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ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ 実績あり

国内特許コード P04A004191
整理番号 E060P31
掲載日 2004年6月4日
出願番号 特願2002-266012
公開番号 特開2004-103957
登録番号 特許第4164562号
出願日 平成14年9月11日(2002.9.11)
公開日 平成16年4月2日(2004.4.2)
登録日 平成20年8月8日(2008.8.8)
発明者
  • 太田 裕道
  • 細野 秀雄
  • 神谷 利夫
  • 平野 正浩
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • HOYA株式会社
発明の名称 ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ 実績あり
発明の概要 【課題】Siに替わって、透明酸化物半導体であるZnOを用いて、電界効果型トランジスタを作製する試みがなされている。しかし、ZnOは、電気伝導度を小さくすることが難しく、ノーマリーオフの電界効果型トランジスタを構成できないなどの欠点がある。また、アモルファス状態を作り難いので、大面積に適したアモルファストランジスタを作製することができない。
【解決手段】反応性固相エピタキシャル法により製造したホモロガス化合物InMO(ZnO)(M=In, Fe, Ga, 又はAl, m=1以上50未満の整数)単結晶薄膜は化学量論組成からのずれが極めて小さく、室温付近では良質な絶縁体であり、ホモロガス化合物単結晶InMO(ZnO)(M=In, Fe, Ga, 又はAl, m=1以上50未満の整数)薄膜を活性層として用いることにより、ノーマリーオフ作動で、スイッチング特性の良い透明薄膜電界効果型トランジスタを作製できる。
【選択図】  図4
従来技術、競合技術の概要


電界効果型トランジスタは、半導体メモリ集積回路の単位電子素子、高周波信号増幅素子、液晶駆動用素子等として用いられており、現在、最も多く実用化されている電子デバイスである。材料としては、シリコン半導体化合物が最も広く使われている。高速動作が必要な高周波増幅素子、集積回路用素子等には、シリコン単結晶が用いられ、また、低速動作で充分な液晶駆動用には、大面積化の要求から、アモルファスシリコンが使われている。



シリコンを用いた電界効果型トランジスタは、多くの用途に対して、充分な性能を有している。しかし、該トランジスタは、シリコンの光学的特性に基づいて、可視光に対して不透明で、透明回路を構成することができない。また、可視光照射により、伝導キャリアを生じるために、高光照射下ではトランジスタ特性が劣化してしまう。例えば、該トランジスタを液晶ディスプレイの液晶駆動用スイッチング素子として応用した場合、該デバイスは、可視光に対して不透明なため、ディスプレイ画素の開口比が小さくなる。また、バックライト照射により光誘起電流が発生し、スイッチング特性が劣化してしまう。こうした劣化を防ぐため、バックライト光をカットするための遮光膜を設ける必要がある。



シリコン電界効果型トランジスタのこうした問題点は、シリコンに替わって、エネルギーバンド幅の大きな半導体材料を用いることにより、原理的に、解決することができる。実際に、透明酸化物半導体であるZnOを用いて、電界効果型トランジスタを作製する試みがなされている(例えば、非特許文献1)。しかし、ZnOは、電気伝導度を小さくすることが難しく、ノーマリーオフの電界効果型トランジスタを構成できない等の欠点がある。また、アモルファス状態を作り難いので、大面積に適したアモルファストランジスタを作製することができない。



【非特許文献1】
七種ら、応用物理学会2000年春季学術講演会予稿集,2000.3,29p-YL-16

産業上の利用分野


本発明は、可視光に対して透明で、透明電子回路を構成する素子として用いることができる、ZnOを主たる構成成分として含有するホモロガス化合物の単結晶膜又はアモルファス膜を活性層として用いる透明電界効果型トランジスタに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】ホモロガス化合物InMO3(ZnO)m(M=In, Fe, Ga ,又はAl, m=1以上50未満の整数)薄膜を活性層として用いることを特徴とする透明薄膜電界効果型トランジスタ。
【請求項2】表面が原子レベルで平坦である単結晶又はアモルファスホモロガス化合物薄膜を用いることを特徴とする請求項1記載の透明薄膜電界効果型トランジスタ。
【請求項3】ホモロガス化合物が耐熱性、透明酸化物単結晶基板上に形成された単結晶薄膜であることを特徴とする請求項1記載の透明薄膜電界効果型トランジスタ。
【請求項4】ホモロガス化合物がガラス基板上に形成されたアモルファス薄膜であることを特徴とする請求項1記載の透明薄膜電界効果型トランジスタ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002266012thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 細野透明電子活性プロジェクト 領域
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