金屬氧化物半導(dǎo)體膜、薄膜晶體管、顯示裝置、圖像傳感器及x射線傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種金屬氧化物半導(dǎo)體膜、薄膜晶體管、顯示裝置、圖像傳感器及X射 線傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬氧化物半導(dǎo)體膜在通過真空成膜法進(jìn)行制造時(shí)被實(shí)際使用，目前備受矚目。
[0003] 另一方面，W簡(jiǎn)單地在低溫且大氣壓下形成具有較高的半導(dǎo)體特性的金屬氧化物 半導(dǎo)體膜為目的，正在積極地進(jìn)行與基于液相法制作金屬氧化物半導(dǎo)體膜有關(guān)的研究和開 發(fā)。
[0004] 例如，公開有涂布含有硝酸鹽等金屬鹽的溶液，形成金屬氧化物半導(dǎo)體層的方法 (參考國(guó)際公開第2009/081862號(hào)）。
[0005] 并且，報(bào)告有如下方法，將溶液涂布于基板上，并通過使用紫外線來制造在15(TC W下的低溫下具有較高的輸送特性的薄膜晶體管(TFT: Thin Fi Im Transi Stor)的方法(參 考NaUire,489(2012)128.)。
[0006] 并且，公開了具有基于二次離子質(zhì)譜分析的氮濃度小于5Xl〇i9atoms/cm3的氧化 物半導(dǎo)體膜的晶體管(參考日本專利公開2013-33934號(hào)公報(bào)）。
[0007] 發(fā)明的概要
[000引發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在低溫且大氣壓下制造的致密的金屬氧化物半 導(dǎo)體膜、具有較高的遷移率的薄膜晶體管、顯示裝置、圖像傳感器及X射線傳感器。
[0010] 用于解決技術(shù)課題的手段
[0011] 為了達(dá)到上述目的而提供W下發(fā)明。
[0012] <1〉一種至少含有銅作為金屬成分的金屬氧化物半導(dǎo)體膜，其中，在將膜中的銅濃 度設(shè)為Di(atoms/cm 3)，且將膜中的氨濃度設(shè)為DH(atoms/cm3)時(shí)，滿足W下關(guān)系式（1)。
[0013] 0.1 <Dh/Di< 1.8 (1)
[0014] <2〉根據(jù)<1〉所述的金屬氧化物半導(dǎo)體膜，其中，滿足W下關(guān)系式(2)。
[0015] 0.5<Dh/Di< 1.3 (2)
[0016] <3〉根據(jù)<1〉或<2〉所述的金屬氧化物半導(dǎo)體膜，其中，膜中的銅含量為包含于該膜 中的所有金屬元素的50atom% W上。
[0017] <4〉根據(jù)<1〉~<3〉中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物半導(dǎo)體膜，其中，通過X射線反射率 法測(cè)定的平均膜密度為6g/cm 3W上。
[0018] <5〉根據(jù)<1〉~<4〉中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物半導(dǎo)體膜，其中，在將膜中的氮濃度 設(shè)為DN(atoms/cm 3)時(shí)，滿足W下關(guān)系式(3)。
[0019] 0.004 <Dn/Di< 0.012 (3)
[0020] <6〉根據(jù)<1〉~巧〉中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物半導(dǎo)體膜，其中，在將膜中的碳濃度 設(shè)為Dc(atoms/cm3)時(shí)，滿足W下關(guān)系式(4)。
[0021] 0.016 <Dc/Di< 0.039 (4)
[0022] <7〉根據(jù)<1〉~<6〉中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物半導(dǎo)體膜，其中，作為金屬成分含有 銅和選自鋒、錫、嫁及侶的至少1種金屬元素。
[0023] <8〉一種薄膜晶體管，具有包含<1〉~<7〉中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物半導(dǎo)體膜的 活性層、源電極、漏電極、柵極絕緣膜、柵電極。
[0024] <9〉一種顯示裝置，其具備<8〉所述的薄膜晶體管。
[0025] <10〉一種圖像傳感器，其具備<8〉所述的薄膜晶體管。
[00%] <1DX射線傳感器，其具備<8〉所述的薄膜晶體管。
[0027] 發(fā)明效果
