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TWI732148B - 場效電晶體、顯示元件、影像顯示裝置及系統 - Google Patents

場效電晶體、顯示元件、影像顯示裝置及系統 Download PDF

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TWI732148B
TWI732148B TW107138230A TW107138230A TWI732148B TW I732148 B TWI732148 B TW I732148B TW 107138230 A TW107138230 A TW 107138230A TW 107138230 A TW107138230 A TW 107138230A TW I732148 B TWI732148 B TW I732148B
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植田尚之
中村有希
安部由希子
松本真二
曾根雄司
早乙女遼一
新江定憲
草柳嶺秀
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日商理光股份有限公司
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Abstract

一種場效電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，被配置以傳輸一電子訊號；一主動層，形成於該源極電極與該汲極電極之間；以及一閘極絕緣層，形成於該閘極電極與該主動層之間，該主動層包括至少兩種含有層A及層B的氧化物層，並且該主動層滿足以下條件(1)及條件(2)中的至少一種：條件(1)：該主動層包括三層以上的氧化物層，該氧化物層包括兩層以上的層A；以及條件(2)：該層A的能隙低於該層B的能隙並且該層A的氧親和力等於或大於該層B的氧親和力。

Description

場效電晶體、顯示元件、影像顯示裝置及系統
本發明涉及一種場效電晶體、一種顯示元件、一種影像顯示裝置及一種系統。
薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)，例如，已主要用於被配置以驅動液晶顯示器及有機EL顯示器的主動式陣列背板。非晶矽(amorphous silicon,a-Si)及低溫多晶矽(low-temperature poly silocon,LTPS)已長期用於TFTs的半導體主動層。
近年來，已大力研究並發展了包括InGaZnO4(IGZO)氧化物半導體的TFTs以為了實現實際應用，該TFTs表現出比a-Si更優異的遷移率(參見，例如PTL1及NPL1)。
引證文獻
專利文獻
PTL1：日本專利第4164562號
非專利文獻
NPL 1:“Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors”，K. Nomura及其他五人等著，自然(NATURE)，第432卷，第25期，第488-492頁，2004年11月25日
本發明的目的在於提供一種包括氧化物半導體主動層並且具有高遷移率及低關閉電流的新型場效電晶體。
用於解決上述問題的方式如下。即，本發明的一種場效電晶體包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，被配置以傳輸一電子訊號；一主動層，形成於該源極電極與該汲極電極之間；以及一閘極絕緣層，形成於該閘極電極與該主動層之間。
該主動層包括至少兩種含有層A及層B的氧化物層。
該主動層滿足以下條件(1)及條件(2)中的至少一種：條件(1)：該主動層包括三層以上的氧化物層，該氧化物層包括兩層以上的層A；以及條件(2)：該層A的能隙低於該層B的能隙並且該層A的氧親和力等於或大於該層B的氧親和力。
根據本發明，可以提供一種包括氧化物半導體主動層並且具有高遷移率及低關閉電流的新型場效電晶體。
10‧‧‧場效電晶體
20‧‧‧場效電晶體
21‧‧‧基板
22‧‧‧主動層
23‧‧‧源極電極
24‧‧‧汲極電極
25‧‧‧閘極絕緣層
26‧‧‧閘極電極
27‧‧‧鈍化層
221‧‧‧層A
222‧‧‧層B
223‧‧‧層A
30‧‧‧電容
40‧‧‧場效電晶體
302、302'‧‧‧顯示元件
310‧‧‧顯示器
312‧‧‧陰極
314‧‧‧陽極
320、320'‧‧‧驅動電路
340‧‧‧有機EL薄膜層
342‧‧‧電子傳輸層
344‧‧‧發光層
346‧‧‧電洞傳輸層
350‧‧‧有機EL元件
360‧‧‧層間絕緣層
361‧‧‧電容
370‧‧‧液晶元件
400‧‧‧顯示控制裝置
402‧‧‧影像資料處理電路
404‧‧‧掃描線驅動電路
406‧‧‧資料線驅動電路
X0、X1、X2、X3、...、Xn-2、Xn-1‧‧‧掃描線
Y0、Y1、Y2、Y3、...、Yn-2、Ym-1‧‧‧資料線
Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、...、Ym-1i‧‧‧電流供應線
S‧‧‧源極
D‧‧‧汲極
G‧‧‧閘極
圖1為說明包括本發明一堆疊的主動層的場效電晶體的一例的示意性結構圖；圖2為說明頂部接觸/底部閘極的場效電晶體的一例的示意性結構圖；圖3為說明底部接觸/底部閘極的場效電晶體的一例的示意性結構圖；圖4為說明頂部接觸/頂部閘極的場效電晶體的一例的示意性結構圖；圖5為說明底部接觸/頂部閘極的場效電晶體的一例的示意性結構圖；圖6為呈現影像顯示裝置的圖式；圖7為呈現本發明的顯示元件的一例的圖式； 圖8為說明在顯示元件中有機EL元件與場效電晶體之間的位置關係的一例的示意性結構圖；圖9為說明在顯示元件中有機EL元件與場效電晶體之間的位置關係的另一例的示意性結構圖；圖10為說明有機EL元件的一例的示意性結構圖；圖11為呈現顯示控制裝置的圖式；圖12為呈現液晶顯示器的圖式；以及圖13為呈現圖12中的顯示元件的的圖式。
(場效電晶體)
本發明的場效電晶體包括閘極電極，被配置以施加閘極電壓；源極電極及汲極電極，被配置以傳輸訊號；主動層，形成於源極電極與汲極電極之間；以及閘極絕緣層，形成於閘極電極與主動層之間，且進一步包括根據需要的其他構件，例如鈍化層。
由於IGZO-TFT一般具有約10cm2/Vs的遷移率，它們僅限於應用在顯示器的像素電路。增進遷移率的措施通常導致例如空乏轉移(depletion shift)的TFT特性衰退、關閉電流增加以及偏壓特性衰退。
本發明解決上述問題並且旨在達到以下目的。即，本發明的目的在於提供一種包括氧化物半導體主動層並且具有高遷移率及低關閉電流的新型場效電晶體；一種顯示元件；一種顯示裝置；及一種系統。
<主動層>
主動層包括至少兩種含有層A及層B的氧化物層。
主動層滿足以下條件(1)及條件(2)中的至少一種。
<<條件(1)>>
主動層包括三層以上的氧化物層，該氧化物層包括兩層以上的層A。
<<層A>>
層A為包括例如鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢的氧化物半導體。層A的載子濃度NA在約1016cm-3至約1019cm-3。在n型的情況下，費米能階緊鄰位於傳導能帶之下，在p型的情況下，費米能階緊鄰位於價能帶之上。
<<層B>>
另一方面，層B為例如包括2A族元素、3A族元素、鋯、鉿、硼、鋁、矽、鍺及磷的氧化物層。層B的載子濃度NB低於1016cm-3，為半導至絕緣。層B的費米能階比層A的費米能階還要接近能隙的中間。
在此，層A較佳為包括A群組元素的氧化物層，A群組元素為選自由鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢所組成的群組中的至少一種。在此情況下，層B更佳不含A群組元素。
再者，層B較佳為包括B群組元素的氧化物層，B群組元素為選自由2A族元素、3A族元素、鋯、鉿、硼、鋁、矽、鍺、磷、銻及碲所組成的群組中的至少一種。在此情況下，層A更佳不含B群組元素。
