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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380033284.8 (22)申请日 2013.07.02 2012-151206 2012.07.05 JP C25D 9/04(2006.01) C01G 9/02(2006.01) H01L 21/336(2006.01) H01L 29/786(2006.01) (71)申请人株式会社 尼康 地址日本东京都 (72)发明人中积诚 西康孝 (74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人庞东成 张志楠 (54) 发明名称 氧化锌薄膜的制造方法、薄膜晶体管的制造 方法、氧化锌薄膜、薄膜晶体管和透明氧化物配。
2、线 (57) 摘要 一种氧化锌薄膜的制造方法，其中，将在至少 一部分具有导电性部位的基材浸渍在含有锌离 子、氢氧化物离子和锌配位离子的溶液中，对上述 导电性部位进行交流电流的通电，由此在上述基 材上的包含上述导电性部位的区域形成氧化锌薄 膜。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.12.23 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/068136 2013.07.02 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/007250 JA 2014.01.09 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书。
3、1页 说明书11页 附图9页 (10)申请公布号 CN 104428453 A (43)申请公布日 2015.03.18 CN 104428453 A 1/1页 2 1.一种氧化锌薄膜的制造方法，其特征在于，将在至少一部分具有导电性部位的基材 浸渍在含有锌离子、氢氧化物离子和锌配位离子的溶液中，对上述导电性部位进行交流电 流通电，由此在上述基材上的包含上述导电性部位的区域形成氧化锌薄膜。 2.如权利要求1所述的氧化锌薄膜的制造方法，其特征在于，上述基材具有隔着绝缘 间隙相向配置的至少一对导电性部位，对上述一对导电性部位中的一个导电性部位进行上 述交流电流通电，由此形成氧化锌薄膜以使上述一对导电。
4、性部位间搭桥。 3.如权利要求1或2所述的氧化锌薄膜的制造方法，其中，上述溶液的pH为812。 4.如权利要求13的任一项所述的氧化锌薄膜的制造方法，其中，上述溶液的温度为 150以下。 5.如权利要求14的任一项所述的氧化锌薄膜的制造方法，其中，上述交流电流的频 率为0.1Hz10Hz。 6.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，通过权利要求15的任一项所述的氧化 锌薄膜的制造方法形成氧化锌薄膜，以使在基板上形成的源电极与漏电极之间搭桥。 7.一种氧化锌薄膜，其特征在于，其是通过权利要求15的任一项所述的氧化锌薄膜 的制造方法制造的。 8.一种薄膜晶体管，其特征在于，通过权利要求6所述的薄膜。
5、晶体管的制造方法制造 的氧化锌薄膜形成通道层。 9.一种薄膜晶体管，其特征在于，通过权利要求6所述的薄膜晶体管的制造方法制造 的氧化锌薄膜形成栅极绝缘层。 10.一种透明氧化物配线，其特征在于，该透明氧化物配线由通过权利要求15的任 一项所述的氧化锌薄膜的制造方法制造的氧化锌薄膜形成。 权 利 要 求 书CN 104428453 A 1/11页 3 氧化锌薄膜的制造方法、 薄膜晶体管的制造方法、 氧化锌薄 膜、 薄膜晶体管和透明氧化物配线 【 技术领域 】 0001 本发明涉及氧化锌薄膜的制造方法、薄膜晶体管的制造方法、氧化锌薄膜、薄膜晶 体管和透明氧化物配线。 0002 本申请要求基于201。
6、2年7月5日提交的日本特愿2012-151206号的优先权，将其 内容援用于此。 【 背景技术 】 0003 氧化锌薄膜为兼具可见光透过性与电传导性的材料，因而被用作平板显示屏 (FPD)或薄膜太阳能电池等的透明电极。 0004 氧化锌薄膜一般通过溅射法等真空成膜法进行成膜。在真空成膜法中，需要大规 模的真空装置，因而制造成本增高。 0005 作为更为简便的氧化锌薄膜的成膜方法，已知有溶胶凝胶法、无电解析出法、电解 析出法等基于湿式的成膜方法。这些方法中，作为使用电解析出法的成膜方法，已知有将导 电性基板浸渍在含有锌离子的水溶液中，对该导电性基板施加电压，从而在阴极上形成氧 化锌薄膜的方法(例。
