特開 2024-180350 半導体装置、及び半導体装置の作製方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024180350

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】半導体装置、及び半導体装置の作製方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20241219BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20241219BHJP

   G02F 1/1368 20060101ALI20241219BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20241219BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20241219BHJP

   H10K 59/121 20230101ALI20241219BHJP

   H10K 71/20 20230101ALI20241219BHJP

   H10K 71/40 20230101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 619A

H01L29/78 626A

G02F1/1368

G09F9/30 338

G09F9/30 348A

G09F9/00 338

H10K59/121 213

H10K71/20

H10K71/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024096062

(22)【出願日】2024-06-13

(31)【優先権主張番号】P 2023099244

(32)【優先日】2023-06-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】神長 正美

(72)【発明者】

【氏名】土橋 正佳

(72)【発明者】

【氏名】肥塚 純一

【テーマコード（参考）】

2H192

3K107

5C094

5F110

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H192AA24

2H192CB03

2H192CB37

2H192CC02

2H192CC42

2H192EA74

2H192HA64

2H192HA90

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC21

3K107CC33

3K107CC35

3K107EE04

3K107FF15

3K107GG28

5C094AA05

5C094AA15

5C094AA21

5C094AA31

5C094BA03

5C094BA23

5C094BA27

5C094BA43

5C094CA19

5C094DA15

5C094DB04

5C094FA01

5C094FA02

5C094FB02

5C094FB15

5C094GB10

5C094HA01

5C094HA06

5C094HA07

5C094HA08

5C094JA08

5F110AA04

5F110AA07

5F110BB01

5F110BB02

5F110CC09

5F110DD01

5F110DD02

5F110DD03

5F110DD04

5F110DD05

5F110DD11

5F110EE01

5F110EE02

5F110EE03

5F110EE04

5F110EE05

5F110EE06

5F110EE22

5F110EE24

5F110EE30

5F110EE42

5F110EE43

5F110EE44

5F110EE45

5F110FF01

5F110FF02

5F110FF03

5F110FF04

5F110FF12

5F110FF13

5F110FF27

5F110FF28

5F110FF29

5F110FF30

5F110GG01

5F110GG02

5F110GG03

5F110GG04

5F110GG05

5F110GG12

5F110GG13

5F110GG14

5F110GG15

5F110GG22

5F110GG23

5F110GG28

5F110GG42

5F110GG43

5F110GG44

5F110GG45

5F110GG57

5F110GG58

5F110HK01

5F110HK02

5F110HK06

5F110HK32

5F110HK33

5F110HK34

5F110HM17

5F110HM18

5F110NN03

5F110NN05

5F110NN22

5F110NN23

5F110NN24

5F110NN28

5F110NN40

5F110NN71

5F110NN72

5F110QQ06

5F110QQ19

5G435AA14

5G435AA16

5G435AA18

5G435BB04

5G435BB05

5G435BB12

5G435CC09

5G435HH14

5G435HH20

5G435KK05

5G435LL03

5G435LL04

5G435LL07

5G435LL08

5G435LL14

5G435LL19

(57)【要約】

【課題】微細化と高い信頼性を兼ね備えたトランジスタを提供する。
【解決手段】半導体装置はトランジスタと第１の絶縁層を有する。トランジスタは、第１乃至第３の導電層、半導体層、第２の絶縁層を有する。第１の絶縁層は、第１の層と、当該第１の層上の第２の層を有する。第１の絶縁層は第１の導電層上に位置し、第１の導電層に達する第１の開口を有する。第２の導電層は第２の層上に位置する。半導体層は第１の導電層及び第２の導電層と接し、第１の開口の内側における第１の層の側面と接する。第２の絶縁層は第１の開口内において半導体層を覆い、第３の導電層は第１の開口内において第２の絶縁層を覆う。第１の絶縁層は第１の開口とは異なる位置に第２の開口を有する。第２の開口の内側において第２の絶縁層は第１の層と接する。第１の層は酸化物絶縁膜を含み、第２の層は酸素バリア性を有する絶縁膜を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トランジスタと、第１の絶縁層と、を有し、
前記トランジスタは、第１の導電層、第２の導電層、第３の導電層、半導体層、及び第２の絶縁層を有し、
前記第１の絶縁層は、第１の層と、当該第１の層上の第２の層と、を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の導電層上に位置し、且つ前記第１の導電層に達する第１の開口を有し、
前記第２の導電層は、前記第２の層上に位置し、
前記半導体層は、前記第１の導電層と接する部分と、前記第２の導電層と接する部分と、前記第１の開口の内側における前記第１の層の側面と接する部分と、を有し、
前記第２の絶縁層は、前記第１の開口内において前記半導体層を覆い、
前記第３の導電層は、前記第１の開口内において前記第２の絶縁層を覆い、
前記第１の絶縁層は、前記第１の開口とは異なる位置に第２の開口を有し、
前記第２の開口の内側において、前記第２の絶縁層は前記第１の層と接する部分を有し、
前記第１の層は、酸化物絶縁膜を含み、
前記第２の層は、酸素バリア性を有する絶縁膜を含む、
半導体装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第２の開口は、平面視において前記第２の導電層とは重ならない位置に設けられる、
半導体装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記第２の開口は、前記第３の導電層と重なる部分を有する、
半導体装置。

【請求項4】

請求項２において、
前記第２の開口は、前記第１の導電層と重なる部分を有する、
半導体装置。

【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２の開口は、前記第２の層を貫通し、前記第１の層に達する、
半導体装置。

【請求項6】

請求項５において、
前記第１の層は、前記第２の開口と重なる凹部を有し、
前記第２の開口の内側において、前記第２の絶縁層は、前記第１の層の凹部の表面と接する、
半導体装置。

【請求項7】

請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第２の開口は、前記第２の層及び前記第１の層を貫通し、
前記第２の開口の内側において、前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層の側面と接する、
半導体装置。

【請求項8】

請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１の絶縁層は、前記第１の層よりも下に第３の層を有し、
前記第２の開口は、前記第２の層及び前記第１の層を貫通し、且つ前記第３の層に達する、
半導体装置。

【請求項9】

請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１の絶縁層は、前記第１の層よりも下に第３の層を有し、
前記第２の開口は、前記第２の層、前記第１の層、及び前記第３の層を貫通する、
半導体装置。

【請求項10】

請求項１において、
前記第１の層は、酸化シリコンを含み、
前記第２の層は、窒化シリコン、または酸化アルミニウムを含む、
半導体装置。

【請求項11】

請求項１において、
平面視において、前記第１の開口と前記第２の開口との最短距離は、０．１μｍ以上１００μｍ以下である、
半導体装置。

【請求項12】

第１の導電層上に、第１の層と、第２の層とを形成し
前記第２の層上に第２の導電層を形成し、
前記第１の層と前記第２の層に、前記第１の導電層に達する第１の開口と、前記第１の開口と離隔した位置に第２の開口と、を形成し、
前記第１の開口及び前記第２の開口を覆い、且つ、前記第１の導電層及び前記第２の導電層のそれぞれと接する半導体膜を形成した後に加熱処理を行い、
前記半導体膜の一部をエッチングして、前記第２の開口を露出させ、
前記半導体膜及び前記第２の開口を覆う絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に、前記半導体層と重なる第３の導電層を形成し、
前記第１の層は、酸化物絶縁膜を含み、
前記第２の層は、酸素バリア性を有する絶縁膜を含む、
半導体装置の作製方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、半導体装置、及びその作製方法に関する。本発明の一態様は、トランジスタ、及びその作製方法に関する。本発明の一態様は、半導体装置を備える表示装置に関する。

【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本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。

【背景技術】

【0003】

トランジスタの微細化が求められている。例えば表示装置においては、画素に用いられるトランジスタの占有面積が小さいほど、画素のサイズを縮小できるため高精細化が可能となる。また、単位面積あたりに配置することのできるトランジスタを増やせるため、画素のサイズを大きくすることなく、画素内に多くのトランジスタを配置することができ、例えば補正機能などを画素に組み込むことができる。

【0004】

近年、ディスプレイパネルの高精細化が進められている。高精細なディスプレイパネルが要求される機器として、タブレット端末、スマートフォン、腕時計型端末のほか、例えば仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、または拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向けの機器が、近年盛んに開発されている。高精細なディスプレイパネルには、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、または発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が主に用いられている。

【0005】

特許文献１には、有機ＥＬデバイス（有機ＥＬ素子ともいう）を用いた、高精細な表示装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１６／０３８５０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

トランジスタは、微細化に加えて高い信頼性が望まれる。特に表示装置の画素にトランジスタを適用する場合では、トランジスタの電気特性の変動が、画素ごとの色、明るさなどのばらつきに大きく影響を及ぼす場合がある。特にＶＲ向けの機器の場合、このような表示不良により没入感が低下してしまう恐れがある。

【0008】

本発明の一態様は、微細化が可能なトランジスタを提供することを課題の一とする。または、高密度にトランジスタを配置可能な半導体装置を提供することを課題の一とする。または、電気特性が良好なトランジスタを提供することを課題の一とする。または、大きな電流を流すことのできるトランジスタを提供することを課題の一とする。または、チャネル長の極めて小さなトランジスタを提供することを課題の一とする。または、占有面積の小さなトランジスタを提供することを課題の一とする。または、微細化と高い信頼性を兼ね備えたトランジスタを提供することを課題の一とする。または、高精細化が容易な表示装置を提供することを課題の一とする。または、信頼性の高いトランジスタ、半導体装置、または表示装置を提供することを課題の一とする。

【0009】

本発明の一態様は、新規な構成を有する半導体装置、表示装置、または電子機器を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、先行技術の問題点の少なくとも一を、少なくとも軽減することを課題の一とする。

【0010】

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抽出することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様は、トランジスタと第１の絶縁層とを有する半導体装置である。トランジスタは、第１の導電層、第２の導電層、第３の導電層、半導体層、及び第２の絶縁層を有する。第１の絶縁層は、第１の層と、当該第１の層上の第２の層とを有する。第１の絶縁層は、第１の導電層上に位置し、且つ第１の導電層に達する第１の開口を有する。第２の導電層は第２の層上に位置する。半導体層は、第１の導電層と接する部分と、第２の導電層と接する部分と、第１の開口の内側における第１の層の側面と接する部分とを有する。第２の絶縁層は、第１の開口内において半導体層を覆い、第３の導電層は、第１の開口内において第２の絶縁層を覆う。第１の絶縁層は、第１の開口とは異なる位置に第２の開口を有する。第２の開口の内側において、第２の絶縁層は第１の層と接する部分を有する。第１の層は酸化物絶縁膜を含み、第２の層は酸素バリア性を有する絶縁膜を含む。

【0012】

また、上記において、第２の開口は、平面視において第２の導電層とは重ならない位置に設けられることが好ましい。このとき、第２の開口は、第３の導電層と重なる部分を有することが好ましい。また、第２の開口は、第１の導電層と重なる部分を有することが好ましい。

【0013】

また、上記いずれかにおいて、第２の開口は、第２の層を貫通し、第１の層に達することが好ましい。このとき、第１の層は、第２の開口と重なる凹部を有することが好ましい。さらに第２の開口の内側において、第２の絶縁層は第１の層の凹部の表面と接することが好ましい。

【0014】

また、上記いずれかにおいて、第２の開口は、第２の層及び第１の層を貫通することが好ましい。さらに、第２の開口の内側において、第２の絶縁層は第１の絶縁層の側面と接することが好ましい。

【0015】

また、上記いずれかにおいて、第１の絶縁層は、第１の層よりも下に第３の層を有することが好ましい。さらに第２の開口は、第２の層及び第１の層を貫通し、且つ第３の層に達することが好ましい。

【0016】

また、上記いずれかにおいて、第１の絶縁層は、第１の層よりも下に第３の層を有することが好ましい。さらに第２の開口は、第２の層、第１の層、及び第３の層を貫通することが好ましい。

【0017】

また、上記において、第１の層は酸化シリコンを含み、第２の層は窒化シリコン、または酸化アルミニウムを含むことが好ましい。

【0018】

また、上記において、平面視における第１の開口と第２の開口との最短距離は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

【0019】

また、本発明の他の一態様は、以下の工程を含む半導体装置の作製方法である。すなわち、第１の導電層上に第１の層と第２の層とを形成し、第２の層上に第２の導電層を形成し、第１の層と第２の層に第１の導電層に達する第１の開口と、第１の開口と離隔した位置に第２の開口とを形成し、第１の開口及び第２の開口を覆い、且つ、第１の導電層及び第２の導電層のそれぞれと接する半導体膜を形成した後に加熱処理を行い、半導体膜の一部をエッチングして第２の開口を露出させ、半導体膜及び第２の開口を覆う絶縁層を形成し、絶縁層上に半導体層と重なる第３の導電層を形成する。ここで、第１の層は酸化物絶縁膜を含み、第２の層は酸素バリア性を有する絶縁膜を含む。

【発明の効果】

【0020】

本発明の一態様によれば、微細化が可能なトランジスタを提供できる。または、高密度にトランジスタを配置可能な半導体装置を提供できる。または、電気特性が良好なトランジスタを提供できる。または、大きな電流を流すことのできるトランジスタを提供できる。または、チャネル長の極めて小さなトランジスタを提供できる。または、占有面積の小さなトランジスタを提供できる。または、微細化と高い信頼性を兼ね備えたトランジスタを提供できる。または、高精細化が容易な表示装置を提供できる。または、信頼性の高いトランジスタ、半導体装置、または表示装置を提供できる。

【0021】

本発明の一態様によれば、新規な構成を有する半導体装置、表示装置、または電子機器を提供できる。本発明の一態様によれば、先行技術の問題点の少なくとも一を、少なくとも軽減できる。

【0022】

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、必ずしも、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抽出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）は、半導体装置の構成例である。

【図2】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、半導体装置の構成例である。

【図3】図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）は、半導体装置の構成例である。

【図4】図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）は、半導体装置の構成例である。

【図5】図５（Ａ１）乃至図５（Ｄ２）は、半導体装置の構成例である。

【図6】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、半導体装置の構成例である。

【図7】図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）は、半導体装置の構成例である。

【図8】図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）は、半導体装置の構成例である。

【図9】図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）は、半導体装置の作製方法を説明する図である。

【図10】図１０（Ａ）乃至図１０（Ｃ）は、半導体装置の作製方法を説明する図である。

【図11】図１１は、表示装置の構成例である。

【図12】図１２は、表示装置の構成例である。

【図13】図１３は、表示装置の構成例である。

【図14】図１４は、表示装置の構成例である。

【図15】図１５は、表示装置の構成例である。

【図16】図１６（Ａ）乃至図１６（Ｆ）は、表示装置の作製方法を説明する図である。

【図17】図１７（Ａ）乃至図１７（Ｄ）は、電子機器の構成例である。

【図18】図１８（Ａ）乃至図１８（Ｆ）は、電子機器の構成例である。

【図19】図１９（Ａ）乃至図１９（Ｇ）は、電子機器の構成例である。

【図20】図２０（Ａ）は光学顕微鏡像であり、図２０（Ｂ）は断面ＳＴＥＭ像である。

【図21】図２１は、トランジスタの電気特性の測定結果である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、以下の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。

【0025】

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、ハッチングパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

【0026】

なお、本明細書で説明する各図において、各構成要素の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。

【0027】

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、数的に限定するものではない。

【0028】

また、「ソース」と「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、または回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」と「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。

【0029】

また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極または配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、コイル、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。

【0030】

なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置すること、または上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という場合がある。

【0031】

なお、本明細書等において、ある構成要素の上面形状とは、その平面視における当該構成要素の輪郭形状のことを言う。また平面視とは、当該構成要素の被形成面、または当該構成要素が形成される支持体（例えば基板）の表面の法線方向から見ることを言う。

【0032】

なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わせて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、積層体等の積層順（または形成順）などを説明する場合に、図面において当該積層体が設けられる側の面（被形成面、支持面、接着面、平坦面など）が当該積層体よりも上側に位置していても、被形成面側を下、積層体側を上、などと表現する場合がある。

【0033】

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「絶縁層」という用語は、「絶縁膜」という用語に相互に交換することが可能な場合がある。

【0034】

本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。

【0035】

また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。

【0036】

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様のトランジスタ、及びその作製方法例について説明する。

【0037】

本発明の一態様のトランジスタは、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極、第１の電極、及び第２の電極を有する。第１の電極は、ソース電極及びドレイン電極の一方として機能し、第２の電極は、その他方として機能する。

【0038】

第２の電極は、第１の電極よりも上方に設けられる。第１の電極と第２の電極との間には、層間絶縁層（スペーサともいう）として機能する絶縁層が設けられる。スペーサには、第１の電極に達する開口が設けられており、半導体層は、第１の電極、第２の電極、及び絶縁層の開口内の側壁（側面ともいう）に接して設けられている。そして、開口内に位置する半導体層を覆ってゲート絶縁層とゲート電極が設けられている。

【0039】

上記のような構成のトランジスタは、ソース電極とドレイン電極とが異なる高さに位置しているため、半導体を流れる電流は高さ方向に流れることとなる。すなわち、チャネル長方向が高さ方向（縦方向）の成分を有するということができるため、本発明の一態様のトランジスタは、ＶＦＥＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、縦型トランジスタ、縦型チャネルトランジスタ、などとも呼ぶことができる。トランジスタは、ソース電極、半導体、及びドレイン電極を、それぞれ重ねて設けることが可能となるため、半導体を平面上に配置した、いわゆるプレーナ型のトランジスタ（横型トランジスタ、ＬＦＥＴ（Ｌａｔｅｒａｌ ＦＥＴ）などとも呼ぶことができる）と比較して、占有面積を大幅に縮小することができる。

【0040】

上述した縦型トランジスタを表示装置に適用することで、従来の横型トランジスタを適用した表示装置と比較して、トランジスタの占有面積を縮小することができるため、画素の縮小、開口率の向上などが可能となる。また画素の面積を増やすことなく、画素に配置することのできるトランジスタの数を増やせるため、画素の多機能化を実現することもできる。これにより、従来よりも精細度の高い表示装置、信頼性の高い表示装置、消費電力の低い表示装置などを実現することができる。

【0041】

半導体層には、半導体特性を示す金属酸化物（酸化物半導体）を適用することが好ましい。酸化物半導体はアモルファスシリコンよりも高い移動度を示し、且つ、結晶性シリコン（多結晶シリコンまたは単結晶シリコン）よりも生産性に優れるといった特徴を有するため、酸化物半導体を用いることで、低コストで高性能な表示装置を実現することができる。

【0042】

半導体層の、スペーサとして機能する絶縁層と接する部分に、チャネル形成領域が設けられる。電気特性が良好なトランジスタとするためには、半導体層の当該チャネル形成領域における酸素欠損が、十分に低減されていることが好ましい。そこで、スペーサとして機能する絶縁層として、加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。これにより、トランジスタの作製工程中の熱により絶縁層から放出された酸素が半導体層に供給され、半導体層のチャネル形成領域中の酸素欠損を低減することができる。これにより、ノーマリオフの良好な電気特性を実現することができる。

【0043】

さらに、当該絶縁層は、加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜と、その上の酸素に対してバリア性を有するバリア絶縁膜と、の積層構造を有することが好ましい。これにより、酸化物絶縁膜に含まれる酸素が、工程中の熱によりその上面から外部に放出され、半導体層への酸素の供給が不十分となることを防ぐことができる。

【0044】

絶縁層に含まれる酸素が多いほど、半導体層に多く酸素を供給できる。一方、絶縁層に含まれる酸素が多すぎると、半導体層と絶縁層との間に存在する過剰な酸素により、却ってトランジスタの信頼性を損なう場合がある。より具体的には、半導体層と絶縁層との界面に電荷が溜まることで、トランジスタの電気特性の変動が生じてしまう場合がある。そのため、絶縁層に含まれる酸素の量を適切なものとすることが好ましい。

【0045】

そこで、絶縁層には、トランジスタが設けられる開口の周辺に、工程中に絶縁層から酸素を外部に放出するための脱気部を設ける。より具体的には、絶縁層が有するバリア絶縁膜の一部に開口を設ける。これにより、絶縁層が有する酸化物絶縁膜中の酸素の一部は、工程中の熱などにより脱気部から外部に放出されるため、酸化物絶縁膜中の酸素の量を適切なものとすることができ、半導体層に適切な量の酸素を供給しつつ、過剰な酸素が半導体層と絶縁層の界面に留まることを防ぐことができる。これにより、電気特性が良好で、且つ信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

【0046】

以下では、より具体的な例について図面を参照して説明する。

【0047】

［構成例］
図１（Ａ）に、トランジスタ１０及びその周辺の構成についての平面図を示す。図１（Ｂ）、（Ｃ）にはそれぞれ図１（Ａ）中の切断線Ａ－Ｂ、Ｃ－Ｄに対応する断面概略図を示している。なお図１（Ａ）では、一部の構成要素（絶縁層など）を省略している。

【0048】

トランジスタ１０は、基板１１上に設けられる絶縁層１２上に設けられる。絶縁層１２は、下地絶縁層として機能する。トランジスタ１０は、半導体層２１と、一部がゲート絶縁層として機能する絶縁層２２と、一部がゲート電極として機能する導電層２３と、一部がソース電極及びドレイン電極の一方として機能する導電層２４と、一部がその他方として機能する導電層２５と、を有する。

【0049】

絶縁層１２上に導電層２４が設けられ、導電層２４上に絶縁層４１が設けられる。絶縁層４１上には導電層２５が設けられる。絶縁層４１は、導電層２４に達する開口２０を有する。またここでは、導電層２５にも、開口２０と重なる開口が設けられている例を示している。なお、導電層２５は必ずしも開口を有する必要はなく、絶縁層４１上であって開口２０の近傍に設けることができる。

【0050】

絶縁層４１は、導電層２４と導電層２５とを絶縁するスペーサとして機能する。絶縁層４１は、絶縁層１２側から絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃの３層が積層された構成を有する。導電層２４の上面は絶縁層４１ａと接する。導電層２５は絶縁層４１ｃ上に設けられる。絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃは、それぞれ絶縁膜とも呼ぶことができる。

【0051】

半導体層２１は、開口２０内及びその近傍において、導電層２５の上面と接する部分、導電層２５の側面と接する部分、絶縁層４１ｃの側面と接する部分、絶縁層４１ｂの側面と接する部分、絶縁層４１ａの側面と接する部分、及び導電層２４の上面と接する部分を有する。

