JPWO2016067799A1 - 金属酸化物半導体膜の製造方法、ならびに、金属酸化物半導体膜、薄膜トランジスタおよび電子デバイス - Google Patents

金属酸化物半導体膜の製造方法、ならびに、金属酸化物半導体膜、薄膜トランジスタおよび電子デバイス Download PDF

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Abstract

レアメタルであるインジウムを含まない安価な材料を用いて、簡便に、低温で、かつ、大気圧下で形成可能で、高い半導体特性を有する酸化物半導体膜を形成することができる金属酸化物半導体膜の製造方法、ならびに、金属酸化物半導体膜、薄膜トランジスタおよび電子デバイスを提供する。溶媒及び金属成分として亜鉛とスズとを含む溶液を基板上に塗布して金属酸化物半導体前駆体膜を形成する金属酸化物半導体前駆体膜形成工程と、金属酸化物半導体前駆体膜を加熱した状態で紫外線照射を行うことにより、金属酸化物半導体前駆体膜を金属酸化物半導体膜に転化させる転化工程とを有し、金属酸化物半導体前駆体膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比が、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9である。【選択図】図11

Description

本発明は、金属酸化物半導体膜の製造方法、ならびに、金属酸化物半導体膜、薄膜トランジスタおよび電子デバイスに関する。
酸化物半導体膜または酸化物導体膜としての金属酸化物膜は真空成膜法による製造において実用化がなされ、現在注目を集めている。
また、耐熱性の低い樹脂基板へ金属酸化物半導体を形成するため、低温で金属酸化物半導体膜を形成することが求められている。
そこで、低温で、かつ、簡便に、大気圧下で高い半導体特性を有する酸化物半導体膜を形成することを目的とした、液相プロセスによる酸化物半導体膜の作製に関して研究開発が盛んに行われている。最近では、溶液を基板上に塗布し、紫外線を用いることで150℃以下の低温で高い輸送特性を有する薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を製造する手法が報告されている(非特許文献1参照)。
また、硝酸塩等を含む溶液を基材上に塗布した後、150℃程度で加熱して溶媒を揮発させることにより金属酸化物半導体の前駆体を含む薄膜を形成し、その後、酸素の存在下で紫外光(UV:Ultraviolet)を照射することにより、金属酸化物半導体を製造する方法が開示されている(特許文献1参照)。
ここで、非特許文献1では、高い輸送特性を示したのは、金属酸化物半導体膜中にインジウムを含むもののみであり、インジウムを含まないZn−Sn−Oの系ではトランジスタ動作を確認することが出来なかったと報告している。
また、特許文献1には、インジウムを含む金属酸化物半導体が記載されるのみである。
インジウムは生産量に限りのあるレアメタルであり、今後、供給量の逼迫、原料価格の高騰が予想されることから、金属酸化物半導体の材料としてインジウムを用いない材料が求められている。
そのため、インジウムを含まない金属酸化物半導体を、液相プロセスにより作製することが研究されている。
例えば、非特許文献2には、インジウムを含まない金属酸化物半導体である、Zn−Sn−O系薄膜の作製において、紫外線照射を併用したアニール処理を適用する試みが報告されている。
国際公開第2009/011224号
Nature, 489 (2012) 128. Electrochemical and Solid−State Letters,15 (2012) H91.
しかしながら、非特許文献2に記載されるZn−Sn−O系薄膜の製造方法では、良好なトランジスタ動作を実現させるために、紫外線照射を併用したアニール処理を行った後に、真空中でのアニール処理を施す必要がある。そのため、生産コストが増加するという問題がある。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、レアメタルであるインジウムを含まない安価な材料を用いて、簡便に、低温で、かつ、大気圧下で形成可能で、高い半導体特性を有する酸化物半導体膜を形成することができる金属酸化物半導体膜の製造方法、ならびに、金属酸化物半導体膜、薄膜トランジスタおよび電子デバイスを提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、溶媒及び金属成分として亜鉛とスズとを含む溶液を基板上に塗布して金属酸化物半導体前駆体膜を形成する金属酸化物半導体前駆体膜形成工程と、金属酸化物半導体前駆体膜を加熱した状態で紫外線照射を行うことにより、金属酸化物半導体前駆体膜を金属酸化物半導体膜に転化させる転化工程とを有し、金属酸化物半導体前駆体膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比が、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9であることにより、インジウムを含まない安価な材料を用いて、簡便に、低温で、かつ、大気圧下で形成可能で、高い半導体特性を有する酸化物半導体膜を形成することができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
[1] 溶媒及び金属成分として亜鉛とスズとを含む溶液を基板上に塗布して金属酸化物半導体前駆体膜を形成する金属酸化物半導体前駆体膜形成工程と、
金属酸化物半導体前駆体膜を加熱した状態で紫外線照射を行うことにより、金属酸化物半導体前駆体膜を金属酸化物半導体膜に転化させる転化工程とを有し、
金属酸化物半導体前駆体膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比が、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9である金属酸化物半導体膜の製造方法。
