(57)【要約】【課題】非矩形状の表示領域を有する表示装置においても、表示装置の形状が表示領域の形状から大きく逸脱することなく、且つ狭額縁化を実現することのできる表示装置を提供する。【解決手段】表示領域と、端子電極と、を有する表示装置であって、端子電極は表示領域と互いに重なり、端子電極は表示領域の非表示面側から外部電極と電気的に接続する。【選択図】図１
2016027388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域と、端子電極と、を有する表示装置であって、
前記端子電極は前記表示領域と互いに重なり、
前記表示領域は一方の面に画像を表示できる機能を有し、
前記端子電極は、前記表示領域の他方の面側から
外部電極と電気的に接続する表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記表示領域が発光素子を有する表示装置。
【請求項３】
第１の基板と、第２の基板と、発光素子と、第１の電極と、を有する表示装置であって、
前記第１の電極は前記第１の基板の上方に設けられ、
前記発光素子は前記第１の電極の上方に設けられ、
前記第２の基板は前記発光素子の上方に設けられ、
前記発光素子は、前記第２の基板側から光を射出し、
前記第１の電極は前記第１の基板に設けられた開口において、
第２の電極と電気的に接続する表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の基板及び前記第２の基板は、
可撓性を有する表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。または、表示装置の作製方法に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。
【０００３】
なお、表示装置とは、表示素子を有する装置のことをいう。なお、表示装置は、複数の画素を駆動させる駆動回路、制御回路、電源回路、信号生成回路等を含む場合がある。例えば、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープや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（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールを表示装置という場合がある。
【０００４】
なお、本明細書等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もの全般を指す。よって、トランジスタやダイオードなどの半導体素子や半導体回路は半導体装置である。また、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、および電子機器などは、半導体素子や半導体回路を含む場合がある。よって、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、および電子機器なども半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００５】
テレビ、携帯端末等に向けて既に広く応用されているフラットパネルディスプレイは、新たなニーズとして、腕時計、車載機器、特にインストルメントパネル等への応用が期待されている。
【０００６】
従来のフラットパネルディスプレイは、表示領域が矩形状であるため、表示領域を行、列単位で制御するマトリクス駆動と相性が良く、殆どのフラットパネルディスプレイでマトリクス駆動が採用されている。一方で腕時計や車載機器への応用を考えたとき、その意匠面から、表示領域を非矩形状とする要求が高まっている。
【０００７】
表示領域を非矩形状として表示装置としては、特許文献１乃至特許文献３、及び非特許文献１のようなものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２７６３５９号公報
【特許文献２】特開２００９−６９７６８号公報
【特許文献３】特開２００７−２７２２０３号公報
【非特許文献１】ＳＩＤ  ０８  ＤＩＧＥＳＴ  ｐａｇｅ  ９５１−９５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、及び特許文献２に開示された態様においては、表示領域の上下左右の少なくとも一に設けられた駆動回路から、非矩形状の表示領域に向かって信号線を引き回している。従って、表示領域が非矩形状であっても、従来と同じマトリクス駆動が可能である半面、表示領域の外側に、相応の額縁領域を必要とする。例えば、表示領域が円形もしくは楕円形の場合、駆動回路の配置領域と信号線の引き回し領域により、パネル外形は四角形や八角形等になってしまう。この方法によると、たとえ表示領域を非矩形状にできても、筐体デザイン上の制約が大きくなる。
【００１０】
一方、特許文献３、及び非特許文献１に開示された態様においては、駆動回路の配置を工夫することにより、従来と同じマトリクス駆動を可能としつつも、非矩形状の表示領域に沿って、狭額縁化を実現している。しかしながら、この方式では、データドライバ（ソースドライバ）とゲートドライバとの切り替えとなる頂点が少なくとも一つ必要であり、表示領域もその条件に限定される。例えば、円形や楕円形といった、事実上頂点を持たない形状や、頂点が直角から大きく逸脱した鈍角となる多角形といった形状の表示領域には対応できない。
【００１１】
また、非矩形状に限らず矩形状の表示領域を有する表示装置においても、表示装置の視認性を高めるために狭額縁化などによる表示領域の最大化が求められている。表示装置は、表示装置に画像信号などの外部信号を入力するための入力端子領域を設ける必要がある。一般に、入力端子領域は表示領域の外側の額縁領域に設けられる。このため、表示領域の外側に、相応の額縁領域を設ける必要があり、表示領域の最大化が阻害されていた。
【００１２】
上記の課題を鑑み、本発明の一態様では、矩形状だけでなく非矩形状の表示領域を有する表示装置においても、表示装置の形状が表示領域の形状から大きく逸脱することなく、且つ狭額縁化を実現することのできる表示装置の提供を課題の一つとする。または、表示領域の最大化が可能な表示装置を提供することを課題の一つとする。または、小型化が容易な表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様では、新規な構成の表示装置を提供することを課題の一つとする。
【００１３】
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、上記以外の課題は、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、上記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】
【００１４】
本発明の一態様は、表示領域と、端子電極と、を有する表示装置であって、端子電極は表示領域と互いに重なり、表示領域は一方の面に画像を表示できる機能を有し、端子電極は、表示領域の他方の面側から外部電極と電気的に接続する表示装置である。
【００１５】
または、本発明の一態様は、第１の基板と、第２の基板と、発光素子と、第１の電極と、を有する表示装置であって、第１の電極は第１の基板の上方に設けられ、発光素子は第１の電極の上方に設けられ、第２の基板は発光素子の上方に設けられ、発光素子は、第２の基板側から光を射出し、第１の電極は第１の基板に設けられた開口において、第２の電極と電気的に接続する表示装置である。
【００１６】
第１の基板及び第２の基板は、可撓性を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様により、表示領域の形状に高い自由度を持たせつつ、かつ狭額縁化による表示装置外形の最小化を実現することができるため、デザイン上の制約に対して柔軟に対応できる表示装置の提供が可能となる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、矩形状だけでなく非矩形状の表示領域を有する表示装置においても、表示装置の形状が表示領域の形状から大きく逸脱することなく、且つ狭額縁化を実現することのできる表示装置を提供できる。本発明の一態様によれば、表示領域の最大化が可能な表示装置を提供することができる。または、小型化が容易な表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様によれば、新規な表示装置を提供することができる。
【００１９】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、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、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。
【図２】表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。
【図３】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図４】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図５】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図６】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図７】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図８】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図９】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図１０】表示装置の一形態の作製工程を説明する図。
【図１１】表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。
【図１２】表示装置の一形態の画素構成の一例を説明する図。
【図１３】表示装置の一形態の画素構成の一例を説明する図。
【図１４】表示装置の一形態を説明するブロック図及び回路図。
【図１５】トランジスタの一形態を説明する断面図。
【図１６】トランジスタの一形態を説明する上面図及び断面図。
【図１７】トランジスタの一形態を説明する断面図。
【図１８】トランジスタの一形態を説明する上面図及び断面図。
【図１９】発光素子の構成例を説明する図。
【図２０】表示装置の一形態を説明する図。
【図２１】電子機器の一例を説明する図。
【図２２】ＣＡＡＣ−ＯＳの断面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像、およびＣＡＡＣ−ＯＳの断面模式図。
【図２３】ＣＡＡＣ−ＯＳの平面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像。
【図２４】ＣＡＡＣ−ＯＳおよび単結晶酸化物半導体のＸＲＤによる構造解析を説明する図。
【図２５】ＣＡＡＣ−ＯＳの電子回折パターンを示す図。
【図２６】Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の電子照射による結晶部の変化を示す図。
【図２７】ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳの成膜モデルを説明する模式図。
【図２８】ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶、およびペレットを説明する図。
【図２９】ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜モデルを説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態およ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。また、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、実施の形態を説明するための全図において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。
【００２２】
また、本明細書等において「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。
【００２３】
例えば、本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとする。
【００２４】
ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【００２５】
ＸとＹとが直接的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に接続されていない場合であり、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）を介さずに、ＸとＹとが、接続されている場合である。
【００２６】
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態（オン状態）、または、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、ＸとＹとが電気的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
【００２７】
ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。なお、ＸとＹとが機能的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合と、ＸとＹとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
【００２８】
なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
【００２９】
なお、例えば、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１を介して（又は介さず）、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２を介して（又は介さず）、Ｙと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１の一部と直接的に接続され、Ｚ１の別の一部がＸと直接的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２の一部と直接的に接続され、Ｚ２の別の一部がＹと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
【００３０】
例えば、「ＸとＹとトランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とは、互いに電気的に接続されており、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）はＹと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Ｘは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とを介して、Ｙと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
【００３１】
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路を介して、Ｘと電気的に接続され、第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、第２の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）との間の経路であり、第１の接続経路は、Ｚ１を介した経路であり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路を介して、Ｙと電気的に接続され、第３の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、第３の接続経路は、Ｚ２を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路によって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、第２の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路によって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、第３の接続経路は、第２の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の電気的パスによって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、第１の電気的パスは、第２の電気的パスを有しておらず、第２の電気的パスは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）からトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）への電気的パスであり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の電気的パスによって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、第３の電気的パスは、第４の電気的パスを有しておらず、第４の電気的パスは、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）からトランジスタのソース（又は第１の端子など）への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
【００３２】
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ１、Ｚ２は、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【００３３】
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、１つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【００３４】
なお、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタを形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板またはシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、または基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、またはソーダライムガラスなどがある。可撓性基板の一例としては、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）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチック、またはアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。貼り合わせフィルムの一例としては、ポリフッ化ビニルまたは塩化ビニルなどのビニル、ポリプロピレン、ポリエステルなどがある。基材フィルムの一例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、無機蒸着フィルム、または紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、またはＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、または形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、または回路の高集積化を図ることができる。
【００３５】
なお、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを転置し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、またはゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、または薄型化を図ることができる。
【００３６】
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、発明の理解を容易とするため、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。例えば、実際の製造工程において、エッチングなどの処理によりレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、理解を容易とするために省略して示すことがある。