【0052】

絶縁層２２は、絶縁層４１、導電層２５、半導体層２１、及び導電層２４を覆って設けられる。開口２０内に着目すると、絶縁層２２は、半導体層２１の凹状の上面に沿って設けられる。

【0053】

また、導電層２３は絶縁層２２を覆って設けられる。開口２０内に着目すると、導電層２３は絶縁層２２の凹状の上面に沿って設けられている。

【0054】

また、絶縁層４１は、開口２０とは異なる位置に、開口１５ａと、開口１５ｂと、を有する。開口１５ａは、平面視において導電層２３と重なる領域を有する。開口１５ｂは、平面視において、導電層２３、導電層２４、及び導電層２５のいずれとも重ならない領域に設けられる。

【0055】

開口１５ａ及び開口１５ｂは、それぞれ絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃを貫通し、絶縁層１２に達するように設けられている。開口１５ａ及び開口１５ｂのそれぞれの内側において、絶縁層２２は絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃのそれぞれの側面、及び絶縁層１２の上面に接して設けられている。また、導電層２３は、開口１５ａの内側に位置する部分を有する。

【0056】

図２（Ａ）には、トランジスタ１０およびその周辺の構成についての斜視概略図を示している。図２（Ａ）では、開口１５ａ及び開口１５ｂの輪郭を破線で示している。さらに図２（Ｂ）には、図２（Ａ）における絶縁層２２及び導電層２３を省略し、絶縁層４１の輪郭を破線で示した斜視概略図を示している。図２（Ａ）に示すように、導電層２３の一部は開口１５ａの窪みに落ち込んだ部分を有している。

【0057】

トランジスタ１０のチャネル長は、絶縁層４１の厚さによって精密に制御することが可能となるため、プレーナ型のトランジスタと比較して、チャネル長のばらつきを極めて小さくできる。さらには、絶縁層４１を薄くすることで、極めてチャネル長の短いトランジスタも作製することができる。例えばチャネル長が２μｍ以下、１μｍ以下、５００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、または２０ｎｍ以下であって、５ｎｍ以上、７ｎｍ以上、または１０ｎｍ以上のトランジスタを作製することができる。そのため、従来のフラットパネルディスプレイの量産用の露光装置（例えば最小線幅２μｍまたは１．５μｍ程度）では実現できなかった、極めて小さいチャネル長のトランジスタを実現することができる。また、最先端のＬＳＩ技術で用いられる極めて高額な露光装置を用いることなく、チャネル長が１０ｎｍ未満のトランジスタを実現することもできる。

【0058】

半導体層２１には様々な半導体材料を用いることができるが、特に金属酸化物を含む酸化物半導体を用いることが好ましい。適切な条件で形成された酸化物半導体を用いることで、高いオン電流と極めて低いオフ電流を兼ね備えたトランジスタを低コストで実現することができる。以下では特に断りのない場合、半導体層２１に酸化物半導体を用いた場合の好適な構成例について説明する。

【0059】

導電層２４及び導電層２５は、それぞれ上面に半導体層２１が接する構成となる。そのため半導体層２１に酸化物半導体を用いた場合、半導体層２１となる半導体膜の成膜工程またはその後にかかる熱の影響などにより導電層２４及び導電層２５の表面近傍が酸化し、半導体層２１との間に絶縁性の酸化物膜が形成され、接触抵抗が増大してしまう恐れがある。そこで、導電層２４及び導電層２５の少なくとも最上部には導電性の酸化物を含む酸化物導電体を用いることが好ましい。これにより、導電層２４及び導電層２５の表面の酸化による接触抵抗の上昇を防止することができる。導電層２４及び導電層２５は、酸化物層、金属酸化物層、または酸化物導電体層などとも呼ぶことができる。

【0060】

導電層２４の一部は、ソース配線及びドレイン配線の一方として用いることができる。また導電層２５の一部は、ソース配線及びドレイン配線の他方として用いることができる。このように、導電層２４及び導電層２５の一方または双方を配線として用いる場合、電気抵抗が低いことが好ましい。そのため、金属、合金、またはこれらの窒化物など、酸化物導電体と比較して導電性の高い材料を用いることが好ましい。特に、導電層２４及び導電層２５の一方または双方を当該導電性の高い材料の層を含む積層構造とし、少なくとも最上部には上述した酸化物導電体を用いることが好ましい。

【0061】

トランジスタ１０は、ゲート配線として機能する導電層２３と、ソース配線またはドレイン配線として機能する導電層２４の交差部に設けられる。そのため、占有面積を極めて小さくすることができる。

【0062】

半導体層２１は、絶縁層４１ｂの開口２０内の内壁と接して設けられる。絶縁層４１ｂには酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。特に、加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、絶縁層４１ｂ上に酸素に対するバリア性（酸素バリア性）を有する絶縁層４１ｃを設けることが好ましい。例えば、絶縁層４１ｃとして、絶縁層４１ｂよりも酸素を拡散しにくい（酸素の拡散係数の小さい）膜を用いることが好ましい。これにより、絶縁層４１ｂに含まれる酸素の多くが外部に拡散し、半導体層２１に供給する酸素が不足してしまうことを防ぐことができる。さらに、絶縁層４１ｂを、酸素バリア性を有する絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃで挟み込む構造とすることが好ましい。これにより、絶縁層４１ｂに含まれる酸素は、絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｃ、及び半導体層２１に囲まれた領域に閉じ込めることが可能で、絶縁層４１ｂ中の酸素が工程中に脱離し、減少することを防ぐことができるため、より効率的に半導体層２１に酸素を供給することができる。

【0063】

加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜としては、代表的には酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜が挙げられる。

【0064】

酸素バリア性を有する絶縁膜としては、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、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ガリウム、ガリウム－亜鉛酸化物などの酸化物、窒化物または酸窒化物を用いることが好ましい。特に窒化シリコン及び酸化アルミニウムは低コストで高い酸素バリア性を示す膜とすることができるため好ましい。

【0065】

半導体層２１のうち、絶縁層４１ｂと接する部分は酸素欠損が低減された領域であり、ｉ型の領域と言える。一方、絶縁層４１ｂと接しない部分はキャリアを多く含むｎ型の領域とすることが好ましい。例えば、半導体層２１の絶縁層４１ｂと接する部分をチャネル形成領域、それよりも外側の領域を低抵抗領域（ソース領域、またはドレイン領域ともいう）と呼ぶことができる。

【0066】

絶縁層４１に設けられた開口１５ａ及び開口１５ｂは、平面視において開口２０と所定の距離だけ離れた位置に設けられている。開口１５ａ及び開口１５ｂを設けることにより、絶縁層４１ｂ中に含まれる過剰な酸素を工程中に外部に放出することができる。なお、ここでは開口１５ａ及び開口１５ｂが、絶縁層４１を貫通し絶縁層１２に達する例を示したが、これに限られない。開口１５ａ及び開口１５ｂは、絶縁層４１のうち少なくとも絶縁層４１ｃに設けられていればよい。

【0067】

開口１５ａ及び開口１５ｂは、絶縁層４１ｂに含まれる過剰な酸素を工程中の熱などにより外部に放出し、絶縁層４１ｂに含まれる酸素の量を適切なものとする機能を有する。図１（Ａ）及び（Ｂ）には、平面視における開口１５ａと開口２０の最短距離、及び開口１５ｂと開口２０の最短距離を、それぞれ距離ｄとして矢印で示している。開口１５ａと開口２０の距離ｄと、開口１５ｂと開口２０との距離ｄは、概略等しいことが好ましい。これにより、半導体層２１近傍における絶縁層４１ｂに含まれる酸素の量が不均一になることを抑制できる。

【0068】

開口１５ａ及び開口１５ｂと、開口２０との距離ｄは、絶縁層４１ｂを拡散する酸素の拡散長（拡散距離）よりも短くすることが好ましい。これにより、半導体層２１近傍の絶縁層４１ｂに含まれる過剰な酸素を、開口１５ａ及び開口１５ｂを介して外部に放出することができる。酸素の拡散長は、絶縁層４１ｂにおける酸素に対する拡散係数と、工程中における熱処理の温度と、処理時間に依存する。そのため、適切な量の酸素が外部に放出されるように、絶縁層４１ｂの膜質と、作製工程にかかる熱処理の温度およびその処理時間に応じて、開口２０から適切な距離ｄだけ離れた位置に開口１５ａ及び開口１５ｂを配置することができる。

【0069】

また、ある薄膜の所定の元素に対する拡散係数は、薄膜の成膜方法だけでなく、成膜条件によっても大きく異なる場合がある。例えば、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で酸化シリコン膜を成膜する際、酸素の拡散係数は、堆積性ガス（例えばシランガス）の流量と、成膜電力の比に依存する傾向がある。シランガスの流量Ｓに対する成膜電力Ｐの比（Ｐ／Ｓ）が小さいほど、拡散係数の大きい膜を得ることができる。この拡散係数の違いは、例えばウェットエッチング速度の違いとして確認することができる。

【0070】

このように、開口１５ａ及び開口１５ｂと開口２０との間の距離ｄは、絶縁層４１ｂの膜質と、トランジスタの作製工程に応じて適切な距離とすることができるが、例えば最小加工寸法以上１００μｍ以下、例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上３０μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。なお、最小加工寸法を０．１μｍ未満とすることができる場合には、距離ｄは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、または１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下にまで小さくすることもできる。

【0071】

ここで、トランジスタ１０のチャネル長、チャネル幅などについて説明する。

【0072】

トランジスタ１０のチャネル長Ｌは、図１（Ｃ）に示すように、半導体層２１の導電層２４と接する部分と導電層２５と接する部分とを最短距離でつなぐ経路上であって、絶縁層４１と接する部分の長さということができる。なお、絶縁層４１ｂと接する部分以外（すなわち、それぞれ絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｂと接する部分）が低抵抗であるとみなせる場合には、絶縁層４１ｂと接する部分の長さとすることもできる。絶縁層４１の開口２０の側壁の角度（θ）が９０度未満のとき、すなわち絶縁層４１がテーパ形状を有するとき、チャネル長Ｌは絶縁層４１（または絶縁層４１ｂ）の厚さよりも大きくすることができる。

【0073】

また、トランジスタ１０のチャネル幅Ｗ（図示しない）は、開口２０の形状に依存する。開口２０の輪郭が直径Ｒの円であるとき、チャネル幅Ｗは、開口２０の円周（すなわち、＝π×Ｒ）とみなすことができる。ここで、絶縁層４１の開口２０の側壁の角度θが９０度からずれる場合には、高さに応じて開口２０の周長が異なる。その場合には、開口２０の径が最も小さい高さ（ここでは、下端）の周長をチャネル幅Ｗとみなすことができる。なお、開口２０の上端の高さ、または中央の高さにおける周長を、チャネル幅Ｗとみなすこともできる。

【0074】

平面視における開口２０の形状は、代表的には円形とすることができる。ただし、開口２０の形状は円形に限られず、様々な形状とすることができる。例えば、円形の他、楕円形、角の丸い四角形などとすることができる。また、正三角形、正方形、正五角形をはじめとした正多角形、正多角形以外の多角形とすることもできる。また、星形多角形などの、少なくとも一つの内角が１８０度を超える多角形である、凹多角形とすると、チャネル幅を大きくできる。そのほか、角の丸い多角形、直線と曲線とを組み合わせた閉曲線などとすることができる。

【0075】

半導体層２１及び絶縁層２２は、絶縁層４１の開口２０の内壁に沿って形成されるため、成膜方法によっては、この部分の厚さが薄くなる場合がある。例えばスパッタリング法、またはプラズマＣＶＤ法などの成膜方法では、基板面に対して平行な面に成膜される膜と比較して、基板面に対して傾斜している面又は垂直な面に成膜される膜が薄くなる傾向がある。一方、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法または熱ＣＶＤ法などの成膜方法では、被形成面の角度に寄らず厚さの均一な膜を成膜することができる。例えば、絶縁層４１の開口２０の側壁の角度θが７５度以上、８０度以上、または８５度以上の場合には、ＡＬＤ法を用いて半導体層２１及び絶縁層２２を形成することが好ましい。

【0076】

［構成要素について］
〈基板〉
トランジスタを形成する基板１１としては、例えば、絶縁体基板、半導体基板、または導電体基板を用いることができる。絶縁体基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、安定化ジルコニア基板（イットリア安定化ジルコニア基板など）、樹脂基板などがある。また、半導体基板としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムを材料とした半導体基板、または炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウム、窒化ガリウムからなる化合物半導体基板などがある。さらには、前述の半導体基板内部に絶縁体領域を有する半導体基板、例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などがある。導電体基板としては、黒鉛基板、金属基板、合金基板、導電性樹脂基板などがある。または、金属の窒化物を有する基板、金属の酸化物を有する基板などを用いることもできる。さらには、絶縁体基板に導電層または半導体層が設けられた基板、半導体基板に導電層または絶縁層が設けられた基板、導電体基板に半導体層または絶縁層が設けられた基板などがある。または、これらの基板に素子が設けられたものを用いることもできる。基板に設けられる素子としては、容量素子、抵抗素子、スイッチ素子（トランジスタを含む）、発光素子、記憶素子などがある。

【0077】

〈半導体層〉
半導体層２１は、金属酸化物（酸化物半導体）を有することが好ましい。

【0078】

半導体層２１に用いることができる金属酸化物として、例えば、Ｉｎ酸化物、Ｇａ酸化物、及びＺｎ酸化物が挙げられる。金属酸化物は、少なくともＩｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、またはＡｌを含むことが好ましく、ＩｎまたはＺｎを含むことがより好ましい。

【0079】

また、金属酸化物は、Ｉｎと、元素Ｍと、Ｚｎと、の中から選ばれる二または三を有することが好ましい。例えば、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｍ酸化物、またはＭ－Ｚｎ酸化物を用いることができる。なお、元素Ｍは、酸素との結合エネルギーが高い金属元素又は半金属元素であり、例えば、酸素との結合エネルギーがインジウムよりも高い金属元素又は半金属元素である。元素Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＳｂなどが挙げられる。金属酸化物は、上記元素のいずれか一または複数を含むことが好ましく、特に、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、及びＳｎから選ばれた一または複数を含むことが好ましい。ここで、本明細書等において、「金属元素」には半金属元素が含まれることがある。

【0080】

Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比以上であることが好ましい。金属酸化物中のインジウムの原子数比を大きくすることで、トランジスタのオン電流、または電界効果移動度などを高めることができる。例えば、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎの比がそれぞれ１：１：１、１：１：１．２、２：１：３、３：１：２、４：２：３、４：２：４．１、５：１：３、及び５：１：６ならびにこれらの近傍の組成等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。

【0081】

また、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比未満とすることもできる。金属酸化物中のＭの原子数比を大きくすることで、酸素欠損の生成を抑制することができる。例えば、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎの比がそれぞれ１：３：２、１：３：３、及び１：３：４、ならびにこれらの近傍の組成等が挙げられる。

【0082】

半導体層２１は、例えば、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物、Ｉｎ－Ｔｉ酸化物、Ｉｎ－Ｗ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ａｌ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｔｉ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ａｌ－Ｚｎ酸化物などを用いることができる。また、Ｉｎを含まない酸化物として、Ｇａ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｇａ－Ｚｎ酸化物、Ｇａ－Ｓｎ酸化物、Ａｌ－Ｚｎ酸化物、Ａｌ－Ｓｎ酸化物などを用いることもできる。酸化インジウムのようにＺｎを有さない材料とすることで、ＬＳＩの製造プロセスとの親和性が高まるため好ましい。一方で、Ｚｎを含む材料とすることで、結晶性を高くしやすいため好ましい。

【0083】

なお、金属酸化物は、インジウムに代えて、又は、インジウムに加えて、原子数の比較的大きい金属元素を有することもできる。金属元素の軌道の重なりが大きいほど、金属酸化物におけるキャリア伝導は大きくなる傾向があるため、金属酸化物が原子数の大きい金属元素を含むことで、トランジスタの電界効果移動度を高めることができる場合がある。例えば、第５周期に属する金属元素、及び第６周期に属する金属元素の一または複数を用いることができる。具体的には、Ｙ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕなどが挙げられる。

【0084】

また、金属酸化物は、非金属元素の一または複数を有することもできる。金属酸化物が非金属元素を有することで、トランジスタの電界効果移動度を高めることができる場合がある。例えば、Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｈなどが挙げられる。

【0085】

金属酸化物の形成は、スパッタリング法、または原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を好適に用いることができる。スパッタリング法は不純物濃度を低減できるため好ましい。またＡＬＤ法は被覆性に優れるため好ましい。なお、金属酸化物をスパッタリング法で形成する場合、成膜後の金属酸化物の組成はターゲットの組成と異なる場合がある。特に亜鉛は、成膜後の金属酸化物における含有率が、ターゲットと比較して５０％程度にまで減少する場合がある。

【0086】

本明細書等において、金属酸化物のある金属元素の含有率とは、金属酸化物に含まれる金属元素の原子数の総数に対する、その元素の原子数の割合をいう。例えば金属酸化物が金属元素Ｘ、金属元素Ｙ、金属元素Ｚを含み、当該金属酸化物に含まれる金属元素Ｘ、金属元素Ｙ、金属元素Ｚのそれぞれの原子数をＡ_Ｘ、Ａ_Ｙ、Ａ_Ｚとしたとき、金属元素Ｘの含有率は、Ａ_Ｘ／（Ａ_Ｘ＋Ａ_Ｙ＋Ａ_Ｚ）で示すことができる。また、金属酸化物中の金属元素Ｘ、金属元素Ｙ、金属元素Ｚのそれぞれの原子数の比（原子数比）が、Ｂ_Ｘ：Ｂ_Ｙ：Ｂ_Ｚで示されるとき、金属元素Ｘの含有率は、Ｂ_Ｘ／（Ｂ_Ｘ＋Ｂ_Ｙ＋Ｂ_Ｚ）で示すことができる。

【0087】

例えば、Ｉｎを含む金属酸化物の場合、Ｉｎの含有率を高くすることにより、オン電流の大きいトランジスタを実現することができる。

【0088】

半導体層２１にＧａを含まない、またはＧａの含有率の低い金属酸化物を用いることにより、正バイアス印加に対する信頼性が高いトランジスタとすることができる。つまり、ＰＢＴＳ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｔｒｅｓｓ）試験でのしきい値電圧の変動量が小さいトランジスタとすることができる。また、Ｇａを含む金属酸化物を用いる場合は、Ｉｎの含有率よりも、Ｇａの含有率を低くすることが好ましい。これにより、高移動度で且つ信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

【0089】

一方、Ｇａの含有率を高くすることにより、光に対する信頼性の高いトランジスタとすることができる。つまり、ＮＢＴＩＳ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓｔｒｅｓｓ）試験でのしきい値電圧の変動量が小さいトランジスタとすることができる。具体的には、Ｇａの原子数比がＩｎの原子数比以上である金属酸化物はバンドギャップがより大きくなり、トランジスタのＮＢＴＩＳ試験でのしきい値電圧の変動量を小さくすることができる。

【0090】

また、亜鉛の含有率を高くすることにより、結晶性の高い金属酸化物となり、金属酸化物中の不純物の拡散を抑制できる。したがって、トランジスタの電気特性の変動が抑制され、信頼性を高めることができる。

【0091】

半導体層２１は、２以上の金属酸化物を有する積層構造とすることもできる。半導体層２１が有する２以上の金属酸化物は、組成が互いに同じ、または概略同じにすることもできる。組成が同じ金属酸化物の積層構造とすることで、例えば、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを削減できる。なお、異なる組成の金属酸化物を２以上積層した積層構造とすることもできる。また、ＡＬＤ法を用いることで、組成が厚さ方向に連続的に異なる金属酸化物を形成することもできる。これにより、決まった組成の膜を用いる場合と比較して設計の選択の幅が広がるだけでなく、組成の異なる２層の間に生じる界面準位などの生成を防ぐことができるため、電気特性及び信頼性を高めることができる。

【0092】

半導体層２１を２層構造とする場合、二層目、すなわちゲート電極に近い側に一層目よりも高移動度の材料（導電性の高い材料）を用いることが好ましい。これによりノーマリオフであり、且つオン電流の大きいトランジスタとすることができる。そのため低い消費電力と高い性能を両立することができる。または、一層目、すなわちソース電極及びドレイン電極と接する側に、二層目よりも高移動度の材料を用いることもできる。これにより半導体層２１とソース電極またはドレイン電極との接触抵抗を小さくできるため、寄生抵抗が低減され、オン電流の大きいトランジスタとすることができる。

【0093】

また、半導体層２１を３層構造とする場合、二層目に一層目及び三層目よりも高移動度の材料を用いることが好ましい。これにより、オン電流が高く、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。

【0094】

導電性の向上に寄与する元素、例えばインジウムの含有率が高いほど、移動度および導電性が向上する。高移動度の材料の一例としては、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：３：２、Ｉｎ：Ｚｎ＝１：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝２：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝４：１、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝４０：１：１０、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２０：１：１０、Ｉｎ：Ｓｎ＝９５：５、Ｉｎ：Ｓｎ＝９０：１０、及びその近傍の原子数比である材料が挙げられる。一方、上述した材料と比較して移動度の低い材料としては、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎの比が１：３：２、１：３：４、２：２：１、１：１：１、１：１：２、及びその近傍の原子数比の材料が挙げられる。

【0095】

半導体層２１は、結晶性を有する金属酸化物層を用いることが好ましい。例えば、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）構造、多結晶構造、微結晶（ｎｃ：ｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌ）構造等を有する金属酸化物層を用いることができる。結晶性を有する金属酸化物層を半導体層２１に用いることにより、半導体層２１中の欠陥準位密度を低減でき、信頼性の高い半導体装置を実現できる。

【0096】

半導体層２１に用いる金属酸化物層の結晶性が高いほど、半導体層２１中の欠陥準位密度を低減できる。一方、結晶性の低い金属酸化物層を用いることで、大きな電流を流すことができるトランジスタを実現することができる。

【0097】

酸化物半導体を用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタと記す）は、非晶質シリコンを用いたトランジスタと比較して電界効果移動度が極めて高い。また、ＯＳトランジスタは、オフ状態におけるソース－ドレイン間のリーク電流（以下、オフ電流ともいう）が著しく小さく、当該トランジスタと直列に接続された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。また、ＯＳトランジスタを適用することで、半導体装置の消費電力を低減することができる。

