100]作為在絕緣膜形成墨水中使用的溶劑，可以適當地選擇其中以上金屬原材料化合物可以穩定溶解或擴散的溶劑。例子是甲苯、二甲苯、乙酰丙酮、異丙醇、苯甲酸乙酯、N、N-二甲基甲酰胺、碳酸丙烯、2-乙基己酸、石油醚、二甲基吡啶丙烯脲、4-丁內酯、2-甲氧基乙醇、乙二醇和水，盡管不限于此。
[0101]將絕緣膜形成墨水涂敷于基板上的方法可以是諸如旋涂、噴墨印刷、窄縫涂覆、噴嘴印刷、凹版印刷和微接觸印刷的傳統方法。諸如粘性的絕緣膜形成墨水的溶液的物理特性優選被調整為適合于涂覆工藝的值。作為用于調整粘性的手段的例子，可以將乙二醇或二丙二醇甲醚添加到溶劑作為增稠劑，盡管不限于此。通過使用適當的印刷方法，墨水可以僅印刷在指定的區域中，以便無需隨后進行圖案化(patterning)過程。
[0102]接下來，通過對涂敷在基板上的絕緣膜形成墨水進行熱處理，墨水可以轉換為氧化絕緣膜。可以通過諸如電阻加熱、紅外加熱和激光束輻射的傳統方法進行熱處理。為了將金屬原材料化合物轉換為氧化物，需要斷開金屬原材料化合物中的金屬-氧-碳鍵的金屬-碳和氧-碳鍵。為了實現此，可以使用適當的方法來應用利用熱、光等的分解反應所需的能量。存在用于促進轉換為氧化絕緣膜的方法，比如通過照射紫外(UV)光斷開金屬-有機絡合物中的化學鍵的方法或者通過將大氣變為臭氧大氣而促進氧化的方法。此外，為了形成高密度膜，優選適當地選擇金屬原材料化合物的反應條件和溶劑的沸點，以便達到包括碳、氫、氧和氮的反應中間產物和過度反應產物的流動性。
[0103]根據以上過程，可以形成根據本發明的實施例的絕緣膜。根據本發明的實施例的絕緣膜具有非晶結構，并且當施加電場時漏電流相當低。
[0104][第一實施例]
[0105]參考圖1給出根據本發明的第一實施例的場效應晶體管的描述。
[0106]根據第一實施例的場效應晶體管包括絕緣基板11、柵極電極12、柵極絕緣層13、源極電極14、漏極電極15和半導體層16。
[0107]首先，準備絕緣基板11。絕緣基板11可以由已經廣泛用在平板顯示器中的無堿玻璃或者石英玻璃制成。此外，由諸如聚碳酸脂(PC)、聚酰亞胺(PI)、.聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的材料制成的塑料基板也可以適當地用作絕緣基板U。為了清潔基板并改善粘附性，優選通過氧等離子體、UV臭氧、UV輻射和清潔等進行預處理。
[0108]接下來，在絕緣基板11上形成柵極電極12。各種材料和工藝可以用于形成柵極電極12。材料的例子是諸如Μο、Α1和Cu的金屬和合金、諸如ITO和ATO的透明導電氧化物以及諸如聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)的有機導電材料。工藝的例子包括通過濺射、旋涂或者浸漬涂敷來形成膜，然后通過照相平版印刷(photolithography)或者通過進行諸如噴墨印刷、納米印刷(nano-1n-printing)和照相凹版印刷的印刷處理進行圖案化，以便直接形成具有要求的形狀的膜。
[0109]接下來，形成柵極絕緣層13。在本實施例中，柵極絕緣層13是由從由Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra構成的組中選取的一種或兩種或更多種堿土金屬元素以及從由Ga、Sc、Y和除了 Ce之外的鑭系元素構成的另一組中選取的一種或兩種或更多種元素制成的復合金屬氧化物絕緣膜。
