[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

TWI673327B - 用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法 - Google Patents

用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI673327B
TWI673327B TW107109484A TW107109484A TWI673327B TW I673327 B TWI673327 B TW I673327B TW 107109484 A TW107109484 A TW 107109484A TW 107109484 A TW107109484 A TW 107109484A TW I673327 B TWI673327 B TW I673327B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
forming
oxide film
coating liquid
metal oxide
item
Prior art date
Application number
TW107109484A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201835242A (zh
Inventor
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
安藤友一
Original Assignee
日商理光股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商理光股份有限公司 filed Critical 日商理光股份有限公司
Publication of TW201835242A publication Critical patent/TW201835242A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI673327B publication Critical patent/TWI673327B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66969Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216Metal oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/14Decomposition by irradiation, e.g. photolysis, particle radiation or by mixed irradiation sources
    • C23C18/143Radiation by light, e.g. photolysis or pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/82After-treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02307Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a liquid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02551Group 12/16 materials
    • H01L21/02554Oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02565Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02623Liquid deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02623Liquid deposition
    • H01L21/02628Liquid deposition using solutions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158Making the insulator
    • H01L21/28167Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/51Insulating materials associated therewith
    • H01L29/517Insulating materials associated therewith the insulating material comprising a metallic compound, e.g. metal oxide, metal silicate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66742Thin film unipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02488Insulating materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

一種用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,係為用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,含有:無機鹽、氧化物、氫氧化物、金屬錯合物、及有機酸鹽之至少一者的金屬源;有機鹼及無機鹼之至少任一鹼;以及溶劑。

Description

用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法
本發明係關於用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法。
近年來平板顯示器以主動矩陣薄膜電晶體(AM-TFT)為背板的液晶顯示器(LCD)或有機EL顯示器為主流。TFT(薄膜電晶體)所使用的半導體大致可分為非晶矽(a-Si)、低溫多晶矽(LTPS)、以及In-Ga-Zn-O(IGZO)系的氧化物半導體的三種類,其中對氧化物半導體TFT(以下稱為氧化物TFT)期待較高且全世界都在進行研究開發(例如參照非專利文獻1)。
氧化物TFT之必須構成要件的半導體層及閘極絕緣層為氧化物膜,該等形成方法一般為濺鍍法、化學氣相蒸鍍法(CVD、即化學氣相沉積法)、或原子層堆積法(ALD、即原子層沉積法)等。
但該等真空製程需要複雜且高價的裝置、或原料氣體的安全對策等,有製程成本高的問題。又,因原料氣體限制,難以自由控制氧化物膜的組成及物性。
因此近年來簡易且可低成本化的液相法備受矚目。液相法中可以用低製程溫度來簡便且大面積地製作金屬氧化物膜。但該等製程所利用的塗佈液一般容易溶解基底層,有無法形 成具有微細圖案的積層構造體的問題。
因此現狀係要求提供一種用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其可以用低製程溫度來簡便且大面積地製作金屬氧化物膜,進一步可以抑制對基底層的傷害並形成積層構造體。
[現有技術文獻] [非專利文獻]
非專利文獻1:Thin-Film Transistors,Cherie R.Kagan(編集),Paul Andry(編集)出版公司:CRC Press(2003/2/25)。
本發明目的在於提供一種用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其可以用低製程溫度來簡便且大面積地製作金屬氧化物膜,進一步可抑制對基底層的傷害並形成積層構造體。
用以解決前述課題的手段如下。
亦即,本發明之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液包括:無機鹽、氧化物、氫氧化物、金屬錯合物、及有機酸鹽之至少一者的金屬源;有機鹼及無機鹼之至少任一鹼;以及溶劑。
根據本發明可以提供一種用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其可以用低製程溫度來簡便且大面積地製作金屬氧化物膜,進一步可抑制對基底層的傷害並形成積層構造體。
1‧‧‧基礎材料
2‧‧‧閘極電極
3‧‧‧閘極絕緣層
4‧‧‧源極電極
5‧‧‧汲極電極
6‧‧‧活性層
7‧‧‧第1層間絕緣層
8‧‧‧第2層間絕緣層
9‧‧‧第3層間絕緣層
圖1係顯示底閘極/底接觸(底電極)的場效電晶體的一例的示意構成圖。
圖2係顯示底閘極/頂接觸(頂電極)的場效電晶體的一例的示意構成圖。
圖3係顯示頂閘極/底接觸(底電極)的場效電晶體的一例的示意構成圖。
圖4係顯示頂閘極/頂接觸(頂電極)的場效電晶體的一例的示意構成圖。
圖5A係顯示本發明的場效電晶體的製造方法的一例的視圖(其1)。
圖5B係顯示本發明的場效電晶體的製造方法的一例的視圖(其2)。
圖5C係顯示本發明的場效電晶體的製造方法的一例的視圖(其3)。
圖5D係顯示本發明的場效電晶體的製造方法的一例的視圖(其4)。
圖6係顯示頂閘極/ILD的場效電晶體的一例的示意構成圖。
圖7係顯示實施例3-1所製作之氧化物絕緣體膜的相對介電係數及介電損失的頻率數相依性的圖表。
圖8係顯示實施例4-1所製作之場效電晶體的源極/汲極間電流Ids及閘極電流的絕對值|Igs|相對於閘極電壓Vgs的關係的圖表。
圖9係顯示實施例4-1所製作之場效電晶體在形成閘極絕緣層後之活性層的形狀的顯微鏡照片。
圖10係顯示比較例C4-1所製作之場效電晶體在形成閘極絕緣層後之活性層的形狀的顯微鏡照片。
圖11係顯示實施例5-1所製作之氧化物積層膜在形成半導體層後之積層膜的形狀的顯微鏡照片。
圖12係顯示比較例C5-1所製作之氧化物積層膜在形成半導體層後之積層膜的形狀的顯微鏡照片。
(用於形成金屬氧化物膜的塗佈液)
本發明之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液至少含有金屬源、鹼、以及溶劑,進一步視需要含有其他成分。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的pH值較佳為5以上,更佳為6以上12以下,特佳為6.5以上11以下。
pH值例如可以藉由pH值測定器、pH值試驗紙來測定。
本發明之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液可以將溶質的金屬源溶解於溶劑。
前述金屬源為無機鹽、氧化物、氫氧化物、金屬錯合物、及有機酸鹽之至少一者。
前述無機鹽例如可以舉出硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、乙酸鹽、磷酸鹽等。這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
前述有機酸鹽例如可以舉出羧酸鹽、石碳酸、或該等的衍生物等。這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
前述羧酸鹽例如可以舉出脂肪族羧酸鹽、芳香族羧酸鹽、羥基羧酸鹽、二羧酸鹽、三羧酸鹽、側氧基羧酸鹽等。這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
前述溶劑例如可以舉出有機酸、有機酸酯、芳香族化合物、二醇、乙二醇醚、非質子性極性溶劑、烷烴化合物、烯烴化合物、醚、醇、水等。這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
前述溶質的前述金屬源可以均一溶解於前述溶劑中,也可以解離形成離子。此時,在前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中不易產生濃度的偏析等,故前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液可以長期使用。又,使用該塗佈液所製作的薄膜亦為均一組成,故用於TFT的閘極絕緣層或半導體層等時,特性均一性良好。