[2] 金属酸化物半導体前駆体膜中におけるインジウムの成分比が5%未満である[1]に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[3] 転化工程において、紫外線照射中の基板の温度を250℃以下に保持する[1]または[2]に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[4] 転化工程において、金属酸化物半導体前駆体膜に照射される紫外線は、波長300nm以下の照度が30mW/cm2以上である[1]〜[3]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[5] 転化工程は、酸素を1体積%以上含む雰囲気中で行われる[1]〜[4]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[6] 金属酸化物半導体前駆体膜中の全金属成分の95%以上が亜鉛およびスズである[1]〜[5]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[7] 溶液が、亜鉛及びスズの金属塩または金属ハロゲン化物を溶媒に溶解してなるものである[1]〜[6]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[8] 溶媒が、メタノール、メトキシエタノール、または、水である[1]〜[7]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[9] 溶液中の金属成分の濃度が、0.01mol/L〜1.0mol/Lである[1]〜[8]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
[10] [1]〜[9]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜の製造方法を用いて作製された金属酸化物半導体膜。
[11] 二次イオン質量分析法による膜中の炭素濃度が1×1019atoms/cm3以上1×1020atoms/cm3以下である[10]に記載の金属酸化物半導体膜。
[12] 二次イオン質量分析法による膜中の水素濃度が2×1022atoms/cm3以上4×1022atoms/cm3以下である[10]または[11]に記載の金属酸化物半導体膜。
[13] [10]〜[12]のいずれかに記載の金属酸化物半導体膜を含む活性層と、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する薄膜トランジスタ。
[14] [13]に記載の薄膜トランジスタを備える電子デバイス。
以下に説明するように、本発明によれば、レアメタルであるインジウムを含まない安価な材料を用いて、簡便に、低温で、かつ、大気圧下で形成可能で、高い半導体特性を有する酸化物半導体膜を形成することができる金属酸化物半導体膜の製造方法、ならびに、金属酸化物半導体膜、薄膜トランジスタおよび電子デバイスを提供することができる。
本発明の製造方法により製造される金属酸化物半導体膜を用いる本発明の薄膜トランジスタの一例(トップゲート−トップコンタクト型)の構成を示す概略図である。 本発明の製造方法により製造される金属酸化物半導体膜を用いる本発明の薄膜トランジスタの一例(トップゲート−ボトムコンタクト型)の構成を示す概略図である。 本発明の製造方法により製造される金属酸化物半導体膜を用いる本発明の薄膜トランジスタの一例(ボトムゲート−トップコンタクト型)の構成を示す概略図である。 本発明の製造方法により製造される金属酸化物半導体膜を用いる本発明の薄膜トランジスタの一例(ボトムゲート−ボトムコンタクト型)の構成を示す概略図である。 本発明の薄膜トランジスタを用いる液晶表示装置の一部分を示す概略断面図である。 図5の液晶表示装置の電気配線の概略構成図である。 本発明の薄膜トランジスタを用いる有機EL表示装置の一部分を示す概略断面図である。 図7の有機EL表示装置の電気配線の概略構成図である。 本発明の薄膜トランジスタを用いるX線センサアレイの一部分を示す概略断面図である。 図9のX線センサアレイの電気配線の概略構成図である。 実施例1、2および比較例1、2で作製した薄膜トランジスタのゲート電圧とドレイン電流との関係を測定した結果を示すグラフである。 比較例1、4で作製した薄膜トランジスタのゲート電圧とドレイン電流との関係を測定した結果を示すグラフである。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
<金属酸化物半導体膜の製造方法>
本発明の金属酸化物半導体膜の製造方法(以下、「本発明の製造方法」ともいう)は、溶媒及び金属成分としてスズを主成分とし、少なくとも亜鉛を含む溶液を基板上に塗布して金属酸化物半導体前駆体膜を形成する金属酸化物半導体前駆体膜形成工程と、金属酸化物半導体前駆体膜を加熱した状態で紫外線照射を行うことにより金属酸化物半導体前駆体膜を金属酸化物半導体膜に転化させる転化工程とを有し、金属酸化物半導体前駆体膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比が0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9であることを特徴とする。
本発明者らの検討によれば、亜鉛とスズとの組成比を適切に選択することによって紫外線照射処理による金属酸化物半導体膜の特性向上効果を極めて高くすることが可能であることを見出した。
具体的には、亜鉛とスズとの組成比を適切に選択することで、金属酸化物半導体膜の結晶化に伴う粒界形成および表面粗さの増大を抑制し、かつ、キャリア密度を適切な範囲に制御可能となるので、紫外線照射処理による金属酸化物半導体膜の特性向上効果を極めて高くすることができる。
本発明の製造方法を用いることで、レアメタルであるインジウムを含まない材料を用いて、大気圧下、250℃以下の低温プロセスで、高い電子伝達特性を有する金属酸化物半導体膜を得ることができる。
本発明の製造方法は、大気圧下で金属酸化物半導体膜を製造することができるので、大掛かりな真空装置を用いる必要がない。また、250℃以下の低温プロセスで製造することができるので、耐熱性の低い安価な樹脂基板を用いることができる。レアメタルであるインジウムを含まない安価な材料を用いることができる。従って、金属酸化物半導体膜の作製コストを大幅に低減することができる。
また、耐熱性の低い安価な樹脂基板に適用できることからフレキシブルディスプレイ等のフレキシブル電子デバイスを安価に作製することが可能となる。
以下、各工程について具体的に説明する。
[金属酸化物半導体前駆体膜形成工程]
まず、溶媒及び金属成分としてスズを主成分として少なくとも亜鉛を含む溶液(金属酸化物半導体前駆体溶液)を用意し、基板上に塗布して金属酸化物半導体前駆体膜を形成する。
ここで、本発明においては、金属酸化物半導体前駆体膜形成工程で形成される金属酸化物半導体前駆体膜は、膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比が、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9である。
(基板)
