TWI650865B - 場效電晶體、用於製造場效電晶體的方法、顯示元件、影像顯示裝置及系統 - Google Patents

場效電晶體、用於製造場效電晶體的方法、顯示元件、影像顯示裝置及系統 Download PDF

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Abstract

一種場效電晶體，包括：一閘極電極，其配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，其配置以取出電流；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，並且各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸。

Description

場效電晶體、用於製造場效電晶體的方法、顯示元件、影像顯示裝置及系統
本發明涉及一種場效電晶體、一種製造場效電晶體的方法、一種顯示元件、一種影像顯示裝置及一種系統。
例如液晶顯示器(liquid crystal displays,LCDs)、有機EL(電致發光)顯示器(organic electroluminescence displays,OLED)及電子紙的平板顯示器(flat panel displays,FPDs)由包括用非晶矽或多晶矽作為主動層的薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)的驅動電路所驅動。
在FPDs的開發中，已經注意到製造一種包括場效電晶體的TFT，其在主動層的通道形成區域上包括具有高載體遷移率及元件之間小的不均勻性的氧化物半導體膜，並且將TFT應用於電子設備或光學設備。
在包含作為主動層的氧化物半導體的場效電晶體中，Al的堆疊金屬膜及包含其為典型金屬材料的過渡金屬(Mo、Ti、或其合金)的阻擋層可以用於源極電極及汲極電極的材料(例如，參見PTL 1)。在這種情況下，關注在所得到的電晶體成為常開(normally-on)場效電晶體，即使在不施加電晶體的閘極電壓的情況下，大量的電流還是在源極電極與汲極電極之間流動。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
PLT 1：日本特開第2011-216694號
本發明的目的在於提供一種場效電晶體，其防止作為主動層的氧化物半導體在氧化物半導體與源極電極的界面和氧化物半導體與汲極電極的界面之間被還原，並且具有簡單的配置和良好的電晶體特性。
解決上述問題的手段如下。即，本發明的一種場效電晶體包括：一閘極電極，其配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，其配置以取出電流；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間。該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域。各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，且該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一種或多個部件接觸。
根據本發明，能夠提供一種場效電晶體，其防止作為主動層的氧化物半導體在氧化物半導體與源極電極的界面和氧化物半導體與汲極電極的界面之間被還原，並且具有簡單的配置和良好的電晶體特性。
2‧‧‧金屬層
3‧‧‧金屬層
10‧‧‧場效電晶體
11‧‧‧基板
12‧‧‧源極電極
12A‧‧‧金屬區域
12B‧‧‧氧化物區域
13‧‧‧汲極電極
13A‧‧‧金屬區域
13B‧‧‧氧化物區域
14‧‧‧主動層
15‧‧‧閘極絕緣層
16‧‧‧閘極電極
17‧‧‧層間絕緣層
18‧‧‧資料線
20‧‧‧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‧‧‧電容器
40‧‧‧場效電晶體
112‧‧‧源極電極
113‧‧‧汲極電極
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EL薄膜層
342‧‧‧電子傳輸層
344‧‧‧發光層
346‧‧‧電洞傳輸層
350‧‧‧有機EL元件
360‧‧‧層間絕緣膜
361‧‧‧電容器
370‧‧‧液晶顯示器
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
X0、X1、X2、X3、...Xn-2、Xn-1‧‧‧掃描線
Y0、Y1、Y2、Y3、...Ym-1‧‧‧資料線
Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、...Ym-1i‧‧‧電流供給線
S‧‧‧源極電極
D‧‧‧汲極電極
G‧‧‧閘極電極
X、Y、Z‧‧‧座標軸
圖1為說明本發明之場效電晶體的一實例的示意性結構圖；圖2為說明本發明之場效電晶體的另一實例的示意性結構圖；圖3A為說明本發明之製造場效電晶體的方法的示意性截面圖(部分1)；圖3B為說明本發明之製造場效電晶體的方法的示意性截面圖(部分2)；圖3C為說明本發明之製造場效電晶體的方法的示意性截面圖(部分3)；圖3D為說明本發明之製造場效電晶體的方法的示意性截面圖(部分4)；圖3E為說明本發明之製造場效電晶體的方法的示意性截面圖(部分5)；圖4為說明本發明之場效電晶體的另一實例的示意性結構圖；圖5為說明本發明之場效電晶體的另一實例的示意性結構圖；圖6為說明本發明之場效電晶體的另一實例的示意性結構圖； 圖7為說明本發明之場效電晶體的另一實例的示意性結構圖；圖8為說明本發明之場效電晶體的另一實例的示意性結構圖；圖9為說明本發明之場效電晶體的另一實例作為圖6的變形例的示意性結構圖；圖10為說明本發明之場效電晶體的另一實例作為圖7的變形例的示意性結構圖；圖11為說明本發明之場效電晶體的另一實例作為圖8的變形例的示意性結構圖；圖12為呈現影像顯示裝置的圖；圖13為呈現本發明之顯示元件的一實例的圖；圖14為說明顯示元件中有機EL元件與場效電晶體之間的位置關係的一實例的示意性結構圖；圖15為說明顯示元件中有機EL元件與場效電晶體之間的位置關係的另一實例的示意性結構圖；圖16為說明有機EL元件之一實例的示意性結構圖；圖17為呈現顯示控制裝置的圖；圖18為呈現液晶顯示器的圖；圖19為呈現圖18中之顯示元件的圖；圖20為說明比較例1之場效電晶體的示意性結構圖；以及圖21為說明比較例2之場效電晶體的示意性結構圖。
在場效電晶體中，已知的是，當提供作為主動層的氧化物半導體具有1×1015cm-3至1×1016cm-3的電子載流濃度，並且使用具有低的功函數的金屬(例如，Al)作為源極電極及汲極電極時，所得到的電晶體特性具有高的場效遷移率、高的開/關比(on/offratio)以及小的上升電壓的絕對值。同時，當電子載體濃度在1.0×1018cm-3或更高時，所得到的電晶體特性是小的開/關比和大的上升電壓的絕對值(例如，參見日本特開第2010-62546號)。
此外，據報導，即使當電子載體濃度在1×1018cm-3或更高時，摻入金屬(例如，具有深的功函數的Au)到源極電極及汲極電極使得能夠獲得諸 如高的場效應遷移率、高的開/關比、以及小的上升電壓的絕對值的電晶體特性(例如，參見日本特開第2015-046568號)。
如上所述，當氧化物半導體的電子載體濃度控制在需求值，並且為源極電極及汲極電極選擇合適的材料時，能夠獲得具有高的場效應遷移率、高的開/關比、以及小的上升電壓的絕對值的電晶體特性。
然而，即使當氧化物半導體的電子載體濃度控制在如上所述的需求值以形成主動層時，除非使用未被氧化的金屬(例如，Au或Pt)作為源極電極及汲極電極，否則會發生以下現象。即，在氧化物半導體與各別的汲極電極及源極電極之間的接觸界面中，作為電極的金屬材料剝離氧化物半導體的氧原子，因此氧空缺形成在氧化物半導體中，增加了氧化物半導體的電子載體濃度。這可能導致使用主動層的場效電晶體中電晶體特性的不均勻性和劣化，氧化物半導體主要是使用氧缺陷作為載體產生的來源。
例如，在氧化物半導體用於主動層的場效電晶體中，一些情況下將不像Au、Pt、以及其他化學穩定的金屬一般地化學穩定的過渡金屬(例如，Mo)用於源極電極及汲極電極。在這種情況下，在與氧化物半導體接觸的區域中，電極剝離氧原子的氧化物半導體，導致氧化物半導體的還原。氧化物半導體的還原造成氧化物半導體的氧空缺，導致電子載體濃度的增加。因此，關注在於所得到的電晶體成為常開場效電晶體，即使在不施加電晶體的閘極電壓的情況下，大量的電流還是在源極電極與汲極電極之間流動。
在這種情況下，發明人進行了廣泛的研究。發明人已經發現，透過氧化源極電極及汲極電極的表面並且氧化源極電極及汲極電極與主動層接觸的部分，能夠防止氧化物半導體被金屬的源極電極及汲極電極還原。因此，發明人完成了本發明。
(場效電晶體)
本發明的場效電晶體包括閘極電極、源極電極、汲極電極、主動層、以及閘極絕緣層，若有需要，還進一步包括其他部件。
<閘極電極>
閘極電極沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要是被配置以施加閘極電壓的電極即可。
閘極電極的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。閘極電極的材料的實例包括金屬(例如Al、鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、Cu、鋅(Zn)、Ni、Cr、Ta、Mo、及Ti)、金屬的合金、以及這些金屬的混合物。閘極電極的材料可以是導電氧化物(例如，氧化銦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎵、及氧化鈮)、其複合化合物、及其混合物。
閘極電極的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。閘極電極的平均厚度較佳為10nm至1mm，更佳為50nm至300nm。
<源極電極及汲極電極>
源極電極及汲極電極係被配置以取出電流的電極
形成源極電極及汲極電極，使得源極電極與汲極之間設有預定間隔。
源極電極及汲極電極各自包括由金屬所形成的金屬區域及由一種或多種金屬氧化物所形成的氧化物區域。
各別的源極電極及汲極電極中的氧化物區域的一部分與主動層接觸，並且氧化物區域的其餘部分與主動層以外的一種或多種部件接觸。
當氧化物區域的一部分與主動層接觸時，包含在源極電極及汲極電極中的金屬防止了氧化物半導體中的主動層還原。結果，能夠防止氧化物半導體電子載體濃度非預期地增加。
各別的源極電極及汲極電極中的氧化物區域的一區域中的氧濃度朝向例如金屬區域減少，各別的源極電極及汲極電極中的氧化物區域的一區域與主動層接觸。這種氧濃度的變化提升是由於金屬表面的氧化引起的。
