用于形成金屬氧化物膜的涂布液、金屬氧化物膜、場效應晶體管和制造場效應晶體管的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及用于形成金屬氧化物膜的涂布液、金屬氧化物膜、場效應晶體管、和用 于制造場效應晶體管的方法。
【背景技術】
[0002] 常規上，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、和電致發光顯示元件）的電極的透明導電膜，或者用于 防止汽車、飛行器、或建筑物的風擋玻璃或窗戶玻璃變模糊或結冰的加熱元件。
[0003] 近來已發現，氧化物半導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出高的載流子遷移率的半導體。而且，已積極地進行了對于活性層 (有源層，activelayer)使用運樣的氧化物半導體的場效應晶體管（FET)的開發。
[0004] 至于用于形成運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諸如瓣射形成的，含有銅、正的二價元素（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體膜（參見，例如， ?化1)。
[0005] 然而，為了進行該課題，必須制備復雜且昂貴的裝置。而且，難W使用該方法形成 大面積的薄膜。
[0006] 因此，至于實現更簡單地形成大面積的薄膜的方法，已積極地開發了通過如下制 備的金屬（半導體）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體顆粒，和將納米顆粒分散在溶劑中。然而，金屬（半導體）納米顆 粒墨不能避免在墨罐或流動通道中的分離、聚集、和分割，且難W保證其均勻的分散性和存 儲穩定性。因此，難W在長的時間期間使用金屬（半導體）納米顆粒墨。為了應用金屬或 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 部，必須在高溫下進行烘烤。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，考慮使用涂布液的涂布方法，其中將無機金屬化合物或有機金屬化合物溶 解于有機溶劑中，且添加其它金屬作為活性劑W賦予較高的導電性。在運種情況下，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，且因此當所述薄膜用作場效應晶體管的活性層時，其在性質方面具有優異的均勻 性。
[0008] 例如，為了形成具有高的導電性和透明度（transmittance)的薄膜，公開了用于 形成透明導電膜的組合物，其含有無機銅化合物、儀化合物、和可配合到銅的有機化合物 (參見，例如，PTL2)。而且，公開了用于形成透明導電膜的組合物，其中硝酸銅、多元醇的 縮合物、和活性劑溶解于有機溶劑中（參見，例如，P化3)。
[0009] 然而，運些公開的方法與用于形成透明導電膜的組合物有關聯，且可獲得的透明 導電膜不具有足夠的作為場效應晶體管的活性層的功能。因此，運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金屬 鹽，且將該無機金屬鹽溶解于作為水或乙醇的溶劑中（參見，例如，P化4)。在該文獻中，討 論了所獲得的氧化物半導體用于場效應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 前述金屬之中優選含有選自銅、錫、和鋒的至少一種。而且，根據所公開的方法，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)加工進行印刷的系統。在運種情況下，為了考慮耐熱性、或降低 基材的熱伸長，強烈地期望工藝溫度的降低。
[0013] 因此，目前存在對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
[0016] ?化 1 :國際公布No.WO2007/058248
[0017] ?化2:日本專利申請待審公布（JP-A)No. 06-96619 陽0化]?化 3 :JP-ANo. 07-320541
[0019]PLT4JP-ANo. 2009-177149
【發明內容】
[0020] 技術問題
[0021] 本發明旨在解決現有技術中的前述多種問題，和實現下列目標。本發明的目標是 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] 根據本發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、和領化合物的至少一種；
