JP6662432B2 - Field effect transistor, display element, image display device and system - Google Patents
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Description
本発明は、電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置及びシステムに係り、更に詳しくは、酸化物半導体からなる活性層を有する電界効果型トランジスタ、該電界効果型トランジスタを有する表示素子及び画像表示装置、該画像表示装置を備えるシステムに関する。 The present invention relates to a field effect transistor, a display element, an image display device, and a system, and more particularly, to a field effect transistor having an active layer made of an oxide semiconductor, a display element having the field effect transistor, and an image display. The present invention relates to a device and a system including the image display device.
電界効果型トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）は、ゲート電極に電圧をかけ、チャネルの電界により電子または正孔の流れに関門（ゲート）を設ける原理で、ソース電極とドレイン電極間の電流を制御するトランジスタである。 A field effect transistor (FET) controls a current between a source electrode and a drain electrode by applying a voltage to a gate electrode and providing a gate (gate) for the flow of electrons or holes by an electric field of a channel. Transistor.
ＦＥＴはその特性から、スイッチング素子や増幅素子として利用されている。そして、ＦＥＴは、ゲート電流が低いことに加え、構造が平面的であるため、バイポーラトランジスタと比較して作製や集積化が容易である。そのため、現在の電子機器で使用される集積回路では必要不可欠な素子となっている。 FETs are used as switching elements and amplification elements because of their characteristics. Since the FET has a low gate current and a planar structure, it is easier to manufacture and integrate than a bipolar transistor. Therefore, it is an indispensable element in an integrated circuit used in current electronic devices.
ＦＥＴは、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）として、アクティブマトリックス方式のディスプレイ等に応用されている。 The FET is applied to an active matrix type display or the like as a thin film transistor (TFT).
近年、平面薄型ディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）として、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、電子ペーパー等が実用化されている。 In recent years, as flat panel displays (Flat Panel Displays: FPDs), liquid crystal displays (Liquid Crystal Displays: LCD), organic EL (electroluminescence) displays (OLED), electronic paper, and the like have been put to practical use.
これらＦＰＤは、非晶質シリコンや多結晶シリコンを活性層に用いたＴＦＴを含む駆動回路により駆動されている。そして、ＦＰＤは、さらなる大型化、高精細化、高速駆動性が求められており、それに伴って、キャリア移動度が高く、特性の経時変化が小さく、素子間のばらつきが小さいＴＦＴが求められている。 These FPDs are driven by a drive circuit including a TFT using amorphous silicon or polycrystalline silicon as an active layer. Further, as for the FPD, further enlargement, higher definition, and high-speed drivability are required, and accordingly, a TFT having a high carrier mobility, a small change in characteristics over time, and a small variation between elements is required. I have.
しかしながら、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン（特に低温ポリシリコン：ＬＴＰＳ）を活性層に用いたＴＦＴは、それぞれに一長一短があり、同時に全ての要求を満たすことは困難であった。 However, TFTs using amorphous silicon (a-Si) or polycrystalline silicon (especially low-temperature polysilicon: LTPS) for the active layer have advantages and disadvantages, and it is difficult to satisfy all requirements at the same time. .
例えば、ａ−Ｓｉ ＴＦＴは大画面のＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を高速駆動するには移動度が不足しており、また連続駆動時の閾値電圧シフトが大きいという欠点を抱えている。ＬＴＰＳ−ＴＦＴは、移動度は大きいが、エキシマレーザーアニーリングによって活性層を結晶化するプロセスのために閾値電圧のバラツキが大きく、量産ラインのマザーガラスサイズを大きくできないという問題が存在する。 For example, the a-Si TFT has a shortage of mobility to drive a large-screen LCD (Liquid Crystal Display) at high speed, and has a disadvantage that a threshold voltage shift during continuous driving is large. The LTPS-TFT has a high mobility, but has a problem that the process of crystallizing the active layer by excimer laser annealing has a large variation in threshold voltage, and the mother glass size of a mass production line cannot be increased.
そこで、ａ−Ｓｉ ＴＦＴの長所とＬＴＰＳ−ＴＦＴの長所を合わせ持つ新たなＴＦＴ技術が要求されている。この要求に応えるため、近年、ａ−Ｓｉを超えるキャリア移動度が期待できる酸化物半導体を用いたＴＦＴの開発が活発に行われている。 Therefore, a new TFT technology that combines the advantages of the a-Si TFT and the advantages of the LTPS-TFT is required. In order to meet this demand, TFTs using an oxide semiconductor which can be expected to have a carrier mobility higher than a-Si have been actively developed in recent years.
特に、室温成膜が可能でアモルファス状態でａ−Ｓｉ以上の移動度を示すＩｎＧａＺｎＯ４（ａ−ＩＧＺＯ）が提案され（非特許文献１参照）、これをきっかけとして、移動度の高いアモルファス酸化物半導体が精力的に研究されるに至った。 In particular, InGaZnO 4 (a-IGZO) which can be formed at room temperature and exhibits a mobility higher than a-Si in an amorphous state has been proposed (see Non-Patent Document 1), and this has been a trigger for an amorphous oxide having a high mobility. Semiconductors have been energetically studied.
しかしながら、これら酸化物半導体においては、キャリア電子を酸素空孔によってつくりだしているため、成膜プロセスにおいて酸素濃度を厳密に制御する必要があった。高い移動度を実現しようとするとデプレッション状態になりやすく、ノーマリーオフを実現するプロセスウィンドウは非常に狭い。更に、成膜後のパターンニング工程やパッシベーション工程等で膜中の酸素濃度が変化し、特性が劣化しやすいという問題が存在した。 However, in these oxide semiconductors, since carrier electrons are created by oxygen vacancies, it was necessary to strictly control the oxygen concentration in the film formation process. Attempts to achieve high mobility are likely to result in depletion, and the process window for achieving normally-off is very narrow. Further, there is a problem that the oxygen concentration in the film changes in a patterning step, a passivation step, and the like after the film formation, and the characteristics are easily deteriorated.
このような問題を解決するために、従来は２つの観点から対策が検討された。その一つは、キャリア濃度を低く保つために、ｐ型ドーパントを導入（例えば、Ｉｎ３＋をＺｎ２＋で置換）して、酸素空孔によって生成したキャリアを補償する方策である（特許文献１及び２参照）。この方策については、更に、前記ｐ型ドーパントを安定化するためにカウンターカチオンを少量添加することも行われている（例えば、Ｉｎ３＋をＺｎ２＋で置換し、更に微量のＳｎ４＋を添加する。［Ｚｎ２＋］＞［Ｓｎ４＋］）（特許文献３参照）。他の一つは、酸素との親和性の高い金属元素（Ａｌ、Ｚｒ、Ｈｆ等）を一定量導入して、キャリア生成を抑制する方法である（非特許文献２参照）。
しかし、いずれの方法とも、安定性が不十分であったり、移動度の低下を招いたりするなど、なお問題があった。
In order to solve such a problem, measures have conventionally been considered from two viewpoints. One of the measures is to introduce a p-type dopant (for example, replacing In 3+ with Zn 2+ ) in order to keep the carrier concentration low, thereby compensating for carriers generated by oxygen vacancies (Patent Documents 1 and 2). 2). With respect to this measure, a small amount of a counter cation is also added to stabilize the p-type dopant (for example, In 3+ is replaced with Zn 2+ , and a trace amount of Sn 4+ is further added. [Zn 2 + ]> [Sn 4+ ]) (see Patent Document 3). Another method is to introduce a certain amount of a metal element (Al, Zr, Hf, etc.) having a high affinity for oxygen to suppress carrier generation (see Non-Patent Document 2).
However, both methods still have problems such as insufficient stability and a decrease in mobility.
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、電界効果型トランジスタの活性層の酸化物半導体にｎ型の置換ドーピングを行うことによってキャリアを生成し、成膜時に充分な酸素量を導入して酸素濃度の厳密な制御を不要にするとともに、酸素空孔を低減して格子の安定性を高め、後工程での特性安定性を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described various problems in the related art and achieve the following objects. That is, the present invention performs strict control of the oxygen concentration by generating carriers by performing n-type substitution doping on the oxide semiconductor of the active layer of the field-effect transistor and introducing a sufficient amount of oxygen during film formation. It is an object of the present invention to eliminate the need and increase the stability of the lattice by reducing oxygen vacancies, thereby realizing characteristic stability in a later step.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明の電界効果型トランジスタは、
ゲート電圧を印加するためのゲート電極と、
電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極に隣接して設けられ、ｎ型酸化物半導体からなる活性層と、
前記ゲート電極と前記活性層との間に設けられたゲート絶縁層と、
を備える電界効果型トランジスタであって、
前記ｎ型酸化物半導体が、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた、三斜晶組成化合物、単斜晶組成化合物、及び三方晶組成化合物のいずれかであり、
前記ドーパントの価数が、前記ｎ型酸化物半導体を構成する金属イオン（ただし、前記ドーパントを除く）の価数よりも大きいことを特徴とする。
Means for solving the above problems are as follows. That is,
The field effect transistor of the present invention,
A gate electrode for applying a gate voltage;
A source electrode and a drain electrode for extracting a current,
An active layer provided adjacent to the source electrode and the drain electrode and made of an n-type oxide semiconductor;
A gate insulating layer provided between the gate electrode and the active layer;
A field-effect transistor comprising:
A triclinic composition compound, wherein the n-type oxide semiconductor is substitutionally doped with at least one of divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation , A monoclinic composition compound, and a trigonal composition compound,
The valence of the dopant is higher than the valence of metal ions (excluding the dopant) included in the n-type oxide semiconductor.
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、電界効果型トランジスタの活性層であるｎ型酸化物半導体にｎ型の置換ドーピングを行うことによって電子キャリアを生成し、成膜時に充分な酸素量を膜中に導入することで、酸素濃度の厳密な制御を不要にし、プロセスマージンを拡大するとともに、酸素空孔を低減して格子の安定性を高め、後工程での特性安定化を実現することができる。従って、素子間のばらつきも小さくすることが可能になり、大面積で高精細、高品質の電界効果型トランジスタを提供することができる。 According to the present invention, the above problems in the related art can be solved, and electron carriers are generated by performing n-type substitution doping on an n-type oxide semiconductor that is an active layer of a field-effect transistor. By introducing a sufficient amount of oxygen into the film, it is not necessary to strictly control the oxygen concentration, thereby expanding the process margin and reducing oxygen vacancies to increase the stability of the lattice and stabilize the characteristics in subsequent processes. Can be realized. Therefore, variation between elements can be reduced, and a large-area, high-definition, high-quality field-effect transistor can be provided.
（電界効果型トランジスタ）
本発明の電界効果型トランジスタは、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層と、ゲート絶縁層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。
(Field effect transistor)
The field effect transistor of the present invention has at least a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, an active layer, and a gate insulating layer, and further includes other members as necessary.
