好ましい。連続して行うことで、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【０１３５】
このように、水素濃度が十分に低減されて高純度化され、十分な酸素の供給により酸素欠乏に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された半導体層１１８では、キャリア濃度が１×１０１２／ｃｍ３未満、１×１０１１／ｃｍ３未満、あるいは１．４５×１０１０／ｃｍ３未満となる。その結果、室温（２５℃）でのオフ電流（ここでは、単位チャネル幅（１μｍ）あたりの値）は、１００ｚＡ／μｍ（１ｚＡ（ゼプトアンペア）は１×１０−２１Ａ）以下、あるいは１０ｚＡ／μｍ以下となる。また、８５℃では、１００ｚＡ／μｍ（１×１０−１９Ａ／μｍ）以下、あるいは１０ｚＡ／μｍ（１×１０−２０Ａ／μｍ）以下となる。このようにキャリア濃度の極めて低減された酸化物半導体（Ｉ型化（真性化）または実質的にＩ型化された酸化物半導体ともいえる）を用いることで、極めて優れたオフ電流特性のトランジスタを得ることができる。
【０１３６】
また、当該トランジスタは、しきい値電圧やオン電流などの電気的特性に温度依存性がほとんど見られない。また、光劣化によるトランジスタ特性の変動も少ない。
【０１３７】
したがって、高純度化し、キャリア濃度の極めて低減された酸化物半導体を有するトランジスタは、電気的特性変動が抑制されており、電気的に安定である。よって安定した電気的特性を有する酸化物半導体を用いることにより、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【０１３８】
なお、上述では半導体層１１８を成膜した直後に、半導体層１１８に対して第１の加熱処理や第２の加熱処理を行う説明を記載したが、当該加熱処理は、半導体層１１８を成膜した後であれば、どのタイミングで行ってもよい。
【０１３９】
また、半導体層１１８の成膜後において、半導体層１１８に以下に述べるような酸素添加処理を行い、第１の熱処理により該酸化物半導体に含まれる水素や水酸基若しくは水分を放出させ、第１の熱処理と同時に又はその後のさらなる熱処理により酸化物半導体を結晶化させてもよい。このような結晶化若しくは再結晶化の処理により、半導体層１１８の結晶性をより高めることができる。
【０１４０】
ここで、酸素添加処理とは、酸素（少なくとも、酸素ラジカル、酸素原子、酸素イオン、のいずれかを含む）を半導体層１１８のバルクに添加することをいう。なお、当該「バルク」の用語は、酸素を、薄膜表面のみでなく薄膜内部に添加することを明確にする趣旨で用いている。また、「酸素ドープ」には、プラズマ化した酸素をバルクに添加する「酸素プラズマドープ」が含まれる。酸素添加処理を行うことにより、半導体層１１８に含まれる酸素を、化学量論的組成比より多くすることができる。また、後の工程にて第２の絶縁層１２４を成膜した後、第２の絶縁層１２４に対して酸素添加処理を行い、第２の絶縁層１２４に含まれる酸素を、化学量論的組成比より多くすることができる。第２の絶縁層１２４に対して酸素添加処理を行うことにより、当該処理後に加熱処理を行うことで、第２の絶縁層１２４中の酸素を半導体層１１８に添加し、半導体層１１８中の酸素欠損を効率良く補填することができる。
【０１４１】
酸素ドープ処理は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）方式を用いて、マイクロ波（例えば、周波数２．４５ＧＨｚ）により励起された酸素プラズマを用いて行うことが望ましい。
【０１４２】
なお、上述酸素添加処理は、半導体層１１８や第２の絶縁層１２４等に含まれる酸素を、化学量論比的組成比よりも多くする処理であるため、過酸素化処理とも言える。過剰酸素は主に格子間に存在する酸素であり、その酸素濃度は１×１０１６／ｃｍ３以上２×１０２０／ｃｍ３以下とすれば、結晶に歪み等を与えることなく酸化物半導体中に含ませることができる。
【０１４３】
次に、半導体層１１８上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２のゲート電極１１２ｂ上の第１の絶縁層１１６および半導体層１１８の一部を選択的にエッチングして開口し、第１の開口部１２０ａを形成する（図５（Ｂ）参照）。
【０１４４】
なお、第１の絶縁層１１６および半導体層１１８に対してのエッチング処理は、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、半導体層１１８が酸化物半導体である場合は、エッチング液としては、燐酸、酢酸、及び硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ−０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。また、第１の絶縁層１１６は、フッ酸系のエッチング液を用いれば良い。
【０１４５】
次に、第１の開口部１２０ａおよび半導体層１１８上に第２の導電層を形成し、第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２の導電層に対して部分的にエッチングを行い、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄを形成する。また、容量素子１５３においては、第１の絶縁層１１６及び半導体層１１８を介して第２のゲート電極１１２ｂと重なるように配線（第２のソース電極１２２ｃ）を形成する（図５（Ｃ）参照）。
【０１４６】
第２の導電層としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成することができる。また、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズＩｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。さらに、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することもできる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【０１４７】
本実施の形態では発光素子からの光が基板１０１とは逆方向（図５での上方向）に射出する上方射出構造（トップエミッション構造）のため、第２の導電層に特段の限定はないが、ボトムエミッション構造やデュアルエミッション構造において、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃおよび第２のドレイン電極１２２ｄが射出光の通過部分に存在する（つまり、射出光が第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃおよび第２のドレイン電極１２２ｄにより遮られる）場合は、第２の導電層としては透光性を有する層を形成することが望ましい。
【０１４８】
第２の導電層は配線となるため、低抵抗材料であるＡｌやＣｕを用いることが好ましい。ＡｌやＣｕを用いることで、信号遅延を低減し、高画質化を望むことができる。なお、Ａｌは耐熱性が低く、ヒロック、ウィスカー、あるいはマイグレーションによる不良が発生しやすい。Ａｌのマイグレーションを防ぐため、Ａｌに、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ａｌよりも融点の高い金属材料を積層する、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕなどのヒロック防止元素との合金を用いることが好ましい。また、第２の導電層にＡｌを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を３８０℃以下とすることが好ましく、３５０℃以下とするとよい。
【０１４９】
また、第２の導電層にＣｕを用いる場合も、マイグレーションによる不良やＣｕ元素の拡散を防ぐため、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ｃｕよりも融点の高い金属材料を積層することが好ましい。また、第２の導電層にＣｕを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を４５０℃以下とすることが好ましい。
【０１５０】
本実施の形態では、第２の導電層として半導体層１１８上に厚さ５ｎｍのＴｉ層を形成し、Ｔｉ層上に厚さ２５０ｎｍのＣｕ層を形成する。その後、第２の導電層上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２の導電層に対してエッチング処理を行い、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄ及び配線１２２ｅを形成する。
【０１５１】
なお、第２の導電層上に形成する第２のレジストマスクはインクジェット法で形成してもよい。インクジェット法では、フォトマスクを使用しないため、更に製造コストを低減することができる。また、第２のレジストマスクはエッチング工程の後に剥離するものとし、説明は省くこととする。
【０１５２】
また、第２の導電層のエッチングに際して、半導体層１１８が極力エッチングされない様にすることが好ましい。しかしながら、第２の導電層のみをエッチングする条件を得ることは難しく、第２の導電層のエッチングの際に半導体層１１８の一部がエッチングされ、溝部（凹部）を有する形状となることもある。
【０１５３】
以上の工程で第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２、及び容量素子１５３が形成される（図５（Ｃ）参照）。該トランジスタは、水素、水分、水酸基または水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を半導体層１１８より意図的に排除し、高純度化された酸化物半導体を含むトランジスタである。よって、該トランジスタは、電気的特性変動が抑制されており、電気的に安定である。
【０１５４】
次に、基板１０１上に形成した上記構成を覆うように第２の絶縁層１２４を形成する（図６（Ａ）参照。）。第２の絶縁層１２４は、第１の絶縁層１１６または下地層１０９と同様の材料及び方法で形成することができる。なお、水素や水素を含む不純物などが混入しにくいという点では、スパッタリング法による形成が好ましい。第２の絶縁層１２４に水素が含まれると、その水素の半導体層１１８への侵入、又は水素による半導体層１１８中の酸素の引き抜きが生じ、半導体層１１８が低抵抗化（Ｎ型化）して寄生チャネルが形成されてしまう恐れがある。従って、第２の絶縁層１２４は、水素及び水素を含む不純物が極力含まれない手段を用いて成膜することが重要である。
【０１５５】
第２の絶縁層１２４としては、代表的には酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアップによるしきい値電圧の変動を抑えることができる。なお、半導体層１１８に酸化物半導体を用いる場合、第２の絶縁層１２４として、または、第２の絶縁層１２４と積層して、酸化物半導体と同種の成分を含む金属酸化物層を形成してもよい。
【０１５６】
本実施の形態では、第２の絶縁層１２４として膜厚２００ｎｍの酸化シリコンをスパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン層のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットには、酸化シリコンまたはシリコンを用いることができる。例えば、シリコンをターゲットに用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタを行うと酸化シリコンを形成することができる。
【０１５７】
第２の絶縁層１２４の成膜時における成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。例えば、クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した第２の絶縁層１２４は、第２の絶縁層１２４中に含まれる不純物の濃度を低減することができる。また、成膜室内の残留水分を除去するための他の排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップ機構を加えたものであってもよい。
【０１５８】
なお、第２の絶縁層１２４を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスとしては、例えば、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）の純度を有するガスを用いることが望ましい。
【０１５９】
また、第２の絶縁層１２４を成膜した後に、減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、または超乾燥エア雰囲気下で第３の加熱処理（好ましくは２００℃以上６００℃以下、より好ましくは２５０℃以上５５０℃以下）を行ってもよい。ただし、第１の導電層をエッチングして形成されたゲート電極や、第２の導電層をエッチングして形成されたソース電極およびドレイン電極のいずれか一以上にＡｌが用いられている場合は、加熱処理の温度を３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下とし、また、上記配線層にＣｕが用いられている場合は、加熱処理の温度を４５０℃以下とする。例えば、窒素雰囲気下で４５０℃、１時間の第３の加熱処理を行ってもよい。第３の加熱処理を行うと、半導体層１１８の一部（チャネル形成領域）が第２の絶縁層１２４と接した状態で昇温され、酸素を含む第２の絶縁層１２４から酸素を半導体層１１８へ供給し、半導体層１１８中の酸素欠損を低減することができる。なお、第３の加熱処理時の雰囲気は、第２の絶縁層１２４の成膜室内と同様に、水、水素などの不純物を極力除去することが望ましい。
【０１６０】
次に、第２の絶縁層１２４上に平坦化絶縁層として機能する第３の絶縁層１２６を形成する（図６（Ｂ）参照）。第３の絶縁層１２６は、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、またはシロキサンを用いて形成することが望ましい。
【０１６１】
上記樹脂として、感光性樹脂を用いても良い。
【０１６２】
本実施の形態では、第３の絶縁層１２６に感光性アクリル樹脂を用い、露光（フォトマスク使用）によって開口部を有する形状を得た後に、第３の絶縁層１２６をマスクとして第２の絶縁層１２４及び半導体層１１８をエッチングし、第２の開口部１３０ａ、第３の開口部１３０ｂを形成する（図６（Ｃ）参照）。
【０１６３】
なお、半導体層１１８に対してのエッチング処理は、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）を用いることができる。
【０１６４】
ドライエッチングとしては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。
【０１６５】
第２の開口部１３０ａは、第３の絶縁層１２６、第２の絶縁層１２４及び半導体層１１８をエッチングして形成される。第２の開口部１３０ａの形成によって、半導体層１１８の不要な領域が除去され、半導体層１１８は島状に切り離された状態になる。
【０１６６】
第３の開口部１３０ｂは、第２の絶縁層１２４の下部にある第２のドレイン電極１２２ｄ、及び配線１２２ｅがエッチングストッパーとなるため、第３の絶縁層１２６及び第２の絶縁層１２４のみがエッチングされて形成される。
【０１６７】
通常の方法では、半導体層１１８を島状に加工する第２の開口部１３０ａの形成と、コンタクトホール開口を行う第３の開口部１３０ｂは異なるフォトマスクを用い、フォトリソグラフィ工程およびエッチング処理を別々に行うが、本実施の形態に示す作製工程によれば、第２の開口部１３０ａと第３の開口部１３０ｂのフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を同時に行うことが可能となる。したがって、フォトマスクを削減する事が可能であり、また、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程も削減することが可能となる。
【０１６８】
さらに、本実施の形態に示す作製工程によれば、半導体層１１８上にフォトレジストが直接形成されることがなく、フォトレジストの剥離洗浄工程などにおいて半導体層１１８を汚染することがないため、トランジスタの電気特性の変動を抑えることができる。
【０１６９】
次に、第２の開口部１３０ａおよび第３の開口部１３０ｂを覆うように第３の導電層を形成する。本実施の形態では、第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２は半導体層１１８に酸化物半導体を用いたｎチャネル型であり、第１の画素電極１２８となる第３の導電層としては発光素子の陰極となる材料を用いるのが望ましい。具体的には、陰極としては、仕事関数が小さい材料、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ２、Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ等を用いることができる。なお、第３の導電層として透光性導電膜を用いても良い。この場合は、透光性導電膜上に陰極となる上記材料を光が透過する程度に薄く形成すれば良い。なお、透光性導電膜としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などがある。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【０１７０】
次に、第３の導電層上に第５レジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて選択的にエッチングを行って、第１の画素電極１２８を形成する（図７（Ａ）参照）。なお、第１の画素電極１２８にＩＴＯ等の酸化物導電層を用いると、ＦＰＣ接続部において下層の金属導電層の表面酸化によるＦＰＣ端子との接触抵抗の増加を抑えることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１７１】
加えて、Ｉ型化（真性化）または実質的にＩ型化された酸化物半導体を半導体層１１８に用いることにより、Ｉ型化または実質的にＩ型化された酸化物半導体は、ほぼ絶縁物とみなすことができるため、第１の画素電極１２８と半導体層１１８の端部が接しても（例えば第２の開口部１３０ａにおける、半導体層１１８の側面と第１の画素電極１２８が接しても）、漏れ電流等の問題は生じない。
【０１７２】
また、半導体層１１８の端面が第１の画素電極１２８により覆われているため、外部からの不純物、例えば、水素、水、水酸基を有する化合物、又は水素化物、アルカリ金属（例えば、ナトリウム、リチウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属が半導体層１１８に到達して、トランジスタの電気特性や信頼性に悪影響を及ぼす事を抑制できる。
【０１７３】
なお、本実施の形態では発光素子からの光が基板１０１とは逆方向（図５での上方向）に射出する上方射出構造（トップエミッション構造）のため、第３の導電層に特段の限定はないが、ボトムエミッション構造やデュアルエミッション構造において、第３の導電層により形成される第１の画素電極１２８が射出光の通過部分に存在する（つまり、射出光が第１の画素電極１２８により遮られる）場合は、第３の導電層としては透光性を有する層を形成することが望ましい。
【０１７４】
次に、第１の画素電極１２８の端部を覆うように第３の絶縁層１２６上に隔壁１２９を形成する。（図７（Ｂ）参照）。隔壁１２９としては、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド又はベンゾシクロブテン系樹脂（ＢＣＢ）といった有機材料や、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素又はこれらを積層させた積層膜といった珪素を含む無機材料や、酸化アルミなどの金属酸化膜であってもよい。また、上記の材料を積層させた膜であってもよい。
【０１７５】
以上の工程を含む作製方法によって、少なくとも第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂ、第１の絶縁層１１６、半導体層１１８、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄ、第２の絶縁層１２４、第３の絶縁層１２６、第１の画素電極１２８および隔壁１２９を有する素子領域１８０を基板１０１上に剥離層１０８を介して形成できる。
【０１７６】
図面には記載されていないが、素子領域１８０に形成されたトランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。
【０１７７】
なお、上記の方法で形成される構成とは異なり、容量素子１５３を形成しない構成では、図５（Ａ）において、容量素子を形成する領域に第２のゲート電極１１２ｂを設けない構成とすれば良い。
【０１７８】
また、第３の絶縁層１２６を設けない構成とすることもできる。この構成の作製方法は、図６（Ａ）までは上述の方法と同様なので、以下にて図６（Ａ）以降の工程について説明する。
【０１７９】
図６（Ａ）までの工程が終了した基板に対し、第２の絶縁層１２４上に第４のレジストマスクを形成し、第４のレジストマスクを用いて第２の絶縁層１２４および半導体層１１８に対して部分的にエッチングを行い、第２の開口部１３０ａおよび第３の開口部１３０ｂを形成する（図８（Ａ）参照）。
【０１８０】
次に、第２の開口部１３０ａおよび第３の開口部１３０ｂを覆うように第３の導電層を形成し、第３の導電層上に第５レジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電層を部分的にエッチングを行って、第１の画素電極１２８を形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１８１】
次に、第１の画素電極１２８の端部を覆うように第２の絶縁層１２４上に隔壁１２９を形成する。（図８（Ｃ）参照）。
【０１８２】
隔壁１２９として、ポリシロキサンなどの有機樹脂膜、または無機絶縁膜を用いて形成する。特に感光性の材料を用い、第１の画素電極１２８と重なる領域上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
【０１８３】
本実施の形態では、隔壁１２９としてポリイミド（ＰＩ）膜を用いる。
【０１８４】
本実施の形態によれば、従来よりも少ないフォトリソグラフィ工程により発光表示装置を作製することが可能となる。よって、発光表示装置を低コストで、生産性よく作製することができる。また、発光表示装置を動作させるために必要な素子領域１８０が、剥離層１０８を介して基板１０１上に形成されるため、素子領域１８０を基板１０１から剥離して他の支持体に移す事ができる。
【０１８５】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１８６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１と一部異なる工程例を、図９を用いて説明する。なお、図９において、図５と同一の箇所には同じ符号を用い、同じ符号の詳細な説明はここでは省略する。また、本実施の形態は実施の形態１の一部のみの変更であるため、第１のトランジスタ１５１部分の構造のみに着目して説明を行う。
【０１８７】
まず、実施の形態１と同様に、絶縁表面を有する基板１０１上に剥離層１０８を成膜し、剥離層１０８上に下地層１０９を形成し、下地層１０９上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的にエッチングして、第１のゲート電極１１２ａを形成する
【０１８８】
本実施の形態では下地層１０９として、基板１０１からの不純物元素（Ｎａなど）の拡散を防止する機能があり、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜で形成すればよい。また、該下地膜は単層に限らず、上記の膜の積層であっても良い。
【０１８９】
本実施の形態では、後に成膜する半導体膜の成膜温度が２００℃以上４５０℃以下、半導体膜の成膜後の加熱処理の温度が２００℃以上４５０℃以下であるため、第１のゲート電極１１２ａの材料として、銅を下層とし、モリブデンを上層とする積層、または銅を下層とし、タングステンを上層とする積層を用いる。
【０１９０】
次に、実施の形態１と同様に、第１のゲート電極１１２ａ上にゲート絶縁層として機能する第１の絶縁層１１６をスパッタ法やＣＶＤ法などを用いて形成する。ここまでの工程を経た断面図を図９（Ａ）に示す。
【０１９１】
次に、第１の絶縁層１１６上に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を形成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度２５０℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜厚５ｎｍの第１の酸化物半導体膜を成膜する。
【０１９２】
次いで、基板を配置する雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第１の加熱処理を行う。第１の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第１の加熱処理の加熱時間は１時間以上２４時間以下とする。第１の加熱処理によって第１の結晶性半導体層１４８ａを形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０１９３】
次に、第１の結晶性半導体層１４８ａ上に１０ｎｍよりも厚い第２の酸化物半導体膜を形成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度４００℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜厚２５ｎｍの第２の酸化物半導体膜を成膜する。
【０１９４】
次に、基板を配置する雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第２の加熱処理の加熱時間は１時間以上２４時間以下とする。第２の加熱処理によって第２の結晶性半導体層１４８ｂを形成する（図９（Ｃ）参照）。