[0027]選自含有其氧化數的最大正值為IV的金屬的化合物、含有其氧化數的最大正值 為V的金屬的化合物、和含有其氧化數的最大正值為VI的金屬的化合物的至少一種；W及 陽O測有機溶劑。
[0029] 發明的有益效果
[0030] 本發明可解決現有技術中的前述多種問題，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/底接觸場效應晶體管的一個實例的示意性結構圖。
[0032]圖2為說明底柵/頂接觸場效應晶體管的一個實例的示意性結構圖。
[0033] 圖3為說明頂柵/底接觸場效應晶體管的一個實例的示意性結構圖。
[0034]圖4為說明頂柵/頂接觸場效應晶體管的一個實例的示意性結構圖。
[0035] 圖5A為說明根據本發明的用于形成場效應晶體管的方法（第1部分）的一個實 例的圖。
[0036] 圖5B為說明根據本發明的用于形成場效應晶體管的方法（第2部分）的一個實 例的圖。
[0037] 圖5C為說明根據本發明的用于形成場效應晶體管的方法（第3部分）的一個實 例的圖。
[0038] 圖抓為說明根據本發明的用于形成場效應晶體管的方法（第4部分）的一個實 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異的狀態的示 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 態的示意圖。
[0041] 圖8為描繪在實施例1中制造的場效應晶體管中的柵電極Vgs和源漏之間的電流 Ids之間的關系的圖。
【具體實施方式】
[0042](用于金屬氧化物膜的涂布液）
[0043] 根據本發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、和領化合物的至少一種；選自含有其氧化數的最大正值為IV的金 屬的化合物、含有其氧化數的最大正值為V的金屬的化合物、和含有其氧化數的最大正值 為VI的金屬的化合物的至少一種；W及有機溶劑。所述涂布液可根據需要進一步含有其它 組分。
[0044] 用于形成金屬氧化物膜的涂布液優選為其中有機金屬化合物或無機金屬化合物 溶解于有機溶劑中的涂布液。有機金屬化合物和無機金屬化合物沒有限制，只要它們可均 勻地溶解于有機溶劑中，且可在離解時形成離子。在其中有機金屬化合物或無機金屬化合 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 薄膜作為場效應晶體管的活性層的情況中，所述薄膜在其性質方面具有優異的均勻性。
[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：在涂布之后進行的熱處理的條件，具體而 言，烘烤的烘烤溫度、烘烤持續時間、加熱速度、冷卻速度、和氣氛（氣體分數、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的加速效應。由于其體積電阻 率因在形成膜之后進行的退火而改變，因此用于優化退火溫度或氣氛的方法也是有效的。W例 < 銅化合物〉
[0050] 銅化合物取決于預期目的適當地選擇而沒有任何限制，且其實例包括有機銅化合 物、和無機銅化合物。
[0051]-有機銅化合物-
[0052] 有機銅化合物取決于預期目的適當地選擇而沒有任何限制，條件是其為含有銅和 有機基團的化合物。銅和有機基團鍵合在一起，例如，離子鍵、共價鍵、或配位鍵。
[0053] 有機基團取決于預期目的適當地選擇而沒有任何限制，且其實例包括可含有取代 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。烷氧基的實例包括 C1-C6烷氧基。酷氧基的實例包括Cl-ClO酷氧基。
[0054] 取代基的實例包括面素、和四氨慷基。 陽化日]有機銅化合物的實例包括=乙醇銅、2-乙基己酸銅、和乙酷丙酬銅。
[0056] -無機銅化合物-
[0057] 無機銅化合物取決于預期目的適當地選擇而沒有任何限制，且其實例包括含氧酸 (oxoacid)銅、面化銅、氨氧化銅、和氯化銅。
[0058] 含氧酸銅的實例包括硝酸銅、硫酸銅、碳酸銅、和憐酸銅。
[0059] 面化銅的實例包括氯化銅、漠化銅、和艦化銅。
[0060] 在它們之中，優選的是含氧酸銅和面化銅，因為它們對多種溶劑具有高的溶解性， 且最優選的是硝酸銅、硫酸銅、和氯化銅。
[0061] 硝酸銅取決于預期目的適當地選擇而沒有任何限制，且其實例包括硝酸銅水合 物。硝酸銅水合物的實例包括硝酸銅=水合物、硝酸銅五水合物。
[0062] 硫酸銅取決于預期目的適當地選擇而沒有任何限制，且其實例包括硫酸銅無水 物、和硫酸銅水合物。硫酸銅水合物的實例包括硫酸銅九水合物。
[0063] 氯化銅取決于預期目的適當地選擇而沒有任何限制，且其實例包括氯化銅水合 物。氯化銅水合物的實例包括氯化銅四水合物。
[0064] 運些銅化合物可被合成用于使用，或者選自商業產品。 W65] <儀化合物〉