CN110289311A - 形成氧化物的涂布液、制造氧化物膜的方法和制造场效应晶体管的方法 - Google Patents

形成氧化物的涂布液、制造氧化物膜的方法和制造场效应晶体管的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种形成氧化物的涂布液、制造氧化物膜的方法和制造场效应晶体管的方法。所述涂布液包含：A元素，所述A元素是至少一种碱土金属；和B元素，所述B元素是选自由镓(Ga)、钪(Sc)、镱(Y)和镧系元素所组成的组中的至少一种，其中，当所述A元素的总浓度由CA mg/L来表示并且所述B元素的总浓度由CB mg/L来表示时，所述涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小并且所述涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。

Description

形成氧化物的涂布液、制造氧化物膜的方法和制造场效应晶 体管的方法
技术领域
本发明涉及用于形成氧化物的涂布液(下文中可称为“氧化物形成用涂布液”)、用于制造氧化物膜的方法以及用于制造场效应晶体管的方法。
背景技术
场效应晶体管(FET)是基于以下原理控制源电极和漏电极之间的电流的晶体管：将电场施加到栅电极，以利用沟道的电场在电子或空穴流中提供栅极。
由于它们的特性，FET已被用作例如开关元件和放大元件。FET具有低的栅电流并且具有扁平结构，因此与双极晶体管相比可被容易地制造并集成。由于这些原因，FET是现有电子装置中使用的集成电路中的基本元件。FET已被应用于例如有源矩阵显示器作为薄膜晶体管(TFT)。
近年来，平板显示器(FPD)、液晶显示器、有机电致发光(EL)显示器和电子纸已经付诸实践。
这些FPD由在有源层中含有使用非晶硅或多晶硅的TFT的驱动电路驱动。已经要求FPD具有增大的尺寸、改进的清晰度和图像质量，以及提高的驱动速度。为此，需要载流子迁移率高、开/关比高、性能随时间的变化微小并且元件之间的变化小的TFT。
然而，非晶硅或多晶硅具有优点和缺点。因此，难以同时满足所有上述要求。为了响应这些要求，在有源层中使用氧化物半导体(可以预期其迁移率高于非晶硅)，已经积极地对TFT进行开发。例如，公开了在半导体层中使用InGaZnO4的TFT(参见K.Nomura及其他5人，“使用非晶氧化物半导体室温制造透明柔性薄膜晶体管”，《自然》，第432卷，第25期，2004年11月，第488至492页(K.Nomura,and 5others“Room-temperature fabrication oftransparent flexible thin film transistors using amorphous oxidesemiconductors”,NATURE,VOL.432,25,NOVEMBER,2004,pp.488to 492))。
通常而言，通过诸如溅射方法或CVD(化学气相沉积)方法之类的气相方法来形成构成TFT的半导体层和栅极绝缘层。然而，溅射方法和CVD方法需要真空设备，并且必要的装置昂贵，从而在成本方面带来问题。因此，近年来，诸如狭缝涂覆之类的液相方法因其不需要这种真空装置而受到关注。
在液相方法中，诸如狭缝涂覆和模涂以及旋涂之类的涂覆方法使用涂布液。公布号为2014-143403的日本未审查专利申请公开了一种多组分氧化物半导体的前体涂布溶液。公布号为2014-143403的日本未审查专利申请公开了一种前体涂布液，其可通过要求具有高至中等粘度的涂布液的印刷方法进行图案化，并且可通过烧制而获得具有半导体电特性的氧化物半导体膜。公布号为2010-283190的日本未审查专利申请公开了一种半导体层，其包括通过使用含有氧化物半导体前体的溶液或分散液而形成的膜。在公布号为2010-283190的日本未审查专利申请中，通过涂覆还形成了栅电极或源电极和漏电极，以及栅极绝缘层。
本发明的目的是提供一种氧化物形成用涂布液，其形成具有抑制其性能劣化的氧化物膜。
发明内容
本发明的氧化物形成用涂布液包含：A元素，所述A元素是至少一种碱土金属；B元素，所述B元素是选自由镓(Ga)、钪(Sc)、镱(Y)和镧系元素所组成的组中的至少一种。当所述A元素的总浓度由CA mg/L来表示并且所述B元素的总浓度由CB mg/L来表示时，所述氧化物形成用涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小并且所述氧化物形成用涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。
本发明可以提供一种氧化物形成用涂布液，其形成其性能没有劣化的氧化物膜。
附图说明
图1A是示出本发明的场效应晶体管的一个实例(底接触/底栅极)的图；
图1B是示出本发明的场效应晶体管的一个实例(顶接触/底栅极)的图；
图1C是示出本发明的场效应晶体管的一个实例(底接触/顶栅极)的图；
图1D是示出本发明的场效应晶体管的一个实例(顶接触/顶栅极)的图；
图2A是示出实施例1、5和10和比较例1中制造的场效应晶体管的示意图。
图2B是示出实施例4、9和11和比较例3中制造的场效应晶体管的示意图；
图2C是示出实施例3、7和8和比较例2中制造的场效应晶体管的示意图；
图2D是示出实施例2和6中制造的场效应晶体管的示意图；以及
图3是示出实施例1～11和比较例1～3中制造的电容的示意图。
具体实施方式
本发明人对将氧化物形成用涂布液应用于形成例如用于场效应晶体管的氧化物膜进行了广泛的研究。
在研究的过程中，本发明人发现了以下问题：在氧化物形成用涂布液的涂覆步骤中产生异物，在通过涂覆氧化物形成用涂布液而形成的氧化物膜的图案化步骤中出现图案缺陷，以及通过涂覆氧化物形成用涂布液而形成的氧化物膜的性质出现劣化。
为了解决上述问题，本发明人继续进行了广泛的研究，并且发现了：当氧化物形成用涂布液中含有一定浓度以上的诸如Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu之类的元素时，发生上述问题。
本发明人进一步继续进行了广泛的研究，并且发现了：通过控制氧化物形成用涂布液中的诸如Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu之类元素以使这些元素在所形成的氧化物膜中浓度为一定浓度以下，来解决上述问题。在这个发现的基础上，本发明人已完成本发明。
需要注意的是，作为本发明人的现有技术检索的结果，本发明人尚未发现例如为了控制氧化物形成用涂布液中的诸如Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu之类的元素以使这些元素在所形成的氧化物膜中浓度为一定浓度以下而研究氧化物形成用涂布液的原料纯度和涂布液的制造条件的任何现有技术。
(氧化物形成用涂布液)
一方面，本发明的氧化物形成用涂布液包含A元素和B元素，优选包含C元素，并且必要时，还包含其他组分。
A元素是至少一种碱土金属。碱土金属的实例包括Be(铍)、Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)和Ba(钡)。
B元素是选自由Ga(镓)、Sc(钪)、Y(镱)和镧系元素所组成的组中的至少一种。镧系元素的实例包括La(镧)、Ce(铈)、Pr(镨)、Nd(钕)、Pm(钷)、Sm(钐)、Eu(铕)、Gd(钆)、Tb(铽)、Dy(镝)、Ho(钬)、Er(铒)、Tm(铥)、Yb(镱)和Lu(镥)。
C元素是选自由Al(铝)、Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)、Nb(铌)和Ta(钽)所组成的组中的至少一种。
一方面，本发明的氧化物形成用涂布液包含：金属源，该金属源是选自由无机盐、氧化物、氢氧化物、金属络合物和有机盐所组成的组中的至少一种；和溶剂；并且必要时，还包含其他组分。
在氧化物形成用涂布液的一方面，当A元素的总浓度用CA mg/L来表示并且B元素的总浓度用CB mg/L来表示时，氧化物形成用涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小并且氧化物形成用涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。
更优选地，在氧化物形成用涂布液的一方面，当A元素的总浓度用CA mg/L来表示并且B元素的总浓度用CB mg/L来表示时，氧化物形成用涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小并且氧化物形成用涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小。
需要注意的是，“(CA+CB)/103”与“(CA+CB)×10-3”相同，并且“(CA+CB)/106”与“(CA+CB)×10-6”相同。
氧化物形成用涂布液中的Na和K的总浓度的上限没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。Na和K的总浓度可以为(CA+CB)/105mg/L或更小，或者可以为(CA+CB)/104mg/L或更小。
氧化物形成用涂布液中的Cr、Mn、Fe、Co和Ni的总浓度的上限没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。Cr、Mn、Fe、Co和Ni的总浓度可以为(CA+CB)/105mg/L或更小，或者(CA+CB)/104mg/L或更小。
氧化物形成用涂布液中的Na和K的总浓度的下限没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。例如，Na和K的总浓度可以是检测限或更小。
氧化物形成用涂布液中的Cr、Mn、Fe、Co和Ni的总浓度的下限没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。例如，Cr、Mn、Fe、Co和Ni的总浓度可以是检测限或更小。
氧化物形成用涂布液中的A元素的浓度CA和B元素的浓度CB可以通过例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱(AAS)或X射线荧光分析(XRF)来测量。
氧化物形成用涂布液中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度可以通过例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱(AAS)或X射线荧光分析(XRF)来测量。
氧化物形成用涂布液中A元素的原子总数(NA)与B元素的原子总数(NB)之间的原子比(NA:NB)没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，但优选在以下范围内。
NA:NB＝(3～50)at％:(50～97)at％
NA+NB＝100at％
氧化物形成用涂布液中的A元素的原子总数(NA)、B元素的原子总数(NB)和C元素的原子总数(NC)之间的原子比(NA:NB:NC)没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，但优选在以下范围内。
NA:NB:NC＝(3～47)at％:(50～94)at％:(3～47)at％
此处，NA+NB+NC＝100at％
在氧化物形成用涂布液的一方面，使用所述氧化物形成用涂布液形成的氧化物膜中的钠(Na)和钾(K)的总浓度(X)为1,000mg/kg或更小。此外，使用所述氧化物形成用涂布液形成的氧化物膜中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度(Y)为1,000mg/kg或更小。
在氧化物形成用涂布液的一方面，更优选地，使用所述氧化物形成用涂布液形成的氧化物膜中的钠(Na)和钾(K)的总浓度(X)为1,000μg/kg或更小。此外，使用所述氧化物形成用涂布液形成的氧化物膜中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度(Y)为1,000μg/kg或更小。