＜ゲート電極＞
前記ゲート電極としては、ゲート電圧を印加するための電極であれば、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。
前記ゲート電極の材質としては、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、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属乃至合金、ＩＴＯ、ＡＴＯ等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）等の有機導電体などが挙げられる。
<Gate electrode>
The gate electrode is not particularly limited as long as it is an electrode for applying a gate voltage, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The material of the gate electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, metals or alloys such as Mo, Al, Ag, and Cu; ITO, transparent conductive oxides such as ATO; Organic conductors such as polyethylene dioxythiophene (PEDOT) and polyaniline (PANI) are exemplified.
前記ゲート電極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、（ｉ）スパッタ法、ディップコーティング法等による成膜後、フォトリソグラフィーによってパターニングする方法、（ｉｉ）インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。 The method for forming the gate electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, (i) a method of patterning by photolithography after forming a film by a sputtering method, a dip coating method, or the like; ii) A method in which a desired shape is directly formed into a film by a printing process such as inkjet, nanoimprint, or gravure.
前記ゲート電極の平均厚みとしては、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、２０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。 The average thickness of the gate electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose; however, it is preferably 20 nm to 1 μm, and more preferably 50 nm to 300 nm.
＜ソース電極、及びドレイン電極＞
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極としては、電流を取り出すための電極であれば、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。
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の材質としては、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、前記ゲート電極の説明において記載した材質と同じ材質が挙げられる。
<Source electrode and drain electrode>
The source electrode and the drain electrode are not particularly limited as long as they are electrodes for extracting a current, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The materials of the source electrode and the drain electrode are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include the same materials as those described in the description of the gate electrode.
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極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、前記ゲート電極の説明において記載した形成方法と同じ方法が挙げられる。 The method for forming the source electrode and the drain electrode is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the same method as the formation method described in the description of the gate electrode can be used.
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の平均厚みとしては、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、２０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。 The average thickness of the source electrode and the drain electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 20 nm to 1 μm, and more preferably 50 nm to 300 nm.
＜活性層＞
前記活性層は、前記ソース電極及びドレイン電極に隣接して設けられた層である。
<Active layer>
The active layer is a layer provided adjacent to the source electrode and the drain electrode.
本発明者らの以前の研究では、対称性の高い酸化物半導体ではｎ型ドーピングによって電子キャリアが生成することが示されていた（特開２０１１−１９２９７１号公報参照）が、後述のような対称性の低い酸化物半導体ではｎ型ドーピングが有効に機能することは必ずしも明らかでなかった。しかしながら、今回、本発明者らは、以下に示すように低対称性であっても有用な、ｎ型ドーパントと酸化物半導体との組合せを見いだした。 Previous studies by the present inventors have shown that electron carriers are generated by n-type doping in an oxide semiconductor having high symmetry (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-192971). It has not always been clear that n-type doping effectively functions with an oxide semiconductor having low properties. However, this time, the present inventors have found a useful combination of an n-type dopant and an oxide semiconductor even with low symmetry as described below.
前記活性層の材料は、本発明によれば、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた、三斜晶組成化合物、単斜晶組成化合物、及び三方晶組成化合物のいずれかである、ｎ型酸化物半導体である。
ここで、前記ドーパントの価数は、前記ｎ型酸化物半導体を構成する金属イオン（ただし、前記ドーパントを除く）の価数よりも大きい。
なお、前記置換ドーピングは、ｎ型ドーピングともいう。
According to the present invention, the material of the active layer is substitutionally doped with at least one of divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation. An n-type oxide semiconductor which is one of a triclinic composition compound, a monoclinic composition compound, and a trigonal composition compound.
Here, the valence of the dopant is higher than the valence of metal ions (excluding the dopant) included in the n-type oxide semiconductor.
Note that the substitution doping is also referred to as n-type doping.
＜＜三斜晶組成化合物＞＞
前記活性層の第一の候補は、本発明によれば、ｎ型酸化物半導体であって、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた三斜晶組成化合物である。
<< Triclinic composition compound >>
According to the present invention, the first candidate for the active layer is an n-type oxide semiconductor, and is a divalent cation, a trivalent cation, a tetravalent cation, a pentavalent cation, and a hexavalent cation. Is a triclinic composition compound that is substitutionally doped with at least one of the above dopants.
前記三斜晶組成化合物は、点群Ｃ１及びＣｉのいずれかに属することが好ましい。 The triclinic composition compound preferably belongs to one of the points C 1 and C i.
前記三斜晶組成化合物は、空間群Ｎｏ．１〜２のいずれかに属することが好ましい。 The triclinic composition compound has a space group no. It preferably belongs to any of 1 to 2.
前記三斜晶組成化合物は、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかのカチオンを含むことが好ましい。 The triclinic composition compounds include Li, Cu, Ag, Au, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, La, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, As, Sb, It preferably contains at least one cation of Bi, V, Nb, Ta, Te, Mo, and W.
前記置換ドーピングは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｗ、及びＴｅの少なくともいずれかのカチオンの導入によることが好ましい。 The substitution doping includes Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, Ce, V, Nb, Ta, As, Sb. , Bi, Mo, W, and Te.
これらの例としては、Ｃｕ２ＷＯ４、Ｃｄ２Ｇｅ３Ｏ８、ＨｇＴｅＯ３等が好適である。或いはこれらの固溶体であってもよい。ここでは、組成を整数で示しているが、予期しないノンストイキオメトリーや微量の不純物は、以下に記述するドーピングを妨げない限り許容される。特に、酸素空孔は生じ易く、通常、酸素の組成は示性式の値より小さくなっている。 As these examples, Cu 2 WO 4 , Cd 2 Ge 3 O 8 , HgTeO 3 and the like are suitable. Alternatively, these solid solutions may be used. Here, the composition is shown as an integer, but unexpected non-stoichiometry and a trace amount of impurities are allowed as long as they do not prevent the doping described below. In particular, oxygen vacancies are easily generated, and usually, the composition of oxygen is smaller than the value of the formula.
ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、１価カチオンであるＣｕ＋に対しては、より価数の大きいドーパント、即ち２価のＭｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋、Ｈｇ２＋、３価のＡｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｉｎ３＋、Ｔｌ３＋、Ｙ３＋、Ｌａ３＋、４価のＧｅ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｃｅ４＋、５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
また、ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、２価カチオンであるＣｄ２＋、Ｈｇ２＋に対しては、より価数の大きいドーパント、即ち３価のＡｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｉｎ３＋、Ｔｌ３＋、Ｙ３＋、Ｌａ３＋、４価のＧｅ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｃｅ４＋、５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
また、ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、４価カチオンであるＧｅ４＋、Ｔｅ４＋対しては、より価数の大きいドーパント、即ち５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
Examples of the substitution doping that is the n-type doping include, for example, a dopant having a higher valence for Cu + that is a monovalent cation, that is, divalent Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , and Zn 2+. , Cd 2+ , Hg 2+ , trivalent Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Y 3+ , La 3+ , tetravalent Ge 4+ , Sn 4+ , Pb 4+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ . 4+ , pentavalent V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ , As 5+ , Sb 5+ , Bi 5+ , and hexavalent Mo 6+ , W 6+ , Te 6+ can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
As the substitution doping which is n-type doping, for example, for Cd 2+ and Hg 2+ which are divalent cations, a dopant having a higher valence, that is, trivalent Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+, Y 3+, La 3+ , 4 -valent Ge 4+, Sn 4+, Pb 4+ , Ti 4+, Zr 4+, Hf 4+, Ce 4+, 5 -valent V 5+, Nb 5+, Ta 5+ , As 5+, Sb 5+ , Bi 5+ , and hexavalent Mo 6+ , W 6+ , and Te 6+ can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
Further, as the substitution doping that is n-type doping, for example, for Ge 4+ and Te 4+ that are tetravalent cations, a dopant having a higher valence, that is, pentavalent V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ , As 5+ , Sb5 + , Bi5 + , and hexavalent Mo6 + , W6 + , Te6 + can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
イオン半径、配位数、軌道エネルギー等を考慮してドーパントを選択することが好ましい。ドーピング濃度は、母相の材料、ドーパントの種類や置換するサイト、成膜プロセス、所望のＴＦＴ特性等に応じて、適切に選択することができる。例えばスパッタ法により、ＺｎをドープしたＣｕ２ＷＯ４膜を作製する場合、１％程度Ｚｎをドープしたターゲットを用意すればよい。Ｃｕサイトを置換したＺｎがドナーをつくるので、ノンドープのＣｕ２ＷＯ４を作製する時よりもスパッタガスの酸素濃度を高濃度にして、酸素空孔を減少させることができる。更に、その場合にもキャリア濃度を維持しソース・ドレイン電極との接触抵抗を低く保つことができるので、移動度の低下を抑制することができる。また、スパッタプロセスでは高励起状態を経由しているため、基板加熱をせずともキャリアを生成できる。
Ｘ線回折（ＸＲＤ）等で回折線が観測されず長距離秩序が存在しない場合（一般にはこれをアモルファス状態と呼んでいる。）であっても、リジッドな構造を有する酸化物の場合、酸素配位多面体（例えばＣｄＯ６八面体）やその連結様式（例えばＣｄＯ６稜共有鎖）は維持されているので、置換ドーピングが有効に作用する。このような構造においてはアモルファス状態特有の裾状態（Ｔａｉｌ Ｓｔａｔｅｓ）の状態密度は小さいため、サブギャップ吸収は少なく光劣化特性はアモルファス性の高い材料よりも優れる。一方、結晶状態であれば勿論ドーピングは有効であって、重金属イオンの４ｓ、５ｓ、６ｓバンドから構成される伝導帯に対しては粒界の影響も少ない。但し、ドープ量が過多でドーパントが粒界に偏析するような場合には、ドーパント濃度を下げることが好ましい。また、ソース・ドレイン電極と活性層との界面の密着性や電気的な接触を良好にするために、２００℃〜３００℃でポストアニールすることも好ましい。また、より高温でアニールして結晶性を高めてもよい。
It is preferable to select a dopant in consideration of the ionic radius, coordination number, orbital energy, and the like. The doping concentration can be appropriately selected according to the material of the mother phase, the type of the dopant, the site to be replaced, the film forming process, the desired TFT characteristics, and the like. For example, when a Zn-doped Cu 2 WO 4 film is formed by a sputtering method, a target doped with Zn by about 1% may be prepared. Since Zn in which the Cu site is substituted forms a donor, the oxygen concentration of the sputtering gas can be made higher than that in the case of producing non-doped Cu 2 WO 4 to reduce oxygen vacancies. Further, also in this case, since the carrier concentration can be maintained and the contact resistance with the source / drain electrodes can be kept low, a decrease in mobility can be suppressed. Further, in the sputtering process, carriers are generated without heating the substrate, because they pass through a highly excited state.