基板の形状、構造、大きさ等につい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。基板の構造は単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
基板としては特に限定はなく、例えば、YSZ(Yttria−Stabilized Zirconia;イットリウム安定化ジルコニウム)、ガラス等の無機基板、樹脂基板、あるいは、その複合材料等を用いることができる。中でも軽量である点、可撓性を有する点から樹脂基板、その複合材料が好ましい。具体的には、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズアゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、液晶ポリマー、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、シアネート樹脂、架橋フマル酸ジエステル、環状ポリオレフィン、芳香族エーテル、マレイミドーオレフィン、セルロース、エピスルフィド化合物等の合成樹脂基板、酸化珪素粒子との複合プラスチック材料、金属ナノ粒子、無機酸化物ナノ粒子、無機窒化物ナノ粒子等との複合プラスチック材料、カーボン繊維、カーボンナノチューブとの複合プラスチック材料、ガラスフレーク、ガラスファイバー、ガラスビーズとの複合プラスチック材料、粘土鉱物や雲母派生結晶構造を有する粒子との複合プラスチック材料、薄いガラスと上記単独有機材料との間に少なくとも1回の接合界面を有する積層プラスチック材料、無機層と有機層を交互に積層することで、少なくとも1回以上の接合界面を有するバリア性能を有する複合材料、ステンレス基板或いはステンレスと異種金属を積層した金属多層基板、アルミニウム基板或いは表面に酸化処理(例えば陽極酸化処理)を施すことで表面の絶縁性を向上させた酸化皮膜付きのアルミニウム基板等を用いることが出来る。又、樹脂基板は耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、又は低吸湿性等に優れていることが好ましい。上記樹脂基板は、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層や、樹脂基板の平坦性や下部電極との密着性を向上するためのアンダーコート層等を備えていてもよい。
また、本発明における基板の厚みに特に制限はないが、50μm以上500μm以下であることが好ましい。基板の厚みが50μm以上であると、基板自体の平坦性がより向上する。又、基板の厚みが500μm以下であると、基板自体の可撓性がより向上し、フレキシブルデバイス用基板としての使用がより容易となる。
(溶液)
上記金属酸化物半導体前駆体溶液は、溶媒及び金属成分としてスズを主成分とし、少なくとも亜鉛を含む。ここで、本発明における主成分とは、上記溶液中の全金属成分の50%以上をスズで占めることを意味し、必要に応じて少量の他の金属成分を含んでいてもよい。
また、形成される金属酸化物半導体膜の半導体特性の観点から、亜鉛およびスズの全金属成分中の成分比は、90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
また、上記溶液は、5%未満の少量のインジウムを含んでいてもよく、1%以下がより好ましい。
ここで、上記溶液中の金属成分は、基本的に、金属酸化物半導体前駆体膜中の金属成分と同じである。従って、本発明においては、上記溶液の亜鉛とスズとの組成比は、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9である。
本発明における溶液は、原料となる溶質を、溶液が所望の濃度となるように秤量し、溶媒中で攪拌、溶解させて得られる。攪拌を行う時間や攪拌中の溶液の温度は溶質が十分に溶解されれば特に制限はない。
上記金属酸化物半導体前駆体溶液は、亜鉛及びスズを含有する化合物を溶解して得られ、亜鉛及びスズの金属塩又は金属ハロゲン化物を用いることが好ましい。金属塩又は金属ハロゲン化物を用いることで、容易に様々な溶媒に溶質を溶かすことが可能となり、かつ、高い電子伝達特性が得られやすい。金属塩としては、硫酸塩、燐酸塩、炭酸塩、酢酸塩、蓚酸塩等、金属ハロゲン化物としては塩化物、ヨウ化物、臭化物等が挙げられる。
なお、本発明における溶液は、溶液中に金属酸化物粒子等の不溶物を含まない溶液を用いることが好ましい。溶液中に金属酸化物粒子等の不溶物を含まない溶液を用いることで金属酸化物半導体膜を形成した際の表面粗さが小さくなり、面内均一性に優れた金属酸化物半導体膜を形成することが出来る。
本発明における溶液に用いる溶媒は、溶質として用いる亜鉛及びスズを含有する化合物が溶解するものであれば特に制限されるところではなく、例えば、水、アルコール溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール等)、アミド溶媒(ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等)、ケトン溶媒(アセトン、N−メチルピロリドン、スルホラン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン等)、エーテル溶媒(テトラヒドロフラン、メトキシエタノール等)、ニトリル溶媒(アセトニトリル等)、複素環式化合物(ピリジン、チアゾール等)、その他上記以外のヘテロ原子含有溶媒等が挙げられる。特に溶解性、塗れ性の観点からメタノール、メトキシエタノール、又は水を用いることが好ましい。
上記金属酸化物半導体前駆体溶液中の金属成分の濃度は、粘度や得たい膜厚に応じて任意に選択することが出来るが、薄膜の平坦性及び生産性の観点から0.01mol/L以上1.0mol/L以下であることが好ましい。
(塗布)
上記金属酸化物半導体膜前駆体溶液を基板上に塗布する方法としては、例えば、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、ミスト法、インクジェット法、ディスペンサー法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、及び凹版印刷法等が挙げられる。特に、微細パターンを容易に形成する観点から、インクジェット法、ディスペンサー法、凸版印刷法、及び凹版印刷法から選択される少なくとも一種の塗布法を用いることが好ましい。
(乾燥)