7、如，参见专利文献1)。 0006 【现有技术文献】 0007 【专利文献】 0008 专利文献1：日本特开平10-313127号公报 【 发明内容 】 0009 【发明所要解决的课题】 0010 但是，溶胶凝胶法中的成膜温度高，具有难以在低温下进行氧化锌薄膜的成膜的 问题。并且，在无电解析出法中，具有难以进行同样膜厚、膜质的氧化锌薄膜的成膜的问题。 另一方面，在电解析出法中，尽管能够使结晶性高的薄膜再现性良好地在电极上进行选择 性生长，但具有薄膜不会在不具有导电性的绝缘层上析出的问题。 0011 因此，在薄膜晶体管的源极漏极间之类的电极间的绝缘层上，难以在电极间搭桥 来进行氧化锌薄膜的成膜，所。
8、得到的氧化锌薄膜难以在薄膜晶体管的通道层或配线中加以 利用。 0012 本发明的方式的目的在于提供氧化锌薄膜的制造方法，该制造方法尽管是作为非 真空且低温、湿式成膜方法的电解析出法，仍能够制造出可用于薄膜晶体管的通道层或配 线的氧化锌薄膜；以及提供薄膜晶体管的制造方法、氧化锌薄膜、薄膜晶体管和透明氧化物 配线。 0013 【解决课题的手段】 0014 根据本发明的第1方式，提供一种氧化锌薄膜的制造方法，在该方法中，将在至少 一部分具有导电性部位的基材浸渍在含有锌离子、氢氧化物离子和锌配位离子的溶液中， 说 明 书CN 104428453 A 2/11页 4 对上述导电性部位进行交流电流的通电，。
9、由此在上述基材上的包含上述导电性部位的区域 形成氧化锌薄膜。 0015 根据本发明的第2方式，提供一种氧化锌薄膜的制造方法，其中，上述基材具有隔 着绝缘间隙相向配置的至少一对导电性部位，将上述交流电流对上述一对导电性部位中的 一个导电性部位进行通电，由此形成氧化锌薄膜以使上述一对导电性部位间搭桥。 0016 根据本发明的第3方式，提供一种氧化锌薄膜的制造方法，其中，上述溶液的pH为 812。 0017 根据本发明的第4方式，提供一种氧化锌薄膜的制造方法，其中，上述溶液的温度 为150以下。 0018 根据本发明的第5方式，提供一种氧化锌薄膜的制造方法，其中，上述交流电流的 频率为0.1Hz10。
10、Hz。 0019 根据本发明的第6方式，提供一种薄膜晶体管的制造方法，其中，通过本发明第 15方式的氧化锌薄膜的制造方法形成氧化锌薄膜，以使在基板上形成的源电极与漏电 极之间搭桥。 0020 根据本发明的第7方式，提供一种氧化锌薄膜，其是通过本发明第15方式的氧 化锌薄膜的制造方法制造的。 0021 根据本发明的第8方式，提供了一种薄膜晶体管，其中，通过本发明第6方式的薄 膜晶体管的制造方法制造的氧化锌薄膜形成通道层。 0022 根据本发明的第9方式，提供了一种薄膜晶体管，其中，通过本发明第6方式的薄 膜晶体管的制造方法制造的氧化锌薄膜形成栅极绝缘层。 0023 根据本发明的第10方式，提供了。
11、一种透明氧化物配线，其由通过本发明第15 方式的氧化锌薄膜的制造方法制造的氧化锌薄膜形成。 0024 【发明的效果】 0025 根据本发明方式的氧化锌薄膜的制造方法，尽管其是作为非真空且低温、湿式成 膜方法的电解析出法，仍能够制造出可用于薄膜晶体管的通道层或配线的氧化锌薄膜。 【 附图说明 】 0026 图1是示出氧化锌薄膜的制造方法的流程图。 0027 图2A是示出氧化锌薄膜的制造方法的一例的流程图。 0028 图2B是示出氧化锌薄膜的制造方法的一例的流程图。 0029 图2C是示出氧化锌薄膜的制造方法的一例的流程图。 0030 图3为实施例1中制作的薄膜的SEM像。 0031 图4为示出实。
12、施例1中制作的薄膜利用EDX得到的组成分析测定结果的图。 0032 图5为示出实施例1中制作的薄膜的TFT特性测定结果的曲线图。 0033 图6为实施例4中制作的薄膜的SEM像。 0034 图7为示出实施例4中制作的薄膜利用EDX得到的组成分析测定结果的图。 0035 图8为示出实施例4中制作的薄膜的各种特性测定结果的图。 0036 图9为实施例5中制作的PET基板上的TFT用配线结构。 0037 图10为示出实施例5中制作的PET基板上TFT的电流电压特性测定结果的曲 说 明 书CN 104428453 A 3/11页 5 线图。 【 具体实施方式 】 0038 下面参照附图对本实施方式的氧。