【００３７】
また、特に上面図（「平面図」ともいう。）において、図面をわかりやすくするために、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。また、一部の隠れ線等の記載を省略する場合がある。
【００３８】
なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層Ａ上の電極Ｂ」の表現であれば、絶縁層Ａの上に電極Ｂが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Ａと電極Ｂとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
【００３９】
また、ソースおよびドレインの機能は、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、動作条件などによって互いに入れ替わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。このため、本明細書においては、ソースおよびドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００４０】
また、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」および「直交」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。
【００４１】
また、電圧は、ある電位と、基準の電位（例えば接地電位（ＧＮＤ電位）またはソース電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧を電位と言い換えることが可能である。
【００４２】
なお、半導体の不純物とは、例えば、半導体を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が０．１原子％未満の元素は不純物と言える。不純物が含まれることにより、例えば、半導体のＤＯＳ（Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｔａｔｅ）が高くなることや、キャリア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、主成分以外の遷移金属などがあり、特に、例えば、水素（水にも含まれる）、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損を形成する場合がある。また、半導体がシリコンである場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１５族元素などがある。
【００４３】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲において異なる序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。
【００４４】
なお、「チャネル長」とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソース（ソース領域またはソース電極）とドレイン（ドレイン領域またはドレイン電極）との間の距離をいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。すなわち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
【００４５】
また、「チャネル幅」とは、例えば、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。すなわち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
【００４６】
なお、トランジスタの構造によっては、実際にチャネルの形成される領域におけるチャネル幅（以下、実効的なチャネル幅と呼ぶ。）と、トランジスタの上面図において示されるチャネル幅（以下、見かけ上のチャネル幅と呼ぶ。）と、が異なる場合がある。例えば、立体的な構造を有するトランジスタでは、実効的なチャネル幅が、トランジスタの上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも大きくなり、その影響が無視できなくなる場合がある。例えば、微細かつ立体的な構造を有するトランジスタでは、半導体の上面に形成されるチャネル領域の割合に対して、半導体の側面に形成されるチャネル領域の割合が大きくなる場合がある。その場合は、上面図において示される見かけ上のチャネル幅よりも、実際にチャネルの形成される実効的なチャネル幅の方が大きくなる。
【００４７】
ところで、立体的な構造を有するトランジスタにおいては、実効的なチャネル幅の、実測による見積もりが困難となる場合がある。例えば、設計値から実効的なチャネル幅を見積もるためには、半導体の形状が既知という仮定が必要である。したがって、半導体の形状が正確にわからない場合には、実効的なチャネル幅を正確に測定することは困難である。
【００４８】
そこで、本明細書では、トランジスタの上面図において、半導体とゲート電極とが重なる領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さである見かけ上のチャネル幅を、「囲い込みチャネル幅（ＳＣＷ：Ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｗｉｄｔｈ）」と呼ぶ場合がある。また、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、囲い込みチャネル幅または見かけ上のチャネル幅を指す場合がある。または、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、実効的なチャネル幅を指す場合がある。なお、チャネル長、チャネル幅、実効的なチャネル幅、見かけ上のチャネル幅、囲い込みチャネル幅などは、断面ＴＥＭ像などを取得して、その画像を解析することなどによって、値を決定することができる。
【００４９】
なお、トランジスタの電界効果移動度や、チャネル幅当たりの電流値などを計算して求める場合、囲い込みチャネル幅を用いて計算する場合がある。その場合には、実効的なチャネル幅を用いて計算する場合とは異なる値をとる場合がある。
【００５０】
また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す。
【００５１】
（実施の形態１）
本発明の一態様の表示装置１００の構成例及び作製方法例について、図面を用いて説明する。
【００５２】
＜表示装置の構成例１＞
図１（Ａ）は外部電極１２４が接続された表示装置１００の斜視図である。図１（Ａ）に示す表示装置１００は、外形形状が非矩形の表示装置である。また、表示装置１００は、非矩形状の表示領域１３１を有する。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）にＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の断面図である。なお、本明細書に開示する表示装置１００は、表示素子として発光素子を用いた表示装置を例示している。また、本発明の一態様の表示装置１００として、トップエミッション構造（上面射出構造）の表示装置を例示している。
【００５３】
本実施の形態に示す表示装置１００は、表示領域１３１を有する。また、表示装置１００は、電極１１５、ＥＬ層１１７、電極１１８を含む発光素子１２５と、端子電極２１６を有する。発光素子１２５は、表示領域１３１中に複数形成されている。また、各発光素子１２５には、発光素子１２５の発光量を制御するトランジスタ２３２が接続されている。
【００５４】
トランジスタ２３２は、接着層１１２、絶縁層２２１、絶縁層２２３、及び絶縁層２０５を介して基板１１１上に、形成されている。また、図１（Ｂ）では、端子電極２１６が絶縁層２２１と絶縁層２２３の間に形成されている。
【００５５】
端子電極２１６は、基板１１１、接着層１１２、及び絶縁層２２１を貫通する開口１３２と重なる。端子電極２１６は、開口１３２において異方性導電接続層１３８を介して外部電極１２４と電気的に接続されている。また、端子電極２１６は、トランジスタ２３２と電気的に、または機能的に接続される。例えば、端子電極２１６を駆動回路に接続し、端子電極２１６に供給された信号を、駆動回路を介してトランジスタ２３２に供給してもよい。駆動回路は表示領域１３１中のどの発光素子１２５に供給するかを決定する機能を有する電気回路であり、表示装置１００にトランジスタ２３２の形成時に、表示装置１００内に同時に設けてもよい。
【００５６】
トランジスタ２３２は、電極２０６、絶縁層２０７、半導体層２０８、電極２１４、電極２１５を有する。電極２０６はゲート電極として機能できる。絶縁層２０７はゲート絶縁層として機能できる。電極２１４、電極２１５は、ソース電極またはドレイン電極として機能できる。また、電極２１４、および電極２１５と同じ層に、配線２１９が形成されている。また、トランジスタ２３２上に絶縁層２１０が形成され、絶縁層２１０上に絶縁層２１１が形成され、絶縁層２１１上に絶縁層２１２が形成されている。また、電極１１５が絶縁層２１１上に形成されている。電極１１５は、絶縁層２１０、絶縁層２１１および絶縁層２１２に形成された開口を介して電極２１５に電気的に接続されている。また、電極１１５上に隔壁１１４が形成され、電極１１５および隔壁１１４上に、ＥＬ層１１７および電極１１８が形成されている。
【００５７】
基板１２１は、一方の面に接着層１２２を介して絶縁層１２９、遮光層２６４、着色層２６６、オーバーコート層２６８を有する。基板１１１と基板１２１は、基板１２１の一方の面と、基板１１１の発光素子１２５が形成されている面が向かい合い、接着層１２０により貼り合わされている。
【００５８】
なお、絶縁層２０５は下地層として機能し、基板１１１や接着層１１２などから、トランジスタや発光素子への水分や不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。また、絶縁層１２９は下地層として機能し、基板１２１や接着層１２２などから、トランジスタや発光素子への水分や不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。絶縁層１２９は、絶縁層２０５と同様の材料および方法により形成することができる。
【００５９】
基板１１１および基板１２１としては、有機樹脂材料などの可撓性を有する材料などを用いることができる。表示装置１００を所謂ボトムエミッション構造（下面射出構造）の表示装置、または両面射出型の表示装置とする場合には、基板１１１にＥＬ層１１７からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。また、表示装置１００を上面射出型の表示装置、または両面射出型の表示装置とする場合には、基板１２１にＥＬ層１１７からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。
【００６０】
同様に、表示装置１００を所謂ボトムエミッション構造（下面射出構造）の表示装置、または両面射出型の表示装置とする場合には、基板１１１にＥＬ層１１７からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。また、表示装置１００を上面射出型の表示装置、または両面射出型の表示装置とする場合には、基板１２１にＥＬ層１１７からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。
【００６１】
基板１１１および基板１２１は、互いに同じ材料で同じ厚さとすることが好ましい。ただし、目的に応じて、互いに異なる材料や、異なる厚さとしてもよい。
【００６２】
基板１１１および基板１２１に用いることができる、可撓性及び可視光に対する透光性を有する材料の一例としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、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、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、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、などがある。また、光を透過させる必要がない場合には、非透光性の基板を用いてもよい。例えば、基板１２１または基板１１１として、アルミニウムなどを用いてもよい。
【００６３】
また、基板１２１および基板１１１の熱膨張係数は、好ましくは３０ｐｐｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｍ／Ｋ以下とする。また、基板１２１および基板１１１の表面に、予め窒化シリコンや酸化窒化シリコン等の窒素と珪素を含む膜や窒化アルミニウム等の窒素とアルミニウムを含む膜のような透水性の低い保護膜を成膜しておいても良い。なお、基板１２１および基板１１１として、繊維体に有機樹脂が含浸された構造物（所謂、プリプレグとも言う）を用いてもよい。
【００６４】
このような基板を用いることにより、割れにくい表示装置を提供することができる。または、軽量な表示装置を提供することができる。または、屈曲しやすい表示装置を提供することができる。
【００６５】
＜表示装置の構成例２＞
図２（Ａ）に外形形状が矩形の表示装置１００ａを示す。図２（Ａ）は外部電極１２４が接続された矩形形状の表示装置１００ａの斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）にＡ３−Ａ４の一点鎖線で示す部位の断面図である。なお、説明の繰り返しを防ぐため、図１（Ａ）に示す表示装置１００と同一部分の説明は省略する。
【００６６】
図２（Ａ）に示す表示装置１００ａは、矩形形状の表示領域１３１を有する。また、表示領域１３１の外側に、駆動回路１３３、駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂを有する。なお、本明細書などにおいて、駆動回路１３３、駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂの一または複数を、単に「駆動回路」または「周辺駆動回路」という場合がある。
【００６７】
駆動回路１３３、駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂは、それぞれが複数のトランジスタ２５２により構成されている。駆動回路１３３、駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂは、外部電極１２４を介して供給された信号を、表示領域１３１中のどの発光素子１２５に供給するかを決定する機能を有する。
【００６８】
トランジスタ２５２は、トランジスタ２３２と同一の工程を経て作製することができる。なお、トランジスタ２３２とトランジスタ２５２は、互いに同じ構造を有していてもよいし、異なる構造を有していてもよい。
【００６９】
また、基板１２１の駆動回路１３３、駆動回路１４２ａ、および／または駆動回路１４２ｂと重なる領域に、遮光層２６４、着色層２６６、またはオーバーコート層２６８を設けてもよい。図２（Ｂ）では、駆動回路１３３と重なる領域に遮光層２６４とオーバーコート層２６８を設ける例を示している。遮光層２６４をトランジスタ２５２と重なるように設けることで、外光の照射によるトランジスタ２５２の特性変動を抑制することができる。
【００７０】
図２（Ａ）に示す表示装置１００ａのように、表示領域１３１の外側に駆動回路を有する場合は、駆動回路と重なる位置に端子電極２１６および開口１３２を設け、異方性導電接続層１３８を介して外部電極１２４と端子電極２１６を電気的に接続してもよい。図２（Ｂ）では、駆動回路１３３と重なる位置に端子電極２１６および開口１３２を設け、異方性導電接続層１３８を介して外部電極１２４と電気的に接続する例を示している。
【００７１】
また、端子電極２１６は、絶縁層２０５および絶縁層２２３の一部を除去して形成された開口において、電極２２４を介してトランジスタ２５２のソース電極またはドレイン電極の一方と電気的に接続される。
【００７２】
なお、外形や表示領域の形状が矩形でない表示装置であっても、駆動回路を設けることができる。
【００７３】
＜表示装置の作製方法例＞
表示装置１００の作製方法の一例について、図面を用いて説明する。なお、図３乃至図９は、図１（Ａ）中のＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の断面に相当する。
【００７４】
〔剥離層を形成する〕
まず、基板１０１上に剥離層１１３を形成する（図３（Ａ）参照。）。なお、基板１０１としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００７５】
また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。なお、酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラスが得られる。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
【００７６】
剥離層１１３は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、または該元素を含む合金材料、または該元素を含む化合物材料を用いて形成することができる。また、これらの材料を単層又は積層して形成することができる。なお、剥離層１１３の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。また、剥離層１１３を、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、またはＩｎＧａＺｎＯ（ＩＧＺＯ）等の金属酸化物を用いて形成することもできる。
【００７７】
剥離層１１３は、スパッタリング法やＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により形成できる。なお、塗布法はスピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。
【００７８】
剥離層１１３を単層で形成する場合、タングステンを含む材料、モリブデンを含む材料、またはタングステンとモリブデンを含む材料を用いることが好ましい。または、剥離層１１３を単層で形成する場合、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物、またはタングステンとモリブデンを含む材料の酸化物若しくは酸化窒化物を用いることが好ましい。
【００７９】
また、剥離層１１３として、例えば、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層に接して酸化物絶縁層を形成することで、タングステンを含む層と酸化物絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。
【００８０】
本実施の形態では、基板１０１としてガラス基板を用いる。また、剥離層１１３として基板１０１上にスパッタリング法によりタングステン層を形成する。
【００８１】
〔絶縁層を形成する〕
次に、剥離層１１３上に絶縁層２２１を形成する（図３（Ａ）参照。）。絶縁層２２１は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等の酸素を含む絶縁材料で形成することが好ましい。また、剥離層１１３表面を酸化させる処理を行うことにより、絶縁層２２１として窒化シリコンや窒化アルミニウムなどの酸素を含まない材料を用いて形成することもできる。絶縁層２２１は、単層または多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層２２１を、酸化シリコンと窒化シリコンを積層した２層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた５層構造としてもよい。絶縁層２２１は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
【００８２】
絶縁層２２１の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすればよい。本実施の形態では、絶縁層２２１としてプラズマＣＶＤ法により厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコンと厚さ５０ｎｍの窒化酸化シリコンの積層膜を用いる。
【００８３】
〔端子電極を形成する〕
