TWI442613B - Semiconductor, semiconductor device and complementary transistor circuit device - Google Patents

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TWI442613B
TWI442613B TW097105410A TW97105410A TWI442613B TW I442613 B TWI442613 B TW I442613B TW 097105410 A TW097105410 A TW 097105410A TW 97105410 A TW97105410 A TW 97105410A TW I442613 B TWI442613 B TW I442613B
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Koki Yano
Hajime Nakanotani
Chihaya Adachi
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Idemitsu Kosan Co
Univ Kyushu
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Description

半導體、半導體裝置及互補型電晶體電路裝置
本發明係例如關於具備使用於TFT等之兩極性型特性之半導體，使用此半導體之半導體裝置及使用此半導體裝置之互補型電晶體電路裝置。
近年來，做為TFT用的半導體，使用有機物之有機半導體則倍受矚目。一般而言，使用於有機半導體之有機物係經由旋塗法或真空蒸著法等比較容易的成膜法，不僅容易形成薄膜，較使用非晶質或多結晶的矽之以往的TFT而言，有將製造製程溫度低溫化的優點。製程溫度的低溫化係可期待耐熱性低塑膠基板上的形成，顯示器輕量化或低成本化，更且，可發揮塑膠基板可撓性配線之用途多樣化等多種效果。
如此，做為使用於有機半導體之有機物，係使用用於TFT等載子移動度大者，例如，有蒽、稠四苯、稠五苯等組合類的單結晶。於此，所形成有機半導體的載子移動度係1(cm2 V－1 s－1 )程度。
將此有機半導體使用於TFT技術係與使用非晶質或多結晶的矽技術比較，在不純物的摻雜所成通道型的導電型的控制有所困難。為此，將複數的TFT形成基板上，例如，於互補型電晶體電路上，控制通道型的導電型中，適宜選擇使用有機半導體之有機物，製作分為n通道型的 薄膜電晶體或p通道型薄膜電晶體。但是，如此的電路係n通道型及p通道型的薄膜電晶體，使用各別的有機物分別製作之故，製造工程變得複雜，製造成本容易提高，會成為實用化的障礙。
於此，則進行使用有機物，可使正孔及電子兩方輸送，即具備所謂兩極性型的特性半導體的研究。如此，使用兩極性型的半導體時，由複數的TFT所成電路係與僅使用單極性型的半導體者比較，僅以同一有機物，可做為n通道型及p通道型的兩者之薄膜電晶體而動作之故，可無需將n通道型及p通道型的薄膜電晶體各自圖案化。由此，可期待製造工程簡略化，大幅降低製造成本的效果。
以往，做為使用有機物兩極性型的半導體技術，已知有將純度高的稠五苯單結晶做為兩極性加以工作(非專利文獻1)。對於由上述所述其他的有機物單結晶所成有機半導體，或純度低的稠五苯單結晶所成有機半導體係單極性，以p型(正孔輸送)或n型(電子輸送)之任一者加以工作而言，此純度高的稠五苯單結晶所成有機半導體係以p型及n型的兩者加以工作。
又，以往，做為兩極性型的半導體技術，有例如於有機半導體層，層積矽烷化合物等電壓控制層而發現兩極性型的特性技術(專利文獻1)、組合奈半碳管和有機半導體等，發現兩極性型特性的技術(專利文獻2)，使用氧化石墨獲得薄膜狀粒子，發現兩極性型的特性技術(專利文獻3)，組合具有n型特性有機物和具有p型特性有機 物，發現兩極性特性技術(專利文獻4)，經由具有n型特性有機物和具有p型特性有機物混合物，發現兩極性型的特性技術(專利文獻5)，具備使用非晶質氧化物之p型範圍和n型範圍之半導體裝置技術(專利文獻6)。
又，以往，將使用兩極性型的半導體TFT等半導體裝置使用CMOS電路技術，記載於專利文獻7及8。更且，於專利文獻4及5中，記載有將使用兩極性型的半導體TFT等半導體裝置，應用於顯示裝置，映像裝置，反相器等。
[專利文獻1]日本特開2005－26872號公報[專利文獻2]日本特開2005－150410號公報[專利文獻3]日本特開2004－95790號公報[專利文獻4]日本特開2005－209455號公報[專利文獻5]日本特表2006－518938號公報[專利文獻6]日本特開2006－165532號公報[專利文獻7]日本特開2001－177109號公報[專利文獻8]日本特開2002－26336號公報
[非專利文獻1]J.H.Schon,et al.Science Vol.287,1022(2000)
但是，於上述非專利文獻1的技術中，以單一成分具有兩極性型的特性有機物，除了稠五苯以外的報告例幾乎無法得知之故，材料選擇的範圍狹窄，有難以進行電路設計等之虞。又，由於在於稠五苯中，高度提升純度時，方能發現之現象之故，通常的稠五苯僅係顯示p型，製造會 有變難，恐會提高半導體裝置的製造成本。
為此，例如記載於專利文獻4及5的技術，形成使用具備n型及p型特性有機物兩方之半導體，無法依存單一有機物特性而形成兩極性型的半導體，將此使用互補型電晶體或發光元件等的半導體裝置技術。但是，此專利文獻4及5的技術，組合具備n型及p型特性有機物層之故，會有使用半導體及此半導體裝置動作不安定的問題。
本發明係有鑑於上述問題所成者，提供可使用有機半導體賦予製造成本的減低之同時，使之具有兩極性型的特性，且安定動作提升泛用性之半導體，使用此半導體之半導體裝置及使用此半導體裝置互補型電晶體電路裝置為目的。
為達成上述目的之本發明半導體係具備有機半導體層和氧化物半導體層。於此，半導體係具備n型及p型之兩極性型之特性為佳。又，前述有機半導體層係具備p型特性之有機物、和具備兩極性型之特性之有機物或n型之特性之有機物，或由此等任二種以上所成之層積體或混合體而形成者為佳。又，前述氧化物半導體層乃由具備n型非縮退氧化物所成為佳。如此構成的半導體係以兩極性且安定動作者所成。又，氧化物半導體層以n型氧化物半導體形成時，可更安定動作。由此，可提升半導體泛用性。