氧濃度能夠透過TEM-EDX(能量色散X射線光譜)或透過經由X射線光電子能譜測量深度分佈來確認。
以金屬線路的穩定性而言，金屬較佳為過渡金屬(單質(simple substance))或其合金。
為了降低與主動層的接觸電阻，氧化物區域的氧化物更佳為導電氧化物。形成源極電極及汲極電極的金屬區域的金屬較佳為能夠在形成氧化物時形成導電氧化物的元素。
由於當導電氧化物形成時能夠控制氧化物區域的氧濃度，因此金屬較佳包括選自由Ti、Cu、Ni、Cr、V、Nb、Ta、Mo、及W所組成的群組中的至少一種。形成氧化物區域的一種或多種金屬氧化物可能不滿足化學計量。
在後處理中對於濕式蝕刻的耐久性而言，較佳在源極電極及汲極電極的表面上形成氧化物區域。在源極電極及汲極電極的整個表面上形成氧化物區域使得能夠對於在後處理中使用的濕式蝕刻的蝕刻液，充分地增加對源極電極與汲極電極的蝕刻速率之間的選擇比。例如，已知使用氟化酸系蝕刻溶液對Ti進行蝕刻。然而，當在Ti上形成包含同樣要用氟化酸蝕刻的SiO2的絕緣層的膜時，不能獲得足夠的蝕刻選擇比。然而，由於Ti的表面成為氧化鈦，所以形成氧化物區域使得能夠提高蝕刻的選擇比。
此外，以底面及上層的緊密黏合性而言，當主動層以外之與源極電極及汲極電極接觸的部件是由氧化物所形成時，對主動層以外之部件的緊密黏合性是透過將氧化物區域形成在欲形成為源極電極及汲極電極的金屬上來改善。因此，較佳將氧化物區域形成在欲形成為源極電極及汲極電極的金屬上。
源極電極及汲極電極各自可以具有第一層和第二層的堆疊結構，第一層包括金屬區域和氧化物區域且第二層由金屬所形成。
在這種情況下，第二層較佳具有比第一層的金屬區域更高的導電性。因此，能夠降低佈線電阻。
第二層的金屬沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。第二層的金屬的實例包括過渡金屬的單質、過渡金屬的合金、典型金屬的單質、及典型金屬的合金。
氧化物包括具有正價的過渡金屬及具有正價大於過渡金屬的正價的取代摻雜劑。金屬較佳包括過渡金屬的元素及相對於氧化物提供作為摻雜劑的元素。在這種情況下，氧化物的導電性提高。
相對於氧化物提供作為摻雜劑的元素的實例包括如第(n+1)族元素和第(n+2)族〔即(n+1)或更大族的元素〕元素的第二金屬元素，其中n是第一過渡金屬元素的周期表中的族數。
過渡金屬的元素較佳包括選自由Ti、V、Nb、Ta、Mo、及W所組成的群組中的至少一種。
相對於氧化物提供作為摻雜劑的元素較佳包括選自由V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn及Re所組成的群組中的至少一種。
當氧化物是經過五價Nb被四價Ti所取代的取代摻雜的氧化物時，電阻率與相鄰的主動層相比能夠降低，這使得能夠降低主動層與源極電極之間的接觸電阻以及主動層與汲極電極之間的接觸電阻。
相對於氧化物的取代摻雜劑的量沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。以載體的產生及所產生的載體的散射係數而言，取代摻雜劑的量相對於過渡金屬的量較佳為0.01atom%至20atom%，更佳為0.1atom%至10atom%。
氧化物區域的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。然而，氧化物區域的平均厚度較佳係比金屬區域的平均厚度要薄。
氧化物區域的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但氧化物區域的平均厚度較佳為1nm至50nm。
在底接觸場效電晶體中，能夠透過例如經由空氣中的光電子能譜簡單評估功函數來確認氧化物區域的存在。在頂部接觸場效電晶體中，能夠經由TEM-EDX(能量色散X射線光譜)或透過經由X射線光電子能譜測量深度分佈來確認氧化物區域的存在。氧化區的功函數大於金屬區的功函數。
源極電極的平均厚度及汲極電極的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但較佳為10nm至1μm，更佳為50nm至300nm。
<主動層>
主動層由氧化物半導體所形成。
主動層設置在源極電極與汲極電極之間。
位於源極電極與汲極電極之間的主動層是通道區。
氧化物半導體較佳包括選自由In、Zn、Sn、及Ti所組成的群組中的至少一種。
氧化物半導體較佳包括鹼土元素中的至少一種。
氧化物半導體較佳包括稀土元素中的至少一種。
氧化物半導體的實例包括n型氧化物半導體。
n型氧化物半導體沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。然而，n型氧化物半導體較佳包括選自由銦、鋅、錫、鎵、及鈦所組成的群組中的至少一種。
n型氧化物半導體的實例包括ZnO、SnO2、In2O3、TiO2、及Ga2O3。此外，可以使用包括多種金屬的氧化物(例如，In-Zn系氧化物、In-Sn系氧化物、In-Ga系氧化物、Sn-Zn系氧化物、Sn-Ga系氧化物、Zn-Ga系氧化物、In-Zn-Sn系氧化物、In-Ga-Zn系氧化物、In-Sn-Ga系氧化物、Sn-Ga-Zn系氧化物、In-Al-Zn系氧化物、Al-Ga-Zn系氧化物、Sn-Al-Zn系氧化物、In-Hf-Zn系氧化物、及In-Al-Ga-Zn系氧化物)。
此外，較佳的是，n型氧化物半導體藉由選自由二價陽離子、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、所組成的群中的至少一種摻雜劑，以及藉由價數大於金屬離子的價數的摻雜劑來經過取代摻雜，只要摻雜劑從構成n型氧化物半導體的金屬離子中排除即可。這裡，取代摻雜可以被稱為n型摻雜。
在進行了取代摻雜的n型氧化物半導體中，構成作為母相的n型氧化物半導體的金屬離子的一部分被具有價數比金屬離子的價數更高的摻雜劑所取代，並且釋放因價數差所產生的電子，以提供作為n型導電載體。在透過取代摻雜所產生的載體電子負責半導體特性的情況下，半導體特性變得更加穩定。其原因如下。具體地，當氧氣在半導體與外部(大氣或相鄰層)之間交換時，歸因於氧空缺的載體電子數量容易經過影響而變化(例如，氧化還原反應和氧吸附到膜的表面上)。同時，歸因於取代摻雜的載體電子的數量相對不受這種狀態下的變化的影響。
此外，能夠有利地控制歸因於取代摻雜的載體電子的數量，並且能夠容易地實現預期的載體濃度，這是一個優點。如上所述，氧氣相對容易地進出半導體，並因此難以精確地控制氧氣的量或將氧氣的量保持在預定值。同時，透過適當地選擇摻雜劑元素的種類和摻雜量，能夠容易且準確地控制歸因於取代摻雜的載體電子的數量。
為了降低主動層中的氧空缺，在n型氧化物半導體層(主動層)的成膜製程期間，在膜中引入更多的氧原子是有效的。例如，在透過濺射法形成n型氧化物半導體層的情況下，能夠在濺射期間透過增加大氣中的氧濃度來 形成具有較少氧空缺的膜。或者，在透過塗佈和烘烤塗佈液形成n型氧化物半導體層的情況下，能夠在烘烤期間透過增加大氣中的氧濃度來形成具有較少氧空缺的膜。
此外，能夠根據n型氧化物半導體的配方減少氧空缺的量。例如，透過引入一定量的對氧具有高親和力的金屬元素(例如，Si、Ge、Zr、Hf、Al、Ga、Sc、Y、Ln、及鹼土金屬)能夠抑制氧空缺的產生。
摻雜劑的種類較佳根據離子半徑、配位數、及軌道能量來作選擇。摻雜劑的濃度可以根據母相的材料、摻雜劑的種類、欲被摻雜劑取代的部位、成膜製程、及預期的電晶體特性來作適當選擇。
理論上，當一個原子被取代時所產生的電子數是透過從陽離子(即，摻雜劑)的價數中減去構成n型氧化物半導體的母相的金屬原子的價數而得到的值。即，摻雜劑的價數較佳較大，以便以更小的摻雜量產生相同數量的電子。此外，摻雜劑的價數與構成n型氧化物半導體的金屬原子的價數之間的差較佳較大。當摻雜劑過量存在時，晶體結構和原子對準被擾亂，這阻止了載體電子的運動。因此，較佳的實施方式是以盡可能小的摻雜量生成必需且足夠量的載體電子。
此外，較佳的實施方案是所選擇的摻雜劑具有接近欲被取代的原子的半徑的離子半徑。這導致取代效率的提高，並且能夠防止不利於載體產生之非必要的摻雜劑而劣化電晶體特性。
經由摻雜產生載體的效率取決於製造電晶體時的各種製程條件，且因此選擇能夠提高載體生成效率的製程條件也是重要的。例如，透過以下適當選擇能夠以更小的摻雜量實現預期的載體濃度；當透過濺射形成n型氧化物半導體層時的基板的溫度；當透過塗佈和烘烤塗佈液形成n型氧化物半導體層時的烘烤溫度；以及在形成n型氧化物半導體層之後進行退火的溫度。
摻雜劑的濃度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。以遷移率和上升性而言，摻雜劑的濃度較佳為0.01mol%至10mol%，更佳為0.01mol%至5mol%，特佳為0.05mol%至2mol%。這裡，mol%表示摻雜劑的莫耳量相對於半導體中欲被取代的金屬元素的莫耳量(即，要用摻雜劑取代的金屬離子的莫耳量，其包括在n型氧化物半導體中)與摻雜劑的莫耳量的總和(100%)的比例。
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，以便取代摻雜有效地進行。即使在無法透過X射線繞射(X-ray diffraction,XRD)觀察到來自n型氧化物半導體的繞射峰並且長程有序(long-distance order)不存在(通常這種狀態被稱為非晶狀態)的情況下，n型氧化物半導體較佳具有其中原子在短距離內有序排列的剛性結構。由於以下原因，上述結構是較佳的。具體地，在作為母相的氧化物半導體為高度非晶質的情況下，結構變為局部穩定狀態，且即使在取代摻雜後也不產生載體。在氧化物具有剛性結構的情況下，保持氧配位多面體(例如，WO6或InO6八面體)及其連接方式(例如，InO6的邊緣共享鏈)，並且有效地進行取代摻雜。在該結構中，非晶狀態獨有的帶尾態(tail state)的狀態密度小，因此次能隙吸收小。因此，具有上述結構的材料的光劣化優於高度非晶的材料。
即使在存在長程有序的單晶或多晶狀態下，摻雜對n型氧化物半導體同樣有效。在傳導帶由重金屬離子的4s、5s、及6s能帶所形成的情況下，即使在多晶狀態下晶界的影響小，也能獲得良好的特性。在摻雜量過多且摻雜劑在晶界偏析的情況下，較佳降低摻雜劑的濃度。還較佳在攝氏200度至攝氏300度的溫度下進行後退火，以改善在源極電極及汲極電極與主動層之間的界面處的黏附及電接觸。此外，可以在更高的溫度下進行退火以提高結晶度。
主動層的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但有機層的平均厚度較佳為5nm至1μm，更佳為10nm至0.5μm。
<閘極絕緣層>
閘極絕緣層沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要閘極絕緣層是設置在閘極電極與主動層之間的閘極絕緣層即可。
閘極絕緣層的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。閘極絕緣層的材料的實例包括無機絕緣材料和有機絕緣材料。