上記金属酸化物半導体前駆体溶液を基板上に塗布した後、自然乾燥して金属酸化物半導体前駆体膜としてもよいが、加熱処理によって塗布膜を乾燥させ、金属酸化物半導体前駆体膜を得ることが好ましい。乾燥によって、塗布膜の流動性を低減させ、最終的に得られる金属酸化物半導体膜の平坦性を向上させることが出来る。又、適切な乾燥温度(35℃以上100℃以下)を選択することにより、最終的に、より電子伝達特性の高い金属酸化物半導体膜を得られやすい。加熱処理の方法は特に限定されず、ホットプレート加熱、電気炉加熱、赤外線加熱、マイクロ波加熱等から選択することができる。
上記乾燥は膜の平坦性を均一に保つ観点から、基板上に溶液を塗布後、5分以内に開始することが好ましい。
また、乾燥を行う時間には特に制限はないが、膜の均一性、生産性の観点から15秒以上10分以下であることが好ましい。
また、乾燥における雰囲気には特に制限はないが、製造コスト等の観点から大気圧下、大気中で行うことが好ましい。
[転化工程]
次いで、上記金属酸化物半導体前駆体膜を加熱した状態で紫外線照射処理を行うことで金属酸化物半導体前駆体膜を金属酸化物半導体膜へと転化する。
ここで、上述のとおり、金属酸化物半導体前駆体膜は、膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比が、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9であるので、大気圧下で、かつ、250℃以下の低温での紫外線照射処理で、金属酸化物半導体膜の特性向上効果を極めて高くすることが可能である。
(加熱処理)
上記金属酸化物半導体膜への転化工程における基板温度は250℃以下とすることが好ましく、120℃超とすることが好ましい。転化工程における基板温度を250℃以下とすれば、熱エネルギーの増大を抑制して製造コストを低く抑えることができ、また、耐熱性の低い樹脂基板への適用が容易となる。また、120℃超とすれば、より短時間で高い電子伝達特性の金属酸化物半導体膜を得ることが出来る。
また、製造コストの観点および樹脂基板への適用の観点から、120℃超、200℃以下がより好ましい。
転化工程における基板に対する加熱手段は特に限定されず、ホットプレート加熱、電気炉加熱、赤外線加熱、マイクロ波加熱等から選択すればよい。
(紫外線照射)
転化工程において、上記金属酸化物半導体前駆体膜に照射する紫外線は波長300nm以下の照度が30mW/cm2以上であることが好ましく、50mW/cm2であることがより好ましい。照度を30mW/cm2以上とすることで高い電子伝達特性の金属酸化物半導体膜を得ることが出来る。なお、照度の上限は、装置コストの観点から500mW/cm2以下であることが好ましい。
転化工程における紫外線照射は、金属酸化物半導体前駆体膜が金属酸化物半導体膜に転化するまで行えばよい。前駆体膜の組成、加熱温度、紫外線照度等にもよるが、生産性の観点から、紫外線照射時間は、5分以上120分以下であることが好ましい。
また、転化工程は、大気圧下、大気中で行うことができ、酸素を1体積%以上含む雰囲気中で行うことが好ましい。酸素を含む雰囲気中であれば高い電子伝達特性を示す金属酸化物半導体膜が得られやすい。また、生産コストの観点から大気中での処理が好ましい。
転化工程における加熱処理中の紫外線照射の光源としては、UVランプやUVレーザー等が挙げられるが、大面積に均一に、安価な設備で紫外線照射を行う観点からUVランプが好ましい。UVランプとしては、例えばエキシマランプ、重水素ランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ヘリウムランプ、カーボンアークランプ、カドミウムランプ、無電極放電ランプ等が挙げられ、特に低圧水銀ランプを用いると容易に金属酸化物半導体前駆体膜から金属酸化物半導体膜への転化を行えることから好ましい。
ここで、転化工程によって形成された金属酸化物半導体膜に含まれる炭素濃度は1×1019atoms/cm3以上1×1020atoms/cm3以下であることが好ましく、水素濃度が2×1022atoms/cm3以上4×1022atoms/cm3以下であることが好ましい。上記濃度範囲であれば高い電子伝達特性が得られやすい。
なお、金属酸化物半導体膜中の水素濃度および炭素濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy))により測定した値である。SIMSは対象物を構成する元素を非常に高感度で検出することができる分析法として知られており、分析対象物にビーム状のイオン(一次イオン)を衝突させ、衝突により対象物を構成する物質をイオン化(二次イオン)させる。この二次イオンを質量分析することで構成元素とその量を検出するものである。
また、本発明の製造方法で作製された金属酸化物半導体膜中の金属成分は、基本的に、金属酸化物半導体前駆体膜中の金属成分と同じである。従って、金属酸化物半導体膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比は、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9である。
金属酸化物半導体膜中の全金属成分に対する亜鉛およびスズの比率、ならびに、亜鉛とスズとの組成比は、XPS測定(X線光電子分光測定)により、金属酸化物半導体膜の表面における亜鉛、スズ等の金属の原子数を測定し、亜鉛およびスズの比率、亜鉛とスズとの組成比として算出することができる。あるいは、金属酸化物半導体膜を切片化加工し、膜の断面TEM(透過電子顕微鏡)のEDX測定(エネルギー分散型X線分光法)によって、亜鉛とスズの比率、組成比を算出することができる。
<薄膜トランジスタ>
本発明の製造方法により作製された金属酸化物半導体膜は高い電子伝達特性を示すことから、薄膜トランジスタ(TFT)の活性層に好適に用いることができる。
以下、本発明の製造方法を用いて作製された金属酸化物半導体膜を薄膜トランジスタの活性層として用いた際の実施形態について説明する。なお、本発明の金属酸化物半導体膜の製造方法及びそれにより製造される金属酸化物半導体膜はTFTの活性層に限定されるものではない。
本発明に係るTFTの素子構造は特に限定されず、ゲート電極の位置に基づいた、いわゆる逆スタガ構造(ボトムゲート型とも呼ばれる)及びスタガ構造(トップゲート型とも呼ばれる)のいずれの態様であってもよい。又、活性層とソース電極及びドレイン電極(適宜、「ソース・ドレイン電極」という)との接触部分に基づき、いわゆるトップコンタクト型、ボトムコンタクト型のいずれの態様であってもよい。
トップゲート型とは、TFTが形成されている基板を最下層としたときに、ゲート絶縁膜の上側にゲート電極が配置され、ゲート絶縁膜の下側に活性層が形成された形態であり、ボトムゲート型とは、ゲート絶縁膜の下側にゲート電極が配置され、ゲート絶縁膜の上側に活性層が形成された形態である。また、ボトムコンタクト型とは、ソース・ドレイン電極が活性層よりも先に形成されて活性層の下面がソース・ドレイン電極に接触する形態であり、トップコンタクト型とは、活性層がソース・ドレイン電極よりも先に形成されて活性層の上面がソース・ドレイン電極に接触する形態である。
