JP2016111360A - Field effect transistor and field effect transistor manufacturing method - Google Patents

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真二 松本
Shinji Matsumoto
真二 松本
植田 尚之
Naoyuki Ueda
尚之 植田
中村 有希
Yuki Nakamura
有希 中村
由希子 安部
Yukiko Abe
由希子 安部
雄司 曽根
Yuji Sone
雄司 曽根
遼一 早乙女
Ryoichi Saotome
遼一 早乙女
定憲 新江
Sadanori Niie
定憲 新江
嶺秀 草柳
Minehide Kusayanagi
嶺秀 草柳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a field effect transistor which uses a conductive thin film composed of an aggregation of metal oxide fine particles as a source electrode and a drain electrode, and in addition, an active layer is formed on the conductive film, and which keeps resistance of the conductive thin film at low resistance and makes a carrier concentration to be constant, and has a high ON-state current and less fluctuation.SOLUTION: A manufacturing method of a field effect transistor including an active layer composed of an n-type oxide semiconductor, and a source electrode and a drain electrode which are composed of a conductive thin film composed of an aggregation of fine particles of indium-and-tin-containing metal oxide comprises in the following order: a process of forming the source electrode and the drain electrode; a surface modification process of modifying surfaces of the source electrode and the drain electrode; and a light irradiation process of applying light on the source electrode and the drain electrode under a low oxygen concentration atmosphere.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、電界効果型トランジスタ、及び電界効果型トランジスタの製造方法に関する。   The present invention relates to a field effect transistor and a method for manufacturing the field effect transistor.

近年、酸化物半導体を用いた薄膜の電界効果型トランジスタ(FET)からなるスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス型の表示装置(液晶表示装置、発光表示装置、電気泳動式表示装置など)が盛んに開発されている。その開発において、塗布法で半導体層及び電極層を形成する方法は、簡便かつ大面積化が可能な方法として期待されている。   In recent years, active matrix display devices (liquid crystal display devices, light-emitting display devices, electrophoretic display devices, etc.) provided with switching elements made of thin film field effect transistors (FETs) using oxide semiconductors have been actively developed. Has been. In the development thereof, a method of forming a semiconductor layer and an electrode layer by a coating method is expected as a method that can be easily and large in area.

錫ドープ酸化インジウム(ITO)などの導電性酸化物に関して、インジウム化合物と錫化合物とを溶解させた塗布液や、ITOナノ粒子分散液などの導電性酸化物形成用塗布液を基板に塗布して形成した導電性薄膜は、金属酸化物の微粒子の集合体からなる。
FETとして、高いオン電流を得るためには、活性層となる半導体とソース電極及びドレイン電極とが接触する界面で抵抗が低いことが望ましい。
しかし、金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜の抵抗率は、真空プロセスで形成した薄膜に比べて劣っているのが一般的である。そこで、前記塗布液を塗布後の乾燥、焼成、及び、焼成後のプロセスにおいて、導電膜の特性を向上させるための手法が提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。
For conductive oxides such as tin-doped indium oxide (ITO), a coating solution in which an indium compound and a tin compound are dissolved, or a coating solution for forming a conductive oxide such as an ITO nanoparticle dispersion is applied to a substrate. The formed conductive thin film is made of an aggregate of metal oxide fine particles.
In order to obtain a high on-current as an FET, it is desirable that the resistance be low at the interface where the semiconductor serving as the active layer contacts the source electrode and the drain electrode.
However, the resistivity of a conductive thin film made of an aggregate of metal oxide fine particles is generally inferior to that of a thin film formed by a vacuum process. Therefore, methods for improving the properties of the conductive film have been proposed in the drying, baking, and post-baking processes after applying the coating liquid (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

しかし、前述の提案の技術においても、真空プロセスと同質の膜質を有し、同等の物性と安定性を持つ導電性薄膜は得られていない。
そのため、塗布法などにより形成され、金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜を、FETのソース電極及びドレイン電極として用い、さらに、その上に活性層が形成されたFETにおいては、製造中に導電性薄膜のキャリア濃度が変化するなどの問題が生じ、得られたFETの性能の均質性が得られないという問題がある。
However, even in the above-mentioned proposed technique, a conductive thin film having the same film quality as that of the vacuum process and having the same physical properties and stability has not been obtained.
Therefore, in a FET in which a conductive thin film formed by a coating method or the like and made of an aggregate of metal oxide fine particles is used as a source electrode and a drain electrode of an FET and an active layer is further formed thereon, it is manufactured. There arises a problem that the carrier concentration of the conductive thin film changes, and the uniformity of the performance of the obtained FET cannot be obtained.

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜を、ソース電極及びドレイン電極として用い、さらに、その上に活性層が形成された電界効果型トランジスタにおいて、前記導電性薄膜の抵抗を低く保ち、かつキャリア濃度を一定にして、オン電流が高く、ばらつきの少ない電界効果型トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention uses a conductive thin film made of an aggregate of metal oxide fine particles as a source electrode and a drain electrode, and further includes an active layer formed on the conductive thin film. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a field-effect transistor with a low on-state resistance, a constant carrier concentration, a high on-current, and little variation.

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。
即ち、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、
n型酸化物半導体からなる活性層と、
インジウム及びスズを含有する金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜からなるソース電極及びドレイン電極と、
を備える電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する表面改質工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極に低酸素濃度雰囲気下で光を照射する光照射工程とを、この順で含む、
ことを特徴とする。
Means for solving the problems are as follows.
That is, the manufacturing method of the field effect transistor of the present invention is:
an active layer made of an n-type oxide semiconductor;
A source electrode and a drain electrode made of a conductive thin film made of an aggregate of metal oxide fine particles containing indium and tin; and
A method of manufacturing a field effect transistor comprising:
Forming the source and drain electrodes;
A surface modification step of modifying the surfaces of the source electrode and the drain electrode;
A light irradiation step of irradiating light in a low oxygen concentration atmosphere to the source electrode and the drain electrode in this order,
It is characterized by that.

本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜を、ソース電極及びドレイン電極として用い、さらに、その上に活性層が形成された電界効果型トランジスタにおいて、前記導電性薄膜の抵抗を低く保ち、かつキャリア濃度を一定にして、オン電流が高く、ばらつきの少ない電界効果型トランジスタの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the above conventional problems can be solved, and a conductive thin film made of an aggregate of metal oxide fine particles is used as a source electrode and a drain electrode, and an active layer is formed thereon. In the field effect transistor, it is possible to provide a method for manufacturing a field effect transistor with a low on-state current and a small variation while keeping the resistance of the conductive thin film low and keeping the carrier concentration constant.

図1は、ボトムゲート/ボトムコンタクトの電界効果型トランジスタの一例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a bottom gate / bottom contact field effect transistor. 図2は、トップゲート/トップコンタクトの電界効果型トランジスタの一例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a top gate / top contact field effect transistor. 図3Aは、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法の一例を示す概略断面図である(その1)。FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a field effect transistor according to the present invention (part 1). 図3Bは、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法の一例を示す概略断面図である(その2)。FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a field effect transistor according to the present invention (part 2). 図3Cは、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法の一例を示す概略断面図である(その3)。FIG. 3C is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a field effect transistor according to the present invention (part 3). 図3Dは、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法の一例を示す概略断面図である(その4)。FIG. 3D is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a field effect transistor according to the present invention (part 4). 図4は、実施例の結果を示すグラフである(その1)。FIG. 4 is a graph showing the results of the example (part 1). 図5は、実施例の結果を示すグラフである(その2)。FIG. 5 is a graph showing the results of the example (part 2). 図6は、実施例の結果を示すグラフである(その3)。FIG. 6 is a graph showing the results of the example (No. 3).

(電界効果型トランジスタ)
本発明の電界効果型トランジスタは、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層と、ゲート絶縁層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
本発明の電界効果型トランジスタは、例えば、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法により製造することができる。
(Field effect transistor)
The field effect transistor of the present invention includes at least a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, an active layer, and a gate insulating layer, and further includes other members as necessary.
The field effect transistor of the present invention can be manufactured, for example, by the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention.

<ゲート電極>
前記ゲート電極は、ゲート電圧を印加するための電極であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Gate electrode>
The gate electrode is not particularly limited as long as it is an electrode for applying a gate voltage, and can be appropriately selected according to the purpose.

前記ゲート電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白金、パラジウム、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、クロム、タンタル、モリブデン、チタン等の金属、これらの合金、これら金属の混合物などが挙げられる。また、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ガリウム、酸化ニオブ、スズ(Sn)が添加されたIn(ITO)、ガリウム(Ga)が添加されたZnO、アルミニウム(Al)が添加されたZnO、アンチモン(Sb)が添加されたSnO等の導電性酸化物、これらの複合化合物、これらの混合物、などが挙げられる。 The material of the gate electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, platinum, palladium, gold, silver, copper, zinc, aluminum, nickel, chromium, tantalum, molybdenum, titanium, etc. Metals, alloys thereof, mixtures of these metals, and the like. Also, In 2 O 3 (ITO) to which indium oxide, zinc oxide, tin oxide, gallium oxide, niobium oxide, tin (Sn) is added, ZnO to which gallium (Ga) is added, and aluminum (Al) are added. ZnO, conductive oxides such as SnO 2 to which antimony (Sb) is added, composite compounds thereof, mixtures thereof, and the like.

前記ゲート電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20nm〜1,000nmが好ましく、50nm〜300nmがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as average thickness of the said gate electrode, Although it can select suitably according to the objective, 20 nm-1,000 nm are preferable and 50 nm-300 nm are more preferable.

<ゲート絶縁層>
前記ゲート絶縁層としては、前記ゲート電極と前記活性層との間に形成された絶縁層であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Gate insulation layer>
The gate insulating layer is not particularly limited as long as it is an insulating layer formed between the gate electrode and the active layer, and can be appropriately selected according to the purpose.

前記ゲート絶縁層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機絶縁材料、有機絶縁材料などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a material of the said gate insulating layer, According to the objective, it can select suitably, For example, an inorganic insulating material, an organic insulating material, etc. are mentioned.

前記無機絶縁材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、これらの混合物などが挙げられる。前記有機絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂などが挙げられる。   Examples of the inorganic insulating material include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, and mixtures thereof. Examples of the organic insulating material include polyimide, polyamide, polyacrylate, polyvinyl alcohol, and novolac resin.

前記ゲート絶縁層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm〜1,000nmが好ましく、100nm〜500nmがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as average thickness of the said gate insulating layer, Although it can select suitably according to the objective, 50 nm-1,000 nm are preferable and 100 nm-500 nm are more preferable.

<ソース電極、及びドレイン電極>
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極は、電流を取り出すための電極である。前記ソース電極、及び前記ドレイン電極は、インジウム及びスズを含有する金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜である。
<Source electrode and drain electrode>
The source electrode and the drain electrode are electrodes for taking out current. The source electrode and the drain electrode are conductive thin films made of an aggregate of metal oxide fine particles containing indium and tin.

−導電性薄膜−
前記導電性薄膜は、前記金属酸化物の微粒子の集合体によって形成される。前記導電性薄膜は、例えば、後述する導電性薄膜形成用塗布液を被塗物に塗布し、乾燥させた後に焼成を行って得られる。
-Conductive thin film-
The conductive thin film is formed by an aggregate of metal oxide fine particles. The conductive thin film is obtained, for example, by applying a coating liquid for forming a conductive thin film, which will be described later, to an object to be coated and drying it, followed by firing.

前記微粒子の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、楕円球状、多面体などが挙げられる。これらの中でも、球状が好ましい。なお、前記球状は、真球状に限定されない。   There is no restriction | limiting in particular in the shape of the said microparticles | fine-particles, According to the objective, it can select suitably, For example, spherical shape, elliptical spherical shape, a polyhedron etc. are mentioned. Among these, spherical shape is preferable. The spherical shape is not limited to a true spherical shape.

前記微粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、その上限値は、1μm以下が好ましく、100nm以下がより好ましく、50nm以下が特に好ましい。その下限値は、1nm以上が好ましく、3nm以上がより好ましく、5nm以上が特に好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as an average particle diameter of the said fine particle, Although it can select suitably according to the objective, The upper limit is preferable 1 micrometer or less, 100 nm or less is more preferable, 50 nm or less is especially preferable. The lower limit is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and particularly preferably 5 nm or more.

ここで、前記微粒子の前記平均粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡などにより測定することができる。
走査型電子顕微鏡により導電性薄膜の断面観察を行い、導電性薄膜の断面における100個の微粒子の粒子径を測定した際の平均値を前記平均粒子径とする。ただし、前記微粒子が、球状の場合には、直径を粒子径とし、不定形の場合には、最長径と最短径との平均値を粒子径とする。また、導電性薄膜が最表面にある場合には、原子間力顕微鏡(Nano−Im、Pacific Nanotechnology社製)を用いることもできる。
Here, the average particle diameter of the fine particles can be measured by, for example, a scanning electron microscope.
The cross section of the conductive thin film is observed with a scanning electron microscope, and the average value when the particle diameter of 100 fine particles in the cross section of the conductive thin film is measured is defined as the average particle diameter. However, when the fine particles are spherical, the diameter is the particle diameter, and when the fine particles are indefinite, the average value of the longest diameter and the shortest diameter is the particle diameter. When the conductive thin film is on the outermost surface, an atomic force microscope (Nano-Im, manufactured by Pacific Nanotechnology) can also be used.

前記導電性薄膜をデバイスサイズの小さいトランジスタのソース電極及びドレイン電極に用いた場合、半導体(活性層)と電極との接触面は数μm〜数百μm幅となる。前記微粒子のサイズが上記の範囲(例えば、1nm〜1μm)にあることで、前記導電性薄膜中の前記微粒子と半導体(活性層)が実質的に均一に接触する状態となり、電気的特性の均質化が期待できる。   When the conductive thin film is used for a source electrode and a drain electrode of a transistor having a small device size, the contact surface between the semiconductor (active layer) and the electrode is several μm to several hundred μm wide. When the size of the fine particles is in the above range (for example, 1 nm to 1 μm), the fine particles and the semiconductor (active layer) in the conductive thin film are in a substantially uniform contact state, and the electrical characteristics are uniform. Can be expected.

前記導電性薄膜の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of the said electroconductive thin film, According to the objective, it can select suitably.

前記導電性薄膜の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40nm〜2μmが好ましく、70nm〜1μmがより好ましい。
前記平均厚みは、任意の4点について、原子間力顕微鏡(Nano−Im、Pacific Nanotechnology社製)や接触式段差計(α−step、KLA Tencor製)により前記導電性薄膜の厚みを測定し、それらの厚みの平均値を求めることによって決定できる。
There is no restriction | limiting in particular as average thickness of the said electroconductive thin film, Although it can select suitably according to the objective, 40 nm-2 micrometers are preferable, and 70 nm-1 micrometer are more preferable.
The average thickness is measured for an arbitrary four points using an atomic force microscope (Nano-Im, Pacific Nanotechnology) or a contact step meter (α-step, manufactured by KLA Tencor), It can be determined by obtaining an average value of their thicknesses.

−−金属酸化物の微粒子−−
前記金属酸化物の微粒子における前記金属酸化物は、インジウム及びスズを含有すれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、酸化インジウムスズ(ITO)であることが、比較的高い導電性を有している点で好ましい。
--- Fine particles of metal oxide-
The metal oxide in the metal oxide fine particles is not particularly limited as long as it contains indium and tin, and can be appropriately selected according to the purpose, but it is indium tin oxide (ITO). It is preferable in that it has high electrical conductivity.

前記インジウムと前記スズとの比率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、原子数比率〔スズ(B)/インジウム(A)〕で、0.01〜0.25が好ましく、0.05〜0.15がより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a ratio of the said indium and the said tin, Although it can select suitably according to the objective, In atomic ratio [tin (B) / indium (A)], 0.01-0. 25 is preferable, and 0.05 to 0.15 is more preferable.

前記原子数比率〔スズ(B)/インジウム(A)〕が、前記好ましい範囲内であると、前記金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜の導電率をより低くすることができ、前記より好ましい範囲内であると、その効果は顕著となる。   When the atomic number ratio [tin (B) / indium (A)] is within the preferred range, the conductivity of the conductive thin film made of an aggregate of fine particles of the metal oxide can be further reduced. The effect becomes remarkable when it is in the more preferable range.

−導電性薄膜の製造方法−
前記導電性薄膜の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スクリーン印刷法、ロールコート法、ディップコート法、スピンコート法、インクジェット法、ナノインプリント法等の塗布法によるウェットプロセスなどによって作製することができる。特に、インクジェット法に代表される液滴塗布法は、容易に導電性薄膜が形成でき、かつ大面積の導電性薄膜が形成できる点で好ましい。
-Manufacturing method of conductive thin film-
The method for producing the conductive thin film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a screen printing method, a roll coating method, a dip coating method, a spin coating method, an ink jet method, a nanoimprint method, etc. It can be produced by a wet process by the coating method. In particular, a droplet coating method typified by an inkjet method is preferable in that a conductive thin film can be easily formed and a large area conductive thin film can be formed.

