TWI671820B - 金屬氧化物膜的製造方法、金屬氧化物膜、薄膜電晶體及電子元件 - Google Patents

金屬氧化物膜的製造方法、金屬氧化物膜、薄膜電晶體及電子元件 Download PDF

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Abstract

本發明是一種金屬氧化物膜的製造方法及其應用，所述製造方法包括：金屬氧化物前驅物膜形成步驟，將含有溶劑及至少含有銦作為金屬成分的溶液塗佈於基板上而形成金屬氧化物前驅物膜；以及轉化步驟，在將金屬氧化物前驅物膜加熱的狀態下，且在滿足波長超過200 nm且為300 nm以下的照度為80 mW/cm2 以上、及波長為150 nm以上且200 nm以下的照度為6.5 mW/cm2 以上的至少一者的條件下對金屬氧化物前驅物膜照射紫外線，藉此，使金屬氧化物前驅物膜轉化為金屬氧化物膜。

Description

金屬氧化物膜的製造方法、金屬氧化物膜、薄膜電晶體及電子元件
本發明是有關於一種金屬氧化物膜的製造方法、金屬氧化物膜、薄膜電晶體(transistor)及電子元件(device)。
作為氧化物半導體膜或氧化物導體膜的金屬氧化物膜已在利用真空成膜法的製造中加以實用，現在正受到關注。
另一方面，為了簡便地在低溫且大氣壓下形成具有高半導體特性的氧化物半導體膜，與利用液相製程製作氧化物半導體膜有關的研究開發正盛行。
最近，例如報告有如下方法：在溶劑中且在75℃下對硝酸鹽、乙酸鹽等溶質實施12小時的加熱攪拌而生成甲氧基乙醇金屬，使用如此所得的溶液塗佈於基板上，且使用紫外線，藉此，在150℃以下的低溫下製造具有高傳輸特性的薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)(參照自然(Nature)，Vol.489(2012)p128)。
另一方面，揭示有如下方法：使用廉價的硝酸鹽、乙酸鹽等的溶液形成金屬氧化物半導體前驅物膜(例如參照國際公開 第2009/081862號)。
另外，揭示有如下方法：對形成於基板上的氧化物半導體前驅物膜照射紫外線之後進行電漿(plasma)處理，藉此，使前驅物膜轉化為金屬氧化物膜(參照日本專利特開2013-197539號公報)。
關於自然(Nature)，Vol.489(2012)p128中所揭示的方法，需要製作甲氧基乙醇金屬，因此，存在溶液合成工夫與成本上升等課題，另外，由於要形成烷氧化物，故而在大氣中容易引起水解，從而穩定性有問題。
另外，國際公開第2009/081862號中，作為使用硝酸鹽、乙酸鹽等的溶液形成金屬氧化物半導體的前驅物膜之後轉化為金屬氧化物半導體膜的一種方法，列舉出紫外線(Ultraviolet，UV)臭氧法(UV臭氧法)，作為UV光的照度，記載為1mW/cm2~10W/cm2。然而，國際公開第2009/081862號中，針對照射至前驅物膜的紫外線的波長或照度對金屬氧化物膜的電特性產生的影響、或處理時間與UV光的照度的關係，未進行具體的研究。
另外，日本專利特開2013-197539號公報中，由於對前驅物膜照射紫外線之後藉由實施電漿處理而進行轉化，故而轉化步驟整體需要工夫與時間。
本發明的目的在於提供一種可容易地製造具有電子傳 遞特性的金屬氧化物膜的金屬氧化物膜的製造方法、以及電特性優異的金屬氧化物膜、薄膜電晶體及電子元件。
為了達成所述目的，而提供以下的發明。
<1>一種金屬氧化物膜的製造方法，包括：金屬氧化物前驅物膜形成步驟，將含有溶劑及至少含有銦作為金屬成分的溶液塗佈於基板上而形成金屬氧化物前驅物膜；以及轉化步驟，在將金屬氧化物前驅物膜加熱的狀態下，且在滿足波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上、及波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的至少一者的條件下對金屬氧化物前驅物膜照射紫外線，藉此，使金屬氧化物前驅物膜轉化為金屬氧化物膜。
<2>如<1>所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中至少在波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上的條件下進行紫外線的照射。
<3>如<1>或<2>所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中在波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上，且波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的條件下進行紫外線的照射。
<4>如<1>至<3>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中紫外線的波長超過200nm且為300nm以下的照度為 90mW/cm2以上。
<5>如<1>至<4>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中紫外線的波長為150nm以上且200nm以下的照度為7mW/cm2以上。
<6>如<1>至<5>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中紫外線的照射時間為25分鐘以下。
<7>如<1>至<6>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中紫外線的照射時間為15分鐘以下。
<8>如<1>至<7>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中照射紫外線的環境的氧濃度為80000ppm以下。
<9>如<1>至<8>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中照射紫外線的環境的氧濃度為30000ppm以下。
<10>如<1>至<9>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中將照射紫外線的期間的基板的溫度保持在小於200℃。
<11>如<1>至<10>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中將照射紫外線的期間的基板溫度保持在超過120℃。
<12>如<1>至<11>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中溶液中所含的銦為銦離子。
<13>如<1>至<12>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中溶液含有硝酸根離子。
<14>如<1>至<13>中任一項所述的金屬氧化物膜的製 造方法，其中在照射紫外線的期間，將基板升溫或降溫的速度設為±0.5℃/min以內。
<15>如<1>至<14>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中溶液中所含的金屬成分的50原子%以上為銦。
<16>如<1>至<15>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中溶液為至少使硝酸銦溶解於溶劑中而成的溶液。