図1は、トップゲート構造でトップコンタクト型の本発明に係るTFTの一例を示す模式図である。図1に示すTFT10では、基板12の一方の主面上に活性層14として上述の酸化物半導体膜が積層されている。そして、この活性層14上にソース電極16及びドレイン電極18が互いに離間して設置され、更にこれらの上にゲート絶縁膜20と、ゲート電極22とが順に積層されている。
図2は、トップゲート構造でボトムコンタクト型の本発明に係るTFTの一例を示す模式図である。図2に示すTFT30では、基板12の一方の主面上にソース電極16及びドレイン電極18が互いに離間して設置されている。そして、活性層14として上述の酸化物半導体膜と、ゲート絶縁膜20と、ゲート電極22と、が順に積層されている。
図3は、ボトムゲート構造でトップコンタクト型の本発明に係るTFTの一例を示す模式図である。図3に示すTFT40では、基板12の一方の主面上にゲート電極22と、ゲート絶縁膜20と、活性層14として上述の酸化物半導体膜と、が順に積層されている。そして、この活性層14の表面上にソース電極16及びドレイン電極18が互いに離間して設置されている。
図4は、ボトムゲート構造でボトムコンタクト型の本発明に係るTFTの一例を示す模式図である。図4に示すTFT50では、基板12の一方の主面上にゲート電極22と、ゲート絶縁膜20と、が順に積層されている。そして、このゲート絶縁膜20の表面上にソース電極16及びドレイン電極18が互いに離間して設置され、更にこれらの上に、活性層14として上述の酸化物半導体膜が積層されている。
以下の実施形態としては図1に示すトップゲート型の薄膜トランジスタ10について主に説明するが、本発明の薄膜トランジスタはトップゲート型に限定されることなく、ボトムゲート型の薄膜トランジスタであってもよい。
(活性層)
本実施形態の薄膜トランジスタ10を製造する場合、まず基板12上に上述した金属酸化物半導体前駆体膜形成工程及び転化工程を経て金属酸化物半導体膜を形成し、上記金属酸化物半導体膜を活性層の形状にパターンニングする。パターンニングは上述したインクジェット法、ディスペンサー法、凸版印刷法、及び凹版印刷法のいずれかによって予め活性層のパターンを有する金属酸化物半導体前駆体膜を形成して金属酸化物半導体膜に転化することが好ましい。
活性層14の厚みは、平坦性及び膜形成に要する時間の観点から5nm以上50nm以下であることが好ましい。
また、活性層14上にはソース・ドレイン電極16、18のエッチング時に活性層14を保護するための保護膜(図示せず)を形成することが好ましい。保護膜は成膜方法に特に限定はなく、金属酸化物半導体膜と連続で成膜してもよいし、金属酸化物半導体膜のパターンニング後に形成してもよい。また、保護膜としては金属酸化物層であってもよく、樹脂のような有機材料であってもよい。また、保護層はソース・ドレイン電極形成後に除去しても構わない。
(ソース・ドレイン電極)
上記活性層14上にソース・ドレイン電極16、18を形成する。ソース・ドレイン電極はそれぞれ電極として機能するように高い導電性を有するものを用い、Al,Mo,Cr,Ta,Ti,Au,Ag等の金属、Al−Nd、Ag合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)、In−Ga−Zn−O等の金属酸化物導電体薄膜等を用いて形成することが出来る。
ソース・ドレイン電極16、18の形成は、例えば印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等の中から使用する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って成膜すればよい。
各電極の膜厚は成膜性、エッチングやリフトオフ法によるパターニング性、導電性等を考慮すると、10nm以上1000nm以下とすることが好ましく、50nm以上100nm以下とすることがより好ましい。
ソース・ドレイン電極16、18は、エッチング又はリフトオフ法により所定の形状にパターンニングして形成してもよく、インクジェット法等により直接パターン形成してもよい。この際、ソース・ドレイン電極16、18の全ての層及びこれらの電極に接続する配線を同時にパターンニングすることが好ましい。
(ゲート絶縁膜)
ソース・ドレイン電極16、18及び配線を形成した後、ゲート絶縁膜20を形成する。ゲート絶縁膜20は高い絶縁性を有するものが好ましく、例えばSiO2、SiNx、SiON、Al23,Y23,Ta25,HfO2等の絶縁膜、又はこれらの化合物を少なくとも二つ以上含む絶縁膜としてもよく、単層構造であっても積層構造であってもよい。
ゲート絶縁膜20は、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等の中から使用する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って成膜することができる。
なお、ゲート絶縁膜20はリーク電流の低下及び電圧耐性の向上のための厚みを有する必要がある一方、ゲート絶縁膜20の厚みが大きすぎると駆動電圧の上昇を招いてしまう。ゲート絶縁膜20の材質にもよるが、ゲート絶縁膜20の厚みは10nm以上10μm以下が好ましく、50nm以上1000nm以下がより好ましく、100nm以上400nm以下が特に好ましい。
(ゲート電極)
ゲート絶縁膜20を形成した後、ゲート電極22を形成する。ゲート電極22は高い導電性を有するものを用い、例えばAl,Mo,Cr,Ta,Ti,Au,Ag等の金属、Al−Nd,Ag合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)、IGZO等の金属酸化物導電膜等を用いて形成することができる。ゲート電極22としてはこれらの導電膜を単層構造又は2層以上の積層構造として用いることが出来る。
ゲート電極22は、例えば印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等の中から使用する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って成膜する。
ゲート電極22の膜厚は成膜性、エッチングやリフトオフ法によるパターンニング性、導電性等を考慮すると、10nm以上1000nm以下とすることが好ましく、50nm以上200nm以下とすることがより好ましい。
