(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成された活性層と、を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート絶縁層として、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒのうちの少なくとも何れかである第Ａ元素と、Ｌａ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｅｕの少なくとも何れかである第Ｂ元素と、を含む複合金属酸化物膜を成膜する工程と、
前記活性層として、Ｉｎと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍのうち少なくとも何れかである第Ａ’元素と、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｗのうち少なくとも何れかである第Ｂ’元素と、を含む酸化物半導体を前記ゲート絶縁層上に成膜する工程と、
前記ゲート絶縁層上の前記酸化物半導体をフッ酸系エッチング液を用いたウェットエッチングによってパターニングする工程と、を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記フッ酸系エッチング液がフッ化水素、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウムの少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記複合金属酸化物膜が、常誘電体アモルファス酸化物を含有するか、又は、常誘電体アモルファス酸化物自体で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記複合金属酸化物膜が、更に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、及びＴａの少なくとも何れかである第Ｃ元素を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界効果型トランジスタ（Field Effect Transistor；ＦＥＴ）の一例として、酸化物半導体を活性層に用いた電界効果型トランジスタが知られている。一般に、酸化物半導体を用いた電界効果型トランジスタでは、フォトリソグラフィによる作製工程において、蓚酸系の酸性エッチング液によって酸化物半導体がパターン加工される。ボトムゲート型の電界効果型トランジスタにおいて、酸化物半導体をエッチングして活性層を形成する際には、ゲート絶縁層（例えば、ＳｉＯ２膜）と酸化物半導体のエッチングの選択比が十分高いことで良好なパターン加工を実現している。
【０００３】
しかしながら、近年、電子デバイスの高集積化、低消費電力化の要求が高まり、ゲート絶縁層としてＳｉＯ２より比誘電率が高い材料を用いる技術が提案されている。比誘電率が高い絶縁性の材料として、アルカリ土類金属や希土類金属の複合金属酸化物が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
この複合金属酸化物膜をゲート絶縁層に用いる場合においても、前述したように酸化物半導体とのエッチングの選択比を十分高くすることが求められる。このエッチングの選択比が十分高くない場合にはゲート絶縁層へダメージが生じる場合があり、電界効果型トランジスタの電気特性への影響が懸念される。しかし、上記の技術では、ゲート絶縁層の上層である酸化物半導体のエッチング工程におけるゲート絶縁層に対するダメージについての開示はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、複合金属酸化物により形成されたゲート絶縁層を有する電界効果型トランジスタの製造方法において、ゲート絶縁層上の酸化物半導体をパターニングする際に、ゲート絶縁層へのエッチングダメージを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本電界効果型トランジスタの製造方法は、ゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成された活性層と、を有する電界効果型トランジスタの製造方法であって、前記ゲート絶縁層として、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒのうちの少なくとも何れかである第Ａ元素と、Ｌａ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｅｕの少なくとも何れかである第Ｂ元素と、を含む複合金属酸化物膜を成膜する工程と、前記活性層として、Ｉｎと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍのうち少なくとも何れかである第Ａ’元素と、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｗのうち少なくとも何れかである第Ｂ’元素と、を含む酸化物半導体を前記ゲート絶縁層上に成膜する工程と、前記ゲート絶縁層上の前記酸化物半導体をフッ酸系エッチング液を用いたウェットエッチングによってパターニングする工程と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、複合金属酸化物により形成されたゲート絶縁層を有する電界効果型トランジスタの製造方法において、ゲート絶縁層上の酸化物半導体をパターニングする際に、ゲート絶縁層へのエッチングダメージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図である。