在層A電性連接至層B的狀態下，在n型的情況下，層B的傳導能帶的底部高於層A的傳導能帶的底部，並且在p型的情況下，層B的價能帶的頂部低於層A的價能帶的頂部。於是，層B作用為阻擋層。因此，電子或電洞被限制在層A內，實現了高遷移率。
主動層包括三層以上的氧化物層，氧化物層包括兩層以上的層A。即，最小化的層配置為一種堆疊結構：ABA。當主動層包括複數層層A時，該複數層層A較佳由相同的材料製成。另一方面，當主動層包括複數層層B時，該複數層層B可由不同的材料製成。包括複數層層B的堆疊結構的例子包括例如ABAB'A的堆疊結構。
在主動層中，兩層以上的層A有至少一層與源極電極及汲極電極接觸。
再者，在主動層中，兩層以上的層A有至少一層與閘極絕緣層接觸。
當主動層為以層A、層B及層A依序堆疊的三層ABA堆疊結構時，較佳為層A的其中一層與閘極絕緣層接觸並且層A的另一層與源極電極及汲極電極接觸。在此情況下，閘極絕緣層的能隙較佳大於主動層的能隙。因此，層A的電子或電洞可被限制在層B與閘極絕緣層之間。
過去多年來已被研究的IGZO結晶結構為同源結構並且為透過交替堆疊InO2層及(Zn,Ga)O2層所得到的多層結構。在此情況下，傳導能帶的底部是由In的5s軌域、Zn的4s軌域及Ga的4s軌域所形成。因此，雖然結晶結構是一種多層結構，但電子並不是二維分布。類似地，當銦、鋅及鎵的氧化物被人為堆疊時，此二維特性弱。再者，即使因為阻擋的微弱影響，層數的增加導致關閉電流增加，並且導致遷移率稍微增加進而使開路電流增加，開/關比並不會增加(參見，例如非專利文獻(“High electron mobility thin-film transistors based on solution-processed semiconducting metal oxide heterojunctions and quasi-superlattices”，Y.-H.Lin及其他12人等著，Advanced Science第2卷第7期，第1500058頁，2015年7月))。另一方面，在場效電晶體滿足本發明條件(1)的情況下，尤其是，選擇具有低載子濃度並且能夠在層A與層B之間提供寬能隙的氧化物層作為層B，實現了較高二維特性、高遷移率及低關閉電流。層A與層B的最佳組合為包括相同的布拉維斯晶格(Bravais lattices)的氧化物固體溶液，組合的具體例子呈現如下。
<1>層A：MgIn2O4(尖晶石結構)/層B：MgAl2O4(尖晶石結構)
<2>層A：In2O3(紅綠柱石結構)/層B：(Y,La)2O3(紅綠柱石結構)
<3>層A：SnO2(金紅石結構)/層B：MgSb2O6/金紅石(三金紅石結構)
<4>層A：CdO(NaCl結構)/層B：(Zr,Hf)O2(螢石結構)
<5>層A：ZnO(纖鋅礦結構)/層B：Al2O3(剛玉結構)
相較於層B的氧化物半導體，層A的氧化物半導體具有以下特性。
<i>層A的導電度σA高於層B的導電度σB。
<ii>層A的載子濃度NA高於層B的載子濃度NB。
<iii>層A的導電活化能△EA低於層B的導電活化能△EB。
<iv>層A的能隙EAg低於層B的能隙EBg。
當滿足上述<i>至<iv>中的任一項時，至少一層的層A較佳與源極電極及汲極電極接觸。
每一層的厚度，例如在數奈米至約20nm以下，更佳在數奈米至約10nm。
<<條件(2)>>
層A的能隙低於層B的能隙。
層A的氧親和力等於或大於層B的氧親和力。
層B的能隙[EBg(ev)]與層A的能隙[EAg(ev)]之間的差異(EBg-EAg)沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。然而，就量子限制而言，差異較佳在0.05eV以上但2eV以下，更佳在0.1eV以上但1.5eV以下。
在本發明中，氧親和力為在主動層中產生氧空缺的難度的指標。作為指標，可使用氧化物的標準生成吉布斯(Gibbs)能△G0。通常，△G0的值為負值。據說，△G0的絕對值越大，氧親和力越強。
層A的氧親和力[△GA0(kcal/GFW(300k))]與層B的氧親和力[△GB0(kcal/GFW(300k))]之間的差異(△GA0-△GB0)沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，就產生載子而言，差異較佳在0以下。
在此，層A的能隙及層B的能隙可透過光學吸收光譜決定。
再者，層A的氧親和力及層B的氧親和力可透過氧化物的標準生成Gibbs能簡單算出。
<<層A>>
層A為包括例如把鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢作為A1元素的氧化物半導體。
層A為進一步包括例如把鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭系元素、鋯、鉿、鋁、矽及鍺作為A2元素的氧化物半導體。
A1元素的原子數NA1較佳大於A2元素的原子數NA2。例如，在n型氧化物半導體的情況下，傳導能帶主要是由A1元素最外層的軌域 所產生，構成具有高遷移率的傳導能帶。雖然A1元素的氧化物容易產生氧空缺，但添加A2元素使可以避免氧空缺的產生。
再者，作為A1元素及A2元素的組合，選擇不造成取代性摻雜的組合。因此，當層A為單一層時，所得到的載子濃度可限制在例如低於1016cm-3。
<<層B>>
另一方面，層B為包括例如把鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢作為B1元素的氧化物半導體。
層B可進一步包括例如作為B2元素的鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭系元素、鋯、鉿、鋁、矽及鍺。
層B的能隙EBg大於層A的能隙EAg。在n型氧化物半導體的情況下，選擇各個組成使得層B之傳導能帶的底部能量比層A之傳導能帶的底部能量淺層。
因此，依A1元素與B1元素的組合，可滿足上述能隙的特性。然而，結合A2元素及B2元素使可以讓擴大能隙的組成選項增加，同時避免氧空缺。
再者，層B可包括以取代性摻雜為目的的B3元素。B3元素的例子包括鋁、鎵、銦、鉈、鍺、錫、鉛、銻、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬、鎢、錸及鋨。
當層B為單一層時，所得到的載子濃度NB例如在1016cm-3以上。
在此，B3元素在周期表的族數較佳大於B1元素在周期表的族數。
通常，在n型氧化物半導體的情況下，當傳導能帶較淺層時，難以產生氧空缺，導致難以產生歸因於氧空缺的載子。例如，當選擇In2O3作為層A並且選擇Ga2O3作為層B時，In2O3容易產生氧空缺並且Ga2O3難以產生氧空缺。在層A與層B連接之前，NA大於NB，其並非較佳的。當場效電晶體滿足本發明的條件(2)，同時維持層A的傳導能帶最低點(conduction band minimum)與層B的傳導能帶最低點的能階關係(EcA<EcB)時，將A2元素加入層A(根據需要將B2元素加入層B)以增加層A的氧親和力。因此，避免了氧空缺及歸因於氧空缺的載子。在此情況下，「氧親和力」是指由氧化物MxOy釋放小量氧原子(MxOy變成MxOy-δ+δO)的難度。作為氧親和力的指標，可使用氧化物的標準生成Gibbs能△G0。例如，In2O3(Eg=3.75eV)、Ga2O3(Eg=4.52eV(E//c)、4.79eV(E//b))及ZnGa2O4(Eg=5.0eV)簡單估算出△G0分別為-134.0kcal/GFW(300k)、-158.0kcal/GFW(300k)及-157.8kcal/GFW(300k)[參見，例如非專利文獻，Thomas B.Reed,Free Energy of Formation of Binary Compounds,MIT Press,Cambridge,MA,1971.,D.R.Stull and H. Prophet,JANAF Thermochemical Tables,NSRDS-NBS 37,U.S.Dept of Commerce,National Bureau of Standards,1971]。如上所述，選擇In2O3/Ga2O3的組合作為層A/層B並不適合，是因為氧空缺發生在具有深層的CBM的In2O3一側。同時，當選擇Ga2O3/ZnGa2O4作為層A/層B時，因為各個△G0基本上相同所以不會在層A發生氧空缺。再者，透過將B3元素加入層B進行取代性摻雜，使NA<NB可以實現。