製作積層薄膜的元件,例如圖4所示之頂閘極頂接觸構造TFT時,將半導體層(活性層)及源極/汲極電極層形成圖案後,形成閘極絕緣層。此時塗佈習知的塗佈液並進行乾燥、燒成製程時,既已形成的基底層會溶解於塗佈液。
因此,本發明人等為了解決下述問題而努力檢討:液相法中所利用之以往用於形成金屬氧化物膜的塗佈液容易溶解下部層,而無法形成微細圖案。
其結果發現在用於形成金屬氧化物膜的塗佈液添加鹼時,可 以解決用於形成金屬氧化物膜的塗佈液會溶解基底層且阻礙微細圖案的形成的問題,從而完成本發明。
又,本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液可以預防塗佈器裝置的噴嘴或閥等製造裝置的接觸液體零件的腐蝕。
本發明的一態樣中,於前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液添加有機鹼、無機鹼等鹼,藉此使pH值由弱酸性調整至中性、鹼性,而不會溶解下部層。
於前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液添加前述鹼時,前述鹼為固體或氣體時,可以將前述鹼溶於溶劑(例如水)並在溶液狀態下添加。
<鹼>
前述鹼例如為有機鹼、無機鹼。前述有機鹼較佳為第4級銨鹽、第4級氫氧化銨、胺醇。
前述有機鹼較佳為例如四甲基氫氧化銨(TMAH)、膽鹼(2-羥基乙基三甲基氫氧化銨)、L-肉鹼、苄基三甲基氫氧化銨、甜菜鹼、單乙醇胺(MEA)、N-乙基二乙醇胺、2-二甲基乙醇胺等。
前述第4級銨鹽例如可以舉出四甲基氫氧化銨等。
前述第4級氫氧化銨例如可以舉出2-羥基乙基三甲基氫氧化銨(膽鹼)等。
前述胺醇例如可以舉出單烷醇胺、二烷醇胺、三烷醇胺等。尤其以溶解性或安全性的觀點而言,較佳為二烷醇胺、三烷醇胺。
前述單烷醇胺具有胺基及一個羥基,例如可以舉出單乙醇胺、單丙醇胺、二甲基胺基乙醇、N-甲基乙醇胺等。
前述二烷醇胺具有胺基及二個羥基,例如可以舉出二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、二異丙醇胺等。
前述三烷醇胺具有胺基及三個羥基,例如可以舉出三乙醇胺、三異丙醇胺等。
其他有機鹼可以舉出吡啶、DBU(1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯)等含氮原子的雜環式化合物等。
前述無機鹼可以舉出氨水溶液、氫氧化鋇水溶液等。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,前述鹼的含有量並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,以可形成高介電係數氧化物絕緣體膜此點來看,較佳為前述金屬源含有稀土類元素、Bi、Te、及Sb之至少任一者的第A元素。
前述稀土類元素例如可以舉出Sc、Y、La、Ce、Lu等。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,以可形成寬能隙氧化物膜此點來看,較佳為前述金屬源含有Mg、Ca、Sr、及Ba之至少任一者的第B元素。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,以可形成高介電係數氧化物絕緣體膜或寬能隙氧化物膜此點來看,較佳為前述金屬源含有Ti、Zr、Hf、Al、及Ga之至少任一者的第C元素。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,以可形成氧化物半導體膜此點來看,較佳為前述金屬源含有Zn、Cd、Ga、In、Tl、Sn、及Pb之至少任一者的第D元素。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,以對氧化物半導體膜之載體摻雜的觀點來看,較佳為前述金屬源含有Ti、Zr、Hf、Sn、Nb、Ta、Mo、W、及Re之至少任一者的第E元素。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,以可形成氧化物絕緣體膜或寬能隙氧化物半導體膜此點來看,較佳為前述金屬源所含有金屬離子的電子配置為閉殼層系。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,以可形成氧化物絕緣體膜或寬能隙氧化物半導體膜此點來看,較佳為透明或淡黃色。
在此是否為透明或淡黃色例如可以藉由以下方法判斷。
將前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液裝入寬度1cm的透明容器。接著由其寬度方向觀察判斷。或可以用紫外線可視光分光光度計(例如日本分光公司製V-770)來計測。
<絕緣體膜>
以本發明之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液(以下稱為「本塗佈液」)所形成的金屬氧化物膜例如為構成閘極絕緣層的絕緣體膜時,係要求高絕緣性(高電阻),為此較佳為寬能隙(較佳為3eV以上)。因此,本塗佈液及使用本塗佈液所製作的金屬氧化物膜為絕緣體膜時,於可見光區域或近紅外線區域係不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。為此,本塗佈液及使用本塗佈液所製作的金屬氧化物膜較佳為不含第5~11族的過渡金屬元素。該等元素容易成為開殼層系電子狀態,並在前述波長區域由d-d轉移產生吸收帶。因此作為構成絕緣體的元素較不適當。另一方面,一部分鑭系元素在可見光區域或近紅外線區域具有狹窄吸收帶,但該吸收係原子上孤立的f-f轉移,故可以保持絕緣性,本塗佈液及使用本塗佈液所製作的金屬氧化物膜亦可以含有前述鑭系元素。
以往係採用以Si、Al為主成分提高非晶性並實現高絕緣性的手法,但在實現高介電係數方面則較不佳。在本塗佈液及使用本塗佈液所製作的金屬氧化物膜中,主要構成要件的金屬元素較佳為第4周期、第5周期、及第6周期的元素之至少一者。如此金屬元素為s、p、及d軌域閉殼層系,故可以同時實現高介電係數及低介電損失。
本發明中,前述絕緣體膜的體積電阻率較佳為106Ωcm以上,更佳為1010Ωcm以上。
本發明中,具有前述絕緣體膜作為閘極絕緣膜的場效電晶體的閘極電流較佳為1nA以下,更佳為1pA以下,又更佳為100fA以下。
藉由使用前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液可以得到具有所要之相對介電係數及介電損失的金屬氧化物絕緣體膜。
又,前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液可以依其條件,具體而言係藉由溶解溶劑的種類、組成、濃度,而可以控制所得到之金屬氧化物絕緣體膜的相對介電係數及介電損失。又,可以依塗佈後的熱處理條件,更具體而言係燒成溫度、燒成 時間、升溫速度、降溫速度、燒成中的環境(氣體分率及壓力)等,而可以控制相對介電係數及介電損失。
進而可以利用光致原料分解及反應的促進效果。又,藉由形成膜後的退火亦可以改變相對介電係數及介電損失,故使退火溫度或環境最佳化的方法亦有效。
<半導體膜>
本發明之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液所形成的金屬氧化物膜例如為構成活性層的半導體膜時,係要求顯示高移動率。進而為了實現低截止電流而較佳為寬能隙(較佳為3eV以上)。因此,本塗佈液及使用本塗佈液所製作的金屬氧化物膜為半導體膜時,在可見光區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。因此,在本塗佈液及使用本塗佈液所製作的金屬氧化物半導體膜中,作為主要溶質較佳為不含有第5~11族的過渡金屬元素。該等元素容易成為開殼層系的電子狀態,並在前述波長區域由d-d轉移產生吸收帶。又,若傳導體底端或價電子帶頂端以d軌域構成,則頻帶寬度狹窄,無法實現高移動率。因此,前述過渡金屬元素作為構成半導體的元素較不適當。作為寬能隙n型半導體,為了實現高移動率,較佳為傳導體底端以4s、5s軌域構成,為此,較佳為以p區重元素的Zn、Cd、Ga、In、Sn構成。又,為了減少缺氧,故較佳為含有3族元素或13族的輕元素(Al、Ga)等。
在濺鍍法、雷射消蝕法等中難以使標靶組成均一,尤其因為組成因素有時難以製作標靶本身。又,每個元素的濺鍍效率相異,故難以在標靶生命期間內保持組成均一。又,因為使用真空製程,故難以減低膜中的缺氧量,此係與特性不安定相關。
藉由使用前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液而解決前述真空製程中的問題點,可以製造均一安定組成的金屬氧化物膜,乃至可以製造安定的高性能TFT。
以下更詳細說明前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液係例如將前述金屬源溶 解於前述溶劑而成。
前述金屬源例如可以舉出無機鹽、氧化物、氫氧化物、金屬錯合物、有機酸鹽等。
以下以各金屬種個別說明前述金屬源。
<<含鈧化合物>>
前述含鈧化合物可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鈧五水合物、氯化鈧六水合物、乙酸鈧水合物、氧化鈧、氫氧化鈧、乙醯丙酮鈧、2-乙基己酸鈧等。
該等含鈧化合物可以使用合成者或市售品。
<<含釔化合物>>
前述含釔化合物可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸釔六水合物、氯化釔六水合物、乙酸釔四水合物、氧化釔、氫氧化釔、乙醯丙酮釔、2-乙基己酸釔等。
該等含釔化合物可使用合成者或市售品。
<<含鑭系元素化合物>>
作為前述含鑭系元素化合物的代表,其一例以含鑭化合物、含鈰化合物、含鎦化合物做說明。
<<<含鑭化合物>>>
鑭(La)為鑭系元素(Ln)一例。
前述含鑭化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鑭六水合物、氯化鑭七水合物、磷酸鑭水合物、乙酸鑭水合物、氧化鑭、氫氧化鑭、乙醯丙酮鑭、2-乙基己酸鑭等。
該等含鑭化合物可以使用合成者或市售品。
<<<含鈰化合物>>>
鈰(Ce)係鑭系元素(Ln)的一例。
前述含鈰化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鈰六水合物、氯化鈰七水合物、乙酸鈰一水合物、氧化鈰、氫氧化鈰、乙醯丙酮鈰、2-乙基己酸鈰等。
該等含鈰化合物可以使用合成者或市售品。
<<<含鎦化合物>>>
鎦(Lu)係鑭系元素(Ln)的一例。
前述含鎦化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鎦六水合物、氯化鎦六水合物、乙酸鎦四水合物、氧化鎦、氫氧化鎦、乙醯丙酮鎦、2-乙基己酸鎦等。
該等含鎦化合物可以使用合成者或市售品。
<<含鋯化合物>>
前述含鋯化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸氧化鋯二水合物、氯化鋯酐、氯化鋯水合物、硫酸氧化鋯、乙酸鋯四水合物、氧化鋯、氫氧化鋯、乙醯丙酮鋯、2-乙基己酸鋯等。
該等含鋯化合物可以使用合成者或市售品。
<<含鉿化合物>>
前述含鉿化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鉿酐、氯化鉿酐、氯化鉿四氫呋喃錯合物、硫酸鉿、乙酸鉿、氧化鉿、氫氧化鉿、乙醯丙酮鉿、2-乙基己酸鉿等。
該等含鉿化合物可以使用合成者或市售品。
<<含鋅化合物>>
前述含鋅化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鋅六水合物、氯化鋅、乙酸鋅二水合物、氧化鋅、氫氧化鋅、乙醯丙酮鋅、2-乙基己酸鋅等。
該等含鋅化合物可以使用合成者或市售品。
<<含鎵化合物>>