[0110]不特別限制在該復合金屬氧化物絕緣膜中包括的元素量。可以確定組成以便滿足要制造的場效應晶體管要求的各自特性，比如介電常數、介電損失、熱膨脹系數、工藝兼容性和成本。根據本發明的實施例的柵極絕緣膜可以具有從廣闊范圍中選擇的組成，因此可以滿足廣闊范圍的所要求的規范。
[0111]不特別限制工藝。例如，通過諸如CVD方法和ALD方法的真空膜形成工藝或者濺射方法形成膜，然后進行照相平版印刷處理以形成要求的圖案。可以通過準備用于形成以上復合金屬氧化物膜的墨水、將墨水涂敷于基板上、然后在適當的條件下燃燒(fire)基板來形成該膜。涂敷墨水的方法可以是諸如旋涂、噴墨印刷、窄縫涂敷、噴嘴印刷、照相凹版印刷和微接觸印刷的傳統方法。通過使用適當的印刷方法和條件，墨水可以僅印刷在指定的區域中，以便不需要隨后進行圖案化過程。可以通過這些膜形成方法的任意一種來形成非晶月旲。
[0112]接下來，形成源極電極14和漏極電極15。可以使用各種材料和工藝。材料的例子是諸如Mo、Al和Cu的金屬和合金、諸如ITO和ATO的透明導電氧化物以及諸如聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)的有機導電材料。工藝的例子包括通過濺射、旋涂或者浸漬涂敷形成膜，然后通過照相平版印刷或者通過進行諸如噴墨印刷、納米印刷(nano-1n-printing)和照相凹版印刷的印刷處理進行圖案化，以便直接形成具有要求的形狀的膜。
[0113]接下來，形成半導體層16以便形成源極電極14和漏極電極15之間的溝道。半導體層16的例子是諸如多晶硅(P-Si)、非晶硅(a-Si)和In-Ga-Zn-O的氧化物半導體以及諸如并五苯的有機半導體，盡管不限于此。在這些之中，考慮到柵極絕緣層13和半導體層16的界面的穩定性，氧化物半導體是優選的。
[0114]不特別限制工藝。工藝的例子包括諸如濺射、激光束沉積(PLD)方法、CVD方法和ALD方法的真空膜形成工藝和諸如旋涂和浸漬涂敷的溶液處理以及然后通過照相平版印刷或者通過進行諸如噴墨印刷、納米印刷和照相凹版印刷的印刷處理進行圖案化，以便直接形成具有要求的形狀的膜。
[0115]根據以上過程，形成場效應晶體管。
[0116]在根據本實施例的場效應晶體管中，形成柵極絕緣層13的復合金屬氧化物絕緣膜具有非晶結構，并且具有近似大于或等于6的相對電容率，這高于5102的相對電容率。因此，降低了漏電流，并且可以以低電壓驅動場效應晶體管。
[0117]圖1所示的場效應晶體管是所謂的底部柵極/底部接觸型。但是，根據本發明的本實施例的場效應晶體管可以是例如如圖2所示的底部柵極/頂部接觸型、如圖3所示的頂部柵極/底部接觸型或者如圖4所示的頂部柵極/頂部接觸型。
[0118]具體地，圖2所示的底部柵極/頂部接觸型如下形成。由金屬材料制成的柵極電極22形成在絕緣基板21上。形成柵極絕緣層23以便覆蓋柵極電極22。半導體層24形成在柵極絕緣層23上。形成源極電極25和漏極電極26以便在柵極絕緣層23上形成溝道。
[0119]圖3所示的頂部柵極/底部接觸型如下形成。源極電極32和漏極電極33形成在絕緣基板31上。形成半導體層34以便在源極電極32和漏極電極33之間形成溝道。形成柵極絕緣層35以便覆蓋源極電極32、漏極電極33和半導體層34。在柵極絕緣層35上形成柵極電極36。
[0120]圖4所示的頂部柵極/頂部接觸型如下形成。在絕緣基板41上形成半導體層42。形成源極電極43和漏極電極44以便在半導體層42上形成溝道。以覆蓋源極電極43、漏極電極44和半導體層42這樣的方式形成柵極絕緣層45。在柵極絕緣層45上形成柵極電極46 ο
