(57)【要約】  ゲート電極の表面に絶縁性の良好な（絶縁強度が高い）ゲート絶縁膜を形成し、得られたゲート絶縁膜と金属酸化物半導体層とを組み合わせることにより、高ゲインのトランジスタ特性を示す薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
2010106920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、金属酸化物半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
該ゲート絶縁膜が金属酸化膜であり、該ゲート電極の表面を陽極酸化することにより、前記ゲート電極の表面上に該金属酸化膜を形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記ゲート電極が、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、ネオジウム、クロム、モリブデン及びモリブデン−タンタル合金からなる群から選択された金属材料を含有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記ゲート絶縁膜の少なくとも一部に、溶液塗布法により半導体前駆体層を形成し、該半導体前駆体層を酸化変換して金属酸化物半導体層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜上の少なくとも一部に、溶液塗布法により酸化シリコン前駆体層を形成し、酸化変換して酸化シリコンを含む絶縁層を形成した後、酸化シリコンを含む絶縁層上に溶液塗布法により半導体前駆体層を形成し、該半導体前駆体層を酸化変換して金属酸化物半導体層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記金属酸化物半導体層が、少なくともＩｎ、ＺｎまたはＳｎのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記金属酸化物半導体層が、少なくともＧａ、Ａｌのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記半導体前駆体層の酸化変換が１００℃〜４００℃の温度範囲における熱処理であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記半導体前駆体層が金属塩を含む水を主成分とした溶液を塗布法により、ゲート絶縁膜の表面の一部に形成される工程を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記金属塩が金属硝酸塩を含むことを特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記ゲート電極が、基板側から金属酸化物導電層、金属材料を含有する金属層の少なくとも２層からなり、該金属層を陽極酸化することによりゲート絶縁膜が形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記半導体前駆体層を酸化変換して金属酸化物半導体層に変換する工程にマイクロ波（０．３ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）を照射することを特徴とする請求項３〜１０のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記マイクロ波の照射を、半導体前駆体層を有する基板の裏面側から照射し、前記金属酸化物導電層が発熱し、前記半導体前駆体層を金属酸化物半導体層に変換する工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタに係る。
【背景技術】
【０００２】
ゲート電極の表面を陽極酸化して形成された、欠陥の少ない金属酸化膜をゲート絶縁層として有する有機薄膜トランジスタが開示されており（例えば、特許文献３及び４参照。）、また、ゲート電極上にゲート電極材の酸化物からなるゲート酸化膜と、有機化合物からなるゲート絶縁層とを有し、耐圧特性が改善された有機薄膜トランジスタが開示されている（例えば、特許文献５参照。）。【０００３】
更に、ゲート電極を形成する金属層に熱酸化処理（３００℃〜６００℃の温度条件）を施し、前記ゲート電極の表面にゲート絶縁層を形成させるもの（例えば、特許文献６参照。）や、ゲート電極の表面を陽極酸化することにより、該ゲート電極の表面上にゲート絶縁層を有し、且つ、亜鉛インジウム酸化物（ＩＺＯ）系の金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ（例えば、特許文献７参照。）等が知られている。【０００４】
しかしながら、有機薄膜トランジスタは、電子機器に求められる繰り返し耐久性が課題であり使用できる機器が制限されてしまう欠点がある。また、熱酸化処理による酸化膜形成では非常に高い温度にさらされるため、昨今、求められている樹脂基板への適用が難しく、無機酸化物半導体を用いた例では、プロセス温度は低いものの巣半導体成膜に真空系のスパッタ法を用いており、せっかくフレキシブルな樹脂基板を適用できても、いわゆるロール・トゥ・ロールのような効率的な生産をすることができないという問題点があった。【０００５】
一方、金属塩や有機金属を分解酸化（加熱、分解反応）することで、非晶質酸化物半導体を形成する方法が知られている。【０００６】
非晶質酸化物半導体を形成する手段として、有機金属を分解酸化（加熱、分解反応）する工程を経て形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。【０００７】
これらにおいては、前駆体の酸化に、熱酸化または、プラズマ酸化を用いている。しかしながら、前駆体の酸化に熱酸化法を用いる場合、最低３００℃以上、実質５５０℃以上の非常に高い温度域で処理しないと求める性能達成は通常は難しい。【０００８】
従って、エネルギー効率が悪く、比較的長い処理時間を要してしまうことや、処理中の基板温度も処理温度と同じ温度まで上昇するため、軽く、フレキシビリティを有する樹脂基板などへの適用が困難となる。【０００９】