成膜後、エッチング又はリフトオフ法により所定の形状にパターンニングして、ゲート電極22を形成してもよく、インクジェット法等により直接パターン形成してもよい。この際、ゲート電極22及びゲート電極22に接続される配線を同時にパターンニングすることが好ましい。
以上で説明した本発明の薄膜トランジスタの用途には特に限定はないが、高い輸送特性を示すことから、例えば電気光学装置(例えば液晶表示装置、有機EL(Electro Luminescence)表示装置、無機EL表示装置等の表示装置等)における駆動素子、耐熱性の低い樹脂基板上に形成したフレキシブルディスプレイに用いる場合に好適である。
更に本発明の薄膜トランジスタは、X線センサー等の各種センサー、MEMS(Micro Electro Mechanical System)等、種々の電子デバイスにおける駆動素子(駆動回路)として、好適に用いられる。
<液晶表示装置>
本発明の薄膜トランジスタを用いる液晶表示装置の一例について、図5にその一部分の概略断面図を示し、図6に電気配線の概略構成図を示す。
図5に示すように、本実施形態の液晶表示装置100は、図1に示したトップゲート構造でトップコンタクト型のTFT10と、TFT10のパッシベーション層102で保護されたゲート電極22上に画素下部電極104およびその対向上部電極106で挟まれた液晶層108と、各画素に対応させて異なる色を発色させるためのR(赤)G(緑)B(青)のカラーフィルタ110とを備え、TFT10の基板12側およびRGBカラーフィルタ110上にそれぞれ偏光板112a、112bを備えた構成である。
また、図6に示すように、本実施形態の液晶表示装置100は、互いに平行な複数のゲート配線113と、該ゲート配線113と交差する、互いに平行なデータ配線114とを備えている。ここでゲート配線113とデータ配線114は電気的に絶縁されている。ゲート配線113とデータ配線114との交差部付近に、TFT10が備えられている。
TFT10のゲート電極22は、ゲート配線113に接続されており、TFT10のソース電極16はデータ配線114に接続されている。また、TFT10のドレイン電極18はゲート絶縁膜20に設けられたコンタクトホール116を介して(コンタクトホール116に導電体が埋め込まれて)画素下部電極104に接続されている。この画素下部電極104は、接地された対向上部電極106とともにキャパシタ118を構成している。
<有機EL表示装置>
本発明の薄膜トランジスタを用いるアクティブマトリックス方式の有機EL表示装置の一例について、図7に一部分の概略断面図を示し、図8に電気配線の概略構成図を示す。
本実施形態のアクティブマトリックス方式の有機EL表示装置200は、図1に示したトップゲート構造のTFT10が、パッシベーション層202を備えた基板12上に、駆動用TFT10aおよびスイッチング用TFT10bとして備えられ、TFT10a,10b上に下部電極208および上部電極210に挟まれた有機発光層212からなる有機EL発光素子214を備え、上面もパッシベーション層216により保護された構成となっている。
また、図8に示すように、本実施形態の有機EL表示装置200は、互いに平行な複数のゲート配線220と、該ゲート配線220と交差する、互いに平行なデータ配線222および駆動配線224とを備えている。ここで、ゲート配線220とデータ配線222、駆動配線224とは電気的に絶縁されている。スイッチング用TFT10bのゲート電極22は、ゲート配線220に接続されており、スイッチング用TFT10bのソース電極16はデータ配線222に接続されている。また、スイッチング用TFT10bのドレイン電極18は駆動用TFT10aのゲート電極22に接続されるとともに、キャパシタ226を用いることで駆動用TFT10aをオン状態に保つ。駆動用TFT10aのソース電極16は駆動配線224に接続され、ドレイン電極18は有機EL発光素子214に接続される。
なお、図7に示した有機EL表示装置において、上部電極210を透明電極としてトップエミッション型としてもよいし、下部電極208およびTFTの各電極を透明電極とすることによりボトムエミッション型としてもよい。
<X線センサ>
本発明の薄膜トランジスタを用いるX線センサの一例について、図9にその一部分の概略断面図を示し、図10にその電気配線の概略構成図を示す。
本実施形態のX線センサ300は基板12上に形成されたTFT10およびキャパシタ310と、キャパシタ310上に形成された電荷収集用電極302と、X線変換層304と、上部電極306とを備えて構成される。TFT10上にはパッシベーション膜308が設けられている。
キャパシタ310は、キャパシタ用下部電極312とキャパシタ用上部電極314とで絶縁膜316を挟んだ構造となっている。キャパシタ用上部電極314は絶縁膜316に設けられたコンタクトホール318を介し、TFT10のソース電極16およびドレイン電極18のいずれか一方(図9においてはドレイン電極18)と接続されている。
電荷収集用電極302は、キャパシタ310におけるキャパシタ用上部電極314上に設けられており、キャパシタ用上部電極314に接している。
X線変換層304はアモルファスセレンからなる層であり、TFT10およびキャパシタ310を覆うように設けられている。
上部電極306はX線変換層304上に設けられており、X線変換層304に接している。
図10に示すように、本実施形態のX線センサ300は、互いに平行な複数のゲート配線320と、ゲート配線320と交差する、互いに平行な複数のデータ配線322とを備えている。ここでゲート配線320とデータ配線322は電気的に絶縁されている。ゲート配線320とデータ配線322との交差部付近に、TFT10が備えられている。
TFT10のゲート電極22は、ゲート配線320に接続されており、TFT10のソース電極16はデータ配線322に接続されている。また、TFT10のドレイン電極18は電荷収集用電極302に接続されており、さらにこの電荷収集用電極302は、キャパシタ310に接続されている。
本実施形態のX線センサ300において、X線は図9中、上部電極306側から入射してX線変換層304で電子−正孔対を生成する。X線変換層304に上部電極306によって高電界を印加しておくことにより、生成した電荷はキャパシタ310に蓄積され、TFT10を順次走査することによって読み出される。
なお、上記実施形態の液晶表示装置100、有機EL表示装置200、及びX線センサ300においては、トップゲート構造のTFTを備えるものとしたが、TFTはこれに限定されず、図2〜図4に示す構造のTFTであってもよい。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
[実施例1]
<金属酸化物半導体膜の作製>