前述含鎵化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鎵水合物、氯化鎵、乙酸鎵、氧化鎵、氫氧化鎵、乙醯丙酮鎵、2-乙基己酸鎵等。
該等含鎵化合物可以使用合成者或市售品。
<<含銦化合物>>
前述含銦化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例 如可以舉出硝酸銦三水合物、氯化銦四水合物、乙酸銦、氧化銦、氫氧化銦、乙醯丙酮銦、2-乙基己酸銦等。
該等含銦化合物可以使用合成者或市售品。
<<含錫化合物>>
前述含錫化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸錫三水合物、氯化錫、乙酸錫、氧化錫、氫氧化錫、乙醯丙酮錫、2-乙基己酸錫等。
該等含錫化合物可以使用合成者或市售品。
<<含鉍化合物>>
前述含鉍化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鉍五水合物、氯化鉍、乙酸鉍、氧化鉍、氫氧化鉍、乙醯丙酮鉍、2-乙基己酸鉍等。
該等含鉍化合物可以使用合成者或市售品。
<<含鈣化合物>>
前述含鈣化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出硝酸鈣四水合物、氯化鈣二水合物、乙酸鈣一水合物、氧化鈣、氫氧化鈣、乙醯丙酮鈣、丙酸鈣水合物、2-乙基己酸鈣、新癸酸鈣、安息香酸鈣、乳酸鈣五水合物、3-羥基-3-甲基丁酸鈣、水楊酸鈣二水合物、酒石酸鈣四水合物、石碳酸鈣等。
該等含鈣化合物可以使用合成者或市售品。
以上詳細說明含有鈧(Sc)、釔(Y)、鑭系元素〔鑭(La)、鈰(Ce)、鎦(Lu)〕、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、銦(In)、錫(Sn)、鉍(Bi)、鈣(Ca)的化合物。相同說明例如在鈦(Ti)、銻(Sb)、碲(Te)、鎂(Mg)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鈮(Nb)、鎢(W)、錸(Re)等亦同。
<<溶劑>>
前述溶劑並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為有機溶劑、水溶液等。
<<<有機溶劑>>>
前述有機溶劑並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為有機酸、有機酸酯、芳香族化合物、二醇、乙二醇醚、非 質子性極性溶劑、烷烴化合物、烯烴化合物、醚化合物、及醇之至少一者。
-有機酸-
前述有機酸並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如乙酸、乳酸、丙酸、辛酸、新癸酸及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-有機酸酯-
前述有機酸酯並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乳酸甲酯、丙酸丙酯、及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-芳香族化合物-
前述芳香族化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氫化萘及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-二醇-
前述二醇並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為烷二醇、二烷二醇。前述二醇類的碳數較佳為2~6。前述二醇類更佳為二乙二醇、1,2-乙烷二醇、1,2-丙二醇、及1,3-丁二醇之至少一者。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-二醇醚-
前述二醇醚並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為烷二醇單烷基醚。前述二醇醚類的碳數較佳為3~8。
前述烷二醇單烷基醚較佳為乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁醚、丙二醇1-單甲基醚、及丙二醇1-單丁基醚之至少一者。該等烷二醇單烷基醚沸點為120℃~180℃程度且可以為較低燒成溫度及較短燒成時間。又,燒成後可以得到碳及有機物等雜質少的氧化物膜。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-非質子性極性溶劑-
前述非質子性極性溶劑可以充分溶解前述金屬源且溶解後安定性高,故將前述非質子性極性溶劑用於前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,藉此可以獲得均一性高且缺陷少的金屬氧化物膜。
前述非質子性極性溶劑並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如異佛爾酮、碳酸丙酯、四氫呋喃、二氫呋喃-2(3H)-酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-烷烴化合物-
前述烷烴化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如正己烷、環己烷、正壬烷、十四烷、十氫萘、及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-烯烴化合物-
前述烯烴化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如1-十二烯、1-十四烯、及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-醚化合物-
前述醚化合物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如四氫呋喃、聚乙二醇、及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
-醇-
前述醇並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。較佳為例如甲醇、乙醇、異丙醇、第三丁醇及該等的衍生物等。
這些可以單獨使用一種或併用兩種以上。
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中,前述金屬源較佳為溶解於前述有機溶劑或水。
<用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的製作方法>
前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的製作方法並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出分別製作金屬鹽二醇溶液及金屬鹽二醇醚溶液,將該等溶液以所要的比例混合,進一步混合胺醇等鹼的方法等。
本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液適於用以製作金屬氧化物膜的塗佈液,尤其適於用以製作場效電晶體的活性層、閘極絕緣膜及層間絕緣層的塗佈液。
又,本發明中之金屬氧化物可以含有氮。亦即,前述金屬氧化物可以為所謂氮氧化物。
(金屬氧化物膜)
本發明的金屬氧化物膜的一態樣係將本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液塗佈於被塗物,乾燥後進行燒成而得。
本發明的金屬氧化物膜一態樣係本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的燒成物。
前述金屬氧化物膜係例如藉由以下本發明之金屬氧化物膜的製造方法而得。
前述金屬氧化物膜所含的金屬元素可以為一種類或多種類。
前述金屬氧化物膜係金屬氧化物絕緣體膜或金屬氧化物半導體膜。
前述金屬氧化物膜較佳為在可見光區域或近紅外線區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。
(氧化物積層膜)
本發明的氧化物積層膜的一態樣係將本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液塗佈於氧化物膜上,乾燥後進行燒成而得。
本發明的氧化物積層膜的一態樣係具有氧化物膜、及在前述氧化物膜上之本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的燒成物,並進一步視需要具有其他部份。
前述氧化物膜例如可以舉出氧化物半導體、氧化物絕緣體等。
前述氧化物積層膜較佳為在可見光區域或近紅外線區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。
前述氧化物積層膜的製造方法並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,可以舉出將本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液塗佈於氧化物膜上,乾燥後進行燒成的方法。該製造方法的詳細係例如與以下金屬氧化物膜的製造方法相同。
(金屬氧化物膜之製造方法)
在本發明的金屬氧化物膜的製造方法中,將本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液塗佈於被塗物,乾燥後進行燒成。
將含有p區重元素群之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液作為前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液時,可以得到尤其適於場效電晶體之活性層的n型氧化物半導體膜。
前述被塗物並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出玻璃基礎材料、塑膠基礎材料等。
又,於前述金屬氧化物膜用於場效電晶體的活性層時,前述被塗物例如可以舉出基礎材料、閘極絕緣膜等。前述基礎材料的形狀、構造、及大小並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。前述基礎材料的材質並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出玻璃、塑膠等。
前述塗佈的方法並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出網版印刷法、輥塗覆法、浸塗覆法、旋轉塗覆法、模塗覆法、噴墨法、奈米壓印法等。於該等方法中,以容易與現有光微影技術組合此點來看較佳為旋轉塗覆法及模塗覆法。
前述乾燥只要可以去除前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中的揮發成分,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。又,前述乾燥中不需要完全去除揮發成分,只要去除揮發成分至不阻礙燒成的程度即可。
前述燒成溫度只要為前述塗佈液所含金屬元素形成氧化物的溫度以上且基礎材料(塗佈對象物)的熱變形溫度以下,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為150℃~600℃。
前述燒成的環境並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,較佳為例如在氧中或空氣中等含氧環境。藉此可以使前述金屬源、前述溶劑中所含的有機物或陰離子氧化、氣體化等,並由膜中去除。又,在氮中或氨蒸氣中等含氮環境燒成,藉此可以使氮進入膜中並形成氮氧化物膜,且控制相對介電係數、熱膨張係數等膜物性。
前述燒成時間並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
