JP2020057661A - 電界効果型トランジスタ、及びその製造方法、並びに表示素子、画像表示装置、及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の電界効果型トランジスタは、
ソース電極又はドレイン電極である第1の電極と、
前記第1の電極上に配された、酸化物半導体からなる活性層と、
前記活性層上に配され、前記第1の電極と対となるソース電極又はドレイン電極である第2の電極と、
前記活性層の側面に配されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の前記活性層側と反対側に配されたゲート電極と、を有し、
前記活性層の厚みが、1μm以上であり、かつ前記活性層が、空隙を有さず、かつ上面の中央部に凹部を有さない。
本発明の電界効果型トランジスタは、第1の電極と、活性層(「チャネル層」ともいう)と、第2の電極と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記第1の電極は、ソース電極又はドレイン電極である。
前記第2の電極は、前記第1の電極と対となるソース電極又はドレイン電極である。
即ち、前記第1の電極が、ソース電極である場合、前記第2の電極は、ドレイン電極である。前記第2の電極が、ソース電極である場合、前記第1の電極は、ドレイン電極である。
前記第2の電極は、前記活性層上に配される。
前記活性層は、酸化物半導体からなる。
前記活性層は、前記第1の電極上に配される。
前記活性層の厚みが、1μm以上であり、かつ前記活性層が、空隙を有さず、かつ上面の中央部に凹部を有さない。
前記活性層を、後述する電界効果型トランジスタの製造方法により製造することで、スパッタ法やCVD法では作製ができない、厚膜の活性層を、空隙(ボイド)や凹部なく作製することができる。
前記n型酸化物半導体は、例えば、第A元素と、第B元素と、第C元素とを有する。
前記第A元素が、Sc、Y、Ln、B、Al、及びGaの少なくともいずれかである。
前記第B元素が、In、及びTlの少なくともいずれかである。
前記第C元素が、第4族元素、第5族元素、第6族元素、第7族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素、第14族元素、第15族元素、及び第16族元素の少なくともいずれかである。
前記ゲート絶縁膜としては、前記ゲート電極と前記活性層との間に設けられた絶縁膜であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜の前記活性層側と反対側に配されている。
前記ゲート電極は、例えば、前記活性層の側面の全周を覆うのではなく、前記活性層の側面の一部に、前記ゲート絶縁膜を介して配されている。
図1は、電界効果型トランジスタの構成例の断面模式図である。
図1の電界効果型トランジスタは、第1の電極2と、活性層3と、第2の電極4と、ゲート絶縁膜5と、ゲート電極6とを有している。
第1の電極2は、ドレイン電極であり、第1の電極2は、基材1上に形成されている。
活性層3は、第1の電極2上に配されている。
第2の電極4は、活性層3上に配されている。
ゲート絶縁膜5は、活性層3の側面に配されている。
ゲート電極6は、ゲート絶縁膜5の活性層3側と反対側に配されている。ゲート電極6は、活性層3の側面の全周を覆うのではなく、活性層3の側面の一部に、ゲート絶縁膜5を介して配されている。
第2の電極4は、データ信号線7と電気的に接続している。
活性層3の厚み(T)は、1μm以上である。
活性層3は、空隙を有さず、かつ上面の中央部に凹部を有さない。
活性層3の幅(W)は、例えば、1μm〜10μmである。
図2の電界効果型トランジスタは、第1の電極2と、活性層3と、第2の電極4と、ゲート絶縁膜5と、ゲート電極6とを有している。
第1の電極2は、ドレイン電極であり、第1の電極2は、基材1上に形成されている。
活性層3は、第1の電極2上に配されている。
第2の電極4は、活性層3上に配されている。第2の電極4は、データ信号線を兼ねている。
ゲート絶縁膜5は、活性層3の側面に配されている。
ゲート電極6は、ゲート絶縁膜5の活性層3側と反対側に配されている。ゲート電極6は、活性層3の側面の全周を覆うのではなく、活性層3の側面の一部に、ゲート絶縁膜5を介して配されている。
活性層3の厚みは、1μm以上である。
活性層3は、空隙を有さず、かつ上面の中央部に凹部を有さない。
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、本発明の前記電界効果型トランジスタを製造する方法である。
前記電界効果型トランジスタの製造方法は、膜形成工程と、孔形成工程と、充填工程と、活性層形成工程と、除去工程とを少なくとも含み、好ましくは撥液膜形成工程を含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記膜形成工程は、前記第1の電極が配された基板上に、膜を形成する工程である。
前記膜としては、安価に形成可能な点から、シリコン酸化膜が好ましい。
前記膜の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記膜の厚みが、およそ活性層の厚み、即ちチャネル長となる点から、1μm以上が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましい。
前記孔形成工程としては、前記膜に前記第1の電極に達する孔を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記膜上に前記孔に対応する開口を有する保護膜を形成した上で、前記膜をエッチングする方法などが挙げられる。前記エッチングは、ウエットエッチングであってもよいし、ドライエッチングであってもよい。
前記充填工程としては、前記孔に酸化物半導体形成用塗布液を塗布し、前記孔内に前記酸化物半導体形成用塗布液を充填する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記酸化物半導体形成用塗布液としては、乾燥及び焼成により酸化物半導体を形成できる塗布液であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記酸化物半導体形成用塗布液は、好ましくは、第A元素と、第B元素と、第C元素とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、溶媒などのその他の成分を含有する。この酸化物半導体形成用塗布液により、n型酸化物半導体を形成できる。
