場效應晶體管，顯示元件，圖像顯示裝置以及系統的制作方法

文檔序號：11064316閱讀：335來源：國知局

本發明涉及場效應晶體管，顯示元件，圖像顯示裝置,系統,以及場效應晶體管的柵絕緣層的組成物。

背景技術：

場效應晶體管(Field Effect Transistor,簡記為“FET”)是對柵電極施加電場、用通過溝道的電場對電子或空穴流設置閘門(柵,gate)的原理而控制源電極和漏電極之間的電流的晶體管。

上述FET根據其特性,用作切換元件、放大元件等。并且,由于上述FET的柵電流低,且結構為平面，因此,與雙極型晶體管相比，制造及集成化容易。因此,上述FET在當前的電子裝置使用的集成電路中成為必不可缺的元件。上述FET作為薄膜晶體管(Thin Film Transistor,簡記為“TFT”),應用于例如有源矩陣方式的顯示器中。

近年,作為平面薄型顯示器(Flat Panel Display,簡記為“FPD”),液晶顯示器、有機EL(電致發光)顯示器、電子紙等得到實用化。

TFT在活性層(有源層)使用非晶硅、多晶硅等,上述FPD由包含TFT的驅動電路驅動。并且,對于上述FPD,要求更大型化、高精細化、高畫質化、高速驅動性,與此相伴隨,要求載流子移動度高、接通/斷開比高、特性老化小、元件之間偏差小的TFT。

但是，非晶硅或多晶硅有利有弊,滿足上述全部要求很困難。于是,為了相應上述要求,將能期待超過非晶硅的移動度的氧化物半導體用于有源層的TFT的開發很活躍。例如,公開在半導體層使用InGaZnO₄的TFT(例如,參照非專利文獻1)。

作為上述TFT的柵絕緣層,提出各種各樣的材料。例如,在專利文獻1中,公開了將SiO₂、Si₃N₄、SiON、Al₂O₃、MgO、Y₂O₃、HfO₂、CaHfO₃的單層膜、或它們的疊層膜作為柵絕緣層的場效應晶體管。又,在專利文獻2中,公開了將B、Al、P、Sb中某種添加到SiO₂中、將所得到的材料作為柵絕緣層的場效應晶體管。

其中,作為場效應晶體管的柵絕緣層,SiO₂得到最廣泛的使用。

另一方面,以防止在TFT中的源電極和柵絕緣膜之間的界面等產生膜剝離為目的,例如,在專利文獻3中,提出了通過改變薄膜晶體管的柵電極和配線層的厚度、緩和膜內應力、防止柵絕緣層和活性層的剝離的顯示裝置。

但是,上述專利文獻1～3記載的場效應晶體管在防止因熱處理而引起的在柵電極、源電極、漏電極和柵絕緣膜之間的剝離這一點上不能得到滿足。

因此,要求提供難以產生因熱處理而引起的在柵電極、源電極、漏電極和柵絕緣膜之間的剝離的場效應晶體管。

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2013－30784

【專利文獻2】日本特開2011－077515

【專利文獻3】日本特開2012－191008

【非專利文獻】

【非專利文獻1】K.Nomura和其他五位，

“Room-temperaturefabricationoftransparent flexiblethinfilmtransistorsusingamorphousoxidesemiconductors”,NATURE,VOL432,No.25,2004年11月，p.488-492

技術實現要素：

本發明的目的在于,提供難以產生因熱處理而引起的在柵電極、源電

極、漏電極和柵絕緣膜之間的剝離的場效應晶體管。

作為用于解決上述課題的手段如下:即,

本發明的場效應晶體管包括：

用于施加柵電壓的柵電極；

用于取出電流的源電極和漏電極；

與上述源電極和漏電極鄰接設置的半導體層；以及

設于上述柵電極和上述半導體層之間的柵絕緣層；

上述場效應晶體管的特征在于:

上述柵絕緣層包括含有Si及一種或多種堿土類金屬元素的氧化物。

下面,說明本發明的效果:

根據本發明,能提供熱處理時在構成場效應晶體管的柵電極、源電極、漏電極和柵絕緣層之間難以產生剝離的場效應晶體管。

附圖說明

圖1為用于說明圖像顯示裝置的圖。

圖2為用于說明本發明的顯示元件的一個實例的圖。

圖3A為表示本發明的場效應晶體管的一個實例(底接觸/底柵型)的圖。

圖3B為表示本發明的場效應晶體管的一個實例(頂接觸/底柵型)的圖。

圖3C為表示本發明的場效應晶體管的一個實例(底接觸/頂柵型)的圖。

圖3D為表示本發明的場效應晶體管的一個實例(頂接觸/頂柵型)的圖。

圖4為表示有機EL元件的一個實例的概略結構圖。

圖5為表示本發明的顯示元件的一個實例的概略結構圖。

圖6為表示本發明的顯示元件的另一實例的概略結構圖。

圖7為用于說明顯示控制裝置的圖。

圖8為用于說明液晶顯示器的圖。

圖9為用于說明圖8中的顯示元件的圖。

圖10為實施例1～13、比較例1及2制作的場效應晶體管的概略圖。

圖11為實施例1～13、比較例1及2制作的電容器的概略圖。

圖12為評價實施例13制作的電容器的介電常數ε及介質損耗tanδ與施加的電場的頻率的關系的曲線。

圖13為評價比較例1制作的電容器的介電常數ε及介質損耗tanδ與施加的電場的頻率的關系的曲線。

圖14為評價實施例13制作的場效應晶體管的晶體管特性(Vgs-Ids)的曲線。

具體實施方式

(場效應晶體管)