以下に示す溶液を基板上に塗布して金属酸化物半導体前駆体膜を形成し、この金属酸化物半導体前駆体膜を加熱した状態で紫外線照射を行うことにより、金属酸化物半導体前駆体膜を金属酸化物半導体膜に転化させて金属酸化物半導体膜を作製した。
〔金属酸化物半導体前駆体膜形成工程〕
(溶液)
塩化第二スズ(SnCl4・xH2O、3N、株式会社高純度化学研究所製)及び酢酸亜鉛(Zn(CH3COO)2・2H2O、株式会社高純度化学研究所製)をそれぞれ2−メトキシエタノール(試薬特級、和光純薬工業株式会社製)中に溶解させ、0.3mol/Lの濃度の塩化スズ溶液及び酢酸亜鉛溶液を調製し、その後、塩化スズ溶液と酢酸亜鉛溶液とを9:1の割合で混合することで、金属酸化物半導体前駆体溶液を調製した。
すなわち、上記溶液は、亜鉛及びスズの割合が100%であり、亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)が0.9である。
(基板)
基板として熱酸化膜付p型シリコン基板を用いた。この基板の熱酸化膜をTFTのゲート絶縁膜として用いる構成とした。
(塗布・乾燥)
熱酸化膜付p型シリコン1inch×1inch基板上に、調製した溶液を5000rpmの回転速度で30秒スピンコートした後、60℃に加熱されたホットプレート上で5分間乾燥を行った。
〔転化工程〕
得られた金属酸化物半導体前駆体膜を、下記条件で金属酸化物半導体膜への転化を行った。
装置としては低圧水銀ランプを備えたVUVドライプロセッサ(株式会社オーク製作所社製、VUE−3400−F)を用いた。
試料は装置内の、加熱されていないホットプレート上にセットした後、5分間待機した。この間、装置処理室内に20L/minの乾燥空気をフローさせた。
5分間の待機後、装置内のシャッターを開け、30分間で250℃まで昇温し、250℃到達後、60分間温度を保持しながら紫外線照射処理を行うことで金属酸化物半導体膜を得た。加熱処理下での紫外線照射処理の間、20L/minの乾燥空気を常にフローさせた。
試料位置での波長254nmをピーク波長とする紫外線照度を、紫外線積算光量計(浜松ホトニクス株式会社製、コントローラーC9536、センサヘッドH9536−254、200nm超300nm程度の範囲に分光感度を持つ)を用いて測定したところ、51mW/cm2であった。
〔TFTの作製〕
上記得られた金属酸化物半導体膜上にソース・ドレイン電極を蒸着により成膜し、簡易型TFTを作製した。ソース・ドレイン電極成膜はメタルマスクを用いたパターン成膜にて作製し、Tiを50nm成膜した。ソース・ドレイン電極サイズは各々1mm×1mmとし、電極間距離は0.2mmとした。
[実施例2]
塩化スズ溶液と酢酸亜鉛溶液との混合の割合を7:3として溶液を調製し、金属酸化物半導体前駆体膜の亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)を0.7とした以外は、実施例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
[実施例3]
転化工程における紫外線照射処理の際の基板温度を230℃とした以外は実施例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
[実施例4]
転化工程における紫外線照射処理の際の紫外線光照度を80mW/cm2とした以外は実施例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
[実施例5]
下記に示す金属酸化物半導体前駆体溶液を用いた以外は実施例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
硝酸ガリウム(Ga(NO33・xH2O、5N、株式会社高純度化学研究所製)及び硝酸インジウム(In(NO33・xH2O、4N、株式会社高純度化学研究所製)をそれぞれ2−メトキシエタノール(試薬特級、和光純薬工業株式会社製)中に溶解させ、0.3mol/Lの濃度の硝酸ガリウム溶液及び硝酸インジウム溶液を調製し、その後、硝酸ガリウム溶液と硝酸インジウム溶液とを1:4の割合で混合することで、ガリウムインジウム混合溶液を調整した。その後、実施例1で用いた亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)が0.9の溶液と、ガリウムインジウム混合溶液とを4:1の割合で混合することで、金属酸化物半導体前駆体溶液を調製した。
すなわち、上記溶液は、亜鉛及びスズの割合が80%であり、亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)が0.9である。
[実施例6]
実施例1で用いた亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)が0.9の溶液と、ガリウムインジウム混合溶液との混合割合を9:1とした以外は、実施例5と同様にして金属酸化物半導体前駆体溶液を調製して、金属酸化物半導体膜を形成し、簡易型TFTを作製した。
すなわち、上記溶液は、亜鉛及びスズの割合が90%であり、亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)が0.9である。
[比較例1]
溶液として塩化スズ溶液を用いて、金属酸化物半導体前駆体膜の亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)を1とした以外は、実施例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
[比較例2]
塩化スズ溶液と酢酸亜鉛溶液との混合の割合を6:4として溶液を調製し、金属酸化物半導体前駆体膜の亜鉛とスズとの組成比Sn/(Sn+Zn)を0.6とした以外は、実施例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
[比較例3]
転化工程において紫外線の照射を行わない以外は、実施例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
[比較例4]
転化工程において紫外線の照射を行わない以外は、比較例1と同様にして金属酸化物半導体膜を形成して、簡易型TFTを作製した。
<SIMS分析>
実施例1および比較例3で作製した金属酸化物半導体膜について、SIMS分析(二次イオン質量分析法)により、膜中の水素濃度および炭素濃度を求めた。
測定装置は、アルバック・ファイ株式会社製 PHI ADEPT−1010を用いた。
測定条件としては、一次イオン種はCs、一次加速電圧は1.0kV、検出領域は140μm×140μmとした。
