(57)【要約】【課題】また、本発明の一態様は、新規な剥離方法、又は積層体の作製方法を提供することを目的の一とする。【解決手段】Ｍ−Ｏ−Ｗという結合（Ｍは任意の元素）に物理的力を加えて結合を分断する場合、そのすきまに液体がしみこむことで、Ｍ−ＯＨ  ＨＯ−Ｗという結合となった方が、結合距離が遠くなるため、分離を促進することができる。また、力学的に剥離する時の液体および基板の温度は０℃より高く、１００℃未満、好ましくは６０℃乃至９０℃とすることがよい。【選択図】図１０
2020065064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に、第１のトランジスタを含む画素部および第２のトランジスタを含む回路部を有する第１の剥離層を形成し、
前記第１の剥離層上に第１の被剥離層を形成し、
第２の基板上に第２の剥離層を形成し、
前記第２の剥離層上に、着色層および遮光層を有する第２の被剥離層を形成し、
第１の接合層を用いて、前記第１の被剥離層と前記第２の被剥離層を貼り合わせ、
前記貼り合せ後、第１のレーザ光の照射により、前記第１の剥離層の一部および前記第１の被剥離層の一部を除去し、
前記第１のレーザ光の照射後、前記第１の基板および前記第１の剥離層を剥離し、
前記剥離後、第２の接合層を用いて、前記第１の被剥離層に第１の可撓性基板を貼り合わせ、
第２のレーザ光の照射により、前記第１の可撓性基板の一部、前記第２の接合層の一部、および前記第２の被剥離層の一部を除去し、
前記第２のレーザ光の照射後、前記第２の基板および前記第２の剥離層を剥離する半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の剥離層および前記第２の剥離層の各々は、タングステンを含む膜と、前記タングステンを含む膜上の酸化タングステンを含む膜を有する半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の被剥離層と前記タングステンを含む膜との間で剥離が行われ、
前記第２の被剥離層と前記タングステンを含む膜との間で剥離が行われる半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の剥離層と、前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタとの間に、第１の絶縁膜を有し、
前記第２の剥離層と、前記着色層および前記遮光層との間に、第２の絶縁膜を有し、
前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜の各々は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を含む半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１のトランジスタは、
第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上の第１のゲート絶縁膜と、
前記第１のゲート絶縁膜上の第１のゲート電極と、を有し、
前記第２のトランジスタは、
第２の酸化物半導体層と、
前記第２の酸化物半導体層上の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上の第４の酸化物半導体層と、
前記第４の酸化物半導体層上の第２のゲート絶縁膜と、
前記第２のゲート絶縁膜上の第２のゲート電極と、を有し、
チャネル長方向における断面視において、前記第１のゲート電極の下端部は、前記第１のゲート絶縁膜の上端部と一致し、
チャネル長方向における断面視において、前記第２のゲート電極の下端部は、前記第２のゲート絶縁膜の上端部と一致する半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第４の酸化物半導体層と同じ組成である半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一様態は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、
マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。
本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置または電子機器の製造方
法に関する。特に、本発明の一態様は、酸化物半導体を用いる半導体装置及びその作製方
法に関する。
【０００２】
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うる装
置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
近年、可撓性を有する基板（以下、可撓性基板とも記す）上に半導体素子、表示素子、発
光素子などの機能素子が設けられたフレキシブルデバイスの開発が進められている。フレ
キシブルデバイスの代表的な例としては、照明装置、画像表示装置の他、トランジスタな
どの半導体素子を有する種々の半導体回路などが挙げられる。
【０００４】
可撓性基板を用いた装置の作製方法としては、ガラス基板や石英基板などの作製基板上に
薄膜トランジスタや有機エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅ
ｎｃｅ、以下ＥＬとも記す）素子などの機能素子を作製したのち、可撓性基板に該機能素
子を転置する技術が開発されている。この方法では、作製基板から機能素子を含む被剥離
層を剥離する工程が必要である。
【０００５】
本明細書では作製基板から被剥離層を力学的力によって剥離させる工程、もしくは被剥離
層から作製基板を力学的力によって剥離させる工程を基板剥離工程と記す。また、本明細
書では作製基板から被剥離層を力学的力によって剥離させる方法、もしくは被剥離層から
作製基板を力学的力によって剥離させる方法を基板剥離方法と記す。これらは不要物を剥
離するフォトリソグラフィ等でレジスト等を剥離するための剥離工程、剥離方法とは全く
異なり、必要な構造をダメージ少なく剥離するための基板剥離工程、基板剥離方法である
。
【０００６】
例えば、特許文献１に開示されているレーザアブレーションを用いた剥離技術では、まず
、基板上に非晶質シリコンなどからなる分離層を設け、分離層上に薄膜素子からなる被剥
離層を設け、被剥離層を接着層により転写体に接着させる。そして、レーザ光の照射によ
り分離層をアブレーションさせることで、分離層に剥離を生じさせている。
【０００７】
また、特許文献２や特許文献３に記載の剥離および転写技術が提案されている。特許文献
２には剥離層となる酸化珪素膜をウェットエッチングで除去して剥離する技術が記載され
ている。また、特許文献３には剥離層となるシリコン膜をドライエッチングで除去して剥
離する技術が記載されている。
【０００８】
また、特許文献４に記載の剥離および転写技術が提案されている。特許文献４には、基板
に金属層（Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ）を形成し、その上に酸化物層を積層形成する際、該金属層の酸
化金属層を金属層と酸化物層との界面に形成し、この酸化金属層を利用して後の工程で剥
離を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１２５９３１号公報
【特許文献２】特開平８−２８８５２２号公報
【特許文献３】特開平８−２５０７４５号公報
【特許文献４】特開２００３−１７４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
表示装置としては、ＥＬ表示装置や、電子ペーパや、液晶表示装置などがあり、中でも
高精細な表示が可能であるアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が注目を集めている。ア
クティブマトリクス型ＥＬ表示装置では、画素に複数のスイッチング素子を配置し、その
うちの少なくとも一つのスイッチング素子と電気的に接続する発光素子に電圧を印加する
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。こ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。
【００１１】
上記のようなアクティブマトリクス型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
表示装置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。
【００１２】
アクティブマトリクス型表示装置を作製するため、絶縁表面上に複数の異なる回路を形成
する場合、例えば、画素部と駆動回路を同一基板上に形成する場合には、画素部に用いる
トランジスタは、優れたスイッチング特性、例えばオンオフ比が大きいことが要求され、
駆動回路に用いるトランジスタには動作速度が速いことが要求される。特に、表示装置の
精細度が高精細であればあるほど、表示画像の書き込み時間が短くなるため、駆動回路に
用いるトランジスタは速い動作速度とすることが好ましい。
【００１３】
同一基板上に複数種の回路を形成し、複数種の回路の特性にそれぞれ合わせた複数種のト
ランジスタを備えた半導体装置を提供することを課題の一とする。
【００１４】
また、表示装置に画像を表示するには、大量の画像信号を表示装置に供給する必要がある
。画像信号を供給する装置（例えば電子機器本体等）と表示装置の接続には、多数（例え
ばＶＧＡにおいて６４０程度）の配線が必要とされる。そして、当該配線の容積が表示装
置の一部を占有し、電子機器の大きさや表示装置の配置など、設計の自由度を制限してし
まう場合がある。
【００１５】
また、表示装置の低消費電力化をより追求する場合にも外部接続の端子数を減らすことが
望ましい。特に表示モジュールの画面サイズが大きくなればなるほど、１フレームの画像
を表示させるために多くの画素トランジスタを制御することになる。従って、駆動回路に
は、高いオン電流を重視するトランジスタが好ましい。また、低消費電力を実現する上で
、画素部には、低いオフ電流を重視するトランジスタが好ましい。また、表示モジュール
は、高精細化されればされるほど、外部接続の端子数（ピン数とも呼ぶ）及び信号配線数
が増加する。駆動回路を同一基板上に形成することで、駆動回路を同一基板上に形成しな
い表示モジュールに比べて、外部接続の端子数及び信号配線数を抑えることができる。
【００１６】
このような背景から表示装置の外部接続の端子数を削減することが望まれている。
【００１７】
また、本発明の一態様は、信頼性の高い半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又
は照明装置等の作製方法を提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、変
形自由度の高い半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置等の作製方法
を提供することを課題の一とする。
【００１８】
また、半導体素子を支持基板から剥離する際、剥離界面における剥離性が劣ると、半導体
素子に大きな応力がかかり、半導体素子を破壊してしまう場合がある。また、半導体素子
の破壊を防ぐためには、非常にゆっくり基板を剥離する必要があり、スループットが悪く
なる場合がある。
【００１９】
したがって本発明の一態様は、剥離性が向上した剥離方法などを提供することを課題の一
とする。本発明の一態様は、基板剥離工程において、歩留まりまたはスループットを向上
させることを課題の一とする。また、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装
置、電子機器、又は照明装置等の装置の作製工程において、歩留まりまたはスループット
を向上させることを目的の一とする。特に、軽量である、薄型である、もしくは可撓性を
有する半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置の作製工程において、
歩留まりまたはスループットを向上させることを課題の一とする。
【００２０】
また、本発明の一態様は、新規な剥離方法、又は積層体の作製方法を提供することを課題
の一とする。
【００２１】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一態様は、酸化物半導体層を用いたトランジスタを有する可撓性表示装置、およ
びその作製方法に関する。
【００２３】
本発明の一態様は、第１の可撓性基板と、第１の接着層と、第１の絶縁膜と、酸化物半導
体層を有する第１のトランジスタおよび表示素子を含む画素部、ならびに酸化物半導体層
を有する第２のトランジスタを含む回路部を有する第１の素子層と、着色層および遮光層
を有する第２の素子層と、第２の絶縁膜と、第２の接着層と、第２の可撓性基板と、が、
上記順序で積層されていることを特徴とする表示装置である。
【００２４】
第１のトランジスタが有する酸化物半導体層は単層とし、第２のトランジスタが有する酸
化物半導体層は多層としてもよい。
【００２５】
また、第１のトランジスタが有する酸化物半導体層は、第２のトランジスタが有する酸化
物半導体層のゲート絶縁膜と接する層と同じ組成であることが好ましい。
【００２６】
第１の可撓性基板上に画素部及び回路部を形成する作製方法としては、第１の基板上にタ
ングステン膜等の無機膜を形成し、その上に第１の絶縁膜を形成し、その第１の絶縁膜上
に第１のトランジスタを含む画素部及び第２のトランジスタを含む回路部を形成した後、
第１の基板を分離して、第１の絶縁膜に第１の接着層を用いて第１の可撓性基板と貼り合
わせる方法を用いる。
【００２７】
例えばタングステン膜等の無機膜上にＮ２Ｏプラズマ等でしっかりとアンカリングされた
酸化タングステン膜を形成する場合、成膜時は密着性を比較的高くすることが可能である
。その後剥離の起点を形成すると、そこから劈開が発生し、容易に被剥離層を剥離して、
作製基板から基板に転置することが可能となる。また、Ｍ−Ｏ−Ｗという結合（Ｍは任意
の元素）に物理的力を加えて結合を分断する場合、そのすきまに液体がしみこむことで、
水素結合により剥離エネルギーが小さくなり、Ｍ−ＯＨ  ＨＯ−Ｗという結合となった方
が、結合距離が遠くなるため、分離を促進することができる。
【００２８】
なお、基板剥離の際、液体を霧状又は蒸気にして吹き付けてもよい。液体としては、純水
や有機溶剤などを用いることができ、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が
溶けている水溶液などを用いてもよい。基板剥離の際に用いる液体は、Ｈ２Ｏを含むこと
が好ましい。
【００２９】
また、力学的に剥離する時の液体および基板の温度は０℃より高く、１００℃未満、好ま
しくは６０℃乃至９０℃とすることがよい。
【００３０】
デバイスを曲げる場合、デバイスを曲げた時に加えられる力によって生じるクラックが問
題となる。樹脂基板や樹脂フィルムは熱を加える工程（加熱処理、成膜処理など）、水分
を含む工程（洗浄処理など）で変質（伸縮や膨潤や硬化など）を生じる恐れがある。また
、樹脂基板や樹脂フィルムは真空下にさらすと脱ガスが生じる問題もある。また、樹脂基
板や樹脂フィルムは、材料にもよるが、不純物や水分のブロッキング性を有していないた
め、樹脂基板や樹脂フィルムの表面にバリア層を設けようとすると、樹脂基板や樹脂フィ
ルムの耐熱温度以下でバリア層を形成することとなり、優れたブロッキング性を有するバ
リア層を実現することが困難である。
【００３１】
また、樹脂フィルム上に成膜を行うなどしてデバイスの大量生産をする場合、フィルムを
搬送できる製造装置、搬送装置などが複雑な構造となる恐れがある。また、新規で基材と
して薄いフィルムが使える製造装置を購入すると設備投資が増大する。従って、ガラス基
板を用いて成膜及び搬送し、ガラス基板上にデバイスを作製した後で、ガラス基板を分離
して、樹脂フィルム上にデバイスを配置することが好ましい。
【００３２】
本発明の一態様は、基板上に剥離層を形成する第１の工程と、剥離層上に被剥離層を形成
する第２の工程と、被剥離層の一部を基板から剥離させて、第１の剥離された表面と第２
の剥離された表面を形成する第３の工程と、第１の剥離された表面と第２の剥離された表
面の面積を、力学的力によって広げることで、被剥離層の剥離を進行させる第４の工程と
、第１の剥離された表面または第２の剥離された表面の少なくとも一部に液体を供給する
第５の工程と、第５の工程で供給した液体が、力学的力によって剥離が進行することによ
り、第１の剥離された表面、第２の剥離された表面および第１の剥離された表面と第２の
剥離された表面の結合部分の、それぞれの少なくとも一部に移動する第６の工程と、第１
の剥離された表面と第２の剥離された表面の結合部分の少なくとも一部の結合の剥離エネ
ルギーを、液体との化学結合を利用して低減させる第７の工程と、を有する基板剥離方法
である。
【００３３】
上記基板剥離方法において、第７の工程における液体との化学結合として、水素結合を利
用してもよい。
【００３４】
上記基板剥離方法において、剥離層はタングステンを含む層としてもよい。また、上記基
板剥離方法において、剥離層として、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、シ
リコン、アルミニウムから選ばれた材料を少なくとも１つ含む層を１層または複数層を形
成してもよい。
【００３５】
上記基板剥離方法において、第５の工程で供給する液体は、Ｈ２Ｏを含んでも良い。また
、上記基板剥離方法において、第５の工程で供給する液体の温度は、０℃より高く１００
℃未満であることが好ましい。
【００３６】
上記基板剥離方法において、剥離層を形成した後、剥離層の少なくとも一部に酸化処理を
行ってもよい。また、上記基板剥離方法において、酸化処理に、Ｎ２Ｏを含む雰囲気下で
のプラズマ処理を用いることが好ましい。また、上記基板剥離方法において、剥離層は、
酸素を含む雰囲気下でスパッタ法により形成してもよい。また、上記基板剥離方法におい
て、剥離層は酸素を含む層であることが好ましい。
【００３７】
上記基板剥離方法において、剥離工程にローラを用いることが好ましい。
【００３８】
上記基板剥離方法において、被剥離層に半導体層が含まれていてもよい。また、上記基板
剥離方法において、半導体層は、酸化物半導体層であってもよい。また、上記基板剥離方
法において、酸化物半導体層は、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚ
ｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）層を１層または複数層形成して形成してもよい。また
、上記基板剥離方法において、酸化物半導体層は、ｃ軸に配向する結晶を有していてもよ
い。
【００３９】
上記基板剥離方法において、被剥離層は有機ＥＬ素子等の機能素子を含んでいてもよい。
【００４０】
剥離層としては厚さ０．１ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。また、剥離層
としてタングステン膜を用いたときに、タングステン膜と第１の層の間に酸化タングステ
ン膜を形成することが好ましい。酸化タングステン膜を形成することで、小さい力で被剥
離層を剥離することが可能である。
【００４１】
また、分離させる際、ドラムローラ等のローラを用いることができる。ローラの表面の一
部は、粘着性を有していてもよい。例えば、ローラの表面の一部に粘着テープ等を貼って
もよい。ローラを回転させることで被剥離層は巻き取られながら、絶縁表面を有する基板
と分離される。
【００４２】
また、分離した後、被剥離層側の剥離された表面に酸化タングステン膜等の酸化金属や金
属が残存する場合がある。この場合、寄生容量が発生することで、機能素子の特性に悪影
響を及ぼすことがある。したがって、剥離層と被剥離層の分離工程の後に、被剥離層側の
剥離された表面に存在する酸化タングステン膜等の酸化金属や金属を除去する工程を有し
てもよい。
【００４３】
ガラス基板から剥離させる直前またはその後に樹脂基板や樹脂フィルムを設ける作製方法
であるため、樹脂基板や樹脂フィルムは、トランジスタ等の機能素子作製工程（洗浄工程
、成膜工程、真空加熱工程など）を経ていない。従って、ダメージのない樹脂フィルムに
挟まれたデバイス構造となり、信頼性の高い半導体装置を実現できる。
【００４４】
また、上記作製方法により得られた半導体装置も特徴を有しており、少なくとも剥離層と
トランジスタとの間に設けられるバッファ層は、水素及びｐ型の不純物元素またはｎ型の
不純物元素を含み、それらの含有量を調節することによって、応力の緩和を行うこともで
きる。従って、少なくともｐ型の不純物元素またはｎ型の不純物元素を含むバッファ層は
、クラック発生を抑制することができる。
【００４５】
バッファ層は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウ
ム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜などであり、
バッファ層におけるＳＩＭＳ分析でのボロン濃度を１×１０１６／ｃｍ３以上、好ましく
は１×１０１９／ｃｍ３以上１×１０２１／ｃｍ３以下の濃度範囲とする。
【００４６】
また、酸化アルミニウム膜や酸化イットリウム膜などは、エアロゾルデポジション（ＡＤ
）法で成膜してバッファ層を形成してもよい。また、バッファ層は、積層構造でもよく、
例えばプラズマＣＶＤ法で形成した酸化窒化シリコン膜と、エアロゾルデポジション法で
成膜した酸化アルミニウム膜とを積層してもよく、エアロゾルデポジション法での成膜を
減圧下で行う場合には、大気にふれることなく積層形成することができる。
【００４７】
また、バッファ層は、水素を含む層であれば絶縁膜に限定されず、金属膜や、アモルファ
スシリコン膜などの半導体膜や、それらの積層であってもよい。
【００４８】
また、素子構造、例えばトランジスタ構造に関係なく適用することが可能であり、例えば
、トップゲート型トランジスタや、ボトムゲート型（逆スタガ型）トランジスタや、順ス
タガ型トランジスタを用いることが可能である。また、シングルゲート構造のトランジス
タに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型トランジスタ、例えば
ダブルゲート型トランジスタとしてもよい。
【００４９】
また、樹脂フィルムを用いた大型の表示装置を作製することができ、パッシブマトリクス
型の液晶表示装置、パッシブマトリクス型の発光装置に限らず、アクティブマトリクス型
の液晶表示装置やアクティブマトリクス型の発光装置も作製することができる。
【００５０】
また、基材に用いる樹脂フィルムとは、フィルム状のプラスチック基板、例えば、ポリイ
ミド（ＰＩ）、アラミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルス
ルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、
ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエ
ーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（Ｐ
ＢＴ）、シリコーン樹脂などのプラスチック基板を指している。また、樹脂フィルムは、
可撓性基板を含む。また、樹脂フィルムは、繊維なども含み、例えばプリプレグなども含
むものとする。また、基材は、樹脂フィルムに限定されず、パルプを連続シート加工した
透明な不織布や、フィブロインと呼ばれるたんぱく質を含む人工くも糸繊維を含むシート
や、これらと樹脂とを混合させた複合体、繊維幅が４ｎｍ以上１００ｎｍ以下のセルロー
ス繊維からなる不織布と樹脂膜の積層体、人工くも糸繊維を含むシートと樹脂膜の積層体
を用いてもよい。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の一態様により、フレキシブルな樹脂フィルムを用い、曲がった形状もしくは折り
曲げ可能（ベンダブル）な半導体装置を実現できる。ベンダブルな半導体装置の製造時ま
たは製造後の半導体装置内部のクラック発生を抑制することができ、信頼性の高い半導体
装置を実現することができる。
【００５２】
また、本発明の一態様により、基板剥離工程において、歩留まりまたはスループットを向
上することができる。
【００５３】
また、本発明の一態様により、半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装
置等の装置の作製工程における歩留まりまたはスループットを向上することができる。特
に、軽量である、薄型である、もしくは可撓性を有する半導体装置、発光装置、表示装置
、電子機器、又は照明装置の作製工程における歩留まりまたはスループットを向上するこ
とができる。
【００５４】
また、本発明の一態様により、新規な基板剥離方法、又は積層体の基板剥離方法を提供す
ることができる。また、本発明の一態様により、信頼性の高い発光装置などの基板剥離方
法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】基板剥離方法を説明する図。
【図２】基板剥離方法を説明する図。
【図３】基板剥離方法を説明する図。
【図４】実施の形態に係る、計算に用いたモデルを説明する図。
【図５】実施の形態に係る、結合エネルギーの計算結果。
【図６】実施の形態に係る、結合エネルギーの計算結果。
【図７】実施の形態に係る、結合エネルギーの計算結果。
【図８】実施の形態に係る、基板からの剥離試験に用いる装置構成例。
【図９】実施の形態に係る、基板からの剥離時に用いる溶液の種類と剥離性の関係。
【図１０】実施の形態に係る、計算に用いたモデルを説明する図。
【図１１】実施の形態に係る、２つのＷ原子間がＯ原子で架橋された構造の計算結果。
【図１２】実施の形態に係る、２つのＷ原子間がＯ原子で架橋された構造の計算結果。
【図１３】実施の形態に係る、エネルギーダイアグラムの計算結果。
【図１４】実施の形態に係る、エネルギーダイアグラムの計算結果。
【図１５】発光装置の一例を示す図。
【図１６】発光装置の一例を示す図。
【図１７】発光装置の一例を示す図。
【図１８】剥離装置の一例を示す図。
【図１９】剥離装置の一例を示す図。
【図２０】剥離装置の一例を示す図。
【図２１】剥離装置の一例を示す図。
【図２２】剥離装置の一例を示す図。
【図２３】剥離装置の一例を示す図。
【図２４】剥離装置の一例を示す図。
【図２５】剥離装置の一例を示す図。
【図２６】本発明の一態様の剥離装置の構成および動作を説明する図。
【図２７】本発明の一態様の剥離装置の構成および動作を説明する図。
【図２８】トランジスタを説明する断面図。
【図２９】トランジスタを説明する断面図。
【図３０】トランジスタを説明する断面図。
【図３１】トランジスタを説明する断面図。
【図３２】トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図３３】トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図３４】トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図３５】トランジスタを説明する断面図。
【図３６】電子機器及び照明装置の一例を示す図。
【図３７】電子機器の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
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。
【００５７】
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。また、同様の
機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００５８】
また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実
際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必
ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【００５９】
作製基板上に被剥離層を形成した後、被剥離層を作製基板から剥離して別の基板に転置す
ることができる。この方法によれば、例えば、耐熱性の高い作製基板上で形成した被剥離
層を、耐熱性の低い基板に転置することができる。被剥離層の作製温度が、耐熱性の低い
基板によって制限されず、作製基板に比べて軽い、薄い、又は可撓性が高い基板等に被剥
離層を転置することで、半導体装置、発光装置、表示装置等の各種装置の軽量化、薄型化
、フレキシブル化を実現できる。
【００６０】
また、各種装置を用いた、テレビジョン装置、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカ
メラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、
携帯情報端末、音響再生装置などの電子機器の軽量化、薄型化、フレキシブル化も実現で
きる。
【００６１】
本発明の一態様の基板剥離方法を適用して作製できる装置は、機能素子を有する。機能素
子としては、例えば、トランジスタ等の半導体素子や、発光ダイオード、無機ＥＬ素子、
有機ＥＬ素子等の発光素子、液晶素子等の表示素子が挙げられる。例えば、トランジスタ
を封入した半導体装置、発光素子を封入した発光装置（ここでは、トランジスタ及び発光
素子を封入した表示装置を含む）等も本発明を適用して作製できる装置の一例である。
【００６２】
具体例としては、有機ＥＬ素子は水分などにより劣化しやすいため、防湿性の高い保護膜
をガラス基板上に高温で形成し、耐熱性や防湿性が低く、可撓性を有する有機樹脂基板に
転置することが好ましい。有機樹脂基板に転置された保護膜上に有機ＥＬ素子を形成する
ことで、信頼性の高いフレキシブルな発光装置を作製できる。
【００６３】
また、別の例としては、防湿性の高い保護膜をガラス基板上に高温で形成し、保護膜上に
有機ＥＬ素子を形成した後、保護膜及び有機ＥＬ素子をガラス基板から剥離し、耐熱性や
防湿性が低く、可撓性を有する有機樹脂基板に転置することができる。有機樹脂基板に保
護膜及び有機ＥＬ素子を転置することで、信頼性の高いフレキシブルな発光装置を作製で
きる。
【００６４】
本明細書において、剥離エネルギーとは原子間の結合を切って剥離を進行させるために必
要なエネルギーのことを示している。
【００６５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器などに適用することができる折り曲げ可能
な装置を作製する方法について、図１、図２、図３を参照しながら説明する。なお、折り
曲げ可能な装置の例としては、表示装置、発光装置、入力装置などがあげられる。入力装
置の例としては、タッチセンサ、タッチパネルなどがあげられる。発光装置の例としては
、有機ＥＬパネル、照明装置などがあげられる。表示装置の例としては、発光装置、有機
ＥＬパネル、液晶表示装置などがあげられる。なお、表示装置または発光装置の内部に、
タッチセンサなどの入力装置の機能が設けられている場合もある。例えば、表示装置また
は発光装置が有する対向基板（例えば、トランジスタが設けられていない基板）に、タッ
チセンサが設けられている場合がある。または、表示装置または発光装置が有する素子基
板（例えば、トランジスタが設けられている基板）に、タッチセンサが設けられている場
合がある。または、表示装置または発光装置が有する対向基板と、表示装置または発光装
置が有する素子基板とに、タッチセンサが設けられている場合がある。
【００６６】
まず、作製基板７０１上に剥離層７０３を形成し、剥離層７０３上に被剥離層７０５を形
成する（図１（Ａ））。また、作製基板７２１上に剥離層７２３を形成し、剥離層７２３
上に被剥離層７２５を形成する（図１（Ｂ））。
【００６７】
例えば、剥離層としてタングステン膜を用いたときに、タングステン膜に対して、Ｎ２Ｏ
等の酸素を含むガス雰囲気中のプラズマ処理、酸素を含むガス雰囲気中での加熱処理また
は酸素を含むガス雰囲気中でのスパッタ成膜等の酸化を行い、タングステン膜と被剥離層
７０５の間に酸化タングステン膜を形成することができる。
【００６８】
酸化タングステン膜は剥離転置工程を行う時点で、タングステン酸化物、即ちＷＯｘとい
う組成において、ｘが３より小さい組成を多く含むことが好ましい。タングステン酸化物
にはＷｎＯ（３ｎ−１），ＷｎＯ（３ｎ−２）というホモロガス系列の場合、結晶光学的
せん断面が存在し、加熱することでせん断が起き易くなる。Ｎ２Ｏプラズマ処理を行い、
酸化タングステン膜を形成することで、小さい力で被剥離層を基板から剥離することがで
きる。
【００６９】
もしくは、タングステン膜を形成せず、酸化タングステン膜を直接形成することができる
。例えば、十分薄いタングステン膜に対して、酸素を含むガス雰囲気でのプラズマ処理、
酸素を含むガス雰囲気中での加熱処理または酸素を含むガス雰囲気中でスパッタ成膜等を
用いて、酸化タングステン膜のみを剥離層として形成しても良い。
【００７０】
このとき、被剥離層７０５またはタングステン膜と酸化タングステン膜との界面、もしく
は酸化タングステン膜中で分離することで、被剥離層側に酸化タングステン膜が残存する
場合がある。そして、酸化タングステン膜が残存することで、寄生容量が発生することが
ある。したがって、剥離層と被剥離層の分離工程の後に、酸化タングステン膜を除去する
工程を有することが好ましい。なお、寄生容量の発生が問題ない、もしくは好ましい場合
には、必ずしもＮ２Ｏプラズマ処理を行わなくてもよいため、酸化タングステン膜を除去
する工程も削減することは可能である。この場合、より簡便に装置の作製を行うことがで
きる。
【００７１】
また、本発明の一態様は、基板上に、厚さ０．１ｎｍ以上２００ｎｍ未満のタングステン
膜を用いる。
【００７２】
剥離層には、タングステン膜以外では、モリブデン、チタン、バナジウム、タンタル、シ
リコン、アルミニウム、またはこれらの合金を含む膜を用いても良い。また、これらの膜
と、その酸化膜との積層構造を用いてもよい。剥離層は無機膜に限定されず、ポリイミド
等の有機膜を用いても良い。
【００７３】
剥離層に有機樹脂を用いた場合に、低温ポリシリコンを活性層として用いようとすると、
３５０℃以下でプロセスを処理する必要がある。そのため、シリコン結晶化のための脱水
素ベーク、シリコン中欠陥終端のための水素化、ドーピングされた領域の活性化などを十
分にすることができず、性能が制限されてしまう。一方、無機膜を用いた場合には、成膜
温度は３５０℃に制限されず、優れた特性を発揮することが可能となる。
【００７４】
剥離層に有機樹脂を用いた場合は、結晶化時のレーザ照射により有機樹脂または機能素子
にダメージが入ってしまうことがあるが、剥離層に無機膜を用いた場合には、そのような
問題は発生しないので好ましい。
【００７５】
また、剥離層に有機樹脂を用いた場合は、樹脂の剥離のためのレーザ照射により有機樹脂
が収縮してしまい、ＦＰＣ等の端子の接触部に接触不良を発生させることがあるため、高
精細なディスプレイなど、端子数が多い機能素子を、歩留り高く剥離転置することが難し
い場合がある。剥離層に無機膜を用いた場合には、そのような制限はなく、高精細なディ
スプレイなど、端子数が多い機能素子に関しても、歩留り高く剥離転置することが可能で
ある。
【００７６】
本発明の一態様の基板からの機能素子の剥離方法では、例えば作製基板上に絶縁層または
トランジスタ等の機能素子を６００℃以下で形成することができる。この場合、低温ポリ
シリコンを半導体層に用いることが可能である。この場合、従来の低温ポリシリコンの製
造ラインを用いて、デバイス動作速度が速く、ガスバリア性が高く、信頼性も高い半導体
装置を量産することが可能である。この場合、６００℃以下のプロセスで形成された絶縁
層及びトランジスタを用いることで、例えば有機ＥＬ素子の上下に６００℃以下の成膜条
件で形成したガスバリア性の高い絶縁層を配置することができる。これにより、例えば有
機ＥＬ素子または半導体層に水分等の不純物が混入することを抑制し、剥離層に有機樹脂
などを用いた場合と比較して、桁違いに信頼性の高い発光装置を実現することができる。
【００７７】
もしくは作製基板上に絶縁層またはトランジスタ等の機能素子を５００℃以下で形成する
ことができる。この場合、酸化物半導体を半導体層に用いることが可能であり、既存の酸
化物半導体生産ラインまたは低温ポリシリコン等の製造ラインを用いて量産が可能である
。この場合も、５００℃以下のプロセスで形成された絶縁層及びトランジスタを用いるこ
とで、例えば有機ＥＬ素子の上下に５００℃以下の成膜条件で形成したガスバリア性の高
い絶縁層を配置することができる。これにより、例えば有機ＥＬ素子または半導体層に水
分等の不純物が混入することを抑制し、剥離層に有機樹脂などを用いた場合と比較して、
非常に信頼性の高い発光装置を実現することができる。
【００７８】
もしくは作製基板上に絶縁層またはトランジスタ等の機能素子を４００℃以下で形成する
ことが可能である。この場合、アモルファスシリコンまたは酸化物半導体等を半導体層に
用いることが可能であり、従来のアモルファスシリコンの生産ラインを用いて量産が可能
である。この場合も、４００℃以下のプロセスで形成された絶縁層及びトランジスタを用
いることで、例えば有機ＥＬ素子の上下に４００℃以下の成膜条件で形成したガスバリア
性の高い絶縁層を配置することができる。これにより、例えば有機ＥＬ素子または半導体
層に水分等の不純物が混入することを抑制し、剥離層に有機樹脂などを用いた場合と比較
して、信頼性の高い発光装置を実現することができる。
【００７９】
次に、作製基板７０１と作製基板７２１とを、それぞれの被剥離層が形成された面が対向
するように、接合層７０７及び枠状の接合層７１１を用いて貼り合わせ、接合層７０７及
び枠状の接合層７１１を硬化させる（図１（Ｃ））。ここでは、被剥離層７２５上に枠状
の接合層７１１と、枠状の接合層７１１の内側の接合層７０７とを設けた後、作製基板７
０１と作製基板７２１とを、対向させ、貼り合わせる。
【００８０】
なお、作製基板７０１と作製基板７２１の貼り合わせは減圧雰囲気下で行うことが好まし
い。
【００８１】
なお、図１（Ｃ）では、剥離層７０３との剥離層７２３の大きさが異なる場合を示したが
、図１（Ｄ）に示すように、同じ大きさの剥離層を用いてもよい。
【００８２】
接合層７０７は剥離層７０３、被剥離層７０５、被剥離層７２５、及び剥離層７２３と重
なるように配置する。そして、接合層７０７の端部は、剥離層７０３又は剥離層７２３の
少なくとも一方（先に基板から剥離したい方）の端部よりも内側に位置することが好まし
い。これにより、作製基板７０１と作製基板７２１が強く密着することを抑制でき、後の
基板剥離工程の歩留まりが低下することを抑制できる。
【００８３】
次に、レーザ光の照射により、基板からの第１の剥離の起点７４１を形成する（図２（Ａ
）、（Ｂ））。
【００８４】
作製基板７０１及び作製基板７２１はどちらから剥離してもよい。剥離層の大きさが異な
る場合、大きい剥離層を形成した基板から剥離してもよいし、小さい剥離層を形成した基
板から剥離してもよい。一方の基板上にのみ半導体素子、発光素子、表示素子等の素子を
作製した場合、素子を形成した側の基板から剥離してもよいし、他方の基板から剥離して
もよい。ここでは、作製基板７０１を先に剥離する例を示す。
【００８５】
レーザ光は、硬化状態の接合層７０７又は硬化状態の枠状の接合層７１１と、被剥離層７
０５と、剥離層７０３とが重なる領域に対して照射する。ここでは、接合層７０７が硬化
状態であり、枠状の接合層７１１が硬化状態でない場合を例に示し、硬化状態の接合層７
０７にレーザ光を照射する（図２（Ａ）の矢印Ｐ３参照）。
【００８６】
第１の層の一部を除去することで、基板からの第１の剥離の起点７４１を形成できる（図
２（Ｂ）の点線で囲った領域参照）。このとき、第１の層だけでなく、被剥離層７０５の
他の層、剥離層７０３または接合層７０７の一部を除去してもよい。
【００８７】
レーザ光は、剥離したい剥離層が設けられた基板側から照射することが好ましい。剥離層
７０３と剥離層７２３が重なる領域にレーザ光の照射をする場合は、被剥離層７０５及び
被剥離層７２５のうち被剥離層７０５のみにクラックを入れることで、選択的に作製基板
７０１及び剥離層７０３を剥離することができる（図２（Ｂ）の点線で囲った領域参照）
。
【００８８】
剥離層７０３と剥離層７２３が重なる領域にレーザ光を照射する場合、剥離層７０３側の
被剥離層７０５と剥離層７２３側の被剥離層７２５の両方に基板からの剥離の起点を形成
してしまうと、一方の作製基板を選択的に剥離することが難しくなる恐れがある。したが
って、一方の被剥離層のみにクラックを入れられるよう、レーザ光の照射条件が制限され
る場合がある。第１の基板からの剥離の起点７４１の形成方法は、レーザ光の照射に限定
されず、カッターなどの鋭利な刃物によって形成されてもよい。
【００８９】
そして、形成した基板からの第１の剥離の起点７４１から、被剥離層７０５と作製基板７
０１とを分離する（図２（Ｃ）、（Ｄ））。これにより、被剥離層７０５を作製基板７０
１から作製基板７２１に転置することができる。
【００９０】
図２（Ｄ）に示す工程で作製基板７０１から分離した被剥離層７０５と、基板７３１とを
接合層７３３を用いて貼り合わせ、接合層７３３を硬化させる（図３（Ａ））。
【００９１】
次に、カッターなどの鋭利な刃物により、基板からの第２の剥離の起点７４３を形成する
（図３（Ｂ）、（Ｃ））。基板からの第２の剥離の起点７４３の形成方法はカッターなど
の鋭利な刃物に限定されず、レーザ光照射などによって形成されてもよい。
【００９２】
剥離層７２３が設けられていない側の基板７３１が刃物等で切断できる場合、基板７３１
、接合層７３３、及び被剥離層７２５に切り込みを入れてもよい（図３（Ｂ）の矢印Ｐ５
参照）。これにより、第１の層の一部を除去し、基板からの第２の剥離の起点７４３を形
成できる（図３（Ｃ）の点線で囲った領域参照）。
【００９３】
図３（Ｂ）、（Ｃ）で示すように、作製基板７２１及び基板７３１が剥離層７２３と重な