前記塗布法によって前記導電性薄膜を形成する場合には、導電性薄膜形成用塗布液を作製し、該導電性薄膜形成用塗布液を被塗物に塗布し、乾燥させた後に焼成を行って得ることができる。   When the conductive thin film is formed by the coating method, a conductive thin film forming coating solution is prepared, the conductive thin film forming coating solution is applied to an object to be coated, dried, and then fired. Can be obtained.

前記導電性薄膜形成用塗布液は、少なくとも、インジウム及びスズ、インジウム及びスズを含有する金属酸化物、並びに酸化インジウム及び酸化スズの少なくともいずれかを含有し、更に必要に応じて、有機溶媒などのその他の成分を含有する。
前記金属酸化物は、インジウム及びスズを含有すれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、酸化インジウムスズ(ITO)であることが好ましい。
The coating liquid for forming a conductive thin film contains at least one of indium and tin, a metal oxide containing indium and tin, and indium oxide and tin oxide, and if necessary, an organic solvent or the like. Contains other ingredients.
If the said metal oxide contains indium and tin, there will be no restriction | limiting in particular, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that it is indium tin oxide (ITO).

前記インジウムと前記スズとの比率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、原子数比率〔スズ(B)/インジウム(A)〕で、0.01〜0.25が好ましく、0.05〜0.15がより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a ratio of the said indium and the said tin, Although it can select suitably according to the objective, In atomic ratio [tin (B) / indium (A)], 0.01-0. 25 is preferable, and 0.05 to 0.15 is more preferable.

前記原子数比率〔スズ(B)/インジウム(A)〕が、前記好ましい範囲内であると、前記金属酸化物の導電率をより低くすることができ、前記より好ましい範囲内であると、その効果は顕著となる。   When the atomic number ratio [tin (B) / indium (A)] is within the preferred range, the conductivity of the metal oxide can be further lowered, and when the atomic ratio is within the more preferred range, The effect is remarkable.

前記金属酸化物の微粒子は、市販品であってもよい。前記市販品としては、例えば、ITOナノ粒子分散液(株式会社巴製作所製、平均粒子径20nm、金属含有量10.1質量%)、アルバックマテリアル株式会社製のITO−1Cden(平均粒子径 5nm、金属含有量 20.1質量%)、などが挙げられる。一般に、金属ナノ粒子は、その平均径が数nm〜数十nmになると、その融点よりも格段に低い温度で焼結することが知られており、平均粒子径が上記の範囲にあることで、焼結温度を下げる効果が期待できる。また、インクジェットなどの液滴塗布法を用いて導電性薄膜を形成する場合には、平均粒子径が小さいことはノズルの目詰まりを防止に役立つことが考えられる。   The metal oxide fine particles may be commercially available products. Examples of the commercially available product include ITO nanoparticle dispersion (manufactured by Sakai Seisakusho Co., Ltd., average particle size 20 nm, metal content 10.1% by mass), ITO-1Cden (average particle size 5 nm, manufactured by ULVAC Material Co., Ltd.) Metal content 20.1% by mass), and the like. In general, it is known that metal nanoparticles are sintered at a temperature much lower than their melting point when the average diameter is several nm to several tens of nm, and the average particle diameter is in the above range. The effect of lowering the sintering temperature can be expected. In addition, when the conductive thin film is formed by using a droplet coating method such as inkjet, it is conceivable that the small average particle diameter helps prevent clogging of the nozzle.

前記酸化インジウム及び酸化スズは、前記導電性薄膜形成用塗布液を被塗物に塗布し、乾燥させた後に焼成を行うことにより、インジウム及びスズを含有する金属酸化物、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)となる。   The indium oxide and tin oxide are coated with the conductive thin film-forming coating solution on an object to be coated, dried, and then fired to form a metal oxide containing indium and tin, for example, indium tin oxide ( ITO).

前記インジウムと前記スズとの比率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、原子数比率〔スズ(B)/インジウム(A)〕で、0.01〜0.25が好ましく、0.05〜0.15がより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a ratio of the said indium and the said tin, Although it can select suitably according to the objective, In atomic ratio [tin (B) / indium (A)], 0.01-0. 25 is preferable, and 0.05 to 0.15 is more preferable.

前記原子数比率〔スズ(B)/インジウム(A)〕が、前記好ましい範囲内であると、前記金属酸化物の導電率をより低くすることができ、前記より好ましい範囲内であると、その効果は顕著となる。   When the atomic number ratio [tin (B) / indium (A)] is within the preferred range, the conductivity of the metal oxide can be further lowered, and when the atomic ratio is within the more preferred range, The effect is remarkable.

前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、テトラデカン等の炭化水素;シクロヘキサン、シクロドデセン等の環状炭化水素;トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   The organic solvent is not particularly restricted and may be appropriately selected according to purpose. Examples thereof include hydrocarbons such as tetradecane; cyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclododecene; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and mesitylene. Etc. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記塗布の方法として、インクジェット法、又はナノインプリント法で塗布する際には、室温でも塗布可能であるが、被塗物を30℃〜100℃程度に加熱することが、被塗物表面に付着直後の導電性薄膜形成用塗布液が濡れ広がることを抑制することができる点で好ましい。   As the application method, when applied by an inkjet method or a nanoimprint method, it can be applied even at room temperature, but it is possible to heat the object to be coated at about 30 ° C. to 100 ° C. immediately after adhering to the surface of the object to be coated. It is preferable at the point which can suppress that the coating liquid for electroconductive thin film formation spreads wet.

前記乾燥は、前記導電性薄膜形成用塗布液中の揮発成分を除去できる条件であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記乾燥において、揮発成分を完全に除去する必要はなく、焼成を阻害しない程度に揮発成分を除去できればよい。   The drying is not particularly limited as long as it can remove volatile components in the coating liquid for forming a conductive thin film, and can be appropriately selected according to the purpose. In the drying, it is not necessary to completely remove the volatile component, and it is sufficient if the volatile component can be removed to such an extent that firing is not hindered.

前記焼成の温度としては、導電性薄膜の主成分である前記金属酸化物(インジウム及びスズを含有する金属酸化物)が形成される温度以上で、かつ被塗物の熱変形温度以下であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、180℃〜600℃が好ましい。   The firing temperature is not less than the temperature at which the metal oxide (metal oxide containing indium and tin) as the main component of the conductive thin film is formed and not more than the heat deformation temperature of the object to be coated. There is no particular limitation, and it can be appropriately selected according to the purpose, but it is preferably 180 ° C to 600 ° C.

前記焼成の雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸素中や空気中など酸素を含む雰囲気が挙げられる。また、焼成の雰囲気を窒素ガスなどの不活性ガスにすることもできる。   There is no restriction | limiting in particular as said baking atmosphere, According to the objective, it can select suitably, For example, the atmosphere containing oxygen, such as in oxygen and air, is mentioned. Further, the firing atmosphere can be an inert gas such as nitrogen gas.

焼成後、更に空気中、不活性ガス、又は還元ガス雰囲気中でアニール処理することにより、導電性薄膜の電気特性、信頼性、均一性を一層向上することができる。   After firing, the electrical properties, reliability, and uniformity of the conductive thin film can be further improved by annealing in air, an inert gas atmosphere, or a reducing gas atmosphere.

前記焼成の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。   There is no restriction | limiting in particular as time of the said baking, According to the objective, it can select suitably.

前記導電性薄膜は、後述する光照射工程を経ることにより、導電性薄膜のキャリア濃度を制御することができる。前記導電性薄膜を、n型酸化物半導体を活性層とする電界効果型トランジスタのソース電極及びドレイン電極として用いる場合には、キャリア濃度は高い方が好ましい。キャリア濃度が高いことで、電極の抵抗を下げることができ、高いオン電流を得ることが可能となる。また、キャリア濃度が高いことで、n型酸化物半導体と電極との接触界面の抵抗を下げる効果が期待でき、同様に、高いオン電流を得ることが可能となる。   The said conductive thin film can control the carrier concentration of a conductive thin film by passing through the light irradiation process mentioned later. When the conductive thin film is used as a source electrode and a drain electrode of a field effect transistor using an n-type oxide semiconductor as an active layer, a higher carrier concentration is preferable. Since the carrier concentration is high, the resistance of the electrode can be lowered and a high on-current can be obtained. In addition, since the carrier concentration is high, an effect of lowering the resistance at the contact interface between the n-type oxide semiconductor and the electrode can be expected, and similarly, a high on-current can be obtained.

前記ソース電極及び前記ドレイン電極である前記導電性薄膜のキャリア濃度は、3.0×1020cm−3以上である。膜の低抵抗化に寄与する範囲において、高ければ高い方が好ましく、4.0×1020cm−3以上が特に好ましい。
前記キャリア濃度は、例えば、ホール効果測定装置によって測定できる。
ホール効果とは、電流に垂直な磁場を印加したとき電流と磁場の両方に直行する方向に起電力が発生する現象であり、主に半導体のキャリア濃度、移動度、及びキャリアタイプの判定に用いられる。
The conductive thin film that is the source electrode and the drain electrode has a carrier concentration of 3.0 × 10 20 cm −3 or more. In the range that contributes to lowering the resistance of the film, it is preferably as high as possible, particularly preferably 4.0 × 10 20 cm −3 or more.
The carrier concentration can be measured by, for example, a Hall effect measuring device.
The Hall effect is a phenomenon in which an electromotive force is generated in a direction perpendicular to both the current and magnetic field when a magnetic field perpendicular to the current is applied, and is mainly used to determine the carrier concentration, mobility, and carrier type of a semiconductor. It is done.

前記ホール効果測定装置としては、例えば、比抵抗/ホール効果測定システムResiTest8300(株式会社東陽テクニカ製)などが挙げられる。   Examples of the Hall effect measuring device include a specific resistance / Hall effect measuring system ResiTest 8300 (manufactured by Toyo Corporation).

<活性層>
前記活性層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に形成されたn型酸化物半導体からなる活性層であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Active layer>
The active layer is not particularly limited as long as it is an active layer made of an n-type oxide semiconductor formed between the source electrode and the drain electrode, and can be appropriately selected according to the purpose.

前記n型酸化物半導体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、及びチタンの少なくともいずれかを含有することが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as said n-type oxide semiconductor, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable to contain at least any one of indium, zinc, tin, gallium, and titanium.

前記n型酸化物半導体としては、例えば、ZnO、SnO、In、TiO、Gaなどが挙げられる。また、In−Zn系酸化物、In−Sn系酸化物、In−Ga系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga系酸化物、Zn−Ga系酸化物、In−Zn−Sn系酸化物、In−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Ga系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物等、複数の金属を含む酸化物を用いることもできる。 Examples of the n-type oxide semiconductor include ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 , TiO 2 , and Ga 2 O 3 . In-Zn-based oxides, In-Sn-based oxides, In-Ga-based oxides, Sn-Zn-based oxides, Sn-Ga-based oxides, Zn-Ga-based oxides, In-Zn-Sn-based materials Oxide, In-Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Ga-based oxide, Sn-Ga-Zn-based oxide, In-Al-Zn-based oxide, Al-Ga-Zn-based oxide, Sn- An oxide containing a plurality of metals such as an Al—Zn-based oxide, an In—Hf—Zn-based oxide, and an In—Al—Ga—Zn-based oxide can also be used.

前記n型酸化物半導体は、高い電界効果移動度が得られる点、及び電子キャリア濃度を適切に制御しやすい点から、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、及びチタンの少なくともいずれかと、アルカリ土類金属とを含有することが好ましく、インジウムとアルカリ土類金属とを含有することがより好ましい。
前記アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムなどが挙げられる。
酸化インジウムは、酸素欠損量によって電子キャリア濃度が1018cm−3〜1020cm−3程度に変化する。ただし、酸化インジウムは酸素欠損ができやすい性質があり、酸化物半導体膜形成後の後工程で、意図しない酸素欠損ができる場合がある。インジウムと、インジウムよりも酸素と結合しやすいアルカリ土類金属との主に二つの金属から酸化物を形成することは、意図しない酸素欠損を防ぐとともに、組成の制御が容易となり電子キャリア濃度を適切に制御しやすい点で特に好ましい。
The n-type oxide semiconductor includes at least one of indium, zinc, tin, gallium, and titanium, and an alkaline earth metal because high field effect mobility can be obtained and the electron carrier concentration can be appropriately controlled. Is preferable, and it is more preferable to contain indium and an alkaline earth metal.
Examples of the alkaline earth metal include beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium.
Indium oxide has an electron carrier concentration of about 10 18 cm −3 to 10 20 cm −3 depending on the amount of oxygen deficiency. However, indium oxide has a property that oxygen vacancies are easily generated, and there is a case where unintended oxygen vacancies may be generated in a later step after the formation of the oxide semiconductor film. Forming oxides from two metals, indium and an alkaline earth metal that is easier to bond with oxygen than indium, prevents unintentional oxygen vacancies and facilitates control of the composition. It is particularly preferable because it can be easily controlled.

前記n型酸化物半導体は、n型酸化物半導体薄膜形成用塗布液を塗布し、乾燥させた後に焼成を行って得られることが好ましい。   The n-type oxide semiconductor is preferably obtained by applying a coating liquid for forming an n-type oxide semiconductor thin film and drying it, followed by firing.

前記n型酸化物半導体薄膜形成用塗布液は、例えば、少なくとも、無機インジウム化合物と、無機アルカリ土類金属化合物と、有機溶媒とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。   The coating liquid for forming an n-type oxide semiconductor thin film contains, for example, at least an inorganic indium compound, an inorganic alkaline earth metal compound, and an organic solvent, and further contains other components as necessary.

前記無機インジウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸インジウム、ハロゲン化インジウム、水酸化インジウム、シアン化インジウムなどが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said inorganic indium compound, According to the objective, it can select suitably, For example, an indium oxo acid, an indium halide, an indium hydroxide, an indium cyanide etc. are mentioned.

前記オキソ酸インジウムとしては、例えば、硝酸インジウム、硫酸インジウム、炭酸インジウム、燐酸インジウムなどが挙げられる。   Examples of the indium oxoacid include indium nitrate, indium sulfate, indium carbonate, and indium phosphate.

前記硝酸インジウムとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硝酸インジウムの水和物などが挙げられる。前記硝酸インジウムの水和物としては、例えば、硝酸インジウム三水和物、硝酸インジウム五水和物などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said indium nitrate, According to the objective, it can select suitably, For example, the hydrate of an indium nitrate etc. are mentioned. Examples of the indium nitrate hydrate include indium nitrate trihydrate and indium nitrate pentahydrate.

前記無機アルカリ土類金属化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機カルシウム化合物、無機ストロンチウム化合物などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said inorganic alkaline-earth metal compound, According to the objective, it can select suitably, For example, an inorganic calcium compound, an inorganic strontium compound, etc. are mentioned.

前記無機カルシウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸カルシウム、ハロゲン化カルシウム、水酸化カルシウム、シアン化カルシウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸カルシウムとしては、例えば、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、燐酸カルシウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸カルシウム、ハロゲン化カルシウムが好ましく、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウムがより好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said inorganic calcium compound, According to the objective, it can select suitably, For example, a calcium oxo acid, a calcium halide, a calcium hydroxide, a calcium cyanide etc. are mentioned.
Examples of the calcium oxoacid include calcium nitrate, calcium sulfate, calcium carbonate, and calcium phosphate.
Among these, calcium oxoacid and calcium halide are preferable, and calcium nitrate, calcium sulfate, and calcium chloride are more preferable in terms of high solubility in various solvents.

前記無機ストロンチウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸ストロンチウム、ハロゲン化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、シアン化ストロンチウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化ストロンチウムとしては、例えば、塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、沃化ストロンチウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、オキソ酸ストロンチウム、ハロゲン化ストロンチウムが好ましく、硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、塩化ストロンチウムがより好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said inorganic strontium compound, According to the objective, it can select suitably, For example, strontium oxo acid, strontium halide, strontium hydroxide, strontium cyanide etc. are mentioned.
Examples of the strontium halide include strontium chloride, strontium bromide, and strontium iodide.
Among these, strontium oxoacids and strontium halides are preferable in terms of high solubility in various solvents, and strontium nitrate, strontium sulfate, and strontium chloride are more preferable.

前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、グリコールエーテル類、ジオール類が好ましい。即ち、前記n型酸化物半導体薄膜形成用塗布液は、前記グリコールエーテル類及び前記ジオール類の少なくともいずれかを含有することが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as said organic solvent, Although it can select suitably according to the objective, Glycol ethers and diol are preferable. That is, it is preferable that the coating liquid for forming an n-type oxide semiconductor thin film contains at least one of the glycol ethers and the diols.