氧化物膜中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度可以通过将氧化物膜溶解在酸性溶液中并使所得溶液进行例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱(AAS)或X射线荧光分析(XRF)来测量。
以下是在总浓度(X)和总浓度(Y)的测量中氧化物膜的制造方法的一个实例。
具体而言，将0.6mL的氧化物形成用涂布液滴加到玻璃基板上并使其在预定条件下进行旋涂(例如，以500rpm旋转5秒，然后以3,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中在400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。需要注意的是，为了防止在制造氧化物膜期间夹杂Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu，例如优选在1,000级或更小的洁净室中工作。
Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度在通过使用氧化物形成用涂布液而形成的氧化物膜中进行测量，而不是在氧化物形成用涂布液中进行测量，因为其在形成的氧化物膜中的浓度决定氧化物膜的性质。即使涂布液中Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度被测量，形成的氧化物膜中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度根据涂布液的涂覆量而变化。其结果是，改变了氧化物膜的性质。因此，有必要测量其在氧化物膜中的浓度。
氧化物膜中的总浓度(X)的下限没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，并且可以是例如检测限的值。此外，总浓度(X)可以是1μg/kg或更大，10μg/kg或更大，或100μg/kg或更大。
氧化物膜中的总浓度(Y)的下限没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，并且可以是例如检测限的值。此外，总浓度(Y)可以是1μg/kg或更大，10μg/kg或更大，或100μg/kg或更大。
氧化物形成用涂布液包含例如含碱土金属的化合物(含A元素的化合物)、含B元素的化合物和溶剂，优选包含含C元素的化合物，并且必要时，还包含其他组分。
氧化物形成用涂布液包含例如选自由A元素的无机盐、氧化物、氢氧化物、卤化物、金属络合物和有机盐所组成的组中的至少一种。
氧化物形成用涂布液包含例如选自由B元素的无机盐、氧化物、氢氧化物、卤化物、金属络合物和有机盐所组成的组中的至少一种。
氧化物形成用涂布液包含例如选自由C元素的无机盐、氧化物、氢氧化物、卤化物、金属络合物和有机盐所组成的组中的至少一种。
无机盐包含例如选自由硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、乙酸盐和磷酸盐所组成的组中的至少一种。
卤化物包含例如选自由自氟化物、氯化物、溴化物和碘化物所组成的组中的至少一种。
有机盐包含例如选自由羧酸盐、碳酸及其衍生物所组成的组中的至少一种。
-含碱土金属的化合物(含A元素的化合物)-
含碱土金属的化合物(含A元素的化合物)是含有碱土金属的化合物。
含碱土金属的化合物(含A元素的化合物)的实例包括：硝酸镁、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡、硫酸镁、硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、氯化镁、氯化钙、氯化锶、氯化钡、氟化镁、氟化钙、氟化锶、氟化钡、溴化镁、溴化钙、溴化锶、溴化钡、碘化镁、碘化钙、碘化锶、碘化钡、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡、氢氧化镁、甲醇镁、乙醇镁、二乙基镁、乙酸镁、甲酸镁、乙酰丙酮镁、2-乙基己酸镁、乳酸镁、环烷酸镁、柠檬酸镁、水杨酸镁、苯甲酸镁、草酸镁、三氟甲磺酸镁、甲醇钙、乙醇钙、乙酸钙、甲酸钙、乙酰丙酮钙、双(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酸)钙(calcium dipivaloyl methanate)、2-乙基己酸钙、乳酸钙、环烷酸钙、柠檬酸钙、水杨酸钙、新癸酸钙、苯甲酸钙、草酸钙、异丙醇锶、乙酸锶、甲酸锶、乙酰丙酮锶、2-乙基己酸钙、乳酸锶、环烷酸锶、水杨酸锶、草酸锶、乙醇钡、异丙醇钡、乙酸钡、甲酸钡、乙酰丙酮钡、2-乙基己酸钡、乳酸钡、环烷酸钡、新癸酸钡、草酸钡、苯甲酸钡和三氟甲烷磺酸钡。
-含B元素的化合物-
含B元素的化合物是含有B元素的化合物。
含有B元素的化合物的实例包括：硝酸镓、硝酸钪、硝酸镱、硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝、硝酸钬、硝酸铒、硝酸铥、硝酸镱、硝酸镥、硫酸镓、硫酸钪、硫酸镱、硫酸镧、硫酸铈、硫酸镨、硫酸钕、硫酸钐、硫酸铕、硫酸钆、硫酸铽、硫酸镝、硫酸钬、硫酸铒、硫酸铥、硫酸镱、硫酸镥、氯化镓、氯化钪、氯化镱、氯化镧、氯化铈、氯化镨、氯化钕、氯化钐、氯化铕、氯化钆、氯化铽、氯化镝、氯化钬、氯化铒、氯化铥、氯化镱、氯化镥、氟化镓、氟化钪、氟化镱、氟化镧、氟化铈、氟化镨、氟化钕、氟化钐、氟化铕、氟化钆、氟化铽、氟化镝、氟化钬、氟化铒、氟化铥、氟化镱、氟化镥、溴化镓、溴化钪、溴化镱、溴化镧、溴化镨、溴化钕、溴化钐、溴化铕、溴化钆、溴化铽、溴化镝、溴化钬、溴化铒、溴化铥、溴化镱、溴化镥、碘化镓、碘化钪、碘化镱、碘化镧、碘化铈、碘化镨、碘化钕、碘化钐、碘化铕、碘化钆、碘化铽、碘化镝、碘化钬、碘化铒、碘化铥、碘化镱、碘化镥、三(环戊二烯基)镓、异丙醇钪、乙酸钪、三(环戊二烯)钪、异丙醇镱、2-乙基己酸镱、三(乙酰丙酮)镱、三(环戊二烯)镱、异丙醇镧、2-乙基己酸镧、三(乙酰丙酮)镧、三(环戊二烯)镧、2-乙基己酸铈、三(乙酰丙酮)铈、三(环戊二烯)铈、异丙醇镨、草酸镨、三(乙酰丙酮)镨、三(环戊二烯)镨、异丙醇钕、2-乙基己酸钕、三氟乙酰丙酮钕、三(异丙基环戊二烯)钕、三(乙基环戊二烯)钷、异丙醇钐、2-乙基己酸钐、三(乙酰丙酮)钐、三(环戊二烯)钐、2-乙基己酸铕、三(乙酰丙酮)铕、三(乙基环戊二烯)铕、异丙醇钆、2-乙基己酸钆、三(乙酰丙酮)钆、三(环戊二烯)钆、乙酸铽、三(乙酰丙酮)铽、三(环戊二烯)铽、异丙醇镝、乙酸镝、三(乙酰丙酮)镝、三(乙基环戊二烯)镝、异丙醇钬、乙酸钬、三(环戊二烯)钬、异丙醇铒、乙酸铒、三(乙酰丙酮)铒、三(环戊二烯)铒、乙酸铥、三(乙酰丙酮)铥、三(环戊二烯)铥、异丙醇镱、乙酸镱、三(乙酰丙酮)镱、三(环戊二烯)镱、草酸镥和三(乙基环戊二烯)镥。
-含C元素的化合物-
含C元素的化合物是含有C元素的化合物。
含C元素的化合物的实例包括：硝酸铝、硫酸铪、硫酸铝、硫酸铝铵、硫化钛、硫酸锆、氢氧化铝、磷酸铝、碳酸锆、氟化铝、氟化钛、氟化锆、氟化铪、氟化铌、氟化钽、氯化铝、氯化钛、氯化锆、氯化铪、氯化铌、氯化钽、溴化铝、溴化钛、溴化锆、溴化铪、溴化铌、溴化钽、碘化铝、碘化钛、碘化锆、碘化铪、异丙醇铝、仲丁醇铝、三乙基铝、二乙基乙氧基铝、乙酸铝、乙酰丙酮铝、六氟乙酰丙酮铝、2-乙基己酸铝、乳酸铝、苯甲酸铝、铝二(仲丁醇)乙酰乙酸酯螯合物、三氟甲磺酸铝、异丙醇钛、双(环戊二烯)氯化钛、丁醇锆、异丙醇锆、双(2-乙基己酸)氧化锆、二(正丁醇)二乙酰丙酮锆、四(乙酰丙酮)锆、四(环戊二烯)锆、丁醇铪、异丙醇铪、四(2-乙基己酸)铪、二(正丁醇)二乙酰丙酮铪、四(乙酰丙酮)铪、二(环戊二烯)二甲基铪、乙醇铌、2-乙基己酸铌、双(环戊二烯)氯化铌、乙醇钽和四乙醇乙酰丙酮钽。
-溶剂-
溶剂的实例包括选自由有机酸、有机酸酯、芳香族化合物、二醇、二醇醚、极性非质子性溶剂、烷烃化合物、烯烃化合物、醚、醇和水所组成的组中的至少一种。可以单独使用或组合使用这些溶剂。
氧化物形成用涂布液中的溶剂量没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。
溶剂没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，只要它是稳定地溶解或分散上述各种化合物的溶剂即可。溶剂的实例包括甲苯、二甲苯、均三甲苯、伞花烃、戊基苯、十二烷基苯、双环己基、环己基苯、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、四氢化萘、十氢化萘、异丙醇、苯甲酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、碳酸亚丙酯、2-乙基己酸、矿物油精、二甲基丙烯脲、4-丁内酯、甲醇、乙醇、1-丁醇、1-丙醇、1-戊醇、2-甲氧基乙醇和水。
(氧化物形成用涂布液的制造方法)
涉及本发明的用于制造氧化物形成用涂布液的方法的一方面没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。该方法包括例如对含有A元素、B元素和溶剂的氧化物形成用涂布液测量氧化物形成用涂布液中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度。
此外，涉及本发明的用于制造氧化物形成用涂布液的方法的一方面没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。该方法包括例如对含有金属源和溶剂的氧化物形成用涂布液测量使用该氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜中的总浓度(X)和总浓度(Y)。
氧化物形成用涂布液中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度可以通过例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱(AAS)或X射线荧光分析(XRF)来测量。
以下是在总浓度(X)和总浓度(Y)的测量中氧化物膜的制造方法的一个实例。
具体而言，将0.6mL的氧化物形成用涂布液滴加到玻璃基板上并使其在预定条件下进行旋涂(例如，以500rpm旋转5秒，然后以3,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。需要注意的是，为了防止在制造氧化物膜期间夹杂Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu，优选在1,000级或更小的洁净室中工作。
氧化物膜中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度可以通过将氧化物膜溶解在酸性溶液中并使所得溶液进行例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱(AAS)或X射线荧光分析(XRF)来测量。
(评价氧化物形成用涂布液的方法)
涉及本发明的用于评价氧化物形成用涂布液的方法(第一方面)没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。该方法包括例如对含有A元素、B元素和溶剂的氧化物形成用涂布液测量氧化物形成用涂布液中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度。
此外，涉及本发明的用于评价氧化物形成用涂布液的方法(第二方面)没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。该方法包括例如对含有金属源和溶剂的氧化物形成用涂布液测量使用该氧化物形成用涂布液形成的氧化物膜中的总浓度(X)和总浓度(Y)。
氧化物形成用涂布液中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度可以通过例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱(AAS)或X射线荧光分析(XRF)来测量。