らない領域で接合層７３３によって貼り合わされている場合、作製基板７２１側と基板７
３１側の密着性の高さにより、その後の基板剥離工程の歩留まりが低下することがある。
したがって、硬化状態の接合層７３３と剥離層７２３とが重なる領域に枠状に切り込みを
入れ、実線状に基板からの第２の剥離の起点７４３を形成することが好ましい。これによ
り、基板剥離工程の歩留まりを高めることができる。
【００９４】
そして、形成した基板からの第２の剥離の起点７４３から、被剥離層７２５と作製基板７
２１とを分離する（図３（Ｄ））。これにより、被剥離層７２５を作製基板７２１から基
板７３１に転置することができる。
【００９５】
例えばタングステン膜等の無機膜上にＮ２Ｏプラズマ等でしっかりとアンカリングされた
酸化タングステン膜を形成する場合、成膜時は密着性を比較的高くすることが可能である
。その後剥離の起点を形成すると、そこから劈開が発生し、容易に被剥離層を剥離して、
作製基板から基板に転置することが可能となる。
【００９６】
また、剥離層７２３と被剥離層７２５との界面に水などの液体を浸透させて作製基板７２
１と被剥離層７２５とを分離してもよい。毛細管現象により液体が剥離層７２３と被剥離
層７２５の間にしみこむことで、基板からの剥離時に生じる静電気が、被剥離層７２５に
含まれるＦＥＴ等の機能素子に悪影響を及ぼすこと（半導体素子が静電気により破壊され
るなど）を抑制できる。
【００９７】
また、Ｍ−Ｏ−Ｗという結合（Ｍは任意の元素）に物理的力を加えて結合を分断する場合
、その隙間に水分が染み込むことで、Ｍ−ＯＨ  ＨＯ−Ｗという結合となった方が結合距
離が遠くなるため、分離を促進することができる。
【００９８】
なお、液体を霧状又は蒸気にして吹き付けてもよい。液体としては、純水または有機溶剤
などを用いることができ、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液または塩が溶けてい
る水溶液などを用いてもよい。
【００９９】
また、力学的に剥離する時の液体および基板の温度は室温から１２０℃の間、好ましくは
６０℃以上、９０℃以下とすることがよい。
【０１００】
以上に示した本発明の一態様の基板剥離方法では、鋭利な刃物等により基板からの第２の
剥離の起点７４３を形成し、剥離層と被剥離層とを剥離し易い状態にしてから、作製基板
の剥離を行う。これにより、基板剥離工程の歩留まりを向上させることができる。
【０１０１】
また、それぞれ被剥離層が形成された一対の作製基板をあらかじめ貼り合わせた後に、そ
れぞれの作製基板を剥離し、作製したい装置を構成する基板を貼り合わせることができる
。したがって、被剥離層の貼り合わせの際に、可撓性が低い作製基板どうしを貼り合わせ
ることができ、可撓性基板どうしを貼り合わせた際よりも貼り合わせの位置合わせ精度を
向上させることができる。
【０１０２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の基板剥離方法に関する剥離メカニズムについて説明
する。
【０１０３】
［剥離箇所の検討］
本発明の一態様の基板剥離方法において、剥離層と被剥離層の間に挟持される酸化物層で
剥離が生じる。このとき、剥離層と酸化物層の界面、酸化物層と被剥離層の界面、及び酸
化物層内部の３箇所の内、いずれの箇所で最も結合が切れ易いかを調べることは、剥離の
メカニズムを考察する上で重要である。そこで以下では、上記３箇所におけるそれぞれの
結合エネルギーを見積もり、いずれの箇所で剥離が生じ易いかを調べた。
【０１０４】
本実施の形態では、剥離層としてタングステン（Ｗ）膜を、被剥離層として酸化シリコン
（ＳｉＯ２）膜をそれぞれ用いた場合を調べた。また酸化物層として６価のＷの酸化物で
あるＷＯ３を含む酸化物を仮定した。
【０１０５】
計算で考慮した剥離箇所を図４（Ａ）に示す。図４に示す構成は、ＷとＳｉＯ２の間に、
６価のＷの酸化物であるＷＯ３が存在している。
【０１０６】
図４（Ａ）において、剥離に伴って結合が切れうる箇所は、（１）ＳｉＯ２／ＷＯ３間、
（２）ＷＯ３内、（３）ＷＯ３／Ｗ間の３通りが考えられる。そこで、これらの箇所にお
ける結合エネルギーを以下の方法により算出した。
【０１０７】
計算モデルには、クラスターモデルを用いた。図４（Ｂ）に用いたクラスターモデルの一
例を示す。図４（Ｂ）は、ＳｉＯ２とＷＯ３の結合エネルギーの算出に用いたクラスター
モデルである。図４（Ｂ）に示すクラスターモデルは、Ｓｉ及びＷに結合する酸素原子の
末端を水素（Ｈ）原子で終端している。このクラスターモデルにおいて、架橋する酸素（
Ｏ）原子を介してＳｉ原子側（Ａ）とＷ原子側（Ｂ）の２箇所について、結合エネルギー
の算出を行っている。
【０１０８】
結合エネルギーを算出するため、密度汎関数法を用いて、構造最適化計算と振動解析を行
った。汎関数にはＢ３ＬＹＰを使用し、電荷は０、スピン多重度は一重項状態、二重項状
態と五重項状態を考慮した。また、基底関数はＬａｎＬ２ＤＺを全ての原子に使用した。
なお、量子化学計算プログラムとして、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９を用いた。計算は、ハイパ
フォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。算出し
た結合エネルギーは零点補正を考慮している。
【０１０９】
なお、クラスターモデルでは、架橋しているＯ原子以外の原子は大きな自由度を持ち、エ
ネルギーを安定化させるように配置をとる。しかし実際ではこれらの原子は隣接する他の
原子の影響により自由に動くことはできない。したがってクラスターモデルと実際の系と
での自由度の違いにより、得られる結合エネルギーの値と実際の値に若干の乖離が生じる
場合があることに注意する必要がある。
【０１１０】
まず、６価のＷ原子を有するＷＯ３について、Ｗ原子とＯ原子の結合エネルギーを算出し
た結果を図５に示す。なお、以下では特に説明のない限り、Ｏ原子が有する未結合手をＨ
原子で終端したクラスターモデルを用いている。
【０１１１】
図５より、６価のＷ原子に係るＷ−Ｏ結合の結合エネルギーは２．９８ｅＶであることが
分かる。
【０１１２】
続いて、図４（Ａ）で示したそれぞれの箇所を想定して算出した、結合エネルギーの結果
を図６に示す。
【０１１３】
図６より、（１）ＳｉＯ２／ＷＯ３間では、Ｗ−Ｏ結合（Ｂ）の方が、３．７３ｅＶと結
合エネルギーが小さく、Ｓｉ−Ｏ結合よりＷ−Ｏ結合の方から剥離が生じ易いことが示唆
される。ＷＯ３が存在することで剥離が生じ易くなる傾向があることが分かる。
【０１１４】
上記計算ではＷＯ３の例を示したが、非特許文献Ａ（Ｃｒｙｓｔａｌｓ  ａｎｄ  ｃｒｙ
ｓｔａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｊ．  Ｄ．  Ｔｉｌｌｅｙ）による
と、ＷＯ３から少しだけ還元されてＷＯ２．９９９８となっただけでも｛１２０｝面上に
欠陥を生じ、ＷＯ２．９７まで還元されると欠陥が整列する傾向を持ち、酸化タングステ
ンはＷｎＯ３ｎ−１（ＷＯ２、Ｗ２Ｏ５、Ｗ３Ｏ８、Ｗ４Ｏ１１、…Ｗ１８Ｏ５３、…、
Ｗ３０Ｏ８９、…）という構造で表されるホモロガス系列のせん断面を持つことが知られ
ている。さらに還元を進めると｛１３０｝面上に欠陥を生じ、ＷｎＯ３ｎ−２（Ｗ１５Ｏ
４６，Ｗ１６Ｏ４６、…、Ｗ２５Ｏ７３、…）という構造で表されるホモロガス系列のせ
ん断面を持つので、酸化タングステン膜は、ＷｎＯ３ｎ−１、もしくはＷｎＯ３ｎ−２等
で表記される組成であることが好ましい。
【０１１５】
［Ｎ原子の効果について］
上記では、基板からの剥離の際にＷＯ３が寄与したＷ−Ｏ結合が切れ易いことを示した。
これを踏まえ、２つのＷ原子間を架橋するＯ原子をＮ原子に置換した場合に、結合エネル
ギーがどのようになるかを解析した。
【０１１６】
ここでは２つのＷ原子間を架橋するＯ原子に換えて、ＮＨ基を導入したときのＷ−Ｎ結合
の結合エネルギーを算出した。
【０１１７】
まず、６価のＷ原子を有するＷＯ３について、１つのＯ原子をＮＨ基に置換したクラスタ
ーモデルについて、Ｗ−Ｏ結合及びＷ−Ｎ結合の結合エネルギーを算出した結果を図７の
上段に示す。
【０１１８】
図７より、Ｗ−Ｏ結合（２．８９ｅＶ）よりもＷ−Ｎ結合（２．５４ｅＶ）の方が、結合
エネルギーが小さいことがわかる。さらに、図５で示したＮ原子を導入していないモデル
でのＷ−Ｏ結合（２．９８ｅＶ）よりも図７のＷ−Ｏ結合（２．８９ｅＶ）の結合エネル
ギーが低下していることが分かる。したがって、Ｎ原子を導入することにより、Ｗ−Ｎ結
合だけでなくＷ−Ｏ結合も、結合が切れ易くなることが示唆される。
【０１１９】
続いて、図４（Ａ）に示した（２）ＷＯ３内を想定したクラスターモデルに対して、２つ
のＷ原子間を架橋するＯ原子をＮＨ基に置き換えたモデル（２）’についてＷ−Ｎ結合の
結合エネルギーを算出した結果を図７の下段に示す。
【０１２０】
図７（２）’に示すように２つのＷ原子間をＮＨ基で架橋した場合（２．９７ｅＶ）の方
が図６（２）で示したＷ−Ｏ結合の場合（３．７７ｅＶ）よりも結合エネルギーが小さい
という結果であった。
【０１２１】
以上の結果から、２つのＷ原子間を架橋するＯ原子をＮ原子に置換することで、これらの
結合がより切れ易くなる傾向があることが分かる。このことは、酸化物層中に窒素を供給
することにより、より基板からの剥離が生じ易くなることを示唆する。
【０１２２】
したがって、剥離性を向上させるためには、酸化物層中の窒素原子をより多く供給するこ
とが重要であると考えられる。
【０１２３】
本発明の一態様の基板剥離方法は、酸化物層の上層に設けられる被剥離層に、加熱により
窒素を放出する第１の層と、当該第１の層の上層に窒素が外部に放出されることを抑制す
る（窒素の放出をブロックする）機能を有する第２の層を設ける。さらに加熱処理によっ
て当該被剥離層から放出された窒素を酸化物層内に多量に供給し、窒素を多く含有する酸
化物層を形成することができる。その結果、基板からの剥離性を向上させることができる
。
【０１２４】
［水導入時の基板からの剥離性向上に関する検討］
実施の形態１で述べたように、基板からの剥離時に剥離界面に水を含む液体を添加し、該
液体が剥離界面に浸透するように基板の剥離を行うことにより、基板からの剥離性が向上
する。以下では、剥離現象における水の役割について説明する。
【０１２５】
［液体の種類と基板からの剥離性の関係について］
まず、基板からの剥離時に導入する液体の種類を換えたときに、基板からの剥離に要する
力に違いがあるかどうかを評価した結果について説明する。
【０１２６】
基板からの剥離に要する力の評価は、図８に示すような治具を用いて行った。図８に示す
治具は、複数のガイドローラ１７６と、サポートローラ１７５を有する。測定は、予め支
持基板１７１上に形成された被剥離層を含む層１７４上にテープ１７３を貼り付け、端部
を一部基板から剥離しておく。次いで、支持基板１７１を治具にテープ１７３をサポート
ローラ１７５に引っ掛けるように取り付け、テープ１７３及び被剥離層を含む層１７４が
支持基板１７１に対して垂直方向になるようにする。ここで、テープ１７３を支持基板１
７１に対して垂直方向に引っ張り、被剥離層を含む層１７４が支持基板１７１から剥離す
る際に、垂直方向に引っ張るのに要する力を測定することで、基板からの剥離に要する力
を測定することができる。ここで、剥離が進行している間、剥離層１７２が露出した状態
で支持基板１７１がガイドローラ１７６に沿ってその面方向に走行する。サポートローラ
１７５及びガイドローラ１７６は、被剥離層を含む層１７４及び支持基板１７１の走行中
の摩擦の影響を無くすために回転可能に設けられている。
【０１２７】
使用した試料は、以下のようにして作製した。まずガラス基板上に厚さ約１００ｎｍの酸
化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法で形成し、その後剥離層として厚さ約５０ｎｍのＷ
膜をスパッタリング法により形成した、次いで、第１の層として厚さ約６００ｎｍの酸化
窒化シリコン膜、第２の層として厚さ約５０ｎｍの窒化酸化シリコン膜を形成し、その上
層に厚さ約１００ｎｍの酸化窒化シリコン膜及び、厚さ約６６ｎｍのシリコン膜を形成し
た。その後、６５０℃６分の熱処理を行った。続いて、シリコン膜に対してレーザ光を照
射してポリシリコンを形成した後に、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁層、ソース電
極及びドレイン電極、層間絶縁層、電極などを形成し、トランジスタを作製した。ここで
、６５０℃６分の熱処理を行った後の工程では、これ以上の温度のかかる工程は行ってい
ない。
【０１２８】
このようにして、ガラス基板上に剥離層及び被剥離層を有するサンプルを作製した。
【０１２９】
その後、支持基板を２０ｍｍ×１２６．６ｍｍに分断し、テープ１７３としてＵＶフィル
ム（電気化学工業株式会社製  ＵＨＰ−０８１０ＭＣ）をテープマウンタにより貼り付け
た後、ＵＶフィルムの端部を約２０ｍｍ基板から剥離し、上記治具に取り付けた。
【０１３０】
基板からの剥離試験には、島津製作所製の小型卓上試験機（ＥＺ−ＴＥＳＴ  ＥＺ−Ｓ−
５０Ｎ）を用いた。基板からの剥離試験方法には、日本工業規格（ＪＩＳ）の規格番号Ｊ
ＩＳ  Ｚ０２３７に準拠する粘着テープ・粘着シート試験方法を参考にした。なお、液体
の供給は、試料を上記治具に取り付けた後、基板から剥離が進行した部分と、まだ剥離が
進行していない部分との境界部分にスポイトで滴下することで行った。
【０１３１】
図９は、基板からの剥離時に導入する液体の種類を換えて、基板からの剥離に要する力を
測定した結果である。
【０１３２】
評価に用いた液体は大きく分けて、水、水溶液、プロトン性極性溶媒、非プロトン性極性
溶媒、無極性溶媒の４種類である。水または水溶液として、純水、ＣＯ２水溶液、ＨＣｌ
水溶液、ＮａＨＣＯ３水溶液を用いた。プロトン性極性溶媒としては、蟻酸、エタノール
、メタノール、２プロパノール、エチレングリコール、アニリンを用いた。非プロトン性
極性溶媒としては、アセトン、アセトニトリル、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、酢酸エチル、Ｎメチ
ルピロリドン、クロロホルム、イオン液体であるＮ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｎ−ｎ−ｐｅｎｔｙ
ｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｎ
ｙｌ）ｉｍｉｄｅを用いた。無極性溶媒としては、トルエン、ヘキサン、フロリナート、
ベンゼンを用いた。また、比較として、液体を導入しない場合の基板からの剥離に要する
力も測定した。
【０１３３】
図９に示す結果から、水または水溶液といった水を含む液体を導入した場合では、液体を
用いない場合に比べて基板からの剥離に要する力が低減する、すなわち基板からの剥離性
が向上する傾向が見られた。一方、水以外の液体では、プロトン性極性溶媒、非プロトン
性極性溶媒、無極性溶媒の順に基板からの剥離に要する力が大きくなっていく傾向が見ら
れ、特に無極性溶媒の場合は、基板からの剥離性に関しては逆効果であることが解かった
。
【０１３４】
この結果から、剥離面に液体を導入して基板からの剥離性を向上させる要因として、水素
（水素イオン）の存在が関与していることが示唆され、特に水または水溶液系の液体を選
択した場合により効果的に作用すると推察される。
【０１３５】
〈水分子の効果について〉以下では、水分子を導入した場合における剥離過程を計算する
ことで、水分子が基板からの剥離性に与える影響を解析した結果について説明する。
【０１３６】
上記では、Ｗ−Ｎ−ＷよりもＷ−Ｏ−Ｗの方が剥離が生じにくいことが推測されることを
示した。したがって本計算において、より結合エネルギーの高いＷＯ３内のＷ−Ｏ結合エ
ネルギーに着眼して計算を行った。
【０１３７】
図１０（Ａ）に、計算に用いたモデルを示す。ＷＯ３の結晶構造における（００１）面で
剥離が生じている。ここで、注目する２つのＷ原子間を架橋するＯ原子を境に、図面左側
から剥離が進行している場合を考える。当該Ｏ原子より図面左側では上下の層が分断され
、当該Ｏ原子を含む図面右側では上下の層が結合している状態である。図面左上には剥離
された表面が存在し、図面左下にも剥離された表面が存在している。ここで、破線で囲っ
た水分子が注目するＯ原子に近い位置に、存在している場合と、と存在していない場合に
関して計算によって検討した。
【０１３８】
そして、上層の剥離された表面積と下層の剥離された表面積を力学的力によって広げる場
合を考え、上層の剥離された表面と、下層の剥離された表面の結合部分を、力学的力によ
って剥離する時に必要な剥離エネルギーを見積もった。
【０１３９】
続いて、検討した剥離過程について説明する。水分子が存在していない場合では、図１０
（Ｂ）に示すように、剥離に伴い２つのＷ原子間を架橋するＷ−Ｏ結合が開裂する。開裂
後にはＷ原子及びＯ原子にダングリングボンド（未結合手）が生成するが、これを終端す
る原子は存在しない。
【０１４０】
一方、図１０（Ｃ）に示すように、水分子が存在している場合では、剥離前には水分子が
２つのＷ原子間を架橋するＯ原子と水素結合を形成していると考えられる。水素結合を形
成することで、２つのＷ原子間を架橋するＯ原子は水素結合形成なしの場合よりもより負
の電荷を帯び、水分子の水素のうち、水素結合に関与している一方のＨ原子は他方のＨ原
子と比較してより正電荷を帯びるようになる。その結果両者の間に静電的な相互作用が働
くことで緩和効果が生じ、Ｗ−Ｏ結合が弱まる可能性がある。また、剥離に伴いＷ−Ｏ結
合が開裂し、Ｗ原子及びＯ原子にダングリングボンドが生成するが、水分子に由来したＨ
基及びＯＨ基によりこれらの終端が起こると考えられる。この終端により２つのＯＨ基由
来の立体効果が生じ、次に開裂するＷ−Ｏ結合が弱まっている可能性がある。
【０１４１】
このように、基板からの剥離に対して水分子が与える影響として、剥離前の静電的な相互
作用による緩和効果または剥離後のＯＨ基同士の立体効果などが考えられる。以下では、
これらの効果により、基板からの剥離が生じ易くなりうるという仮説を計算により検証す
る。
【０１４２】
計算方法には、「Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（量子力学計算）」／「Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（分子力学計算）」（ＱＭ／ＭＭ）法の一つであるＯＮ
ＩＯＭ法を用いた。図１０（Ａ）に示す計算モデル中で、球で示したＱＭ領域には、密度
汎関数法を用い、汎関数はＢ３ＬＹＰを使用した。基底関数はＬａｎＬ２ＤＺを使用した
。棒で示したＭＭ領域には力場として「Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｆｏｒｃｅ  Ｆｉｅｌｄ」
を使用した。電荷は０、スピン多重度は一重項状態を考慮した。
【０１４３】
まず、水分子が存在している場合としていない場合について、電荷分布と構造の変化を解
析した。図１１（Ａ）に水分子が存在しない場合の２つのＷ原子間がＯ原子で架橋された
構造を、図１１（Ｂ）に水分子が存在している場合の２つのＷ原子間がＯ原子で架橋され
た構造をそれぞれ示す。また、図１１（Ａ）、（Ｂ）中に番号を付記した原子における電
荷分布（Ｍｕｌｌｉｋｅｎ電荷）を表１に示す。
【０１４４】
【表１】
2020065064.tif 000003
【０１４５】
表１より、剥離前の２つのＷ原子間がＯ原子で架橋された構造では、水分子の存在によっ
て２つのＷ原子間を架橋している、番号２で示すＯ原子（以下、２Ｏと表記する）の電荷
分布がよりマイナスに変化していることがわかる。これは、２つのＷ原子間を架橋してい
るＯ原子と水分子との間に水素結合が形成され、電子が当該２Ｏ原子へ引き寄せられてい
ることを示唆する。さらに、架橋構造の１Ｗ−２Ｏ結合距離に着目すると、水分子が存在
している場合には結合距離が長くなっている。
【０１４６】
以上のことから、２つのＷ原子間を架橋している２Ｏ原子と、水分子の４Ｈ原子との水素
結合間の電子密度の上昇に伴い、１Ｗ−２Ｏ結合間の電子密度が低下し、１Ｗ−２Ｏの結
合が切れ易い状態となっていると推察される。この結果は、水分子の静電的な相互作用に
より構造緩和が起こり、剥離が生じ易くなっていることを示唆する。
【０１４７】
本実施の形態ではＨ２Ｏにおける水素結合により剥離を生じやすくした例を計算したが、
Ｈ２Ｏ以外の分子における水素結合を用いて剥離エネルギーを低減させても構わない。ま
た、水素結合以外の化学結合を利用して、剥離エネルギーを低減させてもよい。
【０１４８】
次に、２つのＯＨ基による立体効果について検証を行った。１つの仮説として、水分子に
由来するＨ基及びＯＨ基により、ダングリングボンドの終端が生じると仮定すると、図１
２（Ａ）に示すように、２つのＷ原子間がＯ原子で架橋されている場合（左図）に比べて
、２つのＯＨ基で２つのＷ原子のダングリングボンドが終端されている場合（右図）では
、２つのＯＨ基間の立体的な反発により上層と下層の間隔が広がること（立体効果）が予
測される。
【０１４９】
図１２（Ｂ）に解析した構造とエネルギーの変化を示す。図１２（Ｂ）中、楕円で囲った