<17>如<1>至<16>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中溶液進而含有選自由鋅、錫、鎵及鋁所組成的組群中的至少一種金屬成分。
<18>如<1>至<17>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中溶劑含有選自甲醇、甲氧基乙醇、及水中的至少一種。
<19>如<1>至<18>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中溶液中的金屬成分的濃度為0.01mol/L以上且1.0mol/L以下。
<20>如<1>至<19>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中用於紫外線的照射的光源為低壓水銀燈。
<21>如<1>至<20>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中在金屬氧化物前驅物膜形成步驟中，藉由將溶液塗佈於基板上，且將基板加熱至35℃以上且100℃以下使該溶液乾燥，而形成金屬氧化物前驅物膜。
<22>如<1>至<21>中任一項所述的金屬氧化物膜的製 造方法，其中在金屬氧化物前驅物膜形成步驟中，藉由選自噴墨法(ink-jet method)、分配器法(dispenser method)、凸版印刷法、及凹版印刷法中的至少一種塗佈法而將溶液塗佈於基板上。
<23>一種金屬氧化物膜，其是使用如<1>至<22>中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法而製作。
<24>如<23>所述的金屬氧化物膜，其中金屬氧化物膜中所含的金屬成分的50原子%以上為銦。
<25>如<23>或<24>所述的金屬氧化物膜，其為半導體膜。
<26>一種薄膜電晶體，具有包含如<25>所述的金屬氧化物膜的活性層、源極電極、汲極電極、閘極絕緣膜、及閘極電極。
<27>一種電子元件，具備如<26>所述的薄膜電晶體。
根據本發明，提供一種可容易地製造具有電子傳遞特性的金屬氧化物膜的金屬氧化物膜的製造方法、以及電特性優異的金屬氧化物膜、薄膜電晶體及電子元件。
10、30、40、50‧‧‧TFT
10a‧‧‧驅動用TFT
10b‧‧‧開關用TFT
12‧‧‧基板
14‧‧‧活性層
16‧‧‧源極電極
18‧‧‧汲極電極
20‧‧‧閘極絕緣膜
22‧‧‧閘極電極
100‧‧‧液晶顯示裝置
102、202、216‧‧‧鈍化層
104‧‧‧畫素下部電極
106‧‧‧對向上部電極
108‧‧‧液晶層
110‧‧‧彩色濾光片
112、220、320‧‧‧閘極配線
112a、112b‧‧‧偏光板
114、222、322‧‧‧資料配線
116、318‧‧‧接觸孔
118、226、310‧‧‧電容器
200‧‧‧有機EL顯示裝置
208‧‧‧下部電極
210、306‧‧‧上部電極
212‧‧‧有機發光層
214‧‧‧有機EL發光元件
224‧‧‧驅動配線
300‧‧‧X射線感測器
302‧‧‧電荷收集用電極
304‧‧‧X射線轉換層
308‧‧‧鈍化膜
312‧‧‧電容器用下部電極
314‧‧‧電容器用上部電極
316‧‧‧絕緣膜
圖1是表示藉由本發明所製造的薄膜電晶體的一例(頂部閘極-頂部接觸型)的構成的概略圖。
圖2是表示藉由本發明所製造的薄膜電晶體的一例(頂部閘極-底部接觸型)的構成的概略圖。
圖3是表示藉由本發明所製造的薄膜電晶體的一例(底部閘極-頂部接觸型)的構成的概略圖。
圖4是表示藉由本發明所製造的薄膜電晶體的一例(底部閘極-底部接觸型)的構成的概略圖。
圖5是表示實施方式的液晶顯示裝置的一部分的概略剖面圖。
圖6是圖5所示的液晶顯示裝置的電氣配線的概略構成圖。
圖7是表示實施方式的有機電致發光(Electro Luminescence，EL)顯示裝置的一部分的概略剖面圖。
圖8是圖7所示的有機EL顯示裝置的電氣配線的概略構成圖。
圖9是表示實施方式的X射線感測器陣列(sensor array)的一部分的概略剖面圖。
圖10是圖9所示的X射線感測器陣列的電氣配線的概略構成圖。
圖11是表示實施例1、實施例2及比較例1、比較例2中所製作的簡易型TFT的Vg-Id特性的圖。
圖12是表示實施例1、實施例2及比較例1、比較例2中的轉化步驟中的波長超過200nm且為300nm以下的照度與遷移率的關係的圖。
圖13是表示實施例1、實施例2及比較例1、比較例2中的轉化步驟中的波長為150nm以上且200nm以下的照度與遷移率 的關係的圖。
圖14是表示實施例3、實施例4及比較例3、比較例4中的轉化步驟中的波長超過200nm且為300nm以下的照度與遷移率的關係的圖。
圖15是表示實施例3、實施例4及比較例3、比較例4中的轉化步驟中的波長為150nm以上且200nm以下的照度與遷移率的關係的圖。
圖16是表示實施例及比較例中所使用的使硝酸銦溶解於2-甲氧基乙醇中而成的溶液的紫外光吸收光譜(spectrum)的圖。
以下，一面參照隨附的圖式，一面對本發明的金屬氧化物膜的製造方法、以及藉由本發明所製造的金屬氧化物膜、薄膜電晶體及電子元件進行具體說明。
再者，圖中對具有相同或相應的功能的構件(構成要素)標註相同的符號並適當省略說明。另外，本說明書中由記號「~」來表示數值範圍時，分別作為表示範圍的下限值及上限值所記載的數值包含在該數值範圍內。
另外，本發明可應用於製造作為導電膜或半導體膜的金屬氧化物膜。作為代表例，主要對半導體膜的製造方法進行說明。
本發明者發現：將含有溶劑及至少含有銦作為金屬成分的溶液塗佈於基板上而形成金屬氧化物前驅物膜之後，在將金屬氧化物前驅物膜加熱的狀態下且在滿足特定的波長及照度的條件 下照射紫外線，藉此，以短時間容易地轉化為電子傳遞特性優異的金屬氧化物膜。
<金屬氧化物膜的製造方法>
本揭示的金屬氧化物膜的製造方法包括：金屬氧化物前驅物膜形成步驟，將含有溶劑及至少含有銦作為金屬成分的溶液塗佈於基板上而形成金屬氧化物前驅物膜；以及轉化步驟，在將金屬氧化物前驅物膜加熱的狀態下，且在滿足波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上、及波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的至少一者的條件下對金屬氧化物前驅物膜照射紫外線，藉此，使金屬氧化物前驅物膜轉化為金屬氧化物膜。
藉由本揭示的方法可獲得電子傳遞特性優異的金屬氧化物膜的理由雖不明確，但可認為，用於形成金屬氧化物前驅物膜的含有銦的溶液尤其對於波長為150nm以上且200nm以下、及波長超過200nm且為300nm以下的紫外光顯示高分解性，藉由在特定的照度以上照射紫外線，即便以短時間，前驅物膜亦轉化為金屬氧化物膜，而易於生成氧化銦。因此，可認為，即便以短時間照射紫外線，在含有銦的金屬氧化物膜中膜密度亦增大，而促進形成銦-氧-銦的鍵，並且載子(carrier)濃度增大，結果為電子傳遞特性提高。
以下，對各步驟進行具體說明。
[金屬氧化物前驅物膜形成步驟]
首先，準備含有溶劑及至少含有銦作為金屬成分的溶液(以下，有時稱為「金屬氧化物前驅物溶液」或簡稱為「溶液」)，塗佈於基板上而形成金屬氧化物前驅物膜。
(基板)
基板的形狀、結構、大小等並無特別限制，可根據目的而適當選擇。基板的結構既可為單層結構，亦可為積層結構。
