(57)【要約】      （修正有）【課題】酸化物半導体とソース・ドレイン電極の接触不良を抑制し、かつ、ノーマリーオフ特性を実現する電界効果型トランジスタの製造方法並びに表示素子、画像表示装置及びシステムを提供する。【解決手段】酸化物半導体を活性層とする電界効果型トランジスタの製造方法であって、順に、絶縁層上に第一の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程並びに前記絶縁層上及び前記酸化物半導体層上に、第二の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程を含む。【選択図】図１
2020021814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物半導体を活性層とする電界効果型トランジスタの製造方法であって、
次の工程を順に含むことを特徴とする、電界効果型トランジスタの製造方法。
（Ｉ）絶縁層上に第一の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
（ＩＩ）前記絶縁層上およびパターニングされた前記第一の酸化物半導体層上に、第二の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
【請求項２】
酸化物半導体を活性層とする電界効果型トランジスタの製造方法であって、
次の工程を順に含むことを特徴とする、電界効果型トランジスタの製造方法。
（Ｉ）絶縁層上に第一の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
（ＩＩ）パターニングされた前記第一の酸化物半導体層上に保護層を形成する工程。
（ＩＩＩ）前記絶縁層上、パターニングされた前記第一の酸化物半導体層上、および前記保護層上に、第二の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
【請求項３】
前記第二の酸化物半導体層をパターニングする工程が、ソース・ドレイン電極のパターニング工程に次いで行われ、ソース・ドレイン電極と重畳しない前記第二の酸化物半導体層が除去されることを特徴とする、請求項１から２のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記第一の酸化物半導体層及び前記第二の酸化物半導体層の少なくともいずれかが、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びＴｉの少なくとも何れかを含有することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記第一の酸化物半導体層及び前記第二の酸化物半導体層の少なくとものいずれかが、アルカリ土類元素の少なくとも何れか、または、希土類元素の少なくとも何れかを含有することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項６】
駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
請求項１から５のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法により製造された電界効果型トランジスタを含み、前記光制御素子を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示素子。
【請求項７】
前記光制御素子が、エレクトロルミネッセンス素子及びエレクトロクロミック素子のいずれかを含む請求項６に記載の表示素子。
【請求項８】
前記光制御素子が、液晶素子及び電気泳動素子のいずれかを含む請求項６に記載の表示素子。
【請求項９】
画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の請求項６から８のいずれかに記載の表素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置と、
を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタの製造方法、並びに表示素子、画像表示装置、及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、電子ペーパー等の平面薄型ディスプレイ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）は、非晶質シリコンや多結晶シリコンを活性層に用いた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を含む駆動回路により駆動されている。そして、ＦＰＤの開発においては、前記ＴＦＴのチャネル形成領域にキャリア移動度が高く素子間のばらつきの小さい酸化物半導体膜を用いて前記ＴＦＴを作製し、電子デバイス、光デバイスなどに応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体膜として酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏなどを用いた前記ＦＥＴが提案されている。
【０００３】
ノーマリーオフ特性を得ることを目的に、エッチングによってチャネル領域の酸化物半導体層の膜厚を薄くする技術があり、膜厚が異なる領域をもつ半導体層を有するトップコンタクト型のトランジスタが知られている（特許文献１）。
しかし、ノーマリーオフ特性が得られても、酸化物半導体層とソース・ドレイン電極の接触が不良となる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、酸化物半導体とソース・ドレイン電極の接触不良を抑制し、かつノーマリーオフ特性を実現する電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
酸化物半導体を活性層とする電界効果型トランジスタの製造方法であって、
次の工程を順に含むことを特徴とする、電界効果型トランジスタの製造方法。
（Ｉ）絶縁層上に第一の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
（ＩＩ）前記絶縁層上およびパターニングされた前記第一の酸化物半導体層上に、第二の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、酸化物半導体とソース・ドレイン電極の接触不良を抑制し、かつノーマリーオフ特性を実現する電界効果型トランジスタの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、電界効果型トランジスタの一例の断面模式図である。
【図２】図２は、電界効果型トランジスタの他の一例の断面模式図である。
【図３】図３は、電界効果型トランジスタの他の一例の断面模式図である。
【図４】図４は、電界効果型トランジスタの他の一例の断面模式図である。
【図５】図５は、電界効果型トランジスタの他の一例の断面模式図である。
【図６】図６は、実施例１の電界効果型トランジスタの電流―電圧特性曲線である。
【図７】図７は、比較例１の電界効果型トランジスタの電流―電圧特性曲線である。
【図８】図８は、実施の形態におけるテレビジョン装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、実施の形態における画像表示装置の説明図（１）である。
【図１０】図１０は、実施の形態における画像表示装置の説明図（２）である。
【図１１】図１１は、実施の形態における画像表示装置の説明図（３）である。
【図１２】図１２は、実施の形態における表示素子の説明図である。
【図１３】図１３は、表示素子における有機ＥＬ素子と電界効果型トランジスタの位置関係の一例を示す概略構成図である。
【図１４】図１４は、表示素子における有機ＥＬ素子と電界効果型トランジスタの位置関係の他の一例を示す概略構成図である。
【図１５】図１５は、実施の形態における有機ＥＬの説明図である。
【図１６】図１６は、他の実施の形態における画像表示装置の説明図である。
【図１７】図１７は、他の実施の形態における他の表示素子の説明図（１）である。
【図１８】図１８は、他の実施の形態における他の表示素子の説明図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
本発明で方法で形成される電界効果型トランジスタは、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層と、ゲート絶縁層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【０００９】
＜ゲート電極＞
前記ゲート電極は、ゲート電圧を印加するための電極であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ゲート電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ａｌ、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、Ｃｕ、亜鉛（Ｚｎ）、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ等の金属、これらの合金、これら金属の混合物などが挙げられる。また、前記ゲート電極の材質は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ガリウム、酸化ニオブ等の導電性酸化物、これらの複合化合物、これらの混合物などであってもよい。