Even in the case where diffraction lines are not observed by X-ray diffraction (XRD) or the like and long-range order does not exist (this is generally called an amorphous state), in the case of an oxide having a rigid structure, oxygen Since the coordination polyhedron (for example, CdO 6 octahedron) and its connection mode (for example, CdO 6 edge shared chain) are maintained, substitution doping works effectively. In such a structure, the state density of the tail state (Tail States) peculiar to the amorphous state is small, so that the sub-gap absorption is small and the light deterioration characteristic is superior to a material having a high amorphous property. On the other hand, doping is of course effective in a crystalline state, and the influence of the grain boundaries on the conduction band composed of the 4s, 5s, and 6s bands of heavy metal ions is small. However, when the doping amount is excessive and the dopant segregates at the grain boundary, it is preferable to lower the dopant concentration. It is also preferable to perform post-annealing at 200 ° C. to 300 ° C. in order to improve the adhesion and electrical contact at the interface between the source / drain electrodes and the active layer. Further, the crystallinity may be increased by annealing at a higher temperature.
＜＜単斜晶組成化合物＞＞
前記活性層の第二の候補は、本発明によれば、ｎ型酸化物半導体であって、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた単斜晶組成化合物である。
<< Monoclinic composition compound >>
According to the present invention, the second candidate for the active layer is an n-type oxide semiconductor, and is a divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation. Is a monoclinic composition compound which is substitutionally doped with at least one of the above dopants.
前記単斜晶組成化合物は、点群Ｃ２、Ｃｓ、及びＣ２ｈのいずれかに属することが好ましい。 The monoclinic composition compound preferably belongs to any of the point groups C 2 , C s , and C 2h .
前記単斜晶組成化合物は、空間群Ｎｏ．３〜１５のいずれかに属することが好ましい。 The monoclinic composition compound has a space group no. It preferably belongs to any of 3 to 15.
前記単斜晶組成化合物は、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかのカチオンを含むことが好ましい。 The monoclinic composition compound includes Li, Cu, Ag, Au, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, La, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, As, Sb, It preferably contains at least one cation of Bi, V, Nb, Ta, Te, Mo, and W.
前記置換ドーピングは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｗ、及びＴｅの少なくともいずれかのカチオンの導入によることが好ましい。 The substitution doping includes Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, Ce, V, Nb, Ta, As, Sb. , Bi, Mo, W, and Te.
これらの例としては、ＳｒＧａ２Ｏ４、ＢａＩｎ２Ｏ４、Ｚｎ２Ｇｅ２Ｏ６、Ｃｄ２Ｇｅ２Ｏ６等が好適である。或いはこれらの固溶体であってもよい。ここでは組成を整数で示しているが、予期しないノンストイキオメトリーや微量の不純物は、以下に記述するドーピングを妨げない限り許容される。特に、酸素空孔は生じ易く、通常、酸素の組成は示性式の値より小さくなっている。 As these examples, SrGa 2 O 4 , BaIn 2 O 4 , Zn 2 Ge 2 O 6 , Cd 2 Ge 2 O 6 and the like are preferable. Alternatively, these solid solutions may be used. Here, the composition is shown as an integer, but unexpected non-stoichiometry or a small amount of impurities are allowed as long as they do not prevent the doping described below. In particular, oxygen vacancies are easily generated, and usually, the composition of oxygen is smaller than the value of the formula.
ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、２価カチオンであるＳｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋に対しては、より価数の大きいドーパント、即ち３価のＡｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｉｎ３＋、Ｔｌ３＋、Ｙ３＋、Ｌａ３＋、４価のＧｅ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｃｅ４＋、５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
また、ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、３価カチオンであるＧａ３＋、Ｉｎ３＋に対しては、より価数の大きいドーパント、即ち４価のＧｅ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｃｅ４＋、５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
また、ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、４価カチオンであるＧｅ４＋に対しては、より価数の大きいドーパント、即ち５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
As the substitution doping that is n-type doping, for example, for divalent cations Sr 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ , and Cd 2+ , a dopant having a higher valence, that is, trivalent Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Y 3+ , La 3+ , tetravalent Ge 4+ , Sn 4+ , Pb 4+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ , Ce 4+ , pentavalent V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ 5+ , Sb5 + , Bi5 + , and hexavalent Mo6 + , W6 + , Te6 + can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
In addition, as the substitution doping that is n-type doping, for example, for Ga 3+ and In 3+ that are trivalent cations, a dopant having a higher valence, that is, tetravalent Ge 4+ , Sn 4+ , Pb 4+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ , Ce 4+ , pentavalent V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ , As 5+ , Sb 5+ , Bi 5+ , and hexavalent Mo 6+ , W 6+ , Te 6+ can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
Further, as the substitution doping which is n-type doping, for example, for Ge 4+ which is a tetravalent cation, a dopant having a higher valence, that is, pentavalent V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ , As 5+ , Sb 5+ , Bi 5+ , and hexavalent Mo 6+ , W 6+ , Te 6+ can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
イオン半径、配位数、軌道エネルギー等を考慮してドーパントを選択することが好ましい。ドーピング濃度は、母相の材料、ドーパントの種類や置換するサイト、成膜プロセス、所望のＴＦＴ特性等に応じて、適切に選択することができる。例えばスパッタ法により、ＷをドープしたＢａＩｎ２Ｏ４膜を作製する場合、０．５％程度Ｗをドープしたターゲットを用意すればよい。Ｉｎサイトを置換したＷがドナーをつくるので、ノンドープのＢａＩｎ２Ｏ４を作製する時よりもスパッタガスの酸素濃度を高濃度にして、酸素空孔を減少させることができる。更に、その場合にもキャリア濃度を維持しソース・ドレイン電極との接触抵抗を低く保つことができるので、移動度の低下を抑制することができる。また、スパッタプロセスでは高励起状態を経由しているため、基板加熱をせずともキャリアを生成できる。Ｘ線回折（ＸＲＤ）等で回折線が観測されず長距離秩序が存在しない場合（一般にはこれをアモルファス状態と呼んでいる。）であっても、リジッドな構造を有する酸化物の場合、酸素配位多面体（例えばＧａＯ６やＩｎＯ６八面体）やその連結様式（例えばＩｎＯ６稜共有鎖や面共有鎖）は維持されているので、置換ドーピングが有効に作用する。このような構造においてはアモルファス状態特有の裾状態（Ｔａｉｌ Ｓｔａｔｅｓ）の状態密度は小さいため、サブギャップ吸収は少なく光劣化特性はアモルファス性の高い材料よりも優れる。一方、結晶状態であれば勿論ドーピングは有効であって、重金属イオンの４ｓ、５ｓ、６ｓバンドから構成される伝導帯に対しては粒界の影響も少ない。但し、ドープ量が過多でドーパントが粒界に偏析するような場合には、ドーパント濃度を下げることが好ましい。また、ソース・ドレイン電極と活性層との界面の密着性や電気的な接触を良好にするために、２００℃〜３００℃でポストアニールすることも好ましい。また、より高温でアニールして結晶性を高めてもよい。 It is preferable to select a dopant in consideration of the ionic radius, coordination number, orbital energy, and the like. The doping concentration can be appropriately selected according to the material of the mother phase, the type of the dopant, the site to be replaced, the film forming process, the desired TFT characteristics, and the like. For example, when a W-doped BaIn 2 O 4 film is formed by a sputtering method, a target doped with about 0.5% W may be prepared. Since W substituted for the In site creates a donor, the oxygen concentration of the sputtering gas can be made higher than that in the case of producing non-doped BaIn 2 O 4 , so that oxygen vacancies can be reduced. Further, also in this case, since the carrier concentration can be maintained and the contact resistance with the source / drain electrodes can be kept low, a decrease in mobility can be suppressed. Further, in the sputtering process, carriers are generated without heating the substrate, because they pass through a highly excited state. Even in the case where diffraction lines are not observed by X-ray diffraction (XRD) or the like and long-range order does not exist (this is generally called an amorphous state), in the case of an oxide having a rigid structure, oxygen Since the coordination polyhedron (for example, GaO 6 or InO 6 octahedron) and its connection mode (for example, InO 6 edge shared chain or plane shared chain) are maintained, substitution doping works effectively. In such a structure, the state density of the tail state (Tail States) peculiar to the amorphous state is small, so that the sub-gap absorption is small and the light deterioration characteristic is superior to a material having a high amorphous property. On the other hand, doping is of course effective in a crystalline state, and the influence of the grain boundaries on the conduction band composed of the 4s, 5s, and 6s bands of heavy metal ions is small. However, when the doping amount is excessive and the dopant segregates at the grain boundary, it is preferable to lower the dopant concentration. It is also preferable to perform post-annealing at 200 ° C. to 300 ° C. in order to improve the adhesion and electrical contact at the interface between the source / drain electrodes and the active layer. Further, the crystallinity may be increased by annealing at a higher temperature.
＜＜三方晶組成化合物＞＞
前記活性層の第三の候補は、本発明によれば、ｎ型酸化物半導体であって、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた三方晶組成化合物である。
<<< Trigonal composition compound >>>
According to the present invention, the third candidate of the active layer is an n-type oxide semiconductor, and is a divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation. Is a compound having a trigonal composition that is substitutionally doped with at least one of the above dopants.
前記三方晶組成化合物は、点群Ｃ３、Ｃ３ｉ、Ｄ３、Ｃ３ｖ及びＤ３ｄのいずれかに属することが好ましい。 The trigonal composition compounds, point group C 3, C 3i, D 3 , it is preferable that belongs to one of the C 3 v and D 3d.
前記三方晶組成化合物は、空間群Ｎｏ．１４３〜１６７のいずれかに属することが好ましい。 The trigonal composition compound has a space group no. It preferably belongs to any of 143 to 167.
前記三方晶組成化合物は、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかのカチオンを含むことが好ましい。 The trigonal composition compound includes Li, Cu, Ag, Au, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, La, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, As, Sb, and Bi. , V, Nb, Ta, Te, Mo, and / or W.
前記置換ドーピングは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｗ、及びＴｅの少なくともいずれかのカチオンの導入によることが好ましい。 The substitution doping includes Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, Ce, V, Nb, Ta, As, Sb. , Bi, Mo, W, and Te.
これらの例としては、ＺｎＴｉＯ３、Ｚｎ２ＧｅＯ４、Ｉｎ２Ｚｎ３Ｏ６、Ｂａ３Ｗ２Ｏ９、Ｔｌ２ＴｅＯ６等が好適である。或いはこれらの固溶体であってもよい。ここでは組成を整数で示しているが、予期しないノンストイキオメトリーや微量の不純物は、以下に記述するドーピングを妨げない限り許容される。特に、酸素空孔は生じ易く、通常、酸素の組成は示性式の値より小さくなっている。 As these examples, ZnTiO 3 , Zn 2 GeO 4 , In 2 Zn 3 O 6 , Ba 3 W 2 O 9 , Tl 2 TeO 6 and the like are preferable. Alternatively, these solid solutions may be used. Here, the composition is shown as an integer, but unexpected non-stoichiometry or a small amount of impurities are allowed as long as they do not prevent the doping described below. In particular, oxygen vacancies are easily generated, and usually, the composition of oxygen is smaller than the value of the formula.
ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、２価カチオンであるＢａ２＋、Ｚｎ２＋に対しては、より価数の大きいドーパント、即ち３価のＡｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｉｎ３＋、Ｔｌ３＋、Ｙ３＋、Ｌａ３＋、４価のＧｅ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｃｅ４＋、５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
また、ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、３価カチオンであるＩｎ３＋、Ｔｌ３＋に対してはより価数の大きいドーパント、即ち４価のＧｅ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｃｅ４＋、５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
また、ｎ型ドーピングである前記置換ドーピングとしては、例えば、４価カチオンであるＧｅ４＋、Ｔｉ４＋に対しては、より価数の大きいドーパント、即ち５価のＶ５＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ａｓ５＋、Ｓｂ５＋、Ｂｉ５＋、及び６価のＭｏ６＋、Ｗ６＋、Ｔｅ６＋が利用できる。或いはこれらの複数種をドーピングしてもよい。
As the substitution doping that is the n-type doping, for example, for the divalent cations Ba 2+ and Zn 2+ , dopants having higher valences, that is, trivalent Al 3+ , Ga 3+ , In 3+ , Tl 3+ , Y 3+, La 3+, 4-valent Ge 4+, Sn 4+, Pb 4+ , Ti 4+, Zr 4+, Hf 4+, Ce 4+, 5 -valent V 5+, Nb 5+, Ta 5+ , As 5+, Sb 5+, Bi 5+ and hexavalent Mo 6+ , W 6+ , Te 6+ can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
Examples of the substitution doping that is the n-type doping include, for example, dopants having higher valences for trivalent cations In 3+ and Tl 3+, that is, tetravalent Ge 4+ , Sn 4+ , Pb 4+ , and Ti. 4+, Zr 4+, Hf 4+, Ce 4+, 5 -valent V 5+, Nb 5+, Ta 5+ , As 5+, Sb 5+, Bi 5+, and hexavalent Mo 6+, W 6+, Te 6+ available. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
In addition, as the substitution doping that is n-type doping, for example, for Ge 4+ and Ti 4+ that are tetravalent cations, a dopant having a higher valence, that is, pentavalent V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ , As 5+ , Sb 5+ , Bi 5+ , and hexavalent Mo 6+ , W 6+ , Te 6+ can be used. Alternatively, a plurality of these types may be doped.
イオン半径、配位数、軌道エネルギー等を考慮してドーパントを選択することが好ましい。ドーピング濃度は、母相の材料、ドーパントの種類や置換するサイト、成膜プロセス、所望のＴＦＴ特性等に応じて、適切に選択することができる。例えばスパッタ法により、ＮｂをドープしたＺｎＴｉＯ３膜を作製する場合、１％程度Ｎｂをドープしたターゲットを用意すればよい。Ｔｉサイトを置換したＮｂがドナーをつくるので、ノンドープのＺｎＴｉＯ３を作製する時よりもスパッタガスの酸素濃度を高濃度にして、酸素空孔を減少させることができる。更に、その場合にもキャリア濃度を維持しソース・ドレイン電極との接触抵抗を低く保つことができるので、移動度の低下を抑制することができる。また、スパッタプロセスでは高励起状態を経由しているため、基板加熱をせずともキャリアを生成できる。Ｘ線回折（ＸＲＤ）等で回折線が観測されず長距離秩序が存在しない場合（一般にはこれをアモルファス状態と呼んでいる。）であっても、リジッドな構造を有する酸化物の場合、酸素配位多面体（例えばＩｎＯ６やＴｉＯ６八面体）やその連結様式（例えばＩｎＯ６稜共有鎖や面共有鎖）は維持されているので、置換ドーピングが有効に作用する。このような構造においてはアモルファス状態特有の裾状態（Ｔａｉｌ Ｓｔａｔｅｓ）の状態密度は小さいため、サブギャップ吸収は少なく光劣化特性はアモルファス性の高い材料よりも優れる。一方、結晶状態であれば勿論ドーピングは有効であって、重金属イオンの４ｓ、５ｓ、６ｓバンドから構成される伝導帯に対しては粒界の影響も少ない。但し、ドープ量が過多でドーパントが粒界に偏析するような場合には、ドーパント濃度を下げることが好ましい。また、ソース・ドレイン電極と活性層との界面の密着性や電気的な接触を良好にするために、２００℃〜３００℃でポストアニールすることも好ましい。また、より高温でアニールして結晶性を高めてもよい。 It is preferable to select a dopant in consideration of the ionic radius, coordination number, orbital energy, and the like. The doping concentration can be appropriately selected according to the material of the mother phase, the type of the dopant, the site to be replaced, the film forming process, the desired TFT characteristics, and the like. For example, when a ZnTiO 3 film doped with Nb is formed by a sputtering method, a target doped with about 1% of Nb may be prepared. Since Nb replacing the Ti site forms a donor, the oxygen concentration of the sputtering gas can be made higher than that in the case of producing non-doped ZnTiO 3 to reduce oxygen vacancies. Further, also in this case, since the carrier concentration can be maintained and the contact resistance with the source / drain electrodes can be kept low, a decrease in mobility can be suppressed. Further, in the sputtering process, carriers are generated without heating the substrate, because they pass through a highly excited state. Even in the case where diffraction lines are not observed by X-ray diffraction (XRD) or the like and long-range order does not exist (this is generally called an amorphous state), in the case of an oxide having a rigid structure, oxygen Since the coordination polyhedron (for example, InO 6 or TiO 6 octahedron) and its connection mode (for example, InO 6 ridge shared chain or plane shared chain) are maintained, substitution doping works effectively. In such a structure, the state density of the tail state (Tail States) peculiar to the amorphous state is small, so that the sub-gap absorption is small and the light deterioration characteristic is superior to a material having a high amorphous property. On the other hand, doping is of course effective in a crystalline state, and the influence of the grain boundaries on the conduction band composed of the 4s, 5s, and 6s bands of heavy metal ions is small. However, when the doping amount is excessive and the dopant segregates at the grain boundary, it is preferable to lower the dopant concentration. It is also preferable to perform post-annealing at 200 ° C. to 300 ° C. in order to improve the adhesion and electrical contact at the interface between the source / drain electrodes and the active layer. Further, the crystallinity may be increased by annealing at a higher temperature.
前記活性層の平均厚みとしては、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、５ｎｍ〜１μｍが好ましく、１０ｎｍ〜０．５μｍがより好ましい。 The average thickness of the active layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. However, the average thickness is preferably 5 nm to 1 μm, more preferably 10 nm to 0.5 μm.
＜ゲート絶縁層＞
前記ゲート絶縁層としては、前記ゲート電極と前記活性層との間に設けられた絶縁層であれば、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。
前記ゲート絶縁層の材質としては、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、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等の既に広く量産に利用されている材料や、Ｌａ２Ｏ３、ＨｆＯ２等の高誘電率材料、ポリイミド（ＰＩ）やフッ素系樹脂等の有機材料などが挙げられる。
<Gate insulating layer>
The gate insulating layer is not particularly limited as long as it is an insulating layer provided between the gate electrode and the active layer, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The material of the gate insulating layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a material which is already widely used in mass production, such as SiO 2 , SiN x , La 2 O 3 , Examples include a high dielectric constant material such as HfO 2 and an organic material such as polyimide (PI) and a fluorine-based resin.
前記ゲート絶縁層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、スパッタ、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）等の真空成膜法、スピンコート、ダイコート、インクジェット等の印刷法などが挙げられる。 The method for forming the gate insulating layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a vacuum film forming method such as sputtering, chemical vapor deposition (CVD), or atomic layer deposition (ALD) , Spin coating, die coating, and printing methods such as ink jet.
前記ゲート絶縁層の平均厚みとしては、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、５０ｎｍ〜３μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがより好ましい。 The average thickness of the gate insulating layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. However, the average thickness is preferably 50 nm to 3 μm, and more preferably 100 nm to 1 μm.
前記電界効果型トランジスタの構造としては、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、トップコンタクト・ボトムゲート型（図１）、ボトムコンタクト・ボトムゲート型（図２）、トップコンタクト・トップゲート型（図３）、ボトムコンタクト・トップゲート型（図４）などが挙げられる。
なお、図１〜図４中、２１は基材、２２は活性層、２３はソース電極、２４はドレイン電極、２５はゲート絶縁層、２６はゲート電極を表す。
The structure of the field effect transistor is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a top contact bottom gate type (FIG. 1), a bottom contact bottom gate type (FIG. 2), Top contact / top gate type (FIG. 3), bottom contact / top gate type (FIG. 4) and the like can be mentioned.
1 to 4, reference numeral 21 denotes a base material, 22 denotes an active layer, 23 denotes a source electrode, 24 denotes a drain electrode, 25 denotes a gate insulating layer, and 26 denotes a gate electrode.
前記電界効果型トランジスタは、後述する表示素子に好適に使用できるが、これに限られるものではなく、例えば、ＩＣカード、ＩＤタグなどにも使用することができる。 The field effect transistor can be suitably used for a display element described later, but is not limited to this. For example, the field effect transistor can be used for an IC card, an ID tag, and the like.
＜電界効果型トランジスタの製造方法＞
前記電界効果型トランジスタの製造方法の一例を説明する。
<Method for manufacturing field-effect transistor>
An example of a method for manufacturing the field effect transistor will be described.
まず、基材上にゲート電極を形成する。
前記基材の形状、構造、及び大きさとしては、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。
前記基材の材質としては、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、ガラス基材、プラスチック基材などが挙げられる。
前記ガラス基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無アルカリガラス、シリカガラスなどが挙げられる。
前記プラスチック基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが挙げられる。
なお、前記基材は、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。
First, a gate electrode is formed on a base material.
The shape, structure, and size of the substrate are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The material of the base material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a glass base material and a plastic base material.
The glass substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include non-alkali glass and silica glass.
The plastic substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN). Can be
The substrate is preferably subjected to a pretreatment such as oxygen plasma, UV ozone, and UV irradiation cleaning from the viewpoint of surface cleaning and adhesion improvement.
続いて、前記ゲート電極上にゲート絶縁層を形成する。
続いて、チャネル領域であって前記ゲート絶縁層上に、ｎ型酸化物半導体からなる活性層を形成する。
続いて、前記ゲート絶縁層上に、前記活性層を跨ぐようにソース電極及びドレイン電極を離間して形成する。
以上により、電界効果型トランジスタが製造される。この製造方法では、例えば、図１に示すようなトップコンタクト・ボトムゲート型の電界効果型トランジスタが製造される。
Subsequently, a gate insulating layer is formed on the gate electrode.
Subsequently, an active layer made of an n-type oxide semiconductor is formed in the channel region on the gate insulating layer.
