(57)【要約】  ガリウムおよび酸素を含み、光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であり、３００Ｋにおけるホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度が３ｃｍ２／Ｖｓ以上である、酸化物半導体化合物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガリウムおよび酸素を含み、光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であり、３００Ｋにおけるホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度が３ｃｍ２／Ｖｓ以上である、酸化物半導体化合物。
【請求項２】
前記ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる電子密度Ｎの温度依然性を、以下の式で表したとき、
Ｎ＝Ｎ０ｅｘｐ（−Ｅａ／ｋＴ）      （１）式
Ｎ０が１０１６ｃｍ−３以上である、請求項１に記載の酸化物半導体化合物：
ここで、Ｔは測定温度（Ｋ）であり、ｋはボルツマン定数（ｅＶＫ−１）であり、Ｅａは活性化エネルギー（ｅＶ）である。
【請求項３】
前記活性化エネルギーＥａは０．０４ｅＶ以上である、請求項２に記載の酸化物半導体化合物。
【請求項４】
入射光エネルギー３．５ｅＶの吸収係数が１００００ｃｍ−１以下である請求項１乃至３のいずれか一つに記載の酸化物半導体化合物。
【請求項５】
さらに、亜鉛を含む、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の酸化物半導体化合物。
【請求項６】
全カチオン原子に対するガリウム原子の原子比は、３５％以上である、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の酸化物半導体化合物。
【請求項７】
実質的に、ガリウムと亜鉛との酸化物からなる、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の酸化物半導体化合物。
【請求項８】
ガリウム原子と亜鉛原子の全量に対するガリウム原子の原子比は、３５％〜９５％の範囲である、請求項７に記載の酸化物半導体化合物。
【請求項９】
非晶質である、請求項１乃至８のいずれか一つに記載の酸化物半導体化合物。
【請求項１０】
酸化物半導体化合物の層を含む半導体素子であって、
前記半導体素子は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、太陽電池、またはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）のいずれかであり、
前記層は、請求項１乃至９のいずれか一つに記載の酸化物半導体化合物で構成されることを特徴とする半導体素子。
【請求項１１】
前記半導体素子は、ＴＦＴであり、
前記層は、５ｃｍ２／Ｖｓ以上の電界効果移動度を有する、請求項１０に記載の半導体素子。
【請求項１２】
酸化物半導体化合物の層を含む半導体素子であって、
前記半導体素子は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であり、
前記層は、ガリウムおよび酸素を含み、光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であり、電界効果移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることを特徴とする半導体素子。
【請求項１３】
前記半導体素子は、基板と、該基板の上部に配置された前記層と、該層の上部に配置されたゲート電極と、前記層と接触するソース電極およびドレイン電極とを有し、
前記層は、前記基板の側において、遮光層で遮蔽されていない、請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項１４】
前記半導体素子は、基板と、該基板の上部に配置されたゲート電極と、該ゲート電極の上部に配置された前記層と、該層と接触するソース電極およびドレイン電極とを有し、
前記層は、前記基板および前記ゲート電極とは反対の側において、遮光層で遮蔽されていない、請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項１５】
積層体であって、
基板と、
該基板の上部に設置された酸化物半導体化合物の層と、
を有し、
前記層は、請求項１乃至９のいずれか一つに記載の酸化物半導体化合物で構成されることを特徴とする積層体。
【請求項１６】
さらに、前記基板と前記層との間に、バリア膜を有する、請求項１５に記載の積層体。
【請求項１７】
前記基板は、ガラス基板である、請求項１５または１６に記載の積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物半導体化合物、酸化物半導体化合物の層を備える半導体素子、および積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などの半導体素子における半導体材料として、シリコンが広く使用されてきた。【０００３】
最近では、金属カチオンを含む酸化物半導体の中には、光学バンドギャップが比較的広く、移動度が比較的大きい化合物が存在することが知られるようになり、そのような酸化物半導体を半導体素子に適用する試みがなされている。【０００４】
中でも、ＺｎＯおよびＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏなどの酸化物半導体は、透明である上、アモルファスシリコンや低温ポリシリコンに匹敵する特性を有し、次世代のＴＦＴへの適用が注目されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５８９０３０号明細書
【特許文献２】特開２００７−１１５９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、酸化物半導体化合物は、シリコンに代わる材料として、半導体素子への適用が期待されている。【０００７】
これらの酸化物半導体を液晶パネルの駆動素子として用いる場合、バックライトからの可視光や紫外線を含んだ外光を受ける可能性がある。また、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）パネルの駆動素子として用いる場合には、発光した光の照射を受ける可能性がある。このような状況で、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏなどの酸化物半導体は、リーク電流が増大し、液晶パネルやＯＬＥＤパネルのコントラスト低下などの不具合が生じることが知られている。このため、そのような酸化物半導体は、半導体素子内に、遮光層によって遮光されるようにして使用される必要がある（例えば、特許文献２）。【０００８】
酸化物半導体の光照射環境下におけるそのような特性変動を抑制することができれば、遮光層を設ける必要がなくなり、そのような酸化物半導体を有する半導体素子の構成自由度が飛躍的に高まることが予想される。【０００９】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、前述のような光照射によるリーク電流の発生を有意に抑制できる酸化物半導体化合物を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような酸化物半導体化合物の層を備える半導体素子および積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、ガリウムおよび酸素を含み、光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であり、３００Ｋにおけるホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度が３ｃｍ２／Ｖｓ以上である、酸化物半導体化合物が提供される。【００１１】
ここで、前記ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる電子密度Ｎの温度依存性を、以下の式で表したとき、
Ｎ＝Ｎ０ｅｘｐ（−Ｅａ／ｋＴ）      （１）式
Ｎ０は、１０１６ｃｍ−３以上であってもよい。ただし、Ｔは測定温度（Ｋ）であり、ｋはボルツマン定数（ｅＶＫ−１）であり、Ｅａは活性化エネルギー（ｅＶ）である。【００１２】
また、本発明では、酸化物半導体化合物の層を含む半導体素子であって、
前記半導体素子は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、太陽電池、またはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）のいずれかであり、
前記層は、前述のような特徴を有する酸化物半導体化合物で構成されることを特徴とする半導体素子が提供される。【００１３】
また、本発明では、酸化物半導体化合物の層を含む半導体素子であって、
前記半導体素子は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であり、
前記層は、ガリウムおよび酸素を含み、光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であり、電界効果移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることを特徴とする半導体素子が提供される。【００１４】
さらに、本発明では、積層体であって、