また、プラズマ酸化の場合には、非常に反応性の高いプラズマ空間で処理を行うために、薄膜トランジスタの製造プロセスにおいては、電極や絶縁膜などを劣化させ、移動度やｏｆｆ電流（暗電流）が悪化する等の問題を引き起こしてしまう。【００１０】
また、前駆体として、有機金属や金属塩化物を用い熱酸化等により非晶質酸化物半導体を形成することも知られている（例えば、非特許文献１、２及び３参照）。【００１１】
例えば金属アルコキシドを前駆体として用いる場合、高温処理が必要であるほかに残留カーボンによる性能劣化があり、また、前駆体として塩化物を用いる場合には、ハロゲン排出の問題を抱えている。また、これらの前駆体においては、水に対し分解性を有することから有機溶媒中に溶解させる場合が多く製造環境上にも問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１７９２４２号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３２３１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５８２６０号公報
【特許文献４】特開２００３−２５８２６１号公報
【特許文献５】特開２００４−２３５２９８号公報
【特許文献６】米国特許出願公開第２００６／０００３４８５号明細書
【特許文献７】米国特許第７４２７７７６号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】化学工業２００６年１２月号「ゾルゲル法による酸化物半導体薄膜の合成と応用」
【非特許文献２】Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０（５）Ｈ１３５−Ｈ１３８
【非特許文献３】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２００７，１９，１８３−１８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、低温かつ大気圧下で製造可能であり、絶縁性の良好な（絶縁強度が高い）ゲート絶縁層、また、半導体層を提供することにより、プラスチック基材のような耐熱性が低い基材にも形成可能で、ロール・トゥ・ロールのような連続性生産性に優れ、高性能かつ低コストで製造可能な薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的は下記の構成により達成された。【００１６】
１．基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、金属酸化物半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
該ゲート絶縁膜が金属酸化膜であり、該ゲート電極の表面を陽極酸化することにより、前記ゲート電極の表面上に該金属酸化膜を形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。【００１７】
２．前記ゲート電極が、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、ネオジウム、クロム、モリブデン及びモリブデン−タンタル合金からなる群から選択された金属材料を含有することを特徴とする前記１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００１８】
３．前記ゲート絶縁膜の少なくとも一部に、溶液塗布法により半導体前駆体層を形成し、該半導体前駆体層を酸化変換して金属酸化物半導体層を形成する工程を有することを特徴とする前記１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００１９】
４．前記ゲート絶縁膜上の少なくとも一部に、溶液塗布法により酸化シリコン前駆体層を形成し、酸化変換して酸化シリコンを含む絶縁層を形成した後、酸化シリコンを含む絶縁層上に溶液塗布法により半導体前駆体層を形成し、該半導体前駆体層を酸化変換して金属酸化物半導体層を形成する工程を有することを特徴とする前記１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２０】
５．前記金属酸化物半導体層が、少なくともＩｎ、ＺｎまたはＳｎのいずれか１つを含むことを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２１】
６．前記金属酸化物半導体層が、少なくともＧａ、Ａｌのいずれか１つを含むことを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２２】
７．前記半導体前駆体層の酸化変換が１００℃〜４００℃の温度範囲における熱処理であることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２３】
８．前記半導体前駆体層が金属塩を含む水を主成分とした溶液を塗布法により、ゲート絶縁膜の表面の一部に形成される工程を有することを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２４】
９．前記金属塩が金属硝酸塩を含むことを特徴とする前記８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２５】
１０．前記ゲート電極が、基板側から金属酸化物導電層、金属材料を含有する金属層の少なくとも２層からなり、該金属層を陽極酸化することによりゲート絶縁膜が形成されることを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２６】
１１．前記半導体前駆体層を酸化変換して金属酸化物半導体層に変換する工程にマイクロ波（０．３ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）を照射することを特徴とする前記３〜１０のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２７】
