Полевой транзистор, использующий оксидную пленку для передачи информации, и способ его изготовления

Полевой транзистор, использующий оксидную пленку для передачи информации, и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение имеет отношение к полевому транзистору, включая оксидную пленку в качестве слоя полупроводника, к способу его изготовления и к устройству отображения. В особенности, настоящее изобретение относится к полевому транзистору, имеющему характеристики, позволяющие его использование в дисплее и т.п., способу его изготовления и устройству отображения.

Уровень техники

Полевой транзистор (ПТ) является трехэлектродным прибором, имеющим электрод затвора, электрод истока и электрод стока. Далее, полевой транзистор является активным электронным устройством, в котором ток, текущий через слой канала (ток между электродом истока и электродом стока), управляется напряжением, приложенным к электроду затвора. В частности, ПТ, который использует в качестве проводящего канала тонкую пленку, называется тонкопленочным ПТ (тонкопленочный транзистор, ТПТ). Устройство может быть собрано на различных подложках, сделанных из керамики, стекла, пластика и т.п.

Вышеупомянутый ТПТ имеет преимущество в том, что может быть легко собран на подложке, имеющей относительно большую площадь, поскольку ТПТ использует тонкопленочную технологию, и широко используется в качестве устройства привода в плоской индикаторной панели, такой как жидкокристаллический дисплей. Точнее, в действующем жидкокристаллическом дисплее (ДЖКД) ТПТ, собранные на стеклянной подложке, используются, чтобы включать и выключать индивидуальные единичные элементы изображений. Также в будущем, в высококачественном органическом светоизлучающем диодном дисплее (ОСДД), предполагается, вступит в силу формирователь тока элемента изображения ТПТ. Далее, был сделан высококачественный жидкокристаллический дисплей, в котором ТПТ, имеющий функцию запуска и контроля всего отображения, был собран на подложке в области изображения на экране.

Тонкопленочный транзистор, который в настоящее время наиболее широко распространен, является полевым транзистором со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, использующим поликристаллическую кремниевую пленку или аморфную кремниевую пленку в качестве материала слоя проводящего канала. Аморфный, кремниевый ТПТ, практически используется для запуска элемента изображения, а высококачественный поликристаллический кремниевый ТПТ практически используется для контроля запуска всего изображения.

Тем не менее, аморфный кремниевый ТПТ и поликристаллический кремниевый ТПТ трудно собрать на носителе, таком как пластмассовый диск или пластиковая пленка, потому что для создания устройства необходим высокотемпературный процесс.

В последние годы была проведена активная разработка гибкого дисплея с использованием ТПТ, полученного на подложке, такой как полимерная пластина или полимерная пленка, для формирователя жидкокристаллического дисплея или органического светоизлучающего диода. Внимание было направлено на органическую полупроводниковую пленку, которая сделана из материала, который можно разместить на пластиковой пленке или нечто подобном и который может быть получен при низкой температуре.

Например, для органической полупроводниковой пленки исследовался и разрабатывался пентацен. Органический полупроводник имеет ароматическое кольцо. Большая подвижность носителей тока получена в накопительном направлении ароматического кольца во время кристаллизации. Например, сообщается, что в случае, где пентацен использовался для действующего слоя, подвижность носителей тока составила примерно 0,5 см²(Vs)^-1 (Vs - напряжение на электроде истока), которая равна этой же величине аморфного кремниевого полевого транзистора МОП-структуры (металл-окисел-полупроводник).

Тем не менее, органический полупроводник, такой как пентацен, имеет низкую термическую стабильность (он не стабилен, когда температура превышает 150°C) и токсичен (канцерогенен). По этой причине полезное устройство не было претворено в жизнь.

В последнее время внимание было обращено на материал из оксида как материал, который может быть употреблен для слоя проводящего канала ТПТ.