作為構成基板的材料，並無特別限定，可使用包含如下材料的基板：玻璃(glass)、釔穩定氧化鋯(Yttria-Stabilized Zirconia，YSZ)等無機材料、樹脂、樹脂複合材料等。其中，就輕量的方面、具有可撓性的方面而言，較佳為樹脂基板或包含樹脂複合材料的基板(樹脂複合材料基板)。具體而言，可列舉：聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚芳酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚吲哚(polybenzazole)、聚苯硫醚、聚環烯烴、降冰片烯樹脂、聚氯三氟乙烯等氟樹脂、液晶聚合物、丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、離子聚合物樹脂、氰酸酯樹脂、交聯富馬酸二酯、環狀聚烯烴、芳香族醚、馬來醯亞胺．烯烴、纖維素、環硫化合物等合成樹脂基板。
另外，作為無機材料與樹脂的複合材料中所含的無機材料，可列舉：氧化矽粒子、金屬奈米粒子、無機氧化物奈米粒子、無機氮化物奈米粒子等無機粒子，碳纖維、碳奈米管等碳材料，玻 璃薄片(flake)、玻璃纖維(fiber)、玻璃珠(bead)等玻璃材料。
另外，可列舉：樹脂與黏土礦物的複合塑膠材料、樹脂與具有雲母衍生結晶結構的粒子的複合塑膠材料、在樹脂與薄玻璃之間具有至少一個接合界面的積層塑膠材料、藉由將無機層與有機層交替積層而具有至少一個以上接合界面且具有阻擋(barrier)性能的複合材料等。
另外，亦可使用不鏽鋼基板或將不鏽鋼與不同種類的金屬積層而成的金屬多層基板、鋁基板或藉由對表面實施氧化處理(例如陽極氧化處理)而提高了表面的絕緣性的帶有氧化皮膜的鋁基板、帶有氧化膜的矽基板等。
另外，樹脂基板或樹脂複合材料基板較佳為耐熱性、尺寸穩定性、耐溶劑性、電氣絕緣性、加工性、低通氣性、及低吸濕性等優異。樹脂基板或樹脂複合材料基板亦可具備用以防止水分、氧等的透過的阻氣層、用以提高樹脂基板的平坦性及與下部電極的密接性的底塗層(undercoat layer)等。
本揭示中所使用的基板的厚度並無特別限制，較佳為50μm以上且500μm以下。若基板的厚度為50μm以上，則基板自身的平坦性進一步提高。另外，若基板的厚度為500μm以下，則基板自身的可撓性進一步提高，更容易用作可撓性元件用基板。
(溶液)
本揭示中所使用的溶液含有溶劑及作為金屬成分的銦，亦可視需要含有銦以外的其他金屬成分。
就以廉價的材料獲得膜厚均勻性高的金屬氧化物膜的觀點而言，溶液中所含的銦較佳為以銦離子的形式含有。再者，本揭示中的銦離子亦可為配位有溶劑分子等配位子的銦錯離子。另外，溶液中所含的銦以外的其他金屬成分亦較佳為以離子的形式含有。
本揭示中所使用的溶液是以在溶液中成為所需濃度的方式秤量成為原料的金屬鹽等含金屬原子的化合物(溶質)，並在溶劑中攪拌、溶解而獲得。進行攪拌的時間只要可將溶質充分溶解，則無特別限制。
溶液中的銦的含量較佳為溶液中所含的金屬成分的50原子%以上。藉由使用含有所述濃度範圍的銦的溶液，可獲得膜中的金屬成分的50原子%以上成為銦的金屬氧化物膜，而可容易地製造電子傳遞特性高的金屬氧化物膜。
使用含金屬原子的化合物作為本揭示中所使用的溶液中所含的銦及視需要含有的其他金屬成分的原料。作為含金屬原子的化合物，可列舉金屬鹽、金屬鹵化物、有機金屬化合物。作為金屬鹽，可列舉硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽等，作為金屬鹵化物，可列舉氯化物、碘化物、溴化物等，作為有機金屬化合物，可列舉金屬烷氧化物、有機酸鹽、金屬β-二酮酸鹽等。
本揭示中所使用的溶液較佳為除含有銦以外，亦含有硝酸根離子，更佳為至少使硝酸銦溶解於溶劑中而成的溶液。塗佈 使硝酸銦溶解於溶劑中而成的溶液所獲得的金屬氧化物前驅物膜可高效率地吸收紫外光，而可容易地形成含有銦的氧化物膜。再者，硝酸銦亦可為水合物。
溶液較佳為含有選自由鋅、錫、鎵及鋁所組成的組群中的至少一種金屬成分作為銦以外的金屬成分。由於本揭示中所使用的溶液適量含有銦以外的所述任一種金屬成分，故而可使所獲得的金屬氧化物膜的電氣穩定性提高。
另外，在藉由本揭示所製造的金屬氧化物半導體膜中，亦可將臨限電壓控制為所需的值。
作為含有銦與其他金屬元素的金屬氧化物膜(導體膜或半導體膜)，可列舉：In-Ga-Zn-O、In-Zn-O、In-Ga-O、In-Sn-O、In-Sn-Zn-O等。
再者，本揭示中的溶液較佳為使用溶液中不含金屬氧化物半導體粒子等不溶物的溶液。藉由使用溶液中不含金屬氧化物半導體粒子等不溶物的溶液，形成金屬氧化物膜時的表面粗糙度(roughness)會變小，而可形成面內均勻性優異的金屬氧化物膜。
作為本揭示中的溶液中所使用的溶劑，只要可溶解用作溶質的含金屬原子的化合物，則無特別限制，可列舉：水、醇溶劑(甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇等)、醯胺溶劑(N,N-二甲基甲醯胺等)、酮溶劑(丙酮、N-甲基吡咯啶酮、環丁碸、N,N-二甲基咪唑啶酮等)、醚溶劑(四氫呋喃、甲氧基乙醇等)、腈溶劑(乙腈等)、其他所述以外的含雜原子的溶劑等。溶劑可單獨使用一種， 亦可將兩種以上混合而使用。尤其就提高溶解性及塗佈性，減少成本及環境負荷的觀點而言，溶劑較佳為含有選自甲醇、甲氧基乙醇、及水中的至少一種。
溶液中的金屬成分的濃度可根據黏度及欲獲得的膜厚而任意選擇。就提高薄膜的平坦性及生產性的觀點而言，溶液中的金屬成分的濃度較佳為0.01mol/L以上且1.0mol/L以下，更佳為0.01mol/L以上且0.5mol/L以下。
(塗佈)
作為將溶液塗佈於基板上的方法，可列舉：噴塗法(spray coating method)、旋轉塗佈法(spin coating method)、刮刀塗佈法(blade coating method)、浸漬塗佈法(dip coating method)、澆鑄法(casting method)、輥式塗佈法(roll coating method)、棒式塗佈法(bar coating method)、模具塗佈法(die coating method)、薄霧法(mist method)、噴墨法、分配器法、網版印刷法(screen printing method)、凸版印刷法、凹版印刷法等。尤其就容易形成微細圖案的觀點而言，較佳為使用選自噴墨法、分配器法、凸版印刷法、及凹版印刷法中的至少一種塗佈法。
(乾燥)
在將溶液塗佈於基板上之後，雖亦可進行自然乾燥而製成金屬氧化物前驅物膜，但較佳為藉由將基板溫度設為35℃以上且100℃以下的加熱處理進行乾燥而獲得金屬氧化物前驅物膜。藉由乾燥，可降低塗佈膜的流動性，而使最終獲得的金屬氧化物膜的 平坦性提高。另外，藉由選擇適當的乾燥溫度(35℃以上且100℃以下)，最終可獲得更緻密的金屬氧化物膜。加熱處理的方法並無特別限定，可自加熱板(hot plate)加熱、電爐加熱、紅外線加熱、微波(microwave)加熱等中選擇。
就均勻地保持膜的平坦性的觀點而言，乾燥較佳為在將溶液塗佈於基板上之後在5分鐘以內開始。
進行乾燥的時間並無特別限制，就膜的均勻性、生產性的觀點而言，較佳為15秒以上且10分鐘以下。
進行乾燥的環境並無特別限制，就製造成本等觀點而言，較佳為在大氣壓下且在大氣中進行。
[轉化步驟]
