半導體裝置及其制造方法以及電子設備的制作方法

專利名稱：半導體裝置及其制造方法以及電子設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有氧化鋅系的活性層的半導體裝置，一種對用于電子設備中的開關元件適用的半導體裝置以及采用該半導體裝置的電子設備。
背景技術：
以往，氧化鋅(ZnO)在可視光區域是透明的，而且是即使在由低溫制作方面也表示比較良好的物性的半導體。因此，近年來盛行進行研究，且作出了各種技術報告。
例如，在學術方面，發表了文獻l～3的論文。這些論文都表示將ZnO作為活性層的薄膜晶體管能性能良好地進行工作。
專利文獻1R.L.Hoffman，B.J.Norris and J.F.Wager，“ZnO-basedtransparent thin-film transistors”APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME 82，NUMBER5，3 FEBRUARY 2003，PP733-735專利文獻2R.F.Carcia，R.S.McLean，M.H.Reilly andG.Nunes，Jr.“Transparent ZnO thin-film transistor fabricated by rf magnetronsuputtering”APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME 82，NUMBER 7，17FEBRUARY 2003，PP1117-1119專利文獻3Junya NISHII et al.，“High Performance Thin FilmTransistors with Transparent ZnO Channels’Jpn.J.Appl.Phys.Phys.Vol.42.(2003)pp L347-L349，Part 2，No.4A，1April 2003并且，在專利申請方面，文獻4～6中公開了一種在半導體中利用ZnO的技術。
專利文獻4特開2000-150900公報(
公開日2000年5月30日)專利文獻5特開2000-277534公報(
公開日2000年10月6日)
專利文獻6特開2002-76356公報(
公開日2002年3月15日)文獻4中，記載了在晶體管的溝道層使用氧化鋅等透明半導體，在柵極絕緣層也使用透明絕緣性氧化物，使晶體管透明。
文獻5中，記載了通過選擇適當的基底膜的材料，從而消除氧化鋅和基底膜的晶格失配，可實現含有采用氧化鋅的薄膜晶體管的半導體設備的高性能化。
文獻6中，記載了一種為了改善具有氧化鋅等透明溝道層的晶體管的導通/截止比特性或遷移率特性，而在氧化鋅中摻雜3d遷移金屬等的方法。
專利文獻7特開昭63-101740好公報(
公開日1988年5月6日)由以上所記的論文以及文獻表示了采用氧化鋅的晶體管的有效性。
然而，如文獻7所公開那樣，由于氧化鋅相對氣氛的敏感度較高，采用氧化鋅的設備的特性變化較大，因此在實用性方面需要通過保護層(絕緣物)使氧化鋅與氣氛隔離。文獻4記載了將在溝道層采用氧化鋅的縱型場效應晶體管利用作為氣敏傳感器。
上述文獻1、2以及3中，在結構方面未賦以保護層，有關因賦以保護層而產生的影響方面沒有進行討論。并且，文獻4、5以及6中，雖然也例示了在結構方面與氣氛的隔離，但有關賦以保護層(這里柵極絕緣層與之對應)的影響方面也沒有進行討論。
在將氧化鋅用于活性層的晶體管中，在實用上，關于其特性追求穩定性，在采用對于氣氛敏感性高的氧化鋅時，與氣氛的隔離成為絕對條件。在這種意義上，需要討論有關因賦以保護層而產生的影響，關于這些以下進行說明。
圖14(a)為表示未賦以保護層的晶體管50。該晶體管50，成逆交錯(stagger)結構，在玻璃基板52上由Ta形成的柵電極53上，通過由Al2O3形成的柵極絕緣層54將未打算進行摻雜的氧化鋅作為半導體層55進行層疊，在該半導體層55上形成由Al構成的源電極56和漏電極57。
圖14(b)為表示賦予了保護層的晶體管51。該晶體管51，按照在上述晶體管50中，進一步覆蓋半導體層55、源電極56以及漏電極57的一部分，成由Al2O3形成保護層58的結構。
圖15為表示將氧化鋅用于活性層(半導體層55)的同一場效應晶體管中關于保護層的有無的Id-Vg特性。
由圖15可知，因保護層的有無，閾值電壓在大幅度產生變化。賦予了保護層的晶體管的閾值電壓，與未賦以保護層的晶體管的閾值相比，大幅向負值側移動，成為不能實用的較大的負值。
關于產生這樣的現象，如下進行說明。氧化鋅，原本就容易產生氧氣空穴，從該氧氣空穴生成自由電子，成為表示n型的傳導性的半導體。但是，若因氧化鋅在其表面具有的表面能級，而使在氧化鋅表面的費米能級下降，則其結果為，耗盡層，在氧化鋅內部擴展直到到達形成溝道層的柵極絕緣層界面為止，為了排除自由電子，而使氧化鋅具有高電阻，在高電阻的氧化鋅中作為可移動電荷的自由電子較少，為了排除該自由電子由于所需要的柵電極電壓較小，因此閾值電壓的絕對值較小。該狀態下，成為無保護層的狀態。
若給氧化鋅賦以Al2O3作為保護層，則氧化鋅的表面能級會減少。這根據第50次應用物理學會關系聯合演講會、29p-F-8(2003/3)中，氧化鋅與Al2O3的匹配性較好，缺陷能級較少的報告能夠理解。由于其表面能級的減少，氧化鋅表面的費米能級恢復到由氧化鋅本來具有的自由電子的濃度決定的位置，其結果，不會產生耗盡層向氧化鋅內部的擴展。因此，成為氧化鋅表示原本的n型傳導性，具有低電阻、即自由電子多的狀態。為了排除這種多個存在的自由電子，需要較大的負的柵電極電壓，其結果，閾值電壓成為負的較大值。
圖16為表示因Al2O3保護層的有無而產生的氧化鋅的電阻率的變化，表示因賦以Al2O3保護層，因而氧化鋅的電阻率減少至約1/6400。據此也使上述機構得到證明。
如上述，發現在將氧化鋅用于活性層的場效應晶體管中，通過賦以保護層使作為晶體管的特性產生很大變化，而該討論為首次進行。
在將氧化鋅使用于活性層的場效應晶體管中，由于氧化鋅對于氣氛具有的敏感度，因此保護層是不可或缺的。但是，如上述，賦予了保護層的場效應晶體管，由于閾值電壓為負的較大電壓，因此不能得到實際使用。

發明內容
本發明，就是鑒于上述問題，其目的在于提供一種將氧化鋅用于活性層，且賦以使活性層與氣氛隔離的保護層的、可實際使用的半導體裝置以及具備該半導體裝置的電子設備。
本發明的半導體裝置，包含活性層，其由作為ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體組成，并添加了I族、III族、IV族、V族或者VII族元素；和隔離體，其使上述活性層，在上述活性層中的可移動電荷移動的區域不受氣氛的影響的范圍內與氣氛隔離。
上述構成中，隔離體，只要能將活性層與氣氛隔離即可，不僅保護層或絕緣層還可包含電極等。并且，雖然可讓活性層完全被隔離體隔離，然而只要至少讓活性層中的可移動電荷移動的區域(例如、薄膜晶體管的溝道部分)在不受氣氛影響的范圍內與氣氛隔離即可，如果滿足這些則即使活性層的一部分從隔離體暴露至氣氛中也沒關系。
這樣，通過使由對于氣氛敏感的ZnO或者MgxZn1-xO組成的活性層通過隔離體與氣氛隔離，從而可使半導體裝置的元件特性穩定化。并且，通過給活性層添加I族、III族、IV族、V族或者VII族元素，從而使因保護層等的隔離體結果所產生的活性層的可移動電荷減少。于是，通過形成保護層等例如減少了ZnO的表面能級，消除了耗盡層向ZnO內部的擴展，因而ZnO成為表示原本的電阻值的n型半導體，處于自由電子過剩的狀態。例如由于V族元素的氮相對ZnO作為受主雜質發揮作用，因此通過添加氮減少了過剩的自由電子。并且，作為I族元素的氫，在存在于ZnO中的狀態下，由于相對成為自由電子源的不飽和鍵作為終止劑發揮作用，因此通過添加氫也會減少過剩的自由電子。通過這樣的自由電子的減少，將費米能級下降至能帶隙中央附近。于是，由于用于排除過剩的自由電子的柵電極電壓降低了，因此閾值電壓提高了。這樣，便可將作為晶體管的一種重要特性的閾值電壓控制為可實用的電壓。