基板と、
該基板の上部に設置された酸化物半導体化合物の層と、
を有し、
前記層は、前述のような特徴を有する酸化物半導体化合物で構成されることを特徴とする積層体が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、前述のような光照射によるリーク電流の発生を有意に抑制できる酸化物半導体化合物を提供することが可能となる。また、本発明では、そのような酸化物半導体化合物の層を備える半導体素子および積層体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの断面を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による別の薄膜トランジスタの断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタを製造する際の一工程を模式的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタを製造する際の一工程を模式的に示した図である。
【図５】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタを製造する際の一工程を模式的に示した図である。
【図６】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタを製造する際の一工程を模式的に示した図である。
【図７】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタを製造する際の一工程を模式的に示した図である。
【図８】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタを製造する際の一工程を模式的に示した図である。
【図９】本発明の一実施形態による太陽電池の断面を模式的に示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態による有機発光ダイオードの断面を模式的に示した図である。
【図１１】第１のガラス基板サンプルにおいて得られたＸ線回折測定結果を示したチャートである。
【図１２】例１における第１の膜、例２における第２の膜、および例４における第４の膜において、吸収係数を示したグラフである。
【図１３】例１における第１の膜において、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られた移動度の温度依存性を示したグラフである。
【図１４】例１における第１の膜において、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られたキャリア密度の温度依存性を示したグラフである。
【図１５】第１のＴＦＴ素子の構成を概略的に示した断面図である。
【図１６】第１のＴＦＴ素子の特性評価に使用した白色ＬＥＤ光源の発光スペクトルを示した図である。
【図１７】第１のＴＦＴ素子の特性評価に使用した蛍光灯の発光スペクトルを示した図である。
【図１８】第１のＴＦＴ素子において得られた、白色ＬＥＤ光源による照射下での特性評価結果を示した図である。
【図１９】第１のＴＦＴ素子において得られた、蛍光灯による照射下での特性評価結果を示した図である。
【図２０】第２のガラス基板サンプルにおいて得られたＸ線回折測定結果を示したチャートである。
【図２１】例２における第２の膜において、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られた移動度の温度依存性を示したグラフである。
【図２２】例２における第２の膜において、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られたキャリア密度の温度依存性を示したグラフである。
【図２３】第２のＴＦＴ素子において得られた、白色ＬＥＤ光源による照射下での特性評価結果を示した図である。
【図２４】第３のＴＦＴ素子において得られた、蛍光灯による照射下での特性評価結果を示した図である。
【図２５】第３のＴＦＴ素子において得られた、蛍光灯による照射下での特性評価結果を示した図である。
【図２６】第４のＴＦＴ素子において得られた、白色ＬＥＤ光源による照射下での特性評価結果を示した図である。
【図２７】第４のＴＦＴ素子において得られた、蛍光灯による照射下での特性評価結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００１８】
（本発明の一実施形態による酸化物半導体化合物）
本発明の一実施形態では、ガリウムおよび酸素を含み、光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であり、３００Ｋにおけるホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度が３ｃｍ２／Ｖｓ以上である、酸化物半導体化合物（以下、「第１の化合物」という）が提供される。
【００１９】
ここで、本願において、材料の光学バンドギャップは、室温における値を意味し、以下の（２）式から把握することができる：
（αｈν）１／２  ∝  （ｈν−Ｅｇ）      （２）式
ここで、αは吸収係数であり、ｈはプランク定数であり、νは光の振動数であり、Ｅｇは光学バンドギャップである。
【００２０】
また、電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度および電子密度Ｎは、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる。
【００２１】
なお、電子密度Ｎの温度依存性は、（１）式のように表される：
Ｎ＝Ｎ０×ｅｘｐ（−Ｅａ／ｋＴ）      （１）式
ここで、ｋは、ボルツマン定数（ｅＶＫ−１）であり、Ｔは温度（Ｋ）であり、Ｎ０は定数であり、Ｅａは活性化エネルギー（ｅＶ）である。
【００２２】
第１の化合物の光学バンドギャップは、３．４ｅＶ以上である。光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であれば、可視光照射に対して、光学バンドギャップが可視光エネルギーより大きいため、リーク電流の増大を抑制できる。光学バンドギャップは、３．６ｅＶ以上が好ましく、３．７ｅＶ以上がさらに好ましい。光学バンドギャップが３．６ｅＶ以上の場合、可視光のみならず紫外光照射に対しても、リーク電流の増加を抑制できる。
【００２３】
また、電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度は、３ｃｍ２／Ｖｓ以上である。電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度が３ｃｍ２／Ｖｓ以上であれば、材料の欠陥準位が少ない。従って、この場合、光照射の際の欠陥準位によるキャリア生成を抑制でき、その結果、リーク電流の増加を抑えられる。また、半導体素子を形成した際に、電圧ロスが少ない。ホール移動度は、５ｃｍ２／Ｖｓ以上がより好ましく、５．５ｃｍ２／Ｖｓ以上がさらに好ましく、６ｃｍ２／Ｖｓ以上が特に好ましい。
【００２４】
また、（１）式におけるＮ０は、１０１６以上であることが好ましい。Ｎ０が１０１６ｃｍ−３以上であれば、酸化物半導体を液晶パネルなどの駆動素子として用いる場合、可視光照射環境下で負の電圧を印加させた際に、閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制でき、オフ動作をさせることができる。Ｎ０は１０１７ｃｍ−３以上が好ましく、１０１８ｃｍ−３以上がさらに好ましい。１０１８ｃｍ−３以上であれば、可視光のみならず紫外光照射環境下で負の電圧を印加させた際に、閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制できる。
【００２５】
活性化エネルギーＥａは、０．０４ｅＶ以上であることが好ましい。Ｎ０が１０１６ｃｍ−３以上の場合、活性化エネルギーＥａが０．０４ｅＶ以上とすることにより、可視光照射環境下で負の電圧を印加させた際に、閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制できる。
【００２６】
活性化エネルギーＥａは、０．１０ｅＶ以上が好ましく、０．１５ｅＶ以上がさらに好ましい。活性化エネルギーＥａが０．１５ｅＶ以上であれば、可視光のみならず紫外光照射環境下で負の電圧を印加させた際に、閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制できる。
【００２７】
また、第１の化合物が膜状である場合、その膜密度は、５．０ｇ／ｃｍ−３から５．４ｇ／ｃｍ−３が好ましい。膜密度が５．０ｇ／ｃｍ−３以上であれば、緻密な膜となり、高いホール（Ｈａｌｌ）移動度が得られる。好ましくは５．１ｇ／ｃｍ−３以上であり、より好ましくは５．２ｇ／ｃｍ−３以上である。
【００２８】
入射光エネルギー３．５ｅＶの吸収係数は、１００００ｃｍ−１以下であることが好ましい。入射光エネルギー３．５ｅＶの吸収係数が１００００ｃｍ−１以下であれば、光励起によるキャリア生成が減少するため、リーク電流が小さい。入射光エネルギー３．５ｅＶの吸収係数は、５０００ｃｍ−１以下がより好ましく、１０００ｃｍ−１以下がさらに好ましい。
【００２９】
このような第１の化合物を、ＴＦＴのような半導体素子に適用した場合、光照射によるリーク電流を抑制できる。また、比較的良好なスイッチング特性を得ることができる。
【００３０】
