CN102763222A - 场效应晶体管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明利用简易的工艺来实现薄膜晶体管中的金属氧化物膜的形成。在具有栅电极、源电极、漏电极、沟道层及栅绝缘层的场效应晶体管的制造方法中，使用如下的含有金属盐的组合物来进行所述沟道层的形成，即，包含：金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸、有机溶剂、以及水，多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5以上4.0以下。

Description

场效应晶体管及其制造方法
技术领域
本发明涉及场效应晶体管及其制造方法。更具体来说，本发明涉及可以作为TFT使用的场效应晶体管及其制造方法。
背景技术
随着信息终端的普及，作为电脑用的显示器对平板显示器的需求逐渐提高。平板显示器中，一般来说，使用液晶、有机EL(有机电致发光)、利用了电泳等的元件来形成显示媒介。这样的显示媒介中为了确保画面亮度的均匀性或画面改写速度等，作为图像驱动元件使用有源驱动元件(例如TFT元件等场效应晶体管)的技术成为主流。TFT是“Thin FilmTransistor”的简称，也被称作薄膜晶体管。例如在普通的电脑显示器中在基板上形成TFT元件，密封有液晶、有机EL元件等。
这里，TFT元件中虽然主要使用a-Si(无定形硅)等半导体是主流，然而由于a-Si的迁移率不高，为0.5左右，因此逐渐难以应对显示器的大面积化·高速驱动化的潮流。
在此种状况下，作为高特性且能够比较简便地制作的半导体，氧化物半导体受到关注。作为现在的金属氧化物膜的制造方法，有溅射法或者ALD法之类的真空工艺或溶液法等，然而作为氧化物半导体的制造方法使用溅射法成为主流。
在先技术文献
专利文献1：国际公开(WO)第2009/081862号公报
专利文献2：日本特开2003-183009号公报
发明内容
发明所要解决的课题
对于金属氧化物膜的制造来说，只要可以利用前驱体溶液的涂布·印刷等形成薄膜，就不需要使用溅射或PECVD(等离子体CVD)之类的昂贵的真空装置，可以实现简易的加工过程。也就是说，可以低成本地制作大面积的薄膜晶体管。
在这一点上，虽然存在有被认为比较简易的溶液法，然而只能利用醇盐或醋酸盐等特定的金属盐来实现。另外，此种溶液法无法形成致密、均匀且平坦的膜，由此，不能说适于高特性的薄膜晶体管的形成。
本发明是鉴于上述事情而完成的。也就是说，本申请发明的主要的目的在于，提供在薄膜晶体管等场效应晶体管的膜形成·层形成的方面合适的制造方法，另外，还与之相伴地提供高性能的场效应晶体管。
解决课题的手段
为了解决上述问题，本发明中，提供一种场效应晶体管的制造方法，是具有栅电极、源电极、漏电极、沟道层及栅绝缘层的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
使用含有金属盐的组合物来形成沟道层，所述含有金属盐的组合物包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸、有机溶剂、以及水，且多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5以上并且为4.0以下。
本发明的特征之一是，在场效应晶体管的沟道层形成中，使用“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂及水的含有金属盐的组合物”。
本说明书中所说的“场效应晶体管”，是指利用来自栅电极的电场控制电流通路(沟道)的电导的晶体管。如果要例示出1种该场效应晶体管，可以举出薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)。
在某个合适的方式中，含有金属盐的组合物中所含的金属盐是选自Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、W、Fe、Ni、Cu、Ag、Zn、Al、Ga、In、Sn及Sb中的至少1种以上的盐。该金属盐的形态可以是选自硝酸盐、硫酸盐、羧酸盐、卤化物、醇盐及乙酰丙酮盐中的至少1种以上的盐形态。
优选含有金属盐的组合物中所含的金属盐是至少包含Zn的盐。该情况下，优选含有金属盐的组合物中所含的金属盐还包含选自In及Ga中的至少1种以上的金属的盐。
在其他的某个合适的方式中，含有金属盐的组合物中所含的多元羧酸是选自马来酸、柠糠酸、邻苯二甲酸及偏苯三酸中的至少1种以上。
“水”在含有金属盐的组合物中以何种形态含有都可以，例如可以是有机溶剂包含水，或者也可以作为金属盐的水合物包含水。此种水成分优选以组合物整体基准计以0.05重量％以上的比例含有。
本发明的制造方法可以具有以下的工序(i)～(iv)：
(i)在基板上形成栅电极的工序；
(ii)覆盖栅电极地在基板上形成栅绝缘层的工序；
(iii)向栅绝缘层上供给含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层，将该沟道前驱体层加热处理而形成沟道层的工序；以及
(iv)与沟道层接触地形成源电极及漏电极的工序。
另外，在其他的合适的方式中，本发明的制造方法可以具有以下的工序(i)’～(vi)’：
(i)’准备金属箔的工序；
(ii)’在金属箔上形成栅绝缘层的工序；
(iii)’向栅绝缘层上供给含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层，将沟道前驱体层加热处理而形成沟道层的工序；
(iv)’与沟道层接触地形成源电极及漏电极的工序；
(v)’以覆盖沟道层、源电极及漏电极的方式形成密封层的工序；以及
(vi)’蚀刻金属箔而形成栅电极的工序。
本发明的制造方法中，对于栅绝缘层的形成也可以使用含有金属盐的组合物。该情况下，栅绝缘层形成中所用的含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选为选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta、Al及Si中的至少1种以上的金属的盐。
另外，本发明的制造方法中，对于源电极和/或漏电极的形成也可以使用含有金属盐的组合物。该情况下，源·漏电极形成中所用的含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选为“导电性金属的盐”。
本发明中，还提供可以利用上述制造方法得到的场效应晶体管。该本发明的场效应晶体管的特征在于，
具有：
沟道层、
栅电极、
至少位于沟道层与栅电极之间的栅绝缘层、以及
与沟道层相接地配置的源电极及漏电极，
沟道层包含金属氧化物，该金属氧化物是由上述的含有金属盐的组合物形成的氧化物。
本发明的场效应晶体管的特征之一是，沟道层由起源于“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”的金属氧化物形成。本发明的场效应晶体管可以是薄膜晶体管。
本说明书中所说的“至少位于沟道层与栅电极之间的栅绝缘层”实质上是指，栅绝缘膜的至少一部分存在于沟道层与栅电极之间的形态(参照图1)。
在某个合适的方式中，沟道层的表面的算术平均粗糙度Ra为10nm以下，优选为0.5nm以下，更优选为0.15nm以下。即，沟道层的表面(图面中的上侧表面)的算术平均粗糙度Ra为0(除去0)～10nm，优选为0(除去0)～0.5nm，更优选为0(除去0)～0.15nm，由此，沟道层实质上是平坦的。这里，本说明书中所说的“算术平均粗糙度(Ra)”实质上是指如下的值，即，从如图26所示的粗糙度曲线(在本发明中称作“沟道层的表面的剖面形状轮廓”)中沿其平均线的方向抽取基准长度L，将从该抽取部分的平均线到测定曲线的偏差的绝对值相加，将所得的值加以平均化而得的值。
在其他的某个合适的方式中，沟道层的金属氧化物是无定形氧化物。另外，虽然终究还要依赖于原料组合物的金属盐，然而沟道层的金属氧化物是包含Zn的金属氧化物。在金属氧化物包含Zn的情况下，优选金属氧化物还包含选自In及Ga中的至少1种以上的金属。另外，该情况下，作为金属氧化物膜的沟道层优选具有4.0～5.5g/cm3的密度，由此，沟道层就构成了致密的膜。
