TW201734617A - 場效電晶體、顯示元件、影像顯示裝置及系統 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種場效電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極和一汲極電極，被配置以使電流流出；一主動層，被設置以相鄰於該源極電極及該汲極電極，並且該主動層以一氧化物半導體形成；以及一閘極絕緣層，設置在該閘極電極與該主動層之間，其中該閘極絕緣層包括一順電非晶氧化物，該順電非晶氧化物包括一A群組元素以及一B群組元素，該A群組元素為一鹼土金屬，而該B群組元素為選自由鎵、鈧、釔及鑭系元素所組成之群組的至少其中之一，以及其中該主動層具有4.0×1017/cm3或更高之載子密度。
Description
本發明涉及一種場效電晶體、一種顯示元件、一種影像顯示裝置及一種系統。
平面顯示器(例如液晶顯示器、有機電致發光顯示器及電子紙)是由包括薄膜電晶體之驅動電路所驅動，該薄膜電晶體是由將非晶矽或多晶矽整合至主動層所獲得的。平面顯示器需要的是進一步尺寸的增加、更高的解析度及更高速的驅動功率。因此，有需要提供具有以下特性的電晶體：高載子移動率；高開啟關閉比例；以及例如快速從關閉狀態上升至開啟狀態之較佳的開關特性。
然而，由將非晶矽(a-Si)或多晶矽(特別是低溫多晶矽)整合至主動層所獲得的薄膜電晶體具有優點及缺點。因此，要同時滿足對於薄膜電晶體之需求是困難的。
例如，a-Si薄膜電晶體具有以下的缺點。a-Si薄膜電晶體之移動率對於以高速驅動具有大面積之液晶顯示器是缺乏的，以及當連續驅動時，臨界電壓具有大的位移。低溫多晶矽薄膜電晶體具有高移動率，但是，因為藉由準分子雷射退火所晶化之主動層的程序，低溫多晶矽薄膜電晶體在臨界電壓上具有大的變化。因此，用於大量生產線之母玻璃的尺寸不能變大，因此造成問題。
據此，提供有InGaZnO4(a-IGZO)，其可在室溫下形成一薄膜以及其移動率等於或高於a-Si在非結晶狀態時的移動率(請見K.Nomura及其他五人之「使用非晶氧化半導體之透明可撓薄膜電晶體的室溫
製程」，自然(Nature)期刊，第432冊，第25號，2004年11月，第488至492頁)。所提出的材料導致對於具有高移動率之非晶氧化半導體的主動研究。
依據本發明的一態樣，一種場效電晶體包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極和一汲極電極，被配置以使電流流出；一主動層，被設置以相鄰於該源極電極及該汲極電極，以及該主動層以一氧化物半導體形成；以及一閘極絕緣層，設置在該閘極電極與該主動層之間。
該閘極絕緣層包括一順電非晶氧化物，該順電非晶氧化物包括一A群組元素以及一B群組元素，該A群組元素為一鹼土金屬，而該B群組元素為選自由鎵、鈧、釔以及鑭系元素所組成之群組的至少其中之一。
該主動層具有4.0×1017/cm3或更高之載子密度。
10、20、40‧‧‧場效電晶體
21‧‧‧基板
22‧‧‧主動層
23‧‧‧源極電極
24‧‧‧汲極電極
25‧‧‧閘極絕緣層
26‧‧‧閘極電極
30、361‧‧‧電容
100‧‧‧電視裝置
101‧‧‧主控制裝置
103‧‧‧調諧器
104‧‧‧交流至直流轉換器
105‧‧‧解調電路
106‧‧‧傳輸流解碼器
111‧‧‧音訊解碼器
112‧‧‧直流至交流轉換器
113‧‧‧音訊輸出電路
114‧‧‧揚聲器
121‧‧‧影像解碼器
122‧‧‧影像及螢幕顯示合成電路
123‧‧‧影像輸出電路
124‧‧‧影像顯示裝置
125‧‧‧螢幕顯示繪圖電路
131‧‧‧記憶體
132‧‧‧操作裝置
141‧‧‧驅動介面
142‧‧‧硬碟裝置
143‧‧‧光碟裝置
151‧‧‧紅外線光學接收器
152‧‧‧通訊控制單元
210‧‧‧天線
220‧‧‧遠端控制傳輸器
300‧‧‧顯示單元
302、302’‧‧‧顯示元件
310‧‧‧顯示器
312‧‧‧陰極
314‧‧‧陽極
320、320’‧‧‧驅動電路
340‧‧‧有機電致發光薄膜層
342‧‧‧電子傳輸層
344‧‧‧發光層
346‧‧‧電洞傳輸層
350‧‧‧有機電致發光元件
360‧‧‧層間絕緣層
370‧‧‧液晶元件
400‧‧‧顯示控制裝置
402‧‧‧影像資料處理電路
404‧‧‧掃描線驅動電路
406‧‧‧資料線驅動電路
D‧‧‧汲極電極
G‧‧‧閘極電極
S‧‧‧源極電極
X0,X1,X2,X3,...,Xn-2,Xn-1‧‧‧掃描線
Y0,Y1,Y2,Y3,...,Yn-2,Yn-1‧‧‧資料線
Y0i,Y1i,Y2i,Y3i,...,Ym-1i‧‧‧電流供應線
第1圖為顯示頂部接觸/底部閘極場效電晶體之範例的結構示意圖；第2圖為顯示底部接觸/底部閘極場效電晶體之範例的結構示意圖；第3圖為顯示頂部接觸/頂部閘極場效電晶體之範例的結構示意圖；第4圖為顯示底部接觸/頂部閘極場效電晶體之範例的結構示意圖；第5圖為顯示作為本發明之系統之電視設備之範例的結構示意圖；第6圖為代表第5圖中之影像顯示裝置的圖式(第1部分)；第7圖為代表第5圖中之影像顯示裝置的圖式(第2部分)；第8圖為代表第5圖中之影像顯示裝置的圖式(第3部分)；第9圖為代表本發明之顯示元件之範例的圖式；第10圖為顯示在顯示元件中有機電致發光元件與場效電晶體之間的位置關係的範例的結構示意圖；第11圖為顯示在顯示元件中有機電致發光元件與場效電晶體之間的位置關係的另一範例的結構示意圖；第12圖為顯示有機電致發光元件之範例的結構示意圖；
第13圖為代表顯示控制裝置的圖式；第14圖為代表液晶顯示器的圖式；第15圖為代表第14圖中之顯示元件的圖式；第16圖為代表範例1之閘極絕緣層之X光繞射的測量結果的圖式；第17圖為代表範例1之轉換特性的圖式；第18圖為代表比較範例1之轉換特性的圖式；第19圖為代表比較範例2之轉換特性的圖式；第20圖為代表比較範例3之轉換特性的圖式；第21圖為代表比較範例4之轉換特性的圖式；第22圖為代表範例5之閘極絕緣層之X光繞射的測量結果的圖式；第23圖為代表比較範例5之轉換特性的圖式；第24圖為代表比較範例6及比較範例7之轉換特性的圖式；第25圖為代表範例2至5之轉換特性的圖式；第26圖為代表範例6至8之轉換特性的圖式；以及第27圖為代表範例9至11之轉換特性的圖式。
場效電晶體
本發明之場效電晶體包括一閘極電極、一源極電極、一汲極電極、一主動層以及一閘極絕緣層，且可依據其需要包括其他構件。
本發明具有提供具有以下特性之場效電晶體的目標：高移動率；源極與汲極之間電流的高開啟關閉比例；以及快速從關閉狀態上升至開啟狀態(亦即，轉換特性)。
本發明人為了達成上述之目標進行了深入的研究。為了達成上述的目標，本發明人發現了以下的方法是有效的：使用一主動層，其包括具有大於或等於4.0×1017/cm3載子密度的氧化物半導體；以及使用一閘極絕緣層，其包括一順電非晶氧化物，該順電非晶氧化物包括一為鹼土金屬的A群組元素以及一為選自由鎵(Ga)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭系元素所組成之群組的至少其中之一的B群組元素。具有大於或等於4.0×1017/cm3之相對高之載子密度的主動層在增加當電晶體在開啟(ON)狀態時源極與
汲極之間流動的電流值(亦即，ON電流之數值)是有效的。此外，本發明人具有以下的發現。特別地，為了達成快速從關閉(OFF)狀態上升至開啟狀態的特性，藉由通過閘極電壓有效地控制許多載子來控制閘極絕緣層的電子特性。亦即，在此情形中，包括一為鹼土金屬的A群組元素以及一為選自由鎵(Ga)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭系元素所組成之群組的至少其中之一的B群組元素的順電非晶氧化物係適用於閘極絕緣層的材料。使用包括上述材料的閘極絕緣層使藉由閘極絕緣層抑制漏電流為低的成為可能，以將OFF電流降低。因此，可達成具有高開啟關閉比例的電晶體。如上所述，可完成本發明。
依據本發明，可提供一具有以下特性的場效電晶體：高移動率；源極與汲極之間電流的高開啟關閉比例；以及快速從關閉狀態上升至開啟狀態(亦即，轉換特性)。
<閘極電極>
該閘極電極並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，只要該閘極電極係被配置以施加閘極電壓的電極。
該閘極電極的材料並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。材料的範例包括：金屬(例如：鉬(Mo)；鋁(Al)；金(Au)；銀(Ag)；及銅(Cu))及上述金屬的合金；透明導電氧化物，例如銦錫氧化物(ITO)和銻錫氧化物(ATO)；以及有機導體，例如聚乙烯二氧噻吩(polyethylene dioxythiophene,PEDOT)以及聚苯胺(polyaniline,PANI)。
該閘極電極的形成方法並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。該形成方法的範例包括：通過濺鍍方法或是浸鍍法形成一薄膜、以及通過光刻法將該薄膜圖案化的方法；以及通過例如噴墨印刷、奈米壓印、或凹版印刷的印刷製程直接地形成具有所需要形狀之薄膜的方法。
該閘極電極的平均厚度並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。然而，該閘極電極的平均厚度較佳在20nm至1μm之間，更佳在50nm至300nm之間。
<閘極絕緣層>
該閘極絕緣層係設置在閘極電極與主動層之間的一絕緣層。
該閘極絕緣層包括一順電非晶氧化物，該順電非晶氧化物包
括一為鹼土金屬(亦即，Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)的A群組元素以及一為選自由Ga、Sc、Y、鑭系元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)所組成之群組的至少其中之一的B群組元素。
包括於該閘極絕緣層中的鹼土金屬可獨立地或合併地使用。
在改善電晶體特性方面，該閘極絕緣層以一非晶材料形成是一較佳實施例。當該閘極絕緣層以晶狀材料形成時，因為顆粒邊界所產生之漏電流不能抑制係低的，導致電晶體特性的惡化。
同時，在電晶體之轉換特性的降低滯後方面，該閘極絕緣層必需為順電。除了電晶體用於記憶體以及其他應用之特定情形，通常，滯後的存在在使用電晶體之開關特性的裝置中並非合適的。
該順電為除了壓電、熱釋電及鐵電之外的一介電。換言之，順電指的是一介電，其既不藉由壓力產生極化也不在缺乏外部電場下具有自發極化。同時，壓電、熱釋電及鐵電需要為晶狀，以發揮它們的特性。亦即，當閘極絕緣層以非晶材料形成時，此閘極絕緣層自然地成為順電。