【０１９５】
以降の工程は、実施の形態１に従って、第２の導電層や第２の絶縁層１２４などを形成し、第１の結晶性半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性半導体層１４８ｂを同一のレジストマスクを用いてエッチングすることによって、フォトリソグラフィ工程を削減する。
【０１９６】
この後、実施の形態１と同様の工程を経て図５（Ｃ）に示す第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２を含む構成を得ることができる。ただし、本実施の形態を用いた場合、これらのトランジスタのチャネル形成領域を含む半導体層は、第１の結晶性半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性半導体層１４８ｂの積層となる。第１の結晶性半導体層１４８ａを成膜後に第１の加熱処理を行って第１の結晶性半導体層１４８ａをＣＡＡＣ化した後に、第２の結晶性半導体層１４８ｂを成膜および第２の加熱処理を行うことで、第２の結晶性半導体層１４８ｂは第１の結晶性半導体層１４８ａを種として結晶（ＣＡＡＣ）が成長するため、ＣＡＡＣ化した酸化物半導体を効率良く形成することができる。
【０１９７】
第１の結晶性半導体層１４８ａと第２の結晶性半導体層１４８ｂの積層を有するトランジスタは、トランジスタに光照射が行われ、またはバイアス−熱ストレス（ＢＴ）試験前後においてもトランジスタのしきい値電圧の変化量が低減でき、安定した電気的特性を有する。
【０１９８】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１９９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２で作製した素子領域１８０を、基板１０１から剥離して他の支持体に設置することにより作製される、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の構造の一例を図１０に示すと共に、当該発光表示装置を作製する方法の一例を、図１１乃至図１３を用いて説明する。
【０２００】
なお、発光表示装置の有する表示素子としては、ここではエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いて示す。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。本明細書では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた発光表示装置であることを前提して説明を行う。
＜発光表示装置の構成例＞
図１０（Ａ）は、実施の形態１および実施の形態２で作製した素子領域１８０を、基板１０１から剥離して他の支持体に設置することにより作製される、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の構造の一例の平面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の一点鎖線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０２０１】
なお、図１０（Ｂ）の断面図によりパネル全面の構造を全て表すことはできないので、本実施の形態では、パネル断面構造として実施の形態１にて記載した画素部のトランジスタ部２５０および第１の外部配線接続部２８０を示すと共に、発光素子上に形成した第２の画素電極１７０と外部装置間で信号や電力を送受するための第２の外部配線接続部２９０を並記する。
【０２０２】
第１の支持体８００は破壊じん性値が１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の値を有し、固定用接着剤８０８を介して素子領域１８０が設けられ、画素領域１０２内に形成された素子領域１８０の第１の画素電極１２８上に発光素子１６０が形成され、発光素子１６０を覆うように第２の画素電極１７０が形成されている。第１の支持体８００として破壊じん性値が１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の値を有した材料を用いているため、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置を作製できる。なお、図１０（Ｂ）では素子領域１８０に発光素子１６０および第２の画素電極１７０が含まれているが、これは素子領域１８０の範囲表示するにあたり発光素子１６０および第２の画素電極１７０を分離して表示することが困難なためであり、実際には素子領域１８０に発光素子１６０および第２の画素電極１７０は含まれない。
【０２０３】
第２の支持体８１０は、破壊じん性値が１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の値を有した支持体を用いているため、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置を作製することができる。
【０２０４】
発光素子１６０および第２の画素電極１７０が形成された素子領域１８０上には、画素領域１０２を覆うようにシール材８２０が設けられ、シール材８２０により、画素領域１０２と第２の支持体８１０が接着されている。
【０２０５】
また、素子領域１８０上であり、かつシール材８２０の外側の領域に第１の外部配線接続部２８０および第２の外部配線接続部２９０を有し、外部配線８７０ａ、外部配線８７０ｂが導電材料８５５を介して、素子領域１８０に形成された配線に接続されている。外部配線８７０ａおよび外部配線８７０ｂは、外部から発光表示装置を動作させるために必要な電力や信号を導電材料８５５を介して素子領域１８０に供給する機能を持つ。
【０２０６】
上記構造を形成することにより、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置を作製できる。
【０２０７】
＜発光表示装置の作製方法＞
次に、上記発光表示装置の作製方法の一例について、図１１乃至図１３を用いて説明する。なお、本実施の形態における発光表示装置の作成工程は「第１の支持体への素子領域設置工程」、「発光素子形成および封止工程」、の２つに分けて説明を行う。
【０２０８】
＜第１の支持体への素子領域設置工程＞
まず、実施の形態１にて作製した、基板１０１上に剥離層１０８を介して形成された素子領域１８０の一面に、剥離用接着剤９００を用いて仮支持基材９０２を接着した後に、素子領域１８０を基板１０１から剥離して仮支持基材９０２側に移し替える（図１１（Ａ）参照）。なお、本明細書において、素子領域１８０を剥離層１０８から剥離して仮支持基材９０２側に移し替える工程を転置工程という。
【０２０９】
剥離用接着剤９００は、水や有機溶媒に可溶な性質を有するものや、紫外線などの照射により可塑化させることが可能であるような、必要に応じて仮支持基材９０２と素子領域１８０から除去できる接着剤を用いる。なお、剥離用接着剤９００は、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
【０２１０】
仮支持基材９０２には、ＵＶ剥離型テープ、熱剥離型テープなどのような、表面の粘着性を任意に低下できるテープを用いることができる。また、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、プラスチック基板などを用いてもよい。なお、表面の粘着性を任意に低下できるテープを用いる場合は、剥離用接着剤９００を必ずしも別途用いる必要はない。また、プラスチック基板を用いる場合は、以降の処理温度に耐えうる耐熱性を有するものを用いることが好ましい。
【０２１１】
なお、仮支持基材９０２を素子領域１８０に貼り合わせる方法には特に限定はないが、仮支持基材９０２として各種テープのような可撓性を有する材料を用いる場合は、例えば、ローラーを用いて貼り合わせる事が可能な装置（ロールラミネーターとも呼ぶ）などを用いればよい。これにより、素子領域１８０と仮支持基材９０２の間に気泡などが混入せず、安定した貼り合わせを行うことができる。
【０２１２】
本実施の形態では、紫外線照射により硬化し、且つ水に可溶な接着剤（以下、水溶性接着剤と呼称する）を剥離用接着剤９００として用い、スピンコート装置を用いて素子領域１８０の一面に薄く塗布して硬化処理を行った。その後、剥離用接着剤９００上に仮支持基材としてＵＶ剥離型テープ（ＵＶの照射により粘着力を低下できるテープ）を、ロールラミネーターを用いて貼り合わせた。
【０２１３】
素子領域１８０を基板１０１から剥離するには、様々な方法を適宜用いることができる。例えば、剥離層１０８として、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素、又は上記元素を主成分とする合金材料、又は上記元素を主成分とする化合物材料からなる層を形成した場合は、当該金属酸化膜を結晶化させることにより脆弱化させ、物理的な力（例えば、仮支持基材９０２を基板１０１から引き剥がす力）を加えることにより、素子領域１８０を剥離層１０８から剥離することができる。
【０２１４】
また、剥離層１０８として水素を含む非晶質珪素膜を形成した場合は、レーザ光の照射またはエッチングにより当該水素を含む非晶質珪素膜を除去して、素子領域１８０を基板１０１から剥離することができる。また、剥離層１０８として窒素、酸素や水素等を含む膜（例えば、水素を含む非晶質珪素膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など）を用いた場合には、剥離層１０８にレーザ光を照射して剥離層１０８内に含有する窒素、酸素や水素をガスとして放出させ、素子領域１８０と基板１０１との剥離を促進することができる。また、剥離層１０８を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法等も用いることができる。
【０２１５】
また、剥離層１０８として有機樹脂を形成した場合は、有機樹脂に内在する応力を利用して剥離を行ってもよい。
【０２１６】
上記剥離方法を複数組み合わせることでより容易に剥離工程を行うことができる。具体的には、レーザ光の照射、ガスや溶液などによる剥離層へのエッチング、鋭いナイフやメスなどの機械的力で剥離層を部分的に除去するなどを行い、剥離層と素子層とを剥離しやすい状態にしてから、物理的な力（機械等による）によって剥離を行う工程などがこれに当たる。剥離層１０８を金属と金属酸化物との積層構造により形成した場合、レーザ光の照射によって形成される溝や鋭いナイフやメスなどによる傷などをきっかけとして、剥離層から物理的に引き剥がすことも容易となる。
【０２１７】
素子領域１８０を物理的に引き剥がす剥離は、溶液やガスなどを用いて剥離層を除去することで素子領域１８０を剥離する方法と比較して、短時間で大面積の剥離処理を行うことが可能である。また、溶液やガスを用いないため安全性も高い。したがって、素子領域１８０を基板１０１から剥離する方法としては、物理的な力を加えて剥離する方法が生産性や安全性の観点から最も有利である。
【０２１８】
また、物理的な手段により剥離を行う場合には、水などの液体をかけながら剥離を行ってもよい。これにより、剥離作業により生じる静電気が、素子領域１８０に与える悪影響（例えば、半導体素子が静電気により破壊される）を抑制できる。
【０２１９】
なお、半導体層１１８として酸化物半導体を用いた場合、酸化物半導体はシリコン材料を用いた一般的な半導体層と比較して絶縁破壊を生じにくい。このため、半導体層１１８として酸化物半導体を用いることにより、剥離作業により静電気が発生した場合においても、半導体層１１８が静電気により破壊されてしまうことを抑制できる。
【０２２０】
素子領域１８０を剥離層１０８から剥離する際に基板１０１を固定することで、基板１０１の動きおよび撓みを抑制できるため、素子領域１８０に局所的な力が加わることを防止できる。したがって、素子領域１８０を不具合なく（例えば、素子領域１８０にクラックが発生しない）剥離することができる。基板１０１を固定する方法としては、例えば、接着材料（または粘着材料）を用いて安定した台座に固定する、真空チャックにより固定するなどの方法があるが、基板１０１を剥がす手間や基板１０１の再利用を考慮すると、真空チャックにより固定することが望ましい。特に、表面が多孔質状になっている真空チャック（ポーラスチャックとも呼ぶ）を用いることで、基板１０１の全面を均一な力で固定できるため、より望ましい。
【０２２１】
なお、素子領域１８０上に剥離用接着剤９００を設ける前に、素子領域１８０に対して、ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、ＵＶ洗浄、オゾン洗浄などを行い、素子領域１８０表面に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
【０２２２】
次に、素子領域１８０の他の一面に固定用接着剤８０８を用いて第１の支持体８００を接着する（図１１（Ｂ）参照。）。
【０２２３】
固定用接着剤８０８の材料としては、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いることができる。
【０２２４】
固定用接着剤８０８は、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
【０２２５】
第１の支持体８００としては、高いじん性（具体的には、１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値）を備えた各種材料を用いる。例えば、有機樹脂基板および有機樹脂薄膜、または、金属基板および金属薄膜などを用いる。これにより、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど、外部から力を付加しても破壊の生じにくい発光表示装置を作製できる。なお、高いじん性を備えた各種材料は一般的に、じん性と共に高い可撓性を併持しており、高いじん性を備えた第１の支持体８００は自由に湾曲させる事が可能である。また、第１の支持体８００の厚さは、発光表示装置の使用用途により適宜選択すればよい。例えば、発光表示装置を曲面などの形状に沿った状態に湾曲して設置する、丸めて持ち運ぶといった状態で使用する場合は、第１の支持体８００の厚さを薄くすればよい。また、外部から衝撃などの力がかかるような状況下で使用する場合においては、第１の支持体８００の厚さを厚くすればよい。
【０２２６】
上記有機樹脂基板および有機樹脂薄膜としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、ポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリスルホン樹脂（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリイソブチレン樹脂（ＰＩＢ）、塩素化ポリエーテル樹脂（ＣＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＣ）ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、フラン樹脂（ＦＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＦＲＰ）、酢酸セルロース樹脂（ＣＡ）、ユリア樹脂（ＵＦ）、キシレン樹脂（ＸＲ）、ジアリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、ポリ酢酸ビニル樹脂（ＰＶＡｃ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ＡＢＳ樹脂のうち少なくとも１種類以上を構成成分として含む基板および薄膜を用いることができる。
【０２２７】
上記金属基板および金属薄膜としては、例えば、アルミ（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの合金からなる基板および薄膜を用いることができる。
【０２２８】
第１の支持体８００の材料選定に際して、本実施の形態のように上方射出型（トップエミッション型）の発光表示装置では上記材料を用い、さらに熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下である材料を用いることが好ましい。これにより第１の支持体８００に熱が加わる事による素子領域１８０へのクラック発生などの不具合を抑制できる。また、発光素子として有機ＥＬ素子を用いているため、酸素透過率や水蒸気透過率の低い材料を用いることが好ましく、金属基板、金属薄膜を用いることが好ましい。
【０２２９】
なお、本実施の形態では第１の支持体８００は単層構造であるが、第１の支持体８００の表面や裏面に保護層を形成してもよい。保護層としては、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）などの無機薄膜や、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの金属膜およびそれら金属の酸化膜などを用いることができ、特に水蒸気透過性、ガス透過性、紫外線透過性の低い膜を用いることが好ましい。これらの保護層は、例えば、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を用いて設ければよい。
【０２３０】
下方射出型（ボトムエミッション型）や両方射出型（デュアルエミッション型）では、第１の支持体として金属基板や金属薄膜を用いると、発光素子１６０からの光の射出を妨げてしまうため、第１の支持体として有機樹脂基板や有機樹脂薄膜を用いることが好ましく、さらに金属酸化膜や極薄の金属膜を第１の支持体表面に形成して、酸素透過率や水蒸気透過率を低減することが好ましい。
【０２３１】
なお、本実施の形態では素子領域１８０の他の一面に、固定用接着剤８０８を介して第１の支持体８００を接着しているが、第１の支持体８００として繊維体に有機樹脂が含浸された構造体（いわゆるプリプレグ）を用いた場合には、含浸された有機樹脂が固定用接着剤８０８の役割を果たすため、固定用接着剤８０８を用いず直接素子領域１８０と第１の支持体８００を接着することができる。この際、当該構造体の有機樹脂としては、反応硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型など追加処理を施すことによって硬化が進行するものを用いるとよい。
【０２３２】
本実施の形態では、第１の支持体としてステンレスフィルム（いわゆるＳＵＳフィルム。鉄をベースとしてクロムやニッケルなどを添加した材料から作製されるフィルム）を用い、スクリーン印刷装置を用いて表面に熱硬化型接着剤を薄く設けた。これを素子領域の他の一面に貼り合わせて硬化処理を行った。
【０２３３】
なお、第１の支持体８００上に固定用接着剤８０８を設ける前に、第１の支持体８００に対して、流体ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、ＵＶ洗浄、オゾン洗浄などを行い、第１の支持体８００に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
【０２３４】
また、第１の支持体８００に対して加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行うことにより、第１の支持体に付着した水分や不純物を除去できる。さらに、減圧状態で加熱処理を行うことにより、より効率的に水分や不純物を除去できる。加熱処理を行う場合は、第１の支持体８００には、加熱処理の温度に耐えるだけの耐熱温度を有した基板を用いることが好ましい。
【０２３５】
なお、上記の各種洗浄方法および加熱処理については、どれか１つを行ってもよいし、複数を組み合わせてもよい。例えば、流体ジェット洗浄を行って第１の支持体８００に付着したゴミを除去した後にオゾン洗浄を行って有機成分を除去し、最後に加熱処理を行って、流体洗浄の際に第１の支持体８００に付着した水分や内部に吸収された水分を除去することで、第１の支持体８００のゴミ、有機成分、水分を効果的に除去できる。
【０２３６】
次に、素子領域１８０から剥離用接着剤９００および、仮支持基材９０２を取り除く（図１２（Ａ）参照）。
【０２３７】
本実施の形態では、剥離用接着剤９００として水溶性接着剤を用い、仮支持基材９０２とＵＶ剥離型テープを用いているため、まずＵＶ照射処理を行い仮支持基材９０２を取り除いた後に、流水洗浄により剥離用接着剤９００を取り除いた。
【０２３８】
なお、第１の支持体８００は高いじん性を備えているため、外部から力が加わることにより変形するだけの可撓性を有している。このため、分離作業時や後の工程にて第１の支持体８００に負荷が加わり変形や破壊が生じないように、第１の支持体８００に対して接着部材を介して剛性の高い基板を貼り付けた状態で、素子領域１８０から仮支持基材９０２を分離することが好ましい。このように、剛性の高い基板を貼り付けることにより、ガラス基板などで用いられる製造装置をそのまま用いることができる。
【０２３９】
以上の工程により、固定用接着剤８０８を介して素子領域１８０が表面に設置された第１の支持体８００を作製することができる。
【０２４０】
＜発光素子形成および封止工程＞
次に、画素領域１０２内において、素子領域１８０に形成された第１の画素電極１２８を覆うように発光素子１６０を形成し、発光素子１６０を覆うように第２の画素電極１７０を形成する。なお、第２の画素電極１７０は第２の外部配線接続部２９０に形成された配線部と電気的に接続されている（図１２（Ｂ））。
【０２４１】
発光素子１６０については特に限定はなく、既知の有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子をもちいればよい。
【０２４２】
有機ＥＬ素子は、発光素子を挟む対の電極（本実施の形態では、第１の画素電極１２８および第２の画素電極１７０が、これに相当する）に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。上記のようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。
【０２４３】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、本実施の形態では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明する。
【０２４４】
第２の画素電極１７０は、発光素子１６０を覆うように形成する。第２の画素電極１７０には、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。また、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することもできる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。また、上記透光性導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。第１の画素電極１２８と発光素子１６０と第２の画素電極１７０とが重なり合うことで、ＥＬ素子が形成される。この後、発光素子に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の画素電極１７０及び隔壁１２９上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、ＤＬＣ膜等を形成することができる。
【０２４５】
なお、本実施の形態では、発光素子１６０からの射出光が第２の画素電極側に射出される構造（トップエミッション構造）を前提として説明しているために第２の画素電極１７０として上記材料を用いることを説明したが、発光素子１６０からの射出光が第１の画素電極側に出力される構造（ボトムエミッション構造）の場合は、第２の画素電極１７０として、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成した層を用いてもよい。
【０２４６】
次に、シール材８２０を用いて第１の支持体８００に対して第２の支持体８１０を貼り合わせ、シール材８２０を硬化させる（図１３（Ａ）参照）。
【０２４７】
なお、貼り合わせ処理は、真空貼り合わせ装置などを用いて、減圧状態が保たれた処理室内で、第１の支持体８００および第２の支持体８１０を貼り合わせる事が好ましい。これにより、シール材や発光材料に気泡が発生しない状態で貼り合わせることができ、また、シール材８２０の領域内に、大気成分が封入されるのを抑制することができる。
【０２４８】
また、硬化処理は、シール材８２０の材料成分により、可視光照射、ＵＶ光照射、加熱処理の中から１種類または複数の処理を、硬化状態が最適となるように行う。
【０２４９】
また、本実施の形態では第２の画素電極１７０上に直接シール材８２０を設けているが、第２の画素電極１７０上に、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜を単層または積層にて形成しても良い。これにより、外部からの不純物が発光素子１６０や素子領域１８０に浸入する事を抑制できる。
【０２５０】
次に、第１の外部配線接続部２８０および第２の外部配線接続部２９０に設けられた配線上に、導電材料８５５を設け、各々に外部配線８７０ａ、外部配線８７０ｂを貼り合わせる（図１３（Ｂ）参照）。
【０２５１】
導電材料８５５としては、例えば、導電性粒子と有機樹脂を有する材料を用いる。具体的には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電性粒子を有機樹脂に分散させた材料を用いる。導電性粒子としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、アルミ（Ａｌ）、カーボン（Ｃ）のいずれか一つ以上の金属粒子、絶縁粒子表面に前記いずれか一つ以上の金属膜が形成された粒子、ハロゲン化銀の微粒子、または半田材料などを用いることができる。また、導電材料８５５に含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダ、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。
【０２５２】
導電材料８５５を設ける方法としては、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置、ディスペンサー装置などの各種印刷装置を用いればよい。
