專利名稱：非晶氧化物半導(dǎo)體和使用其的薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非晶氧化物半導(dǎo)體、使用該非晶氧化物半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管以及制造該薄膜晶體管的方法。
背景技術(shù)：
近年來，使用金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體器件引人矚目。這些薄膜的特征在于能在低溫下形成，并且具有大的光學(xué)帶隙以致對于可見光透明。因此，可以在塑料基板、膜基板等上形成柔性透明薄膜晶體管(TFT)等(美國專利N0.6727522)。以往，為了控制膜的電特性，用作TFT活性層的氧化物半導(dǎo)體膜一般在其中引入了氧氣的氣氛中形成。例如，美國專利申請公開N0.2007/0194379公開了形成薄膜晶體管(TFT)的方法，其中使用含有銦鎵鋅氧化物(In-Ga-Zn-O)的η-型氧化物半導(dǎo)體作為溝道層并且使用銦錫氧化物(ITO)作為源電極和漏電極。在美國專利申請公開N0.2007/0194379中記載的成膜方法中，通過控制其中形成In-Ga-Zn-O膜的氣氛中的氧分壓來控制載流子密度，由此得到高載流子遷移率。此外，日本專利申請公開N0.2007-073697公開了作為使用上述氧化物半導(dǎo)體膜作為溝道層的制造高性能薄膜晶體管方法，在濺射中的氛圍氣中包括水蒸汽的技術(shù)。另外，美國專利申請公開N0.2009/0045397和日本專利申請公開N0.2007-194594公開了通過將氫引入用作薄膜晶體管的溝道層的氧化物半導(dǎo)體中來控制載流子密度的技術(shù)。但是，在常規(guī)的氧化物半導(dǎo)體膜中，即使如美國專利申請公開N0.2009/0045397和日本專利申請公開N0.2007-194594中公開那樣通過引入氫來控制載流子密度時，氧化物半導(dǎo)體中氫的量以數(shù)量級大于載流子密度。換句話說，存在不可能僅通過膜中氫的量來控制載流子密度的問題。另外，本發(fā)明的發(fā)明人研究了通過濺射形成包括非晶In-Ga-Zn-O基半導(dǎo)體的非晶氧化物半導(dǎo)體，發(fā)現(xiàn)非晶氧化物半導(dǎo)體非常易于吸收氫。例如，發(fā)現(xiàn)了即使將氧化物半導(dǎo)體濺射裝置的背壓設(shè)定在小于等于2Χ KT4Pa時，也存在含有大于等于I X IO20Cm-3的氫的情形。這些研究已經(jīng)表明不經(jīng)預(yù)處理例如熱處理難以在室溫下低成本地形成含有大于等于lX102°cm_3的氫的非晶氧化物半導(dǎo)體并且難以使其電阻率適合非晶氧化物薄膜晶體管。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題而完成了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供具有優(yōu)異的晶體管特性的非晶氧化物薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明，提供非晶氧化物半導(dǎo)體，其含有銦(In)和鋅(Zn)中的至少一種元素與氫，其中:該非晶氧化物半導(dǎo)體含有l(wèi)X102°cm_3 IXlO22cnT3的氫原子和氘原子中的一種；并且在該非晶氧化物半導(dǎo)體中除了過剩氧(0EX)(此處，過剩氧意指組成非晶氧化物半導(dǎo)體的一部分的幾個原子的大小時微區(qū)中過剩的氧)和氫之間的鍵(Oex-H鍵和H-Oex-H鍵)之外的氧和氫之間的鍵的密度小于等于IX 1018cnT3。根據(jù)本發(fā)明，還提供顯示裝置，其包括顯示器件和薄膜晶體管，該顯示器件包括在基板上與薄膜晶體管的源電極和漏電極中的一者連接的電極，其中該薄膜晶體管是上述的薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明，還提供薄膜晶體管的制造方法，該薄膜晶體管至少包括基板、溝道層、柵極絕緣層、源電極、漏電極和柵電極，該溝道層包括含有銦(In)和鋅(Zn)中至少一種元素與氫的非晶氧化物半導(dǎo)體，該方法包括:通過使用含水蒸汽的成膜氣體的濺射而形成溝道層；以及在形成該溝道層后在150°C 50(TC下進行熱處理。根據(jù)本發(fā)明，還提供薄膜晶體管的制造方法，該薄膜晶體管至少包括基板、溝道層、柵極絕緣層、源電極、漏電極和柵電極，該溝道層包括含有銦(In)和鋅(Zn)中至少一種元素與氫的非晶氧化物半導(dǎo)體，該方法包括:通過施涂溶液而形成溝道層；以及在形成該溝道層后在低于等于500°C下進行熱處理。根據(jù)本發(fā)明，還提供薄膜晶體管的制造方法，該薄膜晶體管至少包括基板、溝道層、柵極絕緣層、源電極、漏電極和柵電極，該溝道層包括含有銦(In)和鋅(Zn)中至少一種元素與氫的非晶氧化物半導(dǎo)體，該方法包括:通過電沉積形成溝道層；以及在形成該溝道層后在低于等于500°C下進行熱處理。本發(fā)明能以低成本提供TFT器件，該TFT器件中使用非晶氧化物半導(dǎo)體作為其溝道層并且其可以精確控制載流子密度和具有令人滿意的晶體管特性。由以下參照附圖對示例性實施方案的說明本發(fā)明進一步的特征變得明了。


