Полевой транзистор и способ изготовления полевого транзистора

Полевой транзистор и способ изготовления полевого транзистора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к полевому транзистору и способу изготовления полевого транзистора.

Предшествующий уровень техники

В последнее время активно проводились разработки устройства отображения с активной матрицей (например, жидкокристаллического устройства отображения, люминесцентного устройства отображения и электрофоретического устройства отображения), в котором на пиксель отображения, расположенный в образованной матрице, предусмотрен переключающий элемент, образованный тонкопленочным транзистором (TFT), являющимся полевым транзистором (FET).

В этих разработках внимание было сосредоточено на технологии, в которой тонкопленочный транзистор (TFT) изготавливают с использованием пленки оксидного полупроводника, который имеет высокую подвижность носителей заряда и дает меньшую степень неравномерности между элементами в области формирования канала тонкопленочного транзистора (TFT), и при этом данный тонкопленочный транзистор (TFT) используют для электронного устройства или оптического устройства. Например, раскрыт полевой транзистор (FET), использующий в качестве пленки оксидного полупроводника оксид цинка (ZnO), In₂O₃ или In-Ga-Zn-O (см., например, Патентный документ 1).

В отношении полевого транзистора, используемого для устройства, требуется такой транзистор, который имеет высокую дрейфовую подвижность, высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях и небольшое абсолютное значение напряжения включения.

Устройство отображение, которое отображает на большой площади, имеет проблему с задержкой сигнала от токопроводящих дорожек до каналов тонкопленочных транзисторов (TFT) из-за электрического сопротивления. Следовательно, в качестве материала электрода тонкопленочного транзистора (TFT) требуется использование материала, имеющего низкое удельное электрическое сопротивление.

При изготовлении устройства отображения с использованием тонкопленочного транзистора (TFT) поверх образованного тонкопленочного транзистора (TFT) наслаивают элемент отображения. Следовательно в процессе, выполняемом после формирования тонкопленочного транзистора (TFT), выполняют термообработку или обработку в окислительной атмосфере. По этой причине желательно использовать электродный материал, который не вызывает загрязнения в течение термообработки или обработки в окислительной атмосфере, выполняемой после формирования тонкопленочного транзистора (TFT).

Патентный документ 1 раскрывает, что диапазон концентрации носителей заряда в пленке оксидного полупроводника (например, пленке оксида индия-галлия-цинка (IGZO)), применимой в качестве канала полупроводникового слоя, составляет 1×10¹¹ см^-3 или более, однако менее 1×10¹⁸ см^-3, предпочтительно 1×10¹⁴ см^-3 или более, однако менее 1×10¹⁷ см^-3, более предпочтительно 1×10¹⁵ см^-3 или более, однако менее 1×10¹⁶ см^-3.

Это обусловлено тем, что большой электрический ток может проходить между электродом истока и электродом стока при отсутствии напряжения затвора транзистора, прикладываемого, когда в качестве канала тонкопленочного транзистора (TFT) используют оксид, концентрация электронов - носителей заряда в котором составляет 1×10¹⁸ см^-3 или более, и тонкопленочный транзистор (TFT) может стать нормально открытым тонкопленочным транзистором (TFT). Для того, чтобы изготовить нормально закрытый тонкопленочный транзистор (TFT), применимый для устройства отображения изображения, такое как люминесцентное устройство, широко известно, что в качестве канала тонкопленочного транзистора (TFT) используют оксид, имеющий концентрацию электронов - носителей заряда менее 1×10¹⁸ см^-3.

