專利名稱：場效應(yīng)晶體管和顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用非晶氧化物的場效應(yīng)晶體管。更具體地講，本發(fā)明涉及一種使用非晶氧化物作為溝道層的場效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
場效應(yīng)晶體管(FET)為具有柵極電極、源極電極和漏極電極的電子有源器件，其通過借助于向柵極電極進行電壓施加來控制進入到溝道層的電流的流動，控制源極電極和漏極電極之間的電流。特別地，使用形成在絕緣襯底(例如陶瓷、玻璃或塑料襯底)上的薄膜作為溝道層的FET被稱為薄膜晶體管(TFT)。上述TFT通過使用薄膜技術(shù)而形成，因而，TFT具有易于形成在面積相對大的襯底上的優(yōu)點，并因此被廣泛用作平板顯示裝置(例如液晶顯示裝置)的驅(qū)動裝置。在有源矩陣液晶顯示裝置(ALCD)中，通過使用形成在玻璃襯底上的TFT來開啟/關(guān)斷每個圖像像素。 此外，在未來的高性能有機LED顯示器(OLED)中，通過TFT對每個像素進行電流驅(qū)動被認為是有效的。另外，實現(xiàn)了一種性能更高的液晶顯示裝置，在該液晶顯示裝置中，具有驅(qū)動和控制整個圖像的功能的TFT電路形成在置于圖像顯示區(qū)域的周邊的襯底上。最普遍的TFT為使用多晶硅膜或非晶硅膜作為溝道層的TFT。對于像素驅(qū)動，非晶硅TFT已投入實際使用。對于總體圖像驅(qū)動/控制，多晶硅TFT已投入實際使用。然而，由于器件制作需要高溫處理，所以難以在例如塑料板或片的襯底上制作非晶硅TFT、多晶硅TFT和其它TFT。同時，最近幾年，柔性顯示器的發(fā)展變得活躍，在柔性顯示器中，形成在聚合物板或片上的TFT用作LCD或OLED的驅(qū)動電路。這引起了對有機半導(dǎo)體膜的關(guān)注，有機半導(dǎo)體膜可在低溫下在塑料膜等上形成。并五苯為其研發(fā)得到大力發(fā)展的有機半導(dǎo)體膜的示例。據(jù)報道，并五苯的載流子遷移率約為0. 5cm2/vs，這等于非晶Si-MOSFET中的載流子遷移率。然而，并五苯和其它有機半導(dǎo)體具有熱穩(wěn)定性低(< 150°C)和有毒(致癌)的問題，因此，沒有成功用于制作適合于實際使用的器件。引起關(guān)注的作為可應(yīng)用于TFT的溝道層的另一材料為氧化物材料。例如，使用ZnO作為溝道層的TFT得到積極發(fā)展?？稍谙鄬Φ偷臏囟认略谒芰习濉?片或其它類似的襯底上形成ZnO膜。然而，ZnO不能在室溫下形成穩(wěn)定的非晶相，而是形成多晶相，這在多晶顆粒邊界中引起電子散射并使得難以提高電子遷移率。另外，多晶顆粒的尺寸極大改變，并且它們的互連受到膜形成方法的顯著影響。因此，TFT特性在器件之間、 批量之間可能分散。已報道了使用 In-Ga-Zn-O 基非晶氧化物的 TFT(K. Nomura et. al, Naturevol. 432，pp. 488-492Q004-11))?？稍谑覝叵略谒芰匣虿Ａбr底上形成這種晶體管。該晶體管還在場效應(yīng)遷移率大約為6-9時實現(xiàn)了常閉型晶體管特性。另一有利的特性是晶體管對于可見光是透明的。上述文檔描述了一種將成分比為h Ga Zn = 1. 1 1. 1 0. 9 的非晶氧化物用于TFT溝道層的技術(shù)。盡管如上所述在K.Nomura et. al,Nature vol. 432，ρρ· 488-492 (2004-11)中采用使用In、Ga和Si這三種金屬元素的非晶氧化物，但是如果使用更少的金屬元素，則就成分控制和材料調(diào)整而言會更好。另一方面，當(dāng)通過濺射或者類似的方法被沉積時，諸如ZnO和 M2O3的使用一種類型的金屬元素的氧化物通常形成多晶薄膜，于是，會引起上述的TFT器件特性的波動(器件之間的變化和批量之間的變化)。Applied Physics Letters 89,062103(2006)描述了 In-Si-O 基非晶氧化物作為使用兩種類型的金屬元素的示例。這種包含兩種類型的金屬元素的氧化物不存在上述問題。此外，已知，采用h-Zn-0基非晶氧化物的TFT在可見光范圍的近UV區(qū)域(波長380nm、 450nm、550nm)中具有光學(xué)靈敏性(Journal of Non-Crystalline Solids Volume352, Issues 9-20,15 June 2006，pages 1756-1760)。為了在明亮的地方穩(wěn)定地使用在Journal of Non-CrystallineSolids Volume 352，Issues 9-20,15 June 2006，pages 1756-1760 中所述的包含 h-Zn-O 基非晶氧化物的TFT，理想情況是降低TFT的光學(xué)靈敏性。這是由于采用TFT的顯示器有時在可見光下工作。例如，可能通過用于顯示圖像的光或者從外部進入的光照射TFT。當(dāng)TFT的溝道層具有特定級別的光學(xué)靈敏性時，溝道層的電特性根據(jù)光照射的量而改變，其結(jié)果是TFT的工作變得不穩(wěn)定。一種避免光的這種不利影響的方法是為顯示器設(shè)置遮光層，但是完全消除雜散光對顯示器的結(jié)構(gòu)有嚴格的限制。因此，期望采用一種包含含有盡可能少的元素的非晶氧化物并且具有低可見光靈敏性的TFT。由于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人所進行的研究，當(dāng)h-Ζη-Ο基非晶氧化物存放在大氣中時，該非晶氧化物的電阻率可隨時間改變，所以還期望改進環(huán)境穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題而做出本發(fā)明，因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種使用包含少許元素的非晶氧化物的薄膜晶體管，其具有優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性，例如，在存放在大氣中期間所承受的環(huán)境穩(wěn)定性，并且其具有低的對于可見光的靈敏性。