１２．前記マイクロ波の照射を、半導体前駆体層を有する基板の裏面側から照射し、前記金属酸化物導電層が発熱し、前記半導体前駆体層を金属酸化物半導体層に変換する工程を有することを特徴とする前記１１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。【００２８】
１３．前記１〜１２のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、低温かつ常圧下で、ゲート電極の表面に絶縁性の良好な（絶縁強度が高い）ゲート絶縁膜を形成し、得られたゲート絶縁層と低温かつ常圧下で形成可能な塗布型金属酸化物半導体層とを組み合わせることにより、生産性に優れ、低コストで製造できかつ高ゲインのトランジスタ特性を示す薄膜トランジスタの製造方法を提供できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の薄膜トランジスタ素子の製造工程の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタ素子の製造工程の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の薄膜トランジスタ素子の製造工程の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法においては、請求項１〜１２のいずれか１項に規定の構成を有することにより、低温かつ常圧下でゲート電極の表面に絶縁性の良好な（絶縁強度が高い）ゲート絶縁膜を形成し、得られたゲート絶縁層と、低温かつ常圧下で塗布型金属酸化物半導体層とを組み合わせることにより、プラスチック基板上にも形成可能であり、生産性に優れた高ゲインのトランジスタ特性を示す薄膜トランジスタの製造方法を提供することができた。
【００３２】
以下本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれらにより限定されない。
【００３３】
《薄膜トランジスタの製造方法》
本発明の薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
【００３４】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、請求項１に記載のように、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、金属酸化物半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法において、ゲート絶縁膜が金属酸化膜であり、ゲート電極の表面を陽極酸化することにより、ゲート電極の表面上に該金属酸化膜を形成する工程を有することにより、ゲート電極の表面に絶縁性の良好な（絶縁強度が高い）ゲート絶縁膜を形成し、得られたゲート絶縁膜と金属酸化物半導体層とを組み合わせることにより、高ゲインのトランジスタ特性を示す薄膜トランジスタの製造方法を得るものである。
【００３５】
《陽極酸化方法によるゲート絶縁膜の形成》
本発明に係る陽極酸化方法によるゲート絶縁膜の形成について説明する。
【００３６】
本発明に係る陽極酸化方法としては、特開２００７−２１４５２５号公報に記載の酸素プラズマ工程を利用して陽極酸化する方法や、特開２００３−２５８２６０号公報、特開２００３−２５８２６１号公報等に記載の湿式の陽極酸化方法（電気化学的な陽極酸化方法ともいう）を用いることができるが、絶縁性の良好（絶縁強度）が高いゲート絶縁膜を得る観点からは、湿式の陽極酸化方法（電気化学的な陽極酸化方法）が好ましい。
【００３７】
電気化学的な陽極酸化法は低温で形成可能、高誘電率かつ高品位なゲート絶縁膜が形成可能であり、これと低温成膜する酸化物半導体と組み合わせることにより、耐熱性は低いが、反面、フレキシビリティの高いプラスチック等を基板として有し、トランジスタ特性の良好な薄膜トランジスタを提供することができる。
【００３８】
本発明で好ましく用いられる電気化学的な陽極酸化方法の好ましい条件としては、ゲート電極として用いられる金属層の表面に形成される金属酸化膜（金属酸下層ともいう）の電圧が５０Ｖ〜２００Ｖの範囲に上昇した時点で、前記電圧の印加を１分〜１２０分の範囲で継続して、４０ｎｍ〜５００ｎｍ（好ましくは、１００ｎｍ〜２５０ｎｍ、更に好ましくは１００ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である）の範囲でゲート絶縁層の膜厚を調整することが好ましい。
【００３９】
また、形成された陽極酸化方法によるゲート絶縁膜は、封孔処理を行うことがより好ましい。陽極酸化膜は形成時には多孔質であるが、封孔処理を行うことにより、表面の孔を塞ぎ、平滑性の高い絶縁膜を形成することができる。
【００４０】
また、陽極酸化膜には表面にバッファー層を設けることがより好ましい。
【００４１】
理由は定かではないが、陽極酸化膜には表面にバッファー層を設けることにより、接着性が高く、かつ絶縁性の高いゲート絶縁膜を形成することができると推測される。また、酸化物半導体層とゲート絶縁膜との良好な界面形成ができ、電導度が向上すると考えられる。
【００４２】
バッファー層材料としては特に限定されないが、種々の半導体材料と良好な界面形成が可能であるＳｉＯ２が好ましい。
【００４３】
バッファー層の成膜方法としては、ＣＶＤ、スパッタ等、特に制限するところではないが、本発明では、大気圧下で連続成膜可能であり、かつ３００℃以下、好ましくは２００℃以下の低温で成膜可能である事が好ましい。
【００４４】
具体的な方法として、例えばペルヒドロポリシラザン溶液を塗布し、２００℃以下の温度で１２０ｎｍ〜３００ｎｍの紫外光を照射してＳｉＯ２を形成する方法が挙げられるバッファー層の膜厚に特に制限はないが、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００４５】
また、本発明に係るゲート絶縁膜を構成する金属酸化膜としては、後述するゲート電極として用いられる金属材料である、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、モリブデン及びモリブデン−タンタル合金から形成される金属材料群から選択される金属材料の酸化物から構成されることが好ましい。