【0098】

本発明の一態様である半導体装置は、例えば、表示装置に適用することができる。表示装置の画素回路に含まれる発光デバイスの発光輝度を高くする場合、発光デバイスに流す電流量を大きくする必要がある。そのためには、画素回路に含まれている駆動トランジスタのソース－ドレイン間電圧を高くする必要がある。ＯＳトランジスタは、シリコンを用いたトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタと記す）と比較して、ソース－ドレイン間において耐圧が高いため、ＯＳトランジスタのソース－ドレイン間には高い電圧を印加することができる。したがって、画素回路に含まれる駆動トランジスタをＯＳトランジスタとすることで、発光デバイスに流れる電流量を大きくし、発光デバイスの発光輝度を高くすることができる。

【0099】

トランジスタが飽和領域で動作する場合において、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタよりも、ゲート－ソース間電圧の変化に対して、ソース－ドレイン間電流の変化を小さくすることができる。このため、画素回路に含まれる駆動トランジスタにＯＳトランジスタを適用することで、発光デバイスに流れる電流量を細かく制御することができる。このため、画素回路における階調数を多くすることができる。また、発光デバイスの電気特性（例えば抵抗）の変動、または電気特性のばらつきが生じたとしても、安定した電流を流すことができる。

【0100】

上記のとおり、画素回路に含まれる駆動トランジスタにＯＳトランジスタを用いることで、「黒浮きの抑制」、「発光輝度の上昇」、「多階調化」、「発光デバイスの製造ばらつきの影響の抑制」などを図ることができる。

【0101】

ＯＳトランジスタは、放射線照射による電気特性の変動が小さい、つまり放射線に対する耐性が高いため、放射線が入射しうる環境においても好適に用いることができる。ＯＳトランジスタは、放射線に対する信頼性が高いともいえる。例えば、Ｘ線のフラットパネルディテクタの画素回路に、ＯＳトランジスタを好適に用いることができる。また、ＯＳトランジスタは、宇宙空間で使用する半導体装置に好適に用いることができる。放射線として、電磁放射線（例えば、Ｘ線、及びガンマ線）、及び粒子放射線（例えば、アルファ線、ベータ線、陽子線、及び中性子線）が挙げられる。

【0102】

なお、半導体層２１に用いることができる半導体材料は、酸化物半導体に限定されない。例えば、単体元素よりなる半導体、または化合物半導体を用いることができる。単体元素よりなる半導体としては、Ｓｉ（単結晶、多結晶、微結晶、及び非晶質を含む）またはＧｅなどが挙げられる。化合物半導体として、例えば、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅが挙げられる。化合物半導体として、有機半導体、窒化物半導体、または酸化物半導体等が挙げられる。なお、これらの半導体材料に、ドーパントとして不純物を含むこともできる。

【0103】

または、半導体層２１は、層状の結晶構造を有する材料を用いることもできる。層状の結晶構造を有する材料は、層の面内における電気伝導性が高い。そのため、このような層状の結晶構造を有する材料をチャネル形成領域に用いることで、オン電流の大きいトランジスタを提供することができる。例えば、グラフェン、シリセン、カルコゲン化物などが挙げられる。カルコゲン化物としては、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、またはＺｒなどの遷移元素のカルコゲナイドが挙げられる。このときカルコゲン元素としては、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅなどの１６族元素が挙げられる。

【0104】

半導体層２１に用いる半導体材料の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体（多結晶半導体、微結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いることもできる。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

【0105】

〈ゲート絶縁層〉
絶縁層２２はトランジスタのゲート絶縁層として機能し、容量素子の誘電層としても用いることができる。半導体層２１に酸化物半導体を用いた場合、絶縁層２２の少なくとも半導体層２１と接する膜には、酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、及びＧａ－Ｚｎ酸化物の一または複数を用いることができる。このほか、絶縁層２２として、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を用いることもできる。また、絶縁層２２は積層構造を有することもできるし、例えば酸化物絶縁膜と窒化物絶縁膜とをそれぞれ１以上有する積層構造とすることもできる。

【0106】

なお、本明細書等において、酸化窒化物は窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指す。窒化酸化物は酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。

【0107】

また、絶縁層２２は、ｈｉｇｈ－ｋ材料からなる絶縁材料を積層して用いることが好ましく、比誘電率が高い（ｈｉｇｈ－ｋ）材料と、当該ｈｉｇｈ－ｋ材料より絶縁耐力が大きい材料との積層構造を用いることが好ましい。例えば、絶縁層２２として、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムの順番で積層された絶縁膜（ＺＡＺともいう）を用いることができる。また、例えば、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムの順番で積層された絶縁膜（ＺＡＺＡともいう）を用いることができる。また、例えば、ハフニウムジルコニウム酸化物、酸化アルミニウム、ハフニウムジルコニウム酸化物、酸化アルミニウムの順番で積層された絶縁膜を用いることができる。酸化アルミニウムのような、比較的絶縁耐力が大きい絶縁体を積層して用いることで、絶縁耐力が向上し、容量素子の静電破壊を抑制できる。

【0108】

また、絶縁層２２として、強誘電性を示す材料を用いることもできる。強誘電性を示す材料としては、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、ＨｆＺｒＯ_Ｘ（Ｘは０よりも大きい実数とする）などの金属酸化物が挙げられる。

【0109】

〈導電層〉
導電層２４及び導電層２５は半導体層２１と接する。ここで、半導体層２１として酸化物半導体を用いた場合、導電層２４または導電層２５の半導体層２１と接する部分に例えばアルミニウムなどの酸化されやすい金属を用いると、導電層２４または導電層２５と半導体層２１との間に絶縁性の酸化物（例えば酸化アルミニウム）が形成され、これらの導通を妨げる恐れがある。そのため、導電層２４及び導電層２５の少なくとも半導体層２１と接する部分には、酸化されにくい導電性材料、酸化されても電気抵抗が低く保たれる導電性材料、または酸化物導電性材料を用いることが好ましい。

【0110】

導電層２４及び導電層２５としては、例えばチタン、窒化タンタル、窒化チタン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、ルテニウム、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物などを用いることが好ましい。これらは、酸化されにくい導電性材料、または、酸化されても導電性を維持する材料であるため、好ましい。

【0111】

または、酸化インジウム、酸化亜鉛、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｔｉ酸化物、Ｉｎ－Ｔｉ－Ｓｎ酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｓｉ酸化物、Ｇａ－Ｚｎ酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。特にインジウムを含む導電性酸化物は、導電性が高いため好ましい。または、上記半導体層２１に適用できるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物などの酸化物材料も、キャリア濃度を高めることで導電層として用いることができる。

【0112】

例えば、導電層２４及び導電層２５として、上記導電性酸化物膜の単層構造、窒化チタン膜とタングステン膜と窒化チタン膜を順に積層した三層構造、タングステン膜上にルテニウム膜または酸化ルテニウム膜を積層した二層構造、上記導電性酸化物膜上にルテニウム膜または酸化ルテニウム膜を積層した二層構造、ルテニウム膜または酸化ルテニウム膜上に上記導電性酸化物膜を積層した二層構造などを用いることができる。なお、ルテニウムはエッチングしにくい材料であるため、用いる場合には薄いほど好ましく、例えば０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚さで用いることが好ましい。

【0113】

導電層２３はゲート電極として機能し、様々な導電性材料を用いることができる。導電層２３としては、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｓｒ、Ｌａなどから選ばれた金属元素、当該金属元素を成分とする合金を用いることが好ましい。また、上記金属または合金の窒化物、もしくは上記金属または合金の酸化物を用いることもできる。例えば、窒化タンタル、窒化チタン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物などを用いることが好ましい。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される、電気伝導度が高い半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサイドを用いることもできる。

【0114】

また導電層２３には、上記導電層２４及び導電層２５に用いることができる、窒化物、及び酸化物を適用することもできる。

【0115】

導電層２３、導電層２４及び導電層２５は、配線としても機能するため、低抵抗な導電性材料を積層して用いることが好ましい。例えば、導電層２４及び導電層２５のそれぞれの下層には、上述した導電層２３に用いることのできる低抵抗な導電性材料を用いることもできる。

【0116】

〈絶縁層〉
絶縁層４１ｂは層間絶縁膜として用いることができる。例えば、スパッタリング法、またはプラズマＣＶＤ法などの成膜方法で形成することが好ましい。特に、スパッタリング法を用いると、成膜ガスに水素ガスを用いなくてよいため、水素の含有量の極めて少ない膜とすることができる。そのため、半導体層２１に水素が供給されることを抑制し、トランジスタ１０の電気特性の安定化を図ることができる。

【0117】

絶縁層４１ｂは、半導体層２１のチャネル形成領域と接するため、酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。特に、加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層４１ｂとしては、上記ゲート絶縁層に用いることのできる酸化物絶縁膜を適用することができる。

【0118】

また、絶縁層４１ｂは層間絶縁層として機能するため、他の絶縁層と比較して、高い成膜レートでの成膜が可能な成膜方法を用いることが好ましい。例えば、絶縁層４１として、プラズマＣＶＤ法を用いて形成したＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ－Ｅｔｈｙｌ－Ｏｒｔｈｏ－Ｓｉｌｉｃａｔｅ、化学式：Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）膜を用いることもできる。これにより、生産性を向上させることができる。

【0119】

絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃは、絶縁層４１ｂよりも酸素を透過しにくい、すなわち酸素バリア性を有する材料を用いることが好ましい。絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｂには、上記酸素バリア性を有する絶縁膜を用いることができる。特に、窒化シリコンまたは酸化アルミニウムを用いることが好ましい。

【0120】

また、絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃのいずれか一方と、絶縁層４１ｂとに同じ元素を含む絶縁膜（例えば酸化シリコン）を用いることもできる。この場合には、絶縁層４１ｂよりも密度の高い絶縁膜、例えばエッチング速度の遅い絶縁膜を用いることができる。

【0121】

絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃは、水素が拡散しにくい膜を用いることが好ましい。水素が拡散しにくい絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃで絶縁層４１ｂの上下を挟むことで、半導体層２１と接する絶縁層４１ｂに外部から水素が混入することを防ぐことができる。

【0122】

特に窒化シリコン及び、窒化酸化シリコンは自身からの不純物（例えば、水及び水素）の放出が少なく、酸素及び水素が透過しにくい特徴を有するため、絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃとして好適に用いることができる。

【0123】

絶縁層１２は、下地絶縁層、または層間絶縁層として機能する。絶縁層１２としては、上記絶縁層４１ｂに用いることのできる絶縁材料、または、上記絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃに用いることのできる絶縁材料を、適宜用いることができる。

【0124】

以上が、構成要素についての説明である。

【0125】

［開口の構成例］
図１（Ａ）では、平面視における開口１５ａ及び開口１５ｂが、横長の形状である場合を示したが、開口１５ａ及び開口１５ｂの形状はこれに限られない。以下では、上記とは異なる例について説明する。

【0126】

図３（Ａ）には、開口１５ａ及び開口１５ｂが、平面視において円形の形状を有する場合の例である。開口１５ａ及び開口１５ｂは、それぞれ開口２０と概略同じ直径の円形である。ここで、図１（Ａ）では、開口１５ａが、導電層２３と重ならない部分を有するのに対し、図３（Ａ）では、平面視において、開口１５ａが導電層２３の内側に位置している。

【0127】

図３（Ｂ）は、４つの開口を有する場合の例である。図３（Ｂ）には、２つの開口１５ａと、２つの開口１５ｂを有する。２つの開口１５ａはそれぞれ一部が導電層２３と重なっている。このように、開口の数を増やすことでより効率的に絶縁層４１ｂからの酸素の放出をすることができる。例えば、酸素を脱離させるための加熱処理を行う場合には、その処理時間を短縮できる、または処理温度を低減できるといった効果を奏する。

【0128】

図３（Ｃ）は、図１（Ａ）で例示した開口１５ａ及び開口１５ｂを湾曲させたような形状とした場合の例である。図３（Ｃ）に示す開口１５ａ及び開口１５ｂは、それぞれ輪郭の一部に、開口２０からの最短距離が等距離である部分を有する。例えば開口２０が円形である場合、開口２０の中心を中心とした同心円（破線で示す）と、開口１５ａ及び開口１５ｂの輪郭の一部とが重なる部分を有する。このように、開口１５ａ及び開口１５ｂにおいて、開口２０からの最短距離が等距離である領域が広いほど、効率的に絶縁層４１ｂからの酸素を放出することができる。

【0129】

上記では、導電層２３と重なる開口１５ａを有する例を示したが、導電層２４と重なる開口を有する構成とすることもできる。図４（Ａ）には、導電層２３と重なる部分と、導電層２４と重なる部分と、を有する開口１５が設けられている例を示している。ここでは、開口１５の輪郭の一部が、開口２０の中心を中心とした同心円（破線で示す）と重なる例を示している。このように、開口１５が開口２０を周囲１８０度以上にわたって囲む構成とすることで、極めて効率的に絶縁層４１ｂからの酸素を放出することができる。

【0130】

図４（Ｂ）、（Ｃ）には、それぞれ断面概略図を示している。図４（Ｃ）に示すように、開口１５と導電層２４とが重なる領域では、絶縁層２２の一部が開口１５を介して導電層２４の上面と接している。

【0131】

なお、ここで示した開口１５、開口１５ａ、及び開口１５ｂの配置方法は一例であり、平面視において導電層２５と重ならない領域であれば、様々な位置に配置することができる。また、当該開口の数も限られず、トランジスタ１つに対して設ける開口の数は１つ、３つ、または５つ以上にすることもできる。また、当該開口は２つ以上のトランジスタが共有することもできる。例えば２つのトランジスタに対して１つ以上の開口を設ける、３つのトランジスタに対して１つ以上の開口を設ける、などとすることができる。

【0132】

［開口の断面形状］
続いて、上記開口１５ａ、開口１５ｂまたは開口１５における、上記とは異なる断面形状の例について説明する。なお、上述のように開口は１つ以上であればよいため、以下ではこれらを区別することなく、開口１５として説明する。

【0133】

図５（Ａ１）には、開口１５とその周辺における断面概略図を示す。また、図５（Ａ２）には、導電層２４と重なる場合の例を示している。

【0134】

図５（Ａ１）、（Ａ２）では、開口１５は、絶縁層４１のうち絶縁層４１ｃ及び絶縁層４１ｂを貫通し、絶縁層４１ａに達する場合の例を示している。また開口１５内において絶縁層２２の一部が絶縁層４１ａの上面に接して設けられている。このような構成とすることで、開口１５を形成するためのエッチングの際に、絶縁層４１ａをエッチングストッパーとして機能させることができるため、エッチングの制御性を高めることができる。

【0135】

図５（Ｂ１）、（Ｂ２）では、開口１５は、絶縁層４１のうち絶縁層４１ｃと、絶縁層４１ｂの途中まで設けられている。すなわち、絶縁層４１ｂは、開口１５と重なる部分に凹部が設けられている。

【0136】

また、図５（Ｃ１）、（Ｃ２）では、開口１５は、絶縁層４１のうち絶縁層４１ｃにのみ設けられている。

【0137】

このように、開口１５は、絶縁層４１のうち少なくとも絶縁層４１ｃに設けられていればよく、開口１５の内側において絶縁層４１ｂと絶縁層２２とが接する構成とすればよい。開口１５の深さが深いほど、開口１５内における絶縁層４１ｂの表面積が大きくなるため、効率的に絶縁層４１ｂから酸素を放出することができる。

【0138】

また、図５（Ｄ１）、（Ｄ２）には、開口１５が絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａを貫通し、絶縁層４１ａの被形成面を構成する層の途中にまで達している例である。図５（Ｄ１）では絶縁層１２の開口１５と重なる部分に凹部が設けられ、その凹部を絶縁層２２が覆っている。また図５（Ｄ２）では導電層２４の開口１５と重なる部分に凹部が設けられ、その凹部を絶縁層２２が覆っている。このように、開口１５が絶縁層４１ａを貫通する場合には、絶縁層４１ａのエッチングの条件によっては、その被形成面を成す絶縁層１２、または導電層２４の一部がエッチングされてしまう場合がある。

【0139】

［変形例］
以下では、上記とは一部の構成が異なる例について説明する。なお以下では、上記と重複する部分についてはこれを参照し、繰り返しの説明を省略する。

【0140】

〔変形例１〕
図６（Ａ）、（Ｂ）では、開口１５が絶縁層４１だけでなく絶縁層２２を貫通するように設けられている。開口１５のうち、導電層２３と重ならない領域では、絶縁層２２、絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａの側面に接して絶縁層４４が設けられている。開口１５のうち、導電層２３及び導電層２４のいずれにも重ならない領域では、図６（Ａ）に示すように、絶縁層１２の上面と絶縁層４４とが接している。また開口１５のうち、導電層２４と重なる領域では、図６（Ｂ）に示すように、導電層２４の上面と絶縁層４４とが接している。

【0141】

また、開口１５のうち、導電層２３と重なる領域では、絶縁層２２、絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａの側面、並びに絶縁層１２の上面に接して導電層２３が設けられている。

【0142】

このような構成は、開口２０と開口１５とを異なる工程で形成することで実現できる。より具体的には、絶縁層２２を形成した後であって、導電層２３を形成するよりも前に、絶縁層２２及び絶縁層４１に開口１５を形成する。なお、開口１５と導電層２３とが重なる領域を設けない場合には、導電層２３を形成した後であって、絶縁層４４を形成するよりも前に、導電層２３とは重ならない部分に開口１５を設けることもできる。

【0143】

〔変形例２〕
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）では、開口１５が絶縁層４１だけでなく、絶縁層４４及び絶縁層２２も貫通するように設けられている例である。このとき、開口１５は、導電層２３、導電層２４、及び導電層２５のいずれにも重ならない領域に設けることが好ましい。なお、絶縁層４４上にさらに絶縁層を設ける場合には、開口１５が導電層２４と重なる位置に設けることもできる。

【0144】

〔変形例３〕
以下では、バックゲートとして機能する導電層を有する例について説明する。

【0145】

図８（Ａ）に示す構成は、主に導電層２６及び絶縁層２７を有する点で、上記構成例と相違している。

【0146】

導電層２６は、第２のゲート電極（またはバックゲート電極）として機能する。また絶縁層２７は導電層２６と半導体層２１との間に位置し、第２のゲート絶縁層（またはバックゲート絶縁層）として機能する。導電層２６には、固定電位、または任意の信号を与えることができる。導電層２６を設け、導電層２６に適当な電位を与えることによりトランジスタのしきい値電圧を制御することができる。さらに、半導体層２１のバックチャネル側の電位を固定することができるため、電気特性のばらつきを減らすことができる。また、導電層２６は導電層２４、導電層２５、または導電層２３のいずれか一つと同一の電位または信号が与えられることもできる。

【0147】

ここでは、絶縁層４１が、絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ１、絶縁層４１ｂ２、絶縁層４１ｃの４層構造を有する例を示している。導電層２６は絶縁層４１ｂ１と絶縁層４１ｂ２の間に設けられている。

【0148】

開口２０において、絶縁層２７は、絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ１、導電層２６、絶縁層４１ｂ２、絶縁層４１ｃ、及び導電層２５の側面に接して設けられている。また開口１５においては、絶縁層２７は絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ１、導電層２６、絶縁層４１ｂ２、及び絶縁層４１ｃに接して設けられている。また絶縁層２７は、導電層２５の開口２０側の側面だけでなく、反対側の側面にも接して設けられている。

【0149】

絶縁層２７は、例えば開口２０及び開口１５を形成した後に、被覆性の高い成膜方法により、当該開口を覆う絶縁膜を成膜したのちに、異方性のエッチングを行うことで形成することができる。絶縁層２７は、サイドウォール絶縁膜とも呼ぶことができる。

【0150】

図８（Ａ）の右側に示す開口１５は、導電層２６を貫通するように設けられている。なお、図８（Ｂ）に示すように、導電層２６と重なる部分には開口１５を配置しない構成とすることもできる。

【0151】

また、図８（Ｃ）には、導電層２３及び絶縁層２２を設けない場合の例を示している。このとき、導電層２６がゲート電極として機能し、絶縁層２７がゲート絶縁層として機能する。また保護層として機能する絶縁層４４は、開口２０内において半導体層２１の上面及び側面に接して設けられている。また絶縁層４４は、開口１５内において、絶縁層２７、及び絶縁層１２と接して設けられている。

【0152】

図８（Ｃ）に示す例では、ゲート電極として機能する導電層２６が半導体層２１の周囲を囲う構成であるため、ＧＡＡ（Ｇａｔｅ Ａｌｌ Ａｒｏｕｎｄ）構造とも呼ぶことができる。一方、図１等で示した構成は、半導体層２１がゲート電極として機能する導電層２３の周囲を囲う構成であるため、ＣＡＡ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｌｌ Ａｒｏｕｎｄ）構造とも呼ぶことができる。

【0153】

［作製方法例］
続いて、本発明の一態様の半導体装置の作製方法について説明する。ここでは、図１で例示した構成について説明する。

【0154】

なお、半導体装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。

【0155】

また、半導体装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。

【0156】

スパッタリング法にはスパッタリング用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタリング法、直流電源を用いるＤＣスパッタリング法、さらにパルス的に電極に印加する電圧を変化させるパルスＤＣスパッタリング法がある。ＲＦスパッタリング法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタリング法は主に金属導電膜を成膜する場合に用いられる。また、パルスＤＣスパッタリング法は、主に、酸化物、窒化物、炭化物などの化合物をリアクティブスパッタリング法で成膜する際に用いられる。

【0157】

ＣＶＤ法は、プラズマを利用するプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法、熱を利用する熱ＣＶＤ（ＴＣＶＤ：Ｔｈｅｒｍａｌ ＣＶＤ）法、光を利用する光ＣＶＤ（Ｐｈｏｔｏ ＣＶＤ）法などに分類できる。さらに用いる原料ガスによって金属ＣＶＤ（ＭＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ ＣＶＤ）法、有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法に分けることができる。

【0158】

プラズマＣＶＤ法は、比較的低温で高品質の膜が得られる。また、熱ＣＶＤ法は、プラズマを用いないため、被処理物へのプラズマダメージを小さくすることが可能である。また、熱ＣＶＤ法では、成膜中のプラズマダメージが生じないため、欠陥の少ない膜が得られる。

【0159】

ＡＬＤ法としては、プリカーサ及びリアクタントの反応を熱エネルギーのみで行う熱ＡＬＤ法、プラズマ励起されたリアクタントを用いるＰＥＡＬＤ法などを用いることができる。