鹼土金屬氧化物輕易地與大氣中的水氣及二氧化碳接觸，以及輕易地成為氫氧化物及碳酸鹽。因此，鹼土金屬氧化物並不適合單獨地使用於電子裝置的應用。此外，例如Ga、Sc、Y、鑭系元素的簡單氧化物會輕易地轉化為晶體，而這在漏電流的產生上會有問題。然而，本發明人有了以下發現。特別地，包括一為鹼土金屬(亦即，Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra))的A群組元素以及一為選自Ga、Sc、Y、鑭系元素所組成之群組的至少其中之一的B群組元素的氧化物在大氣中為穩定的，且可形成許多組成之具有順電特性的非晶薄膜。因此，這些氧化物適用於該閘極絕緣層。鈰(Ce)特別地在鑭系元素中成為四價，且與鹼土金屬一起形成具有鈣鈦礦結構的晶體。因此，為了形成非晶相，較佳使用B群組元素，但非Ce。
雖然例如尖晶石結構的晶相對於包括鹼土金屬及Ga的氧化物是存在的，但相較於具有鈣鈦礦結構的晶體，這些晶體以特別高之溫度(通常，攝氏1000度以上)加熱時不會沉澱。此外，對於包括鹼土金屬及Sc、Y、鑭系元素之氧化物之穩定晶相的存在，沒有被提出任何資料。即使在高溫執行後處理，該晶體也很少以非晶相沉澱。此外，當包括鹼土金屬
及Ga、Sc、Y、鑭系元素之氧化物以三種以上之金屬元素形成時，一非晶相會更穩定。
為了準備具有高介電常數的薄膜，較佳的是增加例如Ba、Sr、Lu、La等元素的組成比例。
該閘極絕緣層較佳包括一C群組元素，其為選自Al、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta所組成之群組的至少其中之一。這可進一步地穩定一非晶相，以獲得熱穩定性及稠密性的改善。
該閘極絕緣層的介電常數較佳高於7.0，更佳高於8.0，再更佳高於9.0，因為當主動層具有大於或等於4.0×1017/cm3之高載子密度，可實現轉換特性的快速上升及高移動性。介電常數的上限並無特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。該介電常數較佳為50.0以下，更佳為30.0以下。
該介電常數的值可藉由測量電容之值來計算，該電容是由將絕緣層夾在電極薄膜之間所形成。
該閘極絕緣層的介電常數是根據A群組元素與B群組元素之間的比例來改變。因此，閘極絕緣層的配方的最佳化是一個較佳方法，以滿足所需要的介電常數。
在順電非晶氧化物中，A群組元素的總原子數量(NA)與B群組元素的總原子數量(NB)之間的原子比例(NA：NB)並不特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，但最佳是滿足以下的範圍。
NA：NB=(3到50)at%：(50到97)at%
於此，NA+NB=100at%。
在順電非晶氧化物中，A群組元素的總原子數量(NA)、B群組元素的總原子數量(NB)、以及C群組元素的總原子數量(NC)之間的原子比例(NA：NB：NC)並不特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，但最佳是滿足以下的範圍。
NA：NB：NC=(3到47)at%：(50到94)at%：(3到47)at%
於此，NA+NB+NC=100at%。
在該順電非晶氧化物中NA、NB、NC的比例可被計算，例如，藉由通過X光螢光光譜測定法、電子微探分析(EPMA)或感應偶合
電漿原子放射光譜(ICP-AES)來分析氧化物的陽離子元素。
上述材料在絕緣特性上是優秀的，並且具有高介電崩潰電壓及高介電常數。因此，當該材料被使用以形成該閘極絕緣層時，在施加閘極電壓時，藉由閘極絕緣層施加至主動層的電場可有效率地運作。因此，當在主動層中有許多載子時，要獲得具有快速從關閉狀態上升至開啟狀態之開關特性的優秀電晶體是可能的。此外，許多的載子可被有效地控制，因此，要獲得高開啟關閉比例(亦即，關閉電流是低的，開啟電流是高的)是可能的。此外，滯後之轉換曲線是小的(亦即，當閘極電壓從負值轉為正值時及當閘極電壓從正值轉為負值時，變化是小的)。此外，當該閘極絕緣層是非晶時，主動層與閘極絕緣層之間的介面要平滑且具有少數瑕疵是容易的。因此，載子可輕易地傳輸，以造成有利之電晶體特性的高移動性。
-閘極絕緣層之形成方法-
閘極絕緣層的形成方法並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。該形成方法的範例包括藉由真空處理形成薄膜的方法，例如，濺鍍法、脈衝雷射沉積法、化學氣相沉積法、或原子層沉積法，以及藉由光刻法圖案化薄膜。
此外，該閘極絕緣層可以以下述方式形成：準備一包括順電非晶氧化物之前驅物的塗覆溶液(用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液)；將該塗覆溶液塗覆及印刷至要被塗覆的目標；以及在合適的狀態下，將所獲得的產物烘焙。
--用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液--
用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液包括：一包括A群組元素的化合物；一包括B群組元素的化合物；一溶劑，較佳包括一包括C群組元素的化合物，可依據其需要進一步包括其他組成。
---包括A群組元素的化合物---
包括A群組元素的化合物的範例包括A群組元素的無機化合物以及A群組元素的有機化合物。在包括A群組元素的化合物中的A群組元素包括鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)。
A群組元素的無機化合物的範例包括：A群組元素的硝酸
鹽；A群組元素的硫酸鹽；A群組元素的氯化物；A群組元素的氟化物；A群組元素的溴化物；及A群組元素的碘化物。
A群組元素之硝酸鹽的範例包括硝酸鎂、硝酸鈣、硝酸鍶及硝酸鋇。
A群組元素之硫酸鹽的範例包括硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鍶及硫酸鋇。
A群組元素之氯化物的範例包括氯化鎂、氯化鈣、氯化鍶及氯化鋇。
A群組元素之氟化物的範例包括氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶及氟化鋇。
A群組元素之溴化物的範例包括溴化鎂、溴化鈣、溴化鍶及溴化鋇。
A群組元素之碘化物的範例包括碘化鎂、碘化鈣、碘化鍶及碘化鋇。
A群組元素的有機化合物並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，只要A群組元素的有機化合物包括該A群組元素及一有機基。該A群組元素及該有機基藉由例如離子鍵、共價鍵或配位鍵而鏈接。
該有機基並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。有機基的範例包括：可包括取代基的烷基；可包括取代基的烷氧基；可包括取代基的醯氧基；可包括取代基的苯基；可包括取代基的乙醯丙酮基；以及可包括取代基的磺酸鹽基。烷基的範例包括包含一至六個碳原子的烷基。烷氧基的範例包括包含一至六個碳原子的烷氧基。醯氧基的範例包括包含一至十個碳原子的醯氧基，醯氧基的某部份是由苯環(例如苯甲酸)所取代，醯氧基的某部份是由羥基(例如乳酸)所取代，以及醯氧基包括兩個以上的羰基(例如草酸及檸檬酸)。
A群組元素的有機化合物的範例包括：甲氧化鎂；乙氧化鎂；二乙基鎂；乙酸鎂；甲酸鎂；乙醯丙酮鎂；2-乙基己酸鎂；乳酸鎂；環烷酸鎂；檸檬酸鎂；水楊酸鎂；苯甲酸鎂；草酸鎂；三氟甲烷磺酸鎂；甲氧化鈣；乙氧化鈣；乙酸鈣；甲酸鈣；乙醯丙酮鈣；乙酸乙脂鈣(calcium dipivaloyl methanate)；2-乙基己酸鈣；乳酸鈣；環烷酸鈣；檸檬酸鈣；水
楊酸鈣；新癸酸鈣；苯甲酸鈣；草酸鈣；鍶酸四異丙酯；乙酸鍶；甲酸鍶；乙醯丙酮鍶；2-乙基己酸鍶；乳酸鍶；環烷酸鍶；水楊酸鍶；草酸鍶；乙氧化鋇；鋇酸四異丙酯；乙酸鋇；甲酸鋇；乙醯丙酮鋇；2-乙基己酸鋇；乳酸鋇；環烷酸鋇；新癸酸鋇；草酸鋇；苯甲酸鋇；以及三氟甲烷磺酸鋇。
在用於形成閘極絕緣層的該塗覆溶液中包括A群組元素的化合物的數量並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。
---包括B群組元素之化合物---
B組元素的範例包括鎵(Ga)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)。
包括B群組元素的化合物的範例包括B組元素的無機化合物以及B群組元素的有機化合物。
B組元素的無機化合物的範例包括：B群組元素的硝酸鹽；B群組元素的硫酸鹽；B群組元素的氯化物；B群組元素的氟化物；B群組元素的溴化物；以及B群組元素的碘化物。
B群組元素的硝酸鹽的範例包括硝酸鎵、硝酸鈧、硝酸釔、硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鐠、硝酸釹、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸鋱、硝酸鏑、硝酸鈥、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿、硝酸鎦。
B群組元素的硫酸鹽的範例包括硫酸鎵、硫酸鈧、硫酸釔、硫酸鑭、硫酸鈰、硫酸鐠、硫酸釹、硫酸釤、硫酸銪、硫酸釓、硫酸鋱、硫酸鏑、硫酸鈥、硫酸鉺、硫酸銩、硫酸鐿、硫酸鎦。
B群組元素的氟化物的範例包括氟化鎵、氟化鈧、氟化釔、氟化鑭、氟化鈰、氟化鐠、氟化釹、氟化釤、氟化銪、氟化釓、氟化鋱、氟化鏑、氟化鈥、氟化鉺、氟化銩、氟化鐿、氟化鎦。
B群組元素的氯化物的範例包括氯化鎵、氯化鈧、氯化釔、氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱、氯化鏑、氯化鈥、氯化鉺、氯化銩、氯化鐿、氯化鎦。
B群組元素的溴化物的範例包括溴化鎵、溴化鈧、溴化釔、溴化鑭、溴化鈰、溴化鐠、溴化釹、溴化釤、溴化銪、溴化釓、溴化鋱、
溴化鏑、溴化鈥、溴化鉺、溴化銩、溴化鐿、溴化鎦。
B群組元素的碘化物的範例包括碘化鎵、碘化鈧、碘化釔、碘化鑭、碘化鈰、碘化鐠、碘化釹、碘化釤、碘化銪、碘化釓、碘化鋱、碘化鏑、碘化鈥、碘化鉺、碘化銩、碘化鐿、碘化鎦。
B群組元素的有機化合物並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，只要B群組元素的有機化合物包括該B群組元素及一有機基。該B群組元素及該有機基藉由例如離子鍵、共價鍵或配位鍵而鏈接。