【００４６】
次いで、本発明に係る金属酸化物半導体層の形成方法について説明する。
【００４７】
本発明に係る金属酸化物半導体層は、半導体前駆体層（金属酸化物前駆体薄膜ともいう）を形成し、次いで、前記半導体前駆体層を焼成等の手段により金属酸化物半導体層に変換する工程を経て形成されることが好ましい。
【００４８】
《半導体前駆体層（金属酸化物前駆体薄膜）の作製方法》
本発明において、金属酸化物前駆体薄膜を形成するためには、硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、炭酸塩、酢酸塩または蓚酸塩から選ばれる金属塩を適切な溶媒に溶解した溶液を用い基板上に連続的に塗設することが好ましく、生産性を大幅に向上させることができる。
【００４９】
金属塩における金属としては、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等を挙げることができる。
【００５０】
本発明において、これらの金属塩においては、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）のいずれかの塩を１つ以上を含むことが好ましく、それらを併用して混合させてもよい。
【００５１】
また、その他の金属として、ガリウム（Ｇａ）またはアルミニウム（Ａｌ）のいずれかの塩を含むことが好ましい。
【００５２】
（金属の組成比）
本発明の方法により、前述した金属原子から選ばれた単独、または複数の金属原子を含む金属酸化物半導体の薄膜を作製する。金属酸化物半導体としては、単結晶、多結晶、非晶質のいずれの状態も使用可能だが、好ましくは非晶質の薄膜を用いる。
【００５３】
好ましい金属の組成比としては、Ｉｎ、Ｓｎの金属塩から選ばれる塩に含有される金属（金属Ａ）と、Ｇａ、Ａｌの金属塩から選ばれる塩に含有される金属（金属Ｂ）と、Ｚｎの金属塩に含有される金属（金属Ｃ＝Ｚｎ）とのモル比率（金属Ａ：金属Ｂ：金属Ｃ）が、以下の関係式を満たすことが好ましい。
【００５４】
金属Ａ：金属Ｂ：金属Ｃ＝１：０〜２：０〜５
である。
【００５５】
また、比較的低温での半導体変換処理では、金属Ｃの比率が上式で０〜２になることが、より好ましい。明確な理由は定かではないが、金属Ｃを含む前駆体材料の酸化反応温度が比較的高いためと推定している。
【００５６】
（金属塩を溶解する溶媒）
金属塩を溶解する溶媒としては、水の他、用いる金属化合物を溶解するものであれば特に制限はなく、水や、エタノール、プロパノール、エチレングリコールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等グリコールエーテル系、また、アセトニトリルなど、更に、キシレン、トルエン等の芳香族系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、トリデカンなど、α−テルピネオール、また、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素等を用いることができる。
【００５７】
中でも、本発明では、水を溶媒として用い水溶液として調製することが好ましい。
【００５８】
尚、本発明に係る溶媒としては、単一溶媒でもよく、混合溶媒でもよい。
【００５９】
また、上記の硝酸塩等の金属塩は、水に対して分解性がなく、水を溶媒として用いることができるので、製造工程上、また環境上も好ましく用いることができる。
【００６０】
例えば、金属塩化物等の金属塩は大気中での劣化、分解と（特にガリウム等の場合）、強い潮解性とが激しいが、本発明に係る硝酸塩等の無機塩については潮解、また劣化等がなく使い易いことも製造環境上好ましい。
【００６１】
本発明に係る金属塩中でも、水に対する劣化、分解、また容易に溶けること、更に、潮解性等の性能においても優れた性質を示す硝酸塩が最も好ましい。
【００６２】
本発明においては、金属塩を含有する水溶液を基材上に塗布・成膜することにより、金属酸化物前駆体を含有する薄膜を形成する。
【００６３】
金属塩を含有する水溶液を基材上に塗布・成膜して、金属酸化物前駆体薄膜を形成する方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、ミスト法、など、凸版、凹版、平版、スクリーン印刷、インクジェットなどの印刷法等、広い意味での塗布による方法が挙げられ、また、これによりパターン化する方法などが挙げられる。塗布膜からフォトリソグラフ法、レーザーアブレーションなどによりパターン化してもよい。
【００６４】
これらのうち、液滴噴射方式のパターニングが可能で、薄膜の塗布が可能な、インクジェット法、スプレーコート法等であり、特に好ましくは、インクジェット法である。
【００６５】
例えば、インクジェット法を用いて塗布・成膜する場合、金属塩水溶液を滴下して、１５０℃程度で溶媒（水）を揮発させることにより金属塩を含有する半導体前駆体層薄膜が形成される。尚、溶液を滴下する際、基材（基板ともいう）の温度（℃）を溶液の主溶媒の沸点（℃）の５０％〜１５０％の温度範囲に調整して前記溶液を塗布・成膜する工程を有することにより、塗布、乾燥の２プロセスを同時に行うことができるので好ましい態様として挙げられる。
【００６６】
（半導体前駆体層（金属酸化物前駆体薄膜）の膜厚）
本発明に係る半導体前駆体層の膜厚は１ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に調整されることが好ましい。
【００６７】
《金属酸化物半導体層（金属酸化物層、金属酸化物膜ともいう）の作製方法》
本発明に係る金属酸化物半導体層（金属酸化物層）の作製方法について説明する。
【００６８】
本発明に係る金属酸化物前駆体薄膜に含有される金属イオン（金属塩ともいう）を酸化処理することにより、本発明に係る金属酸化物層（金属酸化物膜ともいう）を得ることができる。
【００６９】