在上述评价方法(第一方面)中，例如，当氧化物形成用涂布液中的A元素的总量用CA mg/L表示并且氧化物形成用涂布液中的B元素的总量用CB mg/L表示时，并且当氧化物形成用涂布液中的Na和K的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小时，氧化物形成用涂布液中的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小，评价为已经获得了本发明的氧化物形成用涂布液。
以下是在总浓度(X)和总浓度(Y)的测量中氧化物膜的制造方法的一个实例。
具体而言，将0.6mL的氧化物形成用涂布液滴加到玻璃基板上并使其在预定条件下进行旋涂(例如，以500rpm旋转5秒，然后以3,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。需要注意的是，为了防止在制造氧化物膜期间夹杂Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu，例如优选在1,000级或更小的洁净室中工作。
氧化物膜中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度可以通过将氧化物膜溶解在酸性溶液中并使所得溶液进行例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、原子吸收光谱(AAS)或X射线荧光分析(XRF)来测量。
在上述评价方法(第二方面)中，例如，当氧化物膜中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为1,000mg/kg或更小并且氧化物膜中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为1,000mg/kg或更小时，评价为已经获得了本发明的氧化物形成用涂布液。
(氧化物膜的制造方法)
将描述使用氧化物形成用涂布液来制造氧化物膜的方法的一个实例。
在氧化物膜的制造方法中，涂覆并热处理氧化物形成用涂布液以获得氧化物膜。
氧化物膜的制造方法包括：例如，涂覆步骤和热处理步骤；并且必要时，还包含其他步骤。
涂覆方法没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，只要涂覆步骤是将氧化物形成用涂布液涂覆到待涂覆物体上的步骤即可。涂覆方法没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。该方法的实例包括：通过溶液工艺来使膜形成并通过光刻法使膜图案化的方法；以及，通过印刷(诸如喷墨印刷、纳米压印或凹版印刷)直接形成具有所需形状的薄膜的方法。溶液工艺的实例包括浸涂、旋涂、模涂和喷嘴印刷。
热处理步骤没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，只要热处理步骤是热处理涂覆在待涂覆物体上的氧化物形成用涂布液的步骤即可。需要注意的是，在热处理步骤中，涂覆在待涂覆物体上的氧化物形成涂布液可以通过例如空气干燥进行干燥。通过热处理，例如，干燥溶剂并烘焙氧化物。
在热处理步骤中，溶剂的干燥(下文中被称为“干燥处理”)和氧化物的烘焙(下文中被称为“烘焙处理”)优选在不同的温度下进行。具体而言，优选的是在溶剂干燥后升高温度来烘焙氧化物。在烘焙氧化物时，例如，发生选自由含碱土金属的化合物(含A元素的化合物)、含B元素的化合物和含C元素的化合物所组成的组中的至少一种的分解。
干燥处理的温度没有特别限制，并且可以根据所含溶剂进行适当选择。例如，干燥处理的温度为80℃～180℃。至于干燥，有效的是使用例如用于降低所需温度的真空烘箱。干燥处理的时间没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。例如，干燥处理的时间为30秒～1小时。
烘焙处理的温度没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。然而，烘焙处理的温度优选为100℃或更高但低于450℃，更优选为200℃～400℃。烘焙处理的时间没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。例如，烘焙处理的时间为30分钟～5小时。
需要注意的是，在热处理步骤中，干燥处理和烘焙处理可以连续地执行，或者可以以多个步骤的分开方式执行。
热处理的方法没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。热处理方法的实例包括加热待涂覆物体的方法。热处理中的气氛没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。然而，气氛优选为大气或氧气氛。当在大气或氧气氛中进行热处理时，可以将分解的产物迅速地排放到系统的外部，并且可以加速氧化物的生成。
在热处理中，考虑到生成处理的反应的加速，对干燥处理后的材料施加波长为400nm或更短的紫外线是有效的。施加波长为400nm或更短的紫外线可以切割例如在干燥处理后的材料中所包含的无机材料和有机材料中的化学键，并且可以分解无机材料和有机材料。因此，可以有效地形成氧化物。波长为400nm或更短的紫外线没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。紫外线的实例包括从准分子灯中发射的波长为222nm的紫外线。还优选的是使用臭氧代替紫外线或与紫外线组合。将臭氧施加到干燥处理后的材料上加速了氧化物的生成。
在氧化物形成用涂布液中，溶质均匀地溶解在溶剂中。因此，通过使用氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜是均匀的。例如，当用作栅极绝缘膜时，形成的氧化物膜可以是具有低漏电流的氧化物膜。
在氧化物形成用涂布液中，当A元素的总浓度用CA mg/L来表示并且B元素的总浓度用CB mg/L来表示时，氧化物形成用涂布液中的Na和K的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。因此，当通过使用氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜是绝缘膜时，由Na和K引起的漏电流低。可以提供优异的绝缘膜。
此外，在氧化物形成用涂布液中，当A元素的总浓度用CA mg/L来表示并且B元素的总浓度用CB mg/L来表示时，氧化物形成用涂布液中的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。因此，在蚀刻通过使用氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜中，不会生成由Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu引起的蚀刻残留物。氧化物膜的优异图案化是可能的。
在通过使用氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜中，Na和K的总浓度为1,000mg/kg或更小。因此，当氧化物膜是绝缘膜时，由Na和K引起的漏电流低。可以提供优异的绝缘膜。
在通过使用氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜中，Cr、Mn、Fe、Co，Ni和Cu的总浓度为1,000mg/kg或更小。因此，在蚀刻通过使用氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜中，不会生成由Cr、Mn、Fe、Co，Ni和Cu引起的蚀刻残留物。氧化物膜的优异图案化是可能的。
(场效应晶体管的制造方法)
以下是使用通过应用氧化物形成用涂布液所制造的氧化物膜(栅极绝缘层)来制造场效应晶体管的情况的一个实例。
场效应晶体管至少包括栅极绝缘层；必要时，还包含其他组分，如栅电极、源电极、漏电极和半导体层。
-栅电极-
栅电极例如与栅极绝缘层接触并且经由栅极绝缘层而面对半导体层。
栅电极没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择，只要栅电极是配置成将栅电压施加到场效应晶体管的电极即可。
栅电极的材料没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。该材料的实例包括：金属(例如，Mo、Ti、Al、Au、Ag和Cu)和这些金属的合金；透明导电氧化物，如氧化铟锡(ITO)和锑掺杂氧化锡(ATO)；和有机导体，如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)。
-栅电极的形成方法-
栅电极的形成方法没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。形成方法的实例包括：(i)通过溅射或浸涂来形成膜并通过光刻法使膜图案化的方法；以及，(ii)通过印刷工艺(诸如喷墨印刷、纳米压印或凹版印刷)直接形成具有所需形状的薄膜的方法。
栅电极的平均膜厚度没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。然而，栅电极的平均膜厚度优选为20nm～1μm，更优选为50nm～300nm。
-源电极和漏电极-
源电极和漏电极是例如配置成从场效应晶体管取出电流的电极。
源电极和漏电极的材料没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。该材料的实例包括：金属(例如，Mo、Al、Au、Ag和Cu)和这些金属的合金；透明导电氧化物，如氧化铟锡(ITO)和锑掺杂氧化锡(ATO)；和有机导体，如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)。
-源电极和漏电极的形成方法-
源电极和漏电极的形成方法没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。形成方法的实例包括：(i)通过溅射或浸涂来使膜形成并通过光刻法使膜图案化的方法；以及，(ii)通过印刷工艺(诸如喷墨印刷、纳米压印或凹版印刷)直接形成具有所需形状的薄膜的方法。
源电极和漏电极的平均膜厚度没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。然而，平均膜厚度优选为20nm～1μm，更优选为50nm～300nm。
-半导体层-
半导体层例如设置在源电极和漏电极附近。
半导体层包括沟道形成区、源区和漏区。源区与源电极接触。漏区与漏电极接触。源区和漏区的电阻率优选低于沟道形成区的电阻率。
半导体层的材料没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。材料的实例包括硅半导体和氧化物半导体。
硅半导体的实例包括非晶硅和多晶硅。
氧化物半导体的实例包括In-Ga-Zn-O、In-Zn-O和In-Mg-O。
在这些实例中，氧化物半导体是优选的。
-半导体层的形成方法-
半导体层的形成方法没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。形成方法的实例包括：通过真空工艺(例如，溅射、脉冲激光沉积(PLD)、化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD))或溶液工艺(例如，浸涂、旋涂或模涂)来形成膜并通过光刻法对使膜图案化的方法；以及，通过印刷方法(诸如喷墨印刷、纳米压印或凹版印刷)直接形成具有所需形状的薄膜的方法。
半导体层的平均膜厚度没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。然而，半导体层的平均膜厚度优选为5nm～1μm，更优选为10nm～0.5μm。
-栅极绝缘层-
栅极绝缘层例如设置在栅电极和半导体层之间。
-使用氧化物形成用涂布液形成栅极绝缘层的方法-
栅极绝缘层的形成方法没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。如上述部分“(氧化物膜的制造方法)”中所述，使用氧化物形成用涂布液的旋涂、模涂、喷墨涂覆等涂覆方法是优选的。
