(57)【要約】【課題】常温で溶液処理方式に金属酸化物を形成する方法及びこれを含むトランジスタ構造体を形成する方法を提供する。【解決手段】本発明は、金属酸化物の形成方法に関する。本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法は、ドーパント化学種を含む金属酸化物前駆体溶液を用意することと、塩基性化学種を含むアルコール系溶液を用意することと、金属酸化物前駆体溶液及びアルコール系溶液を反応させて反応物を形成することと、反応物を精製して金属酸化物を形成することと、を含む。【選択図】図１
2010132545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパント化学種を含む金属酸化物前駆体溶液を用意することと、
塩基性化学種を含むアルコール系溶液を用意することと、
前記金属酸化物前駆体溶液及び前記アルコール系溶液を反応させて反応物を形成することと、
前記反応物を精製して金属酸化物を形成することと、
を含むことを特徴とする金属酸化物の形成方法。
【請求項２】
前記ドーパント化学種は、ガリウムＧａ、インジウムＩｎ、ゲルマニウムＧｅ、錫Ｓｎ、アンチモンＳｂ、燐Ｐ、砒素Ａｓのうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物の形成方法。
【請求項３】
前記ドーパント化学種は、前記金属酸化物前駆体溶液の０．１Ｗｔ％乃至１０Ｗｔ％に調節されることを特徴とする請求項２に記載の金属酸化物の形成方法。
【請求項４】
前記ドーパント化学種は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、ニッケルＮｉ、イリジウムＩｒのうち、少なくとも何れか一つをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の金属酸化物の形成方法。
【請求項５】
前記基板上に金属酸化物半導体層を形成することは、
前記基板を回転させることと、
回転される前記基板上に前記金属酸化物を塗布することと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物の形成方法。
【請求項６】
ドーパント化学種を含む金属酸化物前駆体溶液を用意することと、
塩基性化学種を含むアルコール系溶液を用意することと、
前記金属酸化物前駆体溶液及び前記アルコール系溶液を反応させて反応物を形成することと、
前記反応物を精製して金属酸化物を形成することと、
前記金属酸化物を用いて基板上にトランジスタ構造体のチャネル形成膜に使われる金属酸化物半導体層を形成することと、
を含むことを特徴とするトランジスタ構造体の形成方法。
【請求項７】
前記ドーパント化学種は、ガリウムＧａ、インジウムＩｎ、ゲルマニウムＧｅ、錫Ｓｎ、アンチモンＳｂ、燐Ｐ、砒素Ａｓのうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項６に記載のトランジスタ構造体の形成方法。
【請求項８】
前記ドーパント化学種は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、ニッケルＮｉ、イリジウムＩｒのうち、少なくとも何れか一つをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のトランジスタ構造体の形成方法。
【請求項９】
前記基板上にゲート電極パターンを形成することと、
前記ゲート電極パターンを覆う絶縁膜を形成することと、
前記絶縁膜上にソース及びドレーンを形成することと、
をさらに含み、
前記金属酸化物半導体層を形成することは、前記ソース及びドレーンが形成された前記基板上に前記金属酸化物を供給することを含むことを特徴とする請求項６に記載のトランジスタ構造体の形成方法。
【請求項１０】
前記ソース及びドレーンを形成することは、
前記絶縁膜上にソース及びドレーン膜を形成することと、
前記ソース及びドレーン膜に前記絶縁膜を露出させるトレンチを形成することと、
を含み、前記金属酸化物半導体層を形成することは、
前記トレンチを満たす酸化亜鉛膜を形成することと、
前記酸化亜鉛膜をパターニングすることと、
