CN103489899A - 氧化物半导体的前体组合物、薄膜晶体管基板及其制法 - Google Patents

氧化物半导体的前体组合物、薄膜晶体管基板及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及氧化物半导体的前体组合物、薄膜晶体管基板及其制法。根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板包括:设置于绝缘衬底上的包括金属的半导体层,与所述半导体层交叠的栅电极,以及与所述半导体层交叠的源电极和漏电极,其中所述半导体层中的所述金属包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),和所述半导体层中铟(In)与所述金属的摩尔比(R,
Figure DDA00003309892600011
)小于约20%,并且更特别地,所述半导体层中铟(In)与金属的摩尔比(R,

Description

氧化物半导体的前体组合物、薄膜晶体管基板及其制法
技术领域
本发明涉及氧化物半导体的前体组合物、包括所述氧化物半导体的薄膜晶体管基板、和制造包括所述氧化物半导体的所述薄膜晶体管基板的方法。
背景技术
液晶显示器是目前最广泛使用的平板显示器之一,并且其为这样的装置,所述装置包括其上形成电极的两个基板和介于其间的液晶层,且通过将电压施加至电极使液晶层的液晶分子重新排列而控制透射光的强度以显示图像。
通常,液晶显示器包括用于对像素进行开关(switch)的薄膜晶体管。薄膜晶体管包括接收开关信号的栅电极、数据电压被施加至其的源电极、和输出数据信号的漏电极作为三个端子,以构成开关元件。进一步地,薄膜晶体管包括与作为沟道(channel)层的栅电极、源电极和漏电极交叠的有源层(activelayer),并且所述有源层主要使用非晶硅作为半导体材料。
然而,依照所述显示器的扩大,迫切需要开发可以超高速度驱动的薄膜晶体管。特别地,目前用作有源层的非晶硅具有低的电子迁移率,并且需要昂贵的基于真空过程的沉积设备以应用化学气相沉积(CVD)、溅射方法等。
因此,需要开发具有高的电子迁移率并且能够进行溶液法以通过涂覆法或超低价的印刷法实施的氧化物半导体材料。然而,为了通过溶液法形成氧化物半导体,需要在400℃或更高的高温下热处理,并且能耗大。进一步地,由于为了低温过程而将昂贵的添加剂加入氧化物半导体的前体,难以降低成本。
同时,需要开发可用于柔性显示器件例如电子纸且可通过低温过程形成的薄膜晶体管基板。
以上在本背景技术部分中公开的信息仅为了加强对本发明背景的理解,并且因此其可包含对本领域普通技术人员而言在本国已知的不形成现有技术的信息。
发明内容
为了努力提供在无昂贵添加剂的情况下通过低温过程形成的以具有薄膜晶体管特性的薄膜晶体管基板和制造该薄膜晶体管基板的方法,已经作出本发明。
本发明的示例性实施方案提供氧化物半导体的前体组合物,其包括由下式1表示的金属化合物,
MXn   式1
其中M是金属离子并且包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),X是有机或无机负离子,n为自然数,和
氧化物半导体的前体组合物中铟(In)与金属的摩尔比(R, R [ mol % ] = [ In ] [ In + Zn + Sn ] × 100 )为约5%-约13%。
所述负离子可包括乙酸根、卤离子、硝酸根和高氯酸根的至少一种。
本发明的另一个示例性实施方案提供薄膜晶体管基板,其包括:设置于绝缘衬底上的包括金属的半导体层,与半导体层交叠(overlap)的栅电极,以及与半导体层交叠的源电极和漏电极,其中半导体层中的金属包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),和半导体层中铟(In)与金属的摩尔比(R, R [ mol % ] = [ In ] [ In + Zn + Sn ] × 100 )为约5%-约13%。
衬底可为柔性的。
衬底可包括塑料。
薄膜晶体管基板可进一步包括与栅电极连接的栅极线,与源电极连接的数据线,和与漏电极连接的像素电极。