領域は、２つのＯＨ基同士による立体効果が生じている領域である。図１２（Ｂ）の下方
には、立体効果が生じている領域に隣接した箇所と、これより十分に離れた箇所における
それぞれの２つのＷ原子間がＯ原子で架橋された構造を拡大した図を示している。
【０１５０】
上記２つの箇所における架橋構造を比較すると、２つのＯＨ基同士による立体効果により
Ｗ−Ｗ間結合距離が０．０３１ｎｍ程度、Ｗ−Ｏ結合距離が０．０１１ｎｍ程度、いずれ
も長くなっている。このことは、Ｗ−Ｏ間結合が弱まり、結合が切れ易い状態であること
を示す。またこの立体効果が生じることにより上層と下層とが上下に引き延ばされて０．
９５ｅＶ程度活性化されているため、Ｗ−Ｏ結合が開裂し易い状態となっている。
【０１５１】
以上の結果から、ＯＨ基によるダングリングボンドの終端が行われるとＯＨ基に由来する
立体効果により、剥離がより生じ易くなることを示唆する。
【０１５２】
続いて、ダングリングボンドがＯＨ基により終端されない場合と、された場合のエネルギ
ーダイアグラムを検討した。ここでは、水分子が存在しない場合の物理的な力による酸化
タングステンの剥離過程を検討した。解析を行った反応経路とエネルギーダイアグラムを
図１３に示す。
【０１５３】
反応経路としては、図１３に示す状態１から状態２へと反応する過程を検討した。状態１
は、２つのＷ原子間をＯ原子が架橋している状態である。状態２は、Ｗ−Ｏ結合が開裂し
、１つのＷ原子および１つのＯ原子にダングリングボンドが１つずつ存在している状態で
ある。
【０１５４】
続いて、ダングリングボンドがＯＨ基により終端されるという仮説を検証した。ここでは
、水分子が存在する場合の物理的な力による酸化タングステンの剥離過程において、水分
子による加水分解がどのように生じるのかを検討した。解析を行った反応経路とエネルギ
ーダイアグラムを図１４に示す。
【０１５５】
反応経路としては、図１４に示す状態１から状態２を経て状態３へと反応する過程を検討
した。状態１は、２つのＷ原子間を架橋しているＯ原子と水分子とが弱い相互作用をした
状態である。状態２は、水分子由来のＯ原子がＷ原子と結合を形成し、水分子由来のＨ原
子が２つのＷ原子間を架橋しているＯ原子の近傍に移動する遷移状態である。状態３は、
Ｗ−Ｏ結合が開裂し、２つのダングリングボンドが２つのＯＨ基により終端された状態で
ある。
【０１５６】
状態１を基準としたエネルギーダイアグラムを図１４の下方に示している。状態２は剥離
と２つのＯＨ基終端が同時に起こる遷移状態であり、活性化エネルギーは２．２８ｅＶで
ある。この値は、水分子が存在しない場合の活性化エネルギー（３．６１ｅＶ）よりも低
く、水分子が存在することによって、剥離が生じ易くなっていることが示唆される。
【０１５７】
遷移後の状態３では相対エネルギーが２．０６ｅＶであり、状態１よりも不安定な状態で
あることがわかる。これは、２つのＯＨ基同士の立体効果による影響であると考えられる
。
【０１５８】
以上の結果から、剥離現象は２つのＯＨ基によるダングリングボンドの終端と同時に進行
すると、エネルギー的に有利であることが分かった。このような水分子の働きにより、剥
離過程における基板からの剥離性が向上していると考えられる。
【０１５９】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施すること
ができる。
【０１６０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製することのできる可撓性を有する表示装
置の例について説明する。可撓性とは、曲げ、撓めることが可能であることをいう。また
、フレキシブル性は最終製品において利用される場合のほか、製造工程中に利用される場
合もある。後者の場合、最終製品としては可撓性を有さない場合もある。
【０１６１】
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイスもしくは光源（照明装置など
も含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ
Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けら
れたモジュール、または表示素子にＣＯＧ方式により駆動回路が直接実装されたモジュー
ルも全て表示装置に含むものとする。
【０１６２】
図１５は、本発明の一態様の表示装置３００の上面図である。なお、図１５では、図の明
瞭化のために一部の要素を拡大、縮小、透過、または省略して図示している。
【０１６３】
表示装置３００は、第１の可撓性基板３０１上に設けられた画素部３０２と、当該画素部
を駆動するための第１の回路部３０４および第２の回路部３０５と、画素部３０２、第１
の回路部３０４および第２の回路部３０５を囲むように配置されるシール材３１２と、第
１の可撓性基板３０１に対向するように設けられる第２の可撓性基板３０７と、を有する
。なお、第１の回路部３０４としては、例えば信号線駆動回路（ソースドライバ）、第２
の回路部３０５としては、例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバ）を有することがで
きる。
【０１６４】
第１の可撓性基板３０１と第２の可撓性基板３０７は、シール材３１２によって接着され
ている。また、図１５には図示しないが、第１の可撓性基板３０１と第２の可撓性基板３
０７の間には表示素子が設けられる。すなわち、画素部３０２、第１の回路部３０４、第
２の回路部３０５、および表示素子は、第１の可撓性基板３０１とシール材３１２と第２
の可撓性基板３０７によって封止されている。
【０１６５】
また、表示装置３００は、第１の可撓性基板３０１上のシール材３１２によって囲まれて
いる領域とは異なる領域に、画素部３０２、第１の回路部３０４および第２の回路部３０
５と電気的に接続されるＦＰＣ端子部３０８（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅ
ｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）が設けられる。
【０１６６】
また、ＦＰＣ端子部３０８には、ＦＰＣ３１６が接続され、ＦＰＣ３１６によって画素部
３０２、第１の回路部３０４および第２の回路部３０５に各種信号等が供給される。また
、画素部３０２、第１の回路部３０４、第２の回路部３０５、およびＦＰＣ端子部３０８
には、信号線３１０が各々接続されている。ＦＰＣ３１６により供給される各種信号等は
、信号線３１０を介して、画素部３０２、第１の回路部３０４および第２の回路部３０５
に与えられる。
【０１６７】
なお、図１５では、画素部３０２を駆動するための回路を二つの領域に配置する構成を例
示したが、当該回路の構成はこれに限られない。例えば、当該回路を一つの領域にまとめ
て配置してもよい。また、当該回路を三つ以上に分割して配置してもよい。また、第１の
回路部３０４および第２の回路部３０５のいずれか一方のみを第１の可撓性基板３０１上
に形成し、他方の回路を外付けにしてもよい。
【０１６８】
図１５では、画素部３０２のトランジスタ３５０と、画素部３０２を駆動するための回路
のトランジスタ３５２の構造を異ならせた例を示している。
【０１６９】
図１５の画素部３０２のトランジスタ３５０は、図２８（Ａ）に示すセルフアライン型の
トップゲート構造である。なお、図２８（Ａ）に示すトランジスタは可撓性基板に転置す
る前の構成である。
【０１７０】
また、画素部３０２を駆動するための回路のトランジスタ３５２は、図３１（Ａ）に示す
セルフアライン型のトップゲート構造である。なお、図３１（Ａ）に示すトランジスタは
可撓性基板に転置する前の構成である。トランジスタ３５２は、第３の酸化物半導体層９
４２ａ、第２の酸化物半導体層９４２ｂ、および第１の酸化物半導体層９４２ｃがゲート
絶縁膜側から順に積層されている。
【０１７１】
第１の酸化物半導体層９４２ｃおよび第３の酸化物半導体層９４２ａを構成する材料は、
ＩｎＭ１ｘＺｎｙＯｚ（ｘ≧１、ｙ＞１、ｚ＞０、Ｍ１＝Ｇａ、Ｈｆ等）で表記できる材
料を用いる。また、第２の酸化物半導体層９４２ｂを構成する材料は、ＩｎＭ２ｘＺｎｙ
Ｏｚ（ｘ≧１、ｙ≧ｘ、ｚ＞０、Ｍ２＝Ｇａ、Ｓｎ等）で表記できる材料を用いる。
【０１７２】
第１の酸化物半導体層９４２ｃの伝導帯下端および第３の酸化物半導体層９４２ａの伝導
帯下端に比べて第２の酸化物半導体層９４２ｂの伝導帯下端が真空準位から最も深くなる
ような井戸型構造を構成するように、第１、第２、および第３の酸化物半導体層の材料を
適宜選択する。
【０１７３】
例えば、第１の酸化物半導体層９４２ｃおよび第３の酸化物半導体層９４２ａを原子数比
がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、１：３：２、１：３：４、１：３：６、１：４：５、
１：６：４、または１：９：６である酸化物半導体層で形成し、第２の酸化物半導体層９
４２ｂの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、５：５：６、または３：１：２であ
る酸化物半導体層で形成することができる。
【０１７４】
第１の酸化物半導体層９４２ｃ乃至第３の酸化物半導体層９４２ａの構成元素は同一であ
るため、第２の酸化物半導体層９４２ｂは、第３の酸化物半導体層９４２ａとの界面にお
ける欠陥準位（トラップ準位）が少ない。詳細には、当該欠陥準位（トラップ準位）は、
ゲート絶縁膜と第３の酸化物半導体層９４２ａとの界面における欠陥準位よりも少ない。
このため、上記のように酸化物半導体層が積層されていることで、トランジスタの経時変
化や信頼性試験によるしきい値電圧の変動量を低減することができる。
【０１７５】
また、第１の酸化物半導体層９４２ｃの伝導帯下端および第３の酸化物半導体層９４２ａ
の伝導帯下端に比べて第２の酸化物半導体層９４２ｂの伝導帯下端が真空準位から最も深
くなるような井戸型構造を構成するように、第１、第２、および第３の酸化物半導体層の
材料を適宜選択することで、トランジスタの電界効果移動度を高めることが可能であると
共に、トランジスタの経時変化や信頼性試験によるしきい値電圧の変動量を低減すること
ができる。
【０１７６】
また、第１の酸化物半導体層９４２ｃ乃至第３の酸化物半導体層９４２ａに、結晶性の異
なる酸化物半導体を適用してもよい。なお、少なくともチャネル形成領域となりうる第２
の酸化物半導体層９４２ｂは結晶性を有する膜であることが好ましく、表面に対して垂直
方向にｃ軸配向した膜であることがより好ましい。
【０１７７】
なお、図３１（Ａ）などに示すトップゲート型トランジスタのチャネル形成領域における
チャネル幅方向の断面は、図３５（Ａ）に示すような構成であることが好ましい。なお、
図３５（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタは可撓性基板に転置する前の構成である。当該
構成において、ゲート電極層９２０は、酸化物半導体層９４０のチャネル幅方向を電気的
に取り囲み、オン電流が高められる。このようなトランジスタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎ
ｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造とよぶ。
【０１７８】
また、図３０（Ａ）、（Ｂ）に示すような導電膜９２１を有するような構成において、ゲ
ート電極層９２０と導電膜９２１を同電位とする場合には図３５（Ｂ）に示すように、コ
ンタクトホールを介して両者を接続させてもよい。なお、図３０（Ａ）、（Ｂ）に示すト
ランジスタは可撓性基板に転置する前の構成である。
【０１７９】
また、画素部３０２を駆動するための回路は、画素部３０２に含まれるトランジスタと同
様に第１の可撓性基板３０１上に形成する構成であってもよい。画素部３０２を駆動する
ための回路は、画素部３０２に含まれるトランジスタと同じ構造とし、チャネル長を異な
らせることで電界効果移動度を高めてもよい。代表的には、駆動回路部に含まれるトラン
ジスタ１９４のチャネル長を２．５μｍ未満、または１．４５μｍ以上２．２μｍ以下と
することができる。一方、画素部に含まれるトランジスタ１９０のチャネル長を２．５μ
ｍ以上、または２．５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。
【０１８０】
駆動回路部に含まれるトランジスタのチャネル長を、２．５μｍ未満、好ましくは１．４
５μｍ以上２．２μｍ以下とすることで、画素部に含まれるトランジスタと比較して、電
界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流増大させることができる。この結果、
高速動作が可能な駆動回路部を作製することができる。
【０１８１】
また、駆動回路部に含まれるトランジスタの電界効果移動度が高いことで、入力端子数を
削減することができる。
【０１８２】
また、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）などでＩＣチップを実装する構成であって
もよい。また、ＴＣＰなどを接続する構成であってもよい。
【０１８３】
なお、表示装置３００が有する画素部３０２、第１の回路部３０４および第２の回路部３
０５は、チャネル形成領域が酸化物半導体層で形成された複数のトランジスタを有してい
る。
【０１８４】
酸化物半導体層を用いたトランジスタは移動度が高いためトランジスタの占有面積を小さ
くすることができ、開口率を向上させることができる。また、当該トランジスタを用いて
画素部３０２と同一基板上に第１の回路部３０４および第２の回路部３０５を形成するこ
ともできる。また、当該トランジスタはオフ電流が極めて小さく、画像信号等の保持時間
を長くすることができることから、フレーム周波数を低くすることができ、表示装置の消
費電力を低減させることができる。
【０１８５】
また、酸化物半導体層としては、ｃ軸に配向した結晶を有することが好ましい。トランジ
スタのチャネル形成領域に当該結晶を有する酸化物半導体層を用いると、例えば、表示装
置３００を曲げる際に当該酸化物半導体層にクラック等が入りにくくなるため、信頼性を
向上させることができる。
【０１８６】
したがって、酸化物半導体層を用いたトランジスタを用いることで、例えば非晶質シリコ
ン層や多結晶シリコン層を用いるよりも優れた表示装置を形成することができる。
【０１８７】
表示装置３００に含まれる表示素子としては、代表的に液晶素子や発光素子を用いること
ができる。
【０１８８】
次に、液晶素子を用いた表示装置３００ａについて説明する。図１６は、表示装置３００
に液晶素子を用いた場合における、図１５に示す一点鎖線Ａ１−Ａ２の断面図である。
【０１８９】
表示装置３００ａは、第１の可撓性基板３０１と、第１の接着層３１８ａと、第１の絶縁
膜３２１ａと、第１の素子層と、第２の素子層と、第２の絶縁膜３２１ｂと、第２の接着
層３１８ｂと、第２の可撓性基板３０７が、上記順序で積層されている。
【０１９０】
図１６において第１の素子層は、トランジスタ３５０、３５２と、絶縁膜３６４、３６６
、３６８と、平坦化絶縁膜３７０と、接続電極３６０と、導電膜３７２などを有する。ま
た、第２の素子層は、導電膜３７４と、絶縁膜３３４と、着色層３３６（カラーフィルタ
）と、遮光層３３８（ブラックマトリクス）などを有する。なお、第１の素子層および第
２の素子層においては、上記の要素の一部が含まれない場合もある。また、上記以外の要
素が含まれる場合もある。
【０１９１】
ここで、第１の素子層と第２の素子層は液晶層３７６およびシール材３１２によって密閉
され、液晶素子３７５を形成する。
【０１９２】
第１の可撓性基板３０１と第２の可撓性基板３０７としては、例えば、可撓性を有する程
度の厚さのガラスや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレー
ト（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
メチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（Ｐ
ＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイ
ミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等が挙げ
られる。とくに、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイ
ミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に
有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を
使用することもできる。
【０１９３】
接着層３１８ａ、３１８ｂには、例えば、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹
脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂を用いることができる。例えば、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。特に、エポキ
シ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。
【０１９４】
第１の絶縁膜３２１ａおよび第２の絶縁膜３２１ｂとしては、酸化シリコン膜、酸化窒化
シリコン膜、窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜の単層、またはこれらの積層を
用いることができる。特に、第１の可撓性基板３０１および第１の接着層３１８ａなどに
含まれる不純物がトランジスタ等に拡散することを防止するため、ブロッキング性の高い
窒素を含む膜を用いることが好ましい。
【０１９５】
表示装置３００ａは、引き回し配線部３１１と、画素部３０２と、第１の回路部３０４と
、ＦＰＣ端子部３０８と、を有する。なお、引き回し配線部３１１は、信号線３１０を有
する。
【０１９６】
また、表示装置３００ａにおいては、画素部３０２にトランジスタ３５０、第１の回路部
３０４にトランジスタ３５２がそれぞれ設けられる構成について例示している。
【０１９７】
図１６において、トランジスタ３５０とトランジスタ３５２は、同一のサイズの構成とし
ているが、これに限定されない。トランジスタ３５０とトランジスタ３５２は、適宜サイ
ズ（チャネル長およびチャネル幅等）、または数などを変えることができる。また、図１
６においては、第２の回路部３０５は図示していないが、第１の回路部３０４と同様の構
成とすることができる。
【０１９８】
引き回し配線部３１１が有する信号線３１０は、トランジスタ３５０のソース電極層およ
びドレイン電極層を形成する工程で形成することができる。
【０１９９】
ＦＰＣ端子部３０８は、接続電極３６０、異方性導電膜３８０、およびＦＰＣ３１６を有
する。また、接続電極３６０は、トランジスタ３５０のソース電極層およびドレイン電極
層を形成する工程で形成することができる。また、接続電極３６０は、ＦＰＣ３１６が有
する端子と異方性導電膜３８０を介して、電気的に接続される。
【０２００】
また、画素部のトランジスタ、および駆動回路部に使用するトランジスタに接続する信号
線として、銅元素を含む配線を用いることが好ましい。銅元素を含む配線を用いることで
、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なくすることができる。
【０２０１】
また、図１６において、トランジスタ３５０およびトランジスタ３５２上に、絶縁膜３６
４、３６６、３６８、および平坦化絶縁膜３７０が設けられている。
【０２０２】
絶縁膜３６４、３６６は、同種の材料の絶縁膜を用いることができ、例えば、酸化シリコ
ン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。ここで、絶縁膜３６４は欠陥量が少なく
、絶縁膜３６６は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を
用いて形成することが好ましい。なお、絶縁膜３６４、３６６を同種材料の単層で形成し
てもよい。絶縁膜３６８は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロ
ッキングできる機能を有する。例えば、窒化絶縁膜などを用いることが好ましい。
【０２０３】
また、平坦化絶縁膜３７０としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド
樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機
材料を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させるこ
とで、平坦化絶縁膜３７０を形成してもよい。また、平坦化絶縁膜３７０を設けない構成
としてもよい。
【０２０４】
また、トランジスタ３５０が有するソース電極層およびドレイン電極層の一方には、導電
