用于制造金屬氧化物半導體的方法技術

本發明專利技術的一個方面涉及一種用于制造非晶金屬氧化物半導體的方法。在實施例中，通過作為開始要素的混合溶液在基板上沉積膜。例如，所述混合溶液在溶劑中至少包括醇銦和醇鋅。通過在例如包括其端點值的210至275攝氏度的溫度范圍下在水蒸氣氣氛中的熱退火來固化由在所述基板上的所述混合溶液制造的膜。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及金屬氧化物半導體，更具地說，本專利技術涉及。
技術介紹
常規薄膜晶體管(TFT)主要在半導體層中使用硅，例如非晶硅薄膜和多晶硅薄膜，該多晶硅薄膜通過使用準分子激光等的非晶硅薄膜的多晶化而形成。近幾年，特別關注作為下一代TFT的半導體層的非晶金屬氧化物半導體。就透明度而言，這樣的半導體示出了應用于顯示器、電子紙等的前景。即使在遷移率方面，這樣的半導體也是可以實現高性能液晶和有機電致發光(EL)所需的3至20cm2/Vs的材料。 包括銦(In)和鋅(Zn)的非晶氧化銦鋅半導體(a_InZnO)、進一步包括作為進一步的金屬成分的鎵(Ga)的非晶氧化銦鎵鋅半導體(a-InGaZnO)等被認為是非晶金屬氧化物半導體的代表。同時，從蒸氣形成膜的濺射方法和從溶液形成膜的溶膠-凝膠方法是制造半導體層的代表方法(例如，請參見PTL1、PTL2和PTL3)。后者的特征是可應用于具有大表面積的基板和具有復雜形狀的基板。溶膠-凝膠方法是這樣一種方法，其中制備針對金屬氧化物中的每種成分金屬包括是可水解有機化合物的前體(precursor)，該溶液會經歷水解反應和縮聚反應而形成失去流動性的凝膠，并熱退火該凝膠以獲得固體金屬氧化物。提供金屬醇鹽等作為前體。進一步將用于水解反應的水和用于控制水解反應和縮聚反應的諸如酸、堿等的催化劑添加到前體溶液中。日本未經審查的專利申請，公開號2006-165529日本未經審查的專利申請，公開號2003-179242日本未經審查的專利申請，公開號2005-22323
技術實現思路
然而，當使用溶膠-凝膠方法在基板上沉積前體溶液并在空氣中熱退火該前體溶液以形成非晶金屬氧化物半導體的薄膜時，仍存在以下問題。首先，在基板上沉積前體溶液之前，將水添加到存儲容器內的前體溶液中時，在前體溶液還在存儲容器內時水就與前體溶液開始反應。在存儲容器內發生水解反應和縮聚反應之后，前體溶液變為失去流動性并具有高粘度的凝膠。因此，難以通過沉積在基板上形成薄膜。此外，當存儲前體溶液延長的時長時，縮聚反應會進一步進行并且在前體溶液中生成固體金屬氧化物。因此，難以延長前體溶液的存儲。同時，在不在前體溶液中加水而形成膜的情況下，則前體會因為空氣中包含水分而發生水解，但由于所提供的水量不足，因此得不到充分地水解。盡管可以通過加熱來分解前體，但是需要在近似400°C或更高的溫度下的高溫處理。這種情況下，就無法使用具有相對低耐熱性的基板，例如塑料基板。因此，鑒于上述問題，本專利技術具有的目的為提供一種用于在低溫下形成金屬氧化物半導體薄膜的方法。問題解決方案為了實現上述目的，根據本專利技術的方面的一種包括通過至少兩種前體在溶劑中的混合溶液將膜沉積(Cbposit)在基板上，其中所述前體中的至少一種為金屬醇鹽；以及在存在含水催化劑的情況下固化在所述基板上沉積的所述膜以從所述混合溶液形成金屬氧化物半導體。 本專利技術的有益效果根據本專利技術的方面，可以在低溫下形成金屬氧化物的薄膜。附圖說明圖I是用于示意性地描述根據本專利技術的實施例的制造薄膜晶體管器件的方法的截面圖。圖2是示出根據實施例的制造薄膜晶體管器件的方法中的形成非晶金屬氧化物半導體層的過程(圖I的(d)中示出的過程)的細節的截面圖。圖3A是示出非晶金屬氧化物半導體層的深度方向的碳和氫的濃度分布的圖。圖3B是示出非晶金屬氧化物半導體層的透射率的波長依賴性的圖。圖3C是示出醇銦溶液的質量的時間變化(所產生的氣體量的時間變化)的圖。圖3D是示出醇鋅溶液的質量的時間變化(所產生的氣體量的時間變化)的圖。圖4A是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓的依賴性的圖形。圖4B是示出針對每個不同的柵極電壓，薄膜晶體管器件的漏極電流的漏極電壓依賴性的圖。圖4C是示出作為對比實例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖4D是示出作為對比實例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖4E是示出作為對比實例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖5A是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖5B是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖5C是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖5E是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖5F是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖6A是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率的熱退火溫度依賴性的圖。圖6B是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的滯后(hysteresis)的熱退火溫度依賴性的圖。 圖6C是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的開啟電壓的熱退火溫度依賴性的圖。圖7A是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖7B是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖7C是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖形。圖7D是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖8是示出根據實施例的溶膠-凝膠反應中的熱退火溫度的時間變化的圖。圖9A是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖9B是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖9C是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓的依賴性的圖。圖9D是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖9E是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖9F是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖10是示出根據實施例的溶膠-凝膠反應中的熱退火溫度的時間變化的圖。圖IlA是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖IlB是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖IlC是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖IlD是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖IlE是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖12是示出根據實施例的溶膠-凝膠反應中的熱退火溫度的時間變化的圖。圖13A是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率的干退火時間依賴性的圖。圖13B是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的滯后的干退火時間依賴性的圖。圖13C是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的開啟電壓的干退火時間依賴性的圖。 圖14A是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖14B是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖14C是示出根據實施例的薄膜晶體管器件的遷移率和漏極電流的柵極電壓依賴性的圖。圖15是示出根據實施例的溶膠-凝膠反應中的熱退火溫度的時間變化的圖。圖16A是示出根據實施例的薄膜晶體管本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：山下嘉久，K·K·班戈，H·斯林格霍斯，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，劍橋企業有限公司，
類型：
國別省市：