这里公开了一种包括由包括Ｉｎ和Ｚｎ的氧化物半导体材料构成的沟道的场效应晶体管。通过Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）表达的原子组成比率不少于３５原子％并且不多于５５原子％。Ｇａ不包括在氧化物半导体材料中，或者当Ｇａ包括在其中时，将通过Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）表达的原子组成比率设置为３０原子％或更低。所述晶体管具有改进的Ｓ值和场效应迁移率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用氧化物半导体的场效应晶体管。另外，本发 明涉及一种使用有机电致发光器件、无机电致发光器件或液晶器件并 利用所述晶体管的显示设备。
技术介绍
在Nature， Vol. 432， 25， November 2004 (pp. 488-492)中描述了 这样一种技术，该技术涉及一种将包括In、 Zn和Ga的氧化物半导 体用于沟道的TFT (薄膜晶体管)。Nature, Vol. 432， 25， November 2004 (pp. 488-492)的文章描 述了这样一种技术，该技术将具有原子组成比率In:Ga:Zn-l.l:l.1:0.9 (原子比率)的非结晶氧化物半导体用于TFT的沟道层。本专利技术的专利技术者通过溅射法形成在In、 Ga和Zn之间具有基本 相等的原子组成比率的氧化物半导体膜，并确定该氧化物半导体膜可 供TFT的沟道层使用。然后，为了实现优等的TFT器件，本专利技术的专利技术者详细地研究 了 In-Ga-Zn-O半导体的成分依赖性。结果，提出了本专利技术，在本专利技术中，可通过使Ga与In和Zn的 组成比率小于传统的原子组成比率来改进S值和场效应迁移率，S值 和场效应迁移率中的每个为晶体管特性的评估项之一。另外，在技术 上公开了在时间稳定性和操作稳定性方面显示优良的TFT特性的 In-Ga-Zn原子组成比率。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化物半导体材料构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，通过In/(In+Zn)表达的原子组成比率不少于35原子％并且不多于55原子 %，并且Ga不包括在所述氧化物半导体材料中，或者当Ga包括在 其中时，通过Ga/(In+Zn+Ga)表达的原子组成比率为30原子％或更 低。此外，在所述场效应晶体管中，通过Ga/(In+Zn+Ga)表达的组成 比率为15原子％或更低。此外，在所述场效应晶体管中，通过Ga/(In+Zn+Ga)表达的原子 组成比率等于或小于5原子％。此外，在所述场效应晶体管中，通过Ga/(In+Zn+Ga)表达的原子 组成比率不少于5原子％并且不多于15原子％。对于所述组成比率，优选地，通过In/(In+Zn)表达的原子组成比 率为40原子％或更高，或者所述组成比率为50原子％或更低。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化 物半导体构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，所述氧化物半 导体具有下面表1中所示的被a、 f、 i和k包围的区中的成分。^f艮据本专利技术的另一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化 物半导体构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，所述氧化物半 导体具有下面表l中所示的被S、 n、 k和V包围的区中的成分。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化 物半导体构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，所述氧化物半 导体具有下面表l中所示的被R、 e、 q和S包围的区中的成分。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化 物半导体构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，所述氧化物半 导体具有下面表l中所示的线R-e上的成分。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化 物半导体构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，所述氧化物半 导体具有下面表1中所示的^皮n、 g、 U和T包围的区中的成分。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化物半导体构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，所述氧化物半导体具有下面表l中所示的被Y、 h、 i和k包围的区中的成分。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括由包括In和Zn的氧化 物半导体构成的沟道的场效应晶体管，在该晶体管中，所述氧化物半导体具有下面表l中所示的关于In、 Zn和Ga的相图的^皮a、 f、 i和 k包围的区中的成分，并且还包括添加到其的Sn。