Subsequently, a source electrode and a drain electrode are formed on the gate insulating layer so as to straddle the active layer.
Thus, a field effect transistor is manufactured. In this manufacturing method, for example, a top-contact / bottom-gate field-effect transistor as shown in FIG. 1 is manufactured.
（表示素子）
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。
(Display element)
The display element of the present invention includes at least a light control element and a drive circuit for driving the light control element, and further includes other members as necessary.
＜光制御素子＞
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。
<Light control element>
The light control element is not particularly limited as long as it is an element that controls light output according to a drive signal, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, an electroluminescence (EL) element, an electrochromic (EL EC) element, liquid crystal element, electrophoretic element, electrowetting element and the like.
＜駆動回路＞
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。
<Drive circuit>
The drive circuit is not particularly limited as long as it has the field-effect transistor of the present invention, and can be appropriately selected depending on the purpose.
＜その他の部材＞
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。
<Other components>
The other members are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
前記表示素子は、本発明の前記電界効果型トランジスタを有しているため、高速駆動が可能、長寿命、かつ素子間のばらつきを小さくすることが可能となる。また、前記表示素子に経時変化が起きても駆動トランジスタを一定のゲート電圧で動作させることができる。 Since the display element has the field-effect transistor of the present invention, it can be driven at high speed, has a long life, and can reduce variation between elements. Further, even if the display element changes over time, the driving transistor can be operated at a constant gate voltage.
（画像表示装置）
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。
(Image display device)
The image display device of the present invention includes at least a plurality of display elements, a plurality of wirings, and a display control device, and further includes other members as necessary.
＜複数の表示素子＞
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。
<Plural display elements>
The plurality of display elements are not particularly limited as long as they are the plurality of display elements of the present invention arranged in a matrix, and can be appropriately selected depending on the purpose.
＜複数の配線＞
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画像データ信号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。
<Multiple wirings>
The plurality of wirings are not particularly limited as long as the gate voltage and the image data signal can be individually applied to each field-effect transistor in the plurality of display elements, and can be appropriately selected depending on the purpose.
＜表示制御装置＞
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。
<Display control device>
The display control device is not particularly limited as long as the gate voltage and the signal voltage of each field-effect transistor can be individually controlled via the plurality of wirings according to image data, and is not particularly limited and may be used according to the purpose. It can be selected as appropriate.
＜その他の部材＞
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。
<Other components>
The other members are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
前記画像表示装置は、本発明の前記表示素子を有しているため、素子間のばらつきも小さくすることが可能になり、大画面で高品質の画像を表示することが可能となる。 Since the image display device has the display element of the present invention, it is possible to reduce the variation between the elements and to display a high-quality image on a large screen.
（システム）
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。
(system)
A system according to the present invention includes at least the image display device according to the present invention and an image data creating device.
The image data creation device creates image data based on image information to be displayed, and outputs the image data to the image display device.
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。 Since the system includes the image display device of the present invention, it is possible to display image information with high definition.
以下、本発明の表示素子、画像表示装置、及びシステムを、図を用いて説明する。
まず、本発明のシステムとしてのテレビジョン装置を、図５を用いて説明する。
Hereinafter, a display element, an image display device, and a system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a television device as a system of the present invention will be described with reference to FIG.
図５において、テレビジョン装置１００は、主制御装置１０１、チューナ１０３、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１０４、復調回路１０５、ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）デコーダ１０６、音声デコーダ１１１、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２、音声出力回路１１３、スピーカ１１４、映像デコーダ１２１、映像・ＯＳＤ合成回路１２２、映像出力回路１２３、画像表示装置１２４、ＯＳＤ描画回路１２５、メモリ１３１、操作装置１３２、ドライブインターフェース（ドライブＩＦ）１４１、ハードディスク装置１４２、光ディスク装置１４３、ＩＲ受光器１５１、及び通信制御装置１５２を備える。
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。
In FIG. 5, a television device 100 includes a main control device 101, a tuner 103, an AD converter (ADC) 104, a demodulation circuit 105, a TS (Transport Stream) decoder 106, an audio decoder 111, a DA converter (DAC) 112, and an audio output. Circuit 113, speaker 114, video decoder 121, video / OSD synthesizing circuit 122, video output circuit 123, image display device 124, OSD drawing circuit 125, memory 131, operating device 132, drive interface (drive IF) 141, hard disk device 142 , An optical disk device 143, an IR light receiver 151, and a communication control device 152.
The video decoder 121, the video / OSD synthesizing circuit 122, the video output circuit 123, and the OSD drawing circuit 125 constitute an image data generating device.
主制御装置１０１は、ＣＰＵ、フラッシュＲＯＭ、及びＲＡＭなどから構成され、テレビジョン装置１００の全体を制御する。
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。
Main controller 101 includes a CPU, a flash ROM, a RAM, and the like, and controls the entirety of television device 100.
The flash ROM stores a program described in code decipherable by the CPU, various data used for processing by the CPU, and the like.
The RAM is a working memory.
チューナ１０３は、アンテナ２１０で受信された放送波の中から、予め設定されているチャンネルの放送を選局する。 The tuner 103 selects a broadcast of a preset channel from broadcast waves received by the antenna 210.
ＡＤＣ１０４は、チューナ１０３の出力信号（アナログ情報）をデジタル情報に変換する。 The ADC 104 converts an output signal (analog information) of the tuner 103 into digital information.
復調回路１０５は、ＡＤＣ１０４からのデジタル情報を復調する。 The demodulation circuit 105 demodulates the digital information from the ADC 104.
ＴＳデコーダ１０６は、復調回路１０５の出力信号をＴＳデコードし、音声情報及び映像情報を分離する。 The TS decoder 106 performs TS decoding on the output signal of the demodulation circuit 105 and separates audio information and video information.
音声デコーダ１１１は、ＴＳデコーダ１０６からの音声情報をデコードする。 The audio decoder 111 decodes audio information from the TS decoder 106.
ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２は、音声デコーダ１１１の出力信号をアナログ信号に変換する。 The DA converter (DAC) 112 converts an output signal of the audio decoder 111 into an analog signal.
音声出力回路１１３は、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２の出力信号をスピーカ１１４に出力する。 The audio output circuit 113 outputs an output signal of the DA converter (DAC) 112 to the speaker 114.
映像デコーダ１２１は、ＴＳデコーダ１０６からの映像情報をデコードする。 The video decoder 121 decodes the video information from the TS decoder 106.
映像・ＯＳＤ合成回路１２２は、映像デコーダ１２１の出力信号とＯＳＤ描画回路１２５の出力信号を合成する。 The video / OSD combining circuit 122 combines the output signal of the video decoder 121 and the output signal of the OSD drawing circuit 125.
映像出力回路１２３は、映像・ＯＳＤ合成回路１２２の出力信号を画像表示装置１２４に出力する。 The video output circuit 123 outputs an output signal of the video / OSD synthesis circuit 122 to the image display device 124.
ＯＳＤ描画回路１２５は、画像表示装置１２４の画面に文字や図形を表示するためのキャラクタ・ジェネレータを備えており、操作装置１３２、ＩＲ受光器１５１からの指示に応じて表示情報が含まれる信号を生成する。 The OSD drawing circuit 125 includes a character generator for displaying characters and graphics on the screen of the image display device 124, and outputs a signal including display information in response to an instruction from the operation device 132 and the IR light receiver 151. Generate.
メモリ１３１には、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ−Ｖｉｓｕａｌ）データ等が一時的に蓄積される。 The memory 131 temporarily stores AV (Audio-Visual) data and the like.
操作装置１３２は、例えば、コントロールパネルなどの入力媒体（図示省略）を備え、ユーザから入力された各種情報を主制御装置１０１に通知する。 The operation device 132 includes, for example, an input medium (not shown) such as a control panel, and notifies the main control device 101 of various information input by a user.
ドライブＩＦ１４１は、双方向の通信インターフェースであり、一例としてＡＴＡＰＩ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に準拠している。 The drive IF 141 is a bidirectional communication interface, and is compliant with ATAPI (AT Attachment Packet Interface) as an example.
ハードディスク装置１４２は、ハードディスクと、該ハードディスクを駆動するための駆動装置などから構成されている。駆動装置は、ハードディスクにデータを記録するとともに、ハードディスクに記録されているデータを再生する。 The hard disk device 142 includes a hard disk, a driving device for driving the hard disk, and the like. The drive device records data on the hard disk and reproduces data recorded on the hard disk.
光ディスク装置１４３は、光ディスク（例えば、ＤＶＤなど）にデータを記録するとともに、光ディスクに記録されているデータを再生する。 The optical disc device 143 records data on an optical disc (for example, a DVD) and reproduces data recorded on the optical disc.
ＩＲ受光器１５１は、リモコン送信機２２０からの光信号を受信し、主制御装置１０１に通知する。 IR receiver 151 receives an optical signal from remote control transmitter 220 and notifies main controller 101 of the signal.
通信制御装置１５２は、インターネットとの通信を制御する。インターネットを介して各種情報を取得することができる。 The communication control device 152 controls communication with the Internet. Various information can be obtained via the Internet.
図６は、本発明の画像表示装置の一例を示す概略構成図である。
図６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７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８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。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of the image display device of the present invention.
6, the image display device 124 includes a display 300 and a display control device 400.
As shown in FIG. 7, the display 300 has a display 310 in which a plurality (here, n × m) of display elements 302 are arranged in a matrix.
Further, as shown in FIG. 8, the display 310 has n scanning lines (X0, X1, X2, X3,..., Xn-2, Xn) arranged at equal intervals along the X-axis direction. -1) and m data lines (Y0, Y1, Y2, Y3,..., Ym-1) arranged at equal intervals along the Y-axis direction, and at equal intervals along the Y-axis direction. And m current supply lines (Y0i, Y1i, Y2i, Y3i,..., Ym-1i).
Therefore, the display element can be specified by the scanning line and the data line.
以下、本発明の表示素子を図９を用いて説明する。
図９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９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。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。また、ディスプレイ３１０は、カラー対応の３２インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。
Hereinafter, the display element of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the display element of the present invention.
As shown in FIG. 9 as an example, the display element includes an organic EL (electroluminescence) element 350 and a drive circuit 320 for causing the organic EL element 350 to emit light. That is, the display 310 is a so-called active matrix type organic EL display. The display 310 is a 32-inch color display. The size is not limited to this.
図１０には、表示素子３０２における有機ＥＬ素子３５０とドライブ回路としての電界効果型トランジスタ２０との位置関係の一例が示されている。ここでは、電界効果型トランジスタ２０の横に有機ＥＬ素子３５０が配置されている。なお、電界効果型トランジスタ１０及びキャパシタ（図示せず）も同一基材上に形成されている。 FIG. 10 shows an example of the positional relationship between the organic EL element 350 in the display element 302 and the field-effect transistor 20 as a drive circuit. Here, an organic EL element 350 is arranged beside the field-effect transistor 20. Note that the field-effect transistor 10 and a capacitor (not shown) are also formed on the same base material.