在其他的某个合适的方式中，栅绝缘层包含金属氧化物，该金属氧化物是由栅绝缘层形成用的含有金属盐的组合物形成的氧化物。也就是说，栅绝缘层由起源于“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”的金属氧化物构成。该情况下，栅绝缘层的金属氧化物优选为选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta及Al中的至少1种以上的金属的氧化物。
在其他的某个合适的方式中，源电极和/或漏电极包含导电性金属氧化物。该导电性金属氧化物是由源·漏电极形成用的含有金属盐的组合物形成的氧化物。也就是说，源电极和/或漏电极由起源于“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”的导电性金属氧化物构成。
发明的效果
依照本发明的场效应晶体管的制造方法，可以通过涂布·印刷原料后加热处理而得到薄膜状的沟道层。由此，就可以利用简便的加工过程来制作场效应晶体管(特别是可以用更为简便的加工过程来制作大面积的晶体管)，因此生产性提高而带来低成本化。
特别是在本发明中，由于所用的含有金属盐的组合物，可以获得实质上致密、均匀且平坦的沟道层。这样，在场效应晶体管中在宽广的面积上形成的多个晶体管间的不均变小，从而起到可以获得稳定而高特性的TFT的效果。
另外，如果同样地使用含有金属盐的组合物，则还可以获得实质上致密、均匀且平坦的栅绝缘层。这样，就会起到在场效应晶体管中可以遍及宽广的面积地获得具有高迁移率和动作耐压、可靠性的元件的效果。
此外如果同样地使用含有金属盐的组合物，则还可以获得实质上致密、均匀且平坦的源电极和/或漏电极。这样，场效应晶体管中与电极的接触电阻就会变低，从而起到可以遍及宽广的面积地获得具有高迁移率的元件的效果。
附图说明
图1(Fig.1)是表示本发明的第一实施方式的薄膜晶体管的结构的剖面图。
图2(Fig.2)是表示本发明的第一实施方式的薄膜晶体管的制造工序的工序剖面图。
图3(Fig.3)是表示本发明的第一实施方式的薄膜晶体管的另外的制造工序的工序剖面图。
图4(Fig.4)是表示本发明的第二实施方式的薄膜晶体管的制造工序的工序剖面图。
图5(Fig.5)是表示本发明的第三实施方式的薄膜晶体管的制造工序的工序剖面图。
图6(Fig.6)是表示本发明的第四实施方式的薄膜晶体管的结构的剖面图。
图7(Fig.7)是表示本发明的第四实施方式的薄膜晶体管的制造工序的工序剖面图。
图8(Fig.8)是表示本发明的第五实施方式的薄膜晶体管的结构的剖面图。
图9(Fig.9)是表示本发明的第五实施方式的薄膜晶体管的制造工序的工序剖面图。
图10(Fig.10)是表示图像显示装置的整体外观的外观立体图。
图11(Fig.11)是表示本发明的变更方式的薄膜晶体管的结构的剖面图。
图12(Fig.12)是表示本发明的变更方式的薄膜晶体管的结构的剖面图。
图13(Fig.13)是表示本发明的变更方式的薄膜晶体管的结构的剖面图。
图14(Fig.14)是实施例1的一次加热后的基板表面的SEM照片。
图15(Fig.15)是比较例1的一次加热后的基板表面的SEM照片。
图16(Fig.16)是比较例4的一次加热后的基板表面的SEM照片。
图17(Fig.17)是比较例5的一次加热后的基板表面的SEM照片。
图18(Fig.18)是实施例1的二次加热后的基板表面的SEM照片。
图19(Fig.19)是比较例1的二次加热后的基板表面的SEM照片。
图20(Fig.20)是比较例4的二次加热后的基板表面的SEM照片。
图21(Fig.21)是比较例5的二次加热后的基板表面的SEM照片。
图22(Fig.22)是比较例14的基板表面的SEM照片。
图23(Fig.23)是比较例15的基板表面的SEM照片。
图24(Fig.24)是X射线反射率测定结果的曲线图。
图25(Fig.25)是借助AFM的膜表面观察的结果。
图26(Fig.26)是算术平均粗糙度Ra的说明图。
图27(Fig.27)是晶体管特性的确认试验的说明图。
图28(Fig.28)是晶体管特性的确认试验的结果的曲线图。
图29(Fig.29)是表示场效应晶体管的产品应用例(电视机图像显示部)的示意图。
图30(Fig.30)是表示场效应晶体管的产品应用例(携带电话的图像显示部)的示意图。
图31(Fig.31)是表示场效应晶体管的产品应用例(移动个人电脑或笔记本个人电脑的图像显示部)的示意图。
图32(Fig.32)是表示场效应晶体管的产品应用例(数码相机的图像显示部)的示意图。
图33(Fig.33)是表示场效应晶体管的产品应用例(摄像机的图像显示部)的示意图。
图34(Fig.34)是表示场效应晶体管的产品应用例(电子纸的图像显示部)的示意图。
图中，参照编号表示以下的要素：10沟道层，11沟道前驱体层，12金属氧化物膜，20栅电极，30栅绝缘层(栅绝缘膜)，31栅绝缘前驱体层，40源电极，41、51源电极·漏电极的前驱体层，50漏电极，60基板，70密封层，80a、80b取出电极，90金属箔，100场效应晶体管(例如薄膜晶体管)，1000图像显示装置，1100TFT部，1200、1300驱动器部，1400EL部
具体实施方式
下面，在参照附图的同时，对本发明的场效应晶体管的制造方法进行说明。另外，以附加于该制造方法的说明中的形式对场效应晶体管也进行说明。
《含有金属盐的组合物》
本发明的制造方法是具有栅电极20、源电极40、漏电极50、沟道层10及栅绝缘层30的场效应晶体管100的制造方法(参照图1)。该本发明的制造方法中，其特征之一是，在场效应晶体管的沟道层形成之时，使用“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”。
本发明的制造方法中，不仅是在沟道层的形成中，在场效应晶体管的栅绝缘层或源电极·漏电极的形成中，也可以使用此种含有金属盐的组合物。无论怎样，本发明的制造方法为了形成构成场效应晶体管的层或膜，都使用了“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”。虽然以下的说明中主要对沟道层形成用的含有金属盐的组合物进行说明，然而只要没有附加特别的说明，则该说明内容对于栅绝缘层用及源·漏电极形成用的含有金属盐的组合物也同样适用。
本申请发明人等发现，在使用了不具有顺式结构部位的多元羧酸的情况下，所得的金属氧化物薄膜的均匀性、平坦性等降低，因此顺式结构部位是必需的。如果多元羧酸相对于金属盐的添加量过少，则金属氧化物薄膜的均匀性降低，反过来说如果过多，则在烧成时膜中的有机部分就会过多，因此膜的均匀性会降低。由此，多元羧酸相对于金属盐的摩尔比优选设为0.5以上并且4.0以下，更优选为0.8以上并且2.0以下。
多元羧酸只要是具有顺式结构部位，则无论使用哪种羧酸都可以。例如，多元羧酸可以是选自马来酸、柠糠酸、邻苯二甲酸及偏苯三酸中的至少1种以上的羧酸。如果从分解温度低、可以形成更为致密、均匀并且平坦的金属氧化物薄膜的方面来说，则作为多元羧酸优选马来酸。而且，多元羧酸中的C＝C键也可以是构成芳香族的碳-碳双键。
多元羧酸无论以何种形态使用都可以。例如，也可以将上述例示出的多元羧酸的酸酐、和包含水的溶剂并用，在溶剂中产生多元羧酸。
含有金属盐的组合物中所含的金属盐的种类可以根据成为对象的层或膜适当地变更。例如，沟道层的形成中所用的含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选选自Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)、Ba(钡)、Y(钇)、Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)、Nb(铌)、Ta(钽)、Cr(铬)、W(钨)、Fe(铁)、Ni(镍)、Cu(铜)、Ag(银)、Zn(锌)、Al(铝)、Ga(镓)、In(铟)、Sn(锡)及Sb(锑)中的至少1种以上的金属的盐。这是因为，这些金属盐的氧化物可以通过变为单体或复合氧化物而形成半导体。
尤其是对沟道层形成来说，含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选为至少包含Zn(锌)的盐。该情况下，组合物优选还包含选自In(铟)及Ga(镓)中的至少1种以上的金属的盐。这是因为，这些金属盐的氧化物在迁移率、稳定性的方面对于场效应晶体管(例如薄膜晶体管)来说是合适的。
作为金属盐的盐形态，没有特别限制，例如可以是选自硝酸盐、硫酸盐、羧酸盐、卤化物、醇盐及乙酰丙酮盐中的至少1种以上的盐形态。