根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管至少包括形成在襯底上的溝道層、柵絕緣層、源極電極、漏極電極和柵極電極。溝道層由至少包含的非晶氧化物材料形成，該非晶氧化物材料的元素比Mg/an+Mg)為大于等于0. 1且小于等于0. 48。根據(jù)本發(fā)明，可通過從包含h和Mg(或Al)的非晶氧化物形成溝道層來實現(xiàn)具有優(yōu)良特性的場效應(yīng)晶體管。特別是，可獲得具有低可見光靈敏性的晶體管，換句話說，對于光照射非常穩(wěn)定的晶體管。因此，當(dāng)被應(yīng)用于顯示器時，該TFT在明亮的地方也可穩(wěn)定地工作。此外，本發(fā)明的晶體管在存放在大氣中期間，其特性基本上不隨時間改變，因此， 具有優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性。從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的進一步的特征將變得清楚。


圖1是比較h-Mg-Ο基薄膜晶體管、h-Al-Ο基薄膜晶體管和h-Ga-Ο基薄膜晶體管在光照射下的關(guān)斷電流(off-current)值的曲線圖。圖2是示出TFT傳輸特性在光照射下的變化的曲線圖。圖3是示出h-Mg-Ο薄膜、In-Al-O薄膜、In-Zn-O薄膜和In-Sn-O薄膜的電阻率隨時間的變化的曲線圖。圖4是示出h-Mg-Ο基薄膜晶體管的傳輸特性及其成分依賴性的示例的曲線圖。圖5是示出h-Al-Ο基薄膜晶體管的傳輸特性及其成分依賴性的示例的曲線圖。圖6A和圖6B是示出h_Mg-0基薄膜晶體管的TFT特性(圖6A 場效應(yīng)遷移率； 圖6B:閾值電壓Vth)的成分依賴性的曲線圖。圖7A和圖7B是示出基薄膜晶體管的TFT特性(圖7A 場效應(yīng)遷移率； 圖7B:閾值電壓Vth)的成分依賴性的曲線圖。圖8A、圖8B和圖8C是示出根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖9A和圖9B是示出根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的特性的示例的曲線圖。圖10是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的薄膜形成設(shè)備的構(gòu)造的示圖。圖11是示出h-Mg-Ο薄膜、In-Al-O薄膜和In-Si-O薄膜的光吸收譜的曲線圖。
具體實施例方式以下將對根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管的實施例進行描述。本發(fā)明的發(fā)明人已對作為用于場效應(yīng)晶體管的溝道層的材料的包含兩種類型的金屬元素的氧化物材料(例如包含h和Mg的氧化物和包含h和Al的氧化物)進行了廣泛研究。圖11示出通過濺射形成的薄膜的光吸收的波長依賴性。圖11的每種氧化物以約為0. 3(30原子％)的元素比M/(In+M)包含化和另一金屬元素Μ。通過使用由J. A. Woollam Co.，Inc.制造的橢偏光譜儀來測量吸收系數(shù)，其中，Tauc-Lorentz光學(xué)模型被用于擬合分析。從圖11可看出，與包含h和Si的氧化物αη-Ζη-O)相比，包含h和Mg的氧化物αη-Mg-O)和包含的氧化物αη-Al-O)的光吸收在短波長處仍保持為小的。圖3示出通過濺射形成的薄膜在空氣中隨時間的電阻率變化。圖3的每種氧化物以約為0. 25的元素比Μαη+Μ)包含h和另一金屬元素M。如圖3所示，包含h和Si的氧化物αη-Ζη-O)與包含化和Sn的氧化物Qn-Sn-O)的電阻率隨時間顯著改變。另一方面，包含h和Mg的氧化物αη-Mg-O)的電阻率與包含h和Al的氧化物αη-Al-O)的電阻率幾乎不隨時間改變。h-Mg-Ο和h-Al-Ο的電屬性在空氣中穩(wěn)定，因此，優(yōu)選用于溝道材料。接著，分別形成具有上述材料的溝道層的TFT。通過h-Ζη-Ο和h-Sn-O，難以獲得五位數(shù)以上的通/斷比的晶體管。另一方面，具有h-Al-Ο和h-Mg-Ο的溝道的TFT成功用于以六位數(shù)以上的通/斷比進行切換(參見圖4和圖5的傳輸特性(Id-Vg曲線圖))。 圖4和圖5示出金屬元素比不同的5個不同晶體管的特性。
接著將對薄膜晶體管的光學(xué)響應(yīng)特性進行描述。圖2是示出暗地方中的非晶氧化物TFT(例如h-Mg-0 TFT、In-Al-O TFT或h-Ga-OTFT)和被光照射的該TFT之間的晶體管特性(Id-Vg)差異的曲線圖。如圖2所示，TFT的關(guān)斷電流在暗地方具有非常小的值 (a)，而當(dāng)分別用波長500nm和350nm的單色光照射TFT時，關(guān)斷電流增加到(b)和(C)。簡而言之，關(guān)斷電流在光照射下增加，從而減小通/斷比。圖1的曲線圖將在暗地方測量的關(guān)斷電流、在500nm單色光的照射下測量的關(guān)斷電流和在350nm單色光的照射下測量的關(guān)斷電流進行比較。這里，將使用h-Mg-0、h-Al-0和h-Ga-0作為其溝道層的TFT的關(guān)斷電流彼此進行比較。從圖1可看出，與h-Ga-Ο的情況相比，在h-Mg-Ο和h-Al-Ο的情況下關(guān)斷電流在光照射下的增加較小。具體地講，對于h-Mg-Ο，在關(guān)斷電流光照射下的變化最小。這證明了將h-Mg-OUn-Al-O或類似的非晶氧化物材料用于溝道層的薄膜晶體管對光照射具有較好的穩(wěn)定性。本發(fā)明的發(fā)明人因而發(fā)現(xiàn)，包含h和Mg(或Al)的氧化物是用于溝道層的優(yōu)選材料。接著將對根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)進行詳細描述。