用于形成金屬氧化物膜的涂布液、金屬氧化物膜、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于形成金屬氧化物膜的涂布液、金屬氧化物膜、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、和用 于制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)上，金屬氧化物諸如錬滲雜氧化錫（ATO)和錫滲雜氧化銅（口0)已被用作用 于顯示元件（例如，液晶顯示元件、和電致發(fā)光顯示元件）的電極的透明導(dǎo)電膜，或者用于 防止汽車、飛行器、或建筑物的風(fēng)擋玻璃或窗戶玻璃變模糊或結(jié)冰的加熱元件。
[0003] 近來已發(fā)現(xiàn)，氧化物半導(dǎo)體諸如作為金屬氧化物類型的化0、In2〇3和In-Ga-^-O 是與非晶娃相比呈現(xiàn)出高的載流子遷移率的半導(dǎo)體。而且，已積極地進(jìn)行了對(duì)于活性層 (有源層，activelayer)使用運(yùn)樣的氧化物半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET)的開發(fā)。
[0004] 至于用于形成運(yùn)樣的金屬氧化物的薄膜的方法，真空沉積和瓣射是常見的。例如， 公開了使用真空膜形成技術(shù)諸如瓣射形成的，含有銅、正的二價(jià)元素（dyad)(特別地，鋒、 儀、銅、鉆、儀、和巧）和氧，且具有10IQcm-IO8Qcm的比電阻的薄的半導(dǎo)體膜（參見，例如， ?化1)。
[0005] 然而，為了進(jìn)行該課題，必須制備復(fù)雜且昂貴的裝置。而且，難W使用該方法形成 大面積的薄膜。
[0006] 因此，至于實(shí)現(xiàn)更簡單地形成大面積的薄膜的方法，已積極地開發(fā)了通過如下制 備的金屬（半導(dǎo)體）納米顆粒墨：在氣相或液相中形成各自具有1ym或更小的直徑的稱作 納米顆粒的金屬或半導(dǎo)體顆粒，和將納米顆粒分散在溶劑中。然而，金屬（半導(dǎo)體）納米顆 粒墨不能避免在墨罐或流動(dòng)通道中的分離、聚集、和分割，且難W保證其均勻的分散性和存 儲(chǔ)穩(wěn)定性。因此，難W在長的時(shí)間期間使用金屬（半導(dǎo)體）納米顆粒墨。為了應(yīng)用金屬或 合金納米顆粒分散于其中的墨，和通過烘烤（燒制，烘干，baking)將納米顆粒氧化到其內(nèi) 部，必須在高溫下進(jìn)行烘烤。因此，難W使金屬元素和氧之間的組成比均勻。而且，在其中 使用氧化物納米顆粒分散于其中的墨的情況下，難W制造具有均勻的粒徑的納米顆粒、和 降低在烘烤期間在納米顆粒之間的接觸電阻。 陽007]同時(shí)，考慮使用涂布液的涂布方法，其中將無機(jī)金屬化合物或有機(jī)金屬化合物溶 解于有機(jī)溶劑中，且添加其它金屬作為活性劑W賦予較高的導(dǎo)電性。在運(yùn)種情況下，所包含 的化合物均勻地溶解于所述溶劑中，且因此幾乎不引起涂布液中的濃度的不均勻分布或涂 布液中的分離，且涂布液可在長的時(shí)間期間使用。而且，使用該涂布液制造的薄膜具有均勻 的組成，且因此當(dāng)所述薄膜用作場(chǎng)效應(yīng)晶體管的活性層時(shí)，其在性質(zhì)方面具有優(yōu)異的均勻 性。
[0008] 例如，為了形成具有高的導(dǎo)電性和透明度（transmittance)的薄膜，公開了用于 形成透明導(dǎo)電膜的組合物，其含有無機(jī)銅化合物、儀化合物、和可配合到銅的有機(jī)化合物 (參見，例如，PTL2)。而且，公開了用于形成透明導(dǎo)電膜的組合物，其中硝酸銅、多元醇的 縮合物、和活性劑溶解于有機(jī)溶劑中（參見，例如，P化3)。
[0009] 然而，運(yùn)些公開的方法與用于形成透明導(dǎo)電膜的組合物有關(guān)聯(lián)，且可獲得的透明 導(dǎo)電膜不具有足夠的作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的活性層的功能。因此，運(yùn)樣的膜的用途是有限的。 陽010] 此外，公開了金屬氧化物前體的溶液和包括將金屬氧化物前體的溶液施加到基底 上W形成氧化物半導(dǎo)體的方法，在金屬氧化物前體的溶液中，金屬氧化物前體為有機(jī)金屬 鹽，且將該無機(jī)金屬鹽溶解于作為水或乙醇的溶劑中（參見，例如，P化4)。在該文獻(xiàn)中，討 論了所獲得的氧化物半導(dǎo)體用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的活性層的用途。
[0011] 然而，P化4中的金屬鹽的描述僅僅列舉了排除在常溫和常壓下為氣體的元素、貴 金屬、面素、第16族元素、屬于第15族的P和As、W及放射性元素的金屬，還僅僅描述了在 前述金屬之中優(yōu)選含有選自銅、錫、和鋒的至少一種。而且，根據(jù)所公開的方法，一旦金屬氧 化物前體的溶液被施加到基底上，所述溶液便在基底上薄薄地鋪展，且因此所獲得的氧化 物半導(dǎo)體的形狀的精度是低的。