【０２５３】
本実施の形態では、導電材料８５５として、数ｎｍから数十μｍサイズのフレーク状銀粒子が混入されたエポキシ樹脂を用いた。
【０２５４】
外部配線８７０ａとしては、例えば、プリント配線板やＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などがある。本実施の形態における発光表示装置は、ベース基板、対向基板共に高いじん性を備えており、発光表示装置が可撓性を有する状態の場合もあるため、外部配線８７０ａも可撓性を有することが好ましい。
【０２５５】
接続処理としては、導電材料８５５が硬化する条件（可視光照射、ＵＶ光照射、加熱処理など）を導電材料８５５に与えればよい。さらに、導電材料８５５自体の導電性向上や、電極２２２と導電材料８５５の導通不良防止のため、導電材料８５５の接続処理時には圧力を加えることが望ましい。なお、接続処理としては、導電材料８５５、外部配線８７０ａに対して加圧処理を行いながら加熱処理を行う圧着装置が広く用いられている。
【０２５６】
以上の工程により作製された発光表示装置は、発光表示装置の動作に必要な素子領域１８０が従来よりも少ない枚数のフォトマスクで作製されており、且つ、素子領域１８０が、１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体８００および第２の支持体８１０により挟持されている。
【０２５７】
したがって、複雑な技術や特殊な装置を用いることなくフォトマスクの使用枚数を従来よりも少なくすることができると共に、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の作製できる。
【０２５８】
また、第１の支持体８００および第２の支持体８１０として、高い可撓性を併持する材料を用いることにより、曲面などの形状に沿った状態に湾曲して設置する、丸めて持ち運ぶといった用途に使用できる発光表示装置を作製する事も可能となる。
【０２５９】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０２６０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明に係る半導体装置の使用形態の一例について説明する。本発明に係る半導体装置は、作製した基板から剥離することによって、可撓性を有する状態とすることができる。以下に、本発明に係る半導体装置を有する電子機器の具体例に関して図１２を参照して説明する。電子機器とは、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）及び携帯電話等を指す。
【０２６１】
図１４（Ａ）はディスプレイ１２０１であり、支持台１２０２、表示部１２０３を含む。表示部１２０３は可撓性を有する基板を用いて形成されており、軽量で薄型のディスプレイを実現できる。また、表示部１２０３を湾曲させることも可能であり、支持台１２０２から取り外して湾曲した壁に沿ってディスプレイを取り付けることも可能である。上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２０３に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである可撓性を有するディスプレイを作製することができる。このように、可撓性を有するディスプレイは、フラットな面はもちろん湾曲した部分にも設置することが可能となるため、様々な用途に用いることができる。
【０２６２】
図１４（Ｂ）は巻き取り可能なディスプレイ１２１１であり、表示部１２１２を含む。上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２１２に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、巻取りが可能で薄型の大型ディスプレイを作製することができる。巻き取り可能なディスプレイ１２１１は可撓性を有する基板を用いて形成されているため、表示部１２１２と共に折り畳んだり、巻き取ったりして持ち運ぶことが可能である。そのため、巻き取り可能なディスプレイ１２１１が大型である場合でも折り畳んだり、巻き取ったりして鞄に入れて持ち運ぶことができる。
【０２６３】
図１４（Ｃ）は、シート型のコンピュータ１２２１であり、表示部１２２２、キーボード１２２３、タッチパッド１２２４、外部接続ポート１２２５、電源プラグ１２２６等を含んでいる。上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２２２に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型またはシート型のコンピュータを作製することができる。表示部１２２２は可撓性を有する基板を用いて形成されており、軽量で薄型のコンピュータを実現できる。また、シート型のコンピュータ１２２１の本体部分に収納スペースを設けることによって表示部１２２２を本体に巻き取って収納することが可能である。また、キーボード１２２３も可撓性を有するように設けることによって、表示部１２２２と同様にシート型のコンピュータ１２２１の収納スペースに巻き取って収納することができ、持ち運びが便利になる。また、使用しない場合にも折り畳むことによって場所をとらずに収納することが可能となる。
【０２６４】
図１４（Ｄ）は、２０〜８０インチの大型の表示部を有する表示装置１２３１であり、操作部であるキーボード１２３３、表示部１２３２、スピーカー１２３４等を含む。また、表示部１２３２は可撓性を有する基板を用いて形成されており、キーボード１２３３を取り外して表示装置１２３１を折り畳んだり巻き取ったりして持ち運ぶことが可能である。また、キーボード１２３３と表示部１２３２との接続は無線で行うことができ、例えば、湾曲した壁に沿って表示装置１２３１を取り付けながらキーボード１２３３で無線によって操作することができる。
【０２６５】
図１４（Ｄ）に示す例では、上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２３２に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型の大型表示装置を作製することができる。
【０２６６】
図１４（Ｅ）は電子ブック１２４１であり、表示部１２４２、操作キー１２４３等を含む。またモデムが電子ブック１２４１に内蔵されていても良い。表示部１２４２は可撓性基板を用いて形成されており、折り曲げたり巻き取ったりすることができる。そのため、電子ブックの持ち運びも場所をとらずに行うことができる。さらに、表示部１２４２は文字等の静止画像はもちろん動画も表示することが可能となっている。
【０２６７】
図１４（Ｅ）に示す例では、上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２４２に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型の電子ブックを作製することができる。
【０２６８】
図１４（Ｆ）はＩＣカード１２５１であり、表示部１２５２、接続端子１２５３等を含む。表示部１２５２は可撓性基板を用いて軽量、薄型のシート状になっているため、カードの表面に張り付けて形成することができる。また、ＩＣカードが非接触でデータの受信が行える場合に外部から取得した情報を表示部１２５２に表示することが可能となっている。
【０２６９】
図１４（Ｆ）に示す例では、上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２５２に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型のＩＣカードを作製することができる。
【０２７０】
このように、本発明に係る半導体装置を電子機器に用いることにより、曲げ等の外力が加わり応力が生じた場合であっても、トランジスタ等の素子の損傷を低減することができるため、半導体装置の歩留まりや信頼性を向上させることができる。
【０２７１】
以上のように、本発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の電子機器や情報表示手段に用いることができる。
【０２７２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、左目用の映像と右目用の映像を高速で切り換える表示装置として、先の実施の形態で作製した発光表示装置を用いて、表示装置の映像と同期する専用の眼鏡を用いて動画または静止画である３Ｄ映像を視認する例を図１５を用いて示す。
【０２７３】
図１５（Ａ）は表示装置１３１１と、専用の眼鏡本体１３０１がケーブル１３０３で接続されている外観図を示す。専用の眼鏡本体１３０１は、左目用パネル１３０２ａと右目用パネル１３０２ｂに設けられているシャッターが交互に開閉することによって使用者が表示装置１３１１の画像を３Ｄとして認識することができる。
【０２７４】
また、表示装置１３１１と専用の眼鏡本体１３０１の主要な構成についてのブロック図を図１５（Ｂ）に示す。
【０２７５】
図１５（Ｂ）に示す表示装置１３１１は、表示制御回路１３１６、表示部１３１７、タイミング発生器１３１３、ソース線側駆動回路１３１８、外部操作手段１３２２及びゲート線側駆動回路１３１９を有する。本発明の半導体装置は表示部１３１７に用いることができる。なお、キーボード等の外部操作手段１３２２による操作に応じて、出力する信号を可変する。
【０２７６】
タイミング発生器１３１３では、スタートパルス信号などを形成するとともに、左目用映像と左目用パネル１３０２ａのシャッターとを同期させるための信号、右目用映像と右目用パネル１３０２ｂのシャッターとを同期させるための信号などを形成する。
【０２７７】
左目用映像の同期信号１３３１ａを表示制御回路１３１６に入力して表示部１３１７に表示すると同時に、左目用パネル１３０２ａのシャッターを開ける同期信号１３３０ａを左目用パネル１３０２ａに入力する。また、右目用映像の同期信号１３３１ｂを表示制御回路１３１６に入力して表示部１３１７に表示すると同時に、右目用パネル１３０２ｂのシャッターを開ける同期信号１３３０ｂを右目用パネル１３０２ｂに入力する。
【０２７８】
また、左目用の映像と右目の映像を高速で切り換えるため、表示装置１３１１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）とすることが好ましい。
【０２７９】
また、フィールドシーケンシャル法を用いるため、タイミング発生器１３１３は、発光ダイオードのバックライト部にも同期信号１３３０ａ、１３３０ｂと同期する信号を入力することが好ましい。なお、バックライト部はＲ、Ｇ、及びＢのＬＥＤを有するものとする。
【０２８０】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０２８１】
１００ 半導体装置
１０１ 基板
１０２ 画素領域
１０３ 端子部
１０４ 端子部
１０５ 端子
１０６ 端子
１０７ 大版基板
１０８ 剥離層
１０９ 下地層
１１０ 画素
１１２ａ 第１のゲート電極
１１２ｂ 第２のゲート電極
１１６ 第１の絶縁層
１１８ 半導体層
１２０ａ 第１の開口部
１２２ａ 第１のソース電極
１２２ｂ 第１のドレイン電極
１２２ｃ 第２のソース電極
１２２ｄ 第２のドレイン電極
１２４ 第２の絶縁層
１２６ 第３の絶縁層
１２８ 第１の画素電極
１２９ 隔壁
１３０ａ 第２の開口部
１３０ｂ 第３の開口部
１４８ａ 第１の結晶性半導体層
１４８ｂ 第２の結晶性半導体層
１５１ トランジスタ
１５２ トランジスタ
１５３ 容量素子
１６０ 発光素子
１７０ 第２の画素電極
１８０ 素子領域
２５０ トランジスタ部
２６０ 容量素子部
２７０ 配線交差部
２８０ 第１の外部配線接続部
２９０ 第２の外部配線接続部
８００ 第１の支持体
８０８ 固定用接着剤
８１０ 第２の支持体
８２０ シール材
８５５ 導電材料
８７０ａ 外部配線
８７０ｂ 外部配線
９００ 剥離用接着剤
９０２ 仮支持基材
１２０１ ディスプレイ
１２０２ 支持台
１２０３ 表示部
１２１１ ディスプレイ
１２１２ 表示部
１２２１ コンピュータ
１２２２ 表示部
１２２３ キーボード
１２２４ タッチパッド
１２２５ 外部接続ポート
１２２６ 電源プラグ
１２３１ 表示装置
１２３２ 表示部
１２３３ キーボード
１２３４ スピーカー
１２４１ 電子ブック
１２４２ 表示部
１２４３ 操作キー
１２５１ ＩＣカード
１２５２ 表示部
１２５３ 接続端子
１３０１ 眼鏡本体
１３０２ａ 左目用パネル
１３０２ｂ 右目用パネル
１３０３ ケーブル
１３１１ 表示装置
１３１３ タイミング発生器
１３１６ 表示制御回路
１３１７ 表示部
１３１８ ソース線側駆動回路
１３１９ ゲート線側駆動回路
１３２２ 外部操作手段
１３３０ａ 同期信号
１３３０ｂ 同期信号
１３３１ａ 同期信号
１３３１ｂ 同期信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタを有する発光表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光表示装置に対して、低価格化、薄型化、軽量化のニーズが非常に高まっている。
【０００３】
発光表示装置の駆動方式は、パッシブマトリクス型とアクティブマトリクス型の２つに大別されるが、高画質化や高速応答への対応に優れたアクティブマトリクス型の発光表示装置が主流となっている。
【０００４】
上記のようなアクティブマトリクス型発光表示装置の用途は拡大しており、画面サイズの大面積化、高精細化及び高開口率化の要求が高まっている。また、アクティブマトリクス型発光表示装置には高い信頼性が求められ、その生産方法には高い生産性及び生産コストの低減が求められる。生産性を高め、生産コストを低減する方法の一つに、工程の簡略化が挙げられる。
【０００５】
アクティブマトリクス型発光表示装置は、各画素毎にスイッチング素子が設けられている。スイッチング素子には主に薄膜トランジスタが用いられており、チャネル形成領域がゲート電極より下層に設けられるトップゲート型のトランジスタと、チャネル形成領域がゲート電極より上層に設けられるボトムゲート型のトランジスタに大別される。これらの薄膜トランジスタは、少なくとも５枚以上のフォトマスクを用いて作製されることが一般的である。
【０００６】
発光表示装置を安価に作製するためには、フォトマスクの枚数をいかに少なくできるかが、重要な要素の一つとなっている。フォトマスクの使用枚数を削減するには、裏面露光（例えば特許文献１を参照）、レジストリフロー又はリフトオフ法といった複雑な技術を用いるものが多く、特殊な装置を必要とするものが多い。このような複雑な技術を用いることで、これに起因する様々な問題が生じ、発光表示装置の歩留まり低下や薄膜トランジスタの電気特性悪化の一因となり得てしまう。
【０００７】
また、発光表示装置の薄型化、軽量化を実現する方法の１つとして、発光材料を挟持するための基板を、機械的研磨や化学的研磨などの手法により薄くする事が挙げられる。
【０００８】
発光材料を挟持するための基板は主としてガラス基板が用いられており、基板を機械的研磨や化学的研磨などの手法により薄くするには限界があり、さらに、薄くするほど基板の強度が低下し、外部からの衝撃により発光表示装置が破壊され易くなるといった課題があるため、発光材料を挟持するための基板としては、高いじん性を備えた支持体（例えば樹脂フィルムや金属フィルムなど）を用いて発光表示装置を作製することが理想とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−２０３９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、その目的は、複雑な技術や特殊な装置を用いることなくフォトマスクの使用枚数を従来よりも少なくすることを課題の一とする。また、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明の一態様は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲート電極及び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２のゲート電極に重畳する半導体層の一部及び第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、半導体層および第１の開口部を覆うように第２の導電層を形成し、第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２の導電層を部分的に除去して、第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、第１のゲート電極、第１のソース電極及び第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと、第２のゲート電極、第２のソース電極及び第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、第１のドレイン電極と第２のゲート電極は第１の開口部を介して電気的に接続されており、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極、及び半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁上に第４のレジストマスクを形成し、第４のレジストマスクを用いて第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極と重畳しない第２の絶縁層の一部および半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、第２のドレイン電極と重畳する第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うように第２の絶縁層上に第３の導電層を形成し、第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電層を部分的に除去して第１の画素電極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、第２の絶縁層及び第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００１２】
上記本発明の一態様によれば、コンタクトホールとして機能する第２の開口部形成工程と半導体層をエッチングする第３の開口部形成工程を同時に行うことによりフォトマスクの使用枚数を従来より少なくした薄膜トランジスタを作製でき、さらに薄膜トランジスタを基板から剥離することができる。
【００１３】
また、本発明の一態様は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、第１のゲート電極及び第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２のゲート電極に重畳する半導体層の一部及び第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、半導体層及び第１の開口部を覆うように第２の導電層を形成し、第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２の導電層を部分的に除去して、第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、第１のゲート電極、第１のソース電極および第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと第２のゲート電極、第２のソース電極および第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、第１のドレイン電極と第２のゲート電極は、第１の開口部を介して電気的に接続されており、第１のソース電極及びドレイン電極、第２のソース電極及びドレイン電極、及び半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁層上に平坦化絶縁層となる第３の絶縁層を形成し、第３の絶縁層上に第４のレジストマスクを形成し、第４のレジストマスクを用いて、第１のソース電極及びドレイン電極ならびに第２のソース電極及びドレイン電極と重畳しない第３の絶縁層の一部、第２の絶縁層の一部および半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、第２のドレイン電極に重畳する第３の絶縁層の一部及び第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、第３の開口部を覆うように第３の絶縁層上に第３の導電層を形成し、第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電層を部分的にエッチングして第１の画素電極を形成し、第２の開口部、第３の開口部、及び第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【００１４】
上記本発明の一態様によれば、保護絶縁層となる第２の絶縁層上に平坦化絶縁層となる第３の絶縁層を形成することにより、第１の画素電極表面に生じる凹凸を抑制することができる。これにより、第１の画素電極上に発光材料を形成した際に発光材料の膜厚を均一に保つ事ができる。このため、発光ムラの無い均一な発光面を有する発光表示装置を作製できる。
【００１５】
また、本発明の一態様は、基板とゲート電極の間に下地層が形成されることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００１６】
上記本発明の一態様によれば、基板からの不純物元素の拡散を抑制できる。これにより、半導体層に不純物元素が拡散する事に起因した薄膜トランジスタの特性変化を抑制できる。
【００１７】
また、本発明の一態様は、半導体層が酸化物半導体であることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００１８】
上記本発明の一態様によれば、半導体層に酸化物半導体を用いることで消費電力が少なく、信頼性の高い発光表示装置を実現できる。
【００１９】
また、本発明の一態様は、酸化物半導体に加熱処理を行うことを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２０】
上記発明の一態様によれば、半導体層の電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物濃度を十分に低減できる。このため、トランジスタのオフ電流を下げることができる。
【００２１】
なお、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減されて高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ＯＳ）では、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６／ｃｍ３以下であることが望ましい。また、酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上であることが望ましい。
【００２２】
ここで、酸化物半導体中の水素濃度のＳＩＭＳ分析について触れておく。ＳＩＭＳ分析は、その原理上、試料表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であることが知られている。そこで、膜中における水素濃度をＳＩＭＳで分析する場合、値に極端な変動が無く、ほぼ一定の値が得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領域を見いだせない場合がある。この場合、水素濃度の最大値または最小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに、最大値を意味するピーク、最小値を意味する谷が存在しない場合、変曲点の値を水素濃度として採用する。
【００２３】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層が銅を含む材料で形成されていることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２４】
上記発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、もしくはこれらの電極に接続する配線を、銅を含む材料で形成することにより、配線抵抗を低減し、信号の遅延を防ぐことができる。
【００２５】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層形成後のプロセス温度の上限が４５０℃以下であることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２６】
上記発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、もしくはこれらの電極に接続する配線を、銅を含む材料で形成した場合において、熱的な要因によりこれらの電極や配線が変形する、含有する成分が溶出することがない。このため、信頼性の高い発光表示装置を作製できる。
【００２７】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層がアルミニウムを含む材料で形成されていることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００２８】
本発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、またはドレイン電極は、もしくはこれらの電極に接続する配線を、アルミニウムを含む材料で形成することにより、配線抵抗を低減し、信号の遅延を防ぐことができる。
【００２９】
また、本発明の一態様は、第１の導電層および第２の導電層形成後のプロセス温度の上限が３８０℃以下であることを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００３０】
上記発明の一態様によれば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、もしくはこれらの電極に接続する配線を、アルミニウムを含む材料で形成した場合において、熱的な要因によりこれらの電極や配線が変形する、含有する成分が溶出することがない。このため、信頼性の高い発光表示装置を作製できる。