圖1A、1B、1C、1D、1E和IF示出通過計算根據(jù)本發(fā)明的非晶InGaZnO4 (a_IGZ0)結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)弛豫(structural relaxation)而得到的原子構(gòu)造。圖2A、2B、2C、2D、2E、2F和2G示出對于圖1A IF中示出的模型使用400eV截止能量和4X5X6Monkhost-Pack特殊k點網(wǎng)格(mesh)計算而得到的態(tài)密度(DOS)。圖3是示出由測定a-1GZO的Hall效應(yīng)而得到的載流子密度、Hall遷移率和電阻率與通過濺射形成膜時水蒸汽分壓之間的關(guān)系。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施方案的薄膜晶體管的剖面示意圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施方案的薄膜晶體管的傳輸特性的圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的顯示裝置實例的剖面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的顯示裝置另一實例的剖面圖。圖8示出根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的顯示裝置的結(jié)構(gòu)，在該顯示裝置中二維地設(shè)置包括有機電致發(fā)光(EL)器件和薄膜晶體管的像素。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的薄膜晶體管的剖面示意圖。圖10是示出實施例1中制備的非晶氧化物半導(dǎo)體膜中氫的量和濺射氣體中水蒸汽分壓之間關(guān)系的圖。圖11是示出實施例2中制備的薄膜晶體管的傳輸特性的圖。
圖12是實施例4中制備的薄膜晶體管的剖面示意圖。
具體實施例方式以下參照

本發(fā)明的實施方案。首先，說明本發(fā)明發(fā)明人對其進行了積極研究和開發(fā)的關(guān)于非晶In-Ga-Zn-O的氫和載流子密度之間的關(guān)系?，F(xiàn)在已知通過將氫離子注入用于非晶氧化物半導(dǎo)體TFT的非晶In-Ga-Zn-O薄膜中，使該薄膜的電導(dǎo)率提高并且氫在該膜中用作給體(參見美國專利申請公開N0.2009/0045397)。另一方面，在通過濺射等形成的非晶In-Ga-Zn-O薄膜中，即使不進行離子注入等時，也含有至多約IXlO2ciCnT3的氫原子。這源自含有氫例如H2和H2O的分子種類的殘余氣體，它們存在于形成膜的腔室中。取決于成膜條件，以此方式形成的非晶In-Ga-Zn-O薄膜具有約I X IO18CnT3或更小的載流子電子密度。該膜中氫原子的濃度和載流子電子密度之間的差為約I X IO2CnT3或更大，因此，認(rèn)為該膜中存在的大部分氫原子并未起到給體的作用。通過計算電子結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的發(fā)明人的反復(fù)研究表明，取決于膜中存在的氧和氫之間的鍵合狀態(tài)，存在著并未起到給體作用的氫，以下對其詳細(xì)說明。要注意的是，在本發(fā)明中，不僅氫原子而且氘原子均視作包括在載流子密度中的氫。(計算模型)如下得到非晶InGaZnO4 (a_IGZ0)結(jié)構(gòu)模型。通過經(jīng)典分子動力學(xué)(MD)在8000K下以2f秒的時間步長熔融含2016個原子的結(jié)晶InGaZnO4晶胞模型20p秒。以125K/p秒的速率從8000Κ快速冷卻到12Κ后，在IK下進行經(jīng)典MD模擬IOOp秒。以此方式，得到經(jīng)典MD模擬中非晶a-1GZO的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。從該模型切割出能根據(jù)第一原理計算進行的含有84個原子的晶胞并在上述條件下再次通過經(jīng)典MD模擬將其熔融和快速冷卻以得到84原子a-1GZO模型。在這些經(jīng)典MD模擬中使用了 Buckingham電勢(potential)。確定該電勢的參數(shù)以使分別以小于等于2%和小于等于10%的誤差再現(xiàn)a-1GZO膜的第一最近相鄰距離和質(zhì)量密度的實驗值。以得到的84原子a-1GZO模型作為單位晶胞，使用基于平面波基底和投影幅角波(argument wave)法的第一原理能帶計算來計算結(jié)構(gòu)弛豫以得到其中不含雜質(zhì)的a_IGZ0模型的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(下文稱為“純a-1GZ0”)。使用以下說明的第一原理能帶計算計算的結(jié)構(gòu)弛豫，在單位晶胞中電荷是中性的條件下使用具有400eV截止能量的平面波基底和4X4X IMonkhost-Pack 特殊 k 點網(wǎng)格。對于作為含雜質(zhì)的a-1GZ0結(jié)構(gòu)模型的具有向其添加的I個氫原子的a_IGZ0 (下文稱為“a-1GZ0 + H”)和具有向其添加的作為過剩氧的I個氧原子Oex的a-1GZ0 (下文稱為“a-1GZ0 + O”)計算結(jié)構(gòu)弛豫。這些原子分別位于距離圖1A和IB的結(jié)構(gòu)模型a-1GZ0 +H和a-1GZ0 + O中示出的氧0(A)約0.15nm的位置。然后，對于結(jié)構(gòu)弛豫后的a-1GZ0 + O模型計算結(jié)構(gòu)弛豫，其在遠(yuǎn)離添加的氧原子Oex的位置具有另外向其添加的I個氫原子或兩個氫原子(a-1GZ0 + OH或a-1GZ0 + OH2)0另外，對于該結(jié)構(gòu)弛豫后的a-1GZ0 + O模型計算結(jié)構(gòu)弛豫，其在添加的氧原子Oex附近位置具有另外向其添加的I個氫原子或兩個氫原子(a-1GZ0 + OexH或a-1GZ0 + OexH2)0