無機絕緣材料的實例包括氧化矽、氧化鋁、氧化鉭、氧化鈦、氧化釔、氧化鑭、氧化鉿、氧化鋯、氮化矽、氮化鋁、及其混合物。
有機絕緣材料的實例包括聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇和酚醛清漆樹脂。
閘極絕緣層的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但是閘極絕緣層的平均厚度較佳為50nm至3μm，更佳為100nm至1μm。
<其他部件>
其他部件的實例包括基板、絕緣層(鈍化層)、及層間絕緣層。
<<基板>>
基板的形狀、結構及尺寸沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。
基板沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。基板的實例包括玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板、及薄膜基板。
玻璃基板的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。玻璃基板的材料的實例包括無鹼玻璃和矽石玻璃。
塑料基板和薄膜基板的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。塑料基板和薄膜基板的材料的實例包括聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
<<絕緣層(鈍化層)>>
較佳的實施例是電晶體還具有其中絕緣層(鈍化層)堆疊在包括有閘極電極、源極電極、汲極電極、主動層、及閘極絕緣層的場效電晶體上的構造。該絕緣層通常提供作為所謂的鈍化層，被配置以防止源極電極、汲極電極、及主動層與空氣中的氧氣和水分直接接觸並改變其特性。此外，在包括場效電晶體的顯示裝置中，可以在電晶體的頂部堆疊包括例如發光層的顯示元件。在這種情況下，絕緣層還提供作為所謂的整平膜，其配置以吸收電晶體的形狀所導出的水平差異，以使表面變平。
絕緣層的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。絕緣層的材料的實例包括：已廣泛用於批量生產的材料(例如，SiO2、SiON、及SiNx)；以及有機材料如聚醯亞胺(PI)和氟系樹脂。
<<層間絕緣層>>
電晶體的結構例如是將資料線的線路連接到源極電極及汲極電極以及配置資料線使得源極電極及汲極電極直接耦合到主動層的結構。在上述結構中，較佳在閘極電極與資料線之間形成層間絕緣層。
層間絕緣層的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。層間絕緣層的材料的實例包括：已廣泛用於批量生產的材料(例如，SiO2、SiON、及SiNx)；以及有機材料如聚醯亞胺(PI)和氟系樹脂。閘極絕緣層可以具有與用於鈍化層相同的材料。
層間絕緣層的體積電阻率沒有特別限制，且可依預定的目的作適當選擇，只要層間絕緣層是絕緣膜即可。層間絕緣層的體積電阻率較佳為1×1010Ωcm或更高，更佳為1×1012Ωcm或更高，特佳為1×1013Ωcm或更高。當層間絕緣層具有較小的絕緣性時，可能會出現諸如漏電和短路的故障。
層間絕緣層的形成方法沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。形成方法的實例包括：(i)經由濺射、旋塗、或狹縫塗佈形成膜並經過光刻對膜進行圖案化的步驟；以及(ii)經由諸如噴墨印刷、奈米壓印、噴嘴印刷、或凹版印刷的印刷製程直接形成具有所需形狀的膜的方法。
用於製造場效電晶體的方法沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但較佳係為本發明之製造場效電晶體的方法，下面將對其進行說明。
在下文中，將示出說明本發明的場效電晶體的一實例的示意性截面圖。
圖1是說明本發明之場效電晶體的一實例的示意性截面圖。
圖1所示的場效電晶體包括基板11、源極電極12、汲極電極13、主動層14、閘極絕緣層15、及閘極電極16。
圖1所示的場效電晶體1是頂閘極/底接觸場效電晶體。
源極電極12是由金屬區域12A和氧化物區域12B所形成。
汲極電極13是由金屬區域13A和氧化物區域13B所形成。
在圖1所示的場效電晶體中，源極電極12和汲極電極13設置在絕緣的基板11上以提供預定間隔。主動層14設置成與構成源極電極12的氧化物區域12B的一部分和構成汲極電極13的氧化物區域13B的一部分接觸，以在主動層14上形成通道。此外，閘極絕緣層15設置為覆蓋源極電極12、汲極電極13、及主動層14。閘極電極16設置在閘極絕緣層15上。構成源極電極12的氧化物區域12B也與基板11和閘極絕緣層15接觸。構成汲極電極13的氧化物區域13B也與基板11和閘極絕緣層15接觸。
圖2是說明場效電晶體之另一實例的示意性截面圖。
圖2所示的場效電晶體是底閘極/底接觸場效電晶體。
圖2所示的場效電晶體包括：基板11；設置在基板11上的閘極電極16；設置在閘極電極16上的閘極絕緣層15；設置在閘極絕緣層15上的源 極電極12和汲極電極13；以及設置在源極電極12與汲極電極13之間的主動層14。
源極電極12是由金屬區域12A和氧化物區域12B所形成。
汲極電極13包括金屬區域13A和氧化物區域13B。
主動層14與構成源極電極12的氧化物區域12B的一部分和構成汲極電極13的氧化物區域13B的一部分接觸。
構成源極電極12的氧化物區域12B也與閘極絕緣層15接觸。構成汲極電極13的氧化物區域13B也與閘極絕緣層15接觸。
(製造場效電晶體的方法)
本發明之製造場效電晶體的製造方法至少包括形成源極電極、汲極電極及主動層的步驟，且還包括其他步驟，例如形成閘極的步驟以及如果需要而形成閘極絕緣層的步驟。
製造場效電晶體的方法是用於製造以下的場效電晶體的方法，其中場效電晶體包括：閘極電極，其配置以施加閘極電壓；源極電極及汲極電極，其配置以取出電流；主動層，其設置在源極電極與汲極電極之間，並且由氧化物半導體所形成；以及閘極絕緣層，其設置在閘極電極與主動層之間，源極電極及汲極電極各自包括由金屬所形成的金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的氧化物區域，並且各個的源極電極及汲極電極中的的氧化物區域的一部分與主動層接觸。
上述製造場效電晶體的方法是用於製造本發明的場效電晶體的較佳方法。
<形成源極電極、汲極電極、及主動層的步驟>
<<第一態樣>>
形成源極電極、汲極電極、及主動層的步驟的一態樣(第一態樣)包括將金屬層的表面氧化以形成各自具有金屬區域及氧化物區域的源極電極及汲極電極的處理；以及形成主動層，以與各別的所形成的源極電極及所形成的汲極電極中的氧化物區域的一部分接觸的處理。
上述第一態樣中形成源極電極及汲極的處理沒有特別限制，可依預定的目的作適當選擇，只要處理是將金屬層的表面氧化以形成源極電極及汲 極電極的步驟即可。處理的實例包括加熱金屬層的熱處理以及用電漿照射金屬層的電漿處理。
<<第二態樣>>
形成源極電極、汲極電極、及主動層的步驟的另一態樣(第二態樣)包括形成主動層的處理；以及形成氧化物區域，使得氧化物區域的一部分與形成的主動層接觸，並進一步在氧化物區域上形成金屬區域，以形成各自包括氧化物區域及金屬區域的源極電極及汲極電極的步驟。
在第二態樣中形成源極電極及汲極電極的處理的實例包括堆疊金屬層和導電氧化物層的處理。
<<第三態樣>>
形成源極電極、汲極電極、及主動層的步驟的另一態樣(第三態樣)包括：形成主動層的處理；將金屬層的表面氧化，以形成各自包括金屬區域和氧化物區域的源極電極及汲極電極，使得氧化物區域的一部分與所形成的主動層接觸的處理。
第一態樣、第二態樣、及第三態樣可以依場效電晶體的結構作選擇。
底接觸場效電晶體具有其中源極電極的上表面(最外表面)和汲極電極的上表面(最外表面)與主動層接觸的結構。因此，期望在形成主動層之前進行任何處理。
同時，頂接觸場效電晶體具有其中源極電極的底表面(最下表面)和汲極電極的底表面(最下表面)與主動層接觸的結構。因此，在形成主動層和欲形成為源極電極及汲極電極的金屬層之後，進行熱處理，以在主動層與金屬層之間的界面處形成氧化物區域。在這種情況下，用於形成在界面處所形成的氧化物區域的氧主要是由形成主動層的氧化物半導體所供給。因此，氧化物半導體中的氧濃度設計成過量，並且經由熱處理在界面處形成氧區，結果形成作為主動層的穩定的氧化物半導體。這使得即使氧化物半導體失去進入金屬層的氧，也能夠獲得合適的載體濃度。在這種情況下，如上所述，欲成為主動層的氧化物半導體更佳為在主動層的載體濃度的控制方面經過取代摻雜的氧化物半導體。
在堆疊金屬層和導電氧化物層的處理中，在形成主動層的膜之後形成導電氧化物層，隨後形成金屬層的膜。導電氧化物層的形成可依預期的目的作適當選擇。形成導電氧化物層的實例包括諸如濺射法之成膜的真空製程。
在使用金屬靶材的反應濺射法中，可以透過控制成膜時的氧氣流速，以控制氧化物區域中的氧濃度來形成膜。在反應濺射法中，可以使用相同的靶材以製造在薄膜的寬範圍內具有化學計量的薄膜。在大多數情況下，使用金屬靶材的反應性濺射法，當例如氧氣的反應性氣體在一定的流速或更高的流速下以恆定的濺射功率放電時，存在陰極電壓急劇變化的區域。為了在該區域內穩定地形成膜，較佳使用配置以監視電漿發射強度和陰極電壓的反饋系統，以即時控制反應氣體的流量。
此外，構成導電氧化物層的金屬和構成金屬層的金屬為相同的金屬。
或者，為了形成導電氧化物層，可以使用包含與金屬層相同的金屬元素的氧化物靶材。在這種情況下，可以分開使用用於形成導電氧化物層的氧化物靶材和用於形成金屬層的金屬靶材。
除了主動層之外，主動層以外的其他部件是由氧化物所形成，當提供氧以形成欲成為源極電極的一部分以及汲極電極的一部分的氧化物區域時，主動層和主動層以外的其它底層部件被提供有足夠的氧氣。因此，在形成金屬區域時，能夠減輕對底層部件的影響。
加熱處理的加熱溫度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要能夠氧化金屬層的表面即可。加熱處理的加熱溫度較佳為攝氏50度至攝氏400度，更佳為攝氏100度至攝氏300度。
在空氣氣氛中進行加熱處理，使得金屬層的表面或主動層與金屬層的界面能夠被氧化。
電漿處理例如在氧化氣氛中進行。氧化氣氛的實例包括例如氧氣、臭氧、和二氧化碳的氣氛。
<<形成主動層的處理>>
形成主動層的處理沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。形成主動層的處理的實例包括：例如濺射和PLD(雷射燒蝕)的物理氣相沉積方法(Physical Vapor Deposition metbods)；例如電漿CVD的化學氣相沉積方法； 例如溶膠一凝膠法的溶膠塗佈法；和已知的成膜方法。用於圖案化主動層的方法例如是使用陰影遮罩進行圖案化的步驟、經由光刻法進行圖案化的步驟、以及經由印刷或噴墨直接形成具有預期形狀的膜的步驟。