【図３】第１の実施の形態の変形例に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。
【図４】第２の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５】第２の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図（その１）である。
【図６】第２の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図（その２）である。
【図７】第２の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図（その３）である。
【図８】第２の実施の形態における表示素子の説明図である。
【図９】第２の実施の形態における有機ＥＬの説明図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるテレビジョン装置の説明図（その４）
【図１１】第２の実施の形態における他の表示素子の説明図（その１）である。
【図１２】第２の実施の形態における他の表示素子の説明図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
〈第１の実施の形態〉
［電界効果型トランジスタの構造］
図１は、第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。図１を参照するに、電界効果型トランジスタ１０は、基材１１と、ゲート電極１２と、ゲート絶縁層１３と、活性層１４と、ソース電極１５と、ドレイン電極１６とを有するボトムゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタである。なお、電界効果型トランジスタ１０は、本発明に係る半導体装置の代表的な一例である。
【００１１】
電界効果型トランジスタ１０では、絶縁性の基材１１上にゲート電極１２が形成され、更に、ゲート電極１２を覆うようにゲート絶縁層１３が形成されている。ゲート絶縁層１３上には活性層１４が形成され、活性層１４においてチャネルが形成されるように、活性層１４上にソース電極１５及びドレイン電極１６が形成されている。以下、電界効果型トランジスタ１０の各構成要素について、詳しく説明する。
【００１２】
なお、本実施の形態では、便宜上、活性層１４側を上側又は一方の側、基材１１側を下側又は他方の側とする。又、各部位の活性層１４側の面を上面又は一方の面、基材１１側の面を下面又は他方の面とする。但し、電界効果型トランジスタ１０は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材１１の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１１の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。
【００１３】
基材１１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。基材１１の材料としては、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、例えば、ガラス基材、セラミック基材、プラスチック基材、フィルム基材等を用いることができる。
【００１４】
ガラス基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、無アルカリガラス、シリカガラス等が挙げられる。又、プラスチック基材やフィルム基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、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）等が挙げられる。
【００１５】
ゲート電極１２は、基材１１上の所定領域に形成されている。ゲート電極１２は、ゲート電圧を印加するための電極である。ゲート電極１２の材料としては、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、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）等の金属、これらの合金、これら金属の混合物等を用いることができる。又、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、これらの混合物等を用いてもよい。ゲート電極１２の平均膜厚としては、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。
【００１６】
ゲート絶縁層１３は、ゲート電極１２と活性層１４との間に設けられ、ゲート電極１２と活性層１４とを絶縁するための層である。ゲート絶縁層１３の平均膜厚としては、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。
【００１７】
ゲート絶縁層１３は、複合金属酸化物膜である。複合金属酸化物膜は、アルカリ土類金属である第Ａ元素と、ガリウム（Ｇａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、及びランタノイドの少なくとも何れかである第Ｂ元素とを少なくとも含有し、好ましくは、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＨｆ（ハフニウム）の少なくとも何れかである第Ｃ元素を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
【００１８】