該有機基並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。有機基的範例包括：可包括取代基的烷基；可包括取代基的烷氧基；可包括取代基的醯氧基；可包括取代基的乙醯丙酮基；以及可包括取代基的環戊二烯基。烷基的範例包括包含一至六個碳原子的烷基。烷氧基的範例包括包含一至六個碳原子的烷氧基。醯氧基之範例包括包含一至十個碳原子的醯氧基。
B群組元素的有機化合物的範例包括：乙醯丙酮鎵；異丙醇鈧；乙酸鈧；三環戊二烯鈧；異丙醇釔；2-乙基己酸釔；三乙醯丙酮釔；三環戊二烯釔；異丙醇鑭；2-乙基己酸鑭(lanthanum2-ethylhexate)；三乙醯丙酮鑭；三環戊二烯鑭；2-乙基己酸鈰；三乙醯丙酮鈰；三環戊二烯鈰；異丙醇鐠；草酸鐠；三乙醯丙酮鐠；三環戊二烯鐠；異丙醇釹；2-乙基己酸釹；三氟甲烷磺酸釹；三異丙基環戊二烯釹；三乙基環戊二烯鉅；異丙醇釤；2-乙基己酸釤；三乙醯丙酮釤；三環戊二烯釤；2-乙基己酸銪；三乙醯丙酮銪；三乙基環戊二烯銪；異丙醇釓；2-乙基己酸釓；三乙醯丙酮釓；三環戊二烯釓；乙酸鋱；三乙醯丙酮鋱；三環戊二烯鋱；異丙醇鏑；乙酸鏑；三乙醯丙酮鏑；三乙基環戊二烯鏑；異丙醇鈥；乙酸鈥；三環戊二烯鈥；異丙醇鉺；乙酸鉺；三乙醯丙酮鉺；三環戊二烯鉺；乙酸銩；三乙醯丙酮銩；三環戊二烯銩；異丙醇鐿；乙酸鐿；三乙醯丙酮鐿；三環戊二烯鐿；草酸鎦；及三乙基環戊二烯鎦。
在用於形成閘極絕緣層的該塗覆溶液中包括B群組元素的化合物的數量並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。
---包括C群組元素的化合物---
C組元素的範例包括鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、
鈮(Nb)、鉭(Ta)。
包括C群組元素的化合物的範例包括C組元素的無機化合物以及C群組元素的有機化合物。
C組元素之無機化合物的範例包括：C群組元素的硝酸鹽；C群組元素的硫酸鹽；C群組元素的氯化物；C群組元素的氟化物；C群組元素的溴化物；以及C群組元素的碘化物。
C群組元素的有機化合物並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，只要C群組元素的有機化合物包括該C群組元素及一有機基。該C群組元素及該有機基藉由例如離子鍵、共價鍵或配位鍵而鏈接。
該有機基並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。有機基的範例包括：可包括取代基的烷基；可包括取代基的烷氧基；可包括取代基的醯氧基；可包括取代基的乙醯丙酮基；以及可包括取代基的環戊二烯基。烷基的範例包括包含一至六個碳原子的烷基。烷氧基的範例包括包含一至六個碳原子的烷氧基。醯氧基的範例包括包含一至十個碳原子的醯氧基。
在用於形成閘極絕緣層的該塗覆溶液中包括C群組元素的化合物的數量並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。
---溶劑---
該溶劑並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，只要該溶劑可穩定地溶解或分散該等化合物。該溶劑的範例包括：甲苯；二甲苯；均三甲苯；異丙基甲苯；戊基苯；十二基苯；聯環己烷；環己基苯；癸烷；十一烷；十二烷；十三烷；十四烷；十五烷；四氫化萘；十氫萘；苯甲酸乙酯；N,N-二甲基甲醯胺；碳酸丙烯酯；2-乙基己酸；礦精；二甲基丙烯尿；4-丁內酯；乙二醇單甲醚；乙二醇；丙二醇；異丙醇；甲醇；以及水。
在用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液中溶劑的數量並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。
在用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液中包括A群組元素的化合物與包括B群組元素的化合物之間的組成比例並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，但較佳滿足以下的範圍。
亦即，在各個化合物中A群組元素的總原子數量(NA)與B群組元素的總原子數量(NB)之間的原子比例(NA：NB)方面，組成比例較佳落在以下的範圍。
NA：NB=(3到50)at%：(50到97)at%
於此，NA+NB=100at%。
在用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液中包括A群組元素的化合物、包括B群組元素的化合物、包括C群組元素的化合物之間的組成比例並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，但較佳滿足以下的範圍。
亦即，在各個化合物中A群組元素的總原子數量(NA)、B群組元素的總原子數量(NB)、C群組元素的總原子數量(NC)的原子比例(NA：NB：NC)方面，組成比例較佳落在以下的範圍。
NA：NB：NC=(3到47)at%：(50到94)at%：(3到47)at%
--使用用於形成閘極絕緣層之塗覆溶液形成閘極絕緣層的方法--
以下將描述使用用於形成閘極絕緣層之塗覆溶液形成閘極絕緣層的方法的一範例。用於形成閘極絕緣層的方法包括一塗覆步驟及一熱處理步驟，且進一步依據需要包括其他步驟。
該塗覆步驟並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，只要該塗覆步驟為將用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液塗覆在要被塗覆的目標的步驟。該塗覆步驟並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。例如，該塗覆可以下述方式執行。特別地，一薄膜藉由一溶液程序來形成以及藉由一光刻法而被圖案化。替換地，通過一印刷製程(例如：噴墨印刷；奈米壓印；或凹版印刷)直接地形成具有所需要形狀的薄膜。該溶液程序的包括浸鍍法、旋鍍法、晶片塗覆法以及噴印法。
該熱處理步驟並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，只要該熱處理步驟為使塗覆在要被塗覆的目標上之用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液遭受熱處理的步驟。在此，當執行該熱處理步驟時，塗覆在要被塗覆的目標之用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液會被風乾。藉由該熱處理步驟，使該溶液乾燥以及產生順電非晶氧化物。
在該熱處理步驟中，較佳地，以不同溫度執行溶劑的蒸發(以
下稱為「蒸發處理」)以及順電非晶氧化物的產生(以下稱為「產生處理」)。特別地，較佳在溶劑的蒸發之後，將溫度升高以產生順電非晶氧化物。在產生順電非晶氧化物時，例如，包括A群組元素的化合物、包括B群組元素的化合物以及包括C群組元素的化合物被分解。
蒸發處理的溫度並未特別地限制，且可依據所包含的溶劑而適當地選擇。例如，蒸發處理的溫度為攝氏80度至攝氏180度。在蒸發方面，使用真空烘箱以降低所需的溫度是有效的。
蒸發處理的時間並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。例如，蒸發處理的時間為一分鐘至一小時。
產生處理的溫度並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。產生處理的溫度較佳為攝氏100度但低於攝氏550度，更佳在攝氏200度至攝氏500度。產生處理的時間並未特別地限制，且可依據所其需要而適當地選擇。例如，產生處理的時間為一小時至五小時。
要注意的是，在該熱處理步驟中，蒸發處理及產生處理可持續地執行或者可以以複數個步驟之分開的方式來執行。
熱處理的方法並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。熱處理的方法的範例包括加熱要被塗覆之目標的方法。熱處理的大氣環境並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。然而，該大氣環境較佳為一氧氣環境。當熱處理在氧氣環境執行時，分解的產物可快速地排至系統的外部，且可加速順電非晶氧化物的產生。
在熱處理步驟中，關於加速產生處理的反應，在該蒸發處理後，將具有波長400nm或更短的紫外線施加至材料是有效的。在蒸發處理後，施加具有波長400nm或更短的紫外線能將包含在材料中之有機材料的化學鍵分開，並且可使該有機材料分解。因此，可有效地形成該順電非晶氧化物。具有波長400nm或更短的紫外線並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。紫外線的範例包括具有222nm波長之從準分子燈放射的紫外線。同時，較佳地，也可施加臭氧以替換紫外線，或將臭氧與紫外線一起施加。在蒸發處理後施加臭氧會加速氧化物的產生。
該閘極絕緣層的平均厚度並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇，但較佳在50nm至3μm之間，更佳在100nm至1μm之間。
<主動層>
主動層為被設置以相鄰於源極電極及汲極電極的一層。
主動層為一具有大於或等於4.0×1017/cm3載子密度的氧化物半導體。載子密度更佳為大於或等於1.0×1018/cm3。載子密度的上限可依據其需要而適當地選擇，但較佳為小於或等於1.0×1021/cm3，更佳為小於或等於1.0×1020/cm3。這是因為當載子的數量過多時，藉由閘極電壓的控制無法很好地運作。
本發明的電晶體藉由將具有高載子密度的氧化物半導體整合至主動層中而具有一高數值的開啟電流，並且因為由前述材料所形成的閘極絕緣層使其有效地控制許多載子而具有快速上升及高移動性的特性。
該載子密度可藉由氧化物半導體薄膜的霍爾量測來測量。調整主動層之載子密度的方法並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。該方法的範例包括在薄膜形成程序時，調整氧化物的配方及調整加熱溫度及大氣環境情況。
一較佳的態樣就是主動層為一N型氧化物半導體，其選自由In、Zn、Sn、Ti所組成之群組的至少其中之一。