<形成閘極電極的步驟>
形成閘極電極的步驟沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要是形成閘極電極的步驟即可。形成閘極電極的步驟的實例包括：(i)透過濺鍍法或浸漬塗佈法形成膜並且經由光刻來圖案化該膜的步驟；以及(ii)透過例如噴墨印刷、奈米壓印或凹版印刷的印刷製程直接形成具有所需形狀的膜的步驟。
<形成閘極絕緣層的方法>
形成閘極絕緣層的步驟沒有特別限制，只要是形成閘極絕緣層的步驟，且可依預期的目的作適當選擇。形成閘極絕緣層的步驟的實例包括：(i)經由濺射法或浸塗方法形成膜，以經由光刻對膜進行圖案化的步驟；和(ii)經由例如噴墨印刷、奈米壓印、或凹版印刷的印刷方法直接形成具有預期形狀的膜的方法。
這裡，參照圖3A至圖3E將描述本發明之製造場效電晶體的方法的一實例。
首先，設置由玻璃基板所形成的基板11。然後，經由例如濺射法在基板11上形成金屬膜。所形成的金屬膜經由光刻及蝕刻來進行圖案化，以形成具有預期形狀的金屬層2和金屬層3(圖3A)。為了清潔基板11的表面並且改善表面的緊密黏合性，較佳在形成金屬膜之前進行例如氧電漿、UV臭氧、和UV照射清潔的預處理。
接著，對金屬層2和金屬層3進行氧化處理。氧化處理的實例包括使用在空氣中的烘箱的熱處理步驟和在氧化氣氛下的電漿處理。在氧化處理中，不與基板11接觸的金屬層2和3被氧化。經由氧化處理，金屬層2形成為包括金屬區域12A和氧化物區域12B的源極電極12，而金屬層3形成為包括金屬區域13A和氧化物區域13B的汲極電極13(圖3B)。
這裡，圖3B中，金屬區域12A與氧化物區域12B之間的界面以及金屬區域13A與氧化物區域13B之間的界面被清楚地定義。然而，在本發明的場效電晶體中以及透過本發明之製造場效電晶體的方法所得到的場效電晶體 中，只要可以確認金屬區域和氧化物區域各自存在於源極電極和汲極電極中，則這些界面就不需要清楚地定義。
接著，形成氧化物半導體的膜。所形成的氧化物半導體的膜經由光刻和濕式蝕刻進行圖案化，以得到具有預定形狀的主動層14(圖3C)。
然後，在基板11上，經由濺射法形成閘極絕緣層15，以覆蓋源極電極12、汲極電極13、和主動層14(圖3D)。
然後，經由例如濺射法在閘極絕緣層15上形成例如由鋁(Al)所形成的金屬膜。所形成的金屬膜經由光刻和蝕刻進行圖案化，以形成具有預定形狀的閘極電極16(圖3E)。
經由上述步驟，能夠製造出頂閘極/底接觸場效電晶體。
將參考製造場效電晶體的方法的一實例來描述本發明的場效電晶體的另一實例。
<<底閘極/頂接觸場效電晶體>>
圖4所示的場效電晶體是底閘極/頂接觸場效電晶體。
以下將描述製造場效電晶體的方法的一實例。
首先，在基板11上形成閘極電極16。
接著，在基板11及閘極電極16上形成閘極絕緣層15。
然後，在閘極絕緣層15上形成主動層14。
然後，在閘極絕緣層15和主動層14上形成源極電極12和汲極電極13。源極電極12由金屬區域12A和氧化物區域12B所形成。汲極電極13由金屬區域13A和氧化物區域13B所形成。
源極電極12和汲極電極13例如經由以下方法形成。在閘極絕緣層15和主動層14上形成氧化物膜，然後在氧化膜上形成金屬膜，其同時進行了蝕刻。因此，氧化膜和金屬膜被分開，以同時形成氧化物區域12B和13B以及金屬區域12A和13A。然後，形成源極電極12和汲極電極13。
氧化膜的形成可以經由例如濺射法來進行。在使用金屬靶材的反應濺射法中，可以透過控制形成膜時的氧氣流速和透過控制氧化物區域中的氧濃度來形成膜。此外，構成氧化物膜的金屬和構成金屬膜的金屬為相同的金屬。
如上所述，可以得到圖4所示的底閘極/頂接觸場效電晶體。
<<頂閘極/頂接觸場效電晶體>>
圖5和圖7所示的場效電晶體是頂閘極/頂接觸場效電晶體。
以下將描述形成這些場效電晶體的方法的一實例。
首先，在基板11上形成主動層14。
接著，在基板11和主動層14上形成源極電極12和汲極電極13。源極電極12由金屬區域12A和氧化物區域12B所形成。汲極電極13由金屬區域13A和氧化物區域13B所形成。
源極電極12和汲極電極13例如經由以下方法形成。在基板11和主動層14上形成氧化膜，然後在氧化膜上形成金屬膜，其同時進行了蝕刻。因此，氧化膜和金屬膜被分開，以同時形成氧化物區域12B和13B以及金屬區域12A和13A。然後，形成源極電極12和汲極電極13。
氧化膜的形成可以經由例如濺射法來進行。在使用金屬靶材的反應濺射法中，可以透過控制形成膜時的氧氣流速和透過控制氧化物區域中的氧濃度來形成膜。此外，構成氧化物膜的金屬和構成金屬膜的金屬為相同的金屬。
接著，在源極電極12、汲極電極13、和主動層14上形成閘極絕緣層15。
然後，在閘極絕緣層15上形成閘極電極16。
如上所述，可以得到圖5所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。
此外，在閘極絕緣層15和閘極電極16上形成層間絕緣層17。
接著，形成通孔，以便到達閘極絕緣層15和層間絕緣層17中的源極電極12和汲極電極13。然後，形成資料線18。
如上所述，可以得到圖7所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。
<<頂閘極/頂接觸場效電晶體>>
圖6所示的場效電晶體是頂閘極/頂接觸場效電晶體。
以下將描述製造場效電晶體的方法的一實例。
首先，在基板11上形成主動層14。
接著，在基板11和主動層14上形成源極電極12和汲極電極13。源極電極12由金屬區域12A和氧化物區域12B所形成。汲極電極13由金屬區域13A和氧化物區域13B所形成。
源極電極12和汲極電極13例如經由以下方法形成。在基板11和主動層14上形成金屬膜，其經過熱處理。因此，氧化物區域12B和13B形成 在主動層14與金屬膜之間的界面處以及金屬膜的表面上。即，氧化物區域12B和13B圍繞金屬區域12A和13A形成，以形成圖6所示的源極電極12和汲極電極13。
金屬膜的形成可以藉由金屬遮罩經由濺射法來進行。
然後，在源極電極12、汲極電極13、和主動層14上形成閘極絕緣層15。
下一步，在閘極絕緣層15上形成閘極電極16。
如上所述，可以得到圖6所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。
圖8所示的場效電晶體是頂閘極/頂接觸場效電晶體。
以下將描述製造場效電晶體的方法的一實例。
首先，在基板11上形成主動層14。
接著，在基板11和主動層14上形成閘極絕緣層15。
然後，在閘極絕緣層15上形成閘極電極16。
然後，在閘極絕緣層15和閘極電極16上形成層間絕緣層17。
然後，對在閘極絕緣層15和層間絕緣層17中穿過之各別欲作為源極電極12的區域和欲作為汲極電極13的區域進行蝕刻，直到主動層14露出為止。
然後，在暴露的主動層14上形成閘極12和汲極電極13。
源極電極12和汲極電極13例如經由以下方法形成。在層間絕緣層17、閘極絕緣層15、和主動層14的表面上形成氧化物膜。然後，在氧化膜上形成金屬膜，其同時進行了蝕刻。因此，氧化膜和金屬膜被分開，以同時形成氧化物區域12B和13B以及金屬區域12A和13A。然後，形成源極電極12和汲極電極13。
氧化膜的形成可以經由例如濺射法來進行。在使用金屬靶材的反應濺射法中，可以透過控制形成膜時的氧氣流速和透過控制氧化物區域中的氧濃度來形成膜。此外，構成氧化物膜的金屬和構成金屬膜的金屬為相同的金屬。
如上所述，可以得到圖8所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。
作為圖6的變形例，圖9示出了底閘極/頂接觸場效電晶體。
作為圖7的變形例，圖10示出了底閘極/頂接觸場效電晶體。
作為圖8的變形例，圖11示出了底閘極/頂接觸場效電晶體。
作為製造這些場效電晶體的方法的一實例，下面將僅提出並描述與製造頂閘極/頂接觸場效電晶體的方法的不同點。
首先，在基板11上形成閘極電極16。
接著，在基板11和閘極電極16上形成閘極絕緣層15。
然後，在閘極絕緣層15上形成主動層14。
在下文中，以與圖6至圖8之每一形成場效電晶體的方法相同的方式來形成層間絕緣層17、源極電極12、和汲極電極13。
如上所述，可以得到圖9至圖11的底閘極/頂接觸場效電晶體，其為圖6至圖8的變形例。
(顯示元件)
本發明的顯示元件至少包括一光控制元件和被配置以驅動該光控制元件的一驅動電路。該顯示元件根據需要還包括其它部件。
<光控制元件>
光控制元件沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要光控制元件是配置以根據驅動訊號控制光輸出的元件即可。光控制元件較佳包括有機電致發光(EL)元件、電致變色(EC)元件、液晶元件、電泳元件、或電潤濕元件。
<驅動電路>
驅動電路沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要驅動電路包括本發明的半導體元件。
<其他部件>
其他部件沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。
本發明的顯示元件包括半導體元件(例如，場效電晶體)。因此，元件之間的不均勻性很小。此外，即使當顯示元件隨時間變化時，驅動電晶體能夠以恆定的閘極電壓驅動，結果是元件的壽命長。
(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、複數條線路、以及一顯示控制裝置。該影像顯示裝置還包括根據需要的其他部件。
<顯示元件>
顯示元件沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要顯示元件為本發明以矩陣形式佈置的顯示元件。
<線路>
線路沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要線路是配置以各別地對顯示元件中的場效電晶體施加閘極電壓及影像資料訊號的線路。
<顯示控制裝置>
顯示控制裝置沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要該顯示控制裝置是配置以對應於影像資料而經由複數條線路各別地控制場效電晶體的閘極電壓及訊號電壓的裝置。
<其他部件>
其他部件沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。
本發明的影像顯示裝置包括本發明的顯示元件。因此，影像顯示裝置具有壽命長，並且穩定地驅動。
本發明的影像顯示裝置可以用作行動資訊設備(例如，行動電話、可攜式音樂播放器、可攜式視頻播放器、電子書、和個人數位助理(personal digital assistants,PDAs))中的顯示單元和相機設備(例如，靜態相機和攝影機)。影像顯示裝置還可以用於運輸系統(例如，汽車、飛機、火車、和船隻)中的各種資訊的顯示單元。此外，影像顯示裝置可以用於測量裝置、分析裝置、醫療設備、和廣告媒體中的各種資訊的顯示單元。