根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管為包括柵極電極、源極電極和漏極電極三個端子的電子有源器件。場效應(yīng)晶體管具有將電壓Vg施加到柵極電極、控制流過溝道層的電流Id以及在源極電極和漏極電極之間切換電流Id的功能。圖8A、圖8B和圖8C是示出根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示例的截面圖。圖8A 示出頂柵結(jié)構(gòu)的示例，在該頂柵結(jié)構(gòu)中，柵絕緣層12和柵極電極15依次形成在設(shè)置在襯底 10上的溝道層11上。圖8B示出底柵結(jié)構(gòu)的示例，在該底柵結(jié)構(gòu)中，柵絕緣層12和溝道層 11依次形成在柵極電極15上。在圖8A和圖8B中，分別用標(biāo)號13和14表示源極電極和漏極電極。圖8C示出底柵晶體管的另一示例。在圖8C中，分別用標(biāo)號21、22、25、23和對表示襯底(兼作柵極電極的n+Si襯底)、柵絕緣層(SiO2)、溝道層(氧化物)、源極電極和漏極電極。薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)不限于本實施例中的結(jié)構(gòu)，可使用任意頂柵/底柵結(jié)構(gòu)或者交錯/反交錯結(jié)構(gòu)。接著將對構(gòu)成本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管的組成部分進行詳細描述。(溝道層)首先將對溝道層進行描述。本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管將至少包含h和Mg(或Al)的非晶氧化物用于溝道層。 原因如上所述。包含h和Mg的非晶氧化物αη-Mg-O)和包含In、Mg和Si的非晶氧化物 (In-Zn-Mg-O)是特別優(yōu)選的材料。還可采用包含In、Sn和Mg的非晶氧化物。將包含h和Al的非晶氧化物αη-Al-O)和包含In、Al和Si的非晶氧化物 (In-Zn-Al-O)用作溝道層也是優(yōu)選的。還可采用包含In、Sn和Al的非晶氧化物。(1)由至少包含h和Mg的非晶氧化物形成的溝道層首先將對將至少包含h和Mg(In-Mg-O)的非晶氧化物用作溝道層的情況進行描述。在將h-Mg-Ο用于溝道的情況下，存在優(yōu)選的h-Mg元素比。優(yōu)選的元素比Mg/an+Mg) 為大于等于0. 1，這是由于以這個元素比，可在襯底溫度被保持為室溫的情況下通過濺射沉積來獲得非晶薄膜。這是由于，如上所述，多晶相引起TFT器件特性波動，在多晶相中，多晶顆粒的形狀和互連根據(jù)膜形成方法而極大改變。對將包含h和Mg的非晶氧化物用作其溝道層的薄膜晶體管進行了進一步研究。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對于薄膜晶體管的晶體管特性，以特定的元素比Mg/an+Mg)將非晶氧化物有利地用作溝道層。圖6A示出使用h-Mg-Ο制造的薄膜晶體管關(guān)于場效應(yīng)遷移率的h-Mg 成分依賴性的示例。圖6A的曲線圖示出，隨著Mg含量減少，場效應(yīng)遷移率增加。所需的場效應(yīng)遷移率的值根據(jù)用途而改變。例如，在液晶顯示器中優(yōu)選的場效應(yīng)遷移率為大于等于 0. lcm2/Vs，在有機EL顯示器中優(yōu)選的場效應(yīng)遷移率為大于等于lcm2/VS。根據(jù)這些觀點， In-Mg元素比Mg/ (In+Mg)理想地為小于等于0. 48，更理想地，為小于等于0. 42。另一方面，當(dāng)薄膜晶體管的閾值電壓Vth為大于等于OV時，電路構(gòu)建更容易。圖 6B示出對^i-Mg-O基薄膜晶體管的閾值的成分依賴性的研究結(jié)果。如圖6B所示，元素比 Mg/(In+Mg)理想地為大于等于0.2。更理想的元素比Mg/an-Mg)為大于等于0.3，這是由于在這個元素比，Vth具有正值。從以上可得出結(jié)論，在將h-Mg-Ο用于薄膜晶體管的溝道層的情況下，In-Mg元素比Mg/ (In+Mg)理想地為大于等于0. 1且小于等于0. 48，更理想地，為大于等于0. 2且小于等于0. 48，最理想地，為大于等于0. 3且小于等于0. 42 (參見以下示例)。在本發(fā)明中，如果除了 In、Mg和0之外的其它元素為不可避免地被包含的元素或者如果它們的含量不影響特性，則允許將它們包含在非晶氧化物中。(2)由至少包含h和Al的非晶氧化物形成的溝道層接著，將對將至少包含h和Al的非晶氧化物(In-Al-O)用作溝道層的情況進行描述。在這種情況下，也存在優(yōu)選的^i-Al元素比。優(yōu)選的元素比Al/an+Al)為大于等于 0. 15，這是由于在這個元素比，可在襯底溫度被保持為室溫的情況下通過濺射沉積來獲得非晶薄膜。這是由于，如上所述，多晶相引起TFT器件特性的波動，在多晶相中，多晶顆粒的形狀和互連根據(jù)膜形成方法而極大改變。對將包含h和Al的非晶氧化物an-Al-Ο)用作其溝道層的薄膜晶體管進一步進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以特定的元素比Al/an+Al)將非晶氧化物有利地用作溝道層。圖7A示出使用h-Al-Ο制造的薄膜晶體管關(guān)于場效應(yīng)遷移率的h-Al成分依賴性的示例。圖7A的曲線圖示出，隨著Al含量減少，場效應(yīng)遷移率增加。例如，在液晶顯示器中，所需的場效應(yīng)遷移率的值優(yōu)選為大于等于0. lcm7Vs，在有機EL顯示器中，所需的場效應(yīng)遷移率的值優(yōu)選為大于等于lcm2/Vs。根據(jù)這些觀點，h-Al元素比Al/an+Al)理想地為小于等于0. 45，更理想地，為小于等于0. 40，最理想地，為小于等于0. 3。另一方面，當(dāng)薄膜晶體管的閾值電壓Vth為大于等于OV時，電路構(gòu)建更容易。圖 7B示出對h-Al-O基薄膜晶體管的閾值的成分依賴性的研究結(jié)果。