此外，較佳的是，N型氧化物半導體經過至少一摻雜物的替代性摻雜，該摻雜物為選自由二價陽離子、三價陽離子、四價陽離子、五價陽離子、六價陽離子、七價陽離子、八價陽離子所組成的群組，以及在摻雜物排除於金屬離子的情況下，該摻雜物的原子價大於構成該N型氧化物半導體之一金屬離子的原子價。在此，該替換性摻雜可被稱為N型摻雜。
在遭受替換性摻雜的N型氧化物半導體中，構成該N型氧化物半導體的部份金屬離子(其為母相)被具有高於金屬離子之原子價之一更高原子價的摻雜物所替代，並且因為原子價的差異而產生之多餘的電子被釋放以作為N型導電載子。在由替換性摻雜所產生之載子電子負責半導體特性的情況下，半導體特性會更穩定。其原因如下。特別地，當氧氣在半導體與外部(大氣環境或相鄰層)之間互換時，藉由遭受影響(例如，氧化還原反應及薄膜表面之氧氣的吸收)，歸因氧氣空缺之載子電子的數量可輕易地被更改。同時，在例如狀態改變的影響中，歸因替換性摻雜之載子電子的數量相對地自由。
此外，歸因替換性摻雜之載子電子的數量可被有利地控制，以及可達成一期望的載子濃度，而這是一優勢。如上所述，氧氣相對地在半導體中移進移出，因此，要將氧氣的數量控制準確地控制或維持至一預定值是困難的。同時，藉由適當地選擇摻雜元素的類型及摻雜量，歸因替換性摻雜之載子電子的數量可被容易地及準確定控制。
本發明的場效電晶體的主動層具有大於或等於4.0×1017/cm3的載子密度。較佳地，主動層可藉由適當地選擇摻雜元素的類型及數量而達成前述的載子密度。較佳地，藉由調整薄膜形成程序的配方及條件，主動層中的氧氣空缺可盡量降低，並且載子主要是通過替換性摻雜來產生。
為了降低主動層中的氧氣空缺，在N型氧化物半導體層(主動層)的薄膜形成程序時，將更多氧氣原子引進薄膜中是有效的。例如，在當N型氧化物半導體層通過濺鍍法形成時，藉由在濺鍍時增加大氣環境中氧氣的濃度，可形成一具有更低氧氣空缺的薄膜。替換地，在當N型氧化物半導體層藉由塗覆及烘焙該塗覆溶液形成時，藉由在烘焙時增加大氣環境中氧氣的濃度，可形成具有更低氧氣空缺的薄膜。
此外，根據N型氧化物半導體的配方，氧氣空缺的數量可被降低。例如，藉由引進一特定數量之具有高親氧的金屬元素(例如，Si、Ge、Zr、Hf、Al、Ga、Sc、Y、Ln及鹼土金屬)，氧氣空缺的產生可被抑制。
摻雜物的類型根據離子半徑、配位數以及軌道能量被較佳地選擇。摻雜物的濃度根據母相的材料、摻雜物的類型、由摻雜物所替換的場域、薄膜形成程序及所期望的電晶體特性被適當地選擇。
理論上，當一個原子被替換時所產生之電子的數量為陽離子(亦即，摻雜物)的原子價減去構成N型氧化物半導體之母相之金屬原子的原子價所獲得的數值。亦即，摻雜物的原子價較佳地大，以在更小的摻雜數量時產生相同數量的電子。此外，摻雜物的原子價與構成N型氧化物半導體之母相之金屬原子的原子價的差異較佳地要更大。當摻雜物過多地存在時，晶體結構及原子排列會被干擾，這會阻礙載子電子的移動。據此，一較佳實施例是以盡量小的摻雜數量，產生必須及足夠的載子電子數量。
此外，一較佳實施例是所選的摻雜物具有相似於要被替代之
原子之半徑的離子半徑。這可導致替換效率的改善且防止不需要之摻雜物不對載子產生有貢獻及惡化電晶體特性。
藉由摻雜而產生載子的效率是根據電晶體生產時之各種程序條件，因此，要選擇可以改善載子產生效率的程序條件也是重要的。例如，藉由適當地選擇以下條件，一期望載子濃度可以以更小摻雜數量來達成：當N型氧化物半導體層藉由濺鍍形成時，基板的溫度；當N型氧化物半導體層藉由塗覆及烘焙該塗覆溶液形成時，烘焙的溫度；以及在N型氧化物半導體層形成後，執行退火的溫度。
摻雜物的濃度並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。在移動性及上升特性方面，摻雜物的濃度較佳在0.01at%至10at%，更佳在0.01at%至5at%，再更佳在0.05at%至2at%。在此，「at%」代表的是摻雜物的原子數量對摻雜物的原子數量與半導體中要被摻雜物替換之金屬元素的原子數量(亦即，被摻雜物替換的金屬元素且被整合至N型氧化物半導體的莫耳數)的總和(100%)的比例。藉由調整滿足前述範圍的摻雜數量及適當地設定該程序條件，該氧化物半導體可具有4.0×1017/cm3的載子濃度以及0.1cm2/Vs的載子移動率。這樣的氧化物半導體較佳使用於本發明之場效電晶體的主動層。
為了讓替換性摻雜有效地運作，形成主動層的N型氧化物半導體較佳為單晶或多晶的狀態。即使在當N型氧化物半導體的繞射峰值不被X光繞射所觀察以及長距級數(long-distance order)不存在時的情況時(通常，這樣的狀態稱為非晶狀態)，N型氧化物半導體較佳具有一剛性結構，原子在其中以短距離有序地排列。上述的結構因為以下的原因而是較佳的。特別地，在要作為母相的氧化物半導體是高非晶材料的情況中，該結構是改變至一區域性穩定狀態，並且即使在替換性摻雜後也不產生載子。在氧化物具有剛性結構的情況中，氧氣配位多面體(例如，WO6或InO6八面體)以及其鏈接部份(例如，InO6邊緣分享鏈)被維持，以及替換性摻雜有效地運作。在這結構中，獨特於非晶狀態之淺態能階(tail state)的密度是小的，因此，次能隙吸收(sub-gap absorption)是小的。結果，具有以上結構之材料的光惡化是小於高非晶材料。
即使當N型氧化物半導體在長距級數存在之單晶或多晶狀
態時，摻雜也類似地有效。在傳導能帶以重金屬離子之4s、5s、6s能帶形成時，來自晶粒邊界之影響是小的，並且即使在多晶狀態時，也可獲得優秀之特性。在過多之摻雜數量及摻雜物在晶粒邊界分離時，降低摻雜物的濃度是較佳的。另外，在溫度攝氏200度至攝氏300度執行後退火也是較佳的，以改善源極及汲極電極與主動層之間的貼附及電性接觸。此外，可在更高溫度執行退火，以增強結晶度。
依據本發明人所實施的研究，當一氧化物包括選自由In、Zn、Sn、Ti所組成的群組之至少其中之一作為N型氧化物半導體的母相時，替換性摻雜更有效地運作，以獲得更優秀的電晶體特性。
如上所述，為了降低氧氣空缺，在主動層中包括高親氧的元素是有效的。具有高親氧的元素為Si、Ge、Zr、Hf、Al、Ga、Sc、Y、Ln或鹼土金屬。
用於形成主動層的方法並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。
藉由在形成主動層時，將摻雜物的原料加至母層的原料，可輕易地執行替換性摻雜。例如，當主動層藉由濺鍍法形成時，可使用一靶材，其包括一摻雜元素以一預定濃度附加的母相。在預定摻雜數量是小的(例如，0.2at%或更低)時，要均勻地將如此小的數量的原子以一精確的數量整合至整個靶材是困難的。
在控制摻雜數量方面，較佳藉由一塗覆程序形成一主動層。在該塗覆程序中，用於形成N型氧化物半導體的塗覆溶液包括半導體的原料化合物、包括要作為摻雜物的元素的化合物(包括摻雜元素的化合物)以及一溶劑，該塗覆溶液被藉由塗覆程序塗覆至要被塗覆的目標，以及被烘焙以形成主動層。當包括摻雜元素的化合物對半導體的原料化合物的混合比例滿足一期望摻雜數量，可實現一期望的摻雜。包括摻雜元素的化合物可以輕易地被增加至該塗覆溶液，以使摻雜物的數量成為0.2at%或更低(亦即，非常小的數量)以及可被均勻地攪拌。因此，發現塗覆程序是更適用於形成已經經歷替換性摻雜之N型氧化物半導體的方法。
<源極電極及汲極電極>
源極電極及汲極電極並未特別地限制，且可依其需要而適當
地選擇，只要他們為被配置以將電流取出的電極。
源極電極及汲極電極的材料並未特別地限制，以及可依其需要而適當地選擇。材料的範例包括：金屬(例如，Mo、Al、Ag)及這些金屬的合金；透明導電氧化物，例如銦錫氧化物(ITO)及銻錫氧化物(ATO)；以及有機導體，例如聚乙烯二氧噻吩(polyethylene dioxythiophene,PEDOT)以及聚苯胺(polyaniline,PANI)。
源極電極及汲極電極的形成方法並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。該形成方法的範例包括如對閘極電極所描述之相同形成方法。
源極電極及汲極電極的平均厚度並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。然而，源極電極及汲極電極的平均厚度較佳在20nm至1μm之間，更佳在50nm至300nm之間。
<絕緣層(鈍化層)>
絕緣層(鈍化層)設置在選自由源極電極、汲極電極以及主動層所組成的群組的至少其中之一之上的配置是電晶體的較佳實施。這樣的絕緣層通常扮演所謂的鈍化層的角色，被配置以防止源極電極、汲極電極以及主動層通過與大氣中之氧氣或水氣直接地接觸而改變特性。此外，在使用場效電晶體的顯示裝置中，例如，包括一發射層的顯示元件可被設置在電晶體上。在該情形中，這樣的絕緣層可作為一平坦化的薄膜，其被配置以承受由電晶體形狀所造成的高低差異，以平坦化該表面。
絕緣層的材料並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。材料的範例包括已經廣泛用於量產的材料(例如，SiO2、SiON、Sinx)以及有機材料(例如，聚亞醯胺及氟樹脂)。
場效電晶體的結構並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。場效電晶體的結構的範例包括頂部接觸/底部閘極場效電晶體(第1圖)、底部接觸/底部閘極場效電晶體(第2圖)、頂部接觸/頂部閘極場效電晶體(第3圖)以及底部接觸/頂部閘極場效電晶體(第4圖)。
在第1圖至第4圖中，元件符號21代表一基板、元件符號22代表一主動層、元件符號23代表一源極電極、元件符號24代表一汲極電極、元件符號25代表一閘極絕緣層以及元件符號26代表一閘極電極。
前述的絕緣層(鈍化層)並不包括在這些圖式中。
該場效電晶體可適於使用在以下描述的顯示元件，但該場效電晶體的使用並不限於顯示元件。例如，該場效電晶體可被用於晶片卡(IC card)以及識別標記(ID tag)。
<產生場效電晶體的方法>
將描述用於產生場效電晶體的方法的範例。
首先，將一閘極電極形成在一基板上。
該基板的形狀、結構及尺寸並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。
該基板的材料並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。該材料的範例包括玻璃及塑料。
該玻璃並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。該玻璃的範例包括無鹼玻璃及矽玻璃。
該塑料並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。該塑料的範例包括聚碳酸酯(PC)、聚亞醯胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚對荼二甲酸乙二酯(PEN)。