膜３７２が電気的に接続される。導電膜３７２は、平坦化絶縁膜３７０上に形成され画素
電極、すなわち液晶素子の一方の電極として機能する。導電膜３７２としては、可視光に
おいて透光性のある導電膜を用いると好ましい。該導電膜としては、例えば、インジウム
（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。
【０２０５】
液晶素子３７５は、導電膜３７２、導電膜３７４、および液晶層３７６を有する。導電膜
３７４は、第２の可撓性基板３０７側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図１
６に示す表示装置３００ａは、導電膜３７２と導電膜３７４に印加される電圧によって、
液晶層３７６の配向状態を変えることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示す
ることができる。
【０２０６】
なお、図１６において図示しないが、導電膜３７２、３７４の液晶層３７６と接する側に
、それぞれ配向膜を設ける構成としてもよい。そのほか、偏光部材、位相差部材、反射防
止部材などの光学部材（光学基板）などは適宜設けてもよい。例えば、偏光基板および位
相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトな
どを用いてもよい。
【０２０７】
また、第１の可撓性基板３０１と第２の可撓性基板３０７の間には、スペーサ３７８が設
けられる。スペーサ３７８は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のス
ペーサであり、液晶層３７６の膜厚（セルギャップ）を制御するために設けられる。なお
、スペーサ３７８として、球状のスペーサを用いていても良い。
【０２０８】
液晶層３７６を構成する液晶材料としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子
液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これ
らの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カ
イラルネマチック相、等方相等を示す。
【０２０９】
また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい
。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリッ
ク相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現
しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成
物を用いて液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応
答速度が短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によっ
て引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破
損を軽減することができる。
【０２１０】
また、表示素子として液晶素子を用いる場合、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）
モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇ
ｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔ
ｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃ
ｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０２１１】
また、ノーマリブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（ＶＡ）モードを採用した透
過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例
えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モ
ード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、
ＡＳＶモードなどを用いることができる。
【０２１２】
また、画素部３０２における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を
用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、ＲＧＢ
（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の三色に限定されない。例えば、Ｒの画素とＧの画素
とＢの画素とＷ（白）の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配列の
ように、ＲＧＢのうちの２色分で一つの色要素を構成し、色要素よって、異なる２色を選
択して構成してもよい。またはＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加
してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。た
だし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の
表示装置に適用することもできる。
【０２１３】
次に、発光素子を用いた表示装置３００ｂについて説明する。図１７は、表示装置３００
に発光素子を用いた場合における、図１５に示す一点鎖線Ａ１−Ａ２の断面図である。な
お、上述した液晶素子を用いた表示装置３００ａと重複する説明は省略する。
【０２１４】
表示装置３００ｂは、第１の可撓性基板３０１と、第１の接着層３１８ａと、第１の絶縁
膜３２１ａと、第１の素子層４１０と、第２の素子層４１１と、第２の絶縁膜３２１ｂと
、第２の接着層３１８ｂと、第２の可撓性基板３０７が、上記順序で積層されている。
【０２１５】
図１７において第１の素子層４１０は、トランジスタ３５０、３５２と、絶縁膜３６４、
３６６、３６８と、平坦化絶縁膜３７０と、接続電極３６０と、発光素子４８０と、絶縁
膜４３０と、信号線３１０と、接続電極３６０を有する。また、第２の素子層４１１は、
絶縁膜３３４と、着色層３３６と、遮光層３３８と、を有する。また、第１の素子層４１
０と第２の素子層４１１は、封止層４３２およびシール材３１２によって密閉される。な
お、第１の素子層４１０および第２の素子層４１１においては、上記の要素の一部が含ま
れない場合もある。また、上記以外の要素が含まれる場合もある。
【０２１６】
発光素子４８０は、導電膜４４４、ＥＬ層４４６、および導電膜４４８を有する。表示装
置３００ｂは、発光素子４８０が有するＥＬ層４４６が発光することによって、画像を表
示することができる。
【０２１７】
平坦化絶縁膜３７０上の導電膜４４４上には、絶縁膜４３０が設けられる。絶縁膜４３０
は、導電膜４４４の一部を覆う。導電膜４４４にＥＬ層が発する光に対して反射率の高い
導電膜を用い、導電膜４４８にＥＬ層が発する光に対して透光性が高い導電膜を用いるこ
とで、発光素子４８０をトップエミッション構造とすることができる。また、導電膜４４
４に当該光に対して透光性の高い導電膜を用い、導電膜４４８に当該光に対して反射率の
高い導電膜を用いることで、発光素子４８０をボトムエミッション構造とすることができ
る。また、導電膜４４４および導電膜４４８の両方に当該光に対して透光性が高い導電膜
を用いることでデュアルエミッション構造とすることができる。
【０２１８】
また、発光素子４８０と重なる位置に、着色層３３６が設けられ、絶縁膜４３０と重なる
位置、引き回し配線部３１１、および第１の回路部３０４に遮光層３３８が設けられてい
る。着色層３３６および遮光層３３８は、第３の絶縁膜３３４で覆われている。発光素子
４８０と第３の絶縁膜３３４の間は封止層４３２で充填されている。なお、表示装置３０
０ｂにおいては、着色層３３６を設ける構成について例示したが、これに限定されない。
例えば、ＥＬ層４４６を塗り分けにより形成する場合においては、着色層３３６を設けな
い構成としてもよい。
【０２１９】
表示装置３００ｂにおいて、接着層３１８ａ、３１８ｂに乾燥剤を含ませてもよい。例え
ば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着
によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等
のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれている
と、水分などの不純物が発光素子４８０に侵入することを抑制でき、表示装置の信頼性が
向上することができる。
【０２２０】
また、上記封止層４３２に屈折率の高いフィラー（酸化チタン等）を混合することにより
、発光素子４８０からの光取り出し効率を向上させることができる。
【０２２１】
また、接着層３１８ａ、３１８ｂには、光を散乱させる散乱部材を有していてもよい。例
えば、接着層３１８ａ、３１８ｂには、前述した封止層４３２と屈折率が異なる粒子との
混合物を用いることもできる。該粒子は光の散乱部材として機能する。該封止層４３２と
屈折率の異なる粒子は、屈折率の差が０．１以上あることが好ましく、０．３以上あるこ
とがより好ましい。粒子としては、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト等を用いるこ
とができる。酸化チタンおよび酸化バリウムの粒子は、光を散乱させる性質が強く好まし
い。またゼオライトを用いると、封止層４３２等の有する水を吸着することができ、発光
素子の信頼性を向上させることができる。
【０２２２】
第１の可撓性基板３０１および第２の可撓性基板３０７には、それぞれ、靱性が高い材料
を用いることが好ましい。これにより、耐衝撃性に優れ、破損しにくい発光装置を実現で
きる。例えば、第１の可撓性基板３０１および第２の可撓性基板３０７を有機樹脂基板と
することで、基材にガラス基板を用いる場合に比べて、軽量であり、破損しにくい表示装
置を実現できる。
【０２２３】
また、第１の可撓性基板３０１に、熱放射率が高い材料を用いると表示装置の表面温度が
高くなることを抑制でき、表示装置の破壊や信頼性の低下を抑制できる。例えば、第１の
可撓性基板３０１を金属基板と熱放射率の高い層（例えば、金属酸化物やセラミック材料
を用いることができる）の積層構造としてもよい。
【０２２４】
なお、本実施の形態の発光装置には、タッチセンサやタッチパネルが設けられていてもよ
い。なお、タッチセンサは、第１の可撓性基板３０１、或いは、第２の可撓性基板３０７
に直接形成されていてもよいし、別の基板に形成されたタッチパネルを配置してもよい。
【０２２５】
また、トランジスタ３５０、３５２の構造は特に限定されない。例えば、スタガ型のトラ
ンジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート
型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。
【０２２６】
トランジスタ３５０、３５２には、酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、シリ
コンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を用いることが好ましい。シリコンより
もバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジス
タのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
【０２２７】
例えば、上記酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）もしくは亜鉛（Ｚｎ）を含
むことが好ましい。より好ましくは、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、
Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ又はＨｆ等の金属）で表記される酸化物を含む。
【０２２８】
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、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、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−Ｚ
ｎ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−Ｚｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｃ−Ｚｎ系
酸化物、Ｉｎ−Ｙ−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、Ｉ
ｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ
−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚ
ｎ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。
【０２２９】
ここで、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。
【０２３０】
酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに大別される。非
単結晶酸化物半導体膜とは、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓ
ｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜、多結晶酸化物半導体膜
、微結晶酸化物半導体膜、非晶質酸化物半導体膜などをいう。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は
、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。
【０２３１】
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はｃ軸が半導体層の被形成面、
又は半導体層の上面に対し垂直に配向し、かつ隣接する結晶部間には粒界を有さない酸化
物半導体膜を用いることが好ましい。このような酸化物半導体は結晶粒界を有さないため
、本発明の一態様を適用して形成した可撓性を有する装置を湾曲させたときの応力によっ
て酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、可撓性を有
し、湾曲させて用いる表示装置等の装置に、このような酸化物半導体を好適に用いること
ができる。
【０２３２】
また、半導体層としてこのような材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼
性の高いトランジスタを実現できる。
【０２３３】
また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘
って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表
示領域に表示した画像の輝度を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その
結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
【０２３４】
第１の素子層４１０において、発光素子は、一対のガスバリア性の高い絶縁膜の間に設け
られていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制
でき、発光装置の信頼性の低下を抑制できる。
【０２３５】
ガスバリア性の高い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪
素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。ま
た、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
【０２３６】
例えば、ガスバリア性の高い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０−５［ｇ／ｍ２・ｄａｙ
］以下、好ましくは１×１０−６［ｇ／ｍ２・ｄａｙ］以下、より好ましくは１×１０−
７［ｇ／ｍ２・ｄａｙ］以下、さらに好ましくは１×１０−８［ｇ／ｍ２・ｄａｙ］以下
とする。
【０２３７】
第２の可撓性基板３０７は透光性を有し、少なくとも第１の素子層４１０が有する発光素
子の発する光を透過する。また、第２の可撓性基板３０７の屈折率は、大気の屈折率より
も高い。
【０２３８】
ガラスに比べて有機樹脂は重量が軽いため、第２の可撓性基板３０７として有機樹脂を用
いると、ガラスを用いる場合に比べて発光装置を軽量化でき、好ましい。
【０２３９】
第２の接着層３１８ｂは、透光性を有し、少なくとも第１の素子層４１０が有する発光素
子の発する光を透過する。また、第２の接着層３１８ｂの屈折率は、大気の屈折率よりも
高い。
【０２４０】
第２の接着層３１８ｂには、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性
の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透
湿性が低い材料が好ましい。
【０２４１】
また、第２の接着層３１８ｂに乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の
酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸着する
物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によ
って水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が
発光素子に侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が向上するため好ましい。
【０２４２】
また、第２の接着層３１８ｂに屈折率の高いフィラー（酸化チタン等）を混合することに
より、発光素子からの光取り出し効率を向上させることができ、好ましい。
【０２４３】
また、第２の接着層３１８ｂには、光を散乱させる散乱部材を有していてもよい。例えば
、第２の接着層３１８ｂには、上記樹脂と上記樹脂と屈折率が異なる粒子との混合物を用
いることもできる。該粒子は光の散乱部材として機能する。
【０２４４】
また、第１の接着層３１８ａは、第２の接着層３１８ｂと同様の材料を用いることができ
る。発光素子からの光を取り出さない側に第１の接着層３１８ａを有する場合、第１の接
着層３１８ａの透光性や屈折率は問わない。
【０２４５】
なお、第１の接着層３１８ａは、実施の形態１に示すように作製基板７０１上に剥離層７
０３を形成し、剥離層７０３上に被剥離層７０５を形成した後、作製基板７０１と被剥離
層７０５とを分離させた後に、第１の可撓性基板３０１と被剥離層７０５とを接着させる
ために用いている。
【０２４６】
ここで、実施の形態１に示す作製基板７０１と被剥離層７０５とを分離させる際に用いる
剥離装置の例を以下に示す。
【０２４７】
本発明の一態様は、加工部材の第１の部材を保持することができる構造体と、加工部材の
第２の部材を保持することができるステージと、を有し、第１の部材を巻き取りながら、
構造体とステージの間の加工部材を、第１の部材及び第２の部材に分離する、剥離装置で
ある。
【０２４８】
本発明の一態様の剥離装置を用いることで、加工部材を歩留まりよく第１の部材及び第２
の部材に分離することができる。本発明の一態様の剥離装置は、複雑な構成を有さず、幅
広い大きさの加工部材の剥離に対応できる。
【０２４９】
以下では、剥離装置の構成と動作、及び剥離装置を用いた剥離方法について例示する。
【０２５０】
＜構成例１＞
図１８、図１９、図２０を用いて、加工部材２０３から第１の部材２０３ａを剥離するこ
とで、第１の部材２０３ａ及び第２の部材２０３ｂを分離する例を示す。
【０２５１】
まず、剥離を行う直前の剥離装置の斜視図を図１８（Ａ）に示し、正面図を図１８（Ｂ）
に示し、側面図を図１８（Ｄ）に示す。
【０２５２】
図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）、図１８（Ｄ）に示す剥離装置は、構造体２
０１及びステージ２０５を有する。構造体２０１は、凸面を有する。ステージ２０５は、