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のトランジスタ構造体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物及びこれを含むトランジスタ構造体の形成方法に関し、より詳細には、常温で溶液処理方式に金属酸化物を形成する方法及びこれを含むトランジスタ構造体を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に酸化亜鉛ＺｎＯは、薄膜トランジスタ表示装置（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＴＦＴ  ＬＣＤ）、太陽電池（Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌ）、有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｏｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＯＥＬ）、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）、光学装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）、ガスセンサ（Ｇａｓ  Ｓｅｎｓｏｒ）などに使われる金属酸化物の材料に脚光を浴びている。
【０００３】
前記酸化亜鉛の形成方法は、化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）と、有機金属化学堆積法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ‐Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯ‐ＣＶＤ）と、分子ビームエピタキシ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ  Ｍｅｔｈｏｄ）と、プラズマ合成法（Ｐｌａｓｍａ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｍｅｔｈｏｄ）と、スパッタリング堆積法（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）などを含むことができる。しかし、上述した酸化亜鉛の形成方法は、高価の装備を必要とする。また他の酸化亜鉛の形成方法には、コロイドゾル-ゲル製造法がある。前記ゾル-ゲル製造法は、他の酸化亜鉛の形成方法に比べて高価の装備が必要でない。しかし、前記ゾル-ゲル製造法は、前記酸化亜鉛の形成時間が長く、前記酸化亜鉛の収率が低い。又、前記のような方法に形成された酸化亜鉛は、光に対する安定性が低い。
【０００４】
一方、薄膜トランジスタ表示装置のトランジスタ構造体は、チャネル形成膜に使われる半導体層を有する。前記半導体層は、上述した金属酸化物を使用して形成することができる。例えば、前記半導体層は、基板上に酸化亜鉛を含む溶液を供給した後にこれを焼結処理を実行して形成されることができる。前記焼結処理は、光処理、ＵＶ処理、酸化処理及び熱処理のうち、何れか一つを実行して行われることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特許第１０−０７６６７９２号公報
【特許文献２】米国特許公開第２００８−０２８００５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、效率的に金属酸化物を形成することができる金属酸化物の形成方法及びこれを含むトランジスタ構造体の形成方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、高価の装備を使わなくて金属酸化物を形成することができる金属酸化物の形成方法及びこれを含むトランジスタ構造体の形成方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のまた他の目的は、光に対する安定性を向上させた金属酸化物を形成することができる金属酸化物の形成方法及びこれを含むトランジスタ構造体の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法は、ドーパント化学種を含む金属酸化物前駆体溶液を用意することと、塩基性化学種を含むアルコール系溶液を用意することと、前記金属酸化物前駆体溶液及び前記アルコール系溶液を反応させて反応物を形成することと、前記反応物を精製して金属酸化物を形成することと、を含む。
【００１０】
本発明の実施形態によると、前記ドーパント化学種は、ガリウムＧａ、アルミニウムＡｌ、インジウムＩｎ、ゲルマニウムＧｅ、錫Ｓｎ、アンチモンＳｂ、燐Ｐ、砒素Ａｓのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。
【００１１】
本発明の実施形態によると、前記ドーパント化学種は、前記金属酸化物前駆体溶液の１０Ｗｔ％以内でありうる。
【００１２】
本発明の実施形態によると、前記ドーパント化学種は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、ニッケルＮｉ、イリジウムＩｒのうち、少なくとも何れか一つをさらに含むことができる。
【００１３】