在上述半導體裝置中，優選上述元素為氮、磷、砷、銻或者它們當中的2個種類以上。通過將這些元素添加到活性層中，從而依據添加量能夠在比較大的范圍內對閾值電壓高精度地進行控制。
或者，在上述半導體裝置中，優選上述元素為氮、磷、砷、銻或者它們當中的2個種類以上與氫。通過將這些元素添加到活性層中，也能夠依據添加量在比較大的范圍內對閾值電壓高精度地進行控制。并且，在這樣的半導體裝置的制造中，在含有例如氮、一氧化二氮、一氧化氮或者二氧化氮中的1個種類以上，與水蒸氣、過氧化氫、氨或者它們中的1個種類以上的氣氛中形成上述活性層。這樣，便將氮和氫添加到所形成的活性層中了。
上述半導體裝置中，優選上述隔離體由不同的隔離層組成，例如，隔離體，只要如上述那樣能夠將活性層與氣氛隔離即可，通過由多個隔離層組成，從而能夠使含有隔離層、電極、保護層等作為隔離層的薄膜晶體管等容易應用于本發明。
上述半導體裝置中，優選上述隔離層中的至少一個，由SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體形成。這些材料，由于與ZnO或者MgxZn1-xO的匹配性良好，因此適于與活性層直接形成界面的隔離層。
在該半導體裝置中，在與上述活性層連接的2個電極以外與上述活性層形成界面的上述隔離層中、在與對控制上述活性層中的可移動電荷的移動的控制電極與上述活性層之間進行絕緣的隔離層形成界面的區域以外，與上述活性層形成界面的上述隔離層，優選由SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(X+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體形成。例如，在薄膜晶體管中，與活性層連接的2個電極，相當于源電極以及漏電極，控制電極相當于柵電極。在逆交錯型的薄膜晶體管中，在基板上形成柵電極，進而通過柵極絕緣層(隔離層)在其上面形成活性層。這里，在與柵極絕緣層形成界面的區域以外與活性層形成界面的隔離層，為活性層中的、與呈現在源電極以及漏電極之間的上端面以及一部分的側端面形成界面的隔離層(相當于圖1(a)～(c)的保護層8)。在這樣的半導體裝置中在必需的電極或絕緣層以外設置隔離層的構成中，該隔離層實現作為使活性層與氣氛隔離的保護層的作用，如上述由與ZnO以及MgxZn1-xO的匹配性良好的上述材料，通過形成與活性層的上述區域直接形成界面的隔離層，從而能夠使半導體裝置的元件特性變穩定。
上述半導體裝置中，優選上述隔離層中的至少1層由樹脂形成。通過采用樹脂作為隔離層，從而可將已有的樹脂形成裝置用于由樹脂形成隔離層中。因而，為了形成隔離層由于沒有采用復雜的成膜流程，而是能夠使半導體裝置的制造更加容易，因此可降低半導體裝置的制造成本。并且，通過采用樹脂，能夠提高半導體裝置的柔軟性，在采用柔性基板作為半導體裝置的基板的情況下尤為合適。
在該半導體裝置中，在與上述活性層連接的2個電極以外與上述活性層形成界面的上述活性層中、在與對控制上述活性層中的可移動電荷的移動的控制電極與上述活性層之間進行絕緣的隔離層形成界面的區域以外，優選與上述活性層形成界面的上述隔離層由樹脂形成。例如，在薄膜晶體管中，與活性層連接的2個電極，相當于源電極以及漏電極，控制電極相當于柵電極。在逆交錯型的薄膜晶體管中，如上述，在與柵極絕緣層形成界面的區域以外與活性層形成界面的隔離層，為活性層中的、與出現在源電極以及漏電極之間的上端面以及一部分的側端面形成界面的隔離層(相當于圖1(a)～圖(c)的保護層8)。在這樣的半導體裝置中在必需的電極或絕緣層以外設置隔離層的構成中，該隔離層實現作為使活性層與氣氛隔離的保護層的作用，由于可在與活性層的上述區域直接形成界面的隔離層中使用樹脂，因此如上述能夠實現半導體裝置的制造成本的降低。
本發明的電子設備，具備上述任一種的半導體裝置作為開關元件。這樣，通過具備將透明的ZnO以及MgxZn1-xO用于活性層的性能良好的半導體裝置作為開關元件，從而能夠容易提高電子設備的性能。
在上述電子設備中，優選上述開關元件，為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。在作為電子設備的有源矩陣型的顯示裝置(例如液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置)中，在從驅動電路向像素電極寫入圖像信號時，使開關元件導通。并且，在作為電子設備的圖像傳感器這樣的圖像讀取裝置中，在讀出由像素電極所取入的像素信號時，使開關元件導通。這樣，通過在用于圖像顯示或圖像讀取的電子設備中采用半導體裝置作為開關元件，從而能夠容易實現這些電子設備的高性能化。
如上，本發明的半導體裝置，包含活性層，其由ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體組成，添加了I族、III族、IV族、V族或者VII族元素；和隔離體，其使上述活性層，在上述活性層中的可移動電荷移動的區域不受氣氛的影響的范圍內與氣氛隔離。
這樣，通過隔離體使對于氣氛敏感的ZnO或者MgxZn1-xO與氣氛隔離，并且通過在ZnO或者MgxZn1-xO中添加I族、III族、IV族、V族或者VII族的元素，從而使因隔離體而在活性層產生的可移動電荷減少。于是，能夠提供一種元件特性穩定而不受氣氛影響的，且采用可控制閾值電壓在可實用的范圍內的ZnO或者MgxZn1-xO的半導體裝置。
本發明的其它目的、特征、以及優點，根據以下說明能夠更充分了解。并且，本發明的利益，可根據參照附圖的接下來的說明而更加明白。


圖1(a)為表示本發明的第1實施方式的薄膜晶體管的構成的俯視圖。
圖1(b)為圖1(a)的A-A線箭頭方向的剖面圖。
圖1(c)為圖1(a)的B-B線箭頭方向的剖面圖。
圖2為表示第1實施方式的薄膜晶體管的其它構成的剖面圖。
圖3(a)為表示圖1的薄膜晶體管的制造中的柵電極布線形成工序的剖面圖。
圖3(b)為表示圖1的薄膜晶體管的制造中的柵電極絕緣膜形成工序的剖面圖。
圖3(c)為表示圖1的薄膜晶體管的制造中的半導體層形成工序的剖面圖。
圖3(d)為表示圖1的薄膜晶體管的制造中的源電極以及漏電極形成工序的剖面圖。
圖3(e)為圖1的薄膜晶體管的制造的最終工序的剖面圖。
圖4為第1～第3實施方式中的薄膜晶體管的Id-Vg特性的圖。
圖5為表示第1實施方式的薄膜晶體管的其它構成的俯視圖。
圖6(a)為表示本發明的第2實施方式的薄膜晶體管的構成的俯視圖。
圖6(b)為圖6(a)的C-C線箭頭方向的剖面圖。
圖6(c)為圖6(a)的D-D線箭頭方向的剖面圖。
圖7為表示第2實施方式的薄膜晶體管的其它構成的剖面圖。
圖8(a)為表示圖6的薄膜晶體管的制造中的基底絕緣層形成工序的剖面圖。
圖8(b)為圖6的薄膜晶體管的制造中的源電極以及漏電極形成工序的剖面圖。
圖8(c)為表示圖6的薄膜晶體管的制造中的半導體層、柵電極絕緣膜、柵電極形成工序的剖面圖。
圖8(d)為表示圖6的薄膜晶體管的制造中的最終工序的剖面圖。
圖9(a)為表示本發明的第3實施方式的薄膜晶體管的構成的俯視圖。
圖9(b)為圖9(a)的E-E線箭頭方向剖面圖。
圖9(c)為圖9(a)的F-F線箭頭方向的剖面圖。
圖10為第3實施方式的薄膜晶體管的其它構成的剖面圖。
圖11(a)為圖9(a)的薄膜晶體管的制造中的基底絕緣層形成工序的剖面圖。
圖11(b)為圖9(a)的薄膜晶體管的制造中的源電極以及漏電極形成工序的剖面圖。
圖11(c)為圖9(a)的薄膜晶體管的制造中的第1柵極絕緣層、半導體層形成工序的剖面圖。
圖11(d)為圖9(a)的薄膜晶體管的制造中的最終工序的剖面圖。
圖12為表示本發明的第5實施方式的有源矩陣型的液晶顯示裝置的概略構成的框圖。