[0121]根據本實施例的場效應晶體管可以用作例如半導體存儲器、TFT或者顯示器(顯示元件)中的驅動電路。
[0122][第二實施例]
[0123]參考圖5給出根據本發明的第二實施例的場效應晶體管的描述。
[0124]根據第二實施例的場效應晶體管包括半導體基板51、柵極絕緣層52、柵極電極53、柵極側壁絕緣膜54、源極區域55、漏極區域56、層間絕緣膜57、源極電極58和漏極電極59 ο
[0125]首先，準備半導體基板51。不特別限制半導體基板51的材料，只要其是半導體材料即可。例如，可以適當地使用其中添加了指定的雜質的Si(硅)或Ge(鍺)。
[0126]接下來，在絕緣基板51上形成柵極絕緣層52。在本實施例中，柵極絕緣層52是由從由Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra構成的組中選取的一種或兩種或更多種堿土金屬元素以及從由Ga、Sc、Y和除了 Ce之外的鑭系元素構成的另一組中選取的一種或兩種或更多種元素制成的復合金屬氧化物絕緣膜。
[0127]不特別限制在該復合金屬氧化物絕緣膜中包括的元素量。可以確定組成以便滿足要制造的場效應晶體管要求的各種特性，比如介電常數、介電損失、熱膨脹系數、工藝兼容性和成本。根據本發明的實施例的柵極絕緣膜可以具有從廣闊范圍中選擇的組成，因此可以滿足廣闊范圍的所要求的規范。
[0128]不特別限制工藝。例如，通過諸如CVD方法和ALD方法或者濺射方法的真空膜形成工藝形成膜，然后進行照相平版印刷方法以形成要求的圖案。可以通過準備用于形成以上復合金屬氧化物膜的墨水、將墨水涂敷于基板上、然后在適當的條件下燃燒基板來形成該膜。涂敷墨水的方法可以是諸如旋涂、噴墨印刷、窄縫涂敷、噴嘴印刷、照相凹版印刷和微接觸印刷的傳統方法。通過使用適當的印刷方法和條件，墨水可以僅印刷在指定的區域中，以便不需要隨后進行圖案化過程。可以通過這些膜形成方法的任意一種來形成非晶膜。
[0129]接下來，形成柵極電極53。不特別限制材料和工藝。材料的例子是多晶硅、諸如Al的金屬材料以及可以是通過層壓在這些材料上層壓的諸如TiN和TaN的阻擋金屬而形成的層壓體。工藝的例子是諸如CVD和濺射的真空膜形成工藝。此外，盡管未示出，為了降低電阻的目的，可以在柵極電極53的表面上形成諸如NiS1、CoSi和TiSi的硅化物層。
[0130]不特別限制對柵極絕緣層52和柵極電極53圖案化的方法。例如，可以進行照相平版印刷方法，其中利用光致抗蝕劑形成掩膜，然后進行干法刻蝕以從未被掩膜覆蓋的區域中去除柵極絕緣層52和柵極電極53的部分。
[0131]接下來，在柵極絕緣層52和柵極電極53的側壁上形成柵極側壁絕緣膜54。不特別限制材料和工藝。材料的例子是諸如S1N和S12的絕緣材料。工藝的例子是諸如CVD和濺射的真空膜形成工藝。不特別限制對柵極側壁絕緣膜54圖案化的方法。在一個例子中，在整個基板上形成柵極側壁絕緣膜54，然后通過干法刻蝕深腐蝕(etch back)整個表面。
[0132]接下來，選擇性地將離子注入半導體基板51中，以形成源極區域55和漏極區域56。盡管未示出，但是為了降低電阻的目的，可以在源極區域55和漏極區域56的表面上形成諸如NiS1、CoSi和TiSi的硅化物層。
[0133]接下來，形成層間絕緣膜57。不特別限制材料和工藝。材料的例子是諸如S1N和S12的絕緣材料。工藝的例子是諸如CVD和濺射的真空膜形成工藝。不特別限制對層間絕緣膜57圖案化的方法。在一個例子中，可以通過照相平版印刷形成要求的圖案，形成如圖5所示的通孔。