Например, ТПТ, используя в качестве слоя проводящего канала прозрачную токопроводящую оксидную поликристаллическую тонкую пленку, содержащую ZnO, в качестве главного ингредиента, был в процессе активной разработки. Тонкая пленка может быть получена при относительно низкой температуре и по этой причине ее можно получить прямо на подложке, такой как пластмассовая пластина или пластмассовая пленка. Тем не менее, в случае смеси, содержащей ZnO в качестве главного ингредиента, стабильная аморфная фаза не может быть получена при комнатной температуре, и получается поликристаллическая фаза. По этой причине трудно увеличить подвижность электрона из-за разрушения границ поликристаллических зерен. В дополнение, трудно достичь репродуктивности в параметрах устройства ТПТ из-за формы поликристаллических зерен и их взаимосвязи, вследствие этого они были значительно изменены в зависимости от способов получения пленки.

Тонкопленочный транзистор, использующий аморфный оксид на основе In-Ga-Zn-O, был описан в работе: K.Nomura, et al., Nature, 432, 488 (2004). Тонкопленочный транзистор может быть получен на пластмассовой пластине или стеклянной подложке при комнатной температуре. Устройство показывает замыкающие характеристики с дрейфовой подвижностью примерно от 6 до 9. Также преимущество состоит в том, что тонкопленочный транзистор является прозрачным для излучения в видимой области спектра.

Изобретатели настоящего изобретения изучили тонкопленочный транзистор, используя оксид, включающий аморфный In-Ga-Zn-O оксид. В качестве результата, есть случай, где случаются изменения транзисторных параметров (Id-Vg параметров) (Id - ток электрода стока, Vg - напряжение электрода затвора) ТПТ, хотя распространение изменений связано с проводящими материалами или условиями изготовления и т.д.

Когда ТПТ используется для, например, схемы пикселя дисплея, изменение параметров вызывает изменение в действиях органического светоизлучающего диода или работающего жидкокристаллического элемента, который в итоге понижает качество изображения дисплея.

Изложение изобретения

В связи с вышеизложенным целью настоящего изобретения является уменьшение вышеназванных изменений в параметрах.

Примеры обстоятельств изменений включают:

1) паразитное сопротивление, вызванное между каждым из электродов истока и стока и проводящим каналом; и

2) изменения в позиционных взаимоотношениях между затвором, истоком и стоком.

А именно, первая цель настоящего изобретения установить связь между проводящим каналом транзистора и каждым из электродов истока и стока, тем самым сокращая изменение параметров.

Вторая цель настоящего изобретения представить структуру способную формировать позиционное взаимоотношение между затвором, истоком и стоком с высокой точностью и способом изготовления, тем самым уменьшая изменение параметров.

Настоящее изобретение представляет полевой транзистор, включающий пленку оксида в качестве полупроводника слоя, в котором оксидная пленка включает одну из частей стока и истока, к которой добавлен один из водорода и дейтерия.

Настоящее изобретение также представляет полевой транзистор, включая пленку оксида, в качестве полупроводникового слоя, в котором оксидная пленка включает элемент проводящего канала, часть истока и часть стока; и концентрация одного из водорода или дейтерия в части истока и в части стока больше, чем концентрация одного из водорода или дейтерия в части проводящего канала.

Полевой транзистор в соответствии с настоящим изобретением используется для работы дисплея в соответствии с настоящим изобретением.

Далее, настоящее изобретение представляет способ изготовления полевого транзистора, включая оксидную пленку в качестве полупроводникового слоя, включая следующие действия: получение оксидной пленки на подложке; и добавление одного из водорода или дейтерия к части оксидной пленки, чтобы получить истоковую часть и стоковую часть.

Более того, настоящее изобретение представляет способ изготовления полевого транзистора, включая оксидную пленку в качестве полупроводникового слоя, включая следующие действия: получение оксидной пленки на подложке; получение электрода затвора на оксидной пленке через изолирующую пленку затвора; и добавление одного из водорода или дейтерия к оксидной пленке, используя образец электрода затвора в качестве шаблона, чтобы получить часть истока и часть стока в оксидной пленке при самосовмещении с образцом электрода затвора.

Краткое описание чертежей

Фиг.1А и 1Б - поперечные виды, иллюстрирующие структурные примеры полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая изменение удельного сопротивления аморфной In-Ga-Zn-O оксидной пленки в случае, когда туда добавлен водород.

Фиг.3А и 3Б - поперечные виды, иллюстрирующие способ изготовления полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением с использованием способа самосовмещения.