次に、絶縁層２２１上に端子電極２１６を形成する（図３（Ａ）参照。）。端子電極２１６は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、端子電極２１６は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
【００８４】
また、端子電極２１６は、インジウム錫酸化物、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、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属元素の積層構造とすることもできる。
【００８５】
まず、絶縁層２２１上にスパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等により、後に端子電極２１６となる導電膜を積層し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、レジストマスクを用いて該導電膜の一部をエッチングして、端子電極２１６を形成する。この時、他の配線および電極も同時に形成することができる。
【００８６】
導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。なお、ドライエッチング法によりエッチングを行った場合、レジストマスクを除去する前にアッシング処理を行うと、剥離液を用いたレジストマスクの除去を容易とすることができる。
【００８７】
なお、端子電極２１６は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インクジェット法等で形成してもよい。
【００８８】
端子電極２１６の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００８９】
〔絶縁層を形成する〕
次に、端子電極２１６上に絶縁層２２３を形成する（図３（Ａ）参照。）。絶縁層２２３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、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層２２３を、酸化シリコンと窒化シリコンの積層としてもよい。絶縁層２２３は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
【００９０】
また、表面の凹凸を低減するために、絶縁層２２３に平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理に特に限定はないが、研磨処理（例えば、化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ））、やドライエッチング処理により行うことができる。
【００９１】
〔絶縁層を形成する〕
次に、絶縁層２２３上に下地層として絶縁層２０５を形成する（図３（Ｂ）参照。）。絶縁層２０５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、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層２０５を、酸化シリコンと窒化シリコンを積層した２層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた５層構造としてもよい。絶縁層２０５は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
【００９２】
絶縁層２０５の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすればよい。
【００９３】
絶縁層２０５は、基板１０１や剥離層１１３などからの不純物元素の拡散を防止、または低減する機能を有する。また、基板１０１を基板１１１に換えた後も、基板１１１や接着層１１２などから、トランジスタ２３２や発光素子１２５への不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。本実施の形態では、絶縁層２０５としてプラズマＣＶＤ法により厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコンと厚さ５０ｎｍの窒化酸化シリコンの積層膜を用いる。
【００９４】
〔ゲート電極を形成する〕
次に、絶縁層２０５上に電極２０６を形成する（図３（Ｂ）参照。）。電極２０６は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、電極２０６は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
【００９５】
また、電極２０６は、インジウム錫酸化物、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、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属元素の積層構造とすることもできる。
【００９６】
まず、絶縁層２０５上にスパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等により、後に電極２０６となる導電膜を積層し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、レジストマスクを用いて電極２０６となる導電膜の一部をエッチングして、電極２０６を形成する。この時、他の配線および電極も同時に形成することができる。
【００９７】
導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。なお、ドライエッチング法によりエッチングを行った場合、レジストマスクを除去する前にアッシング処理を行うと、剥離液を用いたレジストマスクの除去を容易とすることができる。
【００９８】
なお、電極２０６は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インクジェット法等で形成してもよい。
【００９９】
電極２０６の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【０１００】
また、電極２０６を、遮光性を有する導電性材料を用いて形成することで、外部からの光が、電極２０６側から半導体層２０８に到達しにくくすることができる。その結果、光照射によるトランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。
【０１０１】
〔ゲート絶縁層を形成する〕
次に、絶縁層２０７を形成する（図３（Ｂ）参照。）。絶縁層２０７は、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムと酸化シリコンの混合物、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ系金属酸化物、などを用いればよく、積層または単層で設ける。
【０１０２】
また、絶縁層２０７として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。例えば、酸化窒化シリコンと酸化ハフニウムの積層としてもよい。
【０１０３】
絶縁層２０７の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とするとよい。絶縁層２０７は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成することができる。
【０１０４】
絶縁層２０７として酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
【０１０５】
また、絶縁層２０７は、窒化物絶縁層と酸化物絶縁層を電極２０６側から順に積層する積層構造としてもよい。電極２０６側に窒化物絶縁層を設けることで、電極２０６側から水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が半導体層２０８に移動することを防ぐことができる。なお、一般に、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等は、半導体の不純物元素として機能する。また、水素は、酸化物半導体の不純物元素として機能する。よって、本明細書等における「不純物」には、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が含まれるものとする。
【０１０６】
また、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、半導体層２０８側に酸化物絶縁層を設けることで、絶縁層２０７と半導体層２０８の界面における欠陥準位を低減することが可能である。この結果、電気特性の劣化の少ないトランジスタを得ることができる。なお、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、酸化物絶縁層として、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層を用いて形成すると、絶縁層２０７と半導体層２０８の界面における欠陥準位をさらに低減することが可能であるため好ましい。
【０１０７】
また、絶縁層２０７を、上記のように窒化物絶縁層と酸化物絶縁層の積層とする場合、酸化物絶縁層よりも窒化物絶縁層を厚くすることが好ましい。
【０１０８】
窒化物絶縁層は酸化物絶縁層よりも比誘電率が大きいため、絶縁層２０７の膜厚を厚くしても、電極２０６に生じる電界を効率よく半導体層２０８に伝えることができる。また、絶縁層２０７全体を厚くすることで、絶縁層２０７の絶縁耐圧を高めることができる。よって、表示装置の信頼性を高めることができる。
【０１０９】
また、絶縁層２０７は、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁層と、水素ブロッキング性の高い第２の窒化物絶縁層と、酸化物絶縁層とが、電極２０６側から順に積層される積層構造とすることができる。絶縁層２０７に、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁層を用いることで、絶縁層２０７の絶縁耐圧を向上させることができる。特に、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、絶縁層２０７に、水素ブロッキング性の高い第２の窒化物絶縁層を設けることで、電極２０６及び第１の窒化物絶縁層に含まれる水素が半導体層２０８に移動することを防ぐことができる。
【０１１０】
第１の窒化物絶縁層、第２の窒化物絶縁層の作製方法の一例を以下に示す。はじめに、シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により、欠陥の少ない窒化シリコン膜を第１の窒化物絶縁層として形成する。次に、原料ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッキングすることが可能な窒化シリコン膜を第２の窒化物絶縁層として成膜する。このような形成方法により、欠陥が少なく、且つ水素のブロッキング性を有する窒化物絶縁層が積層された絶縁層２０７を形成することができる。
【０１１１】
また、絶縁層２０７は、不純物のブロッキング性が高い第３の窒化物絶縁層と、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁層と、水素ブロッキング性の高い第２の窒化物絶縁層と、酸化物絶縁層とが、電極２０６側から順に積層される構造とすることができる。絶縁層２０７に、不純物のブロッキング性が高い第３の窒化物絶縁層を設けることで、電極２０６から水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が半導体層２０８に移動することを防ぐことができる。
【０１１２】
第１の窒化物絶縁層乃至第３の窒化物絶縁層の作製方法の一例を以下に示す。はじめに、シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により、不純物のブロッキング性が高い窒化シリコン膜を第３の窒化物絶縁層として形成する。次に、アンモニアの流量を増加させることで、欠陥の少ない窒化シリコン膜を第１の窒化物絶縁層として形成する。次に、原料ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッキングすることが可能な窒化シリコン膜を第２の窒化物絶縁層として成膜する。このような形成方法により、欠陥が少なく、且つ不純物のブロッキング性を有する窒化物絶縁層が積層された絶縁層２０７を形成することができる。
【０１１３】
また、絶縁層２０７として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成することができる。
【０１１４】
なお、トランジスタのチャネルが形成される半導体層２０８と、酸化ハフニウムを含む絶縁層を、酸化物絶縁層を介して積層し、酸化ハフニウムを含む絶縁層に電子を注入することで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
【０１１５】
〔半導体層を形成する〕
半導体層２０８は、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体等を用いて形成することができる。例えば、非晶質シリコンや、微結晶ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、酸化物半導体、窒化物半導体などの化合物半導体や、有機半導体等を用いることができる。
【０１１６】
まず、半導体層２０８を形成するための半導体膜をプラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、メタルＣＶＤ法、またはＭＯＣＶＤ法などのＣＶＤ法や、ＡＬＤ法、スパッタリング法、蒸着法などにより形成する。該半導体膜をＭＯＣＶＤ法により形成すると、被形成面へのダメージを少なくすることができる。
【０１１７】
半導体膜の厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。本実施の形態では、半導体層２０８を形成するための半導体膜として、スパッタリング法により厚さ３０ｎｍの酸化物半導体膜を形成する。
【０１１８】
続いて、半導体膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて半導体膜の一部を選択的にエッチングすることで、半導体層２０８を形成する。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成すると、フォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１１９】
半導体膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。半導体膜のエッチング終了後、レジストマスクを除去する（図３（Ｃ）参照。）。
【０１２０】
＜酸化物半導体の構造＞
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
【０１２１】
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体とに分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｌｉｋｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体などがある。
【０１２２】
また別の観点では、酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体と、それ以外の結晶性酸化物半導体とに分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳなどがある。
【０１２３】
非晶質構造の定義としては、一般に、準安定状態で固定化していないこと、等方的であって不均質構造を持たないことなどが知られている。また、結合角度が柔軟であり、短距離秩序性は有するが、長距離秩序性を有さない構造と言い換えることもできる。
【０１２４】
逆の見方をすると、本質的に安定な酸化物半導体の場合、完全な非晶質（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）酸化物半導体と呼ぶことはできない。また、等方的でない（例えば、微小な領域において周期構造を有する）酸化物半導体を、完全な非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。ただし、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、微小な領域において周期構造を有するものの、鬆（ボイドともいう。）を有し、不安定な構造である。そのため、物性的には非晶質酸化物半導体に近いといえる。
【０１２５】
〔ＣＡＡＣ−ＯＳ〕
ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向した複数の結晶部（ペレットともいう。）を有する酸化物半導体の一つである。
【０１２６】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳの明視野像と回折パターンとの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察すると、複数のペレットを確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像ではペレット同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を明確に確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０１２７】
以下では、ＴＥＭによって観察したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。図２２（Ａ）に、試料面と略平行な方向から観察したＣＡＡＣ−ＯＳの断面の高分解能ＴＥＭ像を示す。高分解能ＴＥＭ像の観察には、球面収差補正（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高分解能ＴＥＭ像を、特にＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像と呼ぶ。Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像の取得は、例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆなどによって行うことができる。
【０１２８】
図２２（Ａ）の領域（１）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を図２２（Ｂ）に示す。図２２（Ｂ）より、ペレットにおいて、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層の配列は、ＣＡＡＣ−ＯＳの膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映しており、ＣＡＡＣ−ＯＳの被形成面または上面と平行となる。
【０１２９】
図２２（Ｂ）に示すように、ＣＡＡＣ−ＯＳは特徴的な原子配列を有する。図２２（Ｃ）は、特徴的な原子配列を、補助線で示したものである。図２２（Ｂ）および図２２（Ｃ）より、ペレット一つの大きさは１ｎｍ以上のものや、３ｎｍ以上のものがあり、ペレットとペレットとの傾きにより生じる隙間の大きさは０．８ｎｍ程度であることがわかる。したがって、ペレットを、ナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）と呼ぶこともできる。また、ＣＡＡＣ−ＯＳを、ＣＡＮＣ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０１３０】
ここで、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像をもとに、基板５１２０上のＣＡＡＣ−ＯＳのペレット５１００の配置を模式的に示すと、レンガまたはブロックが積み重なったような構造となる（図２２（Ｄ）参照。）。図２２（Ｃ）で観察されたペレットとペレットとの間で傾きが生じている箇所は、図２２（Ｄ）に示す領域５１６１に相当する。
【０１３１】
また、図２３（Ａ）に、試料面と略垂直な方向から観察したＣＡＡＣ−ＯＳの平面のＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を示す。図２３（Ａ）の領域（１）、領域（２）および領域（３）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を、それぞれ図２３（Ｂ）、図２３（Ｃ）および図２３（Ｄ）に示す。図２３（Ｂ）、図２３（Ｃ）および図２３（Ｄ）より、ペレットは、金属原子が三角形状、四角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なるペレット間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０１３２】
