(57)【要約】      （修正有）【課題】低減薄膜トランジスタの性能向上と生産効率の改善にあり、また、それによる特性のばらつき低減にある。【解決手段】基体上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体薄膜を有する薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜の少なくとも一部が陽極酸化膜であることを特徴とする薄膜トランジスタ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体薄膜を有する薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜の少なくとも一部が陽極酸化膜であり、且つ前記ゲート電極の端部に絶縁層を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記陽極酸化膜と前記酸化物半導体薄膜の間に絶縁層をもうけたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記酸化物半導体薄膜が前駆体の溶液または分散液の塗布膜から形成され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。
【請求項４】
前記前駆体が、金属の硝酸塩、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１つ以上を含むことを特徴とする請求項３に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記金属塩が少なくともＩｎ、Ｚｎ、Ｓｎのいずれかの塩を含むことを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記金属塩が少なくともＧａ、Ａｌのいずれかの塩を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記金属塩が硝酸塩であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記酸化物半導体薄膜がアモルファス半導体からな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。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタを製造することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体特性の安定性が向上し、生産効率が改善された薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの技術が開示されている（例えば、特許文献１〜３、また非特許文献１）。これらの薄膜トランジスタにおいては主にプラズマＣＶＤ法を用い作成したゲート絶縁膜を有する。しかしながら、これらの方法により作成した絶縁膜の場合、薄膜トランジスタのキャリア移動度が充分でない。ｏｆｆ電流が大きくｏｎ／ｏｆｆ比が小さいなどの問題があった。
【０００３】
本発明は、これらの特性を大幅に改善するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５５２７号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５５２８号公報
【特許文献３】特開２００７−７３７３５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＩＤＷ’０７（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ２００７）  ｐ１７８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、低減薄膜トランジスタの性能向上と生産効率の改善にあり、また、それによる特性のばらつき低減にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題は以下の手段により達成される。
【０００８】
１．基体上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体薄膜を有する薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜の少なくとも一部が陽極酸化膜であり、且つ前記ゲート電極の端部に絶縁層を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【０００９】
２．前記陽極酸化膜と前記酸化物半導体薄膜の間に絶縁層をもうけたことを特徴とする前記１に記載の薄膜トランジスタ。
【００１０】
３．前記酸化物半導体薄膜が前駆体の溶液または分散液の塗布膜から形成され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。
【００１１】
４．前記前駆体が、金属の硝酸塩、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１つ以上を含むことを特徴とする前記３に記載の薄膜トランジスタ。
【００１２】
５．前記金属塩が少なくともＩｎ、Ｚｎ、Ｓｎのいずれかの塩を含むことを特徴とする前記４に記載の薄膜トランジスタ。
【００１３】
６．前記金属塩が少なくともＧａ、Ａｌのいずれかの塩を含むことを特徴とする前記４または５に記載の薄膜トランジスタ。
【００１４】
７．前記金属塩が硝酸塩であることを特徴とする前記４〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【００１５】
８．前記酸化物半導体薄膜がアモルファス半導体からな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。
【００１６】