栅极绝缘层的平均膜厚度没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。然而，栅极绝缘层的平均膜厚度优选为50nm～3μm，更优选为100nm～1μm。
场效应晶体管的结构没有特别限制，并且可以根据预期目的进行适当选择。场效应晶体管的结构的实例包括以下结构：
(1)场效应晶体管，含有：基板、形成在基板上的栅电极、形成在栅电极上的栅极绝缘层、形成在栅极绝缘层上的源电极和漏电极、以及形成在源电极和漏电极之间的半导体层；和
(2)场效应晶体管，含有：基板；形成在基板上的源电极和漏电极；形成在源电极和漏电极之间的半导体层；形成在源电极、漏电极和半导体层上的栅极绝缘层；以及形成在栅极绝缘层上的栅电极。
具有上述(1)中描述的结构的场效应晶体管例如是底接触/底栅极型(图1A)和顶接触/底栅极型(图1B)。
具有上述(2)中描述的结构的场效应晶体管例如是底接触/顶栅极型(图1C)和顶接触/顶栅极型(图1D)。
在图1A至图1D中，附图标记21表示基板，附图标记22表示栅电极，附图标记23表示栅极绝缘层，附图标记24表示源电极，附图标记25表示漏电极，并且附图标记26表示氧化物半导体层。
实施例
接下来将通过实施例来描述本发明，但实施例不应解释为以任何方式限制本发明。
(实施例1)
-氧化物形成涂布液的制造-
将2.17mL的2-乙基己酸镧(产品号128-03371，可购自Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.)和0.63mL的2-乙基己酸锶(产品号195-09561，可购自Wako PureChemical Industries,Ltd.)混合到1.2mL的环己基苯(产品号07560-00，可购自KANTOCHEMICAL CO.,INC.)中，以获得氧化物形成用涂布液。实施例1中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。1000级洁净室是指在0.028m3的体积中尺寸为0.5μm或更大的颗粒有约1×103或更少的环境。
接下来，制造了图2A所示的底接触/底栅极场效应晶体管。
<场效应晶体管的制造>
-栅电极的形成-
首先，在玻璃基板(基底91)上形成栅电极92。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在玻璃基板(基底91)上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在其上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅电极92相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过反应离子蚀刻(RIE)除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成由Mo膜形成的栅电极92。
-栅极绝缘层的形成-
接下来，将0.6mL的氧化物形成用涂布液滴加到基板上并使其在预定条件下进行旋涂(以500rpm旋转5秒，然后以3,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。此后，在氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅极绝缘层93相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过使用盐酸的湿法蚀刻来除去氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成栅极绝缘层93。发现栅极绝缘层的平均膜厚度为约100nm。
-源电极和漏电极的形成-
接下来，在栅极绝缘层93上形成源电极94和漏电极95。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在栅极绝缘层93上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的源电极94和漏电极95相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过RIE除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成均由Mo膜形成的源电极94和漏电极95。
-氧化物半导体层的形成-
接下来，形成氧化物半导体层96。具体而言，Mg-In基氧化物(In2MgO4)膜通过DC溅射而形成，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mg-In基氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的氧化物半导体层96相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过湿法蚀刻除去Mg-In基氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成氧化物半导体层96。其结果是，以沟道形成在源电极94和漏电极95之间的方式形成氧化物半导体层96。
最后，将所得物在大气中于300℃下热处理1小时作为后处理的热处理，从而完成场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，制造了具有图3所示结构的电容。具体而言，使用在待形成下电极的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法在玻璃基板(基底101)上形成Al(铝)膜，以具有约100nm的平均膜厚度102。通过实施例1中的场效应晶体管的栅极绝缘层的形成中所描述的方法，形成平均膜厚度为约100nm的绝缘体薄膜103。最后，使用在待形成上电极104的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法来形成Al膜，以具有约100nm的平均膜厚度，从而完成电容。
(实施例2)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将1.51g的氯化镱(产品号259-00272，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)、0.02g的氯化镁(产品号136-03995，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)和0.10g的氯化铪(产品号083-06931，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合到9ml的超纯水(产品号95305-1L，可购自Sigma-Aldrich)和9ml的乙醇(产品号14033-02，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)中，从而获得氧化物形成用涂布液。均充当溶剂的水和乙醇以不与SUS 304接触的状态进行使用。实施例2中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。
接下来，制造了图2D所示的顶接触/顶栅极场效应晶体管。
<场效应晶体管的制造>
-氧化物半导体层的形成-
首先，在玻璃基板(基底91)上形成氧化物半导体层96。具体而言，Mg-In基氧化物(In2MgO4)膜通过DC溅射而形成，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mg-In基氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的氧化物半导体层96相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mg-In基氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成氧化物半导体层96。
-源电极和漏电极的形成-
接下来，在基板和氧化物半导体层上形成源电极94和漏电极95。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在基板和氧化物半导体层上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的源电极94和漏电极95相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成均由Mo膜形成的源电极94和漏电极95。
-栅极绝缘层的形成-
接下来，将0.6mL的氧化物形成用涂布液滴加到基板、氧化物半导体层、源电极和漏电极上并使其在预定条件下进行旋涂(以500rpm旋转5秒，然后以3,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。此后，在氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅极绝缘层93相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过使用盐酸的湿法蚀刻来除去氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成栅极绝缘层93。发现栅极绝缘层的平均膜厚度为约118nm。
-栅电极的形成-
接下来，在栅极绝缘层上形成栅电极92。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在栅极绝缘层上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅电极92相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成由Mo膜形成的栅电极92。
最后，将所得物在大气中于300℃下热处理1小时作为后处理的热处理，从而完成场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，制造了具有图3所示结构的电容。具体而言，使用在待形成下电极的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法在玻璃基板(基底101)上形成Al(铝)膜，以具有约100nm的平均膜厚度102。通过实施例2中的场效应晶体管的栅极绝缘层的形成中所描述的方法，形成平均膜厚度为约118nm的绝缘体薄膜103。最后，使用在待形成上电极104的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法来形成Al膜，以具有约100nm的平均膜厚度，从而完成电容。
(实施例3)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将9mL的甲醇(产品号25183-08，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、9mL的乙二醇单异丙醚(产品号20223-02，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、1.15g的硝酸镧(产品号011267，可购自Alfa Aesar，纯度99.99％)、0.08g的硝酸钙(产品号030482，可购自AlfaAesar，纯度99.98％)和0.06g的氯化锆(产品号265-00672，可购自Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.)混合，以获得氧化物形成用涂布液。实施例3中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。
接下来，制造了图2C所示的底接触/顶栅极场效应晶体管。
-源电极和漏电极的形成-