如圖7B所示，元素比 Al/an+Al)理想地為大于等于0. 19。更理想的元素比Al/(h+Al)為大于等于0.25，這是由于在這個元素比，Vth具有正值。從以上可得出結(jié)論，在將h-Al-Ο用于薄膜晶體管的溝道層的情況下，In-Al元素比Al/ (In+Al)理想地為大于等于0. 15且小于等于0. 45，更理想地，為大于等于0. 19且小于等于0. 40，最理想地，為大于等于0. 25且小于等于0. 3 (參見以下示例)。在本發(fā)明中，如果除了 In、Al和O之外的其它元素為不可避免地被包含的元素或者如果它們的含量不影響特性，則允許將它們包含在非晶氧化物中。溝道層的厚度理想地為大于等于IOnm且小于等于200nm，更理想地，為大于等于 20nm且小于等于lOOnm，最理想地，為大于等于25nm且小于等于70nm。為了獲得優(yōu)良的TFT特性，用作溝道層的非晶氧化物膜的電導(dǎo)率優(yōu)選設(shè)為大于等于0. 000001S/cm且小于等于lOS/cm。當(dāng)電導(dǎo)率大于lOS/cm時，不能獲得常閉型晶體管，并且提高通/斷比是不可能的。在極端的情況下，施加?xùn)艠O電壓不能導(dǎo)通/關(guān)斷源極電極和漏極電極之間的電流，TFT不作為晶體管工作。另一方面，當(dāng)電導(dǎo)率小于0. OOOOOlS/cm(這將氧化物膜變成絕緣體)時，不能充分地提高導(dǎo)通電流。在極端的情況下，施加?xùn)艠O電壓不能導(dǎo)通/關(guān)斷源極電極和漏極電極之間的電流，TFT不作為晶體管工作。為了獲得上述電導(dǎo)率范圍，非晶氧化物膜優(yōu)選具有約1014-1018/cm3的電子載流子濃度，雖然將溝道層的材料成分也考慮在內(nèi)?？赏ㄟ^控制例如金屬元素的元素比、膜形成期間氧的分壓和薄膜形成之后的退火條件來形成這種非晶氧化物膜。特別是，控制膜形成期間氧的分壓來幫助主要控制薄膜中的氧缺乏，從而控制電子載流子濃度。(柵絕緣層)接著將對柵絕緣層進行描述。對于柵絕緣層的材料，沒有特別優(yōu)選，只要它具有優(yōu)良的絕緣屬性即可。絕緣層的示例包括硅氧化物SiOx、硅氮化物SiNx和硅氧氮化物Si0xNy。在本發(fā)明中，可采用其成分不符合化學(xué)計量法的SiO2,因此，硅氧化物表達為Si0x。此外，在本發(fā)明中，可采用其成分不符合化學(xué)計量法的Si3N4，因此，硅氮化物可表達為SiNx。由于類似的原因，硅氧氮化物表達為 SiOxNy0特別地，在溝道層材料包含Al的情況下，將其主要成分為Al的薄膜用作柵絕緣層，這給予了薄膜晶體管優(yōu)良的特性。通過采用具有如此優(yōu)良絕緣屬性的薄膜，在源極電極和柵極電極之間以及在漏極電極和柵極電極之間，泄漏電流可降至約10_8安培。柵絕緣層的足夠厚度是例如約50-300nm的所通常采用的厚度。(電極)接著將對源極電極、漏極電極和柵極電極進行描述。對源極電極、漏極電極和柵極電極的每種材料均沒有特別限制，只要可獲得優(yōu)良的電導(dǎo)率并且可與溝道層電連接即可。例如，可使用包含例如化203:511或SiO的透明導(dǎo)電膜或者包含例如Au、Ni、W、Mo、Ag或Pt的金屬電極。還可采用包括Au-Ti層疊結(jié)構(gòu)的任意層疊結(jié)構(gòu)。(襯底)接著將對襯底進行描述。作為襯底，玻璃襯底、塑料襯底、塑料膜等可被使用。上述溝道層和柵絕緣層對于可見光是透明的，因此，可通過將透明材料用作上述電極和襯底的每種材料來獲得透明薄膜晶體管。以下是對制造根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管的方法的詳細描述。作為形成氧化物薄膜的方法，提供氣相工藝，例如濺射法(SP法)、脈沖激光沉積法(PLD法)和電子束沉積法。應(yīng)該指出，在氣相工藝中，從生產(chǎn)率的觀點來看，SP法是合適的。然而，膜形成方法不限于這些方法。 此外，可在沒有故意地對襯底進行加熱的狀態(tài)下使膜形成時的襯底溫度基本維持在室溫?？稍诘蜏靥幚砥陂g執(zhí)行該方法，因此，可在例如塑料板或片的襯底上形成薄膜晶體管。在隊中或者在大氣中在所形成的氧化物半導(dǎo)體上執(zhí)行熱處理也是優(yōu)選模式。在一些情況下，熱處理可改進TFT特性。設(shè)置有根據(jù)上述方法制造的本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件(有源矩陣襯底)可包括透明襯底和透明非晶氧化物TFT。當(dāng)透明有源矩陣應(yīng)用于顯示器時，顯示器的孔徑比可增大。具體地講，當(dāng)透明有源矩陣用于有機EL顯示器時，可采用也從透明有源矩陣襯底側(cè)取出光的結(jié)構(gòu)(底部發(fā)射)。根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件可用于各種用途，例如ID 標(biāo)簽或IC標(biāo)簽。接著將參照圖9A和圖9B對本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管的特性進行描述。圖9A示出以各種電壓Vg獲得的Id-Vd特性的示例，圖9B示出當(dāng)Vd = 6V時Id-Vg 特性(傳輸特性)的示例。由于活性層的元素比的差異而導(dǎo)致的特性差異可被表達為場效應(yīng)遷移率μ、閾值電壓(Vth)、通/斷比和S值的差異?？筛鶕?jù)線性區(qū)或飽和區(qū)的特性獲得場效應(yīng)遷移率。例如，可采用根據(jù)傳輸特性的結(jié)果創(chuàng)建表示#-Vg的曲線圖的方法，以根據(jù)該曲線圖的傾度獲得場效應(yīng)遷移率。在本發(fā)明的描述中，除非另外指出，否則通過該方法進行評估。盡管存在獲得閾值的一些方法，但是可根據(jù)例如表示V^-Vg的曲線圖的X截距來獲得閾值電壓Vth?？筛鶕?jù)傳輸特性中最大Id值與最小Id值之比來獲得通/斷比?？