また、第１の化合物を備える半導体素子に対して、光照射環境下で負の電圧を印加させても（以下、そのような環境を「負電圧印加光照射環境」と称する）、半導体素子の電圧−電流特性に、変動が生じ難くなる。従って、第１の化合物を半導体素子に適用した場合、従来の遮光層のような追加の層が不要となり、構成の自由度を大きく高めることができる。
【００３１】
（本発明の一実施形態による酸化物半導体化合物の組成）
次に、第１の化合物の組成の一例について説明する。
【００３２】
第１の化合物は、ガリウムの他に、他の金属カチオンを含んでもよい。
【００３３】
そのような金属カチオンは、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、およびシリコン（Ｓｉ）の少なくとも一つであってもよい。これらの金属カチオンの中では、特に、亜鉛が好ましい。
【００３４】
また、第１の化合物がガリウム以外の金属カチオンも含む場合、全金属カチオンに対するガリウム原子の原子比は、３５％以上であることが好ましい。３５％以上であれば、可視光照射に対して、リーク電流の増大を抑制できる。また、閾値電圧の変動を抑制する。全金属カチオンに対するガリウム原子の原子比は、５０％以上であることがより好ましく、６０％以上であることがさらに好ましく、７０％以上であることが特に好ましい。７０％以上であれば、可視光のみならず紫外光照射環境下で負の電圧を印加させた際に、リーク電流の増大を抑制でき、閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制できる。全金属カチオンに対するガリウム原子の原子比は、９５％以下であることが好ましい。９５％以下であれば、光照射前の閾値電圧が低く、かつ、可視光のみならず紫外光照射環境下で負の電圧を印加させた際に、リーク電流の増大を抑制できる。また、閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制できる。
【００３５】
また、例えば、第１の化合物が、実質的にガリウムと亜鉛との酸化物で構成される場合、閾値電圧の上昇が抑えられるため好ましい。全金属カチオン（すなわちＧａ＋Ｚｎ）に対するガリウム原子の原子比は、３５％〜９５％の範囲であることが好ましい。３５％以上であれば、光照射前の閾値電圧が低く、かつ、可視光照射に対して、リーク電流の増大や閾値電圧の変動を抑制する。９５％以下であれば、閾値電圧の上昇が抑えられ、かつ、高い電界効果移動度を維持し、可視光照射に対して、リーク電流の増大や閾値電圧の変動を抑制する。Ｇａ＋Ｚｎに対するガリウム原子の原子比は、５０％以上であってもよく、７０％以上であってもよい。また、９０％以下であってもよく、８５％以下であってもよい。
【００３６】
ただし、実際には、第１の化合物には、上記記載には示されていない、不可避的材料（金属、半導体、および／または化合物）が含まれ得る。そのような不可避的材料の大部分は、第１の化合物の製造プロセス中に混入されるものと考えられる。「実質的にガリウムと亜鉛との酸化物で構成される」とは、ガリウムと亜鉛との酸化物以外の不可避的材料が含まれてもよいことを意味する。
【００３７】
なお、第１の化合物は、非晶質または非晶質の状態が支配的であってもよい。ここで、非晶質とは、Ｘ線回折測定で鋭いピークを与えない物質を意味する。具体的には、下記（３）式で表されるシェラーの式で求められる結晶子径（シェラー径）が６．０ｎｍ以下である。シェラー径Ｌは、シェラー定数をＫ、Ｘ線波長をλ、半値幅をβ、ピーク位置をθとすると、
Ｌ＝Ｋλ／（βｃｏｓθ）        （３）式
となる。例えば、Ｘ線波長λが０．１５４ｎｍのとき、シェラー定数Ｋは０．９となる。
【００３８】
また、「非晶質の状態が支配的である」とは、非晶質が体積割合で５０％より多く存在している状態を意味する。
【００３９】
第１の化合物が非晶質または非晶質の状態が支配的であれば、粒界の欠陥準位の影響が少なく、電気的特性のバラツキが小さくなる。第１の化合物は、微結晶であっても、非晶質と微結晶が混在する形態であってもよい。
【００４０】
ここで微結晶とは、シェラー径が６．０ｎｍより大きく、１００ｎｍより小さい結晶である。第１の化合物が微結晶であれば、導電性が向上するため好ましい。第１の化合物が非晶質と微結晶が混在する形態であれば、平滑性と導電性とがともに向上するため好ましい。
【００４１】
（本発明の一実施形態による酸化物半導体化合物の適用例）
前述のような特徴を有する第１の化合物は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、太陽電池、および有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）など、各種半導体素子に適用することができる。以下、図面を参照して、そのような半導体素子の一例について、具体的に説明する。
【００４２】
（薄膜トランジスタ）
図１には、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ（以下、「第１の素子」と称する）の断面を模式的に示す。
【００４３】
図１に示すように、第１の素子１００は、基板１１０の上に、バリア膜１２０、酸化物半導体層１３０、ゲート絶縁膜１４０、層間絶縁膜１５０、第１の電極（ソースまたはドレイン）１６０、第２の電極（ドレインまたはソース）１６２、ゲート電極１７０、およびパッシベーション膜１８０の各層が配置されて構成される。
【００４４】
基板１１０は、例えば、ガラス基板、セラミック基板、プラスチック基板、または樹脂基板などの絶縁基板である。また、基板１１０は、透明な基板であってもよい。
【００４５】
バリア膜１２０は、基板１１０と酸化物半導体層１３０の間に配置され、基板１１０と酸化物半導体層１３０のバックチャネル界面を形成する役割を有する。バリア膜１２０は、例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、およびアルミナなどで構成される。なお、バリア膜１２０は必須の構成ではなく、不要な場合、省略してもよい。
【００４６】
ゲート絶縁膜１４０は、例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、およびアルミナなど、無機絶縁材料で構成される。層間絶縁膜１５０も同様である。
【００４７】
第１および第２の電極１６０、１６２、ならびにゲート電極１７０は、例えばアルミニウム、銅および銀のような金属、または他の導電性材料で構成される。
【００４８】
パッシベーション膜１８０は、素子を保護する役割を有し、例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、およびアルミナなどで構成される。
【００４９】
ここで、第１の素子１００において、酸化物半導体層１３０は、前述の特徴を有する第１の化合物で構成される。
【００５０】
従来のＴＦＴでは、酸化物半導体層として、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏなどの化合物が使用されてきた。
【００５１】
しかしながら、この化合物は、前述のように、光照射下では、リーク電流が増大する。また、この化合物は、負電圧印加光照射環境下では、リーク電流の増大のみならず、閾値電圧のマイナス方向へのシフトも生じる場合があり、このためオフ動作ができなくなる場合がある。
【００５２】
このため、従来のＴＦＴでは、図１に示した構成において、基板１１０が透明な場合、酸化物半導体層１３０に光が照射されないよう、酸化物半導体層１３０の下側、例えば基板１１０とバリア膜１２０の間に、遮光層を設置する必要がある。また、ゲート電極１７０のサイズによっては、酸化物半導体層１３０の上側にも、酸化物半導体層１３０に光が照射されないよう、別の遮光層を設置する必要がある。ここで、遮光層とは、金属または樹脂で構成されるパターン層であって、半導体素子の電極と電気的に接続されておらず、入射光を遮る層を意味する。
【００５３】
このような遮光層の設置は、素子の構造を複雑にし、素子の製造プロセスを煩雑にするだけでなく、半導体素子の構成の自由度を著しく制約することになるという問題がある。
【００５４】
これに対して、第１の素子１００では、酸化物半導体層１３０として、前述の特徴を有する第１の化合物が適用される。この場合、第１の素子１００を負電圧印加光照射環境下で使用しても、特性の変動を有意に抑制することができる。
【００５５】
従って、第１の素子１００では、従来のような遮光層を追加する必要がなくなり、素子の構造、および製造プロセスを単純化することができる。また、これにより、第１の素子１００では、構成の自由度を有意に高めることが可能になる。
【００５６】
第１の素子１００に、波長５５０ｎｍの光を基板１１０の下側から基板１１０に対して垂直に入射させる場合において、入射光の強度を１００としたときに、入射光が基板１１０および酸化物半導体層１３０、およびゲート絶縁膜１４０を透過し、ゲート電極１７０により反射され、ゲート絶縁膜１４０、酸化物半導体層１３０、および基板１１０を透過した反射光の強度は、６０以上が好ましい。反射光の強度は６５以上がより好ましく、７０以上がさらに好ましい。
【００５７】
第１の素子１００において、酸化物半導体層１３０の電界効果移動度および閾値電圧は、第１の素子１００の飽和領域で次の（４）式から求められる：
Ｉｄ＝α×μＣｏｘ×１／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）２        （４）式

ここで、Ｉｄはドレイン電流、μは電界効果移動度、Ｃｏｘはゲート電極１７０と酸化物半導体層１３０で形成される単位面積当たりの静電容量、Ｖｇｓはゲート電極１７０とソース電極との間の電圧、Ｖｔｈは閾値電圧を表す。αは、例えば酸化物半導体層１３０に電流が流れる長さをＬ、幅をＷとしたとき、Ｗ／Ｌと表せる。
【００５８】