前記ゲート電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。
【００１０】
＜ソース電極、及びドレイン電極＞
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極は、電流を取り出すための電極である。
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極は、所定の間隔を隔てて形成されている。
【００１１】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、例えば、それぞれ、金属からなる金属領域と、前記金属の酸化物からなる酸化物領域とを有する。
【００１２】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれの前記酸化物領域の一部は、前記活性層と接し、かつ、前記酸化物領域の残部は、前記活性層以外の部材と接する。
前記酸化物領域の一部が、前記活性層と接していることで、前記ソース電極及び前記ドレイン電極である金属による前記活性層である前記酸化物半導体の還元が防止される。その結果、前記酸化物半導体の望まない電子キャリア濃度の増加を防止できる。
【００１３】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の前記酸化物領域における前記活性層に接する領域において、酸素濃度は、例えば、前記金属領域に向かうにしたがって減少する。このような酸素濃度の変化は、金属の表面を酸化させることによって起こる。
前記酸素濃度は、例えば、Ｘ線光電子分光法によるデプスプロファイルの計測や、ＴＥＭ−ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により確認することができる。
【００１４】
前記金属としては、例えば、遷移金属単体及び合金のいずれかであることが、金属配線としての安定性の点で好ましい。
【００１５】
また、前記酸化物領域の酸化物は、活性層との接触抵抗の低減の観点から導電性酸化物であることがより好ましい。
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の金属領域を形成する前記金属は、酸化物を形成する際に、導電性酸化物と成り得る元素であることが好ましい。
前記金属は、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかを含むことが、導電性酸化物を形成する際に酸化物領域の酸素濃度の制御性の点でより好ましい。
前記酸化物領域を形成する前記金属の酸化物は、化学量論組成を満たさなくても良い。
【００１６】
前記ソース電極及びドレイン電極表面に酸化物領域が形成されていることは、後工程におけるウェットエッチング耐性の観点からも好ましい。
酸化物領域を前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面全体に形成することで、後工程で使用するウェットエッチング用のエッチング液に対して、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のエッチングレートの選択比を十分大きくすることが可能である。
例えば、Ｔｉはフッ酸系エッチング液でエッチングされることが知られているが、同じくフッ酸でエッチングされるＳｉＯ２などの絶縁層をＴｉ上に成膜した場合には、エッチングの選択比が十分得られない。
しかし、酸化物領域を形成すれば、Ｔｉの表面は酸化チタンとなるためエッチングの選択比をつけることが可能である。
また、下地、及び上層との密着性の観点から、ソース電極及びドレイン電極に接する活性層以外の部材が、酸化物から成る場合、ソース電極及びドレイン電極となる金属に酸化物領域が形成されることで、活性層以外の部材との密着性が向上するため、ソース電極及びドレイン電極となる金属に酸化物領域が形成されることが好ましい。
【００１７】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、それぞれ、前記金属領域、及び前記酸化物領域を有する第１の層と、金属からなる第２の層とを有する積層構造であってもよい。その際、前記第２の層は、前記第１の層の前記金属領域よりも導電性が高いことが好ましい。そうすることにより、配線抵抗を下げることが可能となる。
【００１８】
前記第２の層の前記金属としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、遷移金属単体、遷移金属の合金、典型金属単体、典型金属の合金などが挙げられる。
【００１９】
また、前記酸化物は、正の価数を有する遷移金属と、前記遷移金属の価数よりも大きい正の価数を有する置換ドーパントとを含み、前記金属は、前記遷移金属の元素と、前記酸化物に対しドーパンとして機能する元素とを含むことが好ましい。 この場合、前記酸化物は導電性が向上する。
前記酸化物に対しドーパントとして機能する元素は、周期表における第１のｎ族の遷移金属の元素に対し、（ｎ＋１）族、（ｎ＋２）族等〔つまり（ｎ＋１）族以上となるような〕第２の金属元素が挙げられる。
【００２０】
前記遷移金属の元素としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷの少なくともいずれかを含むことが好ましい。
前記酸化物に対しドーパントとして機能する元素としては、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＲｅの少なくともいずれかを含むことが好ましい。
例えば、前記酸化物が、四価のＴｉに対し五価のＮｂが置換型ドープした酸化物であると、隣接する前記活性層よりも抵抗率を低減でき、前記活性層及び前記ソース電極間、並びに前記活性層及び前記ドレイン電極間の接触抵抗を低減できる。
前記酸化物における前記置換ドーパントの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、キャリア生成及び生成したキャリアの散乱因子の点から、前記遷移金属に対して、０．０１ａｔｏｍ％〜２０ａｔｏｍ％が好ましく、０．１ａｔｏｍ％〜１０ａｔｏｍ％がより好ましい。
【００２１】
前記酸化物領域の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記金属領域の平均厚みよりも薄いことが好ましい。
また、前記酸化物領域の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。
【００２２】
前記酸化物領域の存在は、ボトムコンタクト型の電界効果型トランジスタにおいては、例えば、大気中光電子分光法等を用いて、簡易的に仕事関数の評価を行うことにより確認できる。
前記酸化物領域の存在は、トップコンタクト型の電界効果型トランジスタにおいては、Ｘ線光電子分光法によるデプスプロファイルの計測や、ＴＥＭ−ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）によって確認できる。
前記酸化物領域の仕事関数は、前記金属領域の仕事関数よりも大きい。
【００２３】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。
【００２４】
＜活性層＞
前記活性層は、酸化物半導体からなる。
前記活性層は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に設けられる。
前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に位置する前記活性層は、チャネル領域となる。
【００２５】
前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びＴｉの少なくとも何れかを含有することが好ましい。
前記酸化物半導体は、アルカリ土類元素の少なくとも何れかを含有することが好ましい。
前記酸化物半導体は、希土類元素の少なくとも何れかを含有することが好ましい。
【００２６】
前記酸化物半導体としては、例えば、ｎ型酸化物半導体などが挙げられる。
【００２７】
前記ｎ型酸化物半導体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、及びチタンの少なくともいずれかを含有することが好ましい。
【００２８】
前記ｎ型酸化物半導体としては、例えば、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｇａ２Ｏ３などが挙げられる。また、Ｉｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ系酸化物、Ｚｎ−Ｇａ系酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｓｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物等、複数の金属を含む酸化物を用いることもできる。
【００２９】
また、前記ｎ型酸化物半導体は、２価のカチオン、３価のカチオン、４価のカチオン、５価のカチオン、６価のカチオン、７価のカチオン、及び８価のカチオンの少なくともいずれかのドーパントで置換ドーピングされており、前記ドーパントの価数が、前記ｎ型酸化物半導体を構成する金属イオン（ただし、前記ドーパントを除く）の価数よりも大きいことが好ましい。