【００３１】
また、本発明の一態様は、少なくとも第１のゲート電極、第２のゲート電極、第１の絶縁層、半導体層、第１のソース電極、第１のドレイン電極、第２のソース電極、第２のドレイン電極、第２の絶縁層、第４の絶縁層および第１の画素電極を有する素子領域を基板上に剥離層を介して形成した後に、素子領域表面を覆うように剥離用接着剤を形成する工程と、第１の画素電極および素子領域を基板から剥離する工程と、素子領域の裏面に１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体を貼り合わせる工程と、第１の支持体から剥離用接着剤を除去する工程と、素子領域に形成された第１の画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成する工程と、有機化合物を含む層を覆うように第２の画素電極を形成する工程と、第２の画素電極を覆うように１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第２の支持体を貼り合わせる工程を少なくとも有することを特徴とする発光表示装置の作製方法である。
【００３２】
上記発明の一態様によれば、基板上に設けられた素子領域を１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体上に移すことができる。さらに発光材料を挟持するための第２の支持体も１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有するため、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置を作製できる。
【００３３】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、半導体回路、記憶装置、撮像装置、表示装置、電気光学装置及び電子機器などは全て半導体装置である。
【００３４】
また、本明細書においてＡの上にＢが形成されている、あるいは、Ａ上にＢが形成されている、と明示的に記載する場合は、Ａの上にＢが直接接して形成されていることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、ＡとＢとの間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば装置、素子、回路、配線、電極、端子、膜、層、または基板など）であるとする。
【００３５】
従って、例えば層Ａの上または層Ａ上に層Ｂが形成されていると明示的に記載されている場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）は、単層でもよいし、複層でもよい。
【００３６】
また、本明細書における「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００３７】
また、本明細書における「トランジスタ」は半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができ、ＩＧＦＥＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。
【００３８】
また、本明細書におけるトランジスタの「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００３９】
また、本明細書において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
【００４０】
また、本明細書において「じん性」とは物質の破壊に抵抗する性質を表す言葉であり、高いじん性を備えた材料ほど大きな負荷や衝撃を加えても破壊が進行し難く、例えば基板の一部に生じた小さな傷を起点として破壊が進行しにくい性質をいう。また、じん性の程度は、破壊じん性値Ｋｃで表すことができる。なお、破壊じん性値ＫｃはＪＩＳ Ｒ１６０７に定義される試験方法などで求めることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、複雑な技術や特殊な装置を用いることなくフォトマスクの使用枚数を従来よりも少なくすることができる。また、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の作製方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】発光表示装置の一態様を説明する平面図及び断面図。
【図２】発光表示装置の一態様を説明する平面図。
【図３】本発明の一態様を説明する回路図。
【図４】本発明の一態様を説明する回路図。
【図５】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図６】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図７】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図８】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図９】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１０】発光表示装置の一態様を説明する平面図及び断面図。
【図１１】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１２】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１３】発光表示装置の作製方法の一態様を説明する断面図。
【図１４】電子機器の使用形態の例を説明する図。
【図１５】電子機器の使用形態の例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００４４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様における発光表示装置が有する画素部の構成の一例を、図１乃至図４を用いて説明する。なお、本実施の形態では、画素部の構造が上面射出構造（トップエミッション構造）であることを前提として説明を行うが、これに限定されるものではない。上面射出構造以外としては下面射出構造（ボトムエミッション構造）や両面射出構造（デュアルエミッション構造）などが一般的であり、当業者であれば、これらの構造については容易に想像できるため、本実施の形態では射出構造の詳細説明については省略する。
【００４５】
図３に、発光表示装置に用いる半導体装置１００の構成の一例を示す。半導体装置１００は、基板１０１上に複数個の画素１１０を備えた画素領域１０２と、ｍ個（ｍは１以上の整数）の端子１０５を有する端子部１０３と、ｎ個（ｎは１以上の整数）の端子１０６を有する端子部１０４を有している。
【００４６】
端子部１０３及び端子部１０４は外部配線を接続する端子であり、外部配線により外部に設けられた制御回路と接続される。外部に設けられた制御回路から供給される信号は、端子部１０３及び端子部１０４を介して半導体装置１００に入力される。図３では、端子部１０３を画素領域１０２の左右外側に形成し、２カ所から信号を入力する構成を示している。また、端子部１０４を画素領域１０２の上下外側に形成し、２カ所から信号を入力する構成を示している。２カ所から信号を入力することにより、信号の供給能力が高まるため、半導体装置１００の高速動作が容易となる。また、半導体装置１００の大型化や高精細化に伴う配線抵抗の増大による信号遅延の影響を軽減することができる。また、半導体装置１００に冗長性を持たせることが可能となるため、半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。なお、図３では端子部１０３及び端子部１０４をそれぞれ２カ所設ける構成としているが、それぞれ１カ所設ける構成としても構わない。
【００４７】
図４（Ａ）は、画素１１０の回路構成を示している。画素１１０は、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２と、発光素子１６０と、容量素子１５３を有している。なお、図示はしていないが、発光素子１６０は外部接続端子に接続されている。発光表示装置に設けられる容量素子１５３の保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。チャネル領域が形成される半導体層に、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることにより、容量素子１５３の保持容量を小さくすることができる。また、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の容量素子１５３が無い状態の回路構成である。
【００４８】
第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２のチャネルが形成される半導体には、単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、非晶質半導体等を用いることができる。半導体材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、またはガリウムヒ素等を挙げることができる。
【００４９】
また、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２のチャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いることもできる。酸化物半導体は、単結晶でも、非単結晶でもよい。後者の場合、アモルファスでも、微結晶（マイクロクリスタル、ナノクリスタルなど）でも、多結晶でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、結晶性を有する部分を含まない非アモルファスでもよい。アモルファスの酸化物半導体は、酸化物半導体のターゲットを用いてスパッタリングをすることにより得ることができる。なお、結晶性を有する酸化物半導体は、スパッタリング時に基板を室温以上の温度に加熱して成膜を行うことで得ることができる。また、酸化物半導体として、実施の形態２で示すように、結晶軸の配向が揃った酸化物半導体を用いることができる。本実施の形態では半導体層にキャリア濃度の極めて低減された酸化物半導体（Ｉ型化（真性化）または実質的にＩ型化された酸化物半導体ともいえる）を用いる。
【００５０】
酸化物半導体は、エネルギーギャップが３．０〜３．５ｅＶ以上と大きく、酸化物半導体を有するトランジスタを適切な条件下で作製した場合、オフ電流を使用時の温度条件下（例えば、２５℃）において、１００ｚＡ（１×１０−１９Ａ）以下、もしくは１０ｚＡ（１×１０−２０Ａ）以下、さらには１ｚＡ（１×１０−２１Ａ）以下とすることができる。
【００５１】
このように、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタトランジスタ１５２のチャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、新たな書き込みをしなくても長い時間信号を保持できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。また、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタトランジスタ１５２として、半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることにより、保持容量を設けなくても、液晶素子に印加された電位の保持が可能となる。
【００５２】
また、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、発光表示装置の画素部に上記トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、上記トランジスタは、同一基板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製することもできるため、発光表示装置の部品点数を削減することができる。
【００５３】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一態様を適用したアクティブマトリクス型の発光表示装置の画素部の一例である。図１（Ａ）は発光表示装置の画素部の平面図であり、図１（Ｂ）は、画素部の積層構成を示す断面図である。なお、図１（Ａ）におけるＡ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２の１点鎖線は、図１（Ｂ）における断面Ａ１−Ａ２、断面Ｂ１−Ｂ２の１点鎖線に相当する。なお、発光層及び第２の画素電極（共通電極とも呼ばれる）は図１（Ａ）、（Ｂ）には図示されていない。
【００５４】
本実施の形態は、発光表示装置の画素部の構成及び作製方法について説明するものである。従って、本実施の形態におけるトランジスタとは、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す第１のトランジスタ１５１及び第２のトランジスタ１５２の両方またはいずれかのことを言う。また、該トランジスタは、後述する酸化物半導体を用いたｎチャネル型である。
【００５５】
本実施の形態に示すトランジスタ１５２は、第２のドレイン電極１２２ｄを、Ｕ字型（Ｃ字型、コの字型、または馬蹄型）の第２のソース電極１２２ｃで囲む形状としている。このような形状とすることで、トランジスタの面積が少なくても、十分なチャネル幅を確保することが可能となり、トランジスタの導通時に流れる電流（オン電流ともいう）の量を増やすことが可能となる。
【００５６】
図１（Ｂ）の断面Ａ１−Ａ２は、第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２の積層構造を示している。第１のトランジスタ１５１および第２のトランジスタ１５２は、ボトムゲート構造のトランジスタである。図１（Ｂ）の断面Ｂ１−Ｂ２は、容量素子１５３の積層構造を示している。
【００５７】
断面Ａ１−Ａ２において、基板１０１上に剥離層１０８が形成され、剥離層１０８上に下地層１０９が形成され、下地層１０９上に第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂが形成されている。また、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂ上に、ゲート絶縁層として機能する第１の絶縁層１１６と半導体層１１８が形成されている。また、半導体層１１８上に第１のソース電極１２２ａ及び第１のドレイン電極１２２ｂならびに第２のソース電極１２２ｃ及び第２のドレイン電極１２２ｄが形成されている。
【００５８】
これにより、第１のゲート電極１１２ａ、第１のソース電極１２２ａおよび第１のドレイン電極１２２ｂからなる第１のトランジスタ１５１および、第２のゲート電極１１２ｂ、第２のソース電極１２２ｃおよび第２のドレイン電極１２２ｄからなる第２のトランジスタ１５２が形成される。なお、第１のドレイン電極１２２ｂは第１の開口部１２０ａを介して第２のゲート電極１１２ｂと繋がっている。
【００５９】
第１のトランジスタ１５１及び第２のトランジスタ１５２上には保護絶縁層として機能する第２の絶縁層１２４及び平坦化絶縁層として機能する第３の絶縁層１２６が形成されている。第２の絶縁層１２４の一部と第３の絶縁層１２６の一部が開口されて、第２の開口部１３０ａと第３の開口部１３０ｂが形成されている。第２の開口部１３０ａでは第１の絶縁層１１６が露出しており、第３の開口部１３０ｂでは第２のドレイン電極１２２ｄの一部が露出している。なお、第３の絶縁層１２６を省いた構成とすることもできる。
【００６０】
さらに、第３の開口部１３０ｂを覆うように第１の画素電極１２８を形成し、第３の開口部１３０ｂを介して第２のドレイン電極１２２ｄと第１の画素電極１２８を電気的に接続する。その後、第３の絶縁層１２６上に、第１の画素電極１２８の端部を覆うように隔壁１２９となる絶縁材料を形成する。ここで、隔壁１２９は、第１の画素電極１２８の端部などの凹凸のある領域などを覆うように形成する。隔壁１２９によって、後に第１の画素電極１２８上などに形成する発光層や第２の画素電極の断切れを防止することができる。
【００６１】
断面Ｂ１−Ｂ２において、基板１０１上に剥離層１０８が形成され、剥離層１０８上に下地層１０９が形成され、下地層１０９上に容量配線として機能する第２のゲート電極１１２ｂが形成されている。また、容量配線として機能する第２のゲート電極１１２ｂ上に、第１の絶縁層１１６と半導体層１１８が形成され、半導体層１１８上に容量配線として機能する第２のソース電極１２２ｃが形成されている。また、容量配線として機能する第２のソース電極１２２ｃ上に第２の絶縁層１２４および第３の絶縁層１２６が形成されている。
【００６２】
第２のゲート電極１１２ｂと第２のソース電極１２２ｃが、第１の絶縁層１１６と半導体層１１８を間に挟んで重なっている部分が容量素子１５３として機能する。第１の絶縁層１１６と半導体層１１８は誘電体層として機能する。第２のゲート電極１１２ｂと第２のソース電極１２２ｃの間に形成される誘電体層を多層構造とすることで、一つの誘電体層にピンホールが生じても、ピンホールは他の誘電体層で被覆されるため、容量素子１５３を正常に機能させることができる。また、酸化物半導体の比誘電率は１４から１６と大きいため、半導体層１１８に酸化物半導体を用いると、容量素子１５３の容量値を大きくすることができる。
【００６３】
なお、図１では第１のトランジスタ１５１をシングルゲート構造で図示しているが、マルチゲート構造としても良い。マルチゲート構造のトランジスタは、オフ電流が小さく、該トランジスタを含む発光表示装置の表示特性を高めることができる。
【００６４】
なお、図１（Ｂ）において、剥離層１０８より表面側に形成された層を以下では素子領域１８０と呼称する。素子領域１８０は少なくとも第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂ、第１の絶縁層１１６、半導体層１１８、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄ、第２の絶縁層１２４、第１の画素電極１２８、隔壁１２９を有する。素子領域１８０はその他に、下地層１０９、第３の絶縁層１２６などを有してもよい。
【００６５】
また、図２に示すような容量素子１５３を設けない構成としてもよい。図２では、図１（Ｂ）の第２のゲート電極１１２ｂに相当する第２のゲート電極１１２ｃを電源配線（図１（Ｂ）における第２のソース電極１２２ｃ）と重ねない構成とし、容量素子を形成していない。この構成の回路図が図４（Ｂ）にあたる。
【００６６】
続いて、図１を用いて説明した発光表示装置の画素部の作製方法の一例について、図５乃至図８を用いて説明する。なお、ここではトランジスタ部２５０の作製方法を主として説明するが、図示してあるように容量素子部２６０、配線交差部２７０、及び第１の外部配線接続部２８０についても必要に応じて説明する。
【００６７】
まず、基板１０１上に剥離層１０８を５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さで形成する。
【００６８】
基板１０１は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板や金属基板などを用いることができる。なお、これら基板は、可撓性を明確に表さない程度に厚みのあるものを使用することで、精度良くトランジスタなどの素子を形成することができる。可撓性を明確に表さない程度とは、通常発光ディスプレイを作製する際に使用されているガラス基板の弾性率程度、もしくはより弾性率が大きいことを言う。本実施の形態では、基板１０１にアルミノホウケイ酸ガラスを用いる。
【００６９】
剥離層１０８は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素、又は元素を主成分とする合金材料、又は元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。
【００７０】
剥離層１０８が単層構造の場合、好ましくは、タングステン、モリブデン、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
【００７１】
剥離層１０８が積層構造の場合、好ましくは、１層目として金属層を形成し、２層目として金属酸化物層を形成する。代表的には１層目としてタングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングステン、モリブデン又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物又は窒化酸化物を形成すると良い。２層目の金属酸化物層の形成は、１層目の金属層上に、酸化物層（例えば酸化シリコンなどの絶縁層として利用できるもの）を形成することで金属層表面に当該金属の酸化物が形成されることを応用しても良い。
【００７２】
また、剥離層１０８として、水素を含む非晶質珪素層や、窒素、酸素や水素等を含む層（例えば、水素を含む非晶質珪素膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など）や、有機樹脂を用いてもよい。
【００７３】
本実施の形態では、剥離層１０８として膜厚１５０ｎｍのタングステン膜を用いる。なお、このタングステン膜は、表面が酸化された状態（つまり、タングステン膜の表面にタングステン酸化膜が形成された状態）である場合も含むものとする。
【００７４】
なお、剥離層１０８は剥離層１０８より上の層に形成された素子領域１８０を基板１０１から剥離することを主目的とした層であるが、それ以外に、基板１０１からの不純物元素の拡散を防止する機能も併せ持つ。
【００７５】
次に、剥離層１０８上に下地層１０９となる絶縁層を５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さで形成する。
【００７６】
下地層１０９は、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンから選ばれた一又は複数の絶縁層による積層構造により形成することができ、基板１０１や剥離層１０８からの不純物元素の拡散を防止する機能がある。なお、本明細書中において、窒化酸化珪素とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、珪素が２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で見積もられることが好ましい。下地層１０９は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法、印刷法等を適宜用いることができる。
【００７７】
本実施の形態では、下地層１０９として、窒化シリコンと酸化シリコンの積層を用いる。具体的には、基板１０１上に窒化シリコンを５０ｎｍの厚さで形成し、該窒化シリコン上に酸化シリコンを１５０ｎｍの厚さで形成する。なお、下地層１０９中にリン（Ｐ）や硼素（Ｂ）がドープされていても良い。
【００７８】
また、下地層１０９に、塩素、フッ素などのハロゲン元素を含ませることで、基板１０１からの不純物元素の拡散を防止する機能をさらに高めることができる。下地層１０９に含ませるハロゲン元素の濃度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析計）を用いた分析により得られる濃度ピークにおいて、１×１０１５／ｃｍ３以上１×１０２０／ｃｍ３以下とすればよい。
【００７９】
また、下地層１０９として酸化ガリウムを用いてもよい。また、下地層１０９を酸化ガリウムと上記絶縁層の積層構造としてもよい。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアップによるしきい値電圧の変動を抑えることができる。
【００８０】
次に、下地層１０９上にスパッタリング法、真空蒸着法、またはメッキ法を用いて１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さで第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的にエッチングして、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを形成する（図５（Ａ）参照）。
【００８１】
第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを形成するための第１の導電層は、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成することができる。また、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。さらに、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【００８２】
本実子の形態では発光素子からの光が基板１０１とは逆方向（図５での上方向）に射出する上方射出構造（トップエミッション構造）のため、第１の導電層に特段の限定はないが、ボトムエミッション構造やデュアルエミッション構造において、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂが射出光の通過部分に存在する（つまり、射出光が第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂにより遮られる）場合は、第１の導電層としては透光性を有する層を形成することが望ましい。
【００８３】
第１の導電層は配線となるため、低抵抗材料であるＡｌやＣｕを用いることが好ましい。ＡｌやＣｕを用いることで、信号遅延を低減し、高画質化することができる。なお、Ａｌは耐熱性が低く、ヒロック、ウィスカー、あるいはマイグレーションによる不良が発生しやすい。Ａｌのマイグレーションを防ぐため、Ａｌに、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ａｌよりも融点の高い金属材料を積層する、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕなどのヒロック防止元素との合金を用いることが好ましい。また、第１の導電層にＡｌを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を３８０℃以下とすることが好ましく、３５０℃以下とするとよい。