本發明的場效應晶體管至少包含柵電極、源電極、漏電極、半導體層、柵絕緣層，且可根據需要進一步包含其它部件。

本發明的場效應晶體管如以下詳細說明那樣，其特征在于，上述柵絕緣層包括含有Si及一種或多種堿土類金屬元素的氧化物。

上述專利文獻1及2記載的場效應晶體管存在以下問題:SiO₂的線膨脹系數約為5×10^-7/K，顯示了小的值，因場效應晶體管制作時的熱處理，在構成場效應晶體管的金屬材料或氧化物材料和SiO₂之間產生熱應力，在柵絕緣層和柵電極等之間發生剝離。

又，上述專利文獻3的薄膜晶體管因柵絕緣層的厚度即使室溫也發生剝離，因此，沒有從根本上解決剝離問題。又，在上述專利文獻3中，也沒有公開熱處理時的剝離的評價結果，防止剝離的水平也不清楚。

本發明人研究柵絕緣層的結果，發現若使得柵絕緣層包括含有Si及堿土類金屬的氧化物，則柵絕緣層的線膨脹系數與SiO₂相比，比較大，能有效地防止熱處理時在構成場效應晶體管的柵電極、源電極、漏電極和柵絕緣層之間產生剝離。

〈柵電極〉

作為上述柵電極，只要是用于對上述場效應晶體管施加柵電壓的電極，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

上述柵電極與上述柵絕緣層接觸，通過上述柵絕緣層，與上述半導體層相對。

作為上述柵電極的材質，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如Mo、Al、Au、Ag、Cu等的金屬及其合金，氧化銦錫(ITO)、銻摻雜氧化錫(ATO)等的透明導電性氧化物，聚亞乙基二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等的有機電導體等。

-柵電極的形成方法-

作為上述柵電極的形成方法，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如(i)通過濺射法、浸涂法等形成膜后，通過光刻法將所述膜圖案化的方法，(ii)通過噴墨印刷、納米印刷、凹版印刷等印刷工藝直接形成期望形狀的膜的方法等。

作為上述柵電極的平均膜厚，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，優選20nm～lμm，更優選50nm～300nm。

〈源電極和漏電極〉

作為上述源電極和上述漏電極，只要是用于從上述場效應晶體管取出電流的電極，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

上述源電極和上述漏電極形成為與上述柵絕緣層接觸。

作為上述源電極和上述漏電極的材質，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如Mo、Al、Au、Ag、Cu等的金屬及其合金，氧化銦錫(ITO)、銻摻雜氧化錫(ATO)等的透明導電性氧化物，聚亞乙基二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等的有機電導體等。

-源電極和漏電極的形成方法-

作為上述源電極和上述漏電極的形成方法，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如(i)通過濺射法、浸涂法等形成膜后，通過光刻法將所述膜圖案化的方法，(ii)通過噴墨印刷、納米印刷、凹版印刷等印刷工藝直接形成期望形狀的膜的方法等。

作為上述源電極和上述漏電極的平均膜厚，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，優選20nm～lμm，更優選50nm～300nm。

〈半導體層〉

上述半導體層至少形成在上述源電極和上述漏電極之間。

在此，所謂“在上述源電極和上述漏電極之間”的位置是指上述半導體層與上述源電極和上述漏電極一起使得上述場效應晶體管起作用的那樣的位置，只要是那樣的位置，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

上述半導體層與上述柵絕緣層、上述源電極、上述漏電極接觸。

作為上述半導體層的材質，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如硅半導體、氧化物半導體等。

作為上述硅半導體，可以列舉例如非晶硅、多晶硅等。

作為上述氧化物半導體，可以列舉例如InGa-Zn-0、In-Zn-0、In-Mg-0等。

在它們之中，優選氧化物半導體。

-半導體層的形成方法-

作為上述半導體層的形成方法，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如通過濺射法、脈沖激光沉積(PLD)法、化學氣相蒸鍍(CVD)法、原子層蒸鍍(ALD)法等的真空工藝、或浸涂、旋涂、模涂等的溶液工藝形成膜后，通過光刻法將所述膜圖案化的方法，通過噴墨印刷、納米印刷、凹版印刷等印刷法直接形成期望形狀的膜的方法等。

作為上述半導體層的平均膜厚，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，優選5nm～lμm，更優選10nm～0.5μm。

〈柵絕緣層〉

上述柵絕緣層通常設于上述柵電極和上述半導體層之間。

上述柵絕緣層含有氧化物。

上述柵絕緣層優選用上述氧化物自身形成。

-氧化物-

上述氧化物含有Si(硅)及堿土類金屬，優選含有Al(鋁)及B(硼)的至少某個，且根據需要進一步含有其它成分。

在上述氧化物中，由上述Si形成的Si0₂形成非晶形結構。又，上述堿土類金屬具有切斷Si-O鍵的作用。因此，通過上述Si和上述堿土類金屬的組成比，能控制形成的上述氧化物的線膨脹系數及介電常數。

上述氧化物優選含有Al及B的至少某個。由上述Al形成的Al₂O₃及由上述B形成的B₂O₃與Si0₂相同，形成非晶形結構，因此，在上述氧化物中，能更穩定地得到非晶形結構，形成更均一的絕緣膜。又，上述堿土類金屬通過其組成比使得Al和B的配位結構變化，因此，能控制形成的上述氧化物的線膨脹系數及介電常數。

在上述氧化物中，作為上述堿土類金屬，可以列舉例如Be(鈹)、Mg(鎂)、Ca(鈣)、Sr(鍶)、Ba(鋇)。上述堿土類金屬既可以一種單獨使用，也可以二種或二種以上并用。

作為上述氧化物中的上述Si和上述堿土類金屬的組成比，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，優選以下范圍:

在上述氧化物中,作為上述Si和上述堿土類金屬的組成比(上述Si:上述堿土類金屬),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0)換算,優選為50.0摩爾％～90.0摩爾％:10.0摩爾％～50.0摩爾％。

作為上述氧化物中的上述Si和上述堿土類金屬和上述鋁及上述硼的至少某一種的組成比,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,優選以下范圍:

在上述氧化物中,作為上述Si和上述堿土類金屬和上述Al、上述B的至少某一種的組成比(上述Si:上述堿土類金屬:上述Al及上述B的至少某一種),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、Al₂0₃、B₂0₃)換算,優選為50.0摩爾％～90.0摩爾％:5.0摩爾％～20.0摩爾％:5.0摩爾％～30.0摩爾％。

上述氧化物中的氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、Al₂0₃、B₂0₃)的比例可以由例如X射線熒光分析、電子射線顯微分析(EPMA)、電介質結合等離子發光分光分析(ICP-AES)等分析氧化物的正離子元素計算。

作為上述柵絕緣層的線膨脹系數，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,從在柵電極、源電極、漏電極和上述柵絕緣層之間難以產生剝離的角度考慮，優選20.0×10^-7/K以上，更優選20.0×10^-7/K～70.0×10^-7/K。

上述線膨脹系數可以例如使用熱機械分析裝置測定。在該測定中，即使不制造上述場效應晶體管，也可以通過另外制作與上述柵絕緣層相同組成的測定用樣本進行測定，能測定上述線膨脹系數。

作為上述柵絕緣層的介電常數，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

上述介電常數可以例如制備層疊下部電極、介電層(上述柵絕緣層)、上部電極的電容器，使用LCR計等進行測定。

-柵絕緣層的形成方法-

作為上述柵絕緣層的形成方法，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如通過濺射法、脈沖激光沉積(PLD)法、化學氣相蒸鍍(CVD)法、原子層蒸鍍(ALD)法等的真空工藝形成膜后，通過光刻法將所述膜圖案化的方法等。

又，上述柵絕緣層也可以調配含有上述氧化物的前軀體的涂布液(柵絕緣層形成用涂布液)，將其涂布或印刷在被涂物上，在合適的條件下燒成，進行成膜。

作為上述柵絕緣層的平均膜厚，優選10nm～l000nm，更優選20nm～50nm。

--柵絕緣層形成用涂布液--

上述柵絕緣層形成用涂布液至少包括含硅化合物、含堿土類金屬化合物、以及溶劑，優選含有含鋁化合物及含硼化合物的至少一種，根據需要進一步含有其它成分。

---含硅化合物---

作為上述含硅化合物，可以列舉例如無機硅化合物，有機硅化合物等。

作為上述無機硅化合物，可以列舉例如四氯硅烷、四溴硅烷、四碘硅烷等。

作為上述有機硅化合物，只要是包含硅和有機基團的化合物，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。上述硅和上述有機基團例如以離子鍵、共價鍵、或配位鍵鍵合在一起。

作為上述有機基團，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的苯基等。作為上述烷，可以列舉例如C1-C6的烷基等。作為上述烷氧基，可以列舉例如C1-C6的烷氧基等。作為上述酰氧基，可以列舉例如C1-C10的酰氧基等。

作為上述有機硅化合物，可以列舉例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四異丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、1，1，1，3,3,3-六甲基硅氮烷(HMDS)、雙(三甲基甲硅烷基)乙炔、三苯基硅烷、2-乙基己酸硅、四乙酰氧基硅烷等。

作為上述柵絕緣層形成用涂布液中的上述含硅化合物的含量，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

---含堿土類金屬化合物---

作為上述含堿土類金屬化合物，可以列舉例如無機堿土類金屬化合物、有機堿土類金屬化合物等。作為上述含堿土類金屬化合物中的堿土類金屬，可以列舉例如Be(鈹)、Mg(鎂)、Ca(鈣)、Sr(鍶)、Ba(鋇)等。

作為上述無機堿土類金屬化合物，可以列舉例如堿土類金屬硝酸鹽、堿土類金屬硫酸鹽、堿土類金屬氯化物、堿土類金屬氟化物、堿土類金屬溴化物、堿土類金屬碘化物等。

作為上述堿土類金屬硝酸鹽，可以列舉例如硝酸鎂、硝酸鈣、硝酸鍶、硝酸鋇等。

作為上述堿土類金屬硫酸鹽，可以列舉例如硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鍶、硫酸鋇等。

作為上述堿土類金屬氯化物，可以列舉例如氯化鎂、氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇等。

作為上述堿土類金屬氟化物，可以列舉例如氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶、氟化鋇等。

作為上述堿土類金屬溴化物，可以列舉例如溴化鎂、溴化鈣、溴化鍶、溴化鋇等。

作為上述堿土類金屬碘化物，可以列舉例如碘化鎂、碘化鈣、碘化鍶、碘化鋇等。

作為上述有機堿土類金屬化合物，只要是包含堿土類金屬和有機基團的化合物，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。上述堿土類金屬和上述有機基團例如以離子鍵、共價鍵、或配位鍵鍵合在一起。

作為上述有機基團，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的苯基、可具有取代基的乙酰丙酮基、可具有取代基的磺酸基等。作為上述烷基，可以列舉例如C1-C6的烷基等。作為上述烷氧基，可以列舉例如C1-C6烷氧基等。作為上述酰氧基，可以列舉例如C1-C10酰氧基，如苯甲酸那樣、部分被苯環取代的酰氧基，如乳酸那樣、部分被羥基取代的酰氧基，如草酸、檸檬酸那樣、具有兩個或更多個羰基的酰氧基等。