次に、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって解析したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、図２４（Ａ）に示すように回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳの結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０１３３】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳのｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。より好ましいＣＡＡＣ−ＯＳは、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析では、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さない。
【０１３４】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳに対し、ｃ軸に略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、２θが５６°近傍にピークが現れる。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＣＡＡＣ−ＯＳの場合は、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行っても、図２４（Ｂ）に示すように明瞭なピークは現れない。これに対し、ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化物半導体であれば、２θを５６°近傍に固定してφスキャンした場合、図２４（Ｃ）に示すように（１１０）面と等価な結晶面に帰属されるピークが６本観察される。したがって、ＸＲＤを用いた構造解析から、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸の配向が不規則であることが確認できる。
【０１３５】
次に、電子回折によって解析したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、図２５（Ａ）に示すような回折パターン（制限視野透過電子回折パターンともいう。）が現れる場合がある。この回折パターンには、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットがｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させたときの回折パターンを図２５（Ｂ）に示す。図２５（Ｂ）より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットのａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。なお、図２５（Ｂ）における第１リングは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（０１０）面および（１００）面などに起因すると考えられる。また、図２５（Ｂ）における第２リングは（１１０）面などに起因すると考えられる。
【０１３６】
上述したように、ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶性の高い酸化物半導体である。酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、逆の見方をするとＣＡＡＣ−ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。
【０１３７】
なお、不純物は、酸化物半導体の主成分以外の元素で、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。
【０１３８】
酸化物半導体が不純物や欠陥を有する場合、光や熱などによって特性が変動する場合がある。例えば、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップとなる場合や、キャリア発生源となる場合がある。また、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップとなる場合や、水素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。
【０１３９】
不純物および酸素欠損の少ないＣＡＡＣ−ＯＳは、キャリア密度の低い酸化物半導体である。具体的には、８×１０１１個／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０個／ｃｍ３未満であり、１×１０−９個／ｃｍ３以上のキャリア密度の酸化物半導体とすることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。ＣＡＡＣ−ＯＳは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い。即ち、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
【０１４０】
〔ｎｃ−ＯＳ〕
ｎｃ−ＯＳは、高分解能ＴＥＭ像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。ｎｃ−ＯＳに含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の大きさであることが多い。なお、結晶部の大きさが１０ｎｍより大きく１００ｎｍ以下である酸化物半導体を微結晶酸化物半導体と呼ぶことがある。ｎｃ−ＯＳは、例えば、高分解能ＴＥＭ像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、ＣＡＡＣ−ＯＳにおけるペレットと起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではｎｃ−ＯＳの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
【０１４１】
ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きい径のＸ線を用いた場合、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークは検出されない。また、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットの大きさと近いかペレットより小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
【０１４２】
このように、ペレット（ナノ結晶）間では結晶方位が規則性を有さないことから、ｎｃ−ＯＳを、ＲＡＮＣ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体、またはＮＡＮＣ（Ｎｏｎ−Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０１４３】
ｎｃ−ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも規則性の高い酸化物半導体である。そのため、ｎｃ−ＯＳは、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳや非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−ＯＳは、ＣＡＡＣ−ＯＳと比べて欠陥準位密度が高くなる。
【０１４４】
〔ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ〕
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
【０１４５】
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、高分解能ＴＥＭ像において鬆が観察される場合がある。また、高分解能ＴＥＭ像において、明確に結晶部を確認することのできる領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。
【０１４６】
鬆を有するため、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、不安定な構造である。以下では、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳが、ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳと比べて不安定な構造であることを示すため、電子照射による構造の変化を示す。
【０１４７】
電子照射を行う試料として、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ（試料Ａと表記する。）、ｎｃ−ＯＳ（試料Ｂと表記する。）およびＣＡＡＣ−ＯＳ（試料Ｃと表記する。）を準備する。いずれの試料もＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物である。
【０１４８】
まず、各試料の高分解能断面ＴＥＭ像を取得する。高分解能断面ＴＥＭ像により、各試料は、いずれも結晶部を有することがわかる。
【０１４９】
なお、どの部分を一つの結晶部と見なすかの判定は、以下のように行えばよい。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の単位格子は、Ｉｎ−Ｏ層を３層有し、またＧａ−Ｚｎ−Ｏ層を６層有する、計９層がｃ軸方向に層状に重なった構造を有することが知られている。これらの近接する層同士の間隔は、（００９）面の格子面間隔（ｄ値ともいう。）と同程度であり、結晶構造解析からその値は０．２９ｎｍと求められている。したがって、格子縞の間隔が０．２８ｎｍ以上０．３０ｎｍ以下である箇所を、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶部と見なすことができる。なお、格子縞は、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶のａ−ｂ面に対応する。
【０１５０】
図２６は、各試料の結晶部（２２箇所から４５箇所）の平均の大きさを調査した例である。ただし、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている。図２６より、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。具体的には、図２６中に（１）で示すように、ＴＥＭによる観察初期においては１．２ｎｍ程度の大きさだった結晶部（初期核ともいう。）が、累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２においては２．６ｎｍ程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳは、電子照射開始時から電子の累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２までの範囲で、結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。具体的には、図２６中の（２）および（３）で示すように、電子の累積照射量によらず、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳの結晶部の大きさは、それぞれ１．４ｎｍ程度および２．１ｎｍ程度であることがわかる。
【０１５１】
このように、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、電子照射によって結晶部の成長が見られる場合がある。一方、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳは、電子照射による結晶部の成長がほとんど見られないことがわかる。即ち、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、不安定な構造であることがわかる。
【０１５２】
また、鬆を有するため、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳと比べて密度の低い構造である。具体的には、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は、同じ組成の単結晶の密度の７８．６％以上９２．３％未満となる。また、ｎｃ−ＯＳの密度およびＣＡＡＣ−ＯＳの密度は、同じ組成の単結晶の密度の９２．３％以上１００％未満となる。単結晶の密度の７８％未満となる酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。
【０１５３】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、菱面体晶構造を有する単結晶ＩｎＧａＺｎＯ４の密度は６．３５７ｇ／ｃｍ３となる。よって、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は５．０ｇ／ｃｍ３以上５．９ｇ／ｃｍ３未満となる。また、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ｎｃ−ＯＳの密度およびＣＡＡＣ−ＯＳの密度は５．９ｇ／ｃｍ３以上６．３ｇ／ｃｍ３未満となる。
【０１５４】
なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合わせることにより、所望の組成における単結晶に相当する密度を見積もることができる。所望の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組み合わせて見積もることが好ましい。
【０１５５】
以上のように、酸化物半導体は、様々な構造をとり、それぞれが様々な特性を有する。なお、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０１５６】
＜成膜モデル＞
以下では、ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳの成膜モデルの一例について説明する。
【０１５７】
図２７（Ａ）は、スパッタリング法によりＣＡＡＣ−ＯＳが成膜される様子を示した成膜室内の模式図である。
【０１５８】
ターゲット５１３０は、バッキングプレートに接着されている。バッキングプレートを介してターゲット５１３０と向かい合う位置には、複数のマグネットが配置される。該複数のマグネットによって磁場が生じている。マグネットの配置や構成などについては、上述した成膜室の記載を参照する。マグネットの磁場を利用して成膜速度を高めるスパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法と呼ばれる。
【０１５９】
ターゲット５１３０は、多結晶構造を有し、いずれかの結晶粒には劈開面が含まれる。
【０１６０】
一例として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を有するターゲット５１３０の劈開面について説明する。図２８（Ａ）に、ターゲット５１３０に含まれるＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の構造を示す。なお、図２８（Ａ）は、ｃ軸を上向きとし、ｂ軸に平行な方向からＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を観察した場合の構造である。
【０１６１】
図２８（Ａ）より、近接する二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層において、それぞれの層における酸素原子同士が近距離に配置されていることがわかる。そして、酸素原子が負の電荷を有することにより、近接する二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層は互いに反発する。その結果、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶は、近接する二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層の間に劈開面を有する。
【０１６２】
基板５１２０は、ターゲット５１３０と向かい合うように配置しており、その距離ｄ（ターゲット−基板間距離（Ｔ−Ｓ間距離）ともいう。）は０．０１ｍ以上１ｍ以下、好ましくは０．０２ｍ以上０．５ｍ以下とする。成膜室内は、ほとんどが成膜ガス（例えば、酸素、アルゴン、または酸素を５体積％以上の割合で含む混合ガス）で満たされ、０．０１Ｐａ以上１００Ｐａ以下、好ましくは０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下に制御される。ここで、ターゲット５１３０に一定以上の電圧を印加することで、放電が始まり、プラズマが確認される。なお、ターゲット５１３０の近傍には磁場によって、高密度プラズマ領域が形成される。高密度プラズマ領域では、成膜ガスがイオン化することで、イオン５１０１が生じる。イオン５１０１は、例えば、酸素の陽イオン（Ｏ＋）やアルゴンの陽イオン（Ａｒ＋）などである。
【０１６３】
イオン５１０１は、電界によってターゲット５１３０側に加速され、やがてターゲット５１３０と衝突する。このとき、劈開面から平板状またはペレット状のスパッタ粒子であるペレット５１００ａおよびペレット５１００ｂが剥離し、叩き出される。なお、ペレット５１００ａおよびペレット５１００ｂは、イオン５１０１の衝突の衝撃によって、構造に歪みが生じる場合がある。
【０１６４】
ペレット５１００ａは、三角形、例えば正三角形の平面を有する平板状またはペレット状のスパッタ粒子である。また、ペレット５１００ｂは、六角形、例えば正六角形の平面を有する平板状またはペレット状のスパッタ粒子である。なお、ペレット５１００ａおよびペレット５１００ｂなどの平板状またはペレット状のスパッタ粒子を総称してペレット５１００と呼ぶ。ペレット５１００の平面の形状は、三角形、六角形に限定されない、例えば、三角形が複数個合わさった形状となる場合がある。例えば、三角形（例えば、正三角形）が２個合わさった四角形（例えば、ひし形）となる場合もある。
【０１６５】
ペレット５１００は、成膜ガスの種類などに応じて厚さが決定する。理由は後述するが、ペレット５１００の厚さは、均一にすることが好ましい。また、スパッタ粒子は厚みのないペレット状である方が、厚みのあるサイコロ状であるよりも好ましい。例えば、ペレット５１００は、厚さを０．４ｎｍ以上１ｎｍ以下、好ましくは０．６ｎｍ以上０．８ｎｍ以下とする。また、例えば、ペレット５１００は、幅を１ｎｍ以上３ｎｍ以下、好ましくは１．２ｎｍ以上２．５ｎｍ以下とする。ペレット５１００は、上述の図２６中の（１）で説明した初期核に相当する。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を有するターゲット５１３０にイオン５１０１を衝突させる場合、図２８（Ｂ）に示すように、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層、Ｉｎ−Ｏ層およびＧａ−Ｚｎ−Ｏ層の３層を有するペレット５１００が飛び出してくる。なお、図２８（Ｃ）は、ペレット５１００をｃ軸に平行な方向から観察した場合の構造である。したがって、ペレット５１００は、二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層（パン）と、Ｉｎ−Ｏ層（具）と、を有するナノサイズのサンドイッチ構造と呼ぶこともできる。
【０１６６】
ペレット５１００は、プラズマを通過する際に電荷を受け取ることで、側面が負または正に帯電する場合がある。ペレット５１００は、側面に酸素原子を有し、当該酸素原子が負に帯電する可能性がある。このように、側面が同じ極性の電荷を帯びることにより、電荷同士の反発が起こり、平板状の形状を維持することが可能となる。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳが、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物である場合、インジウム原子と結合した酸素原子が負に帯電する可能性がある。または、インジウム原子、ガリウム原子または亜鉛原子と結合した酸素原子が負に帯電する可能性がある。また、ペレット５１００は、プラズマを通過する際にインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子および酸素原子などと結合することで成長する場合がある。これは、上述の図２６中の（２）と（１）の大きさの違いに相当する。ここで、基板５１２０が室温程度である場合、ペレット５１００がこれ以上成長しないためｎｃ−ＯＳとなる（図２７（Ｂ）参照。）。成膜可能な温度が室温程度であることから、基板５１２０が大面積である場合でもｎｃ−ＯＳの成膜は可能である。なお、ペレット５１００をプラズマ中で成長させるためには、スパッタリング法における成膜電力を高くすることが有効である。成膜電力を高くすることで、ペレット５１００の構造を安定にすることができる。
