CN109075205A - 氧化物半导体化合物、具备氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体 - Google Patents

氧化物半导体化合物、具备氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体 Download PDF

Info

Publication number
CN109075205A
CN109075205A CN201780014378.9A CN201780014378A CN109075205A CN 109075205 A CN109075205 A CN 109075205A CN 201780014378 A CN201780014378 A CN 201780014378A CN 109075205 A CN109075205 A CN 109075205A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide semiconductor
film
layer
substrate
tft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780014378.9A
Other languages
English (en)
Inventor
细野秀雄
神谷利夫
云见日出也
金正焕
中村伸宏
渡边晓
宫川直通
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Institute of Technology NUC
AGC Inc
Original Assignee
Tokyo Institute of Technology NUC
AGC Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Institute of Technology NUC, AGC Inc filed Critical Tokyo Institute of Technology NUC
Publication of CN109075205A publication Critical patent/CN109075205A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171—Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329—Insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41733—Source or drain electrodes for field effect devices for thin film transistors with insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42384—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate for thin film field effect transistors, e.g. characterised by the thickness or the shape of the insulator or the dimensions, the shape or the lay-out of the conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78603—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the insulating substrate or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • H01L29/78693—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate the semiconducting oxide being amorphous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • H10K59/1213—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements the pixel elements being TFTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

一种氧化物半导体化合物，其含有镓和氧，光学带隙为3.4eV以上，300K下的通过霍尔(Hall)测定得到的电子的霍尔(Hall)迁移率为3cm2/Vs以上。

Description

氧化物半导体化合物、具备氧化物半导体化合物的层的半导 体元件和层叠体
技术领域
本发明涉及氧化物半导体化合物、具备氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体。
背景技术
一直以来，作为例如TFT(薄膜晶体管)等半导体元件中的半导体材料，广泛使用硅。
最近，已知在含有金属阳离子的氧化物半导体中存在光学带隙比较宽、迁移率比较大的化合物，进行了将这样的氧化物半导体应用于半导体元件的尝试。
其中，ZnO和In-Ga-Zn-O等氧化物半导体是透明的，而且具有与非晶硅、低温多晶硅匹敌的特性，在下一代的TFT中的应用受到关注(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5589030号说明书
专利文献2：日本特开2007-115902号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述，氧化物半导体化合物作为替代硅的材料在半导体元件中的应用受到期待。
在将这些氧化物半导体作为液晶面板的驱动元件使用的情况下，有可能接受包含来自背光源的可见光或紫外线的外部光。另外，在作为OLED(有机发光二极管)面板的驱动元件使用的情况下，有可能受到发出的光的照射。在这种状况下，已知In-Ga-Zn-O等氧化物半导体的漏电流增大，产生液晶面板、OLED面板的对比度降低等不良情况。因此，这样的氧化物半导体需要在半导体元件内以利用遮光层遮光的方式来使用(例如专利文献2)。
如果能够抑制氧化物半导体在光照射环境下的这种特性变动，则不需要设置遮光层，可以预想具有这样的氧化物半导体的半导体元件的构成自由度飞跃性地提高。
本发明是鉴于这样的背景而完成的，本发明的目的在于提供能够显著抑制如上所述的由光照射引起的漏电流产生的氧化物半导体化合物。另外，本发明的目的在于提供具备这样的氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体。
用于解决问题的方法
本发明中，提供一种氧化物半导体化合物，其含有镓和氧，光学带隙为3.4eV以上，300K下的通过霍尔(Hall)测定得到的电子的霍尔(Hall)迁移率为3cm2/Vs以上。
在此，用下式表示通过上述霍尔(Hall)测定得到的电子密度N的温度依赖性时，N0可以为1016cm-3以上。
N＝N0exp(-Ea/kT)(1)式
其中，T为测定温度(K)，k为玻耳兹曼常数(eVK-1)，Ea为活化能(eV)。
另外，本发明中，提供一种半导体元件，其为包含氧化物半导体化合物的层的半导体元件，其特征在于，
上述半导体元件为TFT(薄膜晶体管)、太阳能电池或OLED(有机发光二极管)中的任意一种，
上述层由具有如上所述的特征的氧化物半导体化合物构成。
另外，本发明中，提供一种半导体元件，其为包含氧化物半导体化合物的层的半导体元件，其特征在于，
上述半导体元件为TFT(薄膜晶体管)，
上述层含有镓和氧，光学带隙为3.4eV以上，场效应迁移率为5cm2/Vs以上。
此外，本发明中，提供一种层叠体，其特征在于，
具有基板和设置在该基板的上部的氧化物半导体化合物的层，
上述层由具有如上所述的特征的氧化物半导体化合物构成。
发明效果
本发明中，可提供能够显著地抑制如上所述的由光照射引起的漏电流产生的氧化物半导体化合物。另外，本发明中，可提供具备这样的氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的一个实施方式的薄膜晶体管的截面的图。
图2是示意性地示出本发明的一个实施方式的另一薄膜晶体管的截面的图。
图3是示意性地示出制造本发明的一个实施方式的薄膜晶体管时的一个工序的图。
图4是示意性地示出制造本发明的一个实施方式的薄膜晶体管时的一个工序的图。
图5是示意性地示出制造本发明的一个实施方式的薄膜晶体管时的一个工序的图。
图6是示意性地示出制造本发明的一个实施方式的薄膜晶体管时的一个工序的图。
图7是示意性地示出制造本发明的一个实施方式的薄膜晶体管时的一个工序的图。
图8是示意性地示出制造本发明的一个实施方式的薄膜晶体管时的一个工序的图。
