專利名稱：非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和顯示裝置。
背景技術(shù)：
場(chǎng)效應(yīng)晶體管被廣泛地用作半導(dǎo)體存儲(chǔ)器用集成電路的單位元件，高頻信號(hào)放大 元件，和用于驅(qū)動(dòng)顯示元件例如液晶顯示元件的元件，并且已經(jīng)被制備成薄膜的晶體管稱 為薄膜晶體管(TFT)。另外，具有包含可以大面積形成的非晶態(tài)硅的活性層的硅TFT被用于 平板顯示器中。近年來，平板顯示器技術(shù)(大屏、薄、重量輕)已經(jīng)經(jīng)歷了顯著的進(jìn)步，并且已經(jīng)嘗 試將這些平板顯示器技術(shù)應(yīng)用于柔性基板(重量輕并且彎曲的顯示器)使得它們變得更薄 并且重量更輕。另一方面，當(dāng)前作為驅(qū)動(dòng)顯示器的TFT的主流的硅TFT的制造溫度高，并且 難以在柔性基板上形成硅TFT。在此背景中，作為TFT的活性層，氧化物半導(dǎo)體當(dāng)前正受到關(guān)注。特別是，由東京 工業(yè)大學(xué)(Tokyo Institute of ^Technology)的 Hosono 等報(bào)道的 h-Ga-Zn-O (以下簡(jiǎn)稱為 IGZ0)顯現(xiàn)了作為用于新型TFT的材料的希望，因?yàn)樗梢栽谑覝匦纬?，并且即使在處于?晶態(tài)時(shí)，也表現(xiàn)出作為半導(dǎo)體的優(yōu)異特性，并且關(guān)于IGZO的研究正在極其活躍地進(jìn)行(參 見以下所列出的非專利文獻(xiàn)1和2)。在這些研究中，關(guān)于非晶態(tài)IGZO的光學(xué)性能，當(dāng)將具有包含非晶態(tài)IGZO的活性層 的TFT應(yīng)用于顯示裝置例如有機(jī)EL顯示器時(shí)，有時(shí)該活性層被光照射，如在以下列出的非 專利文獻(xiàn)3至6中所述的，已經(jīng)報(bào)道了許多關(guān)于非晶態(tài)IGZO的光照射性能的研究結(jié)果。在非專利文獻(xiàn)3和4中，對(duì)將TFT在暗處用單色光照射時(shí)的TFT性能進(jìn)行了報(bào)道， 所述TFT的柵電極包含η-型Si，其柵絕緣膜包含熱氧化膜，其源電極和漏電極包含Al，并 且其活性層包含非晶態(tài)IGZ0(In Ga Zn = 1 1 1)。具體地，可以證實(shí)的是，在使得照射量不變而單色光波長(zhǎng)改變的情況下，當(dāng)用 460nm ^ λ ^ 660nm的單色光照射TFT時(shí)，TFT性能幾乎不改變(漏極電流略微位移)，而 當(dāng)用λ彡420nm的單色光照射TFT時(shí)，TFT性能大大改變(當(dāng)用λ = 365nm(3. 4eV)單色 光照射TFT時(shí)，閾值電壓Vth經(jīng)歷7V的負(fù)位移)。另外，可以證實(shí)的是，此外在固定單色光 波長(zhǎng)(λ = 420nm)并且改變照射強(qiáng)度時(shí)，TFT性能的變化(Vth的負(fù)位移)隨照射強(qiáng)度增大 也變得更大。而且，應(yīng)理解，除Vth以外，遷移率、亞閾值擺幅(sub-thresholdswing) (S值) 和斷態(tài)電流(off-state current)也大大地改變，并且IGZO受可見光短波長(zhǎng)區(qū)域的影響。在非專利文獻(xiàn)3和4中記載的是，可以在不使用遮光膜的情況下驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL元 件，因?yàn)樗{(lán)色濾光片的透過波長(zhǎng)峰和有機(jī)電致發(fā)光元件(有機(jī)EL元件)的藍(lán)光的波長(zhǎng)峰為 450nm。然而，考慮到藍(lán)色濾光片通過約70%的400nm光，有機(jī)EL元件的藍(lán)光的發(fā)射光譜的 邊緣(skirt)持續(xù)到420nm，并且考慮到透明裝置的制備而使所述裝置暴露于日光，還沒有 表明具有通過這些文獻(xiàn)制備的IGZO作為其活性層的TFT是足夠的。類似地，在非專利文獻(xiàn)5和6中也報(bào)道了關(guān)于非晶態(tài)IGZO的光照射性能的研究結(jié)果。具體地，首先，將其中h Ga Zn = 1 1 1的多晶IGZO用作靶以形成非晶 態(tài)IGZO膜(In Ga Zn = 1. 01 1.00 0.76)。TFT從其基板側(cè)具有下列構(gòu)造玻璃 /Mo (柵電極)/Si02或SiNx H (柵絕緣膜)/IGZO (活性層)/Si02/SiN (鈍化層)/Mo (源 電極和漏電極)?？梢宰C實(shí)，通過用λ ( 440nm的單色光照射此TFT，TFT性能改變(Vth的 負(fù)位移)。而且，還可以證實(shí)，隨著TFT被單色光照射的時(shí)間量變得更長(zhǎng)，TFT性能的改變量 變得更大。此外，通過在120°C進(jìn)行熱處理，得到的結(jié)果是TFT性能恢復(fù)，從而得到與初始性 能相同的性能。作為以上研究結(jié)果的結(jié)論，應(yīng)理解，當(dāng)用可見光照射TFT的包含非晶態(tài)IGZO的活 性層時(shí)，對(duì)于可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光(其波長(zhǎng)在400nm至420nm附近的光)，TFT性能(斷 態(tài)電流的增大、Vth的位移等)大大地改變。另外，這些性能變化對(duì)TFT驅(qū)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行 具有大的影響。因而，當(dāng)將非晶態(tài)IGZO用于其活性層的TFT被用作用于驅(qū)動(dòng)顯示元件的TFT時(shí)， 為了使TFT穩(wěn)定地運(yùn)行，在專利文獻(xiàn)1中，使用了對(duì)于非晶態(tài)IGZO的遮光手段。此外，在專 利文獻(xiàn)2中，使用了不將非晶態(tài)IGZO暴露于藍(lán)光(在可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光)中的結(jié)構(gòu)。然而，在專利文獻(xiàn)1和2的發(fā)明中，目的是不允許作為活性層的非晶態(tài)IGZO被光 照射，并且沒有關(guān)于改善非晶態(tài)IGZO本身的光照射性能的描述。這里，可以想到的是控制In，( 和Si的組成比，以改善非晶態(tài)IGZO的光照射性 能。為此，還提出了將非晶態(tài)IGZO的組成比限制到具體范圍的材料(例如，參見以下列出 的專利文獻(xiàn)3至6)。在專利文獻(xiàn)3 中，報(bào)道了由 &ix[Al，Ga]yInz0(x+3y/2+3z/2)[比率 x/y 在 0. 2 至 2的范圍內(nèi)，而比率z/y在0. 4至1. 4的范圍內(nèi)]表示的非晶態(tài)氧化物。作為實(shí)例，顯示了 在In Ga Zn = 1 1 1附近的制備實(shí)例。然而，其目的是使用非晶態(tài)IGZO作為透明導(dǎo)電膜，即作為電極，并且其目的不是 使用非晶態(tài)IGZO作為半導(dǎo)體。此外，假定相當(dāng)高密度的載流子濃度，因?yàn)殡娮訚舛鹊扔诨?大于化川⑴至浙^?。甚至對(duì)于實(shí)施例，川19/^3)。當(dāng)將此非晶態(tài)氧化物用作晶體管的 活性層時(shí)，可以想到正常斷開的實(shí)現(xiàn)是極其困難的。