專利名稱：非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物、非晶態金屬氧化物半導體層及其制造方 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于通過各種涂布法形成非晶態金屬氧化物半導體層的前體組合物、由該組合物得到的非晶態金屬氧化物半導體層及其制造方法以及包含該半導體層的半導體器件。
背景技術：
非專利文獻1、2中揭示了通過濺射法或CVD法形成非晶態金屬氧化物半導體層來制造薄膜晶體管的例子。使用濺射法等真空蒸鍍類的成膜裝置形成非晶態金屬氧化物半導體層的情況下，圖案形成主要采用掩模蒸鍍法或使用光刻的蝕刻法 ，但被指出存在基板的大型化花費成本、工序繁雜等問題。此外，通過這些方法制成的非晶態金屬氧化物半導體層被提出有基板面內或基板內偏差大、為了減少該偏差而需要高溫下的燒成的問題。近年來，對于這些方法，非專利文獻3 6和專利文獻I 3中提出了通過涂布法進行金屬氧化物半導體層的成膜來制造薄膜晶體管的例子。采用這些涂布法的制造方法中，以金屬絡合物為基礎溶入溶劑制成前體組合物，通過旋涂或噴墨法等涂布法涂布于基板上后，通過燒成形成金屬氧化物半導體層。但是，使用塑料基板等耐熱性弱的基板的情況下，為了防止熱伸縮或劣化或者基板自身的分解，要求可在更低溫度、至少低于300°C的溫度下形成致密的非晶態金屬氧化物半導體層的前體組合物。因此，非專利文獻3中揭示了通過預先用熱分析確認前體組合物的熱分解行為，選擇不發生熱重量減少或熱反應導致的發熱或吸熱的燒成溫度，確定最佳的燒成溫度。然而，非專利文獻4中指出不在與發生前體組合物的熱重量減少或熱反應的溫度相比足夠高的溫度下進行燒成的情況下，殘留于膜內的雜質影響作為器件的動作，其性能低于通過真空蒸鍍法制成的金屬氧化物半導體層。并且，專利文獻I和3中提出了不使用可能會產生這些殘留物質的高沸點的有機溶劑而使用低沸點的醇或水的薄膜半導體層的制造方法。然而，這些方法無法制造致密的非晶態金屬氧化物半導體層。此外，非專利文獻5和6中，涂布燒成后在膜表面觀察到涂布缺陷，未形成非晶態的致密膜。因此，雖然提出了限制材料濃度的方法，但存在無法獲得足夠膜厚的非晶態金屬氧化物半導體層的問題。現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:國際公開第2009/081862號文本
專利文獻2:國際公開第2009/119968號文本
專利文獻3:日本專利特開2010-098303號公報
非專利文獻
非專利文獻1:細野秀雄，《透明氧化物功能材料及其應用(透明酸化物機能材料i子O応用)》，CMC出版社( '> 一工& 一出版)，2006年非專利文獻2:細野秀雄，《2010氧化物半導體的最前沿及徹底解說(2010酸化物半導體O最前線·徹底解説)》，株式會社電子期刊(電子- —于^ )，2010年非專利文獻3:David S. Ginley等，《用于透明導電氧化物的甲酸銦鋅前體的溶液合成和表征(Solution Synthesis and Characterization ofIndium-Zinc FormatePrecursors for Transparent Conducting Oxides))), Inorg. Chem. 49, 5424-5431, 2010非專利文獻4: Jooho Moon等，《成分對由溶膠-凝膠得到的非晶態氧化物半導體薄膜晶體管的影口向(Compositional influence on sol-gel-derived amorphous oxidesemiconductor thin transistor))), Appl. Phys. Lett. 95,103501, 2009非專利文獻5:Sung Kyu Park等，《金屬成分對采用液相工藝的銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管的電特性的影響(Effect of Metallic Composition onElectrical Propertiesof Solution-Processed Indium-GalIium-Zinc-Oxide Thin-Film Transistors))), IEEETransaction on Electron Devices, 57, No. 5, May,2010非專利文獻6:Chung-Chih Wu等，《通道競爭對采用液相工藝的銦鋅氧化物薄膜晶體管的電特性的影響(The Influence of Channel Compotitions on the ElectricalProperties of Solution-Processed Indium-Zinc-Oxide Thin-Film Transistors))),Jour, of Display Technology, 5, No. 12,December, 2009發明的概要 發明所要解決的技術問題本發明的目的在于提供可在大氣壓下通過涂布法于低溫下形成致密的非晶態金屬氧化物半導體層的非晶態金屬氧化物半導體層前體組合物、非晶態金屬氧化物半導體層及其制造方法以及半導體器件。解決技術問題所采用的技術方案本發明的第I種觀點為非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，包含金屬鹽、第一酰胺、以水為主體的溶劑。第2種觀點為如第I種觀點所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，所述第一酰胺的含量相對于所述金屬鹽為0.1 100質量％。第3種觀點為如第I種觀點或第2種觀點所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，所述第一酰胺為以下述通式(I )表示的化合物；[化I]
權利要求
1.非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，包含金屬鹽、第一酰胺、以水為主體的溶劑。
2.如權利要求1所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，所述第一酰胺的含量相對于所述金屬鹽為O.1 100質量％。
3.如權利要求1或2所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，所述第一酰胺為以下述通式(I )表示的化合物； [化I]
4.如權利要求1 3中的任一項所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，所述金屬鹽的金屬為選自L1、Be、B、Na、Mg、Al、S1、K、Ca、Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb,Mo, Cd、In、Ir、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Hf、Ta、W、Tl、Pb、B1、Ce、Pr、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 的至少一種。
5.如權利要求1 4中的任一項所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，所述金屬鹽為無機酸鹽。
6.如權利要求5所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，所述無機酸鹽為選自硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、鹽酸鹽和氫氟酸鹽的至少一種。
7.如權利要求1 6中的任一項所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，所述組合物呈酸性。
8.如權利要求7所述的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，其特征在于，pH為I 3。
9.非晶態金屬氧化物半導體層的制造方法，其特征在于，將涂布權利要求1 8中的任一項所述的非晶態金屬氧化物半導體層前體組合物而形成的前體薄膜在150°C以上且低于300°C的溫度下進行燒成。
10.非晶態金屬氧化物半導體層，其特征在于，通過權利要求9所述的非晶態金屬氧化物半導體層的制造方法制造。
11.半導體器件，其特征在于，具有權利要求10所述的非晶態金屬氧化物半導體層。
全文摘要
形成包含金屬鹽、第一酰胺、以水為主體的溶劑的非晶態金屬氧化物半導體層形成用前體組合物，使用該組合物制成非晶態金屬氧化物半導體層。
文檔編號H01L29/786GK103026474SQ20118003626
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者廣井佳臣, 前田真一 申請人:日產化學工業株式會社