Фиг.4А, 4Б, 4С и 4Д - поперечные виды, иллюстрирующие способ изготовления полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5А и 5Б - поперечные виды, иллюстрирующие структурные примеры полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6 - поперечный вид, иллюстрирующий структурный пример полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.7А и 7Б - графики, иллюстрирующие параметры тонкопленочного транзистора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.8А и 8Б - графики, иллюстрирующие характеристику гистерезиса полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.9 - графики, иллюстрирующие соотношение между электропроводностью аморфной In-Ga-Zn-O оксидной пленки и парциальным давлением кислорода во время получения пленки.

Фиг.10 - поперечный вид, иллюстрирующий аппарат для получения аморфной оксидной пленки.

Фиг.11 - поперечный вид, иллюстрирующий пример устройства отображения в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.12 - поперечный вид, иллюстрирующий другой пример устройства отображения в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.13 - диаграмма, иллюстрирующая структуру устройства отображения, в которой пиксели, каждый включающий органическое электролюминесцентное устройство и тонкопленочный транзистор, являются двухмерно расположенными.

Лучший способ осуществления изобретения

Фиг.1А и 1Б являются поперечными видами, иллюстрирующими структурные примеры полевого транзистора в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. Фиг.1А иллюстрирует пример структуры верхнего затвора, а Фиг.1Б иллюстрирует пример структуры нижнего затвора.

На Фиг.1А и 1Б на подложке 10 представлены: слой проводящего канала (тонкая оксидная пленка) 11, изолирующий слой затвора 12, электрод истока 13, электрод стока 14, электрод затвора 15, элемент истока 16, элемент стока 17 и элемент проводящего канала 18. Слой проводящего канала 11 включает элемент истока 16, элемент стока 17 и элемент проводящего канала 18.

Как показано на Фиг.1А, изолирующий слой затвора 12 и электрод затвора 15 находятся на слое проводящего канала 11, в упомянутом порядке, получая, таким образом, структуру верхнего затвора. Как показано на Фиг.1Б, изолирующий слой затвора 12 и слой проводящего канала 11 расположены на электроде затвора 15, в упомянутом порядке, получая, таким образом, структуру нижнего затвора. На Фиг.1А элемент истока и элемент стока служат так же, как электрод истока и электрод стока соответственно. На Фиг.1Б часть проводящего канала транзистора и электрод истока (электрод стока) соединены с каждым другим через часть истока (часть стока).

Как показано на каждой из Фиг.1А и 1Б в полевом транзисторе (ПТ) в соответствии с этим вариантом осуществления, тонкая оксидная пленка, которая является слоем проводящего канала 11, включает часть проводящего канала 18, часть истока 16 и часть стока 17. К части истока 16 и части стока 17 добавлен водород или дейтерий, чтобы вследствие этого уменьшить удельное сопротивление. Когда часть проводящего канала 18 содержит водород или дейтерий, концентрация водорода или дейтерия в каждой части истока 16 и части стока 17 поднимают до величины большей, чем концентрация водорода или дейтерия в части проводящего канала 18. Есть случай, где водород или дейтерий активно добавлены в элемент проводящего канала 18, и случай, где водород содержался без активного добавления. Как было описано позже, удельная электропроводность части истока (части стока) может быть увеличена добавлением туда водорода или дейтерия. В дополнение, когда концентрация водорода или дейтерия в части истока (части стока) повышена до значения большего, чем концентрация водорода или дейтерия в части проводящего канала 18, удельная электропроводность части истока (части стока) может быть доведена до величины большей, чем удельная электропроводность в части проводящего канала. В соответствии со структурой части проводящего канала электрод истока (стока) может быть электрически соединен с каждым другим с высокой надежностью, где на основании этого тонкопленочный транзистор, имеющий маленькие отклонения может быть претворен в жизнь.

В особенности, в соответствии с этим вариантом осуществления, часть истока и часть стока расположены в оксидной пленке. Вследствие этого может быть сделано стабильное электрическое соединение по сравнению со случаем с обычной структурой, в которой истоковый электрод и стоковый электрод непосредственно размещены на оксидной пленке.