(系統)
本發明的系統至少包括本發明的影像顯示裝置以及影像資料產生裝置。
影像資料產生裝置被配置以基於欲顯示的影像資訊產生影像資料，並且將影像資料輸出至影像顯示裝置。
由於本發明的系統包括本發明的影像顯示裝置，能夠顯示高解析度的影像資訊。
下面將接著描述本發明的影像顯示裝置。
本發明的影像顯示裝置可以透過採用日本特開第2010-074148號的段落0059至0060以及圖2和圖3中所述的配置來得到。
接著將參考圖式來描述本發明的實施例的一實例。
圖12是呈現其中顯示元件以矩陣形式佈置的顯示器的圖。如圖12所示，顯示器包括沿著X軸方向以恆定間隔佈置的「n」條掃描線(X0、X1、X2、X3、...Xn-2、Xn-1)、沿著Y軸方向以恆定間隔佈置的「m」條資料線(Y0、Y1、Y2、Y3、...Ym-1)、和沿著Y軸方向以恆定間隔排列的「m」條電流供給線(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、...Ym-1i)。這裡，符號(例如，X1和Y1)的含義在圖13、圖17、圖18、和圖19中是共同的。
因此，能夠透過掃描線和資料線來定義顯示元件302。
圖13為說明本發明的顯示元件的一實例的示意性結構圖。
如圖13中的一實例所示，顯示元件包括有機電致發光(EL)元件350和配置以允許有機EL元件350發光的驅動電路320。即，顯示器310是所謂的主動式矩陣系統的有機EL顯示器。此外，顯示器310是適於彩色的32英寸顯示器。顯示器310的尺寸並不限於32英寸。
將描述圖13中的驅動電路320。
驅動電路320包括兩個場效電晶體10和20以及電容器30。
場效電晶體10提供作為開關元件。場效電晶體10的閘極電極G耦合到預定的掃描線，並且場效電晶體10的源極電極S耦合到預定的資料線。此外，場效電晶體10的汲極電極D耦合到電容器30的一端。
場效電晶體20被配置以向有機EL元件350提供電流。場效電晶體20的閘極電極G耦合到場效電晶體10的汲極電極D。場效電晶體20的汲極電極D耦合到有機EL元件350的陽極，並且場效電晶體20的源極電極S耦合到預定的電流供給線。
電容器30被配置以儲存場效電晶體10的狀態；即資料。電容器30的另一端耦合到預定的電流供給線。
當場效電晶體10變為「導通(on)」狀態時，影像資料經由訊號線Y2被儲存在電容器30中。即使在場效電晶體10轉為「截止(off)」狀態之後，透過保持對應於影像資料的場效電晶體20的「導通」狀態來驅動有機EL元件350。
圖14呈現了有機EL元件350與作為顯示元件中的驅動電路的場效電晶體20之間的位置關係的一實例。這裡，有機EL元件350配置在場效電晶體20的旁邊。注意，在同一基板上也形成場效電晶體和電容器(未圖示)。
雖然鈍化膜未在圖14中示出，但鈍化膜適當地設置在主動層22上或上方。鈍化膜的材料可以適當地選自SiO2、SiNx、Al2O3、和含氟聚合物。
如圖15所示，例如，有機EL元件350可以設置在場效電晶體20上。在這種結構的情況下，閘極電極26需要具有透明性。因此，導電透明氧化物(例如，ITO、In2O3、SnO2、ZnO、Ga添加的ZnO、Al添加的ZnO、和Sb添加的SnO2)用於閘極電極26。注意，符號360是層間絕緣膜(整平膜)。聚醯亞胺或丙烯酸樹脂可用於絕緣膜。
在圖14和圖15中，場效電晶體20包括基板21、主動層22、源極電極23、汲極電極24、閘極絕緣層25、和閘極電極26。有機EL元件350包括陰極312、陽極314、和有機EL薄膜層340。
圖16是說明有機EL元件之一實例的示意性結構圖。
在圖16中，有機EL元件350包括陰極312、陽極314和有機EL薄膜層340。
陰極312的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。材料的實例包括鋁(Al)、鎂(Mg)-銀(Ag)合金、鋁(Al)-鋰(Li)合金、和氧化銦錫(ITO)。注意，如果鎂(Mg)-銀(Ag)合金具有足夠的厚度，則成為高反射電極，並且Mg-Ag合金的極薄薄膜(小於約20nm)成為半透明電極。在該圖中，光從陽極側取出。然而，當陰極是透明電極或半透明電極時，可以從陰極側取出光。
陽極314的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。材料的實例包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、和銀(Ag)-釹(Nd)合金。注意，在使用銀合金的情況下，所得電極成為適合於從陰極側取出光的高反射電極。
有機EL薄膜層340包括電子傳輸層342、發光層344、和電洞傳輸層346。電子傳輸層342耦合到陰極312，且電洞傳輸層346耦合到陽極314當在陽極314與陰極312之間施加預定電壓時，發光層344發出光。
電子傳輸層342和發光層344可以形成單層。此外，電子注入層可以設置在電子傳輸層342與陰極312之間。此外，電洞注入層可以設置在電洞傳輸層346與陽極314之間。
上述的有機EL元件是光從基板側(圖16中的底側)取出之所謂「底部發光」的有機EL元件。然而，有機EL元件可以是光從基板的相對側(圖16的頂側)取出之「頂部發光」的有機EL元件。
圖17是說明本發明之影像顯示裝置的另一實例的示意性結構圖。
在圖17中，影像顯示裝置包括顯示元件302、線路(包括掃描線、資料線、和電流供給線)、和顯示控制裝置400。
顯示控制裝置400包括影像資料處理電路402、掃描線驅動電路404、和資料線驅動電路406。
影像資料處理電路402基於影像輸出電路的輸出訊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各別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各別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。
在上述實施例中，已經描述了光控制元件是有機EL元件的情況，但是本發明並不限於此。例如，光控制元件可以是電致變色元件。在這種情況下，顯示器是電致變色顯示器。
光控制元件可以是液晶元件。在這種情況下，顯示器是液晶顯示器。如圖18所示，不需要提供用於顯示元件302'的電流供給線。如圖19所示，驅動電路320'可以用與每個場效電晶體10和20類似的一個場效電晶體40來製造。在場效電晶體40中，閘極電極G耦合到預定的掃描線，且源極電極S耦合到預定的資料線。此外，汲極電極D耦合到電容器361和液晶元件370的像素電極。
該光控制元件可為電泳元件、無機EL元件、或電濕元件。
如上所述，已經描述了本發明的系統是電視設備的情況，但是本發明的系統並不限於電視設備。該系統沒有特別限制，只要該系統包括提供作為配置以顯示影像和資訊的設備的影像顯示設備即可。例如，該系統可以是其中電腦(包括個人電腦)耦合到影像顯示裝置的電腦系統。
本發明的系統包括本發明的顯示元件。因此，系統具有壽命長，並且穩定驅動。
實施例
接著將透過實施例的方式來描述本發明，但是本發明不應被解釋為侷限於這些實施例。
(實施例1)
<場效電晶體的製造>
在實施例1中，製造圖1所示的頂閘極/底接觸場效電晶體。這裡，以下實施例中所示的符號對應於圖1以及圖3A至圖3E中的符號。
<<源極電極及汲極電極>>
-源極電極前驅體和汲極電極前軀體的形成-
經由濺射法在基板11上形成欲作為第二層的Al膜，使其具有100nm的厚度。然後，在Al膜上形成欲作為第一層的Mo膜，使其具有30nm的厚度。
接著，經由光刻法在所形成的Al/Mo膜上形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以在基板11上形成各自具有預定形狀金屬層2和金屬層3。
-氧化處理-
在大氣中使用烘箱，對所形成的金屬層2和所形成的金屬層3在攝氏200℃下進行熱處理，以形成氧化物區域12B和13B。
<<主動層的形成>>
接著，經由RF磁控濺射法在基板上跨越源極電極和汲極電極所設置的區域上形成MgIn2O4膜，使其具有50nm的膜厚。如上所述，源極電極和汲極電極的表面包括氧，且主動層堆疊在其上。因此，電極的含氧區域與主動層接觸。當經由濺射形成主動層時，使用具有MgIn2O4結構的多晶燒結體作為靶材。引入氬氣和氧氣作為濺射氣體。將總壓力固定為1.1Pa，並且將氧濃度設定為2.5體積%。在所形成的MgIn2O4膜上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的主動層14。
<<閘極絕緣層的形成>>
接著，經由濺射法形成SiO2膜，使其具有200nm的厚度，以形成閘極絕緣層15。
<<形成閘極電極>>
最後，經由濺射法在閘極絕緣層15上形成Al膜，使其具有100nm的厚度。在所形成的Al膜上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的閘極電極16。隨後，使用烘箱，將膜在攝氏300度的空氣中進行退火處理1小時。進行這種退火處理通常為的是透過降低主動層與閘極絕緣層之間的界面缺陷密度來提高電晶體特性。
如上所述，完成了圖1所示的頂閘極/底接觸場效電晶體。
(用於測量功函數的元件的製造)
為了測量功函數，以與<源極電極和汲極電極的形成>相同的方式得到用於測量功函數的元件，除了在玻璃基板上形成金屬層的表面被氧化的金屬層外。
(功函數的評估)
在所得到的用於測量功函數的元件中，使用光電子能譜AC-2(由Riken Keiki Co.,Ltd取得)以測量表面氧化金屬層在空氣中的功函數。所得到的功函數列於表1中。在表1中，給出了源極電極和汲極電極的配置。然而，當源極電極和汲極電極具有單層時，為了方便起見，電極呈現為「第一層」。
(電氣特性)
使用半導體參數分析裝置(由Agilent Technologies取得，半導體參數分析儀B1500)評估實施例1中所得到的場效電晶體的電晶體性能。具體地，源極/汲極電流(Ids)和閘極電流|Ig|透過源極/汲極電壓(Vds)在10V時閘極電壓(Vg)從-15V變化到+15V來進行測量，以評估電流-電壓特性。
作為電晶體性能的評估的結果，獲得了良好的電晶體特性。將電晶體其導通狀態(例如Vg=15V)的源極/汲極電流(Ids)與截止狀態的源極/汲極電流(Ids)的比(開/關比)(例如，Vg=-15V)計算出並列於表1中。
(實施例2)
<場效電晶體的製造>
在實施例2中，以與實施例1相同的方式製造頂閘極/底接觸場效電晶體，除了-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-、「源極電極和汲極電極的形成」中的氧化處理、和<<主動層的形成>>改為下述的方法外。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表1。