首先，在玻璃基板(基底91)上形成源电极94和漏电极95。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在基板上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的源电极94和漏电极95相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成均由Mo膜形成的源电极94和漏电极95。
-氧化物半导体层的形成-
接下来，形成氧化物半导体层96。具体而言，In-Ga-Zn基氧化物膜通过DC溅射而形成，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在In-Ga-Zn基氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的氧化物半导体层96相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去In-Ga-Zn基氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成氧化物半导体层96。结果，以沟道形成在源电极94和漏电极95之间的方式形成氧化物半导体层96。
-栅极绝缘层的形成-
接下来，将0.25mL的氧化物形成用涂布液滴加到基板、氧化物半导体层、源电极和漏电极上并使其在预定条件下进行旋涂(以500rpm旋转5秒，然后以2,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。此后，在氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅极绝缘层93相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过使用盐酸的湿法蚀刻来除去氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成栅极绝缘层93。发现栅极绝缘层的平均膜厚度为约127nm。
-栅电极的形成-
接下来，在栅极绝缘层上形成栅电极92。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在栅极绝缘层上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅电极92相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成由Mo膜形成的栅电极92。
最后，将所得物在大气中于300℃下热处理1小时作为后处理的热处理，从而完成场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，制造了具有图3所示结构的电容。具体而言，使用在待形成下电极的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法在玻璃基板(基底101)上形成Al(铝)膜，以具有约100nm的平均膜厚度102。通过实施例3中的场效应晶体管的栅极绝缘层的形成中所描述的方法，形成平均膜厚度为约127nm的绝缘体薄膜103。最后，使用在待形成上电极104的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法形成Al膜，以具有约100nm的平均膜厚度，从而完成电容。
(实施例4)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将0.54mL的三(2,3,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪(III)(产品号517607，可购自Sigma-Aldrich)和0.41mL的2-乙基己酸钡甲苯溶液(Ba含量：8wt％，产品号021-09471，可获自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合到1.2mL的甲苯(产品号40180-79，可获自KANTO CHEMICAL CO.,INC.，PrimePure等级)中，从而获得氧化物形成涂布液。实施例4中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。
接下来，制造了图2B所示的顶接触/底栅极场效应晶体管。
-栅电极的形成-
首先，在玻璃基板(基底91)上形成栅电极92。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在玻璃基板(基底91)上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅电极92相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成由Mo膜形成的栅电极92。
-栅极绝缘层的形成-
接下来，将0.25mL的氧化物形成用涂布液滴加到基板上并使其在预定条件下进行旋涂(以500rpm旋转5秒，然后以2,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。此后，在氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅极绝缘层93相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过使用盐酸的湿法蚀刻来除去氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成栅极绝缘层93。发现栅极绝缘层的平均膜厚度为约116nm。
-氧化物半导体层的形成-
接下来，形成氧化物半导体层96。具体而言，In-Ga-Zn基氧化物膜通过DC溅射而形成，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在In-Ga-Zn基氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的氧化物半导体层96相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去In-Ga-Zn基氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成氧化物半导体层96。
-源电极和漏电极的形成-
接下来，在栅极绝缘层93和氧化物半导体层上形成源电极94和漏电极95。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在栅极绝缘层93上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的源电极94和漏电极95相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成均由Mo膜形成的源电极94和漏电极95。其结果是，以在氧化物半导体层96上形成沟道的方式来形成源电极94和漏电极95。
最后，将所得物在大气中于300℃下热处理1小时作为后处理的热处理，从而完成场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，制造了具有图3所示结构的电容。具体而言，使用在待形成下电极的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法在玻璃基板(基底101)上形成Al(铝)膜，以具有约100nm的平均膜厚度102。通过实施例4中的场效应晶体管的栅极绝缘层的形成中所描述的方法，形成平均膜厚度为约62nm的绝缘体薄膜103。最后，使用在待形成上电极104的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法形成Al膜，以具有约100nm的平均膜厚度，从而完成电容。
(实施例5)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将2.17mL的2-乙基己酸镧(产品号128-03371，可购自Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.)和0.63mL的2-乙基己酸锶(产品号195-09561，可购自Wako PureChemical Industries,Ltd.)混合到1.2mL的环己基苯(产品号07560-00，可购自KANTOCHEMICAL CO.,INC.)中，以获得氧化物形成用涂布液。实施例5中的氧化物形成用涂布液的制造在普通实验室的通风室中进行。普通实验室的通风室是在0.028m3的体积中尺寸为0.5μm或更大的颗粒有约1×105的环境。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例1中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2A所示的底接触/底栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例1中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
(实施例6)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将1.51g的氯化镱(产品号259-00272，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)、0.02g的氯化镁(产品号136-03995，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)和0.10g的氯化铪(产品号083-06931，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合到9ml的超纯水(产品号95305-1L，可购自Sigma-Aldrich)和9ml的乙醇(产品号14033-02，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)中，从而获得氧化物形成用涂布液。在实施例6中，使用SUS304的管来供给均充当溶剂的水和乙醇，以证实重金属元素(Fe、Cu、Mn和Ni)对氧化物形成涂布液的影响。实施例6中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例2中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2D所示的顶接触/顶栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例2中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
(实施例7)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将9mL的甲醇(产品号25183-08，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、9mL的乙二醇单异丙醚(产品号20223-02，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、1.15g的硝酸镧(产品号128-01732，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.，纯度95％)、0.08g的硝酸钙(产品号030482，可购自Alfa Aesar，纯度99.98％)和0.06g的氯化锆(产品号265-00672，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合，以获得氧化物形成用涂布液。实施例7中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例3中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2C所示的底接触/顶栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例3中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