９．前記１〜８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタを製造することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、薄膜トランジスタの特性が向上し、生産効率の改善と特性のばらつき低減が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ゲート電極の陽極酸化皮膜の形成を示す断面模式図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタの作成について各工程を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００２０】
本発明は、基体上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体薄膜を有する薄膜トランジスタであって、ゲート絶縁膜の少なくとも一部が陽極酸化膜であることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００２１】
これらの陽極酸化膜は、ゲート電極金属材料の陽極酸化によって形成される。
【００２２】
金属材料としては、電極として実用可能なレベルでの導電性があり、陽極酸化できるものであれば特に限定されず、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、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、アンチモン、亜鉛、マグネシウム／アルミニウム混合物、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。中でも好ましい金属としてはアルミニウム、モリブデン、タンタル等であり、特に好ましい金属としてはアルミニウムである。
【００２３】
陽極酸化については、電解槽と、この電解槽に電気を供給するための手段とを、備えた陽極酸化処理装置を用いることにより行うことができる。
【００２４】
該陽極酸化処理には、硫酸を１０〜５０％の濃度で含む水溶液を電解液として、電流密度１〜５０Ａ／ｄｍ２で電解する方法、米国特許第１，４１２，７６８号に記載されている硫酸中で高電流密度で電解する方法や、同３，５１１，６６１号公報に記載されている燐酸を用いて電解する方法、クロム酸、シュウ酸、マロン酸等を一種又は二種以上含む溶液を用いる方法等が挙げられる。
【００２５】
陽極酸化処理可能な好ましい金属としては、特に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、前記公知の方法を用いることができる。陽極酸化処理を行うことによりこれらの金属材料で基板上に形成されたゲート電極表面に、金属酸化物皮膜が形成される。
【００２６】
陽極酸化処理に用いられる電解液としては、金属酸化物皮膜を形成することができるものならばいかなるものでも使用でき、一般には、硫酸、燐酸、蓚酸、クロム酸、ホウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸等あるいはこれらを２種類以上組み合わせた混酸あるいそれらの塩を用いることができる。陽極酸化の処理条件は使用する電解液により種々変化するので一概に特定し得ないが、一般的には、電解液の濃度が１〜８０質量％、電解液の温度５〜７０℃、電流密度０．５〜６０Ａ／ｄｍ２、電圧１〜１００ボルト、電解時間１０秒〜５分の範囲が適当である。好ましい陽極酸化処理は、電解液として硫酸、リン酸又はホウ酸の水溶液を用い、直流電流で処理する方法であるが、交流電流を用いることもできる。これらの酸の濃度は５〜４５質量％であることが好ましく、電解液の温度２０〜５０℃、電流密度０．５〜２０Ａ／ｄｍ２で２０〜２５０秒間電解処理するのが好ましい。
【００２７】
形成された陽極酸化被覆量は、膜厚で、１０ｎｍ〜５００ｎｍである。陽極酸化被覆量は、例えば燐酸クロム酸溶液（燐酸８５％液：３５ｍｌ、酸化クロム（IV）：２０ｇを１Ｌの水に溶解して作製）に浸漬し、酸化被膜を溶解し、板の被覆溶解前後の質量変化測定等から求められる。
【００２８】
陽極の材料としては、Ｔｉのメッシュや、白金メッシュなどが用いられる。また、陰極の材料としては、カーボンやアルミニウムを用いることができる。
【００２９】
電極金属から陽極酸化によって、絶縁膜を作成する方法は、効率の良いゲート絶縁膜の形成方法であり、陽極酸化後にパターニングすることで、一挙にゲート絶縁膜とともにゲート電極が形成出来る。また、ゲート電極の陽極酸化により形成されるゲート絶縁膜は電極との界面が均一であるためと思われるが移動度が高く性能のよい薄膜トランジスタを構成する。
【００３０】
陽極酸化膜上には別に絶縁層を設けることが好ましい。
【００３１】
これにより表面が平滑でより特性に優れたゲート絶縁膜が得られる。
【００３２】
陽極酸化膜上に形成される絶縁層としては、限定されないが、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。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。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【００３３】
これら無機酸化物皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、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、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００３４】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。また、溶剤系で、例えば、アクアミカＮＮ１１０（パーヒドロポリシラザン／キシレン溶液：ＡＺエレクトロニックマテリアル製）を用いることも出来る。