【0160】

ＣＶＤ法およびＡＬＤ法はスパッタリング法とは異なり、被処理物の形状の影響を受けにくく、良好な段差被覆性を有する成膜方法である。特に、ＡＬＤ法は、優れた段差被覆性と、優れた厚さの均一性を有するため、アスペクト比の高い開口部の表面を被覆する場合などに好適である。ただし、ＡＬＤ法は、比較的成膜速度が遅いため、成膜速度の速いＣＶＤ法などの他の成膜方法と組み合わせて用いることが好ましい場合もある。

【0161】

ＣＶＤ法では、原料ガスの流量比によって、任意の組成の膜を成膜することができる。例えば、ＣＶＤ法では、成膜しながら原料ガスの流量比を変化させることによって、組成が連続的に変化した膜を成膜することができる。原料ガスの流量比を変化させながら成膜する場合、複数の成膜室を用いて成膜する場合と比べて、搬送または圧力調整に掛かる時間を要さない分、成膜に掛かる時間を短くすることができる。したがって、半導体装置の生産性を高めることができる場合がある。

【0162】

ＡＬＤ法では、異なる複数種のプリカーサを同時に導入することで任意の組成の膜を成膜することができる。または、異なる複数種のプリカーサを導入する場合、各プリカーサのサイクル数を制御することで任意の組成の膜を成膜することができる。またＣＶＤ法と同様に、組成が連続的に変化した膜を成膜することができる。

【0163】

また、半導体装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工することもできる。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成することもできる。

【0164】

フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の２つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。

【0165】

フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、ＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行うこともできる。また、露光に用いる光として、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ－Ｖｉｏｌｅｔ）光、Ｘ線を用いることもできる。また、露光に用いる光に代えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。

【0166】

薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。ウェットエッチング法は、主に等方性のエッチングに適している。一方、ドライエッチング法は、エッチング装置及びエッチング条件により、等方性のエッチング、および異方性のエッチングの両方を実施することができる。

【0167】

図９（Ａ）乃至図１０（Ｃ）は、以下で説明する半導体装置の作製方法における、各工程における断面図である。

【0168】

まず、基板１１を準備し、基板１１上に絶縁層１２を形成する。

【0169】

基板１１としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。基板として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコン、または炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム、窒化ガリウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などの半導体基板を用いることができる。

【0170】

絶縁層１２としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層１２の成膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などを用いることができる。絶縁層１２の被形成面が平坦でない場合には、絶縁層１２の成膜後に絶縁層１２の上面が平坦となるように平坦化処理を行うこともできる。

【0171】

続いて、絶縁層１２上に導電膜を成膜し、当該導電膜上にレジストマスクを形成して、導電膜の不要な部分をエッチングにより除去することで、導電層２４を形成する。導電層２４となる導電膜としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法などの成膜方法を用いることができる。

【0172】

続いて、導電層２４及び絶縁層１２上に、絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃを形成する。絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃはそれぞれスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などを適宜用いることができる。ここで、絶縁層４１ｂは、絶縁層４１ａ及び絶縁層４１ｃとは組成または構成元素の異なる絶縁膜を用いることが好ましい。

【0173】

また、絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃの厚さがトランジスタのチャネル長に影響するため、絶縁層４１ａ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ｃのそれぞれの厚さにばらつきが生じないようにすることが重要である。

【0174】

絶縁層４１ｂは、後に半導体層２１が接する膜であるため、加熱により酸素が放出される程度に酸素を多く含み、且つ、水素の含有量の少ない酸化物膜を用いることが好ましい。絶縁層４１ｂは、ＰＥＣＶＤ法、スパッタリング法、ＡＬＤ法などの成膜方法により成膜できるが、特にスパッタリング法により成膜することが好ましい。特に、成膜ガスに水素が含まれるガスを用いず、且つ、酸素を含むガスを用いて成膜することにより、水素含有量が極めて少なく、且つ、酸素を過剰に含む絶縁層４１ｂを成膜することができる。このように、絶縁層４１ｂを成膜することで、絶縁層４１ｂから半導体層２１のチャネル形成領域に酸素を供給し、酸素欠損の低減を図ることができる。

【0175】

また、絶縁層４１ｂの成膜後であって、絶縁層４１ｃの成膜前に、絶縁層４１ｂに酸素を供給する処理を行うこともできる。絶縁層４１ｂに酸素を供給する方法としては、酸素雰囲気下における加熱処理、酸素雰囲気下におけるプラズマ処理などが挙げられる。また、絶縁層４１ｂ上に、スパッタリング法により酸素雰囲気下で酸化物膜を成膜することで酸素を供給することもできる。その後、当該酸化物膜を除去することもできる。また、イオン注入法、イオンドーピング法、または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により、酸素（酸素ラジカル、酸素原子、または酸素イオンのいずれかを含む）を供給することもできる。

【0176】

続いて、絶縁層４１ｃ上に導電膜２５ｆを成膜する（図９（Ａ））。導電膜２５ｆはスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などの成膜方法により成膜できる。

【0177】

続いて、導電膜２５ｆ、絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａに、導電層２４に達する開口２０、並びに絶縁層１２に達する開口１５ａ及び開口１５ｂを形成する（図９（Ｂ））。

【0178】

絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａに、開口２０、開口１５ａ、及び開口１５ｂを形成する際、導電膜２５ｆをハードマスクに用いることもできる。このとき、まずレジストマスクを用いて導電膜２５ｆに開口を形成する。その後、導電膜２５ｆをマスクとして、絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａを順にエッチングして、開口２０、開口１５ａ、及び開口１５ｂを形成することができる。なお、レジストマスクは導電膜２５ｆのエッチング後に除去することもできるし、絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａのエッチング中に除去することもできるし、開口２０、開口１５ａ、及び開口１５ｂの形成後に除去することもできる。

【0179】

導電膜２５ｆ、絶縁層４１ｃ、絶縁層４１ｂ、及び絶縁層４１ａのエッチングは、それぞれドライエッチングを用いることで、微細な開口２０、開口１５ａ、及び開口１５ｂを形成することができる。なおこれに限られず、ウェットエッチングとドライエッチングとを組み合わせることもできるし、ウェットエッチングにより加工することもできる。

【0180】

開口２０の側壁は、導電層２４の上面に対して垂直に近い形状にすると、開口２０の面積を小さくできるため好ましい。このような構成とすることで、占有面積の小さなトランジスタを作製することができる。または、開口２０の側壁をテーパ形状とすることもできる。テーパ形状とすることで、開口２０の内部に形成する膜の被覆性を高めることができる。なお開口１５ａ、１５ｂも同様である。

【0181】

開口２０の最大幅（平面視において開口２０が円形である場合は最大径）は、できるだけ微細であることが好ましい。例えば、開口２０の最大幅は、２μｍ以下、１μｍ以下、５００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、又は２０ｎｍ以下であって、５ｎｍ以上であることが好ましい。特に、開口２０を極めて微細に加工するには、ＥＵＶ光などの短波長の光、または電子ビームを用いたリソグラフィー法を用いることが好ましい。

【0182】

ここでは、開口２０と、開口１５ａ及び開口１５ｂとを同一工程により同時に形成する。これにより、作製工程を簡略化することができる。なおこのとき、開口２０と開口１５ａ及び１５ｂとで、底部に位置する層が異なる。そのため、絶縁層４１（より具体的には絶縁層４１ｃ）のエッチングの条件によっては、開口２０の底部に位置する導電層２４、開口１５ａ及び１５ｂの底部に位置する絶縁層１２のいずれか一方、または双方は、その上部の一部がエッチングされる場合がある。

【0183】

なお、開口１５ａ及び開口１５ｂと、開口２０とを、別々の工程で形成することもできる。これにより、図５で例示した各種開口１５と、開口２０とを作り分けることができる。

【0184】

続いて、加熱処理を行うこともできる。加熱処理は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下、さらに好ましくは３２０℃以上４５０℃以下で行うことができる。なお、加熱処理は、窒素ガスもしくは不活性ガスの雰囲気、または酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上、もしくは１０％以上含む雰囲気で行う。例えば、窒素ガスと酸素ガスの混合雰囲気で加熱処理をする場合、酸素ガスを２０％程度にすることが好ましい。また、加熱処理は減圧状態で行うこともできる。または、窒素ガスもしくは不活性ガスの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、１％以上、または１０％以上含む雰囲気で加熱処理を行うこともできる。以上のような加熱処理を行うことで、半導体層となる酸化物半導体膜の成膜前に、絶縁層４１などに含まれる、水、水素などの不純物を低減できる。

【0185】

また、上記加熱処理で用いるガスは、高純度化されていることが好ましい。例えば、上記加熱処理で用いるガスに含まれる水分量が１ｐｐｂ以下、好ましくは０．１ｐｐｂ以下、より好ましくは０．０５ｐｐｂ以下にする。高純度化されたガスを用いて加熱処理を行うことで、絶縁層４１などに水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。

【0186】

続いて、導電膜２５ｆ、絶縁層４１ｃ、開口２０、開口１５ａ、開口１５ｂ等を覆って半導体層２１となる半導体膜２１ｆを成膜する（図９（Ｃ））。

【0187】

半導体膜２１ｆとしては、酸化物半導体膜を用いることができる。当該酸化物半導体膜の成膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などを適宜用いることができる。開口２０の側壁がテーパ形状を有する場合には、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜することができる。また、開口２０の側壁が基板１１上面に対して概略垂直、または逆テーパ形状である場合には、当該酸化物半導体膜の成膜は、被覆性が良好な成膜方法を用いることが好ましく、ＣＶＤ法またはＡＬＤ法などを用いることがより好ましい。例えば、当該酸化物半導体膜として、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物を成膜することができる。

【0188】

また、酸化物半導体膜の成膜中、または成膜後に、酸素を含む雰囲気でマイクロ波処理を行うことで、当該酸化物半導体膜中の不純物濃度を低減させる処理を行うこともできる。なお、不純物としては、特に、水素、及び炭素が挙げられる。また、マイクロ波処理を行うことで、酸化物半導体膜の結晶性を高めることができる場合がある。ここで、マイクロ波処理とは、例えばマイクロ波を用いて高密度プラズマを発生させる電源を有する装置を用いた処理のことを指す。

【0189】

また、半導体層２１を積層構造とする場合、各層の成膜方法は同じとすることもできるし、異ならせることもできる。例えば、半導体層２１を２層の積層構造とする場合、酸化物半導体膜の下層をスパッタリング法で成膜し、酸化物半導体膜の上層をＡＬＤ法で成膜することもできる。スパッタリング法を用いて成膜された酸化物半導体膜は結晶性を有しやすい。そこで、結晶性を有する酸化物半導体膜を酸化物半導体膜の下層として設けることで、酸化物半導体膜の上層の結晶性を高めることができる。また、スパッタリング法で成膜した酸化物半導体膜の下層にピンホールまたは段切れなどが形成されたとしても、それらと重畳する部分を、被覆性の良好なＡＬＤ法で成膜した酸化物半導体膜の上層で塞ぐことができる。

【0190】

半導体膜は、例えば金属酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により形成することが好ましい。

【0191】

半導体膜は、可能な限り欠陥の少ない緻密な膜とすることが好ましい。また、半導体膜は、可能な限り水素、水などの不純物が低減され、高純度な膜であることが好ましい。特に、半導体膜として、結晶性を有する金属酸化物膜を用いることが好ましい。

【0192】

また、金属酸化物膜を成膜する際に、酸素ガスと、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キセノンガスなど）とを混合させることもできる。なお、金属酸化物膜を成膜する際の成膜ガス全体に占める酸素ガスの割合（以下、酸素流量比ともいう）が高いほど、金属酸化物膜の結晶性を高めることができ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。一方、酸素流量比が低いほど、金属酸化物膜の結晶性が低くなり、オン電流が高められたトランジスタとすることができる。

【0193】

金属酸化物膜を成膜する際、基板温度が高いほど、結晶性が高く、緻密な金属酸化物膜とすることができる。一方、基板温度が低いほど、結晶性が低く、電気伝導性の高い金属酸化物膜とすることができる。

【0194】

金属酸化物膜の成膜条件としては、基板温度を室温以上２５０℃以下、好ましくは室温以上２００℃以下、より好ましくは基板温度を室温以上１４０℃以下とすることができる。例えば基板温度を、室温以上１４０℃未満とすると、生産性が高くなり好ましい。また、基板温度を室温とする、または意図的に加熱しない状態で、金属酸化物膜を成膜することにより、結晶性を低くすることができる。

【0195】

ＡＬＤ法を用いる場合、熱ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはＰＥＡＬＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＬＤ）等の成膜方法を用いることが好ましい。熱ＡＬＤ法は極めて高い段差被覆性を示すため好ましい。またＰＥＡＬＤ法は、高い段差被覆性を示すことに加え低温成膜が可能であるため好ましい。

【0196】

例えば、半導体層２１に金属酸化物を用いる場合、構成する金属元素を含むプリカーサと、酸化剤と、を用いてＡＬＤ法により成膜することができる。

【0197】

例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物を成膜する場合には、インジウムを含むプリカーサ、ガリウムを含むプリカーサ、および亜鉛を含むプリカーサの、３つのプリカーサを用いることができる。または、インジウムを含むプリカーサと、ガリウム及び亜鉛を含むプリカーサの２つのプリカーサを用いることもできる。

【0198】

インジウムを含むプリカーサとして、トリエチルインジウム、トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオン酸）インジウム、シクロペンタジエニルインジウム、塩化インジウム（ＩＩＩ）、（３－（ジメチルアミノ）プロピル）ジメチルインジウムなどを用いることができる。

【0199】

また、ガリウムを含むプリカーサとして、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリス（ジメチルアミド）ガリウム（ＩＩＩ）、ガリウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート、トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオン酸）ガリウム、ジメチルクロロガリウム、ジエチルクロロガリウム、塩化ガリウム（ＩＩＩ）などを用いることができる。

【0200】

また、亜鉛を含むプリカーサとして、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ビス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオン酸）亜鉛、塩化亜鉛などを用いることができる。

【0201】

酸化剤としては、例えば、オゾン、酸素、水などを用いることができる。

【0202】

得られる膜の組成を制御する方法としては、原料ガスの流量比、原料ガスを流す時間、原料ガスを流す順番などを調整することが挙げられる。また、これらを調整することで、組成が連続して変化する膜を成膜することもできる。また、組成の異なる２以上の膜を連続して成膜することも可能となる。

【0203】

続いて、加熱処理を行うことにより、絶縁層４１ｂから半導体膜２１ｆに酸素を供給することができる。また、加熱処理により、半導体膜２１ｆ中の水素、及び半導体膜２１ｆの表面に吸着した水などを除去することができる。加熱処理の方法としては、上記記載を参照することができる。

【0204】

続いて、半導体膜２１ｆの不要な部分をエッチングにより除去することで、半導体層２１を形成する。続いて、導電膜２５ｆの不要な部分をエッチングにより除去することで、導電層２５を形成する（図１０（Ａ））。ここでは、半導体層２１と導電層２５とを同一のフォトマスクを用いて加工した場合の例を示している。これにより、作製工程が簡略化できるため好ましい。なお、半導体層２１と導電層２５とを別々のフォトマスクを用いて加工することもできる。

【0205】

半導体層２１の形成後、開口１５ａ、１５ｂのそれぞれの側壁が露出した状態となる。より具体的には、少なくとも絶縁層４１ｂの一部が露出した状態となる。この状態で、加熱処理を行うことより、開口１５ａ、１５ｂから外部に、絶縁層４１ｂ中の過剰な酸素１６を放出することができる。なお、これより後に行われる高温下の処理（例えば成膜工程）等がある場合には、その処理中にも絶縁層４１ｂから酸素を放出できるため、ここでの加熱処理を省略することもできる。例えば、高温下の処理としては、後の絶縁層２２の成膜工程、絶縁層４４の成膜工程などが挙げられる。

【0206】

加熱処理は、貴ガス、または窒素を含む雰囲気で行うことができる。または、超乾燥空気（ＣＤＡ：Ｃｌｅａｎ Ｄｒｙ Ａｉｒ）雰囲気で加熱することもできる。また、酸素を含む雰囲気とし、雰囲気中の酸素分圧を制御することで、絶縁層４１ｂからの酸素の脱離量を制御することができる。なお、上記加熱処理の雰囲気に水素、水などができるだけ含まれないことが好ましい。該加熱処理は、電気炉、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置などを用いることができる。ＲＴＡ装置を用いることで、加熱処理時間を短縮することができる。電気炉を用いることで、用いるガスの分圧の制御が容易となる。

【0207】

加熱処理の温度と時間は、絶縁層４１ｂの膜質、開口２０と開口１５ａまたは１５ｂとの距離、脱離させる酸素の量などに応じて、設定することができる。処理温度及び処理時間に比例して、絶縁層４１ｂから脱離する酸素の総量は増大する。

【0208】

例えば、電気炉を用いて、雰囲気を超乾燥空気雰囲気下とした場合、処理時間（昇温時間及び降温時間を除いた時間）は３０分以上８時間以下、より好ましくは４５分以上４時間以下、さらに好ましくは５０分以上２時間以下、代表的には１時間以下とすることが好ましい。処理温度は１００℃以上５５０℃以下、好ましくは２００℃以上５００℃以下、より好ましくは２５０℃以上４５０℃以下で行うことが好ましい。

【0209】

続いて、半導体層２１、導電層２５、絶縁層４１、絶縁層１２などを覆って、絶縁層２２を形成する。絶縁層２２の成膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などを適宜用いることができる。

【0210】

絶縁層２２は、開口２０内おける半導体層２１の側面に、出来るだけ均一な厚さで設けることが好ましい。そのため被覆性に極めて優れた成膜方法であるＣＶＤ法またはＡＬＤ法により、絶縁層２２を形成することが特に好ましい。なお、開口２０の側壁がテーパ形状である場合には、絶縁層２２を、スパッタリング法などの成膜方法を用いて成膜することができる。

【0211】

絶縁層２２の形成後、絶縁層４１ｂから酸素を脱離させるための加熱処理を行うこともできる。これにより、絶縁層４１ｂから絶縁層２２を介して過剰な酸素を外部に放出させることができる。

【0212】

続いて、絶縁層２２を覆って導電膜を成膜し、不要な部分をエッチングにより除去することにより、導電層２３を形成する（図１０（Ｂ））。

【0213】

以上の工程により、トランジスタ１０を作製することができる。

【0214】

その後、導電層２３及び絶縁層２２を覆って、絶縁層４４を形成する（図１０（Ｃ））。絶縁層４４は、絶縁層４１ａまたは絶縁層４１ｂと同様の方法により形成することができる。

【0215】

絶縁層４４の形成後、絶縁層４１ｂから酸素を脱離させるための加熱処理を行うこともできる。これにより、絶縁層４１ｂから絶縁層２２及び絶縁層４４を介して過剰な酸素を外部に放出させることができる。

【0216】

絶縁層４１ｂから酸素を脱離させるための加熱処理は、半導体層２１の形成後であればどのタイミングで行うこともできる。また加熱処理は１度に限られず、複数回行うこともできる。また、半導体層２１の形成後に行われる高温下の処理（例えば成膜工程など）がある場合には、当該加熱処理と兼ねることができる場合もある。

【0217】

以上が、作製方法例についての説明である。

【0218】

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。

【0219】

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置が適用された表示装置について図面を参照して説明する。

【0220】

本実施の形態の表示装置は、高解像度の表示装置または大型な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、及び、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、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、及び、音響再生装置の表示部に用いることができる。

【0221】

また、本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、及び、ブレスレット型などの情報端末機（ウェアラブル機器）の表示部、並びに、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などのＶＲ向け機器、及び、メガネ型のＡＲ向け機器などの頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。

【0222】

本発明の一態様の半導体装置は、表示装置、または、当該表示装置を有するモジュールに用いることができる。当該表示装置を有するモジュールとしては、当該表示装置にフレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、ＦＰＣと記す）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のコネクターが取り付けられたモジュール、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式もしくはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により集積回路（ＩＣ）が実装されたモジュール等が挙げられる。

【0223】

図１１に、表示装置１００Ａの斜視図を示す。

【0224】

表示装置１００Ａは、基板１５２と基板１５１とが貼り合わされた構成を有する。図１１では、基板１５２を破線で示している。

【0225】

表示装置１００Ａは、表示部１６２、接続部１４０、回路部１６４、配線１６５等を有する。図１１では表示装置１００ＡにＩＣ１７３及びＦＰＣ１７２が実装されている例を示している。そのため、図１１に示す構成は、表示装置１００Ａと、ＩＣと、ＦＰＣと、を有する表示モジュールということもできる。

【0226】

接続部１４０は、表示部１６２の外側に設けられる。接続部１４０は、表示部１６２の一辺または複数の辺に沿って設けることができる。接続部１４０は、単数にすることもできるし、複数にすることもできる。図１１では、表示部１６２の四辺を囲むように接続部１４０が設けられている例を示す。接続部１４０では、表示素子の共通電極と、導電層とが電気的に接続されており、共通電極に電位を供給することができる。

【0227】

回路部１６４は、例えば走査線駆動回路（ゲートドライバともいう）を有する。また、回路部１６４は、走査線駆動回路及び信号線駆動回路（ソースドライバともいう）の双方を有することもできる。

【0228】

配線１６５は、表示部１６２及び回路部１６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ１７２を介して外部から配線１６５に入力される、またはＩＣ１７３から配線１６５に入力される。

【0229】

図１１では、ＣＯＧ方式またはＣＯＦ方式等により、基板１５１にＩＣ１７３が設けられている例を示す。ＩＣ１７３には、例えば、走査線駆動回路及び信号線駆動回路のうち一方または双方を有するＩＣを適用できる。なお、表示装置１００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成とすることもできる。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装することもできる。

【0230】

本発明の一態様の半導体装置は、例えば、表示装置１００Ａの表示部１６２及び回路部１６４の一方または双方に適用することができる。また、本発明の一態様の半導体装置は、ＩＣ１７３に適用することもできる。

【0231】

例えば、本発明の一態様の半導体装置を表示装置の画素回路に適用する場合、画素回路の占有面積を縮小することができ、高精細の表示装置とすることができる。また、例えば、本発明の一態様の半導体装置を表示装置の駆動回路（例えば、ゲート線駆動回路及びソース線駆動回路の一方または双方）に適用する場合、駆動回路の占有面積を縮小することができ、狭額縁の表示装置とすることができる。また、本発明の一態様の半導体装置は、電気特性が良好であるため、表示装置に用いることで表示装置の信頼性を高めることができる。