(实施例8)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将9mL的甲醇(产品号25183-08，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、9mL的乙二醇单异丙醚(产品号20223-02，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、1.15g的硝酸镧(产品号011267，可购自Alfa Aesar，纯度99.99％)、0.08g的硝酸钙(产品号036-0745，可购自WakoPure Chemical Industries,Ltd.，纯度98％)和0.06g的氯化锆(产品号265-00672，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合，以获得氧化物形成用涂布液。实施例8中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例3中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2C所示的底接触/顶栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例3中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
(实施例9)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将0.54mL的三(2,3,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪(III)(产品号517607，可购自Sigma-Aldrich)和0.41mL的2-乙基己酸钡甲苯溶液(Ba含量：8wt％，产品号021-09471，可获自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合到1.2mL的甲苯(产品号40180-80，可获自KANTO CHEMICAL CO.,INC.，CICA第一等级)中，从而获得氧化物形成涂布液。实施例9中的氧化物形成用涂布液的制造在1000级洁净室中进行。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例4中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2B所示的顶接触/底栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例4中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
(实施例10)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将0.6mL的甲苯(产品号40180-79，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.，PrimePure等级)、0.20g的乙酰丙酮钐三水合物(产品号93-6226，可购自Strem,Co.)、0.03mL的2-乙基己酸镁甲苯溶液(Mg含量：3wt％，产品号12-1260，可购自Strem,Co.)和0.10mL的2-乙基己酸锆溶液(Zr含量：12wt％，产品号269-01116，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合到0.6mL的环己基苯(产品号07560-00，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)中，以获得氧化物形成用涂布液。实施例10中的氧化物形成用涂布液的制造在普通实验室的通风室中进行。普通实验室的通风室是在0.028m3的体积中尺寸为0.5μm或更大的颗粒为约1×105的环境。
接下来，制造了图2A所示的底接触/底栅极场效应晶体管。
<场效应晶体管的制造>
-栅电极的形成-
首先，在玻璃基板(基底91)上形成栅电极92。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在玻璃基板(基底91)上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在其上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅电极92相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过反应离子蚀刻(RIE)除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成由Mo膜形成的栅电极92。
-栅极绝缘层的形成-
接下来，将0.6mL的氧化物形成用涂布液滴加到基板上并使其在预定条件下进行旋涂(以500rpm旋转5秒，然后以3,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。此后，在氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅极绝缘层93相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过使用盐酸的湿法蚀刻来除去氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成栅极绝缘层93。发现栅极绝缘层的平均膜厚度为约137nm。
-源电极和漏电极的形成-
接下来，在栅极绝缘层93上形成源电极94和漏电极95。具体而言，Mo(钼)膜通过DC溅射而形成在栅极绝缘层93上，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的源电极94和漏电极95相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过RIE除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成均由Mo膜形成的源电极94和漏电极95。
-氧化物半导体层的形成-
接下来，形成氧化物半导体层96。具体而言，Mg-In基氧化物(In2MgO4)膜通过DC溅射而形成，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mg-In基氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的氧化物半导体层96相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过湿法蚀刻除去Mg-In基氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成氧化物半导体层96。其结果是，以沟道形成在源电极94和漏电极95之间的方式形成氧化物半导体层96。
最后，将所得物在大气中于300℃下热处理1小时作为后处理的热处理，从而完成场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，制造了具有图3所示结构的电容。具体而言，使用在待形成下电极的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法在玻璃基板(基底101)上形成Al(铝)膜，以具有约100nm的平均膜厚度102。通过实施例1中的场效应晶体管的栅极绝缘层的形成中描述的方法，形成平均膜厚度为约100nm的绝缘体薄膜103。最后，使用在待形成上电极104的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法来形成Al膜，以具有约100nm的平均膜厚度，从而完成电容。
(实施例11)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将1.0mL的超纯水(产品号95305-1L，可购自Sigma-Aldrich)、0.3mL的乙二醇单异丙醚(产品号20223-02，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、0.02g的氯化钇(产品号259-00272，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)、0.07g的硝酸镧(产品号011267，可购自Alfa Aesar，纯度99.99％)、0.01g的氯化镁(产品号136-03995，可购自Wako PureChemical Industries,Ltd.)和0.02g的氯化锆(产品号265-00672，可购自Wako PureChemical Industries,Ltd.)混合，以获得氧化物形成用涂布液。实施例11中的氧化物形成用涂布液的制造在普通实验室的通风室中进行。普通实验室的通风室是在0.028m3的体积中尺寸为0.5μm或更大的颗粒为约1×105的环境。
接下来，制造了图2B所示的顶接触/底栅极场效应晶体管。
<场效应晶体管的制造>
-栅电极的形成-
首先，在玻璃基板(基底91)上形成栅电极92。具体而言，通过DC溅射在玻璃基板(基底91)上形成Mo(钼)膜，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅电极92相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成由Mo膜形成的栅电极92。
-栅极绝缘层的形成-
接下来，将0.25mL的氧化物形成用涂布液滴加到基板上并使其在预定条件下进行旋涂(以500rpm旋转5秒，然后以2,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。此后，在氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，从而形成具有与待形成的栅极绝缘层93相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过使用盐酸的湿法蚀刻来除去氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成栅极绝缘层93。发现栅极绝缘层的平均膜厚度为约116nm。
-氧化物半导体层的形成-
接下来，形成氧化物半导体层96。具体而言，通过DC溅射来形成In-Ga-Zn基氧化物膜，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在In-Ga-Zn基氧化物膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的氧化物半导体层96相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去In-Ga-Zn基氧化物膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成氧化物半导体层96。
-源电极和漏电极的形成-
接下来，在栅极绝缘层93和氧化物半导体层上形成源电极94和漏电极95。具体而言，通过DC溅射在栅极绝缘层93上形成Mo(钼)膜，以具有约100nm的平均膜厚度。此后，在Mo膜上涂覆光刻胶，并对所得物进行预烘焙，通过曝光装置曝光和显影，以形成具有与待形成的源电极94和漏电极95相同的图案的抗蚀剂图案。此外，通过蚀刻除去Mo膜的无抗蚀剂图案的区域。此后，还除去抗蚀剂图案以形成均由Mo膜形成的源电极94和漏电极95。其结果是，以在氧化物半导体层96上形成沟道的方式形成源电极94和漏电极95。