[0012] 此外，在其中通過印刷工藝諸如噴墨印刷、納米壓印、和凹版印刷直接形成期望形 狀的膜的情況下，研究了其中使用塑料基材諸如聚碳酸醋（PC)、聚酷亞胺（PI)、聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇醋（PET)和聚糞二甲酸乙二醇醋（PEN)，或具有50ym-70ym的厚度的薄板玻璃 W漉到漉（roU-to-roll)加工進(jìn)行印刷的系統(tǒng)。在運(yùn)種情況下，為了考慮耐熱性、或降低 基材的熱伸長，強(qiáng)烈地期望工藝溫度的降低。
[0013] 因此，目前存在對(duì)于用于形成金屬氧化物膜的涂布液的需要，使用所述用于形成 金屬氧化物膜的涂布液，具有期望的體積電阻率的金屬氧化物膜可在低的工藝溫度下容易 地被制造且被制造成大的面積，且使用所述用于形成金屬氧化物膜的涂布液，可W高的精 度形成期望形狀的金屬氧化物膜。
[0014] 引用列表
[0015] 專利文獻(xiàn)
[0016] ?化 1 :國際公布No.WO2007/058248
[0017] ?化2:日本專利申請(qǐng)待審公布（JP-A)No. 06-96619 陽0化]?化 3 :JP-ANo. 07-320541
[0019]PLT4JP-ANo. 2009-177149

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 技術(shù)問題
[0021] 本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的前述多種問題，和實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)。本發(fā)明的目標(biāo)是 提供用于形成金屬氧化物膜的涂布液，其可在低的工藝溫度下簡單地產(chǎn)生大面積的具有合 乎需要的體積電阻率的金屬氧化物膜，且可精確地形成期望形狀的金屬氧化物膜。
[00巧 問題的解決方案
[0023] 用于解決前述問題的手段如下。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的用于形成金屬氧化物膜的涂布液含有： 陽〇2引銅化合物；
[0026] 選自儀化合物、巧化合物、鎖化合物、和領(lǐng)化合物的至少一種；
[0027]選自含有其氧化數(shù)的最大正值為IV的金屬的化合物、含有其氧化數(shù)的最大正值 為V的金屬的化合物、和含有其氧化數(shù)的最大正值為VI的金屬的化合物的至少一種；W及 陽O測(cè)有機(jī)溶劑。
[0029] 發(fā)明的有益效果
[0030] 本發(fā)明可解決現(xiàn)有技術(shù)中的前述多種問題，且可提供用于形成金屬氧化物膜的涂 布液，其可在低的工藝溫度下簡單地產(chǎn)生大面積的具有合乎需要的體積電阻率的金屬氧化 物膜，且可精確地形成期望形狀的金屬氧化物膜。
【附圖說明】
[0031] 圖1為說明底柵/底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)實(shí)例的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2為說明底柵/頂接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)實(shí)例的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖3為說明頂柵/底接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)實(shí)例的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖4為說明頂柵/頂接觸場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)實(shí)例的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖5A為說明根據(jù)本發(fā)明的用于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法（第1部分）的一個(gè)實(shí) 例的圖。
[0036] 圖5B為說明根據(jù)本發(fā)明的用于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法（第2部分）的一個(gè)實(shí) 例的圖。
[0037] 圖5C為說明根據(jù)本發(fā)明的用于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法（第3部分）的一個(gè)實(shí) 例的圖。
[0038] 圖抓為說明根據(jù)本發(fā)明的用于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法（第4部分）的一個(gè)實(shí) 例的圖。
[0039] 圖6為說明其中用于形成金屬氧化物膜的涂布液的涂布性能是優(yōu)異的狀態(tài)的示 意圖。
[0040] 圖7為說明其中用于形成金屬氧化物膜的涂布液的涂布性能是不合乎需要的狀 態(tài)的示意圖。