又，前述氧化物半導體層乃電子載持濃度為不足 1018 /cm3 為佳。又，前述氧化物半導體層乃以包含In、Zn、Sn及Ga之至少任一之氧化物所形成為佳。尤其，前述氧化物半導體層乃以包含In與Ga與Zn之非晶質氧化物，包含Sn與Zn與Ga之非晶質氧化物，包含In與Zn之非晶質氧化物，包含In與Sn非晶質氧化物，包含In與Ga非晶質氧化物，及包含Zn與Sn非晶質氧化物中之任一者所形成者為佳。
又，前述氧化物半導體層乃以包含In、Zn、Sn及Ga之至少任一多結晶氧化物所形成為佳。又，前述氧化物半導體層乃以包含In及正二價元素之多結晶氧化物所形成為佳。
又，前述氧化物半導體層乃工作函數為4.8(eV)以上為佳。此時，前述氧化物半導體層乃以包含鑭系類氧化物形成時，工作函數變高，因而為優。又，前述氧化物半導體層乃能隙為2.5(eV)以上為佳。
又，將前述氧化物半導體層成為層積重疊複數種類之層狀氧化物的層積構造，該層積構造中，於最靠前述有機半導體層側之層狀氧化物的材料，使用該層狀氧化物之工作函數較其他之層狀氧化物之工作函數為大者所成為佳。
又，前述有機半導體層及氧化物半導體層乃相互接觸為佳。成為上述半導體的構成時，半導體可獲得更良好的特性。
又，為達成上述目的之半導體裝置係具備半導體、和第一電極、和設於前述半導體及前述第一電極間的絕緣體 層，和接觸於前述半導體，與前述第一電極隔離之第二電極、和接觸於前述半導體，與前述第一及第二電極隔離之第三電極，於前述半導體，使用上述半導體而構成。此半導體裝置係於半導體使用上述半導體之故，可進行兩極性型的動作。又，半導體裝置的半導體係組合有機半導體層和氧化物半導體層之故，可安定動作。
又，使前述有機半導體層及氧化物半導體層，形成成薄膜者為佳。
又，n型驅動時之場效移動度μ(n)和p型驅動時的場效移動度μ(p)之比μ(n)/μ(p)，乃在於10－5 ≦μ(n)/μ(p)≦105 之範圍構成。由如此構成之半導體裝置，n型驅動時的場效移動度及p型驅動時的場效移動度的平衡最適切，可進行安定動作。
又，為達成上述目的之本發明互補型電晶體電路裝置係具備複數半導體裝置之互補型電晶體電路裝置，於前述複數半導體裝置的至少之一中，使用前述半導體裝置而構成。此電路裝置係使用上述兩極性的半導體裝置之故，無需各別製作n型及p型半導體裝置。為此，可減低電路裝置整體的製造成本。
根據本發明的半導體，容易進行有機半導體層的成膜，可賦予製造成本的減低。又，組合有機半導體層和氧化物半導體層，具備兩極性特性之同時，可安定該動作。為此，可提升泛用性。又，根據本發明的半導體裝置，使用上述半導體，可安定動作。又，根據本發明的互補型電晶 體電路裝置，係使用上述半導體裝置之故，無需各別製作n型及p型半導體裝置，可減低電路裝置整體的製造成本。
根據以下圖面，對於使用本發明的半導體及此半導體之半導體裝置的實施形態，進行說明。
[第一實施形態]
圖1乃顯示關於本發明之第一實施形態之半導體及使用半導體裝置概略截面圖。如圖1A所示，本實施形態的半導體裝置係具備半導體1，和第一電極2，和設置於半導體1及第一電極2間之絕緣體層3，和較絕緣體3設置於半導體1之第二電極4，和與第二電極4隔離之同時，較絕緣體3設置於半導體1側之第三電極5。然後，本實施形態的半導體1係經由有機半導體層10和氧化物半導體層11加以構成。此半導體裝置係例如做為電場效果電晶體(FET)，發光元件，受光元件等加以使用之故，於基板6上，各層以薄膜的狀態層積。
更詳細而言，半導體裝置係具備做為第一電極2使用基板6，和成膜於基板6上之絕緣體層3，和成膜於絕緣體層3上之半導體1，隔離於絕緣體層3和半導體1間加以設置之第二及第三電極4，5。
構成本發明之半導體1係具備n型及p型之兩極性型 之特性。本實施形態中，半導體1係具備由有機物所成有機半導體層10，和由氧化物所成氧化物半導體層11，有機半導體層10及氧化物半導體層11則由第二電極4側至第三電極5側而形成。又，有機半導體層10及氧化物半導體層11乃相互接觸構成。
於此，半導體1係有機半導體層10整體具備p型的特性，氧化物半導體11整體具備組合n型的特性，有機半導體層10的整體具備n型的特性，氧化物半導體層11的整體具備組合p型的特性，及有機半導體層10的整體具備兩極性的特性，氧化物半導體層11的整體具備組合p型或n型的特性中，以任一組合構成為佳。此等組合中，由於有機半導體層10整體具備p型特性，氧化物半導體層11整體具備組合n型特性之半導體1，n型氧化物半導體的能隙對於n型有機半導體的能隙而言較大的理由之故，因而為佳。
有機半導體層10係具備p型特性之有機物、和具備兩極性型之特性之有機物或n型之特性之有機物，或由此等任二種以上所成之層積體或混合體而形成者為佳。於此，所謂混合體係有機物於半導體層中均勻混合者，有機物的集合體並排於複數有機半導體層10的方向者等。具體而言，有機半導體層10係由稠五苯或寡噻吩等有機低分子、聚噻吩等有機高分子、酞花青等金屬錯體、C60、C82、內包覆金屬之富勒烯(例如內包覆鏑(Dy)之富勒烯(Dy@C82)等富勒烯類及奈米碳管類群選擇至少一種 所形成。
上述有機半導體層10中係具備p型特性之有機物、和具備兩極性之特性之有機物，或由此等層積體或混合體構成有機半導體層10為佳。尤其，有機半導體層10中，由於具備p型特性有機物或具備p型特性有機物之層積物或以混合物構成之有機半導體層10，當具備p型特性有機物，接觸大氣特性時，特性之下降為少之理由，因而更佳。
又，做為具備構成有機半導體層10之p型特性之有機物，可例示Pentacene、Tetracene、Anthracene、Phthalocyanine、α－Sexithiophene、α,ω－Dihexyl－sexithiophene、Oligophenylene、Oligophenylenevinilene、Dihexyl－Anthradithiophene、Bis(dithienothiophene)、Poly(3－hexylthiophene)、Poly(3－butylthiophene)、Poly(phenylenevinylene)、Poly(thienylenevinilene)、Polyacetylene、α,ω－Dihexyl－quinquethiophene、TPD、α－NPD、m－MTDATA、TPAC、TCTA、Poly(vinylcarbazole)等。