本発明に係る金属酸化物半導体層としては、硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、炭酸塩、酢酸塩または蓚酸塩から選ばれる金属塩の少なくとも１つを酸化処理して得られる金属酸化物半導体を含有する層が好ましい。
【００７０】
（金属酸化物半導体）
本発明に係る金属酸化物半導体としては、単結晶、多結晶、非晶質のいずれの状態も使用可能であるが、好ましくは非晶質の酸化物が用いられる。
【００７１】
金属酸化物半導体の前駆体となる金属化合物材料から形成された、本発明に係る金属酸化物である非晶質酸化物の電子キャリア濃度は１０１８／ｃｍ３未満が実現されていればよい。
【００７２】
電子キャリア濃度は室温で測定する場合の値である。室温とは、例えば２５℃であり、具体的には０℃〜４０℃程度の範囲から適宜選択されるある温度である。
【００７３】
尚、本発明に係るアモルファス酸化物の電子キャリア濃度は、０℃〜４０℃の範囲全てにおいて、１０１８／ｃｍ３未満を充足していなくてもよい。
【００７４】
例えば、２５℃において、キャリア電子密度１０１８／ｃｍ３未満が実現されていればよい。また、電子キャリア濃度を更に下げ、１０１７／ｃｍ３以下、より好ましくは１０１６／ｃｍ３以下にするとノーマリーオフのＴＦＴが歩留まり良く得られる。
【００７５】
電子キャリア濃度の測定は、ホール効果測定により求めることができる。
【００７６】
金属酸化物半導体を含有する半導体活性層の膜厚としては、得られたトランジスタの特性は、金属酸化物半導体層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、半導体により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０ｎｍ〜３００ｎｍが好ましい。
【００７７】
また、本発明においては、前駆体材料（金属塩）、組成比、製造条件などを制御して、例えば、電子キャリア濃度を、１０１２／ｃｍ３以上１０１８／ｃｍ３未満であることが好ましく、更に好ましくは１０１３／ｃｍ３以上１０１７／ｃｍ３以下であり、１０１５／ｃｍ３以上１０１６／ｃｍ３以下の範囲にすることが特に好ましい。
【００７８】
（半導体前駆体層中の金属イオンの酸化処理による金属酸化物半導体層の形成）
本発明に係る金属酸化物半導体層の形成方法について説明する。
【００７９】
前記金属無機塩から形成された半導体前駆体層を熱処理することにより、金属酸化物半導体層に変換する方法としては、酸素プラズマ法、熱酸化法、ＵＶオゾン法等の酸化処理を挙げることができる、また、好ましい態様として、後述するマイクロ波照射を挙げることができる。
【００８０】
熱酸化としては、１００℃〜４００℃の範囲の温度域で加熱処理することが好ましい。反応を促進する観点で酸素の存在下で行うことがより好ましい。
【００８１】
本発明に係る硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、炭酸塩、酢酸塩または蓚酸塩から選ばれる金属塩を用いることで比較的低い温度において酸化処理することができる。
【００８２】
また、金属酸化物の形成はＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトロスコピー：ＥＳＣＡともいう）等により検知でき、金属酸化物半導体や導電性材料への変換が充分行われる条件を予め選択することができる。
【００８３】
また、酸素プラズマ法としては大気圧プラズマ法を用いるのが好ましい。また酸素プラズマ法、ＵＶオゾン法においては、基板を５０℃〜３００℃の範囲で加熱させることが好ましい。
【００８４】
大気圧プラズマ法では、大気圧下で、アルゴンガス等の不活性ガスを放電ガスとして、これと共に反応ガス（酸素を含むガス）を放電空間に導入して、高周波電界を印加して、放電ガスを励起させ、プラズマ発生させ、反応ガスと接触させて酸素を含むプラズマを発生させ、基体表面をこれに晒すことで酸素プラズマ処理を行う。大気圧下とは、２０ｋＰａ〜１１０ｋＰａの圧力を表すが、好ましくは９３ｋＰａ〜１０４ｋＰａである。
【００８５】
大気圧プラズマ法を用いて、酸素含むガスを反応性ガスとして、酸素プラズマを発生させ、金属塩を含有する前駆体薄膜を、プラズマ空間に晒すことでプラズマ酸化により前駆体薄膜は酸化分解して、金属酸化物からなる層が形成する。
【００８６】
高周波電源として０．５ｋＨｚ以上、２．４５ＧＨｚ以下、また、対向電極間に供給する電力は、好ましくは０．１Ｗ／ｃｍ２以上、５０Ｗ／ｃｍ２以下の範囲に調整することである。
【００８７】
使用するガスは、基本的に、放電ガス（不活性ガス）と、反応ガス（酸化性ガス）の混合ガスである。反応ガスは好ましくは酸素ガスであり混合ガスに対し、０．０１体積％〜１０体積％含有させることが好ましい。０．１体積％〜１０体積％であることがより好ましいが、更に好ましくは、０．１体積％〜５体積％である。
【００８８】
上記不活性ガスとしては、周期表の第１８族元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンや、窒素ガス等が挙げられるが、本発明に記載の効果を得るためには、ヘリウム、アルゴン、窒素ガスが好ましい。
【００８９】
また、反応ガスを放電空間である電極間に導入するには、常温常圧で構わない。
【００９０】
大気圧下でのプラズマ法については、例えば、特開平１１−６１４０６号公報、同１１−１３３２０５号公報、特開２０００−１２１８０４号公報、同２０００−１４７２０９号公報、同２０００−１８５３６２号公報等に記載されている。
【００９１】
また、ＵＶオゾン法は、酸素の存在下で、紫外光を照射し、酸化反応を進行させる方法である。紫外光の波長は、１００ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に好ましくは１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の所謂、真空紫外光を照射することが好ましい。
【００９２】
光源は、低圧水銀灯、重水素ランプ、キセノンエキシマーランプ、メタルハライドランプ、エキシマーレーザーなどを用いることができる。
【００９３】