作為上述有機堿土類金屬化合物，可以列舉例如甲氧基鎂、乙氧基鎂、二乙基鎂、乙酸鎂、甲酸鎂、乙酰丙酮鎂、2-乙基己酸鎂、乳酸鎂、環烷酸鎂、檸檬酸鎂、水楊酸鎂、苯甲酸鎂、草酸鎂、三氟甲烷磺酸鎂、甲氧基鈣、乙氧基鈣、乙酸鈣、甲酸鈣、乙酰丙酮鈣、二新戊酰甲烷合鈣(二新戊酰基甲基鈣，calciumdipivaloylmethanato)、2-乙基己酸鈣、鈣乳酸、環烷酸鈣、檸檬酸鈣、水楊酸鈣、新癸酸鈣、苯甲酸鈣、草酸鈣、異丙氧基鍶、乙酸鍶、甲酸鍶、乙酰丙酮鍶、2-乙基己酸鍶、乳酸鍶、環烷酸鍶、水楊酸鍶、草酸鍶、乙氧基鋇、異丙氧基鋇、乙酸鋇、甲酸鋇、乙酰丙酮鋇、2-乙基己酸鋇、乳酸鋇、環烷酸鋇、新癸酸鋇、草酸鋇、苯甲酸鋇、三氟甲烷磺酸鋇等。

作為上述柵絕緣層形成用涂布液中的含上述堿土類金屬化合物的含量，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

---含鋁的化合物---

作為上述含鋁化合物，可以列舉例如無機鋁化合物、有機鋁化合物等。

作為上述無機鋁化合物，可以列舉例如氯化鋁、硝酸鋁、溴化鋁、氫氧化鋁、硼酸鋁、三氟化鋁、碘化鋁、硫酸鋁、磷酸鋁、硫酸鋁銨等。

作為上述有機鋁化合物，只要是包含鋁和有機基團的化合物，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。上述鋁和上述有機基團例如以離子鍵、共價鍵、或配位鍵鍵合在一起。

作為上述有機基團，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的乙酰丙酮基、可具有取代基的磺酸基等。作為上述烷基，可以列舉例如C1-C6的烷基等。作為上述烷氧基，可以列舉例如C1-C6的烷氧基等。作為上述酰氧基，可以列舉例如C1-C10的酰氧基，如苯甲酸那樣、部分被苯環取代的酰氧基，如乳酸那樣、部分被羥基取代的酰氧基，如草酸、檸檬酸那樣、具有兩個或更多個羰基的酰氧基等。

作為上述有機鋁化合物，可以列舉例如異丙氧基鋁、仲丁氧基鋁、三乙基鋁、二乙基鋁乙氧基化物、乙酸鋁、乙酰丙酮鋁、六氟乙酰丙酮鋁、2-乙基己酸鋁、乳酸鋁、苯甲酸鋁、二(仲丁氧基)乙酰乙酸酯鋁螯合物、三氟甲烷磺酸鋁等。

作為上述柵絕緣層形成用涂布液中的上述含鋁化合物的含量，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

---含硼的化合物---

作為上述含硼的化合物，可以列舉例如無機硼化合物、有機硼化合物等。

作為上述無機硼化合物，可以列舉例如原硼酸、硼氧化物、三溴化硼、四氟硼酸、硼酸銨、硼酸鎂等。作為上述硼氧化物，可以列舉例如二氧化二硼、三氧化二硼、三氧化四硼、五氧化四硼等。

作為上述有機硼化合物，只要其是包含硼和有機基團的化合物，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。上述硼和上述有機基團例如以離子鍵、共價鍵、或配位鍵鍵合在一起。

作為上述有機基團，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如可具有取代基的烷基、可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基、可具有取代基的苯基、可具有取代基的磺酸基、可具有取代基的噻吩基團等。作為上述烷基，可以列舉例如C1-C6的烷基等。作為上述烷氧基，可以列舉例如C1-C6的烷氧基等。上述烷氧基也包含具有兩個或更多個氧原子的有機基團，在上述兩個或更多個氧原子之中，兩個氧原子與硼鍵合，且與硼一起形成環結構。此外，也包括上述烷氧基中包含的烷基被有機甲硅烷基取代的烷氧基。作為上述酰氧基，可以列舉例如C1-C10的酰氧基。

作為上述有機硼化合物，可以列舉例如(R)-5,5-二苯基-2-甲基-3,4-丙烷并-1，3,2-氧雜硼啶((R)-5,5-(diphenyl-2-methyl-3,4-propano-1，3,2-oxazaborolidine)、硼酸三異丙酯、2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1，3,2-二氧雜環戊硼烷、雙(亞己基乙醇酸)二硼(bis(hexyleneglycolato)diboron)、4-(4,4,5,5-四甲基-1，3,2-二氧雜環戊硼烷-2-基)-lH-吡唑、(4,4,5,5-四甲基-1，3,2-二氧雜環戊硼烷-2-基)苯、氨基甲酸叔丁基-N-[4-(4,4,5,5-四甲基-1，2,3-二氧雜環戊硼烷-2-基)苯基酯]、苯基硼酸、3-乙酰基苯基硼酸、三氟化硼乙酸絡合物、三氟化硼環丁砜絡合物、2-噻吩硼酸、硼酸三(三甲基甲硅烷基酯)等。

作為上述柵絕緣層形成用涂布液中的上述含硼化合物的含量，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

---溶劑---

作為上述溶劑,只要其為穩定地溶解或分散上述各種化合物的溶劑,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇，可以列舉例如甲苯、二甲苯、均三甲苯、異丙基甲苯、戊基苯、十二烷基苯、雙環己烷、環己基苯、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、四氫化萘、十氫化萘、異丙醇、苯甲酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸亞丙酯、2-乙基己酸酯、溶劑油(mineralspirit)、二甲基亞丙基脲、4-丁內酯、2-甲氧基乙醇、水等。