又，做為具備構成有機半導體層10之n型特性之有機物，可例示C6－PTC、C8－PTC、C12－PTC、C13－PTC、Bu－PTC、F7Bu－PTC ＊、Ph－PTC、F5Ph－PTC ＊、PTCBI、PTCDI、TCNQ、C60富勒烯等。
又，做為具備構成有機半導體層10之兩極性型特性之有機物，例如可例示各個純度高的Pentacene、紅螢烯 、銅、酞花青、稠四苯等。
於本實施形態，做為形成有機半導體層10之成膜方法，除了噴霧法、浸漬法、CVD法等化學的成膜方法外，可利用真空蒸著法等物理成膜方法。考慮到載子密度的控制性或膜質的提升時，則以物理的成膜方法為佳。
氧化物半導體層11係具備n型特性之非縮退氧化物所成。於本實施形態，氧化物半導體層11係與透明氧化物半導體層所成。此氧化物半導體層11乃以包含In、Zn、Sn及Ga之至少任一之非晶質氧化物所構成為佳。又，氧化物半導體層11乃以包含In與Ga與Zn之非晶質氧化物，包含Sn與Zn與Ga之非晶質氧化物，包含In與Zn之非晶質氧化物，包含In與Sn非晶質氧化物，包含In與Ga非晶質氧化物，及包含Zn與Sn非晶質氧化物中之任一者所形成者為佳。In，Sn，Zn，Ga係具有比較大的S軌域，即使非晶化亦顯示良好的n型半導體的特性之故，可達提升電子輸送特性良好移動度等之半導體特性。
或，氧化物半導體層11乃以包含In、Zn、Sn及Ga之至少任一多結晶氧化物所形成為佳，以包含In及正二價元素多結晶氧化物形成更佳。包含In、Zn、Sn、Ga任一多結晶氧化物係以製作時的氧分壓或製作後的氧化處理，可控制載子密度。In，Sn，Zn，Ga係顯示具有比較大的S軌域之n型半導體的特性，可達提高電子輸送特性良好移動度等之半導體特性。尤其，In係更具有大的S軌域，即便多結晶化，仍可期待粒界散亂所造成電子輸送特 性降低之變少。又，無需以450℃以上的高溫處理，經由改變正二價元素的濃度，可比較容易控制載子濃度所期望的濃度。然而，此氧化物半導體層11乃較以包含In、Zn、Sn及Ga之至少任一之非晶質氧化物包含In、Zn、Sn、Ga任一多結晶氧化物，尤其，由In及Zn所形成多結晶氧化物者為更佳。此等係易於兼顧電子載子密度的控制(減低)和高電子移動度，可提高可靠性。
做為正二價元素例如可列舉Zn，Be，Mg，Ca，sr，Ba，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Pd，Pt，Cu，Ag，Cd，Hg，Sm，Eu，Yb等。此等，以Zn，Mg，Mn，Co，Ni，Cu，Ca為佳。此等，由有效率地控制載子濃度視之，Zn，Mg，Cu，Ni，Co，Ca為較佳，添加載子控制的效果視之係Cu，Ni為更佳，透過率或能隙之廣度視之係Zn，Mg為更佳。此等正二價元素係於未失去本實施形態效果範圍內，組合複數加以使用亦可。然而，於此，所謂正二價元素係就離子狀態之價數而言可得正二價元素。
更且，氧化物半導體層11中，包含氧化銦、正二價元素氧化物以外的元素或化合物亦可。但是，通常係組合氧化銦和正二價元素的氧化物，呈包含50質量%以上者，該含有量較50質量%為小時，會有移動度下降等無法充分顯現的效果之虞。為使效果充分顯現，氧化銦和正二價元素的氧化物合計包含65質量%以上為佳，較佳為80質量%以上，更佳為90質量%以上，包含95質量%以上尤其更佳。又，為使載子控制的效果充分顯現時，Sn等 正四價元素的含有量為3質量%以下為佳，2質量%以下為更佳，1質量%以下尤其更佳。當包含正四價元素時，有載子密度無法控制於低濃度之虞。
又，包含於氧化物半導體層11中之銦[In]和正二價元素[X]的原子比[X/(X＋In)]係可為0.0001~0.5。原子比[X/(X＋In)]較0.0001為小，正二價元素的含有率為少時，無法顯現本實施形態的效果，恐無法控制載子數目。另一方面，原子比[X/(X＋In)]較0.5為大，正二價元素的含有率過剩時，界面或表面容易變質，恐變得不安定，且結晶化溫度提高結晶化變得困難，載子濃度提高，電洞移動度會下降之虞。又，驅動電晶體時，開啟電壓會有變動，驅動恐會變得不安定。為更有效回避上述不妥處，原子比[X/(X＋In)]係0.0002~0.15為佳，較佳者係0.0005~0.1，更佳為0.01~0.099，以0.005~0.095尤其更佳。為0.06~0.09最佳。
更且，氧化物半導體層11係該電子載子濃度不足1018 /cm3 為佳，不足1017 /cm3 較佳，不足5×1016 /cm3 為更佳，不足1016 /cm3 尤其更佳。
又，雖無下限，通常為1010 /cm3 以上，以1012 /cm3 以上為佳。電子載子濃度為1018 /cm3 以上時，與有機半導體之導電性的平衡無法獲得，會有無法顯示兩極性之虞。
然而，於本發明，於X線繞射光譜，觀測暈樣式，將無法顯示特定的繞射線之氧化物稱為非晶質氧化物，顯示特定的繞射線者稱為多結晶氧化物。關於本發明氧化物 的電子載子濃度係以室溫測定時的值。所謂室溫乃例如為25℃，具體而言，適宜選擇由0℃至40℃程度的範圍之溫度。然而，關於本發明氧化物的電子載子濃度係於0℃至40℃的所有範圍，無需充要為1018 /cm3 。例如，於25℃，實現載子電子密度不足1018 /cm3 亦可。又，電子載子濃度更為下降，1018 /cm3 以下，更佳為1016 /cm3 以下時，顯示兩極性之半導體良率可變得更好。
又，氧化物半導體層乃包含鑭系類氧化物為佳。於氧化物半導體層包含鑭系類時，可加大氧化物半導體層的工作函數。更且，氧化物半導體層11係該工作函數為4.8(eV)以上為佳，5.2(eV)以上為較佳，5.6(eV)以上尤其更佳。
又，氧化物半導體層11係該能隙為2.5(eV)以上為佳，2.8(eV)以上為較佳，3.1(eV)以上尤其更佳。能隙較2.5(eV)為小時，可視光的吸收變多，透明性變得下降，會有顏色附著，恐有光線容易劣化的情形。更且，氧化物半導體層11的折射率係以2.3以下為佳，2.1以下更佳，2.0以下尤其更佳。折射率較2.3為大時，與有機半導體層10層積時，恐有提高反射率等之虞。
