场效应晶体管、显示元件、图像显示装置以及系统制造方法及图纸

一种场效应晶体管包括：栅电极，其被配置为施加栅极电压；源电极和漏电极，其被配置为将电流送出；有源层，其被置于邻近所述源电极和所述漏电极并由氧化物半导体形成；以及栅极绝缘层，其被置于所述栅电极与所述有源层之间。其中，所述栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，其包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y，以及镧系元素组成的所述族中选择的至少一个的B族元素，以及其中，所述有源层具有4.0×10

Field effect transistor, display element, image display device, and system

A field effect transistor includes a gate electrode configured to apply a gate voltage; a source electrode and a drain electrode is configured to send current; an active layer disposed adjacent to the source electrode and the drain electrode is formed by the oxide semiconductor; and a gate insulating layer, which is placed between the the gate electrode and the active layer. Among them, the gate insulating layer contains a paraelectric amorphous oxide, which contains A elements as alkaline earth metal as well as from Ga, Sc, Y, B elements, at least one choice of the family and the lanthanide elements in the composition of the active layer, which is 4 * 10

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管、显示元件、图像显示装置以及系统
本公开涉及场效应晶体管、显示元件、图像显示装置以及系统。
技术介绍
由包括薄膜晶体管(TFT)的驱动电路驱动平板显示器(FPD)，诸如液晶显示器(LCD)、有机电致发光(EL)显示器(OLED)以及电子纸，所述薄膜晶体管通过将非晶硅或多晶硅并入有源层而获得。已经要求FPD在尺寸、更高的清晰度以及高速驱动电源上有进一步的增加。因此，存在对于提供具有以下属性的晶体管的需求：高载流子迁移率；高开关比；以及如从截止状态到导通状态快速上升的这样的良好的开关属性。然而，通过将非晶硅(a-Si)或多晶硅(即，特别是低温多晶硅：LTPS)并入有源层而获得的所述TFT具有优点以及缺点。因此，对于TFT来说，同时满足所有要求是困难的。例如，a-SiTFT具有以下缺点。a-SiTFT没有足够的迁移率用于高速地驱动具有大面积的液晶显示屏(LCD)，并且当被连续驱动时具有大的阈值电压的漂移。LTPS-TFT具有高迁移率，但由于用于通过准分子激光退火而结晶有源层的工艺，阈值电压中具有大的变化。因此，用于大规模生产线的母玻璃的尺寸不能被扩大，这是有问题的。所以，已经提出InGaZnO4(a-IGZO)，其在室温能够形成膜并且在非晶态下展示出与a-Si的迁移率相等或更高的迁移率(见K.Nomura,5个其他作者,“使用非晶氧化物半导体的透明柔性薄膜晶体管的室温制造”,NATURE,Vol.432,No.25,11月,2004,pp.488-492)。所提出的材料已经引发了积极研究具有高迁移率的非晶氧化物半导体。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，场效应晶体管包括：栅电极，被配置为施加栅极电压；源电极和漏电极，被配置为将电流送出；有源层，被置于邻近所述源电极和所述漏电极，并由氧化物半导体形成；以及栅极绝缘层，被置于所述栅电极与所述有源层之间。所述栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，所述顺电性非晶氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga(镓)、Sc(钪)、Y(钇)，以及镧系元素组成的所述族中选择的至少一个的B族元素。所述有源层具有4.0×1017/cm3或更高的载流子密度。附图说明图1是图示顶接触/底栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图。图2是图示底接触/底栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图；图3是图示顶接触/顶栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图；图4是图示底接触/顶栅场效应晶体管的一个示例的示意结构图；图5是图示作为本公开的系统的电视装置的一个示例的示意结构图；图6是用于呈现图5(部分1)中图像显示装置的图；图7是用于呈现图5(部分2)中图像显示装置的图；图8是用于呈现图5(部分3)中图像显示装置的图；图9是用于呈现本公开的显示元件的一个示例的图；图10是图示在显示元件中的有机EL元件和场效应晶体管之间的位置关系的一个示例的示意结构图；图11是图示在显示元件中的有机EL元件和场效应晶体管之间的位置关系的另一示例的示意结构图；图12是示出有机EL元件的一个示例的示意结构图；图13是用于呈现显示控制装置的图；图14是用于呈现液晶显示器的图；图15是用于呈现图14中的显示元件的图；图16是呈现示例1的栅极绝缘层的X-射线衍射的测量结果的曲线图；图17是呈现示例1的转移特性的曲线图；图18是呈现对照示例1的转移特性的曲线图；图19是呈现对照示例2的转移特性的曲线图；图20是呈现对照示例3的转移特性的曲线图；图21是呈现对照示例4的转移特性的曲线图；图22是呈现对照示例5的栅极绝缘层的X-射线衍射的测量结果的曲线图；图23是呈现对照示例5的转移特性的曲线图；图24是呈现对照示例6和7的转移特性的曲线图；图25是呈现示例2到5的转移特性的曲线图；图26是呈现示例6到8的转移特性的曲线图；以及图27是呈现示例9到11的转移特性的曲线图。具体实施方式(场效应晶体管)本公开的场效应晶体管包括栅电极、源电极、漏电极、有源层以及栅极绝缘层，并且根据需要进一步包括其他部件。本公开有提供具有以下属性的场效应晶体管的目的：高载流子迁移率；在源极和漏极之间电流的高开关比；以及从截止状态到导通状态的快速上升(即转移特性)。本专利技术人进行了广泛的研究以达到前述目的。为了达到前述目的，本专利技术人已发现使用：包含具有4.0×1017/cm3或更高载流子密度的氧化物半导体有源层；以及包含顺电性非晶氧化物的栅极绝缘层是有效的，所述顺电性非晶氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及B族元素，所述B族元素为从由Ga、Sc、Y以及镧系元素组成的族中选择的至少一个。具有相对更高的、4.0×1017/cm3或更高载流子密度的有源层有效地提高处于晶体管导通的状态下流经于源极和漏极之间的电流值(即，导通电流的值)。而且，本专利技术人已发现以下成果。具体地，栅极绝缘层的电特性是为了通过经由栅极电压有效地控制许多载流子从而达到从截止状态到导通状态快速上升的特性。特别地，在这种情况下，包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y以及镧系元素组成的族中选择的至少一个的B族元素的顺电性非晶氧化物是适合于栅极绝缘层的材料。使用包含上述材料的栅极绝缘层使得将经由栅极绝缘层产生的漏电流(leakagecurrent)抑制为低成为可能，造成截止电流的减小。因此，能够实现具有高开关比的晶体管。如上所述，本公开已被完成。根据本公开，提供具有下列属性的场效应晶体管是可能的：高迁移率；源极和漏极之间电流的高开关比；以及从截止状态到导通状态快速上升(即，转移特性)。<栅电极>栅电极没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择，只要所述栅电极是被配置为施加栅极电压的电极即可。栅电极的材料没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。所述材料的示例包括：金属(如，Mo(钼)、Al(铝)、Au(金)、Ag(银)以及Cu(铜))和这些金属的合金；透明导电氧化物，诸如ITO(氧化铟锡)和ATO(锑掺杂二氧化锡)；以及有机导体，诸如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)。栅电极的形成方法没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。形成方法的示例包括：(1)通过溅射法或浸涂法来形成膜并通过光刻法来图案化膜的方法；以及(2)通过印刷工艺(诸如喷墨印刷、纳米压印(nanoimprinting)或凹版印刷)直接形成具有期望形状的膜的方法。栅电极的平均厚度没有特别限制且可取决于预期意图而适当选择。然而，栅电极的平均厚度优选地为20nm至1μm，更优选地为50nm至300nm。<栅极绝缘层>栅极绝缘层为被置于栅电极与有源层之间的绝缘层。栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，其包含作为碱土金属(如，Be、Mg、Ca、Sr、Ba以及Ra)的A族元素以及B族元素，所述B族元素为从Ga、Sc、Y以及镧系元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu)组成的族中选择的至少一个。包含于栅极绝缘层的所述碱土金属可以被单独或组合使用。就晶体管特性的改善而言，由于非晶材料形成栅极绝缘层是优选的实施例。当所述栅极绝缘层由晶体材料形成时，不能将由于晶界引起的漏电流抑制得低，导致晶体管特性的恶化。并且，就降低晶体管转移特性中的滞后而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应晶体管，包括：栅电极，配置来施加栅极电压；源电极和漏电极，被配置为将电流送出；有源层，被置于邻近所述源电极和所述漏电极，并由氧化物半导体形成；以及栅极绝缘层，被置于所述栅电极与所述有源层之间，其中，所述栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，所述顺电性非晶氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y，以及镧系元素组成的族中选择的至少一个的B族元素，以及其中，所述有源层具有4.0×10