最后，将所得物在大气中于300℃下热处理1小时作为后处理的热处理，从而完成场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，制造了具有图3所示结构的电容。具体而言，使用在待形成下电极的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法在玻璃基板(基底101)上形成Al(铝)膜，以具有约100nm的平均膜厚度102。通过实施例4中的场效应晶体管的栅极绝缘层的形成中描述的方法，形成平均膜厚度为约62nm的绝缘体薄膜103。最后，使用在待形成上电极104的区域具有开口的金属掩模，通过真空气相沉积法来形成Al膜，以具有约100nm的平均膜厚度，从而完成电容。
(比较例1)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将2.17mL的2-乙基己酸镧(产品号128-03371，可购自Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.)和0.63mL的2-乙基己酸锶(产品号195-09561，可购自Wako PureChemical Industries,Ltd.)混合到1.2mL的环己基苯(产品号07560-00，可购自KANTOCHEMICAL CO.,INC.)中，从而获得氧化物形成用涂布液。比较例1中的氧化物形成用涂布液的制造在普通实验室中进行。普通实验室是在0.028m3的体积中尺寸为0.5μm或更大的颗粒有约1×107个的环境。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例1中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2A所示的底接触/底栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例1中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
(比较例2)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将9mL的甲醇(产品号25183-08，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、9mL的乙二醇单异丙醚(产品号20223-02，可购自KANTO CHEMICAL CO.,INC.)、1.15g的硝酸镧(产品号128-01732，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.，纯度95％)、0.08g的硝酸钙(产品号036-0745，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.，纯度98％)和0.06g的氯化锆(产品号265-00672，可购自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合，以获得氧化物形成用涂布液。比较例2中的氧化物形成用涂布液的制造在普通实验室中进行。普通实验室是在0.028m3的体积中尺寸为0.5μm或更大的颗粒有约1×107个的环境。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例3中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2C所示的底接触/顶栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例3中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
(比较例3)
-氧化物形成用涂布液的制造-
将0.54mL的三(2,3,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪(III)(产品号517607，可购自Sigma-Aldrich)和0.41mL的2-乙基己酸钡甲苯溶液(Ba含量：8wt％，产品号021-09471，可获自Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)混合到1.2mL的甲苯(产品号40180-80，可获自KANTO CHEMICAL CO.,INC.，CICA第一等级)中，从而获得氧化物形成涂布液。比较例3中的氧化物形成用涂布液的制造在普通实验室中进行。普通实验室是在0.028m3的体积中尺寸为0.5μm或更大的颗粒有约1×107个的环境。
<场效应晶体管的制造>
接下来，以与实施例4中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了图2B所示的顶接触/底栅极场效应晶体管。
<用于评价绝缘性能的电容的制造>
接下来，以与实施例4中相同的方式使用氧化物形成涂布液，从而制造了具有图3所示的结构的电容。
<氧化物形成涂布液的杂质浓度的评价>
通过使用原子吸收光谱仪(产品号ZA3300，可购自Hitachi High-Tech ScienceCorporation)来评价实施例1至11和比较例1至3中制备的氧化物形成涂布液中的Na和K的浓度。通过使用ICP-OES装置(产品号ICAP6300-DUO，可购自Thermo Fisher Scientific)来评价实施例1至11和比较例1至3中制备的氧化物形成涂布液中的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度。结果在表1中示出。在表1中，伴随有“<”的测量表明：这些相关元素的浓度低于设备的检测限。
以如下方式获得所述检测限。具体地，使用原子吸收光谱仪和ICP-OES装置，将作为稀释本次评估中的形成氧化物涂布液的溶剂的超纯水(产品号95305-1L，可由Sigma-Aldrich公司获得)重复测量10次。所获得的浓度值的标准偏差进行三次方运算，并且将所获得的结果用作检测限。
通过使用ICP-OES装置(产品号ICAP6300-DUO，可购自Thermo FisherScientific)来评价实施例1至11和比较例1至3中制备的氧化物形成涂布液中的A元素的总浓度(CA mg/L)和B元素的总浓度(CB mg/L)。结果在表2中示出。
从表2中，从实施例1至11的各种氧化物形成涂布液中检测到的Na和K的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小，作为由A元素的总浓度(CA mg/L)和B元素的总浓度(CB mg/L)计算的值。同时，从实施例1至3的各种氧化物形成涂布液中检测到的Na和K的总浓度大于(CA+CB)/103mg/L。
此外，从表2中，从实施例1至11的各种氧化物形成涂布液中检测到的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。同时，从比较例1至3的各种氧化物形成涂布液中检测到的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的总浓度大于(CA+CB)/103mg/L。
从表2中，从实施例1至4、6、8和9的各种氧化物形成涂布液中检测到的Na和K的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小，作为由A元素的总浓度(CA mg/L)和B元素的总浓度(CB mg/L)计算的值。同时，从实施例5、7、10和11和比较例1至3的各种氧化物形成涂布液中检测到的Na和K的总浓度大于(CA+CB)/106mg/L。
此外，从表2中，从实施例1至5的各种氧化物形成涂布液中检测到的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小，作为由A元素的总浓度(CA mg/L)和B元素的总浓度(CB mg/L)计算的值。同时，从实施例6至11和比较例1至3的各种氧化物形成涂布液中检测到的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的总浓度大于(CA+CB)/106mg/L。
<使用氧化物形成用涂布液所形成的氧化物膜的杂质浓度的评价>
通过使用原子吸收光谱仪(产品号ZA3300，可购自Hitachi High-Tech ScienceCorporation)来评价通过使用实施例1至11和比较例1至3中制备的氧化物形成涂布液所形成的氧化物膜中的Na和K的浓度。通过使用ICP-OES装置(产品号ICAP6300-DUO，可购自Thermo Fisher Scientific)来评价实施例1至11和比较例1至3中制备的氧化物形成涂布液中的Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度。具体而言，将0.25mL～0.60mL的实施例1至11和比较例1至3中制备的各种氧化物形成用涂布液滴加到玻璃基板上并使其在预定条件下进行旋涂(例如，以500rpm旋转5秒，然后以3,000rpm旋转20秒，并以在5秒内达到0rpm的方式停止旋转)。随后，将所得物在大气中于120℃下干燥1小时，然后在O2气氛中于400℃下烘焙3小时，从而形成氧化物膜。随后，通过将氧化物膜溶解到酸性水溶液中并且使用原子吸收光谱仪和ICP-OES装置对所得溶液进行杂质浓度测量，来测量氧化物膜中的Na、K、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的浓度。结果在表3中示出。在表3中，伴随有“<”的测量表明：这些相关元素的浓度低于设备的检测限。
表3中每种元素的检测限值比表1中的每种元素的检测限值高约50倍的原因是，将约50倍稀释酸性水溶液而获得的样品用于所述分析。
所述检测限值可以根据氧化物形成用涂布液的配方或浓度而变化。因此，关于相同的元素，在某些涂布液中的检测值可以低于另一涂布液中的检测限值(例如，在表3中，实施例1中的Co(钴)为小于0.05mg/kg；而实施例5中的Co(钴)为0.03mg/kg)。
从表4中，从实施例1至11的各种氧化物膜中检测到的Na和K的总浓度为1,000mg/kg或更小。同时，从比较例1至3的各种氧化物膜中检测到的Na和K的杂质总浓度大于1,000mg/kg。
此外，从表4中，从实施例1至11的各种氧化物膜中检测到的Cr、Mn、Fe、Co和Ni的总浓度为1,000mg/kg或更小。同时，从比较例1至3的各种氧化物膜中检测到的Cr、Mn、Fe、Co和Ni的杂质总浓度大于1,000mg/kg。
从表4中，从实施例1至4、6和9的各种氧化物膜中检测到的Na和K的总浓度为1,000μg/kg或更小。同时，从实施例5、7、8、10和11和比较例1至3的各种氧化物膜中检测到的Na和K的杂质总浓度大于1,000μg/kg。
此外，从表4中，从实施例1至5的各种氧化物膜中检测到的Cr、Mn、Fe、Co和Ni的总浓度为1,000μm/kg或更小。同时，从实施例6至11和比较例1至3的各种氧化物膜中检测到的Cr、Mn、Fe、Co和Ni的总浓度大于1,000μg/kg。
<由氧化物形成用涂布液形成的氧化物膜的异物和蚀刻残留物的评价>
关于实施例1至11和比较例1至3中制备的各种场效应晶体管，在形成栅极绝缘层之后，在显微镜(产品号DM8000M，可购自Leica)下评价由氧化物形成涂覆液所形成的氧化物膜中的异物和由氧化物形成涂布液形成的氧化物膜的蚀刻部分中的蚀刻残留物。
显微镜下的观察条件是：对于一个样品，在×50倍放大倍数下在明视野观察下观察10个部分，并且在×50倍放大倍数下在暗视野观察下观察10个部分。对于实施例1至11和比较例1至3中的每个样品，制备12个场效应晶体管样品(12个基板)并在显微镜下对其进行观察。
表5示出了实施例1至11和比较例1至3中的每个示例制备的场效应晶体管的12个样品中由氧化物膜中的显微镜观察所证实的具有异物和蚀刻残留物的样品的数量。
从表5中，在由实施例1至11的氧化物形成涂布液所形成的氧化物膜中，在明视野观察下未观察到异物。同时，在由比较例1至3的氧化物形成涂布液形成的氧化物膜中，在明视野观察下观察到异物。
从表5中，在由实施例1至11的氧化物形成涂布液形成的氧化物膜的蚀刻部分中，在明视野观察下没有发现蚀刻残留物。同时，在比较例1至3中形成的氧化物膜的蚀刻部分中证实了蚀刻残留物。蚀刻残留物意味着膜等保留在非预期的部分中。也就是说，观察到蚀刻残留物的样品可以说涉及图案失效。
<由氧化物形成用涂布液形成的氧化物膜的绝缘性的评价>