【００８４】
また、第１の導電層にＣｕを用いる場合も、マイグレーションによる不良やＣｕ元素の拡散を防ぐため、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ｃｕよりも融点の高い金属材料を積層することが好ましい。また、第１の導電層にＣｕを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を４５０℃以下とすることが好ましい。
【００８５】
本実施の形態では、第１の導電層として下地層１０９上に厚さ５ｎｍのＴｉ層を形成し、Ｔｉ層上に厚さ２５０ｎｍのＣｕ層を形成する。その後、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的にエッチングして除去し、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを形成する。
【００８６】
なお、第１の導電層上に形成する第１のレジストマスクはインクジェット法で形成してもよい。インクジェット法では、フォトマスクを使用しないため、更に製造コストを低減することができる。また、第１のレジストマスクはエッチング工程の後に剥離するものとし、剥離に関する工程の説明は省略する。
【００８７】
なお、第１の導電層に対してのエッチング処理は、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）を用いることができる。
【００８８】
ドライエッチングとしては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。また、下地層１０９は基板１０１からの不純物元素の拡散を防止する機能を有するため、上記エッチングに際して、下地層１０９が極力エッチングされることのないように、エッチング条件を調整することが好ましい。
【００８９】
次に、第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂおよび下地層１０９上に、ゲート絶縁層として機能する第１の絶縁層１１６を５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の厚さで形成する。第１の絶縁層１１６には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が導入されたハフニウムシリケート、窒素が導入されたハフニウムアルミネート等を用いることができ、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等で形成することができる。また、第１の絶縁層１１６は単層に限らず異なる層の積層でも良い。例えば、ゲート絶縁層ＡとしてプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン層（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、ゲート絶縁層Ａの上にゲート絶縁層Ｂとして酸化シリコン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層して、第１の絶縁層１１６としても良い。
【００９０】
第１の絶縁層１１６の形成は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法などのほか、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤ法などの成膜方法を適用することができる。
【００９１】
本実施の形態では、第１の絶縁層１１６として、窒化シリコンと酸化シリコンの積層を用いる。具体的には、第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂ上に窒化シリコンを５０ｎｍの厚さで形成し、該窒化シリコン上に酸化シリコンを１００ｎｍの厚さで形成する。
【００９２】
また、第１の絶縁層１１６は保護層としても機能する。Ｃｕを含む第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂを、窒化シリコンを含む第１の絶縁層１１６で覆う構成とすることで、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂからのＣｕ拡散を防ぐことができる。
【００９３】
また、第１の絶縁層１１６には、後の工程で形成する半導体層に酸化物半導体を用いる場合には、酸化物半導体と同種の成分を含む絶縁材料を用いてもよい。第１の絶縁層１１６を異なる層の積層とする場合には、酸化物半導体に接する層を酸化物半導体と同種の成分を含む絶縁材料とすればよい。このような材料は酸化物半導体との相性が良く、これを第１の絶縁層１１６に用いることで、酸化物半導体との界面の状態を良好に保つことができるからである。ここで、「酸化物半導体と同種の成分」とは、酸化物半導体の構成元素から選択される一または複数の元素を意味する。例えば、酸化物半導体がＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系の酸化物半導体材料によって構成される場合、同種の成分を含む絶縁材料としては酸化ガリウムなどがある。
【００９４】
また、第１の絶縁層１１６を積層構造とする場合には、酸化物半導体と同種の成分を含む絶縁材料でなる膜と、該膜の成分材料とは異なる材料を含む膜との積層構造としても良い。
【００９５】
なお、第１の絶縁層１１６を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。不純物が除去された高純度ガスとしては、例えば、スパッタ装置に導入するガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが望ましい。
【００９６】
次に、第１の絶縁層１１６上に、半導体層１１８を形成する。
【００９７】
半導体層１１８には、単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、非晶質半導体等を用いることができる。半導体材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、あるいは酸化物半導体等を挙げることができる。例えば、半導体層１１８として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いて、スパッタリング法により３０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を形成する。なお、半導体層１１８は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成することができる。
【００９８】
上記半導体層１１８には酸化物半導体を用いることが好ましい。ｉ型化または実質的にｉ型化された酸化物半導体は、極めて抵抗が高く、オフ状態のトランジスタ内では絶縁体とみなすことができる。従って、単一の、連続した半導体層に複数のトランジスタが構成されていても互いに干渉することはなく、各トランジスタを個別に動作させることができる。
【００９９】
半導体層１１８に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。
【０１００】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
【０１０１】
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【０１０２】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【０１０３】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原子数比のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
【０１０４】
しかし、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値、ばらつき等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０１０５】
例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしながら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移動度を上げることができる。
【０１０６】
なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋ｃ＝１）である酸化物の組成が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）の酸化物の組成の近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、
（ａ―Ａ）２＋（ｂ―Ｂ）２＋（ｃ―Ｃ）２≦ｒ２
を満たすことを言う。ｒは、例えば、０．０５とすればよい。他の酸化物でも同様である。
【０１０７】
酸化物半導体は単結晶でも、非単結晶でもよい。後者の場合、アモルファスでも、多結晶でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、結晶性領域を持たない非アモルファスでもよい。
【０１０８】
アモルファス状態の酸化物半導体は、比較的容易に平坦な表面を得ることができるため、トランジスタの界面散乱を低減でき、比較的容易に、比較的高い移動度を得ることができる。
【０１０９】
また、結晶性を有する酸化物半導体では、よりバルク内欠陥を低減することができ、表面の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。
【０１１０】
なお、Ｒａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものであり、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」と表現でき、以下の式にて定義される。
【０１１１】
【数１】
【０１１２】
なお、上記において、Ｓ０は、測定面（座標（ｘ１，ｙ１）（ｘ１，ｙ２）（ｘ２，ｙ１）（ｘ２，ｙ２）で表される４点によって囲まれる長方形の領域）の面積を指し、Ｚ０は測定面の平均高さを指す。Ｒａは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて評価可能である。
【０１１３】
結晶性を有する酸化物半導体の一例としては、ｃ軸配向し、かつａｂ面、表面または界面の方向から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸においては金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列しており、ａｂ面においてはａ軸またはｂ軸の向きが異なる（ｃ軸を中心に回転した）結晶（ＣＡＡＣ：Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌともいう。）を含む酸化物がある。
【０１１４】
ＣＡＡＣを含む酸化物とは、広義に、非単結晶であって、そのａｂ面に垂直な方向から見て、三角形、六角形、正三角形または正六角形の原子配列を有し、かつｃ軸方向に垂直な方向から見て、金属原子が層状、または金属原子と酸素原子が層状に配列した相を含む酸化物をいう。
【０１１５】
ＣＡＡＣは単結晶ではないが、非晶質のみから形成されているものでもない。また、ＣＡＡＣは結晶化した部分（結晶部分）を含むが、１つの結晶部分と他の結晶部分の境界を明確に判別できないこともある。
【０１１６】
ＣＡＡＣに酸素が含まれる場合、酸素の一部は窒素で置換されてもよい。また、ＣＡＡＣを構成する個々の結晶部分のｃ軸は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、ＣＡＡＣの表面などに垂直な方向）に揃っていてもよい。または、ＣＡＡＣを構成する個々の結晶部分のａｂ面の法線は一定の方向（例えば、ＣＡＡＣを支持する基板面、ＣＡＡＣの表面などに垂直な方向）を向いていてもよい。
【０１１７】
ＣＡＡＣは、その組成などに応じて、導体であったり、半導体であったり、絶縁体であったりする。また、その組成などに応じて、可視光に対して透明であったり不透明であったりする。
【０１１８】
このようなＣＡＡＣの例として、膜状に形成され、膜表面または支持する基板面に垂直な方向から観察すると三角形または六角形の原子配列が認められ、かつその膜断面を観察すると金属原子または金属原子および酸素原子（または窒素原子）の層状配列が認められる結晶を挙げることもできる。
【０１１９】
半導体層１１８は、水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が混入しにくいスパッタリング法により成膜することが好ましい。基板加熱温度は１００℃以上６００℃以下、好ましくは１５０℃以上５５０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上５００℃以下とし、酸素ガス雰囲気で成膜する。なお、第１導電層をエッチングして形成された配線層（例えば、ゲート電極２０２）にＡｌが用いられている場合は、基板温度を３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下とする。また、第１の導電層をエッチングして形成された配線層にＣｕが用いられている場合は、基板温度を４５０℃以下とする。半導体層１１８の厚さは、１ｎｍ以上４０ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とする。成膜時の基板加熱温度が高いほど、得られる半導体層１１８の不純物濃度は低くなる。また、半導体層１１８中の原子配列が整い、高密度化され、多結晶またはＣＡＡＣが形成されやすくなる。さらに、酸素ガス雰囲気で成膜することでも、希ガスなどの余分な原子が含まれないため、多結晶またはＣＡＡＣが形成されやすくなる。ただし、酸素ガスと希ガスの混合雰囲気としてもよく、その場合は酸素ガスの割合は３０体積％以上、好ましくは５０体積％以上、さらに好ましくは８０体積％以上とする。なお、半導体層１１８は薄いほど、トランジスタの短チャネル効果が低減される。ただし、薄くしすぎると界面散乱の影響が強くなり、電界効果移動度の低下が起こることがある。
【０１２０】
半導体層１１８に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、半導体層１１８の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室で基板１０１を予備加熱し、基板１０１や第１の絶縁層１１６に吸着した水素、水分などの不純物を脱離させて排気することが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、第１の絶縁層１１６の成膜前に、第１のゲート電極１１２ａおよび第２のゲート電極１１２ｂまで形成した状態でも同様に行ってもよい。
【０１２１】
なお、半導体層１１８をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の金属酸化物ターゲットを用い、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層を成膜する。また、このターゲットの材料及び組成に限定されず、例えば、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］の金属酸化物ターゲットを用いてもよい。
【０１２２】
また、金属酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した半導体層を緻密な膜とすることができる。
【０１２３】
半導体層１１８を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。不純物が除去された高純度ガスとしては、例えば、スパッタ装置に導入するガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが望ましい。
【０１２４】
成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるため、当該成膜室で成膜した半導体層１１８に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１２５】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ゴミともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０１２６】
酸化物半導体は不純物に対して鈍感であり、膜中にはかなりの金属不純物が含まれていても問題がなく、ナトリウムのようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソーダ石灰ガラスも使えると指摘されている（神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導体の物性とデバイス開発の現状」、固体物理、２００９年９月号、Ｖｏｌ．４４、ｐｐ．６２１−６３３．）しかし、このような指摘は適切でない。酸化物半導体中のアルカリ金属の濃度を二次イオン質量分析法にで測定した場合、ナトリウム（Ｎａ）が５×１０１６ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１６ｃｍ−３以下、さらに好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下、リチウム（Ｌｉ）が５×１０１５ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下、カリウム（Ｋ）が５×１０１５ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下であることが望ましい。
【０１２７】
アルカリ金属、及びアルカリ土類金属は酸化物半導体にとっては悪性の不純物であり、少ないほうがよい。特にアルカリ金属のうち、Ｎａイオンは酸化物半導体に接する絶縁膜が酸化物であった場合、絶縁膜から酸化物半導体へ拡散する。また、酸化物半導体内において、金属と酸素の結合を分断し、あるいは結合中に割り込む。その結果、トランジスタ特性の劣化（例えば、ノーマリオン化（しきい値の負へのシフト）、移動度の低下等）をもたらす。加えて、特性のばらつきの原因ともなる。このような問題は、特に酸化物半導体中の水素の濃度が十分に低い場合において顕著となる。したがって、酸化物半導体中の水素の濃度が５×１０１９ｃｍ−３以下、特に５×１０１８ｃｍ−３以下である場合には、アルカリ金属の濃度を上記の値にすることが強く求められる。
【０１２８】
上述のような方法で半導体層１１８を成膜しても、半導体層１１８には不純物としての水分又は水素（水酸基を含む）が含まれていることがある。水分又は水素はドナー準位を形成しやすいため、酸化物半導体にとっては不純物である。そこで、半導体層１１８中の水分又は水素などの不純物を低減（脱水化または脱水素化）するために、半導体層１１８に対して、減圧雰囲気下、窒素や希ガスなどの不活性ガス雰囲気下、酸素ガス雰囲気下などにおいて、脱水化または脱水素化の加熱処理（以下、第１の加熱処理と略記する）を行ってもよい。
【０１２９】
半導体層１１８に第１の加熱処理を行うことで、表面および内部に存在する水分又は水素を脱離させることができる。具体的には、２５０℃以上７５０℃以下、好ましくは４００℃以上基板の歪み点未満の温度で加熱処理を行えば良い。例えば、５００℃、３分間以上６分間以下程度で行えばよい。加熱処理にＲＴＡ法を用いれば、短時間に脱水化または脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。ただし、第１の導電層をエッチングして形成された配線層（ゲート電極２０２など）にＡｌが用いられている場合は、加熱処理の温度を３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下とする。また、第１の導電層をエッチングして形成された配線層（ゲート電極２０２など）にＣｕが用いられている場合は、加熱処理の温度を４５０℃以下とする。
【０１３０】
加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体には、アルゴンなどの希ガス、又は窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１３１】
第１の加熱処理においては、減圧雰囲気や、窒素、ヘリウム、ネオンまたはアルゴン等の不活性雰囲気で行う。なお、水分又は水素などが含まれないことが望ましい。また、加熱処理装置に導入する窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが望ましい。
【０１３２】
また、第１の加熱処理を行った半導体層１１８に、更に第２の加熱処理を行ってもよい。第２の加熱処理は酸化性雰囲気にて行い、これにより半導体層１１８中に酸素を供給して、第１の加熱処理の際に半導体層１１８中に生じた酸素欠損を補填する。このため、第２の加熱処理は加酸素化処理ということができる。第２の加熱処理は、例えば２００℃以上基板の歪み点未満で行えばよい。好ましくは、２５０℃以上４５０℃以下とする。処理時間は３分〜２４時間とする。処理時間を長くするほど非晶質領域に対して結晶領域の割合の多い半導体層を形成することができるが、２４時間を超える熱処理は生産性の低下を招くため好ましくない。
【０１３３】
酸化性雰囲気とは酸化性ガスを含む雰囲気である。酸化性ガスとは、酸素、オゾンまたは亜酸化窒素などであって、水、水素などが含まれないことが好ましい。例えば、熱処理装置に導入する酸素、オゾン、亜酸化窒素の純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ未満、好ましくは０．１ｐｐｍ未満）とすることが望ましい。酸化性雰囲気は、酸化性ガスを不活性ガスと混合して用いてもよい。その場合、酸化性ガスが少なくとも１０ｐｐｍ以上含まれるものとする。また、不活性雰囲気とは、窒素、希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン）などの不活性ガスを主成分とする雰囲気である。具体的には、酸化性ガスなどの反応性ガスが１０ｐｐｍ未満とする。
【０１３４】
なお、第２の加熱処理に用いる熱処理装置およびガス種は、第１の加熱処理と同じ物を用いることができる。また、脱水化または脱水素化の加熱処理である第１の加熱処理と、加酸素化の加熱処理である第２の加熱処理は連続して行うことが好ましい。連続して行うことで、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【０１３５】
このように、水素濃度が十分に低減されて高純度化され、十分な酸素の供給により酸素欠乏に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された半導体層１１８では、キャリア濃度が１×１０１２／ｃｍ３未満、１×１０１１／ｃｍ３未満、あるいは１．４５×１０１０／ｃｍ３未満となる。その結果、室温（２５℃）でのオフ電流（ここでは、単位チャネル幅（１μｍ）あたりの値）は、１００ｚＡ／μｍ（１ｚＡ（ゼプトアンペア）は１×１０−２１Ａ）以下、あるいは１０ｚＡ／μｍ以下となる。また、８５℃では、１００ｚＡ／μｍ（１×１０−１９Ａ／μｍ）以下、あるいは１０ｚＡ／μｍ（１×１０−２０Ａ／μｍ）以下となる。このようにキャリア濃度の極めて低減された酸化物半導体（Ｉ型化（真性化）または実質的にＩ型化された酸化物半導体ともいえる）を用いることで、極めて優れたオフ電流特性のトランジスタを得ることができる。
【０１３６】
また、当該トランジスタは、しきい値電圧やオン電流などの電気的特性に温度依存性がほとんど見られない。また、光劣化によるトランジスタ特性の変動も少ない。
【０１３７】
したがって、高純度化し、キャリア濃度の極めて低減された酸化物半導体を有するトランジスタは、電気的特性変動が抑制されており、電気的に安定である。よって安定した電気的特性を有する酸化物半導体を用いることにより、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【０１３８】
なお、上述では半導体層１１８を成膜した直後に、半導体層１１８に対して第１の加熱処理や第２の加熱処理を行う説明を記載したが、当該加熱処理は、半導体層１１８を成膜した後であれば、どのタイミングで行ってもよい。
【０１３９】
また、半導体層１１８の成膜後において、半導体層１１８に以下に述べるような酸素添加処理を行い、第１の熱処理により該酸化物半導体に含まれる水素や水酸基若しくは水分を放出させ、第１の熱処理と同時に又はその後のさらなる熱処理により酸化物半導体を結晶化させてもよい。このような結晶化若しくは再結晶化の処理により、半導体層１１８の結晶性をより高めることができる。
【０１４０】
ここで、酸素添加処理とは、酸素（少なくとも、酸素ラジカル、酸素原子、酸素イオン、のいずれかを含む）を半導体層１１８のバルクに添加することをいう。なお、当該「バルク」の用語は、酸素を、薄膜表面のみでなく薄膜内部に添加することを明確にする趣旨で用いている。また、「酸素ドープ」には、プラズマ化した酸素をバルクに添加する「酸素プラズマドープ」が含まれる。酸素添加処理を行うことにより、半導体層１１８に含まれる酸素を、化学量論的組成比より多くすることができる。また、後の工程にて第２の絶縁層１２４を成膜した後、第２の絶縁層１２４に対して酸素添加処理を行い、第２の絶縁層１２４に含まれる酸素を、化学量論的組成比より多くすることができる。第２の絶縁層１２４に対して酸素添加処理を行うことにより、当該処理後に加熱処理を行うことで、第２の絶縁層１２４中の酸素を半導体層１１８に添加し、半導体層１１８中の酸素欠損を効率良く補填することができる。
【０１４１】
酸素ドープ処理は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）方式を用いて、マイクロ波（例えば、周波数２．４５ＧＨｚ）により励起された酸素プラズマを用いて行うことが望ましい。
【０１４２】