具体地讲，优选地，Sn与包括在所述氧化物半导体中的In、 Zn、 Ga和Sn之和的比率为0.1原子％至20原子％ 。根据本专利技术的另一方面，提供一种将包括In和Zn的氧化物半 导体用于沟道的晶体管。所述氧化物半导体的通过In/(In+Zn)表达的 原子组成比率为大于或等于35原子％且小于或等于45原子％ 。根据本专利技术的另一方面，提供一种将包括In和Zn的氧化物半 导体用于沟道的晶体管。所述沟道层具有电阻率大于或等于lQcm且 小于或等于lkncm。表1:<table>table see original document page 6</column></row><table>根据本专利技术，可提供这样一种场效应晶体管，其包括场效应迁移率和s值的晶体管特性优良，并且其可靠性高。从以下示例性实施例的描述(参考附图)，本专利技术的进一步的特 征将变得清楚。附图说明图l是显示根据本专利技术的氧化物的解释性相图；图2显示根据本专利技术的晶体管的结构的示例；图3是显示在示例1中获得的结果的总结的相图；图4是显示在示例2中获得的结果的总结的相图；图5是显示基于在示例1至示例4中获得的结果的TFT的载体迁移率的总结的相图；图6是显示在示例3中生成的In-Zn-O膜的In-Zn组成比率和电阻率之间的关系的曲线图；图7A是显示在示例3中生成的TFT器件的In-Zn-O膜的组成比率和载体迁移率之间的关系的曲线图，图7B是显示所述组成比率和电流导通/截止比率之间的关系的曲线图；图8A是显示在示例3中生成的TFT器件的In-Zn-O膜的组成比率和阈值电压之间的关系的曲线图，图8B是显示所述组成比率和亚阈值摆幅值(S值)之间的关系的曲线图；图9是显示在示例3中生成的TFT器件的传输特性的曲线图；图IO是显示根据本专利技术的氧化物的解释性相图；图IIA和图IIB显示根据本专利技术的薄膜晶体管的结构示例(即，截面图)；图12A和图12B显示根据本专利技术的薄膜晶体管的TFT特性的曲线图；图13A和图13B显示根据本专利技术的薄膜晶体管的滞后特性的曲线图；图14是显示In-Ga-Zn-O的非结晶氧化物膜的电子载体浓度和 膜形成期间的氧分压之间的关系的曲线图；图15A、图15B、图15C和图15D显示在示例3中生成的TFT 器件的In-Zn-O膜上的膜形成期间的气氛中的氧流速及其TFT特性 中的每个特性之间的关系的曲线图；图16是显示在示例3中获得的结果的总结的相图； 图17是显示在示例4中获得的结果的总结的相图； 图18是显示在示例1至示例4中获得的结果的总结的相图； 图19是显示在示例3中生成的In-Zn-O膜的电阻率的时间变化 的曲线图；图20是显示在示例3中生成的薄膜晶体管的TFT特性的时间变 化的曲线图；图21是显示在示例4中生成的In-Ga-Zn-O膜的电阻率的时间 变化的曲线图；图22是显示在示例4中生成的薄膜晶体管的TFT特性的时间变 化的曲线图；图23是显示在示例4中生成的In-Ga-Zn-O膜的电阻率的时间 变化的曲线图；图24A、图24B和图24C显示在示例1中生成的薄膜晶体管在 施加DC偏压应力(stress )之前获得的TFT特性和在施加DC偏压 应力之后获得的TFT特性的曲线图；和图25显示在示例3中生成的薄膜晶体管在施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种场效应晶体管，包括由包括Ｉｎ和Ｚｎ的氧化物半导体材料构成的沟道，其中，通过Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）表达的原子组成比率不少于３５原子％并且不多于５５原子％；并且其中，Ｇａ不包括在所述氧化物半导体材料中，或者当Ｇａ包括在其中时，通过Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）表达的原子组成比率为３０原子％或更低。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-9-16 271118/2005;JP 2006-3-17 075054/2006;1、一种场效应晶体管，包括由包括In和Zn的氧化物半导体材料构成的沟道，其中，通过In/(In+Zn)表达的原子组成比率不少于35原子％并且不多于55原子％；并且其中，Ga不包括在所述氧化物半导体材料中，或者当Ga包括在其中时，通过Ga/(In+Zn+Ga)表达的原子组成比率为30原子％或更低。2、 根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中，通过 Ga/(In+Zn+Ga)表达的原子组成比率为n 15原子％或更低。3、 根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中，通过 Ga/(In+Zn+Ga)表达的原子组成比率为5原子％或更低。4、 根据权利要求1所述的场效应晶体管，其中，通过 Ga/(In+Zn+Ga)表达的原子组成比率不少于5原子％并且不多于1...
【专利技术属性】
技术研发人员：岩崎达哉，田透，板垣奈穗，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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