繼而，在將金屬氧化物前驅物膜加熱的狀態下，且在滿足波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上、及波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的至少一者的條件下對金屬氧化物前驅物膜照射紫外線，藉此，使金屬氧化物前驅物膜轉化為金屬氧化物膜。藉由在對金屬氧化物前驅物膜進行加熱處理的狀態下，且在所述條件下進行紫外線照射，可利用例如25分鐘以下的紫外線照射轉化為電子傳遞特性高的金屬氧化物膜。
(加熱處理)
轉化步驟中的基板溫度較佳為保持在超過120℃。若將轉化步驟中的基板溫度保持在超過120℃，則能夠以更短時間獲得高電 子傳遞特性的金屬氧化物膜。
另一方面，轉化步驟中的基板溫度較佳為保持在小於200℃。若將轉化步驟中的基板溫度保持在小於200℃，則可抑制熱能增大，而降低製造成本，另外，變得容易應用於耐熱性低的樹脂基板。
轉化步驟中的對基板的加熱方法並無特別限定，自加熱板加熱、電爐加熱、紅外線加熱、微波加熱等中選擇即可。
較佳為在照射紫外線之前對基板進行加熱，使基板溫度成為固定之後進行紫外線照射。藉由使基板溫度成為固定之後進行紫外線照射，可製作實現再現性高的元件製作的金屬氧化物膜。
照射紫外線之前的加熱處理時間並無特別限制，就生產性的觀點而言，較佳為短時間，具體而言較佳為5分鐘以內。
另外，就達成高電子傳遞特性的觀點而言，較佳為將紫外線照射過程中的基板升溫或降溫的速度設為±0.5℃/min以內，更佳為將紫外線照射過程中的基板溫度設為固定。紫外線照射過程中的基板溫度可藉由調整對基板進行加熱的加熱板等加熱部件的輸出等來控制。
再者，基板溫度可利用帶熱電偶的Si基板對基板的表面溫度進行測定。
(紫外線照射)
在轉化步驟中對已被加熱的狀態的金屬氧化物前驅物膜照射的紫外線是在滿足波長超過200nm且為300nm以下的照度為80 mW/cm2以上、及波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的至少一者的條件下進行照射。
關於對金屬氧化物前驅物膜照射的紫外線，藉由使波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上，即便為短時間的處理，亦可獲得高電子傳遞特性的金屬氧化物膜，若為90mW/cm2以上，則可獲得更高的電子傳遞特性的金屬氧化物膜。再者，就抑制裝置成本及使用樹脂基板時的變色的觀點而言，波長超過200nm且為300nm以下的照度的上限較佳為500mW/cm2以下。
另外，關於對金屬氧化物前驅物膜照射的紫外線，藉由使波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上，即便為短時間的處理，亦可獲得高電子傳遞特性的金屬氧化物膜，若為7mW/cm2以上，則可獲得更高的電子傳遞特性的金屬氧化物膜。就抑制裝置成本及使用樹脂基板時的變色的觀點而言，波長為150nm以上且200nm以下的照度的上限較佳為200mW/cm2以下。
再者，紫外線的各波長區域的照度可藉由所使用的光源的選擇、聚光機構、減光濾波器(filter)等來調整。
再者，在轉化步驟中，亦可至少在波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的條件下，對已被加熱的狀態的金屬氧化物前驅物膜照射紫外線，但就以短時間將金屬氧化物前驅物膜轉化為電子傳遞特性更高的金屬氧化物膜的觀點 而言，較佳為至少在波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上的條件下照射紫外線，更佳為在波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上、且波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的條件下照射紫外線。
轉化步驟中的紫外線照射只要進行至金屬氧化物前驅物膜轉化為金屬氧化物膜即可，且根據對金屬氧化物前驅物膜照射的紫外線的照度及目標的電子傳遞特性進行選擇即可。本揭示中，可將轉化步驟中的處理時間(在對基板加熱的狀態下對金屬氧化物前驅物膜照射紫外線的時間)抑制在例如25分鐘以下。藉由將轉化步驟中的處理時間抑制在25分鐘以下，變得容易以例如捲對捲(roll-to-roll)(以下，有時簡稱為「RTR」)方式進行電子元件的製作，且可大幅降低製造成本。
再者，就生產性的觀點而言，轉化步驟的處理時間更佳為15分鐘以下。若轉化步驟中的處理時間為15分鐘以下，則可更容易地應用於RTR方式。
另一方面，有轉化步驟中的處理時間越長，電子傳遞特性越高的傾向，因此，就確實地轉化為電子傳遞特性高的金屬氧化物膜的觀點而言，轉化步驟中的處理時間較佳為5分鐘以上，更佳為10分鐘以上。
另外，轉化步驟中的照射紫外線時的環境較佳為氧濃度(體積率)為80000ppm以下(8%以下)，更佳為30000ppm以下(3%以下)。若對金屬氧化物前驅物膜照射紫外線的環境的氧濃度 為80000ppm以下，則可獲得更高的電子傳遞特性的金屬氧化物膜，若為30000ppm以下，則可獲得進一步高的電子傳遞特性的金屬氧化物膜。
再者，作為將照射紫外線時的環境中的氧濃度調整為所述濃度範圍的方法，例如可列舉：調整向處理室內供給的氮氣等惰性氣體的流速的方法，在該處理室內對基板上的金屬氧化物前驅物膜進行加熱及紫外線照射；調整向處理室內供給的氣體中的氧濃度的方法；預先將處理室內抽真空，且向其中填充所需的氧濃度的氣體的方法等。
作為轉化步驟中的加熱處理中的照射紫外線的光源，可列舉UV燈、UV雷射等。就利用廉價的設備大面積且均勻地進行紫外線照射的觀點而言，較佳為UV燈。作為UV燈，例如可列舉準分子燈(excimer lamp)、氘燈、低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、氦燈、碳弧燈、鎘燈、無電極放電燈等，尤其若使用低壓水銀燈，則可容易地進行自金屬氧化物前驅物膜向金屬氧化物膜的轉化，故而較佳。
經由以上的步驟，可容易地製造具有電子傳遞特性的金屬氧化物膜。
<薄膜電晶體>
藉由本發明的實施方式所製作的金屬氧化物膜顯示高電子傳遞特性，因此，可用作半導體膜或導電膜，例如可較佳地用於薄膜電晶體(TFT)的電極(源極電極、汲極電極、或閘極電極)或 活性層(氧化物半導體層)。例如，若將本發明應用於活性層的形成，則能夠以短時間製作具有高遷移率的TFT。
以下，對將藉由本發明的製造方法所製作的金屬氧化物膜用作薄膜電晶體的活性層的情況下的實施方式進行說明。再者，本發明的金屬氧化物膜的製造方法及藉此所製造的金屬氧化物膜並不限定於TFT的活性層。
本揭示的TFT的元件結構並無特別限定，根據閘極電極的位置，可為所謂逆交錯結構(亦可稱為底部閘極型)及交錯結構(亦可稱為頂部閘極型)的任一態樣。另外，根據活性層與源極電極及汲極電極(適當稱為「源極電極、汲極電極」)的接觸部分，可為所謂頂部接觸型、底部接觸型的任一態樣。
所謂頂部閘極型，是當將形成有TFT的基板設為最下層時，在閘極絕緣膜的上側配置有閘極電極，在閘極絕緣膜的下側形成有活性層的形態，所謂底部閘極型，是在閘極絕緣膜的下側配置有閘極電極，在閘極絕緣膜的上側形成有活性層的形態。另外，所謂底部接觸型，是源極電極、汲極電極較活性層先形成，從而活性層的下表面接觸於源極電極、汲極電極的形態，所謂頂部接觸型，是活性層較源極電極、汲極電極先形成，從而活性層的上表面接觸於源極電極、汲極電極的形態。