【0232】

表示部１６２は、表示装置１００Ａにおける画像を表示する領域であり、周期的に配列された複数の画素２１０を有する。図１１には、１つの画素２１０の拡大図を示している。

【0233】

本実施の形態の表示装置における画素の配列に特に限定はなく、様々な方法を適用することができる。画素の配列としては、例えば、ストライプ配列、Ｓストライプ配列、マトリクス配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などが挙げられる。

【0234】

図１１に示す画素２１０は、赤色の光を呈する副画素２１０Ｒ、緑色の光を呈する副画素２１０Ｇ、及び、青色の光を呈する副画素２１０Ｂを有する。

【0235】

表示素子としては、様々な素子を用いることができ、例えば、液晶素子及び発光素子が挙げられる。その他、シャッター方式または光干渉方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、または電子粉流体（登録商標）方式等を適用した表示素子などを用いることもできる。また、光源と、量子ドット材料による色変換技術と、を用いたＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ ＬＥＤ）を用いることもできる。

【0236】

液晶素子としては、例えば、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、及び、半透過型の液晶素子が挙げられる。

【0237】

発光素子としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤ）、半導体レーザなどの、自発光型の発光素子が挙げられる。ＬＥＤとして、例えば、ミニＬＥＤ、マイクロＬＥＤなどを用いることができる。

【0238】

発光素子が有する発光物質としては、例えば、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）、及び、無機化合物（量子ドット材料等）が挙げられる。

【0239】

発光素子の発光色は、赤外、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄、または白などとすることができる。また、発光素子にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度を高めることができる。

【0240】

発光素子が有する一対の電極のうち、一方の電極は陽極として機能し、他方の電極は陰極として機能する。なお、本発明の一態様の表示装置は、発光素子が形成されている基板とは反対方向に光を射出する上面射出型（トップエミッション型）、発光素子が形成されている基板側に光を射出する下面射出型（ボトムエミッション型）、両面に光を射出する両面射出型（デュアルエミッション型）のいずれとすることもできる。

【0241】

図１２に、表示装置１００Ａの、ＦＰＣ１７２を含む領域の一部、回路部１６４の一部、表示部１６２の一部、接続部１４０の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。

【0242】

図１２に示す表示装置１００Ａは、基板１５１と基板１５２の間に、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂ、発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ等を有する。発光素子１３０Ｒは、赤色の光を呈する副画素２１０Ｒが有する表示素子であり、発光素子１３０Ｇは、緑色の光を呈する副画素２１０Ｇが有する表示素子であり、発光素子１３０Ｂは、青色の光を呈する副画素２１０Ｂが有する表示素子である。

【0243】

表示装置１００Ａには、ＳＢＳ（Ｓｉｄｅ Ｂｙ Ｓｉｄｅ）構造が適用されている。ＳＢＳ構造は、発光素子ごとに材料及び構成を最適化することができるため、材料及び構成の選択の自由度が高まり、輝度の向上及び信頼性の向上を図ることが容易となる。

【0244】

また、表示装置１００Ａは、トップエミッション型である。トップエミッション型は、トランジスタ等を発光素子の発光領域と重ねて配置できるため、ボトムエミッション型に比べて画素の開口率を高めることができる。

【0245】

トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂは、いずれも基板１５１上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程により作製することができる。

【0246】

基板１５１上には絶縁層１１０が設けられ、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂは、それぞれ絶縁層１１０に設けられた開口部に設けられている。絶縁層１１０は基板１５１側から絶縁層１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが積層された構成を有する。

【0247】

本実施の形態では、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂには、半導体に酸化物半導体が適用され、寄生容量が低減された、本発明の一態様のトランジスタを用いる例を示す。例えばトランジスタ２０５Ｒ、２０５Ｇ、及び２０５Ｂは、発光素子に流れる電流を制御するための、駆動トランジスタとして機能する。回路部１６４に設けられたトランジスタ２０５Ｄは、駆動回路の一部を構成するトランジスタである。

【0248】

具体的には、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂは、それぞれ、ゲートとして機能する導電層１０４、ゲート絶縁層として機能する絶縁層１０６、それぞれソース電極またはドレイン電極の一方として機能する導電層１０９、その他方として機能する導電層１０７、半導体層１０８などを有する。導電層１０９及び導電層１０７は、半導体層１０８と接する。また、導電層１０７と接する導電層１１２ａと、導電層１０９と接する導電層１１２ｂが設けられる。導電層１１２ａ及び導電層１１２ｂは、それぞれ導電層１０７及び導電層１０９よりも低抵抗な導電性材料を含み、配線として機能する。ここでは、同一の膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。

【0249】

このように、表示装置１００Ａは、表示部１６２及び回路部１６４の双方に、本発明の一態様のトランジスタを有する。表示部１６２に本発明の一態様のトランジスタを用いることで、画素サイズを縮小でき、高精細化を図ることができる。また、回路部１６４に本発明の一態様のトランジスタを用いることで、回路部１６４の占有面積を小さくでき、狭額縁化を図ることができる。また表示部１６２及び回路部１６４の一方又は双方に本発明の一態様のトランジスタを用いることで、配線の負荷を低減できるため、高速動作が可能な表示装置、大型の表示装置、または解像度の高い（画素数の多い）表示装置を実現できる。本発明の一態様のトランジスタについては、先の実施の形態の記載を参照できる。

【0250】

さらに、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂのそれぞれの近傍には、開口部２０６が設けられている。開口部２０６には、絶縁層１１０を貫通し、導電層１０７に達する開口が設けられている。さらに開口部２０６を覆って絶縁層１０６及び絶縁層２１８が設けられている。開口部２０６において、絶縁層１１０ｂの側面は絶縁層１０６と接している。これにより、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂの信頼性を高めることができる。

【0251】

なお、本実施の形態の表示装置が有するトランジスタは、本発明の一態様のトランジスタのみに限定されない。例えば、本発明の一態様のトランジスタと、他の構造のトランジスタと、を組み合わせて有することもできる。

【0252】

本実施の形態の表示装置は、例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタのいずれか一以上を有することもできる。本実施の形態の表示装置が有するトランジスタは、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれとすることもできる。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートを設けることもできる。

【0253】

本実施の形態の表示装置は、シリコンをチャネル形成領域に用いたトランジスタ（Ｓｉトランジスタ）を有することもできる。シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン等が挙げられる。特に、半導体層にＬＴＰＳを有するトランジスタ（以下、ＬＴＰＳトランジスタともいう）を用いることができる。ＬＴＰＳトランジスタは、電界効果移動度が高く、周波数特性が良好である。また、非晶質シリコンは、大面積のガラス基板上に均一に成膜することができるため、半導体層に非晶質シリコンを有するトランジスタは生産性に優れる。

【0254】

また、本実施の形態の表示装置は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）に代表される酸化物半導体（ＯＳ：Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）をチャネル形成領域に用いたトランジスタ（ＯＳトランジスタ）を有することもできる。例えば、チャネルが形成される半導体にシリコンを用いたトランジスタと、酸化物半導体を用いたトランジスタとが混在した表示装置とすることもできる。

【0255】

回路部１６４が有するトランジスタと、表示部１６２が有するトランジスタは、同じ構造とすることもできるし、異なる構造にすることもできる。回路部１６４が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じにすることもできるし、２種類以上にすることもできる。同様に、表示部１６２が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じにすることもできるし、２種類以上にすることもできる。

【0256】

表示部１６２が有するトランジスタの全てをＯＳトランジスタとすることもできるし、表示部１６２が有するトランジスタの全てをＳｉトランジスタとすることもできるし、表示部１６２が有するトランジスタの一部をＯＳトランジスタとし、残りをＳｉトランジスタとすることもできる。

【0257】

例えば、表示部１６２にＬＴＰＳトランジスタとＯＳトランジスタとの双方を用いることで、消費電力が低く、駆動能力の高い表示装置を実現することができる。また、ＬＴＰＳトランジスタと、ＯＳトランジスタとを、組み合わせる構成をＬＴＰＯと呼称する場合がある。なお、より好適な例としては、配線間の導通、非導通を制御するためのスイッチとして機能するトランジスタ等にＯＳトランジスタを適用し、電流を制御するトランジスタ等にＬＴＰＳトランジスタを適用する構成が挙げられる。

【0258】

例えば、表示部１６２が有するトランジスタの一は、発光素子に流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能し、駆動トランジスタとも呼ぶことができる。駆動トランジスタのソース及びドレインの一方は、発光素子の画素電極と電気的に接続される。

【0259】

一方、表示部１６２が有するトランジスタの他の一は、画素の選択、非選択を制御するためのスイッチとして機能し、選択トランジスタとも呼ぶことができる。選択トランジスタのゲートはゲート線と電気的に接続され、ソース及びドレインの一方は、ソース線（信号線）と電気的に接続される。選択トランジスタには、ＯＳトランジスタを適用することが好ましい。これにより、フレーム周波数を著しく低く（例えば１ｆｐｓ以下）しても、画素の階調を維持することができるため、静止画を表示する際にドライバを停止することで、消費電力を低減することができる。

【0260】

トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂを覆うように、絶縁層２１８が設けられ、絶縁層２１８上に絶縁層２３５が設けられている。

【0261】

絶縁層２１８は、トランジスタの保護層として機能することが好ましい。絶縁層２１８には、水及び水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層２１８をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。

【0262】

絶縁層２１８は、１層以上の無機絶縁膜を有することが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜が挙げられる。これらの無機絶縁膜の具体例は、前述の通りである。

【0263】

絶縁層２３５は、平坦化層としての機能を有することが好ましく、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。また、絶縁層２３５を、有機絶縁膜と、無機絶縁膜との積層構造にすることもできる。絶縁層２３５の最表層は、エッチング保護層としての機能を有することが好ましい。これにより、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂなどの加工時に、絶縁層２３５に凹部が形成されることを抑制することができる。または、絶縁層２３５には、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂなどの加工時に、凹部が設けられる構成とすることもできる。

【0264】

絶縁層２３５上に、発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂが設けられている。

【0265】

発光素子１３０Ｒは、絶縁層２３５上の画素電極１１１Ｒと、画素電極１１１Ｒ上のＥＬ層１１３Ｒと、ＥＬ層１１３Ｒ上の共通電極１１５と、を有する。図１２に示す発光素子１３０Ｒは、赤色の光（Ｒ）を発する。ＥＬ層１１３Ｒは、赤色の光を発する発光層を有する。

【0266】

同様に、発光素子１３０Ｇは、画素電極１１１Ｇ、ＥＬ層１１３Ｇ、及び共通電極１１５を有する。発光素子１３０Ｇは緑色の光（Ｇ）を発し、ＥＬ層１１３Ｇは緑色の光を発する発光層を有する。

【0267】

同様に、発光素子１３０Ｂは、画素電極１１１Ｂ、ＥＬ層１１３Ｂ、及び共通電極１１５を有する。発光素子１３０Ｂは青色の光（Ｂ）を発し、ＥＬ層１１３Ｂは青色の光を発する発光層を有する。

【0268】

なお、図１２では、ＥＬ層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂを全て同じ厚さのように示すが、これに限られない。ＥＬ層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂのそれぞれは膜厚が異なる構成とすることもできる。例えば、ＥＬ層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの膜厚を、それぞれの発する光を強める光路長に対応して設定することが好ましい。これにより、マイクロキャビティ構造を実現し、各発光素子から射出される光の色純度を高めることができる。

【0269】

画素電極１１１Ｒは、絶縁層１０６、絶縁層２１８、及び絶縁層２３５に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５Ｒが有する導電層１１２ｂと電気的に接続されている。同様に、画素電極１１１Ｇは、トランジスタ２０５Ｇが有する導電層１１２ｂと電気的に接続され、画素電極１１１Ｂは、トランジスタ２０５Ｂが有する導電層１１２ｂと電気的に接続されている。

【0270】

画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのそれぞれの端部は、絶縁層２３７によって覆われている。絶縁層２３７は、隔壁（土手、バンク、スペーサともいう）として機能する。絶縁層２３７は、無機絶縁材料及び有機絶縁材料の一方または双方を用いて、単層構造または積層構造で設けることができる。絶縁層２３７には、例えば、絶縁層２１８に用いることができる材料及び絶縁層２３５に用いることができる材料を適用できる。絶縁層２３７により、画素電極と共通電極とを電気的に絶縁することができる。また、絶縁層２３７により、隣接する発光素子同士を電気的に絶縁することができる。

【0271】

共通電極１１５は、発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂに共通して設けられる一続きの膜である。複数の発光素子が共通して有する共通電極１１５は、接続部１４０に設けられた導電層１２３と電気的に接続される。導電層１２３には、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂと同じ材料及び同じ工程で形成された導電層を用いることが好ましい。

【0272】

本発明の一態様の表示装置において、画素電極と共通電極のうち、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

【0273】

また、光を取り出さない側の電極にも可視光を透過する導電膜を用いることもできる。この場合、反射層と、ＥＬ層との間に当該電極を配置することが好ましい。つまり、ＥＬ層の発光は、当該反射層によって反射されて、表示装置から取り出される構成とすることもできる。

【0274】

発光素子の一対の電極を形成する材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを適宜用いることができる。当該材料としては、具体的には、アルミニウム、マグネシウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛、インジウム、スズ、モリブデン、タンタル、タングステン、パラジウム、金、白金、銀、イットリウム、ネオジムなどの金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金が挙げられる。また、当該材料としては、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ酸化物、ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｚｎ酸化物）、及びＩｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物などを挙げることができる。また、当該材料としては、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金（Ａｌ－Ｎｉ－Ｌａ）等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）、並びに、銀とマグネシウムの合金（Ｍｇ－Ａｇ）、及び、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ、ＡＰＣとも記す）等の銀を含む合金が挙げられる。その他、当該材料としては、上記例示のない元素周期表の第１族または第２族に属する元素（例えば、リチウム、セシウム、カルシウム、ストロンチウム）、ユウロピウム、イッテルビウムなどの希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等が挙げられる。

【0275】

発光素子には、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光素子が有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性及び反射性を有する電極（半透過・半反射電極）であることが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極（反射電極）であることが好ましい。発光素子がマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光素子から射出される光を強めることができる。

【0276】

透明電極の光の透過率は、４０％以上とする。例えば、発光素子の透明電極には、可視光（波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の光）の透過率が４０％以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、１０％以上９５％以下、好ましくは３０％以上８０％以下とする。反射電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、１×１０^－２Ωｃｍ以下が好ましい。

【0277】

ＥＬ層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂは、それぞれ、島状に設けられている。図１２では、隣り合うＥＬ層１１３Ｒの端部とＥＬ層１１３Ｇの端部とが重なっており、隣り合うＥＬ層１１３Ｇの端部とＥＬ層１１３Ｂの端部とが重なっており、隣り合うＥＬ層１１３Ｒの端部とＥＬ層１１３Ｂの端部とが重なっている。ファインメタルマスクを用いて島状のＥＬ層を成膜する場合、図１２に示すように、隣り合うＥＬ層の端部同士が重なることがあるが、これに限られない。つまり、隣り合うＥＬ層同士は重ならず、互いに離隔される構成とすることもできる。また、表示装置において、隣り合うＥＬ層同士が重なっている部分と、隣り合うＥＬ層同士が重ならず離隔されている部分と、の双方が存在する構成とすることもできる。

【0278】

ＥＬ層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂは、それぞれ、少なくとも発光層を有する。発光層は、１種または複数種の発光物質を有する。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、または赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。

【0279】

発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、ＴＡＤＦ材料、及び量子ドット材料などが挙げられる。

【0280】

発光層は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種または複数種の有機化合物（ホスト材料、アシスト材料等）を有することもできる。１種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性の高い物質（正孔輸送性材料）及び電子輸送性の高い物質（電子輸送性材料）の一方または双方を用いることができる。また、１種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質、バイポーラ性材料ともいう）、またはＴＡＤＦ材料を用いることもできる。

【0281】

発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質（燐光材料）へのエネルギー移動であるＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光素子の高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。

【0282】

ＥＬ層は、発光層の他に、正孔注入性の高い物質を含む層（正孔注入層）、正孔輸送性材料を含む層（正孔輸送層）、電子ブロック性の高い物質を含む層（電子ブロック層）、電子注入性の高い物質を含む層（電子注入層）、電子輸送性材料を含む層（電子輸送層）、及び、正孔ブロック性の高い物質を含む層（正孔ブロック層）のうち一つまたは複数を有することができる。その他、ＥＬ層は、バイポーラ性材料及びＴＡＤＦ材料の一方または双方を含むこともできる。

【0283】

発光素子には低分子化合物及び高分子化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含むこともできる。発光素子を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

【0284】

発光素子には、シングル構造（発光ユニットを１つだけ有する構造）を適用することもできるし、タンデム構造（発光ユニットを複数有する構造）を適用することもできる。発光ユニットは、少なくとも１層の発光層を有する。タンデム構造は、複数の発光ユニットが電荷発生層を介して直列に接続された構成である。電荷発生層は、一対の電極間に電圧を印加したときに、２つの発光ユニットの一方に電子を注入し、他方に正孔を注入する機能を有する。タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光素子とすることができる。また、タンデム構造は、シングル構造と比べて、同じ輝度を得るために必要な電流を低減できるため、信頼性を高めることができる。なお、タンデム構造をスタック構造と呼ぶこともできる。

【0285】

図１２において、タンデム構造の発光素子を用いる場合、ＥＬ層１１３Ｒは、赤色の光を発する発光ユニットを複数有する構造であり、ＥＬ層１１３Ｇは、緑色の光を発する発光ユニットを複数有する構造であり、ＥＬ層１１３Ｂは、青色の光を発する発光ユニットを複数有する構造であると好ましい。

【0286】

発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ上には保護層１３１が設けられている。保護層１３１と基板１５２は接着層１４２を介して接着されている。基板１５２には、遮光層１１７が設けられている。発光素子の封止には、例えば、固体封止構造または中空封止構造が適用できる。図１２では、基板１５２と基板１５１との間の空間が、接着層１４２で充填されており、固体封止構造が適用されている。または、当該空間を不活性ガス（窒素またはアルゴンなど）で充填し、中空封止構造を適用することもできる。このとき、接着層１４２は、発光素子と重ならないように設けることもできる。また、当該空間を、枠状に設けられた接着層１４２とは異なる樹脂で充填することもできる。

【0287】

保護層１３１は、少なくとも表示部１６２に設けられており、表示部１６２全体を覆うように設けられていることが好ましい。発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ上に保護層１３１を設けることで、発光素子の信頼性を高めることができる。保護層１３１は、表示部１６２だけでなく、接続部１４０及び回路部１６４を覆うように設けられていることが好ましい。また、保護層１３１は、表示装置１００Ａの端部にまで設けられていることが好ましい。一方で、接続部２０４には、ＦＰＣ１７２と導電層１６６とを電気的に接続させるため、保護層１３１が設けられていない部分が生じる。

【0288】

保護層１３１は単層構造とすることもできるし、２層以上の積層構造とすることもできる。また、保護層１３１の導電性は問わない。保護層１３１としては、絶縁膜、半導体膜、及び、導電膜の少なくとも一種を用いることができる。保護層１３１が無機膜を有することで、共通電極１１５の酸化を防止する、発光素子に不純物（水分及び酸素等）が入り込むことを抑制する、等、発光素子の劣化を抑制し、表示装置の信頼性を高めることができる。保護層１３１には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜等の無機絶縁膜を用いることができる。これらの無機絶縁膜の具体例は、前述の通りである。特に、保護層１３１は、窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を有することが好ましく、窒化絶縁膜を有することがより好ましい。

【0289】

また、保護層１３１には、ＩＴＯ、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｇａ－Ｚｎ酸化物、Ａｌ－Ｚｎ酸化物、またはＩＧＺＯ等を含む無機膜を用いることもできる。当該無機膜は、高抵抗であることが好ましく、具体的には、共通電極１１５よりも高抵抗であることが好ましい。当該無機膜は、さらに窒素を含むこともできる。

【0290】

発光素子の発光を、保護層１３１を介して取り出す場合、保護層１３１は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＧＺＯ、及び、酸化アルミニウムは、それぞれ、可視光に対する透過性が高い無機材料であるため、好ましい。

【0291】

保護層１３１としては、例えば、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上の窒化シリコン膜と、の積層構造、または、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上のＩＧＺＯ膜と、の積層構造を用いることができる。当該積層構造を用いることで、不純物（水及び酸素等）がＥＬ層側に入り込むことを抑制できる。

【0292】

さらに、保護層１３１は、有機膜を有することもできる。例えば、保護層１３１は、有機膜と無機膜の双方を有することもできる。保護層１３１に用いることができる有機膜としては、例えば、絶縁層２３５に用いることができる有機絶縁膜などが挙げられる。

【0293】

基板１５１の、基板１５２が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線１６５が、導電層１６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ１７２と電気的に接続されている。配線１６５は、導電層１１２ｂと同一の導電膜を加工して得られた導電層の単層構造である例を示す。導電層１６６は、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂと同一の導電膜を加工して得られた導電層の単層構造である例を示す。接続部２０４の上面では、導電層１６６が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ１７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。

【0294】

表示装置１００Ａは、トップエミッション型である。発光素子が発する光は、基板１５２側に射出される。基板１５２には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂは可視光を反射する材料を含み、対向電極（共通電極１１５）は可視光を透過する材料を含む。

【0295】

基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層１１７を設けることが好ましい。遮光層１１７は、隣り合う発光素子の間、接続部１４０、及び、回路部１６４などに設けることができる。

【0296】

また、基板１５２の基板１５１側の面、または、保護層１３１上に、カラーフィルタなどの着色層を設けることもできる。発光素子に重ねてカラーフィルタを設けると、画素から射出される光の色純度を高めることができる。

【0297】

また、基板１５２の外側（基板１５１とは反対側の面）には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、例えば、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルムが挙げられる。また、基板１５２の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等の表面保護層を配置することもできる。例えば、表面保護層として、ガラス層またはシリカ層（ＳｉＯ_ｘ層）を設けることで、表面汚染及び傷の発生を抑制することができ、好ましい。また、表面保護層としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）、ポリエステル系材料、またはポリカーボネート系材料などを用いることもできる。なお、表面保護層には、可視光に対する透過率が高い材料を用いることが好ましい。また、表面保護層には、硬度が高い材料を用いることが好ましい。