複合金属酸化物膜に含まれるアルカリ土類金属は、１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。アルカリ土類元素としては、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）が挙げられる。
【００１９】
ランタノイドとしては、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。
【００２０】
複合金属酸化物膜は、常誘電体アモルファス酸化物を含有するか、又は、常誘電体アモルファス酸化物それ自体で形成されることが好ましい。常誘電体アモルファス酸化物は、大気中において安定であり、かつ広範な組成範囲で安定的にアモルファス構造を形成することができる。但し、複合金属酸化物膜の一部に結晶が含まれていてもよい。
【００２１】
アルカリ土類酸化物は大気中の水分や二酸化炭素と反応しやすく、容易に水酸化物や炭酸塩に変化してしまい、単独では電子デバイスへの応用には適さない。又、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、及びＣｅを除くランタノイド等の単純酸化物は結晶化しやすく、リーク電流が問題となる。しかし、アルカリ土類金属と、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、及びＣｅを除くランタノイドとの複合酸化物系は大気中において安定で且つ広範な組成領域でアモルファス膜を形成できる。Ｃｅはランタノイドの中で特異的に４価になりアルカリ土類金属との間でペロブスカイト構造の結晶を形成するため、アモルファス相を得るためには、Ｃｅを除くランタノイドであることが好ましい。
【００２２】
アルカリ土類金属とＧａ酸化物との間にはスピネル構造等の結晶相が存在するが、これらの結晶はペロブスカイト構造結晶と比較して、非常に高温でないと析出しない（一般には１０００℃以上）。又、アルカリ土類金属酸化物とＳｃ、Ｙ、及びＣｅを除くランタノイドからなる酸化物との間には安定な結晶相の存在が報告されておらず、高温の後工程を経てもアモルファス相からの結晶析出は希である。又、アルカリ土類金属と、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、及びＣｅを除くランタノイドとの複合酸化物を３種類以上の金属元素で構成すると、アモルファス相は更に安定する。
【００２３】
複合金属酸化物絶縁膜に含まれる各々の元素の含有量は特に制限されないが、安定なアモルファス状態を取り得る組成となるように、各々の元素群から選ばれた金属元素が含まれていることが好ましい。
【００２４】
高誘電率膜を作製するという観点からすると、好ましくはＢａ、Ｓｒ、Ｌｕ、Ｌａ等の元素の組成比を高めることが好ましい。
【００２５】
本実施の形態に係る複合金属酸化物絶縁膜は、広範な組成範囲でアモルファス膜を形成することができるので、物性も広範に制御することができる。例えば、比誘電率は概ね６〜２０程度とＳｉＯ２に比較して充分高いが、組成を選択することによって用途に合わせて適切な値に調整することができる。
【００２６】
更に熱膨張係数は、１０−６〜１０−５である一般的な配線材料や半導体材料と同等で、熱膨張係数が１０−７台であるＳｉＯ２と比較して加熱工程を繰り返しても膜の剥離等のトラブルが少ない。特に、ａ−ＩＧＺＯ等の酸化物半導体とは良好な界面を形成する。
【００２７】
従って、本実施の形態に係る複合金属酸化物絶縁膜をゲート絶縁層１３に用いることにより、高性能な半導体デバイスを得ることができる。
【００２８】
活性層１４は、ゲート絶縁層１３上に形成された酸化物半導体からなる薄膜であり、ゲート絶縁層１３を介してゲート電極１２と対向するように配置されている。活性層１４の平均膜厚としては、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。
【００２９】
活性層１４は、例えばｎ型酸化物半導体から形成することができる。活性層１４を構成するｎ型酸化物半導体は、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（Ｉｎ）、Ｚｎ、スズ（Ｓｎ）、及びＴｉの少なくとも何れかと、アルカリ土類元素、又は希土類元素とを含有することが好ましく、Ｉｎとアルカリ土類元素、又は希土類元素とを含有することがより好ましい。
【００３０】
希土類元素としては、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。
【００３１】
酸化インジウムは、酸素欠損量によって電子キャリア濃度が１０１８ｃｍ−３〜１０２０ｃｍ−３程度に変化する。但し、酸化インジウムは酸素欠損ができやすい性質があり、酸化物半導体膜形成後の後工程で、意図しない酸素欠損ができる場合がある。インジウムと、インジウムよりも酸素と結合しやすいアルカリ土類元素や希土類元素との主に２つの金属から酸化物を形成することは、意図しない酸素欠損を防ぐとともに、組成の制御が容易となり電子キャリア濃度を適切に制御しやすい点で特に好ましい。
【００３２】
又、活性層１４を構成する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何れかのドーパントで置換ドーピングされており、ドーパントの価数が、ｎ型酸化物半導体を構成する金属イオン（但し、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、置換ドーピングは、ｎ型ドーピングともいう。
【００３３】
ソース電極１５及びドレイン電極１６は、ゲート絶縁層１３上に形成されている。ソース電極１５及びドレイン電極１６は、所定の間隔を隔てて形成されている。ソース電極１５及びドレイン電極１６は、ゲート電極１２へのゲート電圧の印加に応じて電流を取り出すための電極である。なお、ソース電極１５及びドレイン電極１６と共に、ソース電極１５及びドレイン電極１６と接続される配線が同一層に形成されてもよい。