含有金属盐的组合物中的金属盐的含量(浓度)只要是金属盐自身溶解于溶剂中，就没有特别限制，可以根据所形成的金属氧化物薄膜(即，沟道层、栅绝缘层和/或源电极·漏电极)的厚度等适当地调整。例如，含有金属盐的组合物中的金属盐的含量(浓度)可以是约0.005mol/L以上并且约1mol/L以下的范围(室温下的组合物整体基准)。
尤其是对于沟道层形成来说，在使用含有包含Zn的盐、包含In的盐及包含Ga的盐的组合物的情况下，可以分别等摩尔地使用，例如可以是各0.01～0.5mol/L左右，优选为各0.05～0.15mol/L左右(如果举出一例则约0.1mol/L)的浓度(室温下的组合物整体基准)。
对于栅绝缘层的形成来说，含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选为选自Ba(钡)、Y(钇)、Zr(锆)、Hf(铪)、Ta(钽)及Al(铝)中的至少1种以上的金属的盐。虽然终究只是例示，然而在使用包含这些任意一种的金属的盐的组合物的情况下，金属盐浓度例如为0.05～1mol/L，优选为0.2～0.8mol/L左右(室温下的组合物整体基准)。
另外，对于源电极·漏电极的形成来说，含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选为导电性金属的盐。例如，优选为选自Zn(锌)、Al(铝)、In(铟)、Sn(锡)、Mo(钼)、Ir(铱)及Ru(钌)中的至少1种以上的金属的盐。在使用含有这些任意一种的金属的盐的组合物的情况下，金属盐浓度例如可以是0.05～1mol/L，优选为0.2～0.8mol/L左右(室温下的组合物整体基准)。
含有金属盐的组合物中所含的有机溶剂只要是可以稳定地溶解金属盐及多元羧酸的溶剂，就没有特别限制。例如，作为有机溶剂，可以是选自甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、3-甲氧基甲基丁醇(例如3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇)、N-甲基吡咯烷酮及萜品醇等中的至少1种以上的有机溶剂。此种有机溶剂的含量应当没有特别限制，然而例如可以是60～90重量％左右，优选为68～85重量％左右(组合物整体基准)。
在含有金属盐的组合物中含有水。这里，含有金属盐、多元羧酸、和有机溶剂的溶液优选作为该溶液的水分含量约为0.05重量％以上。此种水分含量以组合物整体为基准，更优选为1重量％～50重量％，进一步优选为5重量％～20重量％。
含有金属盐的组合物中所含的水的形态没有特别限制，无论是哪种形态都可以。例如，水可以是源于该组合物中所含的金属盐的水合物的水。或者也可以是含有金属盐的组合物中所含的有机溶剂自身含有水。无论是哪种形态，以组合物整体为基准的水分含量都优选为约0.05重量％以上。
《制造过程》
第一实施方式
下面，在参照图2(a)～(e)的同时，对图1中所示的薄膜晶体管(TFT)100的制造工序进行例示。
在薄膜晶体管100的制造时，首先，实施工序(i)。也就是说，如图2(a)所示，在基板60上形成栅电极20。
作为基板60的材质，可以举出玻璃、氧化铝、玻璃-氧化铝复合材料、硅、环氧树脂、聚酰亚胺树脂或不锈钢等。本实施方式作为基板60使用玻璃基板。基板60的厚度优选为约50μm～约1800μm的范围，更优选为约200μm～约800μm的范围(例如约700μm)。
栅电极20形成于基板上的给定的位置。作为栅电极20的材质，可以举出金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、钴(Co)、镁(Mg)、钙(Ca)、铂(Pt)、钼(Mo)、铁(Fe)和/或锌(Zn)等金属材料、或者氧化锡(SnO2)、氧化铟锡(ITO)、含有氟的氧化锡(FTO)、氧化钌(RuO2)、氧化铱(IrO2)、氧化铂(PtO2)等导电性氧化物等。栅电极的形成方法没有特别限制，可以采用常规的电极形成法。例如，可以利用印刷法·印刷工艺来形成栅电极，或者也可以利用真空蒸镀法、溅射法等来形成。作为本实施方式，通过用使用了掩模的溅射法将ITO成膜来形成栅电极。栅电极20的厚度优选为约10nm～约100nm的范围，更优选为约15nm～约50nm的范围(例如约30nm)。
接在工序(i)之后实施工序(ii)。也就是说，如图2(b)所示，覆盖栅电极20地在基板60上形成栅绝缘层30。
栅绝缘层30可以是树脂系或者无机绝缘物系的绝缘膜。作为树脂系的绝缘膜，例如可以举出由环氧树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、聚苯撑醚(PPE)树脂、聚苯醚树脂(PPO)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)树脂等构成的膜。另一方面，作为无机绝缘物系的绝缘膜，例如可以举出由钽氧化物(Ta2O5等)、铝氧化物(Al2O3等)、硅氧化物(SiO2等)、沸石氧化物(ZrO2等)、钛氧化物(TiO2等)、钇氧化物(Y2O3等)、镧氧化物(La2O3等)、铪氧化物(HfO2等)等金属氧化物、这些金属的氮化物等构成的膜。可以举出由钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钙(CaTiO3)等电介质构成的膜。
栅绝缘层30的形成也可以利用印刷法·印刷工艺来进行，或者也可以使用真空蒸镀法、溅射法等。在树脂系绝缘膜的形成的情况下，特别是可以通过将在介质中混合树脂材料而成的涂覆剂(也可以是含有感光剂的抗蚀剂)向被形成位置涂布后加以干燥，实施热处理而使之固化，来形成栅绝缘层30。另一方面，在无机绝缘物系的情况下，可以利用使用了掩模的薄膜形成法(溅射法等)等来形成栅绝缘层30。作为本实施方式，以溅射法形成钽氧化物膜(Ta2O5)而制成栅绝缘层30。栅绝缘层30的厚度优选为约0.1μm～约2μm的范围，更优选为约0.2μm～约1μm的范围(例如约0.3μm)。
接在工序(ii)之后实施工序(iii)。也就是说，在如图2(c)所示在栅绝缘层30上涂布含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层11后，对沟道前驱体层11进行加热处理而得到沟道层10(参照图2(d))。
含有金属盐的组合物的涂布方法没有特别限制。例如，作为含有金属盐的组合物的涂布方法可以使用喷涂、旋涂、丝网印刷、凹版涂布、棒涂、辊涂、模具涂布或喷墨等方法。这些涂布方法只要根据含有金属盐的组合物的粘度适当地选择即可，这样，就可以形成均匀的前驱体层厚度(即均匀的膜厚)。沟道前驱体层11的厚度优选为约30μm～约300μm的范围，更优选为约50μm～约150μm的范围(例如约70μm)。
通过利用沟道前驱体层11的加热处理将前驱体层加以烧成，就会由该前驱体层11形成沟道层10。该加热处理优选以一次加热工序和二次加热工序这2个阶段来进行。具体来说，作为一次加热工序在100℃以上并且250℃以下的温度条件下进行1～15分钟左右的沟道前驱体11的干燥处理后，作为二次加热工序进行10～60分钟左右的400℃以上并且600℃以下(更优选为400℃以上并且500℃以下)的实质性的烧成处理。这是因为，如果不经过一次加热工序地进行400℃以上的加热处理，则所得的金属氧化物膜(即“沟道层”)很容易不均匀，易于产生斑状痕等。一旦产生此种“不均匀”，就无法稳定地获得薄膜晶体管的特性，从而损害实用价值。
一次加热工序的温度只要根据含有金属盐的组合物中所含的有机溶剂的种类适当地选择即可。但是，由于在含有金属盐的组合物中含有水分，因此从该观点考虑优选为100℃以上，由此一次加热工序的下限温度优选为100℃。另一方面，如果一次加热工序的温度高到必需程度以上，则一次加热工序后形成的中间氧化物膜就很难均匀，从该观点考虑，一次加热工序的上限温度优选为250℃。
二次加热工序的温度是促进金属氧化物膜的形成的温度。但是，如果二次加热工序的温度降低到必需程度以上，则在金属氧化物膜中残渣变多，沟道层的半导体特性容易降低，因此从该观点考虑优选为400℃以上。也就是说，二次加热工序的下限温度优选为400℃。另一方面，对于二次加热工序的上限温度，只要根据基板60的耐热温度、金属氧化物膜的性质适当地决定即可。例如在作为基板使用玻璃基板的情况下，500℃左右可以成为二次加热工序的上限温度。另外，即使在使用耐热性高的基板的情况下，如果超过600℃，则金属氧化物膜(例如In-Ga-Zn系无定形金属氧化物膜等)就可能结晶化而使可靠性降低，因此从该观点考虑二次加热工序的上限温度优选为600℃。