【0298】

基板１５１及び基板１５２としては、それぞれ、ガラス、石英、セラミックス、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体などを用いることができる。発光素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。基板１５１及び基板１５２に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高め、フレキシブルディスプレイを実現することができる。また、基板１５１及び基板１５２の少なくとも一方として偏光板を用いることもできる。

【0299】

基板１５１及び基板１５２としては、それぞれ、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、アクリル樹脂、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（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、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、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１５１及び基板１５２の少なくとも一方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いることもできる。

【0300】

なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい（複屈折量が小さい、ともいえる）。光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ、セルローストリアセテートともいう）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。

【0301】

接着層１４２としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）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。また、二液混合型の樹脂を用いることもできる。また、接着シート等を用いることもできる。

【0302】

接続層２４２としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。

【0303】

［表示装置１００Ｂ］
図１３に示す表示装置１００Ｂは、各色の副画素に共通のＥＬ層１１３を有する発光素子と、着色層（カラーフィルタなど）と、が用いられている点、ボトムエミッション型の表示装置である点などで、表示装置１００Ａと主に異なる。なお、以降の表示装置の説明では、先に説明した表示装置と同様の部分については説明を省略することがある。

【0304】

発光素子が発する光は、基板１５１側に射出される。基板１５１には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。一方、基板１５２に用いる材料の透光性は問わない。

【0305】

図１３に示す表示装置１００Ｂは、基板１５１と基板１５２の間に、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂ（図示しない）、発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ、赤色の光を透過する着色層１３２Ｒ、緑色の光を透過する着色層１３２Ｇ、及び、青色の光を透過する着色層１３２Ｂ等を有する。

【0306】

発光素子１３０Ｒは、画素電極１１１Ｒと、画素電極１１１Ｒ上のＥＬ層１１３と、ＥＬ層１１３上の共通電極１１５と、を有する。発光素子１３０Ｒの発光は、着色層１３２Ｒを介して表示装置１００Ｂの外部に赤色の光として取り出される。

【0307】

発光素子１３０Ｇは、画素電極１１１Ｇと、画素電極１１１Ｇ上のＥＬ層１１３と、ＥＬ層１１３上の共通電極１１５と、を有する。発光素子１３０Ｇの発光は、着色層１３２Ｇを介して表示装置１００Ｂの外部に緑色の光として取り出される。

【0308】

発光素子１３０Ｂは、画素電極１１１Ｂと、画素電極１１１Ｂ上のＥＬ層１１３と、ＥＬ層１１３上の共通電極１１５と、を有する。発光素子１３０Ｂの発光は、着色層１３２Ｂを介して表示装置１００Ｂの外部に青色の光として取り出される。

【0309】

発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂは、ＥＬ層１１３と、共通電極１１５と、をそれぞれ共有して有する。各色の副画素に共通のＥＬ層１１３を設ける構成は、各色の副画素にそれぞれ異なるＥＬ層を設ける構成に比べて、作製工程数の削減が可能である。

【0310】

例えば、図１３に示す発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂは、白色の光を発する。発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂが発する白色の光が、着色層１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂを透過することで、所望の色の光を得ることができる。

【0311】

基板１５１とトランジスタとの間には、遮光層１１７を形成することが好ましい。図１３では、基板１５１上に遮光層１１７が設けられ、遮光層１１７上に絶縁層１５３が設けられ、絶縁層１５３上にトランジスタ２０５Ｄ、トランジスタ２０５Ｒ、トランジスタ２０５Ｇ、及びトランジスタ２０５Ｂ（図示しない）などが設けられている例を示す。また、絶縁層２１８上に、着色層１３２Ｒ、着色層１３２Ｇ、及び着色層１３２Ｂが設けられ、着色層１３２Ｒ、着色層１３２Ｇ、及び着色層１３２Ｂ上に絶縁層２３５が設けられている。

【0312】

画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂには、それぞれ、可視光に対する透過性が高い材料を用いる。共通電極１１５には可視光を反射する材料を用いることが好ましい。ボトムエミッション型の表示装置では、共通電極１１５に抵抗の低い金属等を用いることができるため、共通電極１１５の抵抗に起因する電圧降下が生じることを抑制でき、高い表示品位を実現できる。

【0313】

本発明の一態様のトランジスタは微細化が可能であり、占有面積を小さくできるため、ボトムエミッション構造の表示装置において、画素の開口率を高めること、または、画素のサイズを小さくすることができる。

【0314】

発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂにマイクロキャビティが適用されている場合には、それぞれＥＬ層１１３が呈する白色光のうち、所定の波長の光が強められた光を発する。ここでは、このようにマイクロキャビティが適用されている発光素子であっても、白色の光を発するＥＬ層が適用された場合には、白色の光を発する発光素子と呼ぶこととする。

【0315】

白色の光を発する発光素子は、２つ以上の発光層を含むことが好ましい。２つの発光層を用いて白色発光を得る場合、２つの発光層の発光色が補色の関係となるような発光層を選択する。例えば、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する構成を得ることができる。また、３つ以上の発光層を用いて白色発光を得る場合、３つ以上の発光層の発光色が合わさることで、発光素子全体として白色発光する構成を用いることができる。

【0316】

ＥＬ層１１３は、例えば、青色の光を発する発光物質を有する発光層、及び、青色よりも長波長の可視光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。ＥＬ層１１３は、例えば、黄色の光を発する発光層、及び、青色の光を発する発光層を有することが好ましい。または、ＥＬ層１１３は、例えば、赤色の光を発する発光層、緑色の光を発する発光層、及び、青色の光を発する発光層を有することが好ましい。

【0317】

白色の光を発する発光素子には、タンデム構造を用いることが好ましい。具体的には、黄色の光を発する発光ユニットと、青色の光を発する発光ユニットとを有する２段タンデム構造、赤色と緑色の光を発する発光ユニットと、青色の光を発する発光ユニットとを有する２段タンデム構造、青色の光を発する発光ユニットと、黄色、黄緑色、または緑色の光を発する発光ユニットと、青色の光を発する発光ユニットとをこの順で有する３段タンデム構造、または、青色の光を発する発光ユニットと、黄色、黄緑色、または緑色の光と、赤色の光とを発する発光ユニットと、青色の光を発する発光ユニットと、をこの順で有する３段タンデム構造などを適用することができる。例えば、発光ユニットの積層数と色の順番としては、陽極側から、Ｂ、Ｙの２段構造、Ｂと発光ユニットＸとの２段構造、Ｂ、Ｙ、Ｂの３段構造、Ｂ、Ｘ、Ｂの３段構造が挙げられ、発光ユニットＸにおける発光層の積層数と色の順番としては、陽極側から、Ｒ、Ｙの２層構造、Ｒ、Ｇの２層構造、Ｇ、Ｒの２層構造、Ｇ、Ｒ、Ｇの３層構造、または、Ｒ、Ｇ、Ｒの３層構造などとすることができる。また、２つの発光層の間に他の層が設けられる構成とすることもできる。

【0318】

または、例えば、図１３に示す発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂは、青色の光を発する構成としすることもできる。このとき、ＥＬ層１１３は、青色の光を発する発光層を１層以上有する。青色の光を呈する副画素２１０Ｂにおいては、発光素子１３０Ｂが発する青色の光を取り出すことができる。また、赤色の光を呈する副画素２１０Ｒ及び緑色の光を呈する副画素２１０Ｇにおいては、発光素子１３０Ｒまたは発光素子１３０Ｇと、基板１５１との間に、色変換層を設けることで、発光素子１３０Ｒまたは１３０Ｇが発する青色の光をより長波長の光に変換し、赤色または緑色の光を取り出すことができる。さらに、発光素子１３０Ｒの発光の光路上には、色変換層と基板１５１との間に着色層１３２Ｒを設け、発光素子１３０Ｇの発光の光路上には、色変換層と基板１５１との間に着色層１３２Ｇを設けることが好ましい。発光素子が発する光の一部は、色変換層で変換されずにそのまま透過してしまうことがある。色変換層を透過した光を、着色層を介して取り出すことで、所望の色の光以外を着色層で吸収し、副画素が呈する光の色純度を高めることができる。

【0319】

［表示装置１００Ｃ］
図１４に示す表示装置１００Ｃは、ＭＭＬ（メタルマスクレス）構造が適用された表示装置の一例である。つまり、表示装置１００Ｃは、ファインメタルマスクを用いずに作製された発光素子を有する。なお、基板１５１から絶縁層２３５までの積層構造、及び保護層１３１から基板１５２までの積層構造は、表示装置１００Ａと同様のため、説明を省略する。

【0320】

図１４において、絶縁層２３５上に、発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂが設けられている。

【0321】

発光素子１３０Ｒは、絶縁層２３５上の導電層１２４Ｒと、導電層１２４Ｒ上の導電層１２６Ｒと、導電層１２６Ｒ上の層１３３Ｒと、層１３３Ｒ上の共通層１１４と、共通層１１４上の共通電極１１５と、を有する。図１４に示す発光素子１３０Ｒは、赤色の光（Ｒ）を発する。層１３３Ｒは、赤色の光を発する発光層を有する。発光素子１３０Ｒにおいて、層１３３Ｒ、及び、共通層１１４をまとめてＥＬ層と呼ぶことができる。また、導電層１２４Ｒ及び導電層１２６Ｒのうち一方または双方を画素電極と呼ぶことができる。

【0322】

同様に発光素子１３０Ｇは、絶縁層２３５上の導電層１２４Ｇと、導電層１２４Ｇ上の導電層１２６Ｇと、導電層１２６Ｇ上の層１３３Ｇと、層１３３Ｇ上の共通層１１４と、共通層１１４上の共通電極１１５と、を有する。図１４に示す発光素子１３０Ｇは、緑色の光（Ｇ）を発する。層１３３Ｇは、緑色の光を発する発光層を有する。

【0323】

同様に発光素子１３０Ｂは、絶縁層２３５上の導電層１２４Ｂと、導電層１２４Ｂ上の導電層１２６Ｂと、導電層１２６Ｂ上の層１３３Ｂと、層１３３Ｂ上の共通層１１４と、共通層１１４上の共通電極１１５と、を有する。図１４に示す発光素子１３０Ｂは、青色の光（Ｂ）を発する。層１３３Ｂは、青色の光を発する発光層を有する。

【0324】

本明細書等では、発光素子が有するＥＬ層のうち、発光素子ごとに島状に設けられた層を層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、または層１３３Ｒと示し、複数の発光素子が共有して有する層を共通層１１４と示す。なお、本明細書等において、共通層１１４を含めず、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂを指して、島状のＥＬ層、島状に形成されたＥＬ層などと呼ぶ場合もある。

【0325】

層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂは、互いに離隔されている。ＥＬ層を発光素子ごとに島状に設けることで、隣接する発光素子間のリーク電流を抑制することができる。これにより、意図しない発光に起因したクロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示装置を実現できる。

【0326】

なお、図１４では、層１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂを全て同じ膜厚で示すが、これに限られない。層１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂのそれぞれの膜厚が異なる構成とすることもできる。

【0327】

導電層１２４Ｒは、絶縁層１０６、絶縁層２１８、及び絶縁層２３５に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５Ｒが有する導電層１１２ｂと電気的に接続されている。同様に、導電層１２４Ｇは、トランジスタ２０５Ｇが有する導電層１１２ｂと電気的に接続され、導電層１２４Ｂは、トランジスタ２０５Ｂが有する導電層１１２ｂと電気的に接続されている。

【0328】

導電層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂには、絶縁層２３５に設けられた開口を覆うように形成される。導電層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂの凹部には、それぞれ、層１２８が埋め込まれている。

【0329】

層１２８は、導電層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂの凹部を平坦化する機能を有する。導電層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂ及び層１２８上には、導電層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂと電気的に接続される導電層１２６Ｒ、１２６Ｇ、１２６Ｂが設けられている。したがって、導電層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂの凹部と重なる領域も発光領域として使用でき、画素の開口率を高めることができる。導電層１２４Ｒ及び導電層１２６Ｒに反射電極として機能する導電層を用いることが好ましい。

【0330】

層１２８は、絶縁層とすることもできるし、導電層とすることもできる。層１２８には、各種無機絶縁材料、有機絶縁材料、及び導電材料を適宜用いることができる。特に、層１２８は、絶縁材料を用いて形成されることが好ましく、有機絶縁材料を用いて形成されることが特に好ましい。層１２８には、例えば前述の絶縁層２３７に用いることができる有機絶縁材料を適用することができる。

【0331】

図１４では、層１２８の上面が平坦部を有する例を示すが、層１２８の形状は、特に限定されない。層１２８の上面は、凸曲面、凹曲面、及び平面の少なくとも一つを有することができる。

【0332】

また、層１２８の上面の高さと、導電層１２４Ｒの上面の高さと、は、一致または概略一致することもできるし、互いに異ならせることもできる。例えば、層１２８の上面の高さは、導電層１２４Ｒの上面の高さより低くすることもできるし、高くすることもできる。

【0333】

導電層１２６Ｒの端部は、導電層１２４Ｒの端部と揃うこともできるし、導電層１２４Ｒの端部の側面を覆うこともできる。導電層１２４Ｒ及び導電層１２６Ｒのそれぞれの端部は、テーパ形状を有することが好ましい。具体的には、導電層１２４Ｒ及び導電層１２６Ｒのそれぞれの端部はテーパ角９０°未満のテーパ形状を有することが好ましい。画素電極の端部がテーパ形状を有する場合、画素電極の側面に沿って設けられる層１３３Ｒは傾斜した部分を有する。画素電極の側面をテーパ形状とすることで、画素電極の側面に沿って設けられるＥＬ層の被覆性を良好にすることができる。

【0334】

導電層１２４Ｇ、１２６Ｇ、及び、導電層１２４Ｂ、１２６Ｂについては、導電層１２４Ｒ、１２６Ｒと同様であるため詳細な説明は省略する。

【0335】

導電層１２６Ｒの上面及び側面は、層１３３Ｒによって覆われている。同様に、導電層１２６Ｇの上面及び側面は、層１３３Ｇによって覆われており、導電層１２６Ｂの上面及び側面は、層１３３Ｂによって覆われている。したがって、導電層１２６Ｒ、１２６Ｇ、１２６Ｂが設けられている領域全体を、発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの発光領域として用いることができるため、画素の開口率を高めることができる。

【0336】

層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂそれぞれの上面の一部及び側面は、絶縁層１２５、１２７によって覆われている。層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、層１３３Ｂ、及び、絶縁層１２５、１２７上に、共通層１１４が設けられ、共通層１１４上に共通電極１１５が設けられている。共通層１１４及び共通電極１１５は、それぞれ、複数の発光素子に共通して設けられるひと続きの膜である。

【0337】

図１４において、導電層１２６Ｒと層１３３Ｒとの間には、図１２等に示す絶縁層２３７が設けられていない。つまり、表示装置１００Ｃには、画素電極に接し、かつ、画素電極の上面端部を覆う絶縁層（隔壁、バンク、スペーサなどともいう）が設けられていない。そのため、隣り合う発光素子の間隔を極めて狭くすることができる。したがって、高精細、または、高解像度の表示装置とすることができる。また、当該絶縁層を形成するためのマスクも不要となり、表示装置の製造コストを削減することができる。

【0338】

前述の通り、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂは、それぞれ、発光層を有する。層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂは、それぞれ、発光層と、発光層上のキャリア輸送層（電子輸送層または正孔輸送層）と、を有することが好ましい。または、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂは、それぞれ、発光層と、発光層上のキャリアブロック層（正孔ブロック層または電子ブロック層）と、を有することが好ましい。または、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂは、それぞれ、発光層と、発光層上のキャリアブロック層と、キャリアブロック層上のキャリア輸送層と、を有することが好ましい。層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂの表面は、表示装置の作製工程中に露出するため、キャリア輸送層及びキャリアブロック層の一方または双方を発光層上に設けることで、発光層が最表面に露出することを抑制し、発光層が受けるダメージを低減することができる。これにより、発光素子の信頼性を高めることができる。

【0339】

共通層１１４は、例えば電子注入層、または正孔注入層を有する。または、共通層１１４は、電子輸送層と電子注入層とを積層することもできるし、正孔輸送層と正孔注入層とを積層することもできる。共通層１１４は、発光素子１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂで共有されている。

【0340】

層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂのそれぞれの側面は、絶縁層１２５によって覆われている。絶縁層１２７は、絶縁層１２５を介して、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂのそれぞれの側面を覆っている。

【0341】

層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂの側面（さらには、上面の一部）が、絶縁層１２５及び絶縁層１２７の少なくとも一方によって覆われていることで、共通層１１４（または共通電極１１５）が、画素電極、及び、層１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂの側面と接することを抑制し、発光素子のショートを抑制することができる。これにより、発光素子の信頼性を高めることができる。

【0342】

絶縁層１２５は、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂのそれぞれの側面と接することが好ましい。絶縁層１２５が層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂと接する構成とすることで、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｂの膜剥がれを防止でき、発光素子の信頼性を高めることができる。

【0343】

絶縁層１２７は、絶縁層１２５の凹部を充填するように、絶縁層１２５上に設けられる。絶縁層１２７は、絶縁層１２５の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

【0344】

絶縁層１２５及び絶縁層１２７を設けることで、隣り合う島状の層の間を埋めることができるため、島状の層上に設ける層（例えばキャリア注入層、及び共通電極など）の被形成面の高低差の大きな凹凸を低減し、より平坦にすることができる。したがって、キャリア注入層及び共通電極などの被覆性を高めることができる。

【0345】

共通層１１４及び共通電極１１５は、層１３３Ｒ、層１３３Ｇ、層１３３Ｂ、絶縁層１２５、及び絶縁層１２７上に設けられる。絶縁層１２５及び絶縁層１２７を設ける前の段階では、画素電極及び島状のＥＬ層が設けられる領域と、画素電極及び島状のＥＬ層が設けられない領域（発光素子間の領域）と、に起因する段差が生じている。本発明の一態様の表示装置は、絶縁層１２５及び絶縁層１２７を有することで当該段差を平坦化させることができ、共通層１１４及び共通電極１１５の被覆性を向上させることができる。したがって、段切れによる接続不良を抑制することができる。また、段差によって共通電極１１５が局所的に薄膜化して電気抵抗が上昇することを抑制することができる。

【0346】

絶縁層１２７の上面は平坦性の高い形状を有することが好ましい。絶縁層１２７の上面は、平面、凸曲面、及び、凹曲面のうち、少なくとも一つを有することもできる。例えば、絶縁層１２７の上面は、平坦性の高い、滑らかな凸曲面形状を有することが好ましい。

【0347】

絶縁層１２５は、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層１２５には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜等の無機絶縁膜を用いることができる。これらの無機絶縁膜の具体例は、前述の通りである。絶縁層１２５は単層構造とすることもできるし、積層構造とすることもできる。特に、酸化アルミニウムは、エッチングにおいて、ＥＬ層との選択比が高く、絶縁層１２７の形成において、ＥＬ層を保護する機能を有するため、好ましい。特にＡＬＤ法により形成した酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、または酸化シリコン膜等の無機絶縁膜を絶縁層１２５に適用することで、ピンホールが少なく、ＥＬ層を保護する機能に優れた絶縁層１２５を形成することができる。また、絶縁層１２５は、ＡＬＤ法により形成した膜と、スパッタリング法により形成した膜と、の積層構造とすることもできる。絶縁層１２５は、例えば、ＡＬＤ法によって形成された酸化アルミニウム膜と、スパッタリング法によって形成された窒化シリコン膜と、の積層構造とすることもできる。

【0348】

絶縁層１２５は、水及び酸素の少なくとも一方に対するバリア絶縁層としての機能を有することが好ましい。また、絶縁層１２５は、水及び酸素の少なくとも一方の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。また、絶縁層１２５は、水及び酸素の少なくとも一方を捕獲、または固着する（ゲッタリングともいう）機能を有することが好ましい。

【0349】

なお、本明細書等において、バリア絶縁層とは、バリア性を有する絶縁層のことを示す。また、本明細書等において、バリア性とは、対応する物質の拡散を抑制する機能（透過性が低いともいう）とする。または、対応する物質を、捕獲、または固着する（ゲッタリングともいう）機能とする。

【0350】

絶縁層１２５が、バリア絶縁層としての機能、またはゲッタリング機能を有することで、外部から各発光素子に拡散しうる不純物（代表的には、水及び酸素の少なくとも一方）の侵入を抑制することが可能な構成となる。当該構成とすることで、信頼性の高い発光素子、さらには、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

【0351】

また、絶縁層１２５は、不純物濃度が低いことが好ましい。これにより、絶縁層１２５からＥＬ層に不純物が混入し、ＥＬ層が劣化することを抑制することができる。また、絶縁層１２５において、不純物濃度を低くすることで、水及び酸素の少なくとも一方に対するバリア性を高めることができる。例えば、絶縁層１２５は、水素濃度及び炭素濃度の一方、好ましくは双方が十分に低いことが望ましい。

【0352】

絶縁層１２５上に設けられる絶縁層１２７は、隣接する発光素子間に形成された絶縁層１２５の高低差の大きな凹凸を平坦化する機能を有する。換言すると、絶縁層１２７を有することで共通電極１１５を形成する面の平坦性を向上させる効果を奏する。

【0353】

絶縁層１２７としては、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。有機材料としては、感光性の有機樹脂を用いることが好ましく、例えば、アクリル樹脂を含む感光性の樹脂組成物を用いることが好ましい。なお、本明細書などにおいて、アクリル樹脂とは、ポリメタクリル酸エステル、またはメタクリル樹脂だけを指すものではなく、広義のアクリル系ポリマー全体を指す場合がある。

【0354】

また、絶縁層１２７として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等を用いることもできる。また、絶縁層１２７として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂等の有機材料を用いることもできる。また、感光性の有機樹脂としてはフォトレジストを用いることもできる。感光性の有機樹脂として、ポジ型の材料及びネガ型の材料のどちらを用いることもできる。

【0355】

絶縁層１２７には可視光を吸収する材料を用いることもできる。絶縁層１２７が発光素子からの発光を吸収することで、発光素子から絶縁層１２７を介して隣接する発光素子に光が漏れること（迷光）を抑制することができる。これにより、表示装置の表示品位を高めることができる。また、表示装置に偏光板を用いなくても、表示品位を高めることができるため、表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。