圖13為圖12的液晶顯示裝置中的像素的構成的電路圖。
圖14(a)為不具有以往的保護層的薄膜晶體管的構成的剖面圖。
圖14(b)為具有以往的保護層的薄膜晶體管的構成的剖面圖。
圖15為表示因保護層的有無引起的薄膜晶體管的Id-Vg特性的圖。
圖16為表示因保護層的有無引起的氧化鋅薄膜的電壓-電阻率的特性的圖。
圖17為第4實施方式的薄膜晶體管的Id-Vg特性的圖。
圖18為第4實施方式的薄膜晶體管中的正的柵電極電壓對應的TFT特性的時效劣化的圖。
具體實施例方式
以下，通過實施例以及比較例，對本發明進行更加詳細的說明，但本發明并非由這些所限定。
第1實施方式關于本發明的第1實施方式，基于圖1～圖5進行說明，則如下。
圖1(a)表示本實施方式的薄膜晶體管1的俯視圖。而且，圖1(b)表示圖1(a)的A-A線箭頭方向剖視圖，以及圖1(c)表示圖1(a)的B-B線箭頭方向剖視圖。另外，圖1(a)中，為了圖的簡單化，關于圖1(b)以及圖1(c)所示的保護層8的表面中央部分的凹凸，省略其記載。
如圖1(a)～圖1(c)所示，作為半導體裝置的薄膜晶體管1，在絕緣性基板2上形成的柵電極3，進而在柵電極3上面經由柵極絕緣層4層疊半導體層5，在該半導體層5上面形成作為電極部的源電極6和漏電極7，進而形成將半導體層5、源電極6以及漏電極7的一部分覆蓋的保護層8，成逆交錯(stagger)型的結構。
而且，在該薄膜晶體管1用于顯示裝置(例如，第4實施方式的有源矩陣型液晶顯示裝置)的情況下，漏電極7與像素電極連接，或者漏電極7與像素電極通過透明導電膜形成一體化。因此，漏電極7的一部分從保護層8引出。
柵極絕緣層4，采用與ZnO以及MgxZn1-xO匹配性良好的SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體作為絕緣物而形成。并且，柵極絕緣層4可將多種上述絕緣物層疊而成。例如，如圖2所示，柵極絕緣層4，由第1絕緣層4a以及第2絕緣層4b的2層疊層而構成。這樣的結構中，通過由與半導體層5的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AlN、MgO)形成第1絕緣層4a，由絕緣性良好的絕緣物(SiO2)形成第2絕緣層4b，從而能夠得到在絕緣性基板2上的可靠性高的柵極絕緣層4。
作為活性層的半導體層5，采用作為添加了I族、III族、IV族、V族或者VII族元素的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。作為所添加的元素，優選I族以及V族的元素。例如，半導體層5，由氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或者含有這些元素的2個種類以上的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。
保護層8，將在半導體層5中的、形成源電極6以及漏電極7的部分(由兩個電極6、7覆蓋的部分)以外的部分，且未與柵極絕緣層4形成界面的部分(兩個電極6、7之間的部分以及半導體層5的周邊的側端面)覆蓋。該保護層8，采用SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體而形成。
或者，保護層8，也可由丙稀酸等的樹脂而形成。通過由樹脂形成保護層8，從而便可采用已有的樹脂形成裝置。因此，為了形成保護層8而不采用復雜的成膜流程，由于能夠采用更加容易的薄膜晶體管1的制造，因此可降低薄膜晶體管1的制造成本。并且，通過采用樹脂，從而能夠提高薄膜晶體管1的柔軟性，在采用柔性基板作為絕緣性基板2的情況下尤其合適。
并且，保護層8，還可將多種上述絕緣物層疊而成。例如，如圖2所示，保護層8，由第1保護層8a以及第2保護層8b的2層的疊層而構成。在這樣的構成中，通過由與半導體層5的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AlN、MgO)形成第1保護層8a，由與氣氛的隔離性良好的絕緣物(SiO2)形成第2絕緣層8b，從而能夠得到可靠性高的保護層8。
在薄膜晶體管1中，通過柵極絕緣層4、源電極6、漏電極7以及保護層8形成隔離體，從而分別形成隔離層。
這里，以下采用圖3(a)～圖3(e)的制造工序圖，對如上述構成的薄膜晶體管1的制造方法進行說明。
首先，在絕緣性基板2上，通過噴濺對作為成為柵電極3的柵電極材料Ta進行300nm程度的厚度的層疊，在其上面由光刻工序制作抗蝕圖案呈給定的形狀。采用該抗蝕圖案在柵電極材料上通過CF4+O2氣體實施干蝕刻，形成呈該形狀的圖案的柵電極3以及與其連接的柵電極布線(未圖示)(圖3(a))。作為絕緣性基板2，采用玻璃基板、石英、塑料等，關于柵電極材料采用除Ta之外的Al、Cr等。
接著，作為柵極絕緣層4，例如，通過脈沖激光堆積法層疊500nm程度的Al2O3。Al2O3薄膜成膜時的基板溫度為300℃，成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛，激光功率為3.0J/cm2，重復頻率為10Hz(圖3(b))。這里，雖然那作為柵電極絕緣膜4的材料采用Al2O3，但除此外還可采用上述的絕緣物。
堆積Al2O3之后，為了連續形成半導體層5，因此例如，通過脈沖激光堆積法對摻雜氮后的多晶狀態的ZnO進行50nm程度的堆積。這時的堆積條件，為基板溫度300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣和一氧化氮的混合氣氛，激光功率為1.1J/cm2，重復頻率為10Hz。通過該方法，在ZnO中摻雜氮。這里，雖然氮源采用一氧化氮，然而除此外也可采用一氧化二氮、二氧化氮、氨等含氮的氣體。并且，這里，雖然作為半導體層5的材料采用ZnO，然而也可以采用含Mg的ZnO(MgxZn1-xO)。并且，ZnO或者含Mg的ZnO，可以是非晶狀態的，或者也可以是多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態。
成為半導體層5的ZnO層疊后，由光刻工序形成抗蝕圖案呈給定的形狀。采用該抗蝕圖案，通過由硝酸、醋酸等進行濕蝕刻，從而得到所望的形狀的半導體層5(圖3(c))。
接著，通過噴濺法對Al進行200nm程度的成膜。然后，通過對該Al層采用光刻以及采用Cl2氣體的干蝕刻形成圖案，從而形成源電極6以及漏電極7(圖3(d))。
還有，通過脈沖激光堆積法對Al2O3進行200nm程度的成膜。采用通過光刻制作的給定的抗蝕圖案，對該Al2O3層通過離子研磨等將無用部分的Al2O3除去，從而形成保護層8，完成薄膜晶體管1(圖3(e))。這里，雖然采用Al2O3作為用于保護層8的材料(絕緣物)，然而也可以是除此之外的上述的絕緣物。并且，作為保護層8，可將多種上述的絕緣物層疊而成。
圖4表示如上述所得到的薄膜晶體管1的Id-Vg特性。根據圖4，可知在未摻雜氮的ZnO的薄膜晶體管中，與在形成保護層時的Id-Vg特性(圖15中的實線所示)進行比較，其閾值電壓Vth處于0V附近。可知這樣將氮摻雜在ZnO中，從而在設置保護層8的薄膜晶體管1中，便可將閾值電壓Vth控制為不存在實用上的問題的電壓。尤其，根據摻雜量，可將閾值電壓從負值側控制到+10V程度為止。
在ZnO中摻雜氮從而控制閾值電壓Vth，如下能夠理解。因保護層的形成使ZnO的表面能級減少，將在ZnO內部耗盡層擴展的頻帶偏移消除，ZnO為表示原本具有的電阻值的n型半導體，處于自由電子成為過剩的狀態。由于V族元素的氮相對ZnO作為受主雜質發揮作用，因此通過摻雜氮從而減少過剩的自由電子，將費米能級下降至在能帶隙中央附近。這樣，由于用于排除過剩的自由電子的柵電極電壓降低了，因此閾值電壓在0V附近。