前記グリコールエーテル類は、前記無機インジウム化合物、前記無機アルカリ土類金属化合物をよく溶解し、かつ溶解後の安定性が高いため、前記グリコールエーテル類を前記n型酸化物半導体薄膜形成用塗布液に用いることにより、均一性が高く、欠陥の少ないn型酸化物半導体を得ることができる。
また、前記グリコールエーテル類を前記n型酸化物半導体薄膜形成用塗布液に用いることにより、所望の形状のn型酸化物半導体を精度が高く形成することができる。
Since the glycol ethers dissolve the inorganic indium compound and the inorganic alkaline earth metal compound well and have high stability after dissolution, the glycol ethers are used as the coating liquid for forming the n-type oxide semiconductor thin film. By using it, an n-type oxide semiconductor with high uniformity and few defects can be obtained.
Further, by using the glycol ether in the coating liquid for forming the n-type oxide semiconductor thin film, an n-type oxide semiconductor having a desired shape can be formed with high accuracy.

前記グリコールエーテル類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましい。前記グリコールエーテル類の炭素数としては、3〜6が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as said glycol ether, Although it can select suitably according to the objective, An alkylene glycol monoalkyl ether is preferable. As carbon number of the said glycol ethers, 3-6 are preferable.

前記グリコールエーテル類は、ジオール類と併用して用いることが好ましい。前記グリコールエーテル類と前記ジオール類を併用すると、前記ジオール類の作用により、インクジェット法で塗布する際のインクジェットノズル内での溶媒乾燥による詰まりをなくすことができる。更に、前記グリコールエーテル類の作用により、基材などに付着させた塗布液をすばやく乾燥させ、不要な箇所に塗布液が広がることを抑制することができる。例えば、電界効果型トランジスタを製造する際にチャネルに付着させた塗布液をすばやく乾燥させ、チャネル領域以外に広がることを抑制することができる。
また、前記グリコールエーテル類は、通常、粘度が1.3cp〜3.5cp程度と低粘度であることから、高粘度のジオール類と混合することで、容易に前記n型酸化物半導体薄膜形成用塗布液の粘度を調整することができる。
The glycol ethers are preferably used in combination with diols. When the glycol ethers and the diols are used in combination, clogging due to solvent drying in the ink jet nozzle during application by the ink jet method can be eliminated by the action of the diols. Furthermore, by the action of the glycol ethers, it is possible to quickly dry the coating liquid adhered to the substrate and the like, and to prevent the coating liquid from spreading to unnecessary portions. For example, it is possible to quickly dry a coating solution attached to a channel when manufacturing a field effect transistor and to prevent the coating solution from spreading outside the channel region.
In addition, since the glycol ethers usually have a low viscosity of about 1.3 cp to 3.5 cp, they can be easily mixed with a high viscosity diol to easily form the n-type oxide semiconductor thin film. The viscosity of the coating solution can be adjusted.

前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スクリーン印刷法、ロールコート法、ディップコート法、スピンコート法、インクジェット法、ナノインプリント法などが挙げられる。これらの中でも、所望の形状のn型酸化物半導体薄膜、例えば、電界効果型トランジスタの製造において、設計上のチャネル幅(言い換えれば所望の活性層の形状)が得られる点で、付着させる塗布液の量を制御できるインクジェット法、ナノインプリント法が好ましい。インクジェット法、及びナノインプリント法で塗布する際には、室温でも塗布可能であるが、基材(塗布対象物)を30℃〜100℃程度に加熱することが、基材表面に付着直後の塗布液が濡れ広がることを抑制することができる点で好ましい。   The application method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include screen printing, roll coating, dip coating, spin coating, ink jet, and nanoimprint. . Among these, in the manufacture of an n-type oxide semiconductor thin film having a desired shape, for example, a field effect transistor, a coating liquid to be adhered is obtained in that a designed channel width (in other words, a desired active layer shape) can be obtained. An ink jet method and a nanoimprint method that can control the amount of the dye are preferable. When applying by the inkjet method and the nanoimprint method, it can be applied even at room temperature, but heating the substrate (application object) to about 30 ° C. to 100 ° C. is a coating solution immediately after adhering to the substrate surface. Is preferable in that it is possible to suppress spreading and spreading.

前記焼成の温度としては、インジウム、及びアルカリ土類金属が酸化物を形成する温度以上で、かつ基材(塗布対象物)の熱変形温度以下であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、180℃〜600℃が好ましい。
前記焼成の雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記焼成の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The firing temperature is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the temperature at which indium and alkaline earth metal form an oxide and equal to or lower than the thermal deformation temperature of the base material (coating object). Although it can select suitably, 180 to 600 degreeC is preferable.
There is no restriction | limiting in particular as said baking atmosphere, According to the objective, it can select suitably.
There is no restriction | limiting in particular as time of the said baking, According to the objective, it can select suitably.

前記活性層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm〜200nmが好ましく、5nm〜100nmがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as average thickness of the said active layer, Although it can select suitably according to the objective, 1 nm-200 nm are preferable and 5 nm-100 nm are more preferable.

<電界効果型トランジスタの構造>
前記電界効果型トランジスタの構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ボトムゲート/ボトムコンタクト型(図1)、トップゲート/ボトムコンタクト型(図2)などが挙げられる。
<Structure of field effect transistor>
The structure of the field effect transistor is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the bottom gate / bottom contact type (FIG. 1), the top gate / bottom contact type (FIG. 2), and the like. Is mentioned.

なお、図1〜図2中、1は基材、2はゲート電極、3はゲート絶縁層、4はソース電極、5はドレイン電極、6は活性層をそれぞれ表す。   1 to 2, 1 is a base material, 2 is a gate electrode, 3 is a gate insulating layer, 4 is a source electrode, 5 is a drain electrode, and 6 is an active layer.

本発明の電界効果型トランジスタは、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ等の画素駆動回路及び論理回路用の電界効果型トランジスタに好適に用いることができる。   The field effect transistor of the present invention can be suitably used for a pixel drive circuit such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrochromic display, and a field effect transistor for a logic circuit.

(電界効果型トランジスタの製造方法)
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、ソース電極及びドレイン電極形成工程と、表面改質工程と、光照射工程とをこの順で少なくとも含み、更に必要に応じて、ゲート電極形成工程と、ゲート絶縁層形成工程と、活性層形成工程などのその他の工程を含む。
(Method for producing field-effect transistor)
The method for producing a field effect transistor of the present invention includes at least a source electrode and a drain electrode formation step, a surface modification step, and a light irradiation step in this order, and further, if necessary, a gate electrode formation step, It includes other processes such as a gate insulating layer forming process and an active layer forming process.

前記電界効果型トランジスタは、活性層と、ソース電極、及びドレイン電極を備える。
前記活性層は、n型酸化物半導体からなる。
前記ソース電極及びドレイン電極は、インジウム及びスズを含有する金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜からなる。
前記電界効果型トランジスタの製造方法は、本発明の前記電界効果型トランジスタの製造方法として適している。
The field effect transistor includes an active layer, a source electrode, and a drain electrode.
The active layer is made of an n-type oxide semiconductor.
The source electrode and the drain electrode are made of a conductive thin film made of an aggregate of metal oxide fine particles containing indium and tin.
The manufacturing method of the field effect transistor is suitable as the manufacturing method of the field effect transistor of the present invention.

以下、前記製造方法について、ソース電極及びドレイン電極を、ゲート絶縁層上に形成する場合と、基材上に形成する場合とに分けて説明する。   Hereinafter, the manufacturing method will be described separately for the case where the source electrode and the drain electrode are formed on the gate insulating layer and the case where the source electrode and the drain electrode are formed on the base material.

<第1の製造方法>
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法(第1の製造方法)は、ソース電極及びドレイン電極形成工程と、表面改質工程と、光照射工程とをこの順で少なくとも含み、更に必要に応じて、ゲート電極形成工程と、ゲート絶縁層形成工程と、活性層形成工程などのその他の工程を含む。
前記電界効果型トランジスタの製造方法は、本発明の前記電界効果型トランジスタの製造方法として適している。
<First manufacturing method>
The field effect transistor manufacturing method (first manufacturing method) of the present invention includes at least a source electrode and drain electrode formation step, a surface modification step, and a light irradiation step in this order, and further if necessary. And other processes such as a gate electrode forming process, a gate insulating layer forming process, and an active layer forming process.
The manufacturing method of the field effect transistor is suitable as the manufacturing method of the field effect transistor of the present invention.

<<ゲート電極形成工程>>
前記ゲート電極形成工程としては、基材上にゲート電極を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)スパッタ法、ディップコーティング法等による成膜後、フォトリソグラフィーによってパターニングする工程、(ii)インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する工程などが挙げられる。
<< Gate electrode formation process >>
The gate electrode forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming a gate electrode on a substrate, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, (i) sputtering method, dip coating method, etc. (Ii) A step of directly forming a desired shape by a printing process such as ink jet, nanoimprint, or gravure.

−基材−
前記基材の形状、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-Base material-
There is no restriction | limiting in particular as a shape, a structure, and a magnitude | size of the said base material, According to the objective, it can select suitably.

前記基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基材、プラスチック基材などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a material of the said base material, According to the objective, it can select suitably, For example, a glass base material, a plastic base material, etc. are mentioned.

前記ガラス基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無アルカリガラス、シリカガラスなどが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said glass base material, According to the objective, it can select suitably, For example, an alkali free glass, silica glass, etc. are mentioned.

前記プラスチック基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said plastic base material, According to the objective, it can select suitably, For example, a polycarbonate (PC), a polyimide (PI), a polyethylene terephthalate (PET), a polyethylene naphthalate (PEN) etc. are mentioned. It is done.

なお、前記基材としては、表面の清浄化及び密着性向上の点で、酸素プラズマ、UVオゾン、UV照射洗浄などの前処理が行われることが好ましい。   In addition, it is preferable that pretreatments, such as oxygen plasma, UV ozone, and UV irradiation washing | cleaning, are performed for the said base material at the point of the cleaning of a surface, and adhesive improvement.

<<ゲート絶縁層形成工程>>
前記ゲート絶縁層形成工程としては、前記ゲート電極上にゲート絶縁層を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)スパッタ法、ディップコーティング法等による成膜後、フォトリソグラフィーによってパターニングする工程、(ii)インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する工程などが挙げられる。
<< Gate insulating layer formation process >>
The gate insulating layer forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming a gate insulating layer on the gate electrode, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, (i) sputtering, dip Examples include a step of patterning by photolithography after film formation by a coating method or the like, and (ii) a step of directly forming a desired shape by a printing process such as inkjet, nanoimprint, or gravure.

<<ソース電極及びドレイン電極形成工程>>
前記ソース電極及びドレイン電極形成工程としては、前記導電性薄膜からなるソース電極及びドレイン電極を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも前記ゲート絶縁層上に、導電性薄膜形成用塗布液を塗布し、乾燥させた後に焼成して、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が好ましい。
<< Source and drain electrode formation process >>
The source electrode and drain electrode forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming the source electrode and the drain electrode made of the conductive thin film, and can be appropriately selected according to the purpose. A step of forming a source electrode and a drain electrode by applying a coating liquid for forming a conductive thin film on the insulating layer, drying and then baking is preferable.

前記導電性薄膜形成用塗布液は、少なくとも、インジウム及びスズ、インジウム及びスズを含有する金属酸化物、並びに酸化インジウム及び酸化スズの少なくともいずれかを含有し、更に必要に応じて、有機溶媒などのその他の成分を含有する。前記導電性薄膜形成用塗布液の詳細、及び好ましい態様は、前述のとおりである。   The coating liquid for forming a conductive thin film contains at least one of indium and tin, a metal oxide containing indium and tin, and indium oxide and tin oxide, and if necessary, an organic solvent or the like. Contains other ingredients. The details and preferred embodiments of the coating liquid for forming a conductive thin film are as described above.

前記ソース電極及びドレイン電極形成工程により、少なくとも前記ゲート絶縁層上にソース電極及びドレイン電極が離間して形成される。   Through the source electrode and drain electrode formation step, at least the source electrode and the drain electrode are formed apart from each other on the gate insulating layer.

前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スクリーン印刷法、ロールコート法、ディップコート法、スピンコート法、インクジェット法、ナノインプリント法などが挙げられる。   The application method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include screen printing, roll coating, dip coating, spin coating, ink jet, and nanoimprint. .

前記塗布の方法として、インクジェット法、又はナノインプリント法で塗布する際には、室温でも塗布可能であるが、被塗物(例えば、前記ゲート絶縁層)を25℃〜50℃程度に加熱することで、被塗物表面に付着直後の塗布液が濡れ広がることを抑制することもできる。   As an application method, when applying by an inkjet method or a nanoimprint method, it can be applied even at room temperature, but by heating an object to be coated (for example, the gate insulating layer) to about 25 ° C. to 50 ° C. It is also possible to suppress the spreading of the coating liquid immediately after adhering to the surface of the object to be coated.

前記塗布の後には、乾燥及び焼成を行うことが好ましい。
前記乾燥は、前記塗布液中の揮発成分を除去できる条件であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記乾燥において、揮発成分を完全に除去する必要はなく、焼成を阻害しない程度に揮発成分を除去できればよい。
前記焼成の温度としては、被塗物の熱変形温度以下であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、180℃〜600℃が好ましい。
前記焼成の雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸素中や空気中など酸素を含む雰囲気が挙げられる。また、焼成の雰囲気を窒素ガスなどの不活性ガスにすることもできる。
前記焼成の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
After the application, it is preferable to perform drying and baking.
The drying is not particularly limited as long as the volatile component in the coating solution can be removed, and can be appropriately selected according to the purpose. In the drying, it is not necessary to completely remove the volatile component, and it is sufficient if the volatile component can be removed to such an extent that the firing is not inhibited.
The firing temperature is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the thermal deformation temperature of the article to be coated, and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 180 ° C to 600 ° C.
There is no restriction | limiting in particular as said baking atmosphere, According to the objective, it can select suitably, For example, the atmosphere containing oxygen, such as in oxygen and air, is mentioned. Further, the firing atmosphere can be an inert gas such as nitrogen gas.
There is no restriction | limiting in particular as time of the said baking, According to the objective, it can select suitably.

<<表面改質工程>>
前記表面改質工程は、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する工程である。ここでの「改質」とは、前記表面の汚染物の除去の意味を含み、また場合によっては、塗布液の前記表面への濡れ性の改善の意味も含む。
<< Surface modification process >>
The surface modification step is a step of modifying the surfaces of the gate insulating layer, the source electrode, and the drain electrode. Here, “modification” includes the meaning of removing contaminants on the surface, and in some cases also includes the meaning of improving the wettability of the coating liquid to the surface.

前記表面改質工程は、前記活性層を形成する前処理として、前記ゲート絶縁膜と前記ソース電極及び前記ドレイン電極表面に吸着した汚染物を除去するために行われる。汚染物の除去により、前記活性層と前記ゲート絶縁膜の界面、及び、前記活性層と前記ソース電極及び前記ドレイン電極の界面が清浄となることで、密着性の向上とともに、電流経路を阻害する不純物が除去されることで、オン電流の向上並びに素子間の性能ばらつきを抑制する効果がある。   The surface modification step is performed as a pretreatment for forming the active layer in order to remove contaminants adsorbed on the surfaces of the gate insulating film, the source electrode, and the drain electrode. By removing contaminants, the interface between the active layer and the gate insulating film and the interface between the active layer and the source electrode and the drain electrode are cleaned, thereby improving the adhesion and inhibiting the current path. By removing impurities, there is an effect of improving on-current and suppressing performance variation between elements.

また、前記活性層形成工程がスパッタなどの物理蒸着法の場合には、前記汚染物が除去されることにより、均質な膜形成が期待できる。   In addition, when the active layer forming step is a physical vapor deposition method such as sputtering, a uniform film formation can be expected by removing the contaminants.

また、前記活性層形成工程が溶液塗布法などのウェットプロセスの場合には、前記表面改質工程によって活性層を形成するための塗布液の濡れ性が改善され、均質な膜形成が期待できる。   When the active layer forming step is a wet process such as a solution coating method, the wettability of the coating solution for forming the active layer is improved by the surface modification step, and a uniform film formation can be expected.