在專利文獻(xiàn)4中，報(bào)道了具有下列組成的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料其中由In/ (In+Zn)表示的原子組成比為35原子％至55原子％，而其中由fei/an+Ga+Zn)表示的原子 組成比等于或小于30原子％。然而，沒有關(guān)于光吸收的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為實(shí)施例顯示。在專利文獻(xiàn)5中，報(bào)道了一種具有能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地通過恒定電流的非晶態(tài)IGZO 作為其活性層的TFT。此文獻(xiàn)具有顯示在光照射時(shí)的TFT性能(Vg-Id特性)的變化的圖。然而，在專利文獻(xiàn)5中，制備的是在富In、貧( 和貧Si區(qū)域中沒有對(duì)于光照射的 性能變化的TFT，并且沒有暗示富( 區(qū)域中的光穩(wěn)定性的描述。此外，由于沒有關(guān)于光源的詳細(xì)描述，因此不清楚哪個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域的光影響TFT，并 且也不清楚是否存在對(duì)于可見光短波長(zhǎng)區(qū)域，特別是400至420nm的可見光短波長(zhǎng)區(qū)域的 光穩(wěn)定性。因此，當(dāng)在IGZO中存在缺陷等時(shí)，有時(shí)IGZO甚至受可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光影 響，因此還存在制備對(duì)于可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光照射不具有性能變化的TFT的可能性。此外，還存在制造對(duì)于在400至420nm范圍以外的可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光照射不具有性 能變化的TFT的可能性。而且，在構(gòu)成每一個(gè)TFT的活性層的非晶態(tài)IGZO中，Irufei和Si的組成比由于感 應(yīng)耦合等離子體(ICP)的結(jié)果而不同，但是最終不清楚哪個(gè)組成量影響光穩(wěn)定性的改善。另外，相同的靶被用于制造非晶態(tài)IGZ0，因此考慮到ICP誤差(士0. 2)，制造多個(gè) 具有包含基本上相同組成的非晶態(tài)IGZO的活性層的TFT，但是每一個(gè)TFT對(duì)于光照射的 TFT性能大大地不同，并且認(rèn)為再現(xiàn)性低。在專利文獻(xiàn)6中，報(bào)道了一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管的活性層具有非晶 態(tài)氧化物半導(dǎo)體，所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體包含元素In、元素和元素X(作為元素X的 一個(gè)候選者，包含元素Ga)并且滿足In/(In+Zn+X) = 0. 200至0. 600并且Zn/(In+Zn+X) =0. 200至0. 800。在實(shí)例中，描述了其活性層具有其中( 濃度改變的IGZO的TFT的電 性能，但是沒有關(guān)于光學(xué)性能的數(shù)據(jù)或暗示富( 區(qū)域中的光穩(wěn)定性的結(jié)果。另外，要求保 護(hù)的組成范圍還包括具有良好光穩(wěn)定性的富( 區(qū)域，但是根據(jù)說明書，晶體管必須采取遮 住(block)半導(dǎo)體相的結(jié)構(gòu)，因此認(rèn)為光學(xué)性能不好。該場(chǎng)效應(yīng)晶體管與本發(fā)明的不同之 處還在于膜厚度為Inm至15nm且極薄。非專利文獻(xiàn)1 科學(xué)(Science)，300 (2003)，第 1269-1272 頁(yè)非專利文獻(xiàn)2 自然(Nature)，432 (2004)，第 488-492 頁(yè)非專利文獻(xiàn)3 信息顯示雜志(Journal of Information Display)，9 (2008)，第 21-29 頁(yè)非專利文獻(xiàn)4 :SID08 Digest (2008)，第 1215-1218 頁(yè)非專利文獻(xiàn)5 日本應(yīng)用物理雜志(Japanese Journal of AppliedPhysics)， 48 (2009)，03B018-1 頁(yè)-03B018-5 頁(yè)非專利文獻(xiàn)6 “非晶態(tài)IGZO TFT在光照射下的不穩(wěn)定性Qnstabilityof Amorphous IGZO TFTs under Light Illumination) ”，第 15 屆有源矩陣平板顯示器和 裝置國(guó)際研討會(huì)(The 15th Int. Workshop on Active-MatrixFlatpanel Display and Devices) [AM-FPD08] TFT 技術(shù)和 FPD 材料(TFTTechnologies and FPD Materials) (2008年7月2-4日，東京，日本)專利文獻(xiàn)1 日本專利申請(qǐng)公開(JP-A)號(hào)2007-115902專利文獻(xiàn)2 JP-A 號(hào) 2007-250984專利文獻(xiàn)3 日本專利號(hào)4，170, 454專利文獻(xiàn)4 JP-A 號(hào) 2007-281409專利文獻(xiàn)5 美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2007/0252147專利文獻(xiàn)6 JP-A 號(hào) 2009-25320
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種其中對(duì)于波長(zhǎng)在400至420nm的可見光短波長(zhǎng)區(qū)域 中的光的光吸收降低的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料。本發(fā)明的上述問題通過以下描述的手段解決。本發(fā)明的第一方面提供一種非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料包含含有In、( 和Si的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體，其中當(dāng)In Ga Zn = a b c表 示所述氧化物半導(dǎo)體的元素組成比時(shí)，所述元素組成比由下列范圍限定a+b = 2，并且b
<2，并且c < 4b-3. 2，并且c > -5b+8,并且1≤c≤2。本發(fā)明的第二方面提供根據(jù)第一方面的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，其中所述非晶 態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的光學(xué)帶隙等于或大于3. 79eV。本發(fā)明的第三方面提供一種非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體 材料包含含有Irufei和Si的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體，其中當(dāng)h Ga Zn = a b c表 示所述氧化物半導(dǎo)體的元素組成比時(shí)，所述元素組成比由下列范圍限定a+b = 2，并且c