前記第B元素は、In、及びTlの少なくともいずれかである。これらの元素は、第13族に属する。
前記第C元素は、第4族元素、第5族元素、第6族元素、第7族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素、第14族元素、第15族元素、及び第16族元素の少なくともいずれかである。
前記第B元素は本塗布液の主たる構成要素である。
前記第A元素は、前記第B元素に起因する酸素欠損の生成を抑制する。
前記第C元素は、置換ドーピングを実現する。
なお、前記酸化物半導体形成用塗布液は、その条件、具体的には溶解させる溶媒の種類、組成、濃度によっても、得られるn型酸化物半導体膜の体積抵抗率を制御することが可能である。また、塗布後の熱処理条件、より具体的には、焼成温度、焼成時間、昇温速度、降温速度、焼成中の雰囲気(ガス分率及び圧力)などによっても体積抵抗率を制御することができる。
更に光による原料分解及び反応の促進効果を利用することができる。また、膜を形成した後のアニールによっても体積抵抗率は変化するため、アニール温度や雰囲気を最適化する方法も有効である。
前記酸化物半導体形成用塗布液は、例えば、前記第A元素を含有する第A元素含有化合物と、前記第B元素を含有する第B元素含有化合物と、前記第C元素を含有する第C元素含有化合物とが、前記溶媒に溶解されてなる。
前記第A元素含有化合物としては、例えば、無機塩、酸化物、水酸化物、有機酸塩、金属アルコキシド、有機金属、金属錯体類などが挙げられる。
前記第B元素含有化合物としては、例えば、無機塩、酸化物、水酸化物、有機酸塩、金属アルコキシド、有機金属、金属錯体類などが挙げられる。
前記第C元素含有化合物としては、例えば、無機塩、酸化物、水酸化物、有機酸塩、金属アルコキシド、有機金属、金属錯体類などが挙げられる。
インジウム(In)は、前記第B元素に属する。
前記インジウム含有化合物は、前記第B元素含有化合物に属する。
前記インジウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機インジウム化合物、無機インジウム化合物などが挙げられる。
前記有機インジウム化合物としては、インジウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記インジウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記置換基としては、例えば、ハロゲン、テトラヒドロフリル基などが挙げられる。
前記有機インジウム化合物としては、例えば、トリエトキシインジウム、2−エチルヘキサン酸インジウム、インジウムアセチルアセトナートなどが挙げられる。
前記無機インジウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸インジウム、ハロゲン化インジウム、水酸化インジウム、シアン化インジウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸インジウムとしては、例えば、硝酸インジウム、硫酸インジウム、炭酸インジウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化インジウムとしては、例えば、フッ化インジウム、塩化インジウム、臭化インジウム、沃化インジウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸インジウム、ハロゲン化インジウムが好ましく、硝酸インジウム、塩化インジウムがより好ましい。
タリウム(Tl)は、前記第B元素に属する。
前記タリウム含有化合物は、前記第B元素含有化合物に属する。
前記タリウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機タリウム化合物、無機タリウム化合物などが挙げられる。
前記有機タリウム化合物としては、タリウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記タリウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記無機タリウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸タリウム、ハロゲン化タリウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸タリウムとしては、例えば、硝酸タリウム、硫酸タリウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化タリウムとしては、例えば、フッ化タリウム、塩化タリウム、臭化タリウム、沃化タリウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸タリウム、ハロゲン化タリウム、カルボン酸化タリウムが好ましく、硝酸タリウム、塩化タリウム、ギ酸タリウム、2−エチルヘキサン酸タリウムがより好ましい。
スカンジウム(Sc)は、前記第A元素に属する。
前記スカンジウム含有化合物は、前記第A元素含有化合物に属する。
前記スカンジウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機スカンジウム化合物、無機スカンジウム化合物などが挙げられる。
前記有機スカンジウム化合物としては、スカンジウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記スカンジウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記無機スカンジウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸スカンジウム、ハロゲン化スカンジウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸スカンジウムとしては、例えば、硝酸スカンジウム、炭酸スカンジウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化スカンジウムとしては、フッ化スカンジウム、塩化スカンジウム、臭化スカンジウム、沃化スカンジウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸スカンジウム、ハロゲン化スカンジウムが好ましく、硝酸スカンジウム、塩化スカンジウムがより好ましい。