图9是示意性地示出本发明的一个实施方式的太阳能电池的截面的图。
图10是示意性地示出本发明的一个实施方式的有机发光二极管的截面的图。
图11是示出第一玻璃基板样品中得到的X射线衍射测定结果的图。
图12是示出例1中的第一膜、例2中的第二膜和例4中的第四膜中吸收系数的图。
图13是示出例1中的第一膜中通过霍尔(Hall)测定得到的迁移率的温度依赖性的图。
图14是示出例1中的第一膜中通过霍尔(Hall)测定得到的载流子密度的温度依赖性的图。
图15是概略地示出第一TFT元件的构成的截面图。
图16是示出第一TFT元件的特性评价中使用的白色LED光源的发光光谱的图。
图17是示出第一TFT元件的特性评价中使用的荧光灯的发光光谱的图。
图18是示出第一TFT元件中得到的、利用白色LED光源的照射下的特性评价结果的图。
图19是示出第一TFT元件中得到的、利用荧光灯的照射下的特性评价结果的图。
图20是示出第二玻璃基板样品中得到的X射线衍射测定结果的图。
图21是示出例2中的第二膜中通过霍尔(Hall)测定得到的迁移率的温度依赖性的图。
图22是示出例2中的第二膜中通过霍尔(Hall)测定得到的载流子密度的温度依赖性的图。
图23是示出第二TFT元件中得到的、利用白色LED光源的照射下的特性评价结果的图。
图24是示出第三TFT元件中得到的、利用荧光灯的照射下的特性评价结果的图。
图25是示出第三TFT元件中得到的、利用荧光灯的照射下的特性评价结果的图。
图26是示出第四TFT元件中得到的、利用白色LED光源的照射下的特性评价结果的图。
图27是示出第四TFT元件中得到的、利用荧光灯的照射下的特性评价结果的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一个实施方式进行说明。
(本发明的一个实施方式的氧化物半导体化合物)
在本发明的一个实施方式中，提供一种氧化物半导体化合物(以下称为“第一化合物”)，其含有镓和氧，光学带隙为3.4eV以上，300K下的通过霍尔(Hall)测定得到的电子的霍尔(Hall)迁移率为3cm2/Vs以上。
在此，在本申请中，材料的光学带隙是指室温下的值，可以由下述(2)式来把握：
(αhν)1/2∝(hν-Eg)(2)式
在此，α为吸收系数，h为普朗克常数，ν为光的振动数，Eg为光学带隙。
另外，电子的霍尔(Hall)迁移率和电子密度N通过霍尔(Hall)测定得到。
需要说明的是，电子密度N的温度依赖性如(1)式所表示：
N＝N0×exp(-Ea/kT)(1)式
在此，k为玻耳兹曼常数(eVK-1)，T为温度(K)，N0为常数，Ea为活化能(eV)。
第一化合物的光学带隙为3.4eV以上。若光学带隙为3.4eV以上，则对于可见光照射，由于光学带隙大于可见光能量，因而能够抑制漏电流的增大。光学带隙优选为3.6eV以上，进一步优选为3.7eV以上。在光学带隙为3.6eV以上的情况下，不仅对于可见光，对于紫外光照射也能够抑制漏电流的增加。
另外，电子的霍尔(Hall)迁移率为3cm2/Vs以上。若电子的霍尔(Hall)迁移率为3cm2/Vs以上，则材料的缺陷能级少。因此，这种情况下，能够抑制光照射时的缺陷能级所引起的载流子生成，其结果是，能够抑制漏电流的增加。另外，在形成半导体元件时，电压损失小。霍尔迁移率优选为5cm2/Vs以上，进一步优选为5.5cm2/Vs以上，特别优选为6cm2/Vs以上。
另外，(1)式中的N0优选为1016以上。若N0为1016cm-3以上，则在将氧化物半导体作为液晶面板等的驱动元件使用的情况下，在可见光照射环境下施加负的电压时，能够抑制阈值电压向负方向的位移，能够进行断开操作。N0优选为1017cm-3以上，进一步优选为1018cm-3以上。若为1018cm-3以上，则不仅在可见光下，在紫外光照射环境下施加负的电压时，也能够抑制阈值电压向负方向的位移。
活化能Ea优选为0.04eV以上。在N0为1016cm-3以上的情况下，通过使活化能Ea为0.04eV以上，在可见光照射环境下施加负的电压时，能够抑制阈值电压向负方向的位移。
活化能Ea优选为0.10eV以上，进一步优选为0.15eV以上。若活化能Ea为0.15eV以上，则不仅在可见光下，在紫外光照射环境下施加负的电压时，也能够抑制阈值电压向负方向的位移。
另外，在第一化合物为膜状的情况下，其膜密度优选为5.0g/cm-3～5.4g/cm-3。若膜密度为5.0g/cm-3以上，则形成致密的膜，可以得到高的霍尔(Hall)迁移率。优选为5.1g/cm-3以上，更优选为5.2g/cm-3以上。
入射光能量3.5eV的吸收系数优选为10000cm-1以下。若入射光能量3.5eV的吸收系数为10000cm-1以下，则由光激发引起的载流子生成减少，因此漏电流小。入射光能量3.5eV的吸收系数更优选为5000cm-1以下，进一步优选为1000cm-1以下。
在将这样的第一化合物应用于TFT之类的半导体元件的情况下，能够抑制由光照射产生的漏电流。另外，能够得到比较良好的开关特性。
另外，对于具备第一化合物的半导体元件，即使在光照射环境下施加负的电压(以下，将这样的环境称为“负电压施加光照射环境”)，半导体元件的电压-电流特性也不易产生变动。因此，在将第一化合物应用于半导体元件的情况下，无需以往的遮光层那样的追加的层，能够大幅提高构成的自由度。
(本发明的一个实施方式的氧化物半导体化合物的组成)
接着，对第一化合物的组成的一例进行说明。
第一化合物除了含有镓以外，还可以含有其他金属阳离子。
这样的金属阳离子例如可以为锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)和硅(Si)中的至少一种。这些金属阳离子之中，特别优选锌。
另外，在第一化合物还含有镓以外的金属阳离子的情况下，镓原子相对于全部金属阳离子的原子比优选为35％以上。若为35％以上，则对于可见光照射能够抑制漏电流的增大。另外，可抑制阈值电压的变动。镓原子相对于全部金属阳离子的原子比更优选为50％以上，进一步优选为60％以上，特别优选为70％以上。若为70％以上，则不仅在可见光下，在紫外光照射环境下施加负的电压时，也能够抑制漏电流的增大，能够抑制阈值电压向负方向的位移。镓原子相对于全部金属阳离子的原子比优选为95％以下。若为95％以下，则光照射前的阈值电压低，并且，不仅在可见光下，在紫外光照射环境下施加负的电压时，也能够抑制漏电流的增大。另外，能够抑制阈值电压向负方向的位移。
另外，例如在第一化合物实质上由镓和锌的氧化物构成的情况下，能够抑制阈值电压的上升，因而优选。镓原子相对于全部金属阳离子(即Ga+Zn)的原子比优选为35％～95％的范围。若为35％以上，则光照射前的阈值电压低，并且，对于可见光照射可抑制漏电流的增大、阈值电压的变动。若为95％以下，则可抑制阈值电压的上升，并且维持高的场效应迁移率，对于可见光照射可抑制漏电流的增大、阈值电压的变动。镓原子相对于Ga+Zn的原子比可以为50％以上，也可以为70％以上。另外，可以为90％以下，也可以为85％以下。
但是，实际上，第一化合物中可能含有上述记载中未示出的不可避免的材料(金属、半导体和/或化合物)。认为这样的不可避免的材料大部分是在第一化合物的制造工艺中混入的。“实质上由镓和锌的氧化物构成”是指可以含有除镓和锌的氧化物以外的不可避免的材料。
需要说明的是，第一化合物可以是非晶质、或非晶质的状态占主导。在此，非晶质是指在X射线衍射测定中不出现尖锐的峰的物质。具体而言，利用下述(3)式所表示的谢乐公式求出的晶粒直径(谢乐直径(Scherrer diameter))为6.0nm以下。设定谢乐常数为K、X射线波长为λ、半峰宽为β、峰位置为θ时，谢乐直径L为：
L＝Kλ/(βcosθ)(3)式
例如，在X射线波长λ为0.154nm时，谢乐常数K为0.9。
另外，“非晶质的状态占主导”是指以体积比例计存在有多于50％的非晶质的状态。
若第一化合物为非晶质或非晶质的状态占主导，则晶界的缺陷能级的影响小，电特性的偏差减小。第一化合物可以为微晶，也可以为非晶质与微晶混合存在的形态。
在此，微晶是指谢乐直径大于6.0nm且小于100nm的结晶。若第一化合物为微晶，则导电性提高，因此优选。若第一化合物为非晶质与微晶混合存在的形态，则平滑性和导电性均提高，因此优选。
(本发明的一个实施方式的氧化物半导体化合物的应用例)
具有如上所述的特征的第一化合物可以应用于薄膜晶体管(TFT)、太阳能电池和有机发光二极管(OLED)等各种半导体元件。以下，参考附图对这样的半导体元件的一例具体地进行说明。
(薄膜晶体管)
图1中示意性地示出本发明的一个实施方式的薄膜晶体管(以下称为“第一元件”)的截面。
如图1所示，第一元件100是在基板110上配置阻挡膜120、氧化物半导体层130、栅极绝缘膜140、层间绝缘膜150、第一电极(源极或漏极)160、第二电极(漏极或源极)162、栅电极170和钝化膜180各层而构成的。
基板110例如为玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板或树脂基板等绝缘基板。另外，基板110可以为透明基板。