<4b-3. 2，并且c < -5b+8，并且1≤c，并且所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的光學(xué)帶隙等于 或大于3. 79eV。本發(fā)明的第四方面提供一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有活性層，所述 活性層包含根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，并且所述活性層的電 導(dǎo)率 σ 為 10_9≤ σ ≤ 10_2 (S/cm)。本發(fā)明的第五方面提供根據(jù)第四方面的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述非晶態(tài)氧化物半 導(dǎo)體材料經(jīng)過熱處理。本發(fā)明的第六方面提供一種顯示裝置，所述顯示裝置配備有根據(jù)第四方面的場(chǎng)效 應(yīng)晶體管。本發(fā)明的第七方面提供一種底部發(fā)光型顯示裝置，所述底部發(fā)光型顯示裝置包 括基板；根據(jù)本發(fā)明第四方面所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管被安置在所述基板 上并且具有底柵結(jié)構(gòu)；和有機(jī)電致發(fā)光元件，所述有機(jī)電致發(fā)光元件與所述基板上的所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管電 連接，其中由所述有機(jī)電致發(fā)光元件發(fā)射的光是從基板側(cè)產(chǎn)生的。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種其中對(duì)于波長(zhǎng)在400至420nm的可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中 的光的光吸收降低的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料。


將基于下列附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，在附圖中圖1是顯示具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT作為屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的TFT的一個(gè) 實(shí)例的示意圖；圖2是顯示具有頂柵結(jié)構(gòu)的TFT作為屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的TFT的一個(gè) 實(shí)例的示意圖；圖3是顯示底部發(fā)光型有機(jī)EL顯示裝置作為屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的顯 示裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖4是其中在相圖中一起顯示屬于實(shí)施例1至4的IGZO膜1至4，和屬于比較例 1至4的比較IGZO膜1至4的組成比的分析結(jié)果的圖；圖5是其中繪出屬于實(shí)施例1至4的IGZO膜1至4，和屬于比較例1至4的比較IGZO膜1至4的光學(xué)帶隙的計(jì)算結(jié)果的圖，其中橫軸表示( 的組成比(b值)，而縱軸表示 光學(xué)帶隙；圖6是顯示屬于實(shí)施例1至4的IGZO膜1至4和屬于比較例1至4的比較IGZO 膜1至4的電導(dǎo)率σ和( 的組成比b之間的關(guān)系的圖；圖7是顯示實(shí)施例5和6的TFT 1和2以及比較例6的比較TFT 2的Vg-Id特性 的圖；圖8是顯示實(shí)施例7和8的TFT 3和4以及比較例8的比較TFT 4的Vg-Id特性 的圖；圖9是顯示實(shí)施例5和6的TFT 1和2以及比較例6的比較TFT 2的遷移率μ 的圖；圖10是顯示實(shí)施例7和8的TFT 3和4以及比較例8的比較TFT 4的遷移率μ 的圖；圖11是顯示實(shí)施例5和6的TFT 1和2以及比較例6的比較TFT 2的閾值電壓 Vth的圖；圖12是顯示實(shí)施例7和8的TFT 3和4以及比較例8的比較TFT 4的閾值電壓 Vth的圖；圖13是顯示在光照射時(shí)的TFT性能測(cè)量的總體構(gòu)造的圖；圖14是其中繪出遷移率變化的測(cè)量結(jié)果的圖，其中橫軸表示波長(zhǎng)(nm)，而縱軸表 示遷移率變化(μ/μο)；圖15是其中繪出閾值電壓隨時(shí)間的變化的測(cè)量結(jié)果的圖，其中橫軸表示光照射 時(shí)間(min)，而縱軸表示閾值電壓隨時(shí)間的變化(AVth)；圖16是其中繪出閾值電壓的測(cè)量結(jié)果的圖，其中橫軸表示波長(zhǎng)(nm)，而縱軸表示 閾值電壓(Vth)；圖17是顯示當(dāng)用不同波長(zhǎng)的單色光照射比較TFT 1的活性層時(shí)，測(cè)量Vg-Id特性 的結(jié)果的圖；圖18是顯示當(dāng)用不同波長(zhǎng)的單色光照射TFT 1的活性層時(shí)，測(cè)量Vg-Id特性的結(jié) 果的圖；圖19是顯示當(dāng)用不同波長(zhǎng)的單色光照射TFT 2的活性層時(shí)，Vg-Id特性的測(cè)量結(jié) 果的圖；圖20是顯示當(dāng)用不同波長(zhǎng)的單色光照射比較TFT 3的活性層時(shí)，Vg-Id特性的測(cè) 量結(jié)果的圖；圖21是顯示當(dāng)用不同波長(zhǎng)的單色光照射TFT 3的活性層時(shí)，Vg-Id特性的測(cè)量結(jié) 果的圖；圖22是顯示當(dāng)用不同波長(zhǎng)的單色光照射TFT 4的活性層時(shí)，Vg-Id特性的測(cè)量結(jié) 果的圖；圖23是顯示具有組成比為a = 0. 7，b = 1. 3并且c = 1. O的IGZO作為其活性層 的TFT(TFT 1和TFT 5)在熱處理之前和之后，Vg-Id特性的測(cè)量結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式將在以下使用附圖描述本發(fā)明的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和顯示 裝置的示例性實(shí)施方案。對(duì)具有基本上相同功能的部分將在所有附圖中提供相同的附圖標(biāo) 記并進(jìn)行描述，并且在一些情況下將省略其描述。1.非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料首先，將描述屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料。< 構(gòu)成 >屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的構(gòu)成如下。