在層A與層B連接之前，層A的載子濃度NA較佳低於層B的載子濃度NB。再者，在層A與層B連接之後，層A的載子濃度NA較佳高於層B的載子濃度NB。
在此，可透過例如霍爾量測(Hall measurement)量測載子濃度。
在層A電性連接至層B的狀態下，層B中產生的載子傳輸至層A，並且由能量的觀點來看，層B作用為阻擋層。因此，載子被限制在層A內，實現了高遷移率。
當主動層包括複數層層A時，該複數層層A較佳由相同的材料製成。另一方面，當主動層包括複數層層B時，該複數層層B可由不同的材料製成。包括複數層層B的堆疊結構的例子包括例如ABAB'A的堆疊結構。在此，在ABAB'A中，B及B'各自屬於層B，但由不同材料所製成。
過去多年來已被研究的IGZO結晶結構為同源結構並且為透過交替堆疊InO2層及(Zn,Ga)O2層所得到的多層結構。在此情況下，傳導能 帶的底部是由In的5s軌域、Zn的4s軌域及Ga的4s軌域所形成。因此，雖然結晶結構是一種多層結構，但電子不是二維分布。當銦、鋅及鎵的氧化物被人為堆疊時，此二維特性弱。再者，即使因為阻擋的微弱影響，但層數的增加導致關閉電流增加，並且導致遷移率稍微增加進而使開路電流增加，開/關比並不會增加。再者，具有傳導能帶在最深層能階的In2O3層容易在傳導能帶中產生氧空缺，進而產生載子。因此，其代表從一開始即存在許多載子的散射源[參考，例如非專利文獻(“High electron mobility thin-film transistors based on solution-processed semiconducting metal oxide heterojunctions and quasi-superlattices”，Y.-H.Lin及其他12人等著，Advanced Science第2卷第7期，第1500058頁，2015年7月)]。另一方面，在場效電晶體滿足本發明的條件(2)的情況下，同時得到大的層A與層B之間的能量差時，進行將A2元素的群組結合至層A並且將載子摻雜結合至層B，其結果使二維特性增加。此外，載子限制層(層A)與載子產生層(層B)分開，實現了高遷移率及低關閉電流。
每一層的厚度，例如在數奈米至約20nm以下，更佳在數奈米至約10nm。
TFTs的配置的較佳例子包括圖1至圖5所呈現的結構。
<用於製造主動層的方法>
本發明用於製造主動層的方法可從例如形成膜的真空製程(例如，濺鍍法)及形成膜的印刷製程(即，狹縫塗佈)作適當選擇。用於製造主動層的方法特別較佳為印刷製程，印刷製程包括將形成氧化物半導體用的塗佈液塗佈的步驟及加熱處理步驟。
-形成氧化物半導體膜用的塗佈液-
形成氧化物半導體膜用的塗佈液較佳透過將構成氧化物半導體作為氧化物的金屬元素、無機鹽類、羧酸鹽、有機化合物或有機金屬溶解在溶劑中得到。氧化物、無機鹽類、羧酸鹽、有機化合物或有機金屬可均勻溶解在溶劑中並且可解離形成離子。當氧化物、無機鹽類、羧酸鹽、有機化合物或有機金屬溶解在形成氧化物半導體膜用的塗佈液中時，形成氧化物半導體膜用的塗佈液中的濃度很難發生分離(segregation)。因此，形成氧化物 半導體膜用的塗佈液能夠使用很長時間。再者，利用此塗佈液製備的薄膜也具有均勻的組成。因此，當塗佈液用於場效電晶體的主動層時，有利得到均勻的特性
以下，將各別說明上述的化合物。
<<含銦化合物>>
作為一例，將說明上述金屬為銦(In)的情況。
含銦的化合物沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，含銦化合物的例子包括有機銦化合物及無機銦化合物。
-有機銦化合物-
有機銦化合物沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要有機銦化合物是包括銦及有機基團的化合物。銦與有機基團經由例如離子鍵、共價鍵或配位鍵鍵結。
有機基團沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，有機基團的例子包括可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的醯氧基以及可具有取代基的乙醯丙酮基。
烷氧基的例子包括含有1至6個碳原子的烷氧基。
醯氧基的例子包括含有1至10個碳原子的醯氧基。
取代基的例子包括鹵素及四氫呋喃基。
有機銦化合物的例子包括三乙氧基銦、2-乙基己酸銦及乙醯丙酮銦。
-無機銦化合物-
無機銦化合物沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，無機銦化合物的例子包括含氧酸銦、鹵化銦、氫氧化銦及氰化銦。
含氧酸銦的例子包括硝酸銦、硫酸銦及碳酸銦。
鹵化銦的例子包括氟化銦、氯化銦、溴化銦以及碘化銦。
其中，就於各種溶劑中的高溶解度而言，較佳為含氧酸銦及鹵化銦，更佳為硝酸銦及氯化銦。
硝酸銦沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，硝酸銦的例子包括硝酸銦水合物，硝酸銦水合物的例子包括硝酸銦三水合物及硝酸銦五水合物。
硫酸銦沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，硫酸銦的例子包括無水硫酸銦及硫酸銦水合物，硫酸銦水合物的例子包括硫酸銦九水合物。
氯化銦沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，氯化銦的例子包括氯化銦水合物，氯化銦水合物的例子包括氯化銦四水合物。
該些含銦的化合物可被合成或者可為市售產品。
-塗佈步驟-
塗佈步驟沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要塗佈步驟是塗佈形成氧化物半導體用的塗佈液的步驟。
塗佈法沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，作為塗佈法，可利用既有的方法(例如，旋轉塗佈、噴墨印刷、狹縫塗佈、噴頭印刷、凹版印刷及微接觸印刷)。其中，當以簡易的方式製造具有大面積且均勻厚度的膜時，較佳為旋轉塗佈及狹縫塗佈。再者，當利用合適的印刷方法(例如，噴墨印刷及微接觸印刷)及合適的印刷條件時，可印刷出具有所需形狀的物體。因此，不需要在後處理中進行圖案化。
-加熱處理步驟-
加熱處理步驟沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要加熱處理步驟是在塗佈步驟之後進行加熱處理的步驟，並且是能夠乾燥形成氧化物半導體用的塗佈液中的溶劑；分解所含的化合物；以及製造氧化物半導體的步驟。
在熱處理步驟中，較佳在不同的溫度下進行溶劑的乾燥(以下稱為「乾燥處理」)以及所含的化合物的分解和氧化物的生成(以下稱為「分解及生成處理」)。具體地，較佳在乾燥溶劑之後，升高溫度以分解所含的化合物並且生成氧化物半導體。
乾燥處理的溫度沒有特別限制，且可依所含的溶劑作適當選擇，例如，乾燥處理的溫度為80℃至180℃。在乾燥方面，為了降低溫度，利用真空烘箱以也是有效的。
乾燥處理的時間沒有特別限制，且可預期的目的作適當選擇，例如，乾燥處理的時間為1分鐘至1小時。
分解及生成處理的溫度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，例如，分解及生成處理的溫度為200℃至400℃。