電界効果移動度は、上述のホール（Ｈａｌｌ）移動度と同様に、一定電界中でのキャリアの速度に比例し、電界効果移動度とホール（Ｈａｌl）移動度には相関がある。電界効果移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上であれば、材料の欠陥準位が少ない。従って、この場合、光照射の際の欠陥準位によるキャリア生成を抑制でき、その結果、リーク電流の増加を抑えられる。また、半導体素子を形成した際に、電圧ロスが少ない。
【００５９】
また、酸化物半導体層１３０の電界効果移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上であれば、酸化物半導体層１３０の３００Ｋにおけるホール（Ｈａｌｌ）測定により得られる電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度は３ｃｍ２／Ｖｓ以上となる。
【００６０】
酸化物半導体層１３０の電界効果移動度は、５．０ｃｍ２／Ｖｓ以上が好ましい。酸化物半導体層１３０の光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上、かつ、電界効果移動度が５．０ｃｍ２／Ｖｓ以上の場合、光照射環境あるいは負電圧印加光照射環境における、リーク電流の増大を抑制できる。電界効果移動度は、６．０ｃｍ２／Ｖｓ以上が好ましく、８．０ｃｍ２／Ｖｓ以上がより好ましい。
【００６１】
閾値電圧は２０Ｖ以下が好ましい。例えば、ゲート絶縁膜を膜厚が７５ｎｍ〜１５０ｎｍのＳｉＯｘとすることにより、閾値電圧を２０Ｖ以下にすることができる。
【００６２】
酸化物半導体層１３０の光学バンドギャップが３．４ｅＶ以上であり、ゲート絶縁膜がＳｉＯｘであり、膜厚が７５ｎｍ〜１５０ｎｍの場合、閾値電圧を２０Ｖ以下とすることで、光照射環境あるいは負電圧印加光照射環境におけるリーク電流の増大や閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制することができる。
【００６３】
これらの効果を得るためには、閾値電圧は２０Ｖ以下が好ましく、１０Ｖ以下がより好ましい。また、オンオフ比は、１０８〜１０１０が好ましい。オンオフ比が１０８以上であれば液晶パネルやＯＬＥＤパネルでクロストークの画面が得られる。オンオフ比は、１０９以上がより好ましい。
【００６４】
酸化物半導体層１３０は、パルスレーザーデポジション法やスパッタ法によって作製される。これらの製法を用いることにより、欠陥の少ない膜が得られ、深いドナー準位においてもキャリア生成が可能となり、閾値電圧は２０Ｖ以下となり、電界効果移動度は５．０〜８．０ｃｍ２／Ｖｓとなる。一方で、光照射環境または負電圧印加光照射環境において、欠陥準位起因のキャリア生成が抑制されることなどにより、リーク電流の増大や閾値電圧のマイナス方向へのシフトを抑制することができる。
【００６５】
なお、図１に示した第１の素子１００の例では、酸化物半導体層１３０は、基板１１０とゲート電極１７０の間に配置される。
【００６６】
しかし、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の別の例として、図２に示すような、いわゆる逆スタガー型の構成も考えられる。
【００６７】
図２に示すように、このＴＦＴ１００Ａは、基板１１０Ａの上に、バリア膜１２０Ａ、ゲート電極１７０Ａ、ゲート絶縁膜１４０Ａ、酸化物半導体層１３０Ａ、第１の電極（ソースまたはドレイン）１６０Ａ、第２の電極（ドレインまたはソース）１６２Ａ、およびパッシベーション膜１８０Ａの各層が配置されて構成される。
【００６８】
このような構成においても、酸化物半導体層１３０Ａの第１の電極１６０Ａおよび第２の電極１６２Ａに被覆されていない部分に対して、遮光をする必要がない。
【００６９】
ＴＦＴ１００Ａに、波長５５０ｎｍの光をパッシベーション膜１８０Ａの上側からパッシベーション膜１８０Ａに対して垂直に入射させる場合において、入射光の強度を１００としたときに、入射光がパッシベーション膜１８０Ａ、酸化物半導体層１３０Ａ、およびゲート絶縁膜１４０Ａを透過し、ゲート電極１７０Ａにより反射され、ゲート絶縁膜１４０Ａ、酸化物半導体層１３０Ａ、およびパッシベーション膜１８０Ａを透過した反射光の強度は、６０以上が好ましい。反射光の強度は６５以上がより好ましく、７０以上がさらに好ましい。
【００７０】
（薄膜トランジスタの製造方法）
次に、図３〜図８を参照して、図１に示したような第１の素子１００の製造方法について説明する。
【００７１】
第１の素子１００を製造する際には、まず、基板１１０が準備される。
【００７２】
前述のように、基板１１０は、例えば、ガラス基板、セラミック基板、プラスチック（例えば、ポリカーボネートまたはポリエチレンテレフタレート）基板、または樹脂基板などの透明絶縁基板であってもよい。基板１１０は、十分に洗浄される。
【００７３】
次に、必要な場合、基板１１０の一方の表面に、バリア膜１２０が形成される。
【００７４】
バリア膜１２０は、前述のように、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、およびアルミナなどで構成されてもよい。あるいは、バリア膜１２０として、酸化亜鉛のような、紫外線吸収機能を有する材料を使用してもよい。この場合、第１の素子１００に進入する紫外光を吸収することができる。
【００７５】
バリア膜１２０の形成方法は、特に限られない。バリア膜１２０は、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジション法、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、およびプラズマＣＶＤ法など、各種成膜技術を用いて成膜してもよい。バリア膜１２０の膜厚は、１０ｎｍから５００ｎｍの範囲が好ましい。
【００７６】
なお、前述のように、バリア膜１２０は、必要な際に設置される層であり、省略されてもよい。
【００７７】
次に、バリア膜１２０（または基板１１０）の上に、酸化物半導体層１３０が形成される。
【００７８】
酸化物半導体層１３０は、前述の第１の化合物で構成される。酸化物半導体層１３０の形成方法は、特に限られない。例えば、酸化物半導体層１３０は、スパッタ法、パルスレーザーデポジション法、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、およびプラズマＣＶＤ法など、各種成膜技術を用いて成膜してもよい。
【００７９】
なお、酸化物半導体層１３０の成膜は、バリア膜１２０の成膜に使用される装置を用いて、バリア膜１２０の成膜と連続して実施してもよい。
【００８０】
酸化物半導体層１３０の膜厚は、１０ｎｍから９０ｎｍの範囲が好ましい。膜厚が１０ｎｍ以上であれば、十分な蓄積電子層が形成できる。酸化物半導体層１３０の膜厚は、２０ｎｍ以上がより好ましく、３０ｎｍ以上がさらに好ましい。酸化物半導体層１３０の膜厚が９０ｎｍ以下であれば、膜厚方向の電圧消費が無視できる。酸化物半導体層１３０の膜厚は、８０ｎｍ以下がより好ましく、６０ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００８１】
次に、酸化物半導体層１３０がパターン処理され、酸化物半導体層１３０の所望のパターンが形成される。
【００８２】
パターン処理の方法としては、一般的な方法、例えば、マスク成膜法およびリフトオフ法などが挙げられる。また、酸化物半導体層１３０を成膜した後に、上部に島状のレジストパターンを配置し、これをマスクとして酸化物半導体層１３０をエッチングする方法も考えられる。
【００８３】
酸化物半導体層１３０をエッチングする場合、エッチャントとして、塩酸水溶液、ＥＤＴA（エチレンジアミン４酢酸）水溶液、およびＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）水溶液などが適用できる。
【００８４】
酸化物半導体層１３０は、パターン処理後、アニールすることが好ましい。アニール雰囲気は、大気、減圧、酸素、水素、窒素、アルゴン、ヘリウム、およびネオンのような不活性ガス、ならびに水蒸気などから選択される。アニール温度は、１００℃から４００℃が好ましい。アニール温度が１００℃以上であれば、５ｃｍ２／Ｖｓ以上の電界効果移動度が得られる。４００℃以下であれば、酸化物半導体層１３０の電界効果移動度が均一になる。アニール温度は、３５０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。
【００８５】
図３には、基板１１０の上に、バリア膜１２０と、パターン化された酸化物半導体層１３０とが配置された状態を、模式的に示す。
【００８６】
なお、図３に示したような途中段階の部材、すなわち基板１１０の上に酸化物半導体層１３０を有する積層体は、第１の素子１００の他にも、様々な分野において、各種装置および素子用の中間体として、利用することができる。
【００８７】
そのような積層体は、バリア膜１２０を有しても有さなくてもよく、酸化物半導体層１３０がパターン化されていてもされていなくてもよい。
【００８８】
次に、図４に示すように、酸化物半導体層１３０の上に、絶縁膜１３８と、導電膜１６８とが設置される。
【００８９】
絶縁膜１３８は、後にゲート絶縁膜１４０となる材料で構成される。例えば、絶縁膜１３８は、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、およびアルミナなどで構成されてもよい。絶縁膜１３８は、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジション法、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、およびプラズマＣＶＤ法などの成膜技術を用いて成膜してもよい。