Предложенная предпочтительная концентрация носителей заряда в слое оксидного полупроводника (оксида индия-галлия-цинка (IGZO)), используемого для канала, составляет менее 1×10¹⁷ см^-3 (см., например, Патентный документ 2). Это обусловлено тем, что полученный в результате тонкопленочный транзистор может становиться нормально открытым типом, если концентрация носителей заряда больше, чем вышеуказанный диапазон. Кроме того, раскрыт способ, в котором оксидный электропроводный материал, имеющий более высокую концентрацию носителей заряда, чем слой оксидного полупроводника, размещен в качестве буферного слоя между слоем электрода истока-стока и слоем оксидного полупроводника, с целью уменьшения сопротивления контакта между слоем оксидного полупроводника и слоем электрода истока-стока. Это обусловлено тем, что сопротивление контакта может становиться большим, когда в качестве электрода истока и электрода стока используют материал, имеющий низкое удельное электрическое сопротивление (например, золото), который является подходящим в качестве токопроводящих дорожек или электродов. В случае, когда буферный слой не предусмотрен, в качестве электрода в тонкопленочном транзисторе (TFT) обычно используют металл, имеющий низкую работу выхода, такой как Al, Mo и Ti, с использованием в качестве активного слоя оксидного полупроводника n-типа, для того, чтобы улучшить электрический контакт между активным слоем и электродами истока и стока. Однако металл, имеющий низкую работу выхода, имеет проблему, заключающуюся в том, что металл окисляется во время термообработки или обработки в окислительной атмосфере, выполняемой после формирования полевого транзистора, что увеличивает удельное электрическое сопротивление.

Кроме того, раскрыто получение полевого транзистора, который имеет высокую подвижность и надежность, при регулировании концентрации электронов - носителей заряда n (см^-3) в диапазоне 10¹⁸ < n < 10²⁰ (см., например, Патентный документ 3). В раскрытом способе в качестве электродов истока и стока используют структуру, состоящую из титана (Ti)/золота (Au)/титана (Ti).

Кроме того, раскрыто получение тонкопленочного транзистора, имеющего высокую дрейфовую подвижность при регулировании концентрации электронов - носителей заряда n (см^-3) в диапазоне n≤5×10¹⁸ (см., например, Патентный документ 4). В раскрытом способе в качестве электродов истока и стока используют золото (Au), из которого распылением образована пленка.

Кроме того, раскрыт способ, в котором полупроводниковый слой и электродный слой образованы нанесением покрытия (см., например, Патентный документ 5). В качестве способа формирования полупроводникового слоя тонкопленочного транзистора (TFT) с использованием оксидного полупроводника или слоя электрода истока-стока обычно используют вакуумное осаждение или распыление. Для того, чтобы выполнить любой из этих способов, однако, имеет место проблема, заключающаяся в том, что необходимо сложное и дорогое устройство. Кроме того, другая проблема заключается в том, что затруднено формирование тонкой пленки большой площади. Соответственно, способ формирования полупроводникового слоя или электродного слоя посредством нанесения покрытия, как предполагается, является способом, который делает возможным формирование пленки большой площади простым образом.

Оксидный полупроводник n-типа имеет тенденцию проявлять более высокую подвижность, поскольку выше концентрация электронов - носителей заряда. Поэтому имеется возможность, что достигается более высокий ток включения, поскольку выше концентрация электронов - носителей заряда, когда оксидный полупроводник n-типа используют для полевого транзистора.

В обычном уровне техники, однако, полевой транзистор, который имеет электрод истока и электрод стока, имеющие высокую устойчивость к термообработке и обработке в окислительной атмосфере, выполняемым после формирования полевого транзистора, и имеющие низкое удельное электрическое сопротивление, не требует буферного слоя, имеет высокую дрейфовую подвижность, имеет высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях и имеет небольшое абсолютное значение напряжения включения, не предоставляется даже в случае, когда концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа высокая.

Соответственно, в настоящее время имеется потребность в полевом транзисторе, который имеет электрод истока и электрод стока, имеющие высокую устойчивость к термообработке и обработке в окислительной атмосфере, выполняемым после формирования полевого транзистора, и имеющие низкое удельное электрическое сопротивление, не требует буферного слоя, имеет высокую дрейфовую подвижность, имеет высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях и имеет небольшое абсолютное значение напряжения включения, даже в случае, когда концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа высокая.

Список ссылок

Патентные документы

Патентный документ 1: Патент Японии (JP-B) № 5118811.

Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент Японии (JP-A) № 2010-62546.

Патентный документ 3: JP-A № 2011-103402.

Патентный документ 4: JP-A № 2013-4555.

Патентный документ 5: JP-A № 2010-283190.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Настоящее изобретение направлено на решение вышеуказанных различных проблем в данной области техники и на достижение указанной ниже цели. Более конкретно, целью настоящего изобретения является предоставление полевого транзистора, который имеет электрод истока и электрод стока, которые имеют высокую устойчивость к процессу термообработки и обработке в окислительной атмосфере, выполняемым после формирования полевого транзистора, даже когда концентрация носителей заряда оксидного полупроводника n-типа является высокой, и имеют низкое удельное электрическое сопротивление, и который не требует буферного слоя, который имеет высокую дрейфовую подвижность, высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях и небольшое абсолютное значение напряжения включения, даже в случае, когда концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа высокая.

Решение проблемы

Средства для решения вышеуказанных проблем являются следующими.

Полевой транзистор по настоящему изобретению содержит:

электрод затвора, предназначенный для приложения напряжения затвора;

электрод истока и электрод стока, оба из которых предназначены для вывода электрического тока;

активный слой, образованный из оксидного полупроводника n-типа, предусмотренный в контакте с электродом истока и электродом стока; и

изолирующий слой затвора, предусмотренный между электродом затвора и активным слоем,

при этом работа выхода электрода истока и электрода стока составляет 4,90 эВ или более, и

при этом концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа составляет 4,0×10¹⁷ см^-3 или более.

Преимущественные эффекты изобретения

Настоящее изобретение может решить вышеуказанные различные проблемы в данной области техники и может предоставить полевой транзистор, который имеет электрод истока и электрод стока, которые имеют высокую устойчивость к процессу термообработки и обработке в окислительной атмосфере, выполняемых после формирования полевого транзистора, даже когда концентрация носителей заряда оксидного полупроводника n-типа является высокой, и имеют низкое удельное электрическое сопротивление, и который не требует буферного слоя, который имеет высокую дрейфовую подвижность, высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях и небольшое абсолютное значение напряжения включения, даже в случае, когда концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа высокая.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий один пример полевого транзистора с нижним затвором/нижним контактом.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий пример полевого транзистора с нижним затвором/верхним контактом.

Фиг. 3 представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий пример полевого транзистора с верхним затвором/нижним контактом.

Фиг. 4 представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий пример полевого транзистора с верхним затвором/верхним контактом.

Фиг. 5A представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий пример способа изготовления полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением (часть 1).

Фиг. 5B представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий пример способа изготовления полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением (часть 2).

Фиг. 5C представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий пример способа изготовления полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением (часть 3).

Фиг. 5D представляет собой схематический вид поперечного сечения, иллюстрирующий пример способа изготовления полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением (часть 4).

Фиг. 6 представляет собой график, отображающий вольт-амперную характеристику полевого транзистора из Сравнительного примера 1 с концентрацией носителей заряда 5,9×10¹⁵ см^-3.

Фиг. 7 представляет собой график, отображающий вольт-амперную характеристику полевого транзистора из Примера 1 с концентрацией носителей заряда 1,0×10¹⁸ см^-3.

Фиг. 8 представляет собой график, отображающий вольт-амперную характеристику полевого транзистора, использующего в качестве оксидного полупроводника n-типа тонкую пленку оксидного полупроводника на основе Mg-In (концентрация электронов - носителей заряда: 5,9×10¹⁵ см^-3) и Al в качестве электрода истока и электрода стока.

Фиг. 9 представляет собой график, отображающий вольт-амперную характеристику полевого транзистора, использующего в качестве оксидного полупроводника n-типа тонкую пленку оксидного полупроводника на основе Mg-In (концентрация электронов - носителей заряда: 1,0×10¹⁸ см^-3) и Al в качестве электрода истока и электрода стока.

Фиг. 10 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую один пример телевизионного устройства в качестве системы по настоящему изобретению.