工序(iii)的加热处理时的压力条件没有特别限制。例如，该压力条件可以是大气压条件下。
作为加热机构，例如可以使用加热炉。通过向加热炉内供给“具备栅电极20、栅绝缘层30及沟道前驱体层11的基板60”，就可以将沟道前驱体层整体性地加热处理。
利用工序(iii)的加热处理最终得到的沟道层10的厚度优选为约8nm～约50nm的范围，更优选为约10nm～约30nm的范围(例如约15nm)。
而且，工序(iii)中的沟道前驱体层的加热处理除了如上所述的烧成以外，还可以是借助激光照射的烧成。
接在工序(iii)之后实施工序(iv)。也就是说，如图2(e)所示地与沟道层10相接地形成源电极40及漏电极50。作为源电极·漏电极的材料，优选具有良好的导电性的金属，例如可以使用铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、不锈钢(S U S)等。源电极40及漏电极50的形成也没有特别限制，可以采用常规的电极形成法。即，可以利用印刷法·印刷工艺进行源电极及漏电极的形成，或者也可以使用真空蒸镀法、溅射法等。作为本实施方式，通过实施真空蒸镀法，可以形成铝电极而得到源电极·漏电极。源电极40及漏电极50的各厚度优选为约0.02μm～约10μm的范围，更优选为约0.03μm～约1μm的范围(例如约0.1μm)。
在源电极·漏电极的形成后，根据需要进行沟道层的密封工序或配线层的形成等。
通过经过如上所述的工序(i)～(iv)，可以得到如图2(e)或者图1所示的薄膜晶体管100。此种制造过程中，可以比以往的涂布法更为均匀、致密并且平坦地形成构成沟道层10的“由金属氧化物构成的半导体膜”。也就是说，可以在沟道形成中不使用昂贵的真空装置等地以低成本得到高性能的薄膜晶体管。
所得的薄膜晶体管100如图1所示，具有沟道层10、栅电极20、至少位于沟道层10与栅电极20之间的栅绝缘层30、以及与沟道层10相接地配置的源电极40及漏电极50。薄膜晶体管100中，沟道层10由金属氧化物构成，该金属氧化物是由上述的含有金属盐的组合物形成的氧化物。特别是由于由上述的含有金属盐的组合物形成，沟道层10具有实质上均匀并且致密、表面平坦的薄膜形态。另外，优选沟道层10的金属氧化物为无定形氧化物。此外，优选沟道层10的载流子迁移率小于1018cm-3(其结果是，关断电流变大，是合适的晶体管)。
例如，在使用含有至少包含Zn(锌)的盐的含有金属盐的组合物形成沟道层的情况下，所得的沟道层10具有由包含Zn的金属氧化物构成的膜形态。另外，在使用除了包含Zn的盐以外还含有选自In(铟)及Ga(镓)中的至少1种以上的金属的盐的含有金属盐的组合物形成沟道层的情况下，所得的沟道层10具有由除了Zn以外还包含In和/或Ga的金属氧化物构成的膜形态。这里特别是在沟道层具有由包含Zn、In及Ga的金属氧化物形成的膜形态的情况下，沟道层10的密度可以为4.0～5.5g/cm3左右，例如可以为4.3～4.8g/cm3左右(膜厚为10nm～40nm左右)。
第一实施方式的变更方式
下面，参照图3(a)～(e)，对第一实施方式的薄膜晶体管的制造方法说明变更方式。而且，对于与上述的制造过程相同的方面省略说明。
首先，如图3(a)所示，在基板60上形成栅电极20及栅绝缘层30。
然后，如图3(b)所示，遍布栅绝缘层30的大致整体地涂布含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层11。接下来，对沟道前驱体层11进行加热处理，由该前驱体层11形成金属氧化物膜12(参照图3(c))。
然后，如图3(d)所示，将金属氧化物膜12局部地除去，在与栅电极20相对的位置形成沟道层10。该金属氧化物膜的局部的除去例如可以利用干式蚀刻或湿式蚀刻来实施。
最后，如图3(e)所示，通过与沟道层10相接地形成源电极40及漏电极50而完成薄膜晶体管100。
第二实施方式
参照图4(a)～(e)，对第二实施方式的薄膜晶体管的制造方法进行说明。本实施方式是不仅对于沟道层的形成、而且对于栅绝缘层的形成也使用含有金属盐的组合物的方式。对于与上述的制造过程相同的方面省略说明。
首先，如图4(a)所示，在基板60上形成栅电极20后，涂布栅绝缘层用的含有金属盐的组合物而形成栅绝缘前驱体层31。这里，所用的栅绝缘层用的含有金属盐的组合物是“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”。栅绝缘层用的含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选为选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta、Al及Si中的至少1种以上的金属的盐。这是因为，此种金属的氧化物由于具有高绝缘性及介电常数，因此在这一点上适于用作栅绝缘膜。作为本实施方式，使用包含Al的金属盐。
然后，对栅绝缘前驱体层31进行加热处理，由该前驱体层形成栅绝缘层30(参照图4(b))。该加热处理也与上述的沟道层形成相同，优选以一次加热工序和二次加热工序这2个阶段来进行。即，优选作为一次加热工序在100℃以上并且250℃以下的温度条件下进行1～15分钟左右的栅绝缘前驱体层31的干燥处理后，作为该二次加热工序进行10～60分钟左右的400℃以上并且600℃以下(更优选为400℃以上并且500℃以下)的烧成处理。
在栅绝缘层的形成后，如图4(c)所示在栅绝缘层30上涂布含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层11后，对沟道前驱体层11进行加热处理而形成沟道层10(参照图4(d))。
最后，如图4(e)所示，通过与沟道层10相接地形成源电极40及漏电极50而完成薄膜晶体管100(在源电极·漏电极的形成后，根据需要可以进行沟道层的密封工序或配线层的形成等)。
此种薄膜晶体管100中，由于上述金属盐的原因，栅绝缘膜30由选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta、Al及Si中的至少1种以上的金属的氧化物膜构成。
本实施方式中，由于不仅是沟道层10，栅绝缘层30也可以同样地利用简便的手法来制作，因此可以以更低的成本来制作大面积的薄膜晶体管。
第三实施方式
参照图5(a)～(e)，对第三实施方式的薄膜晶体管的制造方法进行说明。本实施方式是不仅对于沟道层、而且对于源电极·漏电极的形成也使用含有金属盐的组合物的方式。对于与上述的制造过程相同的方面省略说明。
图5(a)～(c)是相当于图2(a)～(d)的形态。也就是说，首先如图5(a)所示，在基板60上形成栅电极20及栅绝缘层30。然后，如图5(b)所示在栅绝缘层30上涂布含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层11后，对沟道前驱体层11进行加热处理而形成如图5(c)所示的沟道层10。
接下来，与沟道层10相接地涂布源电极·漏电极形成用的含有金属盐的组合物而形成源电极·漏电极的前驱体层41、51(参照图5(d))。这里，所用的源·漏电极形成用的含有金属盐的组合物是“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”。源·漏电极形成用的含有金属盐的组合物中所含的金属盐优选为选自Zn、Al、In、Sn、Mo、Ir及Ru中的至少1种以上的金属的盐。这是因为，此种金属的单体或复合氧化物可以形成导电体，因此在这一点上适于用作源电极·漏电极。作为本实施方式，使用包含In的金属盐及包含Sn的金属盐。
然后，对源电极·漏电极的前驱体层41、51进行加热处理，由该前驱体层形成源电极40及漏电极50(参照图5(e))。这里的加热处理也与上述的沟道层形成相同，优选以一次加热工序和二次加热工序这2个阶段来进行。即，作为一次加热工序在100℃以上并且250℃以下的温度条件下进行1～15分钟左右的源电极·漏电极的前驱体层41、51的干燥处理后，作为该二次加热工序进行10～60分钟左右的400℃以上并且600℃以下(更优选为400℃以上并且500℃以下)的烧成处理。
在源电极·漏电极的形成后，根据需要，可以进行沟道层的密封工序或配线层的形成等。通过经过如上所述的工序，就可以得到薄膜晶体管100。