本发明的又一个示例性实施方案提供制造薄膜晶体管基板的方法,其包括:制备包括氧化物半导体的前体组合物和溶剂的氧化物半导体的前体组合物溶液,将氧化物半导体的前体组合物溶液施加至衬底,和热处理被施加的氧化物半导体的前体组合物溶液,其中所述氧化物半导体的前体组合物溶液中的金属包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),和前体组合物溶液(下文中也称为金属化合物溶液或金属离子盐化合物溶液)中铟(In)与金属的摩尔比(R, R [ mol % ] = [ In ] [ In + Zn + Sn ] × 100 )为约5%-约13%。
热处理可在约100℃-约300℃下进行。
热处理可在约100℃-约250℃下进行。
衬底可为柔性的。
衬底可包括塑料。
制造薄膜晶体管基板的方法可进一步包括:将经热处理的氧化物半导体的前体组合物图案化以形成氧化物半导体图案,形成与半导体图案交叠的栅电极,以及在衬底上形成源电极和漏电极。
栅电极的形成同时形成与栅电极连接的栅极线,以及源电极和漏电极的形成同时形成与源电极连接的数据线,并且薄膜晶体管基板的形成可进一步包括形成与漏电极电连接的像素电极。
氧化物半导体的前体组合物溶液中金属的总摩尔浓度可为约0.05M-约1.0M。
根据本发明的示例性实施方案,通过形成包括金属铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)的氧化物半导体并且控制氧化物半导体中铟的比例,有可能提供在无昂贵添加剂的情况下通过低温过程形成的以具有薄膜晶体管特性的薄膜晶体管基板,和制造其的方法。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板的截面图。
图2是根据本发明的另一个示例性实施方案的薄膜晶体管基板的截面图。
图3是说明制造根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板中包括的氧化物半导体的方法的流程图。
图4是说明根据本发明的实验例的薄膜晶体管的转移曲线的图。
图5-图9是说明根据本发明的其它实验例的薄膜晶体管的转移曲线的图。
<附图标记说明>
110,210:绝缘衬底    120,220:栅电极
130,230:栅极绝缘层  144,244:源电极
146,246:漏电极      150,250:氧化物半导体层
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述本发明,在附图中显示了本发明的示例性实施方案。如本领域的技术人员将认识到的,所描述的实施方案均可在不偏离本发明的精神或范围的情况下以各种不同的方式改型。
在附图中,为了清楚起见,层、薄膜、像素、区域等的厚度被放大。相同的附图标记在说明书中始终表示相同的元件。将理解,当一个元件例如层、薄膜、区域或衬底被称为“在”另一个元件“上”时,其可直接在所述另一个元件上或者也可存在中间元件。相反,当一个元件被称为“直接在”另一个元件“上”时,不存在中间元件。在下文中将参照附图更充分地描述本发明,在附图中显示了本发明的示例性实施方案。如本领域的技术人员将认识到的,所描述的实施方案均可在不偏离本发明的精神或范围的情况下以各种不同的方式改型。
图1是根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板的横截面图。
参照图1,薄膜晶体管阵列面板100包括绝缘衬底110、栅电极120、栅极绝缘层130、源电极144、漏电极146和氧化物半导体层150。
绝缘衬底110可为塑料。栅电极120设置于绝缘衬底110上。栅电极120可与栅极线(wire)连接,栅信号通过该栅极线传输。栅电极120可包括基于铝的金属例如铝(Al)和铝合金、基于银的金属例如银(Ag)和银合金、基于铜的金属例如铜(Cu)和铜合金、基于钼的金属例如钼(Mo)和钼合金、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)等。
进一步地,栅电极120可具有多层结构,该多层结构包括具有不同物理性能的两层导电层(未示出)。导电层中的一层导电层可由具有低电阻率的金属(例如基于铝的金属、基于银的金属、基于铜的金属等)形成,以减少信号延迟或电压降,并且所述另一层导电层可由其它材料形成,特别是与氧化锌(ZnO)、ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌)具有优异的接触特性的材料,例如基于钼的金属、铬、钛、钽等。组合的良好实例可包括铬下层和铝上层、铝下层和钼上层、或者钛下层和铜上层。