前記表面改質工程は、酸素プラズマ処理、UVオゾン処理、UV照射などから選択されることが好ましい。前記UVオゾン処理は、大気圧下での処理が可能であるとともに、強い酸化力を有しているために表面汚染物の除去及び表面改質にかかる処理時間が短時間で済むため、特に好ましい。熱酸化膜付きシリコン基板の表面改質の進行具合を水の接触角で測定した結果を例にとると、前記UVオゾン処理では10分以下で水の接触角が10度以下に低下する。一方、乾燥窒素で置換した雰囲気(すなわち低酸素濃度雰囲気下)で同様のUV照射を行った場合は、水の接触角が10度以下に低下するためには、30分以上要することがわかっている。このことから、表面汚染物の除去及び表面改質には、強い酸化力を有するオゾン雰囲気下が好ましい。   The surface modification step is preferably selected from oxygen plasma treatment, UV ozone treatment, UV irradiation, and the like. The UV ozone treatment is particularly preferable because it can be treated under atmospheric pressure and has a strong oxidizing power, so that it takes a short time to remove surface contaminants and modify the surface. . Taking the result of measuring the progress of surface modification of a silicon substrate with a thermal oxide film as a contact angle of water, the contact angle of water decreases to 10 degrees or less in 10 minutes or less in the UV ozone treatment. On the other hand, when the same UV irradiation was performed in an atmosphere substituted with dry nitrogen (that is, in a low oxygen concentration atmosphere), it was found that it took 30 minutes or more to reduce the contact angle of water to 10 degrees or less. Yes. Therefore, an ozone atmosphere having a strong oxidizing power is preferable for removing surface contaminants and modifying the surface.

<<光照射工程>>
前記光照射工程では、活性層を形成する前処理としての前記表面改質工程に続いて、前記ソース電極及び前記ドレイン電極となる導電性薄膜のキャリア濃度を制御する工程として、低酸素濃度雰囲気下において、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に光を照射する。照射される前記光は、導電性薄膜が吸収でき、熱エネルギー等に変換可能な紫外光であることが好ましい。
前記表面改質工程では、表面汚染物の除去を行う際に、酸素プラズマ処理、UVオゾン処理、UV照射等における強い酸化力を利用する。そのため、副作用として、前記導電性薄膜の高抵抗化が生じる。前記光照射工程では、前記表面改質工程によりキャリア濃度を制御でき、高抵抗化した前記導電性薄膜の抵抗率を下げることができる。
そのため、前記表面改質工程と、前記光照射工程とは、前記表面改質工程は、表面汚染物の除去の副作用として前記導電性薄膜の抵抗率を上げるのに対し、前記光照射工程は、上昇した前記導電性薄膜の抵抗率を下げる点で、これらの工程は異なる。
<< Light irradiation process >>
In the light irradiation step, following the surface modification step as a pretreatment for forming the active layer, a step of controlling the carrier concentration of the conductive thin film to be the source electrode and the drain electrode is performed in a low oxygen concentration atmosphere. And irradiating the source electrode and the drain electrode with light. The irradiated light is preferably ultraviolet light that can be absorbed by the conductive thin film and converted into thermal energy or the like.
In the surface modification step, strong oxidizing power in oxygen plasma treatment, UV ozone treatment, UV irradiation, or the like is used when removing surface contaminants. Therefore, as a side effect, the resistance of the conductive thin film is increased. In the light irradiation step, the carrier concentration can be controlled by the surface modification step, and the resistivity of the conductive thin film having a high resistance can be lowered.
Therefore, the surface modification step and the light irradiation step, the surface modification step increases the resistivity of the conductive thin film as a side effect of removing surface contaminants, whereas the light irradiation step, These steps are different in that the resistivity of the raised conductive thin film is lowered.

紫外線を発生するランプとしては、通常紫外線の発生に使用されている低圧、中圧、高圧、超高圧水銀灯やキセノンランプ、ハライドランプ、エキシマランプ等が使用できる。紫外線を発生するランプによる照射時間は1分間以上が好ましく、5分間以上が特に好ましい。   As the lamps that generate ultraviolet rays, low pressure, medium pressure, high pressure, ultrahigh pressure mercury lamps, xenon lamps, halide lamps, excimer lamps, and the like that are usually used for generating ultraviolet rays can be used. The irradiation time by the lamp that generates ultraviolet rays is preferably 1 minute or longer, particularly preferably 5 minutes or longer.

光照射時の雰囲気は、低酸素濃度雰囲気である。ここで、低酸素濃度雰囲気とは、雰囲気中の酸素が光照射により反応して生成するオゾンや活性原子状の酸素が、前記ソース電極及びドレイン電極に影響を与えない程度であることを意味し、影響を与えない程度に酸素を含んでいてもよい。たとえば、低圧水銀ランプでは185nmと254nmの波長の紫外光を放射する。185nmの紫外光が酸素に吸収されると基底状態の酸素原子が生成する。この基底状態の酸素原子と酸素とが結合し、オゾンが生成する。オゾンが254nmの紫外光を吸収すると、活性原子状の酸素が生成する。このように、酸素導入環境における低圧水銀ランプ照射は、UVオゾン処理と同等である。
また、例えば、エキシマランプ(Xe)は、172nmの紫外光を放射する。172nmの紫外光が酸素に吸収されると、基底状態の酸素原子と活性原子状の酸素とが生成する。基底状態の酸素原子は酸素と結合し、オゾンが生成する。さらにオゾンが172nmの紫外光を吸収すると、活性原子状の酸素が生成する。このように、酸素導入環境におけるエキシマランプ(Xe)照射もまた、酸化力の強いオゾンや活性原子状雰囲気下の処理と同等である。
The atmosphere during light irradiation is a low oxygen concentration atmosphere. Here, the low oxygen concentration atmosphere means that ozone or active atomic oxygen generated by reaction of oxygen in the atmosphere by light irradiation does not affect the source electrode and the drain electrode. , It may contain oxygen to the extent that it does not affect. For example, a low-pressure mercury lamp emits ultraviolet light having wavelengths of 185 nm and 254 nm. When ultraviolet light of 185 nm is absorbed by oxygen, a ground state oxygen atom is generated. The ground state oxygen atoms and oxygen combine to generate ozone. When ozone absorbs ultraviolet light of 254 nm, active atomic oxygen is generated. Thus, low-pressure mercury lamp irradiation in an oxygen introduction environment is equivalent to UV ozone treatment.
For example, the excimer lamp (Xe 2 ) emits ultraviolet light of 172 nm. When ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is absorbed by oxygen, an oxygen atom in a ground state and oxygen in an active atomic state are generated. Ground-state oxygen atoms combine with oxygen to produce ozone. Further, when ozone absorbs ultraviolet light having a wavelength of 172 nm, active atomic oxygen is generated. Thus, excimer lamp (Xe 2 ) irradiation in an oxygen-introducing environment is also equivalent to treatment under strong oxidizing power such as ozone or an active atomic atmosphere.

前記低酸素濃度雰囲気の環境としては、減圧(真空)環境、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを導入することで置換された環境を用いることができる。前記低酸素濃度雰囲気としては、残留酸素濃度1%未満が好ましく、0.1%未満がより好ましく、0.01%未満が特に好ましい。   As the environment of the low oxygen concentration atmosphere, a reduced pressure (vacuum) environment or an environment substituted by introducing an inert gas such as nitrogen gas or argon gas can be used. The low oxygen concentration atmosphere is preferably a residual oxygen concentration of less than 1%, more preferably less than 0.1%, and particularly preferably less than 0.01%.

<<活性層形成工程>>
前記活性層形成工程としては、少なくとも、チャネル領域となる前記ゲート絶縁層上に、n型酸化物半導体からなる活性層を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ、PLD(レーザーアブレーション)等の物理蒸着法(物理気相成長法)、プラズマCVD等の化学気相成長法、ゾルゲル法等の溶液塗布法、公知の製膜方法を用いることができる。前記活性層のパターニング方法としては、シャドウマスクを用いる工程、フォトリソグラフィーを用いる工程、印刷やインクジェットによって所望の形状を直接製膜する工程などが挙げられる。
<< Active layer formation process >>
The active layer forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming an active layer made of an n-type oxide semiconductor on at least the gate insulating layer serving as a channel region, and is appropriately selected according to the purpose. For example, a physical vapor deposition method (physical vapor deposition method) such as sputtering or PLD (laser ablation), a chemical vapor deposition method such as plasma CVD, a solution coating method such as a sol-gel method, or a known film formation method. Can be used. Examples of the method for patterning the active layer include a step using a shadow mask, a step using photolithography, and a step of directly forming a desired shape by printing or inkjet.

前記活性層形成工程、並びに前記ソース電極及びドレイン電極形成工程を行うと、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記活性層が形成される。   When the active layer forming step and the source and drain electrode forming step are performed, the active layer is formed between the source electrode and the drain electrode.

前記第1の製造方法において、前記ソース電極及びドレイン電極形成工程の後に前記活性層形成工程を行うと、ボトムゲート/ボトムコンタクト型の電界効果型トランジスタを製造することができる。   In the first manufacturing method, when the active layer forming step is performed after the source electrode and drain electrode forming step, a bottom gate / bottom contact type field effect transistor can be manufactured.

ここで、ボトムゲート/ボトムコンタクト型の電界効果型トランジスタの製造方法について図3A〜図3Dを参照して説明する。   Here, a manufacturing method of a bottom gate / bottom contact type field effect transistor will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.

初めに、ガラス基板等からなる基材1上に、スパッタ法等によりアルミニウム等からなる導電体膜を形成し、形成した導電体膜をエッチングによりパターニングすることによりゲート電極2を形成する(図3A)。   First, a conductor film made of aluminum or the like is formed on a base material 1 made of a glass substrate or the like by sputtering or the like, and the formed conductor film is patterned by etching to form the gate electrode 2 (FIG. 3A). ).

次いで、ゲート電極2を覆うようにゲート電極2及び基材1上にスパッタ法等によりSiO等からなるゲート絶縁層3を形成する(図3B)。
次いで、ゲート絶縁層3上に、インクジェット法などの液滴吐出方式により、電性薄膜形成用塗布液を塗布し、乾燥させた後に焼成して、ソース電極4及びドレイン電極5を形成する(図3C)。
次いで、前記表面改質工程、及び前記光照射工程をこの順で行う。
Next, a gate insulating layer 3 made of SiO 2 or the like is formed on the gate electrode 2 and the base material 1 by sputtering or the like so as to cover the gate electrode 2 (FIG. 3B).
Next, a coating liquid for forming an electric thin film is applied onto the gate insulating layer 3 by a droplet discharge method such as an inkjet method, dried, and then fired to form the source electrode 4 and the drain electrode 5 (FIG. 3C).
Next, the surface modification step and the light irradiation step are performed in this order.

次いで、ゲート絶縁層3、並びにソース電極4及びドレイン電極5上にスパッタ法等によりn型酸化物半導体膜を形成し、活性層6を形成する(図3D)。
以上により、電界効果型トランジスタが製造される。
Next, an n-type oxide semiconductor film is formed on the gate insulating layer 3 and the source electrode 4 and the drain electrode 5 by sputtering or the like to form an active layer 6 (FIG. 3D).
Thus, a field effect transistor is manufactured.

<第2の製造方法>
また、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法(第2の製造方法)は、ソース電極及びドレイン電極形成工程と、表面改質工程と、光照射工程とをこの順で少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記電界効果型トランジスタの製造方法は、本発明の前記電界効果型トランジスタの製造方法として適している。
<Second production method>
The field effect transistor manufacturing method (second manufacturing method) of the present invention further includes at least a source electrode and drain electrode forming step, a surface modification step, and a light irradiation step in this order, and further required. Depending on the situation, other steps are included.
The manufacturing method of the field effect transistor is suitable as the manufacturing method of the field effect transistor of the present invention.

<<ソース電極及びドレイン電極形成工程>>
前記ソース電極及びドレイン電極形成工程としては、前記導電性薄膜からなるソース電極及びドレイン電極を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも基材上に、導電性薄膜形成用塗布液を塗布し、乾燥させた後に焼成して、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が好ましい。
前記ソース電極及びドレイン電極形成工程により、少なくとも前記基材上にソース電極及びドレイン電極が離間して形成される。
<< Source and drain electrode formation process >>
The source electrode and drain electrode forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming the source electrode and drain electrode made of the conductive thin film, and can be appropriately selected according to the purpose. A step of forming a source electrode and a drain electrode by applying a coating liquid for forming a conductive thin film on the top and baking it is preferable.
Through the source electrode and drain electrode formation step, at least the source electrode and the drain electrode are formed apart from each other on the base material.

−基材−
前記基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記第1の製造方法において例示した基材と同じ基材が挙げられる。
-Base material-
There is no restriction | limiting in particular as said base material, According to the objective, it can select suitably, For example, the same base material as the base material illustrated in the said 1st manufacturing method is mentioned.

前記ソース電極及びドレイン電極形成工程としては、例えば、前記第1の製造方法の前記ソース電極及びドレイン電極形成工程において例示した工程と同様の工程が挙げられる。   Examples of the source electrode and drain electrode formation step include the same steps as those exemplified in the source electrode and drain electrode formation step of the first manufacturing method.

<<表面改質工程>>
前記表面改質工程は、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する工程である。
前記表面改質工程としては、例えば、前記第1の製造方法の前記表面改質工程において例示した工程と同様の工程が挙げられる。
<< Surface modification process >>
The surface modification step is a step of modifying the surfaces of the gate insulating layer, the source electrode, and the drain electrode.
Examples of the surface modification step include the same steps as those exemplified in the surface modification step of the first manufacturing method.

<<光照射工程>>
前記光照射工程では、活性層を形成する前処理としての前記表面改質工程に続いて、前記ソース電極及び前記ドレイン電極となる導電性薄膜のキャリア濃度を制御する工程として、低酸素濃度雰囲気下において、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に光を照射する。
前記光照射工程としては、例えば、前記第1の製造方法の前記光照射工程において例示した工程と同様の工程が挙げられる。
<< Light irradiation process >>
In the light irradiation step, following the surface modification step as a pretreatment for forming the active layer, a step of controlling the carrier concentration of the conductive thin film to be the source electrode and the drain electrode is performed in a low oxygen concentration atmosphere. And irradiating the source electrode and the drain electrode with light.
As said light irradiation process, the process similar to the process illustrated in the said light irradiation process of the said 1st manufacturing method is mentioned, for example.

<<活性層形成工程>>
前記活性層形成工程としては、少なくとも、チャネル領域となる前記基材上に、n型酸化物半導体からなる活性層を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Active layer formation process >>
The active layer forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming an active layer made of an n-type oxide semiconductor on at least the base material to be a channel region, and is appropriately selected depending on the purpose. Can do.

前記活性層形成工程としては、例えば、前記第1の製造方法の前記活性層形成工程において例示した工程と同様の工程が挙げられる。   As said active layer formation process, the process similar to the process illustrated in the said active layer formation process of the said 1st manufacturing method is mentioned, for example.

前記活性層形成工程、並びに前記ソース電極及びドレイン電極形成工程を行うと、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記活性層が形成される。   When the active layer forming step and the source and drain electrode forming step are performed, the active layer is formed between the source electrode and the drain electrode.

<<ゲート絶縁層形成工程>>
前記ゲート絶縁層形成工程としては、前記活性層上にゲート絶縁層を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記第1の製造方法の前記ゲート絶縁層形成工程において例示した工程と同様の工程が挙げられる。
<< Gate insulating layer formation process >>
The gate insulating layer forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming a gate insulating layer on the active layer, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, in the first manufacturing method, A step similar to the step exemplified in the gate insulating layer forming step can be given.

<<ゲート電極形成工程>>
前記ゲート電極形成工程としては、前記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記第1の製造方法の前記ゲート電極形成工程において例示した工程と同様の工程が挙げられる。
<< Gate electrode formation process >>
The gate electrode forming step is not particularly limited as long as it is a step of forming a gate electrode on the gate insulating layer, and can be appropriately selected according to the purpose. The process similar to the process illustrated in the gate electrode formation process is mentioned.

前記第2の製造方法において、前記活性層形成工程の後に前記ソース電極及びドレイン電極形成工程を行うと、トップゲート/ボトムコンタクト型の電界効果型トランジスタを製造することができる。   In the second manufacturing method, when the source electrode and drain electrode forming step is performed after the active layer forming step, a top gate / bottom contact type field effect transistor can be manufactured.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
<電界効果型トランジスタの作製>
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、DCスパッタリングによりモリブデン膜を厚みが約100nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に燐酸−硝酸−酢酸からなるエッチング液によりエッチングを行い、レジストパターンの形成されていない領域のモリブデン膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート電極を形成した。
Example 1
<Fabrication of field effect transistor>
-Formation of gate electrode-
A molybdenum film was formed on a glass substrate by DC sputtering so as to have a thickness of about 100 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate electrode to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Further, etching was performed with an etching solution composed of phosphoric acid-nitric acid-acetic acid, and the molybdenum film in the region where the resist pattern was not formed was removed. Thereafter, the gate electrode was formed by removing the resist pattern.