又，如圖1B所示，氧化物半導體層11係重疊複數種類的層狀氧化物110，形成呈層積構造亦可。此時，層狀氧化物110的層積構造中，於有機半導體層10側的層狀氧化物110的材料中，使用層狀氧化物110的工作函數較其他層狀氧化物110的工作函數為大者即可。如此，由於 包含鑭系類等，氧化物半導體層11的工作函數變大，成為上述層積構造進行構成時，由第二或第三的電極4，5注入有機半導體層10之正孔，則容易突破氧化物半導體層11。由此，可提升半導體裝置的特性。
於本實施形態，做為形成氧化物半導體層11之成膜方法，除了噴霧法、浸漬法、CVD法等化學的成膜方法外，亦可利用物理的成膜方法。考慮到載子密度的控制性或膜質的提升時，則以物理的成膜方法為佳。
做為物理的成膜方法，例如，可列舉濺鍍法、真空蒸著法、離子佈植法、脈衝雷射沈積法等，工業中，以量產性高之濺鍍法為佳。做為濺鍍法例如以DC濺鍍法、RF濺鍍法、AC濺鍍法、ECR濺鍍法、對向標靶濺鍍法等。此等中，工業中量產性高，較RF濺鍍法容易控制載子濃度之DC濺鍍法或AC濺鍍法為佳。又，抑制成膜所造成界面的劣化，抑制漏電電流，提升開關比等氧化物半導體層11的特性下，以容易膜質的控制之ECR濺鍍法或對向標靶濺鍍法為佳。又，濺鍍時的基板．標靶間距離(S－T距離)通常係150mm以下，較佳為110mm，更佳為80mm以下。S－T距離短時，於濺鍍時，基板會由於曝露於電漿，可提升膜質。又，較150mm為長時，成膜速度變慢，恐有不適於工業化之虞。
使用濺鍍法時，使用含有氧之燒結標靶，或使用金屬或合金標靶，邊導入氧等氣體，進行反應性濺鍍亦可。由再現性、大面積的均勻性以及進行TFT時的特性，使用 含氧之燒結標靶為佳。製造燒結標靶時，燒結係在還原環境下進行為佳。更且，燒結標靶的體阻抗係0.001~1000mΩcm為佳，0.01~100mΩ cm為更佳。燒結標靶的燒結密度係通常為70%，較佳為85%以上，更佳為95%以上，尤以99%以上更佳。
使用濺鍍法時，到達壓力係通常為5×10－2 Pa以下。到達壓力較5×10－2 Pa為大時，由氣體中的H2 O等供給多量的氫原子，恐會降低移動度。此等係經由結合氫原子，在於氧化銦的結晶構造會產生變化。為更有效回避如此的不妥處，到達壓力係以5×10－3 Pa以下為佳，較佳者係5×10－4 Pa以下，更佳為1×10－4 Pa以下，5×10－5 Pa以下尤其更佳。
又，氣體環境中的氧分壓通常為40×10－3 Pa以下。氣體環境中的氧分壓較40×10－3 Pa為大時，恐有降低移動度，使載子濃度不安定之虞。此等係成膜時，氣體環境中的氧過多時，置入晶格間之氧會變多而成為散亂的原因，容易從膜中脫離而變得不安定。為更有效回避如此的不妥處，氣體環境中的氧分壓係以15×10－3 Pa以下為佳，較佳者係7×10－3 Pa以下，為1×10－3 Pa以下尤其更佳。
又，氣體環境中的水H2 O或氫H2 的濃度，係通常1.2體積%以下。較1.2體積%為大時，恐降低正孔移動度。為更有效回避如此的不妥處，氣體環境中的水H2 O或氫H2 的濃度，1.0體積%以下為佳，較佳為0.1體積%以下，0.01體積%以下尤其更佳。
又，於如此的成膜工程中，氧化物半導體層11由多結晶所成時，成膜多結晶膜之方法，或成膜之後，在後處理結晶化或提升結晶性方法任一者為佳。成膜多結晶膜方法中，通常以基板溫度250~550℃下物理成膜。基板溫度係以300~500℃為佳，更佳為320~400℃。250℃以下時中，恐降低結晶性，提高載子密度。550℃以上中，恐成本變高，或基板變形。成膜之後，以後處理結晶化或提升結晶性的方法中，通常以基板溫度250℃以下物理成膜。基板溫度較250℃為高時，未能充分發揮後處理的效果，難以控制在低載子濃度、高移動度。為更有效回避如此的不妥處，基板溫度以200℃以下為佳，較佳者係150℃以下，更佳為100℃以下，50℃以下尤其更佳。成膜包含結晶質膜之方法係製程以單純的工業為佳，為獲得高半導體特性，則在成膜後之後處理結晶化的方法者，結晶性為優，膜應力少，容易控制載子之故，因而為佳。又，後處理中結晶化前，雖包含結晶為佳，一旦成膜非晶質膜後，經由後處理結晶化者，較易進行結晶性的控制，獲得良質的半導體膜之故，因而為佳。
然而，使大面積以濺鍍法成膜時，為具有膜質的均勻性，旋轉固定基板之摺疊機，驅動磁力擴大腐蝕範圍等方法為佳。
結束如此的成膜工程後，藉由施行氧化處理工程或結晶化處理，可控制透明氧化物半導體層11中的載子濃度。然而，於成膜時，雖有控制氧等氣體成分的濃度，而控 制載子濃度的方法，但如此的方法中，恐有降低正孔移動度。此等係為了載子控制而導入的氣體成分，成為置入膜中的散亂因子。
又，氧化物半導體層11係使用多結晶膜時，成膜為非晶質膜後，於氧化處理時結晶化為佳，由此，可維持正孔移動度下，可實現低載子濃度。
又，做為氧化處理工程或結晶化處理，在氧存在下或氧非存在下，通常，以80~650℃、0.5~12000分的條件進行熱處理。氧化處理工程或結晶化處理在氧的存在下進行時，可期待同時產生氧損失之減少，因而為佳。熱處理的溫度較80℃低時，會有無處理效果，時間花費過多之虞，較650℃為高時，能量成本會變高，生產時間會變長，做為電晶體時的開啟電壓會變大，而有基板變形之虞。為更有效回避如此的不妥處，處理溫度以120~500℃為佳，較佳者係150~450℃，更佳為180~350℃，200~300℃尤其更佳。220~290℃為最佳。又，熱處理的時間較0.5分為短時，達內部的電熱時間恐有不足，處理會變得不充分，較12000分為長時，處理裝置會變大，無法使用於工業上，於處理中，基板會有破損、變形的之虞。為更有效回避如此的不妥處，處理時間以1~600分為佳，較佳者係5~360分，更佳為15~240分，30~120分尤其更佳。
又，做為氧化處理工程或結晶化處理，氧存在下或氧非存在下，可經由燈退火裝置(LA；Lamp Annealer)、急速熱退火裝置(RTA；Rapid Thermal Annealer)、或雷 射退火裝置加以熱處理，做為氧化處理工程或結晶化處理，可適用大氣電漿處理、氧電漿處理、臭氧處理或紫外線等照射處理。又，一邊加熱基板，一邊紫外線進行臭氧處理等，組合此等方法加以使用亦可。進行熱處理時，熱處理時的膜面溫度較成膜時的基板溫度，高100~270℃為佳。此溫度差較100℃為小時，無熱處理效果，較270℃為高時，基板會變形，半導體薄膜界面會變質，恐會降低半導體特性。為更有效回避如此的不妥處，較成膜時的基板溫度，熱處理時的膜面溫度以高出130~240℃為佳，高出160~210℃尤其更佳。