圖1是表示頂部閘極結構且為頂部接觸型的本揭示的TFT的一例的示意圖。在圖1所示的TFT 10中，在基板12的一主面上積層有所述氧化物半導體膜作為活性層14。而且，在所述 活性層14上，彼此隔開地設置有源極電極16及汲極電極18，進而在該些上依序積層有閘極絕緣膜20及閘極電極22。
圖2是表示頂部閘極結構且為底部接觸型的本揭示的TFT的一例的示意圖。在圖2所示的TFT 30中，在基板12的一主面上，彼此隔開地設置有源極電極16及汲極電極18。而且，依序積層有作為活性層14的所述氧化物半導體膜、閘極絕緣膜20、及閘極電極22。
圖3是表示底部閘極結構且為頂部接觸型的本揭示的TFT的一例的示意圖。在圖3所示的TFT 40中，在基板12的一主面上，依序積層有閘極電極22、閘極絕緣膜20、及作為活性層14的所述氧化物半導體膜。而且，在所述活性層14的表面上，彼此隔開地設置有源極電極16及汲極電極18。
圖4是表示底部閘極結構且為底部接觸型的本揭示的TFT的一例的示意圖。在圖4所示的TFT 50中，在基板12的一主面上，依序積層有閘極電極22及閘極絕緣膜20。而且，在所述閘極絕緣膜20的表面上，彼此隔開地設置有源極電極16及汲極電極18，進而在該些上積層有作為活性層14的所述氧化物半導體膜。
作為以下的實施方式，主要對圖1所示的頂部閘極型的薄膜電晶體10進行說明，但本揭示的薄膜電晶體並不限定於頂部閘極型，亦可為底部閘極型的薄膜電晶體。
(活性層)
當製造本實施方式的TFT 10時，首先，經由所述金屬氧化物前驅物膜形成步驟及轉化步驟而在基板12上形成金屬氧化物半導體膜，且將金屬氧化物半導體膜圖案化為活性層的形狀。
圖案化可藉由所述的噴墨法、分配器法、凸版印刷法、凹版印刷法等預先形成具有活性層的圖案的金屬氧化物前驅物膜，並轉化為金屬氧化物半導體膜，亦可藉由光微影(photolithography)及蝕刻(etching)將金屬氧化物半導體膜圖案化為活性層的形狀。在藉由光微影及蝕刻進行圖案形成時，例如藉由光微影在要殘存的部分形成抗蝕劑圖案，藉由鹽酸、硝酸、稀硫酸或者磷酸、或硝酸及乙酸的混合液等酸溶液進行蝕刻，藉此形成活性層14的圖案即可。
就平坦性及膜形成所需的時間的觀點而言，活性層14的厚度較佳為5nm以上且50nm以下。
另外，就獲得高遷移率的觀點而言，活性層14中的銦的含量較佳為活性層14中所含的金屬成分的50原子%以上，更佳為80原子%以上。
(保護層)
較佳為在活性層14上形成保護層(未圖示)，所述保護層在源極電極16、汲極電極18的蝕刻時用以保護活性層14。保護層的成膜方法並無特別限定，可與金屬氧化物半導體膜連續進行成膜，亦可在金屬氧化物半導體膜的圖案化後形成。
作為保護層，可為金屬氧化物層，亦可為如樹脂之類的有機 材料。再者，保護層亦可在形成源極電極16及汲極電極18(適當記為「源極電極、汲極電極」)之後去除。
(源極電極、汲極電極)
在活性層14上形成源極電極16、汲極電極18。源極電極16、汲極電極18分別使用以作為電極而發揮功能的方式具有高導電性者，可使用Al、Mo、Cr、Ta、Ti、Ag、Au等金屬，Al-Nd，Ag合金，氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化鋅銦(Indium Zinc Oxide，IZO)、In-Ga-Zn-O等金屬氧化物導電膜等來形成。
當形成源極電極16、汲極電極18時，只要依照考慮到與所使用的材料的相適性而自印刷方式、塗佈方式等濕式方式，真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍覆法(ion plating method)等物理方式，化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)、電漿CVD法等化學方式等中適當選擇的方法來成膜即可。
若考慮到成膜性、藉由蝕刻或舉離法(lift-off method)的圖案化性、導電性等，則源極電極16、汲極電極18的膜厚較佳為設為10nm以上且1000nm以下，更佳為設為50nm以上且100nm以下。
源極電極16、汲極電極18可在形成導電膜之後，例如藉由蝕刻或舉離法圖案化為規定的形狀而形成，亦可藉由噴墨法等直接形成圖案。此時，較佳為將源極電極16、汲極電極18及連接於該些電極的配線(未圖示)同時圖案化。
(閘極絕緣膜)
在形成源極電極16、汲極電極18及配線(未圖示)之後，形成閘極絕緣膜20。閘極絕緣膜20較佳為具有高絕緣性者，例如可製成SiO2、SiNx、SiON、Al2O3、Y2O3、Ta2O5、HfO2等絕緣膜或含有該些化合物的兩種以上的絕緣膜。
閘極絕緣膜20的形成只要依照考慮到與所使用的材料的相適性而自印刷方式、塗佈方式等濕式方式，真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍覆法等物理方式，CVD、電漿CVD法等化學方式等中適當選擇的方法來成膜即可。
再者，閘極絕緣膜20必須具有用以降低洩漏(leak)電流及提高耐電壓性的厚度，另一方面，若閘極絕緣膜20的厚度過大，則會導致驅動電壓的上升。閘極絕緣膜20雖亦取決於材質，但閘極絕緣膜20的厚度較佳為10nm以上且10μm以下，更佳為50nm以上且1000nm以下，尤佳為100nm以上且400nm以下。
(閘極電極)
在形成閘極絕緣膜20之後，形成閘極電極22。閘極電極22較佳為使用具有高導電性的材料。例如，可使用Al、Mo、Cr、Ta、Ti、Ag、Au等金屬，Al-Nd，Ag合金，氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅銦(IZO)、氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)等金屬氧化物導電膜等來形成閘極電極22。作為閘極電極22，可將該些導電膜以單層結構或兩層以上的積層結構的形式來使用。
閘極電極22是依照考慮到與所使用的材料的相適性而自印刷方式、塗佈方式等濕式方式，真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍覆法等物理方式，CVD、電漿CVD法等化學方式等中適當選擇的方法來成膜。
若考慮到成膜性、藉由蝕刻或舉離法的圖案化性、導電性等，則用以形成閘極電極22的金屬膜的膜厚較佳為設為10nm以上且1000nm以下，更佳為設為50nm以上且200nm以下。
在成膜後，可藉由利用蝕刻或舉離法圖案化為規定的形狀而形成閘極電極22，亦可藉由噴墨法等直接形成圖案。此時，較佳為將閘極電極22及閘極配線(未圖示)同時圖案化。
<電子元件>
以上所說明的本實施方式的薄膜電晶體10的用途並無特別限定，由於顯示高傳輸特性，故而可應用於各種電子元件。具體而言，適於製作液晶顯示裝置、有機電致發光(Electro Luminescence，EL)顯示裝置、無機EL顯示裝置等顯示裝置中的驅動元件、使用耐熱性低的樹脂基板的可撓性顯示器。
此外，藉由本揭示所製造的薄膜電晶體可較佳地用作X射線感測器、影像感測器(image sensor)等各種感測器、微機電系統(Micro Electro Mechanical System，MEMS)等各種電子元件中的驅動元件(驅動電路)。
藉由應用由本揭示所製造的薄膜電晶體，可抑制電特性優異的電子元件的製造成本。
<液晶顯示裝置>
關於作為本發明的一實施方式的液晶顯示裝置，圖5中表示其一部分的概略剖面圖，圖6中表示電氣配線的概略構成圖。