分解及生成處理的時間沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，例如，分解及生成處理的時間為10分鐘至5小時。
當本發明的TFTs包括含有三層以上的主動層時，三層以上的層期望在最後的分解及生成處理中同一時間集中處理。再者，閘極絕緣膜、鈍化層及主動層期望在最後的分解及生成處理中同一時間集中處理，其中閘極絕緣膜及鈍化層設置在主動層的頂部或主動層的底部並且與主動層形成界面。此處理使可以在主動層與閘極絕緣膜之間形成平滑界面、在主動層與鈍化層之間形成平滑界面、以及主動層中的層A與層B之間形成界面。即，製造出良好的前通道及良好的後通道。
熱處理步驟的方法沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，熱處理的方法的例子包括加熱支撐構件的方法。
熱處理的環境沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但環境較佳為氧環境。當熱處理在氧環境進行時，分解的產物可立即排至系統的外部，並且可減少所得氧化物半導體的氧缺陷。
在加熱處理步驟中，為了加速分解及生成處理中的反應，有效地利用波長在400nm以下的紫光線照射已經過乾燥處理的塗佈液。放射具有波長在400nm以下的紫外線切斷含在塗佈液中之有機材料的化學鍵並且使有機材料分解。因此，可有效製造氧化物半導體。
具有波長在400nm以下的紫外線沒有特別限制，且可預期的目的作適當選擇，紫外線的例子包括利用準分子燈之具有波長在222nm的紫外線。
也較佳施加臭氧以取代紫外線的照射，或者與紫外線的照射結合。施加臭氧於已經過乾燥處理的塗佈液加速氧化物的產生。
在本發明用於製造氧化物半導體的方法中，經由塗佈法製造氧化物半導體，塗佈法使可以容易大量製造比經由真空製程製造便宜的氧化物。
<閘極電極>
閘極電極沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要閘極電極是被配置以施加閘極電壓。
閘極電極的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，材料的例子包括：金屬(例如，Mo、Al、Au、Ag及Cu)及這些金屬的合金；多層金屬膜(例如，Mo/Al/Mo、Ti/Al/Ti、Mo/Cu/Mo及Ti/Cu/Ti)；透明導電氧化物(例如，銦錫氧化物(ITO)及銻摻雜錫氧化物(ATO))；及有機導體(例如，聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)及聚苯胺(PANI))。
閘極電極的形成方法沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，形成方法的例子包括：(i)透過濺鍍法或浸漬塗佈法形成一膜以經由光微影圖案化該膜的方法；以及(ii)透過例如噴墨印刷、奈米壓印或凹版印刷的印刷製程直接形成具有所需形狀的一膜的方法。
閘極電極的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但閘極電極的平均厚度較佳在20nm至1μm，更佳在50nm至500nm。
<源極電極及汲極電極>
源極電極及汲極電極沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要源極電極及汲極電極是被配置以在電極之間傳輸電子訊號的電極。
源極的材料及汲極的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，該些材料的例子包括相同於對閘極電極作說明的材料。
介於主動層與源極電極之間的大接觸電組以及介於主動層與汲極電極之間的接觸電阻導致電晶體特性的衰退。為了防止上述問題，源極電極的材料及汲極電極的材料較佳選自能夠減少接觸電阻的材料。
源極電極及汲極電極較佳至少與主動層的層A接觸。再者，主動層的層B可與源極電極及汲極電極接觸。
用於製造源極電極的方法以及用於製造汲極電極的方法沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，該些方法的例子包括相同於對閘極電極作說明的方法。
源極電極及汲極電極的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但該些厚度較佳在20nm至1μm，更佳在50nm至500nm。
<閘極絕緣層>
閘極絕緣層沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要閘極絕緣層是形成於閘極電極與主動層之間的絕緣層。
閘極絕緣層的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，材料的例子包括已經用於量產的材料(例如，SiO2及SiNx)、具有高介電常數的材料(例如，La2O3及HfO2)以及有機材料(聚醯亞胺(PI)及氟樹脂)。
用於形成閘極絕緣層的方法沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，方法的例子包括膜形成的真空方法(例如，濺鍍、化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)及原子層沉積(atomic layer deposition,ALD))及印刷方法(例如，旋轉塗佈、狹縫塗佈及噴墨印刷)。
具有高介電常數的閘極絕緣層更佳按以下說明形成，具體地，在經由用於製造主動層的方法所形成的主動層上，以與在用於製造主動層的方法中說明的相同方式塗佈具有高介電常數用的材料的塗佈液，然後進行蒸發製程。然後，產物及主動層在同一時間集中進行最後的分解及生程處理，以形成具有高介電常數的閘極絕緣層。因此，在主動層與閘極絕緣層之間可形成更佳的界面。
閘極絕緣層的平均厚度沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，但閘極絕緣層的平均厚度較佳在30nm至500nm，更佳在50nm至300nm。
場效電晶體的配置的一例呈現在圖1中。圖1中，主動層22具有透過堆疊三層：層A 221、層B 222及層A 223所得的多層結構。
場效電晶體的結構沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。場效電晶體的結構的例子包括頂部接觸/底部閘極的場效電晶體(圖2)、底部接觸/底部閘極的場效電晶體(圖3)、頂部接觸/頂部閘極的場效電晶體(圖4)及底部接觸/頂部閘極的場效電晶體(圖5)。特別較佳為頂部接觸/頂部閘極的場效電晶體及底部接觸/頂部閘極的場效電晶體。
圖1至圖5中，符號21代表基板，符號22代表主動層，符號23代表源極電極，符號24代表汲極電極，符號25代表閘極絕緣層，符號26代表閘極電極，且符號27代表鈍化層。
場效電晶體可適用於以下說明的顯示元件，但場效電晶體的用途並不限於顯示元件，例如，場效電晶體可用於IC卡、ID標籤及其他電子電路。
場效電晶體在主動層中包括本發明的堆疊氧化物半導體。因此，主動層可透過調整組成達到較佳的特性，產生良好的電晶體特性。
(顯示元件)
本發明的顯示元件至少包括光控制元件及被配置以驅動光控制元件的驅動電路，顯示元件進一步包括根據需要的其他構件。
<光控制元件>
光控制元件沒有特別限制，且可依預期的目的做適當選擇，只要光控制元件是被配置以根據驅動訊號控制光輸出的元件。光控制元件較佳包括有機電致發光(electroluminescent,EL)元件、電致變色(electrochromic,EC)元件、液晶元件、電泳元件或電潤濕元件。
<驅動電路>
驅動電路沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，只要驅動電路包括本發明的半導體元件。
<其他構件>
該其他構件並未特別限制，且可依其需要而適當地選擇。