【００９０】
絶縁膜１３８の厚さは、３０ｎｍから６００ｎｍが好ましい。絶縁膜１３８の厚さが３０ｎｍ以上であれば、ゲート電極１７０と酸化物半導体層１３０との間、ゲート電極１７０と第１の電極（ソースまたはドレイン）１６０との間、またはゲート電極１７０と第２の電極（ドレインまたはソース）１６２との間の短絡が抑制される。絶縁膜１３８の厚さが６００ｎｍ以下であれば、高いオン電流が得られる。絶縁膜１３８の厚さは、５０ｎｍ以上がより好ましく、１５０ｎｍ以上がさらに好ましい。また、絶縁膜１３８の厚さは、５００ｎｍ以下がより好ましく、４００ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００９１】
一方、導電膜１６８は、後にゲート電極１７０となる材料で構成される。例えば、導電膜１６８は、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミ（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）またはそれらを含む複合材料および／または合金で構成されてもよい。導電膜１６８は、積層膜であってもよい。
【００９２】
なお、第１の素子１００では、前述のように、酸化物半導体層１３０を遮光する必要がないため、導電膜１６８として、透明導電膜を使用してもよい。そのような透明導電膜としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ）、ＺｎＯ、ＡＺＯ（Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ）、ＧＺＯ（Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、およびＳｎＯ２が挙げられる。
【００９３】
導電膜１６８は、スパッタ法および蒸着法など、従来の成膜方法により成膜されてもよい。また、絶縁膜１３８と導電膜１６８は、同一成膜装置で連続的に成膜されてもよい。
【００９４】
導電膜１６８の膜厚は、３０ｎｍから６００ｎｍが好ましい。導電膜１６８の膜厚が３０ｎｍ以上であれば、低抵抗が得られ、膜厚が６００ｎｍ以下であれば、導電膜１６８と第１の電極（ソースまたはドレイン）１６０との間、または導電膜１６８と第２の電極（ドレインまたはソース）１６２との間の短絡が抑制される。導電膜１６８の膜厚は、５０ｎｍ以上がより好ましく、１５０ｎｍ以上がさらに好ましい。導電膜１６８の膜厚は、５００ｎｍ以下がより好ましく、４００ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００９５】
次に、図５に示すように、絶縁膜１３８および導電膜１６８がパターン処理され、これにより、ゲート絶縁膜１４０およびゲート電極１７０がそれぞれ形成される。
【００９６】
絶縁膜１３８および導電膜１６８のパターン処理には、一般的なＴＦＴアレイプロセスで用いられる方法、すなわちフォトリソグラフィプロセス／エッチングプロセスの組み合わせが使用されてもよい。
【００９７】
両層のパターン処理が完了した後、上面視、酸化物半導体層１３０のゲート電極１７０から突出している突出部分１３２（図５参照）に対して、電気抵抗を低下させる処理（低抵抗下処理）を実施してもよい。そのような低抵抗化処理は、例えば、突出部分１３２に水素プラズマ処理を行う方法、または突出部分１３２に水素イオン注入を行う方法などにより、実施することができる。
【００９８】
突出部分１３２の低抵抗化処理により、ＴＦＴのオン抵抗を低減することが可能になる。
【００９９】
次に、積層膜の上に層間絶縁膜１５０が形成される。層間絶縁膜１５０は、前述のように、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、およびアルミナなどで構成されてもよい。層間絶縁膜１５０は、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジション法、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、およびプラズマＣＶＤ法などの一般的な成膜技術により成膜される。
【０１００】
なお、図６に示すように、層間絶縁膜１５０は、ゲート電極１７０の両側において、酸化物半導体層１３０の突出部分１３２の一部が露出するように、パターン処理される。そのような層間絶縁膜のパターン処理には、一般的なフォトリソグラフィプロセス／エッチングプロセスの組み合わせが使用されてもよい。
【０１０１】
次に、図７に示すように、第１の電極１６０および第２の電極１６２が設置、パターン化される。第１および第２の電極１６０、１６２は、それぞれ、例えばドレイン電極およびソース電極であり、あるいはその逆である。
【０１０２】
第１の電極１６０および第２の電極１６２は、酸化物半導体層１３０の前記突出部分１３２の少なくとも一部とオーミック接触するように設置、パターン化される。第１の電極１６０および第２の電極１６２のパターン処理には、一般的なフォトリソグラフィプロセス／エッチングプロセスの組み合わせが使用されてもよい。
【０１０３】
第１の電極１６０および第２の電極１６２は、クロム、モリブデン、アルミ、銅、銀、タンタル、チタン、またはそれらを含む複合材料および／または合金であってもよい。また、第１の電極１６０および第２の電極１６２は、積層膜であってもよい。あるいは、第１の電極１６０および第２の電極１６２は、ゲート電極１７０と同様、透明導電膜とすることも可能である。
【０１０４】
次に、図８に示すように、積層膜を覆うように、パッシベーション膜１８０が形成される。パッシベーション膜１８０は、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナなどで構成されてもよい。
【０１０５】
パッシベーション膜１８０は、スパッタ法、パルスレーザーデポジション法、常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの成膜技術を用いて成膜してもよい。
【０１０６】
パッシベーション膜１８０の厚さは、３０ｎｍから６００ｎｍが好ましい。パッシベーション膜１８０の厚さが３０ｎｍ以上であれば、露出している電極を被覆でき、６００ｎｍ以下であれば、膜応力による基板１１０のたわみが小さい。パッシベーション膜１８０の厚さは、５０ｎｍ以上がより好ましく、１５０ｎｍ以上がさらに好ましい。また、パッシベーション膜１８０の厚さは５００ｎｍ以下がより好ましく、４００ｎｍ以下がさらに好ましい。
【０１０７】
以上の工程を経て、第１の素子１００を製造することができる。
【０１０８】
なお、上記製造方法は、単なる一例であって、第１の素子１００は、その他の方法で製造されてもよいことは当業者には明らかである。例えば、第１の素子１００により、液晶または有機エレクトロルミネッセントアレイを駆動する際には、上記膜の他に、補助容量配線、端子、および／または電流補償回路などが形成される場合がある。
【０１０９】
（太陽電池）
次に、図９を参照して、本発明の一実施形態による太陽電池の構成について説明する。
【０１１０】
図９には、本発明の一実施形態による太陽電池（以下、「第２の素子」と称する）の断面を模式的に示す。
【０１１１】
図９に示すように、第２の素子２００は、支持体２１０の上に、シリコン層２２０、酸化物半導体層２３０、および電極層２４０の各層が配置されて構成される。
【０１１２】
支持体２１０は、上部に各層を支持する役割を有する。支持体２１０は、例えば、ガラス基板、セラミック基板、プラスチック（例えば、ポリカーボネートまたはポリエチレンテレフタレート）基板、または樹脂基板などの透明絶縁基板で構成されてもよい。
【０１１３】
電極層２４０は、金属などの導電性材料で構成される。
【０１１４】
なお、第２の素子２００の製造方法は、前述の第１の素子１００の製造方法を参照することにより、容易に把握することができる。従って、ここでは、第２の素子２００の製造方法の記載を省略する。
【０１１５】
ここで、第２の素子２００において、酸化物半導体層２３０は、前述の第１の化合物で構成される。
【０１１６】
従って、第２の素子２００においても、前述のような効果、すなわち第２の素子２００を負電圧印加光照射環境下で使用しても、特性の変動を有意に抑制することができるという効果を得ることができる。
【０１１７】
（有機発光ダイオード）
次に、図１０を参照して、本発明の一実施形態による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の構成について説明する。
【０１１８】
図１０には、本発明の一実施形態によるＯＬＥＤ（以下、「第３の素子」と称する）の断面を模式的に示す。
【０１１９】
図１０に示すように、第３の素子３００は、基板３１０の上に、第１の電極（陰極）３２０、酸化物半導体層３３０、有機層３４０、および第２の電極（陽極）３５０の各層がこの順に配置されて構成される。
【０１２０】
基板３１０は、上部に各層を支持する役割を有する。基板３１０は、例えば、ガラス基板、セラミック基板、プラスチック（例えば、ポリカーボネートまたはポリエチレンテレフタレート）基板、または樹脂基板などの透明絶縁基板で構成されてもよい。
【０１２１】
酸化物半導体層３３０は、電子注入層または電子輸送層としての機能を有する。
【０１２２】
有機層３４０は、有機発光層の他、電子注入層、電子輸送層、有機発光層、ホール輸送層、およびホール注入層などを含んでもよい。ただし、有機発光層以外の各層は不要な場合、省略してもよい。
【０１２３】
なお、図１０の例では、基板３１０の側が光取り出し面となっている。従って、基板３１０は透明基板であり、第１の電極３２０は透明電極であり、酸化物半導体層３３０は透明層である。