對于通過計算上述結(jié)構(gòu)弛豫得到的結(jié)構(gòu)模型，計算態(tài)密度(DOS)。結(jié)構(gòu)模型意指 a-1GZO、a-1GZO + H、a-1GZO + O、a-1GZO + OH、a-1GZO + OH2、a-1GZO + OexH和a-1GZO + 0exH2。要注意的是，態(tài)密度(DOS)的計算中，使用400eV的截止能量和4 X 5 X 6Monkhost-Pack 特殊 k 點網(wǎng)格。(計算的結(jié)果)圖1A IF示出通過結(jié)構(gòu)弛豫得到的上述模型的弛豫原子構(gòu)造。在a-1GZ0 + H(圖1A)中，作為雜質(zhì)添加的氫與純a-1GZ0模型中存在的氧(該圖中的0(A))形成鍵。在a-1GZ0 + O (圖1B)中，作為過剩氧添加的氧Oex與純a-1GZ0模型中附近存在的氧(該圖中的0(A))形成O-Oex鍵。在a-1GZ0 + OH (圖1C)和a-1GZ0 + OH2 (圖1D)中，過剩氧維持O-Oex鍵，并且添加的氫與純a-1GZ0模型中附近存在的氧形成鍵。另一方面，在a-1GZ0 +OexH (圖1E)和a-1GZ0 + OexH2 (圖1F)中，位于過剩氧附近的氫使0_0EX鍵斷裂，并在過剩氧和氫之間形成Oex-H-O鍵或H-Oex-H鍵。特別地，從示出a-1GZ0 + OexH2的圖1F，可以看出H-Oex-H的結(jié)構(gòu)與水相似。圖2A 2G示出對于上述模型得到的DOS。另外，為了比較，示出純a-1GZO的DOS(圖2A)。在這些圖中，純a-1GZ0的價帶最高能量是OeV。這些圖中的實線表示Fermi能級。在a-1GZ0 + H (圖2B)的DOS中，F(xiàn)ermi能級位于導(dǎo)帶中。這意味著電子作為載流子摻雜在導(dǎo)帶中，這與氫表現(xiàn)出給體行為的事實相一致。在a-1GZ0 + O (圖2C)的DOS中，F(xiàn)ermi能級并不存在于導(dǎo)帶中。另外，在價帶之上觀察到來自0-0鍵的能級峰。因為該能級完全由電子占據(jù)，過剩氧并不影響η型TFT的電特性。a-1GZ0 + O結(jié)構(gòu)模型在遠(yuǎn)離過剩氧的位置具有向其添加的氫的a-lGZ0 + OH (圖2D)和a-1GZ0 + OH2 (圖2E)的DOS中，在價帶之上觀察到來自O(shè)-Oex鍵的峰并且Fermi能級位于導(dǎo)帶中。過剩氧和氫彼此獨立地顯示出它們各自的特性，這表明存在即使過剩氧存在時過剩氧也沒有起到載流子消除劑的作用的情形。另一方面，a-1GZ0 + O結(jié)構(gòu)模型在過剩氧附近的位置具有向其添加的氫的a-1GZ0 +OexH(圖2F)的DOS中，在帶隙中觀察到來自過剩氧和氫的O-H-Oex鍵的陡峰。因此，從Fermi能級的位置判斷，可以看出能級是未完全占據(jù)的能級。因此，能級起到捕集載流子電子的阱的作用。在a-1GZ0 + OexH2 (圖2G)的DOS中，在a-1GZ0 + OexH (圖2F)中觀察到的帶隙中的能級消失，F(xiàn)ermi能級并不存在于導(dǎo)帶中,DOS與純a-1GZ0相似。因此,在此情形中，氫不能作為大大影響TFT電性能的雜質(zhì)。由上可知，雖然實驗事實表明非晶氧化物半導(dǎo)體中的氫起到給體的作用，但存在于膜中的氫原子的濃度并不與載流子電子密度良好吻合，據(jù)認(rèn)為該事實的原因如下。通過向非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜注入離子而引入氫的情形對應(yīng)于上述的a-1GZ0 + H的情形，并且將氫離子化以起到給體的作用。另一方面，表明在利用受控的氧分壓或水分壓而形成的薄膜中，存在于膜中的大部分氫并未起到給體的作用。由上述計算可知，當(dāng)具有組成比不同于a-1GZ0中其化學(xué)計量組成比的過剩氧與氫形成化學(xué)鍵O-H-Oex或Oex-H2時，氫并未起到給體的作用。在此情形中，O-H-Oex起到載流子阱的作用，而Oex-H2不影響TFT的電性能。因此認(rèn)為在形成的膜中，因為大比例存在的氫以O(shè)-H-Oex或Oex-H2的鍵合狀態(tài)存在，保持了實現(xiàn)常閉TFT器件的載流子電子密度。本文中使用的過剩氧并不意味著氧與整個非晶氧化物半導(dǎo)體中的其化學(xué)計量組成比相比過剩，而是意指氧在非晶氧化物半導(dǎo)體一部分中作為單位尺寸的具有特定數(shù)目原子的微區(qū)中過剩。因此，即使當(dāng)氧根據(jù)其化學(xué)計量組成比存在于整個非晶氧化物半導(dǎo)體中時，如果氧缺乏的量和過剩氧的量程度相同，則具有本文中所用的過剩氧。具體地，過剩氧的存在意指盡管氧與金屬元素M (M為In、Zn或Ga)鍵合并且鍵合狀態(tài)為Μ-0-Μ，但該鍵合狀態(tài)實際上為包括0-0的Μ-0-0-Μ。氧的該鍵合狀態(tài)表示為O-Oex鍵。當(dāng)氫與該O-Oex鍵鍵合時，鍵合狀態(tài)表示為Oex-H或Η-0εχ-Η。本文中使用的O-H鍵意指上述的a-1GZ0+0H鍵。另外，由與其相對于金屬元素的化學(xué)計量組成比相比過剩氧和氫形成的Oex-H鍵意指具有將氫插入過剩氧的0-(^鍵中的結(jié)構(gòu)的上述a-1GZO + OexH鍵。另外，由過剩氧和氫形成的H-Oex-H鍵意指上述的a-1GZO +OexH2 鍵。如上所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)氫附近的氧局部過剩時非晶氧化物半導(dǎo)體中的氫沒有起到給體的作用。具體地，在含有相對于載流子密度過剩氫的非晶氧化物半導(dǎo)體中，作為載流子源的a-1GZO + OH鍵的數(shù)目決定非晶氧化物半導(dǎo)體的最終載流子密度。換句話說，O-H鍵的密度為載流子密度。當(dāng)大量(大于等于lX102°cm_3)的氫原子包含在非晶氧化物半導(dǎo)體中時，重要的是當(dāng)非晶氧化物半導(dǎo)體中吸收過剩氧原子和氫原子時，過剩氧原子數(shù)與氫原子數(shù)的比例大于等于1:2。按此方式，可以含有大于等于5X1019cm_3過剩氧原子并且載流子密度可以為IX 1018cm_3，這足以起到TFT的溝道層半導(dǎo)體的作用。當(dāng)氫原子數(shù)小于I X 102°cm_3時，由于氫以外的載流子源例如氧缺乏產(chǎn)生的載流子密度與由于O-H鍵產(chǎn)生的載流子密度競爭(密度差變小)，因此存在并未保持根據(jù)本發(fā)明的關(guān)系的情形(0-H鍵的密度落在根據(jù)本發(fā)明的范圍之外)，這是不優(yōu)選的。另外，當(dāng)大量(大于等于lX1021cm_3)的氫原子包含在非晶氧化物半導(dǎo)體中時，起到載流子阱作用的O-H-Oex的濃度增加。為了抑制該阱的增加，更重要的是向作為濺射氣體的Ar氣不添加氧而是只添加水蒸汽。