【００３５】
これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法によるものである。
【００３６】
大気圧プラズマ法によって形成される酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の無機酸化物が特に好ましい。
【００３７】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、シリコーンゴム等の樹脂を用いることもできる。
【００３８】
また、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。またこれら絶縁層の膜厚としては、一般に１０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜１μｍである。
【００３９】
絶縁層の形成により、電極材料の陽極酸化によって形成された陽極酸化皮膜表面の微小の凹凸に絶縁層材料が入り込み、これを埋める形で、膜界面が緊密に接合し、平滑な表面突起等がない均一な絶縁膜が得られるため、これをゲート絶縁層としたときに、薄膜トランジスタにおいて、半導体薄膜の作成時、また電極を絶縁膜上に形成するとき、更にプロセス耐性が向上すると共に、安定した性能を有する薄膜トランジスタが製造できるものと考えられる。
【００４０】
また、陽極酸化膜を含む前記ゲート絶縁層を用いる場合、ゲート電極の端部に絶縁層を形成することが好ましい。
【００４１】
陽極酸化によって、効率よく金属電極層上に絶縁層を形成することが出来るが、陽極酸化後にこれを陽極酸化膜付きゲート電極をパターニングしてゲート電極あるいはゲートバスラインパターンを作成する必要がある。従って、陽極酸化後、陽極酸化金属酸化物皮膜を形成した金属薄膜をパターニングする必要がある。
【００４２】
例えば、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いる方法、レジストを形成しエッチングする方法、レーザーアブレーション、またプラズマ等によるドライエッチングなどを用いることが出来る。
【００４３】
これらの陽極酸化皮膜はゲート電極パターンを形成した後に、電極と共にパターニングすることが好ましい。ゲート電極パターン形成後に、陽極酸化すればよいが小さなパターンを個々に陽極酸化するのは効率が悪いため、陽極酸化皮膜を形成した後にゲート電極パターンをパターニング形成することが生産効率上も好ましい。
【００４４】
しかしながら、この方法だと、エッチング端部、即ち電極端部において金属が露出してしまう。また、前記のようにさらに絶縁層を設けた場合でも、特に、これが薄い場合等にはエッチング端には乱れが生じやすくやはりリークが発生しやすい。
【００４５】
図１にゲート電極の陽極酸化による陽極酸化皮膜の形成を断面模式図で示した。図１（１）は例えばガラス基板１上にアルミニウム層２を一様に形成した後、陽極酸化を行って陽極酸化による酸化アルミニウム層３を形成したところを示す。
【００４６】
次いで、例えばドライエッチングを用いて、ゲート電極パターンを形成する（図１（２））。この時点ではゲート電極であるアルミニウム層２が電極端部で露出されている。
【００４７】
従って、半導体層を形成、そして、ソース電極、ドレイン電極等を形成し薄膜トランジスタを形成する際の端部（サイド）からのリークを防止するために、リーク防止層として絶縁層４を端部に設ける（図１（３））。これにより電極の露出面を覆うことが出来リーク防止が果たせる。
【００４８】
この絶縁層４は例えばゲート電極上及びその周囲にバンク（隔壁）のように形成することもでき（図１（３）、（５））、そこに、例えばインクジェット法等により前駆体溶液を吐出して酸化物半導体薄膜５を隔壁内に形成することもできる（図１（４））。
【００４９】
また、前記、陽極酸化膜と前記酸化物半導体薄膜の間に設ける絶縁層を、リーク防止に十分な厚みをもたせ陽極酸化皮膜を覆う、より広い領域に形成すれば、リーク防止層として用いることが出来る。
【００５０】
図１（６）に、陽極酸化皮膜及びゲート電極全体を覆う広い領域で絶縁層４を設け、薄膜トランジスタを形成した例を示す。図において、５が酸化物半導体薄膜、６，７はそれぞれソース電極、ドレイン電極を表す。
【００５１】
ここでは絶縁膜として例えばポリシラザンから形成される酸化珪素膜が形成される。
【００５２】
従って、本発明において好ましい形態は、ゲート電極金属膜形成後、陽極酸化により陽極酸化皮膜を電極表面に形成後、エッチング等によりパターニングして、陽極酸化皮膜上に更に絶縁層を形成する形態であって、これにより、リーク防止、また、絶縁膜の特性向上という両方の効果を得ることが出来る。
【００５３】
これらゲート電極端部に配置される絶縁層としては、端部を十分に覆う厚みがあればよいが、４０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、８０ｎｍ〜１μｍである。
【００５４】
これらの絶縁層としては、陽極酸化膜上に形成される絶縁層材料と同様の材料が用いられる。
【００５５】
次に、ゲート電極また絶縁層以外の本発明の要素について説明する。
【００５６】
本発明の酸化物半導体薄膜としては、スパッタ法等によって焼成・形成されるものであっても良いが、本発明においては、酸化物半導体薄膜が前駆体の溶液または分散液の塗布膜から形成されることが好ましい。
【００５７】
これらの前駆体としては、金属の塩であり、金属の硝酸塩、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１つ以上を含むことが好ましい。
【００５８】
本発明において半導体は金属酸化物であり、本発明は、金属酸化物半導体の前駆体となる金属酸化物の金属成分を含む金属塩の薄膜を設けた後、該薄膜に熱酸化等の半導体変換処理を行って、金属酸化物半導体に変換し半導体の薄膜を得るものである。
【００５９】