本發明的顯示元件包括半導體元件(例如，場效電晶體)。因此，元件之間的不均勻性小。再者，即使顯示元件隨時間改變，驅動電晶體可在固定閘極電壓下被驅動，其結果是元件的壽命長。
(影像顯示裝置)
本發明的影像顯示裝置至少包括複數個顯示元件、複數條線路及顯示控制裝置。影像顯示裝置根據需要進一步包括其他構件。
<顯示元件>
顯示元件沒有特別限制，且可依預期的目的作選擇，只要顯示元件是以陣列形式佈置之本發明的顯示元件。
<線路>
線路沒有特別限制，且可依預期的目的作選擇，只要線路是被配置以各別對顯示元件中的場效電晶體施加閘極電壓及影像資料訊號的線路即可。
<顯示控制裝置>
顯示控制裝置沒有特別限制，且可依預期的目的作選擇，只要顯示控制裝置是被配置以對應於影像資料，經由複數條線路各別控制場效電晶體的閘極電壓及訊號電壓的裝置即可。
<其他組件>
其他組件沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇。
本發明的影像顯示裝置包括本發明的顯示元件。因此，影像顯示裝置具有壽命長及穩定驅動。
本發明的影像顯示裝置可用作為在行動資訊裝置(例如，行動電話、隨身音訊播放器、隨身視訊播放器、電子書及個人數位助理(personal digital assistants,PDAs)及相機裝置(例如，靜態相機及攝影機)中的顯示單元。影像顯示裝置也可用於交通系統(例如，車輛、飛機、火車及船隻)中之各類資訊的顯示單元。進一步，影像顯示裝置可用於在量測裝置、分析裝置、醫學設備及廣告媒體中之各類資訊的顯示單元。
(系統)
本發明的系統至少包括本發明的影像顯示裝置及影像資料產生裝置。
影像資料產生裝置被配置以基於所要顯示的影像資訊產生影像資料並且將影像資料輸出至影像顯示裝置。
由於本發明的系統包括本發明的影像顯示裝置，可顯示具有高解析度的影像資訊。
以下將接著說明本發明的影像顯示裝置。
本發明的影像顯示裝置可透過採用日本特開第2010-074148號公報中第[0059]至[0060]段以及圖2和圖3所述的配置來得到。
本發明實施例的一例將接著伴隨參考圖式作說明。
圖6為呈現顯示器的圖式，其中顯示元件佈置成陣列的形式。如圖6所示，顯示器包括沿X軸方向以相等間隔佈置的「n」條掃描線(X0、X1、X2、X3、...、Xn-2、Xn-1)、沿Y軸方向以相等間隔佈置的「m」條資料線(Y0、Y1、Y2、Y3、...、Yn-2、Ym-1)以及沿Y軸方向以相等間隔佈置的「m」條電流供應線(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、...、Ym-1i)。在此，符號(例如，X1及Y1)的含義在圖7、11、12及13中是相同的。
因此，可透過掃描線及資料線定義顯示元件302。
圖7為說明本發明的顯示元件的一例的示意性結構圖。
如第7圖的一例所示，顯示元件包括有機電激發光(EL)元件350及被配置以使有機EL元件350發光的驅動電路320。即，顯示器310為所謂主動陣列系統的有機EL顯示器。再者。顯示器310為32吋適於彩色的顯示器，顯示器310的尺寸不限於32吋。
將說明圖7中的驅動電路320。
驅動電路320包括兩個場效電晶體10、20及電容器30。
場效電晶體10當作開關元件。場效電晶體10的閘極電極G耦合至預定的掃描線並且場效電晶體10的源極電極S耦合至預定的資料線。再者，場效電晶體10的汲極電極D耦合至電容30的一端。
場效電晶體20被配置以供應電流至有機EL元件350。場效電晶體20的閘極電極G耦合至場效電晶體10的汲極電極D。場效電晶體20的汲極電極D耦合至有機EL元件350的陽極並且場效電晶體20的源極電極S耦合至預定的電流供應線。
電容30被配置以記憶場效電晶體10的狀態；即，資料。電容30的另一端耦合至預定的電流供應線。
當場效電晶體10轉換為「開啟(ON)」狀態，影像資料經由資料線Y2儲存在電容30中。即使在場效電晶體10轉換為「關閉(OFF)」狀態之後，有機EL元件350透過對應至影像資料的場效電晶體20維持在「ON」狀態來驅動。
圖8呈現有機EL元件350與當作顯示元件中的驅動電路的場效電晶體20之間的位置關係的一例。在此，有機EL元件350設置於場效電晶體20的旁邊。注意，場效電晶體及電容(圖未顯示)同樣形成在相同的基板上。
雖然在圖8中沒有顯示鈍化層，但鈍化層適合設置在主動層上或在主動層上方。鈍化層的材料可自SiO2、SiNx、Al2O3及氟聚合物中作適當選擇。
如圖9所示，例如，有機EL元件350可設置在場效電晶體20上。在此結構的情況下，閘極電極26需要具有透明度。因此，導電透明氧化物(例如，ITO、In2O3、SnO2、ZnO、添加Ga的ZnO、添加Al的ZnO及添加Sb的SnO2)用於閘極電極26。注意，符號360為層間絕緣層(整平膜)，聚亞醯氨或丙烯酸樹脂可用於絕緣層。
圖8及圖9中，場效電晶體20包括基板21、主動層22、源極電極23、汲極電極24、閘極絕緣層25及閘極電極26。有機EL元件350包括陰極312、陽極314及有機EL薄膜層340。
圖10為說明有機EL元件的一例的示意性結構圖。
圖10中，有機EL元件350包括陰極312、陽極314及有機EL薄膜層340。
陰極312的材料沒有特別限制，且可依預期的目的作適當選擇，材料的例子包括鋁(Al)、鎂(Mg)-銀(Ag)合金、鋁(Al)-鋰(Li)合金及銦錫氧化物(ITO)。注意，鎂(Mg)-銀(Ag)合金若具有足夠的厚度時會成為高反射性的電極，並且Mg-Ag合金的極薄薄膜(低於約20nm)會成為半透明電極。圖式中，光從陽極的一側取出。然而，當陰極為透明電極或半透明電極時，光可從陰極的一側取出。
陽極314的材料沒有特別限制且可預期的目的作適當選擇，材料的例子包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)及銀(Ag)-釹(Nd)合金。注意，使用銀合金的情況下，所得的電極會成為高反射性的電極，其適於將光從陰極的一側取出。
有機EL薄膜層340包括電子傳輸層342、發光層344及電洞傳輸層346。電子傳輸層342耦合至陰極312並且電洞傳輸層346耦合至陽極314。當預定電壓施加在陽極314與陰極312之間時發光層344發射光線。
電子傳輸層342及發光層344可形成單一層。再者，電子注入層可設置在電子傳輸層342與陰極312之間。進一步，電洞注入層可設置在電洞傳輸層346與陽極314之間。
上述的有機EL元件為所謂的「底部發光」有機EL元件，其中，光從基板的一側取出(圖10中的底側)。然而，有機EL元件可為「頂部發光」有機EL元件，其中，光從基板的相對側取出(圖10中的頂側)。
圖11為說明本發明的影像顯示裝置的另一例的示意性結構圖。
圖11中，影像顯示裝置包括顯示元件302、線路(包括掃描線、資料線及電流供應線)及顯示控制裝置400。
顯示控制裝置400包括影像資料處理電路402、掃描線驅動電路404及資料線驅動電路406。
影像資料處理電路402基於影像輸出電路的輸出訊號決定顯示器中複數個顯示元件302的亮度。
掃描線驅動電路404根據影像資料處理電路402的指令各別施加電壓至「n」條掃描線。
資料線驅動電路406根據影像資料處理電路402的指令各別施加電壓至「m」條資料線。
在上述實施例中，說明了光控制元件EL為有機元件的情況，但本發明並不限於上述情況，例如，光控制元件可為電致變色元件。在此情況下，顯示器為電致變色顯示器。
光控制元件可為液晶元件。在此情況下，顯示器為液晶顯示器。如圖12所示，不需要對顯示元件302'提供電流供應線。如圖13所示，驅動電路320'可用一個場效電晶體40製造，該場效電晶體40類似於各個場效電晶體10及20。在場效電晶體40中，閘極電極G耦合至預定的掃描線並且源極電極S耦合至預定的資料線。再者，汲極電極D耦合至電容361及液晶元件370的像素電極。
光控制元件可為電泳元件、無機EL元件或電濕潤元件。
如上所述，已說明了本發明的系統為電視裝置的情況，但本發明的系統並不限於電視裝置。系統沒有特別限制，只要系統包括影像顯示裝置，而影像顯示裝置當作顯示影像及資訊的裝置。例如，系統可為電腦系統，其中電腦(包括個人電腦)耦合至影像顯示裝置。