Фиг. 11 представляет собой схему (часть 1) для пояснения устройства отображения изображения по Фиг. 10.

Фиг. 12 представляет собой схему (часть 2) для пояснения устройства отображения изображения по Фиг. 10.

Фиг. 13 представляет собой схему (часть 3) для пояснения устройства отображения изображения по Фиг. 10.

Фиг. 14 представляет собой схему для пояснения одного примера элемента отображения по настоящему изобретению.

Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение, показывающее один пример расположения органического электролюминесцентного (EL) элемента и полевого транзистора в элементе отображения.

Фиг. 16 представляет собой схематическое изображение, показывающее другой пример расположения органического электролюминесцентного (EL) элемента и полевого транзистора в элементе отображения.

Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение, показывающее один пример органического электролюминесцентного (EL) элемента.

Фиг. 18 представляет собой схему для пояснения устройства управления отображением.

Фиг. 19 представляет собой схему для пояснения жидкокристаллического дисплея.

Фиг. 20 представляет собой схему для пояснения элемента отображения по Фиг. 19.

Фиг. 21 представляет собой график, отображающий вольт-амперную характеристику полевого транзистора по Примеру 18 с концентрацией носителей заряда 5,2×10¹⁸ см^-3.

Фиг. 22 представляет собой график, отображающий вольт-амперные характеристики полевого транзистора по Примеру 18 с концентрацией носителей заряда 5,2×10¹⁸ см^-3.

Фиг. 23 представляет собой график, отображающий вольт-амперную характеристику полевого транзистора из Сравнительного примера 3 с концентрацией носителей заряда 5,7×10¹⁵ см^-3.

Фиг. 24 представляет собой график, отображающий вольт-амперные характеристики полевого транзистора из Сравнительного примера 3 с концентрацией носителей заряда 5,7×10¹⁵ см^-3.

Описание вариантов осуществления

(Полевой транзистор)

Полевой транзистор по настоящему изобретению содержит по меньшей мере электрод затвора, электрод истока, электрод стока, активный слой и изолирующий слой затвора, и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.

Полевой транзистор по настоящему изобретению может быть изготовлен, например, способом изготовления полевого транзистора в соответствии с настоящим изобретением.

В вышеуказанных JP-B № 5118811 и JP-A № 2010-62546 раскрыта технология для реализации функционирования нормально закрытого транзистора при регулировании концентрации электронов - носителей заряда в слое оксидного полупроводника до диапазона от 1×10¹¹ см^-3 до 1×10¹⁸ см^-3. В JP-B № 5118811 для выводов истока-стока используют золото, однако между слоем оксидного полупроводника, который будет являться каналом, и золотом размещена аморфная пленка In-Ga-Zn-O, имеющая высокую электропроводность.

В результате исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, было подтверждено, что надлежащее функционирование транзистора не может быть достигнуто посредством тонкопленочного транзистора (TFT), в котором активный слой образован из пленки оксидного полупроводника, концентрация носителей заряда которого находится в диапазоне 1×10¹⁵ см^-3 или более, однако менее 1×10¹⁶ см^-3, который раскрыт как предпочтительный диапазон в JP-B № 5118811, а электроды истока и стока, образованные из золота, соединены непосредственным образом. Причиной этому является следующее. В случае, когда металл, имеющий высокую работу выхода, такой как золото, приведен в контакт с оксидным полупроводником n-типа, имеющим низкую работу выхода, на контактной границе раздела формируется барьер Шоттки, и в результате этого, как считают, электрическое сопротивление становится высоким.

В JP-A № 2011-103402 раскрыто, что полевой транзистор, имеющий высокую подвижность и надежность, может быть получен при регулировании концентрации электронов - носителей заряда n (см^-3) в диапазоне 10¹⁸<n<10²⁰ и использовании для электродов истока и стока титана (Ti)/золота (Au)/титана (Ti). В этом транзисторе плоскость на стороне электрода в зоне контакта между активным слоем оксидного полупроводника и электродами истока и стока является титаном.