なお、前記置換ドーピングは、ｎ型ドーピングともいう。
この置換ドーピングされたｎ型酸化物半導体においては、母相であるｎ型酸化物半導体を構成する金属イオンの一部が、価数がより大きいドーパントによって置換され、価数に差があることで過剰となり放出された電子がｎ型電導のキャリアとして寄与する。このような置換ドーピングによって生成されたキャリア電子が半導体特性を担っている場合、その特性はより安定なものとなる。
なぜなら、酸素欠損由来のキャリア電子数が、半導体と外部（雰囲気や隣接する層）との間で酸素がやり取りされることによる酸化・還元反応や膜表面への酸素吸着等の影響を受けて容易に変動するのに対し、置換ドーピング由来のキャリア電子数はそのような状態変化の影響を比較的受けないからである。
【００３０】
また、置換ドーピング由来のキャリア電子数は制御性が良く、所望のキャリア濃度を容易に実現できる点も利点の一つである。
前述のように、酸素は比較的容易に半導体の外部に出入りすることから、その量を精密にコントロールしたり、所望の値に保ったりすることが難しい。  一方、置換ドーピング由来のキャリア電子数は、主にドーパント元素の種類とドープ量の選択によって容易かつ精密にコントロールすることができる。
【００３１】
活性層中の酸素欠損を減らすには、ｎ型酸化物半導体層（活性層）の成膜工程においてより多くの酸素を膜中に導入することが有効である。例えば、スパッタ法でｎ型酸化物半導体層を形成する場合、スパッタ雰囲気中の酸素濃度を高めることで酸素欠損の少ない膜を形成できる。或いは、塗布液の塗布・焼成によってｎ型酸化物半導体層を形成する場合、焼成時の雰囲気中の酸素濃度を高めることで酸素欠損の少ない膜を形成できる。
【００３２】
また、ｎ型酸化物半導体の組成によって、酸素欠損量を減少させることもできる。 例えば、酸素との親和性の高い金属元素（Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌｎ、及びアルカリ土類金属等）を一定量導入することで、酸素欠損の発生を抑制できる。
【００３３】
ドーパントの種類は、イオン半径、配位数、軌道エネルギー等を考慮して選択することが好ましい。 ドーパント濃度は、母相の材料、ドーパントの種類や置換するサイト、成膜プロセス、所望のトランジスタ特性等に応じて、適切に選択することができる。
【００３４】
理論的には、一つの原子が置換された場合に生成される電子の数は、ドーパントであるカチオンの価数からｎ型酸化物半導体を構成する母相の金属原子の価数を引いた値となる。すなわち、より少ないドープ量で同じ数の電子を発生させるためには、ドーパントの価数が大きいことが好ましい。更に、ドーパントの価数とｎ型酸化物半導体を構成する金属原子の価数との差が大きい方が好ましい。ドーパントは多量に存在すると結晶構造や原子の配列を乱しキャリア電子の移動を妨げる要因となってしまうため、なるべく少ないドープ量で必要充分なキャリア電子を発生させることは好ましい形態である。
【００３５】
また、イオン半径が置換される原子のものと近いドーパントを選択することも好ましい形態である。これにより置換効率が上がり、キャリア生成に寄与しない不要なドーパントがトランジスタ特性を悪化させることを抑制できる。
【００３６】
ドーピングによるキャリア生成効率はトランジスタ作製時の各種プロセス条件にも依存するため、生成効率が上がるプロセス条件を選択することも重要である。例えば、スパッタ法でｎ型酸化物半導体層を形成する場合の基板温度や、塗布液の塗布・焼成によってｎ型酸化物半導体層を形成する場合の焼成温度、ｎ型酸化物半導体層を形成した後に施すアニールの温度等を適切に選択することで、より少ないドープ量で所望のキャリア濃度を達成することができる。
【００３７】
ドーパントの濃度は、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、移動度及び立ち上がり特性の点から、０．０１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％が好ましく、０．０１ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％がより好ましく、０．０５ｍｏｌ％〜２ｍｏｌ％が特に好ましい。ここでのｍｏｌ％とは、置換される金属元素の半導体中のモル数（即ち、前記ｎ型酸化物半導体に含まれる、前記ドーパントにより置換される対象となる前記金属イオンのモル数）とドーパントのモル数との和を１００％とし、それに対するドーパントのモル数の割合を表したものである。
【００３８】
活性層を形成するｎ型酸化物半導体において、置換ドーピングが効果的に作用するために、該ｎ型酸化物半導体は単結晶或いは多結晶となっていることが好ましい。或いは、Ｘ線回折（ＸＲＤ）等で回折線が観測されず長距離秩序が存在しない場合（一般にはこれをアモルファス状態と呼んでいる。）であっても、短距離においては秩序を持って原子が配列しているリジッドな構造を有していることが好ましい。これは、母相となる酸化物半導体がアモルファス性の高い材料である場合、置換ドープを行ったとしても局所的に安定した状態に構造が変化してしまうことでキャリアが発生しないからである。リジッドな構造を有する酸化物であれば、酸素配位多面体（例えばＷＯ６やＩｎＯ６八面体）やその連結様式（例えばＩｎＯ６稜共有鎖）が維持され、置換ドーピングが有効に作用する。このような構造においてはアモルファス状態特有の裾状態（Ｔａｉｌ  Ｓｔａｔｅｓ）の状態密度は小さいため、サブギャップ吸収は少なく、その結果、光劣化特性は、アモルファス性の高い材料よりも優れる。
【００３９】
長距離秩序が存在する単結晶・多結晶状態であっても、同様にドーピングは有効である。重金属イオンの４ｓ、５ｓ、６ｓバンドで伝導帯が構成される場合は粒界の影響も少なく、多結晶状態であっても良好な特性が得られる。但し、ドープ量が過多でドーパントが粒界に偏析するような場合には、ドーパント濃度を下げることが好ましい。また、ソース・ドレイン電極と活性層との界面の密着性や電気的な接触を良好にするために、２００℃〜３００℃でポストアニールすることも好ましい。また、より高温でアニールして結晶性を高めてもよい。
【００４０】
前記活性層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜１μｍが好ましく、１０ｎｍ〜０．５μｍがより好ましい。
【００４１】
＜ゲート絶縁層＞
前記ゲート絶縁層としては、前記ゲート電極と前記活性層との間に形成された絶縁層であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ゲート絶縁層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機絶縁材料、有機絶縁材料などが挙げられる。
前記無機絶縁材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、これらの混合物などが挙げられる。
前記有機絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂などが挙げられる。
前記ゲート絶縁層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５０ｎｍ〜３μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがより好ましい。
【００４２】
＜その他部材＞
前記その他の部材としては、例えば、基材、絶縁層（保護層）、層間絶縁層などが挙げられる。
【００４３】
＜＜基材＞＞
前記基材の形状、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基材、セラミック基材、プラスチック基材、フィルム基材など絶縁性を有する材料が挙げられる。
前記ガラス基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無アルカリガラス、シリカガラスなどが挙げられる。
前記プラスチック基材や前記フィルム基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが挙げられる。
【００４４】
＜＜絶縁層（保護層）＞＞
ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層と、ゲート絶縁層とを少なくとも有する電界効果型トランジスタの上に絶縁層（保護層）が積層されている構成もトランジスタとして好ましい形態である。この絶縁層は多くの場合、ソース電極、ドレイン電極、及び活性層が直接大気中の酸素や水分に触れて特性が変化することを防ぐ所謂保護層の役割を果たす。また、電界効果型トランジスタを用いた表示装置においては、トランジスタの上部に発光層等を含む表示素子が積層されることがあるが、その際はこの絶縁層がトランジスタの形状に応じた段差を吸収して面を平滑にする所謂平坦化膜の役割を兼ねる場合もある。
【００４５】
前記絶縁層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮｘ等の既に広く量産に利用されている材料や、ポリイミド（ＰＩ）やフッ素系樹脂等の有機材料などが挙げられる。
【００４６】
＜＜層間絶縁層＞＞
トランジスタの構成として、ソース電極、ドレイン電極に対し、データライン用の配線を接続する構成をとる場合、あるいは活性層に直接ソース電極、ドレイン電極となるようなデータラインを接続するような構成では、ゲート電極とデータラインとの間に層間絶縁層を形成することが好ましい。
【００４７】