<<源極電極和汲極電極的形成>>
-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-
以與實施例1中的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成金屬層2和金屬層3，除了用於形成第一層的靶材改為表1所示的每一個靶材外。
-氧化處理-
在以下條件下，在氧化氣氛中對所形成的金屬層2和金屬層3進行電漿處理，以形成氧化物區域12B和13B。
氧化氣氛下的電漿處理是在以下條件下進行：腔內的極限真空度：10Pa或更小；氧氣流量：50sccm；以及提供功率：500W。
<<主動層的形成>>
以與實施例1相同的方式形成主動層，除了將實施例1的靶材改為表1所示的每一個靶材外。
(實施例3)
<場效電晶體的製造>
在實施例3中，以與實施例1相同的方式製造頂閘極/底接觸場效電晶體，除了改變實施例1中的-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-以及「主動層的形成」外。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表1。
-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-
以與實施例1的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成金屬層2和金屬層3，除了用於形成第一層的靶材改為表1所示的每一個靶材外。
<<主動層的形成>>
接著，在基板上跨越源極電極和汲極電極所設置的區域上，經由RF磁控濺射法形成W摻雜的MgIn2O4的膜，使其具有50nm的膜厚。如上所述，源極電極和汲極電極的表面包括氧，並且主動層堆疊在其上。因此，電極的含氧區域被配置以與主動層接觸。當經由濺射形成主動層時，使用具有MgIn1.99W0.01O4的結構的多晶燒結體作為靶材。引入氬氣和氧氣作為濺射氣體。將總壓力固定為1.1Pa，將氧濃度設定為10體積%。在所形成的W摻雜的MgIn2O4上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的主動層14。在如此得到的主動層中，MgIn2O4中的In以0.5mol%的濃度經過W的取代摻雜。
(實施例4)
<場效電晶體的製造>
在實施例4中，以與實施例3相同的方式製造頂閘極/底接觸場效電晶體，除了將實施例3中的-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-改為下述的方法外。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表1。
-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-
以與實施例3中的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成金屬層2和金屬層3，除了用於形成第一層的靶材改為表1所示的每一個靶材外。
(實施例5)
<場效電晶體的製造>
在實施例5中，以與實施例2相同的方式製造頂閘極/底接觸場效電晶體，除了實施例2中的-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-以及「主動層的形成」改為下述的方法外。
進行與實施例1相同的評價。結果列於表1。
-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-
以與實施例1的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成金屬層2和金屬層3，除了用於形成第一層的靶材改為表1所示的每一個靶材外。
<<主動層的形成>>
與實施例2中的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成主動層的膜，除了用於形成主動層的燒結體靶材和氧濃度(即，濺射氣體)改為如表1所述外。
(實施例6)
<場效電晶體的製造>
在實施例6中，以與實施例5相同的方式製造頂閘極/底接觸場效電晶體，除了將實施例5中的-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-改為下述的方法外。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表1。
-源極電極前驅體和汲極電極前驅體的形成-
以與實施例1的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成金屬層2和金屬層3，除了用於形成第一層的靶材改為表1所示的每一個靶材外。
(實施例7)
<場效電晶體的製造>
在實施例7中，製造圖5所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。這裡，在下列實施例中給出的符號對應於圖5中的符號。
關於電特性，進行與實施例1所述之相同的評價，結果列於表2。由於氧化物區域設置在金屬區域的下方，因此未評價功函數。
<<主動層的形成>>
在基板上，經由RF磁控濺射法形成W摻雜的Y0.6In1.4O3的膜，使其具有50nm的膜厚。當經由濺射形成主動層時，使用具有Y0.6In1.39W0.01O3的結構的多晶燒結體作為靶材。引入氬氣和氧氣作為濺射氣體。將總壓力固定為1.1Pa，且將氧濃度設定為10體積%。在所形成的W摻雜的Y0.6In1.4O3上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並將其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的主動層14。在如此得到的主動層中，Y0.6In1.39W0.01O3中的In以0.7mol%的濃度經過W的取代摻雜。
<<源極電極和汲極電極的形成>>
-源極電極及汲極電極電極的堆疊處理-
在基板11和主動層14上，經由反應性濺射法，使用Ti-Nb合金靶材(Ti：Nb=98：2(原子比))來連續地沉積氧化物區域12B、氧化物區域13B、金屬區域12A以及金屬區域13A，以形成源極電極12和汲極電極13。以下將描述上述的方法。
引入氬氣和氧氣作為濺射氣體。形成欲作為氧化物區域的Nb摻雜的氧化鈦膜，使其具有5nm的厚度。將總壓力固定為1.1Pa，將氧濃度設定為10體積%。這裡，即使不滿足化學計量組成比，氧化鈦膜也具有良好的導電性。隨後，引入單獨使用的氬氣作為濺射氣體，使用相同的Ti-Nb合金靶材以形成Ti-Nb膜，使其具有100nm的厚度。進行充分的預濺射，以使得在形成每個區域之前靶材表面的氧化態均勻。
經由金屬遮罩進行圖案化，以形成每個膜。然後，在基板11上形成具有預定形狀的氧化物區域12B、氧化物區域13B、金屬區域12A、及金屬區域13A。
<<形成閘極絕緣層>>
接著，透過經由濺射法形成SiO2的膜來形成閘極絕緣層15，使其具有200nm的厚度。
<<形成閘極電極>>
最後，經由濺射法在閘極絕緣層15上形成Al膜，使其具有100nm的厚度。在所形成的Al膜上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的閘極電極16。隨後，使用烘箱在攝氏300度的空氣中對膜進行退火處理1小時。進行這種退火處理通常為的是透過降低主動層與閘極絕緣層之間的界面缺陷密度來提高電晶體特性。
如上所述，完成了圖5所示的頂閘極/底接觸場效電晶體。
(實施例8)
<場效電晶體的製造>
在實施例8中，以與實施例7相同的方式製造頂閘極/頂部接觸場效電晶體，除了實施例7中的-源極電極及汲極電極的堆疊處理-和<<主動層的形成>>改為下述的方法外。
關於電特性，進行與實施例1所述的相同的評價，且結果列於表2。由於氧化物區域設置在金屬區域的下方，因此未評價功函數。
-源極電極及汲極電極電極的堆疊處理-
以與實施例7中的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成氧化物區域12B、氧化物區域13B、金屬區域12A、及金屬區域13A，除了靶材改為欲作為氧化物區域的V-W合金靶材(V：W=98：2(原子比))，以形成氧化物區域12B、氧化物區域13B、金屬區域12A、及金屬區域13A外。
<<主動層的形成>>
以與實施例7中的場效電晶體的製造步驟相同的方法形成主動層的膜，除了用於形成主動層的燒結體靶材改為如表2所示外。
(實施例9)
<場效電晶體的製造>
在實施例9中，以與實施例7相同的方式製造頂閘極/頂接觸場效電晶體，除了將實施例7中的-源極電極及汲極電極的堆疊處理-改為下述的方法外。
關於電特性，進行與實施例1所述的相同的評價，且結果列於表2。由於氧化物區域設置在金屬區域的下方，因此未評價功函數。
-源極電極及汲極電極電極的堆疊處理-
在實施例7的場效電晶體的製造步驟中，經由DC磁控濺射法形成Nb摻雜的TiO2膜，使其具有5nm的厚度。當經由濺射形成氧化物區域時，使用具有 Ti0.9Nb0.1O2的結構的多晶燒結體作為靶材。引入氬氣及氧氣作為濺射氣體。將總壓力固定為1.1Pa，並且將氧濃度設定為1體積%。
隨後，使用Ti-Nb合金靶材形成欲作為金屬區域的Ti-Nb膜，使其具有100nm的厚度。僅使用氬氣作為濺射氣體。經由金屬遮罩進行圖案化，以形成每個膜。然後，形成具有預定形狀的氧化物區域12B、氧化物區域13B、金屬區域12A、及金屬區域13A。
(實施例10)
<場效電晶體的製造>
在實施例10中，製造圖6所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。這裡，在下列實施例中給出的符號對應於圖6中的符號。進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表3。
<<主動層的形成>>
接著，在基板上，經由RF磁控濺射法形成W摻雜的MgIn2O4的膜，使其具有50nm的膜厚。當經由濺射形成主動層時，使用具有MgIn1.99W0.01O4的結構的多晶燒結體作為靶材。引入氬氣和氧氣作為濺射氣體。將總壓力固定為1.1Pa，並且將氧濃度設定為50體積%，以形成過度氧化的主動層。在所形成的W摻雜的MgIn2O4上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的主動層14。在如此得到的主動層中，MgIn2O4中的In以0.5mol%的濃度經過W的取代摻雜。
<<源極電極及汲極電極的形成>>
-源極電極前驅體及汲極電極前驅體的形成-
在基板11和主動層14上，經由濺射法形成Mo膜，使其具有100nm的厚度。經由金屬遮罩進行圖案化，以形成每個膜。在基板11及主動層14上形成各自具有預定形狀的金屬層(源極電極前驅體)和金屬層(汲極電極前驅體)。
-氧化處理-