イットリウム(Y)は、前記第A元素に属する。
前記イットリウム含有化合物は、前記第A元素含有化合物に属する。
前記イットリウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機イットリウム化合物、無機イットリウム化合物などが挙げられる。
前記有機イットリウム化合物としては、イットリウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記イットリウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記無機イットリウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸イットリウム、ハロゲン化イットリウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸イットリウムとしては、例えば、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、炭酸イットリウム、燐酸イットリウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化ストロンチウムとしては、例えば、フッ化イットリウム、塩化イットリウム、臭化イットリウム、沃化イットリウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸イットリウム、ハロゲン化イットリウムが好ましく、硝酸イットリウム、塩化イットリウムがより好ましい。
ランタノイド(Ln)は、前記第A元素に属する。
前記ランタノイド含有化合物は、前記第A元素含有化合物に属する。
前記ランタノイド含有化合物を代表して、その一例であるランタン含有化合物、セリウム含有化合物、ルテチウム含有化合物を説明する。
ランタン(La)は、ランタノイド(Ln)の一例である。
ランタン(La)は、前記第A元素に属する。
前記ランタン含有化合物は、前記第A元素含有化合物に属する。
前記ランタン含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機ランタン化合物、無機ランタン化合物などが挙げられる。
前記有機ランタン化合物としては、ランタンと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記ランタンと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機ランタン化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ランタン、ランタンイソプロポキシド、ランタンアセチルアセトナートなどが挙げられる。
前記無機ランタン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸ランタン、ハロゲン化ランタンなどが挙げられる。
前記オキソ酸ランタンとしては、例えば、硝酸ランタン、硫酸ランタン、炭酸ランタン、燐酸ランタンなどが挙げられる。
前記ハロゲン化ランタンとしては、例えば、フッ化ランタン、塩化ランタン、臭化ランタン、沃化ランタンなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸ランタン、ハロゲン化ランタンが好ましく、硝酸ランタン、塩化ランタンがより好ましい。
セリウム(Ce)は、ランタノイド(Ln)の一例である。
セリウム(Ce)は、前記第A元素に属する。
前記セリウム含有化合物は、前記第A元素含有化合物に属する。
前記セリウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機セリウム化合物、無機セリウム化合物などが挙げられる。
前記有機セリウム化合物としては、セリウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記セリウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機セリウム化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸セリウム、セリウムイソプロポキシド、セリウムアセチルアセトナートなどが挙げられる。
前記無機セリウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸セリウム、ハロゲン化セリウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸セリウムとしては、例えば、硝酸セリウム、硫酸セリウム、炭酸セリウム、シュウ酸セリウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化セリウムとしては、例えば、フッ化セリウム、塩化セリウム、臭化セリウム、沃化セリウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸セリウム、ハロゲン化セリウムが好ましく、硝酸セリウム、塩化セリウムがより好ましい。
ルテチウム(Lu)は、ランタノイド(Ln)の一例である。
ルテチウム(Lu)は、前記第A元素に属する。
前記ルテチウム含有化合物は、前記第A元素含有化合物に属する。
前記ルテチウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機ルテチウム化合物、無機ルテチウム化合物などが挙げられる。
前記有機ルテチウム化合物としては、ルテチウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記ルテチウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機ルテチウム化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ルテチウム、ルテチウムイソプロポキシド、ルテチウムアセチルアセトナートなどが挙げられる。