前記層間絶縁層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮｘ等の既に広く量産に利用されている材料や、ポリイミド（ＰＩ）やフッ素系樹脂等の有機材料などが挙げられ、ゲート絶縁層や保護層と同じ材料を用いることも可能である。
【００４８】
前記層間絶縁層は、絶縁性の膜であれば、その体積抵抗率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１×１０１０Ωｃｍ以上が好ましく、１×１０１２Ωｃｍ以上がより好ましく、１×１０１３Ωｃｍ以上が特に好ましい。前記層間絶縁層の絶縁性が小さいと、リーク、ショートといった不具合が発生してしまうことがある。
【００４９】
前記層間絶縁層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）スパッタ、スピンコーティング、スリットコーティング等による成膜後、フォトリソグラフィーによってパターニングする方法、（ｉｉ）インクジェット、ナノインプリント、ノズルプリンティング、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。
【００５０】
（実施例１）
＜ボトムゲート／トップコンタクト型電界効果型トランジスタの作製＞
図１に示すボトムゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
【００５１】
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、スパッタリング法を用いてＡｌ合金膜を形成した。フォトリソグラフィ、エッチングによりゲート電極を所望の形状にパターニングした。
【００５２】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、プラズマＣＶＤにより、２００ｎｍの厚みになるようにＳｉＯ２を成膜することによって、ゲート絶縁層を形成した。
【００５３】
−第一の酸化物半導体層の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上にＭｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。
ターゲットとして、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼結体（サイズ：直径４インチ）を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａ、酸素分圧を１．７×１０−３Ｐａとした。スパッタ中は、基板２１を保持するホルダを水冷により冷却することで、基板２１の温度を１５度〜３５度の範囲内に制御した。スパッタパワーを１５０Ｗ、スパッタ時間を３０分とし、厚さ１００ｎｍのＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を形成した。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第一の酸化物半導体層を形成した。
【００５４】
−第二の酸化物半導体層の形成−
形成した前記第一の酸化物半導体層およびゲート絶縁層上に、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。
ターゲットとして、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼結体（サイズ：直径４インチ）を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａ、酸素分圧を１．７×１０−３Ｐａとした。スパッタ中は、基板２１を保持するホルダを水冷により冷却することで、基板２１の温度を１５度〜３５度の範囲内に制御した。スパッタパワーを１５０Ｗ、スパッタ時間を３０分とし、厚さ１００ｎｍのＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を形成した。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第二の酸化物半導体層を形成した。
【００５５】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記活性層ならびにゲート絶縁層上に、真空蒸着法を用いてＡｕ（田中貴金属社製）を蒸着した。フォトリソグラフィ、エッチングによりＡｕ膜を所望の形状にパターニングした。
【００５６】
以上により、図１のように、ソース電極およびドレイン電極と接触する領域における酸化物半導体の膜厚が、ソース電極とドレイン電極との間の領域における酸化物半導体の膜厚よりも大きい構造であるボトムゲート／トップコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。
【００５７】
（実施例２）
＜トップゲート／トップコンタクト型電界効果型トランジスタの作製＞
図２に示すトップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
【００５８】
−第一の酸化物半導体層の形成−
形成したケート絶縁層上にＭｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。
ターゲットとして、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼結体（サイズ：直径４インチ）を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａ、酸素分圧を１．７×１０−３Ｐａとした。スパッタ中は、基板２１を保持するホルダを水冷により冷却することで、基板２１の温度を１５度〜３５度の範囲内に制御した。スパッタパワーを１５０Ｗ、スパッタ時間を３０分とし、厚さ１００ｎｍのＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を形成した。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第一の酸化物半導体層を形成した。
【００５９】
−第二の酸化物半導体層の形成−
形成した前記第一の酸化物半導体層およびゲート絶縁層上に、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。
ターゲットとして、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼結体（サイズ：直径４インチ）を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａ、酸素分圧を１．７×１０−３Ｐａとした。スパッタ中は、基板２１を保持するホルダを水冷により冷却することで、基板２１の温度を１５度〜３５度の範囲内に制御した。スパッタパワーを１５０Ｗ、スパッタ時間を３０分とし、厚さ１００ｎｍのＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を形成した。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第二の酸化物半導体層を形成した。
【００６０】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記活性層ならびにゲート絶縁層上に、真空蒸着法を用いてＡｕ（田中貴金属社製）を蒸着した。フォトリソグラフィ、エッチングによりＡｕ膜を所望の形状にパターニングした。
【００６１】
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、スパッタリング法を用いてＡｌ合金膜を形成した。フォトリソグラフィ、エッチングによりゲート電極を所望の形状にパターニングした。
【００６２】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、プラズマＣＶＤにより、２００ｎｍの厚みになるようにＳｉＯ２を成膜することによって、ゲート絶縁層を形成した。
【００６３】
以上により、図２のように、ソース電極およびドレイン電極と接触する領域における酸化物半導体の膜厚が、ソース電極とドレイン電極との間の領域における酸化物半導体の膜厚よりも大きい構造であるトップゲート／トップコンタクト型電界効果型トランジスタを形成した。
【００６４】
（実施例３）
＜ボトムゲート／トップコンタクト型電界効果型トランジスタの作製＞
図３に示すボトムゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
【００６５】
実施例１において、第一の酸化物半導体層の形成、および第二の酸化物半導体層の形成を以下の方法に変えた以外は、実施例１と同様にして、ボトムゲート／トップコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。
【００６６】
−第一の酸化物半導体層の形成−
形成した前記絶縁層上に、ＩｎＬａＷＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。ここでは、ターゲットとして、組成比がＩｎ：Ｌａ：Ｗ＝９９．５：５：０．５である酸化物焼結体を用いた。スパッタガスとしてアルゴンガス及び酸素ガスを導入した。全圧を１．１Ｐａに固定し、酸素濃度を２０体積％とした。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第一の酸化物半導体層を形成した。