所形成的金屬層(源極電極前驅體)及金屬層(汲極電極前驅體)在攝氏200度的空氣中於烘箱中的進行熱處理，以在與主動層接觸的區域上形成氧化物區域12B及13B。
-閘極絕緣層的形成-
接著，經由濺射法透過形成SiO2的膜來形成閘極絕緣層15，使其具有200nm的厚度。
-閘極電極的形成-
最後，經由濺射法在閘極絕緣層15上形成Al膜，使其具有100nm的厚度。在所形成的Al膜上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的閘極電極16。隨後，使用烘箱在攝氏300的空氣中對膜進行退火處理1小時。進行這種退火處理通常為的是透過降低主動層與閘極絕緣層之間的界面缺陷密度來提高電晶體特性。
如上所述，完成了圖6所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。
(實施例11至12)
<場效電晶體的製造>
在實施例11至12中，以與實施例10相同的方式製造頂閘極/底接觸場效電晶體，除了將實施例10中的-源極電極前驅體及汲極電極前驅體的形成-改為下述的方法外。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表3。
-源極電極前驅體及汲極電極前驅體的形成-
以與實施例10的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成金屬層2及金屬層3，除了將用於形成金屬層的靶材改為表3所示的每一個靶材外。
(實施例13至14)
<場效電晶體的製造>
在實施例13至14中，以與實施例10相同的方式製造頂閘極/底接觸場效電晶體，除了實施例10中的-源極電極前驅體及汲極電極前驅體的形成-以及<<主動層的形成>>改為下述的方法外。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表3。
-源極電極前驅體及汲極電極前驅體的形成-
以與實施例10的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成金屬層2和金屬層3，除了將用於形成金屬層的靶材改為表3所示的每一個靶材外。
<<主動層的形成>>
以與實施例10的場效電晶體的製造步驟相同的方式形成主動層的膜，除了將用於形成主動層的燒結體靶材改為表3所示的每一個靶材外。
(比較例1)
<場效電晶體的製造>
以與實施例1相同的方式製造圖20所示的頂閘極/底接觸場效電晶體，除了省略了實施例1中的源極電極及汲極電極的氧化處理。在圖20中，符號112是源極電極，且符號113是汲極電極。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表1。
這裡，作為對電晶體性能的評價的結果，高電流在不施加閘極電壓的狀態下流動，並且沒有產生切換。因此，算出的開/關比為101。
(比較例2)
<場效電晶體的製造>
以與實施例7相同的方式製造圖21所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體，除了省略了實施例7中的源極電極及汲極電極的堆疊處理外。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表2。
這裡，作為對電晶體性能的評價的結果，高電流在不施加閘極電壓的狀態下流動，並且沒有產生切換。因此，算出的開/關比為101。
(比較例3)
<場效電晶體的製造>
以與實施例10相同的方式製造圖6所示的頂閘極/頂接觸場效電晶體。除了<<主動層的形成>>進行如下所述改變外，並且省略了氧化處理。
進行與實施例1所述的相同的評價。結果列於表3。
這裡，作為對電晶體性能的評價的結果，高電流在不施加閘極電壓的狀態下流動，並且沒有產生切換。因此，算出的開/關比為101。
<<主動層的形成>>
經由RF磁控濺射法在基材上形成W摻雜的MgIn2O4的膜，使其具有50nm的膜厚。當經由濺射形成主動層時，使用具有MgIn1.99W0.01O4的結構的多晶燒結體作為靶材。引入氬氣及氧氣作為濺射氣體。將總壓力固定為1.1Pa，並且將氧濃度設定為10體積%。在所形成的W摻雜的MgIn2O4上，經由光刻形成抗蝕劑圖案，並對其進行蝕刻，以形成具有預定形狀的主動層14。在如此得到的主動層中，MgIn2O4中的In以0.5mol%的濃度經過W的取代摻雜。
實施例4的合金靶材(Ti-Ta)：(Ti：Ta=98：2(原子比))
實施例5的合金靶材(Ti-W)：(Ti：W=98：2(原子比))
實施例6的合金靶材(V-W)：(V：W=98：2(原子比))
實施例12的合金靶材(Ti-Nb)：(Ti：Nb=98：2(原子比))
實施例14的合金靶材(Ti-V)：(Ti：V=98：2(原子比))
從表1中，比較實施例1至6的功函數與比較例1的功函數，發現實施例1至6的功函數大，並且表面氧化層形成在源極電極及汲極電極上。此時，在實施例1至3中，將在進行主動層的成膜時所引入的氧氣濃度最佳化，以在源極電極及汲極電極的表面上形成氧區。因此，能夠得到保持載體濃度的高電晶體特性(開/關比)。同時，在比較例1中，在源極電極及汲極電極的表面上沒有預先存在氧化層，這導致電極在主動層與源極電極之間的界面處和主動層與汲極電極之間的界面處的氧化。因此，即使當不施加閘極電壓時，高電流也流動，造成常開場效電晶體。其原因如下。具體地，氧過度地移動到主動層外(即，氧化物半導體減少)。因此，歸因於所產生的氧空缺的載體誘導氧化物半導體的載體濃度的增加，其大於在成膜條件下最佳化的載體濃度，導致主動層具有低電阻。
實施例4至6的場效電晶體具有比實施例1至3中高一位數的開/關比的值。其原因如下。即，在源極電極及汲極電極上所形成的氧化物經過取代摻雜以增加導電性(即，電阻的降低)。因此，在源極電極與主動層之間的界面處以及汲極電極與主動層之間的界面處的接觸電阻降低。因此，當在源極電極與主動層之間以及汲極電極與主動層之間形成經過取代摻雜的氧化物時，能夠得到更好的接觸。
從表2中，實施例7至9與比較例2的比較指出可以得到同樣的趨勢。這是因為經由堆疊處理所形成的氧化物區域提供做為主動層的還原防止層，其抑制了主動層中產生的氧空缺量。
從表3中，實施例10至14與比較例3的比較指出可以得到同樣的趨勢。其原因如下。透過在進行主動層的成膜時引入過量供應的氧氣濃度，即使經由氧化處理中的加熱在源極電極及汲極電極上形成氧化物區域，氧空缺也不是在主動層中載體產生機制的主要因素，其能夠防止特性劣化。這裡，即使在氧空缺被抑制的狀態下，主動層起到表現開關操作的作用。這是因為載體是由取代摻雜所產生的。在比較例3中，在進行主動層的成膜時導入的氧氣的濃度沒有超量。因此，當在源極電極與主動層之間的界面處和汲極電極與主動層之間的界面處的界面產生電極的氧化時，主動層的氧化物半導體被還原，進而降低電阻率以及使高電流在未施加閘極電壓的狀態下流動。如上所述，當在源極電極與主動層之間以及汲極電極與主動層之間沒有預先存在氧化物區域時，主動層的電特性將受到影響。因此，為了形成如實施例10至14所述的氧化物區域，需要改變形成主動層的條件以形成氧化物區域。
以下為本發明的態樣。
<1>一種場效電晶體，包括：一閘極電極，其配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，其配置以取出電流；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，以及其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸。
<2>根據<1>的場效電晶體，其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一區域中的氧濃度朝向該金屬區域減少，各別的該源極電極及該汲極電極中該氧化物區域的該區域與該主動層接觸。
<3>根據<1>或<2>的場效電晶體，其中，該金屬是一過渡金屬或其合金的單質。
<4>根據<1>至<3>中任一項的場效電晶體，其中，該金屬包括選自由Ti、V、Nb、Ta、Mo及W所組成的群組中的至少一種。
<5>根據<1>至<4>中任一項的場效電晶體，其中，該源極電極及該汲極電極各自具有一第一層和一第二層的一堆疊結構，該第一層包括該金屬區域及該氧化物區域且該第二層由一金屬所形成。
<6>根據<1>或<2>的場效電晶體，其中，該氧化物包括具有正價的一過渡金屬以及具有正價大於該過渡金屬的正價的一取代摻雜劑，以及 其中，該金屬包括該過渡金屬的一元素以及相對該氧化物用作一摻雜劑的一元素。
<7>根據<6>的場效電晶體，其中，該過渡金屬的該元素包括選自由Ti、V、Nb、Ta、Mo及W所組成的群組中的至少一種。
<8>根據<6>或<7>的場效電晶體，其中，相對該氧化物用作一摻雜劑的該元素包括選自由V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn及Re所組成的群組中的至少一種。
<9>根據<1>至<8>中任一項的場效電晶體，其中，該氧化物半導體包括選自由In、Zn、Sn及Ti所組成的群組中的至少一種。
<10>根據<9>的場效電晶體，其中，該氧化物半導體包括鹼土元素中的至少一種。
<11>根據<9>的場效電晶體， 其中，該氧化物半導體包括稀土元素中的至少一種。
<12>根據<9>的場效電晶體，其中，該氧化物半導體為一n型氧化物半導體並且藉由選自由二價陽離子、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、以及八價陽離子所組成的群組中的至少一種摻雜劑經過一取代摻雜，以及其中，在該摻雜劑排除構成該氧化物半導體的一金屬離子的情況下，該摻雜劑的價數大於該金屬離子的價數。
<13>一種製造根據<1>至<12>中任一項的場效電晶體的方法，該方法包括： 形成該源極電極、該汲極電極、及該主動層，使得各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸。
<14>根據<13>之製造場效電晶體的方法，其中，形成該源極電極、該汲極電極及該主動層包括：將一金屬層的一表面氧化，以形成各自具有該金屬區域及該氧化物區域的該源極電極及該汲極電極的處理；以及形成該主動層，以與各別的該源極電極及該汲極電極中所形成的該氧化物區域的該部分接觸的處理。
<15>根據<13>之製造場效電晶體的方法，其中，形成該源極電極、該汲極電極及該主動層包括：形成該主動層的處理；以及形成該氧化物區域，使得該氧化物區域的該部分與所形成的該主動層接觸，並且進一步形成金屬區域於該氧化物區域上，以形成各自包括該氧化物區域及該金屬區域的該源極電極及汲極電極。
<16>根據<13>之製造場效電晶體的方法，其中，形成該源極電極、該汲極電極及該主動層包括：形成該主動層的處理；形成一金屬層，以使該金屬層的一部分與所形成的該主動層接觸的處理；以及將該金屬層的一表面氧化，以形成各自包括該金屬區域及該氧化物區域的該源極電極及該汲極電極，使得該氧化物區域的該部分與所形成的該主動層接觸的處理。