前記無機ルテチウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸ルテチウム、ハロゲン化ルテチウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸ルテチウムとしては、例えば、硝酸ルテチウム、硫酸ルテチウム、炭酸ルテチウム、シュウ酸ルテチウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化ルテチウムとしては、例えば、フッ化ルテチウム、塩化ルテチウム、臭化ルテチウム、沃化ルテチウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸ルテチウム、ハロゲン化ルテチウムが好ましく、硝酸ルテチウム、塩化ルテチウムがより好ましい。
チタン(Ti)は、前記第C元素に属する。
前記チタン含有化合物は、前記第C元素含有化合物に属する。
前記チタン含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機チタン化合物、無機チタン化合物などが挙げられる。
前記有機チタン化合物としては、チタンと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記チタンと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機チタン化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸チタン、チタンイソプロポキシド、チタンアセチルアセトナートなどが挙げられる。
前記無機チタン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸チタン、ハロゲン化チタンなどが挙げられる。
前記オキソ酸チタンとしては、例えば、硫酸チタン、硫酸酸化チタンなどが挙げられる。
前記ハロゲン化チタンとしては、例えば、フッ化チタン、塩化チタン、臭化チタン、沃化チタンなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸チタン、ハロゲン化チタンが好ましく、硫酸チタン、塩化チタンがより好ましい。
ジルコニウム(Zr)は、前記第C元素に属する。
前記ジルコニウム含有化合物は、前記第C元素含有化合物に属する。
前記ジルコニウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機ジルコニウム化合物、無機ジルコニウム化合物などが挙げられる。
前記有機ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記ジルコニウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機ジルコニウム化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ジルコニウム、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウムアセチルアセトナートなどが挙げられる。
前記無機ジルコニウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸ジルコニウム、ハロゲン化ジルコニウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸ジルコニウムとしては、例えば、硝酸酸化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化ジルコニウムとしては、例えば、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、沃化ジルコニウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸ジルコニウム、ハロゲン化ジルコニウムが好ましく、硝酸酸化ジルコニウム、塩化ジルコニウムがより好ましい。
ハフニウム(Hf)は、前記第C元素に属する。
前記ハフニウム含有化合物は、前記第C元素含有化合物に属する。
前記ハフニウム含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機ハフニウム化合物、無機ハフニウム化合物などが挙げられる。
前記有機ハフニウム化合物としては、ハフニウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記ハフニウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機ハフニウム化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸ハフニウム、ハフニウムブトキシド、ハフニウムアセチルアセトナートなどが挙げられる。
前記無機ハフニウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸ハフニウム、ハロゲン化ハフニウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸ハフニウムとしては、例えば、硫酸ハフニウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化ハフニウムとしては、例えば、フッ化ハフニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、沃化ハフニウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸ハフニウム、ハロゲン化ハフニウムが好ましく、硫酸ハフニウム、塩化ハフニウムがより好ましい。
前記第C元素含有化合物としては、第4族元素含有化合物、第5族元素含有化合物、第6族元素含有化合物、第7族元素含有化合物、第8族元素含有化合物、第9族元素含化合物、第10族元素含有化合物、第14族元素含有化合物、第15族元素含有化合物、第16族元素含有化合物が挙げられる。
前記第4族元素としては、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどが挙げられる。
前記第5族元素としては、例えば、バナジウム、ニオブ、タンタル、などが挙げられる。