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠在低溫且大氣壓下制造的致密的金屬氧化物半導(dǎo)體 膜、具有較高的遷移率的薄膜晶體管、顯示裝置、圖像傳感器及X射線傳感器。
【附圖說明】
[0029] 圖1是表示通過本發(fā)明制造的薄膜晶體管的一例(頂部柵極-頂部接觸型）結(jié)構(gòu)的 概略圖。
[0030] 圖2是表示通過本發(fā)明制造的薄膜晶體管的一例(頂部柵極-底部接觸型）結(jié)構(gòu)的 概略圖。
[0031] 圖3是表示通過本發(fā)明制造的薄膜晶體管的一例(底部柵極-頂部接觸型）結(jié)構(gòu)的 概略圖。
[0032] 圖4是表示通過本發(fā)明制造的薄膜晶體管的一例(底部柵極-底部接觸型）結(jié)構(gòu)的 概略圖。
[0033] 圖5是表示實(shí)施方式的液晶顯示裝置的一部分的概略剖視圖。
[0034] 圖6是圖5所示的液晶顯示裝置的電氣配線的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖7是表示實(shí)施方式的有機(jī)化顯示裝置的一部分的概略剖視圖。
[0036] 圖8是圖7所示的有機(jī)化顯示裝置的電氣配線的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖9是表示實(shí)施方式的X射線傳感器陣列的一部分的概略剖視圖。
[0038] 圖10是圖9所示的X射線傳感器陣列的電氣配線的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0039] 圖11是表示在實(shí)施例1及比較例1中制作的簡(jiǎn)易型TFT的Vg-Id特性的圖。
[0040] 圖12是表示通過本發(fā)明制造金屬氧化物半導(dǎo)體膜的裝置的一例的概略圖。
[0041 ]圖13表示在實(shí)施例及比較例中制作出的金屬氧化物半導(dǎo)體膜中的化/Di與TFT的遷 移率的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0042] W下，參考附圖，對(duì)本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體膜及具備金屬氧化物半導(dǎo)體膜的 薄膜晶體管、顯示裝置、X射線傳感器等進(jìn)行具體說明。
[0043] 另外，圖中對(duì)具有相同或?qū)?yīng)的功能的部件（構(gòu)成要件)標(biāo)注相同的符號(hào)，并適當(dāng) 地省略說明。并且，在本說明書中由"~"的記號(hào)來表示數(shù)值范圍的情況下，包括作為下限值 及上限值而記載的數(shù)值。
[0044] 并且，作為本發(fā)明所設(shè)及的金屬氧化物半導(dǎo)體膜的代表例，主要對(duì)適用于TFT的活 性層(半導(dǎo)體層）的情況進(jìn)行說明。另外，"半導(dǎo)體膜"是指ICT 4QmW上且IO4QmW下的中電 阻體膜。
[0045] 本發(fā)明人等通過詳細(xì)的研究發(fā)現(xiàn)，通過交替實(shí)施多次使用了金屬硝酸鹽的溶液的 涂布、基于干燥形成金屬氧化物前體膜及基于加熱的向金屬氧化物膜的轉(zhuǎn)化，由此可獲得 提高膜密度的效果和降低膜中氨濃度的效果。
[0046] 尤其，通過本發(fā)明的方法制作金屬氧化物半導(dǎo)體膜，由此在大氣壓下，由較低溫能 夠制作具有較高的輸送特性的薄膜晶體管，從而可W提供薄膜液晶顯示器或有機(jī)等顯示 裝置，尤其可W提供柔性顯示器。
[0047] 本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)及的金屬氧化物半導(dǎo)體膜至少含有銅作為金屬成分，在將 膜中的銅濃度設(shè)為Di(atoms/cm3)，將膜中的氨濃度設(shè)為DH(atoms/cm 3)時(shí)，滿足W下關(guān)系式 (1)。
[004引 0.1 <Dh/Di< 1.8 (1)
[0049] 優(yōu)選滿足W下關(guān)系式(2)。
[0050] 〇.5<Dh/Di< 1.3 (2)
[0051] 本發(fā)明所設(shè)及的金屬氧化物半導(dǎo)體膜的制造方法并無特別限定，首先，對(duì)能夠適 當(dāng)?shù)刂圃毂景l(fā)明所設(shè)及的金屬氧化物半導(dǎo)體膜的方法進(jìn)行說明。
[0052] <金屬氧化物半導(dǎo)體膜的制造方法〉