阻挡膜120配置在基板110与氧化物半导体层130之间，具有形成基板110与氧化物半导体层130的背沟道界面的作用。阻挡膜120例如由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和氧化铝等构成。需要说明的是，阻挡膜120并非必要的构成，在不需要的情况下可以省略。
栅极绝缘膜140例如由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和氧化铝等无机绝缘材料构成。层间绝缘膜150也同样。
第一电极和第二电极160、162以及栅电极170例如由铝、铜和银之类的金属或其他导电性材料构成。
钝化膜180具有保护元件的作用，例如由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和氧化铝等构成。
在此，在第一元件100中，氧化物半导体层130由具有上述特征的第一化合物构成。
在以往的TFT中，作为氧化物半导体层，使用例如In-Ga-Zn-O等化合物。
但是，如上所述，该化合物在光照射下漏电流增大。另外，该化合物在负电压施加光照射环境下不仅产生漏电流的增大，有时还产生阈值电压向负方向的位移，因此，有时无法进行断开操作。
因此，在以往的TFT中，在图1所示的构成中，在基板110为透明的情况下，为了不使光照射到氧化物半导体层130，需要在氧化物半导体层130的下侧、例如在基板110与阻挡膜120之间设置遮光层。另外，根据栅电极170的尺寸，为了不使光照射到氧化物半导体层130，需要在氧化物半导体层130的上侧也设置另一遮光层。在此，遮光层为由金属或树脂构成的图案层，是指不与半导体元件的电极进行电连接、且遮蔽入射光的层。
这种遮光层的设置存在下述问题：不仅使元件的结构复杂化、使元件的制造工艺变得繁杂，还会显著制约半导体元件的构成自由度。
与此相对，在第一元件100中，作为氧化物半导体层130，应用具有上述特征的第一化合物。该情况下，即使将第一元件100在负电压施加光照射环境下使用，也能够显著地抑制特性的变动。
因此，在第一元件100中，不再需要追加以往那样的遮光层，能够简化元件的结构和制造工艺。另外，由此，在第一元件100中，能够显著地提高构成自由度。
在使波长550nm的光从基板110的下侧垂直于基板110地入射至第一元件100的情况下，将入射光的强度设为100时，入射光透过基板110、氧化物半导体层130和栅极绝缘膜140并被栅电极170反射后透过栅极绝缘膜140、氧化物半导体层130和基板110后的反射光的强度优选为60以上。反射光的强度更优选为65以上，进一步优选为70以上。
第一元件100中，氧化物半导体层130的场效应迁移率和阈值电压在第一元件100的饱和区域中由下述(4)式求出。
Id＝α×μCox×1/2(Vgs-Vth)2(4)式
在此，Id表示漏极电流，μ表示场效应迁移率，Cox表示由栅电极170和氧化物半导体层130形成的每单位面积的静电容，Vgs表示栅电极170与源电极之间的电压，Vth表示阈值电压。关于α，例如在将氧化物半导体层130中流通电流的长度设为L、将宽度设为W时，表示为W/L。
场效应迁移率与上述的霍尔(Hall)迁移率同样地与恒定电场中的载流子的速度成比例，场效应迁移率与霍尔(Hall)迁移率存在相关性。若场效应迁移率为5cm2/Vs以上，则材料的缺陷能级少。因此，这种情况下，能够抑制光照射时的缺陷能级所导致的载流子生成，其结果是，能够抑制漏电流的增加。另外，在形成半导体元件时，电压损失小。
另外，若氧化物半导体层130的场效应迁移率为5cm2/Vs以上，则氧化物半导体层130的300K下的通过霍尔(Hall)测定得到的电子的霍尔(Hall)迁移率为3cm2/Vs以上。
氧化物半导体层130的场效应迁移率优选为5.0cm2/Vs以上。在氧化物半导体层130的光学带隙为3.4eV以上、并且场效应迁移率为5.0cm2/Vs以上的情况下，能够抑制光照射环境或负电压施加光照射环境中的漏电流的增大。场效应迁移率优选为6.0cm2/Vs以上，更优选为8.0cm2/Vs以上。
阈值电压优选为20V以下。例如，通过使栅极绝缘膜为膜厚75nm～150nm的SiOx，能够使阈值电压为20V以下。
在氧化物半导体层130的光学带隙为3.4eV以上、栅极绝缘膜为SiOx、膜厚为75nm～150nm的情况下，通过使阈值电压为20V以下，能够抑制光照射环境或负电压施加光照射环境中的漏电流的增大、阈值电压向负方向的位移。
为了得到这些效果，阈值电压优选为20V以下，更优选为10V以下。另外，通断比优选为108～1010。若通断比为108以上，则在液晶面板、OLED面板中可以得到串扰(crosstalk)的画面。通断比更优选为109以上。
氧化物半导体层130利用脉冲激光沉积法、溅射法进行制作。通过使用这些制法，可以得到缺陷少的膜，在深的施主能级下也能够生成载流子，阈值电压为20V以下，场效应迁移率为5.0～8.0cm2/Vs。另一方面，在光照射环境或负电压施加光照射环境中，由缺陷能级引起的载流子生成得到抑制等，由此能够抑制漏电流的增大、阈值电压向负方向的位移。
需要说明的是，在图1所示的第一元件100的示例中，氧化物半导体层130配置在基板110与栅电极170之间。
但是，作为薄膜晶体管(TFT)的另一例，也可以考虑如图2所示的所谓的反向交错型的构成。
如图2所示，该TFT100A是在基板110A上配置阻挡膜120A、栅电极170A、栅极绝缘膜140A、氧化物半导体层130A、第一电极(源极或漏极)160A、第二电极(漏极或源极)162A和钝化膜180A各层而构成的。
在这种构成中，对于氧化物半导体层130A的未被第一电极160A和第二电极162A被覆的部分，也不需要进行遮光。
在使波长550nm的光从钝化膜180A的上侧垂直于钝化膜180A地入射至TFT100A的情况下，将入射光的强度设为100时，入射光透过钝化膜180A、氧化物半导体层130A和栅极绝缘膜140A并被栅电极170A反射后透过栅极绝缘膜140A、氧化物半导体层130A和钝化膜180A后的反射光的强度优选为60以上。反射光的强度更优选为65以上，进一步优选为70以上。
(薄膜晶体管的制造方法)
接着，参考图3～图8对图1所示的第一元件100的制造方法进行说明。
制造第一元件100时，首先准备基板110。
如上所述，基板110例如可以为玻璃基板、陶瓷基板、塑料(例如聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板或树脂基板等透明绝缘基板。将基板110充分地清洗。
接着，在必要的情况下，在基板110的一个表面上形成阻挡膜120。
如上所述，阻挡膜120可以由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和氧化铝等构成。或者，作为阻挡膜120，可以使用氧化锌那样的具有紫外线吸收功能的材料。这种情况下，能够吸收进入第一元件100的紫外光。
阻挡膜120的形成方法没有特别限定。阻挡膜120例如可以使用溅射法、脉冲激光沉积法、常压CVD法、减压CVD法和等离子体CVD法等各种成膜技术来进行成膜。阻挡膜120的膜厚优选为10nm至500nm的范围。
需要说明的是，如上所述，阻挡膜120为根据需要设置的层，可以省略。
接着，在阻挡膜120(或基板110)上形成氧化物半导体层130。
氧化物半导体层130由上述的第一化合物构成。氧化物半导体层130的形成方法没有特别限定。例如，氧化物半导体层130可以使用溅射法、脉冲激光沉积法、常压CVD法、减压CVD法和等离子体CVD法等各种成膜技术来进行成膜。
需要说明的是，氧化物半导体层130的成膜也可以使用阻挡膜120的成膜中使用的装置，与阻挡膜120的成膜连续地实施。
氧化物半导体层130的膜厚优选为10nm至90nm的范围。若膜厚为10nm以上，则能够形成充分的电子蓄积层。氧化物半导体层130的膜厚更优选为20nm以上，进一步优选为30nm以上。若氧化物半导体层130的膜厚为90nm以下。则膜厚方向的电压消耗可以忽略。氧化物半导体层130的膜厚更优选为80nm以下，进一步优选为60nm以下。
接着，对氧化物半导体层130进行图案处理，形成氧化物半导体层130的所期望的图案。
作为图案处理的方法，可以列举一般的方法、例如掩模成膜法和剥离(lift off)法等。另外，还可以考虑如下方法：在形成氧化物半导体层130后，在上部配置岛状的抗蚀剂图案，将其作为掩模对氧化物半导体层130进行蚀刻。
在对氧化物半导体层130进行蚀刻的情况下，作为蚀刻剂，可以应用盐酸水溶液、EDTA(乙二胺四乙酸)水溶液和TMAH(四甲基氢氧化铵)水溶液等。
在图案处理后，优选对氧化物半导体层130进行退火。退火气氛从大气、减压、氧气、氢气、氮气、氩气、氦气和氖气之类的惰性气体以及水蒸气等中选择。退火温度优选为100℃至400℃。若退火温度为100℃以上，则可以得到5cm2/Vs以上的场效应迁移率。若为400℃以下，则氧化物半导体层130的场效应迁移率变得均匀。退火温度更优选为350℃以下，进一步优选为300℃以下。
图3中示意性地示出在基板110上配置有阻挡膜120和图案化的氧化物半导体层130的状态。