作為上述柵絕緣層形成用涂布液中的上述溶劑的含量，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

作為上述柵絕緣層形成用涂布液中的上述含硅化合物和上述含堿土類金屬化合物的組成比(上述含硅化合物:上述含堿土類金屬化合物),沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,優選以下范圍:

在上述柵絕緣層形成用涂布液中,作為上述硅和上述堿土類金屬的組成比(上述硅:上述堿土類金屬),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0)換算,優選為50.0摩爾％～90.0摩爾％:10.0摩爾％～50.0摩爾％。

作為上述柵絕緣層形成用涂布液中的上述含硅化合物和上述含堿土類金屬化合物和上述含鋁化合物、上述含硼化合物的至少某一種的組成比(上述含硅化合物:上述含堿土類金屬化合物:上述含鋁化合物及上述含硼化合物的至少某一種),沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,優選以下范圍:

在上述柵絕緣層形成用涂布液中,作為上述硅和上述堿土類金屬和上述Al、上述B的至少某一種的組成比(上述硅:上述堿土類金屬:上述Al及上述B的至少某一種),以氧化物(Si0₂、Be0、Mg0、Ca0、Sr0、Ba0、Al₂0₃、B₂0₃)換算,優選為50.0摩爾％～90.0摩爾％:5.0摩爾％～20.0摩爾％:5.0摩爾％～30.0摩爾％。

---使用柵絕緣層形成用涂布液的柵絕緣層的形成方法---

說明使用柵絕緣層形成用涂布液的柵絕緣層的形成方法一例。上述柵絕緣層的形成方法包含涂布工序,熱處理工序,進而根據需要包含其它工序。

作為上述涂布工序,只要是在被涂物上涂布上述柵絕緣層形成用涂布液的工序,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。作為上述涂布的方法,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如通過溶液工藝成膜后,用光刻法圖案化的方法,通過噴墨、納米打印、凹版等的印刷法直接成膜所期望的形狀的方法等。作為上述溶液工藝,可以列舉例如浸涂、旋涂、模涂(die coating)、噴嘴印刷等。

作為上述熱處理工序,只要是對涂布在上述被涂物的上述柵絕緣層形成用涂布液進行熱處理的工序,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。當進行上述熱處理時，涂布在上述被涂物的上述柵絕緣層形成用涂布液可以由自然干燥等進行干燥。通過上述熱處理,進行上述溶劑的干燥、氧化物的生成等。

在上述熱處理工序中，優選在不同的溫度下進行上述溶劑的干燥(在下文中稱作“干燥處理”)和上述氧化物的精制(在下文中稱作“生成處理”)。即,優選的是，在進行上述溶劑干燥之后，將溫度升高,進行上述氧化物的生成。當生成上述氧化物時，發生例如上述含硅化合物、上述含堿土類金屬化合物、上述含鋁化合物、以及上述含硼化合物的至少某一種化合物的分解。

作為上述干燥處理溫度,沒有特別限制，可以根據所含有的溶劑適當地選擇,可以列舉例如80℃～180℃。在上述干燥中,為了低溫化,使用減壓烘箱等是有效的。作為上述干燥處理的時間,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如10分鐘～1小時。

作為上述生成處理的溫度,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,優選為100℃～450℃,更優選為200℃～400℃。作為上述生成處理的時間,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如1小時～5小時。

在上述熱處理工序中，既可以連續實施上述干燥處理和上述生成處理,也可以分割為多個工序實施。

作為上述熱處理的方法,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如加熱上述被涂物的方法等。作為上述熱處理中的氣氛,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,優選為氧氣氣氛。通過在上述氧氣氣氛中進行熱處理，可從系統迅速地排放分解生成物，可促進上述氧化物的生成。

當上述熱處理時,向上述干燥處理后的物質照射波長400nm或更短的波長的紫外線光對于促進上述生成處理的反應是有效的。由于照射波長400nm或更短的波長的紫外線光，切斷上述干燥處理后的物質中包含的有機物等的化學鍵,能分解有機物,因此，可有效地形成上述氧化物。作為上述波長400nm或更短的波長的紫外線光,沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如使用準分子燈的波長222nm的紫外線光等。此外，優選的是，賦與臭氧來代替照射上述紫外線光，或者除了照射紫外線光之外，還賦與臭氧。通過向上述干燥處理后的物質賦與臭氧，促進氧化物的生成。

作為上述場效應晶體管結構，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如下列那樣結構的場效應晶體管等。

(1)場效應晶體管，包括：基體材料，在上述基體材料上形成的上述柵電極，在上述柵電極上形成的上述柵絕緣層，在上述柵絕緣層上形成的上述源電極和上述漏電極，以及在上述源電極和上述漏電極之間形成的上述半導體層。

(2)場效應晶體管，包括：基體材料，在上述基體材料上形成的上述源電極和上述漏電極，在上述源電極和上述漏電極之間形成的上述半導體層，在上述源電極、上述漏電極、和上述半導體層上形成的上述柵絕緣層，以及在上述柵絕緣層上形成的上述柵電極。

作為具有上述結構(1)的場效應晶體管，可以列舉例如底接觸/底柵型(圖3A)和頂接觸/底柵型(圖3B)等。

作為具有上述結構(2)的場效應晶體管，可以列舉例如底接觸/頂柵型(圖3C)和頂接觸/頂柵型(圖3D)等。

在此，在圖3A～3D中，標記21表示基體材料，22表示柵電極，23表示柵絕緣層，24表示源電極，25表示漏電極，26表示氧化物半導體層。

上述場效應晶體管可適宜地用于下述顯示元件，但其用途不限于顯示元件，也可以用于例如1C卡、ID標簽等。

(顯示元件)