所形成的金屬氧化物膜的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。例如活性層較佳為1nm~500nm,更佳為5nm~50nm,特佳為10nm~30nm。例如閘極絕緣層較佳為1nm~500nm,更佳為10nm~300nm,特佳為50nm~200nm。
所形成的金屬氧化物膜為絕緣體時,較佳為在可見光區域或近紅外線區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。在本絕緣體膜的表面、或相鄰接的層、或基礎材料的界面中,會因表面粗度、折射率差等關係產生光的散射等,而降低光穿透率,但本質上為透明。但可以存在由鑭系元素之f-f轉移所致的狹窄吸收帶。
(場效電晶體)
本發明的場效電晶體至少具有閘極電極、源極電極、汲極電極、活性層、以及閘極絕緣層,進一步視需要具有其他構件。
本發明的場效電晶體例如可以藉由本發明的場效電晶體的製造方法來製造。
於前述場效電晶體中,前述閘極絕緣層或前述活性層的半導體膜係前述金屬氧化物膜、及前述氧化物積層膜之任一者。
<閘極電極>
前述閘極電極只要為用以施加閘極電壓的電極則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述閘極電極的材質並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出鉑、鈀、金、銀、銅、鋅、鋁、鎳、鉻、鉭、 鉬、鈦等金屬、該等合金、該等金屬的混合物、積層膜等。又,可以舉出氧化銦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎵、氧化鈮等導電性氧化物、該等複合化合物、該等的混合物、積層膜等。
前述閘極電極的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為40nm~2μm,更佳為70nm~1μm。
<閘極絕緣層>
前述閘極絕緣層在一態樣中,為在前述閘極電極與前述活性層間所形成的氧化物絕緣體膜,且由塗佈本發明之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液後所形成的金屬氧化物絕緣體膜來構成。
又,前述閘極絕緣層在其他一態樣中,為由在前述閘極電極與前述活性層間形成的氧化物絕緣體膜所構成的閘極絕緣層,為本發明的前述金屬氧化物膜。
前述閘極絕緣層的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為30nm~3μm,更佳為100nm~1μm。
<源極電極及汲極電極>
前述源極電極及前述汲極電極並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述源極電極及前述汲極電極的材質並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出與前述閘極電極說明中所述材質相同的材質。
前述源極電極及前述汲極電極的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為40nm~2μm,更佳為70nm~1μm。
<活性層>
前述活性層在一態樣中為由在前述源極電極與前述汲極電極間形成的半導體膜所構成的活性層。
前述活性層在一態樣中為由在前述源極電極與前述汲極電極間形成的氧化物半導體層所構成的活性層,且由塗佈本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液後所形成的金屬氧化物半導體膜來構成。
又,前述活性層在其他一態樣中為由在前述源極電極與前述汲極電極間所形成的氧化物半導體層來構成活性層,係本發明的前述金屬氧化物膜。
前述活性層的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為1nm~200nm,更佳為5nm~100nm。
前述場效電晶體的構造並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出底閘極/底接觸型(底電極)(圖1)、底閘極/頂接觸型(頂電極)(圖2)、頂閘極/底接觸型(底電極)(圖3)、頂閘極/頂接觸型(頂電極)(圖4)等。
又,圖1至圖4中,1表示基礎材料,2表示閘極電極,3表示閘極絕緣層,4表示源極電極,5表示汲極電極,6表示活性層。
本發明的場效電晶體可以適合使用於液晶顯示器、有機EL顯示器、電致變色顯示器等的像素驅動電路及邏輯電路用的場效電晶體。
(場效電晶體之製造方法)
本發明的場效電晶體的製造方法係使用本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,而製造具有閘極電極、閘極絕緣層及活性層之場效電晶體的製造方法。
係含有下述(1)至(3)之至少任一步驟。
(1)前述閘極絕緣層為氧化物絕緣體膜,在前述閘極絕緣層上塗佈作為氧化物半導體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,形成前述活性層的氧化物半導體膜的步驟;(2)前述活性層為氧化物半導體膜,在前述活性層上塗佈作為氧化物絕緣體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,形成前述閘極絕緣層的氧化物絕緣體膜的步驟;以及(3)在前述閘極絕緣層上及前述閘極電極上塗佈作為氧化物絕緣體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,形成層間絕緣層的氧化物絕緣體膜的步驟。
前述場效電晶體的製造方法(第1製造方法)例如包括: 在基礎材料上形成閘極電極的閘極電極形成步驟;在前述閘極電極上形成閘極絕緣層的閘極絕緣層形成步驟;在前述閘極絕緣層上分開形成源極電極及汲極電極的源極電極及汲極電極形成步驟;以及在前述源極電極與前述汲極電極間的通道區域,即在前述閘極絕緣層上形成半導體所構成的活性層的活性層形成步驟。
又,前述場效電晶體的製造方法(第2製造方法)例如包括:在基礎材料上分開形成源極電極及汲極電極的源極電極及汲極電極形成步驟;在前述源極電極與前述汲極電極間的通道區域的前述基礎材料上形成半導體所構成的活性層的活性層形成步驟;在前述活性層上形成閘極絕緣層的閘極絕緣層形成步驟;以及在前述閘極絕緣層上形成閘極電極的閘極電極形成步驟。
又,前述場效電晶體的製造方法(第3製造方法)例如包括:在形成有基礎材料上或前述基礎材料上的緩衝層上形成活性層的活性層形成步驟;在前述活性層上形成閘極絕緣層的閘極絕緣層形成步驟;在前述閘極絕緣層上形成閘極電極的閘極電極形成步驟;在前述閘極絕緣層上及前述閘極電極上形成層間絕緣層的層間絕緣層形成步驟;為了使前述活性層與源極電極及極汲極電極電性連接,在前述閘極絕緣層及前述層間絕緣層形成到達前述活性層的通孔的通孔形成步驟;以及在前述層間絕緣層上及前述通孔內分開形成前述源極電極及前述汲極電極的源極電極及汲極電極形成步驟。
<第1製造方法>
說明前述第1製造方法。
-基礎材料-
前述基礎材料的形狀、構造、及大小並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述基礎材料並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出玻璃基礎材料、塑膠基礎材料等。
前述玻璃基礎材料的材質並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出無鹼玻璃、二氧化矽玻璃等。
前述塑膠基礎材料的材質並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)、聚對苯二酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等。
又,以表面清淨化及提高密著性的觀點來看,前述基礎材料較佳為進行氧電漿、UV臭氧、UV照射洗淨等前處理。
-閘極電極形成步驟-
前述閘極電極形成步驟只要是在前述基礎材料上形成閘極電極的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出(i)以濺鍍法、浸塗層法等成膜後藉由光微影圖案化的步驟;及(ii)藉由噴墨、奈米壓印、凹板等印刷製程直接成膜所要的形狀的步驟等。
-閘極絕緣層形成步驟-
前述閘極絕緣層形成步驟只要是在前述閘極電極上形成閘極絕緣層的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
-源極電極及汲極電極形成步驟-
前述源極電極及汲極電極形成步驟只要是在前述閘極絕緣層上分開形成源極電極及汲極電極的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出(i)以濺鍍法、浸塗層法等成膜後藉由光微影圖案化的步驟;及(ii)藉由噴墨、奈米壓印、凹板等印刷製程直接成膜所要的形狀的步驟等。
-活性層形成步驟-
前述活性層形成步驟的一例只要是在前述源極電極與前述汲極電極間的通道區域,即在前述閘極絕緣層上形成半導體所構成 活性層的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出(i)以濺鍍法、浸塗層法等成膜後藉由光微影圖案化的步驟;及(ii)藉由噴墨、奈米壓印、凹板等印刷製程直接成膜所要的形狀的步驟等。
前述活性層形成步驟的其他例只要是在前述源極電極與前述汲極電極間的通道區域的前述閘極絕緣層上,塗佈本發明之前述金屬氧化物半導體膜形成用塗佈液,並形成前述活性層的氧化物半導體膜的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述活性層形成步驟中,較佳為藉由調整前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中之前述溶質之前述金屬源的組成比,控制前述氧化物半導體膜的載體濃度、結晶相、及結晶化溫度之至少一者。藉此可以得到具有所要的特性(例如閾值電壓或移動率)的場效電晶體。
前述活性層形成步驟中,前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液較佳為含有前述有機溶劑,並藉由調整前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中前述有機溶劑的成分混合比,控制前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的黏度。又,為了獲得所要的膜厚、表面形狀、塗佈特性而可以追加其他溶劑並調整濃度。又,藉由將本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的特徵的pH值調整為5以上(例如弱酸性至鹼性),而可以在不溶解基底的氧化物層(本樣態中的閘極絕緣層)下形成活性層。因此可以得到優異塗佈性、成膜狀態良好的場效電晶體。
塗佈前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液並形成氧化物半導體的方法並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出將前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液塗佈於形成有前述閘極絕緣層的前述基礎材料,乾燥後進行燒成的方法。
前述塗佈的方法並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出網版印刷法、輥塗覆法、浸塗覆法、旋轉塗覆法、模塗覆法、噴墨法、奈米壓印法等。於該等方法中,在 場效電晶體的製造中,以容易與現有光微影技術組合此點來看,較佳為旋轉塗覆法及模塗覆法。
前述乾燥只要是可以去除前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中之揮發成分的條件,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。又,前述乾燥中不需要完全去除揮發成分,去除揮發成分至不阻礙燒成程度即可。