【００３４】
ソース電極１５及びドレイン電極１６の材料としては、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、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）等の金属、これらの合金、これら金属の混合物等を用いることができる。
【００３５】
又、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、これらの混合物等を用いてもよい。ソース電極１５及びドレイン電極１６の平均膜厚としては、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。
【００３６】
［電界効果型トランジスタの製造方法］
次に、図１に示す電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタの製造工程を例示する図である。
【００３７】
まず、図２（ａ）に示す工程では、ガラス基材等からなる基材１１を準備する。そして、基材１１上に、真空蒸着法等によりアルミニウム（Ａｌ）等からなる導電膜を形成し、形成した導電膜をフォトリソグラフィとエッチングによりパターニングして所定形状のゲート電極１２を形成する。基材１１の表面の清浄化及び密着性向上の点で、ゲート電極１２を形成する前に、酸素プラズマ、ＵＶオゾン、ＵＶ照射洗浄等の前処理が行われることが好ましい。基材１１、ゲート電極１２の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
【００３８】
ゲート電極１２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、スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、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が挙げられる。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示す工程では、基材１１上に、ゲート電極１２を被覆するゲート絶縁層１３を形成する。ゲート絶縁層１３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、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、原子層蒸着（ＡＬＤ）法等の真空プロセスや、ディップコーティング、スピンコート、ダイコート等の溶液プロセスにより成膜工程が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスが挙げられる。ゲート絶縁層１３の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
【００４０】
次に、図２（ｃ）に示す工程では、ゲート絶縁層１３上の全面に酸化物半導体層１４０を形成する。酸化物半導体層１４０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、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、原子層蒸着（ＡＬＤ）法等の真空プロセスや、ディップコーティング、スピンコート、ダイコート等の溶液プロセスにより成膜工程が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスが挙げられる。酸化物半導体層１４０は、例えばｎ型酸化物半導体から形成することができる。形成した酸化物半導体層１４０は結晶質と非晶質とが混在してもよい。
【００４１】
次に、図２（ｄ）に示す工程では、ゲート絶縁層１３上の全面に形成された酸化物半導体層１４０をフォトリソグラフィとウェットエッチングによりパターニングして所定形状にし、活性層１４を形成する。酸化物半導体層１４０をエッチングする際にはフッ酸系エッチング液を用いることができる。フッ酸系エッチング液はフッ化水素、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウムの少なくとも何れか一つを含むことが好ましい。これにより、エッチングレートを安定化することが可能となり、パターン作製の再現性を向上できる。
【００４２】
次に、図２（ｅ）に示す工程では、ゲート絶縁層１３上に、所定形状のソース電極１５及びドレイン電極１６を形成する。ゲート絶縁層１３の表面の清浄化及び密着性向上の点で、ソース電極１５及びドレイン電極１６を形成する前に、酸素プラズマ、ＵＶオゾン、ＵＶ照射洗浄等の前処理が行われることが好ましい。
【００４３】
ソース電極１５及びドレイン電極１６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、スパッタ法、真空蒸着法、ディップコーティング法、スピンコート法、ダイコート法等による成膜後、フォトリソグラフィによってパターニングする方法が挙げられる。他の例としては、インクジェット、ナノインプリント、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が挙げられる。ソース電極１５及びドレイン電極１６の材料や厚さは、前述の通り適宜選択することができる。
【００４４】
以上の工程により、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１０を作製できる。
【００４５】