如圖5所示，本實施方式的液晶顯示裝置100為如下構成：具備圖1所示的頂部閘極結構且為頂部接觸型的TFT 10、在TFT 10的經鈍化層(passivation layer)102保護的閘極電極22上由畫素下部電極104及其對向上部電極106夾持的液晶層108、以及用以與各畫素相應地發出不同顏色的紅(R)綠(G)藍(B)的彩色濾光片110，且在TFT 10的基板12側及RGB彩色濾光片110上分別具備偏光板112a、偏光板112b。
另外，如圖6所示，本實施方式的液晶顯示裝置100具備彼此平行的多條閘極配線112、及與閘極配線112交叉且彼此平行的資料配線114。此處，閘極配線112與資料配線114電氣絕緣。在閘極配線112與資料配線114的交叉部附近，具備TFT 10。
TFT 10的閘極電極22連接於閘極配線112，TFT 10的源極電極16連接於資料配線114。另外，TFT 10的汲極電極18經由設於閘極絕緣膜20的接觸孔116(在接觸孔116中填埋有導電體)而連接於畫素下部電極104。所述畫素下部電極104與經接地的對向上部電極106一起構成電容器(capacitor)118。
<有機EL顯示裝置>
關於本發明的一實施方式的主動矩陣(active matrix)方式的有機EL顯示裝置，圖7中表示一部分的概略剖面圖，圖8中表示 電氣配線的概略構成圖。
本實施方式的主動矩陣方式的有機EL顯示裝置200為如下構成：在具備鈍化層202的基板12上，具備圖1所示的頂部閘極結構的TFT 10作為驅動用TFT 10a及開關用TFT 10b，在驅動用TFT 10a、開關用TFT 10b上具備有機EL發光元件214，所述有機EL發光元件214包含由下部電極208及上部電極210夾持的有機發光層212，上表面亦由鈍化層216保護。
另外，如圖8所示，本實施方式的有機EL顯示裝置200具備彼此平行的多條閘極配線220、及與閘極配線220交叉且彼此平行的資料配線222及驅動配線224。此處，閘極配線220與資料配線222、驅動配線224電氣絕緣。開關用TFT 10b的閘極電極22連接於閘極配線220，開關用TFT 10b的源極電極16連接於資料配線222。另外，開關用TFT 10b的汲極電極18連接於驅動用TFT 10a的閘極電極22，並且藉由使用電容器226而將驅動用TFT 10a保持為接通(on)狀態。驅動用TFT 10a的源極電極16連接於驅動配線224，汲極電極18連接於有機EL發光元件214。
再者，在圖7所示的有機EL顯示裝置中，可將上部電極210作為透明電極而設為頂部發光型，亦可藉由將下部電極208及TFT的各電極作為透明電極而設為底部發光型。
<X射線感測器>
關於作為本發明的一實施方式的X射線感測器，圖9中表示其一部分的概略剖面圖，圖10中表示其電氣配線的概略構成圖。
本實施方式的X射線感測器300是具備以下部分而形成：形成於基板12上的TFT 10及電容器310、形成於電容器310上的電荷收集用電極302、X射線轉換層304及上部電極306。在TFT 10上設置有鈍化膜308。
電容器310為由電容器用下部電極312與電容器用上部電極314夾持絕緣膜316的結構。電容器用上部電極314經由設於絕緣膜316的接觸孔318而與TFT 10的源極電極16及汲極電極18中的任一者(圖9中為汲極電極18)連接。
電荷收集用電極302設於電容器310中的電容器用上部電極314上，且與電容器用上部電極314相接。
X射線轉換層304為包含非晶硒的層，以覆蓋TFT 10及電容器310的方式設置。
上部電極306設於X射線轉換層304上，且與X射線轉換層304相接。
如圖10所示，本實施方式的X射線感測器300具備彼此平行的多條閘極配線320、及與閘極配線320交叉且彼此平行的多條資料配線322。此處，閘極配線320與資料配線322經電氣絕緣。在閘極配線320與資料配線322的交叉部附近，具備TFT 10。
TFT 10的閘極電極22連接於閘極配線320，TFT 10的源極電極16連接於資料配線322。另外，TFT 10的汲極電極18連接於電荷收集用電極302，進而，所述電荷收集用電極302連接於電容器310。
在本實施方式的X射線感測器300中，X射線在圖9中自上部電極306側入射，在X射線轉換層304中生成電子-電洞對。預先藉由上部電極306對X射線轉換層304施加高電場，藉此所生成的電荷蓄積在電容器310中，藉由依序掃描TFT 10而讀出。
再者，在所述實施方式的液晶顯示裝置100、有機EL顯示裝置200、及X射線感測器300中，設為具備頂部閘極結構的TFT，但TFT並不限定於此，亦可為圖2~圖4所示的結構的TFT。
[實施例]
以下，對實施例進行說明，但本發明並不受該些實施例任何限定。
<實施例1>
製作如以下般的試樣，並進行評價。
(金屬氧化物前驅物膜形成步驟)
使硝酸銦(In(NO3)3．xH2O，純度：4N，高純度化學研究所公司製造)溶解於2-甲氧基乙醇(試劑特級，和光純藥工業公司製造)中，製作濃度為0.1mol/L的硝酸銦溶液。
製作使用帶有熱氧化膜的p型矽基板作為基板、使用熱氧化膜作為閘極絕緣膜的簡易型的TFT。在2.54cm(1吋)見方的帶有熱氧化膜的p型矽基板上，以1500rpm的旋轉速度將所製作的硝酸銦溶液旋轉塗佈30秒之後，在被加熱至60℃的加熱板上進行5分鐘乾燥。
(轉化步驟)
在下述條件下，使所獲得的金屬氧化物前驅物膜轉化為金屬氧化物膜。使用具備低壓水銀燈的真空紫外光(Vacuum Ultraviolet，VUV)乾式處理器(奧克製作所(Orc Manufacturing)公司製造，VUE-3400-F)作為裝置。
將試樣放置於裝置內的表面溫度被加熱至160℃的加熱板上之後，等待5分鐘。期間，藉由在裝置處理室內流過(flow)50L/min的氮氣，而使處理室內的氧濃度為50ppm以下。再者，裝置處理室內的氧濃度是使用氧濃度計(橫河電機公司製造，OX100)進行測定。
另外，溫度校準是利用帶熱電偶的Si晶圓進行，以成為準確的基板表面溫度的方式進行調整。基板表面溫度為160℃。
等待5分鐘之後，打開裝置內的光閘(shutter)，進行15分鐘、160℃的加熱處理下的紫外線照射處理，藉此獲得金屬氧化物半導體膜。在加熱處理下的紫外線照射處理的期間，一直流過50L/min的氮氣。
試樣位置處的將波長254nm設為峰波長的紫外線照度是使用紫外線累計光量計(浜松光電(Hamamatsu Photonics)公司製造，控制器C9536，感測頭H9536-254，在超過200nm且為300nm以下的程度的範圍具有分光感度)而測定，為105mW/cm2。
另外，將波長185nm設為峰波長的紫外線照度是使用紫外線累計光量計(浜松光電社製，控制器C9536，感測頭H9536-185， 在150nm~200nm左右的範圍具有分光感度)而測定，為8.2mW/cm2。
藉由蒸鍍在所述獲得的金屬氧化物半導體膜上將源極電極、汲極電極成膜。源極電極、汲極電極是藉由使用金屬遮罩(metal mask)的圖案成膜而製作，將Ti成膜為50nm的厚度。源極電極、汲極電極的尺寸分別設為1mm見方，電極間距離設為0.2mm。
<實施例2、比較例1、比較例2>
(變更轉化步驟中的紫外線照度的例)
使實施例1的轉化步驟中的紫外線照度發生變化，除此以外，利用與實施例1同樣的方法製作簡易型TFT。
將實施例1、實施例2及比較例1、比較例2的轉化步驟中的紫外線照度示於表1。再者，紫外線照度的調整是藉由在低壓水銀燈與金屬氧化物前驅物膜之間導入減光濾波器(金屬網)而進行。
[評價]
(電晶體特性)