本發明的顯示元件至少包含光控制元件和驅動上述光控制元件的驅動電路，且如果必要可進一步包含其它部件。

〈光控制元件〉

作為上述光控制元件，只要是根據驅動信號控制光輸出的元件，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如電致發光(EL)元件、電致彩色(EC)元件、液晶元件、電泳元件、以及電潤濕元件等。

〈驅動電路〉

作為上述驅動電路，只要是具有本發明的上述場效應晶體管且驅動上述光控制元件的電路，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

〈其它部件〉

作為上述其它部件，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

上述顯示元件由于包含本發明的上述場效應晶體管，因此，可實現長壽命化和高速動作。

(圖像顯示裝置)

本發明的圖像顯示裝置至少包含多個顯示元件、多條配線、和顯示控制裝置，且可根據需要進一步包含其它部件。

上述圖像顯示裝置為根據圖像數據顯示圖像的裝置。

〈顯示元件〉

作為上述顯示元件，只要是配置為矩陣狀的本發明的上述顯示元件，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

〈配線〉

上述配線只要是用于將柵電壓個別地施加到上述顯示元件中的各場效應晶體管的配線，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

〈顯示控制裝置〉

作為上述顯示控制裝置，只要是能夠根據上述圖像數據、通過上述多條配線個別地控制上述各場效應晶體管的柵電壓，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

〈其它部件〉

作為上述其它部件，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇。

上述圖像顯示裝置由于包含本發明的上述顯示元件，因此，可實現長壽命化和高速動作。

上述圖像顯示裝置可在移動信息裝置(例如，移動電話、移動型音樂播放器、移動型動畫播放器、電子書、和個人數字助理(PDA)等)、成像裝置(例如，普通照相機和攝影機等)中用作顯示手段。此外，上述圖像顯示裝置可在例如汽車、飛機、火車和船等移動體系統中用作各種信息的顯示手段。此外，上述圖像顯示裝置也可在測量裝置、分析裝置、醫療裝置、廣告媒體中用作各種信息的顯示手段。

(系統)

本發明的系統至少包含本發明的上述圖像顯示裝置和圖像數據作成裝置。

上述圖像數據作成裝置為基于顯示的圖像信息作成圖像數據、將該圖像數據輸出到上述圖像顯示裝置的裝置。

在下文中參考附圖說明本發明的顯示元件、圖像顯示裝置和系統。

首先，說明作為本發明的系統的一個實例的電視裝置。

作為本發明的系統的一個實例的電視裝置可采用例如日本特開2010-074148號公報的第[0038]至[0058]段落和圖1中所描述的的結構等。

接下來，說明本發明的圖像顯示裝置。

作為本發明的圖像顯示裝置，可采用例如日本特開2010-074148號公報的第[0059]至[0060]段落以及圖2和圖3中所描述的結構等。

接下來，參考附圖說明本發明的顯示元件。

圖1為用于表示顯示元件配置在矩陣上的顯示器310的圖。

如圖1中所示，顯示器310包含沿著X軸方向等間隔配置的n條掃描線(X0、X1、X2、X3、…Xn-2、Xn-l)、沿著Y軸方向等間隔配置的m條數據線(Y0、Y1、Y2、Y3、…Ym-1)、以及沿著Y軸方向等間隔配置m條電流供給線(Y0i、Yli、Y2i、Y3i，…Ym-li)。

因此，由掃描線和數據線能特定顯示元件。

圖2為表示本發明的顯示元件的一個實例的概略構成圖。

如在圖2中作為實例所示，上述顯示元件包含有機EL(電致發光)元件350、和用于使該有機EL元件350發光的驅動電路320。即，顯示器310是所謂有源矩陣方式的有機EL顯示器。此外，顯示器310為32英寸的彩色顯示器。但是，顯示器大小并不限定于上述尺寸。

說明圖2中的驅動電路320。

驅動電路320包含兩個場效應晶體管11和12、以及電容器13。

場效應晶體管11作為切換元件動作。柵電極G與所設定的掃描線連接，源電極S與所設定的數據線連接。此外，漏電極D與電容器13的一個端子連接。

電容器13用于預先存儲場效應晶體管11的狀態，即存儲數據。電容器13的另一端子連接至所設定的電流供給線。

場效應晶體管12用于向有機EL元件350供給大的電流。柵電極G連接至場效應晶體管11的漏電極D。并且，漏電極D連接至有機EL元件350的陽極，源電極S連接至所設定的電流供給線。

于是，若場效應晶體管11成為“開啟”狀態，則由場效應晶體管12驅動有機EL元件350。

如在圖3A中作為一個實例所所，場效應晶體管11、12各自包含基體材料21、柵電極22、柵絕緣層23、源電極24、漏電極25、以及氧化物半導體層26。

場效應晶體管11、12可用在本發明的上述場效應晶體管的描述中說明的材料、工藝等形成。

圖4為表示有機EL元件的一個實例的概略構成圖。

在圖4中，有機EL元件350包含陰極312、陽極314、和有機EL薄膜層340。

作為陰極312的材質，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如鋁(A1)、鎂(Mg)-銀(Ag)合金、鋁(A1)-鋰(Li)合金、以及氧化銦錫(IT0)等。鎂(Mg)-銀(Ag)合金若充分厚，則形成高反射率電極，以極薄膜(小于約20nm)形成半透明電極。在圖4中，光從陽極側取出，因使陰極為透明或半透明電極，光可從陰極側取出。