蓮母鶕?jù)傳輸特性的結(jié)果而創(chuàng)建的表示Log(Id)-Vd的曲線圖的傾度的倒數(shù)來獲得S值。晶體管特性的差異不限于以上差異，而是還可用各種參數(shù)來表示。以下對本發(fā)明的示例進行描述。然而，本發(fā)明不限于以下示例。示例 1在本示例中，以h-Mg-Ο基非晶氧化物作為溝道層來制造圖8中所示的頂柵TFT 器件。首先，在玻璃襯底(由Corning Incorporated制造的1737)上將h-Mg-O基非晶氧化物膜形成為溝道層。使用圖10中所示的設(shè)備在氬氣和氧氣的混合氣氛中通過高頻濺射形成該膜。在圖10中，分別用標(biāo)號51、52、53、討和55表示樣本、靶、真空泵、真空計和襯底支托物。為每個氣體引入系統(tǒng)設(shè)置氣體流速控制器56。分別用標(biāo)號57和58表示壓力控制器和膜形成室。真氣泵53為用于將膜形成室58的內(nèi)部排空的排氣單元。襯底支托物陽為膜形成室內(nèi)用于保持在其上將形成氧化物膜的襯底的單元。靶52為固態(tài)材料源，并被布置在襯底支托物對面。該設(shè)備還設(shè)有用于使材料從靶52蒸發(fā)的能量源(未顯示，高頻電源)和用于將氣體供應(yīng)到膜形成室的內(nèi)部的單元。該設(shè)備具有兩個氣體引入系統(tǒng)，一個用于氬氣，另一個用于氬和氧的混合氣體 (Ar 仏=95 幻。通過氣體流速控制器56和壓力控制器57，可在膜形成室中獲得特定的氣體氣氛，氣體流速控制器56使得該設(shè)備能夠單獨控制各個氣體流速，壓力控制器57用于控制排氣速度。
在本示例中，尺寸為2英寸的In2O3和MgO的靶(純度99. 9% )被用于通過同時濺射來形成h-Mg-Ο膜。對于前一靶和后一靶，輸入RF功率為40W和180W。設(shè)置膜形成的氣氛，以使總壓力為0.4Pa，氣體流速比為Ar O2 = 200 1。膜形成速率和襯底溫度分別設(shè)為9nm/min和25°C。在膜形成之后，在大氣中在280°C下對膜進行30分鐘的退火處理。對所獲得的膜的表面執(zhí)行照射角(glance angle) X射線衍射(薄膜法，入射角 0.5° )。沒有檢測到明顯的衍射峰，這表明所形成的h-Mg-Ο基膜為非晶膜。橢偏光譜法測量顯示膜具有約0. 5nm的均方根的粗糙度(Rrms)和約40nm的厚度。執(zhí)行X射線熒光(XRF)分析，顯示膜的金屬成分比為^! Mg = 6 4。估計電導(dǎo)率、 電子載流子濃度和電子遷移率分別為約10_3S/cm、3 X IOlfVcm3和約2cm2/Vs。接著，通過光刻構(gòu)圖和剝離法形成漏極電極14和源極電極13。電極的材料為 Au-Ti層疊膜。Au層的厚度為40nm，Ti層的厚度為5nm。接著，通過光刻構(gòu)圖和剝離法形成柵絕緣層12。柵絕緣層12為通過濺射沉積到 150nm的厚度所形成的SiOx膜。SiOx膜的特定介電常數(shù)約為3. 7。也通過光刻和剝離法形成柵極電極15。溝道長度和溝道寬度分別為50μπι和 200 μ m。電極的材料為Au，Au膜的厚度為30nm。以上述方式制造TFT器件。接著，對如此制造的TFT器件的特性進行評估。圖9A和圖9B示出在室溫下測量的TFT器件的電流-電壓特性的示例。圖9A示出Id-Vd特性，而圖9B示出Id-Vg特性。在圖9A中，源漏電流Id對漏電壓Vd的依賴性被測量為在施加恒定的柵電壓Vg的條件下變化的Vd。如圖9A所示，在Vd = 6V附近觀察到飽和(夾斷)，這是典型的半導(dǎo)體晶體管行為。增益特性為這樣的，即，在Vd = 6V，閾值電壓約為2V。在10V，Vg引起約1. 0X10_4A的電流作為源漏電流Id流動。晶體管的通/斷比超過107。在飽和區(qū)中，根據(jù)輸出特性計算的場效應(yīng)遷移率約為 2cm2/Vs。在本示例中制造的TFT具有優(yōu)良的再現(xiàn)性，多個制造的器件之間的特性波動小。通過將新穎的非晶氧化物h-Mg-Ο用于溝道層，如此獲得優(yōu)良的晶體管特性。比較示例1在本比較示例中，通過示例1中所采用的相同方法來制造將h-Ga-Ο用作其溝道層的頂柵TFT器件。薄膜的金屬成分比為h Ga = 7 30接著，對將h-Mg-Ο用于溝道的示例1的TFT器件的光學(xué)響應(yīng)特性和將In-Ca-O 用于溝道的比較示例1的TFT器件的光學(xué)響應(yīng)特性進行評估。首先在暗地方中和在光照射下對示例1的TFT器件的晶體管特性(Id-Vg)進行評估。如圖2所示，TFT的關(guān)斷電流在暗地方中具有非常小的值(a)，而當(dāng)在分別被500nm和 350nm的波長的單色光照射的時候就特性對TFT進行評估時，關(guān)斷電流增加到(b)和(C)。 簡而言之，關(guān)斷電流在光照射下增加，從而通/斷比降低。隨后，如圖1所示，通過在示例1的TFT器件和比較示例1的TFT器件在暗地方中、 用500nm單色光照射和用350nm單色光照射時測量關(guān)斷電流，將示例1的TFT器件和比較示例1的TFT器件進行比較。從圖1的曲線圖可看出，與h-Ga-Ο的情況相比，在h_Mg-0 的情況下，關(guān)斷電流在光照射下的增加較小。這證明了將h-Mg-Ο用于溝道的示例1的TFT 器件對光照射的穩(wěn)定性優(yōu)于將h-Ga-Ο用于溝道的比較示例1的TFT器件對光照射的穩(wěn)定