図１０には図示されていないが、活性層２２の上部に保護膜を設けることも好適である。前記保護膜の材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、フッ素系ポリマー等、適宜利用できる。 Although not shown in FIG. 10, it is also preferable to provide a protective film on the active layer 22. As a material of the protective film, SiO 2 , SiN x , Al 2 O 3 , a fluoropolymer, or the like can be appropriately used.
また、例えば、図１１に示されるように、電界効果型トランジスタ２０の上に有機ＥＬ素子３５０が配置されてもよい。この場合には、ゲート電極２６に透明性が要求されるので、ゲート電極２６には、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｇａが添加されたＺｎＯ、Ａｌが添加されたＺｎＯ、Ｓｂが添加されたＳｎＯ２などの導電性を有する透明な酸化物が用いられる。なお、符号３６０は層間絶縁膜（平坦化膜）である。この層間絶縁膜にはポリイミドやアクリル系の樹脂等を利用できる。 Further, for example, as shown in FIG. 11, an organic EL element 350 may be arranged on the field-effect transistor 20. In this case, since the gate electrode 26 is required to have transparency, the gate electrode 26 may be made of ITO, In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, ZnO to which Ga is added, ZnO to which Al is added, and Sb to which Al is added. A transparent oxide having conductivity, such as SnO 2 to which is added, is used. Reference numeral 360 denotes an interlayer insulating film (planarization film). For this interlayer insulating film, polyimide or acrylic resin can be used.
図１２は、有機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。
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。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the organic EL element.
12, the organic EL element 350 includes a cathode 312, an anode 314, and an organic EL thin film layer 340.
陰極３１２の材質としては、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、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）−リチウム（Ｌｉ）合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などが挙げられる。なお、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金は、充分厚ければ高反射率電極となり、極薄膜（２０ｎｍ程度未満）では半透明電極となる。図１２では陽極側から光を取り出しているが、陰極を透明、又は半透明電極とすることによって陰極側から光を取り出すことができる。 The material of the cathode 312 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, aluminum (Al), magnesium (Mg) -silver (Ag) alloy, aluminum (Al) -lithium (Li) Alloys, ITO (Indium Tin Oxide), and the like. Note that a magnesium (Mg) -silver (Ag) alloy becomes a high-reflectance electrode if it is sufficiently thick, and becomes a translucent electrode if it is extremely thin (less than about 20 nm). Although light is extracted from the anode side in FIG. 12, light can be extracted from the cathode side by using a transparent or translucent electrode for the cathode.
陽極３１４の材質としては、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、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、銀（Ａｇ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金などが挙げられる。なお、銀合金を用いた場合は、高反射率電極となり、陰極側から光を取り出す場合に好適である。 The material of the anode 314 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), and silver (Ag) -neodymium (Nd) alloy. Is mentioned. When a silver alloy is used, the electrode becomes a high-reflectance electrode, which is suitable for extracting light from the cathode side.
有機ＥＬ薄膜層３４０は、電子輸送層３４２と、発光層３４４と、正孔輸送層３４６とを有する。電子輸送層３４２は、陰極３１２に接続され、正孔輸送層３４６は、陽極３１４に接続されている。陽極３１４と陰極３１２との間に所定の電圧を印加すると、発光層３４４が発光する。 The organic EL thin film layer 340 has an electron transport layer 342, a light emitting layer 344, and a hole transport layer 346. The electron transport layer 342 is connected to the cathode 312, and the hole transport layer 346 is connected to the anode 314. When a predetermined voltage is applied between the anode 314 and the cathode 312, the light emitting layer 344 emits light.
ここで、電子輸送層３４２と発光層３４４が１つの層を形成してもよく、また、電子輸送層３４２と陰極３１２との間に電子注入層が設けられてもよく、更に、正孔輸送層３４６と陽極３１４との間に正孔注入層が設けられてもよい。 Here, the electron transporting layer 342 and the light emitting layer 344 may form a single layer, or an electron injecting layer may be provided between the electron transporting layer 342 and the cathode 312. A hole injection layer may be provided between the layer 346 and the anode 314.
また、基材側から光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、基材と反対側から光を取り出す「トップエミッション」であってもよい。 Further, the case of so-called “bottom emission” in which light is extracted from the substrate side has been described, but “top emission” in which light is extracted from the side opposite to the substrate may be used.
図９におけるドライブ回路３２０について説明する。
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。
The drive circuit 320 in FIG. 9 will be described.
The drive circuit 320 has two field-effect transistors 10 and 20 and a capacitor 30.
電界効果型トランジスタ１０は、スイッチ素子として動作する。電界効果型トランジスタ１０のゲート電極Ｇは、所定の走査線に接続され、電界効果型トランジスタ１０のソース電極Ｓは、所定のデータ線に接続されている。また、電界効果型トランジスタ１０のドレイン電極Ｄは、キャパシタ３０の一方の端子に接続されている。 The field effect transistor 10 operates as a switch element. The gate electrode G of the field-effect transistor 10 is connected to a predetermined scanning line, and the source electrode S of the field-effect transistor 10 is connected to a predetermined data line. The drain electrode D of the field-effect transistor 10 is connected to one terminal of the capacitor 30.
電界効果型トランジスタ２０は、有機ＥＬ素子３５０に電流を供給する。電界効果型トランジスタ２０のゲート電極Ｇは、電界効果型トランジスタ１０のドレイン電極Ｄと接続されている。そして、電界効果型トランジスタ２０のドレイン電極Ｄは、有機ＥＬ素子３５０の陽極３１４に接続され、電界効果型トランジスタ２０のソース電極Ｓは、所定の電流供給線に接続されている。 The field effect transistor 20 supplies a current to the organic EL element 350. The gate electrode G of the field-effect transistor 20 is connected to the drain electrode D of the field-effect transistor 10. The drain electrode D of the field-effect transistor 20 is connected to the anode 314 of the organic EL element 350, and the source electrode S of the field-effect transistor 20 is connected to a predetermined current supply line.
キャパシタ３０は、電界効果型トランジスタ１０の状態、即ちデータを記憶する。キャパシタ３０の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。 The capacitor 30 stores the state of the field effect transistor 10, that is, data. The other terminal of the capacitor 30 is connected to a predetermined current supply line.
そこで、電界効果型トランジスタ１０が「オン」状態になると、信号線Ｙ２を介して画像データがキャパシタ３０に記憶され、電界効果型トランジスタ１０が「オフ」状態になった後も、電界効果型トランジスタ２０を画像データに対応した「オン」状態に保持することによって、有機ＥＬ素子３５０は駆動される。 Therefore, when the field effect transistor 10 is turned on, image data is stored in the capacitor 30 via the signal line Y2, and the field effect transistor 10 is turned off after the field effect transistor 10 is turned off. The organic EL element 350 is driven by holding the “20” in the “ON” state corresponding to the image data.
図１３は、本発明の画像表示装置の他の一例を示す概略構成図である。
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。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing another example of the image display device of the present invention.
13, the image display device includes a display element 302, wiring (scanning lines, data lines, and current supply lines), and a display control device 400.
The display control device 400 includes an image data processing circuit 402, a scanning line driving circuit 404, and a data line driving circuit 406.
The image data processing circuit 402 determines the luminance of the plurality of display elements 302 in the display based on the output signal of the video output circuit 123.
The scanning line driving circuit 404 individually applies a voltage to n scanning lines according to an instruction from the image data processing circuit 402.
The data line driving circuit 406 individually applies a voltage to m data lines according to an instruction from the image data processing circuit 402.
また、上記実施形態では、光制御素子が有機ＥＬ素子の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光制御素子がエレクトロクロミック素子であってもよい。この場合は、上記ディスプレイは、エレクトロクロミックディスプレイとなる。 In the above embodiment, the case where the light control element is an organic EL element has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the light control element may be an electrochromic element. In this case, the display is an electrochromic display.
また、前記光制御素子が液晶素子であってもよく、この場合ディスプレイは、液晶ディスプレイとなり、図１４に示されるように、表示素子３０２’に対する電流供給線は不要となる。また、図１５に示されるように、ドライブ回路３２０’は、電界効果型トランジスタ１０及び２０と同様の１つの電界効果型トランジスタ４０により構成することができる。電界効果型トランジスタ４０において、ゲート電極Ｇが所定の走査線に接続され、ソース電極Ｓが所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Ｄが、キャパシタ３６１及び液晶素子３７０の画素電極に接続されている。 Further, the light control element may be a liquid crystal element. In this case, the display is a liquid crystal display, and a current supply line for the display element 302 'is not required as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 15, the drive circuit 320 'can be constituted by one field-effect transistor 40 similar to the field-effect transistors 10 and 20. In the field-effect transistor 40, the gate electrode G is connected to a predetermined scanning line, and the source electrode S is connected to a predetermined data line. The drain electrode D is connected to the capacitor 361 and the pixel electrode of the liquid crystal element 370.
また、前記光制御素子は、電気泳動素子、無機ＥＬ素子、エレクトロウェッティング素子であってもよい。 Further, the light control element may be an electrophoretic element, an inorganic EL element, or an electrowetting element.
以上、本発明のシステムがテレビジョン装置である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、画像及び情報を表示する装置として画像表示装置１２４を備えていればよい。例えば、コンピュータ（パソコンを含む）と画像表示装置１２４とが接続されたコンピュータシステムであってもよい。 As described above, the case where the system of the present invention is a television device has been described. However, the present invention is not limited to this. The image display device 124 may be provided as a device for displaying images and information. For example, a computer system in which a computer (including a personal computer) and the image display device 124 are connected may be used.
また、携帯電話、携帯型音楽再生装置、携帯型動画再生装置、電子ＢＯＯＫ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラなどの撮像機器における表示手段に画像表示装置１２４を用いることができる。また、車、航空機、電車、船舶等の移動体システムにおける各種情報の表示手段に画像表示装置１２４を用いることができる。さらに、計測装置、分析装置、医療機器、広告媒体における各種情報の表示手段に画像表示装置１２４を用いることができる。 Further, the image display device 124 is used as a display unit in a portable information device such as a mobile phone, a portable music playback device, a portable video playback device, an electronic book, a PDA (Personal Digital Assistant), and an imaging device such as a still camera or a video camera. Can be used. In addition, the image display device 124 can be used as a display unit of various information in a mobile system such as a car, an aircraft, a train, and a ship. Further, the image display device 124 can be used as a display device for various information in a measuring device, an analyzing device, a medical device, and an advertisement medium.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples.