13、化锌薄膜的制造方法、氧化锌薄膜、薄膜晶体管 和透明氧化物配线进行说明。 0039 需要说明的是，在下面的全部附图中，为了容易观察附图，各构成要件的尺寸、比 例等适当不同。 0040 此外，本实施方式是为了更良好地理解发明宗旨而进行的具体说明，只要没有特 别指定，并不对本发明进行限定。 0041 氧化锌薄膜的制造方法 0042 本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法为下述方法：将在至少一部分具有导电性部 位的基材浸渍在含有锌离子、氢氧化物离子和锌配位离子的溶液中，对上述导电性部位进 行交流电流的通电，由此在上述基材上的包含上述导电性部位的区域形成氧化锌薄膜。 0043 图1和2A2C为示出本实施方式的。
14、氧化锌薄膜的制造方法的说明图。图1为示 出氧化锌薄膜的制造方法的流程图。图2A2C为示出氧化锌薄膜的制造方法的一例的流 程图。 0044 首先，如图1所示，将溶解有锌盐的溶液(锌盐溶液)与碱性溶液混合，在室温下 搅拌后静置。 0045 作为锌盐溶液和碱性溶液的溶剂，只要可溶解各溶质即可，没有特别限定。作为锌 盐溶液和碱性溶液的溶剂，可以使用水。例如，可以将以水为溶剂进行制备的锌盐溶液与碱 性水溶液进行混合。在本实施方式中，使用水作为溶剂。 0046 需要说明的是，作为水以外的溶剂，只要能够溶解溶质即可，没有特别限定，也可 使用醇等。 0047 作为锌盐溶液的溶质锌盐，使用溶解在溶剂(水)中而生。
15、成锌离子(Zn 2+ )的 物质。例如可使用硝酸锌、氯化锌、乙酸锌、柠檬酸锌、硫酸锌等。 0048 作为碱性溶液的溶质，使用溶解在溶剂(水)中而生成氢氧化物离子(OH - )的物 质。例如可使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨等。 0049 通过上述操作，溶解在溶液中的锌离子(Zn 2+ )与氢氧化物离子(OH - )结合而生成 氢氧化锌(Zn(OH) 2 )，产生胶体状的白色沉淀。 0050 进而，通过使溶液的pH为8以上，氢氧化锌白色沉淀与氢氧化物离子结合而生成 四羟基合锌(II)酸根离子(Zn(OH) 4 2- )，溶解在溶液中。 0051 接下来，使用离心分离机对溶液中残存的氢氧化锌白。
16、色沉淀进行分离，采取上清 (步骤S1)。 0052 这样得到的溶液为“含有四羟基合锌(II)酸根离子的碱性溶液”。需要说明的是， “含有四羟基合锌(II)酸根离子的碱性溶液”中，除了四羟基合锌(II)酸根离子以外，还含 有锌离子、氢氧化物离子。 0053 在下面的说明中，有时将“含有四羟基合锌(II)酸根离子的碱性溶液”称为“溶液 S”。 0054 溶液S的pH可以为812、优选为910。 说 明 书CN 104428453 A 4/11页 6 0055 溶液S的pH小于8时，氢氧化物离子的浓度过低，在溶液S中未能稳定形成四羟 基合锌(II)酸根离子，可能无法通过对后述溶液S进行交流电流的通电。
17、而形成由氧化锌构 成的薄膜。另一方面，溶液S的pH超过12时，氢氧化物离子的浓度过高，所生成的氧化锌 薄膜会发生溶出。 0056 为了将溶液S的pH调整为上述范围内，对于碱性溶液相对于锌盐溶液的添加量进 行调整。或者也可添加锌盐溶液、硝酸、盐酸之类的酸性溶液进行调整。 0057 接下来，如图2A所示，隔着规定的间隔将一对基材20,30浸渍在容器10内的溶液 S中，由交流电源40对于在基材20,30的表面分别形成的导电性部位间进行交流电流的通 电，由此在基材表面的包含导电性部位的区域形成氧化锌薄膜(步骤S2)。 0058 需要说明的是，基材20,30为在至少表面的一部分设置了具有导电性的部位的部。
18、 件，也可以整体由金属等导电体构成。此外，还可以为在玻璃基板或表面形成了绝缘层的半 导体基板等上通过镀覆等而形成了特定图案的导电膜的基材。 0059 通过在溶液中流通交流电流，设于基材20,30的导电性部位根据电流流动方向的 不同作为阳极或阴极发挥功能。 0060 在图2A中示例出了将成为一对的相同形态的基材20,30浸渍在溶液中的情况，基 材的数目并不限定于此，也可以使用二对以上的基材。并且，也可以不使用一方的基材而使 用金电极、铂电极等仅作为电解时的反电极发挥功能的由导电性部件形成的电极。 0061 此外，也可以使用磁力搅拌或搅拌桨，一边对溶液S进行搅拌，一边在基材20,30 的导电性部位。