作為陽極314的材質，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如氧化銦錫(IT0)、氧化銦鋅(IZ0)、以及銀(Ag)-釹(Nd)合金等。使用銀合金場合，所得電極變成高反射率電極，其適合用于從陰極側取出光。

有機EL薄膜層340包含電子傳輸層342、發光層344、和空穴傳輸層346。電子傳輸層342連接至陰極312,空穴傳輸層346連接至陽極314。若在陽極和陰極312之間施加預定的電壓，則發光層344發光。

這里，電子傳輸層342和發光層344可形成一個層。此外，電子注入層可設在電子傳輸層342和陰極312之間，再有，空穴注入層可設在空穴傳輸層346和陽極314之間。

在圖4中，作為上述光控制元件，說明從基體材料側取出光的所謂的“底發射”的有機EL元件，然而，上述光控制元件可為光從與基體材料的相反側取出的“頂發射”的有機EL元件。

圖5表示顯示元件的一個實例，使得有機EL元件350和驅動電路320組合。

顯示元件包含基體材料31，第一和第二柵電極32、33,柵絕緣層34,第一和第二源電極35、36,第一和第二漏電極37、38,第一和第二氧化物半導體層39、40,第一和第二保護層41、42,層間絕緣層43,有機EL層44,以及陰極45。第一漏電極37和第二柵電極33經由形成于柵絕緣層34的通孔連接。

在圖5中，為方便起見，表示電容器在第二柵電極33和第二漏電極38之間形成，但是，實際上，電容器形成位置沒有限制，可將具有合適必要容量的電容器設置在必要的位置。

此外，在圖5的顯示元件中，第二漏電極38起到作為有機EL元件350的陽極的功能。

關于基體材料31，第一和第二柵電極32、33,柵絕緣層34,第一和第二源電極35、36,第一和第二漏電極37、38,第一和第二氧化物半導體層39、40,可用在本發明的上述場效應晶體管的描述中說明的材料、工藝等形成。

柵絕緣層34相當于本發明的上述場效應晶體管的上述柵絕緣層。

作為層間絕緣膜43(平坦化層)的材質，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如有機材料，無機材料，有機無機復合材料等。

作為上述有機材料，可以列舉例如聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、含氟樹脂、非氟樹脂、烯烴類樹脂、硅樹脂等的樹脂，以及使用上述樹脂光敏樹脂等。

作為上述無機材料，可以列舉例如由AZ Electronic Materials制造的AQUAMICA等的SOG(旋涂玻璃，spin on glass)材料等。

作為上述有機無機復合材料，可以列舉例如在專利文獻(日本特開2007-158146號公報)公開的由硅烷化合物構成的有機無機復合化合物等。

上述層間絕緣層優選對大氣中的水分、氧氣、氫氣具有阻隔性者。

作為上述層間絕緣層的形成工藝，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如通過旋涂、噴墨印刷、狹縫涂覆、噴嘴印刷、凹版印刷、浸涂法等直接形成期望形狀的膜的方法，若是光敏材料，則通過光刻法實現圖案化的方法等。

在形成上述層間絕緣層后，作為后工序，進行熱處理，使得構成顯示元件的場效應晶體管的特性穩定化，也很有效。

作為有機EL層44和陰極45的制造方法，沒有特別限制，可以根據目的適當地選擇,可以列舉例如真空蒸鍍法、濺射法等的真空制膜法，噴墨印刷、噴嘴涂覆等的溶液工藝等。

由此，可制造作為從基體材料側取出光的所謂“底發射”的有機EL元件的顯示元件。該場合，基體材料31、柵絕緣層34、以及第二漏電極(陽極)38要求透明性。

進一步說，在圖5中，說明有機EL元件350配置在驅動電路320旁邊的結構，但是，如圖6所示，也可以構成為有機EL元件350配置在驅動電路320上方的結構。即使在該情況下，也成為從基體材料側取出光的所謂“底發射”，對于驅動電路320要求透明性。對于源電極、漏電極、陽極，優選使用具有導電性的透明氧化物，例如IT0、In₂0₃、Sn0₂、ZnO、添加Ga的ZnO、添加A1的ZnO、添加Sb的Sn0₂等。

顯示控制裝置400作為一例如圖7所示，包含圖像數據處理電路402、掃描線驅動電路404、和數據線驅動電路406。

圖像數據處理電路402基于圖像輸出電路的輸出信號判斷顯示器310中的多個顯示元件302的亮度。

掃描線驅動電路404根據圖像數據處理電路402的指示向n條掃描線個別地施加電壓。

數據線驅動電路406根據圖像數據處理電路402的指示向m條數據線個別地施加電壓。

在上述實施形態中，說明有機EL薄膜層由電子傳輸層、發光層、和空穴傳輸層組成的情況，但不限于此。例如，電子傳輸層和發光層可形成一個層。此外，電子注入層可設置在電子傳輸層和陰極之間。再有，空穴注入層可設置在空穴傳輸層和陽極之間。

此外，在上述實施形態中，說明從基體材料側取出光的所謂“底發射”場合，但不限于此。例如，也可以對于陽極314使用銀(Ag)-釹(Nd)合金等的高反射率電極，對于陰極312使用鎂(Mg)-銀(Ag)合金等的半透明電極或IT0等的透明電極，從與基體材料的相反側取出光。