（実施例１）
無アルカリガラス基板を、中性洗剤、純水、及びイソプロピルアルコールを用いて超音波洗浄した。この基板を乾燥後、さらにＵＶ−オゾン処理を９０℃で１０分間行った。
前記基板にＤＣマグネトロンスパッタリング法でＭｏを１００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングし、ゲート電極を形成した。次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法でＳｉＯ２を２００ｎｍ成膜してゲート絶縁層とした。次に、ＢａＩｎ１．９８Ｓｎ０．０２Ｏ４焼結体ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタリング法でＳｎをドーピングしたＢａＩｎ２Ｏ４を５０ｎｍ成膜した。スパッタガスとしてアルゴンガスと酸素ガスを導入した。全圧を１．１Ｐａに固定し、酸素濃度をパラメータとして４％〜６０％の範囲で変化させ、活性層を作製した。パターニングはメタルマスクを介して成膜することで行った。次にソース・ドレイン電極として、メタルマスクを介してＡｌを１００ｎｍ蒸着した。チャネル長は５０μｍ、チャネル幅は４００μｍとした。最後に、大気中で３００℃で１時間のアニールを行い、電界効果型トランジスタを作製した。なお、活性層である、ＳｎをドーピングしたＢａＩｎ２Ｏ４は、点群Ｃ２ｈ及び空間群Ｎｏ．１４の対称性を有する。
(Example 1)
The alkali-free glass substrate was ultrasonically cleaned using a neutral detergent, pure water, and isopropyl alcohol. After drying the substrate, UV-ozone treatment was further performed at 90 ° C. for 10 minutes.
Mo was formed to a thickness of 100 nm on the substrate by DC magnetron sputtering, and was patterned by photolithography to form a gate electrode. Next, SiO 2 was deposited to a thickness of 200 nm by an RF magnetron sputtering method to form a gate insulating layer. Next, using a BaIn 1.98 Sn 0.02 O 4 sintered target, a 50 nm thick film of BaIn 2 O 4 doped with Sn was formed by an RF magnetron sputtering method. Argon gas and oxygen gas were introduced as sputtering gases. The total pressure was fixed at 1.1 Pa, and the oxygen concentration was varied as a parameter in the range of 4% to 60% to form an active layer. The patterning was performed by forming a film through a metal mask. Next, as a source / drain electrode, Al was deposited to a thickness of 100 nm via a metal mask. The channel length was 50 μm and the channel width was 400 μm. Finally, annealing was performed at 300 ° C. for 1 hour in the air to produce a field effect transistor. Note that BaIn 2 O 4 doped with Sn, which is an active layer, is made of point group C 2h and space group No. It has 14 symmetries.
（比較例１）
上述した実施例１の電界効果型トランジスタ作製手順において、活性層作製時の焼結体ターゲットを下記表１に示すようにＢａＩｎ２Ｏ４に変えて活性層を成膜したこと以外は、実施例１と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。
(Comparative Example 1)
In the above-described procedure of manufacturing the field-effect transistor of Example 1, the active layer was formed by changing the sintered body target at the time of manufacturing the active layer to BaIn 2 O 4 as shown in Table 1 below. In the same manner as in Example 1, a field-effect transistor was manufactured.
（実施例２〜３６）
上述した実施例１の電界効果型トランジスタ作製手順において、活性層作製プロセスの焼結体ターゲットを下記表２及び表３に示すように変えて活性層を成膜したこと以外は、実施例１と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。
(Examples 2 to 36)
Example 1 was the same as Example 1 except that the active layer was formed by changing the sintered body target in the active layer manufacturing process as shown in Tables 2 and 3 below in the procedure for manufacturing the field-effect transistor of Example 1 described above. Similarly, a field-effect transistor was manufactured.
＜評価結果＞
表１に、実施例１と比較例１における活性層成膜時の酸素濃度が４％と４０％の時の電界効果型トランジスタの移動度の評価結果を示す。
なお、移動度は、トランスファー特性により算出した。
<Evaluation results>
Table 1 shows the evaluation results of the mobility of the field effect transistor when the oxygen concentration at the time of forming the active layer was 4% and 40% in Example 1 and Comparative Example 1.
The mobility was calculated based on transfer characteristics.
図１６には実施例１と比較例１における活性層成膜時の酸素濃度４０％のサンプルの電界効果型トランジスタのトランスファー特性（Ｖｄｓ＝２０Ｖ）を示す。活性層にＳｎをドーピングした実施例１では立ち上がりのオン電圧（Ｖｏｎ）０Ｖ、移動度４．５ｃｍ２／Ｖｓ、オンオフ比８桁と、ノーマリーオフの良好な特性を示した。一方、活性層にドーピングをしていない比較例１では、オン電圧（Ｖｏｎ）１．５Ｖ、移動度０．２ｃｍ２／Ｖｓ、オンオフ比７桁と、実施例１と比較して、オン電圧がプラス側にシフトし移動度が低下した。
なお、図１６において、「Ｅ」は「１０のべき乗」を表す。例えば、「Ｅ−０４」は、「０．０００１」である。
FIG. 16 shows the transfer characteristics (Vds = 20 V) of the field-effect transistor of the sample having the oxygen concentration of 40% when forming the active layer in Example 1 and Comparative Example 1. In Example 1 in which the active layer was doped with Sn, the on-state voltage (Von) at the rising edge was 0 V, the mobility was 4.5 cm 2 / Vs, the on-off ratio was 8 digits, and good normally-off characteristics were exhibited. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the active layer was not doped, the on-voltage (Von) was 1.5 V, the mobility was 0.2 cm 2 / Vs, and the on-off ratio was 7 digits. The mobility shifted to the plus side and decreased.
In FIG. 16, “E” represents “power of 10”. For example, “E-04” is “0.0001”.
更に、図１７に実施例１と比較例１の電界効果型トランジスタの成膜中の酸素濃度と電界効果移動度の関係を示す。実施例１では酸素濃度４％〜６０％までは移動度が約４．７±０．４ｃｍ２／Ｖｓでほぼ一定で、酸素濃度依存性はなかった。一方、比較例１では酸素濃度４％では実施例１と同等の移動度を示すが、酸素濃度の増大とともに移動度は概ね単調に減少し、酸素濃度４０％では１／１０以下に低下した。これらの原因としては、実施例１ではＳｎを導入してｎ型ドーピングしたことによって、キャリアがＢａサイトを置換したＳｎから生成されるため、酸素濃度を増加させてもほぼ一定に保たれるのに対し、ドーピングをしていない比較例１では酸素濃度の増大とともに活性層中の酸素空孔が減少することによって、キャリア濃度が減少してソース・ドレイン電極との接触抵抗が増加するとともに、移動度の低下が観測されたためと考えられる。 FIG. 17 shows the relationship between the oxygen concentration and the field-effect mobility during film formation of the field-effect transistors of Example 1 and Comparative Example 1. In Example 1, the mobility was almost constant at about 4.7 ± 0.4 cm 2 / Vs from 4% to 60% in oxygen concentration, and there was no oxygen concentration dependency. On the other hand, in Comparative Example 1, although the mobility was the same as that of Example 1 at an oxygen concentration of 4%, the mobility generally decreased monotonously with an increase in the oxygen concentration, and decreased to 1/10 or less at an oxygen concentration of 40%. The reason for this is that, in Example 1, n-type doping by introducing Sn causes carriers to be generated from Sn substituted for Ba sites, so that the carrier is kept almost constant even when the oxygen concentration is increased. On the other hand, in Comparative Example 1 in which doping is not performed, oxygen vacancies in the active layer decrease as the oxygen concentration increases, so that the carrier concentration decreases, the contact resistance with the source / drain electrodes increases, and the mobility increases. This is probably because a decrease in the degree was observed.
次に表２及び表３に、実施例２〜３６における活性層成膜時の酸素濃度が４％と４０％の時の電界効果型トランジスタの移動度の評価結果を示す。実施例１と同様に、酸素濃度４％と４０％の時の移動度に変化がないことがわかった。即ち、置換したカチオンがｎ型ドーパントとして働き電子キャリアが生成して、酸素量に関わらず一定の特性を示したと考察される。 Next, Tables 2 and 3 show the evaluation results of the mobility of the field effect transistor when the oxygen concentration in forming the active layer in Examples 2 to 36 was 4% and 40%. As in Example 1, it was found that there was no change in the mobility when the oxygen concentration was 4% and 40%. That is, it is considered that the substituted cation acts as an n-type dopant to generate an electron carrier, and exhibits a certain characteristic regardless of the oxygen amount.
即ち、カチオンを置換ドープして電子キャリアを生成したｎ型酸化物半導体を活性層として備える電界効果型トランジスタは、酸素量のみを制御してキャリアを生成している酸化物半導体を活性層として備える電界効果型トランジスタと比較して、広いプロセス範囲で安定して高い移動度を示し、ノーマリーオフの良好な特性が得られることが示された。 That is, a field-effect transistor including, as an active layer, an n-type oxide semiconductor in which cations are substituted and doped to generate electron carriers includes, as an active layer, an oxide semiconductor that generates carriers by controlling only the amount of oxygen. As compared with the field effect transistor, it was shown that high mobility was exhibited stably over a wide process range and good normally-off characteristics were obtained.
以上説明したように、本発明の電界効果型トランジスタによれば、プロセスマージンを拡大し、ＴＦＴ特性を高いレベルで安定させるのに適している。また、本発明の表示素子によれば、高速駆動が可能で素子間のばらつきを小さくし信頼性を向上するのに適している。また、本発明の画像表示装置によれば、大画面で高品質の画像を表示するのに適している。また、本発明のシステムは、画像情報を高精細に表示することができ、テレビジョン装置、コンピュータシステムなどに好適に使用できる。 As described above, the field-effect transistor of the present invention is suitable for expanding a process margin and stabilizing TFT characteristics at a high level. Further, according to the display element of the present invention, high-speed driving is possible, which is suitable for reducing variation between elements and improving reliability. Further, the image display device of the present invention is suitable for displaying a high-quality image on a large screen. Further, the system of the present invention can display image information with high definition, and can be suitably used for a television device, a computer system, and the like.