19、间进行交流电流的通电。 0062 此时认为在阳极发生下述化学反应式(1)(3)所表示的化学反应。 0063 Zn(OH) 4 2- Zn(OH) 2 +2OH - (1) 0064 2OH - 1/2O 2 +H 2 O+2e - (2) 0065 Zn(OH) 2 ZnO+H 2 O(3) 0066 另外认为在阴极发生例如下述化学反应式(4)(6)所表示的化学反应。 0067 NO 3 - +H 2 O+2e - NO 2 - +2OH - (4) 0068 Zn 2+ +2OH - Zn(OH) 2 (5) 0069 Zn(OH) 2 ZnO+H 2 O(6) 0070 由此，通过对浸渍在。
20、溶液S中的基材20,30间进行交流电流的通电，在基材20与 基材30中，在表面的导电性部位分别交替发生阳极反应(上述的化学反应式(1)(3)所 表示的化学反应)和阴极反应(上述的化学反应式(4)(6)所表示的化学反应)，在包括 导电性部位的区域形成氧化锌薄膜。 0071 利用本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法，在基材上的导电性部位为隔着绝缘间 隙相向配置的一对导电性部位的情况下，若仅对该一对导电性部位中的一个导电性部位施 加交流电流进行交流电解，则形成氧化锌薄膜以使一个导电性部位与另一个导电性部位之 间搭桥。此时，无需对另一个导电性部位的电位进行特别控制，只要为悬浮电位即可。 0072 换言之，。
21、在施加了交流电流的导电性部位同隔着绝缘间隙与其相向的悬浮电位的 导电性部位之间进行搭桥来填埋绝缘间隙进行氧化锌薄膜的生长。这样的现象的发生机理 尚不明确，但据推测，交流电流使得阳极反应与阴极反应交替发生为其某些原因。 0073 本发明人经过长期的实验研究，结果发现了该现象。基于该技术思想，提供了即使 说 明 书CN 104428453 A 5/11页 7 在包括绝缘部分的区域也能够通过电解析出形成氧化锌薄膜的新型半导体制造工艺。 0074 利用本实施方式的使用交流电流的氧化锌薄膜形成(下文中有时称为“交流电 解”)方法，使得基板上隔着间隔形成的一对电极间进行搭桥，能够形成纯度高、具有足够大 的。
22、迁移率的氧化锌薄膜。 0075 从而，若在基板上预先形成源电极和漏电极，对它们中的至少一者施加交流电流 进行交流电解，则能够在源电极与漏电极之间形成氧化锌半导体层。进一步利用适当的手 段配置栅电极，从而可制造薄膜晶体管。 0076 与此相对，在公知的直流电解中，仅在阴极侧的正上方形成氧化锌薄膜。换言之， 在电极间无法形成氧化锌薄膜，因而得不到薄膜晶体管的结构。 0077 溶液S的温度可以为150以下，优选为2080。 0078 溶液S的温度超过150时，由四羟基合锌(II)酸根离子析出颗粒状的氧化锌结 晶而混入到溶液S内。并且，由于氧化锌颗粒析出的化学反应，溶液S的pH降低，因而难以 进行溶液。
23、S的管理。 0079 需要说明的是，为了对溶液S的温度进行调节，例如可使用将容纳有溶液S的容器 10设置在加热板等加热器上的方法、将容纳有溶液S的容器10浸渍在硅油加热器中的方法 等。 0080 在浸渍在溶液S中的基材20,30间进行通电的电流(电解电流)的成膜面处的电 流密度可以为0.1mA/cm 2 3mA/cm 2 、优选为0.5mA/cm 2 1.5mA/cm 2 。此处，交流电流的电 流密度为峰值。 0081 析出氧化锌的导电性部位(电极)的表面的电流密度小于0.1mA/cm 2 时，不会发 生所期望的电化学反应，无法形成氧化锌薄膜。 0082 另一方面，电流密度超过3mA/cm 2。
24、 时，锌析出占优势，难以发生氧化锌薄膜的析出。 据认为，这是由于，在电流密度大的情况下，阴极处的反应过度进行，Zn 2+ +2e - Zn这样的 通常在锌镀覆中所见的锌薄膜的析出成为优势，抑制了氧化锌薄膜的析出。 0083 需要说明的是，为了将电流密度调整在上述范围内，可以对电极间所施加的电压 以及电极间的距离进行调整。 0084 在电极间通电的交流电流的频率可以为0.1Hz10Hz、优选为0.3Hz3Hz。 0085 在电极间通电的交流电流的频率小于0.1Hz时，阳极与阴极的切换过慢，因而阴 极产生的锌析出成为优势，氧化反应追不上，无法形成氧化锌薄膜。另一方面，在电极间通 电的交流电流的频率。