然而,根据本发明的示例性实施方案的栅电极120不限于此,并且可由各种其它金属和导体制成。
在绝缘衬底110和包括栅电极120的栅极线上形成栅极绝缘层130。栅极绝缘层130可由硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)、硅氧氮化物(氧氮化硅,silicon oxynitride,SiON)等形成。进一步地,栅极绝缘层130可具有其中硅氧化物与硅氮化物层叠的多层结构。在这种情形中,可在绝缘衬底110的上部上形成硅氮化物层,并且可在硅氮化物层的上部上形成硅氧化物层,以使硅氧化物层与将在后面描述的氧化物半导体层接触。
在其中使用硅氧氮化物单层的情形中,氧浓度分布可使得随着硅氧氮化物层变得更接近于氧化物半导体层,在硅氧氮化物中氧的组成比提高。在其中氧化物半导体层与硅氧化物层接触的情形中,氧化物半导体中的氧缺失浓度(deficiency concentration)可保持在恒定水平以防止沟道层的退化。
源电极144和漏电极146设置于栅极绝缘层130上。源电极144可与数据线连接,数据信号通过该数据线传输。
氧化物半导体层150设置于源电极144和漏电极146上。
尽管未在图中示出,可在氧化物半导体层150上布置保护层。
在本示例性实施方案中,栅电极120、栅极绝缘层130、源电极144、漏电极146和氧化物半导体层150顺序沉积。然而,本发明不限于此,并且薄膜晶体管的结构可与此不同。
源电极144和漏电极146彼此隔开,并且至少部分地与氧化物半导体层150交叠。也就是说,源电极144至少部分地与氧化物半导体层150交叠,并且漏电极146布置成面对源电极144且氧化物薄膜晶体管的沟道部分作为其间的中心,以至少部分地与氧化物半导体层150交叠。
源电极144和漏电极146可由与氧化物半导体层150直接接触以形成欧姆接触的材料形成。例如,在其中形成源电极144和漏电极146的材料具有比形成氧化物半导体层150的材料的功函小的功函的情况下,可实现欧姆接触。然而,与此不同,可进一步包括仅在其中源电极144、漏电极146和氧化物半导体层150交叠的区域中形成的欧姆接触层(未示出)。欧姆接触层帮助实现欧姆接触。
源电极144和漏电极146,与栅电极120一样,可包括基于铝的金属例如铝(Al)和铝合金、基于银的金属例如银(Ag)和银合金、基于铜的金属例如铜(Cu)和铜合金、基于钼的金属例如钼(Mo)和钼合金、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)等。进一步地,源电极144和漏电极146可由透明导电材料例如氧化锌(ZnO)、ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌)形成。
进一步地,数据线可具有包括不同导电层的多层结构(未示出),并且组合的实例可包括双层,例如Mo(Mo合金)/Al(Al合金)、Ti(Ti合金)/Al(Al合金)、Ta(Ta合金)/Al(Al合金)、Ni(Ni合金)/Al(Al合金)、Co(Co合金)/Al(Al合金)、Ti(Ti合金)/Cu(Cu合金)或Cu(Cu合金)/Mn(Mn合金),三层例如Ti(Ti合金)/Al(Al合金)/Ti(Ti合金)、Ta(Ta合金)/Al(Al合金)/Ta(Ta合金)、Ti(Ti合金)/Al(Al合金)/TiN、Ta(Ta合金)/Al(Al合金)/TaN、Ni(Ni合金)/Al(Al合金)/Ni(Ni合金)、Co(Co合金)/Al(Al合金)/Co(Co合金)或Mo(Mo合金)/Al(Al合金)/Mo(Mo合金)等。
然而,根据本发明的示例性实施方案的源电极144和漏电极146不限于此,并且可由各种其它金属和导体制成。
漏电极146可与像素电极(未示出)电连接,通过施加于像素电极和相对电极(未示出)的电压形成电场,并且根据电场可获得灰色显示。
在源电极144和漏电极146上形成包括金属氧化物的氧化物半导体层150。氧化物半导体层150可包括金属。氧化物半导体层150与栅电极120交叠。栅极绝缘层130、源电极144和漏电极146设置于氧化物半导体层150与栅电极120之间。
氧化物半导体层150通过如下形成:施加包括由下式1表示的氧化物半导体的前体组合物和溶剂的金属化合物溶液,以及然后进行热处理。
MXn   式1