要留意的是，較佳在基板上執行預處理(例如，氧電漿、紫外線臭氧、紫外線放射清洗)，以清結基板的表面以及改善貼附性。
接著，將一閘極絕緣層形成在該閘極電極上。
接著，由一氧化物半導體所形成的主動層被形成在通道區域中以及形成在該閘極絕緣層上。
接著，將一源極電極及一汲極電極以彼此間隔的方式形成在該閘極絕緣層上，以在該主動層對面。
在上述的方式中，產生該場效電晶體。依據上述的產生方法，例如，產生如第1圖所示的頂部接觸/底部閘極場效電晶體。
(顯示元件)
本發明的顯示元件至少包括：一光控制元件；以及一驅動電路，被配置以驅動該光控制元件。該顯示元件依據其需要進一步包括其他構件。
<光控制元件>
該光控制元件並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇，只要該光控制元件為被配置以依據一驅動信號控制一光輸出的元件。該光控制元件的範例包括電致發光元件、電致變色元件、液晶元件、電泳元件以及電濕元件。
<驅動電路>
該驅動電路並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇，只要該驅動電路包括本發明的場效電晶體。
<其他構件>
該其他構件並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。
因為該顯示元件包括本發明的場效電晶體，該顯示元件可以以高速驅動以及可達成長壽命及低功耗。
(影像顯示裝置)
本發明的影像顯示裝置至少包括：複數個顯示元件；複數條導線；以及一顯示控制裝置。該影像顯示裝置依據其需要進一步包括其他構件。
<複數個顯示元件>
該等顯示元件並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇，只要該等顯示元件為以矩陣形式佈置之本發明的顯示元件。
<複數條導線>
該等導線並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇，只要該等導線為被配置以分別對複數個顯示元件中之場效電晶體施加閘極電壓以及信號電壓的導線。
<顯示控制裝置>
該顯示控制裝置並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇，只要該顯示控制裝置為被配置以經由對應至影像資料之該等導線分別控制場效電晶體的閘極電壓以及信號電壓的裝置。
<其他構件>
該其他構件並未特別地限制，且可依其需要而適當地選擇。
因為該影像顯示裝置包括本發明的顯示元件，可降低元件之間的差異以及可以以大尺寸顯示器顯示高品質影像。
(系統)
本發明的系統至少包括本發明的影像顯示裝置以及一影像資料產生裝置。
該影像資料產生裝置被配置以根據要被顯示的影像資訊產生影像資料，以及將該影像資料輸出至該影像顯示裝置。
因為該系統包括本發明的影像顯示裝置，可顯示高解析度的影像資訊。
以下將參考所附圖式描述本發明的顯示元件、影像顯示裝置、以及系統。
首先，將參考第5圖，描述作為本發明系統的電視裝置。要注意的是，第5圖所提出的配置是一範例，並且作為發明系統的電視裝置並不限制於第5圖所提出的配置。
在第5圖中，一電視裝置100包括：一主控制裝置101；一調諧器103；一交流至直流轉換器(ADC)104；一解調電路105；一傳輸流(TS)解碼器106；一音訊解碼器111；一直流至交流轉換器(DAC)112；一音訊輸出電路113；一揚聲器114；一影像解碼器121；一影像及螢幕顯示(OSD)合成電路122；一影像輸出電路123；一影像顯示裝置124；一螢幕顯示繪圖電路125；一記憶體131；一操作裝置132；一驅動介面141；一硬碟裝置142；一光碟裝置143；一紅外線光學接收器151；以及一通訊控制單元152。
影像解碼器121、影像及螢幕顯示合成電路122、影像輸出電路123、影像顯示裝置124以及螢幕顯示繪圖電路125構成該影像資料產生裝置。
主控制器101包括一中央處理器、一快閃唯讀記憶體以及一隨機存取記憶體。主控制器101被配置以控制整個電視裝置100。
該快閃唯讀記憶體儲存例如：一以編碼寫入的程式，其可以被中央處理器解碼；以及各種用於中央處理器之程序的資料。
同時，該隨機存取記憶體為一用於操作的記憶體。
調諧器103被配置以選擇來自一天線210所接收之廣播信號的一預定頻道。
交流至直流轉換器104被配置以將調諧器103的輸出信號(即，類比信號)轉換為數位資訊。
解調電路105被配置以將來自交流至直流轉換器104的數位資訊解調。
傳輸流解碼器106被配置以將解調電路105的輸出信號執行傳輸流解碼，以將該輸出信號分成音訊資訊及影像資訊。
音訊解碼器111被配置以將來自傳輸流解碼器106的音訊資訊解碼。
直流至交流轉換器112被配置以將音訊解碼器111的輸出信號轉換成一類比信號。
音訊輸出電路113被配置將直流至交流轉換器112的輸出信號輸出至揚聲器114。
影像解碼器121被配置以將來自傳輸流解碼器106的影像資訊解碼。
影像及螢幕顯示合成電路122被配置以將影像解碼器121的輸出信號以及螢幕顯示繪圖電路125的輸出信號合成。
影像輸出電路123被配置以將影像及螢幕顯示合成電路122的輸出信號輸出至影像顯示裝置124。
螢幕顯示繪圖電路125包括一字元產生器，該字元產生器被配置以在影像顯示裝置124的螢幕上顯示字元及圖形。螢幕顯示繪圖電路125被配置以依據來自操作裝置132或紅外線光學接收器151的指令產生一包括顯示資訊的信號。
記憶體131被配置以暫時地儲存視聽(audio-visual,AV)資料。
操作裝置132包括一輸入媒介(圖未示)，例如，控制面板。操作裝置132被配置以將由使用者輸入之各類資訊告知主控制器101。
驅動介面141可為一互動通訊介面。驅動介面141的一範例為執行AT附件封包介面的介面。
硬碟裝置142包括，例如：一硬碟；以及一驅動裝置，用於驅動該硬碟。該驅動裝置被配置以在該硬碟中記錄資料，以及重新產生記
錄在該硬碟中的資料。
光碟裝置143被配置以在該光碟中記錄資料(例如，DVD)，以及重新產生記錄在該光碟上的資料。
紅外線光學接收器151被配置以接收來自一遠端控制傳輸器220的一光學信號，以及將該接收的光學信號回報給主控制器101。
通訊控制器152被配置以控制與網路的通訊。可藉由網路取得各類型的資訊。
第6圖為顯示本發明之影像顯示裝置的結構示意圖。
在第6圖中，影像顯示裝置124包括一顯示單元300以及一顯示控制裝置400。
如第7圖所示，顯示單元300包括一顯示器310，在該顯示器310中，複數個顯示元件302以矩陣的方式(第7圖中之數字「n」×數字「m」)配置。
如第8圖所示，顯示器310包括n條掃描線(X0,X1,X2,X3,...,Xn-2,Xn-1)、m條資料線(Y0,Y1,Y2,Y3,...,Yn-2,Yn-1)以及m條電流供應線(Y0i,Y1i,Y2i,Y3i,...,Ym-1i)，該等n條掃描線沿X軸方向以相等間隔的方式佈置，該等m條資料線沿Y軸方向以相等間隔的方式佈置，該等m條電流供應線沿Y軸方向以相等間隔的方式佈置。
該等顯示元件中的每一個可由各個掃描線及各個資料線所識別。
以下將參考第9圖，描述本發明的顯示元件。
第9圖為顯示本發明之顯示元件的結構示意圖。
如第9圖所示，該顯示元件包括：一有機電致發光元件350；以及一驅動電路320，被配置以使有機電致發光元件350發光。驅動電路320為一2Tr-1C的電流驅動基本電路，但驅動電路320並不受限於上述的電路。特別地，顯示器310為一所謂主動式矩陣系統之有機電致發光顯示器。
第10圖顯示在顯示元件320中有機電致發光元件350與作為驅動電路的場效電晶體20之間的位置關係的範例。在第10圖中，有機電致發光元件350被設置以相鄰於場效電晶體20。要留意的是，一場效電
晶體10與一電容(圖未示)同樣地形成在相同的基板上。
雖然在第10圖中沒有顯示一鈍化層，但該鈍化層合適地設置在主動層22上或在主動層22上方。該鈍化層之材料的範例可適當地從SiO2、SiON、Sinx、Al2O3以及含氟聚合物選擇。
如第11圖所示，有機電致發光元件350可設置在場效電晶體20上。在這結構的情形中，閘極電極26需要具有透明度。因此，使用一導電透明氧化物(例如，ITO、In2O3、SnO2、ZnO、加入Ga之ZnO、加入Al之ZnO及加入Sb之SnO2)作為閘極電極26。要留意的是，元件符號360為一層間絕緣層(一校平薄膜)。可使用聚亞醯氨或丙烯酸酯樹脂作為該層間絕緣層。
第12圖為顯示有機電致發光元件之範例的結構示意圖。
在第12圖中，有機電致發光元件350包括：一陰極312；一陽極314；以及一有機電致發光薄膜層340。
陰極312的材料並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。該材料的範例包括鋁、鎂銀合金、鋁鋰合金、或ITO。要留意的是，鎂銀合金具有一足夠大的厚度時會成為高反射性的電極，以及鎂銀合金的一極薄薄膜(約低於20nm)會成為半透明電極。在第12圖中，當陰極是一透明電極或一半透明電極時，光可從陰極側取出。
陽極314的材料並未特別地限制，且可依據其需要而適當地選擇。材料的範例包括ITO、IZO或銀釹合金。要留意的是，當使用銀合金時，做成的電極會成為高反射性的電極，這適於將光從陰極側取出。
有機電致發光薄膜層340包括一電子傳輸層342、一發光層344以及一電洞傳輸層346。電子傳輸層342耦合至陰極312，以及電洞傳輸層346耦合至陽極314。當一預定電壓施加至陰極312與陽極314之間時，發光層344發光。
電子傳輸層342及發光層344可形成一單一層。此外，一電子注入層可設置在電子傳輸層342與陰極312之間。此外，一電洞注入層可設置在電洞傳輸層346與陽極314之間。
上述之有機電致發光元件是所謂的底部發光有機電致發光元件，在其中，光從基板側被取出。然而，該有機電致發光元件可為一頂
部發光有機電致發光元件，在其中，光從基板的相對側被取出。
將描述在第9圖中的驅動電路320。
驅動電路320包括：兩個場效電晶體10、20；以及一電容30。
場效電晶體10作為一開關元件。場效電晶體10的閘極電極G耦合至一預定掃描線，以及場效電晶體10的源極電極S耦合至一預定資料線。此外，場效電晶體10的汲極電極D耦合至電容30的一端子。
場效電晶體20被配置以供應一電流至有機電致發光元件350。場效電晶體20的閘極電極G耦合至場效電晶體10的汲極電極D。場效電晶體20的汲極電極D耦合至有機電致發光元件350的陽極314以及場效電晶體20的源極電極S耦合至一預定電流供應線。
電容30被配置以記憶場效電晶體10的狀態(例如，資料)。電容30的另外一端子耦合至一預定電流供應線。