25、超过10Hz时，阳极与阴极的切换过快，因而在发生反应之前得不到充 分的时间，不会发生所期望的化学反应，无法形成氧化锌薄膜。 0086 在本实施方式中，如图2B所示，基材20,30的任意一者或两者可以为由基板51、设 于基板51的一面51a的绝缘膜52、设于绝缘膜52的一面52a的源电极60和漏电极70构 成的基材50。源电极60与漏电极70隔着特定间隔d进行设置，彼此电气绝缘。 0087 此处，源电极和漏电极是指以如下状态形成的电极：通过在两电极间形成作为通 道层的半导体层，进一步适当地配置栅电极，由此作为薄膜晶体管的源电极和漏电极发挥 功能。 0088 此外，基材50按照将漏电极70与基板5。
26、1从基材50的厚度方向夹入的方式被导 电夹80所固定(保持)。导电夹80由不锈钢等耐腐蚀性优异的金属构成。 说 明 书CN 104428453 A 6/11页 8 0089 图2C为从形成了源电极60和漏电极70的表面侧对图2B所示的基材50进行观 察的图。在本实施方式中，源电极60和漏电极70分别具有表面侧观察为凸状的平面形状。 换言之，源电极60具有矩形的凸部60a。漏电极70具有矩形的凸部70a。源电极60和漏 电极70按照源电极60的凸部60a与漏电极70的凸部70a彼此相向的方式进行配置。 0090 在该电极配置的薄膜晶体管结构中，源电极宽度由源电极60的凸部60a的宽度W 来规定。。
27、同样地，漏电极宽度由漏电极70的凸部70a的宽度W来规定。换言之，在图2C所 示结构的薄膜晶体管中，源电极的电极宽度和漏电极的电极宽度为W。 0091 如图2C所示，基材50的位置被调整为漏电极70的凸部70a一端位于距离液面Sa 的深度D。在本实施方式中，漏电极70的凸部70a的一部分被浸渍在溶液S中。 0092 基板51与绝缘膜52的厚度没有特别限定，根据所要求的规格等进行适宜调整。 0093 作为基板51没有特别限定，例如可使用玻璃基板、树脂膜、硅基板等。 0094 作为绝缘膜52没有特别限定，可以使用由二氧化硅(SiO 2 )或氧化铝(Al 2 O 3 )形成 的膜等。基板51由绝缘体。
28、形成的情况下，可以不在基板51上设置绝缘膜52，而在基板51 上直接形成源电极60和/或漏电极70。 0095 源电极60可以由在绝缘膜52上依序层积的由铬(Cr)形成的第一层61与由金 (Au)形成的第二层62来构成。第一层61与第二层62的厚度没有特别限定，根据所要求的 规格等进行适宜调整。 0096 漏电极70可以由在绝缘膜52上依序层积的由铬(Cr)形成的第一层71与由金 (Au)形成的第二层72来构成。第一层71与第二层72的厚度没有特别限定，根据所要求的 规格等进行适宜调整。 0097 源电极60与漏电极70的间隔d没有特别限定，根据所要求的规格等适宜调整，例 如为1m1000m。。
29、需要说明的是，绝缘膜52在源电极60与漏电极70的间隙63露出， 间隙63成为非导电部位(绝缘间隙)。 0098 在使用这样的基材20,30的情况下，溶液S的液面Sa位于比源电极60和漏电极 70的间隙63更靠上的位置。 0099 此处，在对浸渍于溶液S中的基材50的漏电极70进行交流电流的通电时，在漏电 极70的包括与溶液S相接的部分的区域形成氧化锌薄膜(覆膜)。更详细地说，除了漏电 极70以外，在源电极60与漏电极70的间隙63处开口的绝缘膜52上也形成了氧化锌薄膜， 氧化锌薄膜生长以使源电极60和漏电极70搭桥。并且，在未与交流电源连接的源电极60 上也形成了氧化锌薄膜。 0100 在上。
30、述的实施方式中，源电极60完全浸渍在溶液S中，使漏电极70的一部分与溶 液S接触来进行电解析出，也可以为调换源电极60与漏电极70的配置。并且，源电极60 和漏电极70这两者还可以完全浸渍在溶液S中。 0101 接下来，利用调整为特定温度的纯水对所得到的氧化锌薄膜进行清洗，除去氧化 锌薄膜中含有的杂质(步骤S3)。 0102 纯水的温度没有特别限定，例如为70左右。 0103 接下来，使氧化锌薄膜完全干燥来得到氧化锌薄膜(步骤S4)。 0104 需要说明的是，利用本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法，采用电解析出法不仅 可在源电极60与漏电极70之间、而且在源电极60上及漏电极70上也可形成氧化锌。