前述燒成的溫度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為150℃~600℃。
前述第1製造方法中,前述源極電極及汲極電極形成步驟、以及前述活性層形成步驟的順序並不拘,可以在前述源極電極及汲極電極形成步驟之後進行前述活性層形成步驟,亦可在前述活性層形成步驟之後進行前述源極電極及汲極電極形成步驟。
前述第1製造方法中,若在前述源極電極及汲極電極形成步驟之後進行前述活性層形成步驟時,則可以製造底閘極/底接觸型(底電極)的場效電晶體。
前述第1製造方法中,若在前述活性層形成步驟之後進行前述源極電極及汲極電極形成步驟,則可以製造底閘極/頂接觸型(頂電極)之場效電晶體。
在此,圖5A至圖5D係說明底閘極/底接觸型(底電極)之場效電晶體的製造方法。
首先在玻璃基板等所構成的基礎材料1上以濺鍍法等形成鋁等所構成的導電體膜,將所形成的導電體膜以光微影圖案化,藉此可以形成閘極電極2(圖5A)。
接著以覆蓋前述閘極電極2的方式在前述閘極電極2及前述基礎材料1上形成閘極絕緣層3(圖5B)。
接著在前述閘極絕緣層3上藉由濺鍍法等形成ITO等所構成的導電體膜,且將所形成的導電體膜藉由蝕刻圖案化,形成源極電極4及汲極電極5(圖5C)。
接著以覆蓋前述源極電極4與前述汲極電極5間所形成的通 道區域的方式,在前述閘極絕緣層3上藉由旋轉塗覆法等塗佈前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,進行熱處理而形成氧化物半導體膜,將所形成的氧化物半導體膜藉由蝕刻圖案化,形成活性層6(圖5D)。
由以上方式製造場效電晶體。
<第2製造方法>
說明前述第2製造方法。
-基礎材料-
前述基礎材料並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出與前述第1製造方法中所舉出的基礎材料相同的基礎材料。
-源極電極及汲極電極形成步驟-
前述源極電極及汲極電極形成步驟只要是在前述基礎材料上分開形成源極電極及汲極電極的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,可以舉出與前述第1製造方法之前述源極電極及汲極電極形成步驟中所舉出的步驟相同的步驟。
-活性層形成步驟-
前述活性層形成步驟只要是在前述源極電極與前述汲極電極間之通道區域形成活性層的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出(i)以濺鍍法、浸塗層法等成膜後藉由光微影圖案化的步驟;及(ii)藉由噴墨、奈米壓印、凹板等印刷製程直接成膜所要的形狀的步驟等。
-閘極絕緣層形成步驟-
前述閘極絕緣層形成步驟,只要是在前述活性層、前述源極電極以及前述汲極電極上塗佈本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,並形成由氧化物絕緣體所構成的閘極絕緣層的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述閘極絕緣層形成步驟中,前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液較佳為含有前述有機溶劑,並藉由調整前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液中前述有機溶劑的成分混合比,控制 前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的黏度。又,為了獲得所要的膜厚、表面形狀、塗佈特性,可以追加其他溶劑並調整濃度。又,將本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的特徵的pH值調整為5以上(例如弱酸性至鹼性),藉此可以在不溶解基底的氧化物層(本樣態中活性層)下形成閘極絕緣層。因此可以得到塗佈性優異、成膜狀態良好的場效電晶體。
-閘極電極形成步驟-
前述閘極電極形成步驟只要是在前述閘極絕緣層上形成閘極電極的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出與前述第1製造方法之前述閘極電極形成步驟中所舉出的步驟相同的步驟。
前述第2製造方法中前述源極電極及汲極電極形成步驟、以及前述活性層形成步驟的順序並不拘,可以在前述源極電極及汲極電極形成步驟之後進行前述活性層形成步驟,亦可以在前述活性層形成步驟之後進行前述源極電極及汲極電極形成步驟。
前述第2製造方法中,若在前述源極電極及汲極電極形成步驟之後進行前述活性層形成步驟時,則可以製造頂閘極/底接觸型(底電極)的場效電晶體。
前述第2製造方法中,若在前述活性層形成步驟之後進行前述源極電極及汲極電極形成步驟,則可以製造頂閘極/頂接觸型(頂電極)的場效電晶體。
<第3製造方法>
進一步說明前述第3製造方法。第3製造方法所得到的場效電晶體稱為TG-ILD(頂閘極-層間絕緣層)構造,其一例係具有圖6所示的構造。又,圖6中分別以如下來表示:1表示基礎材料,2表示閘極電極,3表示閘極絕緣層,4表示源極電極,5表示汲極電極,6表示活性層,7表示第1層間絕緣層,8表示第2層間絕緣層,9表示第3層間絕緣層。
-基礎材料-
前述基礎材料並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出與前述第1製造方法中所舉出的基礎材料相同的基礎材料。
-活性層形成步驟-
前述活性層形成步驟只要是在基礎材料上或基礎材料上所形成的緩衝層上形成活性層的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。例如可以舉出(i)以濺鍍法、旋轉塗佈法、浸塗層法等成膜後,藉由光微影來圖案化的步驟;及(ii)藉由噴墨、奈米壓印、凹板等印刷製程直接成膜所要的形狀的步驟等。
-閘極絕緣層形成步驟-
前述閘極絕緣層形成步驟只要是在前述活性層上塗佈本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液並形成閘極絕緣層的氧化物絕緣體膜的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
-閘極電極形成步驟-
前述閘極電極形成步驟只要是在前述閘極絕緣層上形成閘極電極的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出與前述第1製造方法之前述閘極電極形成步驟中所舉出的步驟相同的步驟。
-層間絕緣層形成步驟-
前述層間絕緣層形成步驟只要是在前述閘極絕緣層上及前述閘極電極上形成層間絕緣層的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出(i)以濺鍍法、CVD法、旋轉塗覆法等成膜後,藉由光微影來圖案化的步驟;及(ii)藉由噴墨、奈米壓印、凹板等印刷製程直接成膜所要的形狀的步驟等。
前述層間絕緣層可以為單層或可以為多層。
藉由印刷形成前述層間絕緣層的步驟,可以使用塗佈本發明之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,並形成氧化物絕緣體所構成層間絕緣層的步驟,且依據目的做適當選擇。
-通孔形成步驟-
前述通孔形成步驟只要為為了使前述活性層與源極電極及汲 極電極電性連接而在前述閘極絕緣層、及前述層間絕緣層形成通到前述活性層之通孔的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
-源極電極及汲極電極形成步驟-
前述源極電極及汲極電極形成步驟只要是在前述層間絕緣層上及前述通孔內分開形成前述源極電極及前述汲極電極的步驟,則無特別限制,可以依據目的做適當選擇,可以舉出與前述第1製造方法之前述源極電極及汲極電極形成步驟中所舉出的步驟相同的步驟。本步驟中使活性層與前述源極電極及前述汲極電極電性連接。
(半導體元件)
本發明的半導體元件的一態樣係具有本發明的前述金屬氧化物膜及前述氧化物積層膜之至少一者。
本發明的半導體元件的其他一態樣係於活性層、及絕緣層之至少一者具有本發明的前述金屬氧化物膜。
前述絕緣層例如可以舉出閘極絕緣層、層間絕緣層等。
<活性層、絕緣層>
前述活性層及前述絕緣層較佳為具有本發明的前述金屬氧化物膜,但無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述活性層及前述絕緣層的構造、形狀、大小並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述半導體元件例如可以舉出二極體、場效電晶體、發光元件、光電轉換元件等。
<二極體>
前述二極體並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出具有第一電極、第二電極、前述第一電極與前述第二電極間所形成之前述活性層、及前述絕緣層的二極體等。此類的二極體例如可以舉出PIN光二極體等。
-PIN接合二極體-
前述PIN接合二極體至少具有前述活性層及前述絕緣層,進 一步視需要可以具有陽極(anode)、陰極(cathode)等其他構件。
--活性層--
前述活性層至少具有p型半導體層及n型半導體層,進一步視需要可以具有其他構件。
前述p型半導體層及前述n型半導體層係隔著前述絕緣層相接。
---p型半導體層---
前述p型半導體層並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為本發明的前述金屬氧化物膜。
前述p型半導體層的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為50nm~2,000nm。
---n型半導體層---
前述n型半導體層並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為本發明的前述金屬氧化物膜。
前述n型半導體層的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為50nm~2,000nm。
---絕緣層---
前述絕緣層並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為本發明的前述金屬氧化物膜。
前述絕緣層的平均厚度並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,但較佳為50nm~2,000nm。
--陽極(anode)--
前述陽極與前述p型半導體層相接。
前述陽極的材質並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出Mo、Al、Au、Ag、Cu等金屬或該等合金、氧化銦錫(ITO)、銻摻雜氧化錫(ATO)等透明異電性氧化物、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等有機導電體等。
前述陽極的形狀、大小、構造並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述陽極與前述p型半導體層相接設置,但較佳為 在該等間形成歐姆接觸。
前述陽極的形成方法並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出(i)以濺鍍法、浸塗層法等成膜後,以光微影圖案化的方法,(ii)藉由噴墨印刷、奈米壓印、凹板等印刷製程直接成膜所要的形狀的方法等。
--陰極(cathode)--
前述陰極的材質並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出與前述陽極所說明的材質相同的材質等。
前述陰極的形狀、大小、構造並無特別限制,可以依據目的做適當選擇。
前述陰極與前述n型半導體層相接設置,但較佳為該等間形成歐姆接觸。
前述陰極的形成方法並無特別限制,可以依據目的做適當選擇,例如可以舉出與前述陽極所說明的形成方法相同的方法等。
(實施例)
以下說明本發明的實施例,但本發明並不限定於下述實施例。
(實施例1-1)