В этом варианте осуществления структура верхнего затвора, структура нижнего затвора, структура со сдвигом или копланарная структура могут быть использованы произвольно как структуры полевого транзистора. Ввиду стабильного электрического соединения копланарная структура, представленная на Фиг.1А, может быть использована. Когда используется копланарная структура, истоковый и стоковый электроды непосредственно соединены с граничной поверхностью между изолирующим слоем затвора и слоем проводящего канала и электрическое соединение может быть достигнуто с высокой степенью надежности.

Транзистор, в соответствии с этим изобретением, может иметь структуру, в которой электрод затвора и истоковая (стоковая) части получены способом самосовмещения. Это, как было описано позднее, водород был добавлен к оксидной пленке путем использования образца электрода затвора как шаблона, на основании чего часть истока и часть стока при самосовмещении с соблюдением строения электрода затвора были расположены в оксидной пленке.

Транзистор может быть реализован, когда используют способ самосовмещения, в котором совмещение между истоковой (стоковой) частью и электродом затвора маленькое и равномерное. Как результат, паразитическая емкость конденсатора, которая вызвана совмещением части электрода затвора и части стока, может быть уменьшена и сделана постоянной. Отличный транзистор с неизменными параметрами может быть использован из-за малой паразитической емкости конденсатора.

(Истоковые и стоковые части)

Как описано ранее, к истоковой части 16 и стоковой части 17 добавлен водород или дейтерий, чтобы уменьшить удельное сопротивление. Авторы настоящего изобретения нашли, что когда водород (или дейтерий) добавлен к аморфной In-Ga-Zn-O тонкой пленке, электропроводность тонкой оксидной пленки становится больше. В случае, когда часть проводящего канала 18 содержит водород или дейтерий и концентрация водорода или дейтерия в каждой из истоковой и стоковой частей увеличена до значения больше, чем концентрация водорода или дейтерия в части проводящего канала, электрическое соединение может быть улучшено.

Фиг.2 - графическая зависимость, иллюстрирующая пример влияния количества введенного иона водорода на сопротивление. Фиг.2 иллюстрирует изменение электропроводности от количества введенного иона водорода в случае, где ионы введены в InGaZnO₄ тонкую пленку, имеющую толщину примерно 500 нанометров. Абсцисса (ось х) - показывает логарифмическое представление количества введенного иона водорода на единицу площади, а ордината (ось у) - логарифмическое представление сопротивления. Поэтому водород может быть добавлен к аморфной оксидной пленке для контроля электропроводности.

Если водород или дейтерий добавлен к истоковой части и стоковой части, то вследствие этого электропроводность может быть увеличена. Если часть проводящего канала содержит водород или дейтерий, концентрация водорода в каждой из истоковой и стоковой частей увеличивается до величины большей, чем концентрация водорода в части проводящего канала. Поэтому электропроводность каждой из истоковой и стоковой частей может быть установлена на значении большем, чем электропроводность части проводящего канала. Как описано выше, когда каждая из истоковой и стоковой частей сделана из материала, в основном идентичного (кроме концентрации водорода) тому, из которого сделана часть проводящего канала, может быть получено удовлетворительное электрическое соединение между частью проводящего канала и каждым из истокового и стокового электродов. Это истоковый (стоковый) электрод соединен с частью проводящего канала через истоковую (стоковую) часть, тем самым получая удовлетворительное электрическое соединение.

В этом варианте осуществления любое сопротивление, которое меньше, чем сопротивление части проводящего канала, может быть использовано как сопротивление каждой из истоковой и стоковой частей. Сопротивление каждой из истоковой и стоковой частей может быть равно или меньше, чем 1/10 сопротивления части проводящего канала. Если сопротивление каждой из истоковой и стоковой частей становится равным или меньше чем 1/1000 сопротивления части проводящего канала, истоковая (стоковая) часть может быть использована как истоковый (стоковый) электрод.

Величина изменения сопротивления к изменению концентрации водорода зависит от состава оксидной пленки, качества пленки, или нечто подобного. Например, когда ионы водорода в количестве приблизительно 10¹⁷ (1/см³) на единицу объема введены в In-Ga-Zn-O тонкую пленку, имеющую примерно 1000 Ωсм, сопротивление может быть уменьшено до примерно 50 Ωсм. Если введено примерно 10¹⁹ (1/см³) ионов водорода, сопротивление может быть снижено до примерно 0,5 Ωсм. Диапазон концентраций водорода, добавленного к каждой из истоковой и стоковой частей, зависит от структуры оксидной пленки, но концентрация может быть равна или быть больше, чем 10¹⁷ (1/см³). Особенно когда установлена концентрация, равная или больше, чем примерно 10¹⁹ (1/см³), электропроводность каждой истоковой и стоковой частей становится больше, таким образом, истоковая и стоковая части могут быть использованы как истоковый и стоковый электроды.