需要说明的是，如图3所示的中间阶段的构件、即在基板110上具有氧化物半导体层130的层叠体除了可以作为第一元件100使用以外，还可以在各种领域中作为各种装置和元件用的中间体使用。
这样的层叠体可以具有或不具有阻挡膜120，氧化物半导体层130可以进行或不进行图案化。
接着，如图4所示，在氧化物半导体层130上设置绝缘膜138和导电膜168。
绝缘膜138由之后成为栅极绝缘膜140的材料构成。例如，绝缘膜138可以由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和氧化铝等构成。绝缘膜138例如可以使用溅射法、脉冲激光沉积法、常压CVD法、减压CVD法和等离子体CVD法等成膜技术进行成膜。
绝缘膜138的厚度优选为30nm至600nm。若绝缘膜138的厚度为30nm以上，则可抑制栅电极170与氧化物半导体层130之间、栅电极170与第一电极(源极或漏极)160之间、或者栅电极170与第二电极(漏极或源极)162之间的短路。若绝缘膜138的厚度为600nm以下，则可以得到高的接通电流。绝缘膜138的厚度更优选为50nm以上，进一步优选为150nm以上。另外，绝缘膜138的厚度优选为500nm以下，进一步优选为400nm以下。
另一方面，导电膜168由之后成为栅电极170的材料构成。例如，导电膜168可以由铬(Cr)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钽(Ta)、钛(Ti)或包含它们的复合材料和/或合金构成。导电膜168可以为层叠膜。
需要说明的是，在第一元件100中，如上所述，不需要对氧化物半导体层130进行遮光，因此，作为导电膜168，可以使用透明导电膜。作为这样的透明导电膜，可以列举例如ITO(In-Sn-O)、ZnO、AZO(Al-Zn-O)、GZO(Ga-Zn-O)、IZO(In-Zn-O)和SnO2。
导电膜168可以利用溅射法和蒸镀法等以往的成膜方法进行成膜。另外，绝缘膜138和导电膜168可以利用同一成膜装置连续地进行成膜。
导电膜168的膜厚优选为30nm至600nm。若导电膜168的膜厚为30nm以上，则可以得到低电阻，若膜厚为600nm以下，则可以抑制导电膜168与第一电极(源极或漏极)160之间、或者导电膜168与第二电极(漏极或源极)162之间的短路。导电膜168的膜厚更优选为50nm以上，进一步优选为150nm以上。导电膜168的膜厚更优选为500nm以下，进一步优选为400nm以下。
接着，如图5所示，对绝缘膜138和导电膜168进行图案处理，由此，分别形成栅极绝缘膜140和栅电极170。
绝缘膜138和导电膜168的图案处理可以使用一般的TFT阵列工艺中使用的方法、即光刻工艺/蚀刻工艺的组合。
两层的图案处理完成后，可以对俯视时从氧化物半导体层130的栅电极170突出的突出部分132(参考图5)实施降低电阻的处理(低电阻化处理)。这样的低电阻化处理例如可以通过对突出部分132进行氢等离子体处理的方法、或者对突出部分132进行氢离子注入的方法等来实施。
通过突出部分132的低电阻化处理，能够降低TFT的接通电阻。
接着，在层叠膜上形成层间绝缘膜150。如上所述，层间绝缘膜150可以由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和氧化铝等构成。层间绝缘膜150例如可以利用溅射法、脉冲激光沉积法、常压CVD法、减压CVD法和等离子体CVD法等一般的成膜技术进行成膜。
需要说明的是，如图6所示，层间绝缘膜150按照在栅电极170的两侧露出氧化物半导体层130的突出部分132的一部分的方式进行图案处理。这样的层间绝缘膜的图案处理可以使用一般的光刻工艺/蚀刻工艺的组合。
接着，如图7所示，设置第一电极160和第二电极162，进行图案化。第一电极和第二电极160、162例如分别为漏电极和源电极、或者相反。
第一电极160和第二电极162按照与氧化物半导体层130的上述突出部分132的至少一部分发生欧姆接触的方式设置并图案化。第一电极160和第二电极162的图案处理可以使用一般的光刻工艺/蚀刻工艺的组合。
第一电极160和第二电极162可以为铬、钼、铝、铜、银、钽、钛、或者包含它们的复合材料和/或合金。另外，第一电极160和第二电极162可以为层叠膜。或者，第一电极160和第二电极162也可以与栅电极170同样地形成透明导电膜。
接着，如图8所示，以覆盖层叠膜的方式形成钝化膜180。钝化膜180由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝等构成。
钝化膜180可以使用溅射法、脉冲激光沉积法、常压CVD法、减压CVD法、等离子体CVD法等成膜技术进行成膜。
钝化膜180的厚度优选为30nm至600nm。若钝化膜180的厚度为30nm以上，则能够被覆露出的电极，若为600nm以下，则由膜应力所致的基板110的挠曲小。钝化膜180的厚度更优选为50nm以上，进一步优选为150nm以上。另外，钝化膜180的厚度更优选为500nm以下，进一步优选为400nm以下。
经过以上的工序，能够制造第一元件100。
需要说明的是，上述制造方法只是一个示例，本领域技术人员可知，第一元件100也可以利用其他方法进行制造。例如，利用第一元件100对液晶或有机电致发光阵列进行驱动时，除了上述膜以外，有时还形成辅助容量配线、端子和/或电流补偿电路等。
(太阳能电池)
接着，参考图9对本发明的一个实施方式的太阳能电池的构成进行说明。
图9中示意性地示出本发明的一个实施方式的太阳能电池(以下称为“第二元件”)的截面。
如图9所示，第二元件200是在支撑体210上配置硅层220、氧化物半导体层230和电极层240各层而构成的。
支撑体210具有在上部支撑各层的作用。支撑体210例如可以由玻璃基板、陶瓷基板、塑料(例如聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板或树脂基板等透明绝缘基板构成。
电极层240由金属等导电性材料构成。
需要说明的是，第二元件200的制造方法可以通过参考上述第一元件100的制造方法来容易地把握。因此，在此省略第二元件200的制造方法的记载。
在此，在第二元件200中，氧化物半导体层230由上述第一化合物构成。
因此，在第二元件200中也能够得到如上所述的效果，即如下效果：即使将第二元件200在负电压施加光照射环境下使用，也能够显著地抑制特性的变动。
(有机发光二极管)
接着，参考图10对本发明的一个实施方式的有机发光二极管(OLED)的构成进行说明。
图10中示意性地示出本发明的一个实施方式的OLED(以下称为“第三元件”)的截面。
如图10所示，第三元件300是在基板310上依次配置第一电极(阴极)320、氧化物半导体层330、有机层340和第二电极(阳极)350各层而构成的。
基板310具有在上部支撑各层的作用。基板310例如可以由玻璃基板、陶瓷基板、塑料(例如聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板或树脂基板等透明绝缘基板构成。
氧化物半导体层330具有作为电子注入层或电子传输层的功能。
有机层340除了包含有机发光层以外，还可以包含电子注入层、电子传输层、有机发光层、空穴传输层和空穴注入层等。但是，在不需要有机发光层以外的各层的情况下，也可以省略。
需要说明的是，在图10的示例中，基板310的一侧成为光提取面。因此，基板310为透明基板，第一电极320为透明电极，氧化物半导体层330为透明层。
这样的第三元件300的制造方法可以通过参考上述第一元件100的制造方法来容易地把握。因此，在此省略第三元件300的制造方法的记载。
在此，在第三元件300中，氧化物半导体层330由上述第一化合物构成。
因此，在第三元件300中也能够得到如上所述的效果，即如下效果：即使将第三元件300在负电压施加光照射环境下使用，也能够显著地抑制特性的变动。
以上，以TFT、太阳能电池和OLED为例对第一化合物的应用方式进行了说明。
但是，这些只是一个示例，本领域技术人员可知，第一化合物可以应用于其他的装置或元件。作为这样的元件，可以列举例如存储元件等。
实施例
接着，对本发明的实施例进行说明。
(例1)
(第一膜的评价)
利用以下的方法将含有Ga和Zn作为阳离子的氧化物半导体化合物进行成膜，对其特性进行评价。
首先，制作脉冲激光沉积用靶丸。
该靶丸如下制作。将Ga2O3粉末(高纯度化学公司制造)和ZnO粉末(高纯度化学公司制造)按照以阳离子原子％比率计为Ga:Zn＝70:30的方式进行称量，在研钵中将这些粉末进行混合。由混合粉末形成压粉体。
将该压粉体在大气气氛下、1400℃下煅烧5小时，得到直径15mm、高度8mm的靶丸(以下称为“第一靶丸”)。
使用第一靶丸，利用脉冲激光沉积法在基板上形成薄膜。基板使用玻璃基板(AN100：旭硝子公司制造)和石英玻璃基板这两种基板。
成膜通过将第一靶丸安装至容纳有基板的真空腔室内的靶丸支架上、并对该靶丸照射激光脉冲来实施。激光使用波长为248nm的KrF激光(COHERENT公司制造的COMPLEX PRO110F)。输入功率为60mJ，重复频率为10Hz。需要说明的是，腔室内为氧气气氛，使氧分压为5Pa。基板温度设定为26℃。