此种薄膜晶体管100中，由于上述金属盐的原因，源电极·漏电极40、50是由选自Zn、Al、In、Sn、Mo、Ir及Ru中的至少1种以上的金属的氧化物膜构成。
本实施方式中，由于不仅是沟道层，而且源电极·漏电极40、50也可以利用简便的手法来制作，因此可以以更低的成本来制作大面积的薄膜晶体管。
第四实施方式
然后，在参照图7(a)～(f)的同时，对如图6所示的薄膜晶体管(TFT)100的制造过程进行例示。该制造过程相当于[发明内容]中说明过的工序(i)’～(vi)’。对于与上述的制造过程相同的方面省略说明。
首先，作为工序(i)’准备金属箔90，然后，作为工序(ii)’在金属箔90上形成栅绝缘层30(参照图7(a))。
金属箔90作为支承栅绝缘层30、沟道层10的构件发挥作用，最终被作为电极材料利用。由此，作为构成金属箔90的金属，优选具有导电性并且熔点比较高的金属。例如，作为构成金属箔90的金属，可以使用铜(Cu、融点：1083℃)、镍(Ni、融点：1453℃)、铝(Al、融点：660℃)、不锈钢(SUS)。
栅绝缘层30可以利用与实施方式1或2相同的手法来形成。也就是说，可以利用使用了掩模的薄膜形成法(溅射法等)等来形成栅绝缘层30，或者也可以利用栅绝缘层用的含有金属盐的组合物的涂布·加热处理来形成栅绝缘层30。
接在工序(ii)’之后实施工序(iii)’。也就是说，如图7(b)所示地在栅绝缘层30上涂布含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层11后，对沟道前驱体层11进行加热处理而形成沟道层10(参照图7(c))。更具体来说，实施“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”的涂布及加热处理而形成沟道层10。
接下来实施工序(iv)’。也就是说，如图7(d)所示，形成源电极40及漏电极50，使得其两端与沟道层10和金属箔90相接。作为该源电极40及漏电极50的形成方法，可以利用与实施方式1或3相同的手法来形成。也就是说，可以利用真空蒸镀法或溅射法等来形成源电极·漏电极，或者也可以利用源·漏电极用的含有金属盐的组合物的涂布·加热处理来形成源电极·漏电极。
然后，实施工序(v)’。也就是说，以覆盖沟道层10、源电极40及漏电极50的方式形成密封层70(参照图7(e))。作为构成密封层70的材料，优选在固化后具有挠曲性的树脂材料。作为此种树脂材料，例如可以举出环氧树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、聚苯醚(PPE)树脂、它们的复合物等。这些树脂材料在挠曲性、尺寸稳定性等性质方面优异，对所得的薄膜晶体管赋予柔性，从这一点上考虑优选。
密封层70的形成方法没有特别限定，然而例如可以采用将未固化的液状树脂利用旋涂等涂布的方法、将未固化的树脂制成薄膜状而贴合在金属箔90的上面的方法、在薄膜状的密封层70的表面涂布粘接性材料并夹隔着该粘接性材料贴合在金属箔90的上面的方法等。在此种贴合之时，可以适当地采用利用辊压层压、真空层压、热冲压等一边加热一边加压的手法等。
最后，实施工序(vi)’。也就是说，如图7(f)所示，通过蚀刻作为支承体发挥作用的金属箔90，而形成栅电极20及取出电极80a、80b。金属箔90的蚀刻没有特别限制，可以利用常规的方法(例如使用了光刻的蚀刻等)来进行。
通过经过如上所述的工序(i)’～(vi)’，就可以得到如图6或图7(f)所示的薄膜晶体管100。即使是此种制造过程，也可以比以往的涂布法更为致密、均匀并且平坦地形成构成沟道层10的“由金属氧化物构成的半导体膜”，由此就可以在沟道形成中不使用昂贵的真空装置等地以低成本获得高性能的薄膜晶体管。另外，根据本实施方式的制造方法，由于晶体管100的支承体是呈现出挠曲性的树脂密封层70，因此可以比较简便地得到具备柔性的薄膜晶体管。此外，根据本实施方式的制造方法，在以金属箔90作为支承体而在其上面形成栅绝缘膜30、沟道层10、源电极40及漏电极50后，在金属箔90上形成密封层70，因此不仅是沟道层10，直到栅绝缘膜30、源电极40及漏电极50的制作，都可以利用比密封树脂的耐热温度更高的烧成过程来执行。
所得的薄膜晶体管100如图6所示，具有栅电极20、沟道层10、栅绝缘层30、源电极40、漏电极50、密封层70、取出电极80a、80b。具体来说，设有通过蚀刻金属箔而形成的栅电极20及取出电极80a、80b、沟道层10、形成于它们之间的栅绝缘膜30、与沟道层10及取出电极80a、80b分别相接的源电极40及漏电极50、将沟道层10和源电极40及漏电极50密封的密封层70。由于栅电极20及取出电极80a、80b由相同的金属箔形成，因此如图所示，位于彼此相同的平面上。源电极40、漏电极50将其一端延伸到沟道层10及栅绝缘层30的外缘的外侧，将沟道层10与取出电极80a、80b相互电连接。
而且，虽然未图示，然而在沟道层10上，也可以形成至少将沟道层10密封的另外的保护层。如果有此种保护层，则可以防止由密封工序造成的沟道层的损伤，带来背沟道的进一步的稳定化，因此可以更为合适地实现晶体管特性的提高和稳定。作为该保护层的材质，例如可以使用氟树脂、聚酰亚胺树脂之类的热固化性树脂、SiO2、Al2O3等氧化物或SiN等氮化物。
第五实施方式
在参照图9(a)～(f)的同时，对如图8所示的薄膜晶体管(TFT)100的制造过程进行例示。对于与上述的制造过程相同的方面省略说明。
首先，如图9(a)所示，准备金属箔90，在其上形成栅绝缘层30。可以利用使用了掩模的薄膜形成法(溅射法等)等来形成栅绝缘层30，或者也可以利用栅绝缘层用的含有金属盐的组合物的涂布·加热处理来形成栅绝缘层30。
然后，如图9(b)所示，形成源电极40及漏电极50，使得其两端与沟道层10及金属箔90相接。可以利用真空蒸镀法、溅射法等来形成源电极·漏电极，或者也可以利用源电极·漏电极用的含有金属盐的组合物的涂布及加热处理来形成源·漏电极。
然后，如图9(c)所示，将“包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸(多元羧酸相对于金属盐的摩尔比为0.5～4.0)、有机溶剂以及水的含有金属盐的组合物”与源电极40及漏电极50相接地涂布于栅绝缘层30上，形成沟道前驱体层11。此后，通过对沟道前驱体层11进行加热处理，而由该前驱体层11形成沟道层10(参照图9(d))。
然后，如图9(e)所示，以覆盖沟道层10、栅绝缘层30、源电极40及漏电极50的方式在金属箔90的上面形成密封层70。该密封层70可以利用与实施方式4相同的手法来形成。
最后，如图9(f)所示，通过蚀刻作为支承体发挥作用的金属箔90，形成栅电极20及取出电极80a、80b而完成薄膜晶体管100。
所得的薄膜晶体管100如图8所示，具有栅电极20、沟道层10、栅绝缘层30、源电极40、漏电极50、密封层70、取出电极80a、80b。更具体来说，设有通过蚀刻金属箔而形成的栅电极20及取出电极80a、80b、沟道层10、形成于它们之间的栅绝缘膜30、与沟道层10及取出电极80a、80b分别相接的源电极40及漏电极50、将沟道层10及源电极·漏电极40、50密封的密封层70。
《图像显示装置》
图10中表示图像显示装置1000的一例。图10中，表示出图像显示装置1000的整体的外观。
图像显示装置1000例如为有机EL显示器。如图所示，图像显示装置1000由TFT部1100、驱动器部(1200、1300)、和EL部1400构成，在TFT部1100的各像素中包含上述实施方式1～5的薄膜晶体管100。
具体来说，薄膜晶体管100形成于EL部1400所具备的有机EL元件的下面，具备薄膜晶体管100的驱动用TFT元件的漏电极50与有机EL元件连接。而且，在有机EL元件上，形成有透明电极。此外，在其上还形成有保护膜(例如PET、PEN等树脂薄膜)。
虽然以上对本发明的实施方式进行了说明，然而本领域技术人员应当很容易地理解，本发明并不限定于此，可以进行各种改变。
例如，本发明的薄膜晶体管能够以各种形态来实现。如果要例示，则可以举出如图11～13所示的形态的薄膜晶体管100。
●图11所示的薄膜晶体管100中，在基板60上形成有源电极40及漏电极50，在源电极40与漏电极50之间与之分别相接地形成沟道层10。以覆盖沟道层11及源电极·漏电极40、50的方式形成栅绝缘层30。在栅绝缘层30上与沟道层10相对的位置形成有栅电极20。沟道层10、栅绝缘层30、源电极40及漏电极50可以利用上述实施方式1～3等中说明的方法来形成。