Как описано выше, находясь в зависимости от условий получения пленки, в некоторых случаях оксидная пленка может содержать водород без активного добавления водорода. Поэтому, есть случай, где часть проводящего канала содержит водород без активного добавления водорода. Даже в таком случае, в порядке получения истоковой и стоковой частей, водород добавлен в последующую обработку, так что количество водорода, которое превышает количество водорода, содержащееся в части проводящего канала, введено в истоковую и стоковую части. Поэтому структура и эффект могут быть получены как описано выше.

Способ локального уменьшения количества водорода в порции оксидной пленки также может быть использован, чтобы использовать порцию как часть проводящего канала.

Концентрация водорода может быть оценена измерениями, используя ВИМС (вторично-ионная масс-спектрометрия). В зависимости от аппаратуры для оценки предел определения составляет примерно 10¹⁷ (1/см³). Величина, равная или меньшая, чем предел определения, может быть косвенно вычислена путем экстраполяции, основанной на линейной зависимости между параметрами процесса, добавления водорода (парциальное давление кислорода во время получения пленки или количество внедренного иона, как описано позднее) и количества водорода, содержащегося в тонкой пленке.

В каждой из Фиг.1А и 1Б единичная истоковая часть и единичная стоковая часть созданы. Как показано на Фиг.6, могут быть представлены многочисленные истоковые части 16а и 16б и многочисленные стоковые части 17а и 17б. Истоковые части 16а и 16б имеют различную электропроводность. Стоковые части 17а и 17б имеют различную электропроводность. Электропроводность может возрастать в следующем порядке: в части проводящего канала 18, в истоковой части 16а и в истоковой части 16б. Далее электропроводность может возрастать в следующем порядке: в части проводящего канала 18, в стоковой части 17а и в стоковой части 17б. Чтобы получить такую структуру, нужно только увеличить дополнительное количество ионов водорода в следующем порядке: в части проводящего канала 18, в истоковой части 16а и в истоковой части 16б и увеличить дополнительное количество водорода в следующем порядке: в части проводящего канала 18, в стоковой части 17а и в стоковой части 17б.

(Слой проводящего канала; оксидная пленка)

Любой материал, который является оксидом, может быть использован как материал слоя проводящего канала (оксидная пленка). Примеры материала включают оксид In и оксид Zn, при использовании которых может быть получена большая подвижность. Далее, слой проводящего канала может быть сделан из аморфного оксида. Если к следующей аморфной оксидной пленке добавлен водород, электропроводность может быть эффективно увеличена.

В частности, компоненты слоя проводящего канала, сделанные из аморфного оксида, представлены

[(Sn_1-xM4_x)O₂]a·[(In_1-yM3_y)₂O₃]b·[(Zn_1-zM2_zO)]c,

где 0≤x≤1; 0≤y≤1; 0≤z≤1; 0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤c≤1, и a+b+c=1,

M4 - элемент VI группы (Si, Ge или Zr), имеющий порядковый номер элемента меньше, чем у Sn,

M3 - это Lu или элемент III группы (B, Al, Ga или Y), имеющий порядковый номер элемента меньше, чем у In,

и M2 - это элемент II группы, (Mg или Ca), имеющий порядковый номер элемента меньше, чем у Zn.

В частности, [(In_1-yGa_y)₂O₃]b·[(ZnO)]c (где 0≤y≤1, 0≤b≤1, и 0≤c≤1) и [SnO₂]a·[(In₂O₃)]b·[(ZnO)]c (где 0≤a≤1, 0≤b≤1, и 0≤c≤1) предпочтительны.