【技术特征摘要】
2015.12.08 JP 2015-239658;2016.12.05 JP 2016-235621.一种场效应晶体管，包括：栅电极，配置来施加栅极电压；源电极和漏电极，被配置为将电流送出；有源层，被置于邻近所述源电极和所述漏电极，并由氧化物半导体形成；以及栅极绝缘层，被置于所述栅电极与所述有源层之间，其中，所述栅极绝缘层包含顺电性非晶氧化物，所述顺电性非晶氧化物包含作为碱土金属的A族元素以及作为从由Ga、Sc、Y，以及镧系元素组成的族中选择的至少一个的B族元素，以及其中，所述有源层具有4.0×1017/cm3或更高的载流子密度。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中，所述栅极绝缘层进一步含有C族元素，所述C族元素是从由Al、Ti、Zr、Hf、Nb以及Ta组成的族中选择的至少一个。3.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中，所述栅极绝缘层具有大于7.0的介电常数。4.根据权利要求1到3中任意一项所述的场效应晶体管，其中，所述有源层包含n型氧化物半导体，所述n型氧化物半导体包含从由In、Zn、Sn以及Ti组成的族中选择的至少一个。5.根据权利要求4所述的场效...

【专利技术属性】
技术研发人员：安部由希子，植田尚之，松本真二，早乙女辽一，中村有希，曾根雄司，新江定宪，草柳岭秀，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本,JP