通过使用半导体器件-参数-分析仪(B1500A，可购自Agilent Co.)对实施例1至11和比较例1至3中制备的电容器测量击穿电压。
进行击穿电压测试直到电流密度的变化达到曲线图中的拐点，该曲线图是通过逐渐增加在电容的上下电极之间施加的电压(重叠面积：6.0×10-5cm2)来绘制电流密度(A/cm2)相对于电场强度(MV/cm)的变化而获得的。将当电流密度的变化达到拐点时的电场强度(MV/cm)评价作为击穿电压。
表7示出了实施例1至11和比较例1至3中制造的各种电容的击穿电压的评价结果。从表7中，实施例1至11中制造的电容具有3MV/cm或更大的高击穿电压，并表现出优异的绝缘性能。同时，比较例1至3中制造的电容具有小于1MV/cm的低击穿电压，并且表现出差的绝缘性能。
<场效应晶体管的晶体管特性的评价>
通过使用半导体装置-参数-分析仪(B1500A，可购自Agilent Co.)来评价实施例1至11和比较例1至3中制造的场效应晶体管的晶体管特性。通过测量栅电极92和源电极94之间的电压(Vgs)与漏电极95和源电极94之间的电流(Ids)之间的关系(Vgs-Ids)，以及当漏电极95和源电极94之间的电压(Vgs)为+1V时的栅电极92和源电极94之间的电压(Vgs)与栅电极92和源电极94之间的电流(Igs)之间的关系(Vgs-Igs)，来评价晶体管特性。此外，通过在以下两个条件下改变Vgs来测量Vgs-Ids和Vgs-Igs。
(1)Vgs从-5V到+5V(1V步进)
(2)Vgs从-30V到+30V(1V步进)
根据晶体管特性(Vgs-Ids)的评价结果计算饱和区域中的场效应迁移率。将Vgs为-5V的栅电流(Igs)的值评价作为晶体管结构中的栅极绝缘膜的绝缘性能的指标。计算晶体管的开启状态(例如，Vgs＝+10V)与关闭状态(例如，Vgs＝-10V)的Ids比(开/关比)。计算亚阈值摆幅(SS)作为在施加Vgs时Ids上升的锐度的指数。此外，计算阈值电压(Vth)作为在施加Vgs时Ids上升时的电压值。
表6示出了当Vgs在-30V至+30V范围内变化时晶体管特性的评价结果。关于实施例5、7、8、10和11中制造的场效应晶体管，当Vgs施加高到+30V时流过晶体管的漏电流Ids超过1mA，并且半导体破裂而且不可能测量。Vgs为从-30V到+30V的施加电压高并且是不适当的条件。因此，在Vgs为从-5V到+5V的施加电压下评价本发明中的晶体管特性。
另外，关于比较例1至3中制造的场效应晶体管，当施加Vgs高至+30V时流过晶体管的栅电流Igs高，并且栅极绝缘膜破裂而且不可能测量。
表7示出了当Vgs在-5V至+5V范围内变化时晶体管特性的评价结果。从表7中，实施例1至11中制造的场效应晶体管具有8cm2/V的高迁移率、10×10-12A或更小的低栅电流、108或更大的高开/关比、0.5V/dec的低SS和±5V以内的Vth，从而表现出良好的晶体管特性。同时，比较例中制造的场效应晶体管具有10-10A或更高的高栅电流，这表明栅极绝缘膜具有低的绝缘性。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
本发明的各方面例如如下。
<1>一种用于形成氧化物的涂布液，所述涂布液包含：
A元素，所述A元素是至少一种碱土金属；和
B元素，所述B元素是选自由镓(Ga)、钪(Sc)、镱(Y)和镧系元素所组成的组中的至少一种，
其中，当所述A元素的总浓度由CA mg/L表示并且所述B元素的总浓度由CB mg/L表示时，所述涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小并且所述涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。
<2>根据<1>所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，当所述A元素的总浓度由CAmg/L表示并且所述B元素的总浓度由CB mg/L来表示时，所述涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小并且所述涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小。
<3>根据<1>或<2>所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述涂布液还包含C元素，所述C元素是选自由Al、Ti、Zr、Hf、Nb和Ta所组成的组中的至少一种。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述涂布液包含选自由所述A元素或所述B元素的无机盐、所述A元素或所述B元素的氧化物、所述A元素或所述B元素的氢氧化物、所述A元素或所述B元素的卤化物、所述A元素或所述B元素的金属络合物以及所述A元素或所述B元素的有机盐所组成的组中的至少一种。
<5>一种用于形成氧化物的涂布液，所述涂布液包含：
金属源，所述金属源是选自由无机盐、氧化物、氢氧化物、卤化物、金属络合物和有机盐所组成的组中的至少一种；和
溶剂，
其中，使用所述涂布液形成的氧化物膜中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为1,000mg/kg或更小，
其中，所述氧化物膜中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为1,000mg/kg或更小。
<6>根据<5>所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，使用所述涂布液形成的氧化物膜中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为1,000μg/kg或更小，并且
其中，所述氧化物膜中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为1,000μg/kg或更小。
<7>根据<5>或<6>所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述无机盐包含选自由硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、乙酸盐和磷酸盐所组成的组中的至少一种。
<8>根据<5>至<7>中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述卤化物包含选自由氟化物、氯化物、溴化物和碘化物所组成的组中的至少一种。
<9>根据<5>至<8>中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述有机盐包含选自由羧酸盐、碳酸和它们的衍生物所组成的组中的至少一种。
<10>根据<1>至<9>中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，所述溶剂包含选自由有机酸、有机酸酯、芳香族化合物、二醇、二醇醚、极性非质子性溶剂、烷烃化合物、烯烃化合物、醚、醇和水所组成的组中的至少一种。
<11>一种用于制造氧化物膜的方法，所述方法包括：
涂覆并热处理根据<1>至<10>中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，以获得所述氧化物膜。
<12>一种用于制造场效应晶体管的方法，所述方法包括：
使用<1>至<10>中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液来形成氧化物膜，
其中，所述场效应晶体管包括：
栅电极；
源电极和漏电极；
半导体层；和
包括所述氧化物膜的栅极绝缘层。

Claims (12)

1.一种用于形成氧化物的涂布液，所述涂布液包含：
A元素，所述A元素是至少一种碱土金属；和
B元素，所述B元素是选自由镓(Ga)、钪(Sc)、镱(Y)和镧系元素所组成的组中的至少一种，
其中，当所述A元素的总浓度由CA mg/L来表示并且所述B元素的总浓度由CB mg/L来表示时，所述涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小并且所述涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/103mg/L或更小。
2.根据权利要求1所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，当所述A元素的总浓度由CAmg/L来表示并且所述B元素的总浓度由CB mg/L来表示时，所述涂布液中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小并且所述涂布液中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为(CA+CB)/106mg/L或更小。
3.根据权利要求1或2所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述涂布液还包含C元素，所述C元素是选自由Al、Ti、Zr、Hf、Nb和Ta所组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述涂布液包含选自由所述A元素或所述B元素的无机盐、所述A元素或所述B元素的氧化物、所述A元素或所述B元素的氢氧化物、所述A元素或所述B元素的卤化物、所述A元素或所述B元素的金属络合物以及所述A元素或所述B元素的有机盐所组成的组中的至少一种。
5.一种用于形成氧化物的涂布液，所述涂布液包含：
金属源，所述金属源是选自由无机盐、氧化物、氢氧化物、卤化物、金属络合物和有机盐所组成的组中的至少一种；和
溶剂，
其中，使用所述涂布液形成的氧化物膜中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为1,000mg/kg或更小，
其中，所述氧化物膜中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为1,000mg/kg或更小。
6.根据权利要求5所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，使用所述涂布液形成的氧化物膜中的钠(Na)和钾(K)的总浓度为1,000μg/kg或更小，并且
其中，所述氧化物膜中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)的总浓度为1,000μg/kg或更小。
7.根据权利要求5或6所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述无机盐包含选自由硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、乙酸盐和磷酸盐所组成的组中的至少一种。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述卤化物包含选自由氟化物、氯化物、溴化物和碘化物所组成的组中的至少一种。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述有机盐包含选自由羧酸盐、碳酸和它们的衍生物所组成的组中的至少一种。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，其中，所述溶剂包含选自由有机酸、有机酸酯、芳香族化合物、二醇、二醇醚、极性非质子性溶剂、烷烃化合物、烯烃化合物、醚、醇和水所组成的组中的至少一种。
11.一种用于制造氧化物膜的方法，所述方法包括：
涂覆并热处理根据权利要求1至10中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，以获得所述氧化物膜。
12.一种用于制造场效应晶体管的方法，所述方法包括：
使用权利要求1至10中任一项所述的用于形成氧化物的涂布液，形成氧化物膜，
其中，所述场效应晶体管包括：
栅电极；
源电极和漏电极；
半导体层；和
包括所述氧化物膜的栅极绝缘层。
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