В результате исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, однако, было подтверждено, что высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях не может быть достигнуто посредством полевого транзистора, использующего оксидный полупроводник, имеющий концентрацию электронов - носителей заряда 1×10¹⁸ см^-3 или более, и титана для электродов истока и стока. Поскольку металл, имеющий низкую работу выхода, т.е. титан, приведен в контакт с оксидным полупроводником, электрический контакт между оксидным полупроводником и электродами является превосходным. Однако высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях не может быть достигнуто по причинам, раскрытым в JP-B № 5118811 и JP-A № 2010-62546.

В JP-A № 2010-283190 раскрыт тонкопленочный транзистор (TFT), в котором электрод истока и электрод стока образованы при нанесении наночастиц Ag методом струйной печати.

В результате исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, однако, тонкопленочный транзистор (TFT), использующий пленку оксидного полупроводника, имеющего концентрацию носителей заряда в диапазоне 1×10¹⁵ см^-3 или более, однако менее 1×10¹⁶ см^-3, который раскрыт как более предпочтительный диапазон, и электроды истока и стока, образованные нанесением покрытия из наночастиц Ag, имеет плохую электрическую проводимость между оксидным полупроводником и электродами и не может достигать высокой дрейфовой подвижности (которая может называться «подвижностью носителей заряда» здесь далее). Тонкая пленка, которая образована нанесением покрытия с последующим обжигом и имеет низкое удельное электрическое сопротивление, обычно является серебром (Ag) или золотом (Au). Пока еще отсутствует технология, в которой металлический материал, такой как Al, Mo и Ti, формируют в виде краски и наносят в качестве краски, с последующим обжигом, с образованием тем самым тонкой пленки.

Помимо металлического материала, в качестве электропроводного материала, который может быть образован в виде пленки посредством нанесения покрытия, общеизвестным является, например, легированный оловом оксид индия (ITO). Однако удельное электрическое сопротивление пленки ITO, образованной нанесением покрытия, выше, чем его значение в случае пленки, образованной вакуумным процессом. В устройстве отображения, в котором представляют дисплей большой площади, задержка сигнала вследствие электрического сопротивления от токопроводящих дорожек до канала тонкопленочного транзистора (TFT) становится значительной. Следовательно, этот материал является неудовлетворительным для применения в качестве электродного материала тонкопленочного транзистора (TFT).

Авторы настоящего изобретения провели исследования, приведенные ниже, основанные на результате исследований, связанных с обычным уровнем техники.

Авторы настоящего изобретения изготовили полевой транзистор, в котором в качестве оксидного полупроводника n-типа использовали оксидный полупроводник на основе Mg-In, и Al использовали в качестве электрода истока и электрода стока, и провели эксперимент для подтверждения характеристик транзистора. Концентрацию электронов - носителей заряда оксидного полупроводника на основе Mg-In измеряли нижеупомянутым устройством для измерения эффекта Холла, и результатом являлась значение 5,9×10¹⁵ см^-3.

Фиг. 8 представляет собой график, отображающий вольт-амперную характеристику полевого транзистора с нижним затвором/верхним контактом, и показывает взаимосвязь между напряжением Vg затвора и электрическим током Ids исток-сток при напряжении исток-сток Vds, составляющем 20 В. Дрейфовая подвижность, рассчитанная в области насыщения, составляла 4,6 см²/(В∙с). Кроме того, отношение (отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях) электрического тока исток-сток во включенном состоянии (например, Vg = 20 В) транзистора к току в выключенном состоянии (например, Vg = -20 В) составляло 5,9×10⁷. Кроме того, напряжение затвора (напряжение включения), при котором электрический ток исток-сток начинал увеличиваться, составляло Vg = -2 В.

Фиг. 9 отображает результаты измерений вольт-амперной характеристики изготовленного полевого транзистора с нижним затвором/верхним контактом, в котором концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника на основе Mg-In составляет 1,0×10¹⁸ см^-3. Когда напряжение затвора находилось в диапазоне от -30 В до +30 В, транзистор не переходил в отчетливое выключенное состояние. Отношение тока исток-сток при Vg = 20 В к току при Vg = -20 В составляло 3,3×10¹.