●图12所示的薄膜晶体管100中，在基板60上依次形成栅电极20及栅绝缘膜30。在栅绝缘膜30上形成有源电极40及漏电极50，沟道层10与源电极40及漏电极50相地形成于栅绝缘膜30上的与栅电极20相对的位置。沟道层10、栅绝缘层30、源电极40及漏电极50可以利用上述实施方式1～3等中说明的方法来形成。
●图13所示的薄膜晶体管100中，在基板60上形成有沟道层10，在其上与沟道层10相接地形成源电极40及漏电极50。以覆盖沟道层11及源电极·漏电极40、50的方式形成栅绝缘层30。在栅绝缘层30上的与沟道层10相对的位置形成栅电极20。沟道层10、栅绝缘层30、源电极40及漏电极50可以利用上述实施方式1～3等中说明的方法来形成。
最后，对本发明具有下述的方式的内容进行明确地叙述。
第一方式：一种场效应晶体管的制造方法，是具有栅电极、源电极、漏电极、沟道层及栅绝缘层的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
使用如下的含有金属盐的组合物来形成所述沟道层，即，包含：金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸、有机溶剂、以及水，所述多元羧酸相对于所述金属盐的摩尔比为0.5以上并且4.0以下。
第二方式：在上述第一方式中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，所述多元羧酸是选自马来酸、柠糠酸、邻苯二甲酸及偏苯三酸中的1种以上。
第三方式：在上述第一方式或第二方式中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，所述水来源于所述金属盐的水合物。
第四方式：在上述第一方式～第三方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是选自Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、W、Fe、Ni、Cu、Ag、Zn、Al、Ga、In、Sn及Sb中的1种以上的盐。
第五方式：在上述第一方式～第四方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是至少包含Zn的金属的盐。
第六方式：在上述第五方式中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐还包含选自In及Ga中的1种以上的金属的盐。
第七方式：在上述第一方式～第六方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，所述金属盐是选自硝酸盐、硫酸盐、羧酸盐、卤化物、醇盐及乙酰丙酮盐中的1种以上。
第八方式：在上述第一方式～第七方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，包括：
(i)在基板上形成栅电极的工序；
(ii)覆盖所述栅电极地在所述基板上形成所述栅绝缘层的工序；
(iii)向所述栅绝缘层上供给所述含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层，对该沟道前驱体层进行加热处理而形成所述沟道层的工序、以及
(iv)与所述沟道层相接地形成所述源电极及所述漏电极的工序。
第九方式：在上述第一方式～第七方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，包括：
(i)’准备金属箔的工序；
(ii)’在所述金属箔上形成所述栅绝缘层的工序；
(iii)’向所述栅绝缘层上供给所述含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层，对该沟道前驱体层进行加热处理而形成所述沟道层的工序；
(iv)’与所述沟道层相接地形成所述源电极及所述漏电极的工序、
(v)’以覆盖所述沟道层、所述源电极及所述漏电极的方式形成密封层的工序、以及
(vi)’蚀刻所述金属箔而形成所述栅电极的工序。
第十方式：在上述第一方式～第九方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，
对于所述栅绝缘层的形成也使用所述含有金属盐的组合物，
所述栅绝缘层的形成中所用的所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta及Al中的1种以上的金属的盐。
第十一方式：在上述第一方式～第十方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管的制造方法，即，
对于所述源电极和/或所述漏电极的形成也使用所述含有金属盐的组合物，
所述源电极和/或所述漏电极的形成中所用的所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是导电性金属的盐。
第十二方式：一种场效应晶体管，是利用上述第一方式～第十一方式的任意一个的制造方法得到的场效应晶体管，其特征在于，
具有：
沟道层、
栅电极、
至少位于所述沟道层与所述栅电极之间的栅绝缘层、以及
与所述沟道层相接地配置的源电极及漏电极，
所述沟道层包含金属氧化物，该金属氧化物是由所述含有金属盐的组合物形成的氧化物。
第十三方式：在上述第十二方式中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述沟道层的表面的算术平均粗糙度Ra为10nm以下。
第十四方式：在从属于上述第五方式的上述第十二方式或第十三方式中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述金属氧化物是包含Zn的金属氧化物。
第十五方式：在从属于上述第六方式的上述第十四方式中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述金属氧化物是还包含选自In及Ga中的1种以上的金属的金属氧化物。
第十六方式：在上述第十四方式或第十五方式中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述金属氧化物具有4.0～5.5g/cm3的密度。
第十七方式：在上述第十二方式～第十六方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述金属氧化物是无定形氧化物。
第十八方式：在从属于上述第十方式的上述第十二方式～第十七方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述栅绝缘层含有金属氧化物，该金属氧化物是由所述栅绝缘层形成用的所述含有金属盐的组合物形成的氧化物，是选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta、Al及Si中的1种以上的金属的氧化物。
第十九方式：在从属于上述第十一方式的上述第十二方式～第十八方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述源电极和/或所述漏电极包含导电性金属氧化物，该导电性金属氧化物是由所述源电极和/或所述漏电极形成用的所述含有金属盐的组合物形成的氧化物。
第二十方式：在上述第十二方式～第十九方式的任意一个中具有如下特征的场效应晶体管，即，所述场效应晶体管是薄膜晶体管(TFT)。
实施例
《金属氧化物薄膜的特性确认试验》
(实施例1)
将硝酸锌六水合物0.8924g(0.003mol)、马来酸0.5221g(0.0045mol)、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB：产品名Sorfit Fine Grade、Kuraray株式会社制)7.96g混合，在超声波浴中进行10分钟～30分钟超声波处理，制备出金属盐的含量为0.3mol/L的溶液(含有金属盐的组合物)，确认了其性状。
然后，将所制备的溶液旋涂(2000rpm×30秒)在载物玻璃(玻璃基板)上后，在鼓风干燥炉中以150℃×10分钟进行一次加热，之后进行了形成于基板表面的金属复合体薄膜的外观观察。继而，在电马弗炉中以500℃×30分钟在空气中将基板进行二次加热(烧成)后，进行了形成于基板表面的金属氧化物薄膜的外观观察。而且，形成于基板表面的金属复合体薄膜及金属氧化物薄膜的膜厚为0.03μm以上并且0.05μm以下的范围。