本発明の実施形態によるトランジスタ構造体の形成方法は、ドーパント化学種を含む金属酸化物前駆体溶液を用意することと、塩基性化学種を含むアルコール系溶液を用意することと、前記金属酸化物前駆体溶液及び前記アルコール系溶液を反応させて反応物を形成することと、前記反応物を精製して金属酸化物を形成することと、前記金属酸化物を用いて基板上にトランジスタ構造体のチャネル形成膜に使われる金属酸化物半導体層を形成することと、を含む。
【００１４】
本発明の実施形態によると、前記ドーパント化学種は、ガリウムＧａ、アルミニウムＡｌ、インジウムＩｎ、ゲルマニウムＧｅ、錫Ｓｎ、アンチモンＳｂ、燐Ｐ、砒素Ａｓのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。
【００１５】
本発明の実施形態によると、前記ドーパント化学種は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、ニッケルＮｉ、イリジウムＩｒのうち、少なくとも何れか一つをさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の実施形態によると、前記基板上に金属酸化物半導体層を形成することは、前記基板を回転させることと、回転される前記基板上に前記金属酸化物を塗布することと、を含むことができる。
【００１７】
本発明の実施形態によると、前記基板上にゲート電極パターンを形成することと、前記ゲート電極パターンを覆う絶縁膜を形成することと、前記絶縁膜上にソース及びドレーンを形成することと、をさらに含み、前記金属酸化物半導体層を形成することは、前記ソース及びドレーンが形成された前記基板上に前記金属酸化物を供給することを含むことができる。
【００１８】
本発明の実施形態によると、前記ソース及びドレーンを形成することは、前記絶縁膜上にソース及びドレーン膜を形成することと、前記ソース及びドレーン膜に前記絶縁膜を露出させるトレンチを形成することと、を含み、前記金属酸化物半導体層を形成することは、前記トレンチを満たす酸化亜鉛膜を形成することと、前記酸化亜鉛膜をパターニングすることと、を含むことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、溶液処理方式にドーピングされた酸化亜鉛を形成することができる。これによって、本発明は、容易にドーピングされた金属酸化物を形成することができる。
【００２０】
本発明によると、相対的に低温でドーピングされた酸化亜鉛を形成することができる。これによって、本発明は、高温雰囲気を提供する装置が必要ないので、金属酸化物の製造費用を節減することができる。
【００２１】
本発明によると、酸化亜鉛のドーピング濃度を容易に調節することができる。これによって、本発明は、トランジスタ構造体の半導体層に付合されるドーピング濃度を有する酸化亜鉛を効果的に製造することができる。
【００２２】
本発明によると、トランジスタ構造体のチャネル形成膜である半導体層を常温で形成することができる。これによって、本発明は、高温雰囲気を提供する装置が必要ないので、トランジスタ構造体の製造費用を節減することができる。
【００２３】
本発明によると、トランジスタ構造体のチャネル形成膜である半導体層を溶液処理方式に形成することができる。これによって、本発明は、容易に半導体層を形成することができる。
【００２４】
本発明によると、トランジスタ構造体のチャネル形成膜である半導体層を金属酸化物の焼結過程を行わなくて形成することができる。
【００２５】
本発明によると、トランジスタ構造体のチャネル形成膜に使われる半導体層の光に対する安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態によるトランジスタ構造体を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態によるトランジスタ構造体の形成方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法によって形成された酸化亜鉛のゲート電圧Ｖｇ-ドレーン電流Ｉｄの変化を示すグラフである。
【図５】図１に示した半導体層のＳＥＭイメージである。
【図６】図５に示した半導体層の断面を示すイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態による金属酸化物及びこれを含むトランジスタ構造体の形成方法を添付した図面を参照して詳細に説明する。本発明は、ここで説明される実施形態に限定されるものではなく、他の形態に具体化されることができる。ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底で完全になるように、また当業者に本発明の思想が十分に伝えられるようにするために提供されることである。
【００２８】