還有，關于其它的V族元素的P、As或者Sb，在例如形成上述的半導體層5的情況下，在基板溫度300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛、激光功率為1.1J/cm2的條件下，采用Zn2P3、Zn2As3、Zn2Sb3等含V族元素的Zn化合物為靶進行摻雜，同樣地能夠將閾值電壓Vth控制在0V附近。當然，由該方法采用Zn2N3為靶進行摻雜，也能夠將閾值電壓Vth控制為與上述同樣。
并且，即使在作為ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體中摻雜I族、III族、IV族或者VII族元素，也能夠同樣對閾值電壓Vth進行控制。
另外，如圖1(a)所示的結構中，雖然半導體層5完全被保護層8的下面覆蓋，但是如果薄膜晶體管1的半導體層5中的溝道部分(載流子(可移動電荷)移動的區域)不受到氣氛的影響，則不需要使半導體層5完全被保護層8覆蓋。例如，如圖5所示，在半導體層5在溝道寬度方向延伸變長后其兩端部從保護層8暴露至氣氛中的結構中，雖然其兩端部受氣氛的影響，但如果溝道部分以不受到其影響的程度從兩端部離開的話，則也可以不像圖1(a)～圖1(c)所示那樣，讓半導體層5完全被保護層8或柵電極絕緣膜4覆蓋。
第2實施方式關于本發明的第2實施方式，如果基于圖6～圖8進行說明，則如下。
圖6(a)表示本實施方式的薄膜晶體管11的俯視圖。而且圖6(b)表示圖6(a)的C-C線箭頭方向的剖視圖，圖6(c)表示圖6(a)的D-D線箭頭方向的剖視圖。另外，圖6(a)中，為了圖的簡單化，關于圖6(b)以及圖6(c)所示的保護層19的表面中央部分的凹凸，省略其記載。
如圖6(a)～圖6(c)所示，作為半導體裝置的薄膜晶體管11，在絕緣性基板12上形成的基底絕緣層13上除間隔外形成源電極14和漏電極15，在它們上面依次層疊半導體層16、柵極絕緣層17以及柵電極18，進而形成覆蓋半導體層16、柵極絕緣層17以及柵電極18的保護層19，成交錯型的結構。在該薄膜晶體管11中，半導體層16、柵極絕緣層17以及柵電極18，形成相同形狀的圖案(如圖6(a)所示的半導體層16的形狀)而層疊。
在顯示裝置(例如第4實施方式的有源矩陣型液晶顯示裝置)中采用該薄膜晶體管11的情況下，漏電極15與像素電極連接，或者漏電極15與像素電極通過透明導電膜形成一體化。
基底絕緣層13，采用SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體作為絕緣物而形成。該基底絕緣層13，與在半導體層16的下端面中的、與源電極14以及漏電極15形成界面的區域以外的區域形成界面。
或者，基底絕緣層13，也可由丙烯酸等的樹脂形成，通過由樹脂形成基底絕緣層13，從而便可采用已有的樹脂形成裝置。所以，為了形成基底絕緣層13，由于不是采用復雜的成膜流程，而是能夠使薄膜晶體管11的制造更加容易，因此可降低薄膜晶體管11的制造成本。并且，通過采用樹脂能夠提高薄膜晶體管11的柔軟性，在采用柔性基板作為絕緣性基板12時，尤為合適。
并且，基底絕緣層13，可將多種上述絕緣物層疊而成。例如，如圖7所示，基底絕緣層13，由第1絕緣層13a以及第2絕緣層13b的2層的疊層而構成。在這樣的結構中，通過由與絕緣性基板12的界面特性良好的絕緣物(SiO2)形成第1絕緣層13a形成，由與半導體層16的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AlN、MgO)形成第2絕緣層，從而能夠得到在絕緣性基板12上的可靠性高的基底絕緣層13。
另外，在絕緣性基板12由玻璃或石英組成時，即使沒有形成基底絕緣層13，半導體層16，通過被作為玻璃或者石英成分的SiO2或含SiO2的絕緣物覆蓋，也會與氣氛隔離。
作為活性層的半導體層16，采用作為添加了I族、III族、IV族、V族或者VII族元素的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。作為所添加的元素，優選I族以及V族的元素。例如，半導體層16，由氮、磷、砷、銻或者含有這些元素的2個種類以上的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。
柵極絕緣層17，與半導體層16形成界面，采用SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體作為絕緣物而形成。并且，柵極絕緣層17可將多種上述絕緣物層疊而成。例如，如圖7所示，柵極絕緣層17，由第1絕緣層17a以及第2絕緣層17b的2層的疊層而構成。在這樣的結構中，通過由與半導體層16的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AIN、MgO)形成第1絕緣層17a，由絕緣性良好的絕緣物(SiO2)形成第2絕緣層17b，從而能夠得到在半導體層16與柵電極8之間的可靠性高的柵極絕緣層17。
保護層19，按照覆蓋被層疊的半導體層16、柵極絕緣層17以及柵電極18那樣，采用SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體作為絕緣物而形成。
或者，保護層19也可與基底絕緣層18同樣地，由丙烯酸等的樹脂形成。這樣，存在與由樹脂形成基底絕緣層3時同樣的優點。
保護層19的側壁部，尤其，將與基底絕緣層13、源電極14以及漏電極15形成界面的半導體層16的下端面、以及與柵極絕緣層17形成界面的半導體層16的上端面以外的側端面覆蓋。并且，保護層19，也可將多種上述絕緣物層疊而成，例如，如圖7所示，保護層19，由第1保護層19a以及第2保護層19b的2層的疊層而構成。在這樣的結構中，通過由與半導體層16的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AlN、MgO)形成第1保護層19a，由與氣氛的隔離性良好的絕緣物(SiO2)形成第2保護層19b，從而得到可靠性高的保護層19。
在薄膜晶體管11中，通過基底絕緣層13、源電極14、漏電極15、柵極絕緣層17以及保護層19形成隔離體，分別形成隔離層。
這里，如上述構成的薄膜晶體管11的制造方法，以下采用圖8(a)～圖8(d)的制造工序圖進行說明。
首先，在絕緣性基板12上通過脈沖激光法堆積100nm程度厚度的Al2O3作為基底絕緣層13(圖8(a))。堆積的條件為，堆積時的基板溫度300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛，激光功率為3.0J/cm2重復頻率為10Hz。這里，雖然作為基底絕緣層13的材料采用Al2O3，但是除此外也可采用上述的絕緣物。
接著，在基底絕緣層13上通過噴濺法堆積150nm程度的Al。然后，通過光刻，采用形成給定形狀圖案的抗蝕劑通過干蝕刻除去Al層的無用部分。這樣，便形成源電極14以及漏電極15(圖8(b))。
接著，為了形成半導體層16，例如，通過脈沖激光堆積法堆積50nm程度的摻雜了氮的多晶狀態的ZnO。這時的堆積條件為，基板溫度300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣和一氧化氮的混合氣氛、激光功率為1.1J/cm2、重復頻率為10Hz。通過該方法，在ZnO中摻雜氮。這里，雖然采用一氧化氮作為氮源，然而除此外，也可采用一氧化二氮、二氧化氮、氨等含氮的氣體。并且，這里，雖然采用N作為摻雜在ZnO中的雜質，然而除此外，也可采用P、As、Sb。還有，這里，雖然采用ZnO作為半導體層16的材料，然而也可采用含Mg的ZnO(MgxZn1-xO)。并且，ZnO或者含Mg的ZnO，可以是非晶狀態的，或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態。