【０１６７】
図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）に示すように、例えば、ペレット５１００は、プラズマ中を凧のように飛翔し、ひらひらと基板５１２０上まで舞い上がっていく。ペレット５１００は電荷を帯びているため、ほかのペレット５１００が既に堆積している領域が近づくと、斥力が生じる。ここで、基板５１２０の上面では、基板５１２０の上面に平行な向きの磁場（水平磁場ともいう。）が生じている。また、基板５１２０およびターゲット５１３０間には、電位差が与えられているため、基板５１２０からターゲット５１３０に向けて電流が流れている。したがって、ペレット５１００は、基板５１２０の上面において、磁場および電流の作用によって、力（ローレンツ力）を受ける。このことは、フレミングの左手の法則によって理解できる。
【０１６８】
ペレット５１００は、原子一つと比べると質量が大きい。そのため、基板５１２０の上面を移動するためには何らかの力を外部から印加することが重要となる。その力の一つが磁場および電流の作用で生じる力である可能性がある。なお、ペレット５１００に与える力を大きくするためには、基板５１２０の上面において、基板５１２０の上面に平行な向きの磁場が１０Ｇ以上、好ましくは２０Ｇ以上、さらに好ましくは３０Ｇ以上、より好ましくは５０Ｇ以上となる領域を設けるとよい。または、基板５１２０の上面において、基板５１２０の上面に平行な向きの磁場が、基板５１２０の上面に垂直な向きの磁場の１．５倍以上、好ましくは２倍以上、さらに好ましくは３倍以上、より好ましくは５倍以上となる領域を設けるとよい。
【０１６９】
このとき、マグネットユニットまたは／および基板５１２０が相対的に移動すること、または回転することによって、基板５１２０の上面における水平磁場の向きは変化し続ける。したがって、基板５１２０の上面において、ペレット５１００は、様々な方向への力を受け、様々な方向へ移動することができる。
【０１７０】
また、図２７（Ａ）に示すように基板５１２０が加熱されている場合、ペレット５１００と基板５１２０との間で摩擦などによる抵抗が小さい状態となっている。その結果、ペレット５１００は、基板５１２０の上面を滑空するように移動する。ペレット５１００の移動は、平板面を基板５１２０に向けた状態で起こる。その後、既に堆積しているほかのペレット５１００の側面まで到達すると、側面同士が結合する。このとき、ペレット５１００の側面にある酸素原子が脱離する。脱離した酸素原子によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ中の酸素欠損が埋まる場合があるため、欠陥準位密度の低いＣＡＡＣ−ＯＳとなる。なお、基板５１２０の上面の温度は、例えば、１００℃以上５００℃未満、１５０℃以上４５０℃未満、または１７０℃以上４００℃未満とすればよい。即ち、基板５１２０が大面積である場合でもＣＡＡＣ−ＯＳの成膜は可能である。
【０１７１】
また、ペレット５１００が基板５１２０上で加熱されることにより、原子が再配列し、イオン５１０１の衝突で生じた構造の歪みが緩和される。歪みの緩和されたペレット５１００は、ほぼ単結晶となる。ペレット５１００がほぼ単結晶となることにより、ペレット５１００同士が結合した後に加熱されたとしても、ペレット５１００自体の伸縮はほとんど起こり得ない。したがって、ペレット５１００間の隙間が広がることで結晶粒界などの欠陥を形成し、クレバス化することがない。
【０１７２】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、単結晶酸化物半導体が一枚板のようになっているのではなく、ペレット５１００（ナノ結晶）の集合体がレンガまたはブロックが積み重なったような配列をしている。また、その間には結晶粒界を有さない。そのため、成膜時の加熱、成膜後の加熱または曲げなどで、ＣＡＡＣ−ＯＳに縮みなどの変形が生じた場合でも、局部応力を緩和する、または歪みを逃がすことが可能である。したがって、可とう性を有する半導体装置に適した構造である。
【０１７３】
ターゲットをイオンでスパッタした際に、ペレットだけでなく、酸化亜鉛などが飛び出す場合がある。酸化亜鉛はペレットよりも軽量であるため、先に基板５１２０の上面に到達する。そして、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、０．２ｎｍ以上５ｎｍ以下、または０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下の酸化亜鉛層５１０２を形成する。図２９に断面模式図を示す。
【０１７４】
図２９（Ａ）に示すように、酸化亜鉛層５１０２上にはペレット５１０５ａと、ペレット５１０５ｂと、が堆積する。ここで、ペレット５１０５ａとペレット５１０５ｂとは、互いに側面が接するように配置している。また、ペレット５１０５ｃは、ペレット５１０５ｂ上に堆積した後、ペレット５１０５ｂ上を滑るように移動する。また、ペレット５１０５ａの別の側面において、酸化亜鉛とともにターゲットから飛び出した複数の粒子５１０３が基板５１２０の加熱により結晶化し、領域５１０５ａ１を形成する。なお、複数の粒子５１０３は、酸素、亜鉛、インジウムおよびガリウムなどを含む可能性がある。
【０１７５】
そして、図２９（Ｂ）に示すように、領域５１０５ａ１は、ペレット５１０５ａと同化し、ペレット５１０５ａ２となる。また、ペレット５１０５ｃは、その側面がペレット５１０５ｂの別の側面と接するように配置する。
【０１７６】
次に、図２９（Ｃ）に示すように、さらにペレット５１０５ｄがペレット５１０５ａ２上およびペレット５１０５ｂ上に堆積した後、ペレット５１０５ａ２上およびペレット５１０５ｂ上を滑るように移動する。また、ペレット５１０５ｃの別の側面に向けて、さらにペレット５１０５ｅが酸化亜鉛層５１０２上を滑るように移動する。
【０１７７】
そして、図２９（Ｄ）に示すように、ペレット５１０５ｄは、その側面がペレット５１０５ａ２の側面と接するように配置する。また、ペレット５１０５ｅは、その側面がペレット５１０５ｃの別の側面と接するように配置する。また、ペレット５１０５ｄの別の側面において、酸化亜鉛とともにターゲットから飛び出した複数の粒子５１０３が基板５１２０の加熱により結晶化し、領域５１０５ｄ１を形成する。
【０１７８】
以上のように、堆積したペレット同士が接するように配置し、ペレットの側面において結晶成長が起こることで、基板５１２０上にＣＡＡＣ−ＯＳが形成される。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｎｃ−ＯＳよりも一つ一つのペレットが大きくなる。これは、上述の図２６中の（３）と（２）の大きさの違いに相当する。
【０１７９】
また、ペレット５１００の隙間が極めて小さくなることで、あたかも一つの大きなペレットが形成される場合がある。大きなペレットは、単結晶構造を有する。例えば、大きなペレットの大きさが、上面から見て１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となる場合がある。したがって、トランジスタのチャネル形成領域が、大きなペレットよりも小さい場合、チャネル形成領域として単結晶構造を有する領域を用いることができる。また、ペレットが大きくなることで、トランジスタのチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域として単結晶構造を有する領域を用いることができる場合がある。
【０１８０】
このように、トランジスタのチャネル形成領域などが、単結晶構造を有する領域に形成されることによって、トランジスタの周波数特性を高くすることができる場合がある。
【０１８１】
以上のようなモデルにより、ペレット５１００が基板５１２０上に堆積していくと考えられる。したがって、エピタキシャル成長とは異なり、被形成面が結晶構造を有さない場合においても、ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜が可能であることがわかる。例えば、基板５１２０の上面（被形成面）の構造が非晶質構造（例えば非晶質酸化シリコン）であっても、ＣＡＡＣ−ＯＳを成膜することは可能である。
【０１８２】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、被形成面である基板５１２０の上面に凹凸がある場合でも、その形状に沿ってペレット５１００が配列することがわかる。例えば、基板５１２０の上面が原子レベルで平坦な場合、ペレット５１００はａｂ面と平行な平面である平板面を下に向けて並置するため、厚さが均一で平坦、かつ高い結晶性を有する層が形成される。そして、当該層がｎ段（ｎは自然数。）積み重なることで、ＣＡＡＣ−ＯＳを得ることができる。
【０１８３】
一方、基板５１２０の上面が凹凸を有する場合でも、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ペレット５１００が凸面に沿って並置した層がｎ段（ｎは自然数。）積み重なった構造となる。基板５１２０が凹凸を有するため、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ペレット５１００間に隙間が生じやすい場合がある。ただし、ペレット５１００間で分子間力が働き、凹凸があってもペレット間の隙間はなるべく小さくなるように配列する。したがって、凹凸があっても高い結晶性を有するＣＡＡＣ−ＯＳとすることができる。
【０１８４】
したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、レーザー結晶化が不要であり、大面積のガラス基板などであっても均一な成膜が可能である。
【０１８５】
このようなモデルによってＣＡＡＣ−ＯＳが成膜されるため、スパッタ粒子が厚みのないペレット状である方が好ましい。なお、スパッタ粒子が厚みのあるサイコロ状である場合、基板５１２０上に向ける面が一定とならず、厚さや結晶の配向を均一にできない場合がある。
【０１８６】
以上に示した成膜モデルにより、非晶質構造を有する被形成面上であっても、高い結晶性を有するＣＡＡＣ−ＯＳを得ることができる。
【０１８７】
〔ソース電極、ドレイン電極等を形成する〕
次に、電極２１４、電極２１５、及び配線２１９を形成する（図３（Ｄ）参照。）。まず、絶縁層２０７及び半導体層２０８上に、電極２１４、電極２１５、及び配線２１９を形成するための導電膜を形成する。
【０１８８】
導電膜としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造で用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造、タングステン膜上に銅膜を積層し、さらにその上にタングステン膜を形成する三層構造等がある。
【０１８９】
なお、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、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の酸素を含む導電性材料、窒化チタン、窒化タンタルなどの窒素を含む導電性材料を用いてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。また、前述した金属元素を含む材料と、窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。また、前述した金属元素を含む材料、酸素を含む導電性材料、および窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。
【０１９０】
また、導電膜の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。本実施の形態では、導電膜として厚さ３００ｎｍのタングステン膜を形成する。
【０１９１】
次に、レジストマスクを用いて、導電膜の一部を選択的にエッチングし、電極２１４、電極２１５、及び配線２１９（これと同じ層で形成される他の電極または配線を含む）を形成する。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１９２】
導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。なお、エッチング工程により、露出した半導体層２０８の一部が除去される場合がある。導電膜のエッチング終了後、レジストマスクを除去する。
【０１９３】
電極２１４及び電極２１５を設けることにより、トランジスタ２３２が形成される（図３（Ｄ）参照。）。
【０１９４】
〔絶縁層を形成する〕
次に、電極２１４、電極２１５、及び配線２１９上に、絶縁層２１０及び絶縁層２１１を形成する（図４（Ａ）参照。）。絶縁層２１０及び絶縁層２１１は、絶縁層２０５と同様の材料および方法で形成することができる。
【０１９５】
また、半導体層２０８に酸化物半導体を用いる場合は、少なくとも絶縁層２１０の半導体層２０８と接する領域に、酸素を含む絶縁層を用いることが好ましい。例えば、絶縁層２１０を複数層の積層とする場合、少なくとも半導体層２０８と接する層を酸化シリコンで形成すればよい。
【０１９６】
〔開口の形成〕
次に、レジストマスクを用いて、絶縁層２１０及び絶縁層２１１の一部を選択的にエッチングし、開口１２８を形成する（図４（Ａ）参照。）。この時、図示しない他の開口も同時に形成することができる。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１９７】
絶縁層２１０及び絶縁層２１１のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。
【０１９８】
開口１２８の形成により、ドレイン電極２１５、端子電極２１６の一部が露出する。開口１２８の形成後、レジストマスクを除去する。
【０１９９】
〔絶縁層を形成する〕
次に、絶縁層２１１上に絶縁層２１２を形成する（図４（Ｂ）参照。）。絶縁層２１２は、絶縁層２０５と同様の材料および方法で形成することができる。
【０２００】
また、発光素子１２５の被形成面の表面凹凸を低減するために、絶縁層２１２に平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理として特に限定はないが、研磨処理（例えば、ＣＭＰ）、やドライエッチング処理により行うことができる。
【０２０１】
また、平坦化機能を有する絶縁材料を用いて絶縁層２１２を形成することで、研磨処理を省略することもできる。平坦化機能を有する絶縁材料として、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等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層を複数積層させることで、絶縁層２１２を形成してもよい。
【０２０２】
また、開口１２８と重畳する領域の絶縁層２１２の一部を除去して、開口１２７を形成する。この時、図示しない他の開口も同時に形成する。また、後に外部電極１２４が接続する領域の絶縁層２１１は除去する。なお、開口１２７等は、絶縁層２１２上にフォトリソグラフィ工程によるレジストマスクの形成を行い、絶縁層２１２のレジストマスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成できる。開口１２７を形成することにより、電極２１５の表面を露出させる（図４（Ｂ）参照。）。
【０２０３】
また、絶縁層２１２に感光性を有する材料を用いることで、レジストマスクを用いることなく開口１２７を形成することができる。本実施の形態では、感光性のポリイミド樹脂を用いて絶縁層２１２および開口１２７を形成する。
【０２０４】
〔陽極を形成する〕
次に、絶縁層２１２上に電極１１５を形成する（図４（Ｃ）参照。）。電極１１５は、後に形成されるＥＬ層１１７が発する光を効率よく反射する導電性材料を用いて形成することが好ましい。なお、電極１１５は単層に限らず、複数層の積層構造としてもよい。例えば、電極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸化物などのＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とし、その層に接して反射率の高い層（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を設けてもよい。
【０２０５】
なお、本実施の形態では、トップエミッション構造の表示装置について例示するが、ボトムエミッション構造（下面射出構造）、またはデュアルエミッション構造（両面射出構造）の表示装置とすることもできる。
【０２０６】
表示装置１００を、ボトムエミッション構造（下面射出構造）、またはデュアルエミッション構造（両面射出構造）の表示装置とする場合は、電極１１５に透光性を有する導電性材料を用いればよい。
【０２０７】
電極１１５は、絶縁層２１２上に電極１１５となる導電膜を形成し、該導電膜上にレジストマスクを形成し、該導電膜のレジストマスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成できる。該導電膜のエッチングは、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、または双方を組み合わせたエッチング法を用いることができる。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成すると、フォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。電極１１５の形成後、レジストマスクを除去する。
【０２０８】
〔隔壁を形成する〕
次に、隔壁１１４を形成する（図５（Ａ）参照。）。隔壁１１４は、隣接する画素の発光素子１２５が意図せず電気的に短絡し、誤発光することを防ぐために設ける。また、後述するＥＬ層１１７の形成にメタルマスクを用いる場合、メタルマスクが電極１１５に接触しないようにする機能も有する。隔壁１１４は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの有機樹脂材料や、酸化シリコンなどの無機材料で形成することができる。隔壁１１４は、その側壁がテーパーまたは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。隔壁１１４の側壁をこのような形状とすることで、後に形成されるＥＬ層１１７や電極１１８の被覆性を良好なものとすることができる。
【０２０９】
〔ＥＬ層を形成する〕
ＥＬ層１１７の構成については、実施の形態４で説明する。
【０２１０】
〔陰極を形成する〕
本実施の形態では電極１１８を陰極として用いるため、電極１１８を後述するＥＬ層１１７に電子を注入できる仕事関数の小さい材料を用いて形成することが好ましい。また、仕事関数の小さい金属単体ではなく、仕事関数の小さいアルカリ金属、またはアルカリ土類金属を数ｎｍ形成した層を緩衝層として形成し、その上にアルミニウムなどの金属材料、インジウム錫酸化物等の導電性を有する酸化物材料、または半導体材料を用いて形成してもよい。また、緩衝層として、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、または、マグネシウム−銀等の合金を用いることもできる。
【０２１１】
また、電極１１８を介して、ＥＬ層１１７が発する光を取り出す場合には、電極１１８は、可視光に対し透光性を有することが好ましい。電極１１５、ＥＬ層１１７、電極１１８により、発光素子１２５が形成される（図５（Ｂ）参照。）。
【０２１２】
本実施の形態では、基板１０１上にトランジスタ２３２及び発光素子１２５を形成した基板を、素子基板１７１と呼ぶ。また、本実施の形態では、基板１０２上に着色層２６６などを形成した基板を、対向基板１８１と呼ぶ。
【０２１３】
〔対向基板を形成する〕
まず、基板１０２上に剥離層１２３を形成する（図６（Ａ）参照。）。基板１０２は、基板１０１と同様の材料を用いて形成することができる。なお、基板１０１と基板１０２は、それぞれ同じ材料を用いてもよいし、互いに異なる材料を用いてもよい。また、剥離層１２３は、剥離層１１３と同様に形成することができる。基板１０２と剥離層１２３の間に絶縁層を設けてもよい。本実施の形態では、基板１０２にアルミノホウケイ酸ガラスを用いる。また、基板１０２上に形成する剥離層１２３として、スパッタリング法によりタングステン層を形成する。
【０２１４】
なお、剥離層１２３の形成後に、剥離層１２３の表面を、酸素を有する雰囲気または酸素を有するプラズマ雰囲気に曝すことが好ましい。剥離層１２３の表面を酸化することで、後の工程で行われる基板１０２の剥離を容易とすることができる。
【０２１５】
〔絶縁層１２９の形成〕