31、薄膜。 说 明 书CN 104428453 A 7/11页 9 0105 需要说明的是，源电极60上是指源电极60的与同绝缘膜52相接的面相反侧的 面、或源电极60的侧面。漏电极70上是指漏电极70的与同绝缘膜52相接的面相反侧的 面、或漏电极70的侧面。 0106 利用本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法，可以采用非真空且低温的湿式成膜方 法来制造纯度高、具有足够大的迁移率的氧化锌薄膜。 0107 此外，利用本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法，可通过电解析出法形成氧化锌 薄膜以使源电极与漏电极之间搭桥。即，利用本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法，可简便 地且选择性地在金属电极间形成氧化锌薄膜。 01。
32、08 此外，利用本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法，通过电解析出法不仅可在源电 极与漏电极之间、而且在非导电性的栅极绝缘膜上也可形成氧化锌薄膜。由此，在源电极与 漏电极之间搭桥来形成的氧化锌薄膜作为薄膜晶体管(TFT)的通道层发挥功能。 0109 氧化锌薄膜 0110 本实施方式的氧化锌薄膜通过上述本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法进行制 造。 0111 本实施方式的氧化锌薄膜的纯度高，具有足够大大的迁移率。此外，在本实施方式 的氧化锌薄膜按照将源电极与漏电极之间搭桥的方式来形成的情况下，其可作为薄膜晶体 管(TFT)的通道层发挥功能。 0112 薄膜晶体管 0113 本实施方式的薄膜晶体管是在由。
33、石英玻璃等各种玻璃或树脂膜等构成的基板或 硅基板上形成通道层、栅极绝缘层、保护绝缘层、电极层等而成的，通道层或栅极绝缘层由 通过上述本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法制造的氧化锌薄膜形成。 0114 本实施方式的薄膜晶体管的种类没有特别限定，可以为交错型、反交错型、共面 型、反共面型的任一种。 0115 特别是具有由通过上述本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法制造的氧化锌薄膜 形成的通道层的薄膜晶体管具有足够大的迁移率。 0116 透明氧化物配线 0117 本实施方式的透明氧化物配线由通过上述本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法 制造的氧化锌薄膜形成。 0118 本实施方式的透明氧化物配线是通过上述本实。
34、施方式的氧化锌薄膜的制造方法 在由石英玻璃等各种玻璃或树脂膜等形成的绝缘性基板上形成的。此处，作为绝缘性基板， 也包括在金属等制造的导电性基板上形成绝缘层而成的基板。 0119 需要说明的是，透明氧化物配线的形状没有特别限定，可以通过对电极的形状或 间隔进行调整、或者根据需要实施遮蔽()，从而形成为任意的形状。 0120 由通过上述本实施方式的氧化锌薄膜的制造方法制造的氧化锌薄膜形成的透明 氧化物配线的纯度高、杂质含量少，因而电阻低、导电性优异。 0121 【实施例】 0122 下面通过实施例及比较例进一步具体说明本发明，但本发明并不限于下述实施 例。 0123 实施例及比较例中的物性测定方法。
35、如下。 说 明 书CN 104428453 A 8/11页 10 0124 (表面形状) 0125 使用扫描型电子显微镜(SEM)对所得到的氧化锌薄膜的表面形状进行观察。 0126 (膜组成) 0127 使用能量分散型X射线分析(Energy Dispersive X-ray Spectrometry：EDX)来 求得。 0128 (TFT特性) 0129 改变栅极电压，在2电极间(源极-漏极)对于2电极间形成的氧化锌薄膜进行 电流-电压测定。将具有200V的电压发生功能的DIGITAL ELECTROMETER(ADCMT8252) 与器件的源电极和漏电极连接，对源电极-漏电极间电流(I S。
36、D )进行测量。 0130 同时将VOLTAGE CURRENT SOURCE(ADVANTEST R6161)与栅电极和源电极部分连 接，从而在源电极-漏电极间施加所期望的栅极电压。 0131 各测定装置藉由GPIB接口与个人电脑相连，利用Lab VIEW制作的程序进行各种 参数的设定、数据的读取。 0132 需要说明的是，在下述的实施例以及比较例中，将n-Si基板本身用作栅电极来测 定TFT特性。 0133 实施例1 0134 在0.01mol的硝酸锌六水合物中加入13mol/L的氨水10mL，制备硝酸锌六水合物 与氨的混合水溶液。此时，温度为20、pH显示为11左右。 0135 另外准备。