【００６７】
−第二の酸化物半導体層の形成−
形成した前記絶縁層上に、ＩｎＬａＷＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。ここでは、ターゲットとして、組成比がＩｎ：Ｌａ：Ｗ＝９９．５：５：０．５である酸化物焼結体を用いた。スパッタガスとしてアルゴンガス及び酸素ガスを導入した。全圧を１．１Ｐａに固定し、酸素濃度を２０体積％とした。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第二の酸化物半導体層を形成した。
【００６８】
以上により、図３のように、ソース電極およびドレイン電極と接触する領域における酸化物半導体の膜厚が、ソース電極とドレイン電極との間の領域における酸化物半導体の膜厚よりも大きい構造であるボトムゲート／トップコンタクト型電界効果型トランジスタを形成した。
【００６９】
（実施例４）
＜ボトムゲート／トップコンタクト型電界効果型トランジスタの作製＞
図４に示すボトムゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
【００７０】
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、スパッタリング法を用いてＡｌ合金膜を形成した。フォトリソグラフィ、エッチングによりゲート電極を所望の形状にパターニングした。
【００７１】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、プラズマＣＶＤにより、２００ｎｍの厚みになるようにＳｉＯ２を成膜することによって、ゲート絶縁層を形成した。
【００７２】
−第一の酸化物半導体層の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。ターゲットには、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼成体を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａとした。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第一の酸化物半導体層を形成した。
【００７３】
−保護層の形成−
次に、スパッタリング法により、５０ｎｍの厚みになるようにＳｉＯ２を成膜することによって、保護層を形成した。フォトリソグラフィ、エッチングにより保護層を形状にパターニングした。
【００７４】
−第二の酸化物半導体層の形成−
形成した前記第一の酸化物半導体層およびゲート絶縁層上、ならびに保護層上に、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。ターゲットには、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼成体を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａとした。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第二の酸化物半導体層を形成した。
【００７５】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記活性層ならびにゲート絶縁層上に、真空蒸着法を用いてＡｕ（田中貴金属社製）を蒸着した。フォトリソグラフィ、エッチングによりＡｕ膜を所望の形状にパターニングした。
【００７６】
以上により、図４のように、ソース電極およびドレイン電極と接触する領域における酸化物半導体の膜厚が、ソース電極とドレイン電極との間の領域における酸化物半導体の膜厚よりも大きい構造であるボトムゲート／トップコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。
【００７７】
（実施例５）
＜トップゲート／トップコンタクト型電界効果型トランジスタの作製＞
図５に示すトップゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
【００７８】
−第一の酸化物半導体層の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。ターゲットには、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼成体を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａとした。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第一の酸化物半導体層を形成した。
【００７９】
−保護層の形成−
次に、スパッタリング法により、５０ｎｍの厚みになるようにＳｉＯ２を成膜することによって、保護層を形成した。フォトリソグラフィ、エッチングにより保護層を形状にパターニングした。
【００８０】
−第二の酸化物半導体層の形成−
形成した前記第一の酸化物半導体層およびゲート絶縁層上および保護層上に、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物半導体膜（活性層）をスパッタ法により形成した。ターゲットには、Ｉｎ２ＭｇＯ４の組成を有する多結晶焼成体を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は２×１０−５Ｐａとした。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、全圧を０．３Ｐａとした。
フォトリソグラフィ、エッチングにより酸化物半導体膜を所望の形状にパターニングし、第二の酸化物半導体層を形成した。
【００８１】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記活性層ならびにゲート絶縁層上に、真空蒸着法を用いてＡｕ（田中貴金属社製）を蒸着した。フォトリソグラフィ、エッチングによりＡｕ膜を所望の形状にパターニングした。
【００８２】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、プラズマＣＶＤにより、２００ｎｍの厚みになるようにＳｉＯ２を成膜することによって、ゲート絶縁層を形成した。
【００８３】
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、スパッタリング法を用いてＡｌ合金膜を形成した。フォトリソグラフィ、エッチングによりゲート電極を所望の形状にパターニングした。
【００８４】
以上により、図５のように、ソース電極およびドレイン電極と接触する領域における酸化物半導体の膜厚が、ソース電極とドレイン電極との間の領域における酸化物半導体の膜厚よりも大きい構造であるトップゲート／トップコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。
【００８５】
＜トランジスタ性能評価＞
実施例１によって得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置（アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザＢ１５００Ａ）を用いて、トランジスタ性能評価を実施した。ソース／ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとし、ゲート電圧をＶｇ＝−１５Ｖから＋１５Ｖに変化させて、電流−電圧特性（伝達特性）を評価した。得られた電流―電圧特性曲線から立ち上がり電圧を算出した。また、ゲート電圧を印加しない状態で、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極の間で電流−電圧特性を評価した。電流−電圧特性曲線が線形の場合を○、非線形である場合を×とした。得られた電流―電圧特性曲線を図６に示した。なお、図６及び図７において、「Ｅ」は１０のべき乗を表す。すなわち、「Ｅ−０６」は「１０−６」を表す。
【００８６】
（比較例１）
実施例１において、第二の酸化物半導体層の形成を実施しないことを除いて、実施例１と同様にして電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例１と同様にして、トランジスタ性能を評価した。得られた電流―電圧特性曲線を図７に示した。
【００８７】
（比較例２）
実施例１において、第一の酸化物半導体層の形成後、パターニングしないことを除いて、実施例１と同様にして電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例１と同様にして、トランジスタ性能を評価した。
【００８８】
実施例１について、トランジスタ動作特性を評価した結果、ノーマリーオフ特性であることが確認できた。また、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は線形であることを確認した。
比較例１では、ノーマリーオフ特性であることが確認できた一方で、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は非線形であることがわかった。
また、比較例２では、ノーマリーオン特性であることが確認できた。ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は線形であることがわかった。
【００８９】