各々の図面において、基板、層、領域の厚さは、本発明の技術的な特徴を明確に示すために誇張されたことでありうる。“何の対象物は、他の対象物上に位置される”と言及される場合に、前記何の対象物は、前記他の対象物の表面に接触されて配置される場合と前記他の対象物と離隔されて配置される場合の全てを含むことができる。前記何の対象物が前記他の対象物と離隔されて配置される場合には、前記何の対象物と前記他の対象物との間には、また他の対象物がさらに配置されることができる。そして、明細書の全体にかけて同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態によるトランジスタ構造体を示す図である。
【００３０】
図１を参照すると、本発明の実施形態によるトランジスタ構造体１００は、ボトムゲート構造を有することができる。例えば、本発明の実施形態によるトランジスタ構造体１００は、基板１１０上に配置されたゲート電極１２０と、絶縁膜１３０と、ソース及びドレーン１４０と、半導体層１５０と、を含むことができる。
【００３１】
前記基板１１０は、前記トランジスタ構造体１００を形成するためのベースであることができる。前記基板１１０は、半導体基板、透明基板、プラスチック基板のうち、何れか一つであることができる。一例として、前記基板１１０は、表示素子製造用ガラス基板又はプラスチック基板を含むことができる。
【００３２】
前記ゲート電極１２０は、前記絶縁膜１３０内に配置されることができる。前記ゲート電極１２０は、導電性物質に形成されることができる。一例として、前記ゲート電極１２０は、有機物半導体と、高分子半導体物質と、を含むことができる。他の例として、前記ゲート電極１２０は、金属物質を含むことができる。例えば、前記ゲート電極１２０は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、モリブデンＭｏ、タングステンＷ、クロムＣｒ、白金Ｐｔのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。
【００３３】
前記ソース及びドレーン１４０は、前記絶縁膜１３０上に配置されることができる。前記ソース及びドレーン１４０は、ソース電極１４２と、ドレーン電極１４４と、を含むことができる。前記ソース電極１４２と前記ドレーン電極１４４は、互いに離隔されて配置されることができる。例えば、前記ソース及びドレーン１４０は、前記ソース電極１４２及び前記ドレーン電極１４４を定義するように前記絶縁膜１３０を露出させるトレンチ１４１を有することができる。前記ソース及びドレーン１４０は、同一の導電性物質に形成されることができる。一例として、前記ソース及びドレーン１４０は、金属物質に形成されることができる。より具体的に、前記導電性物質は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、モリブデンＭｏ、タングステンＷ、クロムＣｒ、白金Ｐｔのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。
【００３４】
前記半導体層１５０は、前記絶縁膜１３０と、ソース及びドレーン１４０上に配置されることができる。一例として、前記半導体層１５０は、前記トレンチ１４１を満たしながら、前記ソース電極１４２と、ドレーン電極１４４上に配置されることができる。一方、前記半導体層１５０は、金属酸化物を含むことができる。一例として、前記半導体層１５０は、酸化亜鉛ＺｎＯを含む物質に形成されることができる。即ち、前記半導体層１５０は、酸化亜鉛薄膜であることができる。前記半導体層１５０は、溶液処理方法によって製造されたガリウムドーピングされた酸化亜鉛ナノ粒子を利用して形成されたことであることができる。
【００３５】
続いて、本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法を詳細に説明する。前記金属酸化物の形成方法は、上述したトランジスタ構造体１００の半導体層１５０を形成するためのガリウムドーピングされた酸化亜鉛ナノ粒子を形成するためのことである。
【００３６】
図２は、本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法を示すフローチャートである。図２を参照すると、金属酸化物前駆体溶液を用意することができる（ステップ１１０）。前記金属酸化物前駆体溶液を用意することは、金属酸化物前駆体と溶媒を混合することを含むことができる。前記金属酸化物前駆体には、金属アセテート、金属アルコキシド、金属硝酸塩、金属ハライド、これらの水化物及びこれらの配合物などが使われることができる。前記金属酸化物前駆体は、ドーパント化学種を含むことができる。前記ドーパント化学種は、金属酸化物粒子の電気的及び光学的な特性を調節するために使われることができる。前記ドーパント化学種は、ＩＩＡ族金属、ＩＩＩＡ族金属、ＩＶＡ族金属、ＶＡ族金属、遷移金属、ランタニド金属、アクチニド金属及びこれらの配合物に形成されたグループのうち、少なくとも何れか一つの金属物質を含むことができる。