前記第6族元素としては、例えば、クロム、モリブデン、タングステンなどが挙げられる。
前記第7族元素としては、例えば、マンガン、レニウムなどが挙げられる。
前記第8族元素としては、例えば、鉄、ルテニウム、オスミウムなどが挙げられる。
前記第9族元素としては、例えば、コバルト、ロジウム、イリジウムなどが挙げられる。
前記第10族元素としては、例えば、ニッケル、パラジウム、白金などが挙げられる。
前記第14族元素としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、スズ、鉛などが挙げられる。
前記第14族元素含有化合物には、第14族元素が正2価と正4価のものが存在するが、酸化物半導体形成用塗布液の原料としてはどちらでも構わない。焼成後の半導体膜中に於いて第14族元素が正4価になるように、焼成条件を適宜選択することが好ましい。
前記第15族元素としては、例えば、アンチモン、ビスマスなどが挙げられる。
前記第15族元素含有化合物には、第15族元素が正3価と正5価のものが存在するが、酸化物半導体形成用塗布液の原料としてはどちらでも構わない。焼成後の半導体膜中に於いて第15族元素が正5価になるように、焼成条件を適宜選択することが好ましい。
前記第16族元素としては、例えば、セレン、テルルなどが挙げられる。
前記第16族元素含有化合物には、第16族元素が正4価と正6価のものが存在するが、酸化物半導体形成用塗布液の原料としてはどちらでも構わない。焼成後の半導体膜中に於いて第16族元素が正6価になるように、焼成条件を適宜選択することが好ましい。
前記第C元素含有化合物における前記有機金属化合物としては、例えば、前記金属と有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記金属と前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記第C元素含有化合物における前記無機金属化合物としては、例えば、オキソ酸塩、ハロゲン化物、水酸化物、酸化物、オキシハロゲン化物、シアン化物などが挙げられる。
前記オキソ酸塩としては、例えば、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩などが挙げられる。
前記ハロゲン化物としては、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、沃化物などが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸塩、ハロゲン化物が好ましく、硝酸塩、塩化物がより好ましい。
0.02≦〔NA/NB〕≦0.2 式(1)
ここで、前記第A元素の原子、及び前記第B元素の原子は、イオン状態であってもよい。
0.0001≦〔NC/NB〕≦0.05 式(2)
ここで、前記第B元素の原子、及び前記第C元素の原子は、イオン状態であってもよい。
前記活性層に用いる酸化物半導体膜の体積抵抗率が低い場合には、ゲート電圧制御によるオフ状態でIds(ドレイン・ソース間電流)を小さくすることが困難になることがある。そのため、酸化物半導体膜の体積抵抗率としては、10−1Ωcm以上がより好ましい。
前記酸化物半導体形成用塗布液から形成される酸化物半導体膜の体積抵抗率の制御方法としては、前記式(1)及び前記式(2)の範囲を満たすことが最も有効であり、これにより、TFTの活性層として有効な酸化物半導体膜を得ることができる。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機酸、有機酸エステル、芳香族化合物、ジオール、グリコールエーテル、非プロトン性極性溶媒、環状エーテル、アルコール、及びアミノアルコールの少なくともいずれかが好ましい。
前記有機酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、酢酸、乳酸、プロピオン酸、オクチル酸、ネオデカン酸及びそれらの誘導体などが好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記有機酸エステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、乳酸メチル、プロピオン酸プロピル、及びそれらの誘導体などが好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記芳香族化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、及びそれらの誘導体などが好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記非プロトン性極性溶媒は、原料化合物をよく溶解し、かつ溶解後の安定性が高いため、前記非プロトン性極性溶媒を前記酸化物半導体形成用塗布液に用いることにより、均一性が高く、欠陥の少ないn型酸化物半導体膜を得ることができる。
前記非プロトン性極性溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、イソホロン、炭酸プロピレン、テトラヒドロフラン、ジヒドロフラン−2(3H)−オン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、及びそれらの誘導体などが好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記グリコールエーテルは、前記第A元素含有化合物、前記第B元素含有化合物、及び前記第C元素含有化合物をよく溶解し、かつ溶解後の安定性が高いため、前記グリコールエーテルを前記酸化物半導体形成用塗布液に用いることにより、均一性が高く、欠陥の少ないn型酸化物半導体膜を得ることができる。
前記アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール1−モノメチルエーテル、及びプロピレングリコール1−モノブチルエーテルの少なくともいずれかが好ましい。これらのアルキレングリコールモノアルキルエーテルは、沸点が120℃〜180℃程度で、比較的低い焼成温度と短い焼成時間を可能にする。また、焼成後に炭素及び有機物などの不純物が少ない酸化物半導体膜が得られる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記グリコールエーテルは、ジオールと併用して用いることが好ましい。前記グリコールエーテルは、通常、粘度が1.3cp〜3.5cp程度と低粘度であることから、高粘度のジオールと混合することで、容易に前記酸化物半導体形成用塗布液の粘度を調整することができる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