すなわち、本発明によれば、酸化物半導体とソース・ドレイン電極の接触不良を抑制し、ノーマリーオフ特性を実現する電界効果型トランジスタおよびその製造方法を提供することができる。
【００９０】
＜トランジスタ性能評価２＞
実施例２により得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置（アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザＢ１５００Ａ）を用いて、トランジスタ性能評価を実施した。ソース／ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとし、ゲート電圧をＶｇ＝−１５Ｖから＋１５Ｖに変化させて、電流−電圧特性（伝達特性）を評価した。得られた電流―電圧特性曲線から立ち上がり電圧を算出した。また、ゲート電圧を印加しない状態で、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極の間で電流−電圧特性を評価した。電流−電圧特性曲線が線形の場合を○、非線形である場合を×とした。
【００９１】
（比較例３）
実施例２において、第二の酸化物半導体層の形成を実施しないことを除いて、実施例２と同様にして電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例２と同様にして、トランジスタ性能を評価した。
【００９２】
（比較例４）
実施例２において、第一の酸化物半導体層の形成後、パターニングしないことを覗いて、実施例２と同様にして電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例２と同様にして、トランジスタ性能を評価した。
【００９３】
実施例２について、トランジスタ動作特性を評価した結果、ノーマリーオフ特性であることが確認できた。また、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は線形であることを確認した。
比較例３では、ノーマリーオフ特性であることが確認できた一方で、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は非線形であることがわかった。
【００９４】
また、比較例４では、ノーマリーオン特性であることが確認できた。ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は線形であることがわかった。
【００９５】
すなわち、本発明によれば、酸化物半導体とソース・ドレイン電極の接触不良を抑制し、ノーマリーオフ特性を実現する電界効果型トランジスタおよびその製造方法を提供することができる。
【００９６】
＜トランジスタ性能評価３＞
実施例３によって得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置（アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザＢ１５００Ａ）を用いて、トランジスタ性能評価を実施した。ソース／ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとし、ゲート電圧をＶｇ＝−１５Ｖから＋１５Ｖに変化させて、電流−電圧特性（伝達特性）を評価した。得られた電流―電圧特性曲線から立ち上がり電圧を算出した。また、ゲート電圧を印加しない状態で、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極の間で電流−電圧特性を評価した。電流−電圧特性曲線が線形の場合を○、非線形である場合を×とした。
実施例３では、ノーマリーオフ特性であることが確認できた。また、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は線形であることを確認した。
【００９７】
＜トランジスタ性能評価４＞
実施例４によって得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置（アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザＢ１５００Ａ）を用いて、トランジスタ性能評価を実施した。ソース／ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとし、ゲート電圧をＶｇ＝−１５Ｖから＋１５Ｖに変化させて、電流−電圧特性（伝達特性）を評価した。得られた電流―電圧特性曲線から立ち上がり電圧を算出した。また、ゲート電圧を印加しない状態で、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極の間で電流−電圧特性を評価した。電流−電圧特性曲線が線形の場合を○、非線形である場合を×とした。
【００９８】
実施例４について、トランジスタ動作特性を評価した結果、ノーマリーオフ特性であることが確認できた。また、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は線形であることを確認した。
【００９９】
＜トランジスタ性能評価５＞
実施例５によって得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置（アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザＢ１５００Ａ）を用いて、トランジスタ性能評価を実施した。ソース／ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとし、ゲート電圧をＶｇ＝−１５Ｖから＋１５Ｖに変化させて、電流−電圧特性（伝達特性）を評価した。得られた電流―電圧特性曲線から立ち上がり電圧を算出した。また、ゲート電圧を印加しない状態で、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極の間で電流−電圧特性を評価した。電流−電圧特性曲線が線形の場合を○、非線形である場合を×とした。
【０１００】
実施例５について、トランジスタ動作特性を評価した結果、ノーマリーオフ特性であることが確認できた。また、ソース電極・酸化物半導体・ドレイン電極間の電流電圧特性曲線の形状は線形であることを確認した。
【０１０１】
実施例１−５、比較例１−４、それぞれについて、電流−電圧特性曲線の線形（○）・非線形（×）、電流―電圧特性曲線から立ち上がり電圧（Ｖ）を表に示す。
【０１０２】
【表１−１】
2020021814.tif 000003
【０１０３】
【表１−２】
2020021814.tif 000004
【０１０４】
（表示素子）
本発明の表示素子は、少なくとも、光制御素子と、前記光制御素子を駆動する駆動回路とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【０１０５】
＜光制御素子＞
前記光制御素子としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子などが挙げられる。
【０１０６】
＜駆動回路＞
前記駆動回路としては、本発明の前記電界効果型トランジスタを有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【０１０７】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【０１０８】
前記表示素子は、本発明の前記電界効果型トランジスタを有しているため、高速駆動が可能、長寿命、かつ素子間のばらつきを小さくすることが可能となる。また、前記表示素子に経時変化が起きても駆動トランジスタを一定のゲート電圧で動作させることができる。
【０１０９】
（画像表示装置）
本発明の画像表示装置は、少なくとも、複数の表示素子と、複数の配線と、表示制御装置とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【０１１０】
＜複数の表示素子＞
前記複数の表示素子としては、マトリックス状に配置された複数の本発明の前記表示素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【０１１１】
＜複数の配線＞
前記複数の配線は、前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と画像データ信号とを個別に印加可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【０１１２】
＜表示制御装置＞
前記表示制御装置としては、画像データに応じて、各電界効果型トランジスタのゲート電圧と信号電圧とを前記複数の配線を介して個別に制御可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【０１１３】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【０１１４】
前記画像表示装置は、本発明の前記表示素子を有しているため、素子間のばらつきも小さくすることが可能になり、大画面で高品質の画像を表示することが可能となる。
【０１１５】
（システム）
本発明のシステムは、少なくとも、本発明の前記画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。
前記画像データ作成装置は、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する。