このように、本実施の形態では、複合金属酸化物により形成されたゲート絶縁層上の酸化物半導体をパターニングする際に、フッ酸系エッチング液を用いてウェットエッチングを行う。フッ酸系エッチング液は、複合金属酸化物に対して選択的に酸化物半導体をエッチングできるため、ゲート絶縁層へのエッチングダメージを抑制可能となり、ゲート絶縁層が膜厚減少せず、良好な絶縁性を維持できる。その結果、良好な電気特性を備えた電界効果型トランジスタを実現できる。
【００４６】
〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態の変形例では、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の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００４７】
図３は、第１の実施の形態の変形例に係る電界効果型トランジスタを例示する断面図である。図３を参照するに、電界効果型トランジスタ１０Ａは、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果型トランジスタである。なお、電界効果型トランジスタ１０Ａは、本発明に係る半導体装置の代表的な一例である。
【００４８】
電界効果型トランジスタ１０Ａは、電界効果型トランジスタ１０（図１参照）とは層構造が異なっている。具体的には、電界効果型トランジスタ１０Ａは、基材１１と、基材１１上に形成されたゲート電極１２と、ゲート電極１２上に形成されたゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に形成されたソース電極１５及びドレイン電極１６と、ソース電極１５及びドレイン電極１６上並びにソース電極１５とドレイン電極１６との間に形成された活性層１４とを有している。
【００４９】
本発明に係る電界効果型トランジスタの層構造は、特に制限はなく、図１や図３に示す構造を、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５０】
なお、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の電界効果型トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極の形成後に、活性層の形成を行うことで製造できる。活性層の形成に用いるエッチング液等については第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
［実施例１］
実施例１では、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。
【００５２】
（ゲート電極の形成）
基材１１上に、厚み１００ｎｍとなるように真空蒸着法を用いてＡｌ膜を形成した。形成したＡｌ膜上にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、エッチングを行って、所定の形状のゲート電極１２を形成した。
【００５３】
（ゲート絶縁層の形成）
ゲート絶縁層形成用塗布液０．６ｍＬをゲート電極１２上へ滴下し、所定の条件でスピンコートした（５００ｒｐｍで５秒間回転させた後、３，０００ｒｐｍで２０秒間回転させ、５秒間で０ｒｐｍとなるように回転を止めた）。続いて、大気中で１２０℃１時間の乾燥処理後、Ｏ２雰囲気下で４００℃３時間の焼成を行った後、大気雰囲気下で５００℃１時間のアニールを行い、ゲート絶縁層１３として、表１の実施例１に記載の組成を有する常誘電体アモルファス酸化物膜を形成した。ゲート絶縁層１３の平均膜厚は、約１１０ｎｍであった。
【００５４】
（活性層の形成）
ゲート絶縁層１３上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、酸化物半導体層１４０となるＷをドーピングしたＭｇＩｎ２Ｏ４（ＩｎＭｇＷ酸化物）を５０ｎｍの膜厚で成膜した。ターゲットにはＭｇＩｎ１．９９Ｗ０．０１Ｏ４の組成を有する多結晶焼結体を用いた。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。これによって得られる酸化物半導体層１４０では、ＭｇＩｎ２Ｏ４中のＩｎに対しＷが０．５ｍｏｌ％の濃度で置換ドープされている。
【００５５】
なお、基材１１の温度制御は行わなかった。スパッタ中は基材１１の温度が自然に上昇するが、４０℃以下に保たれることがわかっている。すなわち、ＩｎＭｇＷＯ膜の成膜温度は、４０℃以下である。次に、形成した酸化物半導体層１４０上にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、フッ酸系エッチング液によるエッチングを行ってゲート絶縁層１３上に活性層１４を形成した。形成した活性層１４を更に大気中４００℃１時間で加熱処理した。
【００５６】
（ソース電極及びドレイン電極の形成）
ゲート絶縁層１３上及び活性層１４上に、真空蒸着法を用いて厚み１００ｎｍのソース電極１５及びドレイン電極１６を形成した。蒸着源にはＡｌを用いた。パターニングはメタルマスクを介して成膜することで行った。以上により、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が完成した。
【００５７】
［実施例２〜７］
実施例２〜７では、ゲート絶縁層１３の組成を表１のように変更した以外は実施例１と同様にして、ボトムゲート／トップコンタクト型の電界効果型トランジスタを作製した。
【００５８】
［実施例８〜１４］
実施例８〜１４では、活性層１４の形成において、ターゲット組成比がＩｎ：Ｌａ：Ｗ＝９９．５：５：０．５である酸化物焼結体ターゲットによりＩｎＬａＷＯ膜を形成した以外は実施例１〜７と同様にして、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。