なお、上述酸素添加処理は、半導体層１１８や第２の絶縁層１２４等に含まれる酸素を、化学量論比的組成比よりも多くする処理であるため、過酸素化処理とも言える。過剰酸素は主に格子間に存在する酸素であり、その酸素濃度は１×１０１６／ｃｍ３以上２×１０２０／ｃｍ３以下とすれば、結晶に歪み等を与えることなく酸化物半導体中に含ませることができる。
【０１４３】
次に、半導体層１１８上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２のゲート電極１１２ｂ上の第１の絶縁層１１６および半導体層１１８の一部を選択的にエッチングして開口し、第１の開口部１２０ａを形成する（図５（Ｂ）参照）。
【０１４４】
なお、第１の絶縁層１１６および半導体層１１８に対してのエッチング処理は、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、半導体層１１８が酸化物半導体である場合は、エッチング液としては、燐酸、酢酸、及び硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ−０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。また、第１の絶縁層１１６は、フッ酸系のエッチング液を用いれば良い。
【０１４５】
次に、第１の開口部１２０ａおよび半導体層１１８上に第２の導電層を形成し、第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、第３のレジストマスクを用いて第２の導電層に対して部分的にエッチングを行い、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄを形成する。また、容量素子１５３においては、第１の絶縁層１１６及び半導体層１１８を介して第２のゲート電極１１２ｂと重なるように配線（第２のソース電極１２２ｃ）を形成する（図５（Ｃ）参照）。
【０１４６】
第２の導電層としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成することができる。また、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズＩｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。さらに、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することもできる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【０１４７】
本実施の形態では発光素子からの光が基板１０１とは逆方向（図５での上方向）に射出する上方射出構造（トップエミッション構造）のため、第２の導電層に特段の限定はないが、ボトムエミッション構造やデュアルエミッション構造において、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃおよび第２のドレイン電極１２２ｄが射出光の通過部分に存在する（つまり、射出光が第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃおよび第２のドレイン電極１２２ｄにより遮られる）場合は、第２の導電層としては透光性を有する層を形成することが望ましい。
【０１４８】
第２の導電層は配線となるため、低抵抗材料であるＡｌやＣｕを用いることが好ましい。ＡｌやＣｕを用いることで、信号遅延を低減し、高画質化を望むことができる。なお、Ａｌは耐熱性が低く、ヒロック、ウィスカー、あるいはマイグレーションによる不良が発生しやすい。Ａｌのマイグレーションを防ぐため、Ａｌに、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ａｌよりも融点の高い金属材料を積層する、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕなどのヒロック防止元素との合金を用いることが好ましい。また、第２の導電層にＡｌを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を３８０℃以下とすることが好ましく、３５０℃以下とするとよい。
【０１４９】
また、第２の導電層にＣｕを用いる場合も、マイグレーションによる不良やＣｕ元素の拡散を防ぐため、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗなどの、Ｃｕよりも融点の高い金属材料を積層することが好ましい。また、第２の導電層にＣｕを含む材料を用いる場合には、以後の工程におけるプロセス最高温度を４５０℃以下とすることが好ましい。
【０１５０】
本実施の形態では、第２の導電層として半導体層１１８上に厚さ５ｎｍのＴｉ層を形成し、Ｔｉ層上に厚さ２５０ｎｍのＣｕ層を形成する。その後、第２の導電層上に第２のレジストマスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて第２の導電層に対してエッチング処理を行い、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄ及び配線１２２ｅを形成する。
【０１５１】
なお、第２の導電層上に形成する第２のレジストマスクはインクジェット法で形成してもよい。インクジェット法では、フォトマスクを使用しないため、更に製造コストを低減することができる。また、第２のレジストマスクはエッチング工程の後に剥離するものとし、説明は省くこととする。
【０１５２】
また、第２の導電層のエッチングに際して、半導体層１１８が極力エッチングされない様にすることが好ましい。しかしながら、第２の導電層のみをエッチングする条件を得ることは難しく、第２の導電層のエッチングの際に半導体層１１８の一部がエッチングされ、溝部（凹部）を有する形状となることもある。
【０１５３】
以上の工程で第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２、及び容量素子１５３が形成される（図５（Ｃ）参照）。該トランジスタは、水素、水分、水酸基または水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を半導体層１１８より意図的に排除し、高純度化された酸化物半導体を含むトランジスタである。よって、該トランジスタは、電気的特性変動が抑制されており、電気的に安定である。
【０１５４】
次に、基板１０１上に形成した上記構成を覆うように第２の絶縁層１２４を形成する（図６（Ａ）参照。）。第２の絶縁層１２４は、第１の絶縁層１１６または下地層１０９と同様の材料及び方法で形成することができる。なお、水素や水素を含む不純物などが混入しにくいという点では、スパッタリング法による形成が好ましい。第２の絶縁層１２４に水素が含まれると、その水素の半導体層１１８への侵入、又は水素による半導体層１１８中の酸素の引き抜きが生じ、半導体層１１８が低抵抗化（Ｎ型化）して寄生チャネルが形成されてしまう恐れがある。従って、第２の絶縁層１２４は、水素及び水素を含む不純物が極力含まれない手段を用いて成膜することが重要である。
【０１５５】
第２の絶縁層１２４としては、代表的には酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。酸化ガリウムは帯電しにくい材料であるため、絶縁層のチャージアップによるしきい値電圧の変動を抑えることができる。なお、半導体層１１８に酸化物半導体を用いる場合、第２の絶縁層１２４として、または、第２の絶縁層１２４と積層して、酸化物半導体と同種の成分を含む金属酸化物層を形成してもよい。
【０１５６】
本実施の形態では、第２の絶縁層１２４として膜厚２００ｎｍの酸化シリコンをスパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン層のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットには、酸化シリコンまたはシリコンを用いることができる。例えば、シリコンをターゲットに用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタを行うと酸化シリコンを形成することができる。
【０１５７】
第２の絶縁層１２４の成膜時における成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。例えば、クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した第２の絶縁層１２４は、第２の絶縁層１２４中に含まれる不純物の濃度を低減することができる。また、成膜室内の残留水分を除去するための他の排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップ機構を加えたものであってもよい。
【０１５８】
なお、第２の絶縁層１２４を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。水素、水、水酸基を有する化合物又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスとしては、例えば、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）の純度を有するガスを用いることが望ましい。
【０１５９】
また、第２の絶縁層１２４を成膜した後に、減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、または超乾燥エア雰囲気下で第３の加熱処理（好ましくは２００℃以上６００℃以下、より好ましくは２５０℃以上５５０℃以下）を行ってもよい。ただし、第１の導電層をエッチングして形成されたゲート電極や、第２の導電層をエッチングして形成されたソース電極およびドレイン電極のいずれか一以上にＡｌが用いられている場合は、加熱処理の温度を３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下とし、また、上記配線層にＣｕが用いられている場合は、加熱処理の温度を４５０℃以下とする。例えば、窒素雰囲気下で４５０℃、１時間の第３の加熱処理を行ってもよい。第３の加熱処理を行うと、半導体層１１８の一部（チャネル形成領域）が第２の絶縁層１２４と接した状態で昇温され、酸素を含む第２の絶縁層１２４から酸素を半導体層１１８へ供給し、半導体層１１８中の酸素欠損を低減することができる。なお、第３の加熱処理時の雰囲気は、第２の絶縁層１２４の成膜室内と同様に、水、水素などの不純物を極力除去することが望ましい。
【０１６０】
次に、第２の絶縁層１２４上に平坦化絶縁層として機能する第３の絶縁層１２６を形成する（図６（Ｂ）参照）。第３の絶縁層１２６は、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、またはシロキサンを用いて形成することが望ましい。
【０１６１】
上記樹脂として、感光性樹脂を用いても良い。
【０１６２】
本実施の形態では、第３の絶縁層１２６に感光性アクリル樹脂を用い、露光（フォトマスク使用）によって開口部を有する形状を得た後に、第３の絶縁層１２６をマスクとして第２の絶縁層１２４及び半導体層１１８をエッチングし、第２の開口部１３０ａ、第３の開口部１３０ｂを形成する（図６（Ｃ）参照）。
【０１６３】
なお、半導体層１１８に対してのエッチング処理は、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）を用いることができる。
【０１６４】
ドライエッチングとしては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。
【０１６５】
第２の開口部１３０ａは、第３の絶縁層１２６、第２の絶縁層１２４及び半導体層１１８をエッチングして形成される。第２の開口部１３０ａの形成によって、半導体層１１８の不要な領域が除去され、半導体層１１８は島状に切り離された状態になる。
【０１６６】
第３の開口部１３０ｂは、第２の絶縁層１２４の下部にある第２のドレイン電極１２２ｄ、及び配線１２２ｅがエッチングストッパーとなるため、第３の絶縁層１２６及び第２の絶縁層１２４のみがエッチングされて形成される。
【０１６７】
通常の方法では、半導体層１１８を島状に加工する第２の開口部１３０ａの形成と、コンタクトホール開口を行う第３の開口部１３０ｂは異なるフォトマスクを用い、フォトリソグラフィ工程およびエッチング処理を別々に行うが、本実施の形態に示す作製工程によれば、第２の開口部１３０ａと第３の開口部１３０ｂのフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を同時に行うことが可能となる。したがって、フォトマスクを削減する事が可能であり、また、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程も削減することが可能となる。
【０１６８】
さらに、本実施の形態に示す作製工程によれば、半導体層１１８上にフォトレジストが直接形成されることがなく、フォトレジストの剥離洗浄工程などにおいて半導体層１１８を汚染することがないため、トランジスタの電気特性の変動を抑えることができる。
【０１６９】
次に、第２の開口部１３０ａおよび第３の開口部１３０ｂを覆うように第３の導電層を形成する。本実施の形態では、第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２は半導体層１１８に酸化物半導体を用いたｎチャネル型であり、第１の画素電極１２８となる第３の導電層としては発光素子の陰極となる材料を用いるのが望ましい。具体的には、陰極としては、仕事関数が小さい材料、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ２、Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ等を用いることができる。なお、第３の導電層として透光性導電膜を用いても良い。この場合は、透光性導電膜上に陰極となる上記材料を光が透過する程度に薄く形成すれば良い。なお、透光性導電膜としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などがある。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。
【０１７０】
次に、第３の導電層上に第５レジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて選択的にエッチングを行って、第１の画素電極１２８を形成する（図７（Ａ）参照）。なお、第１の画素電極１２８にＩＴＯ等の酸化物導電層を用いると、ＦＰＣ接続部において下層の金属導電層の表面酸化によるＦＰＣ端子との接触抵抗の増加を抑えることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１７１】
加えて、Ｉ型化（真性化）または実質的にＩ型化された酸化物半導体を半導体層１１８に用いることにより、Ｉ型化または実質的にＩ型化された酸化物半導体は、ほぼ絶縁物とみなすことができるため、第１の画素電極１２８と半導体層１１８の端部が接しても（例えば第２の開口部１３０ａにおける、半導体層１１８の側面と第１の画素電極１２８が接しても）、漏れ電流等の問題は生じない。
【０１７２】
また、半導体層１１８の端面が第１の画素電極１２８により覆われているため、外部からの不純物、例えば、水素、水、水酸基を有する化合物、又は水素化物、アルカリ金属（例えば、ナトリウム、リチウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属が半導体層１１８に到達して、トランジスタの電気特性や信頼性に悪影響を及ぼす事を抑制できる。
【０１７３】
なお、本実施の形態では発光素子からの光が基板１０１とは逆方向（図５での上方向）に射出する上方射出構造（トップエミッション構造）のため、第３の導電層に特段の限定はないが、ボトムエミッション構造やデュアルエミッション構造において、第３の導電層により形成される第１の画素電極１２８が射出光の通過部分に存在する（つまり、射出光が第１の画素電極１２８により遮られる）場合は、第３の導電層としては透光性を有する層を形成することが望ましい。
【０１７４】
次に、第１の画素電極１２８の端部を覆うように第３の絶縁層１２６上に隔壁１２９を形成する。（図７（Ｂ）参照）。隔壁１２９としては、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド又はベンゾシクロブテン系樹脂（ＢＣＢ）といった有機材料や、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素又はこれらを積層させた積層膜といった珪素を含む無機材料や、酸化アルミなどの金属酸化膜であってもよい。また、上記の材料を積層させた膜であってもよい。
【０１７５】
以上の工程を含む作製方法によって、少なくとも第１のゲート電極１１２ａ、第２のゲート電極１１２ｂ、第１の絶縁層１１６、半導体層１１８、第１のソース電極１２２ａ、第１のドレイン電極１２２ｂ、第２のソース電極１２２ｃ、第２のドレイン電極１２２ｄ、第２の絶縁層１２４、第３の絶縁層１２６、第１の画素電極１２８および隔壁１２９を有する素子領域１８０を基板１０１上に剥離層１０８を介して形成できる。
【０１７６】
図面には記載されていないが、素子領域１８０に形成されたトランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。
【０１７７】
なお、上記の方法で形成される構成とは異なり、容量素子１５３を形成しない構成では、図５（Ａ）において、容量素子を形成する領域に第２のゲート電極１１２ｂを設けない構成とすれば良い。
【０１７８】
また、第３の絶縁層１２６を設けない構成とすることもできる。この構成の作製方法は、図６（Ａ）までは上述の方法と同様なので、以下にて図６（Ａ）以降の工程について説明する。
【０１７９】
図６（Ａ）までの工程が終了した基板に対し、第２の絶縁層１２４上に第４のレジストマスクを形成し、第４のレジストマスクを用いて第２の絶縁層１２４および半導体層１１８に対して部分的にエッチングを行い、第２の開口部１３０ａおよび第３の開口部１３０ｂを形成する（図８（Ａ）参照）。
【０１８０】
次に、第２の開口部１３０ａおよび第３の開口部１３０ｂを覆うように第３の導電層を形成し、第３の導電層上に第５レジストマスクを形成し、第５のレジストマスクを用いて第３の導電層を部分的にエッチングを行って、第１の画素電極１２８を形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１８１】
次に、第１の画素電極１２８の端部を覆うように第２の絶縁層１２４上に隔壁１２９を形成する。（図８（Ｃ）参照）。
【０１８２】
隔壁１２９として、ポリシロキサンなどの有機樹脂膜、または無機絶縁膜を用いて形成する。特に感光性の材料を用い、第１の画素電極１２８と重なる領域上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
【０１８３】
本実施の形態では、隔壁１２９としてポリイミド（ＰＩ）膜を用いる。
【０１８４】
本実施の形態によれば、従来よりも少ないフォトリソグラフィ工程により発光表示装置を作製することが可能となる。よって、発光表示装置を低コストで、生産性よく作製することができる。また、発光表示装置を動作させるために必要な素子領域１８０が、剥離層１０８を介して基板１０１上に形成されるため、素子領域１８０を基板１０１から剥離して他の支持体に移す事ができる。
【０１８５】
なお、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１８６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１と一部異なる工程例を、図９を用いて説明する。なお、図９において、図５と同一の箇所には同じ符号を用い、同じ符号の詳細な説明はここでは省略する。また、本実施の形態は実施の形態１の一部のみの変更であるため、第１のトランジスタ１５１部分の構造のみに着目して説明を行う。
【０１８７】
まず、実施の形態１と同様に、絶縁表面を有する基板１０１上に剥離層１０８を成膜し、剥離層１０８上に下地層１０９を形成し、下地層１０９上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、第１のレジストマスクを用いて第１の導電層を部分的にエッチングして、第１のゲート電極１１２ａを形成する
【０１８８】
本実施の形態では下地層１０９として、基板１０１からの不純物元素（Ｎａなど）の拡散を防止する機能があり、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜で形成すればよい。また、該下地膜は単層に限らず、上記の膜の積層であっても良い。
【０１８９】
本実施の形態では、後に成膜する半導体膜の成膜温度が２００℃以上４５０℃以下、半導体膜の成膜後の加熱処理の温度が２００℃以上４５０℃以下であるため、第１のゲート電極１１２ａの材料として、銅を下層とし、モリブデンを上層とする積層、または銅を下層とし、タングステンを上層とする積層を用いる。
【０１９０】
次に、実施の形態１と同様に、第１のゲート電極１１２ａ上にゲート絶縁層として機能する第１の絶縁層１１６をスパッタ法やＣＶＤ法などを用いて形成する。ここまでの工程を経た断面図を図９（Ａ）に示す。
【０１９１】
次に、第１の絶縁層１１６上に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を形成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度２５０℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜厚５ｎｍの第１の酸化物半導体膜を成膜する。
【０１９２】
次いで、基板を配置する雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第１の加熱処理を行う。第１の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第１の加熱処理の加熱時間は１時間以上２４時間以下とする。第１の加熱処理によって第１の結晶性半導体層１４８ａを形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０１９３】
次に、第１の結晶性半導体層１４８ａ上に１０ｎｍよりも厚い第２の酸化物半導体膜を形成する。本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度４００℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜厚２５ｎｍの第２の酸化物半導体膜を成膜する。
【０１９４】
次に、基板を配置する雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下とする。また、第２の加熱処理の加熱時間は１時間以上２４時間以下とする。第２の加熱処理によって第２の結晶性半導体層１４８ｂを形成する（図９（Ｃ）参照）。
【０１９５】
以降の工程は、実施の形態１に従って、第２の導電層や第２の絶縁層１２４などを形成し、第１の結晶性半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性半導体層１４８ｂを同一のレジストマスクを用いてエッチングすることによって、フォトリソグラフィ工程を削減する。
【０１９６】
この後、実施の形態１と同様の工程を経て図５（Ｃ）に示す第１のトランジスタ１５１、第２のトランジスタ１５２を含む構成を得ることができる。ただし、本実施の形態を用いた場合、これらのトランジスタのチャネル形成領域を含む半導体層は、第１の結晶性半導体層１４８ａ、及び第２の結晶性半導体層１４８ｂの積層となる。第１の結晶性半導体層１４８ａを成膜後に第１の加熱処理を行って第１の結晶性半導体層１４８ａをＣＡＡＣ化した後に、第２の結晶性半導体層１４８ｂを成膜および第２の加熱処理を行うことで、第２の結晶性半導体層１４８ｂは第１の結晶性半導体層１４８ａを種として結晶（ＣＡＡＣ）が成長するため、ＣＡＡＣ化した酸化物半導体を効率良く形成することができる。
【０１９７】
第１の結晶性半導体層１４８ａと第２の結晶性半導体層１４８ｂの積層を有するトランジスタは、トランジスタに光照射が行われ、またはバイアス−熱ストレス（ＢＴ）試験前後においてもトランジスタのしきい値電圧の変化量が低減でき、安定した電気的特性を有する。
【０１９８】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１９９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２で作製した素子領域１８０を、基板１０１から剥離して他の支持体に設置することにより作製される、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の構造の一例を図１０に示すと共に、当該発光表示装置を作製する方法の一例を、図１１乃至図１３を用いて説明する。
【０２００】
なお、発光表示装置の有する表示素子としては、ここではエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いて示す。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。本明細書では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた発光表示装置であることを前提して説明を行う。
＜発光表示装置の構成例＞
図１０（Ａ）は、実施の形態１および実施の形態２で作製した素子領域１８０を、基板１０１から剥離して他の支持体に設置することにより作製される、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の構造の一例の平面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の一点鎖線Ｍ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０２０１】
なお、図１０（Ｂ）の断面図によりパネル全面の構造を全て表すことはできないので、本実施の形態では、パネル断面構造として実施の形態１にて記載した画素部のトランジスタ部２５０および第１の外部配線接続部２８０を示すと共に、発光素子上に形成した第２の画素電極１７０と外部装置間で信号や電力を送受するための第２の外部配線接続部２９０を並記する。