次に、剥離層１２３上に絶縁層１２９を形成する（図６（Ａ）参照。）。絶縁層１２９は、絶縁層２０５と同様の材料および方法で形成することができる。本実施の形態では、絶縁層１２９として、基板１０２側から、厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコン、厚さ１４０ｎｍの窒化酸化シリコン、厚さ１００ｎｍの酸化窒化シリコンの積層膜をプラズマＣＶＤ法により形成する。
【０２１６】
〔遮光層２６４の形成〕
次に、絶縁層１２９上に、遮光層２６４を形成するための層２７４を形成する（図６（Ｂ）参照）。遮光層２６４は隣接する表示素子からの光を遮光し、隣接する表示素子間における混色を抑制する。また、着色層２６６の端部と遮光層２６４の端部が重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。層２７４は、単層構造であっても２層以上の積層構造であってもよい。層２７４に用いることができる材料として、例えば、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む金属材料、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む酸化物材料、金属材料や顔料や染料を含む樹脂材料などが挙げられる。
【０２１７】
層２７４を金属材料、酸化物材料、または樹脂材料で形成する場合は、層２７４上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて、層２７４を所望の形状にエッチングして、遮光層２６４を形成することができる（図６（Ｃ）参照）。また、カーボンブラックを分散した高分子材料を用いると、インクジェット法により絶縁層１２９上に遮光層２６４を直接描画することができる。
【０２１８】
〔着色層２６６の形成〕
次に、絶縁層１２９上に、着色層２６６を形成する（図６（Ｄ）参照）。着色層は特定の波長域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波長域の光を透過する赤色（Ｒ）のカラーフィルタ、緑色の波長域の光を透過する緑色（Ｇ）のカラーフィルタ、青色の波長域の光を透過する青色（Ｂ）のカラーフィルタなどを用いることができる。着色層２６６は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いて、それぞれ所望の位置に形成する。この時、着色層２６６の一部が遮光層２６４と重なるように設けることが好ましい。画素毎に着色層２６６の色を変えることで、カラー表示を行うことができる。
【０２１９】
〔オーバーコート層２６８の形成〕
次に、遮光層２６４および着色層２６６上にオーバーコート層２６８を形成する（図６（Ｅ）参照）。
【０２２０】
オーバーコート層２６８としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等の有機絶縁層を用いることができる。オーバーコート層２６８を形成することによって、例えば、着色層２６６中に含まれる不純物等を発光素子１２５側に拡散することを抑制することができる。ただし、オーバーコート層２６８は、必ずしも設ける必要はなく、オーバーコート層２６８を形成しない構造としてもよい。
【０２２１】
また、オーバーコート層２６８として透光性を有する導電膜を用いてもよい。オーバーコート層２６８として透光性を有する導電膜を設けることで、発光素子１２５から発せられた光を透過し、かつ、イオン化した不純物の透過を防ぐことができる。
【０２２２】
透光性を有する導電膜は、例えば、前述の透光性を有する導電性材料用いて形成することができる。また、透光性を有する程度に薄く形成された金属膜を用いてもよい。
【０２２３】
以上の工程により対向基板１８１を形成することができる。ただし、着色層２６６が不要な場合は、対向基板１８１に着色層２６６などを設けない場合がある。
【０２２４】
〔素子基板１７１と対向基板１８１を貼り合せる〕
次に、素子基板１７１と対向基板１８１を、接着層１２０を介して貼り合せる。この時、素子基板１７１上の発光素子１２５と、対向基板１８１上の着色層２６６が向かい合うように配置する（図７（Ａ）参照）。
【０２２５】
〔基板１０１の剥離〕
次に、素子基板１７１が有する基板１０１を、剥離層１１３とともに絶縁層２２１から剥離する（図７（Ｂ）参照）。剥離方法としては、機械的な力を加えること（人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等）を用いて行えばよい。たとえば、剥離層１１３に鋭利な刃物またはレーザー光照射等で切り込みをいれ、その切り込みに水を注入する。毛細管現象により水が剥離層１１３と絶縁層２２１の間にしみこむことにより、基板１０１を剥離層１１３とともに容易に剥離することができる。
【０２２６】
次に、端子電極２１６と重なる絶縁層２２１の一部を除去し、開口１３２ａを形成する。開口１３２ａにおいて、端子電極２１６の表面の一部が露出する。
【０２２７】
〔基板１１１の貼り合わせ〕
次に、接着層１１２を介して開口１３２ｂを有する基板１１１を絶縁層２２１に貼り合わせる（図８（Ｂ）参照）。この時、開口１３２ａと開口１３２ｂが重なるように貼り合せる。開口１３２ａと開口１３２ｂが重なることにより、開口１３２が形成される（図９（Ａ）参照）。また、開口１３２の内側において、端子電極２１６の表面が露出する。
【０２２８】
なお、本発明の一態様の表示装置１００は、１つの開口１３２内に端子電極２１６を複数設けてもよいし、端子電極２１６毎に開口１３２を設けてもよい。図１１（Ａ）は、端子電極２１６毎に開口１３２を設けた表示装置１００の斜視図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）にＢ１−Ｂ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。
【０２２９】
〔基板１０２の剥離〕
次に、対向基板１８１が有する基板１０２を、剥離層１２３とともに絶縁層１２９から剥離する（図９（Ａ）参照）。剥離方法としては、機械的な力を加えること（人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等）を用いて行えばよい。たとえば、剥離層１２３に鋭利な刃物またはレーザー光照射等で切り込みをいれ、その切り込みに水を注入する。毛細管現象により水が剥離層１２３と絶縁層１２９の間にしみこむことにより、基板１０２を容易に剥離することができる。
【０２３０】
〔基板１２１の貼り合わせ〕
次に、接着層１２２を介して基板１２１を絶縁層１２９に貼り合わせる（図９（Ｂ）参照。）。このようにして表示装置１００を作製することができる（図１０（Ａ）参照。）。
【０２３１】
また、基板１１１または基板１２１のうち、光１５１が射出される側の基板の外側に、反射防止層、光拡散層、マイクロレンズアレイ、プリズムシート、位相差板、偏光板などの特定の機能を有する材料で形成された層（以下、「機能層」ともいう。）を一種以上設けてもよい。反射防止層としては、例えば円偏光板などを用いることができる。機能層を設けることで、より表示品位の良好な表示装置を実現することができる。または、表示装置の消費電力を低減することができる。図１０（Ｂ）は、機能層１６１を有するトップエミッション構造の表示装置１００の断面図である。また、機能層１６１としてタッチセンサを設けてもよい。
【０２３２】
また、基板１１１または基板１２１として、特定の機能を有する材料を用いてもよい。例えば、基板１１１または基板１２１として、円偏光板を用いてもよい。また、例えば、基板１１１または基板１２１を、位相差板を用いて形成し、当該基板と重ねて偏光板を設けてもよい。また、例えば、基板１１１または基板１２１を、プリズムシートを用いて形成し、当該基板と重ねて円偏光板を設けてもよい。基板１１１または基板１２１として、特定の機能を有する材料を用いることで、表示品位の向上と、製造コストの低減を実現することができる。
【０２３３】
〔外部電極の形成〕
次に、異方性導電接続層１３８を介して外部電極１２４と端子電極２１６を開口１３２で電気的に接続する（図１（Ｂ）参照。）。このようにして、表示装置１００に電力や信号を入力することが可能となる。なお、外部電極１２４として、ＦＰＣを用いることができる。また、外部電極１２４として金属線を用いることもできる。該金属線と端子電極２１６の接続は、異方性導電接続層１３８を用いてもよいが、異方性導電接続層１３８を用いずに、ワイヤーボンディング法により行うことができる。また、該金属線と端子電極２１６の接続をハンダ付けで行ってもよい。
【０２３４】
表示領域１３１の背面に端子電極２１６を設けることにより、非矩形状の表示領域においても、その表示領域の形状を大きく逸脱することなく、且つ狭額縁化を実現することができる。
【０２３５】
例えば、図２０（Ａ）に示すように外形形状が矩形である表示装置１００とすることができる。また、図２０（Ｂ）に示すように複数の曲線を組み合わせた外形形状を有する表示装置１００とすることができる。また、図２０（Ｃ）に示すように、組み込む構造物の形状に合わせた外形形状を有する表示装置１００とすることもできる。なお、図２０（Ｃ）に示す表示装置１００は、自動車の速度などの情報を表示する部位に合わせた外形形状を有しており、表示領域１３１に速度計、エンジン回転数計、燃料計を表示している。なお、外部電極１２４は、表示領域１３１の背面の複数個所に設けてもよい。
【０２３６】
〔カラー表示を実現するための画素構成例〕
ここで、カラー表示を実現するための画素構成の一例を、図１２を用いて説明しておく。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１３（Ａ）、および図１３（Ｂ）は、図１（Ａ）の表示領域１３１中に示した領域１７０を拡大した平面図である。例えば、図１２（Ａ）に示すように、３つの画素１３０を副画素として機能させて、まとめて１つの画素１４０として用いる。３つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、とすることで、フルカラー表示を実現することができる。なお、図１２（Ａ）では、赤色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｒと示し、緑色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｇと示し、青色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｂと示している。また、着色層２６６の色は、赤、緑、青、以外であってもよく、例えば、着色層２６６に黄、シアン、マゼンダなどを用いてもよい。
【０２３７】
また、図１２（Ｂ）に示すように、４つの画素１３０を副画素として機能させて、まとめて１つの画素１４０として用いてもよい。例えば、４つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、黄としてもよい。なお、図１２（Ｂ）では、赤色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｒと示し、緑色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｇと示し、青色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｂと示し、黄色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｙと示している。１つの画素１４０として用いる画素１３０の数を増やすことで、特に色の再現性を高めることができる。よって、表示装置の表示品位を高めることができる。
【０２３８】
また、４つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、白としてもよい（図１２（Ｂ）参照）。白の光を発する画素１３０（画素１３０Ｗ）を設けることで、表示領域の発光輝度を高めることができる。なお、白の光を発する画素１３０Ｗを設ける場合は、画素１３０Ｗに対応する着色層２６６は設けなくてもよい。画素１３０Ｗに対応する着色層２６６を設けないことで、着色層２６６透過時の輝度低下がなくなるため、表示領域の発光輝度をより高めることができる。また、表示装置の消費電力を低減することができる。一方で、画素１３０Ｗに対応する白の着色層２６６を設けることにより、白色光の色温度を制御することができる。よって、表示装置の表示品位を高めることができる。また、表示装置の用途によっては、２つの画素１３０を副画素として機能させて、まとめて１つの画素１４０として用いてもよい。
【０２３９】
また、４つの画素１３０をまとめて一つの画素１４０を構成する場合は、図１３（Ｂ）に示すように、４つの画素１３０をマトリクス状に配置してもよい。また、４つの画素１３０をまとめて一つの画素１４０を構成する場合は、画素１３０Ｙや画素１３０Ｗに代えてシアン、マゼンダなどの光を発する画素を用いてもよい。また、画素１４０内に、同じ色を発する画素１３０を複数設けてもよい。
【０２４０】
なお、画素１４０に含まれる画素１３０それぞれの占有面積や形状などは、それぞれ同じでもよいし、それぞれ異なっていてもよい。また、配列方法として、ストライプ配列やマトリクス配列以外の方法でもよい。例えば、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などを適用することもできる。ペンタイル配列に適用した場合の一例を、図１３（Ａ）に示す。
【０２４１】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２４２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、表示装置１００のより具体的な構成例について、図１４を用いて説明する。図１４（Ａ）は、表示装置１００の構成例を説明するためのブロック図である。
【０２４３】
図１４（Ａ）では、表示領域１３１、駆動回路１３３、駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂを示している。駆動回路１３３、駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂは、表示装置１００内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。
【０２４４】
駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂは、例えば走査線駆動回路として機能できる。また、駆動回路１３３は、例えば信号線駆動回路として機能できる。なお、駆動回路１４２ａ、および駆動回路１４２ｂは、どちらか一方のみを設けてもよい。また、表示領域１３１を挟んで駆動回路１３３と向き合う位置に、何らかの回路を設けてもよい。
【０２４５】
また、図１４（Ａ）に例示する表示装置１００は、各々が略平行に配設され、且つ、駆動回路１４２ａ、および／または駆動回路１４２ｂによって電位が制御されるｍ本の配線１３５と、各々が略平行に配設され、且つ、駆動回路１３３によって電位が制御されるｎ本の配線１３６と、を有する。さらに、表示領域１３１はマトリクス状に配設された複数の画素回路１３４を有する。なお、一つの画素回路１３４により、一つの副画素（画素１３０）が駆動される。
【０２４６】
各配線１３５は、表示領域１３１においてｍ行ｎ列に配設された画素回路１３４のうち、いずれかの行に配設されたｎ個の画素回路１３４と電気的に接続される。また、各配線１３６は、ｍ行ｎ列に配設された画素回路１３４のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素回路１３４に電気的に接続される。ｍ、ｎは、ともに１以上の整数である。
【０２４７】
図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）に示す表示装置の画素回路１３４に用いることができる回路構成例を示している。
【０２４８】
〔発光表示装置用画素回路の一例〕
また、図１４（Ｂ）に示す画素回路１３４は、トランジスタ４３１と、容量素子２３３と、トランジスタ２３２と、トランジスタ４３４と、を有する。また、画素回路１３４は、発光素子１２５と電気的に接続されている。
【０２４９】
トランジスタ４３１のソース電極およびドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる配線（以下、信号線ＤＬ＿ｎという）に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４３１のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿ｍという）に電気的に接続される。
【０２５０】
トランジスタ４３１は、データ信号のノード４３５への書き込みを制御する機能を有する。
【０２５１】
容量素子２３３の一対の電極の一方は、ノード４３５に電気的に接続され、他方は、ノード４３７に電気的に接続される。また、トランジスタ４３１のソース電極およびドレイン電極の他方は、ノード４３５に電気的に接続される。
【０２５２】
容量素子２３３は、ノード４３５に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
【０２５３】
トランジスタ２３２のソース電極およびドレイン電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ａに電気的に接続され、他方はノード４３７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ２３２のゲート電極は、ノード４３５に電気的に接続される。
【０２５４】
トランジスタ４３４のソース電極およびドレイン電極の一方は、電位供給線Ｖ０に電気的に接続され、他方はノード４３７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４３４のゲート電極は、走査線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。
【０２５５】
発光素子１２５のアノードおよびカソードの一方は、電位供給線ＶＬ＿ｂに電気的に接続され、他方は、ノード４３７に電気的に接続される。
【０２５６】
発光素子１２５としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）などを用いることができる。ただし、発光素子１２５としては、これに限定されず、例えば無機材料からなる無機ＥＬ素子を用いても良い。
【０２５７】
なお、電源電位としては、例えば相対的に高電位側の電位または低電位側の電位を用いることができる。高電位側の電源電位を高電源電位（「ＶＤＤ」ともいう）といい、低電位側の電源電位を低電源電位（「ＶＳＳ」ともいう）という。また、接地電位を高電源電位または低電源電位として用いることもできる。例えば高電源電位が接地電位の場合には、低電源電位は接地電位より低い電位であり、低電源電位が接地電位の場合には、高電源電位は接地電位より高い電位である。
【０２５８】
例えば、電位供給線ＶＬ＿ａまたは電位供給線ＶＬ＿ｂの一方には、高電源電位ＶＤＤが与えられ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。
【０２５９】
図１４（Ｂ）の画素回路１３４を有する表示装置では、駆動回路１４２ａ、および／または駆動回路１４２ｂにより各行の画素回路１３４を順次選択し、トランジスタ４３１、およびトランジスタ４３４をオン状態にしてデータ信号をノード４３５に書き込む。
【０２６０】
ノード４３５にデータが書き込まれた画素回路１３４は、トランジスタ４３１、およびトランジスタ４３４がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、ノード４３５に書き込まれたデータの電位に応じてトランジスタ２３２のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子１２５は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
【０２６１】
〔液晶表示装置用画素回路の一例〕
図１４（Ｃ）に示す画素回路１３４は、トランジスタ４３１と、容量素子２３３と、を有する。また、画素回路１３４は、液晶素子４３２と電気的に接続されている。
【０２６２】
液晶素子４３２の一対の電極の一方の電位は、画素回路１３４の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子４３２は、ノード４３６に書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路１３４のそれぞれが有する液晶素子４３２の一対の電極の一方に、共通の電位（コモン電位）を与えてもよい。また、各行の画素回路１３４毎の液晶素子４３２の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。
【０２６３】