−ゲート絶縁層の形成−
形成した前記ゲート電極及び前記ガラス基板上に、RFスパッタリングによりSiO膜を厚みが約200nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート絶縁層のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、バッファードフッ酸を用いたエッチングにより、レジストパターンの形成されていない領域のSiO膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することによりゲート絶縁層を形成した。
-Formation of gate insulation layer-
An SiO 2 film was formed on the formed gate electrode and the glass substrate by RF sputtering so as to have a thickness of about 200 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate insulating layer to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Furthermore, the SiO 2 film in the region where the resist pattern was not formed was removed by etching using buffered hydrofluoric acid, and then the resist pattern was also removed to form a gate insulating layer.

−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、市販のITOナノメタルインク(株式会社アルバック製、平均粒子径5nm、金属含有量20.1質量%)をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
-Formation of source and drain electrodes-
On the formed gate insulating layer, a commercially available ITO nanometal ink (manufactured by ULVAC, Inc., average particle diameter 5 nm, metal content 20.1 mass%) was applied in a predetermined pattern using an inkjet apparatus. By heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air, an ITO thin film was formed, and a source electrode and a drain electrode were formed.

−表面改質工程−
活性層を形成する前処理として、ソース電極及びドレイン電極が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Surface modification process-
As a pretreatment for forming the active layer, the glass substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to UV ozone treatment using a cleaning apparatus (UV-300 manufactured by Samco Corporation). The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−光照射工程−
UVオゾン処理後、ソース電極及びドレイン電極が形成された基板について、前記洗浄装置を用いて、光照射工程を実施した。具体的には、オゾンジェネレータをオフにし、洗浄室内を窒素パージすることで、低酸素濃度雰囲気を実現し、UV照射を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Light irradiation process-
After the UV ozone treatment, the substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to a light irradiation process using the cleaning device. Specifically, the ozone generator was turned off and the cleaning chamber was purged with nitrogen to realize a low oxygen concentration atmosphere and UV irradiation was performed. The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−活性層の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、特開2010−74148号公報の実施例に記載の方法で、Mg−In系酸化物半導体膜(活性層)をスパッタ法により形成した。ターゲットには、InMgOの組成を有する多結晶焼成体を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は2×10−5Paとした。得られたn型酸化物半導体膜(活性層)の厚みは、50nmであった。
このとき、チャネル幅は400μm、ソース−ドレイン電極間で規定されるチャネル長は50μmであった。
-Formation of active layer-
On the formed gate insulating layer, an Mg—In-based oxide semiconductor film (active layer) was formed by a sputtering method by the method described in Examples of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-74148. A polycrystalline fired body having a composition of In 2 MgO 4 was used as a target. The ultimate vacuum in the sputtering chamber was 2 × 10 −5 Pa. The thickness of the obtained n-type oxide semiconductor film (active layer) was 50 nm.
At this time, the channel width was 400 μm, and the channel length defined between the source and drain electrodes was 50 μm.

以上により、ボトムゲート/ボトムコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。   Thus, a bottom gate / bottom contact field effect transistor was fabricated.

<トランジスタ性能評価>
得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置(アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザB1500A)を用いて、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。ソース/ドレイン電圧Vdsを10Vとし、ゲート電圧をVg=−20Vから+20Vに変化させて、電流−電圧特性を評価した。評価した20素子の平均的な電流−電圧特性のグラフを図4の実線で示した。飽和領域において電界効果移動度を算出した。また、トランジスタのオン状態(例えばVg=20V)の電流Ids(算出平均値)及び電流Idsのばらつき(σ)を算出した。結果を表1に示した。
なお、図4において、「e」は、10のべき乗を表す。例えば、e−3は、×10−3を表す。図5、及び図6も同様である。
<Transistor performance evaluation>
About the obtained field effect transistor, transistor performance evaluation of 20 elements was implemented using the semiconductor parameter analyzer apparatus (Agilent Technology company make, semiconductor parameter analyzer B1500A). The current-voltage characteristics were evaluated by changing the source / drain voltage Vds to 10 V and changing the gate voltage from Vg = −20 V to +20 V. The graph of the average current-voltage characteristic of the evaluated 20 elements is shown by the solid line in FIG. Field effect mobility was calculated in the saturation region. Further, the current Ids (calculated average value) and the variation (σ) of the current Ids in the on state (for example, Vg = 20 V) of the transistor were calculated. The results are shown in Table 1.
In FIG. 4, “e” represents a power of 10. For example, e-3 represents × 10 -3. The same applies to FIGS. 5 and 6.

<ホール測定素子の作製>
−導電性薄膜の形成の形成−
上記の電界効果型トランジスタの作製におけるソース電極及びドレイン電極の形成と同様にして、ガラス基板上にITOナノメタルインクを所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成した。
<Production of Hall measuring element>
-Formation of conductive thin film formation-
In the same manner as the formation of the source electrode and the drain electrode in the production of the field effect transistor, ITO nanometal ink was applied in a predetermined pattern on the glass substrate. An ITO thin film was formed by heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air.

その後、上記の電界効果型トランジスタの作製における表面改質工程と同様にして、上述したITO薄膜が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。   Thereafter, in the same manner as the surface modification step in the production of the field effect transistor, the glass substrate on which the ITO thin film is formed is subjected to UV ozone treatment using a cleaning device (UV-300 manufactured by Samco Corporation). Went.

UVオゾン処理後、上記の電界効果型トランジスタの作製における光照射工程と同様にして、UV照射を行った。   After the UV ozone treatment, UV irradiation was performed in the same manner as the light irradiation step in the production of the field effect transistor.

以上によりホール測定素子を作製した。   Thus, a Hall measuring element was produced.

<電子キャリア濃度(密度)評価>
得られたホール測定素子について、ホール効果測定システム(東陽テクニカ社製、ResiTest8300)を用いて、比抵抗測定、及び、ホール効果測定を行い、導電性薄膜の電子キャリア濃度(cm−3)を求めた。得られた電子キャリア濃度(密度)を表1に示した。
<Evaluation of electron carrier concentration (density)>
About the obtained Hall measuring element, a specific resistance measurement and a Hall effect measurement are performed using a Hall effect measurement system (ResiTest 8300, manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), and the electron carrier concentration (cm −3 ) of the conductive thin film is obtained. It was. The obtained electron carrier concentration (density) is shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例1と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図4に示した。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the light irradiation step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. A graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例1において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例1と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例1と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 1, a hole measuring element was produced in the same manner as in Example 1 except that the light irradiation step was not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例1において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例1と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図4に示した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, a field effect transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface modification step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. A graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例1において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例1と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例1と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 1, a Hall measuring element was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface modification step was not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
実施例1において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例1と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図4に示した。
(Comparative Example 3)
In Example 1, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the surface modification process and the light irradiation process were not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. A graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例1において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例1と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例1と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   In Example 1, a Hall measuring element was produced in the same manner as Example 1 except that the surface modification step and the light irradiation step were not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例4)
実施例1において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例1と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。
(Comparative Example 4)
A field effect transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that the order of the surface modification step and the light irradiation step was changed in Example 1. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

また、実施例1において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例1と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例1と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 1, a Hall measuring element was produced in the same manner as in Example 1 except that the order of the surface modification step and the light irradiation step was changed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例1において、「ソース電極及びドレイン電極の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタ、及びホール測定素子を作製した。また、実施例1と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図5に示した。
(Example 2)
In Example 1, a field effect transistor and a Hall measuring element were produced in the same manner as in Example 1 except that “formation of source and drain electrodes” was changed to the following method. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、市販のITOナノ粒子分散液(株式会社巴製作所製、平均粒子径20nm、金属含有量10.1質量%)をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。ホットプレートで150℃15分乾燥後、大気下480℃で30分加熱した。その後、アルゴンガスを流した状態で480℃で30分加熱しITO薄膜を形成し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
-Formation of source and drain electrodes-
On the formed gate insulating layer, a commercially available ITO nanoparticle dispersion (manufactured by Sakai Seisakusho Co., Ltd., average particle diameter 20 nm, metal content 10.1% by mass) was applied in a predetermined pattern using an inkjet apparatus. After drying at 150 ° C. for 15 minutes on a hot plate, it was heated at 480 ° C. for 30 minutes in the atmosphere. Thereafter, an ITO thin film was formed by heating at 480 ° C. for 30 minutes while flowing an argon gas, and a source electrode and a drain electrode were formed.

(比較例5)
実施例2において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例2と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例2と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図5に示した。
(Comparative Example 5)
In Example 2, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the light irradiation step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例2において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例2と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例2と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 2, a hole measuring element was produced in the same manner as in Example 2 except that the light irradiation step was not performed. In addition, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.

(比較例6)
実施例2において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例2と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例2と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図5に示した。
(Comparative Example 6)
In Example 2, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the surface modification step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例2において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例2と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例2と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 2, a Hall measuring element was produced in the same manner as in Example 2 except that the surface modification step was not performed. In addition, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.

(比較例7)
実施例2において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例2と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例2と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図5に示した。
(Comparative Example 7)
In Example 2, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the surface modification process and the light irradiation process were not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例2において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例2と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例2と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 2, a Hall measuring element was produced in the same manner as in Example 2 except that the surface modification step and the light irradiation step were not performed. In addition, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.

(比較例8)
実施例2において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例2と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例2と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。
(Comparative Example 8)
In Example 2, a field effect transistor was produced in the same manner as in Example 2 except that the order of the surface modification step and the light irradiation step was changed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.

また、実施例2において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例2と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例2と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Moreover, in Example 2, the Hall measuring element was produced like Example 2 except having replaced the order of the surface modification process and the light irradiation process. In addition, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1において、「活性層の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタ、及びホール測定素子を作製した。また、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図6に示した。
(Example 3)
In Example 1, a field effect transistor and a Hall measurement element were produced in the same manner as in Example 1 except that “formation of active layer” was changed to the following method. Moreover, the same evaluation as Example 1 was performed. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

−活性層の形成−
ビーカーに、3.55gの硝酸インジウム(In(NO・3HO)と、0.139gの塩化ストロンチウム(SrCl・6HO)を秤量し、1,2−プロパンジオール20mLとエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとを加え室温で混合、溶解させ、実施例3で用いるn型酸化物半導体膜形成用塗布液を作製した。
-Formation of active layer-
In a beaker, 3.55 g of indium nitrate (In (NO 3 ) 3 .3H 2 O) and 0.139 g of strontium chloride (SrCl 2 .6H 2 O) were weighed, 20 mL of 1,2-propanediol and ethylene. Glycol monomethyl ether (20 mL) was added and mixed and dissolved at room temperature to prepare a coating solution for forming an n-type oxide semiconductor film used in Example 3.

形成した前記ゲート絶縁層上と、前記ソース電極及びドレイン電極上に、前記n型酸化物半導体膜形成用塗布液をそれぞれインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。その基板を120℃に加熱したホットプレート上で10分間乾燥させた後、大気雰囲気中400℃で1時間焼成し、In−Sr系酸化物膜を形成し、活性層とした。   The n-type oxide semiconductor film-forming coating solution was applied in a predetermined pattern onto the formed gate insulating layer and the source and drain electrodes using an inkjet apparatus. The substrate was dried on a hot plate heated to 120 ° C. for 10 minutes and then baked at 400 ° C. for 1 hour in an air atmosphere to form an In—Sr-based oxide film as an active layer.

(比較例9)
実施例3において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例3と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例3と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図6に示した。
(Comparative Example 9)
In Example 3, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 3 except that the light irradiation step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例3において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例3と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例3と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 3, a hole measuring element was produced in the same manner as in Example 3 except that the light irradiation step was not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1.

(比較例10)
実施例3において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例3と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例3と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図6に示した。
(Comparative Example 10)
In Example 3, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 3 except that the surface modification step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例3において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例3と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例3と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 3, a hole measuring element was produced in the same manner as Example 3 except that the surface modification step was not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1.

(比較例11)
実施例3において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例3と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例3と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。また、電流−電圧特性のグラフを図6に示した。
(Comparative Example 11)
In Example 3, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 3 except that the surface modification step and the light irradiation step were not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1. Further, a graph of current-voltage characteristics is shown in FIG.

また、実施例3において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例3と同様にホール測定素子を作製した。また、実施例3と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   In Example 3, a Hall measuring element was produced in the same manner as in Example 3 except that the surface modification step and the light irradiation step were not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1.

(比較例12)
実施例3において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例3と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例3と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表1に示した。
(Comparative Example 12)
A field effect transistor was produced in the same manner as in Example 3, except that the order of the surface modification step and the light irradiation step was changed in Example 3. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1.

また、実施例3において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例3と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例3と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表1に示した。   Further, in Example 3, a Hall measuring element was produced in the same manner as in Example 3 except that the order of the surface modification step and the light irradiation step was changed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 1.

表1の実施例と比較例との結果から、ソース電極及びドレイン電極に光照射工程を施す場合の方が、施さない場合に比べ、高いオン電流が得られることが確認できる。ソース電極及びドレイン電極の抵抗やソース電極及びドレイン電極と活性層界面の抵抗が、トランジスタがオン状態のチャネル抵抗に近くなると、ドレイン電圧がチャネル以外で消費され、オン電流が増加しなくなることが知られている。
比較例1、5、9では、ソース電極及びドレイン電極となる導電性薄膜の抵抗率が高いため、ソース電極及びドレイン電極の抵抗が高くなっているものと考えられる。そのため、オン電流が低く、算出される電界効果移動度も低くなったものと考えられる。
From the results of Examples and Comparative Examples in Table 1, it can be confirmed that a higher on-current can be obtained when the light irradiation process is performed on the source electrode and the drain electrode than when the light irradiation process is not performed. It is known that when the resistance of the source and drain electrodes and the resistance of the interface between the source and drain electrodes and the active layer are close to the channel resistance when the transistor is on, the drain voltage is consumed outside the channel and the on-current does not increase. It has been.
In Comparative Examples 1, 5, and 9, it is considered that the resistance of the source electrode and the drain electrode is high because the resistivity of the conductive thin film that becomes the source electrode and the drain electrode is high. Therefore, it is considered that the on-current is low and the calculated field effect mobility is also low.

比較例2、6、10では、活性層形成前の表面改質工程が無い場合となっている。表面改質工程が無い場合は、ソース電極及びドレイン電極が酸化されることがないため、電極のキャリア濃度が大きく低下しておらず、抵抗率も比較的低い。一方で、活性層形成時に表面改質工程を経ないため、活性層が均質に形成できず、オン電流にばらつきが大きくなっているものと推測される。   In Comparative Examples 2, 6, and 10, there is no surface modification step before forming the active layer. When there is no surface modification step, the source electrode and the drain electrode are not oxidized, so that the carrier concentration of the electrode is not greatly reduced and the resistivity is relatively low. On the other hand, since the surface modification process is not performed when forming the active layer, it is presumed that the active layer cannot be formed uniformly and the on-current varies greatly.

比較例3、7、11では、活性層形成時に表面改質工程を経ないため、活性層が均質に形成できず、また、光照射工程が無いために、各トランジスタのソース電極及びドレイン電極を形成する導電性薄膜のキャリア濃度にもばらつきがあるものと推測される。結果として、トランジスタのオン電流に大きなばらつきが発生したものと推測される。   In Comparative Examples 3, 7, and 11, since the surface modification process is not performed when the active layer is formed, the active layer cannot be formed uniformly, and since there is no light irradiation process, the source electrode and the drain electrode of each transistor are formed. It is presumed that the carrier concentration of the conductive thin film to be formed also varies. As a result, it is estimated that a large variation in the on-state current of the transistor occurred.

なお、実施例1〜3において、表面改質工程と光照射工程との順序を変えた場合(比較例4、8、12)、表面改質工程によって大きくなった導電性薄膜の抵抗率を、光照射工程によって小さくすることができないため、各トランジスタのソース電極及びドレイン電極を形成する導電性薄膜のキャリア濃度が低下し、トランジスタのオン電流が低下した。   In Examples 1 to 3, when the order of the surface modification step and the light irradiation step was changed (Comparative Examples 4, 8, and 12), the resistivity of the conductive thin film increased by the surface modification step was Since it cannot be reduced by the light irradiation step, the carrier concentration of the conductive thin film forming the source electrode and the drain electrode of each transistor is lowered, and the on-current of the transistor is lowered.

ソース電極及びドレイン電極に光照射工程を施した本発明の電界効果型トランジスタは、塗布法を用いてソース電極及びドレイン電極を形成した場合でも、活性層の形成工程前に電極が高抵抗化しないため、高いトランジスタ性能を得ることができる。また、ソース電極及びドレイン電極形成時、及び、電極形成後から活性層形成工程前までに生じる、導電性薄膜のキャリア濃度変化を初期化することが可能となるため、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。   In the field-effect transistor of the present invention in which the source electrode and the drain electrode are subjected to the light irradiation process, even when the source electrode and the drain electrode are formed using a coating method, the resistance of the electrode is not increased before the active layer forming process. Therefore, high transistor performance can be obtained. In addition, it is possible to initialize the carrier concentration change of the conductive thin film that occurs during the formation of the source electrode and the drain electrode and after the formation of the electrode and before the active layer formation step, thereby reducing variations in transistor performance. Can do.