炭素数2〜6のジオールは、沸点が180℃から250℃程度であることから、前記酸化物半導体形成用塗布液を塗布した後の焼成時に揮発し、n型酸化物半導体膜中に残りにくい。また、粘度が10cp〜110cp程度であることから、前記酸化物半導体形成用塗布液を例えばインクジェット法で塗布する場合に、前記酸化物半導体形成用塗布液が基板などに着弾する際の広がりを抑える効果がある。また、スピンコート法やダイコート法で塗布する場合には、塗布液の粘度を調整することにより膜厚の制御が容易になる。
前記活性層形成工程としては、前記孔内の前記酸化物半導体形成用塗布液を乾燥した後に焼成して、前記孔内に前記酸化物半導体からなる活性層を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記焼成の雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸素中や空気中など酸素を含む雰囲気が好ましい。これにより、金属元素の化合物や溶媒中に含まれる有機物や陰イオンを酸化、ガス化するなどして、膜中より除去することができる。また、膜中の酸素欠損を低減し膜質を向上させることによって、前記第C元素の導入によるドーピング効率を向上させることができる。また、これによって、キャリア濃度の制御性を向上させることができる。
前記焼成の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記除去工程としては、前記活性層形成工程の後に、前記膜を除去する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性層上に保護膜を形成した後に、前記膜を除去するドライエッチングやウエットエッチングを行うことなどが挙げられる。
前記撥液膜形成工程は、前記膜形成工程と前記孔形成工程との間に行われる。
前記撥液膜形成工程は、前記膜上に、前記酸化物半導体形成用塗布液を弾く撥液膜を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記撥液膜を形成することで、孔に塗布液を充填しやすくなる。
図4A〜図4Nは、電界効果型トランジスタの製造方法の一例を説明するための概略断面図である。
まず、基材1を用意する(図4A)。基材としては、例えば、ガラス基材、プラスチック基材などが挙げられる。なお、基材1には、表面の清浄化及び密着性向上の点で、酸素プラズマ、UVオゾン、UV照射洗浄等の前処理が行われることが好ましい。
次に、基材1上に第1の電極2(ソース電極)を形成する(図4B)。第1の電極2は、例えば、スパッタ法による成膜後にフォトリソグラフィーによってパターニングする方法などが挙げられる。
次に、基材1及び第1の電極2上に、厚み1μm以上のシリコン酸化膜11を形成する。シリコン酸化膜11の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CVDなどが挙げられる。
次に、シリコン酸化膜11上に、撥液膜12を形成する(図4D)。
次に、シリコン酸化膜11及び撥液膜12に第1の電極2に達する孔3aを形成する(図4E)。例えば、シリコン酸化膜11及び撥液膜12上に孔3aに対応する開口を有する保護膜を形成した上で、シリコン酸化膜11及び撥液膜12をエッチングする方法などが挙げられる。
次に、孔3aに酸化物半導体形成用塗布液3bを塗布し、孔3a内に酸化物半導体形成用塗布液3bを充填する(図4F)。塗布方法としては、例えば、スピンコートなどが挙げられる。スピンコートの場合、撥液膜12上の酸化物半導体形成用塗布液3bは、撥液膜12による撥液性と遠心力とにより、撥液膜12上から移動し易くなる。その結果、孔3a内に酸化物半導体形成用塗布液3bが充填され易くなる。
次に、酸化物半導体形成用塗布液3bを乾燥した後に焼成して、孔3a内に酸化物半導体からなる活性層3を形成する(図4G)。
次に、シリコン酸化膜11及び撥液膜12を除去する(図4H)。
次に、基材1及び活性層3を覆うように絶縁膜5a膜を形成する(図4I)。
次に、絶縁膜5aを覆うように、導電膜6aを形成する(図4J)。
次に、導電膜6aをエッチングにより部分的に残すことで、ゲート電極6を形成する。更に、形成されたゲート電極6と、活性層3との間がゲート絶縁膜5となる(図4K)。
次に、絶縁膜上に同材質の相間絶縁膜13を形成し、更に層間絶縁膜13を平坦化する(図4L)。なお、図4Lにおいて絶縁膜と層間絶縁膜とは一体化して表現した。
次に、層間絶縁膜13に、活性層3に達する孔13a(コンタクトホール)を形成する(図4M)。
次に、孔13a内及び層間絶縁膜13上に第2の電極4を形成する(図4N)。この第2の電極4が、ドレイン電極とデータ信号線とを兼ねる。
本発明の表示素子は、少なくとも、光制御素子と、前記光制御素子を駆動する駆動回路とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記光制御素子としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エレクトロルミネッセンス(EL)素子、エレクトロクロミック(EC)素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子などが挙げられる。
前記駆動回路としては、本発明の前記電界効果型トランジスタを有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の画像表示装置は、少なくとも、複数の表示素子と、複数の配線と、表示制御装置とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記複数の表示素子としては、マトリックス状に配置された複数の本発明の前記表示素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記複数の配線は、前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と信号電圧とを個別に印加可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記表示制御装置としては、画像データに応じて、各電界効果型トランジスタのゲート電圧と信号電圧とを前記複数の配線を介して個別に制御可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明のシステムは、少なくとも、本発明の前記画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。
