[发明专利]无定形氧化物和场效应晶体管

说明书

本申请是申请日为2005年11月09日、国际申请号为PCT/JP2005/020980、国家申请号为200580038273.4、发明名称为“无定形氧化物和场效应晶体管”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种无定形氧化物。本发明还涉及使用无定形氧化物的场效应晶体管。

背景技术

近年来，作为液晶技术、场致发光（EL）和相关技术发展的结果，平板显示器（FPD）得以商业化。FPD通过包括场效应薄膜晶体管（TFT）的有源矩阵电路驱动，该薄膜晶体管采用无定形硅薄膜或多晶硅薄膜作为形成在玻璃衬底上的有源层（active layer）。

为了得到FPD更小的厚度、更轻的重量和更大的冲击强度，研究了用轻质且柔性的树脂衬底来代替玻璃衬底。但是，因为在该工艺中硅薄膜晶体管的制造需要比较高的温度，所以采用硅薄膜的晶体管不能直接形成在耐热性能较差的树脂衬底上。

因此，对于TFT，研究了使用能够在较低温度下形成膜的氧化物半导体薄膜如ZnO薄膜（日本专利申请公开No.2003-298062）。

但是，使用传统氧化物半导体薄膜的TFT还不能提供与使用硅的TFT相同级别的性能。

本发明涉及一种无定形氧化物，还涉及使用该无定形氧化物的场效应晶体管。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于诸如薄膜晶体管（TFT）的半导体器件中的有源层并用作合适的半导体的无定形氧化物，还涉及一种场效应晶体管。

按照本发明的一个方面，提供了一种包括微晶体并且电子载流子浓度低于10¹⁸/cm³的无定形氧化物。

该无定形氧化物优选包含从In、Zn和Sn中选择的至少一种元素。

可替换地，所述无定形氧化物优选是从含有In、Zn和Sn的氧化物；含有In和Zn的氧化物；含有In和Sn的氧化物；以及含有In的氧化物中任选的一种。

可替换地，所述无定形氧化物优选包含In、Ga和Zn。

按照本发明的另一方面，提供了一种无定形氧化物，其中电子迁移率随着电子载流子浓度的增加而增大。

按照本发明的另一方面，提供了一种场效应晶体管，其包括由含有微晶体的无定形氧化物形成的有源层和形成为通过栅极绝缘体面向该有源层的栅电极。

该晶体管优选是常断类型的晶体管。

按照本发明的另一方面，提供了一种成分在层厚度方向上变化并且电子载流子浓度低于10¹⁸/cm³的无定形氧化物。

该无定形氧化物优选包含从In、Zn和Sn中选择的至少一种元素。

可替换地，该无定形氧化物优选是从含有In、Zn和Sn的氧化物；含有In和Zn的氧化物；含有In和Sn的氧化物；以及含有In的氧化物中任选的一种。

可替换地，所述无定形氧化物优选包含In、Ga和Zn。

按照本发明的另一方面，提供了一种场效应晶体管，包括：

成分在层厚度方向上变化的无定形氧化物有源层，以及

形成为通过栅极绝缘体面向该有源层的栅电极，

其中所述有源层包括第一区域和第二区域，第二区域比第一区域更靠近栅极绝缘体，并且第一区域的氧浓度高于第二区域的氧浓度。

按照本发明的另一方面，提供了一种场效应晶体管，包括：

具有从In和Zn中选择的至少一种元素的无定形氧化物有源层，以及

形成为通过栅极绝缘体面向该有源层的栅电极，

其中所述有源层包括第一区域和第二区域，第二区域比第一区域更靠近栅极绝缘体，并且第二区域的In浓度高于第一区域的In浓度，或者第二区域的Zn浓度高于第一区域的Zn浓度。

按照本发明的另一方面，提供了一种成分在层厚度方向上变化的无定形氧化物，

其中电子迁移率随着电子载流子浓度的增加而增大。

按照本发明的另一方面，提供了一种场效应晶体管，包括：

具有从In和Zn中选择的至少一种元素的无定形氧化物有源层，以及

形成为通过栅极绝缘体面向该有源层的栅电极，

其中所述有源层包括第一区域和第二区域，第二区域比第一区域更靠近栅极绝缘体，并且第二区域的In浓度高于第一区域的In浓度，或者第二区域的Zn浓度高于第一区域的Zn浓度。