例えば、前記ドーパント化学種は、ガリウムＧａ、インジウムＩｎ、ゲルマニウムＧｅ、錫Ｓｎ、アンチモンＳｂ、燐Ｐ、砒素Ａｓのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。又は、前記ドーパント化学種は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、ニッケルＮｉ、イリジウムＩｒのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。このようなドーパント化学種は、反応混合物の全体重量に対して０．１Ｗｔ％乃至１０．０Ｗｔ％の量に添加されることができる。前記溶媒には、アルコールが使われることができる。前記アルコールには、メタノール、エタノール、ｎ-プロパノール、イソプロパノール及びこれらの混合物などが使われることができる。一例として、前記ドーパント化学種には、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、ニッケルＮｉ、イリジウムＩｒ及びこれらの化合物などが使われることができる。
【００３７】
一例として、前記金属酸化物前駆体溶液を用意することは、酸化亜鉛アセテート（Ｚｉｎｃ  ａｃｅｔａｔｅ:[Ｚｎ（Ｃ2Ｈ3Ｏ2）2]）４．４３ｇと、ガリウム窒化水化物（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｎｉｔｒａｔｅ  Ｈｙｄｒａｔｅ）０．０８ｇをメタノール（ＣＨ3ＯＨ）３７．５ｇに溶解させることを含むことができる。
【００３８】
塩基性化学種とアルコールを反応させて、アルコール系溶液を用意することができる（ステップ１２０）。前記塩基性化学種には、水酸化リチウムＬｉＯＨ、水酸化ナトリウムＮａＯＨ、水酸化カリウムＫＯＨ、水酸化アンモニウムＮＨ4ＯＨ、これらの水化物及びこれらの配合物などが使われることができる。前記アルコールには、メタノール、エタノール、ｎ-プロパノール、イソプロパノール及びこれらの混合物などが使われることができる。一例として、前記アルコール系溶液を用意することは、前記水酸化カリウムＫＯＨの２．２２ｇを前記メタノールの１９．５ｍｌに溶解させることを含むことができる。
【００３９】
一方、前記アルコール系溶液を用意することは、塩基性化学種とアルコールの反応物に水Ｈ2Ｏ及び有機溶媒を混合することをさらに含むことができる。例えば、前記有機溶媒には、アセトン、メチルエチレンケトン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、ｏ-キシレン、ｍ-キシレン、ｐ-キシレン、メチレン、ジエチルエーテル、ジクロロメタン、クロロホルム及びこれらの混合物などが使われることができる。
【００４０】
前記金属酸化物前駆体溶液と、塩基性化学種とを含む前記アルコール系溶液を反応させて、金属酸化物ナノ粒子を形成することができる（ステップ１３０）。一例として、前記金属酸化物ナノ粒子を形成することは、前記金属酸化物前駆体溶液に塩基性化学種を含む前記アルコール系溶液を混合及び反応させて反応物を形成することを含むことができる。前記反応物を形成することは、超音波反応器を使用して実行されることができる。例えば、概略２０乃至７０ＫＨｚの周波数を有する超音波に前記金属酸化物前駆体溶液と前記塩基性化学種を含むアルコール系溶液の混合額を反応させることができる。前記混合物を反応させるために使われる超音波は、パルス型又は持続型が使われることができる。この際、前記混合物の超音波反応時間は、概略１時間乃至２４時間に調節されることができる。このような過程を通じて、金属酸化物ナノ粒子が形成されることができる。一方、前記混合物を反応させる過程で混合物を反応させる反応器には温度を一定に維持することが望ましい。このために、前記反応器には、前記混合物の温度を一定に維持させる冷却装置が提供されることができる。
【００４１】
前記金属酸化物ナノ粒子を精製して、ガリウムドーピングされた酸化亜鉛粒子を形成することができる（ステップ１４０）。より具体的に、前記反応物を遠心分離して、前記反応物から溶媒及びその他の副生産物を除去することができる。前記遠心分離が実行された前記反応物をメタノールに分散させた後に、これを再び遠心分離を実行して、前記反応物内の溶媒及びその他の副生産物を再び除去することができる。このような前記遠心分離作業は、複数回にわたって反復されることができる。これによって、精製されたガリウムドーピングされた酸化亜鉛粒子を形成することができる。前記ガリウムドーピングされた酸化亜鉛粒子は、ナノの大きさを有することができる。この際、前記ガリウムドーピングされた酸化亜鉛粒子の大きさは、反応温度及び反応時間によって調節が可能である。
【００４２】
以下、本発明の実施形態によるトランジスタ構造体の形成方法を詳細に説明する。前記トランジスタ構造体の形成方法は、上述した金属酸化物の形成方法を含むことができる。これによって、上述した金属酸化物の形成方法に対して重複内容は省略する、或いは簡素化されることができる。