【０１２４】
このような第３の素子３００の製造方法は、前述の第１の素子１００の製造方法を参照することにより、容易に把握することができる。従って、ここでは、第３の素子３００の製造方法の記載を省略する。
【０１２５】
ここで、第３の素子３００において、酸化物半導体層３３０は、前述の第１の化合物で構成される。
【０１２６】
従って、第３の素子３００においても、前述のような効果、すなわち第３の素子３００を負電圧印加光照射環境下で使用しても、特性の変動を有意に抑制することができるという効果を得ることができる。
【０１２７】
以上、ＴＦＴ、太陽電池、およびＯＬＥＤを例に、第１の化合物の適用形態について説明した。
【０１２８】
しかしながら、これらは単なる一例であって、第１の化合物が、その他の装置または素子に適用され得ることは当業者には明らかである。そのような素子としては、例えば、メモリー素子などが挙げられる。
【実施例】
【０１２９】
次に、本発明の実施例について説明する。【０１３０】
（例１）
（第１の膜の評価）
以下の方法で、カチオンとしてＧａおよびＺｎを含む酸化物半導体化合物を成膜し、その特性を評価した。【０１３１】
まず、パルスレーザーデポジション用ペレットを作製した。【０１３２】
このペレットは、以下のように作製した。Ｇａ２Ｏ３粉末（高純度化学社製）と、ＺｎＯ粉末（高純度化学社製）とを、カチオン原子％比率でＧａ：Ｚｎ＝７０：３０となるよう秤量し、これらの粉末を乳鉢で混合した。混合粉末から、圧粉体を形成した。【０１３３】
この圧粉体を、大気雰囲気下、１４００℃で５時間焼成し、直径１５ｍｍ、高さ８ｍｍのペレット（以下、「第１のペレット」という）を得た。【０１３４】
第１のペレットを用いて、パルスレーザーデポジション法により、基板に薄膜を成膜した。基板には、ガラス基板（ＡＮ１００：旭硝子社製）および石英ガラス基板の２種類のものを使用した。【０１３５】
成膜は、基板を収容した真空チャンバ内のペレットホルダーに第１のペレットを取り付け、このペレットにレーザーパルスを照射することにより実施した。レーザーには、波長が２４８ｎｍのＫｒＦレーザー（ＣＯＨＥＲＥＮＴ社製  ＣＯＭＰＬＥＸ  ＰＲＯ  １１０F）を用いた。入力パワーは６０ｍＪとし、繰り返し周波数は、１０Ｈｚとした。なお、チャンバ内は酸素雰囲気とし、酸素分圧を５Ｐａとした。基板温度は２６℃に設定した。【０１３６】
これにより、基板上に、厚さ１５０ｎｍのＧａ、Ｚｎを含む酸化膜が形成された。【０１３７】
その後、２００℃の真空環境（３×１０−３Ｐａ）下で１時間、基板をアニールした。これにより、酸化膜を有するガラス基板（以下、「第１のガラス基板サンプル」と称する）、および酸化膜を有する石英ガラス基板（以下、「第１の石英ガラス基板サンプル」と称する）が得られた。【０１３８】
酸化膜中のＧａとＺｎの比率を調べるため、第１のガラス基板サンプルを用いて、蛍光Ｘ線分析を行った。分析には、蛍光Ｘ線測定装置（ＺＳＸ１００ｅ：リガク社製）を用いた。【０１３９】
分析の結果、ＧａとＺｎの比率は、第１のペレットの組成と同様であった。すなわち、酸化膜の組成は、Ｇａ：Ｚｎ＝７０：３０（原子比）であった。以降、上記成膜方法で得られた酸化膜を、「第１の膜」と称する。なお、第１の膜の組成は、Ｇａ０．７Ｚｎ０．３Ｏｘで表される。【０１４０】
次に、第１の膜の結晶性および光学バンドギャップの評価を行った。【０１４１】
結晶性の評価は、第１のガラス基板サンプルのＸ線回折測定により実施した。測定装置には、リガク社製のＳｍａｒｔ  Ｌａｂ（９ｋＷ）を使用した。【０１４２】
図１１には、第１のガラス基板サンプルにおいて得られたＸ線回折測定結果を示す。この結果から、第１のガラス基板サンプルでは、ブロードなハローパターンのみが認められることがわかる。前述の（３）式から得られるシェラー径は、１．５ｎｍであり、第１の膜は、非晶質であることが確認された。【０１４３】
次に、第１の石英ガラス基板サンプルを用いて、光学バンドギャップの評価を行った。【０１４４】
まず、分光光度計（Ｕ−４１００：日立製作所製）を用いて、第１の石英ガラス基板サンプルの透過率Ｔ（％）および反射率Ｒ（％）を測定した。【０１４５】
これらの測定結果から、以下の（５）式を用いて、第１の膜の吸収係数αを算出した：
吸収係数α＝−１／ｄ×ｌｎ（Ｔ／（１００−Ｒ））      （５）式
ここで、ｄは、第１の石英ガラス基板サンプルに含まれる第１の膜の厚さである。また、石英ガラス基板の吸収係数は無視できるほど小さい。【０１４６】
図１２には、（５）式により算出された第１の膜の吸収係数を示す。第１の膜の入射光エネルギー３．５ｅＶの吸収係数は、９９０ｃｍ−１であった。【０１４７】
第１の膜が非晶質の場合、吸収係数αと光のエネルギーの関係は次式で与えられる：
（αｈν）１／２  ∝  （ｈν−Ｅｇ）      （６）式
ここで、ｈはプランク定数であり、νは光の振動数であり、Ｅｇは光学バンドギャップである。【０１４８】
従って、αｈνの平方根がｈνと直線関係にある場合、この（６）式から、第１の膜の光学バンドギャップを算定することができる。第１の膜の光学バンドギャップは、３．７６ｅＶであった。【０１４９】
次に、前述の第１の石英ガラス基板サンプルのホール（Ｈａｌｌ）測定により、第１の膜のキャリア密度と移動度を評価した。【０１５０】
ホール（Ｈａｌｌ）測定の前に、第１の石英ガラス基板サンプルの第１の膜の４隅に、厚さ５０ｎｍのＡｌパターン（２ｍｍ×２ｍｍ）を形成し、電極として使用した。【０１５１】
ホール（Ｈａｌｌ）測定には、ホール測定装置（ＲｅｓｉＴｅｓｔ８３００；東陽テクニカ社製）を使用した。磁場強度は０．３４Ｔとし、電流値の測定には、自動設定モードを使用した。測定は、１６０Ｋ〜３００Ｋまでの温度範囲で１０Ｋ毎に行った。【０１５２】
図１３には、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られた電子のホール（Ｈａｌｌ）移動度の温度依存性を示す。また、図１４には、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られたキャリア密度の温度依存性を示す。なお、いずれの場合も、キャリアは電子であった。【０１５３】
図１３および図１４から、キャリア（電子）移動度およびキャリア（電子）濃度ともに、アレニウス則によく従うことがわかる。３００Ｋでのキャリア（電子）移動度は、６．９ｃｍ２／Ｖｓであった。【０１５４】
得られたキャリア（電子）密度Ｎの温度依存性から、前述の（１）式に基づき、Ｎ０および活性化エネルギーＥａを求めたところ、Ｎ０＝１．５×１０１８ｃｍ−３となり、活性化エネルギーＥａ＝０．１６ｅＶとなった。【０１５５】
また、Ｒｉｇａｋｕ社製Ｓｍａｒｔｌａｂを用いて、ＸＲＲ法により第１の膜の膜密度を測定した。その結果、膜密度は５．２５ｇ／ｃｍ３であった。【０１５６】
（第１のＴＦＴサンプルの作製）
次に、以下の方法により、ＴＦＴ素子（以下、「第１のＴＦＴサンプル」という）を作製した。【０１５７】
図１５には、第１の第１のＴＦＴサンプルの断面構成を模式的に示す。【０１５８】
図１５に示すように、第１のＴＦＴサンプル４００は、シリコン基板４１０と、熱酸化膜４２０と酸化物半導体層４３０と、ドレイン電極４４０およびソース電極４５０とを有する。【０１５９】
第１のＴＦＴサンプル４００を作製するため、まず、熱酸化膜４２０付きシリコン基板４１０（１３ｍｍ×１３ｍｍ）を用意した。シリコン基板４１０は、ｎ型であり、０．００１Ωｃｍの比抵抗を有する。熱酸化膜４２０は、シリコン基板４１０を酸化させることにより形成した。熱酸化膜４２０の厚さは、１５０ｎｍである。【０１６０】
なお、シリコン基板４１０は、第１のＴＦＴサンプル４００のゲート電極として用い、熱酸化膜４２０は、第１のＴＦＴサンプル４００のゲート絶縁膜として用いた。【０１６１】
次に、熱酸化膜４２０上にフォトレジストを設置した。また、一般的なフォトリソグラフィ法により、このフォトレジストをパターン処理した。フォトレジストのパターンは、中央部に、縦９００μｍ×横（図１５のＸ方向の長さ）３００μｍの矩形状の抜け領域を有する形状とした。【０１６２】
次に、フォトレジストをマスクとして、パルスレーザーデポジション法により、熱酸化膜４２０上に酸化物半導体層を形成した。【０１６３】
酸化物半導体層は、ＧａとＺｎの酸化物を含む層とし、前述の（第１の膜の評価）の欄で示した成膜条件で成膜した。ただし、酸化物半導体層の厚さは、５０ｎｍとした。【０１６４】
その後、シリコン基板４１０をアセトン中に浸漬し、５分間超音波洗浄を実施した。さらに、エタノール中で５分間超音波洗浄を行った。これにより、フォトレジストおよび該フォトレジスト上に成膜された酸化物半導体層が除去された。その結果、熱酸化膜４２０の中央部に、島状の酸化物半導体層４３０が形成された。【０１６５】
次に、シリコン基板４１０を、３．０×１０−３Ｐａの減圧下、２００℃で１時間アニールした。【０１６６】
次に、熱酸化膜４２０および酸化物半導体層４３０の上に、図１５に示すような形態のドレイン電極４４０およびソース電極４５０を形成した。【０１６７】
これらの電極４４０、４５０は、金属アルミニウムとし、前述のようなフォトレジストパターンをマスクとして利用した、一般的なスパッタ法により形成した。【０１６８】
上面視、ドレイン電極４４０およびソース電極４５０の寸法は、縦３００μｍ×横（図１５のＸ方向の長さ）２００μｍ×厚さ（最大部分）５０ｎｍとした。また、ドレイン電極４４０とソース電極４５０の間の距離Ｌｔ（図１５参照）は、５０μｍとした。【０１６９】
最後に、シリコン基板４１０の端面を研磨し、導電性の表面を露出させ、この露出表面を通電部とした。【０１７０】
以上の工程により、第１のＴＦＴサンプル４００が作製された。なお、上記記載から、第１のＴＦＴサンプル４００の酸化物半導体層４３０が、前述の「第１の膜」に相当することは明らかである。【０１７１】