本發明的系統包括本發明的顯示元件。因此，影像顯示裝置具有壽命長及穩定驅動。
實施例
本發明接著將以實施例的方式說明，但本發明不應理解成限制在這些實施例。
(實施例I-1)
<製備場效電晶體>
-製備基板-
使用無鹼玻璃(玻璃基板)作為基板，利用中性洗滌劑、純水及異丙醇對基板進行超音波清洗。在基板乾燥之後，以90℃對基板進一步進行UV-臭氧處理10分鐘。
-形成主動層-
--製備液體A--
製備形成氧化物半導體用的塗佈液(液體A)，其用於形成當作層A的MgIn2O4層。
作為材料，以規定的比例(In/Mg=2(莫耳比))秤得乙醯丙酮鎂及乙醯丙酮銦，然後溶解於甲苯以使鎂的濃度為0.1M，進而得到形成氧化物半導體用的塗佈液(液體A)。
--製備液體B--
製備形成氧化物半導體用的塗佈液(液體B)，其用於形成當作層B的MgAl2O4層。
作為材料，以規定的比例(Al/Mg=2(莫耳比))秤得乙醯丙酮鎂及乙醯丙酮鋁，然後溶解於甲苯以使鎂的濃度為0.1M，進而得到形成氧化物半導體用的塗佈液(液體B)。
將液體A旋轉塗佈在玻璃基板上然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。下一步，旋轉塗佈液體B然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。再者，旋轉塗佈液體A然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。
然後，產物在烤爐中以200℃烘烤1小時之後，經由光微影製程進行圖案化，以形成由三層[層A(膜厚：10nm)/層B(膜厚：6nm)/層A(膜厚：10nm)]製成的主動層。
-形成源極電極及汲極電極-
在其上已形成有主動層的基板上，沉積100nm的Au然後經由光微影製程進行圖案化，以形成源極電極及汲極電極。通道長度在10μm且通道寬度在30μm。
-形成閘極絕緣層-
製備形成氧化物絕緣膜用的塗佈液，其用於形成當作閘極絕緣層的80LaO1.5‧20SrO層。
混合2-乙基己酸鑭甲苯溶液(La：7wt%)(16mL)、2-乙基己酸鍶甲苯溶液(Sr：2wt%)(8.8mL)及甲苯(12mL)以得到形成氧化物絕緣膜用的塗佈液。
將塗佈液旋轉塗佈在玻璃基板上然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。下一步，產物在烤爐中以400℃烘烤1小時，以得到閘極絕緣層(厚度：150nm)。
再者，經由光微影製程進行圖案化。然後，形成通孔以為了與源極.汲極電極接觸。
-形成閘極電極-
在玻璃基板上，沉積100nm的Au然後經由光微影製程進行圖案化，以形成閘極電極。
最後，在300℃的環境下進行退火1小時，以製造場效電晶體。
(實施例I-2至I-5)
以與實施例I-1相同的方法製造場效電晶體，除了層A、層B及主動層的層配置改成如表I所示的。
(比較例I-1)
以與實施例I-1相同的方法製造場效電晶體，除了主動層的層配置改成如表I所示的。
(比較例I-2)
以與實施例I-4相同的方法製造場效電晶體，除了主動層的層配置改成如表I所示的。
Figure 107138230-A0101-12-0023-1
在表I的層配置一行中，左手的字母是指設置有玻璃基板的一側並且右手的字母是指設置有源極電極、汲極電極及閘極絕緣層的一側。
除了實施例I-1的塗佈液以外，使用以下塗佈液形成表I所示的每一層。
-製備形成In2O3層用的塗佈液-
將乙醯丙酮銦溶解於甲苯以使銦的濃度為0.1M，進而得到形成In2O3層用的塗佈液。
-製備形成Y2O3層用的塗佈液-
將乙醯丙酮釔溶解於甲苯以使釔的濃度為0.1M，進而得到形成Y2O3層用的塗佈液。
-製備形成SnO2層用的塗佈液-
將2-乙基己酸錫溶解於甲苯以使錫的濃度為0.1M，進而得到形成SnO2層用的塗佈液。
-製備形成MgSb2O6層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(Sb/Mg=2(莫耳比))秤得乙醯丙酮鎂及三苯基銻，然後溶解於甲苯以使鎂的濃度為0.1M，進而得到形成MgSb2O6層用的塗佈液。
-製備形成CdO層用的塗佈液-
將氯化鎘溶解於丙二醇以使鎘的濃度為0.1M，進而得到形成CdO層用的塗佈液。
-製備形成ZrO2層用的塗佈液-
將雙(2-乙基己酸)鋯(IV)氧化物．礦油精溶液(Zr：12wt%)溶解於甲苯以使鋯的濃度為0.1M，進而得到形成ZrO2層用的塗佈液。
-製備形成ZnO層用的塗佈液-
將硝酸鋅六水合物溶解於乙二醇以使鋅的濃度為0.1M，進而得到形成ZnO層用的塗佈液。
-製備形成Al2O3層用的塗佈液-
將鋁二(異丁氧基)乙醯乙酸酯螯合物溶解於甲苯以使鋁的濃度為0.1M，進而得到形成Al2O3層用的塗佈液。
<評價>
量測實施例I-1至I-5及比較例I-1至I-2中所製造的場效電晶體的傳輸特性(Vds=10V)，量測的結果呈現在表I。
如表I所示，實施例I-1至I-5的TFTs表現出的數值是比較例I-1的TFT的遷移率的1.5至2.5倍。雖然實施例I-4的半導體材料、層A的膜厚、層B的膜厚皆與比較例I-2的相同，但實施例I-4的TFT的遷移率約為比較例I-2的TFT的2倍。
(實施例II-1)
<製備場效電晶體>
-製備基板-
使用無鹼玻璃(玻璃基板)作為基板，利用中性洗滌劑、純水及異丙醇對基板進行超音波清洗。在基板乾燥之後，以90℃對基板進一步進行UV-臭氧處理10分鐘。
-形成主動層-
--製備液體A--
製備形成氧化物半導體用的塗佈液(液體A)，其用於形成當作層A的MgIn2O4層。
作為材料，以規定的比例(In/Mg=2(莫耳比))秤得乙醯丙酮鎂及乙醯丙酮銦，然後溶解於甲苯以使鎂的濃度為0.1M，進而得到形成氧化物半導體用的塗佈液(液體A)。
--製備液體B--
製備形成氧化物半導體用的塗佈液(液體B)，其用於形成當作層B的ZnGa2O4：2at%Sn層。
作為材料，以規定的比例(Zn：Ga：Zn=1：1.96：0.04(莫耳比))秤得乙醯丙酮鋅、乙醯丙酮鎵及2-乙基己酸錫，然後溶解於甲苯以使鋅的濃度為0.1M，進而得到形成氧化物半導體用的塗佈液(液體B)。
將液體A旋轉塗佈在玻璃基板上然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。下一步，旋轉塗佈液體B然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。再者，旋轉塗佈液體A然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。
然後，產物在烤爐中以200℃烘烤1小時之後，經由光微影製程進行圖案化，以形成由三層[層A(膜厚：10nm)/層B(膜厚：6nm)/層A(膜厚：10nm)]製成的主動層。
-形成源極電極及汲極電極-
在其上已形成有主動層的基板上，沉積100nm的Au然後經由光微影製程進行圖案化，以形成源極電極及汲極電極。通道長度在10μm且通道寬度在30μm。
-形成閘極絕緣層-
製備形成氧化物絕緣膜用的塗佈液，其用於形成當作閘極絕緣層的80LaO1.5‧20SrO層。
混合2-乙基己酸鑭甲苯溶液(La：7wt%)(16mL)、2-乙基己酸鍶甲苯溶液(Sr：2wt%)(8.8mL)及甲苯(12mL)以得到形成氧化物絕緣膜用的塗佈液。
將塗佈液旋轉塗佈在玻璃基板上然後在烤爐中以120℃乾燥2分鐘。下一步，產物在烤爐中以400℃烘烤1小時，以得到閘極絕緣層(150nm)。
再者，經由光微影製程進行圖案化。然後，形成通孔以為了與源極.汲極電極接觸。
-形成閘極電極-
在玻璃基板上，沉積100nm的Au然後經由光微影製程進行圖案化，以形成閘極電極。
最後，在300℃的環境下進行退火1小時，以製造場效電晶體。
(實施例II-2至II-7)
以與實施例II-1相同的方法製造場效電晶體，除了層A、層B、每一層膜厚及主動層的層配置改成如表II所示的。