【０２０２】
第１の支持体８００は破壊じん性値が１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の値を有し、固定用接着剤８０８を介して素子領域１８０が設けられ、画素領域１０２内に形成された素子領域１８０の第１の画素電極１２８上に発光素子１６０が形成され、発光素子１６０を覆うように第２の画素電極１７０が形成されている。第１の支持体８００として破壊じん性値が１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の値を有した材料を用いているため、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置を作製できる。なお、図１０（Ｂ）では素子領域１８０に発光素子１６０および第２の画素電極１７０が含まれているが、これは素子領域１８０の範囲表示するにあたり発光素子１６０および第２の画素電極１７０を分離して表示することが困難なためであり、実際には素子領域１８０に発光素子１６０および第２の画素電極１７０は含まれない。
【０２０３】
第２の支持体８１０は、破壊じん性値が１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の値を有した支持体を用いているため、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置を作製することができる。
【０２０４】
発光素子１６０および第２の画素電極１７０が形成された素子領域１８０上には、画素領域１０２を覆うようにシール材８２０が設けられ、シール材８２０により、画素領域１０２と第２の支持体８１０が接着されている。
【０２０５】
また、素子領域１８０上であり、かつシール材８２０の外側の領域に第１の外部配線接続部２８０および第２の外部配線接続部２９０を有し、外部配線８７０ａ、外部配線８７０ｂが導電材料８５５を介して、素子領域１８０に形成された配線に接続されている。外部配線８７０ａおよび外部配線８７０ｂは、外部から発光表示装置を動作させるために必要な電力や信号を導電材料８５５を介して素子領域１８０に供給する機能を持つ。
【０２０６】
上記構造を形成することにより、薄く、軽量であり且つ破壊が生じにくい発光表示装置を作製できる。
【０２０７】
＜発光表示装置の作製方法＞
次に、上記発光表示装置の作製方法の一例について、図１１乃至図１３を用いて説明する。なお、本実施の形態における発光表示装置の作成工程は「第１の支持体への素子領域設置工程」、「発光素子形成および封止工程」、の２つに分けて説明を行う。
【０２０８】
＜第１の支持体への素子領域設置工程＞
まず、実施の形態１にて作製した、基板１０１上に剥離層１０８を介して形成された素子領域１８０の一面に、剥離用接着剤９００を用いて仮支持基材９０２を接着した後に、素子領域１８０を基板１０１から剥離して仮支持基材９０２側に移し替える（図１１（Ａ）参照）。なお、本明細書において、素子領域１８０を剥離層１０８から剥離して仮支持基材９０２側に移し替える工程を転置工程という。
【０２０９】
剥離用接着剤９００は、水や有機溶媒に可溶な性質を有するものや、紫外線などの照射により可塑化させることが可能であるような、必要に応じて仮支持基材９０２と素子領域１８０から除去できる接着剤を用いる。なお、剥離用接着剤９００は、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
【０２１０】
仮支持基材９０２には、ＵＶ剥離型テープ、熱剥離型テープなどのような、表面の粘着性を任意に低下できるテープを用いることができる。また、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、プラスチック基板などを用いてもよい。なお、表面の粘着性を任意に低下できるテープを用いる場合は、剥離用接着剤９００を必ずしも別途用いる必要はない。また、プラスチック基板を用いる場合は、以降の処理温度に耐えうる耐熱性を有するものを用いることが好ましい。
【０２１１】
なお、仮支持基材９０２を素子領域１８０に貼り合わせる方法には特に限定はないが、仮支持基材９０２として各種テープのような可撓性を有する材料を用いる場合は、例えば、ローラーを用いて貼り合わせる事が可能な装置（ロールラミネーターとも呼ぶ）などを用いればよい。これにより、素子領域１８０と仮支持基材９０２の間に気泡などが混入せず、安定した貼り合わせを行うことができる。
【０２１２】
本実施の形態では、紫外線照射により硬化し、且つ水に可溶な接着剤（以下、水溶性接着剤と呼称する）を剥離用接着剤９００として用い、スピンコート装置を用いて素子領域１８０の一面に薄く塗布して硬化処理を行った。その後、剥離用接着剤９００上に仮支持基材としてＵＶ剥離型テープ（ＵＶの照射により粘着力を低下できるテープ）を、ロールラミネーターを用いて貼り合わせた。
【０２１３】
素子領域１８０を基板１０１から剥離するには、様々な方法を適宜用いることができる。例えば、剥離層１０８として、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素、又は上記元素を主成分とする合金材料、又は上記元素を主成分とする化合物材料からなる層を形成した場合は、当該金属酸化膜を結晶化させることにより脆弱化させ、物理的な力（例えば、仮支持基材９０２を基板１０１から引き剥がす力）を加えることにより、素子領域１８０を剥離層１０８から剥離することができる。
【０２１４】
また、剥離層１０８として水素を含む非晶質珪素膜を形成した場合は、レーザ光の照射またはエッチングにより当該水素を含む非晶質珪素膜を除去して、素子領域１８０を基板１０１から剥離することができる。また、剥離層１０８として窒素、酸素や水素等を含む膜（例えば、水素を含む非晶質珪素膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など）を用いた場合には、剥離層１０８にレーザ光を照射して剥離層１０８内に含有する窒素、酸素や水素をガスとして放出させ、素子領域１８０と基板１０１との剥離を促進することができる。また、剥離層１０８を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法等も用いることができる。
【０２１５】
また、剥離層１０８として有機樹脂を形成した場合は、有機樹脂に内在する応力を利用して剥離を行ってもよい。
【０２１６】
上記剥離方法を複数組み合わせることでより容易に剥離工程を行うことができる。具体的には、レーザ光の照射、ガスや溶液などによる剥離層へのエッチング、鋭いナイフやメスなどの機械的力で剥離層を部分的に除去するなどを行い、剥離層と素子層とを剥離しやすい状態にしてから、物理的な力（機械等による）によって剥離を行う工程などがこれに当たる。剥離層１０８を金属と金属酸化物との積層構造により形成した場合、レーザ光の照射によって形成される溝や鋭いナイフやメスなどによる傷などをきっかけとして、剥離層から物理的に引き剥がすことも容易となる。
【０２１７】
素子領域１８０を物理的に引き剥がす剥離は、溶液やガスなどを用いて剥離層を除去することで素子領域１８０を剥離する方法と比較して、短時間で大面積の剥離処理を行うことが可能である。また、溶液やガスを用いないため安全性も高い。したがって、素子領域１８０を基板１０１から剥離する方法としては、物理的な力を加えて剥離する方法が生産性や安全性の観点から最も有利である。
【０２１８】
また、物理的な手段により剥離を行う場合には、水などの液体をかけながら剥離を行ってもよい。これにより、剥離作業により生じる静電気が、素子領域１８０に与える悪影響（例えば、半導体素子が静電気により破壊される）を抑制できる。
【０２１９】
なお、半導体層１１８として酸化物半導体を用いた場合、酸化物半導体はシリコン材料を用いた一般的な半導体層と比較して絶縁破壊を生じにくい。このため、半導体層１１８として酸化物半導体を用いることにより、剥離作業により静電気が発生した場合においても、半導体層１１８が静電気により破壊されてしまうことを抑制できる。
【０２２０】
素子領域１８０を剥離層１０８から剥離する際に基板１０１を固定することで、基板１０１の動きおよび撓みを抑制できるため、素子領域１８０に局所的な力が加わることを防止できる。したがって、素子領域１８０を不具合なく（例えば、素子領域１８０にクラックが発生しない）剥離することができる。基板１０１を固定する方法としては、例えば、接着材料（または粘着材料）を用いて安定した台座に固定する、真空チャックにより固定するなどの方法があるが、基板１０１を剥がす手間や基板１０１の再利用を考慮すると、真空チャックにより固定することが望ましい。特に、表面が多孔質状になっている真空チャック（ポーラスチャックとも呼ぶ）を用いることで、基板１０１の全面を均一な力で固定できるため、より望ましい。
【０２２１】
なお、素子領域１８０上に剥離用接着剤９００を設ける前に、素子領域１８０に対して、ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、ＵＶ洗浄、オゾン洗浄などを行い、素子領域１８０表面に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
【０２２２】
次に、素子領域１８０の他の一面に固定用接着剤８０８を用いて第１の支持体８００を接着する（図１１（Ｂ）参照。）。
【０２２３】
固定用接着剤８０８の材料としては、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いることができる。
【０２２４】
固定用接着剤８０８は、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
【０２２５】
第１の支持体８００としては、高いじん性（具体的には、１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値）を備えた各種材料を用いる。例えば、有機樹脂基板および有機樹脂薄膜、または、金属基板および金属薄膜などを用いる。これにより、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど、外部から力を付加しても破壊の生じにくい発光表示装置を作製できる。なお、高いじん性を備えた各種材料は一般的に、じん性と共に高い可撓性を併持しており、高いじん性を備えた第１の支持体８００は自由に湾曲させる事が可能である。また、第１の支持体８００の厚さは、発光表示装置の使用用途により適宜選択すればよい。例えば、発光表示装置を曲面などの形状に沿った状態に湾曲して設置する、丸めて持ち運ぶといった状態で使用する場合は、第１の支持体８００の厚さを薄くすればよい。また、外部から衝撃などの力がかかるような状況下で使用する場合においては、第１の支持体８００の厚さを厚くすればよい。
【０２２６】
上記有機樹脂基板および有機樹脂薄膜としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、ポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリスルホン樹脂（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリイソブチレン樹脂（ＰＩＢ）、塩素化ポリエーテル樹脂（ＣＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＣ）ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、フラン樹脂（ＦＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＦＲＰ）、酢酸セルロース樹脂（ＣＡ）、ユリア樹脂（ＵＦ）、キシレン樹脂（ＸＲ）、ジアリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、ポリ酢酸ビニル樹脂（ＰＶＡｃ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ＡＢＳ樹脂のうち少なくとも１種類以上を構成成分として含む基板および薄膜を用いることができる。
【０２２７】
上記金属基板および金属薄膜としては、例えば、アルミ（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、またはこれらの合金からなる基板および薄膜を用いることができる。
【０２２８】
第１の支持体８００の材料選定に際して、本実施の形態のように上方射出型（トップエミッション型）の発光表示装置では上記材料を用い、さらに熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以下である材料を用いることが好ましい。これにより第１の支持体８００に熱が加わる事による素子領域１８０へのクラック発生などの不具合を抑制できる。また、発光素子として有機ＥＬ素子を用いているため、酸素透過率や水蒸気透過率の低い材料を用いることが好ましく、金属基板、金属薄膜を用いることが好ましい。
【０２２９】
なお、本実施の形態では第１の支持体８００は単層構造であるが、第１の支持体８００の表面や裏面に保護層を形成してもよい。保護層としては、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）などの無機薄膜や、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの金属膜およびそれら金属の酸化膜などを用いることができ、特に水蒸気透過性、ガス透過性、紫外線透過性の低い膜を用いることが好ましい。これらの保護層は、例えば、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を用いて設ければよい。
【０２３０】
下方射出型（ボトムエミッション型）や両方射出型（デュアルエミッション型）では、第１の支持体として金属基板や金属薄膜を用いると、発光素子１６０からの光の射出を妨げてしまうため、第１の支持体として有機樹脂基板や有機樹脂薄膜を用いることが好ましく、さらに金属酸化膜や極薄の金属膜を第１の支持体表面に形成して、酸素透過率や水蒸気透過率を低減することが好ましい。
【０２３１】
なお、本実施の形態では素子領域１８０の他の一面に、固定用接着剤８０８を介して第１の支持体８００を接着しているが、第１の支持体８００として繊維体に有機樹脂が含浸された構造体（いわゆるプリプレグ）を用いた場合には、含浸された有機樹脂が固定用接着剤８０８の役割を果たすため、固定用接着剤８０８を用いず直接素子領域１８０と第１の支持体８００を接着することができる。この際、当該構造体の有機樹脂としては、反応硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型など追加処理を施すことによって硬化が進行するものを用いるとよい。
【０２３２】
本実施の形態では、第１の支持体としてステンレスフィルム（いわゆるＳＵＳフィルム。鉄をベースとしてクロムやニッケルなどを添加した材料から作製されるフィルム）を用い、スクリーン印刷装置を用いて表面に熱硬化型接着剤を薄く設けた。これを素子領域の他の一面に貼り合わせて硬化処理を行った。
【０２３３】
なお、第１の支持体８００上に固定用接着剤８０８を設ける前に、第１の支持体８００に対して、流体ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、ＵＶ洗浄、オゾン洗浄などを行い、第１の支持体８００に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
【０２３４】
また、第１の支持体８００に対して加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行うことにより、第１の支持体に付着した水分や不純物を除去できる。さらに、減圧状態で加熱処理を行うことにより、より効率的に水分や不純物を除去できる。加熱処理を行う場合は、第１の支持体８００には、加熱処理の温度に耐えるだけの耐熱温度を有した基板を用いることが好ましい。
【０２３５】
なお、上記の各種洗浄方法および加熱処理については、どれか１つを行ってもよいし、複数を組み合わせてもよい。例えば、流体ジェット洗浄を行って第１の支持体８００に付着したゴミを除去した後にオゾン洗浄を行って有機成分を除去し、最後に加熱処理を行って、流体洗浄の際に第１の支持体８００に付着した水分や内部に吸収された水分を除去することで、第１の支持体８００のゴミ、有機成分、水分を効果的に除去できる。
【０２３６】
次に、素子領域１８０から剥離用接着剤９００および、仮支持基材９０２を取り除く（図１２（Ａ）参照）。
【０２３７】
本実施の形態では、剥離用接着剤９００として水溶性接着剤を用い、仮支持基材９０２とＵＶ剥離型テープを用いているため、まずＵＶ照射処理を行い仮支持基材９０２を取り除いた後に、流水洗浄により剥離用接着剤９００を取り除いた。
【０２３８】
なお、第１の支持体８００は高いじん性を備えているため、外部から力が加わることにより変形するだけの可撓性を有している。このため、分離作業時や後の工程にて第１の支持体８００に負荷が加わり変形や破壊が生じないように、第１の支持体８００に対して接着部材を介して剛性の高い基板を貼り付けた状態で、素子領域１８０から仮支持基材９０２を分離することが好ましい。このように、剛性の高い基板を貼り付けることにより、ガラス基板などで用いられる製造装置をそのまま用いることができる。
【０２３９】
以上の工程により、固定用接着剤８０８を介して素子領域１８０が表面に設置された第１の支持体８００を作製することができる。
【０２４０】
＜発光素子形成および封止工程＞
次に、画素領域１０２内において、素子領域１８０に形成された第１の画素電極１２８を覆うように発光素子１６０を形成し、発光素子１６０を覆うように第２の画素電極１７０を形成する。なお、第２の画素電極１７０は第２の外部配線接続部２９０に形成された配線部と電気的に接続されている（図１２（Ｂ））。
【０２４１】
発光素子１６０については特に限定はなく、既知の有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子をもちいればよい。
【０２４２】
有機ＥＬ素子は、発光素子を挟む対の電極（本実施の形態では、第１の画素電極１２８および第２の画素電極１７０が、これに相当する）に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。上記のようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。
【０２４３】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、本実施の形態では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明する。
【０２４４】
第２の画素電極１７０は、発光素子１６０を覆うように形成する。第２の画素電極１７０には、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。また、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することもできる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。また、１枚乃至１０枚のグラフェンシート（グラファイトの１層分）よりなる材料を用いてもよい。また、上記透光性導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。第１の画素電極１２８と発光素子１６０と第２の画素電極１７０とが重なり合うことで、ＥＬ素子が形成される。この後、発光素子に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の画素電極１７０及び隔壁１２９上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、ＤＬＣ膜等を形成することができる。
【０２４５】
なお、本実施の形態では、発光素子１６０からの射出光が第２の画素電極側に射出される構造（トップエミッション構造）を前提として説明しているために第２の画素電極１７０として上記材料を用いることを説明したが、発光素子１６０からの射出光が第１の画素電極側に出力される構造（ボトムエミッション構造）の場合は、第２の画素電極１７０として、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層又は積層して形成した層を用いてもよい。
【０２４６】
次に、シール材８２０を用いて第１の支持体８００に対して第２の支持体８１０を貼り合わせ、シール材８２０を硬化させる（図１３（Ａ）参照）。
【０２４７】
なお、貼り合わせ処理は、真空貼り合わせ装置などを用いて、減圧状態が保たれた処理室内で、第１の支持体８００および第２の支持体８１０を貼り合わせる事が好ましい。これにより、シール材や発光材料に気泡が発生しない状態で貼り合わせることができ、また、シール材８２０の領域内に、大気成分が封入されるのを抑制することができる。
【０２４８】
また、硬化処理は、シール材８２０の材料成分により、可視光照射、ＵＶ光照射、加熱処理の中から１種類または複数の処理を、硬化状態が最適となるように行う。
【０２４９】
また、本実施の形態では第２の画素電極１７０上に直接シール材８２０を設けているが、第２の画素電極１７０上に、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウムアルミニウムから選ばれた膜を単層または積層にて形成しても良い。これにより、外部からの不純物が発光素子１６０や素子領域１８０に浸入する事を抑制できる。
【０２５０】
次に、第１の外部配線接続部２８０および第２の外部配線接続部２９０に設けられた配線上に、導電材料８５５を設け、各々に外部配線８７０ａ、外部配線８７０ｂを貼り合わせる（図１３（Ｂ）参照）。
【０２５１】
導電材料８５５としては、例えば、導電性粒子と有機樹脂を有する材料を用いる。具体的には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電性粒子を有機樹脂に分散させた材料を用いる。導電性粒子としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、アルミ（Ａｌ）、カーボン（Ｃ）のいずれか一つ以上の金属粒子、絶縁粒子表面に前記いずれか一つ以上の金属膜が形成された粒子、ハロゲン化銀の微粒子、または半田材料などを用いることができる。また、導電材料８５５に含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダ、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。
【０２５２】
導電材料８５５を設ける方法としては、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置、ディスペンサー装置などの各種印刷装置を用いればよい。
【０２５３】
本実施の形態では、導電材料８５５として、数ｎｍから数十μｍサイズのフレーク状銀粒子が混入されたエポキシ樹脂を用いた。
【０２５４】
外部配線８７０ａとしては、例えば、プリント配線板やＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などがある。本実施の形態における発光表示装置は、ベース基板、対向基板共に高いじん性を備えており、発光表示装置が可撓性を有する状態の場合もあるため、外部配線８７０ａも可撓性を有することが好ましい。
【０２５５】
接続処理としては、導電材料８５５が硬化する条件（可視光照射、ＵＶ光照射、加熱処理など）を導電材料８５５に与えればよい。さらに、導電材料８５５自体の導電性向上や、電極２２２と導電材料８５５の導通不良防止のため、導電材料８５５の接続処理時には圧力を加えることが望ましい。なお、接続処理としては、導電材料８５５、外部配線８７０ａに対して加圧処理を行いながら加熱処理を行う圧着装置が広く用いられている。
【０２５６】
以上の工程により作製された発光表示装置は、発光表示装置の動作に必要な素子領域１８０が従来よりも少ない枚数のフォトマスクで作製されており、且つ、素子領域１８０が、１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体８００および第２の支持体８１０により挟持されている。
【０２５７】
したがって、複雑な技術や特殊な装置を用いることなくフォトマスクの使用枚数を従来よりも少なくすることができると共に、薄く、軽量であり且つ高いじん性を備えた発光表示装置の作製できる。
【０２５８】
また、第１の支持体８００および第２の支持体８１０として、高い可撓性を併持する材料を用いることにより、曲面などの形状に沿った状態に湾曲して設置する、丸めて持ち運ぶといった用途に使用できる発光表示装置を作製する事も可能となる。
【０２５９】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０２６０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明に係る半導体装置の使用形態の一例について説明する。本発明に係る半導体装置は、作製した基板から剥離することによって、可撓性を有する状態とすることができる。以下に、本発明に係る半導体装置を有する電子機器の具体例に関して図１２を参照して説明する。電子機器とは、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）及び携帯電話等を指す。
【０２６１】
図１４（Ａ）はディスプレイ１２０１であり、支持台１２０２、表示部１２０３を含む。表示部１２０３は可撓性を有する基板を用いて形成されており、軽量で薄型のディスプレイを実現できる。また、表示部１２０３を湾曲させることも可能であり、支持台１２０２から取り外して湾曲した壁に沿ってディスプレイを取り付けることも可能である。上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２０３に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである可撓性を有するディスプレイを作製することができる。このように、可撓性を有するディスプレイは、フラットな面はもちろん湾曲した部分にも設置することが可能となるため、様々な用途に用いることができる。