該凸面に対向する支持面を有する。
【０２５３】
図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）、図１８（Ｄ）では、剥離装置の該凸面と該
支持面の間に加工部材２０３が配置されている。
【０２５４】
図１８（Ｃ）に、図１８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）とは、構造体２０１に対する加工部材２
０３の配置が異なる場合の上面図を示す。図１８（Ａ）では、加工部材２０３の辺部から
剥離を始める場合を示すが、図１８（Ｃ）に示すように、加工部材２０３の角部から剥離
を始めてもよい。加工部材２０３の辺部から剥離を始める場合は、短辺から剥離を開始し
、長辺方向に剥離を行うことが好ましい。これにより、構造体の回転速度などの条件の制
御が容易となり、剥離の歩留まりを高めることができる。
【０２５５】
加工部材２０３は、シート状であり、シート状の第１の部材２０３ａ及びシート状の第２
の部材２０３ｂからなる。第１の部材２０３ａ及び第２の部材２０３ｂは、それぞれ、単
層であっても積層であってもよい。加工部材２０３は、剥離の起点が形成されていること
が好ましい。これにより、第１の部材２０３ａ及び第２の部材２０３ｂの界面で剥離をす
ることが容易となる。
【０２５６】
剥離装置が搬送手段を有する場合は、該搬送手段によって、ステージ２０５上に加工部材
２０３が配置されてもよい。
【０２５７】
図１８（Ｄ）の二点鎖線で囲った箇所の拡大図に示すように、構造体２０１の凸面を、加
工部材２０３に形成された点状又は線状（実線、破線、枠状含む）の剥離の起点２０２と
重ねる。その後、構造体２０１が回転することで、加工部材２０３に第１の部材２０３ａ
を引き剥がす力がかかり、剥離の起点２０２の近傍から第１の部材２０３ａが剥がれる。
そして、加工部材２０３は、第１の部材２０３ａと第２の部材２０３ｂに分離される。
【０２５８】
構造体２０１は凸面を有していればよく、例えば、円筒状（円柱状、直円柱状、楕円柱状
、放物柱状、なども含む）、円筒の一部状、球状、球の一部状等の構造物であればよい。
例えば、ドラムローラ等のローラを用いることができる。
【０２５９】
構造体の材質としては、金属、合金、有機樹脂等が挙げられる。構造体は内部に空間や空
洞を有してもよい。
【０２６０】
図２１（Ｃ）、（Ｄ）に、一部の面に凸面を含む構造体２５１、構造体２５２をそれぞれ
示す。構造体２５１、構造体２５２は、それぞれ円筒の一部状の構造を有する。
【０２６１】
構造体が有する凸面の曲率半径は、ステージ２０５の支持面の曲率半径より小さい。凸面
の曲率半径は、例えば、０．５ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることができる。例えば、
フィルムを剥離する場合、凸面の曲率半径を０．５ｍｍ以上５００ｍｍ以下としてもよく
、具体例としては、１５０ｍｍ、２２５ｍｍ、又は３００ｍｍ等が挙げられる。このよう
な凸面を有する構造体としては、例えば、直径３００ｍｍ、４５０ｍｍ、又は６００ｍｍ
のローラ等が挙げられる。なお、加工部材の厚さや大きさによって、凸面の曲率半径の好
ましい範囲は変化する。したがって、これらに限られず、本発明の一態様において、構造
体は、凸面の曲率半径が、ステージ２０５の支持面の曲率半径より小さければよい。
【０２６２】
加工部材２０３が、密着性の低い積層構造を含む場合、該密着性の低い界面で剥離してし
まい、剥離の歩留まりが低下する場合がある。例えば、加工部材２０３が有機ＥＬ素子を
含む場合には、ＥＬ層を構成する２層の界面や、ＥＬ層と電極の界面で剥離され、第１の
部材２０３ａと第２の部材２０３ｂの界面で剥離できない場合がある。したがって、第１
の部材２０３ａと第２の部材２０３ｂの界面で剥離できるよう、凸面の曲率半径を設定す
る。また、構造体２０１の回転速度等により制御してもよい。
【０２６３】
また、凸面の曲率半径が小さすぎると、凸面に巻き取られた第１の部材２０３ａに含まれ
る素子が壊れる場合がある。したがって、凸面の曲率半径は０．５ｍｍ以上であることが
好ましい。
【０２６４】
また、凸面の曲率半径が大きいと、ガラス、サファイア、石英、シリコン等の可撓性が低
く、剛性が高い基板を凸面で巻き取ることができる。したがって、凸面の曲率半径は、例
えば、３００ｍｍ以上であることが好ましい。
【０２６５】
また、凸面の曲率半径が大きいと、剥離装置が大型化してしまい、設置場所などに制限が
かかる場合がある。したがって、凸面の曲率半径は、例えば、１０００ｍｍ以下であるこ
とが好ましく、５００ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０２６６】
凸面の少なくとも一部は、粘着性を有していてもよい。例えば、凸面の一部又は全体に粘
着テープ等を貼ってもよい。また、凸面の少なくとも一部は、第１の部材２０３ａに対す
る密着性を有していてもよい。また、構造体２０１が吸着機構を有し、凸面が、第１の部
材２０３ａを吸着できてもよい。
【０２６７】
構造体２０１やステージ２０５は、前後、左右、上下の少なくともいずれか一に移動可能
であってもよい。構造体２０１の凸面とステージ２０５の支持面の間の距離が可変である
と、様々な厚みの加工部材の剥離が行えるため好ましい。構成例１では、構造体２０１が
ステージ２０５の長手方向に移動可能である例を示す。
【０２６８】
ステージ２０５上に配置された部材等（例えば、加工部材２０３や、第２の部材２０３ｂ
）を保持するための保持手段としては、吸引チャック、静電チャック、メカニカルチャッ
ク等のチャックが挙げられる。例えば、ポーラスチャックを用いてもよい。また、吸着テ
ーブル、ヒーターテーブル、スピンナーテーブル等に部材を固定してもよい。
【０２６９】
次に、剥離途中の剥離装置の斜視図を図１９（Ａ）に示し、正面図を図１９（Ｂ）に示し
、側面図を図１９（Ｃ）に示す。また、剥離後の剥離装置の斜視図を図２０（Ａ）に示し
、正面図を図２０（Ｂ）に示し、側面図を図２０（Ｃ）に示す。
【０２７０】
構造体２０１の中心には回転軸２０９がある。構造体２０１の回転する方向を図１９（Ａ
）、（Ｃ）等に示すが、構造体２０１は逆方向に回転することができてもよい。また、ガ
イド２０７の溝に沿って回転軸２０９が移動することで、ステージ２０５の長手方向に構
造体２０１が移動することができる（図１９（Ｃ）、図２０（Ｃ）の左右方向）。
【０２７１】
構造体２０１が回転することで、構造体２０１の凸面と重なる第１の部材２０３ａは、剥
離の起点の近傍より、加工部材２０３から剥離され、凸面に巻き取られながら、第２の部
材２０３ｂと分離される。構造体２０１の凸面で第１の部材２０３ａが保持され、ステー
ジ２０５上には第２の部材２０３ｂが保持される。
【０２７２】
本発明の一態様の剥離装置において、ステージ２０５又は構造体２０１の少なくとも一方
が移動することで、ステージ２０５に対する構造体２０１の回転中心の位置が移動できれ
ばよい。構成例１では、構造体２０１の回転中心自体が移動する例を示す。具体的には、
ステージ２０５が静止した（又は固定された）状態で、構造体２０１が、第１の部材２０
３ａを巻き取りながら加工部材２０３の一の端部側から対向する他の端部側に向かって移
動（回転移動）することができる例を示す。
【０２７３】
構造体２０１の凸面の線速度は、ステージ２０５に対する構造体２０１の回転中心の移動
速度以上である。
【０２７４】
第１の部材２０３ａ又は第２の部材２０３ｂに張力を加えながら、第１の部材２０３ａ及
び第２の部材２０３ｂを分離してもよい。
【０２７５】
図１９（Ｃ）に矢印２０８で示すように、第１の部材２０３ａと第２の部材２０３ｂの分
離面に液体を供給することができる液体供給機構を有していてもよい。
【０２７６】
剥離時に生じる静電気が、第１の部材２０３ａに含まれる素子等に悪影響を及ぼすこと（
半導体素子が静電気により破壊されるなど）を抑制できる。なお、液体を霧状又は蒸気に
して吹き付けてもよい。液体としては、純水や有機溶剤などを用いることができ、中性、
アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が溶けている水溶液などを用いてもよい。
【０２７７】
剥離装置が搬送手段を有する場合は、剥離後に、該搬送手段によって、ステージ２０５上
の第２の部材２０３ｂや、構造体２０１に巻き取られた第１の部材２０３ａをそれぞれ搬
出してもよい。
【０２７８】
また、図２１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、さらに構造体２０１が回転することで、ステ
ージ２０５上に配置されたシート状の部材２１１と第１の部材２０３ａを貼り合わせても
よい。
【０２７９】
部材２１１は、単層であってもよいし、積層であってもよい。部材２１１の第１の部材２
０３ａと接する面の少なくとも一部の領域は、第１の部材２０３ａに対して密着性を有す
ることが好ましい。例えば、接着層が形成されていてもよい。
【０２８０】
構造体２０１が１回転する間に、凸面は第１の部材２０３ａをすべて巻き取ってもよい。
これにより、第１の部材２０３ａがステージ２０５に触れることや第１の部材２０３ａが
構造体２０１により加圧されることを抑制できるため好ましい。
【０２８１】
また、凸面に巻き取られた第１の部材２０３ａがステージ２０５に触れることなく、部材
２１１に貼り合わされることが好ましい。
【０２８２】
例えば、構造体２０１を１／４回転させて、第１の部材２０３ａを凸面がすべて巻き取り
、構造体２０１を３／４回転させて、構造体２０１が部材２１１の端部付近まで移動し、
さらに構造体２０１を１／４回転させて、部材２１１上に第１の部材２０３ａを貼り合わ
せてもよい。
【０２８３】
または、剥離が終わった後、構造体２０１に巻き取られた第１の部材２０３ａがステージ
２０５に触れないよう、構造体２０１とステージ２０５の間隔を調整してもよい。
【０２８４】
＜構成例２＞
構成例２では、ステージが移動することで、ステージに対する構造体の回転中心の位置が
移動する例を示す。具体的には、構造体の回転中心の位置は移動せず、ステージが、加工
部材の一の端部側から対向する他の端部側に向かって移動することができる例を示す。
【０２８５】
図２２、図２３、図２４を用いて、加工部材２５３から第１の部材２５３ａを剥離するこ
とで、第１の部材２５３ａ及び第２の部材２５３ｂを分離する例を示す。
【０２８６】
まず、剥離を行う直前の剥離装置の斜視図を図２２（Ａ）に示し、正面図を図２２（Ｂ）
に示し、側面図を図２２（Ｃ）に示す。
【０２８７】
図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）、図２２（Ｃ）に示す剥離装置は、構造体２５１、ステージ
２５５、支持体２５７、及び搬送ローラ２５８を有する。構造体２５１は、凸面を有する
。ステージ２５５は、該凸面に対向する支持面を有する。支持体２５７は、構造体２５１
を支持する。
【０２８８】
図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）、図２２（Ｃ）では、剥離装置の該凸面と該支持面の間に加
工部材２５３が配置されている。
【０２８９】
図２２（Ａ）では、加工部材２５３の辺部から剥離を始める場合を示すが、構成例１と同
様、加工部材２５３の角部から剥離を始めてもよい。
【０２９０】
構造体２５１、加工部材２５３、及びステージ２５５は、構成例１の構造体２０１、加工
部材２０３、及びステージ２０５とそれぞれ同様の構成を適用することができるため、説
明は省略する。加工部材２５３には、剥離の起点２６２が形成されている。
【０２９１】
支持体２５７は、構造体２５１の回転軸２５９を支持している。支持体２５７は構造体２
５１の高さを調整する機能を有する。これにより、構造体２５１の凸面とステージ２５５
の支持面の間の距離を可変にすることができる。
【０２９２】
搬送ローラ２５８は、ステージ２５５を移動させることができる。ステージ２５５の移動
手段に特に限定は無く、ベルトコンベアや搬送ロボットを用いてもよい。
【０２９３】
剥離装置が搬送手段を有する場合は、該搬送手段によって、ステージ２５５上に加工部材
２５３が配置されてもよい。
【０２９４】
次に、剥離途中の剥離装置の斜視図を図２３（Ａ）に示し、正面図を図２３（Ｂ）に示し
、側面図を図２３（Ｃ）に示す。また、剥離後の剥離装置の斜視図を図２４（Ａ）に示し
、正面図を図２４（Ｂ）に示し、側面図を図２４（Ｃ）に示す。
【０２９５】
構造体２５１の中心には回転軸２５９がある。構造体２５１や搬送ローラ２５８の回転す
る方向を図２３（Ａ）、（Ｃ）等に示すが、構造体２５１や搬送ローラ２５８はそれぞれ
逆方向に回転することができてもよい。搬送ローラ２５８が回転することで、構造体２５
１の回転中心に対するステージ２５５及びステージ２５５上の加工部材２５３の位置が移
動できる（具体的には図２３（Ｃ）、図２４（Ｃ）の左右方向に移動する）。
【０２９６】
構造体２５１に保持された第１の部材２５３ａは、加工部材２５３から剥離され、凸面に
巻き取られながら、第２の部材２５３ｂと分離される。ステージ２５５上には第２の部材
２５３ｂが保持される。
【０２９７】
構造体２５１の凸面を、加工部材２５３に形成された剥離の起点２６２と重ねる。その後
、構造体２５１が回転することで、加工部材２５３に第１の部材２５３ａを引き剥がす力
がかかり、剥離の起点２６２の近傍から第１の部材２５３ａが剥がれる。加工部材２５３
から剥離された第１の部材２５３ａは、凸面に巻き取られながら、第２の部材２５３ｂと
分離される。構造体２５１の凸面で第１の部材２５３ａが保持され、ステージ２５５上に
は第２の部材２５３ｂが保持される。
【０２９８】
剥離装置が搬送手段を有する場合は、剥離後に、該搬送手段によって、ステージ２５５上
の第２の部材２５３ｂや、構造体２５１に巻き取られた第１の部材２５３ａをそれぞれ搬
出してもよい。
【０２９９】
また、図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、さらに構造体２５１及び搬送ローラ２５８が
回転することで、ステージ２５６上に配置されたシート状の部材２６１と第１の部材２５
３ａを貼り合わせてもよい。なお、加工部材２５３が配置されていたステージ２５５上に
、部材２６１が配置されていてもよい。
【０３００】
＜構成例３＞
本発明の一態様の剥離装置の別の構成について、図２６を参照しながら説明する。図２６
は本発明の一態様の剥離装置の構成および動作を説明する図である。
【０３０１】
図２６（Ａ−１）、図２６（Ｂ−１）および図２６（Ｃ−１）は本発明の一態様の剥離装
置の側面を説明する模式図である。また、図２６（Ａ−２）、図２６（Ｂ−２）および図
２６（Ｃ−２）は上面を説明する模式図である。
【０３０２】
また、図２６（Ａ−１）および図２６（Ａ−２）は、本発明の一態様の剥離装置が加工部
材１０３から第１の部材１０３ａを分離する工程を開始する状態を説明する図である。
【０３０３】
図２６（Ｂ−１）および図２６（Ｂ−２）は、本発明の一態様の剥離装置が加工部材１０
３から第１の部材１０３ａを分離している状態を説明する図である。
【０３０４】
図２６（Ｃ−１）および図２６（Ｃ−２）は、本発明の一態様の剥離装置が加工部材１０
３から第１の部材１０３ａを分離し終えた状態を説明する図である。
【０３０５】
なお、本実施の形態の構成例３で説明する剥離装置は、円筒状の構造体１０１を有する点
、円筒状の構造体１０１の内壁に接し且つ構造体１０１の回転と同期して回転することが
できる回転体１０１ａを有する点が、図１８乃至図２５を参照しながら説明する剥離装置
とは異なる。ここでは異なる構成について詳細に説明し、同様の構成を用いることができ
る部分は、上記の説明を援用する。
【０３０６】
構造体１０１は円筒状を有する。なお、構造体１０１は部材１０１ｂを外周に備えていて
もよい（図２６（Ａ−１）および図２６（Ａ−２）参照）。
【０３０７】
部材１０１ｂは、構造体１０１の表面の物性を改質することができる。例えば、粘着性を
構造体１０１の表面に付与できる。または、凹凸部分に集中する応力を分散できる弾力性
を構造体１０１の表面に付与できる。
【０３０８】
例えば、ゴム、シリコンゴム、樹脂または天然素材などを部材１０１ｂに適用できる。
【０３０９】
なお、構造体に配置した部材１０１ｂに継ぎ目が形成される場合は、加工部材１０３が継
ぎ目部分に接しないように、加工部材をステージ１０５と構造体１０１の間に供給する。
【０３１０】
回転体１０１ａは、円筒状の構造体１０１の内周に接し、構造体１０１の外周とステージ
１０５の間に加工部材１０３を挟むように配置される。
【０３１１】
回転体１０１ａは、中心軸を中心に回転自在に設けられている。例えば、回転体１０１ａ
は円柱状のローラまたは外周に歯車を備えていてもよい。
【０３１２】
外周に歯車を備える回転体１０１ａを用いる場合は、その歯車とかみ合う歯車を構造体１
０１の内周に設ける。この構成によれば、例えば駆動機構を用いて回転体１０１ａを駆動
して、その回転を構造体１０１に伝達することができる。
【０３１３】
第１のステップにおいて、剥離の起点１０２が形成された加工部材１０３をステージ１０
５と構造体１０１の間に挿入する（図２６（Ａ−１）および図２６（Ａ−２）参照）。な
お、加工部材１０３が短辺と長辺を有する場合、剥離の起点１０２を角部に設け、回転体
１０１ａの中心軸と直交する方向から角度θ傾けて、角部から挿入するとよい。これによ
り、剥離の起点１０２から次第に分離面を広げながら、第１の部材１０３ａと第２の部材
１０３ｂを分離することができる。
【０３１４】
第２のステップにおいて、第１の部材１０３ａと第２の部材１０３ｂの分離を進行させる
（図２６（Ｂ−１）および図２６（Ｂ−２）参照）。
【０３１５】
なお、矢印１０８で示す液体供給機構を用いて、液体を第１の部材１０３ａと第２の部材
１０３ｂの分離面に供給する。（図２６（Ｂ−１）参照）例えば、分離面に液体を浸透さ
せる。または液体を吹き付けてもよい。
【０３１６】
浸透させる液体または吹き付ける液体に水、極性溶媒等を用いることができる。液体を浸
透させることにより、剥離に伴い発生する静電気等の影響を抑制することができる。また
、剥離層を溶かしながら剥離してもよい。
【０３１７】
第３のステップにおいて、第１の部材１０３ａと第２の部材１０３ｂを分離する（図２６
（Ｃ−１）および図２６（Ｃ−２）参照）。
【０３１８】
＜構成例４＞
本発明の一態様の剥離装置の別の構成について、図２７を参照しながら説明する。図２７
は本発明の一態様の剥離装置の構成および動作を説明する図である。
【０３１９】
図２７（Ａ−１）、図２７（Ｂ−１）および図２７（Ｃ−１）は本発明の一態様の剥離装
置の側面を説明する模式図である。また、図２７（Ａ−２）、図２７（Ｂ−２）および図
２７（Ｃ−２）は上面を説明する模式図である。
【０３２０】
また、図２７（Ａ−１）および図２７（Ａ−２）は、本発明の一態様の剥離装置が加工部
材１０３から第１の部材１０３ａを分離する工程を開始する状態を説明する図である。
【０３２１】
図２７（Ｂ−１）および図２７（Ｂ−２）は、本発明の一態様の剥離装置が加工部材１０
３から第１の部材１０３ａを分離している状態を説明する図である。
【０３２２】
図２７（Ｃ−１）および図２７（Ｃ−２）は、本発明の一態様の剥離装置が加工部材１０
３から第１の部材１０３ａを分離し終えた状態を説明する図である。
【０３２３】
なお、本実施の形態の構成例４で説明する剥離装置は、円筒状の構造体１０１を円筒状の
構造体２５１に換えて有する点、円筒状の構造体１０１の内壁に接し且つ構造体１０１の
回転と同期して回転することができる回転体１０１ａを有する点が、図２２乃至図２４を
参照しながら説明する剥離装置とは異なる。
【０３２４】
また、構造体１０１を支持体２５７で固定して、ステージ１５５が移動する点が、図２６
を参照しながら説明する剥離装置とは異なる。
【０３２５】
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
。
【０３２６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置に含まれるトランジスタについて説明
する。
【０３２７】
本発明の一態様の表示装置に含まれるトランジスタは各々の構造が一様でなくてもよい。
例えば、表示装置の画素部に含まれるトランジスタと当該画素部を駆動するための駆動回
路部に用いるトランジスタを異なる構成とすることで、それぞれに適した電気特性与える
ことができ、かつ表示装置の信頼性を向上させることができる。
【０３２８】
また、駆動回路部に含まれるトランジスタは、ダブルゲート構造とすることによって電界
効果移動度の高いトランジスタとすることもできる。
【０３２９】
また、駆動回路部と画素部に含まれるトランジスタのチャネル長が異なってもよい。代表
的には、駆動回路部に含まれるトランジスタのチャネル長を２．５μｍ未満、または１．
４５μｍ以上２．２μｍ以下とすることができる。
【０３３０】
画素部に含まれるトランジスタのチャネル長を２．５μｍ以上、または２．５μｍ以上２
０μｍ以下とすることができる。
【０３３１】
駆動回路部に含まれるトランジスタのチャネル長を、２．５μｍ未満、好ましくは１．４
５μｍ以上２．２μｍ以下とすることで、画素部に含まれるトランジスタと比較して、電