當場效電晶體10進入開啟(ON)狀態，影像資料經由信號線Y2儲存在電容30中。即使在場效電晶體10進入關閉(OFF)狀態時，有機電致發光元件350藉由維持對應至影像資料之場效電晶體20的開啟(ON)狀態來驅動。
第13圖為顯示本發明之影像顯示裝置之另一範例的結構示意圖。
在第13圖中，該影像顯示裝置包括顯示元件302、複數條導線(包括掃描線、資料線及電流供應線)以及一顯示控制裝置400。
顯示控制裝置400包括一影像資料處理電路402、一掃描線驅動電路404以及一資料線驅動電路406。
影像資料處理電路402根據一影像輸出電路123的輸出信號判定在顯示器中複數個顯示元件302的亮度。
掃描線驅動電路404獨立地依據影像資料處理電路402的指令施加電壓至n條掃描線。
資料線驅動電路406獨立地依據影像資料處理電路402的指令施加電壓至m條資料線。
在上述之實施例中，描述的是當該光控制元件是一有機電致
發光元件的情形，但本發明不限於上述情形。例如，該光控制元件可為一電致變色元件。在這情形中，該顯示器為一電致變色顯示器。
該光控制元件可為一液晶元件。在這情形中，該顯示器為一液晶顯示器。如第14圖所示，不需要對顯示元件302’提供一電流供應線。如第15圖所示，驅動電路320’可以以一場效電晶體40產生，其類似於各個場效電晶體10、20。在場效電晶體40中，閘極電極G耦合至一預定掃描線，以及源極電極S耦合至一預定資料線。此外，汲極電極D耦合至一液晶元件370的一電容361以及一像素電極。
該光控制元件可為一電泳元件、一無機電致發光元件或一電濕元件。
如上所述，在所描述本發明的系統為一電視裝置的情形下，但本發明的系統不限於該電視裝置。該系統並未特別地限制，只要該系統包括影像顯示裝置124，以作為顯示影像及資訊的裝置。例如，該系統可為一電腦系統，在其中，一電腦(包括一個人電腦)是耦合至影像顯示裝置124。
影像顯示裝置124可作為在一行動資訊裝置(例如，行動電話、隨身音訊播放器、隨身視訊播放器、電子書、個人數位助理、及相機裝置(例如，靜態相機及攝影機))中的一顯示單元。影像顯示裝置124也可作為用於交通系統(例如，車輛、飛機、火車及船隻)中之各類型資訊的顯示單元。此外，影像顯示裝置124可用於一顯示單元，該顯示單元在一測量裝置、一分析儀、一醫學裝置、或一廣告媒介中顯示各類型的資訊。
本發明將以範例的方式說明，但該等範例並不應理解成以任何方式限制本發明。
(範例1)
<產生場效電晶體>
-形成閘極電極-
通過一真空沉積法，Al薄膜形成在一玻璃基板上，以具有100nm的厚度，且所得到的Al薄膜通過光刻法來圖案化，以形成一閘極電
極。
-形成閘極絕緣層-
La(thd)3以及Ba(thd)2(thd等於2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)分別被溶解在四乙二醇二甲醚(tetraglyme)以及四氫呋喃(THF)中，以準備液體原料。該液體原料通過化學氣相沉積法被沉積在含有閘極電極的玻璃基板上以形成具有約100nm厚度的一La-Ba氧化物絕緣薄膜。該La-Ba氧化物絕緣薄膜被定義為一閘極絕緣層。在該氧化物絕緣薄膜中La原子數量與Ba原子數量的比例(La：Ba)為9：1。
-形成主動層-
氬氣或氧氣被導入一腔室中。在室溫(沒有溫度控制下)中使用MgIn2O4之燒結體靶材以執行直流濺鍍，來形成作為一主動層的MgIn2O4薄膜。在形成薄膜期間，導入腔室中之氣體數量的氧氣比例相對於總數量(氬氣及氧氣的總數量)是1.0%。藉由通過一金屬遮罩形成該薄膜，執行圖案化。接著，使用加熱爐，在攝氏300度的環境下執行一小時的熱處理。這樣的退火處理通常是為了藉由降低主動層與閘極絕緣層之間的界面缺陷之位準密度而改善電晶體特性所執行的。
-形成源極電極及汲極電極-
通過一真空沉積法，將各具有100nm厚度的源極電極及汲極電極形成在該閘極絕緣層及該主動層上。使用Al作為一沉積源。通過一金屬遮罩執行圖案化以形成一薄膜。通道寬度被設定為200μm以及通道長度被設定為50μm。接著，為了改善主動層與源極電極及汲極電極之間的電子接觸，使用加熱爐，在攝氏200度的環境下執行一小時的熱處理。
通過上述程序，獲得類似於第1圖中之場效電晶體的一頂部接觸底部閘極場效電晶體。
<測量主動層的載子密度>
為了產生用於霍爾量測的元素，在形成主動層之相同條件下在另一玻璃基板上形成MgIn2O4薄膜。使用一用於濺鍍的遮蔽遮罩，以形成具有8mm方形的圖案。接著，通過一真空沉積法，使用一遮蔽遮罩，用於霍爾量測的電子接觸形成在MgIn2O4薄膜的四個角落上。使用Al作為一沉積源。
藉由使用一霍爾效應量測系統(可由TOYO Corporation購得，RESITEST 8300)，對特定電阻及霍爾效應測量元素的霍爾量測來判定MgIn2O4薄膜的電子載子密度(/cm3)。結果為5.7×1017/cm3。
<測量閘極絕緣層的介電常數>
為了產生用於測量介電常數的元素，沉積Al在另一玻璃基板上以形成下部電極。接著，一La-Ba氧化物絕緣層以與形成閘極絕緣層之相同方式形成。接著，沉積Al在其上方以形成一上部電極。使用一遮蔽遮罩以在各個成形薄膜中形成一期望圖案，以獲得具有0.5mm2面積的電容。該電容的容量被測量以計算介電常數。在頻率1kHz的該介電常數是11.8。
<測量閘極絕緣層的結晶度>
為了執行X光繞射的實驗，一La-Ba氧化物絕緣層以與形成閘極絕緣層之相同方式形成。接著，使該La-Ba氧化物絕緣層經歷一小時攝氏300度的熱處理及一小時攝氏200度的熱處理，以使其經歷與電晶體之閘極絕緣層相同的熱處理經歷。藉由使用X'Pert-PRO(可從Philips購得)執行X光繞射所獲得的測量薄膜的結果呈現在第16圖中。所使用的X光為Cu-K α光(波長：1.5405埃)。沒有表現出任何繞射峰值，因此，該閘極絕緣層為一非晶氧化物薄膜。
<測量電晶體特性>
使用一半導體參數分析儀(半導體參數分析儀4156C，可從Agilent Technologies購得)來評估所獲得之場效電晶體的電晶體表現。藉由將閘極電壓(Vg)從-15V改變至+15V且源極與汲極之間的電壓(Vds)是10V，測量源極與汲極之間的電流(Ids)，以評估轉換特性(Vg-Ids特性)。該等結果呈現在第17圖中。接著，Vg從-15V改變至+15V以測量Ids。所獲得的轉換特性與第17圖重疊且沒有展現任何遲滯。閘極電流(Ig)的絕對值也同時呈現在第17圖中。所發現的是，漏電流是足夠低(0.1pA或更低)。
根據第17圖中所呈現的轉換特性，計算飽和區域中的場效移動性(μ)。此外，計算Ids的開啟/關閉比例。開啟狀態中的Ids是當Vg為15V時所獲得的值。關閉狀態中的Ids是當Vg為從-15V至-10V的範圍
時所獲得的平均值。計算一次臨界擺動(Subthreshold Swing,SS)(要增加Ids一位數所必須之閘極電壓差異)，其表現出從關閉狀態到開啟狀態之快速上升程度。該等結果由表1所示。
在此，在圖表及圖式中，「e」及「E」代表10的指數。亦即，「1e-3」以及「1E-3」代表「1.0×10-3」，以及「1e-10」以及「1E-10」代表「1.0×10-10」。
(比較範例1)
一場效電晶體以與範例1相同之方式形成，除了形成閘極絕緣層的方法以下述方法改變。
-形成閘極絕緣層-
藉由一射頻濺鍍法，在閘極電極所設置的玻璃基板上形成具有200nm厚度的SiO2薄膜。該薄膜被定義為一閘極絕緣層。使用一SiO2玻璃靶材作為該濺鍍靶材。在薄膜形成期間，導入氬氣及氧氣至腔室中。氧氣的數量被設定為25.0%。此外，當以與範例1相同之方式測量介電常數時，SiO2薄膜的介電常數為3.9。
<測量電晶體特性>
電晶體特性以與範例1相同之方式評估。比較範例1的轉換特性呈現在第18圖中。該場效移動性所計算的數值以及開啟/關閉比例由表1所示。在此，該計算是在當Vg為-15V獲得關閉電流Ids的數值時所執行的。此外，因為比較範例1沒有表現出明顯的關閉狀態以及上升無法在一目標測量範圍(Vg=-15V到+15V)中定義，所以比較範例1的次臨界擺動是未知。
(比較範例2)
一場效電晶體以與範例1相同之方式形成，除了形成閘極絕緣層的方法以下述方法改變。
-形成閘極絕緣層-
在攝氏200度時，使用SiH4氣體及N2O氣體，藉由一電漿化學氣相沉積法，在閘極電極所設置的玻璃基板上形成具有200nm厚度的SiON薄膜。該薄膜被定義為一閘極絕緣層。當以與範例1相同之方式測量該SiON薄膜的介電常數時，該介電常數為7.0。
<測量電晶體特性>
該電晶體特性以與範例1相同之方式評估。該比較範例2的轉換特性呈現在第19圖中。該場效移動性之所計算的數值以及開啟/關閉比例由表1所示。在此，該計算是在當Vg為-15V獲得關閉電流Ids的數值時所執行的。
(比較範例3以及比較範例4)
一場效電晶體以與比較範例1相同之方式形成，除了形成主動層的方法以下述方法改變(比較範例3)。
一場效電晶體以與比較範例2相同之方式形成，除了形成主動層之的法以下述方法改變(比較範例4)。
-形成主動層-
氬氣或氧氣被導入一腔室中。在室溫(沒有溫度控制下)中使用MgIn2O4的燒結體靶材以執行直流濺鍍，以形成作為一主動層的MgIn2O4薄膜。導入腔室中之氣體數量的氧氣比例相對於總數量(氬氣及氧氣的總數量)是40.0%。藉由通過一金屬遮罩形成該薄膜，執行圖案化。接著，使用加熱爐，在攝氏300度的環境下執行一小時的熱處理。當以與範例1相同之方式判定MgIn2O4薄膜的載子密度時，該載子密度為7.51×1016/cm3。
<測量電晶體特性>
該電晶體特性以與範例1相同之方式評估。比較範例3的轉換特性呈現在第20圖中，以及比較範例4的轉換特性呈現在第21圖中示。該場效移動性、該開啟/關閉比例及該次臨界擺動之所計算的數值由表1所示。
(比較範例5)
一場效電晶體以與範例1相同之方式形成，除了形成閘極絕緣層的方法以下述方法改變。
-形成閘極絕緣層-
將一2-乙基己酸釔甲苯溶液(釔量：8wt%)(11mL)及一2-乙基己酸鈣礦精溶液(鈣量：5wt%)(0.4mL)與甲苯(12mL)混合，以獲得一用於形成一釔鈣氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，
釔原子與鈣原子間的比例(釔：鈣)為10：0.5。
該塗覆溶液被旋轉塗覆在閘極電極已經被設置的玻璃基板上。在該玻璃基板上的塗覆溶液在大氣環境中攝氏120度之加熱爐下乾燥一小時。接著，該塗覆溶液在氧氣環境中攝氏400度下烘焙三小時，以形成閘極絕緣層。該閘極絕緣層的平均厚度為105nm。當該薄膜以與範例1相同之方式測量介電常數時，該介電常數為11.4。藉由與範例1相同方式測量薄膜之X光繞射的結果呈現在第22圖中。當2θ時，所觀察的峰值為約29度、約34度、約48.5度、約58度，這對應至具有氟石結構之氧化釔(Y2O3)的繞射峰值(2,2,2)、(4,0,0)、(4,4,0)、(6,2,2)。亦即，所發現的是，多晶氧化釔存在於此薄膜中。