【０１１６】
前記システムは、本発明の前記画像表示装置を備えているため、画像情報を高精細に表示することが可能となる。
【０１１７】
以下、本発明の表示素子、画像表示装置、及びシステムを、図を用いて説明する。
まず、本発明のシステムとしてのテレビジョン装置を、図８を用いて説明する。
【０１１８】
図８において、テレビジョン装置１００は、主制御装置１０１、チューナ１０３、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１０４、復調回路１０５、ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）デコーダ１０６、音声デコーダ１１１、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２、音声出力回路１１３、スピーカ１１４、映像デコーダ１２１、映像・ＯＳＤ合成回路１２２、映像出力回路１２３、画像表示装置１２４、ＯＳＤ描画回路１２５、メモリ１３１、操作装置１３２、ドライブインターフェース（ドライブＩＦ）１４１、ハードディスク装置１４２、光ディスク装置１４３、ＩＲ受光器１５１、及び通信制御装置１５２を備える。
映像デコーダ１２１と、映像・ＯＳＤ合成回路１２２と、映像出力回路１２３と、ＯＳＤ描画回路１２５とが、画像データ作成装置を構成する。
【０１１９】
主制御装置１０１は、ＣＰＵ、フラッシュＲＯＭ、及びＲＡＭなどから構成され、テレビジョン装置１００の全体を制御する。
前記フラッシュＲＯＭには、前記ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム、及び前記ＣＰＵでの処理に用いられる各種データなどが格納されている。
また、ＲＡＭは、作業用のメモリである。
【０１２０】
チューナ１０３は、アンテナ２１０で受信された放送波の中から、予め設定されている
チャンネルの放送を選局する。
【０１２１】
ＡＤＣ１０４は、チューナ１０３の出力信号（アナログ情報）をデジタル情報に変換する。
【０１２２】
復調回路１０５は、ＡＤＣ１０４からのデジタル情報を復調する。
【０１２３】
ＴＳデコーダ１０６は、復調回路１０５の出力信号をＴＳデコードし、音声情報及び映像情報を分離する。
【０１２４】
音声デコーダ１１１は、ＴＳデコーダ１０６からの音声情報をデコードする。
【０１２５】
ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２は、音声デコーダ１１１の出力信号をアナログ信号に変換する。
【０１２６】
音声出力回路１１３は、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２の出力信号をスピーカ１１４に出力する。
【０１２７】
映像デコーダ１２１は、ＴＳデコーダ１０６からの映像情報をデコードする。
【０１２８】
映像・ＯＳＤ合成回路１２２は、映像デコーダ１２１の出力信号とＯＳＤ描画回路１２５の出力信号を合成する。
【０１２９】
映像出力回路１２３は、映像・ＯＳＤ合成回路１２２の出力信号を画像表示装置１２４に出力する。
【０１３０】
ＯＳＤ描画回路１２５は、画像表示装置１２４の画面に文字や図形を表示するためのキャラクタ・ジェネレータを備えており、操作装置１３２、ＩＲ受光器１５１からの指示に応じて表示情報が含まれる信号を生成する。
【０１３１】
メモリ１３１には、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ−Ｖｉｓｕａｌ）データ等が一時的に蓄積される。
【０１３２】
操作装置１３２は、例えば、コントロールパネルなどの入力媒体（図示省略）を備え、ユーザから入力された各種情報を主制御装置１０１に通知する。
【０１３３】
ドライブＩＦ１４１は、双方向の通信インターフェースであり、一例としてＡＴＡＰＩ（ＡＴ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に準拠している。
【０１３４】
ハードディスク装置１４２は、ハードディスクと、該ハードディスクを駆動するための駆動装置などから構成されている。駆動装置は、ハードディスクにデータを記録するとともに、ハードディスクに記録されているデータを再生する。
【０１３５】
光ディスク装置１４３は、光ディスク（例えば、ＤＶＤなど）にデータを記録するとともに、光ディスクに記録されているデータを再生する。
【０１３６】
ＩＲ受光器１５１は、リモコン送信機２２０からの光信号を受信し、主制御装置１０１に通知する。
【０１３７】
通信制御装置１５２は、インターネットとの通信を制御する。インターネットを介して各種情報を取得することができる。
【０１３８】
図９は、本発明の画像表示装置の一例を示す概略構成図である。
図９において、画像表示装置１２４は、表示器３００と、表示制御装置４００とを有する。
表示器３００は、図１０に示されるように、複数（ここでは、ｎ×ｍ個）の表示素子３０２がマトリックス状に配置されたディスプレイ３１０を有する。
また、ディスプレイ３１０は、図１１に示されるように、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置されているｎ本の走査線（Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・、Ｘｎ−２、Ｘｎ−１）と、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本のデータ線（Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、Ｙｍ−１）、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本の電流供給線（Ｙ０ｉ、Ｙ１ｉ、Ｙ２ｉ、Ｙ３ｉ、・・・・・、Ｙｍ−１ｉ）とを有する。
よって、走査線とデータ線とによって、表示素子を特定することができる。
【０１３９】
以下、本発明の表示素子を図１２を用いて説明する。
図１２は、本発明の表示素子の一例を示す概略構成図である。
前記表示素子は、一例として図１２に示されるように、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子３５０と、該有機ＥＬ素子３５０を発光させるためのドライブ回路３２０とを有している。即ち、ディスプレイ３１０は、いわゆるアクティブマトリックス方式の有機ＥＬディスプレイである。また、ディスプレイ３１０は、カラー対応の３２インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。
【０１４０】
図１３には、表示素子３０２における有機ＥＬ素子３５０とドライブ回路としての電界効果型トランジスタ２０との位置関係の一例が示されている。ここでは、電界効果型トランジスタ２０の横に有機ＥＬ素子３５０が配置されている。なお、電界効果型トランジスタ１０及びキャパシタ（図示せず）も同一基材上に形成されている。
【０１４１】
図１３には図示されていないが、活性層２２の上部に保護膜を設けることも好適である。前記保護膜の材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、フッ素系ポリマー等、適宜利用できる。
【０１４２】
また、例えば、図１４に示されるように、電界効果型トランジスタ２０の上に有機ＥＬ素子３５０が配置されてもよい。この場合には、ゲート電極２６に透明性が要求されるので、ゲート電極２６には、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｇａが添加されたＺｎＯ、Ａｌが添加されたＺｎＯ、Ｓｂが添加されたＳｎＯ２などの導電性を有する透明な酸化物が用いられる。なお、符号３６０は層間絶縁膜（平坦化膜）である。この層間絶縁膜にはポリイミドやアクリル系の樹脂等を利用できる。
【０１４３】
図１５は、有機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。
図１５において、有機ＥＬ素子３５０は、陰極３１２と、陽極３１４と、有機ＥＬ薄膜層３４０とを有する。
【０１４４】
陰極３１２の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）−リチウム（Ｌｉ）合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などが挙げられる。なお、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金は、充分厚ければ高反射率電極となり、極薄膜（２０ｎｍ程度未満）では半透明電極となる。図１５では陽極側から光を取り出しているが、陰極を透明、又は半透明電極とすることによって陰極側から光を取り出すことができる。
【０１４５】
陽極３１４の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、銀（Ａｇ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金などが挙げられる。なお、銀合金を用いた場合は、高反射率電極となり、陰極側から光を取り出す場合に好適である。
【０１４６】
有機ＥＬ薄膜層３４０は、電子輸送層３４２と、発光層３４４と、正孔輸送層３４６とを有する。電子輸送層３４２は、陰極３１２に接続され、正孔輸送層３４６は、陽極３１４に接続されている。陽極３１４と陰極３１２との間に所定の電圧を印加すると、発光層３４４が発光する。
【０１４７】