这里,M是金属正离子,X是各种有机或无机负离子,和n为自然数。
X是负离子,并且其实例包括乙酸根(CH3COO)、卤离子、硝酸根、高氯酸根等。
氧化物半导体层150的前体组合物的金属可由铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)形成。进一步地,氧化物半导体层150的前体组合物中铟(In)与金属的摩尔比如下。
中,R小于约20%,并且更特别地为约5.0%-约13.0%。
也就是说,氧化物半导体层150的金属包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),并且氧化物半导体层150中铟(In)与金属铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)的摩尔比为约5.0%-约13.0%。
同时,尽管未在图中示出,可在氧化物半导体层150的上部上布置钝化层(passivation layer)。钝化层可使用多层,在该多层中硅氧化物(SiOx)和硅氮化物(SiNx)层叠,且硅氧化物(SiOx)层可与氧化物半导体层150接触以防止沟道层的退化。
在下文中,将参照图2描述本发明的另一个示例性实施方案。图2是根据本发明的另一个示例性实施方案的薄膜晶体管阵列面板的横截面图。
参照图2,薄膜晶体管基板200包括绝缘衬底210、栅电极220、栅极绝缘层230、源电极244、漏电极246和氧化物半导体层250。
作为栅极线的一部分的栅电极220设置于绝缘衬底210上,栅极信号通过所述栅极线传输。栅极绝缘层230设置于绝缘衬底210和栅电极220上。与栅电极220交叠的氧化物半导体层250设置于栅极绝缘层230上。源电极244和漏电极246设置于氧化物半导体层250上。源电极244和漏电极246被形成为至少部分地与氧化物半导体层250交叠并且彼此隔开。也就是说,氧化物半导体层250设置于栅极绝缘层230与源电极244和漏电极246之间。包括硅氧化物层的钝化层(未示出)可设置于源电极244和漏电极246上。
氧化物半导体层250通过如下形成:施加包括由下式1表示的氧化物半导体的前体组合物和溶剂的金属化合物溶液,以及然后进行热处理。
MXn   式1
其中,M是金属正离子,X是各种有机或无机负离子,和n为自然数。
X是各种负离子,并且其实例包括乙酸根(CH3COO)、卤离子、硝酸根、高氯酸根等。
氧化物半导体层250的前体组合物的金属可由铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)形成。进一步地,氧化物半导体层250的前体组合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)如下。
Figure BDA00003309892400071
中,R小于约20%,并且更特别地为约5.0%-约13.0%。
也就是说,氧化物半导体层250的金属包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),并且氧化物半导体层250中铟(In)与金属铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)的摩尔比为约5.0%-约13.0%。
在前述示例性实施方案中,描述了其中栅电极设置于氧化物半导体层之下的底栅结构,但本发明不限于此,且可适用于其中栅电极设置于氧化物半导体层之上的顶栅结构。
然后,将参照图3描述制造根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管阵列面板的方法。图3是说明制造根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板中包括的氧化物半导体的方法的流程图。
参照图3,根据本示例性实施方案的制造薄膜晶体管基板的方法包括:制备包括金属离子盐化合物和溶剂的金属化合物溶液(S1),将金属化合物溶液施加在衬底上(S2),和热处理金属化合物溶液(S3)。
首先,在制备金属化合物溶液(S1)中,将由下式1表示的氧化物半导体的前体组合物与溶剂彼此混合。
MXn   式1
这里,M是金属正离子,X是各种有机或无机负离子,和n为自然数。
M是金属正离子并且包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),和X是各种负离子并且可包括乙酸根、卤离子、硝酸根、高氯酸根等的至少一种。