В случае, когда концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника составляет от 1×10¹⁵ см^-3 до 1×10¹⁶ см^-3, и металл, имеющий низкую работу выхода, используют в качестве электродов истока и стока, как описано выше, могут быть достигнуты такие характеристики транзистора, что дрейфовая подвижность является высокой, отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях является высоким, и абсолютное значение напряжения включения является небольшой.

Когда концентрация электронов - носителей заряда составляет 1,0×10¹⁸ см^-3 или более, с другой стороны, получают такие характеристики транзистора, что отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях является небольшим, и абсолютное значение напряжения включения является большим.

Транзистор, имеющий такую характеристику, как показано на Фиг. 8, может быть подходящим образом использован для устройства отображения с активной матрицей, принимая во внимание данную характеристику, однако Al электрод ухудшается, когда после формирования транзистора выполняют термообработку и обработку в окислительной атмосфере, и, как результат, подтверждено ухудшение характеристики транзистора.

Поэтому авторы настоящего изобретения изготовили полевой транзистор с использованием золота в качестве электродов истока и стока, и провели эксперимент, чтобы подтвердить характеристики изготовленного полевого транзистора.

Фиг. 6 (случай, в котором концентрация носителей заряда составляет 5,9×10¹⁵ см^-3 в Сравнительном примере l) и Фиг. 7 (случай, в котором концентрация носителей заряда составляет 1,0×10¹⁸ см^-3 в Примере 1) представляют собой графики, отображающие вольт-амперные характеристики полевого транзистора с использованием золота в качестве электрода истока и стока, с концентрацией электронов - носителей заряда оксидного полупроводника на основе Mg-In, составляющей 5,9×10¹⁵ см^-3 и 1,0×10¹⁸ см^-3 соответственно.

Как можно понять из Фиг. 6, ток включения является низким, т.е. примерно 1×10^-9 A, и транзистор едва функционирует, когда концентрация электронов - носителей заряда находится в диапазоне от 1×10¹⁵ см^-3 до 1×10¹⁶ см^-3, который считается более подходящим для использования в транзисторе с использованием оксидного полупроводника n-типа, и золото используют в качестве электрода истока и стока. Это обусловлено тем, что на плоскости, где в контакте находятся золото, имеющее сравнительно высокую работу выхода, и оксидный полупроводник n-типа, формируется барьер Шоттки, и, таким образом, сопротивление контакта становится высоким.

С другой стороны, когда золото используют в качестве электрода истока и стока с концентрацией электронов - носителей заряда 1×10¹⁸ см^-3 или более, которая обычно рассматривалась как диапазон, который не подходит для использования в транзисторе с использованием оксидного полупроводника n-типа, из Фиг. 7 установлено, что характеристики транзистора таковы, что дрейфовая подвижность является высокой, т.е. 5,6 см²/(В∙с), отношение (отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях) тока исток-сток при Vg = 20 В к току при Vg = -20 В является высоким, т.е. 4,7×10⁸, и абсолютное значение напряжения включения является небольшим, т.е. Vg = 1,0 В.

Транзисторы, отображенные на Фиг. 6-9, проявляли подходящие характеристики вследствие сочетания концентрации электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа и золота, поскольку материал электрода истока и стока и концентрацию электронов - носителей заряда изменяли.

Кроме того, авторы настоящего изобретения провели эксперимент, чтобы определить работу выхода металла, образованного вакуумным осаждением, таким как распыление и вакуумное осаждение из паровой фазы, и работу выхода металла, образованного нанесением наночастиц. В результате было обнаружено, что работа выхода тонкой пленки металла показывает различное значение в зависимости от способа формирования пленки, и металл, образованный нанесением наночастиц, имеет более высокую работу выхода, чем ее значение для металла, образованного вакуумным осаждением, даже хотя они являются идентичными металлами.