半導體層16的堆積之后，連續地形成柵極絕緣層17。作為柵極絕緣層17，例如，通過激光脈沖堆積法層疊500nm程度的Al2O3。Al2O3薄膜成膜時的條件為，基板溫度為300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛，激光功率為3.0J/cm2，重復頻率為10Hz。這里，雖然采用Al2O3作為柵極絕緣層17的材料，然而除此外也可采用上述絕緣物。
其后，通過噴濺法等層疊200nm程度的Al等作為柵電極18。然后，通過光刻，采用形成給定形狀圖案的抗蝕劑通過離子研磨等除去Al層、柵極絕緣層17、半導體層16的無用部分，從而在半導體層16以及柵極絕緣層17上形成柵電極18(圖8(c))。這里，雖然柵電極18、柵極絕緣層17以及半導體層16的側端面，相對絕緣性基板12的上端面為垂直的，然而為了使保護層19的作用范圍良好，也可以是從柵電極18擴展到半導體層16一側的正錐狀。
最后，層疊保護層19。作為保護層19，例如，通過脈沖堆積法對Al2O3進行200nm程度的成膜。成膜條件為，基板溫度300℃，成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛、激光功率為3.0J/cm2，重復頻率為10Hz。其后，通過光刻，采用給定的抗蝕圖案通過離子研磨等將無用部分的Al2O3除去，從而形成保護層19，完成薄膜晶體管11(圖8(d))。這里，雖然采用Al2O3作為保護層19的材料，然而也可以是SiO2、AlN、MgO、Ta2O5或者含有加上Al2O3的它們當中的至少2種的固溶體。
如上述所得到的薄膜晶體管11的Id-Vg特性，與如圖4所示的特性同樣，其閾值電壓Vth被控制在0V附近。這樣，在薄膜晶體管11中，通過由在ZnO中摻雜氮后的半導體形成半導體層16，從而能夠將閾值電壓Vth控制在不存在實用上的問題的電壓。
還有，針對其它的V族元素的P、As或者Sb，通過如第1實施方式所述那樣進行摻雜，從而能夠同樣地將閾值電壓Vth控制在0V附近。
而且，即使在作為ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體中摻雜I族、III族、IV族或者VII族元素，從而能夠同樣地對閾值電壓Vth進行控制。
另外，如圖6(a)～圖6(c)所示的結構中，雖然半導體層16完全被基底絕緣層13、源電極14、漏電極15、柵絕緣膜17以及保護層19覆蓋，但是如果薄膜晶體管11的半導體層16中的溝道部分(載流子移動的區域)沒有受到氣氛的影響，則不需要使半導體層16完全被覆蓋。例如，如圖6(a)中的2點封閉虛線所示，在半導體層16、與半導體層16呈同一形狀的柵極絕緣層17以及柵電極18在溝道寬度方向延伸變長且其兩端部從保護層19暴露至氣氛中的結構中，雖然處于其兩端的半導體層16的側端面受氣氛的影響，但如果溝道部分以沒有受到其影響的程度從兩端部離開的話，則也可以不讓半導體層16完全被覆蓋。
第3實施方式關于本發明的第3實施方式，如果基于圖9～圖11進行說明，則如以下。
圖9(a)表示本實施方式的薄膜晶體管21的俯視圖。而且，圖9(b)表示圖9(a)的E-E線箭頭方向的剖面圖，圖9(c)表示圖9(a)的F-F線箭頭方向的剖面圖。
圖9(a)～圖9(c)所示，作為半導體裝置的薄膜晶體管21，在絕緣性基板22上形成的基底絕緣層23上面形成源電極24和漏電極25，在其上面形成半導體層26、第1柵極絕緣層27。該半導體層26和第1柵極絕緣層27被第2柵極絕緣層28覆蓋，第2柵極絕緣層28還兼作半導體層26的保護層。在第2柵極絕緣層28上形成柵電極29，便成了薄膜晶體管21。
而且，在顯示裝置(例如第4實施方式的有源矩陣型液晶顯示裝置)中采用該薄膜晶體管21的情況下，將漏電極25與像素電極連接，或者漏電極25與像素電極通過透明導電膜形成一體化。
基底絕緣層23，采用SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體作為絕緣物而形成。
或者，基底絕緣層23，也可由丙烯酸等的樹脂而形成。通過由樹脂形成基底絕緣層23，從而可采用已有的樹脂形成裝置。所以，為了形成基底絕緣層23，由于不是采用復雜的成膜流程，而是能夠使薄膜晶體管21的制造更容易，因此可降低薄膜晶體管21的制造成本。并且，通過采用樹脂從而能夠提高薄膜晶體管21的柔軟性，在采用柔性基板作為絕緣性基板22的情況下尤為合適。
該基底絕緣層23，與半導體層26的下端面中的、在與源電極24以及漏電極25形成界面的區域以外的區域形成界面。并且，基底絕緣層23，可將多種上述絕緣物層疊而形成。例如，如圖10所示，基底絕緣層23，由第1絕緣層23a以及第2絕緣層23b的2層的疊層而構成。在這樣的結構中，通過由與絕緣性基板22的界面特性良好的絕緣物(SiO2)形成第1絕緣層23a，由與半導體層26的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AlN、MgO)形成第2絕緣層23b，從而能夠得到在絕緣性基板22上的可靠性高的絕緣層23。
另外，在絕緣性基板22由玻璃基板、石英組成的情況下，即使沒有形成基底絕緣層23，半導體層26，通過被作為玻璃或者石英成分的SiO2或含SiO2的絕緣物覆蓋，也會與氣氛隔離。
半導體層26，采用作為添加了I族、III族、IV族、V族或者VII族元素的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。作為所添加的元素，優選I族以及V族元素。例如，半導體層26，由氮、磷、砷、銻或者含有這些元素的2個種類以上的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。
第1柵極絕緣層27，與半導體層26形成界面，采用SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體作為絕緣物而形成。并且，第1柵極絕緣層27，可將多種上述絕緣物層疊而成。例如，如圖10所示，柵極絕緣層27，由第1絕緣層27a以及第2絕緣層27b的2層的疊層而構成。在這樣的結構中，通過由與半導體層26的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AlN、MgO)形成第1絕緣層27a，由絕緣性良好的絕緣物(SiO2)形成第2絕緣層27b，從而能夠得到在半導體層26與第2柵極絕緣層28之間的可靠性高的柵極絕緣層27。
第2柵極絕緣層28，按照將層疊的半導體層26以及第1柵極絕緣層27覆蓋那樣，采用SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(X+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體作為絕緣物而形成。
或者，第2柵極絕緣層28也可與基底絕緣層23同樣地，由丙烯酸等的樹脂形成。這樣，存在與由樹脂形成基底絕緣層23時同樣的優點。
第2柵極絕緣層28的側壁部，尤其，將與基底絕緣層23、源電極24以及漏電極25形成界面的半導體層26的下端面，以及與第1柵極絕緣層27形成界面的半導體層26的上端面以外的側端面覆蓋。由此，第2柵極絕緣層28，實現在柵電極29的下側將半導體層26的側端面覆蓋的保護層的作用，且通過設置第2柵極絕緣層28與第1柵極絕緣層27因此確保作為柵極絕緣層的足夠厚度。
并且，第2柵極絕緣層28，也可將多種上述絕緣物層疊而成。例如，如圖10所示，第2柵極絕緣層28，由下部絕緣層28a以及上部絕緣層28b的2層的層疊而構成。在這樣的結構中，通過由與半導體26的界面特性良好的絕緣物(Al2O3、AlN、MgO)形成第1絕緣層28a，由隔離性良好的絕緣物(SiO2)形成第2絕緣層28b，從而能夠得到第1柵極絕緣層27與柵電極29之間的可靠性高的第2柵極絕緣層28。