在这种情形中,氧化物半导体的前体组合物中的金属包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)。进一步地,氧化物半导体的前体组合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)如下。
Figure BDA00003309892400081
中,R小于约20%,并且更特别地为约5.0%-约13.0%。
进一步地,氧化物半导体的前体组合物溶液中金属的总摩尔浓度范围可为约0.05M-约1.0M。然而,金属离子盐化合物溶液中金属的总摩尔浓度范围不限于任何值。
当金属离子盐化合物溶液中金属的总摩尔浓度范围在0.05M与1.0M之间时,可形成氧化物半导体层,且该层可良好地充当沟道层。
然而,这种浓度范围可根据金属的溶解度变化,并且金属的溶解度可根据温度、压力或溶剂的变化而变化。
接下来,将制备的金属化合物溶液施加在衬底上(S2)。在这种情形中,栅电极、栅极绝缘层、源电极和漏电极可形成于衬底上,或者栅电极和栅极绝缘层可形成于衬底上。然而,本发明不限于此,并且基板中包括的结构可根据待制造的薄膜晶体管的结构变化。
将金属化合物溶液施加在衬底上(S2)可用旋涂、浸涂、棒涂、丝网印刷、斜板式涂覆(slide coating)、辊涂、喷涂、狭缝涂覆(slot coating)、蘸笔(dip-pen)、喷墨和纳米分配(nano dispensing)中的任何实现。
接下来,热处理施加了金属化合物溶液的衬底(S3)。在这种情形下,热处理可在约100℃-约300℃,并且更特别地在约100℃-250℃下进行。
当热处理的温度为约100℃-约300℃时,可使用各种衬底包括塑料衬底,且形成的氧化物半导体层可良好地充当沟道层。
通过进行热处理(S3),除去金属化合物溶液的溶剂并且形成包括金属氧化物的氧化物半导体层。
尽管未在图中示出,可进行在热处理步骤(S3)之后的通过蚀刻氧化物半导体层形成具有期望形状的半导体图案的过程。在蚀刻氧化物半导体层中,蚀刻可通过各种方法(干蚀刻、湿蚀刻等)进行。例如,可通过如下形成期望图案:将光敏膜层叠在氧化物半导体层上,通过掩模等使光敏膜曝光和显影以形成预定图案,和基于图案化的光敏膜提供蚀刻剂以进行湿蚀刻。
进一步地,尽管未在图中示出,可进一步包括形成与半导体图案交叠的栅电极,以及形成与半导体图案交叠且彼此隔开的源电极和漏电极。另外,在形成栅电极中可使与栅电极连接的栅极线与栅电极一起形成,并且在形成源电极和漏电极中可使与源电极连接的数据线与源电极和漏电极一起形成。此外,尽管未在图中示出,可进一步包括形成与漏电极电连接的像素电极。
在下文中,将通过实验例描述根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板的实施。然而,阐述以下实验例以说明本发明,并且本发明的范围不限于此。
实验例1
在本实验例中,形成包括半导体的薄膜晶体管,所述半导体通过将以下金属离子盐化合物溶于甲氧基乙醇溶剂中并且施加所得材料形成。
InCl3+Zn(NO3)6H2O+SnCl2
在这种情形中,金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)为约10%。
这里,R如下。
R &lsqb; mol % &rsqb; = &lsqb; In &rsqb; &lsqb; In + Zn + Sn &rsqb; &times; 100
当形成半导体时,在约250℃进行退火约1小时以实现热处理。
测量由此形成的半导体的特性,并且其结果示于图4中。图4是说明根据本发明的实验例的薄膜晶体管的转移曲线的图。测量根据栅电压(Vg)的施加流过在本实验例中形成的半导体层的电流(Id)的值,并且将其示于图4的图中。在这种情形中,电荷迁移率为约4.027cm2/Vs。
参照图4,如根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板,可看出氧化物半导体中的金属由铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)形成,并且通过控制半导体的金属中铟(In)的比例获得约1.0E-4的开电流(on-current),和获得约2.0X104的开关电流比。在半导体表面上流动的电荷的量大,因为在本实验例中半导体层未图案化,但如果半导体层以预定的尺寸被图案化以形成半导体图案,在半导体表面上流动的电荷的量减少,并且关电流(off-current)的值进一步降低,使得开关电流比可具有约107或更大的值。