В качестве примера авторы настоящего изобретения провели эксперимент, чтобы определить работы выхода золота (Au) и серебра (Ag), образованных вакуумным осаждением, и работы выхода золота (Au) и серебра (Ag), образованных нанесением наночастиц или металлоорганического соединения. В результате работы выхода золота (Au) и серебра (Ag), образованных вакуумным осаждением, составляли соответственно от 4,70 эВ до 4,79 эВ и от 4,80 эВ до 4,83 эВ. С другой стороны, работы выхода золота (Au) и серебра (Ag), образованных нанесением наночастиц или металлоорганического соединения, составляли соответственно от 4,90 эВ до 5,10 эВ и от 5,05 эВ до 5,30 В. Было обнаружено, что металл, образованный нанесением наночастиц или металлоорганического соединения, имеет более высокую работу выхода, чем металл, образованный вакуумным осаждением.

В результате дополнительных исследований, проведенных на основе вышеуказанных результатов, было обнаружено, что полевой транзистор, который имеет электрод истока и электрод стока, имеющие высокую устойчивость к термообработке и обработке в окислительной атмосфере, выполняемых после формирования полевого транзистора, и имеющие низкое удельное электрическое сопротивление, не требует буферного слоя, имеет высокую подвижность в электрическом поле, высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях и небольшое абсолютное значение напряжения включения, может быть предоставлен, когда работа выхода электрода истока и электрода стока составляет 4,90 эВ или более, и концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа составляет 4,0×10¹⁷ см^-3 или более.

Кроме того, было обнаружено, что полевой транзистор, в котором как электрод истока, так и электрод стока образованы нанесением наночастиц или металлоорганического соединения (например, Au, Ag, Ag/Pd и Pt), имеет высокую дрейфовую подвижность, высокое отношение уровней сигнала во включенном и выключенном состояниях и небольшое абсолютное значение напряжения включения, даже когда концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа составляет более 5,0×10¹⁸ см^-3.

<Электрод затвора>

Электрод затвора выбирают надлежащим образом в зависимости от целевого назначения без какого-либо ограничения, при условии, что он является электродом, предназначенным для приложения напряжения затвора.

Материал электрода затвора выбирают надлежащим образом в зависимости от целевого назначения без какого-либо ограничения, и его примеры включают: металл, такой как платина, палладий, золото, серебро, медь, цинк, алюминий, никель, хром, тантал, молибден и титан; сплавы вышеуказанных металлов; и смесь вышеуказанных металлов. Кроме того, его дополнительные примеры включают: электропроводный оксид, такой как оксид индия, оксид цинка, оксид олова, оксид галлия, оксид ниобия, легированный оловом (Sn) In₂O₃ (ITO), легированный галлием (Ga) ZnO, легированный алюминием (Al) ZnO, и легированный сурьмой (Sb) SnO₂; их сложное соединение; и их смесь.

Среднюю толщину электрода затвора выбирают надлежащим образом в зависимости от целевого назначения без какого-либо ограничения, однако его средняя толщина составляет предпочтительно от 10 нм до 200 нм, более предпочтительно от 50 нм до 100 нм.

<Изолирующий слой затвора>

Изолирующий слой затвора выбирают надлежащим образом в зависимости от целевого назначения без какого-либо ограничения, при условии, что он является изолирующим слоем, образованным между электродом затвора и активным слоем.

Материал изолирующего слоя затвора выбирают надлежащим образом в зависимости от целевого назначения без какого-либо ограничения, и его примеры включают неорганический изолирующий материал и органический изолирующий материал.

Примеры неорганического изолирующего материала включают оксид кремния, оксид алюминия, оксид тантала, оксид титана, оксид иттрия, оксид лантана, оксид гафния, оксид циркония, нитрид кремния, нитрид алюминия и их смесь.

Примеры органического изолирующего материала включают полиимид, полиамид, полиакрилат, поливиниловый спирт и новолачную смолу.