界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流増大させることができる。この結果、
高速動作が可能な駆動回路部を作製することができる。
【０３３２】
また、駆動回路部に含まれるトランジスタの電界効果移動度が高いことで、入力端子数を
削減することができる。
【０３３３】
図１６は液晶表示装置の画素部に含まれるトランジスタとして図２８（Ａ）に示すトラン
ジスタを適用し、駆動回路部に含まれるトランジスタとして図３１（Ａ）に示すトランジ
スタを適用した例である。また、図１７はＥＬ表示装置に対して画素部および駆動回路部
に異なるトランジスタを適用した例である。また、画素部に含まれるトランジスタとして
は、図２８（Ｂ）、図２９（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタを適用することもできる。
また、駆動回路部に含まれるトランジスタとしては、図３１（Ａ）、（Ｂ）、および図２
９（Ａ）、（Ｂ）の酸化物半導体層を多層構造にしたトランジスタを適用することもでき
る。なお、図２９（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタは可撓性基板に転置する前の構成で
ある。
【０３３４】
画素部に含まれるトランジスタは、バックライトまたはＥＬ素子からの光照射に対して信
頼性の高いトランジスタが望まれる。例えば、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１
である材料をターゲットに用いたスパッタ法で成膜した酸化物半導体層をチャネル形成領
域に用いることで光照射に対して信頼性の高いトランジスタを形成することができる。
【０３３５】
一方、駆動回路部に含まれるトランジスタは電界効果移動度が高いトランジスタが望まれ
る。上述した構成のほかに、例えば、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２である材
料をターゲットに用いたスパッタ法で成膜した酸化物半導体層をチャネル形成領域に用い
ることで電界効果移動度の高いトランジスタを形成することができる。
【０３３６】
本実施の形態では、一方のトランジスタの酸化物半導体層を積層構造とすることで、上記
２種類のトランジスタを工程を簡易に同一基板上に作り分けられる方法を図３２および図
３３を用いて説明する。なお、図面の左側には画素部に用いるトランジスタとして図２８
（Ａ）のトランジスタと同様の構成のトランジスタＡのチャネル長方向の断面を例示する
。また、図面の右側には駆動回路部に用いるトランジスタとして図３１（Ａ）のトランジ
スタと同様の構成のトランジスタＢのチャネル長方向の断面を例示する。なお、図３１（
Ａ）のトランジスタは可撓性基板に転置する前の構成である。なお、トランジスタＡおよ
びトランジスタＢで共通する符号はどちらか一方のみに付する。また、本実施の形態で説
明するトランジスタの作製方法には、実施の形態１で説明した可撓性基板への転置するた
めの要素（剥離層など）の作製方法を含む。
【０３３７】
基板９００には、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを用いる
ことができる。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基
板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉ
ｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを用いることも可能であり、これらの基板上に半導体素子が
設けられたものを用いてもよい。
【０３３８】
剥離層９１０には、厚さ０．１ｎｍ以上２００ｎｍ以下のタングステン膜を用いる。タン
グステン膜は、酸素を吸収しやすいため、膜厚を薄くするほうが、上方の酸化物半導体層
への酸素の供給をスムーズに行えるため、好ましい。絶縁膜９１５としては、成膜ガスに
酸素を含む絶縁膜９１５を用い、タングステン膜の表面に酸化タングステン膜を形成する
ことが好ましい。酸化タングステン膜を形成することで、小さい力で被剥離層を剥離する
ことが可能である。また、絶縁膜９１５には、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコ
ン膜、または窒化酸化シリコン膜の単層、またはこれらの積層を用いることができる。ま
た、剥離層９１０と接する膜を酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シ
リコン膜とすれば、積層の一層として窒化シリコン膜を用いることもできる。
【０３３９】
絶縁層９３５は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法等により、酸化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸
化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよ
び酸化タンタルなどの酸化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウ
ム、窒化酸化アルミニウムなどの窒化物絶縁膜、またはこれらの混合材料を用いて形成す
ることができる。また、上記材料の積層であってもよく、少なくとも酸化物半導体層と接
する上層は酸化物半導体層への酸素の供給源となりえる過剰な酸素を含む材料で形成する
ことが好ましい。
【０３４０】
また、絶縁層９３５にイオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン
インプランテーション法などを用いて酸素を添加してもよい。酸素を添加することによっ
て、絶縁層９３５から酸化物半導体層への酸素の供給をさらに容易にすることができる。
【０３４１】
なお、基板９００の表面が絶縁体であり、後に設ける酸化物半導体層への不純物拡散の影
響が無い場合は、絶縁層９３５を設けない構成とすることができる。また、図３０（Ａ）
、（Ｂ）に示す例のように、絶縁膜９１５上に導電膜９２１を形成し、当該導電膜上に絶
縁層９３５を形成してもよい。
【０３４２】
次に、絶縁層９３５上に、駆動回路用トランジスタにおける第１の酸化物半導体層９４２
ｃとなる第１の酸化物半導体膜９４０ｃ、第２の酸化物半導体層９４２ｂとなる第２の酸
化物半導体膜９４０ｂをスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法などを用いて成膜する。
【０３４３】
次に、リソグラフィ法を用いてレジストマスク８０１を駆動回路領域に形成する（図３２
（Ａ）参照）。そして当該レジストマスクを用いて第１の酸化物半導体膜９４０ｃおよび
第２の酸化物半導体膜９４０ｂを選択的にエッチングし、第１の酸化物半導体層９４２ｃ
および第２の酸化物半導体層９４２ｂからなる積層を形成する（図３２（Ｂ）参照）。
【０３４４】
次に、上記積層を覆うように第３の酸化物半導体層９４２ａとなる第３の酸化物半導体膜
９４０ａを成膜する。
【０３４５】
第１の酸化物半導体膜９４０ｃ、第２の酸化物半導体膜９４０ｂ、および第３の酸化物半
導体膜９４０ａには、実施の形態５で説明した材料を用いることができる。本実施の形態
においては、例えば、第１の酸化物半導体膜９４０ｃおよび第３の酸化物半導体膜９４０
ａにＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、第２の酸化
物半導体膜９４０ｂにＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２［原子数比］のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸
化物を用いる。なお、第１の酸化物半導体膜９４０ｃ、第２の酸化物半導体膜９４０ｂ、
および第３の酸化物半導体膜９４０ａの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比
のプラスマイナス２０％の変動を含む。また、成膜法にスパッタ法を用いる場合は、上記
材料をターゲットとして成膜することができる。
【０３４６】
また、第１の酸化物半導体膜９４０ｃ、第２の酸化物半導体膜９４０ｂ、および第３の酸
化物半導体膜９４０ａとして用いることのできる酸化物半導体は、少なくともインジウム
（Ｉｎ）もしくは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。または、ＩｎとＺｎの双方を含む
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、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
【０３４７】
スタビライザーとしては、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、またはジルコニウム（Ｚｒ）等がある。また、他のスタビライザーと
しては、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（Ｐ
ｒ）、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）等がある
。
【０３４８】
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、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物
、Ｓｎ−Ｚｎ酸化物、Ａｌ−Ｚｎ酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ酸化物、Ｉｎ−
Ｍｇ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ酸化物、Ｉ
ｎ−Ｓｎ−Ｚｎ酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｓｎ−Ａｌ
−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ酸
化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ酸化物、Ｉ
ｎ−Ｅｕ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ
−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ酸
化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化
物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ
−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ酸化物を用いる
ことができる。
【０３４９】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ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る。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていても
よい。また、本明細書においては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物で構成した膜をＩＧＺＯ膜と
も呼ぶ。
【０３５０】
また、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない）で表記される材料を用
いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、またはＮｄから選ばれた一つの
金属元素または複数の金属元素を示す。また、Ｉｎ２ＳｎＯ５（ＺｎＯ）ｎ（ｎ＞０、且
つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。
【０３５１】
ただし、第２の酸化物半導体膜９４０ｂは第１の酸化物半導体膜９４０ｃおよび第３の酸
化物半導体膜９４０ａよりも電子親和力が小さくなるように材料を選択する。
【０３５２】
なお、酸化物半導体膜の成膜には、スパッタ法を用いることが好ましい。スパッタ法とし
ては、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、ＡＣスパッタ法等を用いることができる。また
、酸化物半導体膜の膜厚の分布、膜組成の分布、または結晶性の分布の均一性を向上させ
るには、ＲＦスパッタ法よりもＤＣスパッタ法またはＡＣスパッタ法を用いた方が好まし
い。
【０３５３】
また、第２の酸化物半導体膜９４０ｂは、第１の酸化物半導体膜９４０ｃおよび第３の酸
化物半導体膜９４０ａよりもインジウムの含有量を多くするとよい。酸化物半導体では主
として重金属のｓ軌道がキャリア伝導に寄与しており、Ｉｎの含有率を多くすることによ
り、より多くのｓ軌道が重なるため、ＩｎがＧａよりも多い組成となる酸化物はＩｎがＧ
ａと同等または少ない組成となる酸化物と比較して移動度が高くなる。そのため、チャネ
ル形成領域にインジウムの含有量が多い酸化物を用いることで、高い移動度のトランジス
タを実現することができる。
【０３５４】
第３の酸化物半導体膜９４０ａの形成後に、第１の加熱処理を行ってもよい。第１の加熱
処理は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度で、不
活性ガス雰囲気、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい
。また、第１の加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸
素を補うために酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気で行ってもよい。第１の加熱処理
によって、第１の酸化物半導体膜９４０ｃ乃至第３の酸化物半導体膜９４０ａの結晶性を
高め、さらに絶縁層９３５、および第１の酸化物半導体膜９４０ｃ乃至第３の酸化物半導
体膜９４０ａから水素や水などの不純物を除去することができる。なお、第１の加熱処理
は、後述する第３の酸化物半導体膜９４０ａのエッチングの後に行ってもよい。
【０３５５】
次に、リソグラフィ法を用いてレジストマスク８０２を画素領域に形成する。またレジス
トマスク８０３を駆動回路領域における第１の酸化物半導体層９４２ｃおよび第２の酸化
物半導体層９４２ｂからなる積層上に形成する（図３２（Ｃ）参照）。
【０３５６】
次に、上記レジストマスクを用いて、第３の酸化物半導体膜９４０ａを選択的にエッチン
グし、画素領域に酸化物半導体層９４３ａを形成する。また、駆動回路領域に第１の酸化
物半導体層９４２ｃ、第２の酸化物半導体層９４２ｂおよび第３の酸化物半導体層９４２
ａからなる積層を形成する（図３２（Ｄ）参照）。
【０３５７】
次に、酸化物半導体層９４３ａおよび上記積層上に第１の導電膜を形成する。第１の導電
膜としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｓｃ、およ
び当該金属材料の合金から選ばれた材料の単層、または積層を用いることができる。また
、上記材料の合金や上記材料の導電性窒化物を用いてもよい。また、上記材料、上記材料
の合金、および上記材料の導電性窒化物から選ばれた複数の材料の積層であってもよい。
代表的には、特に酸素と結合しやすいＴｉや、後のプロセス温度が比較的高くできること
などから、融点の高いＷを用いることがより好ましい。また、低抵抗のＣｕまたはＣｕ−
Ｘ合金（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、またはＴｉ）や上記材料と
ＣｕまたはＣｕ−Ｘ合金との積層を用いてもよい。
【０３５８】
なお、Ｃｕ−Ｘ合金（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、またはＴｉ）
は、加熱処理により酸化物半導体層と接する領域、または絶縁膜と接する領域に被覆膜が
形成される場合がある。被覆膜は、Ｘを含む化合物で形成される。Ｘを含む化合物の一例
としては、Ｘの酸化物、Ｉｎ−Ｘ酸化物、Ｇａ−Ｘ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｘ酸化物、Ｉｎ
−Ｇａ−Ｚｎ−Ｘ酸化物等がある。被覆膜が形成されることで、被覆膜がブロッキング膜
となり、Ｃｕ−Ｘ合金膜中のＣｕが、酸化物半導体層に入り込むことを抑制することがで
きる。
【０３５９】
次に、第１の導電膜上にレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて第１の導
電膜選択的にエッチングすることでソース電極層９５０およびドレイン電極層９６０を形
成する（図３３（Ａ）参照）。このとき、酸化物半導体層９４３ａ、および第１の酸化物
半導体層９４２ｃ乃至第３の酸化物半導体層９４２ａからなる積層の一部はｎ型化する。
【０３６０】
次に、画素領域および駆動回路領域を覆うようにゲート絶縁膜９３０を形成する（図３３
（Ｂ）参照）。ゲート絶縁膜９３０には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲル
マニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハ
フニウムおよび酸化タンタルなどを用いることができる。なお、絶縁膜は、上記材料の積
層であってもよい。ゲート絶縁膜９３０は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法などを用い
て形成することができる。
【０３６１】
次に、ゲート絶縁膜９３０上にゲート電極層９２０となる第２の導電膜を形成する。第２
の導電膜としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ａｇ
、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｓｃ、ＴａおよびＷの単層、積層または合金を用いることができる。第２
の導電膜は、スパッタ法やＣＶＤ法などにより形成することができる。また、第２の導電
膜としては、窒素を含んだ導電膜を用いてもよく、上記導電膜と窒素を含んだ導電膜の積
層を用いてもよい。
【０３６２】
次に、第２の導電膜上にレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて、第２の
導電膜を選択的にエッチングし、ゲート電極層９２０を形成する。
【０３６３】
次に、酸化物半導体層９４３ａ、および第１の酸化物半導体層９４２ｃ乃至第３の酸化物
半導体層９４２ａからなる積層のソース電極層９５０、ドレイン電極層９６０およびゲー
ト電極層９２０で覆われない領域に不純物８１０を添加してｎ型化させ、ソース領域９５
１およびドレイン領域９６１を形成する（図３３（Ｃ）参照）。
【０３６４】
当該不純物の添加方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージ
ョンイオンインプランテーション法などを用いることができる。なお、不純物の添加は、
ゲート電極層９２０をマスクとしてゲート絶縁膜９３０を選択的にエッチングした後に行
ってもよい。
【０３６５】
酸化物半導体層の導電率を高める不純物としては、例えば、リン、砒素、アンチモン、ホ
ウ素、アルミニウム、シリコン、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセ
ノン、インジウム、フッ素、塩素、チタン、亜鉛、および炭素のいずれかから選択される
一つ以上を用いることができる。
【０３６６】
不純物元素として、希ガスが酸化物半導体層に添加されると、酸化物半導体層中の金属元
素および酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。酸化物半導体膜に含まれる酸素
欠損と酸化物半導体層中に残存または後から添加される水素の相互作用により、酸化物半
導体層は導電率が高くなる。具体的には、酸化物半導体膜に含まれる酸素欠損に水素が入
ることで、キャリアである電子が生成される。この結果、導電率が高くなる。
【０３６７】
なお、図３３（Ｃ）において、酸化物半導体層におけるゲート電極層９２０、ソース電極
層およびドレイン電極層と重ならない領域、所謂オフセット領域の幅が０．１μｍ未満と
する場合には、上記不純物のドーピングを行わなくてもよい。当該オフセット領域が０．
１μｍ未満の場合には、不純物のドーピングの有無におけるトランジスタのオン電流の差
は極めて小さくなる。
【０３６８】
次に、ゲート絶縁膜９３０およびゲート電極層９２０上に絶縁膜９７０、絶縁膜９８０お
よび絶縁膜９９０を形成する（図３３（Ｄ）参照）。
【０３６９】
また、絶縁膜９７０および／または絶縁膜９８０にイオン注入法、イオンドーピング法、
プラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて酸素を添加してもよい