該非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料包含非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體，所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo) 體包含Irufei和Si，并且當(dāng)h Ga Zn = a b c表示所述氧化物半導(dǎo)體的元素組 成比時(shí)，所述元素組成比由下列范圍限定a+b = 2，并且b < 2，并且c < 4b-3.2，并且c > _5b+8，并且1彡c彡2。當(dāng)非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料具有此組成時(shí)，對(duì)于波長(zhǎng)在400至420nm的可見光短 波長(zhǎng)區(qū)域中的光的光吸收降低。氧化物半導(dǎo)體的元素組成比優(yōu)選由下列范圍限定a+b = 2，并且1. 3彡b < 2，并 且(> _5b+8，并且1彡c彡2。此外，由于進(jìn)一步降低光吸收，氧化物半導(dǎo)體的元素組成比 更優(yōu)選由下列范圍限定a+b = 2，并且1. 3彡b彡1. 5，并且c > _5b+8，并且1彡c彡2。由于進(jìn)一步降低光吸收，非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的光學(xué)帶隙等于或大于3. 7eV, 并且優(yōu)選等于或大于3. 79eV。此外，還對(duì)于其元素組成比由a+b = 2，并且c < 4b_3. 2，并且c < _5b+8，并且 1 ( c的范圍限定的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，光學(xué)帶隙等于或大于3. 7eV并且更優(yōu)選等 于或大于3. 79eV,并且足夠?qū)?，?duì)于波長(zhǎng)在400至420nm的可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光的光 吸收可以降低。由于進(jìn)一步降低光吸收，元素組成比更優(yōu)選由下列范圍限定a+b = 2，并且 1. 3彡b，并且c < -5b+8,并且1彡C。<制備方法>制備屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的方法如下。制備非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的方法的實(shí)例包括粉末制備方法如固相反應(yīng)、溶 膠-凝膠法、草酸鹽法、醇鹽法和共沉淀，和薄膜制備方法如濺射、激光燒蝕、化學(xué)氣相沉積 (CVD)和金屬有機(jī)分解(MOD)。在粉末制備方法中，非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料可以通過下列方式制備將包含h 的化合物、包含( 的化合物和包含Si的化合物混合在一起。包含h 的化合物的實(shí)例包括 In2O3, In (NO3) 3，In (NO3) 3 · nH20, In (CH3COO) 3， In(CH3COO)2(OH) , In2O3 · nH20，InN, In(OH)3, InO(OH)，In2(C2O4)3, In2 (C2O4)3 ‘ 4H20, In (C2H5OC^2)3，和 In2(SO4)3 · ηΗ20。包含Ga 的化合物的實(shí)例包括 Ga2O3, Ga (NO3) 3，Ga (NO3) 3 · nH20, Ga (CH3COO) 3， Ga(CH3COO)2(OH) , Ga2O3 · nH20, GaN, Ga(OH)3, GaO (OH)，Ga2(C2O4)3, Ga2 (C2O4) 3 · 4H20, Ga (C2H5OCS2) 3，和 Ga2 (SO4) 3 · ηΗ20。包含Zn 的化合物的實(shí)例包括 ZnO, Zn (C2H3O2)2，Zn (C2H3O2)2 · 2H20，ZnBr2, ZnCO3, ZnS, ZnCl2, ZnF2, ZnF2 · 4H20, Zn (OH)2, ZnI2, Zn(NO3)2 · 6H20, ZnC2O4, Zn (CN)2, Zn (OCH3)2,Zn (OC2H5)2，和 ZnSO40非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的組成比可以通過上述原料的輸入量調(diào)節(jié)。在薄膜制備方法中，良好的是采用使用氧化物半導(dǎo)體的多晶燒結(jié)體作為靶的氣相 成膜法。在氣相沉積方法中，濺射和脈沖激光沉積(PLD)是合適的。而且，出于大規(guī)模生產(chǎn) 率的觀點(diǎn)，濺射是優(yōu)選的。例如，控制真空和氧流量并且通過RF磁控濺射形成膜。氧流量越大，可以使電導(dǎo) 率越小。非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的組成比可以通過靶的選擇或組合、每個(gè)靶的濺射方法 的選擇、濺射輸入功率和成膜壓力來調(diào)節(jié)。還可以對(duì)已經(jīng)通過粉末制備方法或薄膜制備方法制備的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材 料進(jìn)行熱處理(退火)。通過進(jìn)行此熱處理，可以調(diào)節(jié)非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的載流子濃 度和電導(dǎo)率。非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的熱處理溫度超過室溫(例如，25°C )并且低于700°C， 并且出于熱處理時(shí)間和熱處理成本降低的觀點(diǎn)，非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料優(yōu)選在較低的溫 度被熱處理。熱處理溫度超過室溫的原因是為了調(diào)節(jié)非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率，而熱 處理溫度低于700°C的原因是為了不使非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料結(jié)晶。即使當(dāng)對(duì)非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料進(jìn)行熱處理時(shí)，對(duì)于波長(zhǎng)在400至420nm的可見 光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光的光吸收也降低。此外，非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的光學(xué)帶隙趨于增大， 盡管是輕微地增大，因此與熱處理之前的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料相比，它沒有下降。通過熟知的X-射線衍射可以證實(shí)，已經(jīng)通過粉末制備方法或薄膜制備方法制備 的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料是非晶態(tài)的。此外，已經(jīng)通過薄膜制備方法制備的非晶態(tài)氧化 物半導(dǎo)體材料的膜厚度可以通過觸針式表面形狀測(cè)定(Stylus profilometry)得到。組成 比可以通過熒光X-射線分析得到。此外，光學(xué)帶隙可以使用分光光度計(jì)得到。而且，電導(dǎo) 率可以使用電阻率計(jì)測(cè)定。2.