作為例子，可以通過向Ar氣只添加水蒸汽來形成濺射氣體。圖3示出由測定根據(jù)該實施方案制備的a-1GZ0的Hall效應(yīng)得到的載流子密度、Hall遷移率和電阻率對于通過濺射形成膜時水蒸汽分壓的依賴性。取決于濺射成膜的條件例如氣體壓力和施加電力的密度，通過弓丨入高于或等于I X IO-2Pa的水蒸汽分壓，a-1GZ0的電阻率可以增加。另外，可以使載流子密度小于等于lX1018cm_3。氫量的上限為lX 1022cm_3。設(shè)定此上限是因為難以通過水蒸汽向非晶氧化物半導(dǎo)體薄膜穩(wěn)定地提供更多的氫。另外，因為起到載流子阱作用的O-H-Oex的密度變得更高，不可能得到對于TFT操作必需的電特性。例如，TFT的閾值變得極高。圖4是根據(jù)該實施方案制備的TFT器件的結(jié)構(gòu)示意圖。通過在基板10上依次設(shè)置柵電極15、柵絕緣膜14、源電極12和漏電極11、溝道層13和保護層16而形成TFT器件。可應(yīng)用于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)并不限于如上所述的底柵結(jié)構(gòu)的TFT。例如，TFT可以具有其中在柵電極上依次設(shè)置柵絕緣膜和半導(dǎo)體溝道層，然后在其上形成源電極和漏電極的逆交錯(reversestagger)結(jié)構(gòu)，或者可以具有作為上下顛倒的逆交錯結(jié)構(gòu)的交錯結(jié)構(gòu)(頂柵結(jié)構(gòu))。

根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選使用含有In與Zn中至少一種元素和氫的非晶氧化物半導(dǎo)體層作為溝道層的薄膜晶體管取決于組成而具有如下特性:當(dāng)使用具有大于約10 Ω Cm且小于約I X IO6Qcm的電阻率的半絕緣氧化物膜時，可以得到令人滿意的TFT特性。例如，當(dāng)電阻率小于等于IOQcm時，不可能得到常閉晶體管或大的開/關(guān)比。在極端的情況中，即使施加?xùn)烹妷簳r，源電極和漏電極之間的電流沒有打開/關(guān)閉，晶體管未工作。另一方面，當(dāng)電阻率大于等于I X IO6 Ω cm時，不可能得到大的開電流。在極端的情況中，即使施加?xùn)烹妷簳r，源電極和漏電極之間的電流沒有打開/關(guān)閉，晶體管未工作。通常，通過形成膜時引入的氧分壓來控制氧化物的電阻率和載流子密度。更具體地，通過控制氧分壓，主要控制薄膜中氧缺乏的量，由此來控制電子載流子密度。但是，根據(jù)本發(fā)明，通過僅控制圖3中所示的水蒸汽分壓來控制電子載流子密度。以下詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的形成溝道層的方法。首先，制備由玻璃等制成的基板10。利用氣相法例如DC濺射、RF濺射、脈沖激光沉積、原子層沉積或電子束沉積、其組合等，形成非晶氧化物半導(dǎo)體膜。此處，在非晶氧化物半導(dǎo)體膜的電阻率高于得到TFT溝道層的滿意特性的電阻率的條件下形成膜。這基本上通過取決于非晶氧化物半導(dǎo)體膜的組成和成膜裝置，將引入的水蒸汽分壓設(shè)定在高于或等于SXlO-4Pa的范圍內(nèi)來實現(xiàn)。特別地，當(dāng)引入的水蒸汽的分壓高于或等于IX 10_2Pa時，這可以容易地實現(xiàn)。當(dāng)使用真空裝置成膜時，引入的水蒸汽的分壓的上限為成膜氣體的壓力。為了防止由于氣相中聚合導(dǎo)致的膜的密度下降和成膜速度下降，希望引入的水蒸汽的分壓為約IOPa或更低。為了嚴(yán)格控制電阻率，可同時引入并控制水蒸汽和其量比水蒸汽小的氧。本文中使用的引入的水蒸汽的分壓意指通過流速控制器有意引入成膜裝置的水蒸汽的分壓。從成膜裝置等的內(nèi)壁不可避免地釋放的水蒸汽、因為成膜裝置泄漏而從外部進入的水蒸汽和從靶釋放的水蒸汽取決于成膜歷史而大幅變化，因此非常難于控制。使真空成膜裝置的背壓為低于或等于IXlO-8Pa的超高真空并控制非晶氧化物中的氫濃度小于載流子密度在技術(shù)上是可能的。但是，如果這樣做，會產(chǎn)生使制造成本增加的問題，包括增加的成膜裝置的成本和延長的制造間歇時間。但是，當(dāng)剩余水蒸汽的壓力超過引入的水蒸汽的分壓的上限時，難以得到本發(fā)明的效果，因此優(yōu)選本發(fā)明中使用的成膜裝置的背壓低于或等于5X10_4Pa。要指出的是，流速控制器是例如質(zhì)流控制器。另外，此處從TFT器件性能的觀點考慮，優(yōu)選在非晶氧化物半導(dǎo)體膜的電阻率大于或等于I X IO2 Ω Cm的條件下成膜。要指出的是，根據(jù)本發(fā)明，金屬膜形成后，取決于氧化物膜的組成和成膜條件，電阻率的下限例如為大于或等于I X 10 Ω cm。之后，可以對制備的非晶氧化物半導(dǎo)體膜進行熱處理。此處，設(shè)定熱處理條件以使非晶氧化物半導(dǎo)體膜具有使TFT溝道層獲得滿意特性的電阻率。為了在短時間內(nèi)均勻控制電阻率，可以在氣氛溫度為150°C 500°C、優(yōu)選200°C 350°C下進行熱處理。另外，從均勻性的觀點考慮，使用氧化氣氛有效，因此這也是優(yōu)選的。當(dāng)進行熱處理時，據(jù)認(rèn)為有如下現(xiàn)象發(fā)生:在非晶氧化物中使氫原子熱擴散；擴散的氫與起到載流子阱作用的O-H-Oex鍵合以產(chǎn)生不影響TFT電特性的Oex-H2 ;并使載流子阱密度降低。以低成本形成TFT的優(yōu)選方法是通過施涂溶液來形成非晶氧化物半導(dǎo)體膜。例如，首先，通過噴墨印刷施涂溶解在作為溶劑的2-甲氧基乙醇中的Zn (CH3COO) 22H20(可由Aldrich得到)和In (CH3COO)3 (可由Aldrich得到)的溶液作為材料。然后，在低于或等于500°C溫度的氣氛中進行熱處理以得到非晶InZnO膜。為了充分地?fù)]發(fā)溶劑，可以在150°C 500°C下、優(yōu)選在200°C 350°C下進行熱處理。