ランプの出力としては４００Ｗ〜３０ｋＷ、照度としては１００ｍＷ／ｃｍ２〜１００ｋＷ／ｃｍ２、照射エネルギーとしては１０ｍＪ／ｃｍ２〜５０００ｍＪ／ｃｍ２が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ２〜２０００ｍＪ／ｃｍ２がより好ましい。
【００９４】
紫外線照射の際の照度は１ｍＷ〜１０Ｗ／ｃｍ２が好ましい。
【００９５】
また、本発明では、酸化処理に加えて前記酸化処理の後、または、前記酸化処理と同時に加熱処理を施すことが好ましい。これにより酸化処理を促進することができる。
【００９６】
具体的には、本発明に係る半導体前駆体層（金属酸化物前駆体薄膜）を酸化処理したのち、基板（基材ともいう）を５０℃〜２００℃、好ましくは８０℃〜１５０℃の範囲で、加熱時間としては１分〜１０時間の範囲で加熱することが好ましい。
【００９７】
加熱処理は、酸化処理と同時に行ってもよく、酸化による金属酸化物半導体への変換を迅速に行うことができる。
【００９８】
金属イオンの酸化処理により形成される、金属酸化物半導体層の膜厚は１ｎｍ〜２００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。
【００９９】
（マイクロ波の照射による酸化処理）
本発明においては、半導体前駆体（金属酸化物前駆体）となる前記金属無機塩材料から形成された薄膜を金属酸化物半導体に変換（酸化変換）する方法として、マイクロ波照射マイクロ波（０．３ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）を用いることが好ましい。尚、酸素の存在下で照射することにより、酸化変換を促進することが可能であり、より好ましい。
【０１００】
即ち、これらの金属酸化物前駆体となる前記金属塩材料を含む薄膜を形成した後、該薄膜に対し、酸素の存在下で電磁波、特にマイクロ波（周波数０．５ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）を照射することが好ましい。
【０１０１】
金属酸化物半導体の前駆体となる前記金属塩材料を含む薄膜にマイクロ波を照射することで、金属酸化物前駆体中の電子が振動し、ジュール熱が発生して薄膜が内部から、均一に加熱される。ガラスや樹脂等の基板には、マイクロ波領域に吸収が殆ど無いため、基板自体は殆ど発熱せずに薄膜部のみを選択的に加熱し熱酸化、金属酸化物半導体または導電性材料に変換することが可能となる。
【０１０２】
マイクロ波加熱においては一般的な様に、マイクロ波吸収は吸収が強い物質に集中し、尚且つ非常に短時間で５００℃〜６００℃まで昇温することが可能なため、本発明にこの方法を用いた場合に、基材自身には殆ど電磁波による加熱の影響を与えず、短時間で前駆体薄膜のみを酸化反応が起きる温度まで昇温でき、金属酸化物前駆体を金属酸化物に変換することが可能となる。
【０１０３】
また、加熱温度、加熱時間は照射するマイクロ波の出力、照射時間で制御することが可能であり、前駆体材料、基板材料に合わせて調整することが可能である。
【０１０４】
一般的に、マイクロ波とは０．５ＧＨｚ〜５０ＧＨｚの周波数を持つ電磁波のことを指し、携帯通信で用いられる０．８ＭＨｚ及び１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、アマチュア無線、航空機レーダー等で用いられる１．２ＧＨｚ帯、電子レンジ、構内無線、ＶＩＣＳ等で用いられる２．４ＧＨｚ帯、船舶レーダー等に用いられる３ＧＨｚ帯、その他ＥＴＣの通信に用いられる５．６ＧＨｚなどは全てマイクロ波の範疇に入る電磁波である。
【０１０５】
セラミクスの分野では、この様な電磁波を焼結に利用することが既に公知であり、磁性を含む材料に電磁波を照射すると、その物質の複素透磁率の損失部の大きさに応じて発熱することを利用し、短時間で均一に、かつ高温にすることができる。
【０１０６】
一方で、金属にマイクロ波を照射すると自由電子が高い周波数で運動を始めるためアーク放電が発生し、加熱できないことも良く知られている。
【０１０７】
この様に、本発明の金属酸化物半導体の前駆体は、セラミクスと同様に選択的に短時間で均一に、且つ、高温まで加熱できる。
【０１０８】
前記金属塩を含有する半導体前駆体層にマイクロ波照射を行って、半導体変換処理を行う方法は、短時間で選択的に酸化反応を進行させる方法である。
【０１０９】
但し、熱伝導により少なからず基材にも熱が伝わるため、特に樹脂基板のような耐熱性の低い基材の場合は、マイクロ波の出力、照射時間、更には照射回数を制御することで基板温度が５０℃〜２００℃、前駆体を含有する薄膜の表面温度が２００℃〜６００℃になるように処理することが好ましい。
【０１１０】
薄膜表面の温度、基板の温度等は熱電対を用いた表面温度計、また非接触の表面温度計により測定が可能である。
【０１１１】
本発明に係る金属塩から形成される金属酸化物半導体薄膜は、各種の素子、また電子回路等に用いることができ、基板上に前駆体材料の水溶液を塗布することによって低温プロセスでの金属酸化物半導体材料層の作製が可能であり、樹脂基板を用いる電子デバイス、中でも、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造に好ましく適用することができる。
【０１１２】
次いで、本発明の薄膜トランジスタを構成する各要素について説明する。
【０１１３】
（電極）
本発明において、薄膜トランジスタを構成するソース電極、ドレイン電極、ゲート電極等の電極に用いられる導電性材料としては、電極として実用可能なレベルでの導電性があればよく、特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられる。
【０１１４】
特に本発明のゲート電極を構成する金属材料としては、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ネオジウム、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、モリブデンからなる群から選択された金属材料及びこれらの合金を用いることが好ましい。
【０１１５】