對所述獲得的簡易型TFT，使用半導體參數分析儀4156C(安捷倫科技(Agilent Technologies)公司製造)進行電晶體特性Vg-Id的測定。
Vg-Id特性的測定是藉由如下方式進行：將汲極電壓(Vd)固定為+1V，使閘極電壓(Vg)在-15V~+30V的範圍內變化，測定各閘極電壓下的汲極電流(Id)。
圖11中表示實施例1、實施例2及比較例1、比較例2的Vg-Id特性，且表2中表示由Vg-Id特性求出的線性遷移率(以下，有時稱為「遷移率」)。
圖12及圖13中表示紫外線照度與遷移率的關係。可知在加熱處理下的15分鐘的紫外線照射處理中，即便超過200nm且為300nm以下的照度、及150nm以上且200nm以下的照度變高且超過某臨限值，遷移率亦會急遽提高。具體而言，雖為15分鐘的短時間處理，但若超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上，且150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上(實施例2)，則可獲得0.2cm2/Vs的高遷移率，若超過200nm 且為300nm以下的照度為90mW/cm2以上(實施例1)，且150nm以上且200nm以下的照度為7mW/cm2以上，則遷移率呈指數函數上升，能夠以短時間獲得高遷移率。
<實施例3、實施例4、比較例3、比較例4>
(將轉化步驟的處理時間設為25分鐘的例)
將實施例1、實施例2及比較例1、比較例2的轉化步驟中的處理時間分別設為25分鐘，除此以外，利用同樣的方法製作簡易型TFT，且進行電晶體特性Vg-Id的測定。具體而言，實施例3的照度條件與實施例1相同，實施例4的照度條件與實施例2相同，比較例3的照度條件與比較例1相同，比較例4的照度條件與比較例2相同。表3中表示實施例3、實施例4及比較例3、比較例4的線性遷移率。
圖14及圖15中表示紫外線照度與遷移率的關係。可知在加熱處理下的25分鐘的紫外線照射處理中，即便超過200nm且為300nm以下的照度、及150nm以上且200nm以下的照度變高且超過某臨限值，遷移率亦與15分鐘的處理相比進一步急遽提 高。具體而言，雖為25分鐘的短時間處理，但若超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上，且150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上(實施例4)，則可獲得0.3cm2/Vs的高遷移率，若超過200nm且為300nm以下的照度為90mW/cm2以上，且150nm以上且200nm以下的照度為7mW/cm2以上(實施例3)，則遷移率呈指數函數上升，能夠以短時間獲得高遷移率。
<實施例5、比較例5>
(變更轉化步驟中的紫外線照度的例)
變更實施例2的轉化步驟中的紫外線照度，且在加熱處理下進行15分鐘處理，除此以外，利用與實施例2同樣的方法製作簡易型TFT，且進行電晶體特性Vg-Id的測定。
具體而言，設置使200nm以下的波長的光選擇性衰減的玻璃窗，且調整燈與樣品之間的距離，藉此，在實施例5中超過200nm且為300nm以下的照度設為與實施例2大致相同的程度，另一方面，將150nm以上且200nm以下的照度大幅降低，藉由裝置內的光閘，而在比較例5中將150nm以上且200nm以下的照度及超過200nm且為300nm以下的照度均設為0(mW/cm2)。表4中表示實施例2、實施例5及比較例5的紫外線照度與線性遷移率。
<實施例6、實施例7>
(變更轉化步驟中的基板溫度及處理時間的例)
變更實施例1的轉化步驟中的基板溫度與處理時間，除此以外，利用與實施例1同樣的方法製作簡易型TFT，且進行電晶體特性Vg-Id的測定。具體而言，在實施例6中將基板溫度設為125℃，將處理時間設為60分鐘，在實施例7中將基板溫度設為195℃，將處理時間設為15分鐘。表5中表示實施例1、及實施例6、實施例7的轉化步驟中的基板溫度與線性遷移率。
可知藉由將轉化步驟中的基板溫度設為160℃，即便為15分鐘的短時間處理，遷移率亦大幅提高，藉由將基板溫度設為195℃，遷移率顯著提高。
<實施例8、實施例9>
(變更轉化步驟中的氧濃度的例)
變更實施例3的轉化步驟中的環境中的氧濃度，除此以外， 利用與實施例3同樣的方法製作簡易型TFT，且進行電晶體特性Vg-Id的測定。具體而言，在實施例8中將氧濃度設為2.7%(27000ppm)，在實施例9中將氧濃度設為7.8%(78000ppm)。再者，藉由調整向處理室內的氮氣流過而控制氧濃度。表6中表示實施例3、及實施例8、實施例9的轉化步驟中的氧濃度與線性遷移率。
可知轉化步驟中的氧濃度越低，遷移率越高。
<參考例>
(硝酸銦溶液的UV吸收光譜測定)
對實施例、比較例中所使用的硝酸銦溶液的UV吸收光譜進行測定。測定中，使用日立高科技(Hitachi High Technologies)公司製造的雙光束(double beam)分光光度計U-2910。
圖16中表示使硝酸銦溶解於2-甲氧基乙醇中而成的溶液的紫外光吸收光譜。可知在大致270nm~280nm左右的波長區域具有吸收峰，在350nm以上的波長區域不具有吸收。可知溶液的顏色亦為無色透明，在可見區域不具有吸收。
[產業上之可利用性]
本揭示的金屬氧化物膜的製造方法可使用廉價的材料，在大氣壓下、相對低溫下且以短時間形成電子傳遞特性高且緻密的金屬氧化物膜，因此，例如可利用於在耐熱性低的樹脂基板上形成金屬氧化物膜。尤其關於金屬氧化物半導體膜是使用廉價的材料，在大氣壓下、相對低溫下且以短時間便顯示高半導體特性，可在廉價的樹脂基板上形成薄膜電晶體，因此，可利用於製作液晶顯示器、有機EL等顯示裝置、尤其是可撓性顯示器。
將日本專利申請案2014-129571所揭示的全部內容以參照的方式併入至本說明書中。
關於本說明書中記載的全部文獻、專利、專利申請案、及技術標準，是與如下情況相同程度地以參照的方式併入至本說明書中，所述情況為具體且分別記載將各文獻、專利、專利申請案、及技術標準以參照的方式併入的情況。

Claims (27)

  1. 一種金屬氧化物膜的製造方法，包括：金屬氧化物前驅物膜形成步驟，將含有溶劑及至少含有銦作為金屬成分的溶液塗佈於基板上而形成金屬氧化物前驅物膜；以及轉化步驟，在將所述金屬氧化物前驅物膜加熱的狀態下，且在滿足波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上、及波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的至少一者的條件下對所述金屬氧化物前驅物膜照射紫外線，藉此，使所述金屬氧化物前驅物膜轉化為金屬氧化物膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中至少在所述波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上的條件下進行所述紫外線的照射。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中在所述波長超過200nm且為300nm以下的照度為80mW/cm2以上，且所述波長為150nm以上且200nm以下的照度為6.5mW/cm2以上的條件下進行所述紫外線的照射。