(比較例II-2)
以與實施例II-1相同的方法製造場效電晶體，除了層A、層B、每一層膜厚及主動層的層配置改成如表II所示的。
(比較例II-2)
以與實施例II-1相同的方法製造場效電晶體，除了層A、層B、每一層膜厚及主動層的層配置改成如表II所示的。
Figure 107138230-A0101-12-0028-2
在表II的層配置一行中，左手的字母是指設置有玻璃基板的一側並且右手的字母是指設置有源極電極、汲極電極及閘極絕緣層的一側。再者，表II呈現層A及層B的估計值(△G0)。
注意，表II中的氧親和力及能隙各別是透過本發明說明書中所說明的上述方法來決定。
除了實施例II-1的塗佈液以外，使用以下塗佈液形成表II所示的每一層。
-製備形成InZn0.5Zr0.5O3層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(In：Zn：Zr=1.0：0.5：0.5(莫耳比))秤得乙醯丙酮銦、乙醯丙酮鋅及乙醯丙酮鋯，然後溶解於甲苯以使銦的濃度為0.1M，進而得到形成InZn0.5Zr0.5O3層用的塗佈液。
-製備形成In1.6Y0.4O3層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(In：Y=1.6：0.4(莫耳比))秤得硝酸銦三水合物及氯化釔六水合物，然後溶解於乙二醇及甲醇(1：1)以使銦的濃度為0.1M，進而得到形成In1.6Y0.4O3層用的塗佈液。
-製備形成InAlO3：1at%W層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(In：Al：W=1：0.99：0.01(莫耳比))秤得乙醯丙酮銦、鋁二(異丁氧基)乙醯乙酸酯螯合物及羰基鎢，然後溶解於甲苯以使銦的濃度為0.1M，進而得到形成InAlO3：1at%W層用的塗佈液。
-製備形成In1.4Ca0.3Zr0.3O3層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(In：Ca：Zr=1.4：0.3：0.3(莫耳比))秤得乙醯丙酮銦、乙醯丙酮鈣及乙醯丙酮鋯，然後溶解於甲苯以使銦的濃度為0.1M，進而得到形成In1.4Ca0.3Zr0.3O3層用的塗佈液。
-製備形成(Mg,Zn)SnO4層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(Ma：Zn：Sn=1：1：1(莫耳比))秤得乙醯丙酮鎂、乙醯丙酮鋅及2-乙基己酸錫，然後溶解於甲苯以使錫的濃度為0.1M，進而得到形成(Mg,Zn)SnO4層用的塗佈液。
-製備形成Zn2TiO4層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(Zn：Ti=2：1(莫耳比))秤得乙醯丙酮鋅及丁氧基鈦，然後溶解於甲苯以使鋅的濃度為0.1M，進而得到形成Zn2TiO4層用的塗佈液。
-製備形成(Mg,Zn)SnO4：2at%Sb層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(Mg：Zn：Sn：Sb=1：1：0.98：0.02(莫耳比))秤得乙醯丙酮鎂、乙醯丙酮鋅、2-乙基己酸錫及三苯基銻，然後溶解於甲苯以使錫的濃度為0.1M，進而得到形成(Mg,Zn)SnO4：2at%Sb層用的塗佈液。
-製備形成CdAl2O4層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(Cd：Al=1：2(莫耳比))秤得氯化鎘2.5水合物及無水硝酸鋁，然後溶解於乙二醇及甲醇(1：1)以使鎘的濃度為0.1M，進而得到形成CdAl2O4層用的塗佈液。
-製備形成(Mg,Zn)GeO4：2at%Sb層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(Mg：Zn：Ge：Sb=1：1：0.98：0.02(莫耳比))秤得硝酸鎂六水合物、硝酸鋅六水合物、氧化鍺及氯化銻，然後溶解於乙二醇以使鋅的濃度為0.1M，進而得到形成(Mg,Zn)GeO4：2at%Sb層用的塗佈液。
-製備形成Ga2O3：3 at%Zr層用的塗佈液-
作為材料，以規定的比例(Ga：Zr=0.97：0.03(莫耳比))秤得硝酸鎵及氯化鋯，然後溶解於乙二醇以使鎵的濃度為0.1M，進而得到形成Ga2O3：3 at%Zr層用的塗佈液。
-製備形成In2O3層用的塗佈液-
將乙醯丙酮銦溶解於甲苯以使銦的濃度為0.1M，進而得到形成In2O3層用的塗佈液。
-製備形成Ga2O3層用的塗佈液-
將乙醯丙酮鎵溶解於甲苯以使鎵的濃度為0.1M，進而得到形成Ga2O3層用的塗佈液。
<評價>
量測實施例II-1至II-7及比較例II-1至II-2中所製造的場效電晶體的傳輸特性(Vds=10V)，量測的結果呈現在表II。
如表II所示，實施例II-1至II-7的TFTs表現出的數值是比較例II-1的TFT的遷移率的1.5至2.5倍。具有比較例II-2的配置的電晶體表現出高遷移率但是關閉電流大幅增加，其導致不佳的TFT特性。
如上所述，本發明的場效電晶體可抑制關閉電流並且可增進遷移率，進而增加TFT特性。再者，本發明的影像顯示裝置適於顯示具有大面積及高品質的影像。進一步地，本發明的系統可高精準度顯示影像資訊並且適用於電視裝置、電腦系統及智慧手機。
本發明的觀點舉例如下。
<1>一種場效電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極及一汲極電極，被配置以傳輸電子訊號；一主動層，形成於該源極電極與該汲極電極之間；以及一閘極絕緣層，形成於該閘極電極與該主動層之間，其中，該主動層包括至少兩種含有一層A及一層B的氧化物層，以及其中，該主動層滿足以下條件(1)及條件(2)中的至少一種：條件(1)：該主動層包括三層以上的氧化物層，該氧化物層包括兩層以上的該層A；以及條件(2)：該層A的能隙低於該層B的能隙並且該層A的氧親和力等於或大於該層B的氧親和力。
<2>根據<1>所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，該層A的導電度σA高於該層B的導電度σB。
<3>根據<1>所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，該層A的載子濃度NA高於層B的載子濃度NB。
<4>根據<1>所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，該層A的導電活化能△EA低於該層B的導電活化能△EB。
<5>根據<1>所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，該層A的能隙EAg低於該層B的能隙EBg。
<6>根據<1>至<5>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，兩層以上的該層A的至少其中一層與該源極電極及該汲極電極接觸。
<7>根據<1>至<6>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，兩層以上的該層A的至少其中一層與該閘極絕緣層接觸。
<8>根據<1>至<5>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，該主動層為以該層A、該層B及該層A依序堆疊的一三層ABA堆疊結構，該等層A的其中一層與該閘極絕緣層接觸並且該等層A的另一層與該源極電極及該汲極電極接觸。
<9>根據<1>至<8>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，該層A為包括A群組元素的氧化物層，該A群組元素為選自由鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢所組成的群組中的至少一種，以及其中，該B層不含該A群組元素。