[0134]接下來，形成源極電極58和漏極電極59。通過填充在層間絕緣膜57中形成的通孔來形成源極電極58和漏極電極59以便分別與源極區域55和漏極區域56連接。
[0135]不特別限制材料和工藝。材料的例子是諸如Al和Cu的金屬材料。工藝的例子是通過諸如濺射的真空膜形成工藝來填充通孔，然后通過照相平版印刷進行圖案化，或者通過CVD或涂敷方法填充通孔，然后通過CMP (化學機械研磨)對各部分平坦化。可以通過在金屬材料上層壓諸如TiN和TaN的阻擋金屬來形成層壓體。可以進行CVD方法以通過用W填充通孔來形成W孔塞(plug)。
[0136]根據以上過程，形成場效應晶體管。在根據本實施例的場效應晶體管中，形成柵極絕緣層52的復合金屬氧化物絕緣膜具有非晶結構，并且相對電容率大于或等于6，這大于3102的相對電容率。因此，可以降低漏電流，并且可以以低電壓驅動場效應晶體管，并且場效應晶體管可以尚度集成。
[0137]在根據圖5所示的第二實施例的場效應晶體管中，半導體基板51對應于在源極區域55和漏極區域56之間形成溝道的半導體層。
[0138]此外，盡管未示出，但是可以在由Si制成的半導體基板51和柵極絕緣層52之間形成由SiGe制成的半導體層。此外，圖5例示了頂部柵極結構，但是，該柵極絕緣層52可以用在所謂的雙柵極結構或者鰭型FET中。
[0139]根據本實施例的場效應晶體管可以用在半導體存儲器等中。
[0140][第三實施例]
[0141]參考圖6給出根據本發明的第三實施例的易失性半導體存儲器設備(第一例子)的描述。
[0142]根據本實施例的易失性半導體存儲器設備(第一例子)包括絕緣基板61、柵極電極62、柵極絕緣層63、源極電極64、漏極電極65、半導體層66、第一電容器電極67、電容器電介質層68和第二電容器電極69。
[0143]首先，準備絕緣基板61。材料與第一實施例的基板11的材料相同。
[0144]接下來，在絕緣基板61上形成柵極電極62。材料和工藝與第一實施例的柵極電極12的相同。
[0145]接下來，形成第二電容器電極69。可以使用各種材料和工藝來形成第二電容器電極69。材料的例子是合金、諸如Mo、Al、Cu和Ru的金屬、諸如ITO和ATO的透明導電氧化物以及諸如聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)的有機導電材料。工藝的例子包括通過濺射、旋涂或者浸漬涂敷形成膜，然后通過照相平版印刷或者通過進行諸如噴墨印刷、納米印刷和照相凹版印刷的印刷處理進行圖案化，以便直接形成具有要求的形狀的膜。
[0146]柵極電極62和第二電容器電極69如果利用相同的材料和工藝制成則可以同時形成。
[0147]接下來，形成柵極絕緣層63。在本實施例中，柵極絕緣層63是由從由Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra構成的組中選取的一種或兩種或更多種堿土金屬元素以及從由Ga、Sc、Y和除了 Ce之外的鑭系元素構成的另一組中選取的一種或兩種或更多種元素制成的復合金屬氧化物絕緣膜。
[0148]不特別限制在該復合金屬氧化物絕緣膜中包括的元素量。可以確定組成以便滿足要制造的易失性半導體存儲器設備要求的各種特性，比如介電常數、介電損失、熱膨脹系數、工藝兼容性和成本。根據本發明的實施例的柵極絕緣膜可以具有從廣闊范圍中選擇的組成，因此可以滿足廣闊范圍的所要求的規范。