10性?？梢灶A(yù)期如上所述對光非常穩(wěn)定的根據(jù)本發(fā)明的TFT器件可在有機發(fā)光二極管的工作電路等中找到應(yīng)用。示例 2在本示例中，在具有包含h和Mg作為主成分的溝道層的薄膜晶體管中對^i-Mg 成分依賴性進行檢驗。為了檢驗溝道層的材料成分依賴性，本示例采用TFT制作的組合方法(溝道層形成)。換句話講，使用下述方法來構(gòu)成TFT組成庫(compositional library)，該方法通過濺射在單個襯底上形成成分改變的氧化物薄膜。然而，不必需是這種組合方法，可制備給定成分的靶來形成膜，或者可通過分別控制用于多個靶的輸入功率來形成期望成分的薄膜。使用三重掠人身寸 身寸(ternary grazing incidence sputtering)設(shè)備形成 h-Mg-0膜。在以相對于襯底的角度定位靶的情況下，由于距靶的距離的差異而改變襯底表面上的膜的成分。結(jié)果，可獲得成分分布廣的膜。在形成^-Mg-O膜中，通過濺射同時給 In2O3的兩個靶和MgO的一個靶提供能量。對于前者和后者，輸入RF功率分別設(shè)為20W和 180W。設(shè)置膜形成時的氣氛，以使總壓力為0.35Pa，氣體流速比為Ar O2 = 200 1。襯底溫度設(shè)為25 °C。通過X射線熒光分析、橢偏光譜法、X射線衍射和四點探針電阻率測量來對如此形成的膜的物理屬性進行評估。還通過試驗制造將^-Mg-O膜用作其η溝道層的頂接觸TFT， 并在室溫下對它們的電屬性進行評估。通過橢偏光譜法對溝道層的厚度進行測量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非晶氧化物膜的厚度約為 50nm。襯底上的TFT之間的膜厚度分布在士 10%內(nèi)。通過X射線衍射(XRD)測量證實，所形成的h-Mg-Ο膜在元素比Mg/ (In+Mg)為大于等于0. 1的組分區(qū)中是非晶的。在元素比Mg/an+Mg)小于0. 1的一些膜中，觀察到晶體的衍射峰。根據(jù)上述結(jié)果得出結(jié)論，可通過將h-Mg-Ο膜中的元素比Mg/an+Mg)設(shè)為大于等于0.1來獲得非晶薄膜。為了獲得膜的電阻率，通過四點探針法來測量h-Mg-0膜的薄層電阻，并通過橢偏光譜法測量膜的厚度。結(jié)果，證實，電阻率相對于^-Mg成分比的變化而改變，并且發(fā)現(xiàn)在富h的膜(元素比Mg/an+Mg)小)上電阻低，而在富Mg的膜上電阻高。接著，獲得h-Mg-Ο膜在膜形成氣氛中的氧流速改變時的電阻率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氧流速的增加使得h-Mg-Ο膜的電阻增大。這可能是由氧缺乏的減輕和作為結(jié)果的電子載流子濃度的降低而導(dǎo)致的。還發(fā)現(xiàn)，其中電阻適用于TFT活性層的成分范圍相對于氧流速的變化而改變。圖3中示出了測量電阻率隨時間的變化的結(jié)果。在寬的成分范圍(元素比Mg/ (In+Mg)為0.2-0. 6的范圍)內(nèi)在^i-Mg-O基薄膜中沒有觀察到電阻率隨時間的改變。另一方面，以與h-Mg-Ο膜相同的方式形成的h-Ζη-Ο膜和In-Sn-O膜表現(xiàn)出電阻率隨時間下降的趨勢。這證明了，h-Mg-Ο膜具有優(yōu)越的環(huán)境穩(wěn)定性。接著，對具有作為η溝道層的h-Mg-Ο膜的薄膜晶體管的特性和成分依賴性進行檢驗。該晶體管具有圖8C所示的底柵結(jié)構(gòu)。首先，在具有熱氧化物膜的Si襯底上形成 ^i-Mg-O成分梯度膜，然后，執(zhí)行包括構(gòu)圖和電極形成的處理，從而在單個襯底上形成許多包括彼此具有不同成分的活性層的器件。與此相同，在3英寸的晶片上制造許多具有各種溝道成分的薄膜晶體管，并對它們的電屬性進行評估。薄膜晶體管具有底柵、頂接觸結(jié)構(gòu)， 該結(jié)構(gòu)將n+-Si用于柵極電極，將SiO2用于絕緣層，將Au/Ti用于源極電極和漏極電極。溝道寬度和溝道長度分別為150μπι和10 μ m。FET評估中所使用的源漏電壓為6V。在TFT特性評估中，根據(jù)# (Id 漏電流)相對于柵電壓(Vg)的傾度獲得電子遷移率，根據(jù)最大Id值與最小Id值之比獲得電流通/斷比。將當(dāng)關(guān)于Vg繪制·^時相對于 Vg軸的截距看作閾值電壓，并將dVg/d(log Id)的最小值設(shè)為S值(將電流增加一位數(shù)所需的電壓值)。通過對襯底上各個位置處的TFT特性進行評估來檢驗TFT特性相對于In-Mg成分比變化的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TFT特性根據(jù)襯底上的位置(即，In-Mg成分比)而變化。在富In的成分中，導(dǎo)通電流相對大，用Vg不能充分地抑制關(guān)斷電流，閾值為負值。 另一方面，在富Mg的成分中，關(guān)斷電流相對小，不能充分地提高導(dǎo)通電流，導(dǎo)通閾值電壓取正值。因此，對于具有富Mg的成分的TFT，獲得“常閉特性”。然而，在富Mg的成分中，導(dǎo)通電流小，場效應(yīng)遷移率低。圖4的器件(C)具有大于六位數(shù)的通/斷比，這表明相對好的特性，在圖4的器件 (C)中，元素比 Mg/(In+Mg)為 0.42。通過在大氣中在300°C對TFT器件執(zhí)行退火處理來改進上述TFT器件的特性。圖 4中示出退火之后的TFT特性(Id-Vg)。TFT特性的成分依賴性表現(xiàn)出與退火之前相同的趨勢。然而，可看出，其中TFT特性優(yōu)良的成分范圍變寬。例如，在⑶和(C)中獲得優(yōu)良特性，在(B)中，元素比Mg/(In+Mg)為0.3，以及在(C)中，元素比Mg/(In+Mg)為0. 42。圖6A示出場效應(yīng)遷移率的In:Mg成分依賴性。可看出，隨著Mg含量減少，場效應(yīng)遷移率增大。當(dāng)In-Mg元素比Mg/(In+Mg)為小于等于0. 48時獲得大于等于0. lcm2/Vs的場效應(yīng)遷移率。當(dāng)In-Mg元素比Mg/(In+Mg)為小于等于0. 4時獲得大于等于lcm2/Vs的場效應(yīng)遷移率。圖6B示出閾值電壓的成分依賴性。當(dāng)薄膜晶體管的閾值電壓Vth為大于等于OV 時，電路構(gòu)建更容易。如圖6B所示，元素比Mg/(In+Mg)優(yōu)選為大于等于0. 2，這是由于在這個比率，Vth具有正值。獲得優(yōu)良晶體管特性的器件的電子遷移率、電流通/斷比、閾值和S值分別為 2cm2/Vs、lX108、4V、l. 5V/dec。 示例 3在本示例中，溝道層由In-Al-O基非晶氧化物形成，通過與示例1中所采用的方法相同的方法制造和評估使用這個溝道層的圖8A所示的頂柵TFT器件。尺寸為2英寸的In2O3和Al2O3的靶(純度99. 