由此，在基板上形成厚度150nm的含有Ga、Zn的氧化膜。
然后，在200℃的真空环境(3×10-3Pa)下对基板进行1小时退火。由此，得到具有氧化膜的玻璃基板(以下称为“第一玻璃基板样品”)和具有氧化膜的石英玻璃基板(以下称为“第一石英玻璃基板样品”)。
为了考察氧化膜中的Ga和Zn的比率，使用第一玻璃基板样品进行荧光X射线分析。分析使用荧光X射线测定装置(ZSX100e：理学公司制造)。
分析的结果是，Ga和Zn的比率与第一靶丸的组成相同。即，氧化膜的组成为Ga:Zn＝70:30(原子比)。以下，将利用上述成膜方法得到的氧化膜称为“第一膜”。需要说明的是，第一膜的组成由Ga0.7Zn0.3Ox表示。
接着，进行第一膜的结晶性和光学带隙的评价。
结晶性的评价通过第一玻璃基板样品的X射线衍射测定来实施。测定装置使用理学公司制造的Smart Lab(9kW)。
图11中示出第一玻璃基板样品中得到的X射线衍射测定结果。由该结果可知，在第一玻璃基板样品中，仅观察到宽的光晕图案。由上述(3)式得到的谢乐直径为1.5nm，确认第一膜为非晶质。
接着，使用第一石英玻璃基板样品进行光学带隙的评价。
首先，使用分光光度计(U-4100：日立制作所制造)，对第一石英玻璃基板样品的透射率T(％)和反射率R(％)进行测定。
由这些测定结果，使用下述(5)式算出第一膜的吸收系数α：
吸收系数α＝-1/d×ln(T/(100-R))(5)式
在此，d为第一石英玻璃基板样品中包含的第一膜的厚度。另外，石英玻璃基板的吸收系数小至可以忽略的程度。
图12中示出利用(5)式算出的第一膜的吸收系数。第一膜的入射光能量3.5eV的吸收系数为990cm-1。
在第一膜为非晶质的情况下，吸收系数α与光能的关系由下式给出：
(αhν)1/2∝(hν-E g)(6)式
在此，h为普朗克常数，ν为光的振动数，Eg为光学带隙。
因此，在αhν的平方根与hν成直线关系的情况下，可以由该(6)式算出第一膜的光学带隙。第一膜的光学带隙为3.76eV。
接着，通过上述第一石英玻璃基板样品的霍尔(Hall)测定，对第一膜的载流子密度和迁移率进行评价。
在霍尔(Hall)测定之前，在第一石英玻璃基板样品的第一膜的四角形成厚度50nm的Al图案(2mm×2mm)，作为电极使用。
霍尔(Hall)测定使用霍尔测定装置(ResiTest8300；东阳特克尼卡公司制造)。磁场强度为0.34T，电流值的测定使用自动设定模式。测定在160K～300K的温度范围内以10K的间隔进行。
图13中示出通过霍尔(Hall)测定得到的电子的霍尔(Hall)迁移率的温度依赖性。另外，图14中示出通过霍尔(Hall)测定得到的载流子密度的温度依赖性。需要说明的是，在任一情况下，载流子均为电子。
由图13和图14可知，载流子(电子)迁移率和载流子(电子)浓度均很好地遵从阿伦尼乌斯法则。300K下的载流子(电子)迁移率为6.9cm2/Vs。
根据所得到的载流子(电子)密度N的温度依赖性，基于上述(1)式求出N0和活化能Ea，结果，N0＝1.5×1018cm-3，活化能Ea＝0.16eV。
另外，使用理学公司制造的Smartlab，利用XRR法测定第一膜的膜密度。其结果是，膜密度为5.25g/cm3。
(第一TFT样品的制作)
接着，利用以下的方法制作TFT元件(以下称为“第一TFT样品”)。
图15中示意性地示出第一TFT样品的截面构成。
如图15所示，第一TFT样品400具有硅基板410、热氧化膜420、氧化物半导体层430、漏电极440和源电极450。
为了制作第一TFT样品400，首先，准备带有热氧化膜420的硅基板410(13mm×13mm)。硅基板410为n型，具有0.001Ωcm的电阻率。热氧化膜420通过使硅基板410氧化而形成。热氧化膜420的厚度为150nm。
需要说明的是，硅基板410作为第一TFT样品400的栅电极使用，热氧化膜420作为第一TFT样品400的栅极绝缘膜使用。
接着，在热氧化膜420上设置光致抗蚀剂。另外，利用通常的光刻法，对该光致抗蚀剂进行图案处理。光致抗蚀剂的图案呈在中央部具有纵900μm×横(图15的X方向的长度)300μm的矩形的挖空区域的形状。
接着，以光致抗蚀剂作为掩模，利用脉冲激光沉积法在热氧化膜420上形成氧化物半导体层。
氧化物半导体层设定为含有Ga和Zn的氧化物的层，在上述的(第一膜的评价)的栏中所示的成膜条件下进行成膜。但是，氧化物半导体层的厚度为50nm。
然后，将硅基板410浸渍于丙酮中，实施5分钟超声波清洗。进一步在乙醇中进行5分钟超声波清洗。由此，将光致抗蚀剂和形成在该光致抗蚀剂上的氧化物半导体层除去。其结果是，在热氧化膜420的中央部形成岛状的氧化物半导体层430。
接着，将硅基板410在3.0×10-3Pa的减压下、在200℃下退火1小时。
接着，在热氧化膜420和氧化物半导体层430上形成如图15所示的方式的漏电极440和源电极450。
这些电极440、450采用金属铝，通过利用如上所述的光致抗蚀剂图案作为掩模的通常的溅射法形成。
俯视时漏电极440和源电极450的尺寸为纵300μm×横(图15的X方向的长度)200μm×厚度(最大部分)50nm。另外，漏电极440与源电极450之间的距离Lt(参考图15)为50μm。
最后，对硅基板410的端面进行研磨，使导电性的表面露出，将该露出表面作为通电部。
通过以上的工序，制作出第一TFT样品400。需要说明的是，由上述记载可知，第一TFT样品400的氧化物半导体层430相当于上述的“第一膜”。
(第一TFT样品的评价)
使用如上制作的第一TFT样品400，进行负电压施加光照射环境下的特性评价。
具体而言，对于第一TFT样品400，从与硅基板410相反的一侧照射光，进而对栅电极(硅基板410)施加负电压，测定在该状态下第一TFT样品400中产生的特性的变化。
特性变化的测定使用半导体参数分析仪(4155C：Agilent公司制造)。光源使用白色LED光源和探测器附带的荧光灯。白色LED光源的照度为11000lux，荧光灯的照度为17000lux。
图16中示出所使用的白色LED光源的发光光谱。另外，图17中示出所使用的荧光灯的发光光谱。
在特性评价时，在上述光源的光照射下，将栅电极设定为-20V、将漏电极440和源电极450设定为0V，保持一定时间后，测定TFT特性。
图18和图19中示出第一TFT样品400中得到的评价结果。图18为利用白色LED光源的照射下的结果，图19为利用荧光灯的照射下的结果る。
需要说明的是，在这些图中，“初期”的线为暗状态、即不进行光照射的状态下的测定结果。
由图18和图19可知，在具有第一膜作为氧化物半导体层430的第一TFT样品400的情况下，即使在负电压施加光照射环境下保持7200秒钟后，特性也几乎没有变化。另外可知，该结果不依赖于光源的种类。
如此确认到：组成由Ga0.7Zn0.3Ox表示的第一膜即使在负电压施加光照射环境下，特性变动也得到显著抑制。
需要说明的是，第一TFT样品400的暗状态下的通断比(ON/OFF比)为108～109，由饱和区域算出的氧化物半导体层430的场效应迁移率为7.1cm2/Vs，阈值电压为0V。
(例2)
(第二膜的评价)
利用与例1的情况同样的方法将含有Ga和Zn作为阳离子的氧化物半导体化合物进行成膜，对其特性进行评价。
但是，在该例2中，在制作脉冲激光沉积用靶丸时，将Ga2O3粉末(高纯度化学公司制造)和ZnO粉末(高纯度化学公司制造)按照以阳离子原子％比率计为Ga:Zn＝35:65的方式进行称量并混合。其他的靶丸的制作条件与例1的情况相同。由此，得到第二靶丸。
使用第二靶丸，在与例1的情况同样的条件下，利用脉冲激光沉积法在玻璃基板和石英玻璃基板上形成薄膜。然后，在上述条件下对各基板进行退火。
由此，在两种基板上形成厚度约150nm的含有Ga、Zn的氧化膜。以下，将具有该氧化膜的玻璃基板称为“第二玻璃基板样品”，将具有该氧化膜的石英玻璃基板称为“第二石英玻璃基板样品”。
使用第二玻璃基板样品，通过荧光X射线分析对氧化膜中的Ga和Zn的比率进行评价，结果，Ga和Zn的比率与第二靶丸的组成相同。即，氧化膜的组成为Ga:Zn＝35:65(原子比)。以下，将利用本成膜方法得到的膜称为“第二膜”。需要说明的是，第二膜的组成由Ga0.35Zn0.65Oy表示。
利用与例1的情况同样的方法，进行第二膜的结晶性的评价。
图20中示出第二玻璃基板样品中得到的X射线衍射测定的结果。由该结果可知，在第二玻璃基板样品中，仅观察到宽的光晕图案。由上述(3)式得到的谢乐直径为1.3nm，由此确认第二膜为非晶质。
接着，根据上述(5)式进行第二膜的吸收系数的评价。图12中示出第二膜的吸收系数。第二膜的入射光能量3.5eV的吸收系数为3062cm-1。另外，根据(6)式进行第二膜的光学带隙的评价。其结果是，算出第二膜的光学带隙为3.47eV。
接着，通过第二石英玻璃基板样品的霍尔(Hall)测定，对第二膜的载流子密度和迁移率进行评价。霍尔(Hall)测定的方法与上述例1的情况相同。
图21中示出通过霍尔(Hall)测定得到的迁移率的温度依赖性。另外，图22中示出通过霍尔(Hall)测定得到的载流子密度的温度依赖性。需要说明的是，在任一情况下，载流子均为电子。