【0356】

可視光を吸収する材料としては、黒色などの顔料を含む材料、染料を含む材料、光吸収性を有する樹脂材料（例えばポリイミドなど）、及び、カラーフィルタに用いることのできる樹脂材料（カラーフィルタ材料）が挙げられる。特に、２色、または３色以上のカラーフィルタ材料を積層または混合した樹脂材料を用いると、可視光の遮蔽効果を高めることができるため好ましい。特に３色以上のカラーフィルタ材料を混合させることで、黒色または黒色近傍の樹脂層とすることが可能となる。

【0357】

［表示装置１００Ｄ］
上記では、表示素子に発光素子を適用した場合の例を示したが、以下では、表示素子に液晶素子を適用した液晶表示装置について説明する。

【0358】

表示装置が有する液晶素子としては、様々な構成の素子を用いることができる。代表的には、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、またはＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等が適用された透過型の液晶素子を用いることができる。また、液晶素子としては透過型だけでなく、反射型または半透過型の液晶素子を用いることもできる。また表示装置は、ノーマリーブラック型の液晶表示装置であることが好ましい。

【0359】

例えばＶＡモードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。

【0360】

また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモード、ＦＦＳモード、ＩＰＳモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）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、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。

【0361】

ここで、液晶表示装置は、偏光と液晶の光学的変調作用を利用して、光の透過または非透過を制御する表示装置である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いることのできる液晶としては、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（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶など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、等方相などを示す。また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いることもできるし、適用するモードまたは設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。

【0362】

図１５に示す表示装置１００Ｄは、ＦＦＳモードの液晶表示装置である。

【0363】

基板１５１と基板１５２とは、接着層１４４によって貼り合わされている。また、基板１５１、基板１５２、及び接着層１４４に囲まれた領域に、液晶２６２が封止されている。基板１５２の外側の面には偏光板２６０ａが位置し、基板１５１の外側の面には、偏光板２６０ｂが位置している。また、図示しないが、偏光板２６０ａよりも外側、または偏光板２６０ｂよりも外側に、バックライトを設けることができる。

【0364】

基板１５１には、トランジスタ２０５Ｄ、２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂ（図示しない）、接続部２０４、スペーサ２２４などが設けられている。トランジスタ２０５Ｒ、２０５Ｇが有する導電層１１２ｂは、液晶素子６０の画素電極１１１と電気的に接続されている。

【0365】

基板１５２には、着色層１３２Ｒ、１３２Ｇ、遮光層１１７、絶縁層２２５などが設けられている。

【0366】

表示部１６２が有する副画素は、トランジスタと、液晶素子６０と、着色層と、を有する。例えば、赤色の光を呈する副画素は、トランジスタ２０５Ｒと、液晶素子６０と、赤色の光を透過する着色層１３２Ｒと、を有する。また、緑色の光を呈する副画素は、トランジスタ２０５Ｇと、液晶素子６０と、緑色の光を透過する着色層１３２Ｇと、を有する。図示しないが、青色の光を呈する副画素は、同様に、トランジスタと、液晶素子６０と、青色の光を透過する着色層と、を有する。

【0367】

液晶素子６０は、共通電極１１５、画素電極１１１、及び液晶２６２を有する。絶縁層２１８上に共通電極１１５が設けられ、共通電極１１５上に、絶縁層２１４が設けられている。また、絶縁層２１４上に画素電極１１１が設けられている。

【0368】

画素電極１１１及び共通電極１１５は可視光を透過する。つまり、液晶素子６０は、透過型の液晶素子とすることができる。例えばバックライトを基板１５１側に配置した場合、偏光板２６０ｂにより偏光されたバックライトからの光は、基板１５１、液晶素子６０、及び、基板１５２を透過し偏光板２６０ａに達する。このとき、画素電極１１１と共通電極１１５との間に与える電圧によって液晶２６２の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板２６０ａを介して射出される光の強度を制御することができる。また入射される光は着色層によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は例えば赤色を呈する光となる。

【0369】

ここで、偏光板２６０ａとして直線偏光板を用いることもできるが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。偏光板２６０ａに円偏光板を用いることで、外光反射を抑制することができる。

【0370】

なお、偏光板２６０ａとして円偏光板を用いた場合、偏光板２６０ｂにも円偏光板を用いることもできるし、通常の直線偏光板を用いることもできる。偏光板２６０ａ、偏光板２６０ｂに適用する偏光板の種類に応じて、液晶素子６０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストを実現することができる。

【0371】

基板１５１の端部に近い領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線１６５が導電層１６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ１７２と電気的に接続されている。配線１６５は、絶縁層１１０に設けられた開口を介して、配線１６５と接続されている。図１５に示す構成では、配線１６５は、導電層１１２ａ及び導電層１０７と同一の材料、同一の工程で形成する例を示し、導電層１６６は、導電層１１２ｂと同一の材料、同一の工程で形成する例を示す。

【0372】

画素電極１１１は、平面視において櫛歯状の形状、またはスリットが設けられた形状を有する。また、画素電極１１１は共通電極１１５と重ねて配置されている。また着色層と重なる領域において、共通電極１１５上に画素電極１１１が配置されていない部分を有する。

【0373】

なお、液晶素子６０において、画素電極１１１と共通電極１１５との双方を、櫛歯状の上面形状とすることもできる。一方で、表示装置１００Ｄに示すように、液晶素子６０において、画素電極１１１と共通電極１１５のうち、一方のみを櫛歯状の上面形状とすることで、画素電極１１１と共通電極１１５とが部分的に重なる構成となる。これにより、画素電極１１１と共通電極１１５との間の容量を保持容量として用いることができ、容量素子を別途設ける必要がなく、表示装置の開口率を高めることができる。

【0374】

基板１５２側において、着色層１３２Ｒ、１３２Ｇ、遮光層１１７を覆って絶縁層２２５が設けられている。絶縁層２２５は、着色層１３２Ｒ、１３２Ｇ等に含まれる成分が、液晶２６２に拡散することを防ぐオーバーコートとして機能する。また絶縁層２２５は、平坦化膜としての機能を有することもできる。絶縁層２２５は、透光性を有する有機樹脂を用いて形成することができる。

【0375】

なお、画素電極１１１、絶縁層２１４、絶縁層２２５等において、液晶２６２と接する面には、液晶２６２の配向を制御するための配向膜が設けられる構成とすることもできる。

【0376】

以上が表示装置の構成例についての説明である。

【0377】

［表示装置の作製方法例］
以下では、ＭＭＬ（メタルマスクレス）構造が適用された表示装置の作製方法について説明する。ここでは、ファインメタルマスクを用いずに発光素子を作製する工程について詳述する。図１６には、各工程における、表示部１６２が有する３つの発光素子と接続部１４０との断面図を示す。

【0378】

発光素子の作製には、蒸着法などの真空プロセス、及び、スピンコート法、インクジェット法などの溶液プロセスを用いることができる。蒸着法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）、及び、化学蒸着法（ＣＶＤ法）等が挙げられる。特にＥＬ層に含まれる機能層（正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、発光層、電子ブロック層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層など）については、蒸着法（真空蒸着法等）、塗布法（ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等）、印刷法（インクジェット法、スクリーン（孔版印刷）法、オフセット（平版印刷）法、フレキソ（凸版印刷）法、グラビア法、または、マイクロコンタクト法等）などの方法により形成することができる。

【0379】

以下で説明する表示装置の作製方法で作製される島状の層（発光層を含む層）は、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、発光層を一面に成膜した後、フォトリソグラフィ法を用いて加工することで形成される。したがって、これまで実現が困難であった高精細な表示装置または高開口率の表示装置を実現することができる。さらに、発光層を各色で作り分けることができるため、極めて鮮やかでコントラストが高く、表示品位の高い表示装置を実現できる。また、発光層上に犠牲層を設けることで、表示装置の作製工程中に発光層が受けるダメージを低減し、発光素子の信頼性を高めることができる。

【0380】

例えば、表示装置が、青色の光を発する発光素子、緑色の光を発する発光素子、及び赤色の光を発する発光素子の３種類で構成される場合、発光層の成膜、及び、フォトリソグラフィによる加工を３回繰り返すことで、３種類の島状の発光層を形成することができる。

【0381】

まず、トランジスタ２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂ等（図示しない）が設けられた基板１５１上に、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、及び導電層１２３を形成する。（図１６（Ａ））。

【0382】

画素電極となる導電膜の形成には、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用いることができる。当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した後、当該導電膜を加工することにより、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、及び導電層１２３を形成することができる。当該導電膜の加工には、ウェットエッチング法及びドライエッチング法の一方または双方を用いることができる。

【0383】

続いて、後に層１３３Ｂとなる膜１３３Ｂｆを、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ上に形成する（図１６（Ａ））。膜１３３Ｂｆ（後の層１３３Ｂ）は、青色の光を発する発光層を含む。

【0384】

なお、本実施の形態では、まず、青色の光を発する発光素子が有する島状のＥＬ層を形成した後、他の色の光を発する発光素子が有する島状のＥＬ層を形成する例を示す。

【0385】

島状のＥＬ層を形成する工程において、形成順が２番目以降の色の発光素子における画素電極は、先の工程によりダメージを受けることがある。これにより、２番目以降に形成した色の発光素子の駆動電圧は高くなることがある。

【0386】

そこで、本発明の一態様の表示装置を作製する際には、最も短波長の光を発する発光素子（例えば、青色の発光素子）の島状のＥＬ層から作製することが好ましい。例えば、島状のＥＬ層の作製順を、青色、緑色、赤色の順、または、青色、赤色、緑色の順にすることが好ましい。

【0387】

これにより、青色の発光素子において画素電極とＥＬ層の界面の状態を良好に保ち、青色の発光素子の駆動電圧が高くなることを抑制できる。また、青色の発光素子の寿命を長くし、信頼性を高めることができる。なお、赤色及び緑色の発光素子は、青色の発光素子に比べて、駆動電圧の上昇等の影響が小さいため、表示装置全体として、駆動電圧を低くでき、信頼性を高くすることができる。

【0388】

なお、島状のＥＬ層の作製順は上記に限定されず、例えば、赤色、緑色、青色の順とすることもできる。

【0389】

図１６（Ａ）に示すように、導電層１２３上には、膜１３３Ｂｆを形成していない。例えば、エリアマスクを用いることで、膜１３３Ｂｆを所望の領域にのみ成膜することができる。エリアマスクを用いた成膜工程と、レジストマスクを用いた加工工程と、を採用することで、比較的簡単なプロセスにて発光素子を作製することができる。

【0390】

膜１３３Ｂｆに含まれる化合物の耐熱温度は、それぞれ、１００℃以上１８０℃以下であることが好ましく、１２０℃以上１８０℃以下が好ましく、１４０℃以上１８０℃以下がより好ましい。これにより、発光素子の信頼性を高めることができる。また、表示装置の作製工程において許容される温度の上限を高めることができる。したがって、表示装置に用いる材料及び形成方法の選択の幅を広げることができ、歩留まりの向上及び信頼性の向上が可能となる。

【0391】

耐熱温度としては、例えば、ガラス転移点、軟化点、融点、熱分解温度、及び、５％重量減少温度のうちいずれかの温度、好ましくはこれらのうち最も低い温度とすることができる。

【0392】

膜１３３Ｂｆは、例えば、蒸着法、具体的には真空蒸着法により形成することができる。また、膜１３３Ｂｆは、転写法、印刷法、インクジェット法、または塗布法等の方法で形成することもできる。

【0393】

続いて、膜１３３Ｂｆ上、及び導電層１２３上に、犠牲層１１８Ｂを形成する（図１６（Ａ））。犠牲層１１８Ｂとなる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した後、当該膜を加工することにより、犠牲層１１８Ｂを形成することができる。

【0394】

膜１３３Ｂｆ上に犠牲層１１８Ｂを設けることで、表示装置の作製工程中に膜１３３Ｂｆが受けるダメージを低減し、発光素子の信頼性を高めることができる。

【0395】

犠牲層１１８Ｂは、画素電極１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのそれぞれの端部を覆うように設けることが好ましい。これにより、後の工程で形成される層１３３Ｂの端部は、画素電極１１１Ｂの端部よりも外側に位置することとなる。画素電極１１１Ｂの上面全体を発光領域として用いることが可能となるため、画素の開口率を高くすることができる。また、層１３３Ｂの端部は、層１３３Ｂ形成後の工程で、ダメージを受ける可能性があるため、画素電極１１１Ｂの端部よりも外側に位置する、つまり、発光領域として用いないことが好ましい。これにより、発光素子の特性のばらつきを抑制することができ、信頼性を高めることができる。

【0396】

また、層１３３Ｂが画素電極１１１Ｂの上面及び側面を覆うことにより、層１３３Ｂ形成後の各工程を、画素電極１１１Ｂが露出していない状態で行うことができる。画素電極１１１Ｂの端部が露出していると、エッチング工程などにおいて腐食が生じる場合がある。画素電極１１１Ｂの腐食を抑制することで、発光素子の歩留まり及び特性を向上させることができる。

【0397】

また、犠牲層１１８Ｂを、導電層１２３と重なる位置にも設けることが好ましい。これにより、導電層１２３が表示装置の作製工程中にダメージを受けることを抑制できる。

【0398】

犠牲層１１８Ｂには、膜１３３Ｂｆの加工条件に対する耐性の高い膜、具体的には、膜１３３Ｂｆとのエッチングの選択比を大きくできる膜を用いる。

【0399】

犠牲層１１８Ｂは、膜１３３Ｂｆに含まれる各化合物の耐熱温度よりも低い温度で形成する。犠牲層１１８Ｂを形成する際の基板温度としては、それぞれ、代表的には、２００℃以下、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下である。

【0400】

膜１３３Ｂｆに含まれる化合物の耐熱温度が高いと、犠牲層１１８Ｂの成膜温度を高くでき好ましい。例えば、犠牲層１１８Ｂを形成する際の基板温度を１００℃以上、１２０℃以上、または１４０℃以上とすることもできる。無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜とすることができる。したがって、このような温度で犠牲層を成膜することで、膜１３３Ｂｆが受けるダメージをより低減でき、発光素子の信頼性を高めることができる。

【0401】

なお、膜１３３Ｂｆ上に形成する他の各層（例えば絶縁膜１２５ｆ）の成膜温度についても、上記と同様のことがいえる。

【0402】

犠牲層１１８Ｂの形成には、例えば、スパッタリング法、ＡＬＤ法（熱ＡＬＤ法、ＰＥＡＬＤ法を含む）、ＣＶＤ法、真空蒸着法を用いることができる。また、前述の湿式の成膜方法を用いて形成することもできる。

【0403】

犠牲層１１８Ｂ（犠牲層１１８Ｂが積層構造の場合は、膜１３３Ｂｆに接して設けられる層）は、膜１３３Ｂｆへのダメージが少ない形成方法を用いて形成されることが好ましい。例えば、スパッタリング法よりも、ＡＬＤ法または真空蒸着法を用いることが好ましい。

【0404】

犠牲層１１８Ｂは、ウェットエッチング法またはドライエッチング法により加工することができる。犠牲層１１８Ｂの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。

【0405】

ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、犠牲層１１８Ｂの加工時に、膜１３３Ｂｆに加わるダメージを低減することができる。ウェットエッチング法を用いる場合、例えば、現像液、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、またはこれらの２以上を含む混合溶液等を用いることが好ましい。また、ウェットエッチング法を用いる場合、水、リン酸、希フッ酸、及び硝酸を含む混酸系薬液を用いることもできる。なお、ウェットエッチング処理に用いる薬液は、アルカリ性とすることもできるし、酸性とすることもできる。

【0406】

犠牲層１１８Ｂとしては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜、及び、有機絶縁膜のうち一種または複数種を用いることができる。

【0407】

犠牲層１１８Ｂには、例えば、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタル等の金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。

【0408】

犠牲層１１８Ｂには、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、酸化インジウム、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物、インジウムチタン酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ酸化物）、インジウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムチタン亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ－Ｚｎ酸化物）、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）、シリコンを含むインジウムスズ酸化物等の金属酸化物を用いることができる。

【0409】

なお、上記ガリウムに代えて元素Ｍ（Ｍは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種）を用いることもできる。

【0410】

例えば、半導体の製造プロセスと親和性の高い材料として、シリコンまたはゲルマニウムなどの半導体材料を用いることができる。または、上記半導体材料の酸化物または窒化物を用いることができる。または、炭素などの非金属材料、またはその化合物を用いることができる。または、チタン、タンタル、タングステン、クロム、アルミニウムなどの金属、またはこれらの一以上を含む合金が挙げられる。または、酸化チタンもしくは酸化クロムなどの上記金属を含む酸化物、または窒化チタン、窒化クロム、もしくは窒化タンタルなどの窒化物を用いることができる。

【0411】

また、犠牲層１１８Ｂとして、保護層１３１に用いることができる各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、酸化絶縁膜は、窒化絶縁膜に比べて膜１３３Ｂｆとの密着性が高く好ましい。例えば、犠牲層１１８Ｂには、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコン等の無機絶縁材料を用いることができる。犠牲層１１８Ｂとして、例えば、ＡＬＤ法を用いて、酸化アルミニウム膜を形成することができる。ＡＬＤ法を用いることで、下地（特に膜１３３Ｂｆ）へのダメージを低減できるため好ましい。

【0412】

例えば、犠牲層１１８Ｂとして、ＡＬＤ法を用いて形成した無機絶縁膜（例えば、酸化アルミニウム膜）と、スパッタリング法を用いて形成した無機膜（例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物膜、シリコン膜、またはタングステン膜）と、の積層構造を用いることができる。

【0413】

なお、犠牲層１１８Ｂと、後に形成する絶縁層１２５との双方に、同じ無機絶縁膜を用いることができる。例えば、犠牲層１１８Ｂと絶縁層１２５との双方に、ＡＬＤ法を用いて形成した酸化アルミニウム膜を用いることができる。ここで、犠牲層１１８Ｂと、絶縁層１２５とで、同じ成膜条件を適用することもできるし、互いに異なる成膜条件を適用することもできる。例えば、犠牲層１１８Ｂを、絶縁層１２５と同様の条件で成膜することで、犠牲層１１８Ｂを、水及び酸素の少なくとも一方に対するバリア性の高い絶縁層とすることができる。一方で、犠牲層１１８Ｂは後の工程で大部分または全部を除去する層であるため、加工が容易であることが好ましい。そのため、犠牲層１１８Ｂは、絶縁層１２５と比べて、成膜時の基板温度が低い条件で成膜することが好ましい。

【0414】

犠牲層１１８Ｂに、有機材料を用いることもできる。例えば、有機材料として、少なくとも膜１３３Ｂｆの最上部に位置する膜に対して化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いることもできる。特に、水またはアルコールに溶解する材料を好適に用いることができる。このような材料の成膜の際には、水またはアルコール等の溶媒に溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、膜１３３Ｂｆへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。

【0415】

犠牲層１１８Ｂには、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、アルコール可溶性のポリアミド樹脂、または、パーフルオロポリマーなどのフッ素樹脂等の有機樹脂を用いることもできる。

【0416】

例えば、犠牲層１１８Ｂとして、蒸着法または上記湿式の成膜方法のいずれかを用いて形成した有機膜（例えば、ＰＶＡ膜）と、スパッタリング法を用いて形成した無機膜（例えば、窒化シリコン膜）と、の積層構造を用いることができる。

【0417】

なお、本発明の一態様の表示装置には、犠牲膜の一部が犠牲層として残存する場合がある。

【0418】

続いて、犠牲層１１８Ｂをハードマスクに用いて、膜１３３Ｂｆを加工して、層１３３Ｂを形成する（図１６（Ｂ））。

【0419】

これにより、図１６（Ｂ）に示すように、画素電極１１１Ｂ上に、層１３３Ｂ、及び、犠牲層１１８Ｂの積層構造が残存する。また、画素電極１１１Ｒ及び画素電極１１１Ｇは露出する。また、接続部１４０に相当する領域では、導電層１２３上に犠牲層１１８Ｂが残存する。

【0420】

膜１３３Ｂｆの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。特に、異方性のドライエッチングが好ましい。または、ウェットエッチングを用いることもできる。

【0421】

その後、膜１３３Ｂｆの形成工程、犠牲層１１８Ｂの形成工程、及び、層１３３Ｂの形成工程と同様の工程を、少なくとも発光物質を変えて、２回繰り返すことで、画素電極１１１Ｒ上に、層１３３Ｒ、及び、犠牲層１１８Ｒの積層構造を形成し、画素電極１１１Ｇ上に、層１３３Ｇ、及び、犠牲層１１８Ｇの積層構造を形成する（図１６（Ｃ））。具体的には、層１３３Ｒは、赤色の光を発する発光層を含むように形成し、層１３３Ｇは、緑色の光を発する発光層を含むように形成する。犠牲層１１８Ｒ、１１８Ｇには、犠牲層１１８Ｂに用いることができる材料を適用することができ、いずれも同一の材料を用いることもできるし、互いに異なる材料を用いることもできる。

【0422】

なお、層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、層１３３Ｒの側面は、それぞれ、被形成面に対して垂直または概略垂直であることが好ましい。例えば、被形成面と、これらの側面との成す角度を、６０度以上９０度以下とすることが好ましい。

【0423】

上記のように、フォトリソグラフィ法を用いて形成した層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｒのうち隣接する２つの間の距離は、８μｍ以下、５μｍ以下、３μｍ以下、２μｍ以下、または、１μｍ以下にまで狭めることができる。ここで、当該距離とは、例えば、層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、及び層１３３Ｒのうち、隣接する２つの対向する端部の間の距離で規定することができる。このように、島状のＥＬ層の間の距離を狭めることで、高い精細度と、大きな開口率を有する表示装置を提供することができる。

【0424】

続いて、画素電極、層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、層１３３Ｒ、犠牲層１１８Ｂ、犠牲層１１８Ｇ、及び犠牲層１１８Ｒを覆うように、後に絶縁層１２５となる絶縁膜１２５ｆを形成し、絶縁膜１２５ｆ上に絶縁層１２７を形成する（図１６（Ｄ））。

【0425】

絶縁膜１２５ｆとしては、３ｎｍ以上、５ｎｍ以上、または、１０ｎｍ以上、かつ、２００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、または、５０ｎｍ以下の厚さの絶縁膜を形成することが好ましい。

【0426】

絶縁膜１２５ｆは、例えば、ＡＬＤ法を用いて形成することが好ましい。ＡＬＤ法を用いることで、成膜ダメージを小さくすることができ、また、被覆性の高い膜を成膜可能なため好ましい。絶縁膜１２５ｆとしては、例えば、ＡＬＤ法を用いて、酸化アルミニウム膜を形成することが好ましい。