液晶素子４３２を備える表示装置の駆動方法としては、例えば、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＶＡモード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡモード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、またはＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｂｅｎｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。また、表示装置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子およびその駆動方式として様々なものを用いることができる。
【０２６４】
また、ブルー相（Ｂｌｕｅ  Ｐｈａｓｅ）を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により液晶素子４３２を構成してもよい。ブルー相を示す液晶は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、かつ視野角依存性が小さい。
【０２６５】
ｍ行ｎ列目の画素回路１３４において、トランジスタ４３１のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線ＤＬ＿ｎに電気的に接続され、他方はノード４３６に電気的に接続される。トランジスタ４３１のゲート電極は、走査線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。トランジスタ４３１は、ノード４３６へのデータ信号の書き込みを制御する機能を有する。
【０２６６】
容量素子２３３の一対の電極の一方は、特定の電位が供給される配線（以下、容量線ＣＬ）に電気的に接続され、他方は、ノード４３６に電気的に接続される。また、液晶素子４３２の一対の電極の他方はノード４３６に電気的に接続される。なお、容量線ＣＬの電位の値は、画素回路１３４の仕様に応じて適宜設定される。容量素子２３３は、ノード４３６に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
【０２６７】
例えば、図１４（Ｃ）の画素回路１３４を有する表示装置では、駆動回路１４２ａ、および／または駆動回路１４２ｂにより各行の画素回路１３４を順次選択し、トランジスタ４３１をオン状態にしてノード４３６にデータ信号を書き込む。
【０２６８】
ノード４３６にデータ信号が書き込まれた画素回路１３４は、トランジスタ４３１がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、表示領域１３１に画像を表示できる。
【０２６９】
〔表示素子〕
本発明の一態様の表示装置は、様々な形態を用いること、または様々な表示素子を有することが出来る。表示素子の一例としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、トランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＭＩＲＡＳＯＬ（登録商標）、ＩＭＯＤ（インターフェアレンス・モジュレーション）素子、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子、など、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。また、表示素子として量子ドットを用いてもよい。ＥＬ素子を用いた表示装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。量子ドットを用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電子インク、電子粉流体（登録商標）、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
【０２７０】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２７１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタ２３２および／またはトランジスタ２５２に置き換えて用いることができるトランジスタの一例について、図１５を用いて説明する。なお、本明細書等に開示するトランジスタは、トランジスタ４３１やトランジスタ４３４などにも用いることができる。
【０２７２】
〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図１５（Ａ１）に例示するトランジスタ４１０は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ４１０は、半導体層２０８のチャネル形成領域上に、チャネル保護層として機能できる絶縁層２０９を有する。絶縁層２０９は、絶縁層２０５と同様の材料および方法により形成することができる。電極２１４の一部、および電極２１５の一部は、絶縁層２０９上に形成される。
【０２７３】
チャネル形成領域上に絶縁層２０９を設けることで、電極２１４および電極２１５の形成時に生じる半導体層２０８の露出を防ぐことができる。よって、電極２１４および電極２１５の形成時に半導体層２０８の薄膜化を防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０２７４】
図１５（Ａ２）に示すトランジスタ４１１は、絶縁層２１１上にバックゲート電極として機能できる電極２１３を有する点が、トランジスタ４１０と異なる。電極２１３は、電極２０６と同様の材料および方法で形成することができる。また、電極２１３は、絶縁層２１０と絶縁層２１１の間に形成してもよい。
【０２７５】
一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、ＧＮＤ電位や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
【０２７６】
電極２０６および電極２１３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層２０７、絶縁層２０９、絶縁層２１０、および絶縁層２１１は、ゲート絶縁層として機能することができる。
【０２７７】
なお、電極２０６または電極２１３の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という場合がある。例えば、トランジスタ４１１において、電極２１３を「ゲート電極」と言う場合、電極２０６を「バックゲート電極」と言う場合がある。また、電極２１３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ４１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極２０６および電極２１３のどちらか一方を、「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。
【０２７８】
半導体層２０８を挟んで電極２０６および電極２１３を設けることで、更には、電極２０６および電極２１３を同電位とすることで、半導体層２０８においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ４１１のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなる。
【０２７９】
したがって、トランジスタ４１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４１１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０２８０】
また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気に対する静電遮蔽機能）を有する。
【０２８１】
また、電極２０６および電極２１３は、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、基板１１１側もしくは電極２１３上方に生じる荷電粒子等の電荷が半導体層２０８のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試験（例えば、ゲートに負の電荷を印加する−ＧＢＴ（Ｇａｔｅ  Ｂｉａｓ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験）の劣化が抑制されると共に、異なるドレイン電圧におけるオン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。なお、この効果は、電極２０６および電極２１３が、同電位、または異なる電位の場合において生じる。
【０２８２】
なお、ＢＴストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化（すなわち、経年変化）を、短時間で評価することができる。特に、ＢＴストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。ＢＴストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。
【０２８３】
また、電極２０６および電極２１３を有し、且つ電極２０６および電極２１３を同電位とすることで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタにおける電気特性のばらつきも同時に低減される。
【０２８４】
また、バックゲート電極を有するトランジスタは、ゲートに正の電荷を印加する＋ＧＢＴストレス試験前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲート電極を有さないトランジスタより小さい。
【０２８５】
また、バックゲート電極側から光が入射する場合に、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。
【０２８６】
本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
【０２８７】
図１５（Ｂ１）に例示するトランジスタ４２０は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ４２０は、トランジスタ４１０とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層２０９が半導体層２０８を覆っている点が異なる。また、絶縁層２０９の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層２０８と電極２１４が電気的に接続している。また、絶縁層２０９の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層２０８と電極２１５が電気的に接続している。絶縁層２０９の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。
【０２８８】
また、絶縁層２０９を設けることで、電極２１４および電極２１５の形成時に生じる半導体層２０８の露出を防ぐことができる。よって、電極２１４および電極２１５の形成時に半導体層２０８の薄膜化を防ぐことができる。
【０２８９】
図１５（Ｂ２）に示すトランジスタ４２１は、絶縁層２１１上にバックゲート電極として機能できる電極２１３を有する点が、トランジスタ４２０と異なる。トランジスタ４２１は、絶縁層２１１の上に形成された電極２１３を有する。前述した通り、電極２１３は、バックゲート電極として機能することができる。
【０２９０】
トランジスタ４１１と同様に、トランジスタ４２１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４２１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０２９１】
また、絶縁層２０９を設けることで、電極２１４および電極２１５の形成時に生じる半導体層２０８の露出を防ぐことができる。よって、電極２１４および電極２１５の形成時に半導体層２０８の薄膜化を防ぐことができる。
【０２９２】
また、トランジスタ４２０およびトランジスタ４２１は、トランジスタ４１０およびトランジスタ４１１よりも、電極２１４と電極２０６の間の距離と、電極２１５と電極２０６の間の距離が長くなる。よって、電極２１４と電極２０６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極２１５と電極２０６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。
【０２９３】
図１５（Ｃ１）に示すトランジスタ４２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ４２５は、絶縁層２０９を用いずに電極２１４および電極２１５を形成する。このため、電極２１４および電極２１５の形成時に、半導体層２０８の一部が露出しかつエッチングされる場合がある。一方、絶縁層２０９を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。
【０２９４】
図１５（Ｃ２）に示すトランジスタ４２６は、絶縁層２１１上にバックゲート電極として機能できる電極２１３を有する点が、トランジスタ４２５と異なる。
【０２９５】
図１６（Ａ）はトランジスタ４２６の上面図である。図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル長方向の断面図）である。図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル幅方向の断面図）である。
【０２９６】
絶縁層１１９上に設けられた電極２０６は、絶縁層２１１、絶縁層２１０、および絶縁層２０７に設けられた開口２４７ａおよび開口２４７ｂにおいて、電極２１３と電気的に接続されている。よって、電極２０６と電極２１３には、同じ電位が供給される。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂは、どちらか一方を設けなくてもよい。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けなくてもよい。開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けない場合は、電極２０６と電極２１３に異なる電位を供給することができる。
【０２９７】
〔トップゲート型トランジスタ〕
図１７（Ａ１）に例示するトランジスタ４３０は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ４３０は、絶縁層１１９の上に半導体層２０８を有し、半導体層２０８および絶縁層１１９上に、半導体層２０８の一部に接する電極２１４および半導体層２０８の一部に接する電極２１５を有し、半導体層２０８、電極２１４、および電極２１５上に絶縁層２０７を有し、絶縁層２０７上に電極２０６を有する。また、電極２０６上に絶縁層２１０と、絶縁層２１１を有する。
【０２９８】
トランジスタ４３０は、電極２０６および電極２１４、並びに、電極２０６および電極２１５が重ならないため、電極２０６および電極２１４間に生じる寄生容量、並びに、電極２０６および電極２１５間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極２０６を形成した後に、電極２０６をマスクとして用いて不純物元素２２２を半導体層２０８に導入することで、半導体層２０８中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図１７（Ａ３）参照）。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０２９９】
なお、不純物元素２２２の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行うことができる。
【０３００】
半導体層２０８にシリコンなどの半導体を用いる場合は、不純物元素２２２として、例えば、第１３族元素または第１５族元素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることができる。また、半導体層２０８に酸化物半導体を用いる場合は、不純物元素２２２として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることも可能である。
【０３０１】
図１７（Ｂ１）に例示するトランジスタ４４０は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ４４０は、電極２１４および電極２１５を形成した後に半導体層２０８を形成する点が、トランジスタ４３０と異なる。また、図１７（Ｂ２）に例示するトランジスタ４４１は、電極２１４および電極２１５を形成した後に半導体層２０８を形成する点が、トランジスタ４３１と異なる。よって、トランジスタ４４０およびトランジスタ４４１において、半導体層２０８の一部は電極２１４上に形成され、半導体層２０８の他の一部は電極２１５上に形成される。
【０３０２】
トランジスタ４４０およびトランジスタ４４１も、電極２０６を形成した後に、電極２０６をマスクとして用いて不純物元素２２２を半導体層２０８に導入することで、半導体層２０８中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３０３】
なお、本明細書等で開示された、金属膜、半導体膜、無機絶縁膜など様々な膜はスパッタ法やプラズマＣＶＤ法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を使っても良い。
【０３０４】
熱ＣＶＤ法は、プラズマを使わない成膜方法のため、プラズマダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。
【０３０５】
熱ＣＶＤ法は、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行ってもよい。
【０３０６】
また、ＡＬＤ法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例えば、それぞれのスイッチングバルブ（高速バルブとも呼ぶ）を切り替えて２種類以上の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第１の原料ガスと同時またはその後に不活性ガス（アルゴン、或いは窒素など）などを導入し、第２の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリアガスとなり、また、第２の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第１の原料ガスを排出した後、第２の原料ガスを導入してもよい。第１の原料ガスが基板の表面に吸着して第１の層を成膜し、後から導入される第２の原料ガスと反応して、第２の層が第１の層上に積層されて薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なＦＥＴを作製する場合に適している。
【０３０７】
ＭＯＣＶＤ法やＡＬＤ法などの熱ＣＶＤ法は、これまでに記載した実施形態に開示された金属膜、半導体膜、無機絶縁膜など様々な膜を形成することができ、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、及びジメチル亜鉛を用いる。なお、トリメチルインジウムの化学式は、Ｉｎ（ＣＨ３）３である。また、トリメチルガリウムの化学式は、Ｇａ（ＣＨ３）３である。また、ジメチル亜鉛の化学式は、Ｚｎ（ＣＨ３）２である。また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチルガリウムに代えてトリエチルガリウム（化学式Ｇａ（Ｃ２Ｈ５）３）を用いることもでき、ジメチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛（化学式Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）２）を用いることもできる。
【０３０８】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化ハフニウム膜を形成する場合には、溶媒とハフニウム前駆体化合物を含む液体（ハフニウムアルコキシドや、テトラキスジメチルアミドハフニウム（ＴＤＭＡＨ）などのハフニウムアミド）を気化させた原料ガスと、酸化剤としてオゾン（Ｏ３）の２種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハフニウムの化学式はＨｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４である。また、他の材料液としては、テトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウムなどがある。