由图21和图22可知，载流子(电子)迁移率和载流子(电子)浓度均很好地遵从阿伦尼乌斯法则。300K下的载流子(电子)迁移率为5.9cm2/Vs。
根据所得到的载流子(电子)密度N的温度依赖性，基于上述(1)式求出N0和活化能Ea，结果，N0＝1.0×1018cm-3，活化能Ea＝0.04eV。
另外，使用理学公司制造的Smartlab，利用XRR法测定第二膜的膜密度。其结果是，膜密度为5.25g/cm3。
(第二TFT样品的制作)
接着，利用与上述例1的情况同样的方法制作TFT元件(以下称为“第二TFT样品”)。但是，在该例2中，作为氧化物半导体层，使用第二膜。该膜的成膜方法如上述的(第二膜的评价)中记载所述。
(第二TFT样品的评价)
使用第二TFT样品，进行与例1的情况同样的负电压施加光照射环境下的特性评价。
图23中示出第二TFT样品中得到的评价结果。光源设定为具有上述图16所示的光谱强度的白色LED光。需要说明的是，在图23中，“初期”的线为暗状态、即不进行光照射的状态下的测定结果。
由图23可知，在具有第二膜作为氧化物半导体层的第二TFT样品的情况下，观察到阈值电压的位移和轻微的断开电流的增加。但是，由于阈值电压集中于-5V附近，因此，例如若将栅极断开电压设定为-25V，则即使在光照射下也能够作为开关元件使用。
如此确认到：组成由Ga0.35Zn0.65Oy表示的第二膜即使在负电压施加光照射环境下，特性变动也得到显著抑制。
需要说明的是，第二TFT样品的暗状态下的通断比为109，由饱和区域算出的氧化物半导体层的场效应迁移率为5.5cm2/Vs，阈值电压为-1.1V。
(例3)
(第三膜的评价)
利用以下的方法将含有Ga和Zn作为阳离子的氧化物半导体化合物进行成膜，对其特性进行评价。作为成膜方法，使用溅射法，靶是由丰岛制作所购入的以摩尔比计为Ga2O3:ZnO＝50:50的氧化物靶。
使用该靶，利用溅射法在基板上形成薄膜。基板为玻璃基板和石英玻璃基板。
将基板和靶设置在真空腔室内，利用溅射法实施成膜。溅射电源使用13.56MHz的RF电源。气氛为Ar气与O2气的混合气体气氛。Ar气的流量为39.9sccm，O2气的流量为0.1sccm。压力为1Pa，功率为150W。需要说明的是，基板与靶之间的距离为100mm。
由此，在两种基板上形成含有Ga、Zn的氧化膜。以下，将具有该氧化膜的玻璃基板称为“第三玻璃基板样品”，将具有该氧化膜的石英玻璃基板称为“第三石英玻璃基板样品”。
需要说明的是，第三玻璃基板样品中的氧化膜的厚度为200nm。另一方面，第三石英玻璃基板样品中的氧化膜的厚度为50nm。
为了考察所得到的氧化膜中的Ga和Zn的比率，利用与例1的情况同样的方法进行荧光X射线分析。
分析的结果是，Ga/(Zn+Ga)的摩尔比为65％。即，氧化膜的组成为Ga:Zn＝65:35(原子比)。以下，将利用上述成膜方法得到的膜称为“第三膜”。需要说明的是，第三膜的组成由Ga0.65Zn0.35Oz表示。
接着，根据上述(6)式进行第三膜的光学带隙的评价。其结果是，算出第三膜的光学带隙为3.90eV。
另外，第三膜的300K下的霍尔(Hall)迁移率为4.82cm2/Vs。
进一步，使用理学公司制造的Smartlab，利用XRR法测定第三膜的膜密度。其结果是，膜密度为5.36g/cm3。
(第三TFT样品的制作)
接着，利用与上述例1的情况同样的方法制作TFT元件(以下称为“第三TFT样品”)。
但是，在该例3中，作为氧化物半导体层，使用第三膜。该膜的成膜方法如上述的(第三膜的评价)中的记载所述。另外，在例3中，对所制作的TFT元件进行表面处理。表面处理通过将TFT元件在四甲基氢氧化铵(TMAH)的2.38％水溶液中浸渍3秒来实施。
由此，制作出第三TFT样品。
(第三TFT样品的评价)
使用第三TFT样品，进行与例1的情况同样的负电压施加光照射环境下的特性评价。
图24中示出第三TFT样品中得到的评价结果。光源为具有如上述图17所示的光谱强度的荧光灯。需要说明的是，在图24中，“初期”的线为暗状态、即不进行光照射的状态下的特性测定结果。另外，“荧光灯亮灯”的线为光照射状态下的特性测定结果。在后者的情况下，源电极为0V，漏电极电压为40V。
图25中示出荧光灯照射下的驱动中的第三TFT样品的电流值的经时变化。第三TFT样品的驱动条件为栅极电压-30V、漏极电压10V、源极电压0V。
由图24和图25可知，在第三TFT样品的情况下，即使在光照射环境下，也几乎观察不到阈值电压的位移和断开电流的增加。
如此确认到：组成由Ga0.65Zn0.35Oy表示的第三膜即使在负电压施加光照射环境下，特性变动也得到显著抑制。
需要说明的是，第三TFT样品的暗状态下的通断比为1010，由饱和区域算出的氧化物半导体层的场效应迁移率为8.04cm2/Vs，阈值电压为19.0V。
(例4)
(第四膜的评价)
利用以下的方法将含有In、Ga和Zn作为阳离子的氧化物半导体化合物进行成膜，对其特性进行评价。
首先，制作溅射用的靶。
该靶如下制作。将In2O3粉末(高纯度化学公司制造)、Ga2O3粉末(高纯度化学公司制造)和ZnO粉末(高纯度化学公司制造)按照以摩尔比计为In2O3:Ga2O3:ZnO＝1:1:2的方式进行称量，在研钵中将这些粉末进行混合。由混合粉末形成压粉体。
将该压粉体在大气气氛下、在1400℃下煅烧5小时，得到直径76.2mm、高度8mm的靶。
使用该靶，利用溅射法在基板上形成薄膜。基板使用玻璃基板和石英玻璃基板。
将基板和靶设置在真空腔室内，利用溅射法实施成膜。溅射电源使用13.56MHz的RF电源。气氛为Ar气与O2气的混合气体气氛。Ar气的流量为19.6sccm，O2气的流量为0.4sccm。压力为0.55Pa，功率为70W。需要说明的是，基板与靶之间的距离为100mm。
成膜后，将基板在纯氧气氛下、在300℃下退火1小时。
由此，在基板上形成厚度约30nm的含有In、Ga和Zn的氧化膜。以下，将具有该氧化膜的玻璃基板称为“第四玻璃基板样品”。另外，将具有该氧化膜的石英玻璃基板“第四石英玻璃基板样品”。
为了考察所得到的第四玻璃基板样品的氧化膜中的Ga和Zn的比率，利用与例1的情况同样的方法进行荧光X射线分析。
分析的结果是，In、Ga和Zn的原子％分别为40％、36％和24％。以下，将利用上述成膜方法得到的膜称为“第四膜”。
根据上述(5)式进行第四膜的吸收系数的评价。图12中示出第四膜的吸收系数。算出第四膜的入射光能量3.5eV的吸收系数为30023cm-1。另外，根据(6)式进行第四膜的光学带隙的评价。其结果是，算出第四膜的光学带隙为3.1eV。
接着，通过第四石英玻璃基板样品的霍尔(Hall)测定对第四膜的载流子密度和迁移率进行评价。霍尔(Hall)测定的方法与上述例1的情况相同。
测定的结果可知，载流子为电子，载流子(电子)迁移率和载流子(电子)浓度均很好地遵从阿伦尼乌斯法则。基于上述(1)式算出的活化能Ea为0.05eV，N0为8.0×1015cm-3。另外，300K下的载流子(电子)迁移率为5.9cm2/Vs。
(第四TFT样品的制作)
接着，利用与上述例3的情况同样的方法制作TFT元件(以下称为“第四TFT样品”)。
但是，在该例4中，使用第四膜作为氧化物半导体层。该膜的成膜方法如上述的(第四膜的评价)中的记载所述。
(第四TFT样品的评价)
使用第四TFT样品，进行与例1的情况同样的负电压施加光照射环境下的特性评价。
图26和图27中示出第四TFT样品中得到的评价结果。图26为利用白色LED光源的照射下的结果，图27为利用荧光灯的照射下的结果。
需要说明的是，在这些图中，“初期”的线为暗状态、即不进行光照射的状态下的测定结果。
由图26和图27可知，在具有第四膜作为氧化物半导体层的第四TFT样品的情况下，在负电压施加光照射环境下，无论光源的种类如何，特性都发生大幅变动。
特别是，由图26可知，在使用白色LED光源作为光源的情况下，负电压施加光照射环境下的第四TFT样品的漏电流超过100pA。另一方面，由图27可知，在使用荧光灯作为光源的情况下，与使用白色LED光源作为光源的情况相比，阈值电压的位移宽度和漏电流增大，特性进一步劣化。
如此确认到：在不具有本发明的一个实施方式的氧化物半导体层的第四TFT样品中，负电压施加光照射环境下的特性大幅降低，与此相对，在具有本发明的一个实施方式的氧化物半导体层的TFT元件(第一TFT样品～第三TFT样品)中，负电压施加光照射环境下的特性降低得到显著抑制。
本申请要求基于2016年3月2日提出的日本专利申请2016-040498号的优先权，将该日本申请的全部内容作为本申请的参考进行援引。
标号说明
100 TFT(第一元件)
110 基板
120 阻挡膜
130 氧化物半导体层
132 突出部分
138 绝缘膜
140 栅极绝缘膜
150 层间绝缘膜
160 第一电极
162 第二电极
168 导电膜
170 栅电极
180 钝化膜
200 太阳能电池(第二元件)
210 支撑体
220 硅层
230 氧化物半导体层
240 电极层
300 OLED(第三元件)
310 基板
320 第一电极(阴极)
330 氧化物半导体层