37、薄膜成膜用的电极。 0136 作为基板，使用通过热处理在一面形成了厚度150nm的由二氧化硅(SiO 2 )形成的 绝缘膜的n-Si晶片。 0137 在该绝缘膜上，通过溅射法隔着间隔形成矩形的源电极和漏电极并使矩形的一边 相向，来制作薄膜成膜用的基材，该矩形的源电极和漏电极是厚度5nm的由铬形成的层和 厚度100nm的由金形成的层层积而成的。需要说明的是，源电极与漏电极的间隔为50m， 源电极与漏电极呈完全对称的形状。 0138 接下来，在20下，将一对上述基材隔着特定间隔浸渍在收纳于容器中的混合水 溶液中。此时，按照混合水溶液的液面比源电极和漏电极的间隙更靠上的方式，如图2B所 示使漏电极侧。
38、处于上侧将一对基材浸渍在混合水溶液中。对基材的高度进行调整以使漏电 极与混合水溶液的接触面积为1cm 2 。 0139 在该状态下，在一对基材的漏电极间施加5V的正弦波交流电压(峰值)。此时， 对漏电极间的间隔(距离)进行调整以使漏电极与混合水溶液相接的面处的电流密度为 1mA/cm 2 。此时，漏电极间的间隔(距离)为约1cm。并且，在一对基材的漏电极间进行通电 的交流电流的频率为1Hz。 0140 设在基材的漏电极间施加交流电压的时间为成膜时间时，在成膜时间为60分钟 时形成了厚度50nm的薄膜。该薄膜在源电极与漏电极之间以及源电极上和漏电极上形成。 0141 接着利用70左右的纯水对所得。
39、到的薄膜进行清洗，除去薄膜所含有的杂质。 0142 接下来将薄膜完全干燥。 0143 利用扫描型电子显微镜(SEM)对所得到的薄膜进行观察。图3为所制作的薄膜的 2000倍SEM像。如图3所示，可知所得到的薄膜为同样的。 说 明 书CN 104428453 A 10 9/11页 11 0144 另外，对于在源电极与漏电极之间形成的薄膜上的点，利用EDX进行点组成分析， 结果如图4所示，作为属于基板材料的硅(Si)以外的元素仅检测到了氧(O)和锌(Zn)。另 外，通过X射线衍射(XRD)检出了ZnO的衍射峰，可知形成了氧化锌薄膜。从而，在被一对 金属电极夹在中间的绝缘体(SiO 2 膜)上通过电。
40、解析出形成了氧化锌薄膜。 0145 另外，图5中示出了对于在源电极与漏电极之间形成的氧化锌薄膜进行TFT特性 测定的测定结果。 0146 由图5的结果可知，在栅极电压为40V的情况下，漏极电流为3A；与此相对，在 栅极电压为0V的情况下，得到了10000分之1左右的漏极电流，所估算的迁移率为0.13cm 2 / Vs、on/off比为10 4 。即，可知氧化锌薄膜作为薄膜晶体管的通道层发挥功能。 0147 此外，作为经室温下的湿式工艺制作的薄膜，该迁移率为非常高的值。 0148 需要说明的是，on/off比为调制栅极电压时的漏极电流的最大值与最小值之比。 0149 实施例2 0150 除了使在。
41、漏电极间通电的交流电流的频率为2.5Hz以外，与实施例1同样地在源 电极与漏电极之间形成厚度50nm的薄膜。 0151 对于所得到的薄膜进行TFT特性测定。结果列于表1。 0152 由表1的结果确认到了on/off比为10 2 左右的动作。 0153 实施例3 0154 除了使在漏电极间通电的交流电流的频率为0.5Hz以外，与实施例1同样地在源 电极与漏电极之间形成厚度50nm的薄膜。 0155 对于所得到的薄膜进行TFT特性测定。结果列于表1。 0156 由表1的结果确认到了on/off比为10 2 左右的动作。 0157 比较例1 0158 除了在漏电极间施加5V的直流电压以外，与实施例1。
42、同样地尝试在电极间进行薄 膜的形成。 0159 但是，在源电极与漏电极之间未形成薄膜。 0160 比较例2 0161 除了使在漏电极间通电的交流电流的频率为5Hz以外，与实施例1同样地在源电 极与漏电极之间形成厚度50nm的薄膜。 0162 对于所得到的薄膜进行TFT特性测定。结果列于表1。 0163 由表1的结果未能确认到作为TFT的动作。 0164 比较例3 0165 使在漏电极间通电的交流电流的电流密度为5mA/cm 2 、使交流电流的频率为1Hz， 除此以外，与实施例1同样地在源电极与漏电极之间形成厚度50nm的薄膜。 0166 对于所得到的薄膜进行TFT特性测定。结果列于表1。 01。