【００４３】
図３は、本発明の実施形態によるトランジスタ構造体の形成方法を示すフローチャートである。図１及び図３を参照すると、基板１１０を用意することができる（ステップ２１０）。一例として、前記基板１１０を用意することは、透明基板を用意することを含むことができる。例えば、前記基板１１０を用意することは、表示素子製造用ガラス基板（例えば、ｇｌａｓｓ）を用意することを含むことができる。他の例として、前記基板１１０を用意することは、プラスチック基板及びシリコン基板のうち、何れか一つを用意することを含むことができる。前記基板１１０を用意することは、前記基板１１０上に緩衝膜（図示せず）を形成することをさらに含むことができる。前記緩衝膜を形成することは、前記基板１１０に酸化膜を形成することを含むことができる。
【００４４】
前記基板１１０上にゲート電極１２０を形成することができる（ステップ２２０）。一例として、前記ゲート電極１２０を形成することは、前記基板１１０上にゲート導電膜を形成することと、前記ゲート導電膜をパターニングすることと、を含むことができる。前記ゲート導電膜を形成することは、前記基板１１０上に導電性物質を塗布することを含むことができる。一例として、前記導電性物質は、有機物半導体と、高分子半導体物質と、を含むことができる。他の例として、前記導電性物質は、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、モリブデンＭｏ、タングステンＷ、クロムＣｒ、白金Ｐｔのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。
【００４５】
絶縁膜１３０を形成することができる（ステップ２３０）。前記絶縁膜１３０を形成することは、前記基板１１０上に前記ゲート電極１２０を覆う絶縁膜を形成することを含むことができる。前記絶縁膜を形成することは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のうち、少なくとも何れか一つを形成することを含むことができる。
【００４６】
ソース及びドレーン１４０を形成することができる（ステップ２４０）。前記ソース及びドレーン１４０を形成することは、前記絶縁膜１３０上にソース及びドレーン膜を形成すること、前記ソース及びドレーン膜に前記絶縁膜１３０を露出させるトレンチ１４１を形成することと、を含むことができる。これによって、前記絶縁膜１３０上には、互いに離隔されたソース電極１４２及びドレーン電極１４４が形成されることができる。
【００４７】
半導体層１５０を形成することができる。前記半導体層１５０を形成することは、溶液処理方法に行われることができる。前記溶液処理方法は、形成しようとする物質、即ち、半導体層１５０の形成の際に使われる物質を全て溶液状態で処理することに定義されることができる。本実施形態では、前記半導体層１５０を形成することは、上述の図２を参照して説明した金属酸化物の形成方法を通じて製造されたガリウムドーピングされた酸化亜鉛ナノ粒子を使用する場合を例として説明する。以下、本発明の一例による半導体層１５０形成過程を詳細に説明する。
【００４８】
ガリウムドーピングされた酸化亜鉛ナノ粒子をメタノールに希釈して、酸化亜鉛希釈液を形成することができる（ステップ２５０）。前記ガリウムドーピングされた酸化亜鉛ナノ粒子は、上述した金属酸化物の形成方法を実行して形成されたことであることができる。前記ガリウムドーピングされた酸化亜鉛ナノ粒子を前記メタノールに希釈させると、前記ガリウムドーピングされた酸化亜鉛ナノ粒子は、前記メタノールに分散されることができる。
【００４９】
前記基板１１０上に前記酸化亜鉛希釈液を供給して、前記基板１１０上に酸化亜鉛膜を形成することができる（ステップ２６０）。一例として、前記基板１１０を回転させた状態で、前記基板１１０上に前記酸化亜鉛希釈液を塗布することができる。これと違い、前記基板１１０を停止させた状態で、前記基板１１０の一部に選択的に前記酸化亜鉛希釈液を塗布することができる。他の例として、前記酸化亜鉛膜を形成することは、前記酸化亜鉛希釈液が満たされた容器に前記基板１１０を浸漬させて形成されることができる。また他の例として、前記酸化亜鉛膜を形成することは、スプレー方式、スクリーンプリンティング、グラビアコーティング方式などに前記基板１１０上に前記酸化亜鉛希釈液を供給することを含むことができる。これによって、前記基板１１０上には、前記ソース及びドレーン１４０を覆う酸化亜鉛膜が形成されることができる。このような前記酸化亜鉛膜は、前記ソース及びドレーン１４０のトレンチ１４１を満たすことができる。この際、前記酸化亜鉛膜の厚さは、概略５ｎｍ乃至５００ｎｍに提供されることができる。
【００５０】