(実施例4)
<電界効果型トランジスタの作製>
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、DCスパッタリングによりモリブデン膜を厚みが約100nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に燐酸−硝酸−酢酸からなるエッチング液によりエッチングを行い、レジストパターンの形成されていない領域のモリブデン膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート電極を形成した。
Example 4
<Fabrication of field effect transistor>
-Formation of gate electrode-
A molybdenum film was formed on a glass substrate by DC sputtering so as to have a thickness of about 100 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate electrode to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Further, etching was performed with an etching solution composed of phosphoric acid-nitric acid-acetic acid, and the molybdenum film in the region where the resist pattern was not formed was removed. Thereafter, the gate electrode was formed by removing the resist pattern.

−ゲート絶縁層の形成−
形成した前記ゲート電極及び前記ガラス基板上に、RFスパッタリングによりSiO膜を厚みが約200nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート絶縁層のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、バッファードフッ酸を用いたエッチングにより、レジストパターンの形成されていない領域のSiO膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することによりゲート絶縁層を形成した。
-Formation of gate insulation layer-
An SiO 2 film was formed on the formed gate electrode and the glass substrate by RF sputtering so as to have a thickness of about 200 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate insulating layer to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Furthermore, the SiO 2 film in the region where the resist pattern was not formed was removed by etching using buffered hydrofluoric acid, and then the resist pattern was also removed to form a gate insulating layer.

−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、市販のITOナノメタルインク(株式会社アルバック製、平均粒子径5nm、金属含有量20.1質量%)をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
-Formation of source and drain electrodes-
On the formed gate insulating layer, a commercially available ITO nanometal ink (manufactured by ULVAC, Inc., average particle diameter 5 nm, metal content 20.1 mass%) was applied in a predetermined pattern using an inkjet apparatus. By heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air, an ITO thin film was formed, and a source electrode and a drain electrode were formed.

−表面改質工程−
活性層を形成する前処理として、ソース電極及びドレイン電極が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Surface modification process-
As a pretreatment for forming the active layer, the glass substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to UV ozone treatment using a cleaning apparatus (UV-300 manufactured by Samco Corporation). The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−光照射工程−
UVオゾン処理後、ソース電極及びドレイン電極が形成された基板について、前記洗浄装置を用いて、光照射工程を実施した。具体的には、オゾンジェネレータをオフにし、洗浄室内を窒素パージすることで、低酸素濃度雰囲気を実現し、UV照射を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Light irradiation process-
After the UV ozone treatment, the substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to a light irradiation process using the cleaning device. Specifically, the ozone generator was turned off and the cleaning chamber was purged with nitrogen to realize a low oxygen concentration atmosphere and UV irradiation was performed. The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−活性層の形成−
ビーカーに3.55gの硝酸インジウム(In(NO・3HO)と0.125gの硝酸カルシウム(Ca(NO・4HO)とを秤量し、1,2−プロパンジオール20mLとエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとを加え室温で混合、溶解させ、実施例4で用いるn型酸化物半導体膜形成用塗布液を作製した。
-Formation of active layer-
In a beaker, 3.55 g of indium nitrate (In (NO 3 ) 3 .3H 2 O) and 0.125 g of calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O) were weighed, and 1,2-propanediol 20 mL and 20 mL of ethylene glycol monomethyl ether were added and mixed and dissolved at room temperature to prepare a coating solution for forming an n-type oxide semiconductor film used in Example 4.

形成した前記ゲート絶縁層上と、前記ソース電極及びドレイン電極上に、前記n型酸化物半導体膜形成用塗布液をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。その基板を120℃に加熱したホットプレート上で10分間乾燥させた後、大気雰囲気中400℃で1時間焼成し、In−Ca系酸化物膜を形成し、活性層とした。   The n-type oxide semiconductor film-forming coating solution was applied in a predetermined pattern onto the formed gate insulating layer and the source and drain electrodes using an inkjet apparatus. The substrate was dried on a hot plate heated to 120 ° C. for 10 minutes and then baked at 400 ° C. for 1 hour in an air atmosphere to form an In—Ca-based oxide film as an active layer.

以上により、ボトムゲート/ボトムコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。   Thus, a bottom gate / bottom contact field effect transistor was fabricated.

<トランジスタ性能評価>
得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置(アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザB1500A)を用いて、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。ソース/ドレイン電圧Vdsを10Vとし、ゲート電圧をVg=−20Vから+20Vに変化させて、電流−電圧特性を評価した。飽和領域において電界効果移動度を算出した。また、トランジスタのオン状態(例えばVg=20V)の電流Ids(算出平均値)及び電流Idsのばらつき(σ)を算出した。結果を表2に示した。
<Transistor performance evaluation>
About the obtained field effect transistor, transistor performance evaluation of 20 elements was implemented using the semiconductor parameter analyzer apparatus (Agilent Technology company make, semiconductor parameter analyzer B1500A). The current-voltage characteristics were evaluated by changing the source / drain voltage Vds to 10 V and changing the gate voltage from Vg = −20 V to +20 V. Field effect mobility was calculated in the saturation region. Further, the current Ids (calculated average value) and the variation (σ) of the current Ids in the on state (for example, Vg = 20 V) of the transistor were calculated. The results are shown in Table 2.

<ホール測定素子の作製>
−導電性薄膜の形成の形成−
上記の電界効果型トランジスタの作製におけるソース電極及びドレイン電極の形成と同様にして、ガラス基板上にITOナノメタルインクを所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成した。
<Production of Hall measuring element>
-Formation of conductive thin film formation-
In the same manner as the formation of the source electrode and the drain electrode in the production of the field effect transistor, ITO nanometal ink was applied in a predetermined pattern on the glass substrate. An ITO thin film was formed by heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air.

その後、上記の電界効果型トランジスタの作製における表面改質工程と同様にして、上述したITO薄膜が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。   Thereafter, in the same manner as the surface modification step in the production of the field effect transistor, the glass substrate on which the ITO thin film is formed is subjected to UV ozone treatment using a cleaning device (UV-300 manufactured by Samco Corporation). Went.

UVオゾン処理後、上記の電界効果型トランジスタの作製における光照射工程と同様にして、UV照射を行った。   After the UV ozone treatment, UV irradiation was performed in the same manner as the light irradiation step in the production of the field effect transistor.

以上によりホール測定素子を作製した。   Thus, a Hall measuring element was produced.

<電子キャリア濃度(密度)評価>
得られたホール測定素子について、ホール効果測定システム(東陽テクニカ社製、ResiTest8300)を用いて、比抵抗測定、及び、ホール効果測定を行い、導電性薄膜の電子キャリア濃度(cm−3)を求めた。得られた電子キャリア濃度(密度)を表2に示した。
<Evaluation of electron carrier concentration (density)>
About the obtained Hall measuring element, a specific resistance measurement and a Hall effect measurement are performed using a Hall effect measurement system (ResiTest 8300, manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), and the electron carrier concentration (cm −3 ) of the conductive thin film is obtained. It was. The obtained electron carrier concentration (density) is shown in Table 2.

(実施例5)
実施例4において、「活性層の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例4と同様にして、電界効果型トランジスタ、及びホール測定素子を作製した。また、実施例4と同様の評価を行った。結果を表2に示した。
(Example 5)
In Example 4, a field effect transistor and a Hall measuring element were produced in the same manner as in Example 4 except that “formation of active layer” was changed to the following method. Further, the same evaluation as in Example 4 was performed. The results are shown in Table 2.

−活性層の形成−
ビーカーに3.55gの硝酸インジウム(In(NO・3HO)と0.125gの塩化バリウム(BaCl・2HO)とを秤量し、1,2−エタンジオール20mLとエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとを加え室温で混合、溶解させ、実施例5で用いるn型酸化物半導体膜形成用塗布液を作製した。
-Formation of active layer-
In a beaker, 3.55 g of indium nitrate (In (NO 3 ) 3 .3H 2 O) and 0.125 g of barium chloride (BaCl 2 .2H 2 O) were weighed, 20 mL of 1,2-ethanediol and ethylene glycol. 20 mL of monomethyl ether was added and mixed and dissolved at room temperature to prepare a coating solution for forming an n-type oxide semiconductor film used in Example 5.

形成した前記ゲート絶縁層上と、前記ソース電極及びドレイン電極上に、前記n型酸化物半導体膜形成用塗布液をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。その基板を120℃に加熱したホットプレート上で10分間乾燥させた後、大気雰囲気中400℃で1時間焼成し、In−Ba系酸化物膜を形成し、活性層とした。   The n-type oxide semiconductor film-forming coating solution was applied in a predetermined pattern onto the formed gate insulating layer and the source and drain electrodes using an inkjet apparatus. The substrate was dried on a hot plate heated to 120 ° C. for 10 minutes, and then baked at 400 ° C. for 1 hour in an air atmosphere to form an In—Ba-based oxide film as an active layer.

ソース電極及びドレイン電極に光照射工程を施した本発明の電界効果型トランジスタは、塗布法を用いてソース電極及びドレイン電極を形成した場合でも、活性層の形成工程前に電極が高抵抗化しないため、高いトランジスタ性能を得ることができる。また、ソース電極及びドレイン電極形成時、及び、電極形成後から活性層形成工程前までに生じる、導電性薄膜のキャリア濃度変化を初期化することが可能となるため、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。また、活性層形成時の成膜面が清浄に保たれることにより、均質な活性層の形成が可能となり、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。   In the field-effect transistor of the present invention in which the source electrode and the drain electrode are subjected to the light irradiation process, even when the source electrode and the drain electrode are formed using a coating method, the resistance of the electrode is not increased before the active layer forming process. Therefore, high transistor performance can be obtained. In addition, it is possible to initialize the carrier concentration change of the conductive thin film that occurs during the formation of the source electrode and the drain electrode and after the formation of the electrode and before the active layer formation step, thereby reducing variations in transistor performance. Can do. In addition, since the film formation surface during the formation of the active layer is kept clean, a uniform active layer can be formed, and variations in transistor performance can be reduced.

(実施例6)
<電界効果型トランジスタの作製>
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、DCスパッタリングによりモリブデン膜を厚みが約100nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に燐酸−硝酸−酢酸からなるエッチング液によりエッチングを行い、レジストパターンの形成されていない領域のモリブデン膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート電極を形成した。
(Example 6)
<Fabrication of field effect transistor>
-Formation of gate electrode-
A molybdenum film was formed on a glass substrate by DC sputtering so as to have a thickness of about 100 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate electrode to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Further, etching was performed with an etching solution composed of phosphoric acid-nitric acid-acetic acid, and the molybdenum film in the region where the resist pattern was not formed was removed. Thereafter, the gate electrode was formed by removing the resist pattern.

−ゲート絶縁層の形成−
形成した前記ゲート電極及び前記ガラス基板上に、RFスパッタリングによりSiO膜を厚みが約200nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート絶縁層のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、バッファードフッ酸を用いたエッチングにより、レジストパターンの形成されていない領域のSiO膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することによりゲート絶縁層を形成した。
-Formation of gate insulation layer-
An SiO 2 film was formed on the formed gate electrode and the glass substrate by RF sputtering so as to have a thickness of about 200 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate insulating layer to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Furthermore, the SiO 2 film in the region where the resist pattern was not formed was removed by etching using buffered hydrofluoric acid, and then the resist pattern was also removed to form a gate insulating layer.

−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、市販のITOナノメタルインク(株式会社アルバック製、平均粒子径5nm、金属含有量20.1質量%)をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
-Formation of source and drain electrodes-
On the formed gate insulating layer, a commercially available ITO nanometal ink (manufactured by ULVAC, Inc., average particle diameter 5 nm, metal content 20.1 mass%) was applied in a predetermined pattern using an inkjet apparatus. By heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air, an ITO thin film was formed, and a source electrode and a drain electrode were formed.

−表面改質工程−
活性層を形成する前処理として、ソース電極及びドレイン電極が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Surface modification process-
As a pretreatment for forming the active layer, the glass substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to UV ozone treatment using a cleaning apparatus (UV-300 manufactured by Samco Corporation). The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−光照射工程−
UVオゾン処理後、ソース電極及びドレイン電極が形成された基板について、前記洗浄装置を用いて、光照射工程を実施した。具体的には、オゾンジェネレータをオフにし、洗浄室内を窒素パージすることで、低酸素濃度雰囲気を実現し、UV照射を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Light irradiation process-
After the UV ozone treatment, the substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to a light irradiation process using the cleaning device. Specifically, the ozone generator was turned off and the cleaning chamber was purged with nitrogen to realize a low oxygen concentration atmosphere and UV irradiation was performed. The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−活性層の形成−
形成した前記ゲート絶縁層並びにソース電極及びドレイン電極上に、In−Ga−Zn系酸化物薄膜をDCスパッタを用いて形成した。
ターゲットとして、組成比がIn:Ga:Zn=1:1:1となるようなIn−Ga−Zn−Oの焼成体を用いた。ここでは、スパッタパワーを140W、成膜時の圧力を0.69Paとし、基板温度は制御しなかった。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、酸素流量比を1.8体積%とした。成膜時間を20分間とし、厚みは70nmであった。
-Formation of active layer-
An In—Ga—Zn-based oxide thin film was formed over the formed gate insulating layer and the source and drain electrodes by DC sputtering.
As a target, a fired body of In—Ga—Zn—O having a composition ratio of In: Ga: Zn = 1: 1: 1 was used. Here, the sputtering power was 140 W, the pressure during film formation was 0.69 Pa, and the substrate temperature was not controlled. The flow rates of argon gas and oxygen gas flowing during sputtering were adjusted, and the oxygen flow rate ratio was set to 1.8% by volume. The film formation time was 20 minutes and the thickness was 70 nm.

以上により、ボトムゲート/ボトムコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。   Thus, a bottom gate / bottom contact field effect transistor was fabricated.

<トランジスタ性能評価>
得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置(アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザB1500A)を用いて、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。ソース/ドレイン電圧Vdsを10Vとし、ゲート電圧をVg=−20Vから+20Vに変化させて、電流−電圧特性を評価した。飽和領域において電界効果移動度を算出した。また、トランジスタのオン状態(例えばVg=20V)の電流Ids(算出平均値)及び電流Idsのばらつき(σ)を算出した。結果を表3に示した。
<Transistor performance evaluation>
About the obtained field effect transistor, transistor performance evaluation of 20 elements was implemented using the semiconductor parameter analyzer apparatus (Agilent Technology company make, semiconductor parameter analyzer B1500A). The current-voltage characteristics were evaluated by changing the source / drain voltage Vds to 10 V and changing the gate voltage from Vg = −20 V to +20 V. Field effect mobility was calculated in the saturation region. Further, the current Ids (calculated average value) and the variation (σ) of the current Ids in the on state (for example, Vg = 20 V) of the transistor were calculated. The results are shown in Table 3.

<ホール測定素子の作製>
−導電性薄膜の形成の形成−
上記の電界効果型トランジスタの作製におけるソース電極及びドレイン電極の形成と同様にして、ガラス基板上にITOナノメタルインクを所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成した。
<Production of Hall measuring element>
-Formation of conductive thin film formation-
In the same manner as the formation of the source electrode and the drain electrode in the production of the field effect transistor, ITO nanometal ink was applied in a predetermined pattern on the glass substrate. An ITO thin film was formed by heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air.

その後、上記の電界効果型トランジスタの作製における表面改質工程と同様にして、上述したITO薄膜が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。   Thereafter, in the same manner as the surface modification step in the production of the field effect transistor, the glass substrate on which the ITO thin film is formed is subjected to UV ozone treatment using a cleaning device (UV-300 manufactured by Samco Corporation). Went.

UVオゾン処理後、上記の電界効果型トランジスタの作製における光照射工程と同様にして、UV照射を行った。   After the UV ozone treatment, UV irradiation was performed in the same manner as the light irradiation step in the production of the field effect transistor.

以上によりホール測定素子を作製した。   Thus, a Hall measuring element was produced.

<電子キャリア濃度(密度)評価>
得られたホール測定素子について、ホール効果測定システム(東陽テクニカ社製、ResiTest8300)を用いて、比抵抗測定、及び、ホール効果測定を行い、導電性薄膜の電子キャリア濃度(cm−3)を求めた。得られた電子キャリア濃度(密度)を表3に示した。
<Evaluation of electron carrier concentration (density)>
About the obtained Hall measuring element, a specific resistance measurement and a Hall effect measurement are performed using a Hall effect measurement system (ResiTest 8300, manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), and the electron carrier concentration (cm −3 ) of the conductive thin film is obtained. It was. The obtained electron carrier concentration (density) is shown in Table 3.