(实施例2～46)
改变金属盐、多元羧酸、摩尔比、有机溶剂及水含量，进行与实施例1相同的操作。另外，在一次加热后及二次加热后进行基板表面的外观观察。将实施例1～46的组成及观察结果表示于表1中。
而且，在表1中，所谓摩尔比是指多元羧酸相对于金属盐的摩尔比。外观1是指一次加热后的金属复合体薄膜的外观，外观2是指二次加热后的金属氧化物薄膜的外观。裂纹是指二次加热后的金属氧化物薄膜中的裂纹的有无。另外，在实施例43～46中，使用了将2种金属硝酸盐加以等摩尔混合的材料。
另外，表1及后述的表2中的3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB)含有0.05重量％左右的水。
[表1]
Figure BDA00002036665900261
(比较例1～13)
作为金属盐使用硝酸锌，改变羧酸等的种类或使用量，进行了与实施例1相同的操作。另外，进行了与实施例1相同的观察。将其结果表示于表2中。而且，形成于基板表面的金属复合体薄膜及金属氧化物薄膜的膜厚为0.05μm以上并且1μm以下的范围。
[表2]
实施例1～46中，将具有-C(COOH)＝C(COOH)-的顺式结构的多元羧酸相对于金属盐以1.5倍的摩尔比混合而溶解于有机溶剂中，然而在任意一个实施例中溶液(含有金属盐的组合物)的性状都是透明的液体。由此，可以利用旋涂均匀地涂布于载物玻璃上。另外，在一次干燥后的基板上形成的金属复合体薄膜均匀且看不到白浊或裂纹。
另一方面，比较例7～9、11及12中，即使将金属盐和羧酸等与有机溶剂混合，也无法使之溶解，或者立即变为凝胶状而无法利用旋涂涂布于载物玻璃上。另外，它们以外的比较例中，虽然是透明的溶液，然而如果观察一次加热后的基板，则薄膜白浊、或在表面产生不均或裂纹。此种基板在二次加热后也是相同的状态。
<一次干燥后形成的金属复合体>
将硝酸锌六水合物0.8924g(0.003mol)、马来酸0.5221g(0.0045mol)、甲醇7g及水1g混合，通过在超声波浴中处理10分钟～30分钟而使之溶解。其后，通过将溶剂蒸发而得到淡白色的粉体。当将该粉体在150℃加热10分钟时，粉体的颜色即变为黄色～棕色。
当将该黄色～棕色的粉体溶于CDCl3溶液中，测定1H-NMR谱图时，没有出现峰。另一方面，当溶于D2O溶液中，同样地测定1H-NMR谱图时，即在化学位移的位置观测到峰，与仅为马来酸的NMR谱图相比发生了低磁场位移。
在残存有未与锌结合的马来酸的情况下，由于马来酸溶解于CDCl3溶液中，因此在将黄色～棕色的上述粉体溶于CDCl3溶液中的样品中应当观测到马来酸的NMR谱图。但是，由于没有观察到马来酸的NMR谱图，因此根据溶于D2O溶液中时的谱图的化学位移的状况来考虑，推测上述粉体是锌∶马来酸＝1∶1的络合物。
而且，对于将锌以外的2价的金属盐、和具有-C(COOH)＝C(COOH)-的顺式结构的马来酸以外的多元羧酸溶解于有机溶剂中的溶液，也进行了与上述相同的研究，结果观测到推测为金属∶马来酸＝1∶1的络合物的NMR谱图的化学位移。由此可以推定，在一次干燥工序后，在基板表面形成以下式表示的金属复合体的薄膜。而且，在下式中，M是2价金属。
[化1]
Figure BDA00002036665900281
<基板表面的电子显微镜照片>
将实施例1中制作的基板的、一次加热后的基板表面(旋涂有涂布液的面)的扫描型电子显微镜(SEM)照片表示于图14中。另外，将比较例1、4、5中制作的基板的、一次加热后的基板表面(旋涂有涂布液的面)的SEM照片分别表示于图15、16及17中。
实施例1的基板表面均匀，确认形成了致密的金属复合体薄膜。另一方面，对于比较例1的基板确认有凝聚体的形成，此外确认形成了致密度低的膜，对于比较例4的基板确认有凝聚体的形成，对于比较例5的基板确认有凝聚体的形成，未形成均匀、致密的膜。
另外，将实施例1中制作的基板的、二次加热后的基板表面(旋涂有涂布液的面)的扫描型电子显微镜(SEM)照片表示于图18中。另外，将比较例1、4、5中制作的基板的、二次加热后的基板表面(旋涂有涂布液的面)的SEM照片分别表示于图19、20及21中。
实施例1的基板表面均匀，确认形成了致密的金属氧化物薄膜。另一方面，比较例1、4、5的基板不均匀，可以看到很多裂纹，因而看不到作为形成有金属氧化物薄膜的基板的实用的价值。
<二次加热温度>
二次加热需要设为400℃以上的温度，上述实施例中设为500℃。二次加热的上限温度优选根据基板的耐热温度来决定。例如，如果是耐热温度比载物玻璃低的基板，则优选在接近400℃的温度下进行二次加热，反之如果是耐热温度比载物玻璃高的基板，则可以在接近基板的耐热温度的温度下进行二次加热。
<一次加热的效果>
(比较例14)
在将所制备的溶液旋涂在载物玻璃上后，没有在鼓风干燥炉中以150℃×10分钟进行加热，而是在电马弗炉中以500℃×30分钟在空气中将基板加热(烧成)，除此以外，全都进行与实施例1相同的操作，观察了形成于基板表面的金属氧化物薄膜的外观。即，在实施例1中省略一次加热而在基板上形成金属氧化物薄膜。
对比较例14的基板表面(旋涂有涂布液的面)进行了外观观察，结果虽然在一定程度上看到均匀性，但在整体上产生了斑状痕。由此，看不到作为形成有金属氧化物薄膜的基板的实用的价值。而且，将比较例14的薄膜表面的电子显微镜照片表示于图22中。根据SEM照片确认，产生了细小的裂纹。
根据实施例1与比较例14的比较可以确认，即使将相同的涂布液涂布于基板上，如果不是在给定的温度下依次进行一次加热及二次加热，也无法在基板上形成致密而均匀的金属氧化物薄膜。
<水含量的影响>
(比较例15)
除了将水含量设为0.03重量％以外，全都进行与实施例1相同的操作。另外，进行了与实施例1相同的外观观察及SEM照片拍摄。虽然观察外观的结果是，在一定程度上均匀，然而当观看SEM照片时，确认在整面产生了细小的裂纹。而且，将比较例15的基板表面(旋涂有涂布液的面)的SEM照片表示于图23中。
根据实施例1与比较例15的比较可以确认，如果在涂布液中不含有水分，则无法在基板上形成致密而均匀的金属氧化薄膜。
《膜密度的确认试验》
对本发明的金属氧化物膜确认了膜密度。具体来说，在以下所示的条件下，对利用含有金属盐的组合物的涂布·加热得到的膜研究了密度。
·测定方法：XRR(X射线反射率测定法)
·装置：X射线衍射装置(Smart Lab Riga k u制)、Cu-Kα线
·利用借助软件(GlobalFit)的拟合算出膜密度
·原料涂布液：含有In、Zn及Ga的金属盐(各0.1M的等摩尔比：总浓度0.3M)、MMB、马来酸及水10重量％的混合液
·金属氧化物膜：在Si(100)晶片上旋涂原料涂布液(2000rpm)，在150℃实施10分钟的干燥后、在550℃实施30分钟的烧成而得的金属氧化物膜。
将X射线反射率测定结果表示于图24中。利用本确认试验可以确认以下的事项，可知依照本发明得到的金属氧化物膜(即沟道层等)是致密的薄膜。
·利用拟合求出的膜的密度：4.392g/cm3(利用拟合求出的膜的厚度：30.9nm)
·使用数种涂布液研究出的金属氧化物膜的密度：约4.3g/cm3～约4.8g/cm3
《膜平坦性的确认试验》
对本发明的金属氧化物膜确认了膜平坦性。具体来说，对以下的2种膜，利用AFM(原子力显微镜)观察了膜表面。作为装置使用了nano-R2(Pacific Nanotechnology公司制)。
实施例47(本发明)
·原料涂布液：含有In、Zn及Ga的金属盐(各0.1M的等摩尔比：总浓度0.3M)、MMB、马来酸及水10重量％的混合液
·金属氧化物膜：在Si(100)晶片上旋涂原料涂布液(2000rpm)，在150℃实施10分钟的干燥后、在550℃实施30分钟的烧成而得的金属氧化物膜。
比较例16(无多元羧酸)
·原料涂布液：含有In、Zn及Ga的各金属盐(各0.1M的等摩尔比：浓度0.3M)、MMB、水10重量％的混合液
·金属氧化物膜：在Si晶片(100)上旋涂(2000rpm)原料涂布液，在150℃实施10分钟的干燥后、在550℃实施30分钟的烧成而得的金属氧化物膜。