在薄膜晶體管21中，由基底絕緣層23、源電極24、漏電極25、第1柵極絕緣層27以及第2柵極絕緣層29形成隔離體，并分別形成隔離層。
這里，如上述構成的薄膜晶體管21的制造方法，以下采用圖11(a)～圖11(d)的制造工序圖進行說明。
首先，在絕緣性基板12上例如通過脈沖激光堆積法堆積100nm程度厚度的Al2O3作為絕緣層23(圖11(a))。堆積的條件為，基板溫度300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛，激光功率為3.0J/cm2，重復頻率為10Hz。這里，雖然采用Al2O3作為基底絕緣層23的材料，然而也可采用除此以外的上述絕緣物。
接著，在基底絕緣層23上通過噴濺法等堆積150nm程度的Al，通過光刻以形成給定形狀圖案的抗蝕劑，通過干蝕刻除去無用部分，形成源電極24以及漏電極25(圖11(b))。
接著，為了形成半導體層26，例如，通過脈沖激光堆積法對摻雜了氮的多晶狀態的ZnO進行50nm程度的層疊。這時的堆積條件為，基板溫度300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣和一氧化氮的混合氣氛，激光功率為1.1J/cm2，重復頻率為10Hz。通過該方法，將氮摻雜在ZnO中。這里，雖然采用一氧化氮作為氮源，然而除此外也可采用含一氧化二氮、二氧化氮、氨等含氮的氣體。并且，這里，雖然采用N作為摻雜在ZnO中的雜質，然而除此外，還可采用P、As、Sb。還有，這里，雖然采用ZnO作為半導體層26的材料，然而也可采用含Mg的ZnO(MgxZn1-xO)。并且，ZnO或者含Mg的ZnO，可以是非晶狀態的，或者也可以是多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態。
半導體層26的堆積之后，連續地對第1柵極絕緣層27進行層疊。作為第1柵極絕緣層27，例如，通過脈沖激光堆積法對Al2O3進行50nm程度的層疊。Al2O3薄膜成膜時的條件為，基板溫度為300℃、成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛，激光功率為3.0J/cm2，重復頻率為10Hz。這里，雖然采用Al2O3作為第1柵電極絕緣膜27的材料，然而除此外也可采用上述的絕緣物。并且，作為第1柵電極絕緣膜27，也可將多種上述絕緣物進行層疊。
其后，通過光刻，采用形成給定形狀圖案的抗蝕劑通過離子研磨等除去無用部分從而形成第1柵極絕緣層27以及半導體層26(圖11(c))。這里，雖然第1柵極絕緣層27以及半導體層26的側端面相對絕緣性基板22的上端面為垂直的，然而為了使第2柵極絕緣層28的覆蓋范圍良好，因此也可以是從第1柵電極絕緣膜27擴展到半導體層26一側的正錐狀。
接著，對第2柵電極絕緣膜28進行層疊。作為第2柵極絕緣層28，例如，通過脈沖激光堆積法對Al2O3進行450nm程度的成膜。成膜條件為，基板溫度300℃，成膜氣氛為減壓的氧氣氣氛，激光功率為3.0J/cm2，重復頻率為10Hz。這里，雖然采用Al2O3作為第2柵電極絕緣膜28的材料，然而除此外也可采用上述的絕緣物。并且，作為第2柵電極絕緣膜28，也可將多種上述絕緣物進行層疊。
其后，為了形成柵電極29，通過噴濺法等對Al等進行200nm程度的層疊。然后，通過光刻，采用形成給定形狀圖案的抗蝕劑通過離子研磨等除去柵電極29以及第2柵電極絕緣膜28的無用部分，完成薄膜晶體管21(圖11(d))。
如上述所得到的薄膜晶體管11的Id-Vg特性，與圖4所示的特性同樣，其閾值電壓Vth被控制在0V附近。這樣，在薄膜晶體管21中，通過由在ZnO中摻雜氮后的半導體形成半導體層26，從而將閾值電壓Vth控制在不存在實用上的問題的電壓。
還有，針對其它的V族元素的P、As或者Sb，通過進行與第1實施方式所述的摻雜，從而能夠同樣地將閾值電壓Vth控制在0V附近。
并且，即使在作為ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體中摻雜I族、III族、IV族、V族或者VII族元素也能夠同樣地對閾值電壓Vth進行控制。
另外，圖9(a)～圖9(c)所示的結構中，雖然半導體層26完全被基底絕緣層23、源電極24、漏電極25、第1柵電極絕緣膜27以及第2柵電極絕緣膜28覆蓋，然而如果薄膜晶體管21的半導體層26中的溝道部分(載流子移動的區域)沒有受到氣氛的影響，則不需要半導體層16完全被覆蓋。例如，圖9(a)的2點封閉虛線所示，在半導體層26與第1柵極絕緣層27在溝道寬度方向延伸變長且其兩端部從第2柵極絕緣層28暴露至氣氛中的結構中，雖然處于其兩端的半導體層26的側端面受氣氛的影響，但如果溝道部分以沒有受到其影響的程度從兩端部離開的話，則也可以不讓半導體層26完全被覆蓋。
第4實施方式關于本發明的第4實施方式，如果基于圖1、圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖9、圖10、圖17以及圖18進行說明，則如以下。另外，本實施方式中，關于與上述第1～第3實施方式中的構成要素具有同等功能的構成要素，附加相同的符號并省略其說明。
如圖1(a)～圖1(c)所示，在薄膜晶體管1中，代替半導體層5形成半導體層105。作為活性層的半導體層105，與半導體層5同樣，采用作為添加了I族、III族、IV族、V族或者VII族元素的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。作為所添加的元素，優選I族以及V族的元素。例如，半導體層105，由氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或者含有它們的2個種類以上和氫(H)的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體而形成。
這樣構成的薄膜晶體管1的制造中，如以下所說明，半導體層105的制造工序與半導體層5的上述制造構成不同。如圖3(b)所示堆積Al2O3作為柵極絕緣層4之后，為了連續地形成半導體層105，例如，通過脈沖激光堆積法對摻雜了氮和氫的多晶狀態的ZnO進行50nm程度的層疊。這時的堆積條件為，基板溫度200℃，成膜氣氛為氮氣與水蒸氣的混合氣體，激光功率為1.1J/cm2，重復頻率為10Hz。通過該方法，在ZnO中摻雜氮和氫。
這里，雖然采用氮氣作為氮源，然而此外也可采用一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮等含氮的氣體。并且，這里，雖然采用水蒸氣作為氫源，然而此外也可采用過氧化氫等含氫的氣體。還有，還可采用氨等由氮和氫組成的氣體。在采用這樣的氣體的情況下，就能夠不需要氮源。或者，也可使用水蒸氣、過氧化氫或者氨中的多種氣體作為氫源。并且，這里，雖然以在半導體層105中采用ZnO為例，然而也可采用含Mg的ZnO(MgxZn1-xO)。并且，ZnO或者含Mg的ZnO，可以是非晶狀態的，也可以是多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態。
如上述所獲得的薄膜晶體管1的Id-Vg特性如圖17所示。根據圖17可知，在采用未摻雜氮和氫的ZnO的薄膜晶體管中，與形成保護層時的Id-Vg特性(圖15的實線所示)進行比較，其閾值電壓Vth在0V附近。可知這樣通過將氮和氫摻雜在ZnO中，從而在設置保護層8的薄膜晶體管1中，可將閾值電壓Vth控制在不存在使用上的問題的電壓。
通過在ZnO中摻雜氮和氫從而控制閾值電壓Vth，由以下能夠理解。通過形成保護層從而消除表面耗盡層，ZnO便處于自由電子過剩的狀態。由于V族元素的氮相對ZnO作為受主雜質發揮作用，因此通過摻雜氮從而減少過剩的自由電子。作為I族元素的氫，在存在于ZnO中的狀態下，由于相對于成為自由電子源的不飽和鍵作為終止劑發揮作用，因此即使摻雜氫也會減少過剩的自由電子。通過摻雜氮和氫，從而使費米能級下降至能帶隙中央附近，這樣，便使用于排除過剩的自由電子的柵電極電壓變小，閾值電壓處于0V附近。