前記画像データ作成装置は、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する。
前記システムは、本発明の前記画像表示装置を備えているため、画像情報を高精細に表示することが可能となる。
まず、本発明のシステムとしてのテレビジョン装置を、図7を用いて説明する。なお、図7の構成は一例であって、本発明のシステムとしてのテレビジョン装置は、これに限定されない。
映像デコーダ121と、映像・OSD合成回路122と、映像出力回路123と、OSD描画回路125とが、画像データ作成装置を構成する。
前記フラッシュROMには、前記CPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム、及び前記CPUでの処理に用いられる各種データなどが格納されている。
また、RAMは、作業用のメモリである。
図8において、画像表示装置124は、表示器300と、表示制御装置400とを有する。
表示器300は、図9に示されるように、複数(ここでは、n×m個)の表示素子302がマトリックス状に配置されたディスプレイ310を有する。
また、ディスプレイ310は、図10に示されるように、X軸方向に沿って等間隔に配置されているn本の走査線(X0、X1、X2、X3、・・・、Xn−2、Xn−1)と、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本のデータ線(Y0、Y1、Y2、Y3、・・・、Ym−1)、Y軸方向に沿って等間隔に配置されているm本の電流供給線(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、・・・・・、Ym−1i)とを有する。
よって、走査線とデータ線とによって、表示素子を特定することができる。
図11は、本発明の表示素子の一例を示す概略構成図である。
前記表示素子は、一例として図11に示されるように、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子350と、該有機EL素子350を発光させるためのドライブ回路320とを有している。ドライブ回路320は電流駆動型の2Tr−1Cの基本回路であるが、これに限定されるものではない。即ち、ディスプレイ310は、いわゆるアクティブマトリックス方式の有機ELディスプレイである。
図12において、有機EL素子350は、陰極312と、陽極314と、有機EL薄膜層340とを有する。
ドライブ回路320は、2つの電界効果型トランジスタ10及び20と、キャパシタ30を有する。
図13において、画像表示装置は、表示素子302と、配線(走査線、データ線、電流供給線)と、表示制御装置400とを有する。
表示制御装置400は、画像データ処理回路402と、走査線駆動回路404と、データ線駆動回路406とを有する。
画像データ処理回路402は、映像出力回路123の出力信号に基づいて、ディスプレイにおける複数の表示素子302の輝度を判断する。
走査線駆動回路404は、画像データ処理回路402の指示に応じてn本の走査線に個別に電圧を印加する。
データ線駆動回路406は、画像データ処理回路402の指示に応じてm本のデータ線に個別に電圧を印加する。
<1> ソース電極又はドレイン電極である第1の電極と、
前記第1の電極上に配された、酸化物半導体からなる活性層と、
前記活性層上に配され、前記第1の電極と対となるソース電極又はドレイン電極である第2の電極と、
前記活性層の側面に配されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の前記活性層側と反対側に配されたゲート電極と、を有し、
前記活性層の厚みが、1μm以上であり、かつ前記活性層が、空隙を有さず、かつ上面の中央部に凹部を有さないことを特徴とする電界効果型トランジスタである。
<2> 駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、電界効果型トランジスタを含み、前記光制御素子を駆動する駆動回路とを有する表示素子の前記電界効果型トランジスタに用いられる前記<1>に記載の電界効果型トランジスタである。
<3> 前記<1>から<2>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを製造する、電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記第1の電極が配された基板上に、膜を形成する膜形成工程と、
前記膜に前記第1の電極に達する孔を形成する孔形成工程と、
前記孔に酸化物半導体形成用塗布液を塗布し、前記孔内に前記酸化物半導体形成用塗布液を充填する充填工程と、
前記孔内の前記酸化物半導体形成用塗布液を乾燥した後に焼成して、前記孔内に前記酸化物半導体からなる活性層を形成する活性層形成工程と、
前記膜を除去する除去工程と、
を含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法である。
<4> 前記膜が、シリコン酸化膜である前記<3>に記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<5> 前記膜形成工程と前記孔形成工程との間に、前記膜上に、前記酸化物半導体形成用塗布液を弾く撥液膜を形成する撥液膜形成工程を含む前記<4>から<5>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<6> 前記酸化物半導体形成用塗布液が、第A元素と、第B元素と、第C元素とを有し、
前記第A元素が、Sc、Y、Ln、B、Al、及びGaの少なくともいずれかであり、
前記第B元素が、In、及びTlの少なくともいずれかであり、