<氧化物絕緣體膜形成用塗佈液的製作>
秤量硝酸鑭六水合物(0.16mol)及硝酸鈣四水合物(0.008mol),加入乙二醇單甲基醚250mL、1,2-丙二醇250mL、甲醇500mL、及單乙醇胺700mL溶解,製作氧化物絕緣體膜形成用塗佈液。pH值測定為11.67。
(實施例1-2至1-16)
以表1-1~表1-2所示原料組成,使用與實施例1-1相同方法製作實施例1-2至1-16的氧化物緣體膜形成用塗佈液。
【表1-1】
表1-1、表1-2、表2-1、及表2-2中,各種原料、溶劑中的名稱如下。
<溶質A>
La(NO3)3.6H2O:硝酸鑭六水合物
Y(NO3)3.6H2O:硝酸釔六水合物
LaCl3.7H2O:氯化鑭七水合物
YCl3.6H2O:氯化釔六水合物
LaAc3.1.5H2O:乙酸鑭1.5水合物
SbAc3:乙酸銻
Bi(C8H15O2)3:三(2-乙基己酸)鉍
LuAc3.4H2O:乙酸鎦四水合物
TeCl4:氯化碲
<溶質B>
Ca(NO3)3.4H2O:硝酸鈣四水合物
CaCl2.2H2O:氯化鈣二水合物
BaCl2.2H2O:氯化鋇二水合物
Mg(NO3)2.6H2O:硝酸鎂六水合物
MgCl2.6H2O:氯化鎂六水合物
SrCl2.6H2O:氯化鍶六水合物
CaAc2.H2O:乙酸鈣水合物
SrAc2.0.5H2O:乙酸鍶0.5水合物
Mg(C8H15O2)2:雙(2-乙基己酸)鎂
MgAc2.4H2O:乙酸鎂四水合物
Ba(OH)2.8H2O:氫氧化鋇八水合物
<溶質C>
ZrCl4:氯化鋯
HfCl4:氯化鉿
ZrOAc2:乙酸氧化鋯
ZrO(C8H15O2)2:雙(2-乙基己酸)氧化鋯
Ti(acac)2(Oipr)2:二異丙氧化雙(乙醯丙酮)鈦,即二(乙醯丙酮基)鈦酸二异丙酯
GaCl3:氯化鎵
Al(NO3)3.9H2O:硝酸鋁九水合物
Ga(NO3)3.8H2O:硝酸鎵八水合物
Ti(SO4)2.6H2O:硫酸鈦六水合物
<溶質D>
In(NO3)3.3H2O:硝酸銦三水合物
InCl3.4H2O:氯化銦四水合物
Cd(NO3)2.4H2O:硝酸鎘四水合物
ZnSO4.7H2O:硫酸鋅七水合物
ZnCl2:氯化鋅
SnCl4.5H2O:氯化錫五水合物
<溶質E>
SnCl4.5H2O:氯化錫五水合物
ZrO(NO3)2.2H2O:硝酸氧鋯二水合物
W(CO)6:羰基鎢
NbCl5:氯化鈮
Re2O7:氧化錸
<溶劑F>
EGME:乙二醇單甲基醚
EGIPE:乙二醇單異丙基醚
EHA:2-乙基己酸
DMSO:二甲基亞碸
DMI:1,3-二甲基-2-咪唑烷酮
NMP:N-甲基吡咯烷酮
GBL:γ-丁內酯
DMSO:二甲基亞碸
EGBE:乙二醇單丁醚
<溶劑G>
PG:丙二醇
EG:乙二醇
<溶劑H>
H2O:水
<溶劑J>
IPA:異丙醇
EtOH:乙醇
MeOH:甲醇
c-PeOH:環戊醇
2-BuOH:2-丁醇
2-HexOH:2-己醇
<溶劑K>
MEA:單乙醇胺
DMAE:二甲基胺基乙醇
NMDEA:N-甲基二乙醇胺
NEDEA:N-乙基二乙醇胺
TMAH:四甲基氫氧化銨(10%甲醇溶液)
膽鹼(Choline):2-羥基乙基三甲基氫氧化銨(5%水溶液)
DBU:1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯
TEA:三乙醇胺
DEGA:二甘醇胺
NMEA:N-甲基乙醇胺
DEA:二乙醇胺
(比較例C1-1至C1-10)
以表2-1及表2-2所示原料組成,以與實施例1-1至1-16相同方法,製作比較例C1-1至C1-10的塗佈液。
【表2-1】
(實施例2-1)
於經UV臭氧洗淨畢的無鹼玻璃基板上,以轉塗覆裝置印刷表1-1及表1-2中的塗佈液1。印刷良好。將該基板於加熱至120℃的加熱板上乾燥10分鐘後,在大氣環境中以400℃燒成1小時,獲得透明氧化物膜。
(實施例2-2至2-16)
以與實施例2-1相同方法,將表1-1及表1-2中的塗佈液2至16分別印刷、乾燥、燒成,而得到相同的透明氧化物膜。皆顯示與實施例2-1同樣良好的印刷特性。
塗佈液2至16、實施例2-2至2-16的對應關係如下。
.實施例2-2:塗佈液2
.實施例2-3:塗佈液3
.實施例2-4:塗佈液4
.實施例2-5:塗佈液5
.實施例2-6:塗佈液6
.實施例2-7:塗佈液7
.實施例2-8:塗佈液8
.實施例2-9:塗佈液9
.實施例2-10:塗佈液10
.實施例2-11:塗佈液11
.實施例2-12:塗佈液12
.實施例2-13:塗佈液13
.實施例2-14:塗佈液14
.實施例2-15:塗佈液15
.實施例2-16:塗佈液16
(實施例3-1)
於經UV臭氧洗淨畢的無鹼玻璃基板上遮罩蒸鍍100nmAl作為下部電極,即底電極。於其上以旋轉塗佈印刷表1-1及表1-2中的塗佈液1。製膜性良好。將該基板在大氣環境中120℃、1小時烘箱乾燥後,在大氣環境中以400℃燒成1小時,而得到氧化物絕緣體膜。又,遮罩蒸鍍100nmAl作為上部電極,即頂電極,而製作電容器構造。
圖7係顯示本實施例中所製作電容器之相對介電係數ε及介電損失tanδ與所施加電場之頻率數的關係。如圖7所示,確認本實施例中所製作電容器之相對介電係數ε在100Hz~1MHz的區域中為10.4以上,具有高相對介電係數。又,確認介電損失tanδ之值在100Hz~100kHz亦為約2%以下的較低值。
(實施例4-1)
<場效電晶體的製作>
-活性層的形成-
將無鹼玻璃基板使用中性洗劑、純水、及異丙醇超音波洗淨。將該基板乾燥後,進一步以90℃進行10分鐘UV-臭氧處理。於前述無鹼玻璃基板以旋轉塗佈器塗佈表1-1及表1-2中的塗佈液12。在大氣環境中以120℃、1小時烘箱乾燥後,在大氣環境中以400℃燒成1小時,而得到n型氧化物半導體膜。進一步以光微影獲得特定形狀的活性層。
-源極電極及汲極電極的形成-
接著以DC磁控管濺鍍法成膜鋁合金100nm,以光微影法圖案化,形成源極電極及汲極電極。此時,源極電極及汲極電極長度所規定通道寬度為30μm,源極-汲極電極間隔所規定通道長度為10μm。
-閘極絕緣層的形成-
接著以旋轉塗覆裝置塗佈塗佈液1。
將該基板於加熱至120℃的加熱板上乾燥10分鐘後,在大氣環境中以400℃燒成1小時,而得到閘極絕緣層。所得到的閘極絕緣層的平均厚度約為130nm。
-閘極電極的形成-
接著以DC磁控管濺鍍法將Mo成膜100nm,以光微影法圖案化來形成閘極電極。
-電極焊墊的形成-
接著以光微影法於閘極絕緣層圖案化通孔,來形成源極電極及汲極電極的電極焊墊。
最後在大氣環境中以250℃退火1小時。
由以上方式製作場效電晶體。
(實施例4-2至4-11)
實施例4-1中,除了將塗佈液1變更為以下塗佈液以外,以與實施例4-1相同方式製作場效電晶體。
.實施例4-2:塗佈液2
.實施例4-3:塗佈液3
.實施例4-4:塗佈液4
.實施例4-5:塗佈液5
.實施例4-6:塗佈液6
.實施例4-7:塗佈液7
.實施例4-8:塗佈液8
.實施例4-9:塗佈液9
.實施例4-10:塗佈液10
.實施例4-11:塗佈液11
(比較例C4-1至C4-6)
實施例4-1中,除了將塗佈液1變更為以下塗佈液以外,以與實施例4-1相同方式製作場效電晶體。
.比較例C4-1:塗佈液C1
.比較例C4-2:塗佈液C2
.比較例C4-3:塗佈液C3
.比較例C4-4:塗佈液C4
.比較例C4-5:塗佈液C5
.比較例C4-6:塗佈液C6
<評價>
-載體移動率及on/off比-
對所得到的場效電晶體使用半導體參數分析儀裝置(Agilent Technologies公司製,半導體參數分析儀B1500A),來求源極/汲極電壓Vds為10V時的閘極電壓Vgs與源極/汲極間電流Ids的關係。實施例4-1的結果示於圖8的圖表。由圖8可以確認獲得良好的電晶體特性。又,圖8中「E」表示「10的指數」。例如「1E-04」為「0.0001」。
由圖8計算的特性係μ=12.1cm2/Vs、Vth=1.48V、Vss=0.18V/dec、|Ig|~1×10-14A,顯示非常良好的特性。
將塗佈本發明之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液(氧化物絕緣體膜形成用塗佈液)而得到之氧化物絕緣體用於閘極絕緣層的場效電晶體(實施例4-1至4-11),即使在400℃程度製程溫度下,載體移動率高且on/off比大,顯示良好的電晶體特性。
將實施例4-1及比較例C4-1的場效電晶體於形成閘極絕緣膜後的活性層的形狀顯示於圖9及圖10。圖9中,活性層的形狀即使在閘極絕緣膜形成後亦顯示良好的形狀。另一方面,圖10中活性層的形狀不明確。此表示在比較例C4-1中形成閘極絕緣層時活性層被溶解。比較例C4-1中,作為TFT特性的Ids未流動,係無作為TFT的功能。
又,實施例4-2至4-11的場效電晶體亦顯示與實施例4-1的場效電晶體相同的傾向。
又,比較例C4-2至C4-6的場效電晶體亦顯示與比較例C4-1的場效電晶體相同的傾向。
(實施例5-1)
<氧化物積層膜的形成>
-氧化物絕緣體層的形成-
將無鹼玻璃基板使用中性洗劑、純水、及異丙醇超音波洗淨。將該基板乾燥後,進一步以90℃進行10分鐘UV-臭氧處理。於前述無鹼玻璃基板以旋轉塗佈器塗佈表1-1及表1-2中的塗佈液1。在大氣環境中120℃、1小時烘箱乾燥後,在大氣環境中以400℃燒成1小時,而得到氧化物絕緣體膜。進一步藉由光微影而得到特定形狀的氧化物絕緣體層。
-氧化物半導體層(活性層)的形成-
接著以旋轉塗覆裝置塗佈塗佈液12。
將該基板於加熱至120℃的加熱板上乾燥10分鐘後,在大氣環境中以400℃燒成1小時,而得到氧化物半導體膜。
(實施例5-2至5-5)
實施例5-1中,除了將塗佈液12變更為以下塗佈液以外,以與實施例5-1相同方式製作氧化物積層膜。
.實施例5-2:塗佈液13
.實施例5-3:塗佈液14
.實施例5-4:塗佈液15
.實施例5-5:塗佈液16
(比較例C5-1至C5-4)
實施例5-1中,除了將塗佈液12變更為以下塗佈液以外,以與實施例5-1相同方式製作氧化物積層膜。
.比較例C5-1:塗佈液C7
.比較例C5-2:塗佈液C8
.比較例C5-3:塗佈液C9
.比較例C5-4:塗佈液Cl0
實施例5-1及比較例C5-1的氧化物積層膜的形狀示於圖11及圖12。實施例5-1中,如圖11的通孔形狀所示,氧化物絕緣層的形狀即使在形成氧化物半導體膜後亦顯示良好的形狀。另一方面,比較例C5-1中,如圖12,氧化物絕緣層的通孔形狀不明確。此係表示比較例C5-1中形成氧化物半導體膜時氧化物絕緣層被溶解。
又,實施例5-2至5-5的氧化物積層膜亦顯示與實施例5-1的氧化物積層膜相同的傾向。
又,比較例C5-2至C5-4的氧化物積層膜亦顯示與比較例C5-1的氧化物積層膜相同的傾向。
如以上說明,根據本發明所製作的場效電晶體,適合於擴大製程限度並以高等級安定TFT特性。又,根據本發明的顯示元件,適於可以高速驅動並減少元件間的不一致,提高了信頼性。
本發明的態樣如下。
<1>一種用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,含有:無機鹽、氧化物、氫氧化物、金屬錯合物、及有機酸鹽之至少一者的金屬源;有機鹼及無機鹼之至少任一鹼;以及溶劑。
<2>如前述<1>所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中pH值為5以上。
<3>如前述<1>至<2>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中pH值為6以上12以下。
<4>如前述<1>至<3>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜 的塗佈液,其中pH值為6.5以上11以下。
<5>如前述<1>至<4>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述鹼含有第4級銨鹽、及第4級氫氧化銨之至少一者。
<6>如前述<1>至<4>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述鹼含有胺醇。
<7>如前述<6>所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述胺醇含有二烷醇胺、及三烷醇胺之至少一者。