43、67 由表1的结果未能确认到作为TFT的动作。在电极上进行观测，观察到形成了来 自锌的析出的银色薄膜，可认为氧化未追上锌的析出。 0168 【表1】 0169 说 明 书CN 104428453 A 11 10/11页 12 0170 实施例4 0171 在实施例1中，混合水溶液的pH为11；而在本实施例中，改变混合水溶液的pH进 行电解析出。混合水溶液的pH以外的条件与实施例1相同。在本实施例中，通过调整10mol/ L浓度的氨水的滴加量将混合水溶液的pH调整为8.8、9.0、9.3、9.5。另外，在本实施例中， 设源电极与漏电极的间隔为35m。 0172 图6为在各pH下在源电极与漏电极之。
44、间形成的薄膜的SEM像。在SEM像的两端所 见的三角形的区域分别为源电极与漏电极的一部分。如图6(a)、6(b)所示，确认到在pH8.8 和pH9.0时有微粒的析出。另一方面，如图6(c)、6(d)所示，在pH9.3、pH9.5时确认到薄膜 的生长。即，可知随着pH的增加，薄膜的形成模式由微粒析出转变为薄膜生长。 0173 在pH为9.5的情况下，对于在源电极与漏电极之间形成的薄膜上的一点，通过EDX 进行点组成分析。其结果，如图7所示，作为属于基板材料的硅(Si)以外的元素仅检测到 了氧(O)和锌(Zn)。另外，通过XRD检出了氧化锌(ZnO)的衍射峰。由EDX和XRD的结果 可知形成了氧化。
45、锌的薄膜。 0174 图8示出了在上述4种pH下所得到的氧化锌的状态、膜厚以及电学特性。在pH 为9.5的情况下，得到了最高的迁移率和最大的on/off比。 0175 实施例5 0176 在上述的实施例和比较例中，作为基板使用了Si晶片。在实施例5中，作为基板 使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板(株)东洋纺制造)，在PET基板上进行薄膜晶体 管的制作。 0177 图9示出了PET基板上的TFT用配线结构，其为氧化锌析出前的元件结构。图9 的元件结构按下述工序制作。 0178 首先，在PET基板150上通过无电解镀覆制作膜厚为50nm的由NiP/Au形成的栅 电极180。 0179 接着形成。
46、膜厚1m的由聚乙烯酚(PVP)和环氧树脂形成的栅极绝缘膜190。PVP 和环氧树脂使用市售品，在其中加入光聚合引发剂和溶剂，得到用于形成栅极绝缘膜190 的涂布液。 0180 使用该涂布液通过旋涂(1000rpm、30秒)进行旋涂膜的成膜，在105下进行30 分钟的预烘焙。其后进行30秒的UV(紫外线)曝光，接着在120进行30分钟的退火，形 成由PVP形成的栅极绝缘膜190。 0181 接着，分别通过无电解镀覆制作膜厚为50nm的由NiP/Au形成的源电极160和漏 电极170。 0182 通过进行上述的处理，得到了图9所示的元件结构。 说 明 书CN 104428453 A 12 11/1。
47、1页 13 0183 对于上述的元件结构，为了形成TFT的通道层，进行氧化锌薄膜的电解析出。混合 水溶液的pH设定成在实施例4中得到了最高性能TFT的9.5。混合水溶液的pH以外的条 件与实施例1相同。 0184 图10为所得到的PET基板上TFT的电流电压特性。与实施例4的n-Si晶片上 的情况同样地得到了作为晶体管的动作特性。该TFT元件的迁移率为0.3cm 2 /Vs、on/off 比为10 3 。 0185 【符号的说明】 0186 20,30基材、40交流电源、50基材、51基板、60源 电极、70漏电极、80导电夹。 说 明 书CN 104428453 A 13 1/9页 14 图。
48、1 说 明 书 附 图CN 104428453 A 14 2/9页 15 图2A 说 明 书 附 图CN 104428453 A 15 3/9页 16 图2B 说 明 书 附 图CN 104428453 A 16 4/9页 17 图2C 说 明 书 附 图CN 104428453 A 17 5/9页 18 图3 说 明 书 附 图CN 104428453 A 18 6/9页 19 图4 图5 说 明 书 附 图CN 104428453 A 19 7/9页 20 图6 说 明 书 附 图CN 104428453 A 20 8/9页 21 图7 图8 说 明 书 附 图CN 104428453 A 21 9/9页 22 图9 图10 说 明 书 附 图CN 104428453 A 22 。