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述紫外線的所述波長超過200nm且為300nm以下的照度為90mW/cm2以上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述紫外線的所述波長為150nm以上且200nm以下的照度為7mW/cm2以上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述紫外線的照射時間為25分鐘以下。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述紫外線的照射時間為15分鐘以下。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中照射所述紫外線的環境的氧濃度為80000ppm以下。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中照射所述紫外線的環境的氧濃度為30000ppm以下。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中將照射所述紫外線的期間的所述基板的溫度保持在小於200℃。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中將照射所述紫外線的期間的所述基板溫度保持在超過120℃。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述溶液中所含的銦為銦離子。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述溶液含有硝酸根離子。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中在照射所述紫外線的期間，將所述基板升溫或降溫的速度設為±0.5℃/min以內。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述溶液中所含的金屬成分的50原子%以上為銦。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述溶液為至少使硝酸銦溶解於所述溶劑中而成的溶液。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述溶液進而含有選自由鋅、錫、鎵及鋁所組成的組群中的至少一種金屬成分。
  18. 如申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述溶劑含有選自甲醇、甲氧基乙醇、及水中的至少一種。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中所述溶液中的金屬成分的濃度為0.01mol/L以上且1.0mol/L以下。
  20. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中用於所述紫外線的照射的光源為低壓水銀燈。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中在所述金屬氧化物前驅物膜形成步驟中，藉由將所述溶液塗佈於所述基板上，且將所述基板加熱至35℃以上且100℃以下使所述溶液乾燥，而形成所述金屬氧化物前驅物膜。
  22. 如申請專利範圍第1項所述的金屬氧化物膜的製造方法，其中在所述金屬氧化物前驅物膜形成步驟中，藉由選自噴墨法、分配器法、凸版印刷法、及凹版印刷法中的至少一種塗佈法而將所述溶液塗佈於所述基板上。
  23. 一種金屬氧化物膜，其是使用如申請專利範圍第1項至第22項中任一項所述的金屬氧化物膜的製造方法而製作。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的金屬氧化物膜，其中所述金屬氧化物膜中所含的金屬成分的50原子%以上為銦。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的金屬氧化物膜，其為半導體膜。
  26. 一種薄膜電晶體，具有包含如申請專利範圍第25項所述的金屬氧化物膜的活性層、源極電極、汲極電極、閘極絕緣膜、及閘極電極。
  27. 一種電子元件，具備如申請專利範圍第26項所述的薄膜電晶體。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107293591B (zh) 2016-04-11 2020-03-31 华邦电子股份有限公司 印刷线路、薄膜晶体管及其制造方法
TWI601454B (zh) * 2016-04-11 2017-10-01 華邦電子股份有限公司 印刷線路、薄膜電晶體及其製造方法
JP6941538B2 (ja) * 2017-11-10 2021-09-29 日本放送協会 塗布型金属酸化物膜の製造方法、それを用いて製造された塗布型金属酸化物膜および電子デバイス
JP2020161580A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 株式会社ブイ・テクノロジー デバイス基板およびその製造方法
CN116825644A (zh) * 2023-08-30 2023-09-29 惠科股份有限公司 半导体器件的制备方法、阵列基板以及显示面板

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054219A1 (ja) * 2007-10-25 2009-04-30 Konica Minolta Holdings, Inc. 電極の製造方法及びこれを用いる薄膜トランジスタの製造方法
JP2010258057A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Konica Minolta Holdings Inc 金属酸化物半導体、その製造方法、及びそれを用いた薄膜トランジスタ
WO2013157715A1 (ko) * 2012-04-16 2013-10-24 전자부품연구원 저온 공정을 이용한 산화물 박막 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6028961B2 (ja) * 2012-03-22 2016-11-24 国立研究開発法人産業技術総合研究所 トランジスタ用酸化物半導体膜の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054219A1 (ja) * 2007-10-25 2009-04-30 Konica Minolta Holdings, Inc. 電極の製造方法及びこれを用いる薄膜トランジスタの製造方法
JP2010258057A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Konica Minolta Holdings Inc 金属酸化物半導体、その製造方法、及びそれを用いた薄膜トランジスタ
WO2013157715A1 (ko) * 2012-04-16 2013-10-24 전자부품연구원 저온 공정을 이용한 산화물 박막 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자

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