場(chǎng)效應(yīng)晶體管屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的場(chǎng)效應(yīng)晶體管是有源元件，所述有源元件至少具 有柵電極、柵絕緣膜、活性層、源電極和漏電極，并且具有下列功能對(duì)柵電極施加電壓，控 制在活性層中流動(dòng)的電流，并且切換源電極和漏電極之間的電流。場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以以交 錯(cuò)結(jié)構(gòu)(也稱為頂柵結(jié)構(gòu))或反向交錯(cuò)結(jié)構(gòu)(也稱為底柵結(jié)構(gòu))的形式形成。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的活性層包含上述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，并且其電導(dǎo)率σ優(yōu) 選為 10-9 彡 O 彡 10_2 (S/cm)。<場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)>接著，將更具體地描述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)。作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)實(shí)例，以下 將描述薄膜晶體管(TFT)。圖1是顯示具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT 10作為屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的TFT的 一個(gè)實(shí)例的示意圖。TFT 10具有如下構(gòu)造其中柵電極14、柵絕緣層16和活性層18依次 層壓在基板12上，并且其中源電極20和漏電極22彼此遠(yuǎn)離地被設(shè)置在活性層18的表面 上。另外，活性層18包含上述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料。
在TFT是以此方式具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT 10的情況下，當(dāng)將TFT 10應(yīng)用于底部發(fā) 光型有機(jī)EL顯示裝置時(shí)，有時(shí)活性層18被包含來自有機(jī)EL顯示裝置發(fā)光層的藍(lán)光的光照 射，但是TFT 10可以穩(wěn)定地運(yùn)行而不受對(duì)其進(jìn)行照射的光的影響，原因在于TFT 10具有活 性層18，所述活性層18包含上述其中對(duì)于可見光短波長(zhǎng)區(qū)域的光吸收降低的非晶態(tài)氧化 物半導(dǎo)體材料。圖2是顯示具有頂柵結(jié)構(gòu)的TFT 30作為屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的TFT的 一個(gè)實(shí)例的示意圖。TFT 30具有如下構(gòu)造其中活性層34層壓在基板32的表面上，源電 極36和漏電極38彼此遠(yuǎn)離地被設(shè)置在活性層34上，并且柵絕緣層40和柵電極42進(jìn)一步 依次層壓在這些上。在TFT是以此方式具有頂柵結(jié)構(gòu)的TFT 30的情況下，當(dāng)將TFT 30應(yīng)用于底部發(fā) 光型有機(jī)EL顯示裝置時(shí)，與具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT 10相比，源電極36，漏電極38，柵絕緣層 40和柵電極42處于活性層34上，從而與具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT 10相比，活性層34難以被包 含來自有機(jī)EL顯示裝置發(fā)光層的藍(lán)光的光照射。然而，當(dāng)存在其中活性層34不被柵絕緣 層40等覆蓋的暴露部分時(shí)，或當(dāng)覆蓋活性層34的源電極36，漏電極38，柵絕緣層40和柵 電極42透射光時(shí)，活性層34被包含來自有機(jī)EL顯示裝置發(fā)光層的藍(lán)光的光照射。在本示 例性實(shí)施方案中，甚至在這樣的情況下，TFT 30也可以穩(wěn)定地運(yùn)行而不受對(duì)其進(jìn)行照射的 光的影響，原因在于TFT30具有活性層34，所述活性層34包含上述其中對(duì)于可見光短波長(zhǎng) 區(qū)域的光吸收降低的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料。屬于本示例性實(shí)施方案的TFT還能夠采取除以上所述的那些構(gòu)造以外的各種構(gòu) 造，并且還可以適當(dāng)?shù)鼐哂信鋫溆性诨钚詫由系谋Ｗo(hù)層或在基板上的絕緣層等的構(gòu)造。<制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法>接著，將簡(jiǎn)要描述制造上述TFT 10和30的方法。在制造具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT 10的方法中，首先，制備用于形成TFT 10的基板12， 并且在此基板12上相繼形成柵電極14和柵絕緣層16。接著，在柵絕緣膜16上形成包含 hja和Si的氧化物半導(dǎo)體膜，并且對(duì)此氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行圖案化，以形成活性層18。然 后，在活性層18上形成源電極20和漏電極22。從而，制備了具有底柵結(jié)構(gòu)的TFT 10。氧 化物半導(dǎo)體膜(或活性層18)還可以直接在氧化物半導(dǎo)體膜形成以后、直接在氧化物半導(dǎo) 體膜的圖案化以后、或在TFT 10的制備以后被熱處理。在制備具有頂柵結(jié)構(gòu)的TFT 30的方法中，首先，制備用于形成TFT 30的基板32， 在此基板32上形成包含In、Ga和Si的氧化物半導(dǎo)體膜，并且對(duì)此氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行圖 案化，以形成活性層34。然后，在活性層34上形成源電極36和漏電極38，其后相繼形成柵 絕緣層40和柵電極42。從而，制備了具有頂柵結(jié)構(gòu)的TFT 30。同樣在此情況下，氧化物半 導(dǎo)體膜(或活性層34)還可以直接在氧化物半導(dǎo)體膜形成以后、直接在氧化物半導(dǎo)體膜的 圖案化以后、或在TFT 30的制備以后被熱處理。另外，還可以應(yīng)用具有其中Si用于柵電極而熱氧化膜用于柵絕緣膜的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu) 的底柵結(jié)構(gòu)TFT。在此情況下，在熱氧化膜上形成活性層，進(jìn)行圖案化，并且其后形成源電極 和漏電極就足夠了。同樣在此情況下，氧化物半導(dǎo)體膜(或活性層34)還可以直接在氧化 物半導(dǎo)體膜形成以后、直接在氧化物半導(dǎo)體膜的圖案化以后、或在TFT 30的制備以后被熱處理。