[0149]不特別限制工藝。例如，通過諸如CVD方法、ALD方法和濺射方法的真空膜形成工藝形成膜，然后進行照相平版印刷方法以形成要求的圖案。可以通過準備用于形成以上復合金屬氧化物膜的墨水、將墨水涂敷于基板上、然后在適當的條件下燃燒基板來形成該膜。涂敷墨水的方法可以是諸如旋涂、噴墨印刷、窄縫涂敷、噴嘴印刷、照相凹版印刷和微接觸印刷的傳統方法。通過使用適當的印刷方法和條件，墨水可以僅印刷在指定的區域中，以便不需要隨后進行圖案化過程。可以通過這些膜形成方法的任意一種來形成非晶膜。
[0150]接下來，在第二電容器電極69上形成電容器電介質層68。不特別限制電容器電介質層68的材料。例如，可以使用包括Hf、Ta和La的高電介質氧化物材料和諸如鉛鋯鈦(PZT)和鍶鉍鉭(SBT)的鐵電材料。電容器電介質層68可以由根據本發明的實施例的絕緣膜、即由從由Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra構成的組中選取的一種或兩種或更多種堿土金屬元素以及從由Ga、Sc、Y和除了 Ce之外的鑭系元素構成的另一組中選取的一種或兩種或更多種元素制成的復合金屬氧化物絕緣膜而制成。
[0151]不特別限制在該復合金屬氧化物絕緣膜中包括的元素量。可以確定組成以便滿足要制造的場效應晶體管要求的各種特性，比如介電常數、介電損失、熱膨脹系數、工藝兼容性和成本。根據本發明的實施例的柵極絕緣膜可以具有從廣闊范圍中選擇的組成，因此可以滿足廣闊范圍的所要求的規范。
[0152]不特別限制工藝。例如，通過諸如CVD方法、ALD方法和濺射方法的真空膜形成工藝形成膜，然后進行照相平版印刷處理以形成要求的圖案。可以通過準備用于形成以上復合金屬氧化物膜的墨水、將墨水涂敷于基板上、然后在適當的條件下燃燒基板來形成該膜。涂敷墨水的方法可以是諸如旋涂、噴墨印刷、窄縫涂敷、噴嘴印刷、照相凹版印刷和微接觸印刷的傳統方法。通過使用適當的印刷方法和條件，墨水可以僅印刷在指定的區域中，以便不需要隨后進行圖案化過程。可以通過這些膜形成方法的任意一種來形成非晶膜。
[0153]柵極絕緣層63和電容器電介質層68如果利用相同的材料和工藝制成則可以同時形成。
[0154]接下來，形成源極電極64和漏極電極65。材料和工藝與用于第一實施例的源極電極14和漏極電極15的相同。
[0155]接下來，形成第一電容器電極67。可以使用各種材料和工藝來形成第一電容器電極67。材料的例子是合金、諸如Mo、Al、Cu和Ru的金屬、諸如ITO和ATO的透明導電氧化物以及諸如聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)的有機導電材料。工藝的例子包括通過濺射、旋涂或者浸漬涂敷形成膜，然后通過照相平版印刷或者通過進行諸如噴墨印刷、納米印刷和照相凹版印刷的印刷處理進行圖案化，以便直接形成具有要求的形狀的膜。
[0156]源極電極64、漏極電極65和第一電容器電極67如果利用相同的材料和工藝制成則可以同時形成。
[0157]接下來，形成半導體層66。半導體層66的例子是多晶娃(p-Si)、非晶娃(a-Si)、諸如a-1GZO的氧化物半導體以及諸如并五苯的有機半導體，盡管不限于此。在這些之中，考慮到柵極絕緣層63和半導體層66的界面的穩定性，氧化物半導體是優選的。不特別限制工藝。工藝的例子包括通過諸如濺射、激光束沉積(PLD)方法、CVD方法和ALD方法的真空膜形成工藝和諸如旋涂和浸漬涂敷的溶液處理來形成膜，以及然后通過照相平版印刷或者通過進行諸如噴墨印刷、納米印刷和照相凹版印刷的印刷處理進行圖案化，以便直接形成具有要求的形狀的膜。
[0158]根據以上過程，形成易失性存儲器。