<8>如前述<1>至<7>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述無機鹽含有硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、乙酸鹽、及磷酸鹽之至少一者。
<9>如前述<1>至<8>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述有機酸鹽含有羧酸鹽、石碳酸、及該等的衍生物之至少一者。
<10>如前述<1>至<9>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述溶劑含有有機酸、有機酸酯、芳香族化合物、二醇、二醇醚、非質子性極性溶劑、烷烴化合物、烯烴化合物、醚、醇、及水之至少一者。
<11>如前述<1>至<10>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述金屬源含有稀土類元素、Bi、Te、及Sb之至少任一者的第A元素。
<12>如前述<1>至<11>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述金屬源含有Mg、Ca、Sr、及Ba之至少任一者的第B元素。
<13>如前述<1>至<12>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述金屬源含有Ti、Zr、Hf、Al、及Ga之至少任一者的第C元素。
<14>如前述<1>至<13>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述金屬源含有Zn、Cd、Ga、In、Tl、Sn、及Pb之至少任一者的第D元素。
<15>如前述<1>至<14>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述金屬源含有Ti、zr、Hf、Sn、Nb、Ta、Mo、W、及Re之至少任一者的第E元素。
<16>如前述<1>至<15>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述金屬源所含有金屬離子的電子配置為閉殼層系。
<17>如前述<1>至<16>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,係透明或淡黃色。
<18>一種金屬氧化物膜的製造方法,將前述<1>至<17>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液塗佈於被塗物,乾燥後進行燒成。
<19>一種場效電晶體的製造方法,係使用前述<1>至<17>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,製造具有閘極電極、閘極絕緣層及活性層之場效電晶體的製造方法,包含下述(1)至(3)的至少任一步驟:(1)前述閘極絕緣層為氧化物絕緣體膜,在前述閘極絕緣層上塗佈作為氧化物半導體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,形成前述活性層的氧化物半導體膜的步驟;(2)前述活性層為氧化物半導體膜,在前述活性層上塗佈作為氧化物絕緣體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,形成前述閘極絕緣層的氧化物絕緣體膜的步驟;以及(3)在前述閘極絕緣層上及前述閘極電極上塗佈作為氧化物絕緣體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,形成層間絕緣層的氧化物絕緣體膜的步驟。
<20>一種金屬氧化物膜,係前述<1>至<17>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液之燒成物。
<21>如前述<20>所述之金屬氧化物膜,其中,在可見光區域或近紅外線區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。
<22>一種氧化物積層膜,具有氧化物膜、及在前述氧化物膜上之前述<1>至<17>中任一項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗 佈液的燒成物。
<23>如前述<22>所述之氧化物積層膜,其中,在可見光區域或近紅外線區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。
<24>一種半導體元件,具有前述<20>至<21>中任一項所述之金屬氧化物膜、以及前述<22>至<23>中任一項所述之氧化物積層膜的任一者。
<25>如前述<24>所述之半導體元件,其中前述半導體元件為二極體。
<26>一種場效電晶體,具有:用以施加閘極電壓的閘極電極;源極電極及汲極電極;由在前述源極電極與前述汲極電極間所形成的半導體膜構成的活性層;以及在前述閘極電極與前述活性層間所形成的閘極絕緣層,其中,前述閘極絕緣層或前述半導體膜係如前述<20>至<21>中任一項所述之金屬氧化物膜、及前述<22>至<23>中任一項所述之氧化物積層膜的任一者。
根據本發明可以解決以往前述的各種問題,其可以用低製程溫度來簡便且大面積地製作金屬氧化物膜,進一步可以抑制對基底層的傷害並形成積層構造體。

Claims (22)

  1. 一種用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,含有:無機鹽、氧化物、氫氧化物、金屬錯合物、及有機酸鹽之至少一者的金屬源;有機鹼及無機鹼之至少任一鹼;以及溶劑,其中,前述金屬源含有:稀土類元素、Bi、Te、及Sb之至少任一者的第A元素;Mg、Ca、Sr、及Ba之至少任一者的第B元素;以及Ti、Zr、Hf、Al、及Ga之至少任一者的第C元素。
  2. 一種用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,含有:無機鹽、氧化物、氫氧化物、金屬錯合物、及有機酸鹽之至少一者的金屬源;有機鹼及無機鹼之至少任一鹼;以及溶劑,其中,前述金屬源含有:Ti、Zr、Hf、Al、及Ga之至少任一者的第C元素;Zn、Cd、Ga、In、Tl、Sn、及Pb之至少任一者的第D元素;以及Ti、Zr、Hf、Sn、Nb、Ta、Mo、W、及Re之至少任一者的第E元素。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中pH值為5以上。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中pH值為6以上12以下。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中pH值為6.5以上11以下。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述鹼含有第4級銨鹽、及第4級氫氧化銨之至少一者。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述鹼含有胺醇。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述胺醇含有二烷醇胺、及三烷醇胺之至少一者。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述無機鹽含有硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、乙酸鹽、及磷酸鹽之至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述有機酸鹽含有羧酸鹽、石碳酸、及該等的衍生物之至少一者。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述溶劑含有有機酸、有機酸酯、芳香族化合物、二醇、二醇醚、非質子性極性溶劑、烷烴化合物、烯烴化合物、醚、醇、及水之至少一者。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中前述金屬源所含有金屬離子的電子配置為閉殼層系。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,其中,該用於形成金屬氧化物膜的塗佈液係透明或淡黃色。
  14. 一種金屬氧化物膜的製造方法,係將申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液塗佈於被塗物,使乾燥後進行燒成。
  15. 一種場效電晶體的製造方法,係使用申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液,製造具有閘極電極、閘極絕緣層及活性層的場效電晶體,至少具有下述(1)至(3)之任一步驟:(1)前述閘極絕緣層為氧化物絕緣體膜,在前述閘極絕緣層上塗佈作為氧化物半導體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液後,形成前述活性層的氧化物半導體膜的步驟;(2)前述活性層為氧化物半導體膜,在前述活性層上塗佈作為氧化物絕緣體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液後,形成前述閘極絕緣層的氧化物絕緣體膜的步驟;以及(3)在前述閘極絕緣層上及前述閘極電極上塗佈作為氧化物絕緣體膜形成用塗佈液之前述用於形成金屬氧化物膜的塗佈液後,形成層間絕緣層的氧化物絕緣體膜的步驟。
  16. 一種金屬氧化物膜,如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的燒成物。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之金屬氧化物膜,其中在可見光區域或近紅外線區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。
  18. 一種氧化物積層膜,係具有氧化物膜、以及在該氧化物膜上之申請專利範圍第1項或第2項所述之用於形成金屬氧化物膜的塗佈液的燒成物。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之氧化物積層膜,其中在可見光區域或近紅外線區域不具有由電子轉移所形成的光吸收帶。
  20. 一種半導體元件,具有如申請專利範圍第16項所述之金屬氧化物膜、以及如申請專利範圍第18項所述之氧化物積層膜之任一者。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之半導體元件,其中前述半導體元件為二極體。
  22. 一種場效電晶體,具有:用以施加閘極電壓的閘極電極;源極電極及汲極電極;由在前述源極電極與前述汲極電極間所形成之半導體膜構成的活性層;以及在前述閘極電極與前述活性層間所形成的閘極絕緣層,其中,前述閘極絕緣層或前述半導體膜係如申請專利範圍第16項所述之金屬氧化物膜、及如申請專利範圍第18項所述之氧化物積層膜之任一者。
TW107109484A 2017-03-21 2018-03-20 用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法 TWI673327B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-054766 2017-03-21
JP2017054766 2017-03-21
JP2018051783A JP2018160670A (ja) 2017-03-21 2018-03-19 金属酸化物膜形成用塗布液、並びに酸化物膜、電界効果型トランジスタ、及びそれらの製造方法
JP2018-051783 2018-03-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201835242A TW201835242A (zh) 2018-10-01