9% )被用于通過同時濺射來形成 In-Al-O膜。對于前一靶和后一靶，輸入RF功率為60W和180W。設(shè)置膜形成的氣氛，以使總壓力為0.4Pa，氣體流速比為Ar O2 = 150 1。膜形成速率和襯底溫度分別設(shè)為Ilnm/ min和25°C。隨后，在大氣中在280°C下對膜進行30分鐘的退火處理。對所獲得膜的表面執(zhí)行照射角X射線衍射(薄膜法，入射角0. 5° )。沒有檢測到明顯的衍射峰，這表明所形成的In-Al-O基膜為非晶膜。橢偏光譜法測量顯示薄膜具有約0. Snm的均方根的粗糙度(Rrms)和約40nm的厚度。執(zhí)行X射線熒光(XRF)分析顯示，薄膜的金屬成分比為In Al = 7 3。電導(dǎo)率、電子載流子濃度和電子遷移率分別被估計為約10_3S/cm、5X IOlfVcm3和約 3cm2/Vs。其后，采用與示例1中相同的步驟制造頂柵TFT。
接著，對所制造的TFT器件的電特性進行評估。在圖9A中，源漏電流Id對漏電壓Vd的依賴性被測量為在施加恒定柵電壓Vg時改變的Vd。如圖9A所示，在Vd = 6V附近觀察到飽和(夾斷)，這是典型的半導(dǎo)體晶體管行為。增益特性為這樣的，即，在Vd = 6V，柵電壓Vg的閾值電壓約為4V。在10V，Vg引起約1. OX 10_4A的電流作為源漏電流Id流動。晶體管的通/斷比超過107。在飽和區(qū)中，根據(jù)輸出特性計算的場效應(yīng)遷移率約為 1. Scm2/Vs。本示例中所制造的TFT具有優(yōu)良的再現(xiàn)性，多個制造的器件之間的特性波動小。通過將新穎的非晶氧化物In-Al-O用于溝道層，如此獲得優(yōu)良的晶體管特性。接著對將In-Al-O用于溝道層的本示例的TFT器件的光學(xué)響應(yīng)特性進行評估。在暗地方中和在光照射下對TFT器件的晶體管特性(Id-Vg)進行評估。如圖2所示，TFT的關(guān)斷電流在暗地方中具有非常小的值，而當(dāng)分別在500nm和350nm的單色光的照射下對TFT 進行評估時，關(guān)斷電流增大到b和C。圖1將當(dāng)TFT置于暗地方中時、當(dāng)用500nm單色光照射TFT時和當(dāng)用350nm單色光照射TFT時測量的關(guān)斷電流進行比較。從曲線圖可看出，與 In-Ga-O的情況相比，在In-Al-O的情況下，光照射下的關(guān)斷電流的增加較小。這證明了，將 In-Al-O用于溝道的TFT器件對光照射的穩(wěn)定性優(yōu)于將In-Ga-O用于溝道的TFT器件對光照射的穩(wěn)定性?？梢灶A(yù)期如上所述對光非常穩(wěn)定的根據(jù)本發(fā)明的TFT器件在有機發(fā)光二極管的工作電路等中找到應(yīng)用。示例 4在本示例中，以與示例2相同的方式在具有包含作為主成分的In和Al的溝道層的薄膜晶體管中檢驗In-Al成分依賴性。使用三重掠入射濺射設(shè)備形成In-Al-O膜。在形成In-Al-O膜中，通過濺射同時給In2O3的兩個靶和Al2O3的一個靶提供能量。對于前者和后者，輸入RF功率分別設(shè)為30W 和180W。設(shè)置膜形成的氣氛，以使總壓力為0.35Pa，氣體流速比為Ar O2 = 150 1。襯底溫度設(shè)為25 °C。通過X射線熒光分析、橢偏光譜法、X射線衍射和四點探針電阻率測量來對如此形成的膜的物理屬性進行評估。還通過試驗制造將In-Al-O膜用作其η溝道層的頂接觸TFT， 并在室溫下對它們的電屬性進行評估。通過橢偏光譜法對膜的厚度進行測量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非晶氧化物膜的厚度約為50nm。 襯底上的TFT溝道之間的膜厚度分布在士 10%內(nèi)。通過X射線衍射(XRD)測量證實，所形成的In-Al-O膜在元素比Al/(In+Al)為大于等于0. 15的成分中是非晶的。通過四點探針法對In-Al-O膜的薄層電阻進行測量，并通過橢偏光譜法對膜的厚度進行測量，以獲得膜的電阻率。結(jié)果，證實，電阻率相對于In-Al成分比的變化而改變，并發(fā)現(xiàn)在富In的成分上電阻低，在富Al的成分上電阻高。接著，獲得In-Al-O膜在膜形成氣氛中的氧流速改變時的電阻率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氧流速的增加使得In-Al-O膜的電阻增大。這可能是由氧缺乏的減輕和作為結(jié)果的電子載流子濃度的降低而導(dǎo)致的。還發(fā)現(xiàn)，其中電阻適用于TFT活性層的成分范圍相對于氧流速的變化而改變。圖3中示出了測量電阻率隨時間的變化的結(jié)果。在寬的成分范圍上在In-Al-O 基薄膜中沒有觀察到電阻率隨時間的變化。另一方面，以與In-Al-O膜相同的方式形成的 In-Zn-O膜和In-Sn-O膜表現(xiàn)出電阻率隨時間的降低。這證明了 In-Al-O膜具有優(yōu)越的環(huán)
境穩(wěn)定性。 接著，對具有作為η溝道層的In-Al-O膜的薄膜晶體管的特性和成分依賴性進行檢驗。如示例2中那樣，通過對襯底上的各個位置處的TFT特性進行評估來檢驗TFT特性相對于In-Al成分比變化的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TFT特性根據(jù)襯底上的位置(即，In-Al成分比)而改變。在富In的成分中，導(dǎo)通電流相對大，用Vg不能充分地抑制關(guān)斷電流，且閾值為負值。另一方面，在富Al的成分中，關(guān)斷電流相對小，不能充分地提高導(dǎo)通電流，閾值電壓取正值。因此，對于具有富Al的成分的TFT，獲得“常閉特性”。然而，在富Al的成分中，漏電流小，場效應(yīng)遷移率低。其中元素比Α1/(Ιη+Α1)為0. 36的器件具有大于六位數(shù)的通/斷比，這表明相對好的特性。通過在大氣中在300°C下對TFT器件執(zhí)行退火處理來改進上述TFT器件的特性。 圖5中示出退火之后的TFT特性(Id-Vg)。