<場(chǎng)效應(yīng)晶體管的每一種構(gòu)造的細(xì)節(jié)>下面將詳細(xì)描述TFT的每一種構(gòu)造的材料、厚度和圖案形成方法。(基板)對(duì)于基板，使用這樣的基板，其中至少其上形成TFT的表面具有絕緣性能，并且該 基板具有尺寸穩(wěn)定性、耐溶劑性、可加工性以及還具有對(duì)于熱處理的耐熱性。此外，使用這 樣的基板，該基板在例如制造有機(jī)EL顯示裝置作為最終產(chǎn)品時(shí)抑制水分和氧氣的透過，并 且在光從基板側(cè)透射以進(jìn)行發(fā)光和顯示時(shí)透射光。作為滿足這些條件的基板，無(wú)機(jī)材料例 如玻璃和氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)是合適的。為了減少?gòu)牟ＡУ碾x子洗脫(elution)，優(yōu) 選使用無(wú)堿玻璃。此外，在使用鈉鈣玻璃時(shí)，優(yōu)選使用已經(jīng)進(jìn)行了二氧化硅等的阻擋層涂覆 (barrier coat)的5 ^當(dāng)在稍后所述的工藝中的熱處理溫度低時(shí)，還可以使用有機(jī)材料例如飽和聚酯樹 脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂、聚對(duì)苯二甲酸丁 二醇酯樹脂、聚苯乙烯、聚環(huán)烯烴、降冰片烯樹脂、聚(氯三氟乙烯)、交聯(lián)二酯富馬酸酯樹 脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚砜(PES)樹脂、聚砜(PSF，PSU)樹脂、聚丙烯酸酯(PAR)樹脂、 環(huán)狀聚烯烴(COP，C0C)樹脂、纖維素樹脂、聚酰亞胺(PI)樹脂、聚酰胺-酰亞胺(PAI)樹 脂、馬來酰亞胺-烯烴樹脂、聚酰胺(PA)樹脂、丙烯酸類樹脂、氟化樹脂、環(huán)氧樹脂、硅氧烷 樹脂膜、聚苯并唑樹脂、環(huán)硫化物化合物、液晶聚合物(LCP)、氰酸酯樹脂和芳族醚樹脂。另 外，還可以使用層壓塑料材料，其在含氧化硅粒子的復(fù)合塑料材料，含金屬納米粒子、無(wú)機(jī) 氧化物納米粒子或無(wú)機(jī)氮化物納米粒子的復(fù)合塑料材料，含金屬或無(wú)機(jī)納米纖維和/或微 米纖維的復(fù)合塑料材料，碳纖維，含碳納米管的復(fù)合塑料材料，含玻璃薄片、玻璃纖維或玻 璃珠的復(fù)合塑料材料，含具有粘土礦物或云母衍生物晶體結(jié)構(gòu)的粒子的復(fù)合塑料材料，或 薄玻璃與上述單種有機(jī)材料之間具有至少一個(gè)接合界面；或通過交替層壓無(wú)機(jī)層(例如， SiO2, Al2O3，SiOxNy)和包含上述材料的有機(jī)層具有至少一個(gè)以上的接合界面并具有阻擋性 能的復(fù)合材料。當(dāng)不必從基板側(cè)產(chǎn)生光時(shí)，例如，可以使用由不銹鋼，F(xiàn)e, Al，Ni, Co, Cu或這些的 合金等制成的金屬基板或由Si等制成的半導(dǎo)體基板，并且可以在基板上設(shè)置用于確保電 絕緣的絕緣膜。當(dāng)基板是金屬基板時(shí)，還存在廉價(jià)的金屬，即使當(dāng)金屬基板的厚度薄時(shí)，金 屬基板的強(qiáng)度也高，并且該基板具有對(duì)于大氣中的水分和氧氣的高阻擋性能。關(guān)于基板的 形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸，沒有特別限制，并且這些可以根據(jù)目的而適當(dāng)?shù)剡x擇。通常，出于可操作 性和形成TFT的容易性的觀點(diǎn)，基板的形狀優(yōu)選為板狀的?；蹇梢跃哂袉螌咏Y(jié)構(gòu)或?qū)訅?體結(jié)構(gòu)。此外，基板可以由單個(gè)構(gòu)件或兩個(gè)以上的構(gòu)件構(gòu)成。(柵電極)將導(dǎo)電和耐熱性材料用于柵電極。例如，柵電極是使用下列材料形成的金屬如 Al，Mo, Cr, Ta, Ti，Au，或Ag，或合金如Al-Nd或APC，或金屬氧化物導(dǎo)電膜如氧化錫、氧化 鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。例如，根據(jù)考慮到其對(duì)于所使用的材料的 適宜性而從濕法如印刷和涂布，物理法例如真空沉積、濺射和離子電鍍以及化學(xué)法如CVD 和等離子體CVD中適當(dāng)?shù)剡x擇的方法，在基板上形成柵電極。柵電極的厚度優(yōu)選為IOnm至 IOOOnm0在成膜以后，通過光刻法進(jìn)行將柵電極形成為預(yù)定的形狀的圖案化。此時(shí)，優(yōu)選將柵電極和柵布線同時(shí)圖案化。(柵絕緣膜)將絕緣和耐熱性材料用于柵絕緣膜。例如，絕緣膜可以是Si02，SiNx, SiONjAl2O3' Y2O3, Ta2O5或HfO2的絕緣膜，或包含這些化合物中的至少兩種以上的絕緣膜。還根據(jù)考慮 到其對(duì)于所使用的材料的適宜性而從濕法如印刷和涂布，物理法例如真空沉積法、濺射和 離子電鍍以及化學(xué)法如CVD和等離子體CVD中適當(dāng)?shù)剡x擇的方法，在基板上形成柵絕緣膜。 根據(jù)需要，通過光刻法將柵絕緣膜進(jìn)行形成為預(yù)定的形狀的圖案化。柵絕緣膜必須具有用于降低泄漏電流并且改善電壓耐受性的厚度，但是當(dāng)厚度過 大時(shí)，這最終導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電壓升高。取決于柵絕緣膜的材料，柵絕緣膜的厚度優(yōu)選為IOnm至 10 μ m并且更優(yōu)選50nm至lOOOnm。(活性層)優(yōu)選采用使用包含In、Ga和Si的氧化物半導(dǎo)體的多晶燒結(jié)體作為靶的氣相成膜 法形成活性層。在氣相成膜法中，更優(yōu)選濺射和脈沖激光沉積(PLD)，并且出于大規(guī)模生產(chǎn) 率的觀點(diǎn)，濺射是特別優(yōu)選的。例如，通過濺射或PLD形成厚度為20nm至150nm的IGZO的非晶態(tài)膜。通過X-射 線衍射可以證實(shí)所形成的IGZO膜是非晶態(tài)膜。此外，膜厚度可以通過觸針式表面形狀測(cè)定 得到，而組成比可以通過熒光χ-射線分析得到。在形成非晶態(tài)IGZO膜以后，必須通過蝕刻進(jìn)行圖案化。當(dāng)活性層對(duì)用于其圖案化 的蝕刻液不具有耐受性時(shí)，例如，通過所謂的浮脫(lift-off)形成圖案的方法是最簡(jiǎn)單和 最便利的。IGZO膜的圖案化可以通過光刻或蝕刻進(jìn)行。具體地，通過下列方式形成活性層 在將保留作為活性層的IGZO膜的部分中通過光刻形成抗蝕劑掩模的圖案，并且使用酸溶 液例如鹽酸、硝酸、稀硫酸，或磷酸、硝酸和乙酸的混合液體(Al蝕刻液，由Kanto Chemical Co. , Inc.生產(chǎn))蝕刻在柵絕緣膜上形成的IGZO膜。例如，優(yōu)選使用包含磷酸、硝酸和乙酸 的水溶液，原因在于可以可靠地移除IGZO膜的暴露部分。本發(fā)明不限于以上所述的實(shí)施方案。例如，已經(jīng)描述了其中將IGZO膜進(jìn)行濕法蝕 刻并圖案化的情況，但是IGZO膜還可以通過干法蝕刻而圖案化。此外，非晶態(tài)IGZO膜還可以直接在成膜以后、直接在圖案化以后、或在TFT的制備 以后被熱處理。通過進(jìn)行此熱處理，可以改善TFT特性如非晶態(tài)IGZO膜的載流子濃度、電 導(dǎo)率、閾值電壓、遷移率和S值。非晶態(tài)IGZO膜的熱處理溫度超過室溫(例如，25°C)并且低于700°C，并且出于熱 處理時(shí)間和熱處理成本降低的觀點(diǎn)以及增加可用于TFT的基板類型的觀點(diǎn)，優(yōu)選將非晶態(tài) IGZO膜在低溫?zé)崽幚?。