[0053] 包括交替重復(fù)2次W上的工序:將含有硝酸銅的溶液涂布于基板上，并將涂布膜進(jìn) 行干燥而形成金屬氧化物半導(dǎo)體前體膜的工序;及將金屬氧化物半導(dǎo)體前體膜轉(zhuǎn)化為金屬 氧化物半導(dǎo)體膜的工序，在將金屬氧化物半導(dǎo)體前體膜轉(zhuǎn)化為金屬氧化物半導(dǎo)體膜的至少 2次工序中，將基板的最高達(dá)到溫度設(shè)為120°C W上且250°C W下，并將金屬氧化物半導(dǎo)體前 體膜轉(zhuǎn)化為金屬氧化物半導(dǎo)體膜，從而能夠獲得本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體膜。
[0054] 雖然根據(jù)本發(fā)明能夠形成致密的金屬氧化物半導(dǎo)體膜的理由并不明確，但是可W 如下進(jìn)行推測(cè)。
[0055] 在金屬氧化物半導(dǎo)體前體膜被轉(zhuǎn)化為金屬氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，硝酸成分、配位于 金屬的成分從膜中脫離。認(rèn)為在該狀態(tài)下通過再次涂布溶液而溶液浸滲于脫離的部分，結(jié) 果，通過重新形成金屬和氧的結(jié)合而形成致密的金屬氧化物半導(dǎo)體膜。并且，關(guān)于氨也認(rèn)為 在轉(zhuǎn)化工序時(shí)容易從膜中脫離。
[0056] [金屬氧化物半導(dǎo)體前體膜的形成工序(工序A)]
[0057] 首先，準(zhǔn)備用于形成金屬氧化物半導(dǎo)體膜的含有硝酸銅的溶液和用于形成金屬氧 化物半導(dǎo)體膜的基板，在基板上涂布含有硝酸銅的溶液，將涂布膜進(jìn)行干燥而形成金屬氧 化物半導(dǎo)體前體膜。
[005引（基板）
[0059] 關(guān)于基板的形狀、結(jié)構(gòu)、大小等并無特別限制，根據(jù)目的能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇?；?板的結(jié)構(gòu)可W為單層結(jié)構(gòu)，也可W是層疊結(jié)構(gòu)。
[0060] 作為構(gòu)成基板的材料并無特別限定，能夠使用由玻璃、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia;錠穩(wěn)定化錯(cuò))等無機(jī)材料、樹脂、樹脂復(fù)合材料等構(gòu)成的基板。其中，從輕量化觀 點(diǎn)、具有曉性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為由樹脂基板或樹脂復(fù)合材料構(gòu)成的基板(樹脂復(fù)合材料基 板)。
[0061] 具體而言，聚對(duì)苯二甲酸下二醇醋、聚對(duì)苯二甲酸乙二醋、聚糞二甲酸乙二醇醋、 聚糞二甲酸下二醇醋、聚苯乙締、聚碳酸醋、聚諷、聚酸諷、聚芳醋、締丙基二甘醇碳酸醋、聚 酷胺、聚酷亞胺、聚酷胺酷亞胺、聚酸酷亞胺、聚苯并挫、聚苯硫酸、聚環(huán)締控、降冰片締樹 月旨、聚=氣氯乙締等氣樹脂、液晶聚合物、丙締酸樹脂、環(huán)氧樹脂、娃酬樹脂、離聚物樹脂、氯 酸醋樹脂、交聯(lián)富馬酸二醋、環(huán)狀聚締控、芳香酸、馬來酷亞胺締控、纖維素、環(huán)硫化合物等 合成樹脂基板。
[0062] 并且，作為包含于無機(jī)材料和樹脂的復(fù)合材料中的無機(jī)材料，可W舉出：氧化娃粒 子、金屬納米粒子、無機(jī)氧化物納米粒子、無機(jī)氮化物納米粒子等無機(jī)粒子;碳纖維、碳納米 管等碳材料;及玻璃鱗片、玻璃纖維、玻璃珠等玻璃材料。
[0063] 并且，可W舉出樹脂和粘±礦物的復(fù)合塑料材料、樹脂和具有云母衍生晶體結(jié)構(gòu) 的粒子的復(fù)合塑料材料、在樹脂與較薄的玻璃之間至少具有1個(gè)接合界面的層疊塑料材料、 通過將無機(jī)層和有機(jī)層交替層疊而至少具有1個(gè)接合界面的具有阻隔性能的復(fù)合材料等。
[0064] 并且，能夠使用將不誘鋼基板或不誘鋼和不同種類金屬進(jìn)行層疊的金屬多層基 板、侶基板或通過表面實(shí)施氧化處理(例如陽極氧化處理)而提高表面絕緣性的帶氧化覆膜 的侶基板等。
[0065] 并且，優(yōu)選樹脂基板或樹脂復(fù)合材料基板的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、耐溶劑性、電絕 緣性、加工性、低通氣性及低吸濕性等優(yōu)異。樹脂基板或樹脂復(fù)合材料基板也可W具備用于 防止水分、氧氣等透過的阻氣層、用于提高基板的平坦性或與下部電極的密合性的底涂層 等。
[0066] 在本發(fā)明中使用的基板的厚度并無特別限制，但優(yōu)選為SOwiiW上且500WHW下。若 基板的厚度為SOwiiW上，則基板本身的平坦性進(jìn)一步提