前記第C元素が、第4族元素、第5族元素、第6族元素、第7族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素、第14族元素、第15族元素、及び第16族元素の少なくともいずれかである前記<3>から<5>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<7> 駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
前記<1>から<2>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを含み、前記光制御素子を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示素子である。
<8> 前記光制御素子が、エレクトロルミネッセンス素子、エレクトロクロミック素子、液晶素子、電気泳動素子、及びエレクトロウェッティング素子のいずれかを有する前記<7>に記載の表示素子である。
<9> 画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の前記<7>から<8>のいずれかに記載の表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と信号電圧とを個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタの前記ゲート電圧と前記信号電圧とを前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置である。
<10> 前記<9>に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置と、
を備えることを特徴とするシステムである。
2 第1の電極
3 活性層
4 第2の電極
5 ゲート絶縁膜
6 ゲート電極
Claims (10)
- ソース電極又はドレイン電極である第1の電極と、
前記第1の電極上に配された、酸化物半導体からなる活性層と、
前記活性層上に配され、前記第1の電極と対となるソース電極又はドレイン電極である第2の電極と、
前記活性層の側面に配されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の前記活性層側と反対側に配されたゲート電極と、を有し、
前記活性層の厚みが、1μm以上であり、かつ前記活性層が、空隙を有さず、かつ上面の中央部に凹部を有さないことを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、電界効果型トランジスタを含み、前記光制御素子を駆動する駆動回路とを有する表示素子の前記電界効果型トランジスタに用いられる請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。
- 請求項1から2のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを製造する、電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記第1の電極が配された基板上に、膜を形成する膜形成工程と、
前記膜に前記第1の電極に達する孔を形成する孔形成工程と、
前記孔に酸化物半導体形成用塗布液を塗布し、前記孔内に前記酸化物半導体形成用塗布液を充填する充填工程と、
前記孔内の前記酸化物半導体形成用塗布液を乾燥した後に焼成して、前記孔内に前記酸化物半導体からなる活性層を形成する活性層形成工程と、
前記膜を除去する除去工程と、
を含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記膜が、シリコン酸化膜である請求項3に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
- 前記膜形成工程と前記孔形成工程との間に、前記膜上に、前記酸化物半導体形成用塗布液を弾く撥液膜を形成する撥液膜形成工程を含む請求項4から5のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
- 前記酸化物半導体形成用塗布液が、第A元素と、第B元素と、第C元素とを有し、
前記第A元素が、Sc、Y、Ln、B、Al、及びGaの少なくともいずれかであり、
前記第B元素が、In、及びTlの少なくともいずれかであり、
前記第C元素が、第4族元素、第5族元素、第6族元素、第7族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素、第14族元素、第15族元素、及び第16族元素の少なくともいずれかである請求項3から5のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 - 駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
請求項1から2のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを含み、前記光制御素子を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示素子。 - 前記光制御素子が、エレクトロルミネッセンス素子、エレクトロクロミック素子、液晶素子、電気泳動素子、及びエレクトロウェッティング素子のいずれかを有する請求項7に記載の表示素子。
- 画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の請求項7から8のいずれかに記載の表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と信号電圧とを個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタの前記ゲート電圧と前記信号電圧とを前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項9に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置と、
を備えることを特徴とするシステム。
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