【００５９】
（パターンの顕微鏡による検査）
実施例１〜１４について、ゲート絶縁層１３上に形成した酸化物半導体層１４０のパターン加工後（活性層１４を形成後）の検査として、酸化物半導体層１４０のパターン加工前後のゲート絶縁層１３の膜厚の減少の有無、及び絶縁性の確認を行った。
【００６０】
以下の表１では、酸化物半導体層１４０のエッチング前後でゲート絶縁層１３の膜厚の減少の有無、絶縁性の○×（良好な絶縁性を維持できた場合を○、良好な絶縁性を維持できなかった場合を×）、ゲート絶縁層１３上に形成した活性層１４のパターンの形状を○×（良好なパターンを形成できた場合を○、良好なパターンを形成できなかった場合を×）で示す。
【００６１】
【表１】
0006676990.tif 000002
表１より、実施例１〜１４の全てにおいて、活性層１４の形成工程におけるゲート絶縁層１３が膜厚減少せず、良好な絶縁性を維持できていたことがわかる。
【００６２】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムの例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００６３】
（表示素子）
第２の実施の形態に係る表示素子は、少なくとも、光制御素子と、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。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等が挙げられる。
【００６４】
駆動回路としては、第１の実施の形態に係る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。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。
【００６５】
第２の実施の形態に係る表示素子は、第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを有しているため、ゲート絶縁層１３が良好な絶縁性を維持しており、良好な電気特性を得ることができる。その結果、高品質の表示を行うことが可能となる。
【００６６】
（画像表示装置）
第２の実施の形態に係る画像表示装置は、少なくとも、第２の実施の形態に係る複数の表示素子と、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。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第２の実施の形態に係る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。
【００６７】
複数の配線は、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。
【００６８】
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。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。
【００６９】
第２の実施の形態に係る画像表示装置は、第１の実施の形態に係る電界効果型トランジスタを備えた表示素子を有しているため、高品質の画像を表示することが可能となる。
【００７０】
（システム）
第２の実施の形態に係るシステムは、少なくとも、第２の実施の形態に係る画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。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、画像データを前記画像表示装置に出力する。
【００７１】
システムは、第２の実施の形態に係る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。
【００７２】
以下、第２の実施の形態に係る表示素子、画像表示装置、及びシステムについて、具体的に説明する。
【００７３】
図４には、第２の実施の形態に係るシステムとしてのテレビジョン装置５００の概略構成が示されている。なお、図４における接続線は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００７４】
第２の実施の形態に係るテレビジョン装置５００は、主制御装置５０１、チューナ５０３、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）５０４、復調回路５０５、ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）デコーダ５０６、音声デコーダ５１１、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）５１２、音声出力回路５１３、スピーカ５１４、映像デコーダ５２１、映像・ＯＳＤ合成回路５２２、映像出力回路５２３、画像表示装置５２４、ＯＳＤ描画回路５２５、メモリ５３１、操作装置５３２、ドライブインターフェース（ドライブＩＦ）５４１、ハードディスク装置５４２、光ディスク装置５４３、ＩＲ受光器５５１、及び通信制御装置５５２等を備えている。
【００７５】
主制御装置５０１は、テレビジョン装置５００の全体を制御し、ＣＰＵ、フラッシュＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成されている。フラッシュＲＯＭには、ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム、及びＣＰＵでの処理に用いられる各種データ等が格納されている。又、ＲＡＭは、作業用のメモリである。