本発明に係るゲート電極は、上記の金属材料のみから構成されていてもよいが、別の好ましい態様としては、基板側から金属酸化物導電層、金属材料を含有する金属層の少なくとも２層からなる構成を挙げることができる。
【０１１６】
更に、本発明では、上記の金属層を陽極酸化することによりゲート絶縁膜を形成することができる。
【０１１７】
（金属酸化物導電層）
本発明に係る金属酸化物導電層について説明する。
【０１１８】
本発明に係る金属酸化物導電層としては、上記のマイクロ波を吸収可能なＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２の様な金属酸化物導電体により構成されていることが好ましい。
【０１１９】
本発明では、上記のマイクロ波の照射を、半導体前駆体層を有する基板の裏面側から照射することにより金属酸化物導電層が発熱し、前記半導体前駆体層を金属酸化物半導体層に効率よく変換することが可能となる。
【０１２０】
（電極等の形成方法）
電極の形成方法としては、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等により、レジストを形成しエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液または分散液、金属微粒子を含有する分散液等を直接インクジェット法によりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。
【０１２１】
更に、導電性ポリマーや金属微粒子を含有する導電性インク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【０１２２】
ソース、ドレインまたはゲート電極等の電極、また、ゲートまたはソースバスライン等を、エッチングまたはリフトオフ等感光性樹脂等を用いた金属薄膜のパターニングなしに形成する方法として、無電解メッキ法による方法が知られている。
【０１２３】
無電解メッキ法による電極の形成方法に関しては、特開２００４−１５８８０５号公報にも記載されたように、電極を設ける部分に、メッキ剤と作用して無電解メッキを生じさせるメッキ触媒を含有する液体を、例えば印刷法（インクジェット印刷含む。）によって、パターニングした後に、メッキ剤を、電極を設ける部分に接触させる。そうすると、前記触媒とメッキ剤との接触により前記部分に無電解メッキが施されて、電極パターンが形成されるというものである。
【０１２４】
無電解メッキの触媒と、メッキ剤の適用を逆にしてもよく、またパターン形成をどちらで行ってもよいが、メッキ触媒パターンを形成し、これにメッキ剤を適用する方法が好ましい。
【０１２５】
印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、平版、凸版、凹版又インクジェット法による印刷などが用いられる。
【０１２６】
（ゲート絶縁膜）
本発明の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。
【０１２７】
それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。
【０１２８】
本発明では、ゲート絶縁膜（層）が陽極酸化膜または該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることが好ましい。陽極酸化することで低温において絶縁性の良好なゲート絶縁膜が得られるばかりでなく、金属のマイグレーションによる突起を平滑化することが可能で有り、良好な半導体界面を形成することが可能になる。
【０１２９】
また、陽極酸化膜は封孔処理されることが望ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。
【０１３０】
陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウムまたはタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
【０１３１】
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【０１３２】
（基板）
基板を構成する支持体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、紙、不織布などを用いることができるが、本発明において支持体は樹脂からなることが好ましく、例えばプラスチックフィルムシートを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【０１３３】
また本発明の薄膜トランジスタ素子上には素子保護層を設けることも可能である。保護層としては前述した無機酸化物または無機窒化物等が挙げられ、上述した大気圧プラズマ法で形成するのが好ましい。
【実施例】
【０１３４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが本発明はこれらに限定されない。【０１３５】
実施例１
図１に、本発明の薄膜トランジスタ素子１の製造プロセスを概略の断面図で示した。【０１３６】
《薄膜トランジスタ素子１の製造》
ガラス基板１（厚み０．５ｍｍ）上にＴａ薄膜（２５０ｎｍ）をスパッタにより成膜し、金属ゲート電極２（Ｔａゲート電極ともいう）を有する基板を作製した（図１（ａ）、（ｂ））。【０１３７】
次いで、下記のようにして電解液による陽極酸化処理を行った。【０１３８】
（陽極酸化によるゲート絶縁膜の形成）
上記の金属ゲート電極２を陽極として用い、白金を陰極にして定電流電圧電源に接続した後、１％リン酸水溶液に浸し、０．２ｍＡ／ｃｍ２の一定電流になるように電圧を印加した。【０１３９】
その後、電圧が１００Ｖまで上昇したのを確認した後、１００Ｖ一定で電圧を印加し、１時間保持した。次いで、純水で洗浄し、７０℃、１時間、乾燥及びベークを行い、ゲート絶縁膜３（Ｔａ２Ｏ３ゲート絶縁膜ともいう）を形成した（図１（ｃ））。【０１４０】
（金属酸化物半導体層の形成）