同样,如根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板,可看出通过由铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)形成氧化物半导体中的金属并且控制半导体的金属中铟(In)的比例,薄膜晶体管有可能具有优异的开关特性(switchingcharacteristic)。
进一步地,根据依照本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板和制造薄膜晶体管基板的方法,由于当形成半导体时金属离子盐化合物在无添加剂的情况下与溶剂混合,不难选择材料且成本不高。
实验例2
在本实验例中,将实验例1中所示的金属离子盐化合物溶于实验例1中所示的溶剂中、施加、并且通过在约250℃退火约1小时热处理,以形成半导体层。
在该情形中,其它条件相同,金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)不同,并且测量形成的薄膜晶体管的特性,并将其示于图5-图9中。
特别地,以金属离子盐化合物中铟(In)与金属铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)的各种摩尔比(R)形成包括氧化物半导体的薄膜晶体管基板:约5%(情形A)、约8%(情形B)、约10%(情形C)、约13%(情形D)和约20%(情形E)。
这里,R如下。
R &lsqb; mol % &rsqb; = &lsqb; In &rsqb; &lsqb; In + Zn + Sn &rsqb; &times; 100
首先,在其中金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)为约5%的情形(情形A)中,电荷迁移率为约1.887cm2/Vs,并且开关电流比(Ion/Ioff)为约1E+4,参照图5。在半导体表面上流动的电荷的量大,因为在本实验例中半导体层未图案化,但如果半导体层以预定的尺寸图案化以形成半导体图案,在半导体表面上流动的电荷的量减少,并且关电流的值进一步减少,使得开关电流比可具有约107或更大的值。
接下来,在其中金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)为约8%的情形(情形B)中,电荷迁移率为约2.105cm2/Vs,并且开关电流比(Ion/Ioff)为约1E+3,参照图6。在半导体表面上流动的电荷的量大,因为在本实验例中半导体层未图案化,但如果半导体层以预定的尺寸图案化以形成半导体图案,在半导体表面上流动的电荷的量减少,并且关电流的值进一步减少,使得开关电流比可具有约107或更大的值。
接下来,在其中金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)为约10%的情形(情形C)中,电荷迁移率为约4.027cm2/Vs,并且开关电流比(Ion/Ioff)为约2E+4,参照图7。在半导体表面上流动的电荷的量大,因为在本实验例中半导体层未图案化,但如果半导体层以预定的尺寸图案化以形成半导体图案,在半导体表面上流动的电荷的量减少,并且关电流的值进一步减少,使得开关电流比可具有约107或更大的值。
接下来,在其中金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)为约13%的情形(情形D)中,电荷迁移率为约2.175cm2/Vs,并且开关电流比(Ion/Ioff)为约6E+3,参照图8。在半导体表面上流动的电荷的量大,因为在本实验例中半导体层未图案化,但如果半导体层以预定的尺寸图案化以形成半导体图案,在半导体表面上流动的电荷的量减少,并且关电流的值进一步减少,使得开关电流比可具有约107或更大的值。
接下来,在其中金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)为约20%的情形(情形E)中,由于开关电流比(Ion/Ioff)为约1E+01,参照图9,可看出开关功能是不可能的。