并且，通過摻雜氫，從而如圖18所示，能夠對正的柵電極電壓對應的TFT特性的時效劣化(閾值電壓的正向移動ΔVth)進行抑制。具體來說，令源電極以及漏電極的電位為接地電位，通過給柵電極施加+30V的電壓，在觀察閾值電壓的時效時，會確認在H2O+N2氣氛下成膜的TFT，與在O2+NO氣氛下成膜的TFT相比，能夠抑制閾值電壓的移動量。
還有，關于其它的V族元素的P、As或者Sb，例如，在堆積上述半導體層105時，在基板溫度200℃、成膜氣氛為減壓的水蒸氣氣氛，激光功率為1.1J/cm2的條件下，采用Zn2P3、Zn2As3、Zn2Sb3等含V族的Zn化合物為靶(target)進行摻雜，同樣能夠將閾值電壓Vth控制在0V附近。當然，即使在由該方法采用Zn2N3為靶進行摻雜，也能夠與上述同樣地對閾值電壓Vth進行控制。
另外，即使在圖5的半導體層5、圖6所示的薄膜晶體管11的半導體層16、圖7的半導體層16、圖9所示的薄膜晶體管21的半導體層26、圖10的半導體層26中，采用作為氮(N)、、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或者含有它們的2個種類以上和氫(H)的ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體，也能夠根據同樣的效果，將閾值電壓Vth控制在0V附近。
第5實施方式關于本發明的第5實施方式，如果基于圖12以及圖13進行說明，則如以下。另外，本實施方式，關于與上述的第1～第4實施方式中的構成要素具有同等功能的構成要素，附加相同的符號省略其說明。
如圖12所示，本實施方式的顯示裝置，是一種有源矩陣型的液晶顯示裝置，具備像素陣列31、源電極驅動器32、柵電極驅動器33、控制電路34、電源電路35。
像素陣列31、源電極驅動器32以及柵電極驅動器33，在基板36上形成。基板36，由具有玻璃那樣的絕緣性且透光性的材料形成。像素陣列31，具有源電極行SL…、柵電極行GL…、像素37…。
在像素陣列31中，以與多個的柵電極行GLj、GLj+1…和多個的源電極行SLi、SLi+1交差的狀態配置，在由鄰接的2根柵電極行GL，GL與鄰接的2根源電極行SL、SL所包圍的部分設置像素(圖中，以PIX表示)。這樣，像素37…，在像素陣列31內排列成矩陣狀，在每1列分配1條源電極行SL，在每1行分配1條柵電極行GL。
但為液晶顯示器時，各個像素37，如圖13所示，由作為開關元件的晶體管T、和具有液晶電容CL的像素電容CP構成。一般地，有源矩陣型液晶顯示器中的像素電容CP，為了使顯示穩定，而具有與液晶電容CL并聯附加的輔助電容CS。輔助電容CS，在為了將液晶電容CL或晶體管T的泄漏電流、因晶體管T的柵電極·源電極之間的電容、像素電極·信號線之間的電容等的寄生電容而產生的像素電位的變動、液晶電容CL的顯示數據依賴性等的影響抑制在最小限度時成為需要。
晶體管T的柵電極，與柵電極行Glj連接。并且，液晶電容CL以及輔助電容CS的一方的電極，通過晶體管T的漏電極以及源電極與源電極行SLj連接。與漏電極連接的液晶電容CL的電極，形成像素電極37a。液晶電容CL的另一方的電極，挾住液晶單元從而與對置電極連接，輔助電容Cs的另一方面的電極，與所有像素公共的未圖示的公共電極線(Cs onCommon結構時)、或者鄰接的柵電極行GL(Cs on Gate結構時)連接。
多個柵電極行GLj、GLj+1…，與柵電極驅動器33連接，多個的數據信號線SLi、SLi+1…，與源電極驅動器32連接。并且，柵電極驅動器33以及源電極驅動器32，分別通過不同的電源電壓VGH、VGL與電源電壓VSH、VSL而驅動。
源電極驅動器32，基于來自控制電路34的同步信號CKS以及起動脈沖SPS對由控制電路34提供的圖像信號DAT進行取樣以將其輸出給與各列的像素連接的源電極行SLi、SLi+1…。柵電極驅動器33，基于來自控制電路34的同步信號CKG·GPS以及起動脈沖SPG以產生提供給與各行的像素37…連接的柵電極行GLj、GLj+1的柵電極信號。
電源電路35，是一種產生電源電壓VSH、VSL、VGH、VGL、接地電位COM以及電壓VBB的電路。電源電壓VSH、VSL，分別為電平不同的電壓，被提供給源電極驅動器32。電源電壓VGH、VGL，分別為電平不同的電壓，被提供給柵電極驅動器33。接地電位COM，被提供給在基板36中設置的未圖示的公共電極線。
晶體管T，在根據從柵電極驅動器33通過柵電極行GLj提供的柵電極信號導通時，將從源電極驅動器32通過源電極行SLj+1提供的圖像信號寫入像素37(像素電極37a)。并且，晶體管T，為上述第1～第4實施方式中的薄膜晶體管1、11、21(參照圖1(a)、圖6(a)、圖9(a))。薄膜晶體管1、11、21，如前述，由于可將閾值電壓Vth控制為不存在實用上的問題的電壓，因此在應用于上述這樣的液晶顯示裝置的情況下，由于適當的閾值電壓為0～3V左右，因此根據摻雜量，能夠設定最佳的閾值電壓。因此，對像素37進行驅動的晶體管T中能夠采用該薄膜晶體管1、11、21而不存在實用上的問題。
而且，構成源電極驅動器32以及柵電極驅動器33的電路元件內、在由晶體管構成的電路中，能夠采用上述薄膜晶體管1、11、21作為各個晶體管且不存在實用上的問題。
并且，通過由相同的晶體管1、11、21構成像素37的晶體管T和驅動電路的晶體管，因此可在同一基板36上采用相同的流程同時制作這些晶體管。因而，由于削減了矩陣顯示裝置的制造工序，因此能夠實現矩陣顯示裝置的低成本化。
如上，即使采用薄膜晶體管1、11、21作為像素37用的晶體管T以及驅動電路用的晶體管，由于適當地對閾值進行控制，因此也可提供一種工作穩定的矩陣顯示裝置。
以上，本實施方式以及上述其它實施方式中，雖然表示了幾個實例，然而本發明并非限定于上述各實施方式，而是適用于基于同樣的概念的所有構成。
例如，第1～第4實施方式中，雖然針對薄膜晶體管1、11、21作了例示，然而在將ZnO或者MgxZn1-xO用于活性層，且賦以保護層的構造中，如果同樣地是在ZnO中摻雜氮等的構成，那么本發明也可適用于pm結二極管、肖特基二極管、雙極型晶體管、肖特基勢壘場效應晶體管、接合型場效應晶體管等中。
而且，第5實施方式中，雖然針對作為電子設備的有源矩陣型的液晶顯示裝置作了例示，然而，即使關于其它的顯示裝置、例如有機EL顯示裝置或柔性顯示裝置，如果同樣地采用薄膜晶體管1、11、21作為開關元件，則也可應用本發明。
還有，作為可應用本發明的顯示裝置以外的電子設備，列舉作為將薄膜晶體管1、11、21作為圖像讀出用的開關元件用的、線型圖像掃描儀、矩陣型圖像掃描儀、X線圖像傳感器等。在這樣的掃描儀或傳感器中，為了讀出儲存在電荷儲存電容器中的電荷，而讓將在像素電極和源電極行之間連接的開關元件提供給柵電極行的柵電極電壓(掃描信號)導通。通過將如圖12所示的液晶顯示裝置的像素37中的液晶電容CI以及輔助電容Cs置換為電荷存儲電容，從而能夠構成在具備晶體管T作為開關元件的掃描儀或傳感器中的讀出圖像信號的部分。在該構成中，源電極驅動器32，被置換為從像素中讀出的圖像信號的輸入電路。并且，在線型掃描儀中只要采用1行的像素即可。
此外，用于實施發明的最佳實施方式項中形成的具體實施方式
或實施例，嚴格來說，使本發明的技術內容變得清晰，不應該僅限于那樣的具體例在狹義上被解釋，而應該在本發明的精神與接下來所述技術方案所披露的范圍內，能夠進行各種變更與實施。