[0041] 圖8為描繪在實(shí)施例1中制造的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的柵電極Vgs和源漏之間的電流 Ids之間的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042](用于金屬氧化物膜的涂布液）
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的用于形成金屬氧化物膜的涂布液至少含有：銅化合物；選自儀化合 物、巧化合物、鎖化合物、和領(lǐng)化合物的至少一種；選自含有其氧化數(shù)的最大正值為IV的金 屬的化合物、含有其氧化數(shù)的最大正值為V的金屬的化合物、和含有其氧化數(shù)的最大正值 為VI的金屬的化合物的至少一種；W及有機(jī)溶劑。所述涂布液可根據(jù)需要進(jìn)一步含有其它 組分。
[0044] 用于形成金屬氧化物膜的涂布液優(yōu)選為其中有機(jī)金屬化合物或無機(jī)金屬化合物 溶解于有機(jī)溶劑中的涂布液。有機(jī)金屬化合物和無機(jī)金屬化合物沒有限制，只要它們可均 勻地溶解于有機(jī)溶劑中，且可在離解時(shí)形成離子。在其中有機(jī)金屬化合物或無機(jī)金屬化合 物溶解于用于形成金屬氧化物膜的涂布液中的情況中，幾乎不引起在用于形成金屬氧化物 膜的涂布液中的分離或濃度的不均勻分布，且因此用于形成金屬氧化物膜的涂布液可在長 的時(shí)間期間使用。而且，使用涂布膜制造的薄膜具有均勻的組成，且因此，在其中使用所述 薄膜作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的活性層的情況中，所述薄膜在其性質(zhì)方面具有優(yōu)異的均勻性。
[0045] 用于形成金屬氧化物膜的涂布液的使用可提供具有合乎需要的體積電阻率的金 屬氧化物膜。
[0046] 注意，用于形成金屬氧化物膜的涂布液還可利用其條件諸如成分溶解于其中的溶 劑的類型、和金屬化合物的濃度控制所得金屬氧化物膜（例如，氧化物半導(dǎo)體膜）的體積電 阻率。而且，其體積電阻率還可通過如下控制：用金屬元素諸如錫、鋼、錬、和鶴代替構(gòu)成基 于In-Mg的氧化物、基于In-化的氧化物、基于In-Sr的氧化物、和基于In-Ba的氧化物的 各元素的部分。
[0047] 此外，其體積電阻率可通過如下控制：在涂布之后進(jìn)行的熱處理的條件，具體而 言，烘烤的烘烤溫度、烘烤持續(xù)時(shí)間、加熱速度、冷卻速度、和氣氛（氣體分?jǐn)?shù)、和壓力）。
[0048] 而且，還可利用由于光所致的原材料的分解和反應(yīng)的加速效應(yīng)。由于其體積電阻 率因在形成膜之后進(jìn)行的退火而改變，因此用于優(yōu)化退火溫度或氣氛的方法也是有效的。W例 < 銅化合物〉
[0050] 銅化合物取決于預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括有機(jī)銅化合 物、和無機(jī)銅化合物。
[0051]-有機(jī)銅化合物-
[0052] 有機(jī)銅化合物取決于預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，條件是其為含有銅和 有機(jī)基團(tuán)的化合物。銅和有機(jī)基團(tuán)鍵合在一起，例如，離子鍵、共價(jià)鍵、或配位鍵。
[0053] 有機(jī)基團(tuán)取決于預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括可含有取代 基的烷氧基、可含有取代基的酷氧基、和可含有取代基的乙酷丙酬基。烷氧基的實(shí)例包括 C1-C6烷氧基。酷氧基的實(shí)例包括Cl-ClO酷氧基。
[0054] 取代基的實(shí)例包括面素、和四氨慷基。 陽化日]有機(jī)銅化合物的實(shí)例包括=乙醇銅、2-乙基己酸銅、和乙酷丙酬銅。
[0056] -無機(jī)銅化合物-
[0057] 無機(jī)銅化合物取決于預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括含氧酸 (oxoacid)銅、面化銅、氨氧化銅、和氯化銅。
[0058] 含氧酸銅的實(shí)例包括硝酸銅、硫酸銅、碳酸銅、和憐酸銅。
[0059] 面化銅的實(shí)例包括氯化銅、漠化銅、和艦化銅。
[0060] 在它們之中，優(yōu)選的是含氧酸銅和面化銅，因?yàn)樗鼈儗?duì)多種溶劑具有高的溶解性， 且最優(yōu)選的是硝酸銅、硫酸銅、和氯化銅。
[0061] 硝酸銅取決于預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括硝酸銅水合 物。硝酸銅水合物的實(shí)例包括硝酸銅=水合物、硝酸銅五水合物。
[0062] 硫酸銅取決于預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括硫酸銅無水 物、和硫酸銅水合物。硫酸銅水合物的實(shí)例包括硫酸銅九水合物。
[0063] 氯化銅取決于預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括氯化銅水合 物。氯化銅水合物的實(shí)例包括氯化銅四水合物。
[0064] 運(yùn)些銅化合物可被合成用于使用，或者選自商業(yè)產(chǎn)品。 W65] <儀化合物〉