熱處理的溫度的上限受氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化限制。此處，大于或等于lX102°cm_3的氫原子殘留在非晶氧化物半導(dǎo)體膜中，并且可以實現(xiàn)獲得本發(fā)明載流子密度的小于或等于I X IO18CnT3的M-OH鍵數(shù)。電沉積可以用作使用其它溶劑的成膜方法。例如，利用含有硝酸銦、硝酸鎵、硝酸鋅和二甲胺-硼烷(DMAB)的水溶液作為原料，可以在絕緣基板(例如，Corningl737)上形成In-Ga-Zn-O基非晶氧化物薄膜。在對其未施加電場的情況下沉積起始沉積層后，可以使用不含二甲胺-硼烷(DMAB)的水溶液并且使用外部電力施加電場以通過電沉積形成非晶氧化物膜。此處，水溶液的溫度是60°C。此處以此方式形成的非晶氧化物膜具有大量(大于或等于lX102°cm_3)的殘留氫原子。通過在低于或等于500°C下熱處理該膜，可以實現(xiàn)本發(fā)明中的小于或等于I X IO18CnT3的M-OH鍵數(shù)以及小于或等于I X IO18CnT3的載流子密度。以此方式，可以形成可作為TFT工作的非晶氧化物半導(dǎo)體膜。為了使包含在膜中的大量的水分揮發(fā)，可以在150°C 5000C下、優(yōu)選在200°C 350°C下進行熱處理。熱處理的溫度上限受氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化限制。然后，通過在含氧的氣氛中濺射形成氧化物絕緣體保護膜，由其可以抵消由于保護膜的形成對溝道層的損傷和還原效果。以下對TFT結(jié)構(gòu)的部件進行詳細(xì)說明。(柵極絕緣層)在本發(fā)明中，希望將SiO2用于柵極絕緣層?；蛘撸矁?yōu)選將含有Si02、Y203、Al203、HfO2和TiO2中至少一種的材料用于柵極絕緣層。也可使用其中將這些層層疊的任何膜。作為柵極絕緣層的成膜方法，可使用氣相法例如濺射、脈沖激光沉積和電子束沉積。但成膜方法并不限于這些方法。(電極)對用于源電極、漏電極和柵電極的材料無特別限制，只要這些材料能使?jié)M意的導(dǎo)電性和與溝道層的滿意的電連接實現(xiàn)。例如，可使用由In2O3=Sn或ZnO形成的透明導(dǎo)電膜和由Mo、Au、Pt、Al、Ni和Cu形成的金屬膜。此外，為了提高粘合性，可以在溝道層或絕緣層和電極之間設(shè)置由T1、N1、Cr等形成的層。(基板)作為基板，取決于溝道層的熱處理條件等可以使用玻璃基板、金屬基板、塑料基板、塑料膜等。(溝道層)溝道層是含有In和Zn中至少一種元素和氫的非晶氧化物。作為溝道層的成膜方法，可以使用氣相法例如濺射、脈沖激光沉積和電子束沉積。但是成膜方法并不限于這些方法。為了確保在非晶氧化物半導(dǎo)體中吸收固定量的氫，并因此為了防止在成膜開始前水蒸汽被吸附到溝道層的底層或真空裝置的腔室壁，希望在高于或等于80°C下形成溝道層。希望熱處理的溫度等于或低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且在本發(fā)明中，希望熱處理的溫度為150°C 500°C。熱處理溫度的下限是150°C，因為作為將金屬銦從中精制時使用的公知材料，In (OH)3的分解在150°C開始。從縮短熱處理時間的觀點考慮，優(yōu)選熱處理溫度在 200 °C~ 350 0C ο
因為可以通過使用形成溝道層的溫度進行熱處理，可以在形成溝道層的同時進行熱處理。另外，可以在形成保護膜后或在完成TFT后進行熱處理。(保護膜)作為保護膜，使用含有至少一種金屬元素的金屬氧化物膜。在金屬氧化物中，作為保護膜，優(yōu)選使用含有以下中至少一種的物質(zhì):Si02、Al203、Ga203、In203、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、ZnO> Nb205、Ta2O5、TiO2、ZrO2、HfO2、CeO2、Li20、Na2O> K2O> Rb2O> Sc203、Y203、La2O3> Nd2O3> Sm2O3>Gd2O3、Dy2O3、Er2O3 和 Yb2O3?；蛘?，除這些金屬氧化物外，還可以使用硅氧氮化物(SiOxNyX作為在TFT上形成上述金屬氧化物或SiOxNy作為保護膜的方法，可以使用化學(xué)氣相沉積(CVD)、濺射等。當(dāng)通過濺射形成保護膜時，在含氧的氣氛中濺射期間進行成膜。這是因為其中例如在Ar氣氣氛中形成保護膜的器件與保護膜形成之前相比，在TFT特性上劣化?？梢韵胂螅琓FT特性劣化的原因是由于保護膜形成期間從溝道層界面的氧釋放導(dǎo)致載流子產(chǎn)生而造成溝道層電阻的下降。因此，在濺射保護膜期間要求在含氧的氣氛中進行成膜。全部濺射氣體中氧含量希望為10% 80%。(TFT 特性)圖5示出本發(fā)明的TFT的典型傳輸特性(Vg-1d特性)。在源電極和漏電極之間施加12V的電壓Vd時，通過在-20V和20V之間掃過柵電壓Vg，可以控制源電極和漏電極之間的電流Id (開閉)。特別地，當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于使用由于無粒界散射和優(yōu)異的界面特性而最初具有高載流子遷移率的非晶氧化物作為溝道層的TFT時，可以實現(xiàn)具有高場效應(yīng)遷移率和優(yōu)異特性的TFT。在此情形中，通過在氧化物膜中引入Ga和Sn中至少一種元素將非晶相穩(wěn)定化。此外，從將非晶相穩(wěn)定化的觀點出發(fā)，可以想到將熱處理時的氧化氣氛的溫度優(yōu)選設(shè)定在低于或等于500°C。此處，通過以下觀測可以識別非晶狀態(tài):當(dāng)以約0.5度的低入射角將X射線衍射到作為測試目標(biāo)的薄膜時，沒有檢測到明顯的衍射峰(換句話說，觀測到光暈圖案)。應(yīng)當(dāng)指出的是，當(dāng)將上述材料用于薄膜晶體管的溝道層時，本發(fā)明并未排除溝道層含有微晶態(tài)組分材料的情形。通過將顯示器件例如有機或無機電致發(fā)光(EL)器件或者液晶器件的電極連接到作為上述薄膜晶體管輸出終端的漏電極，可以形成顯示裝置。以下參照顯示裝置的剖面圖說明顯示裝置結(jié)構(gòu)的具體例子。圖6為作為本發(fā)明的另一實施方案的示例性顯示裝置的剖面圖。在基板611上形成TFT。TFT包括柵電極612、柵絕緣膜613、非晶氧化物半導(dǎo)體膜614、保護層615、源(漏)電極616和漏(源)電極617。將電極618經(jīng)中間層絕緣膜619連接到漏(源)電極617。電極618與發(fā)射層620接觸。發(fā)射層620與電極621接觸。以這樣的結(jié)構(gòu)，可以利用經(jīng)過在非晶氧化物半導(dǎo)體膜614中形成的溝道由源(漏)電極616通入漏(源)電極617的電流值來控制注入發(fā)射層620中的電流。因此，可以通過TFT的柵電極612處的電壓控制電流。此處，電極618、發(fā)射層620和電極621形成無機或有機電致發(fā)光器件。