基板6乃以無機物材料或有機物材料所形成。具體而言，做為以無機物材料形成基板6，例示有添加例如硼素(B)、磷(P)、銻(Sb)等之不純物之p型單結晶矽基板，n型單結晶矽基板，玻璃基板，或石英基板等。又，做為有機物材料的基板6，例示有聚甲基丙烯酸甲酯，聚醚碸及聚碳酸酯等塑膠薄片基板等。本實施形態中，基板6係亦將此等做為第一電極2加以使用之故，例如以矽基板加以構成。
絕緣體層3中，例如可使用SiO2 ，Al2 O3 ，Ta2 O5 ，TiO2 ，MgO，zrO2 ，CeO2 ，K2 O，Li2 O，Na2 O，Rb2 O，Sc2 O3 ，Y2 O3 ，Hf2 O3 ，CaHfO3 ，PbTi3 ，BaTa2 O6 ，SrTiO3 ，AIN等氧化物，及SiNx 等氮化物。此等中，使用SiO2 ，SiNx ，Al2 O3 ，Y2 O3 ，Hf2 O3 ，CaHfO3 為佳，較佳為SiO2 ，SiNx ，Y2 O3 ，Hf2 O3 ，CaHfO3 ，尤其以Y2 O3 更佳。 此等氧化物的氧數係未必與化學計量比一致亦可(例如，SiO2 ，SiOx 亦可)。如此的閘極絕緣膜3係層積不同2層以上的絕緣膜加以構造亦可。又，閘極絕緣膜3係可為結晶質，多結晶質，非晶質任一者，以容易工業上製造之多結晶質，或非晶質者為佳。又，絕緣體層3中，可使用聚對二甲苯、聚苯乙烯等有機絕緣體。
第二及第三電極4，5係對於該材質中，無特別限定，可使用各種金屬或金屬氧化物，及碳或有機導電材料等。具體而言，白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁膜(Al)、Mg－Ag合金、Li－Al合金、鈣(Ca)、銦－錫氧化物(ITO)、銦－鋅氧化物、鋅－錫氧化物、錫氧化物、鋅氧化物、鈦－鈮氧化物等為佳。
半導體及半導體裝置係例如可如下加以製造。本實施形態中，於基板6使用Si基板，絕緣體層3係熱氧化Si基板6所獲得SiO2 熱氧化膜。又，做為氧化物半導體層11的材料，使用具備n型特性氧化物，做為有機半導體層10的材料，使用具備p型特性之有機物。首先，於基板6，成膜絕緣體層3，此絕緣體層3上，以真空蒸著法，形成第二及第三電極4，5。其次，將氧化物半導體層11使用濺鍍裝置成膜，將有機半導體層10以真空蒸著法，成膜於氧化物半導體層11的上側。此時，於有機半導體層10使用具備p型特性之有機物，於氧化物半導體層11，使用具備n型特性氧化物之故，於製造中，n型半導體層之氧化物半導體層11，即使接觸大氣，特性下之情 形亦少。
如此半導體裝置係例如做為電場效果電晶體，發光元件，受光元件加以使用。將半導體裝置做為n型電場效果電晶體使用時，第一電極2係做為閘極電極使用，第二電極4及第三電極5中，任一電壓為高者做為汲極電極使用，電壓低者做為源極電極加以使用。又，半導體裝置做為p型電場效果電晶體使用時，第一電極2係做為閘極電極使用，第二電極4及第三電極5中，任一電壓為高者做為源極電極使用，電壓低者做為汲極電極加以使用。
做為電場效果電晶體的半導體裝置係認為以下的機構而動作者。施加閘極電極之電壓為正時，於氧化物半導體層11，於絕緣體層3側，集合氧化物半導體層11的電子。然後，由源極電極的電子係通過集合於氧化物半導體層11的絕緣體層3側之電子層(12)。為此，由源極電極向汲極電極流入電流。施加閘極電極之電壓為負時，於有機半導體層10，有機半導體層10中的正孔，則集合於氧化物半導體層11。然後，由源極電極的正孔係通過集合於有機半導體層10的絕緣體層3側之正孔層(13)。為此，由源極電極向汲極電極流入電流。
本實施形態的半導體係具備有機半導體層10和氧化物半導體層11之故，具安定兩極性的特性。又，使用半導體1之材料係於有機半導體層10，使用具備p型或兩極性的特性有機物，於氧化物半導體層11，使用n型氧化物之故，電子載子移動度會成為安定者。為此，半導體 裝置則安定該動作。尤其，使用n型氧化物之氧化物半導體層係與使用以往n型有機物相較，載子移動度極度佳。為此，半導體裝置係在大氣中的半導體特性，會變得良好之故，可容易實用化。
又，具備n型特性之氧化物係與具備n型特性之有機物相比，能隙為大，可視光的吸收會為少之故，由於光所造成之劣化亦少。
於本實施形態，半導體的場效移動度通常係10－4 cm2 /Vs以上。場效移動度較10－4 cm2 /Vs為小時，開關電路速度會變慢，恐會無法顯示兩極性之虞。為更有效回避如此的不妥處，場效移動度為10－3 cm2 /Vs以上為佳，較佳者係10－2 cm2 /Vs以上，更佳為10－1 cm2 /Vs以上，1cm2 /Vs以上尤其更佳。
又，n型驅動時之場效移動度μ(n)和p型驅動時的場效移動度μ(p)之比μ(n)/μ(p)，乃在於10－5 ≦μ(n)/μ(p)≦105 之範圍，在於10－3 ≦μ(n)/μ(p)≦104 之範圍為佳，更佳為在於10－2 ≦μ(n)/μ(p)≦103 之範圍，在於10－1 ≦μ(n)/μ(p)≦102 之範圍尤其更佳。μ(n)/μ(p)在上述範圍外時，n型和p型的均衡不佳，兩極性的顯現則有變不明顯之虞。n型驅動時的場效移動度及p型驅動時的場效移動度的平衡最適切，可進行安定動作。
又，通道寬度W和通道長度L的比W/L比通常係0.1~100，較佳為1~20，更佳為2~8。W/L超越100時， 漏電電流會增加，恐會降低開關比之虞。較0.1為小時，會有場效移動度下降，恐會夾斷狀態的顯現不明確之虞。
更且，通道長度L通常係0.1~1000 μm，較佳為1~100 μm，更佳為2~10 μm。0.1 μm以下在工業上製造困難，且，會有發生短路通道效果，漏電電流變大之疑慮。又，1000 μm以上時，元件會變得過大而不佳。
又，關於驅動時的各電極間之電壓通常係100V以下，較佳者為50V以下，更佳者20V以下，10V以下尤其更佳。較100V為大時，消耗電力會變大，會有實用性降低之虞。又，於此，顯示兩極性乃指如提升閘極電壓時，增加汲極電流範圍和降低閘極電壓時，增加汲極電流範圍，存在汲極電壓之情形。
[第二實施形態]
圖2乃顯示關於本發明之第二實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。本實施形態的半導體裝置係與上述實施形態大略相同，不同則在於基板6和第一電極2乃各別加以形成。