此外，在上述實施形態中，說明光控制元件為有機EL元件的情況，但不限于此，例如，光控制元件也可為電致彩色元件。在該情況下，顯示器310成為電致彩色顯示器。

此外，光控制元件可為液晶元件。在該情況下，顯示器310成為液晶顯示器。并且，作為一例，如圖8所示，對于顯示元件302’的電流供給線不需要。

在該情況下，作為一例，如圖9所示，驅動電路320’可由一個與上述場效應晶體管11、12同樣的場效應晶體管14和電容器15組成。在場效應晶體管14中，柵電極G連接至所設定的掃描線，源電極S連接至所設定的數據線。此外，漏電極D連接至液晶元件370的像素電極以及電容器15。圖9中的符號16、372為液晶元件370的對電極(公共電極)。

在上述實施形態中，光控制元件可為電泳元件。此外，光控制元件也可為電潤濕元件。

此外，在上述實施形態中，說明顯示器為彩色顯示器場合，但不限于此。

本實施形態涉及的場效應晶體管也可用于除顯示元件以外的產品(例如，IC卡、ID標識)。

使用本發明的場效應晶體管的顯示元件、圖像顯示裝置和系統能高速動作，長壽命化。

實施例

下文說明本發明的實施例，本發明并不受以下實施例的限定。“％”表示“質量％”，除非特別聲明。

(實施例1)

〈場效應晶體管的制造〉

-柵絕緣層形成用涂布液的制造-

在1mL的甲苯中，將0.16mL的HMDS(1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷，由東京應化工業公司制)、0.28mL的2-乙基己酸鎂甲苯溶液(Mg含量3％，Strem 12-1260，由Strem Chemicals公司制)混合，得到柵絕緣層形成用涂布液。由上述柵絕緣層形成用涂布液形成的氧化物成為表1-1所示的組成。

下面，制造圖10所示那樣的底接觸/底柵型的場效應晶體管。

-柵電極的形成-

首先，在玻璃基板(基體材料91)上形成柵電極92。具體地說，通過DC濺射在玻璃基板(基體材料91)上形成Mo(鉬)膜，成膜得到平均膜厚約100nm。此后，涂布光致抗蝕劑，并對所得物進行預烘烤，通過曝光裝置曝光，以及顯影，從而形成具有與待形成的柵電極92的圖案相同的抗蝕劑圖案。進而，通過反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，簡記為“RIE”)，除去沒有形成抗蝕劑圖案的區域的Mo膜。此后，也除去抗蝕劑圖案，形成由Mo膜構成的柵電極92。

-柵絕緣層的形成-

其次，將上述柵絕緣層形成用涂布液0.4mL向上述基板上滴下，在所設定的條件下旋涂(以3000rpm轉動20秒，以5秒鐘停止旋轉使其成為0rpm)。接著，在大氣空氣中在120℃下干燥處理1小時后，在O₂氣氛中以400℃進行3小時燒成，作為柵絕緣層93，形成氧化物膜。柵絕緣層的平均膜厚約300nm。

-源電極和漏電極的形成-

接著，在柵絕緣層93上形成源電極94和漏電極95。具體地說，通過DC濺射在柵絕緣層93上形成Mo(鉬)膜，成膜得到平均膜厚約100nm。此后，在Mo膜上涂布光致抗蝕劑，并對所得物進行預烘烤，通過曝光裝置曝光，以及顯影，從而形成具有與待形成的源電極94和漏電極95的圖案相同的抗蝕劑圖案。進而，通過RIE，除去沒有形成抗蝕劑圖案的區域的Mo膜。此后，也除去抗蝕劑圖案，形成由Mo膜構成的源電極94和漏電極95。

-氧化物半導體層的形成-

接著，形成氧化物半導體層96。具體地說，通過DC濺射，形成Mg-In類氧化物(In₂MgO₄)膜，成膜使得平均膜厚約100nm。此后，在Mg-In類氧化物膜上涂布光致抗蝕劑，并對所得物進行預烘烤，通過曝光裝置曝光，以及顯影，從而形成具有與待形成的氧化物半導體層96的圖案相同的抗蝕劑圖案。進而，通過濕法蝕刻，除去沒有形成抗蝕劑圖案的區域的Mg-In類氧化物膜。此后，也除去抗蝕劑圖案，形成氧化物半導體層96。由此，形成氧化物半導體層96，使得在源電極94和漏電極95之間形成溝道。

最后，作為后工序的加熱處理，在大氣空氣中在300℃下進行1小時熱處理，完成場效應晶體管

〈線膨脹系數測定用圓柱狀物體的制造〉

制備實施例1的柵絕緣層形成用涂布液1L，除去溶劑后，將所得物置于鉑坩堝中，在1600℃下加熱和熔融后，通過浮法工藝制造直徑5mm、高度10mm的圓柱狀物體。

〈介電常數評價用電容器的制造〉

接著，制造圖11所示結構的電容器。具體地說，在玻璃基板(基體材料101)上成膜形成下部電極102，具體地說，在形成下部電極102的區域，使用具有開口部的金屬掩模，通過真空蒸鍍法形成Al(鋁)膜，使得平均膜厚為約100nm。接著，以實施例1中的場效應晶體管的柵絕緣層形成方法，形成平均膜厚約300nm的絕緣體薄膜103。最后，在形成上部電極104的區域，使用具有開口部的金屬掩模，通過真空蒸鍍法形成Al膜，使得平均膜厚約100nm，完成電容器。

(實施例2)

〈場效應晶體管、線膨脹系數測定用樣本、以及介電常數評價用電容器的制造〉

-柵絕緣層形成用涂布液的制造-

在1mL的甲苯中，將0.13mL的HMDS(1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷，由東京應化工業公司制)、0.47mL的2-乙基己酸鈣2-乙基己酸溶液(Ca含量3％～8％，Alfa36657，由AlfaAesar公司制)混合，得到柵絕緣層形成用涂布液。由上述柵絕緣層形成用涂布液形成的氧化物成為表1-1所示的組成。