圖7是作為本發(fā)明另一實施方案的另一示例性顯示裝置的剖面圖。將漏(源)電極717延長以致也作為電極718。可以將電極723和對電極718做成將電壓施加到夾設(shè)在高電阻膜720和722之間的液晶單元或者電泳顆粒單元721的結(jié)構(gòu)。圖7也示出基板711、柵絕緣膜713、保護層715和中間層絕緣膜719。液晶單元或電泳顆粒單元721、高電阻膜720和722、電極718和電極723形成顯示器件。可以通過經(jīng)過在非晶氧化物半導(dǎo)體膜714中形成的溝道由源電極716通入漏電極717的電流值控制施加到顯示器件的電壓。因此，可以利用TFT的柵電極712處的電壓控制電壓。此處，當(dāng)顯示器件的顯示介質(zhì)是具有封裝在其絕緣膜中的流體和顆粒的封裝體時，可以省去高電阻膜720和722。以上對作為具有底柵逆交錯結(jié)構(gòu)的TFT的兩個實例TFT進行了說明，但本發(fā)明并不限于這樣的結(jié)構(gòu)。例如，只要在作為TFT的輸出終端的漏電極和顯示器件之間的連接拓?fù)渖舷嗤?，其它結(jié)構(gòu)例如共平面結(jié)構(gòu)也可以。另外，在上述的兩個實例TFT中，用于驅(qū)動顯示器件的成對的電極設(shè)置成與基板平行，但是本發(fā)明并不限于這樣的結(jié)構(gòu)。例如，只要作為TFT的輸出終端的漏電極和顯示器件之間的連接拓?fù)渖舷嗤?，可以將電極的一個或兩個設(shè)置成與基板垂直。另外，關(guān)于上述兩個實例TFT，只有一個TFT示出與顯示器件相連，但本發(fā)明并不限于這樣的結(jié)構(gòu)。例如，在圖中示出的TFT還可以與根據(jù)本發(fā)明的另一 TFT連接，只要圖中示出的TFT在包括這些TFT的電路的最后階段。此處，當(dāng)用于驅(qū)動顯示器件的成對電極設(shè)置成與基板平行時，如果顯示器件是反射顯不器件例如EL器件或反射液晶器件,要求電極的任意一個對發(fā)射光或反射光的波長透明。如果顯示器件是透射顯示器件例如透射液晶器件，要求兩個電極對透射光透明。另外，在根據(jù)此實施方案的TFT中，所有部件可以是透明的以致可以形成透明顯示器件。另外，可以在具有低熱阻的基板例如輕質(zhì)、柔性并且透明的塑料樹脂基板上設(shè)置這樣的顯示器件。其次，參照圖8說明兩維地布置多個包括EL器件(此處，為有機EL器件)和薄膜晶體管的像素的顯示裝置。在圖8中，晶體管801驅(qū)動有機EL層804。晶體管802選擇像素。電容器803保持選擇的狀態(tài)，在共通電極線807和晶體管802的源之間保持電荷，并保持晶體管801的柵信號。通過掃描電極線805和信號電極線806選擇像素。更具體地，將圖像信號作為脈沖信號從驅(qū)動電路(未示出)經(jīng)掃描電極線805施加到柵電極。同時，還施加信號作為從另一驅(qū)動電路(未示出)經(jīng)信號電極線806到晶體管802的脈沖信號以選擇像素。此處，打開晶體管802并且在信號電極線806和晶體管802的電源之間的電容器803中儲存電荷。這使晶體管801的柵保持在希望的電壓并且將晶體管801打開。將此狀態(tài)維持到接收下一信號。在晶體管801打開的期間，持續(xù)向有機EL層804供給電壓和電流并且維持發(fā)光。盡管圖8中示出的結(jié)構(gòu)每個像素具有兩個晶體管和一個電容器，為了提高性能可以引入更多的晶體管等。必要的是:通過使用透明并且可以在低溫下形成的In-Ga-Zn-O基TFT用于晶體管部分，可以得到有效的EL器件。盡管以下參照實施例進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此。(實施例1)在該實施例中，對本發(fā)明的TFT器件的實施方案進行說明。首先，在玻璃基板上形成In-Ga-Zn-O膜作為非晶氧化物半導(dǎo)體。通過DC濺射成膜在氬氣氛中形成In-Ga-Zn-O膜。作為靶(材料來源)，使用具有InGaZnO4組成的3英寸大小的燒結(jié)體，并且施加的RF功率為50W。靶和基板之間的距離為60mm。在5.0X KT1Pa的氬和水蒸汽的混合氣氛中形成In-Ga-Zn-O膜。引入的水蒸汽的分壓為8.0X KT4Pa 6.0X 10_2Pa。注意沒有引入氧。成膜時基板溫度為25°C。對于得到的膜，測定了 Hall效應(yīng)。結(jié)果示出在圖3中，其中示出了 In-Ga-Zn-O膜的載流子密度、Hall遷移率和電阻率對利用濺射成膜時水蒸汽分壓的依賴性。通過引入等于或高于I X 10_2Pa的水蒸汽分壓，能使In-Ga-Zn-O膜的電阻率增加。另外，能使載流子密度為小于等于I X 1018cm_3。對于In-Ga-Zn-O膜，以小到約0.5度的膜表面上的入射角進行X射線衍射。對于所有情形，沒有觀察到清晰的衍射峰，確認(rèn)了制備的In-Ga-Zn-O膜為非晶膜。另外，進行AFM測定并分析圖案，發(fā)現(xiàn)薄膜的表面粗糙度(Ra)約為0.4nm。膜厚度約為200nm。作為X射線光電子分光(XPS)分析的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)薄膜中金屬的組成比為In:Ga:Zn =1: 1:0.9。