【００７６】
チューナ５０３は、アンテナ６１０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。ＡＤＣ５０４は、チューナ５０３の出力信号（アナログ情報）をデジタル情報に変換する。復調回路５０５は、ＡＤＣ５０４からのデジタル情報を復調する。
【００７７】
ＴＳデコーダ５０６は、復調回路５０５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。音声デコーダ５１１は、ＴＳデコーダ５０６からの音声情報をデコードする。ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）５１２は、音声デコーダ５１１の出力信号をアナログ信号に変換する。
【００７８】
音声出力回路５１３は、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）５１２の出力信号をスピーカ５１４に出力する。映像デコーダ５２１は、ＴＳデコーダ５０６からの映像情報をデコードする。映像・ＯＳＤ合成回路５２２は、映像デコーダ５２１の出力信号とＯＳＤ描画回路５２５の出力信号を合成する。
【００７９】
映像出力回路５２３は、映像・ＯＳＤ合成回路５２２の出力信号を画像表示装置５２４に出力する。ＯＳＤ描画回路５２５は、画像表示装置５２４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５３２やＩＲ受光器５５１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。
【００８０】
メモリ５３１には、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ−Ｖｉｓｕａｌ）データ等が一時的に蓄積される。操作装置５３２は、例えばコントロールパネル等の入力媒体（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５０１に通知する。ドライブＩＦ５４１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。
【００８１】
ハードディスク装置５４２は、ハードディスクと、このハードディスクを駆動するための駆動装置等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。光ディスク装置５４３は、光ディスク（例えば、ＤＶＤ）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。
【００８２】
ＩＲ受光器５５１は、リモコン送信機６２０からの光信号を受信し、主制御装置５０１に通知する。通信制御装置５５２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。
【００８３】
画像表示装置５２４は、一例として図５に示されるように、表示器７００、及び表示制御装置７８０を有している。表示器７００は、一例として図６に示されるように、複数（ここでは、ｎ×ｍ個）の表示素子７０２がマトリックス状に配置されたディスプレイ７１０を有している。
【００８４】
又、ディスプレイ７１０は、一例として図７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）、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）を有している。そして、走査線とデータ線とによって、表示素子７０２を特定することができる。
【００８５】
各表示素子７０２は、一例として図８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７５０と、この有機ＥＬ素子７５０を発光させるためのドライブ回路７２０とを有している。すなわち、ディスプレイ７１０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。又、ディスプレイ７１０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。
【００８６】
有機ＥＬ素子７５０は、一例として図９に示されるように、有機ＥＬ薄膜層７４０と、陰極７１２と、陽極７１４とを有している。
【００８７】
有機ＥＬ素子７５０は、例えば、電界効果型トランジスタの横に配置することができる。この場合、有機ＥＬ素子７５０と電界効果型トランジスタとは、同一の基材上に形成することができる。但し、これに限定されず、例えば、電界効果型トランジスタの上に有機ＥＬ素子７５０が配置されても良い。この場合には、ゲート電極に透明性が要求されるので、ゲート電極には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、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等の導電性を有する透明な酸化物が用いられる。
【００８８】
有機ＥＬ素子７５０において、陰極７１２には、Ａｌが用いられている。なお、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ａｌ−Ｌｉ合金、ＩＴＯ等を用いても良い。陽極７１４には、ＩＴＯが用いられている。なお、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性を有する酸化物、Ａｇ−Ｎｄ合金等を用いても良い。
【００８９】
有機ＥＬ薄膜層７４０は、電子輸送層７４２と発光層７４４と正孔輸送層７４６とを有している。そして、電子輸送層７４２に陰極７１２が接続され、正孔輸送層７４６に陽極７１４が接続されている。陽極７１４と陰極７１２との間に所定の電圧を印加すると発光層７４４が発光する。