（第１のＴＦＴサンプルの評価）
前述のように作製された第１のＴＦＴサンプル４００を用いて、負電圧印加光照射環境下での特性評価を行った。【０１７２】
具体的には、第１のＴＦＴサンプル４００に、シリコン基板４１０とは反対の側から光を照射し、さらにゲート電極（シリコン基板４１０）にマイナス電圧を印加した状態で、第１のＴＦＴサンプル４００に生じる特性の変化を測定した。【０１７３】
特性変化の測定には、半導体パラメータアナライザ（４１５５Ｃ：Ａｇｉｌｅｎｔ社製）を用いた。光源には、白色ＬＥＤ光源と、プローバ付属の蛍光灯を用いた。白色ＬＥＤ光源の照度は、１１０００ｌｕｘであり、蛍光灯の照度は、１７０００ｌｕｘであった。【０１７４】
図１６には、使用した白色ＬＥＤ光源の発光スペクトルを示す。また、図１７には、使用した蛍光灯の発光スペクトルを示す。【０１７５】
特性評価の際には、前記光源の光照射下で、ゲート電極を−２０Ｖに設定し、ドレイン電極４４０およびソース電極４５０を０Ｖに設定して、一定時間保持した後、ＴＦＴ特性を測定した。【０１７６】
図１８および図１９には、第１のＴＦＴサンプル４００において得られた評価結果を示す。図１８は、白色ＬＥＤ光源による照射下での結果であり、図１９は、蛍光灯による照射下での結果である。【０１７７】
なお、これらの図において、「初期」の線は、暗状態、すなわち光照射をしない状態での測定結果である。【０１７８】
図１８および図１９から、酸化物半導体層４３０として第１の膜を有する第１のＴＦＴサンプル４００の場合、負電圧印加光照射環境下で７２００秒間保持した後でも、特性がほとんど変化しないことがわかる。また、この結果は、光源の種類に依存しないことがわかる。【０１７９】
このように、組成がＧａ０．７Ｚｎ０．３Ｏｘで表される第１の膜は、負電圧印加光照射環境下においても、特性変動が有意に抑制されることが確認された。【０１８０】
なお、第１のＴＦＴサンプル４００の暗状態でのオン／オフ比は１０８〜１０９であり、飽和領域から算出した酸化物半導体層４３０の電界効果移動度は、７．１ｃｍ２／Ｖｓであり、閾値電圧は０Ｖであった。【０１８１】
（例２）
（第２の膜の評価）
例１の場合と同様の方法で、カチオンとしてＧａおよびＺｎを含む酸化物半導体化合物を成膜し、その特性を評価した。【０１８２】
ただし、この例２では、パルスレーザーデポジション用ペレットを作製する際に、Ｇａ２Ｏ３粉末（高純度化学社製）と、ＺｎＯ粉末（高純度化学社製）とを、カチオン原子％比率でＧａ：Ｚｎ＝３５：６５となるように秤量、混合した。その他のペレットの作製条件は、例１の場合と同じである。これにより、第２のペレットが得られた。【０１８３】
第２のペレットを用いて、例１の場合と同様の条件で、パルスレーザーデポジション法により、ガラス基板および石英ガラス基板に薄膜を成膜した。その後、それぞれの基板を、前述の条件でアニールした。【０１８４】
これにより、２種類の基板上に、厚さ約１５０ｎｍのＧａ、Ｚｎを含む酸化膜が形成された。以下、この酸化膜を有するガラス基板を「第２のガラス基板サンプル」と称し、この酸化膜を有する石英ガラス基板を「第２の石英ガラス基板サンプル」と称する。【０１８５】
第２のガラス基板サンプルを用いて、酸化膜中のＧａとＺｎの比率を蛍光Ｘ線分析で評価した結果、ＧａとＺｎの比率は、第２のペレットの組成と同様であった。すなわち、酸化膜の組成は、Ｇａ：Ｚｎ＝３５：６５（原子比）であった。以降、本成膜方法で得られた膜を、「第２の膜」と称する。なお、第２の膜の組成は、Ｇａ０．３５Ｚｎ０．６５Ｏｙで表される。【０１８６】
例１の場合と同様の方法で、第２の膜の結晶性の評価を行った。【０１８７】
図２０には、第２のガラス基板サンプルにおいて得られたＸ線回折測定の結果を示す。この結果から、第２のガラス基板サンプルでは、ブロードなハローパターンのみが認められることがわかる。前述の（３）式から得られるシェラー径は、１．３ｎｍであり、このことから、第２の膜は、非晶質であることが確認された。【０１８８】
次に、前述の（５）式から、第２の膜の吸収係数の評価を行った。図１２には、第２の膜の吸収係数を示す。第２の膜の入射光エネルギー３．５ｅＶの吸収係数は、３０６２ｃｍ−１であった。また、（６）式から、第２の膜の光学バンドギャップの評価を行った。その結果、第２の膜の光学バンドギャップは、３．４７ｅＶと算定された。【０１８９】
次に、第２の石英ガラス基板サンプルのホール（Ｈａｌｌ）測定により、第２の膜のキャリア密度と移動度を評価した。ホール（Ｈａｌｌ）測定の方法は、前述の例１の場合と同様である。【０１９０】
図２１には、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られた移動度の温度依存性を示す。また、図２２には、ホール（Ｈａｌｌ）測定により得られたキャリア密度の温度依存性を示す。なお、いずれの場合も、キャリアは電子であった。【０１９１】
図２１および図２２から、キャリア（電子）移動度およびキャリア（電子）濃度ともに、アレニウス則によく従うことがわかる。３００Ｋでのキャリア（電子）移動度は、５．９ｃｍ２／Ｖｓであった。【０１９２】
得られたキャリア（電子）密度Ｎの温度依存性から、前述の（１）式に基づき、Ｎ０および活性化エネルギーＥａを求めたところ、Ｎ０＝１．０×１０１８ｃｍ−３となり、活性化エネルギーＥａ＝０．０４ｅＶとなった。【０１９３】
また、Ｒｉｇａｋｕ社製Ｓｍａｒｔｌａｂを用い、ＸＲＲ法により第２の膜の膜密度を測定した。その結果、膜密度は５．２５ｇ／ｃｍ３であった。【０１９４】
（第２のＴＦＴサンプルの作製）
次に、前述の例１の場合と同様の方法で、ＴＦＴ素子（以下、「第２のＴＦＴサンプル」という）を作製した。ただし、この例２では、酸化物半導体層として、第２の膜を使用した。この膜の成膜方法は、前述の（第２の膜の評価）における記載の通りである。【０１９５】
（第２のＴＦＴサンプルの評価）
第２のＴＦＴサンプルを用いて、例１の場合と同様の、負電圧印加光照射環境下での特性評価を行った。【０１９６】
図２３には、第２のＴＦＴサンプルにおいて得られた評価結果を示す。光源は、前述の図１６に示すようなスペクトル強度を有する白色ＬＥＤ光とした。なお、図２３において、「初期」の線は、暗状態、すなわち光照射をしない状態での測定結果である。【０１９７】
図２３から、酸化物半導体層として第２の膜を有する第２のＴＦＴサンプルの場合、閾値電圧のシフトや軽微なオフ電流の増加が認められることがわかる。ただし、閾値電圧は、−５Ｖ付近に収斂していることから、例えば、ゲートオフ電圧を−２５Ｖに設定すれば、光照射下でもスイッチング素子として使用することができる。【０１９８】
このように、組成がＧａ０．３５Ｚｎ０．６５Ｏｙで表される第２の膜は、負電圧印加光照射環境下においても、特性変動が有意に抑制されることが確認された。【０１９９】
なお、第２のＴＦＴサンプルの暗状態でオン／オフ比は１０９であり、飽和領域から算出した酸化物半導体層の電界効果移動度は、５．５ｃｍ２／Ｖｓであり、閾値電圧は−１．１Ｖであった。【０２００】
（例３）
（第３の膜の評価）
以下の方法で、カチオンとしてＧａおよびＺｎを含む酸化物半導体化合物を成膜し、その特性を評価した。成膜方法としては、スパッタ法を用い、ターゲットはモル比で、Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝５０：５０となる酸化物ターゲットを豊島製作所から購入した。【０２０１】
このターゲットを用いて、スパッタ法により、基板に薄膜を成膜した。基板は、ガラス基板および石英ガラス基板とした。【０２０２】
成膜は、真空チャンバ内に基板およびターゲットを設置し、スパッタ法により実施した。スパッタ電源には、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源を用いた。雰囲気は、ＡｒガスとＯ２ガスの混合ガス雰囲気とした。Ａｒガスの流量は、３９．９ｓｃｃｍとし、Ｏ２ガスの流量は０．１ｓｃｃｍとした。圧力は１Ｐａとし、パワーは、１５０Ｗとした。なお、基板とターゲットの間の距離は、１００ｍｍとした。【０２０３】
これにより、２種類の基板上に、Ｇａ、Ｚｎを含む酸化膜が形成された。以下、この酸化膜を有するガラス基板を「第３のガラス基板サンプル」と称し、この酸化膜を有する石英ガラス基板を「第３の石英ガラス基板サンプル」と称する。【０２０４】
なお、第３のガラス基板サンプルにおける酸化膜の厚さは、２００ｎｍであった。一方、第３の石英ガラス基板サンプルにおける酸化膜の厚さは、５０ｎｍであった。【０２０５】
得られた酸化膜中のＧａとＺｎの比率を調べるため、例１の場合と同様の方法により、蛍光Ｘ線分析を行った。【０２０６】
分析の結果、Ｇａ／（Ｚｎ＋Ｇａ）のモル比は、６５％であった。すなわち、酸化膜の組成は、Ｇａ：Ｚｎ＝６５：３５（原子比）であった。以降、上記成膜方法で得られた膜を、「第３の膜」と称する。なお、第３の膜の組成は、Ｇａ０．６５Ｚｎ０．３５Ｏｚで表される。【０２０７】
次に、前述の（６）式から、第３の膜の光学バンドギャップの評価を行った。その結果、第３の膜の光学バンドギャップは、３．９０ｅＶと算定された。【０２０８】
また、第３の膜の３００Ｋにおけるホール（Ｈａｌｌ）移動度は、４．８２ｃｍ２／Ｖｓであった。【０２０９】
さらに、Ｒｉｇａｋｕ社製Ｓｍａｒｔｌａｂを用い、ＸＲＲ法により第３の膜の膜密度を測定した。その結果、膜密度は５．３６ｇ／ｃｍ３あった。【０２１０】
（第３のＴＦＴサンプルの作製）
次に、前述の例１の場合と同様の方法で、ＴＦＴ素子（以下、「第３のＴＦＴサンプル」という）を作製した。【０２１１】