340 有机层
350 第二电极(阳极)
400 第一TFT样品
410 硅基板
420 热氧化膜
430 氧化物半导体层
440 漏电极
450 源电极

Claims (17)

1.一种氧化物半导体化合物，其含有镓和氧，光学带隙为3.4eV以上，300K下的通过霍尔测定得到的电子的霍尔迁移率为3cm2/Vs以上。
2.如权利要求1所述的氧化物半导体化合物，其中，用下式表示通过所述霍尔测定得到的电子密度N的温度依赖性时，N0为1016cm-3以上，
N＝N0exp(-Ea/kT) (1)式
在此，T为测定温度(K)，k为玻耳兹曼常数(eVK-1)，Ea为活化能(eV)。
3.如权利要求2所述的氧化物半导体化合物，其中，所述活化能Ea为0.04eV以上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的氧化物半导体化合物，其中，入射光能量3.5eV的吸收系数为10000cm-1以下。
5.如权利要求1至4中任一项所述的氧化物半导体化合物，其中，进一步含有锌。
6.如权利要求1至5中任一项所述的氧化物半导体化合物，其中，镓原子相对于全部金属阳离子的原子比为35％以上。
7.如权利要求1至6中任一项所述的氧化物半导体化合物，其实质上由镓和锌的氧化物构成。
8.如权利要求7所述的氧化物半导体化合物，其中，镓原子相对于镓原子和锌原子的总量的原子比为35％～95％的范围。
9.如权利要求1至8中任一项所述的氧化物半导体化合物，其为非晶质。
10.一种半导体元件，其为包含氧化物半导体化合物的层的半导体元件，其特征在于，
所述半导体元件为TFT(薄膜晶体管)、太阳能电池或OLED(有机发光二极管)中的任意一种，
所述层由权利要求1至9中任一项所述的氧化物半导体化合物构成。
11.如权利要求10所述的半导体元件，其中，
所述半导体元件为TFT，
所述层具有5cm2/Vs以上的场效应迁移率。
12.一种半导体元件，其为包含氧化物半导体化合物的层的半导体元件，其特征在于，
所述半导体元件为TFT(薄膜晶体管)，
所述层含有镓和氧，光学带隙为3.4eV以上，场效应迁移率为5cm2/Vs以上。
13.如权利要求10至12中任一项所述的半导体元件，其中，
所述半导体元件具有基板、配置在该基板的上部的所述层、配置在该层的上部的栅电极以及与所述层接触的源电极和漏电极，
所述层在所述基板的一侧未被遮光层遮蔽。
14.如权利要求10至12中任一项所述的半导体元件，其中，
所述半导体元件具有基板、配置在该基板的上部的栅电极、配置在该栅电极的上部的所述层以及与该层接触的源电极和漏电极，
所述层在与所述基板和所述栅电极相反的一侧未被遮光层遮蔽。
15.一种层叠体，其特征在于，
具有基板和设置在该基板的上部的氧化物半导体化合物的层，
所述层由权利要求1至9中任一项所述的氧化物半导体化合物构成。
16.如权利要求15所述的层叠体，其中，在所述基板与所述层之间进一步具有阻挡膜。
17.如权利要求15或16所述的层叠体，其中，所述基板为玻璃基板。
CN201780014378.9A 2016-03-02 2017-02-23 氧化物半导体化合物、具备氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体 Pending CN109075205A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-040498 2016-03-02
JP2016040498 2016-03-02
PCT/JP2017/006939 WO2017150351A1 (ja) 2016-03-02 2017-02-23 酸化物半導体化合物、酸化物半導体化合物の層を備える半導体素子、および積層体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109075205A true CN109075205A (zh) 2018-12-21

Family

ID=59744137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780014378.9A Pending CN109075205A (zh) 2016-03-02 2017-02-23 氧化物半导体化合物、具备氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11075303B2 (zh)
EP (1) EP3425678A4 (zh)
JP (1) JP7130209B2 (zh)
KR (1) KR20180121892A (zh)
CN (1) CN109075205A (zh)
TW (1) TWI732828B (zh)
WO (1) WO2017150351A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113711378A (zh) * 2019-04-25 2021-11-26 Ａｇｃ株式会社 纳米粒子的集合体、纳米粒子的分散液、油墨、薄膜、有机发光二极管和纳米粒子的集合体的制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102082170A (zh) * 2009-08-18 2011-06-01 富士胶片株式会社 非晶态氧化物半导体材料、场效应晶体管和显示装置
CN102403361A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 富士胶片株式会社 薄膜晶体管及其制造方法、以及具备该薄膜晶体管的装置
CN103493209A (zh) * 2011-04-22 2014-01-01 株式会社神户制钢所 薄膜晶体管构造以及具备该构造的薄膜晶体管和显示装置
US20140021464A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 National Chung Cheng University Yttrium-doped Indium Oxide Transparent Conductive Thin-Film Transistor and Method for Making Same
CN104904018A (zh) * 2012-12-28 2015-09-09 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及半导体装置的制造方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5589030A (en) 1978-12-20 1980-07-05 Towa Seiki Kk Automatic feeder for overlapped cups
JP4068308B2 (ja) 2000-02-10 2008-03-26 Ｔｄｋ株式会社 光情報媒体
US7297977B2 (en) * 2004-03-12 2007-11-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor device
JP4620046B2 (ja) * 2004-03-12 2011-01-26 独立行政法人科学技術振興機構 薄膜トランジスタ及びその製造方法
US7601984B2 (en) 2004-11-10 2009-10-13 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor with amorphous oxide active layer containing microcrystals and gate electrode opposed to active layer through gate insulator
US7791072B2 (en) * 2004-11-10 2010-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Display
KR100911698B1 (ko) * 2004-11-10 2009-08-10 캐논 가부시끼가이샤 비정질 산화물을 사용한 전계 효과 트랜지스터
JP5037808B2 (ja) 2005-10-20 2012-10-03 キヤノン株式会社 アモルファス酸化物を用いた電界効果型トランジスタ、及び該トランジスタを用いた表示装置
JP5395994B2 (ja) * 2005-11-18 2014-01-22 出光興産株式会社 半導体薄膜、及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタ
JP2007250982A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Canon Inc 酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ及び表示装置