Например, аморфная оксидная пленка может быть применена основываясь на одинарной, двойной или тройной композиции, расположенной во внутренней области треугольника, в котором SnO₂, In₂O₃, и ZnO размещены в вершинах. Находясь в зависимости от соотношения компонентов тройной композиции, есть случай, где кристаллизация происходит в диапазоне соотношения компонентов. Например, что касается в отношении двойной композиции, включая два из трех видов веществ, как описано выше (композиция размещена на стороне треугольника), аморфная In-Zn-O пленка может быть получена с композицией, в которой In содержится при равном или большем, чем примерно 80 атомн.% или более, и аморфная Sn-In-O пленка может быть получена с композицией, в которой In содержится в количестве примерно 89 атомн.%.

Далее, аморфный оксид может содержать In, Ga, и Zn.

Авторы настоящего изобретения изучили тонкопленочный транзистор, в котором аморфный оксид нанесен на слой проводящего канала. В результате изучения было найдено, что полуизолирующая аморфная оксидная пленка, имеющая электропроводность 10 S/см или более и 0,0001 S/см или менее, может быть нанесена на проводящий канал с целью получить отличные характеристики у тонкопленочного транзистора. Находясь в зависимости от материала композиции проводящего канала, с целью получить электропроводность, может быть получена аморфная оксидная пленка, которая имеет концентрацию носителей электронов примерно от 10¹⁴ до 10¹⁸ (1/см³).

Если электропроводность составляет 10 S/см или более, полевой транзистор, работающий в режиме обогащения, не может быть получен и отношение вкл/выкл не может быть сделано больше. В экстремальных случаях, даже если приложено напряжение затвора, ток между истоковым и стоковым электродами не включен вкл/выкл и работа транзистора не наблюдается.

С другой стороны, в случае диэлектрика, другими словами, когда электропроводность равна или меньше чем 0,0001 S/см включенный ток не может быть сделан большим. В экстремальных случаях, даже если приложено напряжение затвора, ток между истоковым и стоковым электродами не включен вкл/выкл и работа транзистора не наблюдается.

Например, электропроводность оксида, использованного для слоя проводящего канала, может контролироваться контролем парциального давления кислорода во время получения пленки. Точнее, при контроле парциального давления кислорода главным образом контролируется количество мест, не занятых кислородом в тонкой пленке, в основном тем же, чем контролируется концентрация носителей электронов. Фиг.9 - диаграмма, иллюстрирующая типичную зависимость электропроводности от парциального давления кислорода, когда In-Ga-Zn-O оксидная, тонкая пленка получена напылением. В действительности при очень сильном контроле парциального давления кислорода может быть получена полуизолирующая пленка, которая является аморфной оксидной пленкой с полуизолирующим свойством, имеющей концентрацию носителя электрона от 10¹⁴ до 10¹⁸ (1/см³). При использовании тонкой пленки, как описано выше, для слоя проводящего канала может быть получен удовлетворительный тонкопленочный транзистор. Как показано на Фиг.9, при получении пленки с парциальным давлением обычно примерно 0,005 Па, может быть получена полуизолирующая тонкая пленка. Если парциальное давление кислорода составляет 0,001 Па или меньше, полученная тонкая пленка является изолирующей, тогда как, если парциальное давление кислорода составляет 0,01 Па или более, электропроводность настолько высока, что пленка является неподходящей для слоя проводящего канала транзистора.

Для сравнения транспортных свойств было приготовлено несколько аморфных оксидных пленок, полученных при различных парциальных давлениях кислорода, и в атмосфере получения пленок можно было оценить свойства по транспорту электрона. Если парциальное давление кислорода возрастало, появлялась тенденция к росту обоих и концентрации носителя и подвижности электрона. Для оценки было использовано измерение подвижности электрона по методу Холла.

В случае обычного полупроводника Si, GaAs, ZnO и т.д., когда концентрация носителя возрастает, подвижность электрона уменьшается благодаря, например, взаимодействию между носителями и примесями. С другой стороны, в случае аморфной оксидной пленки, использованной в этом варианте осуществления, подвижность электрона возрастает с ростом концентрации носителя электрона. Если напряжение приложено к электроду затвора, электроны могут быть внедрены в слой проводящего канала аморфного оксида. Поэтому ток течет между истоковым электродом и стоковым электродом, состояние "включено" получено между обоими электродами. В случае аморфной оксидной пленки в этом варианте осуществления, когда концентрация переносчика электронов растет, подвижность электрона становится больше, таким образом, напряжение, текущее в транзистор, который находится в состоянии "включено", может быть сделано больше. Это обратный ток насыщения и показатель вкл/выкл может быть сделан больше.