Среднюю толщину изолирующего слоя затвора выбирают надлежащим образом в зависимости от целевого назначения без какого-либо ограничения, однако его средняя толщина составляет предпочтительно от 50 нм до 1000 нм, более предпочтительно от 100 нм до 500 нм.

<Электрод истока и электрод стока>

Электрод истока и электрод стока являются электродами, предназначенными для вывода электрического тока.

Работа выхода электрода истока и электрода стока составляет 4,90 эВ или более.

Поскольку работа выхода электрода истока и электрода стока составляет 4,90 эВ или более, устойчивость электрода истока и электрода стока к термообработке или обработке в окислительной атмосфере, выполняемых после формирования полевого транзистора, становится высокой, и удельное электрическое сопротивление электрода истока и электрода стока поддерживается низким.

Материалом электрода истока и электрода стока является предпочтительно металл, сплав или и тот, и другой. При этом выражение «металл, сплав или и тот, и другой» не исключает содержание примесей до степени, при которой они не оказывают отрицательного влияния на работу выхода и удельное электрическое сопротивление.

Примеры металла включают золото, серебро, палладий, платину, никель, иридий и родий.

Сплав включает те, что проявляют металлическую проводимость и состоят из нескольких металлических элементов или комбинации металлического элемента и неметаллического элемента, и его примеры включают твердый раствор, эвтектический кристалл и интерметаллическое соединение.

Сплав предпочтительно является сплавом нескольких металлов, выбранных из группы, состоящей из золота, серебра, палладия, платины, никеля, иридия и родия.

Электрод истока и электрод стока могут быть каждый образован посредством электрического соединения нескольких металлов, нескольких сплавов или комбинации единственного или нескольких металлов и единственного или нескольких сплавов.

Электрод истока и электрод стока предпочтительно формируют обжигом частиц металла, частиц сплава, металлоорганического соединения или любой их комбинации.

Примеры частиц металла включают частицы золота, частицы серебра, частицы палладия, частицы платины, частицы никеля, частицы иридия и частицы родия.

Примеры частиц сплава включают частицы, образованные из любого из вышеуказанных сплавов. Например, частицы сплава являются частицами сплава серебро-палладий.

Частицы сплава могут иметь структуру сердцевина-оболочка или слоистую структуру, образованную из нескольких вышеуказанных металлов.

Частицы металла и частицы сплава могут содержать поверхностно-активное вещество или диспергирующий агент для улучшения диспергируемости частиц в растворителе, при условии, что они не оказывают отрицательного влияния на получаемый эффект настоящего изобретения. Кроме того, частицы металла и частицы сплава могут содержать ингибитор (защитное средство) для улучшения стабильности при хранении, когда частицы диспергированы в растворителе.

Электрод истока и электрод стока могут быть каждый образован посредством электрического соединения множества частиц металла, множества частиц сплава или комбинации единственной или множества частиц металла и единственной или множества частиц сплава.

Металлоорганическое соединение выбирают надлежащим образом в зависимости от целевого назначения без какого-либо ограничения, при условии, что оно является соединением, содержащим металл и органическую группу. Термин «металлоорганическое соединение» означает, в узком смысле, соединение, содержащее связь металл-углерод. В настоящем описании, однако, в дополнение к связи металл-углерод, термин «металлоорганическое соединение» также включает соединение, в котором металл и органическая группа связаны ковалентной связью, ионной связью или координационной связью.

Примеры связи металл-углерод включают связь металл-карбонил, связь металл-алкил и связь металл-олефин. Примеры органической группы, связанной с металлом посредством связи металл-углерод, включают карбонильную группу, алкильную группу, алкенильную группу и алкинильную группу.

Примеры органической группы, связанной с металлом ковалентной связью, включают алкоксигруппу.

Примеры органической группы, группы, связанной с металлом ионной связью, включают органическую кислоту, такую как карбоновая кислота и октиловая кислота.

Примеры органической группы, связанной с металлом координационной связью, включают ацетилацетонатную группу и тиолатную группу.

Примеры металлоорганического соединения включают ацетиленистое соединение металла, алкоксид металла, карбоксилат металла и тиолатный