TWI673327B true TWI673327B (zh) 2019-10-01

Family

ID=63795158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107109484A TWI673327B (zh) 2017-03-21 2018-03-20 用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11502203B2 (zh)
EP (1) EP3602615A4 (zh)
JP (1) JP2018160670A (zh)
KR (1) KR102292382B1 (zh)
CN (1) CN110431656A (zh)
SG (1) SG11201908696TA (zh)
TW (1) TWI673327B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7305933B2 (ja) 2018-07-23 2023-07-11 株式会社リコー 金属酸化物膜形成用塗布液、酸化物絶縁体膜、電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステム
US20230261060A1 (en) * 2022-02-15 2023-08-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Germanium tin oxide-containing semiconductor device and methods for forming the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200919718A (en) * 2006-11-01 2009-05-01 Oregon State Solution processed thin films and laminates, devices comprising such thin films and laminates, and method for their use and manufacture
US20090206341A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-20 Marks Tobin J Solution-processed high mobility inorganic thin-film transistors
TW201439227A (zh) * 2013-03-29 2014-10-16 Ricoh Co Ltd 形成金屬氧化物薄膜用的塗佈液、金屬氧化物薄膜、場效電晶體及製造場效電晶體的方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4089858B2 (ja) 2000-09-01 2008-05-28 国立大学法人東北大学 半導体デバイス
JP4655472B2 (ja) 2003-11-27 2011-03-23 日油株式会社 インジウム−スズ酸化物薄膜形成用塗布液
JP5138163B2 (ja) 2004-11-10 2013-02-06 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
US8318407B2 (en) 2006-11-01 2012-11-27 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Solution processed thin films and laminates, devices comprising such thin films and laminates, and method for their use and manufacture
JP5330739B2 (ja) 2007-06-29 2013-10-30 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 有機el表示装置およびその製造方法
JP5489445B2 (ja) 2007-11-15 2014-05-14 富士フイルム株式会社 薄膜電界効果型トランジスタおよびそれを用いた表示装置
JP2010015092A (ja) 2008-07-07 2010-01-21 Fujifilm Corp 表示装置及びその製造方法
JP5644071B2 (ja) 2008-08-20 2014-12-24 株式会社リコー 電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置及びシステム
US8319300B2 (en) * 2009-04-09 2012-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Solution composition for forming oxide thin film and electronic device including the oxide thin film
JP5640323B2 (ja) * 2009-04-22 2014-12-17 コニカミノルタ株式会社 金属酸化物半導体の製造方法、金属酸化物半導体および薄膜トランジスタ
JP5640478B2 (ja) 2009-07-09 2014-12-17 株式会社リコー 電界効果型トランジスタの製造方法及び電界効果型トランジスタ
JP2011122177A (ja) * 2009-12-08 2011-06-23 Tosoh Corp 複合体微粒子、その製造方法、並びにそれを用いた導電膜形成用組成物、及び導電膜の形成方法
JP5776192B2 (ja) 2010-02-16 2015-09-09 株式会社リコー 電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置及びシステム
US9343202B2 (en) * 2013-08-07 2016-05-17 The Regents Of The University Of California Transparent metal oxide nanoparticle compositions, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
WO2016030452A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Oce-Technologies B.V. Aqueous reaction liquid, ink set comprising such reaction liquid and method of printing using such reaction liquid
SG11201807956QA (en) 2016-03-18 2018-10-30 Ricoh Co Ltd Field effect transistor, display element, image display device, and system
CN110024089B (zh) 2016-11-30 2023-06-27 株式会社理光 氧化物或氧氮化物绝缘体膜及其形成用涂布液,场效应晶体管及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200919718A (en) * 2006-11-01 2009-05-01 Oregon State Solution processed thin films and laminates, devices comprising such thin films and laminates, and method for their use and manufacture
US20090206341A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-20 Marks Tobin J Solution-processed high mobility inorganic thin-film transistors
TW201439227A (zh) * 2013-03-29 2014-10-16 Ricoh Co Ltd 形成金屬氧化物薄膜用的塗佈液、金屬氧化物薄膜、場效電晶體及製造場效電晶體的方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201835242A (zh) 2018-10-01
KR102292382B1 (ko) 2021-08-25
US11502203B2 (en) 2022-11-15
CN110431656A (zh) 2019-11-08
EP3602615A1 (en) 2020-02-05
SG11201908696TA (en) 2019-10-30
KR20190130143A (ko) 2019-11-21
EP3602615A4 (en) 2021-01-06
JP2018160670A (ja) 2018-10-11
US20200075768A1 (en) 2020-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI682063B (zh) 用於形成氧化物或氮氧化物絕緣體膜的塗佈液、氧化物或氮氧化物絕緣體膜、場效電晶體及該等的製造方法
US9748097B2 (en) Coating liquid for forming metal oxide film, metal oxide film, field-effect transistor, and method for producing field-effect transistor
US9236493B2 (en) P-type transparent oxide semiconductor, transistor having the same, and manufacture method of the same
US8871567B2 (en) Field-effect transistor and method for manufacturing the same
BR112013025260B1 (pt) óxido do tipo p, composição para produção de óxido do tipo p, método para produzir óxido do tipo p, dispositivo semicondutor, dispositivo de exibição, aparelho de exibição de imagem, e sistema
KR102511266B1 (ko) 금속 산화물 막 형성용 도포액, 산화물 절연체 막, 전계효과형 트랜지스터, 표시 소자, 화상 표시 장치 및 시스템
TWI673327B (zh) 用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法
JP6236778B2 (ja) 金属酸化物膜形成用塗布液、金属酸化物膜、電界効果型トランジスタ、及び電界効果型トランジスタの製造方法
TWI639236B (zh) 形成n型氧化物半導體薄膜用的塗佈液、製造n型氧化物半導體薄膜的方法及製造場效電晶體的方法
WO2018174218A1 (en) Coating liquid for forming metal oxide film, oxide film, field-effect transistor, and method for producing the same
TW201901974A (zh) 形成n型氧化物半導體薄膜用的塗佈液、製造n型氧化物半導體薄膜的方法及製造場效電晶體的方法