将借助AFM的膜表面观察的结果表示于图25中。从图25所示的结果可以清楚地看到，实施例47(本发明)中金属氧化物膜的膜平坦性与比较例16(无多元羧酸)相比提高。具体来说，对于实施例47(本发明)的金属氧化物膜来说，表面的算术平均粗糙度Ra为0.11nm，而对于比较例16(无多元羧酸)的金属氧化物膜来说，表面的算术平均粗糙度Ra为11.1nm。而且，该算术平均粗糙度Ra是通过使用扫描探针图像处理器“SPIP”(Image Metrology公司制)算出的值(对于“Ra”还可以参照图26)。
《晶体管特性的确认试验》
为了确认本发明中得到的晶体管的特性，基于以下的手法进行了试验(参照图27)：
-通过在带有厚300nm的热氧化膜的Si基板上利用旋涂法(2000rpm)涂布原料涂布液(“膜密度的确认试验”中使用的原料涂布液)，在150℃实施10分钟的干燥后在550℃实施30分钟的烧成，而形成半导体膜。
-通过掩模蒸镀铝而形成源电极·漏电极。
-以硅基板作为栅电极而测定出半导体特性。
-使用半导体参数分析仪(B1500A、Agilent Technoloy株式会社制)测定出半导体特性。
-将漏电压(Vd)设为1V及10V，测定出改变栅电压(Vg)时的漏电流(Id)。
将结果的曲线图表示于图28中。根据图28的曲线图可知，本发明中得到的半导体膜作为薄膜晶体管的沟道层显示出良好的特性。
工业上的可利用性
本发明的制造方法在场效应晶体管的生产性方面优异。而且，所得的场效应晶体管既可以用于各种图像显示部中，还可以用于电子纸或数字纸等中。例如可以用于如图29所示的电视机图像显示部、如图30所示的携带电话的图像显示部、如图31所示的移动个人电脑或笔记本个人电脑的图像显示部、如图32及图33所示的数码相机及摄像机的图像显示部、以及如图34所示的电子纸的图像显示部等中。此外，利用本发明的制造方法得到的柔性半导体装置还可以适用于现在在印刷电子学中研究其应用的各种用途(例如RF-ID、存储器、MPU、太阳能电池、传感器等)。
关联申请的相互参照
本申请主张基于日本专利申请第2010-290516号(申请日：2010年12月27日、发明的名称“场效应晶体管及其制造方法”)的巴黎条约上的优先权。将该申请中所公开的内容全都通过援引于此包含于本说明书中。

Claims (20)

1.一种场效应晶体管的制造方法，是具有栅电极、源电极、漏电极、沟道层及栅绝缘层的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
使用含有金属盐的组合物形成所述沟道层，所述含有金属盐的组合物包含金属盐、具有-C(COOH)＝C(COOH)-顺式结构的多元羧酸、有机溶剂、以及水，且所述多元羧酸相对于所述金属盐的摩尔比为0.5以上并且4.0以下。
2.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
所述多元羧酸是选自马来酸、柠糠酸、邻苯二甲酸及偏苯三酸中的1种以上。
3.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
所述水来源于所述金属盐的水合物。
4.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是选自Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、W、Fe、Ni、Cu、Ag、Zn、Al、Ga、In、Sn及Sb中的1种以上的盐。
5.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是至少包含Zn的金属的盐。
6.根据权利要求5所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐还包含选自In及Ga中的1种以上的金属的盐。
7.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
所述金属盐是选自硝酸盐、硫酸盐、羧酸盐、卤化物、醇盐及乙酰丙酮盐中的1种以上。
8.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
包括：
(i)在基板上形成栅电极的工序；
(ii)覆盖所述栅电极地在所述基板上形成所述栅绝缘层的工序；
(iii)向所述栅绝缘层上供给所述含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层，对该沟道前驱体层进行加热处理而形成所述沟道层的工序；以及
(iv)与所述沟道层相接地形成所述源电极及所述漏电极的工序。
9.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
包括：
(i)’准备金属箔的工序；
(ii)’在所述金属箔上形成所述栅绝缘层的工序；
(iii)’向所述栅绝缘层上供给所述含有金属盐的组合物而形成沟道前驱体层，对该沟道前驱体层进行加热处理而形成所述沟道层的工序；
(iv)’与所述沟道层相接地形成所述源电极及所述漏电极的工序；
(v)’以覆盖所述沟道层、所述源电极及所述漏电极的方式形成密封层的工序；以及
(vi)’蚀刻所述金属箔而形成所述栅电极的工序。
10.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
对于所述栅绝缘层的形成也使用所述含有金属盐的组合物，
所述栅绝缘层的形成中所用的所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta及Al中的1种以上的金属的盐。
11.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，
对于所述源电极和/或所述漏电极的形成也使用所述含有金属盐的组合物，
所述源电极和/或所述漏电极的形成中所用的所述含有金属盐的组合物中所含的所述金属盐是导电性金属的盐。
12.一种场效应晶体管，是利用权利要求1所述的制造方法得到的场效应晶体管，其特征在于，
具有：
沟道层、
栅电极、
至少位于所述沟道层与所述栅电极之间的栅绝缘层、以及
与所述沟道层相接地配置的源电极及漏电极，
所述沟道层包含金属氧化物，该金属氧化物是由所述含有金属盐的组合物形成的氧化物。
13.根据权利要求12所述的场效应晶体管，其特征在于，
所述沟道层的表面的算术平均粗糙度Ra为10nm以下。
14.一种场效应晶体管，是利用权利要求5所述的制造方法得到的场效应晶体管，其特征在于，
具有：
沟道层、
栅电极、
至少位于所述沟道层与所述栅电极之间的栅绝缘层、以及
与所述沟道层相接地配置的源电极及漏电极，
所述沟道层包含金属氧化物，该金属氧化物是由所述含有金属盐的组合物形成的氧化物，且包含Zn。
15.一种场效应晶体管，是利用权利要求6所述的制造方法得到的场效应晶体管，其特征在于，
具有：
沟道层、
栅电极、
至少位于所述沟道层与所述栅电极之间的栅绝缘层、以及
与所述沟道层相接地配置的源电极及漏电极，
所述沟道层包含金属氧化物，该金属氧化物是由所述含有金属盐的组合物形成的氧化物，且包含Zn，此外还包含选自In及Ga中的1种以上的金属。
16.根据权利要求14所述的场效应晶体管，其特征在于，
所述金属氧化物具有4.0～5.5g/cm3的密度。
17.根据权利要求12所述的场效应晶体管，其特征在于，
所述金属氧化物是无定形氧化物。
18.一种场效应晶体管，是利用权利要求10所述的制造方法得到的场效应晶体管，其特征在于，
具有：
沟道层、
栅电极、
至少位于所述沟道层与所述栅电极之间的栅绝缘层、以及
与所述沟道层相接地配置的源电极及漏电极，
所述沟道层包含金属氧化物，该沟道层的该金属氧化物是由所述含有金属盐的组合物形成的氧化物，并且
所述栅绝缘层包含金属氧化物，该栅绝缘层的该金属氧化物是由所述栅绝缘层形成用的所述含有金属盐的组合物形成的氧化物，是选自Ba、Y、Zr、Hf、Ta、Al及Si中的1种以上的金属的氧化物。
19.一种场效应晶体管，是利用权利要求11所述的制造方法得到的场效应晶体管，其特征在于，
具有：
沟道层、
栅电极、
至少位于所述沟道层与所述栅电极之间的栅绝缘层、以及
与所述沟道层相接地配置的源电极及漏电极，
所述沟道层包含金属氧化物，该沟道层的该金属氧化物是由所述含有金属盐的组合物形成的氧化物，并且
所述源电极和/或所述漏电极包含导电性金属氧化物，该导电性金属氧化物是由所述源电极和/或所述漏电极形成用的所述含有金属盐的组合物形成的氧化物。
20.根据权利要求12所述的场效应晶体管，其特征在于，
所述场效应晶体管是薄膜晶体管(TFT)。
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