【０２６２】
図１４（Ｂ）は巻き取り可能なディスプレイ１２１１であり、表示部１２１２を含む。上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２１２に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、巻取りが可能で薄型の大型ディスプレイを作製することができる。巻き取り可能なディスプレイ１２１１は可撓性を有する基板を用いて形成されているため、表示部１２１２と共に折り畳んだり、巻き取ったりして持ち運ぶことが可能である。そのため、巻き取り可能なディスプレイ１２１１が大型である場合でも折り畳んだり、巻き取ったりして鞄に入れて持ち運ぶことができる。
【０２６３】
図１４（Ｃ）は、シート型のコンピュータ１２２１であり、表示部１２２２、キーボード１２２３、タッチパッド１２２４、外部接続ポート１２２５、電源プラグ１２２６等を含んでいる。上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２２２に用いることによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型またはシート型のコンピュータを作製することができる。表示部１２２２は可撓性を有する基板を用いて形成されており、軽量で薄型のコンピュータを実現できる。また、シート型のコンピュータ１２２１の本体部分に収納スペースを設けることによって表示部１２２２を本体に巻き取って収納することが可能である。また、キーボード１２２３も可撓性を有するように設けることによって、表示部１２２２と同様にシート型のコンピュータ１２２１の収納スペースに巻き取って収納することができ、持ち運びが便利になる。また、使用しない場合にも折り畳むことによって場所をとらずに収納することが可能となる。
【０２６４】
図１４（Ｄ）は、２０〜８０インチの大型の表示部を有する表示装置１２３１であり、操作部であるキーボード１２３３、表示部１２３２、スピーカー１２３４等を含む。また、表示部１２３２は可撓性を有する基板を用いて形成されており、キーボード１２３３を取り外して表示装置１２３１を折り畳んだり巻き取ったりして持ち運ぶことが可能である。また、キーボード１２３３と表示部１２３２との接続は無線で行うことができ、例えば、湾曲した壁に沿って表示装置１２３１を取り付けながらキーボード１２３３で無線によって操作することができる。
【０２６５】
図１４（Ｄ）に示す例では、上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２３２に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型の大型表示装置を作製することができる。
【０２６６】
図１４（Ｅ）は電子ブック１２４１であり、表示部１２４２、操作キー１２４３等を含む。またモデムが電子ブック１２４１に内蔵されていても良い。表示部１２４２は可撓性基板を用いて形成されており、折り曲げたり巻き取ったりすることができる。そのため、電子ブックの持ち運びも場所をとらずに行うことができる。さらに、表示部１２４２は文字等の静止画像はもちろん動画も表示することが可能となっている。
【０２６７】
図１４（Ｅ）に示す例では、上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２４２に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型の電子ブックを作製することができる。
【０２６８】
図１４（Ｆ）はＩＣカード１２５１であり、表示部１２５２、接続端子１２５３等を含む。表示部１２５２は可撓性基板を用いて軽量、薄型のシート状になっているため、カードの表面に張り付けて形成することができる。また、ＩＣカードが非接触でデータの受信が行える場合に外部から取得した情報を表示部１２５２に表示することが可能となっている。
【０２６９】
図１４（Ｆ）に示す例では、上記実施の形態で示した半導体装置を、表示部１２５２に用いている。これによって、本発明の半導体装置の使用形態の一つである、薄型のＩＣカードを作製することができる。
【０２７０】
このように、本発明に係る半導体装置を電子機器に用いることにより、曲げ等の外力が加わり応力が生じた場合であっても、トランジスタ等の素子の損傷を低減することができるため、半導体装置の歩留まりや信頼性を向上させることができる。
【０２７１】
以上のように、本発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の電子機器や情報表示手段に用いることができる。
【０２７２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、左目用の映像と右目用の映像を高速で切り換える表示装置として、先の実施の形態で作製した発光表示装置を用いて、表示装置の映像と同期する専用の眼鏡を用いて動画または静止画である３Ｄ映像を視認する例を図１５を用いて示す。
【０２７３】
図１５（Ａ）は表示装置１３１１と、専用の眼鏡本体１３０１がケーブル１３０３で接続されている外観図を示す。専用の眼鏡本体１３０１は、左目用パネル１３０２ａと右目用パネル１３０２ｂに設けられているシャッターが交互に開閉することによって使用者が表示装置１３１１の画像を３Ｄとして認識することができる。
【０２７４】
また、表示装置１３１１と専用の眼鏡本体１３０１の主要な構成についてのブロック図を図１５（Ｂ）に示す。
【０２７５】
図１５（Ｂ）に示す表示装置１３１１は、表示制御回路１３１６、表示部１３１７、タイミング発生器１３１３、ソース線側駆動回路１３１８、外部操作手段１３２２及びゲート線側駆動回路１３１９を有する。本発明の半導体装置は表示部１３１７に用いることができる。なお、キーボード等の外部操作手段１３２２による操作に応じて、出力する信号を可変する。
【０２７６】
タイミング発生器１３１３では、スタートパルス信号などを形成するとともに、左目用映像と左目用パネル１３０２ａのシャッターとを同期させるための信号、右目用映像と右目用パネル１３０２ｂのシャッターとを同期させるための信号などを形成する。
【０２７７】
左目用映像の同期信号１３３１ａを表示制御回路１３１６に入力して表示部１３１７に表示すると同時に、左目用パネル１３０２ａのシャッターを開ける同期信号１３３０ａを左目用パネル１３０２ａに入力する。また、右目用映像の同期信号１３３１ｂを表示制御回路１３１６に入力して表示部１３１７に表示すると同時に、右目用パネル１３０２ｂのシャッターを開ける同期信号１３３０ｂを右目用パネル１３０２ｂに入力する。
【０２７８】
また、左目用の映像と右目の映像を高速で切り換えるため、表示装置１３１１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）とすることが好ましい。
【０２７９】
また、フィールドシーケンシャル法を用いるため、タイミング発生器１３１３は、発光ダイオードのバックライト部にも同期信号１３３０ａ、１３３０ｂと同期する信号を入力することが好ましい。なお、バックライト部はＲ、Ｇ、及びＢのＬＥＤを有するものとする。
【０２８０】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０２８１】
１００ 半導体装置
１０１ 基板
１０２ 画素領域
１０３ 端子部
１０４ 端子部
１０５ 端子
１０６ 端子
１０７ 大版基板
１０８ 剥離層
１０９ 下地層
１１０ 画素
１１２ａ 第１のゲート電極
１１２ｂ 第２のゲート電極
１１６ 第１の絶縁層
１１８ 半導体層
１２０ａ 第１の開口部
１２２ａ 第１のソース電極
１２２ｂ 第１のドレイン電極
１２２ｃ 第２のソース電極
１２２ｄ 第２のドレイン電極
１２４ 第２の絶縁層
１２６ 第３の絶縁層
１２８ 第１の画素電極
１２９ 隔壁
１３０ａ 第２の開口部
１３０ｂ 第３の開口部
１４８ａ 第１の結晶性半導体層
１４８ｂ 第２の結晶性半導体層
１５１ トランジスタ
１５２ トランジスタ
１５３ 容量素子
１６０ 発光素子
１７０ 第２の画素電極
１８０ 素子領域
２５０ トランジスタ部
２６０ 容量素子部
２７０ 配線交差部
２８０ 第１の外部配線接続部
２９０ 第２の外部配線接続部
８００ 第１の支持体
８０８ 固定用接着剤
８１０ 第２の支持体
８２０ シール材
８５５ 導電材料
８７０ａ 外部配線
８７０ｂ 外部配線
９００ 剥離用接着剤
９０２ 仮支持基材
１２０１ ディスプレイ
１２０２ 支持台
１２０３ 表示部
１２１１ ディスプレイ
１２１２ 表示部
１２２１ コンピュータ
１２２２ 表示部
１２２３ キーボード
１２２４ タッチパッド
１２２５ 外部接続ポート
１２２６ 電源プラグ
１２３１ 表示装置
１２３２ 表示部
１２３３ キーボード
１２３４ スピーカー
１２４１ 電子ブック
１２４２ 表示部
１２４３ 操作キー
１２５１ ＩＣカード
１２５２ 表示部
１２５３ 接続端子
１３０１ 眼鏡本体
１３０２ａ 左目用パネル
１３０２ｂ 右目用パネル
１３０３ ケーブル
１３１１ 表示装置
１３１３ タイミング発生器
１３１６ 表示制御回路
１３１７ 表示部
１３１８ ソース線側駆動回路
１３１９ ゲート線側駆動回路
１３２２ 外部操作手段
１３３０ａ 同期信号
１３３０ｂ 同期信号
１３３１ａ 同期信号
１３３１ｂ 同期信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層上に第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて前記第１の導電層を選択的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層上に半導体層を形成し
前記半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて前記第２のゲート電極に重畳する前記半導体層の一部及び前記第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、
前記半導体層および前記第１の開口部を覆う状態に第２の導電層を形成し、
前記第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、
前記第３のレジストマスクを用いて前記第２の導電層を選択的に除去して、第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、前記第１のゲート電極、前記第１のソース電極及び前記第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと前記第２のゲート電極、前記第２のソース電極及び前記第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、
前記第１のドレイン電極と前記第２のゲート電極は、前記第１の開口部を介して電気的に接続されており、
前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極、及び前記半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、
前記第２の絶縁層上に第４のレジストマスクを形成し、
前記第４のレジストマスクを用いて前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース及びドレイン電極と重畳しない前記第２の絶縁層の一部および前記半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、前記第２のドレイン電極と重畳する前記第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、
前記第３の開口部を覆うように前記第２の絶縁層上に第３の導電層を形成し、
前記第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、
前記第５のレジストマスクを用いて前記第３の導電層を選択的に除去して第１の画素電極を形成し、
前記第２の開口部、前記第３の開口部、前記第２の絶縁層及び前記第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項２】
基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層上に第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて前記第１の導電層を選択的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層上に半導体層を形成し、
前記半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて前記第２のゲート電極に重畳する前記半導体層の一部及び前記第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、
前記半導体層及び前記第１の開口部を覆うように第２の導電層を形成し、
前記第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、
前記第３のレジストマスクを用いて前記第２の導電層を選択的に除去して、
第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、前記第１のゲート電極、前記第１のソース電極および前記第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと前記第２のゲート電極、前記第２のソース電極および前記第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、
前記第１のドレイン電極と前記第２のゲート電極は、前記第１の開口部を介して電気的に接続されており、
前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極、及び前記半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、
前記第２の絶縁層上に平坦化絶縁層となる第３の絶縁層を形成し、
前記第３の絶縁層上に第４のレジストマスクを形成し、
前記第４のレジストマスクを用いて、前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース及びドレイン電極と重畳しない前記第３の絶縁層の一部、前記第２の絶縁層の一部および前記半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、前記第２のドレイン電極に重畳する前記第３の絶縁層の一部及び前記第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、
前記第３の開口部を覆うように前記第３の絶縁層上に第３の導電層を形成し、
前記第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、
前記第５のレジストマスクを用いて前記第３の導電層を選択的にエッチングして第１の画素電極を形成し、
前記第２の開口部、前記第３の開口部、及び前記第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記基板と前記ゲート電極の間に下地層が形成されることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記半導体層は酸化物半導体であることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記酸化物半導体に加熱処理を行うことを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記第１の導電層及び前記第２の導電層は、銅を含む材料で形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項７】
請求項６において、前記第１の導電層または前記第２の導電層形成後の加熱処理の上限温度は４５０℃であることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記第１の導電層及び前記第２の導電層は、アルミニウムを含む材料で形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項９】
請求項８において、前記第１の導電層または前記第２の導電層形成後の加熱処理の上限温度は３８０℃であることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
少なくとも第１のゲート電極、第２のゲート電極、第１の絶縁層、半導体層、第１のソース電極、第１のドレイン電極、第２のソース電極、第２のドレイン電極、第２の絶縁層および第１の画素電極を有する素子領域を、前記基板上に前記剥離層を介して形成した後に、
前記素子領域表面を覆う状態に保護層を形成する工程と、
前記保護層および前記素子領域を前記基板から剥離する工程と、
前記素子領域の裏面に１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体を貼り合わせる工程と、
前記第１の支持体から前記保護層を除去する工程と、
前記素子領域に形成された前記第１の画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成する工程と、
前記有機化合物を含む層を覆う状態に第２の画素電極を形成する工程と、
前記第２の画素電極を覆う状態に１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第２の支持体を貼り合わせる工程を少なくとも有することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項１】
基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層上に第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて前記第１の導電層を選択的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層上に半導体層を形成し
前記半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて前記第２のゲート電極に重畳する前記半導体層の一部及び前記第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、
前記半導体層および前記第１の開口部を覆う状態に第２の導電層を形成し、
前記第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、
前記第３のレジストマスクを用いて前記第２の導電層を選択的に除去して、第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、前記第１のゲート電極、前記第１のソース電極及び前記第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと前記第２のゲート電極、前記第２のソース電極及び前記第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、
前記第１のドレイン電極と前記第２のゲート電極は、前記第１の開口部を介して電気的に接続されており、
前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極、及び前記半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、
前記第２の絶縁層上に第４のレジストマスクを形成し、
前記第４のレジストマスクを用いて前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース及びドレイン電極と重畳しない前記第２の絶縁層の一部および前記半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、前記第２のドレイン電極と重畳する前記第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、
前記第３の開口部を覆うように前記第２の絶縁層上に第３の導電層を形成し、
前記第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、
前記第５のレジストマスクを用いて前記第３の導電層を選択的に除去して第１の画素電極を形成し、
前記第２の開口部、前記第３の開口部、前記第２の絶縁層及び前記第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項２】
基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層上に第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層上に第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて前記第１の導電層を選択的に除去して第１のゲート電極と第２のゲート電極を形成し、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極上にゲート絶縁層となる第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁層上に半導体層を形成し、
前記半導体層上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて前記第２のゲート電極に重畳する前記半導体層の一部及び前記第１の絶縁層の一部を選択的に除去して第１の開口部を形成し、
前記半導体層及び前記第１の開口部を覆うように第２の導電層を形成し、
前記第２の導電層上に第３のレジストマスクを形成し、
前記第３のレジストマスクを用いて前記第２の導電層を選択的に除去して、
第１のソース電極及び第１のドレイン電極ならびに第２のソース電極及び第２のドレイン電極を形成することで、前記第１のゲート電極、前記第１のソース電極および前記第１のドレイン電極を有する第１のトランジスタと前記第２のゲート電極、前記第２のソース電極および前記第２のドレイン電極を有する第２のトランジスタを形成し、
前記第１のドレイン電極と前記第２のゲート電極は、前記第１の開口部を介して電気的に接続されており、
前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース電極及びドレイン電極、及び前記半導体層上に保護絶縁層となる第２の絶縁層を形成し、
前記第２の絶縁層上に平坦化絶縁層となる第３の絶縁層を形成し、
前記第３の絶縁層上に第４のレジストマスクを形成し、
前記第４のレジストマスクを用いて、前記第１のソース電極及びドレイン電極、前記第２のソース及びドレイン電極と重畳しない前記第３の絶縁層の一部、前記第２の絶縁層の一部および前記半導体層の一部を除去して第２の開口部を形成すると同時に、前記第２のドレイン電極に重畳する前記第３の絶縁層の一部及び前記第２の絶縁層の一部を選択的に除去して第３の開口部を形成し、
前記第３の開口部を覆うように前記第３の絶縁層上に第３の導電層を形成し、
前記第３の導電層上に第５のレジストマスクを形成し、
前記第５のレジストマスクを用いて前記第３の導電層を選択的にエッチングして第１の画素電極を形成し、
前記第２の開口部、前記第３の開口部、及び前記第１の画素電極の端部を覆うように第４の絶縁層を形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記基板と前記ゲート電極の間に下地層が形成されることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記半導体層は酸化物半導体であることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記酸化物半導体に加熱処理を行うことを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記第１の導電層及び前記第２の導電層は、銅を含む材料で形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項７】
請求項６において、前記第１の導電層または前記第２の導電層形成後の加熱処理の上限温度は４５０℃であることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記第１の導電層及び前記第２の導電層は、アルミニウムを含む材料で形成することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項９】
請求項８において、前記第１の導電層または前記第２の導電層形成後の加熱処理の上限温度は３８０℃であることを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
少なくとも第１のゲート電極、第２のゲート電極、第１の絶縁層、半導体層、第１のソース電極、第１のドレイン電極、第２のソース電極、第２のドレイン電極、第２の絶縁層および第１の画素電極を有する素子領域を、前記基板上に前記剥離層を介して形成した後に、
前記素子領域表面を覆う状態に保護層を形成する工程と、
前記保護層および前記素子領域を前記基板から剥離する工程と、
前記素子領域の裏面に１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第１の支持体を貼り合わせる工程と、
前記第１の支持体から前記保護層を除去する工程と、
前記素子領域に形成された前記第１の画素電極上に有機化合物を含む層を選択的に形成する工程と、
前記有機化合物を含む層を覆う状態に第２の画素電極を形成する工程と、
前記第２の画素電極を覆う状態に１．５［ＭＰａ・ｍ１／２］以上の破壊じん性値を有する第２の支持体を貼り合わせる工程を少なくとも有することを特徴とする発光表示装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−８３７３３（Ｐ２０１２−８３７３３Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８１８２（Ｐ２０１１−１９８１８２）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]