(Изолирующий слой затвора)

В случае полевого транзистора, в соответствии с этим вариантом осуществления, любой материал, который имеет удовлетворительные изолирующие свойства, может быть использован для изолирующего слоя затвора 12. Например, Al₂O₃, Y₂O₃, HfO₂, или смешанный состав, включая, по крайней мере, два из тех составов, могут использоваться для изолирующего слоя затвора 12. Поэтому каждая потеря тока, текущего между истоковым электродом и электродом затвора, и потеря тока, текущего между стоковым электродом и электродом затвора, могут быть уменьшены примерно до 10^-7 ампер.

(Электроды)

Любой материал, который имеет удовлетворительную электропроводность и может дать соединение между истоковой частью 16 и стоковой частью 17, может быть использован для каждого из истокового электрода 13 и стокового электрода 14. Любой материал может быть также использован для электрода затвора 15. Например, прозрачная токопроводящая пленка, состоящая из In₂O₃:Sn, ZnO, или нечто подобного или металлическая пленка, состоящая из Au, Pt, Al, Ni, или нечто подобного, могут быть использованы.

Если каждая из частей затвора и стока имеет удовлетворительную электропроводность, электроды могут быть опущены, как показано на Фиг.1А.

Фиг.1Б, 5А, и 5Б, каждый, иллюстрируют схему примера, в котором представлены истоковый электрод 13 и стоковый электрод 14. На Фиг.5А изолирующий слой 19 представлен на схеме, представленной на Фиг.1А, и истоковый электрод и стоковый электрод соединены с истоковой частью и стоковой частью через сквозную область.

(Подложка)

Стеклянная подложка, пластиковая подложка, пластиковая пленка или нечто подобное могут быть использованы в качестве подложки 10.

Слой проводящего канала и изолирующий слой затвора, как описано выше, прозрачны при свете. Поэтому когда прозрачный материал использован для электродов и подложки, прозрачный тонкослойный транзистор может быть изготовлен.

(Параметры ТПТ)

Полевой транзистор является трехэлектродным прибором, включая электрод затвора 15, истоковый электрод 13 и стоковый электрод 14. Полевой транзистор является действующим электронным прибором, имеющим функцию контроля тока Id, текущего в проводящем канале на основе напряжения Vg, приложенного к электроду затвора. Это делает возможным контролировать ток Id, текущий между истоковым электродом и стоковым электродом.

Фиг.7А и 7Б иллюстрируют характерные параметры полевого транзистора в соответствии с этим вариантом осуществления.

Несмотря на то, что напряжение Vg, примерно в 5 вольт, приложено между истоковым электродом и стоковым электродом, напряжение затвора Vg, которое должно быть приложено, изменяется между 0 вольт и 5 вольт, ток Id (единица величины: µА), текущий между истоковым электродом и стоковым электродом, может контролироваться (переключением вкл/выкл). Фиг.7А иллюстрирует пример Id-Vd параметров (Id - ток электрода стока, Vd - напряжение электрода стока) при каждом Vg и Фиг.7Б иллюстрирует пример Id-Vg параметров (стокозатворная характеристика) при Vd в 6 в.

(Гистерезис)

Снижение гистерезиса, которое является одним из результатов в этом варианте осуществления, будет описано со ссылкой на Фиг.8А и 8Б. Гистерезис означает, что, как представлено на Фиг.8А и 8Б, в случае, где стокозатворная характеристика ТПТ оценена, когда Vg колеблется (поднимается и падает) несмотря на то, что Vd держится, изменения в значениях Id во время подъема напряжения отличаются от значений во время падения напряжения. Когда гистерезис большой, значение Id, полученное при установленном Vg, меняется. Поэтому устройство, имея маленький гистерезис, может быть использовано.