TFT特性的成分依賴性表現(xiàn)出與退火之前相同的趨勢。然而，可看出，其中TFT特性優(yōu)良的成分范圍變寬。例如，在⑶和(C)中獲得優(yōu)良特性，在(B)中，元素比Α1/(Ιη+Α1)為0.3，在(C)中，元素比Al/(In+Al)為0. 36。圖7A示出場效應(yīng)遷移率的In:Al成分依賴性?？煽闯?，隨著Al含量減少，場效應(yīng)遷移率增大。當(dāng)In-Al元素比Al/(In+Al)為小于等于0. 4時獲得大于等于0. lcm2/Vs的場效應(yīng)遷移率。當(dāng)In-Al元素比Α1/(Ιη+Α1)為小于等于0. 3時獲得大于等于lcm2/Vs的場效應(yīng)遷移率。圖7B示出閾值電壓的成分依賴性。當(dāng)薄膜晶體管的閾值電壓Vth為大于等于OV 時，電路構(gòu)建更容易。如圖7B所示，元素比Α1/(Ιη+Α1)優(yōu)選為大于等于0. 25，這是由于在這個比率，Vth具有正值。本示例中的獲得優(yōu)良晶體管特性的器件的電子遷移率、電流通/斷比、閾值和S值分別為 lcm2/Vs、lX108、4V 禾口 1. 6V/dec。示例 5在本示例中，在塑料襯底上制造圖8B所示的底柵TFT器件，其中以In-Zn-Mg-O基非晶氧化物作為溝道層。首先，將聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)膜制備為襯底。在這個PET襯底上，形成柵極電極和柵絕緣層。通過光刻和剝離法構(gòu)圖這些層。柵極電極由厚度為50nm的Ta膜形成。柵絕緣層為通過濺射成具有150nm的厚度而形成的SiOxNy膜(硅氧氮化物膜)。SiOxNy膜的特定介電常數(shù)約為6。接著，形成晶體管的溝道層，通過光刻和剝離法來構(gòu)圖溝道層。溝道層由以成分比為In Zn Mg = 4 6 1包含In、Zn和Mg的In-Zn-Mg-O基非晶氧化物形成。晶體管的溝道長度和溝道寬度分別為60 μ m和180 μ m。在氬氣和氧氣的混合氣氛中通過高頻濺射形成In-Zn-Mg-O基非晶氧化物膜。 在本示例中，三個靶(材料源)被用于通過同時沉積來形成膜。三個靶分別為 In2O3、MgO和ZnO的2英寸大的燒結(jié)體(sinteredcompact)(純度99. 9% )。通過分別控制用于這些靶的輸入RF功率，獲得具有期望的In Zn Mg成分比的氧化物薄膜。設(shè)置氣氛，以使總壓力為0.5Pa，氣體流速比為Ar O2 = 100 1。襯底溫度設(shè)為25°C。由于在X射線衍射(薄膜法，入射角0. 5° )中沒有檢測到明顯的衍射峰，所以發(fā)現(xiàn)如此形成的氧化物膜為非晶膜。非晶氧化物膜的厚度約為30nm。光吸收譜分析揭示，所形成的非晶氧化物膜具有約3eV的禁止能帶間隙，并且對于可見光是透明的。源極電極、漏極電極和柵極電極由包含In2O3和Sn且厚度為IOOnm的透明導(dǎo)電膜形成。以這種方式制造底柵TFT器件。接著，就特性對如此制造的TFT器件進行檢驗。在室溫下測量的本示例的TFT的通/斷比超過109。計算的場效應(yīng)遷移率約為 7cm2/VSo當(dāng)非晶氧化物材料的元素比Mg/dn+Zn+Mg)為大于等于0. 1且小于等于0. 48時， 確保優(yōu)良的晶體管工作。與將不包含Mg的In-Zn用作溝道的薄膜晶體管相比，本示例的將In-Zn-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體用作溝道的薄膜晶體管對光的穩(wěn)定性更高。通過包含Mg，本示例的晶體管的環(huán)境穩(wěn)定性也得到改進。盡管已參照示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。將給予所附權(quán)利要求的范圍以最廣泛的解釋，以包括所有這樣的修改及等同的結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求于2007年12月13日提交的第2007-322148號日本專利申請的權(quán)益， 其在此整體引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種場效應(yīng)晶體管，其至少包括溝道層、柵絕緣層、源極電極、漏極電極和柵極電極， 其中，所述溝道層由包含h和Al的非晶氧化物材料h-Al-Ο形成，以及其中，所述非晶氧化物材料的通過Al/αη+ΑΙ)表達的元素比為大于等于0. 15且小于等于0. 45。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其中，所述非晶氧化物材料的通過Al/ (Ιη+Α1)表達的元素比為大于等于0. 19且小于等于0. 40。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其中，所述非晶氧化物材料的通過Al/ (In+Al)表達的元素比為大于等于0. 25且小于等于0. 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其中，所述柵絕緣層由硅氧化物構(gòu)成。
5.一種顯示器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，該場效應(yīng)晶體管用作顯示裝置的驅(qū)動裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及場效應(yīng)晶體管和顯示器。所述場效應(yīng)晶體管至少包括溝道層、柵絕緣層、源極電極、漏極電極和柵極電極。所述溝道層由包含In和Al的非晶氧化物材料In-Al-O形成。所述非晶氧化物材料的通過Al/(In+Al)表達的元素比為大于等于0.15且小于等于0.45。
文檔編號H01L29/786GK102394248SQ20111037481
公開日2012年3月28日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者巖崎達哉, 板垣奈穗 申請人:佳能株式會社