【0427】

そのほか、絶縁膜１２５ｆは、ＡＬＤ法よりも成膜速度が速いスパッタリング法、ＣＶＤ法、または、プラズマＣＶＤ法を用いて形成することもできる。これにより、信頼性の高い表示装置を生産性高く作製することができる。

【0428】

絶縁層１２７となる絶縁膜は、例えば、アクリル樹脂を含む感光性の樹脂組成物を用いて、前述の湿式の成膜方法（例えばスピンコート）で形成することが好ましい。成膜後には、加熱処理（プリベークともいう）を行うことで、当該絶縁膜中に含まれる溶媒を除去することが好ましい。続いて、可視光線または紫外線を当該絶縁膜の一部に照射し、絶縁膜の一部を感光させる。続いて、現像を行って、絶縁膜の露光させた領域を除去する。続いて、加熱処理（ポストベークともいう）を行う。これにより、図１６（Ｄ）に示す絶縁層１２７を形成できる。なお、絶縁層１２７の形状は図１６（Ｄ）に示す形状に限定されない。例えば、絶縁層１２７の上面は、凸曲面、凹曲面、及び平面のうち一つまたは複数を有することができる。また、絶縁層１２７は、絶縁層１２５、犠牲層１１８Ｂ、犠牲層１１８Ｇ、及び、犠牲層１１８Ｒのうち少なくとも一つの端部の側面を覆った構成とすることもできる。

【0429】

続いて、図１６（Ｅ）に示すように、絶縁層１２７をマスクとして、エッチング処理を行って、絶縁膜１２５ｆ、及び、犠牲層１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒの一部を除去する。これにより、犠牲層１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒそれぞれに開口が形成され、層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、層１３３Ｒ、及び導電層１２３の上面が露出する。なお、絶縁層１２７及び絶縁層１２５と重なる位置に犠牲層１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒの一部が残存することがある（犠牲層１１９Ｂ、１１９Ｇ、１１９Ｒ参照）。

【0430】

エッチング処理は、ドライエッチングまたはウェットエッチングによって行うことができる。なお、絶縁膜１２５ｆを、犠牲層１１８Ｂ、１１８Ｇ、１１８Ｒと同様の材料を用いて成膜していた場合、エッチング処理を一括で行うことができるため、好ましい。

【0431】

上記のように、絶縁層１２７、絶縁層１２５、犠牲層１１８Ｂ、犠牲層１１８Ｇ、及び、犠牲層１１８Ｒを設けることにより、各発光素子間において、共通層１１４及び共通電極１１５に、分断された箇所に起因する接続不良、及び局所的に膜厚が薄い箇所に起因する電気抵抗の上昇が発生することを抑制できる。これにより、本発明の一態様の表示装置は、表示品位を向上させることができる。

【0432】

続いて、絶縁層１２７、層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、及び、層１３３Ｒ上に、共通層１１４、共通電極１１５をこの順で形成する（図１６（Ｆ））。

【0433】

共通層１１４は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

【0434】

共通電極１１５の形成には、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用いることができる。または、蒸着法で形成した膜と、スパッタリング法で形成した膜を積層させることもできる。

【0435】

以上のように、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、島状の層１３３Ｂ、島状の層１３３Ｇ、及び島状の層１３３Ｒは、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、膜を一面に成膜した後に加工することで形成されるため、島状の層を均一の厚さで形成することができる。そして、高精細な表示装置または高開口率の表示装置を実現することができる。また、精細度または開口率が高く、副画素間の距離が極めて短くても、隣接する副画素において、層１３３Ｂ、層１３３Ｇ、及び、層１３３Ｒが互いに接することを抑制できる。したがって、副画素間にリーク電流が発生することを抑制することができる。これにより、意図しない発光に起因したクロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示装置を実現できる。

【0436】

また、隣り合う島状のＥＬ層の間に、端部にテーパ形状を有する絶縁層１２７を設けることで、共通電極１１５の形成時に段切れが生じることを抑制し、また、共通電極１１５に局所的に膜厚が薄い箇所が形成されることを防ぐことができる。これにより、共通層１１４及び共通電極１１５において、分断された箇所に起因する接続不良、及び局所的に膜厚が薄い箇所に起因する電気抵抗の上昇が発生することを抑制できる。したがって、本発明の一態様の表示装置は、高精細化と高い表示品位の両立が可能となる。

【0437】

以上が、表示装置の作製方法例についての説明である。

【0438】

本実施の形態は、少なくともその一部を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。

【0439】

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図１７乃至図１９を用いて説明する。

【0440】

本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、高精細化及び高解像度化が容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。

【0441】

また、本発明の一態様の半導体装置は、電子機器の表示部以外に適用することもできる。例えば、電子機器の制御部等に、本発明の一態様の半導体装置を用いることで、低消費電力化が可能となり好ましい。

【0442】

電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、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、などが挙げられる。

【0443】

特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば、腕時計型及びブレスレット型の情報端末機（ウェアラブル機器）、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ向け機器、メガネ型のＡＲ向け機器、及び、ＭＲ向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。

【0444】

本発明の一態様の表示装置は、ＨＤ（画素数１２８０×７２０）、ＦＨＤ（画素数１９２０×１０８０）、ＷＱＨＤ（画素数２５６０×１４４０）、ＷＱＸＧＡ（画素数２５６０×１６００）、４Ｋ（画素数３８４０×２１６０）、８Ｋ（画素数７６８０×４３２０）といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に４Ｋ、８Ｋ、またはそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密度（精細度）は、１００ｐｐｉ以上が好ましく、３００ｐｐｉ以上が好ましく、５００ｐｐｉ以上がより好ましく、１０００ｐｐｉ以上がより好ましく、２０００ｐｐｉ以上がより好ましく、３０００ｐｐｉ以上がより好ましく、５０００ｐｐｉ以上がより好ましく、７０００ｐｐｉ以上がさらに好ましい。このように高い解像度及び高い精細度の一方または双方を有する表示装置を用いることで、臨場感及び奥行き感などをより高めることが可能となる。また、本発明の一態様の表示装置の画面比率（アスペクト比）については、特に限定はない。例えば、表示装置は、１：１（正方形）、４：３、１６：９、１６：１０など様々な画面比率に対応することができる。

【0445】

本実施の形態の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）を有することもできる。

【0446】

本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。

【0447】

図１７（Ａ）乃至図１７（Ｄ）を用いて、頭部に装着可能なウェアラブル機器の一例を説明する。これらウェアラブル機器は、ＡＲのコンテンツを表示する機能、ＶＲのコンテンツを表示する機能、ＳＲのコンテンツを表示する機能、ＭＲのコンテンツを表示する機能のうち少なくとも一つを有する。電子機器が、ＡＲ、ＶＲ、ＳＲ、及びＭＲなどの少なくとも一つのコンテンツを表示する機能を有することで、使用者の没入感を高めることが可能となる。

【0448】

図１７（Ａ）に示す電子機器７００Ａ、及び、図１７（Ｂ）に示す電子機器７００Ｂは、それぞれ、一対の表示パネル７５１と、一対の筐体７２１と、通信部（図示しない）と、一対の装着部７２３と、制御部（図示しない）と、撮像部（図示しない）と、一対の光学部材７５３と、フレーム７５７と、一対の鼻パッド７５８と、を有する。

【0449】

表示パネル７５１には、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。

【0450】

電子機器７００Ａ、及び、電子機器７００Ｂは、それぞれ、光学部材７５３の表示領域７５６に、表示パネル７５１で表示した画像を投影することができる。光学部材７５３は透光性を有するため、使用者は光学部材７５３を通して視認される透過像に重ねて、表示領域に表示された画像を見ることができる。したがって、電子機器７００Ａ、及び、電子機器７００Ｂは、それぞれ、ＡＲ表示が可能な電子機器である。

【0451】

電子機器７００Ａ、及び、電子機器７００Ｂには、撮像部として、前方を撮像することのできるカメラが設けられる構成とすることもできる。また、電子機器７００Ａ、及び、電子機器７００Ｂは、それぞれ、ジャイロセンサなどの加速度センサを備えることで、使用者の頭部の向きを検知して、その向きに応じた画像を表示領域７５６に表示することもできる。

【0452】

通信部は無線通信機を有し、当該無線通信機により映像信号等を供給することができる。なお、無線通信機に代えて、または無線通信機に加えて、映像信号及び電源電位が供給されるケーブルを接続可能なコネクターを備えることもできる。

【0453】

電子機器７００Ａ、及び、電子機器７００Ｂには、バッテリが設けられており、無線及び有線の一方または双方によって充電することができる。

【0454】

筐体７２１には、タッチセンサモジュールが設けられる構成とすることもできる。タッチセンサモジュールは、筐体７２１の外側の面がタッチされることを検出する機能を有する。タッチセンサモジュールにより、使用者のタップ操作またはスライド操作などを検出し、様々な処理を実行することができる。例えば、タップ操作によって動画の一時停止または再開などの処理を実行することが可能となり、スライド操作により、早送りまたは早戻しの処理を実行することなどが可能となる。また、２つの筐体７２１のそれぞれにタッチセンサモジュールを設けることで、操作の幅を広げることができる。

【0455】

タッチセンサモジュールとしては、様々なタッチセンサを適用することができる。例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式、光学方式等、種々の方式を採用することができる。特に、静電容量方式または光学方式のセンサを、タッチセンサモジュールに適用することが好ましい。

【0456】

光学方式のタッチセンサを用いる場合には、受光素子として、光電変換素子を用いることができる。光電変換素子の活性層には、無機半導体及び有機半導体の一方または双方を用いることができる。

【0457】

図１７（Ｃ）に示す電子機器８００Ａ、及び、図１７（Ｄ）に示す電子機器８００Ｂは、それぞれ、一対の表示部８２０と、筐体８２１と、通信部８２２と、一対の装着部８２３と、制御部８２４と、一対の撮像部８２５と、一対のレンズ８３２と、を有する。

【0458】

表示部８２０には、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。これにより、使用者に高い没入感を感じさせることができる。

【0459】

表示部８２０は、筐体８２１の内部の、レンズ８３２を通して視認できる位置に設けられる。また、一対の表示部８２０に異なる画像を表示させることで、視差を用いた３次元表示を行うこともできる。

【0460】

電子機器８００Ａ、及び、電子機器８００Ｂは、それぞれ、ＶＲ向けの電子機器ということができる。電子機器８００Ａまたは電子機器８００Ｂを装着した使用者は、レンズ８３２を通して、表示部８２０に表示される画像を視認することができる。

【0461】

電子機器８００Ａ、及び、電子機器８００Ｂは、それぞれ、レンズ８３２及び表示部８２０が、使用者の目の位置に応じて最適な位置となるように、これらの左右の位置を調整可能な機構を有していることが好ましい。また、レンズ８３２と表示部８２０との距離を変えることで、ピントを調整する機構を有していることが好ましい。

【0462】

装着部８２３により、使用者は電子機器８００Ａまたは電子機器８００Ｂを頭部に装着することができる。なお、図１７（Ｃ）などにおいては、メガネのつる（テンプルともいう）のような形状として例示しているがこれに限定されない。装着部８２３は、使用者が装着できればよく、例えば、ヘルメット型またはバンド型の形状とすることもできる。

【0463】

撮像部８２５は、外部の情報を取得する機能を有する。撮像部８２５が取得したデータは、表示部８２０に出力することができる。撮像部８２５には、イメージセンサを用いることができる。また、望遠、広角などの複数の画角に対応可能なように複数のカメラを設けることもできる。

【0464】

なお、ここでは撮像部８２５を有する例を示したが、対象物の距離を測定することのできる測距センサ（以下、検知部ともよぶ）を設けることができる。すなわち、撮像部８２５は、検知部の一態様である。検知部としては、例えばイメージセンサ、または、ライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）などの距離画像センサを用いることができる。カメラによって得られた画像と、距離画像センサによって得られた画像とを用いることにより、より多くの情報を取得し、より高精度なジェスチャー操作を可能とすることができる。

【0465】

電子機器８００Ａは、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有することもできる。例えば、表示部８２０、筐体８２１、及び装着部８２３のいずれか一または複数に、当該振動機構を有する構成を適用することができる。これにより、別途、ヘッドフォン、イヤフォン、またはスピーカなどの音響機器を必要とせず、電子機器８００Ａを装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。

【0466】

電子機器８００Ａ、及び、電子機器８００Ｂは、それぞれ、入力端子を有することもできる。入力端子には映像出力機器等からの映像信号、及び、電子機器内に設けられるバッテリを充電するための電力等を供給するケーブルを接続することができる。

【0467】

本発明の一態様の電子機器は、イヤフォン７５０と無線通信を行う機能を有することもできる。イヤフォン７５０は、通信部（図示しない）を有し、無線通信機能を有する。イヤフォン７５０は、無線通信機能により、電子機器から情報（例えば音声データ）を受信することができる。例えば、図１７（Ａ）に示す電子機器７００Ａは、無線通信機能によって、イヤフォン７５０に情報を送信する機能を有する。また、例えば、図１７（Ｃ）に示す電子機器８００Ａは、無線通信機能によって、イヤフォン７５０に情報を送信する機能を有する。

【0468】

電子機器がイヤフォン部を有することもできる。図１７（Ｂ）に示す電子機器７００Ｂは、イヤフォン部７２７を有する。例えば、イヤフォン部７２７と制御部とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部７２７と制御部とをつなぐ配線の一部は、筐体７２１または装着部７２３の内部に配置されることもできる。

【0469】

同様に、図１７（Ｄ）に示す電子機器８００Ｂは、イヤフォン部８２７を有する。例えば、イヤフォン部８２７と制御部８２４とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部８２７と制御部８２４とをつなぐ配線の一部は、筐体８２１または装着部８２３の内部に配置されることもできる。また、イヤフォン部８２７と装着部８２３とがマグネットを有することもできる。これにより、イヤフォン部８２７を装着部８２３に磁力によって固定することができ、収納が容易となり好ましい。

【0470】

なお、電子機器は、イヤフォンまたはヘッドフォンなどを接続することができる音声出力端子を有することもできる。また、電子機器は、音声入力端子及び音声入力機構の一方または双方を有することもできる。音声入力機構としては、例えば、マイクなどの集音装置を用いることができる。電子機器が音声入力機構を有することで、電子機器に、いわゆるヘッドセットとしての機能を付与することもできる。

【0471】

このように、本発明の一態様の電子機器としては、メガネ型（電子機器７００Ａ、及び、電子機器７００Ｂなど）と、ゴーグル型（電子機器８００Ａ、及び、電子機器８００Ｂなど）と、のどちらも好適である。

【0472】

本発明の一態様の電子機器は、有線または無線によって、イヤフォンに情報を送信することができる。

【0473】

図１８（Ａ）に示す電子機器６５００は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。

【0474】

電子機器６５００は、筐体６５０１、表示部６５０２、電源ボタン６５０３、ボタン６５０４、スピーカ６５０５、マイク６５０６、カメラ６５０７、及び光源６５０８等を有する。表示部６５０２はタッチパネル機能を備える。

【0475】

表示部６５０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

【0476】

図１８（Ｂ）は、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。

【0477】

筐体６５０１の表示面側には透光性を有する保護部材６５１０が設けられ、筐体６５０１と保護部材６５１０に囲まれた空間内に、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、タッチセンサパネル６５１３、プリント基板６５１７、バッテリ６５１８等が配置されている。

【0478】

保護部材６５１０には、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、及びタッチセンサパネル６５１３が接着層（図示しない）により固定されている。

【0479】

表示部６５０２よりも外側の領域において、表示パネル６５１１の一部が折り返されており、当該折り返された部分にＦＰＣ６５１５が接続されている。ＦＰＣ６５１５には、ＩＣ６５１６が実装されている。ＦＰＣ６５１５は、プリント基板６５１７に設けられた端子に接続されている。

【0480】

表示パネル６５１１には本発明の一態様の表示装置を適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル６５１１が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ６５１８を搭載することもできる。また、表示パネル６５１１の一部を折り返して、画素部の裏側にＦＰＣ６５１５との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。

【0481】

図１８（Ｃ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。

【0482】

表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

【0483】

図１８（Ｃ）に示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備える構成とすることもできるし、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作することもできる。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有することもできる。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。

【0484】

なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間など）の情報通信を行うことも可能である。

【0485】

図１８（Ｄ）に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。

【0486】

表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

【0487】

図１８（Ｅ）及び図１８（Ｆ）に、デジタルサイネージの一例を示す。

【0488】

図１８（Ｅ）に示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。

【0489】

図１８（Ｆ）は円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。

【0490】

図１８（Ｅ）及び図１８（Ｆ）において、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

【0491】

表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。

【0492】

表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。

【0493】

図１８（Ｅ）及び図１８（Ｆ）に示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、使用者が所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。

【0494】

デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数の使用者が同時にゲームに参加し、楽しむことができる。

【0495】

図１９（Ａ）乃至図１９（Ｇ）に示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。

【0496】

図１９（Ａ）乃至図１９（Ｇ）において、表示部９００１に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

【0497】

図１９（Ａ）乃至図１９（Ｇ）に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有することもできる。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することもできる。

【0498】

図１９（Ａ）乃至図１９（Ｇ）に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

【0499】

図１９（Ａ）は、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けることもできる。また、携帯情報端末９１０１は、文字及び画像情報をその複数の面に表示することができる。図１９（Ａ）では３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メールまたはＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、電波強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示することもできる。

【0500】

図１９（Ｂ）は、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示された情報９０５３を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。

【0501】

図１９（Ｃ）は、タブレット端末９１０３を示す斜視図である。タブレット端末９１０３は、一例として、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等の種々のアプリケーションの実行が可能である。タブレット端末９１０３は、筐体９０００の正面に表示部９００１、カメラ９００２、マイクロフォン９００８、スピーカ９００３を有し、筐体９０００の左側面には操作用のボタンとしての操作キー９００５、底面には接続端子９００６を有する。

【0502】

図１９（Ｄ）は、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチ（登録商標）として用いることができる。また、表示部９００１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、携帯情報端末９２００は、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。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行うこともできる。

【0503】

図１９（Ｅ）乃至図１９（Ｇ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図１９（Ｅ）は携帯情報端末９２０１を展開した状態、図１９（Ｇ）は折り畳んだ状態、図１９（Ｆ）は図１９（Ｅ）と図１９（Ｇ）の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳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。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。例えば、表示部９００１は、曲率半径０．１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。

【0504】

本実施の形態は、少なくともその一部を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。

【実施例0505】

以下では、本発明の一態様のトランジスタを作製し、その断面観察と、電気特性及び信頼性を評価した結果について説明する。

【0506】

本実施例では、実施の形態１の図１で例示したトランジスタについて、上記で例示した作製方法に基づいて作製した。

【0507】

絶縁層１２にはプラズマＣＶＤ法により形成した厚さ約３０ｎｍの窒化シリコン膜を用いた。導電層２４にはそれぞれスパッタリング法により形成した厚さ約１０ｎｍのＩＴＳＯ膜、厚さ約３００ｎｍの銅膜、及び厚さ約１００ｎｍのＩＴＳＯ膜の積層膜を用いた。絶縁層４１には、それぞれプラズマＣＶＤ法により形成した厚さ約１００ｎｍの窒化シリコン膜、厚さ約５００ｎｍの酸化窒化シリコン膜、及び厚さ約１５０ｎｍの窒化シリコン膜の積層膜を用いた。導電層２５にはスパッタリング法により形成した厚さ約１００ｎｍのＩＴＳＯ膜を用いた。絶縁層４１に絶縁層１２に達する開口（開口２０、開口１５ａ、１５ｂ）を形成したのち、半導体層２１としてスパッタリング法により厚さ約３５ｎｍのＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物膜を形成し、続いて電気炉を用いて超乾燥雰囲気下にて、３５０℃、１時間の加熱処理を行った。その後、半導体層２１を加工した。絶縁層２２には、プラズマＣＶＤ法により基板温度を３５０℃として形成した厚さ約５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を用いた。導電層２３にはそれぞれスパッタリング法により形成した厚さ約５０ｎｍのチタン膜、厚さ約２００ｎｍのアルミニウム膜、及び厚さ約５０ｎｍのチタン膜の積層膜を用いた。絶縁層４４には、プラズマＣＶＤ法により基板温度を３５０℃として形成した厚さ約３００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を用いた。絶縁層４４を形成した後、電気炉を用いて超乾燥雰囲気下にて、３００℃、１時間の加熱処理を行った。

【0508】

以上のようにして、トランジスタを作製した。

【0509】

図２０（Ａ）に、作製したトランジスタ及びその周辺の光学顕微鏡像を示す。中央に開口２０が位置し、その左右両側にそれぞれ開口１５ａ、開口１５ｂが位置している。開口１５ａの一部は導電層２３と重なっている。開口２０の直径は約２μｍであった。

【0510】

図２０（Ｂ）には、図２０（Ａ）中の一点鎖線に対応する断面ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像を示す。開口２０の側壁から、開口１５ｂの側壁までの距離（絶縁層４１の幅）は、約１．３μｍであった。

【0511】

図２１に、トランジスタのＩｄ－Ｖｇ特性を示す。縦軸はソース－ドレイン間電流（Ｉｄ）を対数軸で示し、横軸はソース－ゲート間電圧（Ｖｇ）を示している。図２１には、ソース－ドレイン間電圧（Ｖｄ）が１Ｖの場合と１０Ｖの場合の特性を示している。図２１に示すように、ノーマリオフの良好な電気特性を示すことが確認できた。

【0512】

また、上記トランジスタについて、ＰＢＴＳ試験を行った。ストレス電圧（Ｖｇ）は１０Ｖ、温度を６０℃とし、試験時間を１時間とした。その結果、初期のしきい値電圧が０．４９Ｖであったのに対し、しきい値電圧の変動量は約０．２０Ｖと、極めて良好な信頼性を示すことが確認できた。

【0513】

本実施例によれば、本発明の一態様のトランジスタは、良好な電気特性と良好な信頼性を示すことが確認できた。

【符号の説明】

【0514】

１０：トランジスタ、１１：基板、１２：絶縁層、１５：開口、１５ａ：開口、１５ｂ：開口、１６：酸素、２０：開口、２１：半導体層、２１ｆ：半導体膜、２２：絶縁層、２３：導電層、２４：導電層、２５：導電層、２５ｆ：導電膜、２６：導電層、２７：絶縁層、４１：絶縁層、４１ａ：絶縁層、４１ｂ：絶縁層、４１ｃ：絶縁層、４４：絶縁層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】