另外，使用InZnO (ZnO:10.7wt%)的3英寸大小的燒結(jié)體作為靶(材料來源)，進行相似的實驗。通過引入等于或高于lX10_2Pa的水蒸汽分壓，能使InZnO膜的電阻率增加，并能得到非晶IZO膜。對于得到的非晶In-Ga-Zn-O膜和IZO膜，進行二次離子質(zhì)譜(SMS)測定以對膜中氫的量定量。結(jié)果示出在圖10中。發(fā)現(xiàn)在膜中，根據(jù)引入的水蒸汽的分壓，得到了大于根據(jù)本發(fā)明的lX102°cm_3的IXlO21 IXlO22cnT3的氫。另外，因為膜中氫的量和引入的水蒸汽分壓的兩條對數(shù)曲線顯示非常好的線性，發(fā)現(xiàn)膜中氫的量可通過引入的水蒸汽的分壓進行精確控制。(實施例2)在該實施例中，參照圖9說明本發(fā)明的TFT器件的另一實施方案。首先，作為溝道層，在η型低電阻硅基板900上形成In-Ga-Zn-O膜903，在硅基板900上具有以IOOnm厚度形成的熱生長氧化硅膜904。在氬氣氣氛中利用DC濺射，形成In-Ga-Zn-O月旲。作為靶(材料來源)，使用具有InGaZnO4組成的3英寸大小的燒結(jié)體，并且施加的RF功率為50W。靶和基板之間的距離為60mm。在引入的水蒸汽的分壓為6.0X KT2Pa的情況下在5.0X KT1Pa的氬-水蒸汽的混合氣體氣氛中形成In-Ga-Zn-O膜。要注意的是沒有引入氧。成膜時基板的溫度為25°C。非晶InGaZnO4溝道層的厚度是30nm。此后，利用光刻法對溝道層布圖。然后從更接近溝道層的一側(cè)使用電子束加熱氣相沉積依次以約5nm的厚度層疊Ti層并以約IOOnm的厚度層疊Au層，并利用光刻法和剝離法形成源電極902和漏電極901。以此方式，完成具有30 μ m溝道長度和180 μ m溝道寬度的底柵逆交錯TFT。在該TFT器件中，IOOnm厚度的熱生長氧化硅膜904起到柵極絕緣層的作用，而η型低電阻硅膜900起到柵電極905的作用。其次，對以此方式得到的TFT器件的特性進行評價。圖11示出在該實施例中制備的TFT器件的Id-Vg特性(傳輸特性)，對于形成TFT后沒有熱處理的情形、在氣氛中在200°C進行30分鐘熱處理的情形和在250°C進行30分鐘熱處理的情形，在室溫下當(dāng)Vd =20V時測定Id-Vg特性。發(fā)現(xiàn)能僅通過水蒸汽分壓控制非晶InGaZnO4溝道層的電阻率并且TFT器件具有與晶體管相當(dāng)?shù)拈_/關(guān)比和等于或大于IO4的TFT特性。(實施例3)在該實施例中，參照圖4說明本發(fā)明的TFT器件的另一實施方案。首先，通過濺射在玻璃基板10上形成Mo電極作為柵電極。然后利用光刻法進行布圖。利用濺射形成SiO2膜作為柵絕緣膜14后，形成源電極12和漏電極11。然后，和實施例2的情形相似，在其上形成In-Ga-Zn-O膜作為溝道層13。非晶InGaZnO4溝道層的厚度是30nm。引入的水蒸汽的分壓為1.6父10-^1、6.2\10-如和8.6\10-如。注意的是沒有引入氧。成膜時基板的溫度為25°C。另外，利用濺射在其上以IOOnm厚度沉積SiO2膜作為保護膜16。在該實施例中，施加的RF功率是300W。成膜時氣氛的總壓力為0.1Pa，氣體流速比為Ar:02=90:10?；鍦囟葹?5。。。

最后，通過利用光刻法和蝕刻除去在柵電極15、漏電極11和源電極12中每一個上的一部分形成接觸孔，然后，在大氣中在250°C下進行60分鐘熱處理。以此方式，完成具有30 μ m溝道長度和180 μ m溝道寬度的底柵TFT。其次，對這樣得到的TFT器件的特性進行評價。圖5為示出該實施例中制備的TFT器件在室溫下進行測定時在Vd = 20V的Id-Vg特性(傳輸特性)的圖。在Vd = 20V時約Id= 1X10_5A的電流流動。此外，在引入的水蒸汽分壓為8.6X10_2Pa下由輸出特性計算場效應(yīng)遷移率，在飽和區(qū)得到約3cm2/Vs的場效應(yīng)遷移率。(實施例4)在該實施例中，對使用示出在圖12中的薄膜晶體管的顯示裝置進行說明。在使用的薄膜晶體管中形成溝道層的過程和實施例3中引入的水蒸汽分壓為8.6X 10_2Pa時的情形相似。在上述薄膜晶體管中，在絕緣層(保護層)16覆蓋并對其布圖后，將形成漏電極12的ITO膜的島的短邊延伸至100 μ m,并將具有90 μ m長度的延伸部分留出以確保對源電極11和對柵電極15的布線。將聚酰亞胺膜施加在其上并進行摩擦過程。同時，相似地，制備具有在其上形成的ITO膜和聚酰亞胺膜并且然后經(jīng)歷摩擦過程的塑料基板，并與在其上形成有薄膜晶體管的上述基板以它們之間具有5 μ m的間隙相對，并將向列液晶注入該間隙。另外，設(shè)置一對偏振板使該偏振板之一位于該結(jié)構(gòu)的一側(cè)，而另一偏振板位于該結(jié)構(gòu)的另一偵彳。此處，當(dāng)對薄膜晶體管的源電極施加電壓并且改變施加到柵電極的電壓時，光透射率僅在作為由漏電極延伸的ITO膜的島的部分的30 μ mX90 μ m的區(qū)域中變化。另外，當(dāng)施加?xùn)烹妷菏贡∧ぞw管打開時還可以通過源-漏電壓連續(xù)地改變透射率。以此方式，制備與圖7中所示相對應(yīng)并且具有液晶顯示單元作為顯示器件的顯示裝置。要注意的是圖12也示出了基板10、溝道層13和柵絕緣膜14。在該實施例中，使用白色塑料基板作為基板，在其上形成薄膜晶體管。薄膜晶體管的電極由金來代替，省去聚酰亞胺膜和偏振板。制作具有封裝在其絕緣膜中的顆粒和流體的封裝體以填充白色透明塑料基板之間的間隙。在具有上述結(jié)構(gòu)的顯示裝置的情形中，控制在薄膜晶體管中延伸的漏電極和上ITO膜之間的電壓，由此使封裝體中的粒子上下運動。因此，通過控制由透明基板側(cè)看到的延伸的漏電極區(qū)中的反射率，可以進行顯示。另外，在該實施例中，可以形成多個薄膜晶體管以使互相鄰近以形成具有例如包括四個晶體管和一個電容器的常用結(jié)構(gòu)的電流控制電路，其最終階段的一個晶體管是示出在圖12中的薄膜晶體管，從而驅(qū)動EL器件。例如，使用具有上述ITO膜用作其漏電極的薄膜晶體管。在作為從漏電極延伸的ITO膜的島的一部分的30 μ mX90 μ m區(qū)域中形成包括電子注入層和發(fā)射層的有機電致發(fā)光器件。