前記酸化亜鉛膜をパターニングすることができる（ステップ２７０）。一例として、前記酸化亜鉛膜をパターニングすることは、インクジェット印刷方法及びマスキング技術などが使われることができる。他の例として、前記酸化亜鉛膜をパターニングすることは、フォトリソグラフィ方法を使用することができる。これによって、前記基板１１０上には、半導体層１５０が形成されることができる。上述したインクジェット印刷方法、マスキング技術及びフォトリソグラフィ方法などを使用して前記半導体層１５０を形成する場合に、前記基板１１０を熱処理するなどの後続工程は必要ないことでありうる。従って、上述した半導体層１５０を形成する溶液処理工程は、相対的に低温工程の雰囲気で行われることができる。例えば、上述した段階ステップ２５０乃至ステップ２７０の全ては常温雰囲気で実行されることができる。
【００５１】
以下の表は、本発明でドーピング濃度別に合成した酸化亜鉛粒子を化学分析用光電子分光法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＥＳＣＡ）によって分析した結果である。例えば、以下の表は、亜鉛及びガリウムの質量変化による酸化亜鉛ナノ粒子の濃度変化を示す表である。
【００５２】
【表１】
2010132545.tif 000003
【００５３】
前記表を参照すると、前記亜鉛Ｚｎ及び前記ガリウムＧａの質量変化によって前記金属酸化物の濃度を調節することができることが分かる。これによって、前記亜鉛Ｚｎ及び前記ガリウムＧａの質量を調節することによって、工程上に要求される濃度を満足する金属酸化物を効果的に形成することができる。
【００５４】
図４は、本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法によって形成された酸化亜鉛のゲート電圧Ｖｇ-ドレーン電流Ｉｄの変化を示すグラフである。図４を参照すると、ゲート電圧Ｖｇ（ボルトＶ単位）によってドレーン電流ＩＤ（アンペアＡ単位）が変化することが分かる。これによって本発明の実施形態による金属酸化物の形成方法によって製造された金属酸化物は、光の安定性が向上された半導体層に利用が可能である。
【００５５】
図５は、図１に示した半導体層のＳＥＭイメージであり、図６は、図５に示した半導体層の断面を示すイメージである。図５及び図６を参照すると、本発明は、トランジスタ構造体の形成方法は、ナノ粒子大きさの金属酸化物を含む半導体層を形成することができる。
【００５６】
上述したように、本発明の実施形態によると、相対的に低温で溶液処理方式に酸化亜鉛を形成した後にこれを利用して、トランジスタ構造体のチャネル形成膜である金属酸化物半導体層を形成することができる。これによって、前記金属酸化物の形成方法は、比較的に簡単で、低費用に金属酸化物を形成することができる。
【００５７】
本発明の実施形態によると、酸化亜鉛アセテート及びガリウム窒化水化物の供給量を調節して、金属酸化物の濃度を容易に調節することができる。
【００５８】
本発明の他の実施形態によると、トランジスタ構造体のチャネル形成膜に使われる半導体層を常温で薬液処理方式に形成することができるので、トランジスタ構造体のチャネル形成膜である半導体層を金属酸化物の焼結過程なしに形成することができる。
【００５９】
上述した説明は、本発明の概念を例示することである。又、上述した内容は、本発明の概念を当業者が容易に理解することができるように具現した例を示し、説明することであり、本発明は、他の組合、変更及び環境で使われることができる。即ち、本発明は、本明細書に開示された発明の範囲、著述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業系の技術又は知識の範囲内で変更及び修正などが可能である。又、上述した実施形態は、当業系に知らされた他の状態にの実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。
【００６０】
したがって、上述した発明の詳細な説明は開始になった実施形態らは本発明を制限しないし、添付された請求範囲は他の実施状態も含む。例えば、上述した本発明の実施形態ではボトムゲート構造を有するトランジスタ構造体の半導体層を形成する場合を例に上げて説明した。しかし、本発明による金属酸化物の形成方法により形成された金属酸化物は多様な構造のトランジスタ構造体等の半導体層に適用が可能でありえる。例えば、本発明の技術は搭ゲート構造を有するトランジスタ構造体の半導体層製造に利用されることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００      トランジスタ構造体
１１０      基板
１２０      ゲート電極
１３０      絶縁膜
１４０      ソース及びドレーン
１５０      半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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