<10>根據<1>至<9>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(1)中，該層B為包括B群組元素的氧化物層，該B群組元素為選自由2A族元素、3A族元素、鋯、鉿、硼、鋁、矽、鍺、磷、銻及碲所組成的群組中的至少一種。
<11>根據<1>所述的場效電晶體，其中，該層B包括取代性摻雜劑。
<12>根據<1>至<11>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(2)中，該層A包括選自由鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢所組成的群組中的至少一種作為A1元素，以及其中，該層A包括選自由鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭系元素、鋯、鉿、鋁、矽及鍺所組成的群組中的至少一種作為A2元素。
<13>根據<1>、<11>及<12>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(2)，該層B包括選自由鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢所組成的群組中的至少一種作為B1元素，其中，該層B包括選自由鋁、鎵、銦、鉈、鍺、錫、鉛、銻、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬、鎢、錸及鋨所組成的群組中的至少一種作為B3元素，以及其中，該B3元素在周期表的族數大於該B1元素在周期表的族數。
<14>根據<1>及<11>至<13>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(2)，該層B包括選自由鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭系元素、鋯、鉿、鋁、矽及鍺所組成的群組中的至少一種作為B2元素。
<15>根據<1>及<11>至<14>中任一項所述的場效電晶體，其中，在該條件(2)中，在該層A與該層B連接之前，該層A的載子濃度NA低於該層B的載子濃度NB，以及其中，在該層A與該層B連接之後，該層A的載子濃度NA高於該層B的載子濃度NB。
<16>一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以根據一驅動訊號控制光輸出；以及一驅動電路，含有根據<1>至<15>中任一項所述的場效電晶體，並且被配置以驅動該光控制元件。
<17>根據<16>所述的顯示元件，其中，該光控制元件包括一有機電致發光元件、一電致變色元件、一液晶元件、一電泳元件或一電潤濕元件。
<18>一種影像顯示裝置，被配置以顯示對應於影像資料的影像，該影像顯示裝置包括：複數個顯示元件，以一陣列形式佈置，該複數個顯示元件中的每一個為根據<16>或<17>所述的顯示元件；複數條線路，被配置以各別對該複數個顯示元件中的該等場效電晶體施加閘極電壓及訊號電壓；以及一顯示控制裝置，被配置以對應於該影像資料，經由該複數條線路各別控制該等場效電晶體的該閘極電壓及該訊號電壓。
<19>一種系統，包括：根據<18>所述的影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以基於所要顯示的影像資訊產生影像資料以及將該影像資料輸出至該影像顯示裝置。
根據本發明，可解決既有的各種問題並且提供：一種包括氧化物半導體主動層並且具有高遷移率及低關閉電流的新型場效電晶體；一種顯示元件；一種顯示裝置；以及一種系統。
21‧‧‧基板
22‧‧‧主動層
23‧‧‧源極電極
24‧‧‧汲極電極
25‧‧‧閘極絕緣層
26‧‧‧閘極電極
27‧‧‧鈍化層
221‧‧‧層A
222‧‧‧層B
223‧‧‧層A

Claims (10)

  1. 一種場效電晶體，包括：一主動層；以及一閘極絕緣層，其中，該主動層包括至少兩種含有一層A及一層B的氧化物層，其中，該層A與該閘極絕緣層接觸，其中，該閘極絕緣層的能隙高於該層A的能隙，其中，該層A的能隙低於該層B的能隙，以及其中，該層B包括一取代性摻雜劑。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該層A包括選自由鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢所組成的群組中的至少一種作為A1元素，以及其中，該層A包括選自由鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭系元素、鋯、鉿、鋁、矽及鍺所組成的群組中的至少一種作為A2元素。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該層B包括選自由鋅、鎘、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬及鎢所組成的群組中的至少一種作為B1元素，其中，該層B包括選自由鋁、鎵、銦、鉈、鍺、錫、鉛、銻、鉍、鈦、鈮、鉭、鉬、鎢、錸及鋨所組成的群組中的至少一種作為B3元素，以及其中，該B3元素在周期表的族數大於該B1元素在周期表的族數。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，該層B包括選自由鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭系元素、鋯、鉿、鋁、矽及鍺所組成的群組中的至少一種作為B2元素。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的場效電晶體，其中，在該層A與該層B連接之前，該層A的載子濃度NA低於該層B的載子濃度NB，以及其中，在該層A與該層B連接之後，該層A的載子濃度NA高於該層B的載子濃度NB。
  6. 一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以根據一驅動訊號控制光輸出；以及一驅動電路，含有根據申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的場效電晶體，並且被配置以驅動該光控制元件。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的顯示元件，其中，該光控制元件包括一有機電致發光元件、一電致變色元件、一液晶元件、一電泳元件或一電潤濕元件。
  8. 一種影像顯示裝置，被配置以顯示對應於影像資料的影像，該影像顯示裝置包括：複數個顯示元件，以一陣列形式佈置，該複數個顯示元件中的每一個為根據申請專利範圍第6項所述的顯示元件；複數條線路，被配置以各別對該複數個顯示元件中的該等場效電晶體施加閘極電壓及訊號電壓；以及一顯示控制裝置，被配置以對應於該影像資料，經由該複數條線路各別控制該等場效電晶體的該閘極電壓及該訊號電壓。
  9. 一種用以顯示影像的系統，包括；根據申請專利範圍第8項所述的影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以基於所要顯示的影像資訊產生影像資料以及將該影像資料輸出至該影像顯示裝置。
  10. 一種場效電晶體，包括：一主動層；以及一閘極絕緣層，其中，該主動層包括至少兩種含有一層A及一層B的氧化物層，其中，該層A與該閘極絕緣層接觸，其中，該閘極絕緣層的能隙高於該層A的能隙，其中，該層A的能隙低於該層B的能隙，以及其中，該主動層由一層的該層A以及一層的該層B、或兩層的該層A以及兩層的該層B、或三層的該層A以及兩層的該層B組成。
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