【００９０】
又、図８に示すように、ドライブ回路７２０は、２つの電界効果型トランジスタ８１０及び８２０、コンデンサ８３０を有している。電界効果型トランジスタ８１０は、スイッチ素子として動作する。ゲート電極Ｇは、所定の走査線に接続され、ソース電極Ｓは、所定のデータ線に接続されている。又、ドレイン電極Ｄは、コンデンサ８３０の一方の端子に接続されている。
【００９１】
コンデンサ８３０は、電界効果型トランジスタ８１０の状態、すなわちデータを記憶しておくためのものである。コンデンサ８３０の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。
【００９２】
電界効果型トランジスタ８２０は、有機ＥＬ素子７５０に大きな電流を供給するためのものである。ゲート電極Ｇは、電界効果型トランジスタ８１０のドレイン電極Ｄと接続されている。そして、ドレイン電極Ｄは、有機ＥＬ素子７５０の陽極７１４に接続され、ソース電極Ｓは、所定の電流供給線に接続されている。
【００９３】
そこで、電界効果型トランジスタ８１０が「オン」状態になると、電界効果型トランジスタ８２０によって、有機ＥＬ素子７５０は駆動される。
【００９４】
表示制御装置７８０は、一例として図１０に示されるように、画像データ処理回路７８２、走査線駆動回路７８４、及びデータ線駆動回路７８６を有している。
【００９５】
画像データ処理回路７８２は、映像出力回路５２３の出力信号に基づいて、ディスプレイ７１０における複数の表示素子７０２の輝度を判断する。走査線駆動回路７８４は、画像データ処理回路７８２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７８６は、画像データ処理回路７８２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。
【００９６】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係るテレビジョン装置５００では、映像デコーダ５２１と映像・ＯＳＤ合成回路５２２と映像出力回路５２３とＯＳＤ描画回路５２５とによって画像データ作成装置が構成されている。
【００９７】
又、上記においては、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、液晶素子、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子であってもよい。
【００９８】
例えば、光制御素子が液晶素子の場合は、上記ディスプレイ７１０として、液晶ディスプレイ用いる。この場合においては、図１１に示されるように、表示素子７０３における電流供給線は不要となる。
【００９９】
又、この場合では、一例として図１２に示されるように、ドライブ回路７３０は、図８に示される電界効果型トランジスタ（８１０、８２０）と同様な１つの電界効果型トランジスタ８４０のみで構成することができる。電界効果型トランジスタ８４０では、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。又、ドレイン電極Ｄが液晶素子７７０の画素電極、及びコンデンサ７６０に接続されている。なお、図１２における符号７６２、７７２は、夫々コンデンサ７６０、液晶素子７７０の対向電極（コモン電極）である。
【０１００】
又、上記実施の形態では、システムがテレビジョン装置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い。要するに画像や情報を表示する装置として上記画像表示装置５２４を備えていれば良い。例えば、コンピュータ（パソコンを含む）と画像表示装置５２４とが接続されたコンピュータシステムであっても良い。
【０１０１】
又、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）等の携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像機器における表示手段に画像表示装置５２４を用いることができる。又、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５２４を用いることができる。更に、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５２４を用いることができる。
【０１０２】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、１０Ａ  電界効果型トランジスタ
１１  基材
１２  ゲート電極
１３  ゲート絶縁層
１４  活性層
１５  ソース電極
１６  ドレイン電極
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０４】
【特許文献１】特開２０１５‐１１１６５３号公報
【特許文献２】特許第５６３３３４６号
【図１】
0006676990.tif 000003
【図２】
0006676990.tif 000004
【図３】
0006676990.tif 000005
【図４】
0006676990.tif 000006
【図５】
0006676990.tif 000007
【図６】
0006676990.tif 000008
【図７】
0006676990.tif 000009
【図８】
0006676990.tif 000010
【図９】
0006676990.tif 000011
【図１０】
0006676990.tif 000012
【図１１】
0006676990.tif 000013
【図１２】
0006676990.tif 000014