<17>根據<13>至<16>中任一項之製造場效電晶體的方法，其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一區域中的氧濃度朝向該金屬區域減少，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的該區域與該主動層接觸。
<18>根據<13>至<17>中任一項之製造場效電晶體的方法，其中，該金屬是一過渡金屬或其合金的單質。
<19>根據<13>至<16>中任一項之製造場效電晶體的方法，其中，該氧化物包括具有正價的一過渡金屬及具有正價大於該過渡金屬的正價的一取代摻雜劑，以及 其中，該金屬包括該過渡金屬的一元素及相對該氧化物用作一摻雜劑的一元素。
<20>一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以依據一驅動訊號控制光輸出；以及一驅動電路，包括根據<1>至<12>中任一項的場效電晶體並且被配置以驅動該光控制元件。
<21>根據<20>的顯示元件，其中，該光控制元件包括一有機電致發光元件、一電致變色元件、一液晶元件、一電泳元件、或一電潤濕元件。
<22>一種影像顯示裝置，被配置以顯示與一影像資料對應的一影像，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係根據<20>或<21>的顯示元件；複數條線路，被配置以各別地對該複數個顯示元件中的該等場效電晶體施加一閘極電壓及一訊號電壓；以及一顯示控制裝置，被配置以對應於該影像資料而經由該複數條線路各別地控制該等場效電晶體的該閘極電壓及該訊號電壓。
<23>一種系統，包括：根據<22>的影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以基於欲顯示的影像資訊產生一影像資料，並且將該影像資料輸出至該影像顯示裝置。

Claims (21)

  1. 一種場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸，以及其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一區域中的氧濃度朝向該金屬區域減少，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的該區域與該主動層接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該金屬是一過渡金屬或其合金的單質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該金屬包括選自由Ti、V、Nb、Ta、Mo及W所組成的群組中的至少一種。
  4. 一種場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸，以及其中，該源極電極及該汲極電極各自具有一第一層和一第二層的一堆疊結構，該第一層包括該金屬區域及該氧化物區域且該第二層由一金屬所形成。
  5. 一種場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸，其中，該氧化物包括具有正價的一過渡金屬以及具有正價大於該過渡金屬的正價的一取代摻雜劑，以及其中，該金屬包括該過渡金屬的一元素以及相對該氧化物用作一摻雜劑的一元素。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的場效電晶體，其中，該過渡金屬的該元素包括選自由Ti、V、Nb、Ta、Mo及W所組成的群組中的至少一種。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的場效電晶體，其中，相對該氧化物用作一摻雜劑的該元素包括選自由V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn及Re所組成的群組中的至少一種。
  8. 一種場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸，其中，該氧化物半導體包括選自由In、Zn、Sn及Ti所組成的群組中的至少一種，其中，該氧化物半導體為一n型氧化物半導體並且藉由選自由二價陽離子、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、以及八價陽離子所組成的群組中的至少一種摻雜劑經過一取代摻雜，以及其中，在該摻雜劑排除構成該氧化物半導體的一金屬離子的情況下，該摻雜劑的價數大於該金屬離子的價數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的場效電晶體，其中，該氧化物半導體包括鹼土元素中的至少一種。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的場效電晶體，其中，該氧化物半導體包括稀土元素中的至少一種。
  11. 一種製造如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之場效電晶體的方法，該方法包括：形成該源極電極、該汲極電極、及該主動層，使得各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸。
  12. 一種製造場效電晶體的方法，該方法包括：形成一源極電極、一汲極電極、及一主動層，使得各別的該源極電極及該汲極電極中的一氧化物區域的一部分與該主動層接觸，其中，形成該源極電極、該汲極電極及該主動層包括：將一金屬層的一表面氧化，以形成各自具有該金屬區域及該氧化物區域的該源極電極及該汲極電極的處理；以及形成該主動層，以與各別的該源極電極及該汲極電極中所形成的該氧化物區域的該部分接觸的處理，其中，該場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，以及其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸。
  13. 一種製造場效電晶體的方法，該方法包括：形成一源極電極、一汲極電極、及一主動層，使得各別的該源極電極及該汲極電極中的一氧化物區域的一部分與該主動層接觸，其中，形成該源極電極、該汲極電極及該主動層包括：形成該主動層的處理；以及形成該氧化物區域，使得該氧化物區域的該部分與所形成的該主動層接觸，並且進一步形成該金屬區域於該氧化物區域上，以形成各自包括該氧化物區域及該金屬區域的該源極電極及汲極電極，其中，該場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，以及其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸。
  14. 一種場效電晶體的製造方法，該方法包括：形成一源極電極、一汲極電極、及一主動層，使得各別的該源極電極及該汲極電極中的一氧化物區域的一部分與該主動層接觸，其中，形成該源極電極、該汲極電極及該主動層包括：形成該主動層的處理；形成一金屬層，以使該金屬層的一部分與所形成的該主動層接觸的處理；以及將該金屬層的一表面氧化，以形成各自包括該金屬區域及該氧化物區域的該源極電極及該汲極電極，使得該氧化物區域的該部分與所形成的該主動層接觸的處理，其中，該場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，以及其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸。
  15. 一種製造場效電晶體的方法，該方法包括：形成一源極電極、一汲極電極、及一主動層，使得各別的該源極電極及該汲極電極中的一氧化物區域的一部分與該主動層接觸，其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一區域中的氧濃度朝向該金屬區域減少，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的該區域與該主動層接觸，其中，該場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，以及其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之製造場效電晶體的方法，其中，該金屬是一過渡金屬或其合金的單質。
  17. 一種製造場效電晶體的方法，該方法包括：形成一源極電極、一汲極電極、及一主動層，使得各別的該源極電極及該汲極電極中的一氧化物區域的一部分與該主動層接觸，其中，該氧化物包括具有正價的一過渡金屬及具有正價大於該過渡金屬的正價的一取代摻雜劑，以及其中，該金屬包括該過渡金屬的一元素及相對該氧化物用作一摻雜劑的一元素，其中，該場效電晶體，包括：一閘極電極；一源極電極及一汲極電極；一主動層，其設置在該源極電極與該汲極電極之間，並且由一氧化物半導體所形成；以及一閘極絕緣層，其設置在該閘極電極與該主動層之間，其中，該源極電極及該汲極電極各自包括由一金屬所形成的一金屬區域以及由一種或多種金屬氧化物所形成的一氧化物區域，以及其中，各別的該源極電極及該汲極電極中的該氧化物區域的一部分與該主動層接觸，而該氧化物區域的其餘部分與該主動層以外的一個或多個部件接觸。
  18. 一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以依據一驅動訊號控制光輸出；以及一驅動電路，包括如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的場效電晶體並且被配置以驅動該光控制元件。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的顯示元件，其中，該光控制元件包括一有機電致發光元件、一電致變色元件、一液晶元件、一電泳元件、或一電潤濕元件。
  20. 一種影像顯示裝置，被配置以顯示與一影像資料對應的一影像，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係如申請專利範圍第18項所述的顯示元件；複數條線路，被配置以各別地對該複數個顯示元件中的該等場效電晶體施加一閘極電壓及一訊號電壓；以及一顯示控制裝置，被配置以對應於該影像資料而經由該複數條線路各別地控制該等場效電晶體的該閘極電壓及該訊號電壓。
  21. 一種系統，包括：如申請專利範圍第20項所述的影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以基於欲顯示的影像資訊產生一影像資料，並且將該影像資料輸出至該影像顯示裝置。
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