(実施例7)
実施例6において、「活性層の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例6と同様にして、電界効果型トランジスタ、及びホール測定素子を作製した。また、実施例6と同様の評価を行った。結果を表3に示した。
(Example 7)
In Example 6, a field effect transistor and a Hall measuring element were produced in the same manner as in Example 6 except that “formation of active layer” was changed to the following method. The same evaluation as in Example 6 was performed. The results are shown in Table 3.

−活性層の形成−
形成した前記絶縁層上並びにソース電極及びドレイン電極上に、Zn−Sn系酸化物薄膜を高周波スパッタを用いて形成した。
ターゲットとして、ZnSnOの組成を有する多結晶焼結体(サイズ:直径4インチ)を用いた。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、酸素流量比を60体積%とした。全圧は0.3Paとした。
スパッタ中は、基板を保持するホルダを水冷により冷却することで、基板の温度を15℃〜35℃の範囲内に制御した。スパッタパワーを150W、スパッタ時間を20分とし、厚みは50nmであった。
-Formation of active layer-
A Zn—Sn-based oxide thin film was formed on the formed insulating layer and the source and drain electrodes by high-frequency sputtering.
As a target, a polycrystalline sintered body (size: 4 inches in diameter) having a composition of Zn 2 SnO 4 was used. The flow rates of argon gas and oxygen gas flowing during sputtering were adjusted, and the oxygen flow rate ratio was 60% by volume. The total pressure was 0.3 Pa.
During sputtering, the temperature of the substrate was controlled within the range of 15 ° C. to 35 ° C. by cooling the holder holding the substrate by water cooling. The sputtering power was 150 W, the sputtering time was 20 minutes, and the thickness was 50 nm.

(実施例8)
実施例6において、「活性層の形成」を以下の方法に変えた以外は、実施例6と同様にして、電界効果型トランジスタ、及びホール測定素子を作製した。また、実施例6と同様の評価を行った。結果を表3に示した。
(Example 8)
In Example 6, a field effect transistor and a Hall measuring element were produced in the same manner as in Example 6 except that “formation of active layer” was changed to the following method. The same evaluation as in Example 6 was performed. The results are shown in Table 3.

−活性層の形成−
形成した前記絶縁層並びにソース電極及びドレイン電極上に、Zn−Ti系酸化物薄膜を高周波スパッタを用いて形成した。
ターゲットとして、ZnTiOの組成を有する多結晶焼結体(サイズ:直径4インチ)を用いた。スパッタ時に流すアルゴンガスと酸素ガスの流量を調整し、酸素流量比を60体積%とした。全圧は0.3Paとした。
スパッタ中は、基板を保持するホルダを水冷により冷却することで、基板の温度を15℃〜35℃の範囲内に制御した。スパッタパワーを140W、スパッタ時間を25分とし、厚みは50nmであった。
-Formation of active layer-
A Zn—Ti-based oxide thin film was formed on the formed insulating layer, source electrode, and drain electrode by high-frequency sputtering.
As a target, a polycrystalline sintered body (size: 4 inches in diameter) having a composition of Zn 2 TiO 4 was used. The flow rates of argon gas and oxygen gas flowing during sputtering were adjusted, and the oxygen flow rate ratio was 60% by volume. The total pressure was 0.3 Pa.
During sputtering, the temperature of the substrate was controlled within the range of 15 ° C. to 35 ° C. by cooling the holder holding the substrate by water cooling. The sputtering power was 140 W, the sputtering time was 25 minutes, and the thickness was 50 nm.

ソース電極及びドレイン電極に光照射工程を施した本発明の電界効果型トランジスタは、塗布法を用いてソース電極及びドレイン電極を形成した場合でも、活性層の形成工程前に電極が高抵抗化しないため、高いトランジスタ性能を得ることができる。また、ソース電極及びドレイン電極形成時、及び、電極形成後から活性層形成工程前までに生じる、導電性薄膜のキャリア濃度変化を初期化することが可能となるため、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。また、活性層形成時の成膜面が清浄に保たれることにより、均質な活性層の形成が可能となり、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。   In the field-effect transistor of the present invention in which the source electrode and the drain electrode are subjected to the light irradiation process, even when the source electrode and the drain electrode are formed using a coating method, the resistance of the electrode is not increased before the active layer forming process. Therefore, high transistor performance can be obtained. In addition, it is possible to initialize the carrier concentration change of the conductive thin film that occurs during the formation of the source electrode and the drain electrode and after the formation of the electrode and before the active layer formation step, thereby reducing variations in transistor performance. Can do. In addition, since the film formation surface during the formation of the active layer is kept clean, a uniform active layer can be formed, and variations in transistor performance can be reduced.

(実施例9)
<電界効果型トランジスタの作製>
−ゲート電極の形成−
ガラス基板上に、DCスパッタリングによりモリブデン膜を厚みが約100nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に燐酸−硝酸−酢酸からなるエッチング液によりエッチングを行い、レジストパターンの形成されていない領域のモリブデン膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、ゲート電極を形成した。
Example 9
<Fabrication of field effect transistor>
-Formation of gate electrode-
A molybdenum film was formed on a glass substrate by DC sputtering so as to have a thickness of about 100 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate electrode to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Further, etching was performed with an etching solution composed of phosphoric acid-nitric acid-acetic acid, and the molybdenum film in the region where the resist pattern was not formed was removed. Thereafter, the gate electrode was formed by removing the resist pattern.

−ゲート絶縁層の形成−
形成した前記ゲート電極及び前記ガラス基板上に、RFスパッタリングによりSiO膜を厚みが約200nmとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート絶縁層のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、バッファードフッ酸を用いたエッチングにより、レジストパターンの形成されていない領域のSiO膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することによりゲート絶縁層を形成した。
-Formation of gate insulation layer-
An SiO 2 film was formed on the formed gate electrode and the glass substrate by RF sputtering so as to have a thickness of about 200 nm. Thereafter, a photoresist was applied, and a resist pattern similar to the pattern of the gate insulating layer to be formed was formed by pre-baking, exposure by an exposure apparatus, and development. Furthermore, the SiO 2 film in the region where the resist pattern was not formed was removed by etching using buffered hydrofluoric acid, and then the resist pattern was also removed to form a gate insulating layer.

−ソース電極及びドレイン電極の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、市販のITOナノメタルインク(株式会社アルバック製、平均粒子径5nm、金属含有量20.1質量%)をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
-Formation of source and drain electrodes-
On the formed gate insulating layer, a commercially available ITO nanometal ink (manufactured by ULVAC, Inc., average particle diameter 5 nm, metal content 20.1 mass%) was applied in a predetermined pattern using an inkjet apparatus. By heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air, an ITO thin film was formed, and a source electrode and a drain electrode were formed.

−表面改質工程−
活性層を形成する前処理として、ソース電極及びドレイン電極が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Surface modification process-
As a pretreatment for forming the active layer, the glass substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to UV ozone treatment using a cleaning apparatus (UV-300 manufactured by Samco Corporation). The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−光照射工程−
UVオゾン処理後、ソース電極及びドレイン電極が形成された基板について、UV光照射装置(株式会社エム・ディ・エキシマ製)を用いて、光照射工程を実施した。具体的には、サンプル室内を窒素パージすることで、低酸素濃度雰囲気を実現し、中心波長222nmのエキシマランプを用いてUV照射を行った。照射時間は10分とした。
-Light irradiation process-
After the UV ozone treatment, a light irradiation process was performed on the substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed using a UV light irradiation apparatus (manufactured by M.D. Excimer). Specifically, a low oxygen concentration atmosphere was realized by purging the sample chamber with nitrogen, and UV irradiation was performed using an excimer lamp having a center wavelength of 222 nm. The irradiation time was 10 minutes.

−活性層の形成−
ビーカーに、3.55gの硝酸インジウム(In(NO・3HO)と、0.139gの塩化ストロンチウム(SrCl・6HO)とを秤量し、1,2−プロパンジオール20mLとエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとを加え室温で混合、溶解させ、実施例9で用いるn型酸化物半導体膜形成用塗布液を作製した。
-Formation of active layer-
In a beaker, 3.55 g of indium nitrate (In (NO 3 ) 3 .3H 2 O) and 0.139 g of strontium chloride (SrCl 2 .6H 2 O) were weighed, and 20 mL of 1,2-propanediol was added. 20 mL of ethylene glycol monomethyl ether was added and mixed and dissolved at room temperature to prepare a coating solution for forming an n-type oxide semiconductor film used in Example 9.

形成した前記ゲート絶縁層上と、前記ソース電極及びドレイン電極上に、前記n型酸化物半導体膜形成用塗布液をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。その基板を120℃に加熱したホットプレート上で10分間乾燥させた後、大気雰囲気中400℃で1時間焼成し、In−Ca系酸化物膜を形成し、活性層とした。   The n-type oxide semiconductor film-forming coating solution was applied in a predetermined pattern onto the formed gate insulating layer and the source and drain electrodes using an inkjet apparatus. The substrate was dried on a hot plate heated to 120 ° C. for 10 minutes and then baked at 400 ° C. for 1 hour in an air atmosphere to form an In—Ca-based oxide film as an active layer.

以上により、ボトムゲート/ボトムコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。   Thus, a bottom gate / bottom contact field effect transistor was fabricated.

<トランジスタ性能評価>
得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置(アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザB1500A)を用いて、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。ソース/ドレイン電圧Vdsを10Vとし、ゲート電圧をVg=−20Vから+20Vに変化させて、電流−電圧特性を評価した。飽和領域において電界効果移動度を算出した。また、トランジスタのオン状態(例えばVg=20V)の電流Ids(算出平均値)及び電流Idsのばらつき(σ)を算出した。結果を表4に示した。
<Transistor performance evaluation>
About the obtained field effect transistor, transistor performance evaluation of 20 elements was implemented using the semiconductor parameter analyzer apparatus (Agilent Technology company make, semiconductor parameter analyzer B1500A). The current-voltage characteristics were evaluated by changing the source / drain voltage Vds to 10 V and changing the gate voltage from Vg = −20 V to +20 V. Field effect mobility was calculated in the saturation region. Further, the current Ids (calculated average value) and the variation (σ) of the current Ids in the on state (for example, Vg = 20 V) of the transistor were calculated. The results are shown in Table 4.

<ホール測定素子の作製>
−導電性薄膜の形成の形成−
上記の電界効果型トランジスタの作製におけるソース電極及びドレイン電極の形成と同様にして、ガラス基板上にITOナノメタルインクを所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成した。
<Production of Hall measuring element>
-Formation of conductive thin film formation-
In the same manner as the formation of the source electrode and the drain electrode in the production of the field effect transistor, ITO nanometal ink was applied in a predetermined pattern on the glass substrate. An ITO thin film was formed by heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air.

その後、上記の電界効果型トランジスタの作製における表面改質工程と同様にして、上述したITO薄膜が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。   Thereafter, in the same manner as the surface modification step in the production of the field effect transistor, the glass substrate on which the ITO thin film is formed is subjected to UV ozone treatment using a cleaning device (UV-300 manufactured by Samco Corporation). Went.

UVオゾン処理後、上記の電界効果型トランジスタの作製における光照射工程と同様にして、UV照射を行った。   After the UV ozone treatment, UV irradiation was performed in the same manner as the light irradiation step in the production of the field effect transistor.

以上によりホール測定素子を作製した。   Thus, a Hall measuring element was produced.

<電子キャリア濃度(密度)評価>
得られたホール測定素子について、ホール効果測定システム(東陽テクニカ社製、ResiTest8300)を用いて、比抵抗測定、及び、ホール効果測定を行い、導電性薄膜の電子キャリア濃度(cm−3)を求めた。得られた電子キャリア濃度(密度)を表4に示した。
<Evaluation of electron carrier concentration (density)>
About the obtained Hall measuring element, a specific resistance measurement and a Hall effect measurement are performed using a Hall effect measurement system (ResiTest 8300, manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), and the electron carrier concentration (cm −3 ) of the conductive thin film is obtained. It was. The obtained electron carrier concentration (density) is shown in Table 4.

ソース電極及びドレイン電極に光照射工程を施した本発明の電界効果型トランジスタは、塗布法を用いてソース電極及びドレイン電極を形成した場合でも、活性層の形成工程前に電極が高抵抗化しないため、高いトランジスタ性能を得ることができる。また、ソース電極及びドレイン電極形成時、及び、電極形成後から活性層形成工程前までに生じる、導電性薄膜のキャリア濃度変化を初期化することが可能となるため、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。また、活性層形成時の成膜面が清浄に保たれることにより、均質な活性層の形成が可能となり、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。   In the field-effect transistor of the present invention in which the source electrode and the drain electrode are subjected to the light irradiation process, even when the source electrode and the drain electrode are formed using a coating method, the resistance of the electrode is not increased before the active layer forming process. Therefore, high transistor performance can be obtained. In addition, it is possible to initialize the carrier concentration change of the conductive thin film that occurs during the formation of the source electrode and the drain electrode and after the formation of the electrode and before the active layer formation step, thereby reducing variations in transistor performance. Can do. In addition, since the film formation surface during the formation of the active layer is kept clean, a uniform active layer can be formed, and variations in transistor performance can be reduced.

(実施例10)
<電界効果型トランジスタの作製>
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
ガラス基板上に、市販のITOナノメタルインク(株式会社アルバック製、平均粒子径5nm、金属含有量20.1質量%)をインクジェット装置を用いて所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
(Example 10)
<Fabrication of field effect transistor>
-Formation of source and drain electrodes-
A commercially available ITO nanometal ink (manufactured by ULVAC, Inc., average particle diameter of 5 nm, metal content of 20.1% by mass) was applied onto the glass substrate in a predetermined pattern using an inkjet apparatus. By heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air, an ITO thin film was formed, and a source electrode and a drain electrode were formed.

−表面改質工程−
活性層を形成する前処理として、ソース電極及びドレイン電極が形成された基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Surface modification process-
As a pretreatment for forming the active layer, the substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to UV ozone treatment using a cleaning apparatus (UV-300 manufactured by Samco Corporation). The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−光照射工程−
UVオゾン処理後、ソース電極及びドレイン電極が形成された基板について、前記洗浄装置を用いて、光照射工程を実施した。具体的には、オゾンジェネレータをオフにし、洗浄室内を窒素パージすることで、低酸素濃度雰囲気を実現し、UV照射を行った。照射時の設定温度は90℃、照射時間は10分とした。
-Light irradiation process-
After the UV ozone treatment, the substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed was subjected to a light irradiation process using the cleaning device. Specifically, the ozone generator was turned off and the cleaning chamber was purged with nitrogen to realize a low oxygen concentration atmosphere and UV irradiation was performed. The set temperature during irradiation was 90 ° C., and the irradiation time was 10 minutes.

−活性層の形成−
形成した前記ゲート絶縁層上に、特開2010−74148号公報の実施例に記載の方法で、Mg−In系酸化物半導体膜(活性層)をスパッタ法により形成した。ターゲットには、InMgOの組成を有する多結晶焼成体を用いた。スパッタチャンバー内の到達真空度は2×10−5Paとした。得られたn型酸化物半導体膜(活性層)の厚みは、50nmであった。
このとき、チャネル幅は400μm、ソース−ドレイン電極間で規定されるチャネル長は50μmであった。
-Formation of active layer-
On the formed gate insulating layer, an Mg—In-based oxide semiconductor film (active layer) was formed by a sputtering method by the method described in Examples of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-74148. A polycrystalline fired body having a composition of In 2 MgO 4 was used as a target. The ultimate vacuum in the sputtering chamber was 2 × 10 −5 Pa. The thickness of the obtained n-type oxide semiconductor film (active layer) was 50 nm.
At this time, the channel width was 400 μm, and the channel length defined between the source and drain electrodes was 50 μm.

−ゲート絶縁層の形成−
形成した前記ソース電極、ドレンイン電極、活性層及び前記ガラス基板上に、プラズマCVDによりSiO膜を厚みが約200nmとなるよう成膜し、ゲート絶縁層を形成した。
-Formation of gate insulation layer-
On the formed source electrode, drain-in electrode, active layer, and glass substrate, a SiO 2 film was formed to a thickness of about 200 nm by plasma CVD to form a gate insulating layer.

−ゲート電極の形成−
前記ゲート絶縁層上に、真空蒸着によりAl膜を厚みが約100nmとなるよう成膜し、ゲート電極を形成した。
-Formation of gate electrode-
On the gate insulating layer, an Al film was formed to a thickness of about 100 nm by vacuum deposition to form a gate electrode.

以上により、トップゲート/ボトムコンタクトの電界効果型トランジスタを作製した。   Thus, a top gate / bottom contact field effect transistor was fabricated.