Фиг.8А и 8Б иллюстрируют примеры стокозатворных характеристик ТПТ в случае обычной схемы, в которой истоковый электрод и стоковый электрод получены непосредственно на оксидной пленке, и также представлены стокозатворные характеристики ТПТ в случае использования в этом варианте схемы осуществления, в которой истоковая часть и стоковая часть, каждая, имеет высокую концентрацию водорода. Обычная схема демонстрирует параметры гистерезиса, как показано на Фиг.8А. В отличие от этого, когда истоковая часть и стоковая часть, к каждой из которых добавлен водород, далее представлены, как в этом варианте осуществления, имея маленький гистерезис, может быть получено устройство, как показано на Фиг.8Б.

Если к проводящему каналу, соединенному с истоковым (стоковым) электродом через истоковую (стоковую) часть, добавлен водород, количество электрических зарядов, задержанных в соединительной порции, может быть уменьшено, чтобы понизить гистерезис.

(Способ производства)

Полевой транзистор, описанный выше, может быть произведен следующим технологическим процессом.

Этот процесс заключается в следующем: технологический процесс включает стадию получения оксидной пленки, которая является слоем проводящего канала и стадию добавления водорода к порциям оксидной пленки для получения истоковой части и стоковой части.

Может быть использован способ заблаговременного приготовления оксидной пленки, имеющей величину сопротивления, подходящую, чтобы обеспечить часть проводящего канала и затем добавлять водород к порциям оксидной пленки, чтобы получить истоковую и стоковую части.

Альтернативно может быть использован способ, в котором оксидная пленка, имеющая величину сопротивления слегка меньшую, чем величина сопротивления, подходящая, чтобы обеспечить часть проводящего канала, полученного заранее, и затем концентрацию водорода в порции оксидной пленки уменьшают, чтобы получить часть проводящего канала. Прежний способ является подходящим, потому что он прост для контроля концентрации водорода.

Несколько способов осаждения, таких как способ напыления, способ осаждения импульсным лазером или осаждение электронным лучом, могут быть использованы как способы получения оксидной пленки. Способ напыления является подходящим ввиду производительности по массе. Тем не менее, способ получения пленки не ограничен этими способами. Температура подложки во время получения пленки может поддерживаться в основном на уровне комнатной температуры без специального нагревания.

Способ, такой как введение иона водорода, плазменное прессование водорода, прессование атмосферного водорода или диффузия из примыкающей водородсодержащей пленки, может быть использован как способ добавления водорода к оксидной пленке.

Из этих способов способ введения иона водорода наиболее приемлемый ввиду возможности контроля содержания водорода. H⁺ ион, H^- ион, D⁺ ион (ион дейтерия), H²⁺ ион (молекулярный ион водорода), или нечто подобное могут быть использованы, как разновидности ионов для способа введения иона. В противоположность этому способ плазменного прессования водорода является подходящим ввиду высокой пропускной способности.

Например, способ плазменного прессования водорода может быть осуществлен, используя плоскопараллельный тип плазменного аппарата для химического осаждения из паровой фазы или аппарат плазменного травления типа реактивного ионного травления.

После этого в этом варианте осуществления будет описан способ самосовмещения.

В этом способе с целью создания истоковой части и стоковой части водород добавляют к оксидной пленке, используя модель электрода затвора, расположенную над слоем проводящего канала в качестве шаблона. В соответствии с этим способом истоковая часть и стоковая часть могут быть сделаны способом самосовмещения с электродом затвора.

Способ самосовмещения в этом варианте осуществления в отношении примера верхнего затвора тонкопленочного транзистора, представленного на Фиг.1А, будет описан со ссылкой на Фиг.3А и 3Б.

Первое, оксидная пленка, которая является слоем проводящего канала 11, получена на подложке 10 путем формирования рельефа. Затем наносится изолирующий слой затвора 12. Затем создают электрод затвора 15 путем формирования рельефа. В стадии добавления водорода водород добавляется в оксидную пленку способом таким же, как введение иона водорода или способом плазменного прессования водорода, используя электрод затвора в качестве шаблона (Фиг.3А), тем самым создавая истоковую часть 16 и стоковую часть 17 (Фиг.3Б). После этого может быть осуществлен обжиг, чтобы сделать однообразным содержание водорода.

Поэтому лежащий в одной плоскости транзистор может быть легко сделан способом самосовмещения с добавлением водорода к слою проводящего канала 11, используя электрод затвора 15 в качестве шаблона.

Когда используют такой способ, совмещение между электродом затвора и каждой из истоковой и стоковой частей может б