ただし、この例３では、酸化物半導体層として、第３の膜を使用した。この膜の成膜方法は、前述の（第３の膜の評価）における記載の通りである。また、例３では、作製されたＴＦＴ素子に対して表面処理を行った。表面処理は、ＴＦＴ素子を、テトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）の２．３８％水溶液に３秒浸漬することにより実施した。【０２１２】
これにより、第３のＴＦＴサンプルが作製された。【０２１３】
（第３のＴＦＴサンプルの評価）
第３のＴＦＴサンプルを用いて、例１の場合と同様の、負電圧印加光照射環境下での特性評価を行った。【０２１４】
図２４には、第３のＴＦＴサンプルにおいて得られた評価結果を示す。光源は、前述の図１７に示すようなスペクトル強度を有する蛍光灯とした。なお、図２４において、「初期」の線は、暗状態、すなわち光照射をしない状態での特性測定結果である。また、「蛍光灯点灯」の線は、光照射状態での特性測定結果である。後者において、ソース電極は０Ｖ、ドレイン電圧は４０Ｖとした。【０２１５】
図２５には、蛍光灯照射下における駆動中の第３のＴＦＴサンプルの電流値の経時変化を示す。第３のＴＦＴサンプルの駆動条件は、ゲート電圧−３０Ｖ、ドレイン電圧１０Ｖ、ソース電圧０Ｖである。【０２１６】
図２４および図２５から、第３のＴＦＴサンプルの場合、光照射環境下でも、閾値電圧のシフトやオフ電流の増加は、ほとんど認められないことがわかった。【０２１７】
このように、組成がＧａ０．６５Ｚｎ０．３５Ｏｙで表される第３の膜は、負電圧印加光照射環境下においても、特性変動が有意に抑制されることが確認された。【０２１８】
なお、第３のＴＦＴサンプルの暗状態でのオン／オフ比は１０１０であり、飽和領域から算出した酸化物半導体層の電界効果移動度は、８．０４ｃｍ２／Ｖｓであり、閾値電圧は１９．０Ｖであった。【０２１９】
（例４）
（第４の膜の評価）
以下の方法で、カチオンとしてＩｎ、ＧａおよびＺｎを含む酸化物半導体化合物を成膜し、その特性を評価した。【０２２０】
まず、スパッタ用のターゲットを作製した。【０２２１】
このターゲットは、以下のように作製した。Ｉｎ２Ｏ３粉末（高純度化学社製）、Ｇａ２Ｏ３粉末（高純度化学社製）およびＺｎＯ粉末（高純度化学社製）を、モル比でＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２となるよう秤量し、これらの粉末を乳鉢で混合した。混合粉末から、圧粉体を形成した。【０２２２】
この圧粉体を、大気雰囲気下、１４００℃で５時間焼成し、直径７６．２ｍｍ、高さ８ｍｍのターゲットを得た。【０２２３】
このターゲットを用いて、スパッタ法により、基板に薄膜を成膜した。基板には、ガラス基板および石英ガラス基板を使用した。【０２２４】
成膜は、真空チャンバ内に基板およびターゲットを設置し、スパッタ法により実施した。スパッタ電源には、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源を用いた。雰囲気は、ＡｒガスとＯ２ガスの混合ガス雰囲気とした。Ａｒガスの流量は、１９．６ｓｃｃｍとし、Ｏ２ガスの流量は０．４ｓｃｃｍとした。圧力は０．５５Ｐａとし、パワーは、７０Ｗとした。なお、基板とターゲットの間の距離は、１００ｍｍとした。【０２２５】
成膜後に、基板を、純酸素雰囲気下、３００℃で１時間、アニールした。【０２２６】
これにより、基板上に、厚さ約３０ｎｍのＩｎ、ＧａおよびＺｎを含む酸化膜が形成された。以下、この酸化膜を有するガラス基板を「第４のガラス基板サンプル」と称する。また、この酸化膜を有する石英ガラス基板を「第４の石英ガラス基板サンプル」と称する。【０２２７】
得られた第４のガラス基板サンプルの酸化膜中のＧａとＺｎの比率を調べるため、例１の場合と同様の方法により、蛍光Ｘ線分析を行った。【０２２８】
分析の結果、Ｉｎ、Ｇａ、およびＺｎの原子％は、それぞれ、４０％、３６％、および２４％であった。以降、上記成膜方法で得られた膜を、「第４の膜」と称する。【０２２９】
前述の（５）式から、第４の膜の吸収係数の評価を行った。図１２には、第４の膜の吸収係数を示す。第４の膜の入射光エネルギー３．５ｅＶの吸収係数は、３００２３ｃｍ−１と算出された。また、（６）式から、第４の膜の光学バンドギャップの評価を行った。その結果、第４の膜の光学バンドギャップは、３．１ｅＶと算定された。【０２３０】
次に、第４の石英ガラス基板サンプルのホール（Ｈａｌｌ）測定により、第４の膜のキャリア密度と移動度を評価した。ホール（Ｈａｌｌ）測定の方法は、前述の例１の場合と同様である。【０２３１】
測定の結果、キャリアは電子であり、キャリア（電子）移動度およびキャリア（電子）濃度ともに、アレニウス則によく従うことがわかった。前述の（１）式に基づき算出された活性化エネルギーＥａは０．０５ｅＶであり、Ｎ０は、８．０×１０１５ｃｍ−３であった。また、３００Ｋにおけるキャリア（電子）移動度は、５．９ｃｍ２／Ｖｓであった。【０２３２】
（第４のＴＦＴサンプルの作製）
次に、前述の例３の場合と同様の方法で、ＴＦＴ素子（以下、「第４のＴＦＴサンプル」という）を作製した。【０２３３】
ただし、この例４では、酸化物半導体層として、第４の膜を使用した。この膜の成膜方法は、前述の（第４の膜の評価）における記載の通りである。【０２３４】
（第４のＴＦＴサンプルの評価）
第４のＴＦＴサンプルを用いて、例１の場合と同様の、負電圧印加光照射環境下での特性評価を行った。【０２３５】
図２６および図２７には、第４のＴＦＴサンプルにおいて得られた評価結果を示す。図２６は、白色ＬＥＤ光源による照射下での結果であり、図２７は、蛍光灯による照射下での結果である。【０２３６】
なお、これらの図において、「初期」の線は、暗状態、すなわち光照射をしない状態での測定結果である。【０２３７】
図２６および図２７から、酸化物半導体層として第４の膜を有する第４のＴＦＴサンプルの場合、負電圧印加光照射環境下では、光源の種類によらず、特性が大きく変動することがわかる。【０２３８】
特に、図２６から、光源として白色ＬＥＤ光源を使用した場合、負電圧印加光照射環境下における第４のＴＦＴサンプルのリーク電流は、１００ｐＡを超えることがわかった。一方、図２７から、光源として蛍光灯を使用した場合、光源として白色ＬＥＤ光源を使用した場合よりも、閾値電圧のシフト幅およびリーク電流が大きくなり、特性がさらに劣化することがわかった。【０２３９】
このように、本発明の一実施形態による酸化物半導体層を有しない第４のＴＦＴサンプルでは、負電圧印加光照射環境下での特性が大きく低下するのに対して、本発明の一実施形態による酸化物半導体層を有するＴＦＴ素子（第１〜第３のＴＦＴサンプル）では、負電圧印加光照射環境下での特性低下が有意に抑制されることが確認された。【０２４０】
本願は、２０１６年３月２日に出願した日本国特許出願２０１６−０４０４９８号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願の参照として援用する。
【符号の説明】
【０２４１】
１００      ＴＦＴ（第１の素子）
１１０      基板
１２０      バリア膜
１３０      酸化物半導体層
１３２      突出部分
１３８      絶縁膜
１４０      ゲート絶縁膜
１５０      層間絶縁膜
１６０      第１の電極
１６２      第２の電極
１６８      導電膜
１７０      ゲート電極
１８０      パッシベーション膜
２００      太陽電池（第２の素子）
２１０      支持体
２２０      シリコン層
２３０      酸化物半導体層
２４０      電極層
３００      ＯＬＥＤ（第３の素子）
３１０      基板
３２０      第１の電極（陰極）
３３０      酸化物半導体層
３４０      有機層
３５０      第２の電極（陽極）
４００      第１のＴＦＴサンプル
４１０      シリコン基板
４２０      熱酸化膜
４３０      酸化物半導体層
４４０      ドレイン電極
４５０      ソース電極
【図１】
2017150351.tif 000002
【図２】
2017150351.tif 000003
【図３】
2017150351.tif 000004
【図４】
2017150351.tif 000005
【図５】
2017150351.tif 000006
【図６】
2017150351.tif 000007
【図７】
2017150351.tif 000008
【図８】
2017150351.tif 000009
【図９】
2017150351.tif 000010
【図１０】
2017150351.tif 000011
【図１１】
2017150351.tif 000012
【図１２】
2017150351.tif 000013
【図１３】
2017150351.tif 000014
【図１４】
2017150351.tif 000015
【図１５】
2017150351.tif 000016
【図１６】
2017150351.tif 000017
【図１７】
2017150351.tif 000018
【図１８】
2017150351.tif 000019
【図１９】
2017150351.tif 000020
【図２０】
2017150351.tif 000021
【図２１】
2017150351.tif 000022
【図２２】
2017150351.tif 000023
【図２３】
2017150351.tif 000024
【図２４】
2017150351.tif 000025
【図２５】
2017150351.tif 000026
【図２６】
2017150351.tif 000027
【図２７】
2017150351.tif 000028
【国際調査報告】
2017150351.tif 000029
2017150351.tif 000030
2017150351.tif 000031
2017150351.tif 000032