<トランジスタ性能評価>
得られた電界効果型トランジスタについて、半導体パラメータ・アナライザ装置(アジレントテクノロジー社製、半導体パラメータ・アナライザB1500A)を用いて、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。ソース/ドレイン電圧Vdsを10Vとし、ゲート電圧をVg=−20Vから+20Vに変化させて、電流−電圧特性を評価した。飽和領域において電界効果移動度を算出した。また、トランジスタのオン状態(例えばVg=20V)の電流Ids(算出平均値)及び電流Idsのばらつき(σ)を算出した。結果を表5に示した。
<Transistor performance evaluation>
About the obtained field effect transistor, transistor performance evaluation of 20 elements was implemented using the semiconductor parameter analyzer apparatus (Agilent Technology company make, semiconductor parameter analyzer B1500A). The current-voltage characteristics were evaluated by changing the source / drain voltage Vds to 10 V and changing the gate voltage from Vg = −20 V to +20 V. Field effect mobility was calculated in the saturation region. Further, the current Ids (calculated average value) and the variation (σ) of the current Ids in the on state (for example, Vg = 20 V) of the transistor were calculated. The results are shown in Table 5.

<ホール測定素子の作製>
−導電性薄膜の形成の形成−
上記の電界効果型トランジスタの作製におけるソース電極及びドレイン電極の形成と同様にして、ガラス基板上にITOナノメタルインクを所定のパターンで塗布した。減圧下300℃で1時間加熱し、大気下で400℃で1時間加熱することで、ITO薄膜を形成した。
<Production of Hall measuring element>
-Formation of conductive thin film formation-
In the same manner as the formation of the source electrode and the drain electrode in the production of the field effect transistor, ITO nanometal ink was applied in a predetermined pattern on the glass substrate. An ITO thin film was formed by heating at 300 ° C. under reduced pressure for 1 hour and heating at 400 ° C. for 1 hour in the air.

その後、上記の電界効果型トランジスタの作製における表面改質工程と同様にして、上述したITO薄膜が形成されたガラス基板について、洗浄装置(サムコ株式会社製 UV−300)を用いて、UVオゾン処理を行った。   Thereafter, in the same manner as the surface modification step in the production of the field effect transistor, the glass substrate on which the ITO thin film is formed is subjected to UV ozone treatment using a cleaning device (UV-300 manufactured by Samco Corporation). Went.

UVオゾン処理後、上記の電界効果型トランジスタの作製における光照射工程と同様にして、UV照射を行った。   After the UV ozone treatment, UV irradiation was performed in the same manner as the light irradiation step in the production of the field effect transistor.

以上によりホール測定素子を作製した。   Thus, a Hall measuring element was produced.

<電子キャリア濃度(密度)評価>
得られたホール測定素子について、ホール効果測定システム(東陽テクニカ社製、ResiTest8300)を用いて、比抵抗測定、及び、ホール効果測定を行い、導電性薄膜の電子キャリア濃度(cm−3)を求めた。得られた電子キャリア濃度(密度)を表に示した。
<Evaluation of electron carrier concentration (density)>
About the obtained Hall measuring element, a specific resistance measurement and a Hall effect measurement are performed using a Hall effect measurement system (ResiTest 8300, manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.), and the electron carrier concentration (cm −3 ) of the conductive thin film is obtained. It was. The obtained electron carrier concentration (density) is shown in the table.

(比較例13)
実施例10において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例10と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例10と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表5に示した。
(Comparative Example 13)
In Example 10, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 10 except that the light irradiation step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

また、実施例10において、光照射工程を実施しないことを除いて、実施例10と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例10と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表5に示した。   In Example 10, a hole measuring element was produced in the same manner as in Example 10 except that the light irradiation step was not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

(比較例14)
実施例10において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例10と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例10と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表5に示した。
(Comparative Example 14)
In Example 10, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 10 except that the surface modification step was not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

また、実施例10において、表面改質工程を実施しないことを除いて、実施例10と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例10と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表5に示した。   In Example 10, a Hall measuring element was produced in the same manner as Example 10 except that the surface modification step was not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

(比較例15)
実施例10において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例10と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例10と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表5に示した。
(Comparative Example 15)
In Example 10, a field effect transistor was fabricated in the same manner as in Example 10 except that the surface modification process and the light irradiation process were not performed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

また、実施例10において、表面改質工程と、光照射工程とを実施しないことを除いて、実施例10と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例10と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表5に示した。   Further, in Example 10, a Hall measuring element was produced in the same manner as in Example 10 except that the surface modification process and the light irradiation process were not performed. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

(比較例16)
実施例10において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例10と同様にして、電界効果型トランジスタを作製した。また、実施例10と同様にして、20素子のトランジスタ性能評価を実施した。結果を表5に示した。
(Comparative Example 16)
In Example 10, a field effect transistor was produced in the same manner as in Example 10 except that the order of the surface modification step and the light irradiation step was changed. Further, the transistor performance evaluation of 20 elements was performed in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

また、実施例10において、表面改質工程と、光照射工程との順番を入れ替えたことを除いて、実施例10と同様にして、ホール測定素子を作製した。また、実施例10と同様にして、電子キャリア濃度評価を実施した。結果を表5に示した。   Moreover, in Example 10, the Hall measuring element was produced like Example 10 except having replaced the order of the surface modification process and the light irradiation process. Further, the electron carrier concentration was evaluated in the same manner as in Example 10. The results are shown in Table 5.

実施例10では、高いオン電流が得られることが確認できる。ソース電極及びドレイン電極の抵抗やソース電極及びドレイン電極と活性層界面の抵抗が、トランジスタがオン状態のチャネル抵抗に近くなると、ドレイン電圧がチャネル以外で消費され、オン電流が増加しなくなることが知られている。
比較例13では、ソース電極及びドレイン電極となる導電性薄膜の抵抗率が高いため、ソース電極及びドレイン電極の抵抗が高くなっているものと考えられる。そのため、オン電流が低く、算出される電界効果移動度も低くなったものと考えられる。
In Example 10, it can be confirmed that a high on-current can be obtained. It is known that when the resistance of the source and drain electrodes and the resistance of the interface between the source and drain electrodes and the active layer are close to the channel resistance when the transistor is on, the drain voltage is consumed outside the channel and the on-current does not increase. It has been.
In Comparative Example 13, since the resistivity of the conductive thin film serving as the source electrode and the drain electrode is high, it is considered that the resistance of the source electrode and the drain electrode is high. Therefore, it is considered that the on-current is low and the calculated field effect mobility is also low.

比較例14では、活性層形成前の表面改質工程が無い場合となっている。表面改質工程が無い場合は、ソース電極及びドレイン電極が酸化されることがないため、電極のキャリア濃度が大きく低下しておらず、抵抗率も比較的低い。一方で、活性層形成時に表面改質工程を経ないため、活性層が均質に形成できず、オン電流にばらつきが大きくなっているものと推測される。   In Comparative Example 14, there is no surface modification step before forming the active layer. When there is no surface modification step, the source electrode and the drain electrode are not oxidized, so that the carrier concentration of the electrode is not greatly reduced and the resistivity is relatively low. On the other hand, since the surface modification process is not performed when forming the active layer, it is presumed that the active layer cannot be formed uniformly and the on-current varies greatly.

比較例15では、活性層形成時に表面改質工程を経ないため、活性層が均質に形成できず、また、光照射工程が無いために、各トランジスタのソース電極及びドレイン電極を形成する導電性薄膜のキャリア濃度にもばらつきがあるものと推測される。結果として、トランジスタのオン電流に大きなばらつきが発生したものと推測される。   In Comparative Example 15, since the surface modification process is not performed when the active layer is formed, the active layer cannot be formed homogeneously, and since there is no light irradiation process, the conductivity for forming the source electrode and the drain electrode of each transistor. It is estimated that the carrier concentration of the thin film also varies. As a result, it is estimated that a large variation in the on-state current of the transistor occurred.

なお、実施例10において、表面改質工程と光照射工程との順序を変えた場合(比較例16)、表面改質工程によって大きくなった導電性薄膜の抵抗率を、光照射工程によって小さくすることができないため、各トランジスタのソース電極及びドレイン電極を形成する導電性薄膜のキャリア濃度が低下し、トランジスタのオン電流が低下した。   In Example 10, when the order of the surface modification process and the light irradiation process is changed (Comparative Example 16), the resistivity of the conductive thin film increased by the surface modification process is decreased by the light irradiation process. Therefore, the carrier concentration of the conductive thin film forming the source electrode and the drain electrode of each transistor was lowered, and the on-current of the transistor was lowered.

ソース電極及びドレイン電極に光照射工程を施した本発明の電界効果型トランジスタは、塗布法を用いてソース電極及びドレイン電極を形成した場合でも、活性層の形成工程前に電極が高抵抗化しないため、高いトランジスタ性能を得ることができる。また、ソース電極及びドレイン電極形成時、及び、電極形成後から活性層形成工程前までに生じる、導電性薄膜のキャリア濃度変化を初期化することが可能となるため、トランジスタ性能ばらつきを低減することができる。   In the field-effect transistor of the present invention in which the source electrode and the drain electrode are subjected to the light irradiation process, even when the source electrode and the drain electrode are formed using a coating method, the resistance of the electrode is not increased before the active layer forming process. Therefore, high transistor performance can be obtained. In addition, it is possible to initialize the carrier concentration change of the conductive thin film that occurs during the formation of the source electrode and the drain electrode and after the formation of the electrode and before the active layer formation step, thereby reducing variations in transistor performance. Can do.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> n型酸化物半導体からなる活性層と、
インジウム及びスズを含有する金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜からなるソース電極及びドレイン電極と、
を備える電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する表面改質工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極に低酸素濃度雰囲気下で光を照射する光照射工程とを、この順で含む、
ことを特徴とする、電界効果型トランジスタの製造方法である。
<2> 前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が、インジウム及びスズ、インジウム及びスズを含有する金属酸化物、並びに酸化インジウム及び酸化スズの少なくともいずれかを含有する導電性薄膜形成用塗布液を塗布し、乾燥させた後に焼成を行って、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程である、
前記<1>に記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<3> 前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が、ゲート絶縁層上に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程であり、
前記表面改質工程が、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する工程である、
前記<1>から<2>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<4> 前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が、基材上に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程であり、
前記表面改質工程が、前記基材、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する工程である、
前記<1>から<2>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<5> 前記光照射工程における光が紫外光である、前記<1>から<4>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<6> 前記低酸素濃度雰囲気が、窒素ガス又はアルゴンガスを主成分とする不活性ガスによる雰囲気である、前記<1>から<5>のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
<7> ゲート電圧を印加するためのゲート電極と、
電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極に隣接して設けられ、n型酸化物半導体からなる活性層と、
前記ゲート電極と前記活性層との間に設けられたゲート絶縁層と、
を備える電界効果型トランジスタであって、
前記ソース電極及びドレイン電極が、インジウム及びスズを含有する金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜であり、
前記ソース電極及びドレイン電極のキャリア濃度が、3.0×1020cm−3以上である、
ことを特徴とする、電界効果型トランジスタである。
Aspects of the present invention are as follows, for example.
<1> an active layer made of an n-type oxide semiconductor;
A source electrode and a drain electrode made of a conductive thin film made of an aggregate of metal oxide fine particles containing indium and tin; and
A method of manufacturing a field effect transistor comprising:
Forming the source and drain electrodes;
A surface modification step of modifying the surfaces of the source electrode and the drain electrode;
A light irradiation step of irradiating light in a low oxygen concentration atmosphere to the source electrode and the drain electrode in this order,
This is a method of manufacturing a field effect transistor.
<2> A step of forming the source electrode and the drain electrode is a coating solution for forming a conductive thin film containing at least one of indium and tin, a metal oxide containing indium and tin, and indium oxide and tin oxide. The step of applying and drying, followed by firing to form the source electrode and the drain electrode,
It is a manufacturing method of the field effect transistor as described in said <1>.
<3> The step of forming the source electrode and the drain electrode is a step of forming the source electrode and the drain electrode on the gate insulating layer,
The surface modification step is a step of modifying the surfaces of the gate insulating layer, the source electrode, and the drain electrode.
The method for producing a field effect transistor according to any one of <1> to <2>.
<4> The step of forming the source electrode and the drain electrode is a step of forming the source electrode and the drain electrode on a substrate.
The surface modification step is a step of modifying the surface of the base material, the source electrode, and the drain electrode.
The method for producing a field effect transistor according to any one of <1> to <2>.
<5> The method for producing a field effect transistor according to any one of <1> to <4>, wherein the light in the light irradiation step is ultraviolet light.
<6> The method for producing a field effect transistor according to any one of <1> to <5>, wherein the low oxygen concentration atmosphere is an atmosphere of an inert gas mainly containing nitrogen gas or argon gas. is there.
<7> a gate electrode for applying a gate voltage;
A source electrode and a drain electrode for extracting current;
An active layer provided adjacent to the source electrode and the drain electrode and made of an n-type oxide semiconductor;
A gate insulating layer provided between the gate electrode and the active layer;
A field effect transistor comprising:
The source electrode and the drain electrode are conductive thin films made of an aggregate of metal oxide fine particles containing indium and tin,
The carrier concentration of the source electrode and the drain electrode is 3.0 × 10 20 cm −3 or more.
This is a field-effect transistor.

1 基材
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 ソース電極
5 ドレイン電極
6 活性層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Gate electrode 3 Gate insulating layer 4 Source electrode 5 Drain electrode 6 Active layer

特開2010−283190号公報JP 2010-283190 A 特許第2589695号公報Japanese Patent No. 2558995 国際公開第2011/102350号パンフレットInternational Publication No. 2011/102350 Pamphlet 特開平11−106935号公報JP-A-11-106935

Claims (7)

n型酸化物半導体からなる活性層と、
インジウム及びスズを含有する金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜からなるソース電極及びドレイン電極と、
を備える電界効果型トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する表面改質工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極に低酸素濃度雰囲気下で光を照射する光照射工程とを、この順で含む、
ことを特徴とする、電界効果型トランジスタの製造方法。
an active layer made of an n-type oxide semiconductor;
A source electrode and a drain electrode made of a conductive thin film made of an aggregate of metal oxide fine particles containing indium and tin; and
A method of manufacturing a field effect transistor comprising:
Forming the source and drain electrodes;
A surface modification step of modifying the surfaces of the source electrode and the drain electrode;
A light irradiation step of irradiating light in a low oxygen concentration atmosphere to the source electrode and the drain electrode in this order,
A method of manufacturing a field effect transistor.
前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が、インジウム及びスズ、インジウム及びスズを含有する金属酸化物、並びに酸化インジウム及び酸化スズの少なくともいずれかを含有する導電性薄膜形成用塗布液を塗布し、乾燥させた後に焼成を行って、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程である、
請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
The step of forming the source electrode and the drain electrode applies a coating solution for forming a conductive thin film containing at least one of indium and tin, a metal oxide containing indium and tin, and indium oxide and tin oxide, It is a step of performing baking after drying to form the source electrode and the drain electrode.
A method of manufacturing the field effect transistor according to claim 1.
前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が、ゲート絶縁層上に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程であり、
前記表面改質工程が、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する工程である、
請求項1から2のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
The step of forming the source electrode and the drain electrode is a step of forming the source electrode and the drain electrode on the gate insulating layer,
The surface modification step is a step of modifying the surfaces of the gate insulating layer, the source electrode, and the drain electrode.
A method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1.
前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程が、基材上に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程であり、
前記表面改質工程が、前記基材、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の表面を改質する工程である、
請求項1から2のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
The step of forming the source electrode and the drain electrode is a step of forming the source electrode and the drain electrode on a substrate.
The surface modification step is a step of modifying the surface of the base material, the source electrode, and the drain electrode.
A method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1.
前記光照射工程における光が紫外光である、請求項1から4のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the light in the light irradiation step is ultraviolet light. 前記低酸素濃度雰囲気が、窒素ガス又はアルゴンガスを主成分とする不活性ガスによる雰囲気である、請求項1から5のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the low oxygen concentration atmosphere is an atmosphere of an inert gas containing nitrogen gas or argon gas as a main component. ゲート電圧を印加するためのゲート電極と、
電流を取り出すためのソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極に隣接して設けられ、n型酸化物半導体からなる活性層と、
前記ゲート電極と前記活性層との間に設けられたゲート絶縁層と、
を備える電界効果型トランジスタであって、
前記ソース電極及びドレイン電極が、インジウム及びスズを含有する金属酸化物の微粒子の集合体からなる導電性薄膜であり、
前記ソース電極及びドレイン電極のキャリア濃度が、3.0×1020cm−3以上である、
ことを特徴とする、電界効果型トランジスタ。
A gate electrode for applying a gate voltage;
A source electrode and a drain electrode for extracting current;
An active layer provided adjacent to the source electrode and the drain electrode and made of an n-type oxide semiconductor;
A gate insulating layer provided between the gate electrode and the active layer;
A field effect transistor comprising:
The source electrode and the drain electrode are conductive thin films made of an aggregate of metal oxide fine particles containing indium and tin,
The carrier concentration of the source electrode and the drain electrode is 3.0 × 10 20 cm −3 or more.
A field effect transistor.
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