以此方式，可以形成圖6中所示的使用EL器件的顯示裝置。(實施例5)在該實施例中，將實施例4的顯示器件和薄膜晶體管兩維地設(shè)置。例如，包括顯示器件例如液晶單元或EL器件的每個占據(jù)約30 μ mX 115 μ m面積的像素和實施例4的薄膜晶體管以40 μ m的間距沿著短邊方向設(shè)置并以120 μ m的間距沿著長邊方向設(shè)置以形成7425X1790像素的長方形。另外，設(shè)置穿過長邊方向上7425個薄膜晶體管的柵電極的1790根柵布線和在短邊方向上穿過具有由非晶氧化物半導(dǎo)體膜的島延伸5 μ m的1790個薄膜晶體管的源電極部分的7425根信號布線，將它們分別和柵驅(qū)動電路和源驅(qū)動電路連接。在液晶顯示器件的情形中，通過在其表面上設(shè)置具有和液晶顯示器件相同尺寸并且與液晶顯示器件對齊的濾色器，并且通過在循環(huán)中在長邊方向上重復(fù)設(shè)置這樣的RGB濾色器，可以形成具有約211ppi分辨率的A4大小的有源矩陣(active matrix)彩色圖像顯示裝置。在EL器件的情形中，一個EL器件中包括的兩個薄膜晶體管的第一薄膜晶體管的柵電極與柵線連接，而第二薄膜晶體管的源電極和信號線連接。另外，在長邊方向上在RGB中的循環(huán)中改變EL器件的發(fā)光波長。以此方式，可以形成具有相同分辨率的發(fā)光彩色圖像顯示裝置。此處，驅(qū)動有源矩陣的驅(qū)動電路可以使用和像素的薄膜晶體管相同的根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管來形成，或者可以使用已存在的IC芯片形成。盡管已參考示例性實施方案說明了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，該發(fā)明并不限制于公開的示例性實施方案。對以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)予以最寬泛的解釋以包括所有這樣的變形和等同的結(jié)構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1.非晶氧化物半導(dǎo)體，其含有氫、銦(In)和鋅(Zn)，其中: 該非晶氧化物半導(dǎo)體含有大于IX 102°cm_3且小于等于IXlO22cnT3的氫原子和氘原子中的一種；并且 該非晶氧化物半導(dǎo)體的載流子電子密度小于等于IX 1018cnT3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的非晶氧化物半導(dǎo)體，其中該非晶氧化物半導(dǎo)體中含有的過剩氧(Oex)大于等于 5 X IO19cnT3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的非晶氧化物半導(dǎo)體，其中該非晶氧化物半導(dǎo)體還包括鎵(Ga)和錫(Sn)中的至少一種。
4.薄膜晶體管，其包括基板、溝道層、柵極絕緣層、源電極、漏電極和柵電極， 其中該溝道層包括根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項的非晶氧化物半導(dǎo)體作為該層的至少一部分。
5.顯示裝置，其包括顯示器件和用于驅(qū)動該顯示器件的根據(jù)權(quán)利要求4的薄膜晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的顯示裝置，其中該顯示器件是有機電致發(fā)光器件或液晶器件。
7.制造薄膜晶體管的方法，該薄膜晶體管包括溝道層、柵極絕緣層、源電極、漏電極和柵電極，該溝道層包括含有銦(In)和鋅(Zn)的非晶氧化物半導(dǎo)體，該方法包括: 通過使用含水蒸汽的成膜氣體的濺射形成含有大于I X 102°cm_3且小于等于I X IO22CnT3的氫原子和氘原子中的一種的非晶氧化物半導(dǎo)體作為溝道層；和 形成該溝道層后在150°C 500°C下進行熱處理以使該非晶氧化物半導(dǎo)體的載流子電子密度小于等于lX1018cm_3。
8.制造薄膜晶體管的方法，該薄膜晶體管包括溝道層、柵極絕緣層、源電極、漏電極和柵電極，該溝道層包括含有銦(In)和鋅(Zn)的非晶氧化物半導(dǎo)體，該方法包括: 通過施涂溶液形成含有大于I X IO20Cm-3且小于等于I X IO22CnT3的氫原子和氘原子中的一種的非晶氧化物半導(dǎo)體作為溝道層；和 形成該溝道層后在低于等于500°C下進行熱處理以使該非晶氧化物半導(dǎo)體的載流子電子密度小于等于lX1018cm_3。
9.制造薄膜晶體管的方法，該薄膜晶體管包括溝道層、柵極絕緣層、源電極、漏電極和柵電極，該溝道層包括含有銦(In)和鋅(Zn)的非晶氧化物半導(dǎo)體，該方法包括: 通過電沉積形成含有大于lX102°cm_3且小于等于IXlO22cnT3的氫原子和氘原子中的一種的非晶氧化物半導(dǎo)體作為溝道層；和 形成該溝道層后在低于等于500°C下進行熱處理以使該非晶氧化物半導(dǎo)體的載流子電子密度小于等于lX1018cm_3。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9的任一項的制造薄膜晶體管的方法，其中該非晶氧化物半導(dǎo)體還包括鎵(Ga)和錫(Sn)中的至少一種。
全文摘要
提供非晶氧化物半導(dǎo)體，其包括銦(In)和鋅(Zn)中的至少一種元素與氫，該非晶氧化物半導(dǎo)體含有1×1020cm-3～1×1022cm-3的氫原子和氘原子中的一種，并且在該非晶氧化物半導(dǎo)體中，除了過剩氧(OEX)和氫之間的鍵之外的氧和氫之間的鍵密度小于等于1×1018cm-3。
文檔編號H01L21/34GK103077961SQ20131000899
公開日2013年5月1日 申請日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者林享, 大村秀之, 云見日出也, 重里有三 申請人:佳能株式會社