JP5508555B2 - ディスプレイ - Google Patents
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また、アモルファス酸化物をチャネル層に適用した薄膜トランジスタを検討した。
[(Sn1−xM4x)O2]a・[(In1−yM3y)2O3]b・[(Zn1−zM2zO)]c
ここで、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦a<1、0≦b<1、0≦c<1、
かつa+b+c=1、
M4はSnより原子番号の小さい4族元素(Si,Ge,Zr)、
M3は、Inより原子番号の小さい3族元素(B,Al、Ga、Y)又はLu、
M2はZnより原子番号の小さな2族元素(Mg,Ca)]で示される。
この中でも、特に、[(In1−yGay)2O3]b・[(ZnO)]c 0≦y≦1、0<b<1、0<c<1、及び[SnO2]a・[(In2O3)b・[(ZnO)]c ここで0≦a≦1、0<b<1、0<c<1、が好ましい。
水素原子を含有したアモルファス酸化物の作成方法としては、以下の手法があげられる。
1)成膜時に、水素を含むガス(ただし、水蒸気を除く)を成膜装置内に所定の分圧で導入しながら成膜する手法
2)水素を含有した材料源を用いて成膜する手法
3)成膜後にイオン注入や水素プラズマ処理などの手法により水素を膜中に添加する手法
この中でも、水素含有量の制御性の観点では、3)のイオン注入の手法が好ましい。ただし、後工程であるため工程数が増えてしまうことや、薄膜の深さ方向に向けて水素濃度分布が生じることが懸念される。
本実施例では、図1(a)に示すトップゲート型TFT素子を作製した例である。本実施例では、In−Ga−Zn−O系のアモルファス酸化物からなるチャネル層をH2含有雰囲気中のスパッタ成膜により形成している。
チャネル層成膜時に、水素を導入せずに、アルゴンと酸素のみを供給してTFTを作成した。
図2に、室温下で測定したTFT素子の電流−電圧特性の一例を示す。図2(a)はId−Vd特性であり、図2(b)はId−Vg特性である。
本実施例において、電界効果型トランジスタのチャネル層に用いられる水素を添加したアモルファス酸化物膜について説明する。まず、アモルファス酸化物からなる絶縁性薄膜を石英基板上に形成した。
本実施例では、図1(a)に示すトップゲート型TFT素子を作製した例である。
チャネル層の作成以外は、実施例2に準じている。PLD法により成膜時の酸素分圧は6Paとしてチャネル層を形成している。また、水素及び重水素のイオン注入は行っていない。実施例に比べて酸素分圧が低いため、酸素欠損により半絶縁性のアモルファス酸化物膜を形成することができている。
本実施例の薄膜トランジスタは、Vd=6V程度で飽和(ピンチオフ)する典型的な半導体トランジスタの挙動を示した。トランジスタのオン・オフ比は、106超であり、電界効果移動度は約7cm2(Vs)−1である。水素をイオン注入した場合と重水素をイオン注入した際で、特性に大きな差は見られていない。
本実施例は、図1(b)に示すボトムゲート型TFT素子を作製した例である。
本実施例のTFTは、ヒステリシスが小さく、複数の素子を作成した際の特性ばらつきが小さい傾向がある。また、トランジスタのオン・オフ比は、106超であり、電界効果移動度は約9cm2(Vs)−1である。
本実施例は、プラスチック基板上に、図1(a)に示すトップゲート型TFT素子を作製した例である。製法、構成は実施例1に準じている。
PETフィルム上に形成したTFTの室温下で測定した。トランジスタのオン・オフ比は、103超である。また、電界効果移動度を算出したところ、約3cm2(Vs)−1の電界効果移動度である。
11 チャネル層
12 絶縁層
13 ソース電極
14 ドレイン電極
15 ゲート電極
51 試料
52 ターゲット(材料源)
53 真空ポンプ
54 真空計
55 基板保持手段
56 ガス流量制御手段
57 圧力制御手段
58 成膜室
Claims (5)
- GaとInとZn、SnとInとZn、InとZnとGaとMg、InとSn、InとGa、又はInとZnのいずれかを含む酸化物半導体膜であって、電子キャリア濃度が1014/cm3以上1018/cm3以下であり、1016/cm3以上1020/cm3以下の水素原子を含有するチャネル層を有する薄膜トランジスタをスイッチング素子として有するディスプレイ。
- 前記チャネル層は、1017/cm3以上1019/cm3以下の水素原子を含有することを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ。
- 前記チャネル層は、少なくともInとZnとを含み、酸化物膜中の酸素を除くIn原子数の割合が20原子%以上、70原子%以下であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ。
- 前記チャネル層は、少なくともInとSnとを含み、酸化物膜中の酸素を除くIn原子数の割合が20原子%以上、80原子%以下であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ。
- 前記チャネル層は、In−Ga−Zn酸化物膜であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ。
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