另外,尽管未在图中示出,如果金属离子盐化合物中铟(In)与金属的摩尔比(R)小于约5%,由于电荷迁移率太低,可看出氧化物半导体不可用作薄膜晶体管的有源层。
同样,在像根据本发明的示例性实施方案的薄膜晶体管基板和制造薄膜晶体管基板的方法那样,包括由铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)形成的金属的氧化物半导体通过实验例2形成为薄膜晶体管的有源层,并且氧化物半导体层250中铟(In)的摩尔比(R)小于20%,且更特别地为约5.0%-约13.0%的情形中,可看出可以获得用于确保作为开关元件的运行的开关电流比和电荷迁移率。
这里,R如下。
R &lsqb; mol % &rsqb; = &lsqb; In &rsqb; &lsqb; In + Zn + Sn &rsqb; &times; 100
因此,根据本发明的示例性实施方案,通过形成包括金属铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)的氧化物半导体并且控制氧化物半导体中铟的比例,有可能提供在无昂贵添加剂的情况下通过低温过程形成的以具有薄膜晶体管特性的薄膜晶体管基板,及制造其的方法。
虽然已经结合目前认为是实践性的示例性实施方案描述了本发明,应理解本发明不限于公开的实施方案,而是相反意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等同布置。

Claims (10)

1.氧化物半导体的前体组合物,包括由金属离子和负离子形成的并且由下式1表示的金属化合物,
MXn   式1
其中M是所述金属离子并且包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),X是有机或无机负离子,n是自然数,和
所述氧化物半导体的前体组合物中铟(In)与所述金属的摩尔比(R, R &lsqb; mol % &rsqb; = &lsqb; In &rsqb; &lsqb; In + Zn + Sn &rsqb; &times; 100 )为5%-13%。
2.权利要求1的氧化物半导体的前体组合物,其中:
所述负离子包括乙酸根、卤离子、硝酸根和高氯酸根的至少一种。
3.薄膜晶体管基板,包括:
设置于绝缘衬底上的包括金属的半导体层,
与所述半导体层交叠的栅电极,和
设置于所述绝缘衬底上的源电极和漏电极,
其中所述半导体层中的所述金属包括铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn),以及
所述半导体层中铟(In)与所述金属的摩尔比(R, R &lsqb; mol % &rsqb; = &lsqb; In &rsqb; &lsqb; In + Zn + Sn &rsqb; &times; 100 )为5%-13%。
4.权利要求3的薄膜晶体管基板,进一步包括:
与所述栅电极连接的栅极线,
与所述源电极连接的数据线,和
与所述漏电极连接的像素电极。
5.权利要求4的薄膜晶体管基板,其中:所述衬底包括塑料。
6.权利要求3的薄膜晶体管基板,其中:所述衬底是柔性的。
7.制造薄膜晶体管基板的方法,包括:
制备包括氧化物半导体的前体组合物和溶剂的所述氧化物半导体的前体组合物溶液,
将所述氧化物半导体的所述前体组合物溶液施加至衬底,和
热处理被施加的所述氧化物半导体的所述前体组合物溶液,
其中所述前体组合物为权利要求1或2的前体组合物。
8.权利要求7的制造薄膜晶体管基板的方法,其中:
所述热处理在100℃-300℃下进行。
9.权利要求7的制造薄膜晶体管基板的方法,进一步包括:
使经热处理的所述氧化物半导体的所述前体组合物图案化以形成氧化物半导体图案,
形成与所述半导体图案交叠的栅电极,和
在所述衬底上形成源电极和漏电极,
其中所述衬底是柔性的,
所述栅电极的形成同时形成与该栅电极连接的栅极线,和
所述源电极和所述漏电极的形成同时形成与所述源电极连接的数据线,并且所述方法进一步包括形成与所述漏电极电连接的像素电极。
10.权利要求7的制造薄膜晶体管基板的方法,其中:
所述前体组合物溶液中所述金属的总摩尔浓度为0.05M-1.0M。
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