【０３０９】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化アルミニウム膜を形成する場合には、溶媒とアルミニウム前駆体化合物を含む液体（トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）など）を気化させた原料ガスと、酸化剤としてＨ２Ｏの２種類のガスを用いる。なお、トリメチルアルミニウムの化学式はＡｌ（ＣＨ３）３である。また、他の材料液としては、トリス（ジメチルアミド）アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）などがある。
【０３１０】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化シリコン膜を形成する場合には、ヘキサクロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス（Ｏ２、一酸化二窒素）のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
【０３１１】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置によりタングステン膜を成膜する場合には、ＷＦ６ガスとＢ２Ｈ６ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、ＷＦ６ガスとＨ２ガスを順次繰り返し導入してタングステン膜を形成する。なお、Ｂ２Ｈ６ガスに代えてＳｉＨ４ガスを用いてもよい。
【０３１２】
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化物半導体膜、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜する場合には、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを順次繰り返し導入してＩｎ−Ｏ層を形成し、その後、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを順次繰り返し導入してＧａＯ層を形成し、更にその後Ｚｎ（ＣＨ３）２ガスとＯ３ガスを順次繰り返し導入してＺｎＯ層を形成する。なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを用いてＩｎ−Ｇａ−Ｏ層やＩｎ−Ｚｎ−Ｏ層、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層などの混合化合物層を形成しても良い。なお、Ｏ３ガスに変えてＡｒ等の不活性ガスで水をバブリングして得られたＨ２Ｏガスを用いても良いが、Ｈを含まないＯ３ガスを用いる方が好ましい。また、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｉｎ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いても良い。また、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｇａ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いても良い。
【０３１３】
図１８（Ａ）にトランジスタ４５１の上面図を示す。また、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル長方向の断面図）である。図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル幅方向の断面図）である。トランジスタ４５１は、絶縁層２１７に設けた凸部上に半導体層２０８が形成されている。トランジスタ４５１はバックゲート電極を有するトップゲート型のトランジスタの一種である。
【０３１４】
図１８では、トランジスタ４５１を構成する半導体層２０８にシリコンなどの無機半導体層を用いる場合を例示する。図１８において、半導体層２０８は、電極２１３と重なる領域に半導体層２０８ｉと、２つの半導体層２０８ｔと、２つの半導体層２０８ｕとを有する。半導体層２０８ｉは、２つの半導体層２０８ｔの間に配置されている。また、半導体層２０８ｉと２つの半導体層２０８ｔは、２つの半導体層２０８ｕの間に配置されている。また、電極２０６と半導体層２０８ｉは、絶縁層２０７を介して互いに重なっている。
【０３１５】
トランジスタ４５１がオン状態の時に半導体層２０８ｉにチャネルが形成される。よって、半導体層２０８ｉはチャネル形成領域として機能する。半導体層２０８ｔおよび半導体層２０８ｕは、導電型を付与する不純物を有する。半導体層２０８ｔに含まれる不純物の濃度は、半導体層２０８ｉよりも高く、半導体層２０８ｕよりも低い。また、半導体層２０８ｕに含まれる不純物の濃度は、半導体層２０８ｔよりも高い。
【０３１６】
よって、半導体層２０８ｔは低濃度不純物領域（ＬＤＤ）として機能する。また、半導体層２０８ｕは高濃度不純物領域として機能する。なお、２つの半導体層２０８ｔのうち、一方または両方の半導体層２０８ｔは設けなくてもよい。また、２つの半導体層２０８ｕのうち、一方の半導体層２０８ｕはソース領域として機能し、他方の半導体層２０８ｕはドレイン領域として機能する。
【０３１７】
絶縁層２１１上に設けられた電極２１４は、絶縁層２１１、絶縁層２１０、および絶縁層２０７に設けられた開口２４７ｃにおいて、半導体層２０８ｕの一方と電気的に接続されている。また、絶縁層２１１上に設けられた電極２１５は、絶縁層２１１、絶縁層２１０、および絶縁層２０７に設けられた開口２４７ｄにおいて、半導体層２０８ｕの他方と電気的に接続されている。
【０３１８】
絶縁層２１１上に設けられた電極２０６は、絶縁層２０７、および絶縁層２１７に設けられた開口２４７ａおよび開口２４７ｂにおいて、電極２１３と電気的に接続されている。よって、電極２０６と電極２１３には、同じ電位が供給される。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂは、どちらか一方を設けなくてもよい。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けなくてもよい。開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けない場合は、電極２０６と電極２１３に異なる電位を供給することができる。
【０３１９】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０３２０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、発光素子１２５に用いることができる発光素子の構成例について説明する。なお、本実施の形態に示すＥＬ層３２０が、他の実施の形態に示したＥＬ層１１７に相当する。
【０３２１】
＜発光素子の構成＞
図１９（Ａ）に示す発光素子３３０は、一対の電極（電極３１８、電極３２２）間にＥＬ層３２０が挟まれた構造を有する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、例として、電極３１８を陽極として用い、電極３２２を陰極として用いるものとする。
【０３２２】
また、ＥＬ層３２０は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の機能層を含む積層構造であっても良い。発光層以外の機能層としては、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層を用いることができる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の機能層を適宜組み合わせて用いることができる。
【０３２３】
図１９（Ａ）に示す発光素子３３０は、電極３１８と電極３２２との間に与えられた電位差により電流が流れ、ＥＬ層３２０において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまりＥＬ層３２０に発光領域が形成されるような構成となっている。
【０３２４】
本発明において、発光素子３３０からの発光は、電極３１８、または電極３２２側から外部に取り出される。従って、電極３１８、または電極３２２のいずれか一方は透光性を有する物質で成る。
【０３２５】
なお、ＥＬ層３２０は図１９（Ｂ）に示す発光素子３３１のように、電極３１８と電極３２２との間に複数積層されていても良い。ｎ層（ｎは２以上の自然数）の積層構造を有する場合には、ｍ番目（ｍは、１≦ｍ＜ｎを満たす自然数）のＥＬ層３２０と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層３２０との間には、それぞれ電荷発生層３２０ａを設けることが好ましい。
【０３２６】
電荷発生層３２０ａは、有機化合物と金属酸化物の複合材料、金属酸化物、有機化合物とアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物との複合材料の他、これらを適宜組み合わせて形成することができる。有機化合物と金属酸化物の複合材料としては、例えば、有機化合物と酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素等の低分子化合物、または、それらの低分子化合物のオリゴマー、デンドリマー、ポリマー等、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、電荷発生層３２０ａに用いるこれらの材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、発光素子３３０の低電流駆動、および低電圧駆動を実現することができる。
【０３２７】
なお、電荷発生層３２０ａは、有機化合物と金属酸化物の複合材料と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
【０３２８】
このような構成を有する発光素子３３１は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方の発光層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。
【０３２９】
なお、電荷発生層３２０ａとは、電極３１８と電極３２２に電圧を印加したときに、電荷発生層３２０ａに接して形成される一方のＥＬ層３２０に対して正孔を注入する機能を有し、他方のＥＬ層３２０に電子を注入する機能を有する。
【０３３０】
図１９（Ｂ）に示す発光素子３３１は、ＥＬ層３２０に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。
【０３３１】
図１９（Ｂ）に示す発光素子３３１を用いて、白色発光を得る場合、複数のＥＬ層の組み合わせとしては、赤、青及び緑色の光を含んで白色に発光する構成であればよく、例えば、青色の蛍光材料を発光物質として含む発光層と、緑色と赤色の燐光材料を発光物質として含む発光層を有する構成が挙げられる。また、赤色の発光を示す発光層と、緑色の発光を示す発光層と、青色の発光を示す発光層とを有する構成とすることもできる。または、補色の関係にある光を発する発光層を有する構成であっても白色発光が得られる。発光層が２層積層された積層型素子において、一方の発光層から得られる発光の発光色ともう一方の発光層から得られる発光の発光色を補色の関係にする場合、補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。
【０３３２】
なお、上述した積層型素子の構成において、積層される発光層の間に電荷発生層を配置することにより、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現することができる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一な発光が可能となる。
【０３３３】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０３３４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器の一例について、図面を参照して説明する。
【０３３５】
本発明の一態様に係る表示装置を用いた電子機器として、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型或いはノート型のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ポータブルＣＤプレーヤ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、タブレット型端末、パチンコ機などの大型ゲーム機、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、エアコンディショナー、加湿器、除湿器などの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、チェーンソー等の工具、煙感知器、透析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム、電力の平準化やスマートグリッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、蓄電体等からの電力を用いて電動機により推進する移動体なども、電子機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。
【０３３６】
特に、フレキシブルな形状を備える表示装置を適用した電子機器として、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。
【０３３７】
また、表示装置を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【０３３８】
図２１（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の他、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、表示装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。
【０３３９】
図２１（Ａ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２にタッチセンサを有し、表示部７４０２を指などで触れることで、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、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０３４０】
また操作ボタン７４０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ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。
【０３４１】
ここで、表示部７４０２には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。したがって、表示部を湾曲することが可能で、外形形状などの設計自由度が高い携帯電話機とすることができる。
【０３４２】
図２１（Ｂ）は、リストバンド型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び送受信装置７１０４を備える。
【０３４３】
携帯表示装置７１００は、送受信装置７１０４によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７１０２に表示することができる。また、音声信号を他の受信機器に送信することもできる。
【０３４４】
また、操作ボタン７１０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え、または音声のボリュームの調整などを行うことができる。
【０３４５】
ここで、表示部７１０２には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。したがって、表示部を湾曲することが可能で、外形形状などの設計自由度が高い携帯表示装置とすることができる。
【０３４６】
図２１（Ｃ）は自動車の一例であり、車体９５１、車輪９５２、ダッシュボード９５３、ライト９５４等を有する。図２１（Ｄ）は当該自動車の運転席を示している。運転席に設置された表示部９５５に、速度、エンジン回転数、燃料などの情報が表示される。表示部９５５には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。本発明の一態様の表示装置は、表示部を湾曲することが可能で、外形形状などの設計自由度が高い。したがって、表示部９５５の視認性を高めることができる。
【０３４７】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０３４８】
１００    表示装置
１０１    基板
１０２    基板
１１１    基板
１１２    接着層
１１３    剥離層
１１４    隔壁
１１５    電極
１１７    ＥＬ層
１１８    電極
１１９    絶縁層
１２０    接着層
１２１    基板
１２２    接着層
１２３    剥離層
１２４    外部電極
１２５    発光素子
１２７    開口
１２８    開口
１２９    絶縁層
１３０    画素
１３１    表示領域
１３２    開口
１３３    駆動回路
１３４    画素回路
１３５    配線
１３６    配線
１３８    異方性導電接続層
１４０    画素
１５１    光
１６１    機能層
１７０    領域
１７１    素子基板
１８１    対向基板
２０５    絶縁層
２０６    電極
２０７    絶縁層
２０８    半導体層
２０９    絶縁層
２１０    絶縁層
２１１    絶縁層
２１２    絶縁層
２１３    電極
２１４    電極
２１５    電極
２１６    端子電極
２１７    絶縁層
２１９    配線
２２１    絶縁層
２２２    不純物元素
２２３    絶縁層
２３２    トランジスタ
２３３    容量素子
２５２    トランジスタ
２６４    遮光層
２６６    着色層
２６８    オーバーコート層
２７４    層
３１８    電極
３２０    ＥＬ層
３２２    電極
３３０    発光素子
３３１    発光素子
４１０    トランジスタ
４１１    トランジスタ
４２０    トランジスタ
４２１    トランジスタ
４３０    トランジスタ
４３１    トランジスタ
４３２    液晶素子
４３４    トランジスタ
４３５    ノード
４３６    ノード
４３７    ノード
４４０    トランジスタ
４４１    トランジスタ
９５１    車体
９５２    車輪
９５３    ダッシュボード
９５４    ライト
９５５    表示部
５１００    ペレット
５１０１    イオン
５１０２    酸化亜鉛層
５１０３    粒子
５１２０    基板
５１３０    ターゲット
５１６１    領域
７１００    携帯表示装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    操作ボタン
７１０４    送受信装置
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
７４０６    マイク
１３０Ｂ    画素
１３０Ｇ    画素
１３０Ｒ    画素
１３０Ｙ    画素
１３２ａ    開口
１３２ｂ    開口
１４２ａ    駆動回路
１４２ｂ    駆動回路
３２０ａ    電荷発生層
５１００ａ    ペレット
５１００ｂ    ペレット
５１０５ａ    ペレット
５１０５ａ１    領域
５１０５ａ２    ペレット
５１０５ｂ    ペレット
５１０５ｃ    ペレット
５１０５ｄ    ペレット
５１０５ｄ１    領域
５１０５ｅ    ペレット
【図１】
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【図２】
2016027388.tif 000004
【図３】
2016027388.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016027388.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016027388.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２７】
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【図２９】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２８】
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