[发明专利]非晶氧化物和场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及非晶(也称为非晶质)氧化物和其中对于活性层使用这种非晶氧化物的场效应晶体管。本发明还涉及其中使用这种晶体管的有机EL或无机EL被用作发光器件的显示装置，并且涉及利用使用这种晶体管的液晶的显示装置。

背景技术

近年来，使用基于非晶氧化物的半导体薄膜的半导体器件受到关注。这种半导体薄膜可以在低温形成，具有大的光学带隙并对于可见光是光学透明的。由此，可以在塑料基板、膜基板等上形成柔性透明薄膜晶体管(TFT)等。

作为例子，日本专利申请公开No.2002-76356公开了关于使用主要由Zn-O形成的氧化物膜作为活性层的TFT的技术。

“Nature”，Vol.432，25，November 2004(PP.488-492)公开了关于使用在室温形成并包含铟、锌和镓的非晶质氧化物膜作为活性层的TFT的技术。TFT的S值为相对较大的约2V/decade，但是，TFT的场效应迁移率高达6～9cm²/Vs，由此，它可望被应用于希望在利用液晶、电致发光等的平板显示装置中使用的有源矩阵系统。

“Journal of Non-Crystalline Solids”352(2006)2311公开了使用在室温形成并主要由氧化铟形成的氧化物薄膜作为TFT的沟道层(活性层)。取决于栅极绝缘膜的材料，该TFT的场效应迁移率为10～140cm²/Vs并且TFT的S值为0.09～5.6V/decade。

美国专利申请公报No.2006/0108636公开了关于向使用在室温形成并包含铟、锌和镓的非晶氧化物膜作为活性层的TFT的活性层添加诸如Li、Na、Mn、Ni、Pd、Cu、Cd、C、N或P的杂质的技术。这样，通过在活性层中添加杂质元素，载流子浓度受到控制，并且，作为结果，认为获得具有大的电流开/关比的TFT。

但是，根据本发明的发明人的发现，在“Nature”，Vol.432，25，November 2004(pp.488-492)中公开的TFT具有这样的问题，即TFT的特性取决于主要形成用作活性层的非晶质氧化物膜的金属元素的原子组成比大大改变。

对于在美国专利申请公报No.2006/0108636中公开的TFT，在改变主要形成活性层的金属元素的原子组成比时添加杂质的效果未被阐明。

对于“Journal of Non-Crystalline Solids”352(2006)2311，根据本发明的发明人的发现，在室温形成的In-O膜的环境稳定性低，并且，当In-O膜被放置于大气中时，In-O膜的电阻率大大改变。例如，当膜在具有20℃的温度和50％的湿度的大气中搁置1个月时，观察到电阻率降低一个或两个数量级。并且，在日本专利申请公开No.2002-76356公开的主要由Zn-O形成的氧化物半导体中类似地观察到上述的电阻率的降低。

发明内容

鉴于上述的问题提出本发明。因此，本发明的一个目的是，提供具有包含优异的场效应迁移率和优异的S值的优异的晶体管特性、优异的环境稳定性和高的原子组成比的裕度(设计自由度)的非晶氧化物和场效应TFT。

本发明提供一种非晶氧化物，该非晶氧化物至少包含：选自由In、Zn和Sn构成的组的至少一种元素；和Mo，并且，在该非晶氧化物中，非晶氧化物中的Mo对比所有金属原子的数量的原子组成比大于等于0.1原子％且小于等于5原子％。

此外，本发明提供一种场效应晶体管，该场效应晶体管至少包括：漏极电极；源极电极；栅极电极；活性层；和栅极绝缘膜，并且，在该场效应晶体管中，该活性层包含该非晶氧化物。

此外，本发明提供一种显示装置，该显示装置包括：具有电极的显示器件；和该场效应晶体管，其中，该场效应晶体管的源极电极和漏极电极中的一个与该显示器件的该电极连接。

根据本发明的实施例，可以获得具有优异的半导体特性的非晶氧化物。并且，可以提供具有包含优异的场效应迁移率和优异的S值的优异的晶体管特性和优异的环境稳定性的场效应晶体管。而且，可以提供具有高的原子组成比的裕度(设计自由度)的场效应晶体管，该场效应晶体管的晶体管特性的取决于形成场效应晶体管的原子(特别是金属原子)的原子组成比的变化很小。

参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是示出被置于具有20℃的温度和50％的湿度的大气中的根据本发明的实施例的氧化物膜的电阻率的随时间的变化的曲线图。