而且，即使?dāng)對(duì)構(gòu)成活性層的非晶態(tài)IGZO膜進(jìn)行熱處理時(shí)，對(duì)于波長(zhǎng)在400至 420nm的可見光短波長(zhǎng)區(qū)域中的光的光吸收也降低。此外，非晶態(tài)IGZO膜的光學(xué)帶隙趨于 增大，盡管是輕微地增大，因此與熱處理之前的非晶態(tài)IGZO膜相比，它沒有下降。(源電極和漏電極)在活性層和柵絕緣膜上形成用于形成源電極和漏電極的金屬膜。金屬膜作為電極和布線是導(dǎo)電的，并且由可以通過蝕刻而圖案化的金屬將金屬膜形成為覆蓋活性層就足夠了。具體地，實(shí)例包括金屬如Al，Mo, Cr, Ta, Ti，Au和Ag，合金 如Al-Nd或APC，金屬氧化物導(dǎo)電膜如氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅 (IZO)，有機(jī)導(dǎo)電化合物如聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯，和這些的混合物。特別是，出于成膜性、導(dǎo)電性和圖案化能力的觀點(diǎn)，優(yōu)選通過例如濺射或沉積的技 術(shù)形成和層壓包含Al或其主要組分為Al并且包含Nd，Y，Zr，Ta，Si，W和Ni中的至少一種 的金屬的層(Al金屬膜)，或從氧化物半導(dǎo)體膜側(cè)，形成和層壓包含其主要組分為Al并且包 含Nd，Y，Zr，Ta，Si，W和Ni中的至少一種的金屬的第一層和其主要組分為Mo或Ti的第二 層。這里，“主要組分”是構(gòu)成金屬膜的組分的包含量(質(zhì)量比)最大的組分，并且主要組分 優(yōu)選等于或大于50質(zhì)量％并且更優(yōu)選等于或大于90質(zhì)量％。在頂部接觸類型的情況下，活性層已經(jīng)形成，因此沒有例如在源電極和漏電極以 后形成活性層時(shí)存在的對(duì)金屬膜厚度的限制，并且可以形成厚的金屬膜?？紤]到成膜性、由 蝕刻產(chǎn)生的圖案化能力以及導(dǎo)電性(使得它具有低電阻)，成為源電極和漏電極以及與其 連接的布線的金屬膜的總厚度優(yōu)選為IOnm至lOOOnm。頂部接觸類型是其中在形成源電極 和漏電極之前形成活性層，并且其中活性層的頂表面接觸源電極和漏電極的構(gòu)造。此外，當(dāng)將Al金屬膜(第一層)和其主要組分為Mo或Ti的Mo金屬膜或Ti金屬 膜(第二層)層壓時(shí)，第一層的厚度優(yōu)選為IOnm至lOOOnm，而第二層的厚度優(yōu)選為Inm至 300nmo接著，將金屬膜蝕刻并圖案化，從而形成接觸活性層的源電極和漏電極。這里，源 電極和漏電極中的至少一個(gè)通過下列方式形成通過對(duì)要保留的金屬膜的部分進(jìn)行光刻形 成抗蝕劑掩模，使用其中將乙酸或硫酸加入到磷酸和硝酸中的酸溶液，并且進(jìn)行蝕刻。出于 簡(jiǎn)化工藝的觀點(diǎn)，優(yōu)選將源電極和漏電極以及連接至這些電極的布線(數(shù)據(jù)線等)同時(shí)圖案化。本發(fā)明不限于上述實(shí)施方案。例如，已經(jīng)描述了其中將金屬膜進(jìn)行濕法蝕刻并圖 案化的情況，但是金屬膜還可以通過干法蝕刻而圖案化。3.顯示裝置接著，作為屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的顯示裝置的一個(gè)實(shí)例，將描述底部發(fā) 光型有機(jī)EL顯示裝置。底部發(fā)光型有機(jī)EL顯示裝置配備有基板，安置在基板上并且具有底柵結(jié)構(gòu)的上 述場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及與基板上的場(chǎng)效應(yīng)晶體管電連接的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中由有機(jī) 電致發(fā)光元件發(fā)射的光是從基板側(cè)產(chǎn)生的。圖3是顯示底部發(fā)光型有機(jī)EL顯示裝置100作為屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案 的顯示裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖。在底部發(fā)光型有機(jī)EL顯示裝置100中，基板102在柔性支持體如PEN膜上具有基 板絕緣膜104。其上設(shè)置有已經(jīng)圖案化的濾色層106。在驅(qū)動(dòng)TFT部分上有柵電極108，并 且柵電極108上設(shè)置柵絕緣膜110。在柵絕緣膜110的一部分中形成用于電連接的連接孔。 屬于本示例性實(shí)施方案的活性層112被設(shè)置在驅(qū)動(dòng)TFT部分上，并且其上設(shè)置源電極114 和漏電極116。漏電極116和有機(jī)EL元件像素電極(陽(yáng)極)118是連續(xù)的單一體并且由同 一材料和同一工藝形成。切換TFT的漏電極和驅(qū)動(dòng)TFT通過連接電極120在連接孔中電連 接。而且，除了其中形成像素電極部的有機(jī)EL元件的部分以外，整體都被絕緣膜122覆蓋。包括發(fā)光層的有機(jī)層1 和陰極1 被設(shè)置在像素電極部上，并且形成有機(jī)EL元件部。另外，在圖3中所示的底部發(fā)光型有機(jī)EL顯示裝置100中，由發(fā)光層產(chǎn)生的光透 過像素電極118，被濾色層106改變，透過基板102，并且取出到外部。這里，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的有機(jī)EL顯示裝置100，活性層112被包含由 發(fā)光層產(chǎn)生的藍(lán)光的光照射，但是TFT可以穩(wěn)定地運(yùn)行而不受對(duì)其進(jìn)行照射的光的影響， 原因在于TFT具有活性層112，所述活性層112包含上述其中對(duì)于可見光短波長(zhǎng)區(qū)域的光吸 收降低的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料。此外，可以預(yù)期制備步驟數(shù)的減少和成本的降低，因?yàn)?不再需要使用如在專利文獻(xiàn)1中的用于阻擋朝向TFT行進(jìn)的光的手段。4.應(yīng)用上述有機(jī)EL顯示裝置100具有寬的應(yīng)用領(lǐng)域，包括移動(dòng)電話顯示器、個(gè)人數(shù)字助 手(PDA)、計(jì)算機(jī)顯示器、汽車中的信息顯示器、TV監(jiān)視器或普通照明。此外，當(dāng)將屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的場(chǎng)效應(yīng)晶體管在上述有機(jī)EL顯示裝 置100外部使用時(shí)，可以在透明基板上進(jìn)行裝置制備時(shí)提供具有優(yōu)異透光性的裝置。具有 優(yōu)異透光性的裝置的實(shí)例包括透明顯示裝置如透明顯示器和電子紙。另外，屬于本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的場(chǎng)效應(yīng)晶體管還可以應(yīng)用于光傳感器和 X-射線成像設(shè)備?！磳?shí)施例〉以下將通過實(shí)施例描述屬于本發(fā)明的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，但是本發(fā)明絕不 受這些實(shí)施例限制。