本發明的半導體裝置，通過隔離體將對于氣氛敏感的ZnO或者MgxZn1-xO與氣氛隔離，且通過將I族、III族、IV族、V族或者VII族的元素添加到ZnO或者MgxZn1-xO中，從而能夠減少因提供隔離體而在活性層中產生的可移動電荷。因此，本發明能提供一種元件特性穩定而不受氣氛影響的，且可控制閾值電壓在可實用的范圍內的采用ZnO或者MgxZn1-xO的半導體裝置，同時其能夠適當地利用在顯示裝置等電子設備中。
權利要求
1.一種半導體裝置，其特征在于，具備活性層，其由ZnO或者MgxZn1-xO的多晶狀態、非晶狀態、或者多晶狀態與非晶狀態混合存在的狀態的半導體組成，并添加了I族、III族、IV族、V族或者VII族元素；和隔離體，其使所述活性層，在所述活性層中的可移動電荷移動的區域不受氣氛的影響的范圍內，與氣氛隔離。
2.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述元素為氮、磷、砷、銻或者它們當中的2個種類以上。
3.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述元素為氮、磷、砷、銻或者它們當中的2個種類以上與氫。
4.根據權利要求3所述的半導體裝置，其特征在于，所述活性層是在含有氮、一氧化二氮、一氧化氮或者二氧化氮中的1個種類以上，與水蒸氣、過氧化氫、氨或者它們當中的1個種類以上的氣氛中形成。
5.一種半導體裝置的制造方法，用于制造權利要求3所述的半導體裝置，其特征在于，在含有氮、一氧化二氮、一氧化氮或者二氧化氮中的1個種類以上，與水蒸氣、過氧化氫、氨或者它們當中的1個種類以上的氣氛中形成所述活性層。
6.根據權利要求1～4任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述隔離體由不同的隔離層組成。
7.根據權利要求6所述的半導體裝置，其特征在于，所述隔離層中的至少一個由SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體形成。
8.根據權利要求7所述的半導體裝置，其特征在于，在與所述活性層連接的2個電極以外與所述活性層形成界面的所述隔離層中，在與對控制所述活性層中的可移動電荷的移動的控制電極與所述活性層之間進行絕緣的隔離層形成界面的區域以外，與所述活性層形成界面的所述隔離層，由SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體形成。
9.根據權利要求6所述的半導體裝置，其特征在于，所述隔離層中的至少1個由樹脂形成。
10.根據權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于，在與所述活性層連接的2個電極以外與所述活性層形成界面的所述活性層中，在與對控制所述活性層中的可移動電荷的移動的控制電極與所述活性層之間進行絕緣的隔離層形成界面的區域以外，與所述活性層形成界面的所述隔離層由樹脂形成。
11.根據權利要求6所述的半導體裝置，其特征在于，具備柵電極，其對所述活性層中的可移動電荷的移動進行控制；柵極絕緣層，其作為對所述活性層與所述柵電極之間進行絕緣的所述絕緣層；和源電極以及漏電極，其與所述活性層連接，所述隔離層中的至少一個，由SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體形成。
12.根據權利要求11所述的半導體裝置，其特征在于，在所述源電極以及所述漏電極以外與所述活性層形成界面的所述隔離層中，在與所述柵極絕緣層形成界面的區域以外與所述活性層形成界面的所述隔離層由SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、5c2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2的混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或者含有它們當中的至少2種的固溶體形成。
13.根據權利要求6所述的半導體裝置，其特征在于，具備柵電極，其對所述活性層中的可移動電荷的移動進行控制；柵極絕緣層，其作為對所述活性層與所述柵電極之間進行絕緣的所述絕緣層；和源電極以及漏電極，其與所述活性層連接，所述隔離層中的至少1個由樹脂形成。
14.根據權利要求13所述的半導體裝置，其特征在于，在所述源電極以及所述漏電極以外與所述活性層形成界面的所述隔離層中，在與所述柵極絕緣層形成界面的區域以外與所述活性層形成界面的所述隔離層由樹脂形成。
15.一種電子設備，其具備權利要求1～4中任一項所述的半導體裝置作為開關元件。
16.根據權利要求15所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
17.一種電子設備，其具備權利要求6所述的半導體裝置作為開關元件。
18.根據權利要求17所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
19.一種電子設備，其具備權利要求7所述的半導體裝置作為開關元件。
20.根據權利要求19所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
21.一種電子設備，其具備權利要求8所述的半導體裝置作為開關元件。
22.根據權利要求21所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
23.一種電子設備，其具備權利要求9所述的半導體裝置作為開關元件。
24.根據權利要求23所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
25.一種電子設備，其具備權利要求10所述的半導體裝置作為開關元件。
26.根據權利要求25所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
27.一種電子設備，其具備權利要求11所述的半導體裝置作為開關元件。
28.根據權利要求27所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
29.一種電子設備，其具備權利要求12所述的半導體裝置作為開關元件。
30.根據權利要求29所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
31.一種電子設備，其具備權利要求13所述的半導體裝置作為開關元件。
32.根據權利要求31所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
33.一種電子設備，其具備權利要求14所述的半導體裝置作為開關元件。
34.根據權利要求33所述的電子設備，其特征在于，所述開關元件，其為了向像素電極寫入或者讀出圖像信號而與像素電極連接。
全文摘要
在薄膜晶體管(1)中，在絕緣性基板(2)上的柵電極(3)上，經由柵極絕緣層(4)層疊半導體層(5)，在其上面形成源電極(5)和漏電極(7)，進而形成將其上面覆蓋的保護層(8)，使半導體層(5)與氣氛隔離。半導體層(5)(活性層)采用例如添加了V族元素的ZnO的多晶狀態的半導體而形成。ZnO是，因保護層(8)而減少其表面能級，由于向內部的耗盡層擴展被消除，因此ZnO為表示原本的電阻值的n型半導體，處于自由電子過剩的狀態。由于被添加的元素相對ZnO作為受主雜質發揮作用，因此減少了過剩的自由電子。這樣，由于用于排除過剩的自由電子的柵電極電壓降低了，因此閾值電壓處于0V附近。這樣，一種將氧化鋅用于活性層，且具有使活性層與氣氛隔離的保護層的半導體裝置便能夠得到實用了。
文檔編號H01L29/66GK1806322SQ20048001678
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月14日 優先權日2003年6月20日
發明者杉原利典, 大野英男, 川崎雅司 申請人:夏普株式會社, 大野英男, 川崎雅司