即，本實施形態的半導體及半導體裝置係於基板6上的中央，設置與基板6另別形成的第一電極2。此第一電極2係以上述第一實施形態的第二及第三電極4，5所使用之材料加以形成。又，絕緣體層3係設置於基板6及第一電極2上。其他的構成係與上述者相同。本實施形態的半導體裝置係例如與上述第一實施形態相同，做為電場效 果電晶體使用。作用及效果係與上述幾乎相同。如上述第二實施形態之半導體裝置構成的話，使閘極電極和基板6各別形成之故，可增加半導體電路設計的自由度。
[第三實施形態]
圖3乃顯示關於本發明之第三實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。本實施形態的半導體裝置係與上述實施形態不同，第二及第三電極4，5不在絕緣體層3和氧化物半導體層11間，設置於有機半導體層10的上側而構成。於第一電極2(6)和第二及第三電極5間，同時位有絕緣體層3、氧化物半導體層11、有機半導體層10之故，電場被有效率加上，容易顯示半導體裝置的特性。又，第二及第三電極5直接接觸於有機半導體層10之故，即使降低有機半導體的移動度時，亦容易顯現兩極性。
[第四實施形態]
圖4乃顯示關於本發明之第四實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。本實施形態的半導體裝置係與上述實施形態不同，第二及第三電極4，5不在絕緣體層3和氧化物半導體層11間，設置於有機半導體層10和氧化物半導體層11間而構成。第二及第三電極4，5直接接觸有機半導體層10、氧化物半導體層11之故，容易顯現兩極性。
[第五實施形態]
圖5乃顯示關於本發明之第五實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。本實施形態的半導體裝置係與上述實施形態不同，第三電極5不在絕緣體層3和氧化物半導體層11間，設置於有機半導體層10和氧化物半導體層11間而構成。第二電極4和第三電極5的電流則通過有機半導體層10和氧化物半導體層11之故，容易顯現兩極性。又，第二電極及第三電極的一方直接接觸於有機半導體層10之故，即使有機半導體的移動度為低，亦容易顯現兩極性。
[第六實施形態]
圖6乃顯示關於本發明之第六實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。本實施形態的半導體裝置係與上述第一實施形態不同，第三電極5不在絕緣體層3和氧化物半導體層11間，設置於有機半導體層10的上側而構成。第二電極4和第三電極5的電流則通過有機半導體層10和氧化物半導體層11之故，容易顯現兩極性。
根據第三~第六實施形態的半導體裝置的構成，對於有機半導體1的半導體層10及氧化物半導體層11之第二及第三電極4，5的位置，則如上述配置亦可之故，可增加使用半導體裝置電路設計的自由度。
[第七實施形態]
圖7乃顯示關於本發明之第七實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。本實施形態的半導體裝置係與上述實施形態不同，不同則在於半導體1的構造非左右對稱加以形成。即，氧化物半導體層10僅半導體1的面內一部份構成而有所不同。
如圖7所示，於絕緣體層3上，形成由有機半導體層10及氧化物半導體層11所成半導體1。又，氧化物半導體層11係該一部份，以有機半導體層10的一部份(100)加以被覆。第二電極4係形成於有機半導體層10上。又，第三電極5係形成於有機半導體層10的一部份(100)及氧化物半導體層11上。
根據由以上的構成所成半導體1及半導體裝置，半導體1的構造、氧化物半導體層11僅構成半導體1的面內一部份之故，載子電子不通過有機半導體層10內一定的距離以上時，無法到達電極。為此，例如，將半導體裝置之第二電極4做為汲極電極，將第三電極5做為源極電極使用時，由第三電極5供給載子電子，則容易注入有機半導體層10。又，載子電子不僅容易注入有機半導體層10，亦容易達兩極性顯現時的汲極電極的控制，於發光電晶體等應用時，可提升控制性。
又，第一~第六實施形態的半導體裝置係例如使用NOT型電路等互補型電晶體電路裝置。互補型電晶體電路裝置係具備複數半導體裝置，此複數半導體裝置中的至少一個，使用上述本發明的半導體裝置。具體而言，例如 ，如圖8所示，互補型電晶體電路裝置20係此一個電場效果電晶體21，22中，至少任一方，使用上述本發明半導體裝置(本實施形態中，21)。此電路裝置20中，尤其，於一個基板上，形成2個電場效果電晶體21，22時，於電場效果電晶體21，使用半導體裝置，其他的電場效果電晶體22係可為n型，p型及兩極型的半導體裝置任一者。因此，無需分別製作n型，p型，可減低此裝置整體的製造成本。
[實施例] 實施例1
接著，對於上述第一實施形態的半導體裝置的實施例，加以說明。如圖1A所示，關於本實施例之半導體裝置係如以下加以製造。首先，做為基板6使用導電性的Si基板，熱氧化此等，形成絕緣體層3。接著，於絕緣體層3上，將正型的光阻劑進行旋塗法塗佈，將光阻劑以特定溫度預烘烤加以固化，曝光基板6中央。之後，以洗濯液除去基板6中央部分的光阻膜，進行後烘烤，氣化不要的洗濯液。然後，於此基板6，以真空蒸著法成膜Cr及Au，以溶劑發射於基板6中央以外的部分，形成第二及第三的二個電極4，5。
其次，形成此第二及第三電極4，5之基板6中，氧化物半導體層11使用濺鍍裝置成膜。成膜條件係於標靶，使用IGZO(元素比，In＝33.4at%，Ga＝33.3at%， Zn＝33.3at%所成氧化物)，到達真空度：8.2×10－4 Pa，濺鍍真空度：1.9×10－1 Pa，濺鍍氣體：Ar 10sccm O2 1sccm，濺鍍輸出：50W，基板加熱係未加以進行。曝露於大氣進行UV臭氧處理15分後，將稠五苯以真空蒸著法成膜於氧化物半導體層11的上側。
如此製作的半導體裝置係成為Si/SiO2 膜：300nm(基板6(第一電極2)及絕緣層)，Cr膜：1nm，Au膜：40nm(第二及第三電極4，5)，IGZO膜(非晶質)：50nm(氧化物半導體層11)，稠五苯膜：50nm(有機半導體層10)，通道長L：100 μm。然而，通道寬度W係2mm。
接著，將此半導體裝置做為薄膜電晶體加以動作。此時，半導體裝置係將第一電極2做為閘極電極，將第二電極4做為源極電極，將第三電極5做為汲極電極加以使用。此半導體裝置的特性如圖10A及圖11A所示。如圖10A所示，例如汲極電壓為20V和30V時，增加閘極電壓之時，有增加汲極電流範圍和減少閘極電壓和增加汲極電流範圍，顯示兩極性。又，n型驅動時的場效移動度係0.06cm2 /Vs，p型驅動時的場效移動度係0.6cm2 /Vs。