上記で形成したゲート絶縁膜３上に、ＵＶ光下でオゾン洗浄処理を行った後、基板全体の温度を１００℃に保ち、Ｉｎ、Ｇａ（金属比率Ｉｎ：Ｇａ＝２：１）の硝酸塩を溶解した水溶液（水／ＥｔＯＨ＝９／１）をインクジェット法により塗布して、金属酸化物半導体前駆体層４を成膜し、次いで、電気炉で１５０℃、１０分乾燥後、２００℃で１時間焼成し、金属酸化物半導体層５（ＩＧＯ半導体層ともいう）を形成した（図１（ｄ）、（ｅ））。【０１４１】
金属酸化物半導体層５の形成後、金を用いてソース電極６、ドレイン電極７を蒸着により形成し、薄膜トランジスタ素子１を製造した。【０１４２】
（薄膜トランジスタ素子１の評価）
薄膜トランジスタ素子１のＩｄ−Ｖｇ（±４０Ｖ）測定を行ったところ、飽和領域での電界効果移動度５ｃｍ２／Ｖｓ、ＯｎＯｆｆ比８桁の良好な結果が得られた。【０１４３】
また、Ｏｆｆ時の電流は１０−１２以下であり、良好な絶縁性を示した。【０１４４】
実施例２
図２に、本発明の薄膜トランジスタ素子２の製造プロセスを概略の断面図で示した。【０１４５】
《薄膜トランジスタ素子２の製造》
ガラス基板１１（厚み０．５ｍｍ）上に、Ａｌ中にＮｄを１．０ａｔ％混合したＡｌ−Ｎｄ薄膜（２５０ｎｍ）をスパッタにより成膜し、金属ゲート電極１２（Ａｌ−Ｎｄゲート電極ともいう）を有する基板を作製した（図２（ａ）、（ｂ））。【０１４６】
次いで、下記のようにして電解液による陽極酸化処理を行った。【０１４７】
（陽極酸化によるゲート絶縁膜の形成）
上記の金属ゲート電極１２を陽極として用い、白金を陰極にして定電流電圧電源に接続した後、電解液として３％酒石酸：エチレングリコール＝１：９の溶液を用い、０．２ｍＡ／ｃｍ２の一定電流になるように電圧を印加した。【０１４８】
その後、電圧が１００Ｖまで上昇したのを確認した後、１００Ｖ一定で電圧を印加し、１０分時間保持した。【０１４９】
次いで、純水で洗浄し、１８０℃、１時間、乾燥及びベークを行い、ゲート絶縁膜１３（Ａｌ２Ｏ３ゲート絶縁膜ともいう）を形成した（図２（ｃ））。【０１５０】
その後、ゲート絶縁膜１３の上にポリシラザン溶液（ＮＮ１１０：ＡＺエレクトロニックマテリアル社製）を変換処理後の膜厚が１５ｎｍとなるように塗布し、ポリシラザン薄膜１４を形成した（図２（ｄ））。【０１５１】
得られたポリシラザン薄膜１４を１５０℃で１０分間乾燥させた後、ＵＶオゾン照射器（ＵＶ−１：サムコ社製）を用いて、流量０．６Ｌ／ｍｉｎ、基板温度２００℃の条件化で３０分間、ＵＶオゾン照射処理１５を行い、ポリシラザン薄膜１４を酸化シリコンを含む絶縁膜１６に変換した（図２（ｅ））。【０１５２】
次いで、実施例１と同様に、ゲート絶縁膜１３（陽極酸化膜ともいう）上に、インクジェット法により半導体前駆体層１７を形成した（図２（ｆ））。【０１５３】
次いで、ガラス基板１１の裏側に、基板ガラスとＩＴＯが接するようにＩＴＯ層１９付きガラス基板２０を配置し、裏側から２．４５ＧＨｚのマイクロ波２１をガラス基板１１の温度が２００℃を保持しながら、１５分間照射し、金属酸化物半導体層１８を形成した（図２（ｇ））。【０１５４】
金属酸化物半導体層１８の形成後、金を用いてソース電極２２、ドレイン電極２３を蒸着により形成し、薄膜トランジスタ素子２を製造した。【０１５５】
（薄膜トランジスタ素子２の評価）
薄膜トランジスタ素子１−２のＩｄ−Ｖｇ（±４０Ｖ）測定を行ったところ、飽和領域での電界効果移動度９ｃｍ２／Ｖｓ、ＯｎＯｆｆ比８桁の良好な結果が得られた。【０１５６】
また、Ｏｆｆ時の電流は１０−１２以下であり、良好な絶縁性を示した。【０１５７】
実施例３
図３に、本発明の薄膜トランジスタ素子３の製造プロセスを概略の断面図で示した。【０１５８】
《薄膜トランジスタ素子３の製造》
ガラス基板３１上にＩＴＯ薄膜ラインパターン２２をスパッタにより作製し、その後、ＩＴＯ薄膜パターン３２の直上に、ＩＴＯライン幅より、広い幅でＴａの金属膜パターン３３（金属ゲート電極ともいう）を形成した（図３（ａ）、（ｂ））。【０１５９】
その後、実施例１と同様に陽極酸化を用いて、ゲート絶縁膜３４を形成し、次いで、塗布により金属酸化物半導体前駆体層３５を形成した（図３（ｃ）、（ｄ））。【０１６０】
次いで、ガラス基板３１の裏側から２．４５ＧＨｚのマイクロ波３６をガラス基板３１の温度が３００℃、１５分間照射し、金属酸化物半導体層３５を形成した。【０１６１】
金属酸化物半導体層３５を部分的に被覆するように、ソース電極３７、ドレイン電極３８を蒸着により形成し、薄膜トランジスタ素子３を作製した。【０１６２】
（薄膜トランジスタ素子３の評価）
薄膜トランジスタ素子３のＩｄ−Ｖｇ（±４０Ｖ）測定を行ったところ、飽和領域での電界効果移動度７ｃｍ２／Ｖｓ、ＯｎＯｆｆ比８桁以上の良好な結果が得られた。Ｏｆｆ時の電流は１０−１２以下であり、良好な絶縁性を示した。【０１６３】
実施例４
《薄膜トランジスタ素子４の製造》
実施例３に記載の薄膜トランジスタ素子３の製造において、ガラス基板３１の代わりにポリイミド基板（膜厚２００μｍのポリイミド基板）を用いた以外は同様にして、薄膜トランジスタ素子４の製造を行った。【０１６４】
（薄膜トランジスタ素子４の評価）
薄膜トランジスタ素子４のＩｄ−Ｖｇ（±４０Ｖ）測定を行ったところ、飽和領域での電界効果移動度２ｃｍ２／Ｖｓ、ＯｎＯｆｆ比７桁以上の良好な結果が得られた。【０１６５】
また、Ｏｆｆ時の電流は１０−１２以下であり、良好な絶縁性を示した。
【符号の説明】
【０１６６】
１、２１  ガラス基板
２  金属ゲート電極
３、２４  ゲート絶縁膜
４、２５  金属酸化物半導体前駆体層
５  金属酸化物半導体層
６、２７  ソース電極
７、２８  ドレイン電極
２２  ＩＴＯ薄膜ラインパターン
２３  金属膜パターン（金属ゲート電極）
２６  マイクロ波
【図１】
2010106920.tif 000003
【図２】
2010106920.tif 000004
【図３】
2010106920.tif 000005
【国際調査報告】
2010106920.tif 000006
2010106920.tif 000007
2010106920.tif 000008
2010106920.tif 000009
2010106920.tif 000010
2010106920.tif 000011
2010106920.tif 000012
2010106920.tif 000013