<測量電晶體特性>
該電晶體特性以與範例1相同之方式評估。該轉換特性呈現在第23圖中。此外，該閘極漏電壓值也呈現在第23圖中。該場效移動性、該開啟/關閉比例及該次臨界擺動之所計算的數值由表1所示。
在此，在表1中，「E」代表10的指數。例如，「1E+5」代表「100,000」。
在範例1中，當一La-Ba氧化物絕緣薄膜(La-Ba薄膜)整合至閘極絕緣層時，主動層具有5.73×1017/cm3載子密度。該La-Ba薄膜具有11.8的高介電常數。在此情形中，所獲得的電晶體達成有利的開關特性，以及達成5.33cm2/Vs的高移動性。該關閉電流及閘極漏電流是0.1pA或更低之足夠低的值，以及在轉換特性中，沒有表現出任何遲滯。因此，如此
之非晶La-Ba薄膜使形成一在絕緣特性方面之順電閘極絕緣層成為可能。該開啟/關閉比例大於109，這在實際的應用上是足夠有利的。該次臨界擺動表現出快速上升為0.39V/decade之足夠小的程度。
在比較範例1中，當SiO2整合至閘極絕緣層時，主動層具有類似於範例1之主動層的載子密度。關於轉換特性，可以確認的是，Ids響應於Vg而改變，但在-15V至+15V的範圍中，沒有觀察出明顯的關閉狀態。即使當Ids的最大值及最小值被使用以獲得對應至該開啟/關閉比例之值，所獲得的值僅為105位數。因此，由於非明顯的上升，無法計算該次臨界擺動。
在比較範例2中，當SiON整合至閘極絕緣層時，主動層具有類似於範例1之主動層的載子密度。該轉換特性顯示明顯的空乏模式操作，這表示上升是從大的負電壓開始。雖然找到該關閉狀態，關閉電流之值是相對大的(亦即，所獲得之關閉電流的單位是pA)。該開啟/關閉比例為107位數，以及相對於範例1的數值，小兩個位數。所獲得的次臨界擺動是1.54V/decade之大的數值。
在比較範例3中，該閘極絕緣層包括一SiO2薄膜，而在比較範例4中，該閘極絕緣層包括一SiON薄膜。在主動層的載子密度方面，比較範例1不同於比較範例2。藉由在主動層之薄膜成形中增加氧氣的數量，比較範例1的載子密度被降低。載子的降低會使上升電壓朝正值的方向移動。即使當閘極絕緣層由SiO2形成時，可在比較範例3(第20圖)中找到關閉狀態。然而，相較於範例1(第17圖)，在快速上升程度上沒有明顯的差異，以及比較範例3及比較範例4的次臨界擺動皆大於1V/decade。因此，不能說比較範例3及比較範例4的電晶體具有足夠用於實際應用的特性。
在比較範例5中，該閘極絕緣層包括包含鈣及釔的氧化物薄膜。該閘極絕緣層具有高百分比的釔氧化物，以及從第22圖中之X光繞射結果，所發現的是，在薄膜中有Y2O3的多晶。比較範例5的主動層是在以與範例1相同之方式形成，以及具有與範例1相同的載子密度。關於第23圖的轉換特性，相較於範例1(第17圖)，關閉電流之值更高以及該開啟/關閉比例為105位數之較小值。該關閉電流值對應至在該相同圖式中所表現
的閘極漏電流。因此，發現的是，藉由閘極絕緣層所產生的漏電流增加該關閉電流。亦即，閘極絕緣層之Ca-Y氧化物薄膜並非非晶但是是多晶體，因此，因為晶體顆粒邊界所產生的閘極洩漏發生，造成了電晶體特性的惡化。
關於實際應用方面，根據不同的應用，所需的電晶體特性是不同的，但特定的特性將在以下描述。該移動率通常為1cm2/Vs或更大，較佳為5cm2/Vs或更大。該開啟/關閉比例為106或更大，較佳為107或更大，再更佳為108或更大。該次臨界擺動為1V/decade或更小，較佳為0.5V/decade或更小。範例1的電晶體滿足上述條件，但比較範例1的電晶體具有不足的特性。
(比較範例6、7及範例2至5)
各個場效電晶體皆以與範例1相同之方式形成，除了形成閘極絕緣層及主動層的方法以下述方法改變。
-形成閘極絕緣層-
La(thd)3以及Mg(thd)2(thd等於2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)分別被溶解在四乙二醇二甲醚(tetraglyme)以及四氫呋喃(THF)中，以準備液體原料。該液體原料被沉積，以通過化學氣相沉積法產生具有約100nm厚度的La-Mg氧化物絕緣薄膜。該La-Mg氧化物絕緣薄膜被定義為一閘極絕緣層。在該氧化物絕緣薄膜中La原子的數量與Mg原子的數量的比例(La：Mg)為8：2。當該薄膜以與範例1相同之方式測量介電常數時，該介電常數為8.1。當以與範例1相同之方式測量X光繞射時，沒有表現任何峰值。因此，該薄膜為非晶。
-形成主動層-
秤重硝酸銦(In(NO3)3．3H2O)(35.488g)，且被溶解於乙二醇單甲醚(100mL)中，以獲得液體A。
秤重氯化鋯(ZrCl4)(2.330g)，且被溶解於乙二醇單甲醚(100mL)中，以獲得液體B。
秤重氯化鎢(WCl6)(3.965g)，且被溶解於乙二醇單甲醚(100mL)中，以獲得液體C。
將液體A、液體B、液體C、乙二醇單甲醚及1,2-丙烷二醇
以表2所示之數量混合，以及在室溫攪拌，以準備比較範例6、7及範例2至5之用於形成一氧化物半導體薄膜的塗覆溶液。
接著，通過一噴墨法，用於形成一氧化物半導體薄膜的塗覆溶液被塗覆在該閘極絕緣層之期望部份上，以及在大氣環境攝氏400度中烘焙一小時，以形成一主動層。
在比較範例6之條件下，藉由在基板上塗覆該塗覆溶液及烘焙該塗覆溶液，形成一InZrO薄膜。In原子數量與Zr原子數量之比例為100：5。Zr的增加使抑制氧氣空缺的產生成為可能。在比較範例7及範例2至5中，作為母相之In2Zn2O5薄膜中的In(正三價)部分地經歷與W(正六價)之替代性摻雜，以產生載子。W濃度被定義為替代之W百分比相對於In之總區域(site)。此外，以與範例1相同的方式，藉由霍爾量測，測量這些薄膜的載子密度。該等結果由表2所示。隨著W濃度增加，該載子密度增加。因此，所發現的是，因為W之替代性摻雜，載子被有效地產生。
<測量電晶體特性>
該電晶體特性以與範例1相同之方式評估。比較範例6及7的轉換特性是呈現在第24圖中，以及範例2至5的轉換特性是呈現在第25圖中。該場效移動性、該開啟/關閉比例及該次臨界擺動之所計算的數值由表3所示。在比較範例6、7及範例2至5中，在轉換特性方面，沒有表現出遲滯。
在比較範例6、7及範例2至5中，所有的閘極絕緣層皆具有相同配方的薄膜，但所有的主動層皆具有不同的載子密度。在比較範例6、7中，載子密度分別為4.0×1017/cm3或更低，移動性分別為1cm2/Vs或更低，開啟/關閉比例分別為1017或更低，以及次臨界擺動分別為0.5V/decade或更高。從第24圖的轉換特性可清楚看見，比較範例6、7中之電晶體具有不良的開關表現。同時，在範例2至5中，載子密度分別為4.0×1017/cm3或更高，移動性分別為1cm2/Vs或更高，開啟/關閉比例分別為1017或更高，以及次臨界擺動分別為0.5V/decade或更低。因此，範例2至5中之電晶體可達成有利之Ids從關閉狀態到開啟狀態之快速上升的開關特性(第25圖)。在移動性的改善方面，所發現的是，特別地，載子密度最佳為1.0×1018/cm3或更高。
(範例6至11)
各個場效電晶體皆以與範例4相同之方式形成，除了形成閘極絕緣層的方法以下述方法改變。
-形成閘極絕緣層-
將甲苯、一2-乙基己酸鑭甲苯溶液(鑭量：7wt%)及一2-乙基己酸鎂甲苯溶液(鎂量：3wt%)以表4所示的數量混合，以獲得一用於形成一閘極絕緣層的塗覆溶液。
該塗覆溶液被旋轉塗覆在閘極電極已經被設置的玻璃基板上，以及在大氣環境中攝氏120度之加熱爐下乾燥一小時。接著，該塗覆
溶液在氧氣環境中攝氏400度下烘焙三小時，以形成由La-Mg氧化物絕緣薄膜所形成的閘極絕緣層。在氧化物薄膜中La原子數量與Mg原子數量的比例(La：Mg)由表4所示。該閘極絕緣層的平均厚度為120nm。該薄膜以與範例1相同之方式測量介電常數。當以與範例1相同之方式測量X光繞射時，沒有表現任何峰值。因此，該薄膜為非晶。
<測量電晶體特性>
該電晶體特性以與範例1相同之方式評估。範例6至8的轉換特性是呈現在第26圖中，以及範例9至11的轉換特性是呈現在第27圖中。場效移動性、開啟/關閉比例及次臨界擺動之所計算的數值由表5所示。在各個範例中，在轉換特性方面沒有展現任合遲滯。
在所有之範例6至11中，獲得對於實際應用之足夠有利的特性。從這些情形中可看見轉換特性的傾向，當閘極絕緣層的配方被改變以降低介電常數時，發現的是，當介電常數降低時，該次臨界擺動增加的傾向可被確認。特別地，當介電常數為7.0或更低時，清楚的發現，轉換曲線之坡度傾向於逐漸地上升(第27圖)。因此，當使用具有4.0×1017/cm3或更高之載子密度的氧化物主動層時，所發現的是，該閘極絕緣層較佳具有高於7.0的介電常數。
(範例12至20)
各個場效電晶體皆以與範例1相同之方式形成，除了形成閘極絕緣層及主動層的方法以下述方法改變。
-準備用於形成閘極絕緣層的塗覆溶液-
--範例12--
將乙醯丙酮鎵(0.37mg)溶解在甲苯(10mL)中。對所獲得的溶液，加入一2-乙基己酸鋇甲苯溶液(鋇量：8wt%)(1.7mL)，以及將其混合以獲得用於形成一鋇-鎵氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Ga原子與Ba原子間的比例(Ga：Ba)為1：1。
--範例13--
將一2-乙基己酸鎂甲苯溶液(鎂量：3wt%)(2mL)、一2-乙基己酸釔甲苯溶液(釔量：8wt%)(11mL)以及一四丁氧基鈦(0.35mL)混合。接著，將甲苯(15mL)增加至所獲得之混合物以將其稀釋，以獲得用於形成一鎂-鈦-釔氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Mg原子、Y原子、Ti原子間的比例(Mg：Y：Ti)為2.5：10：1。
--範例14--
將一乙酰丙酮二異丁基鋁鉗合物(aluminium di(s-butoxide)acetoacetic ester chelate)(鋁量：8.4wt%)(0.94mL)、一2-乙基己酸鎂甲苯溶液(鎂量：3wt%)(5mL)、一2-乙基己酸釔甲苯溶液(釔量：8wt%)(11mL)混合在甲苯(20mL)中，以獲得用於形成一鎂-鋁-釔氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Al原子、Mg原子、Y原子間的比例(Al：Mg：Y)為3：6.25：10。
--範例15--