KR100785038B1 (ko) * 2006-04-17 2007-12-12 삼성전자주식회사 비정질 ＺｎＯ계 ＴＦＴ
JP2009123957A (ja) 2007-11-15 2009-06-04 Sumitomo Chemical Co Ltd 酸化物半導体材料及びその製造方法、電子デバイス及び電界効果トランジスタ
US8704217B2 (en) * 2008-01-17 2014-04-22 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Field effect transistor, semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP2012033854A (ja) 2010-04-20 2012-02-16 Kobe Steel Ltd 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物およびスパッタリングターゲット、並びに薄膜トランジスタ
DE112011102644B4 (de) * 2010-08-06 2019-12-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Integrierte Halbleiterschaltung
JP5701015B2 (ja) * 2010-11-08 2015-04-15 キヤノン株式会社 半導体デバイスの駆動方法
KR101891650B1 (ko) * 2011-09-22 2018-08-27 삼성디스플레이 주식회사 산화물 반도체, 이를 포함하는 박막 트랜지스터, 및 박막 트랜지스터 표시판
TWI604609B (zh) * 2012-02-02 2017-11-01 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置
KR101352537B1 (ko) * 2012-06-08 2014-01-21 한국과학기술연구원 Ｓｅ 또는 Ｓ계 박막태양전지 및 그 제조방법
TW201427027A (zh) * 2012-12-26 2014-07-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 薄膜電晶體
JP2015109315A (ja) * 2013-12-03 2015-06-11 出光興産株式会社 薄膜トランジスタ、その製造方法、酸化物半導体層、表示装置及び半導体装置
EP3089229B1 (en) 2013-12-26 2018-10-17 Tokyo Institute of Technology Organic electroluminescence element and organic solar cell provided with metal oxide thin film
JP2018032839A (ja) * 2015-12-11 2018-03-01 株式会社半導体エネルギー研究所 トランジスタ、回路、半導体装置、表示装置および電子機器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102082170A (zh) * 2009-08-18 2011-06-01 富士胶片株式会社 非晶态氧化物半导体材料、场效应晶体管和显示装置
CN102403361A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 富士胶片株式会社 薄膜晶体管及其制造方法、以及具备该薄膜晶体管的装置
CN103493209A (zh) * 2011-04-22 2014-01-01 株式会社神户制钢所 薄膜晶体管构造以及具备该构造的薄膜晶体管和显示装置
US20140021464A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 National Chung Cheng University Yttrium-doped Indium Oxide Transparent Conductive Thin-Film Transistor and Method for Making Same
CN104904018A (zh) * 2012-12-28 2015-09-09 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及半导体装置的制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周科: "Ga掺杂ZnO透明导电薄膜的制备与光电性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113711378A (zh) * 2019-04-25 2021-11-26 Ａｇｃ株式会社 纳米粒子的集合体、纳米粒子的分散液、油墨、薄膜、有机发光二极管和纳米粒子的集合体的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7130209B2 (ja) 2022-09-05
EP3425678A1 (en) 2019-01-09
EP3425678A4 (en) 2019-10-09
JPWO2017150351A1 (ja) 2019-01-10
TWI732828B (zh) 2021-07-11
TW201732885A (zh) 2017-09-16
US11075303B2 (en) 2021-07-27
US20180374959A1 (en) 2018-12-27
WO2017150351A1 (ja) 2017-09-08
KR20180121892A (ko) 2018-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6606395B2 (ja) 表示装置の作製方法
CN101057338B (zh) 采用无定形氧化物的场效应晶体管
KR101489652B1 (ko) 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
CN102938420B (zh) 无定形氧化物和场效应晶体管
CN105336791B (zh) 氧化物半导体膜以及半导体装置
JP5510767B2 (ja) 薄膜トランジスタおよびその製造方法
WO2007058248A1 (ja) 半導体薄膜、及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタ
JP2010040552A (ja) 薄膜トランジスタ及びその製造方法
KR101661834B1 (ko) 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법
CN103155154A (zh) 半导体薄膜、薄膜晶体管及其制造方法
TW201110357A (en) Amorphous oxide semiconductor material, field-effect transistor, and display device
CN103346089B (zh) 一种自对准双层沟道金属氧化物薄膜晶体管及其制作方法
CN109841687A (zh) 薄膜晶体管及其制造方法和包括该薄膜晶体管的显示设备
CN105981148A (zh) 半导体器件及其制造方法
KR20090066245A (ko) 투명전도막 및 이의 제조방법
CN104992981A (zh) 氧化物薄膜晶体管及其制备方法和反相器及其制备方法
CN107527956A (zh) 薄膜晶体管和制备薄膜晶体管的方法
CN109075205A (zh) 氧化物半导体化合物、具备氧化物半导体化合物的层的半导体元件和层叠体
KR20100010888A (ko) Ｚｔｏ 박막의 제조방법, 이를 적용한 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조방법
KR20200088335A (ko) 반도체 화합물, 반도체 화합물의 층을 갖는 반도체 소자, 적층체 및 타깃
KR20150128322A (ko) 박막 트랜지스터 제조 방법
KR20150092460A (ko) 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법
WO2023063348A1 (ja) 結晶酸化物薄膜、積層体及び薄膜トランジスタ
KR20100130019A (ko) 금속 산화물층의 제조 방법, 상기 방법을 이용하여 제조한 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법
CN110062961B (zh) 半导体器件及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181221