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ ゲート電圧を印加するためのゲート電極と、
電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極に隣接して設けられ、ｎ型酸化物半導体からなる活性層と、
前記ゲート電極と前記活性層との間に設けられたゲート絶縁層と、
を備える電界効果型トランジスタであって、
前記ｎ型酸化物半導体が、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた、三斜晶組成化合物、単斜晶組成化合物、及び三方晶組成化合物のいずれかであり、
前記ドーパントの価数が、前記ｎ型酸化物半導体を構成する金属イオン（ただし、前記ドーパントを除く）の価数よりも大きいことを特徴とする電界効果型トランジスタである。
＜２＞ 前記ｎ型酸化物半導体が、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた三斜晶組成化合物である前記＜１＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜３＞ 前記三斜晶組成化合物が、点群Ｃ１及びＣｉのいずれかに属し、
前記置換ドーピングが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｗ、及びＴｅの少なくともいずれかのカチオンの導入による前記＜２＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜４＞ 前記三斜晶組成化合物が、空間群Ｎｏ．１〜２のいずれかに属し、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかのカチオンを含む前記＜３＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜５＞ 前記ｎ型酸化物半導体が、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた単斜晶組成化合物である前記＜１＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜６＞ 前記単斜晶組成化合物が、点群Ｃ２、Ｃｓ、及びＣ２ｈのいずれかに属し、
前記置換ドーピングが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｗ、及びＴｅの少なくともいずれかのカチオンの導入による前記＜５＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜７＞ 前記単斜晶組成化合物が、空間群Ｎｏ．３〜１５のいずれかに属し、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかのカチオンを含む前記＜６＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜８＞ 前記ｎ型酸化物半導体が、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた三方晶組成化合物である前記＜１＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜９＞ 前記三方晶組成化合物が、点群Ｃ３、Ｃ３ｉ、Ｄ３、Ｃ３ｖ及びＤ３ｄのいずれかに属し、
前記置換ドーピングが、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｗ、及びＴｅの少なくともいずれかのカチオンの導入による前記＜８＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜１０＞ 前記三方晶組成化合物が、空間群Ｎｏ．１４３〜１６７のいずれかに属し、Ｌｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかのカチオンを含む前記＜９＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜１１＞ 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＜１０＞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。
＜１２＞ 前記光制御素子が、エレクトロルミネッセンス素子及びエレクトロクロミック素子のいずれかを含む前記＜１１＞に記載の表示素子である。
＜１３＞ 前記光制御素子が、液晶素子及び電気泳動素子のいずれかを含む前記＜１１＞に記載の表示素子である。
＜１４＞ 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＜１１＞から＜１３＞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ゲート電圧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。
＜１５＞ 前記＜１４＞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。
Aspects of the present invention are, for example, as follows.
<1> a gate electrode for applying a gate voltage;
A source electrode and a drain electrode for extracting a current,
An active layer provided adjacent to the source electrode and the drain electrode and made of an n-type oxide semiconductor;
A gate insulating layer provided between the gate electrode and the active layer;
A field-effect transistor comprising:
A triclinic composition compound, wherein the n-type oxide semiconductor is substitutionally doped with at least one of divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation , A monoclinic composition compound, and a trigonal composition compound,
A field-effect transistor, wherein the valence of the dopant is larger than the valence of metal ions (excluding the dopant) included in the n-type oxide semiconductor.
<2> Triclinic crystal wherein the n-type oxide semiconductor is substituted and doped with at least one of divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation. The field-effect transistor according to <1>, which is a composition compound.
<3> the triclinic composition compounds, belongs to one of the points C 1 and C i,
The substitution doping includes Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, Ce, V, Nb, Ta, As, Sb. , Bi, Mo, W, and Te. The field-effect transistor according to <2>, wherein the cation is introduced.
<4> The triclinic composition compound has a space group no. 1-2, Li, Cu, Ag, Au, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, La, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, As, Sb , Bi, V, Nb, Ta, Te, Mo, and / or W.
<5> A monoclinic crystal in which the n-type oxide semiconductor is substituted and doped with at least one of divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation. The field-effect transistor according to <1>, which is a composition compound.
<6> The monoclinic composition compound belongs to any of the point groups C 2 , C s , and C 2h ,
The substitution doping includes Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, Ce, V, Nb, Ta, As, Sb. , Bi, Mo, W, and Te, the field-effect transistor according to <5>.
<7> The monoclinic composition compound has a space group no. Belonging to any of 3 to 15, Li, Cu, Ag, Au, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, La, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, As, Sb , Bi, V, Nb, Ta, Te, Mo, and W. The field-effect transistor according to <6>, further including a cation.
<8> Trigonal composition in which the n-type oxide semiconductor is substitutionally doped with at least one of divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation. The field-effect transistor according to <1>, which is a compound.
<9> The trigonal composition compounds, point group C 3, C 3i, belongs to one of D 3, C 3 v and D 3d,
The substitution doping includes Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, Ce, V, Nb, Ta, As, Sb. , Bi, Mo, W, and Te, the field-effect transistor according to <8>, wherein the cation is introduced.
<10> The trigonal composition compound has a space group no. 143-167, Li, Cu, Ag, Au, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg, La, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Ti, As, Sb , Bi, V, Nb, Ta, Te, Mo, and / or W.
<11> a light control element whose light output is controlled according to a drive signal;
A drive circuit including the field-effect transistor according to any one of <1> to <10> and driving the light control element;
A display element comprising:
<12> The display element according to <11>, wherein the light control element includes one of an electroluminescence element and an electrochromic element.
<13> The display element according to <11>, wherein the light control element includes one of a liquid crystal element and an electrophoretic element.
<14> An image display device that displays an image corresponding to image data,
A plurality of display elements according to any one of <11> to <13>, arranged in a matrix;
A plurality of wirings for individually applying a gate voltage to each field-effect transistor in the plurality of display elements,
A display control device that individually controls a gate voltage of each of the field-effect transistors via the plurality of wirings according to the image data;
An image display device comprising:
<15> The image display device according to <14>,
An image data creation device that creates image data based on image information to be displayed, and outputs the image data to the image display device;
It is a system characterized by comprising.
１０ 電界効果型トランジスタ
２０ 電界効果型トランジスタ
２１ 基材
２２ 活性層
２３ ソース電極
２４ ドレイン電極
２５ ゲート絶縁層
２６ ゲート電極
３０ キャパシタ
４０ 電界効果型トランジスタ
１００ テレビジョン装置
１０１ 主制御装置
１０３ チューナ
１０４ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１０５ 復調回路
１０６ ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）デコーダ
１１１ 音声デコーダ
１１２ ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
１１３ 音声出力回路
１１４ スピーカ
１２１ 映像デコーダ
１２２ 映像・ＯＳＤ合成回路
１２３ 映像出力回路
１２４ 画像表示装置
１２５ ＯＳＤ描画回路
１３１ メモリ
１３２ 操作装置
１４１ ドライブインターフェース（ドライブＩＦ）
１４２ ハードディスク装置
１４３ 光ディスク装置
１５１ ＩＲ受光器
１５２ 通信制御装置
２１０ アンテナ
２２０ リモコン送信機
３００ 表示器
３０２、３０２’ 表示素子
３１０ ディスプレイ
３１２ 陰極
３１４ 陽極
３２０、３２０’ ドライブ回路（駆動回路）
３４０ 有機ＥＬ薄膜層
３４２ 電子輸送層
３４４ 発光層
３４６ 正孔輸送層
３５０ 有機ＥＬ素子
３６０ 層間絶縁膜
３６１ キャパシタ
３７０ 液晶素子
４００ 表示制御装置
４０２ 画像データ処理回路
４０４ 走査線駆動回路
４０６ データ線駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Field effect transistor 20 Field effect transistor 21 Base material 22 Active layer 23 Source electrode 24 Drain electrode 25 Gate insulating layer 26 Gate electrode 30 Capacitor 40 Field effect transistor 100 Television device 101 Main control device 103 Tuner 104 AD converter ( ADC)
105 Demodulation circuit 106 TS (Transport Stream) decoder 111 Audio decoder 112 DA converter (DAC)
113 Audio output circuit 114 Speaker 121 Video decoder 122 Video / OSD synthesis circuit 123 Video output circuit 124 Image display device 125 OSD drawing circuit 131 Memory 132 Operation device 141 Drive interface (drive IF)
142 Hard disk drive 143 Optical disk drive 151 IR receiver 152 Communication controller 210 Antenna 220 Remote control transmitter 300 Display 302, 302 'Display element 310 Display 312 Cathode 314 Anode 320, 320' Drive circuit (drive circuit)
340 Organic EL thin film layer 342 Electron transport layer 344 Light emitting layer 346 Hole transport layer 350 Organic EL element 360 Interlayer insulating film 361 Capacitor 370 Liquid crystal element 400 Display control device 402 Image data processing circuit 404 Scan line drive circuit 406 Data line drive circuit
Claims (6)
ソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極に隣接して設けられたｎ型酸化物半導体層と、
前記ゲート電極と前記ｎ型酸化物半導体層との間に設けられたゲート絶縁層と、
を備える電界効果型トランジスタであって、
前記ｎ型酸化物半導体層は、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、及び６価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされた化合物を有し、
前記ドーパントの価数が、前記化合物を構成する被置換金属カチオン（ただし、前記ドーパントを除く）の価数よりも大きく、
前記被置換金属カチオンと、前記ドーパントのカチオンとの組み合わせ（被置換金属：ドーパント）が、（Ｃｕ：Ｚｎ）、（Ｇｅ：Ｓｂ）、（Ｈｇ：Ｔｌ）、（Ｇａ：Ｚｒ）、（Ｐｂ：Ｂｉ）、（Ｎｂ：Ｍｏ）、（Ｂｉ：Ｔｅ）（Ｌｉ：Ｍｇ）、（Ｃｄ：Ｉｎ）、（Ｖ：Ｍｏ）、（Ｔｉ：Ｖ）、（Ａｓ：Ｍｏ）、（Ｌａ：Ｈｆ）、（Ｔｌ：Ｐｂ）、（Ｔａ：Ｗ）、（Ｓｂ：Ｗ）、（Ｇｅ：Ａｓ）、（Ａｇ：Ｃｄ）、及び（Ｂａ：Ｌａ）のいずれかである、
ことを特徴とする電界効果型トランジスタ。 A gate electrode;
A source electrode and a drain electrode;
An n-type oxide semiconductor layer provided adjacent to the source electrode and the drain electrode;
A gate insulating layer provided between the gate electrode and the n-type oxide semiconductor layer;
A field-effect transistor comprising:
The n-type oxide semiconductor layer includes a compound substituted and doped with at least one of divalent cation, trivalent cation, tetravalent cation, pentavalent cation, and hexavalent cation,
The valence of the dopant is larger than the valence of the metal cation to be substituted constituting the compound (excluding the dopant),
The combination of the metal cation to be substituted and the cation of the dopant (metal to be substituted: dopant) is (Cu: Zn), (Ge: Sb), (Hg: Tl), (Ga: Zr), (Pb: Bi), (Nb: Mo), (Bi: Te) (Li: Mg), (Cd: In) , ( V: Mo), (Ti: V) , ( As: Mo), (La: Hf), (Tl: Pb) , ( Ta: W), (Sb: W), (Ge: As), (Ag: Cd), and (Ba: La).
A field-effect transistor characterized by the above-mentioned.
請求項１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。 A light control element whose light output is controlled according to a drive signal;
A drive circuit including the field-effect transistor according to claim 1 and driving the light control element;
A display element comprising:
マトリックス状に配置された複数の請求項２から４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ゲート電圧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。 An image display device that displays an image according to image data,
A plurality of display elements according to any one of claims 2 to 4, which are arranged in a matrix;
A plurality of wirings for individually applying a gate voltage to each field effect transistor in the plurality of display elements,
A display control device that individually controls a gate voltage of each of the field-effect transistors via the plurality of wirings according to the image data;
An image display device comprising:
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。 An image display device according to claim 5,
An image data creation device that creates image data based on image information to be displayed, and outputs the image data to the image display device;
A system comprising:
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