將新癸酸鋇(鋇量：29wt%)(0.48g)溶解在甲苯(10mL)中。將所獲得的溶液與一2-乙基己酸鑭甲苯溶液(鑭量：7wt%)(4mL)
和一雙(2-乙基己酸)氧化鋯礦精溶液(鋯量：12wt%)(0.76mL)混合以獲得用於形成一鋇-鋯-鑭氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Ba原子、La原子、Zr原子間的比例(Ba：La：Zr)為1：2：1。
--範例16--
將新癸酸鍶(鍶量：20wt%)(0.43g)溶解在甲苯(10mL)中。將所獲得的溶液與一2-乙基己酸鑭甲苯溶液(鑭量：7wt%)(4mL)和一2-乙基己鈮(IV)2-乙基己酸溶液(鈮量：11wt%)(0.83mL)混合以獲得用於形成一鍶-鈮-鑭氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Sr原子、La原子、Nb原子間的比例(Sr：La：Nb)為1：2：1。
--範例17--
將一2-乙基己酸鎂甲苯溶液(鎂量：3wt%)(2mL)、一2-乙基己酸鑭甲苯溶液(鑭量：7wt%)(20mL)以及乙醇鉭(純度：99.98%)(1mL)混和。對所獲得的溶液，加入甲苯(25mL)以稀釋，以獲得用於形成一鎂-鉭-鑭氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Mg原子、La原子、Ta原子間的比例(Mg：La：Ta)為2.5：10：4。
--範例18--
將六水合硝酸鎂(0.77g)、六水合硝酸鑭(4.3g)以及八水合氧氯化鉿(IV)(0.82g)溶解在1,2-乙二醇(15mL)中，以獲得用於形成一鎂-鉿-鑭氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Mg原子、La原子、Hf原子間的比例(Mg：La：Hf)為3：10：2。
--範例19--
將五水合硝酸鈧(0.32g)以及六水合氧氯化鍶(0.27g)溶解在丙二醇(10mL)中，以獲得用於形成一鈧-鍶氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，Sc原子及Sr原子間的比例(Sc：Sr)為1：1。
--範例20--
將一2-乙基己酸鑭甲苯溶液(鑭量：7wt%)(20mL)以及一2-乙基己酸鈣礦精溶液(鈣量：5wt%)(0.8mL)混合。對所獲得的溶液，加入甲苯(12mL)以稀釋，以獲得用於形成一鑭-鈣氧化物絕緣薄膜的塗覆溶液。在該塗覆溶液中，La原子及Ca原子間的比例(La：Ca)為10：1。
-形成閘極絕緣層-
該塗覆溶液被旋轉塗覆在閘極電極已經被設置的玻璃基板上，以及在大氣環境中攝氏120度之加熱爐下乾燥一小時。接著，該塗覆溶液在氧氣環境中攝氏400度下烘焙三小時，以形成一閘極絕緣層。該閘極絕緣層的平均厚度為120nm。該薄膜以與範例1相同之方式測量介電常數。當以與範例1相同之方式測量X光繞射時，沒有表現任何峰值。因此，該薄膜為非晶。
-形成主動層-
秤重硝酸銦(In(NO3)3．3H2O)(35.488g)，且被溶解於乙二醇單甲醚(100mL)中，以獲得液體A。
秤重硝酸鋅(Zn(NO3)2．6H2O)(29.749g)，且被溶解於乙二醇單甲醚(100mL)中，以獲得液體B。
秤重二氧基雙乙酰丙酮鉬(VI)(molybdenum(VI)dioxide bis(acetylacetonate))(1.631g)中，且被溶解於乙二醇單甲醚(500mL)，以獲得液體C。
將液體A(99.8mL)、液體B(100mL)、液體C(20mL)、乙二醇單甲醚(180.2mL)以及1,2-丙烷二醇(400mL)混合，並且在室溫攪拌，以準備用於形成一氧化物半導體薄膜的塗覆溶液。
接著，通過一噴墨法，用於形成一氧化物半導體薄膜的塗覆溶液被塗覆在該閘極絕緣層之期望部份上，以及在大氣環境中攝氏400度下烘焙一小時，以形成一主動層。在所獲得的主動層中，除了氧以外之元素之間的比例(亦即，In原子、Zn原子、Mo原子)是In：Zn：Mo=99.8：100：0.2。作為母相之In2Zn2O5薄膜中的In(正三價)部分地經歷與0.2at%濃度之Mo(正六價)的替代性摻雜，以產生載子。當以與範例1相同的方式通過霍爾量測測量該氧化物半導體薄膜之載子密度時，該載子密度為1.21×1018/cm3。
<測量電晶體特性>
該電晶體特性以與範例1相同之方式評估。該場效移動性、該開啟/關閉比例及該次臨界擺動之所計算的數值由表6所示。在各個範例中，在轉換特性方面沒有展現任合遲滯。
在所有的範例12至20中，皆可達成高移動性、高開啟/關閉比例及低次臨界擺動。因此，各個電晶體皆獲得對於實際應用之足夠優秀的特性。
本發明的一態樣為例如以下的描述。
<1>一種場效電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，被配置以使電流流出；一主動層，被設置以相鄰於該源極電極及該汲極電極，並且該主動層以一氧化物半導體形成；以及一閘極絕緣層，設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該閘極絕緣層包括一順電非晶氧化物，該順電非晶氧化物包含一A群組元素以及一B群組元素，該A群組元素為一鹼土金屬，而該B群組元素為選自由鎵、鈧、釔及鑭系元素所組成之群組的至少其中之一，以及其中，該主動層具有4.0×1017/cm3或更高之載子密度。
<2>依據<1>所述的場效電晶體，其中，該閘極絕緣層進一步包括一C群組元素，該C群組元素為選自由鋁、鈦、鋯、鉿、鈮、鉭所組成之群組的至少其中之一。
<3>依據<1>或<2>所述的場效電晶體，其中，該閘極絕
緣層具有7.0或更高之介電常數。
<4>依據<1>至<3>中任一項所述的場效電晶體，其中，該主動層包括一N型氧化物半導體，該N型氧化物半導體包括選自由銦、鋅、錫、鈦所組成之群組的至少其中之一。
<5>依據<4>所述的場效電晶體，其中，該N型氧化物半導體經歷替代性摻雜，其使用選自由二價陽離子、三價陽離子、四價陽離子、五價陽離子、六價陽離子、七價陽離子、及八價陽離子所組成之群組的至少一摻雜物，以及其中，在該摻雜物排除於構成該N型氧化物半導體之一金屬離子的情況下，該摻雜物的一原子價大於構成該N型氧化物半導體之該金屬離子的一原子價。
<6>依據<1>至<5>中任一項所述的場效電晶體，其中，該主動層具有1.0×1018/cm3或更高之載子密度。
<7>一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以依據一驅動信號控制光輸出；以及一驅動電路，包含依據<1>至<6>中任一項所述的場效電晶體且被配置以驅動該光控制元件。
<8>一種影像顯示裝置，被配置以顯示對應至影像資料之一影像，該影像顯示裝置包括：複數個顯示元件，以一矩陣形式佈置，該等顯示元件的每一個為依據<7>所述的顯示元件；複數條導線，被配置以個別地對該等顯示元件中之該等場效電晶體施加閘極電壓及信號電壓；以及一顯示控制裝置，被配置以對應至該影像資料而經由該等導線個別地控制該等場效電晶體的該閘極電壓及該信號電壓。
<9>一種系統，包括：依據<8>所述的影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以根據要被顯示之影像資訊產生影像資料以及將該影像資料輸出至該影像顯示裝置。
21‧‧‧基板
22‧‧‧主動層
23‧‧‧源極電極
24‧‧‧汲極電極
25‧‧‧閘極絕緣層
26‧‧‧閘極電極
Claims (9)
- 一種場效電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，被配置以使電流流出；一主動層，被設置以相鄰於該源極電極及該汲極電極，並且該主動層以一氧化物半導體形成；以及一閘極絕緣層，設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該閘極絕緣層包括一順電非晶氧化物，該順電非晶氧化物包括一A群組元素以及一B群組元素，該A群組元素為一鹼土金屬，而該B群組元素為選自由鎵、鈧、釔及鑭系元素所組成之群組的至少其中之一，以及其中，該主動層具有4.0×1017/cm3或更高之載子密度。
- 依據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該閘極絕緣層進一步包括一C群組元素，該C群組元素為選自由鋁、鈦、鋯、鉿、鈮、鉭所組成之群組的至少其中之一。
- 依據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該閘極絕緣層具有7.0或更高之介電常數。
- 依據申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的場效電晶體，其中，該主動層包括一N型氧化物半導體，該N型氧化物半導體包括選自由銦、鋅、錫、鈦所組成之群組的至少其中之一。
- 依據申請專利範圍第4項所述的場效電晶體，其中，該N型氧化物半導體經歷替代性摻雜，其使用選自包括由二價陽離子、三價陽離子、四價陽離子、五價陽離子、六價陽離子、七價陽離子、及八價陽離子所組成之群組的至少一摻雜物，以及其中，在該摻雜物排除於構成該N型氧化物半導體之一金屬離子的情況下，該摻雜物的一原子價大於構成該N型氧化物半導體之該金屬離子的一原子價。
- 依據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該主動層具有1.0×1018/cm3或更高之載子密度。
- 一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以依據一驅動信號控制光輸出；以及一驅動電路，包含依據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體且被配置以驅動該光控制元件。
- 一種影像顯示裝置，被配置以顯示對應至影像資料之一影像，該影像顯示裝置包括：複數個顯示元件，以一矩陣形式佈置，該等顯示元件的每一個為依據申請專利範圍第7項所述的顯示元件；複數條導線，被配置以個別地對該等顯示元件中之該等場效電晶體施加閘極電壓及信號電壓；以及一顯示控制裝置，被配置以對應至該影像資料而經由該等導線個別地控制該等場效電晶體的該閘極電壓及該信號電壓。
- 一種系統，包括：依據申請專利範圍第8項所述的影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以根據要被顯示之影像資訊產生影像資料以及將該影像資料輸出至該影像顯示裝置。
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