ここで、電子輸送層３４２と発光層３４４が１つの層を形成してもよく、また、電子輸送層３４２と陰極３１２との間に電子注入層が設けられてもよく、更に、正孔輸送層３４６と陽極３１４との間に正孔注入層が設けられてもよい。
【０１４８】
また、基材側から光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、基材と反対側から光を取り出す「トップエミッション」であってもよい。
【０１４９】
図１２におけるドライブ回路３２０について説明する。
ドライブ回路３２０は、２つの電界効果型トランジスタ１０及び２０と、キャパシタ３０を有する。
【０１５０】
電界効果型トランジスタ１０は、スイッチ素子として動作する。電界効果型トランジスタ１０のゲート電極Ｇは、所定の走査線に接続され、電界効果型トランジスタ１０のソース電極Ｓは、所定のデータ線に接続されている。また、電界効果型トランジスタ１０のドレイン電極Ｄは、キャパシタ３０の一方の端子に接続されている。
【０１５１】
電界効果型トランジスタ２０は、有機ＥＬ素子３５０に電流を供給する。電界効果型トランジスタ２０のゲート電極Ｇは、電界効果型トランジスタ１０のドレイン電極Ｄと接続されている。そして、電界効果型トランジスタ２０のドレイン電極Ｄは、有機ＥＬ素子３５０の陽極３１４に接続され、電界効果型トランジスタ２０のソース電極Ｓは、所定の電流供給線に接続されている。
【０１５２】
キャパシタ３０は、電界効果型トランジスタ１０の状態、即ちデータを記憶する。キャパシタ３０の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。
【０１５３】
そこで、電界効果型トランジスタ１０が「オン」状態になると、信号線Ｙ２を介して画像データがキャパシタ３０に記憶され、電界効果型トランジスタ１０が「オフ」状態になった後も、電界効果型トランジスタ２０を画像データに対応した「オン」状態に保持することによって、有機ＥＬ素子３５０は駆動される。
【０１５４】
図１６は、本発明の画像表示装置の他の一例を示す概略構成図である。
図１６において、画像表示装置は、表示素子３０２と、配線（走査線、データ線、電流供給線）と、表示制御装置４００とを有する。
表示制御装置４００は、画像データ処理回路４０２と、走査線駆動回路４０４と、データ線駆動回路４０６とを有する。
画像データ処理回路４０２は、映像出力回路１２３の出力信号に基づいて、ディスプレイにおける複数の表示素子３０２の輝度を判断する。
走査線駆動回路４０４は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｎ本の走査線に個別に電圧を印加する。
データ線駆動回路４０６は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｍ本のデータ線に個別に電圧を印加する。
【０１５５】
また、上記実施形態では、光制御素子が有機ＥＬ素子の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光制御素子がエレクトロクロミック素子であってもよい。この場合は、上記ディスプレイは、エレクトロクロミックディスプレイとなる。
【０１５６】
また、前記光制御素子が液晶素子であってもよく、この場合ディスプレイは、液晶ディスプレイとなり、図１７に示されるように、表示素子３０２’に対する電流供給線は不要となる。また、図１８に示されるように、ドライブ回路３２０’は、電界効果型トランジスタ１０及び２０と同様の１つの電界効果型トランジスタ４０により構成することができる。電界効果型トランジスタ４０において、ゲート電極Ｇが所定の走査線に接続され、ソース電極Ｓが所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Ｄが、キャパシタ３６１及び液晶素子３７０の画素電極に接続されている。
【０１５７】
また、前記光制御素子は、電気泳動素子、無機ＥＬ素子、エレクトロウェッティング素子であってもよい。
【０１５８】
以上、本発明のシステムがテレビジョン装置である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、画像及び情報を表示する装置として画像表示装置１２４を備えていればよい。例えば、コンピュータ（パソコンを含む）と画像表示装置１２４とが接続されたコンピュータシステムであってもよい。
【０１５９】
また、携帯電話、携帯型音楽再生装置、携帯型動画再生装置、電子ＢＯＯＫ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラなどの撮像機器における表示手段に画像表示装置１２４を用いることができる。また、車、航空機、電車、船舶等の移動体システムにおける各種情報の表示手段に画像表示装置１２４を用いることができる。さらに、計測装置、分析装置、医療機器、広告媒体における各種情報の表示手段に画像表示装置１２４を用いることができる。
【０１６０】
本発明の態様は、例えば、以下の通りである。
＜１＞  酸化物半導体を活性層とする電界効果型トランジスタの製造方法であって、
次の工程を順に含むことを特徴とする、電界効果型トランジスタの製造方法である。
（Ｉ）絶縁層上に第一の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
（ＩＩ）前記絶縁層上およびパターニングされた前記第一の酸化物半導体層上に、第二の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
＜２＞  酸化物半導体を活性層とする電界効果型トランジスタの製造方法であって、
次の工程を順に含むことを特徴とする、電界効果型トランジスタの製造方法である。
（Ｉ）絶縁層上に第一の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
（ＩＩ）パターニングされた前記第一の酸化物半導体層上に保護層を形成する工程。
（ＩＩＩ）前記絶縁層上、パターニングされた前記第一の酸化物半導体層上、および前記保護層上に、第二の酸化物半導体層を形成しパターニングする工程。
＜３＞  前記第二の酸化物半導体層をパターニングする工程が、ソース・ドレイン電極のパターニング工程に次いで行われ、ソース・ドレイン電極と重畳しない前記第二の酸化物半導体層が除去されることを特徴とする、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜４＞  前記第一の酸化物半導体層及び前記第二の酸化物半導体層の少なくともいずれかが、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びＴｉの少なくとも何れかを含有することを特徴とする、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜５＞  前記第一の酸化物半導体層及び前記第二の酸化物半導体層の少なくとものいずれかが、アルカリ土類元素の少なくとも何れか、または、希土類元素の少なくとも何れかを含有することを特徴とする、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜６＞  駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法により製造された電界効果型トランジスタを含み、前記光制御素子を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示素子である。
＜７＞  前記光制御素子が、エレクトロルミネッセンス素子及びエレクトロクロミック素子のいずれかを含む前記＜６＞に記載の表示素子である。
＜８＞  前記光制御素子が、液晶素子及び電気泳動素子のいずれかを含む前記＜６＞に記載の表示素子である。
＜９＞  画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の前記＜６＞から＜８＞のいずれかに記載の表素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置である。
＜１０＞  前記＜９＞に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置と、
を備えることを特徴とするシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６１】
【特許文献１】特開２０１４−０２９９９４号公報
【図１】
2020021814.tif 000005
【図２】
2020021814.tif 000006
【図３】
2020021814.tif 000007
【図４】
2020021814.tif 000008
【図５】
2020021814.tif 000009
【図６】
2020021814.tif 000010
【図７】
2020021814.tif 000011
【図８】
2020021814.tif 000012
【図９】
2020021814.tif 000013
【図１０】
2020021814.tif 000014
【図１１】
2020021814.tif 000015
【図１２】
2020021814.tif 000016
【図１３】
2020021814.tif 000017
【図１４】
2020021814.tif 000018
【図１５】
2020021814.tif 000019
【図１６】
2020021814.tif 000020
【図１７】
2020021814.tif 000021
【図１８】
2020021814.tif 000022