實施例2
如圖3所示，關於本實施例之半導體裝置係如以下製造。首先，做為基板6使用導電性的Si基板，設置熱氧化此等，而形成之絕緣體層3。將氧化物半導體層11使 用濺鍍裝置成膜。成膜條件係於標靶，使用In2 O3 －ZnO(元素比，In＝93at%，Zn＝7at%所成氧化物)，到達真空度：8.2×10－4 Pa，濺鍍真空度：1.9×10－1 Pa，濺鍍氧體：Ar 10sccm O2 1sccm，濺鍍輸出：50W，成膜時的基板過熱係未進行。於濺鍍製膜後，在大氣下進行300℃ 1時間熱處理。接著，UV臭氧處理15分後，將稠五苯以真空蒸著法成膜於氧化物半導體層11的上側。然後，於有機半導體層10上，以真空蒸著法使用遮蔽光罩成膜Cr及Au，形成第二及第三的二個電極4，5。
如此製作的半導體裝置係Si/SiO2 膜：300nm(基板6(第一電極2)及絕緣層)，In2 O3 －ZnO膜(多結晶膜)：30nm(氧化物半導體層11)，稠五苯膜：50nm(有機半導體層10)，Cr膜：1nm，Au膜：40nm(第二及第三電極4，5)，通道長度L：100 μm，通道寬度W係2nm。半導體特性係顯示與實施例1同樣的兩極性，n型驅動時的場效移動度係5.2cm2 /Vs，p型驅動時的場效移動度係0.6cm2 /Vs。
實施例3
除了令In2 O3 －ZnO膜(多結晶膜)的膜厚為15nm(氧化物半導體層11)之外，與實施例2相同，製作半導體裝置。結果，如圖12A~圖12C所示，顯示兩極性。半導體特性係顯示實施例1同樣的兩極性，n型驅動時的場效移動度係6.7cm2 /Vs，p型驅動時的場效移動度係 0.11cm2 /Vs。
實施例4
In2 O3 －ZnO膜(多結晶膜)的膜厚做為5nm(氧化物半導體層11)，通道長L做為200 μm之外，其他係與實施例2相同，製作半導體裝置。圖13乃顯示關於本發明實施例之半導體裝置之要部擴大截面圖。結果，如圖14A~圖14C所示，顯示兩極性。又，圖15係於實施例4的半導體裝置，顯示變化通道長L時的特性變化。n型驅動時的場效移動度係通道長L＝200 μm時13.8cm2 /Vs，通道長L＝50 μm時，12.3cm2 /Vs。首先，p型驅動時的場效移動度係通道長L＝200 μm時，為0.2cm2 /Vs，通道長L＝50 μm時，為0.05cm2 /Vs。
實施例5
接著，對於上述第七實施形態的半導體裝置的實施例，加以說明。如圖7所示，關於本實施例之半導體裝置係如以下製造。首先，做為基板使用導電性的Si基板，熱氧化此等之絕緣體層。
接著，將氧化物半導體層使用濺鍍裝置成膜。成膜條件係於標靶，使用In2 O3 －ZnO膜(元素比，In＝93at%，Zn＝7at%所成氧化物)，到達真空度：8.2×10－4 Pa，濺鍍真空度：1.9×10－1 Pa，濺鍍氣體：Ar 10sccm O2 1sccm，濺鍍輸出：50W，成膜時的基板加熱係未加以進行。又， 為成非對稱構成之故，將使用遮蔽光罩成膜範圍，限定所期望的範圍。濺鍍製膜後，以大氣下300℃ 1時間熱處理。
接著，UV臭氧處理15分後，將有機半導體層(稠五苯)以真空蒸著法成膜於氧化物半導體層11的上側。又，有機半導體層10亦使用遮蔽光罩將成膜範圍，限定所期望的範圍。然後，於有機半導體層10上及氧化物半導體層11上，以真空蒸著法使用遮蔽光罩成膜Cr及Au，形成第二及第三的二個電極4，5。
如此製作的半導體裝置係Si/SiO2 膜：300nm(基板6(第一電極2)及絕緣層)，In2 O3 －ZnO膜：5nm(氧化物半導體層11)，稠五苯膜：50nm(有機半導體層10)，Cr膜：1nm，Au膜：40nm(第二及第三電極4，5)，通道長度L(第二電極4及第三電極5間的距離)：200 μm，通道寬度W係2mm。
此半導體裝置的特性如圖16A及圖16B所示。如此等圖所示，關於本實施例之半導體裝置係當p型驅動時，顯示兩極性，場效移動度係0.13cm2 /Vs。又，此半導體裝置係顯示兩極性後，再度觀測夾斷(發現2次夾斷範圍(飽和範圍))。此2次夾斷的發現係起因於半導體裝置為非對稱構造者。又，於半導體裝置，經由發現2次夾斷，可容易進行發現兩極性時之汲極電流的控制，於發光電晶體等應用時，可提升控制性。
(比較例1)
又，做為實施例的比較對象，雖與實施例1的半導體裝置略相同，製作無成膜有機半導體層10者[圖9]。半導體僅顯示n型的特性，未發現兩極性。將此比較例的半導體裝置的特性示於圖10B及圖11B。
(比較例2)
替代圖3的氧化物半導體層11，具備n型特性之有機物，將全氟代稠五苯以真空蒸著法成膜，未進行UV臭氧處理之故，與實施例2相同，製作半導體裝置。
如此製作的半導體裝置係Si/SiO2 膜：200nm(基板6(第一電極2)及絕緣層)，全氟代稠五苯：10nm(氧化物半導體層11)，稠五苯膜：35nm(有機半導體層10)，Cr膜：1nm，Au膜：40nm(第二及第三電極5)，通道長度L(第二電極4及第三電極5間的距離)：75 μm，通道寬度W係1000 μm。半導體特性係雖顯示兩極性，n型驅動時的場效移動度係0.02cm2 /Vs，p型驅動時的場效移動度係0.5cm2 /Vs。又，與實施例2相同，於成膜稠五苯膜前，曝露於大氣時，大大降低移動度。
以上，對於本發明的半導體、半導體裝置及互補型電晶體電路裝置，顯示較佳的實施形態進行說明，但非限定於上述實施形態，可將本發明的範圍做種種的變更加以實施。
例如，本發明的半導體裝置係於第一~第六實施形態 中，雖於絕緣體層上形成氧化物半導體層，於氧化物半導體層上，形成有機半導體層，但非限定此等，於絕緣體層上形成有機半導體層，於有機半導體層上形成氧化物半導體層亦可。
又，第三~第七實施形態中，雖將基板做為第一電極加以使用，但非限定此等，與第二實施形態相同，使基板和第一電極個別形成，適切變更設計亦可。又，本發明的半導體裝置係雖做為電場效果電晶體加以使用，但非限定此等，做為發光元件或受光元件加以使用亦可。
1‧‧‧半導體
2‧‧‧第一電極
3‧‧‧絕緣體層
4‧‧‧第二電極
5‧‧‧第三電極
6‧‧‧第一電極
10‧‧‧有機半導體層
11‧‧‧氧化物半導體層
13‧‧‧正孔層
100‧‧‧有機半導體層的一部份
110‧‧‧層狀氧化物