SIMS分析によって見積もられた水素および炭素の濃度を表1に示す。なお、深さ方向で濃度に違いが生じたため濃度範囲として示す。
表1の実施例1と比較例3との対比から、本発明の方法で作製した金属酸化物半導体膜は、紫外線照射によって膜中の水素濃度及び炭素濃度が低減していることがわかる。
[評価]
<トランジスタ特性>
作製した各簡易型TFTについて、半導体パラメータ・アナライザー4156C(アジレントテクノロジー株式会社製)を用い、トランジスタ特性V−Iを測定し、線形移動度を求めた。
トランジスタ特性V−Iの測定は、ドレイン電圧(V)を+20Vに固定し、ゲート電圧(V)を−15V〜+30Vの範囲内で変化させ、各ゲート電圧におけるドレイン電流(I)を測定することにより行った。
なお、比較例1に関してはオンオフ動作が確認できず、導体の振る舞いを示した。
また、比較例3に関しては電気伝導性を示さず、絶縁体の振る舞いを示した。
評価結果を表2に示す。また、実施例1、2および比較例1、2のトランジスタ特性V−Iのグラフを図11に示す。また、比較例1、4のトランジスタ特性V−Iのグラフを図12に示す。
表2に示す通り、本発明の製造方法で作製された金属酸化物半導体膜を備える実施例の簡易型TFTは、比較例の簡易型TFTに比して線形移動度が大きく、高い半導体特性を有することがわかる。
ここで、実施例1、2および比較例1、2の対比から、金属酸化物半導体前駆体膜の亜鉛とスズとの組成比を0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9の範囲とすることで線形移動度を大きくできることがわかる。
また、実施例1と実施例5、6との対比から、全金属成分中のスズおよび亜鉛の割合が高いほど線形移動度を大きくできることがわかる。
また、実施例1と実施例4との対比から、転化工程における紫外線の照度を大きくしても線形移動度はかわらないことがわかる。このことから、金属酸化物半導体前駆体膜の転化に必要十分な照度の紫外線を照射すればよいことがわかる。
また、実施例1〜4から250℃以下の低温の加熱でも線形移動度を大きくできることがわかる。
また、図12に示すように、比較例1および比較例4は、いずれも導体の振る舞いを示しているが、紫外線照射を行った比較例1よりも、紫外線照射を行っていない比較例4の方が電子伝達特性が高くなることがわかる。このことから、紫外線照射処理の効果を得るためには、亜鉛とスズとの組成比の範囲を適切に選択する必要があることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
10 薄膜トランジスタ
12 基板
14 活性層(酸化物半導体層)
16 ソース電極
18 ドレイン電極
20 ゲート絶縁膜
22 ゲート電極
30、40、50 薄膜トランジスタ
100 液晶表示装置
102、202、216 パッシベーション層
104 画素下部電極
106 対向上部電極
108 液晶層
110 カラーフィルタ
112a、112b 偏光板
113、220、320 ゲート配線
114、222、322 データ配線
116、318 コンタクトホール
118、310 キャパシタ
200 有機EL表示装置
208 下部電極
210、306 上部電極
212 有機発光層
214 有機EL発光素子
224 駆動配線
300 X線センサ
302 電荷収集用電極
304 X線変換層
308 パッシベーション膜
312 キャパシタ用下部電極
314 キャパシタ用上部電極
316 絶縁膜

Claims (14)

  1. 溶媒及び金属成分として亜鉛とスズとを含む溶液を基板上に塗布して金属酸化物半導体前駆体膜を形成する金属酸化物半導体前駆体膜形成工程と、
    前記金属酸化物半導体前駆体膜を加熱した状態で紫外線照射を行うことにより、前記金属酸化物半導体前駆体膜を金属酸化物半導体膜に転化させる転化工程とを有し、
    前記金属酸化物半導体前駆体膜中の全金属成分の80%以上が亜鉛およびスズであり、亜鉛とスズとの組成比が、0.7≦Sn/(Sn+Zn)≦0.9であることを特徴とする金属酸化物半導体膜の製造方法。
  2. 前記金属酸化物半導体前駆体膜中におけるインジウムの成分比が5%未満である請求項1に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  3. 前記転化工程において、紫外線照射中の前記基板の温度を250℃以下に保持する請求項1または2に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  4. 前記転化工程において、前記金属酸化物半導体前駆体膜に照射される紫外線は、波長300nm以下の照度が30mW/cm2以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  5. 前記転化工程は、酸素を1体積%以上含む雰囲気中で行われる請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  6. 前記金属酸化物半導体前駆体膜中の全金属成分の95%以上が亜鉛およびスズである請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  7. 前記溶液が、亜鉛及びスズの金属塩または金属ハロゲン化物を溶媒に溶解してなるものである請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  8. 前記溶媒が、メタノール、メトキシエタノール、または、水である請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  9. 前記溶液中の金属成分の濃度が、0.01mol/L〜1.0mol/Lである請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜の製造方法を用いて作製された金属酸化物半導体膜。
  11. 二次イオン質量分析法による膜中の炭素濃度が1×1019atoms/cm3以上1×1020atoms/cm3以下である請求項10に記載の金属酸化物半導体膜。
  12. 二次イオン質量分析法による膜中の水素濃度が2×1022atoms/cm3以上4×1022atoms/cm3以下である請求項10または11に記載の金属酸化物半導体膜。
  13. 請求項10〜12のいずれか1項に記載の金属酸化物半導体膜を含む活性層と、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する薄膜トランジスタ。
  14. 請求項13に記載の薄膜トランジスタを備える電子デバイス。
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