-非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的制備-〈實(shí)施例1>作為屬于本發(fā)明的實(shí)施例1的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為 In Ga Zn = 0. 7 1. 3 1. 0 的 IGZO 膜 1。具體地，通過由LfeiaiO4，ZnO和Ga2O3中的每一個(gè)靶產(chǎn)生的共濺射在25mm2的石英 玻璃上形成屬于實(shí)施例1的IGZO膜1。對(duì)于這些靶，使用由Toshima Manufacturing Co.， Ltd.制造的靶(99. 99%純度)。當(dāng)使用InGaZnO4和Ga2O3靶時(shí)，通過RF濺射進(jìn)行成膜，而 當(dāng)使用ZnO靶時(shí)，通過DC濺射進(jìn)行成膜。當(dāng)使用ZnO靶時(shí)，通常ZnO的電阻高并且成膜經(jīng) 常通過RF濺射進(jìn)行，但是由于通過DC濺射可以成膜并且出于大規(guī)模生產(chǎn)率的觀點(diǎn)，使用DC 濺射?！磳?shí)施例2>作為屬于本發(fā)明的實(shí)施例2的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為 h Ga Zn = 0. 5 1. 5 1. 0的IGZO膜2。除組成比改變以外，此IGZO膜2使用與 實(shí)施例1中相同的成膜方法形成。〈實(shí)施例3>作為屬于本發(fā)明的實(shí)施例3的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為 In Ga Zn = 0. 7 1. 3 2.0的IGZO膜3。除組成比改變以外，此IGZO膜3使用與 實(shí)施例1中相同的成膜方法形成。〈實(shí)施例4>作為屬于本發(fā)明的實(shí)施例4的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為In Ga Zn = 0. 5 1. 5 2.0的IGZO膜4。除組成比改變以外，此IGZO膜4使用與 實(shí)施例1中相同的成膜方法形成。<比較例1>作為屬于本發(fā)明的比較例1的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為 In Ga Zn=Ll 0.9 1. 0的比較IGZO膜1。除組成比改變以外，此比較IGZO膜 1使用與實(shí)施例1中相同的成膜方法形成?！幢容^例2>作為屬于本發(fā)明的比較例2的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為 In Ga Zn=LO 1.0 1. 0的比較IGZO膜2。除組成比改變以外，此比較IGZO膜 2使用與實(shí)施例1中相同的成膜方法形成?！幢容^例3>作為屬于本發(fā)明的比較例3的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為 In Ga Zn = 1. 1 0. 9 2. 0的比較IGZO膜3。除組成比改變以外，此比較IGZO膜 3使用與實(shí)施例1中相同的成膜方法形成?！幢容^例4>作為屬于本發(fā)明的比較例4的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，形成組成比為 In Ga Zn = 1. 0 1. 0 2. 0的比較IGZO膜4。除組成比改變以外，此比較IGZO膜 4使用與實(shí)施例1中相同的成膜方法形成。屬于實(shí)施例1至4和比較例1至4的IGZO膜1至4和比較IGZO膜1至4的成膜 條件如表1所示。
權(quán)利要求
1.一種非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料包含含有^ja和Si 的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體，其中當(dāng)h Ga Zn = a b c表示所述氧化物半導(dǎo)體的元素 組成比時(shí)，所述元素組成比由下列范圍限定a+b = 2，并且b < 2，并且c < 4b-3. 2，并且c > _5b+8，并且1彡c彡2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，其中所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材 料的光學(xué)帶隙等于或大于3. 79eV。
3.一種非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料包含含有^、(^和ai 的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體，其中當(dāng)h Ga Zn = a b c表示所述氧化物半導(dǎo)體的元素 組成比時(shí)，所述元素組成比由下列范圍限定a+b = 2，并且c < 4b-3. 2，并且c < _5b+8，并 且1 ( c，并且所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料的光學(xué)帶隙等于或大于3. 79eV。
4.一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有活性層，所述活性層包含根據(jù)權(quán)利要求 1所述的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，并且所述活性層的電導(dǎo)率ο為10_9S/cm彡σ彡10_2S/ cm0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料經(jīng)過熱處理。
6.一種顯示裝置，所述顯示裝置配備有根據(jù)權(quán)利要求4所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
7.一種底部發(fā)光型顯示裝置，所述底部發(fā)光型顯示裝置包括 基板；根據(jù)權(quán)利要求4所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管被安置在所述基板上并且具 有底柵結(jié)構(gòu)；和有機(jī)電致發(fā)光元件，所述有機(jī)電致發(fā)光元件與所述基板上的所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管電連接，其中由所述有機(jī)電致發(fā)光元件發(fā)射的光是從所述基板側(cè)產(chǎn)生的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料，場(chǎng)效應(yīng)晶體管和顯示裝置。所述非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體材料包含含有In、Ga和Zn的非晶態(tài)氧化物半導(dǎo)體，其中當(dāng)In∶Ga∶Zn＝a∶b∶c表示所述氧化物半導(dǎo)體的元素組成比時(shí)，所述元素組成比由下列范圍限定a+b＝2，并且b＜2，并且c＜4b-3.2，并且c＞-5b+8，并且1≤c≤2。
文檔編號(hào)H01L29/786GK102082170SQ20101025584
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者望月文彥, 濱威史, 田中淳, 鈴木真之 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社