。酸素を添加することによって、絶縁膜９７０および／または絶縁膜９８０から酸化物半
導体層９４３ａ、および第１の酸化物半導体層９４２ｃ乃至第３の酸化物半導体層９４２
ａからなる積層への酸素の供給をさらに容易にすることができる。
【０３７０】
次に、第２の加熱処理を行ってもよい。第２の加熱処理は、第１の加熱処理と同様の条件
で行うことができる。第２の加熱処理により、絶縁層９３５、絶縁膜９７０、絶縁膜９８
０から過剰酸素が放出されやすくなり、酸化物半導体層９４３ａ、および第１の酸化物半
導体層９４２ｃ乃至第３の酸化物半導体層９４２ａからなる積層の酸素欠損を低減するこ
とができる。
【０３７１】
また、画素部に用いるトランジスタとして図２８（Ｂ）のトランジスタと同様の構成のト
ランジスタＣとし、駆動回路部に用いるトランジスタとして図２９（Ｂ）のトランジスタ
と同様の構成のトランジスタＤとした場合の作製方法を図３４に示す。
【０３７２】
まず、図３３（Ｂ）に示す工程までは前述したトランジスタの作製方法と同様の工程を行
い、ゲート電極層９２０を形成する（図３４（Ａ）参照）。
【０３７３】
次に、ゲート電極層９２０をマスクとしてゲート絶縁膜９３０をエッチングする（図３４
（Ｂ）参照）。
【０３７４】
次に、酸化物半導体層９４０の一部と接するように窒化珪素膜や窒化アルミニウムなどの
水素を含む絶縁膜９７５を形成し、酸化物半導体層９４０の一部に水素を拡散させる（図
３４（Ｃ）参照）。当該拡散した水素は酸化物半導体層９４０中の酸素欠損と結合してド
ナーとなるため、低抵抗のソース領域９５１およびドレイン領域９６１を形成することが
できる。なお、図３４（Ｃ）の構造において、前述した不純物を酸化物半導体層にドーピ
ングしてもよい。
【０３７５】
次に、絶縁膜９７５上に絶縁膜９７０、絶縁膜９８０および絶縁膜９９０を形成する（図
３４（Ｄ）参照）。
【０３７６】
以上の工程において、積層構造の酸化物半導体層を有するトランジスタおよび単層構造の
酸化物半導体層を有するトランジスタを同一基板上に簡易に形成することができる。また
、高速動作が可能であり、且つ光照射の劣化が少なく、表示品質に優れた画素部を有する
表示装置を作製することができる。
【０３７７】
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
。
【０３７８】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の剥離装置や本発明の一態様の積層体の作製装置を適
用して作製できる電子機器及び照明装置について、図３６及び図３７を用いて説明する。
【０３７９】
電子機器や照明装置に用いることができる発光装置、表示装置、半導体装置等は、本発明
の一態様を適用して作製することで、歩留まりよく作製できる。また、本発明の一態様を
適用することで、生産性高く、フレキシブルな電子機器や照明装置を作製できる。
【０３８０】
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともい
う）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタル
フォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携
帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０３８１】
また、本発明の一態様を適用して作製された装置は可撓性を有するため、家屋やビルの内
壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能で
ある。
【０３８２】
図３６（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１
に組み込まれた表示部７４０２のほか、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、
スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、本
発明の一態様を適用して作製された表示装置を表示部７４０２に用いることにより作製さ
れる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯電話機を歩
留まりよく提供できる。
【０３８３】
図３６（Ａ）に示す携帯電話機７４００は、指などで表示部７４０２に触れることで、情
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる
操作は、指などで表示部７４０２に触れることにより行うことができる。
【０３８４】
また、操作ボタン７４０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部７４０２に
表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メイン
メニュー画面に切り替えることができる。
【０３８５】
図３６（Ｂ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７１００は
、筐体７１０１、表示部７１０２、バンド７１０３、バックル７１０４、操作ボタン７１
０５、入出力端子７１０６などを備える。
【０３８６】
携帯情報端末７１００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インタ
ーネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができ
る。
【０３８７】
表示部７１０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うこ
とができる。また、表示部７１０２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に
触れることで操作することができる。例えば、表示部７１０２に表示されたアイコン７１
０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
【０３８８】
操作ボタン７１０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ
動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持
たせることができる。例えば、携帯情報端末７１００に組み込まれたオペレーションシス
テムにより、操作ボタン７１０５の機能を自由に設定することもできる。
【０３８９】
また、携帯情報端末７１００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能で
ある。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで
通話することもできる。
【０３９０】
また、携帯情報端末７１００は入出力端子７１０６を備え、他の情報端末とコネクターを
介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７１０６を介して充電
を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７１０６を介さずに無線給電により行
ってもよい。
【０３９１】
携帯情報端末７１００の表示部７１０２には、本発明の一態様を適用して作製された発光
装置が組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の
高い携帯情報端末を歩留まりよく提供できる。
【０３９２】
図３６（Ｃ）、図３６（Ｄ）、図３６（Ｅ）は、照明装置の一例を示している。照明装置
７２００、照明装置７２１０、及び照明装置７２２０は、それぞれ、操作スイッチ７２０
３を備える台部７２０１と、台部７２０１に支持される発光部を有する。
【０３９３】
図３６（Ｃ）に示す照明装置７２００は、波状の発光面を有する発光部７２０２を備える
。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。
【０３９４】
図３６（Ｄ）に示す照明装置７２１０の備える発光部７２１２は、凸状に湾曲した２つの
発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置７２１０を中心に全
方位を照らすことができる。
【０３９５】
図３６（Ｅ）に示す照明装置７２２０は、凹状に湾曲した発光部７２２２を備える。した
がって、発光部７２２２からの発光を、照明装置７２２０の前面に集光するため、特定の
範囲を明るく照らす場合に適している。
【０３９６】
また、照明装置７２００、照明装置７２１０及び照明装置７２２０の備える各々の発光部
はフレキシブル性を有しているため、発光部を可塑性の部材や変形可能なフレームなどの
部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
【０３９７】
なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部を
備える筐体を天井に固定する、又は天井からつり下げるように用いることもできる。発光
面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明るく
照らす、又は発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。
【０３９８】
ここで、各発光部には、本発明の一態様を適用して作製された発光装置が組み込まれてい
る。本発明の一態様により、湾曲した発光部を備え、且つ信頼性の高い照明装置を歩留ま
りよく提供できる。
【０３９９】
図３６（Ｆ）には、携帯型の表示装置の一例を示している。表示装置７３００は、筐体７
３０１、表示部７３０２、操作ボタン７３０３、引き出し部材７３０４、制御部７３０５
を備える。
【０４００】
表示装置７３００は、筒状の筐体７３０１内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部
７３０２を備える。
【０４０１】
また、表示装置７３００は制御部７３０５によって映像信号を受信可能で、受信した映像
を表示部７３０２に表示することができる。また、制御部７３０５にはバッテリをそなえ
る。また、制御部７３０５にコネクターを接続する端子部を備え、映像信号や電力を有線
により外部から直接供給する構成としてもよい。
【０４０２】
また、操作ボタン７３０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え
等を行うことができる。
【０４０３】
図３６（Ｇ）には、表示部７３０２を引き出し部材７３０４により引き出した状態の表示
装置７３００を示す。この状態で表示部７３０２に映像を表示することができる。また、
筐体７３０１の表面に配置された操作ボタン７３０３によって、片手で容易に操作するこ
とができる。また、図３６（Ｆ）のように操作ボタン７３０３を筐体７３０１の中央でな
く片側に寄せて配置することで、片手で容易に操作することができる。
【０４０４】
なお、表示部７３０２を引き出した際に表示部７３０２の表示面が平面状となるように固
定するため、表示部７３０２の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
【０４０５】
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によっ
て音声を出力する構成としてもよい。
【０４０６】
表示部７３０２には、本発明の一態様を適用して作製された表示装置が組み込まれている
。本発明の一態様により、軽量で、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供できる
。
【０４０７】
図３７（Ａ）、図３７（Ｂ）、図３７（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末６１０を
示す。図３７（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末６１０を示す。図３７（Ｂ）に展開し
た状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末６１０
を示す。図３７（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末６１０を示す。携帯情報端末６
１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示
領域により表示の一覧性に優れる。
【０４０８】
表示パネル６１２はヒンジ６１３によって連結された３つの筐体６１５に支持されている
。ヒンジ６１３を介して２つの筐体６１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末６１
０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一
態様を適用して作製された表示装置を表示パネル６１２に用いることができる。例えば、
曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる表示装置を適用できる。
【０４０９】
図３７（Ｄ）、（Ｅ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末６２０を示す。図３７（Ｄ）に
表示部６２２が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末６２０を示す。図３７
（Ｅ）に、表示部６２２が内側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末６２０を示
す。携帯情報端末６２０を使用しない際に、非表示部６２５を外側に折りたたむことで、
表示部６２２の汚れや傷つきを抑制できる。本発明の一態様を適用して作製された表示装
置を表示部６２２に用いることができる。
【０４１０】
図３７（Ｆ）は携帯情報端末６３０の外形を説明する斜視図である。図３７（Ｇ）は、携
帯情報端末６３０の上面図である。図３７（Ｈ）は携帯情報端末６４０の外形を説明する
斜視図である。
【０４１１】
携帯情報端末６３０、６４０は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一
つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることがで
きる。
【０４１２】
携帯情報端末６３０、６４０は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる
。例えば、３つの操作ボタン６３９を一の面に表示することができる（図３７（Ｆ）、（
Ｈ））。また、破線の矩形で示す情報６３７を他の面に表示することができる（図３７（
Ｇ）、（Ｈ））。なお、情報６３７の例としては、電子メールやＳＮＳ（ソーシャル・ネ
ットワーキング・サービス）や電話などの着信を知らせる表示、電子メールやＳＮＳなど
の題名、電子メールやＳＮＳなどの送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受
信の強度などがある。または、情報６３７が表示されている位置に、情報６３７の代わり
に、操作ボタン６３９、アイコンなどを表示してもよい。なお、図３７（Ｆ）、（Ｇ）で
は、上側に情報６３７が表示される例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されな
い。例えば、図３７（Ｈ）に示す携帯情報端末６４０のように、横側に表示されていても
よい。
【０４１３】
例えば、携帯情報端末６３０の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末６３０を収納
した状態で、その表示（ここでは情報６３７）を確認することができる。
【０４１４】
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末６３０の上方
から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末６３０をポケットから取り出す
ことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
【０４１５】
携帯情報端末６３０の筐体６３５、携帯情報端末６４０の筐体６３６がそれぞれ有する表
示部６３３には、本発明の一態様を適用して作製された表示装置を用いることができる。
本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよ
く提供できる。
【０４１６】
また、図３７（Ｉ）に示す携帯情報端末６４５のように、３面以上に情報を表示してもよ
い。ここでは、情報６５５、情報６５６、情報６５７がそれぞれ異なる面に表示されてい
る例を示す。
【０４１７】
携帯情報端末６４５の筐体６５１が有する表示部６５８には、本発明の一態様を適用して
作製された表示装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備
え、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供できる。
【０４１８】
本実施の形態は、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】
【０４１９】
６１０    携帯情報端末
６１２    表示パネル
６１３    ヒンジ
６１５    筐体
６２０    携帯情報端末
６２２    表示部
６２５    非表示部
６３０    携帯情報端末
６３３    表示部
６３５    筐体
６３６    筐体
６３７    情報
６３９    操作ボタン
６４０    携帯情報端末
６４５    携帯情報端末
６５１    筐体
６５５    情報
６５６    情報
６５７    情報
６５８    表示部
７１００    携帯情報端末
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    バンド
７１０４    バックル
７１０５    操作ボタン
７１０６    入出力端子
７１０７    アイコン
７２００    照明装置
７２０１    台部
７２０２    発光部
７２０３    操作スイッチ
７２１０    照明装置
７２１２    発光部
７２２０    照明装置
７２２２    発光部
７３００    表示装置
７３０１    筐体
７３０２    表示部
７３０３    操作ボタン
７３０４    部材
７３０５    制御部
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
【図１】
2020065064.tif 000004
【図２】
2020065064.tif 000005
【図３】
2020065064.tif 000006
【図４】
2020065064.tif 000007
【図５】
2020065064.tif 000008
【図６】
2020065064.tif 000009
【図７】
2020065064.tif 000010
【図８】
2020065064.tif 000011
【図９】
2020065064.tif 000012
【図１０】
2020065064.tif 000013
【図１１】
2020065064.tif 000014
【図１２】
2020065064.tif 000015
【図１３】
2020065064.tif 000016
【図１４】
2020065064.tif 000017
【図１５】
2020065064.tif 000018
【図１６】
2020065064.tif 000019
【図１７】
2020065064.tif 000020
【図１８】
2020065064.tif 000021
【図１９】
2020065064.tif 000022
【図２０】
2020065064.tif 000023
【図２１】
2020065064.tif 000024
【図２２】
2020065064.tif 000025
【図２３】
2020065064.tif 000026
【図２４】
2020065064.tif 000027
【図２５】
2020065064.tif 000028
【図２６】
2020065064.tif 000029
【図２７】
2020065064.tif 000030
【図２８】
2020065064.tif 000031
【図２９】
2020065064.tif 000032
【図３０】
2020065064.tif 000033
【図３１】
2020065064.tif 000034
【図３２】
2020065064.tif 000035
【図３３】
2020065064.tif 000036
【図３４】
2020065064.tif 000037
【図３５】
2020065064.tif 000038
【図３６】
2020065064.tif 000039
【図３７】
2020065064.tif 000040