圖1A乃顯示關於本發明之第一實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。
圖1B乃關於本發明之第一實施形態之半導體及半導體裝置主要部擴大截面圖。
圖2乃顯示關於本發明之第二實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。
圖3乃顯示關於本發明之第三實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。
圖4乃顯示關於本發明之第四實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。
圖5乃顯示關於本發明之第五實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。
圖6乃顯示關於本發明之第六實施形態之半導體及半 導體裝置概略截面圖。
圖7乃顯示關於本發明之第七實施形態之半導體及半導體裝置概略截面圖。
圖8乃顯示關於本發明之實施形態互補型電晶體電路裝置圖。
圖9乃顯示關於比較例1之半導體裝置圖。
圖10A乃顯示關於本發明之實施例1之半導體裝置特性的圖表。
圖10B乃顯示關於比較例1之半導體裝置特性圖。
圖11A乃顯示關於本發明之實施例1之半導體裝置特性的圖表。
圖11B乃各顯示關於比較例1之半導體裝置特性圖。
圖12A乃顯示關於本發明之實施例3之半導體裝置，p型驅動時汲極電壓－汲極電流特性的圖表。
圖12B乃顯示關於本發明之實施例3之半導體裝置，p型驅動時閘極電壓－汲極電流特性的圖表。
圖12C乃顯示關於本發明之實施例3之半導體裝置，n型驅動時閘極電壓－汲極電流特性的圖表。
圖13乃關於本發明實施例4之半導體裝置之要部擴大截面圖。
圖14A乃顯示關於本發明之實施例4之半導體裝置，p型驅動時汲極電壓－汲極電流特性的圖表。
圖14B乃顯示關於本發明之實施例4之半導體裝置，p型驅動時閘極電壓－汲極電流特性的圖表。
圖14C乃顯示關於本發明之實施例4之半導體裝置，n型驅動時閘極電壓－汲極電流特性的圖表。
圖15乃顯示關於本發明之實施例4之半導體裝置特性的圖表，為改變通道型長度L時的特性變化圖。
圖16A乃顯示關於本發明之實施例5之半導體裝置，p型驅動時汲極電壓－汲極電流特性的圖表。
圖16B乃顯示關於本發明之實施例5之半導體裝置，p型驅動時閘極電壓－汲極電流特性的圖表。
1‧‧‧半導體
2‧‧‧第一電極
3‧‧‧絕緣體層
4‧‧‧第二電極
5‧‧‧第三電極
6‧‧‧第一電極
10‧‧‧有機半導體層
11‧‧‧氧化物半導體層

Claims (16)

  1. 一種半導體，其特徵乃具備有機半導體層、和氧化物半導體層；將前述氧化物半導體層，成為層積重疊複數種類之層狀氧化物的層積構造，該層積構造中，於最靠前述有機半導體層側之層狀氧化物的材料，使用該層狀氧化物之工作函數較其他之層狀氧化物之工作函數為大者所成。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，具備n型及p型之兩極性型之特性者。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述有機半導體層乃以具備p型之特性之有機物、和具備兩極性型之特性之有機物或具備n型之特性之有機物、或由此等任二種以上所成之層積體或混合體而形成者。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃由具備n型之特性之非縮退氧化物所成。
  5. 如申請專利範圍第4項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃電子載持濃度為不足1018 /cm3 。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃以包含In、Zn、Sn及Ge之至少任一之非晶質氧化物所形成。
  7. 如申請專利範圍第6項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃以包含In與Ga與Zn之非晶質氧化物、包含Sn與Zn與Ga之非晶質氧化物、包含In與Zn之非晶質氧化物、包含In與Sn之非晶質氧化物、包含In與 Ga之非晶質氧化物及包含Zn與Sn之非晶質氧化物中之任一者所形成。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃以包含In、Zn、Sn、Ge之至少任一之多結晶氧化物所形成。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃以包含In及正二價元素之多結晶氧化物所形成。
  10. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃工作函數為4.8(eV)以上。
  11. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述氧化物半導體層乃能隙為2.5(eV)以上。
  12. 如申請專利範圍第1項之半導體，其中，前述有機半導體層及氧化物半導體層乃相互接觸。
  13. 一種半導體裝置，屬於具備半導體、和第一電極、和設於前述半導體及前述第一電極間的絕緣體層、和接觸於前述半導體，與前述第一電極隔離之第二電極、和接觸於前述半導體，與前述第一及第二電極隔離之第三電極的半導體裝置，其特徵乃對於前述半導體，使用如申請專利範圍第1項之半導體者。
  14. 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中，將前述有機半導體層及氧化物半導體層，形成呈薄膜者。
  15. 如申請專利範圍第13項之半導體裝置，其中，n型驅動時之電場效果移動度μ(n)與p型驅動時之電場 效果移動度μ(p)之比μ(n)/μ(p)為10-5 ≦μ(n)/μ(p)≦105 之範圍。
  16. 一種互補型電晶體電路裝置，屬於具備複數之半導體裝置的互補型電晶體電路裝置，其特徵乃於前述複數之半導體裝置之至少一個，使用如申請專利範圍第13項之半導體裝置者。
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