金属酸化物半導体の前駆体を熱酸化することにより金属酸化物半導体をうることは知られている。金属酸化物半導体の前駆体として用いることのできる金属化合物としては非常に広い範囲の無機塩類や有機金属化合物、また有機金属錯体等が知られている。特に、有機金属化合物や金属塩化物等がＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０（５）Ｈ１３５−Ｈ１３８、また、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２００７，１９，１８３−１８７等においても用いられよく知られている。
【００６０】
本発明においては、金属酸化物半導体の前駆体として好ましくは、金属塩のうち、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を用いる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
本発明においては、前駆体として、上記金属の硝酸塩、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によりキャリア移動度の大きい、ＴＦＴ素子としたときｏｎ／ｏｆｆ比の大きい良好な特性を示す金属酸化物半導体を得ることができる。
【００６５】
これら金属塩は、加水分解、脱水反応を含むと予想される酸化反応のエネルギーが小さいこと、酸化物生成過程で発生する分解物が効率よく気化、排出されるために膜に残存しにくく、生成した酸化物中に存在する炭素などの不純物成分が少ないため、良好な半導体特性が得られるものと推定される。
【００６６】
不純物低減、半導体特性の向上の観点から、上記金属塩の中でも硝酸塩が最も好ましい。
【００６７】
金属塩、特に硝酸塩で得られる半導体特性向上の効果は、加熱温度が１００℃以上、４００℃以下の温度範囲で得られる非晶質の金属酸化物半導体において、特に顕著である。非晶質酸化物の半導体の良好な状態が、金属塩を原料とした半導体薄膜で得られることは従来知られておらず、本発明で得られる顕著な効果といえる。
【００６８】
これらの塩を用いると、また、半導体変換処理として電磁波（マイクロ波）で実質低温において変換するとき照射時間を短くでき好ましい。
【００６９】
（前駆体薄膜の成膜方法、パターン化方法）
これらの金属酸化物半導体の前駆体である金属塩を含有する薄膜を形成するためには、公知の成膜法、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などを用いることができるが、本発明においては、前記硝酸塩、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塗設することが好ましく、これにより生産性を大幅に向上させることができる。
【００７０】
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されるところではなく、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。
【００７１】
本発明の金属塩溶液に用いる溶媒としては、金属塩が溶解する溶媒であれば特に限定されないが、金属塩の溶解性、塗布後の乾燥性の観点から水および低級アルコールが好ましく、低級アルコールの中ではメタノール、エタノール、プロパノール（１−プロパノール及びイソプロパノール）が乾燥性の観点で好ましい。また、溶媒として低級アルコールを単独で用いてもよいし、水と任意の割合で混合して用いてもよい。溶解性と溶液安定性および乾燥性の観点から水とこれら低級アルコール類を混合して本発明の「水溶液」を作成することが好ましい。低級アルコールを混合して水溶液を作成すると、大きな組成の変化を行わず表面張力を下げることができるので、インクジェット塗布等において出射性が向上するので好ましい。
【００７２】
さらに、アルコール類添加の効果として、半導体特性の向上の効果が認められる。たとえば薄膜トランジスタの移動度、ｏｎ／ｏｆｆ比、閾値などの特性の向上が認められる。この効果の原因について明確でないが、加熱による酸化物の生成プロセスに影響しているものと推察される。
【００７３】
また、乾燥性およびインクジェット出射性、薄膜トランジスタの特性などの半導体特性を考慮した場合、溶媒比率で５質量％以上の低級アルコール添加が好ましく、いずれの特性（乾燥、出射性と溶液安定性）も満たすには水／低級アルコール比率が５／５〜９５／５であることが好ましい。
【００７４】
本発明の水溶液とは溶媒中の水含有率が３０質量％以上の混合溶媒および水（水含有率＝１００質量％）に溶質（本発明では金属塩とその他必要に応じて添加される添加剤）を溶解した溶液を意味する。金属塩等溶質の溶解性、溶液安定性の観点から好ましくは水含有率は５０質量％以上であり、さらに好ましくは水含有率が７０質量％以上である。
【００７５】
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、さらに、潮解性等の性能においても優れた性質をもつ硝酸塩が最も好ましい。
【００７６】
本発明においては、金属塩を含有する溶液を基材上に適用して、金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を形成する。
【００７７】
金属塩を含有する溶液を基材上に適用して、金属酸化物半導体の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。これらのうち、好ましいのは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る。
【００７８】
例えばインクジェット法を用いて成膜する場合、金属塩溶液を滴下して、８０℃〜１００℃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、基板自体を８０℃〜１５０℃程度に加熱しておくと、塗布、乾燥の２プロセスを同時に行え、前駆体膜の造膜性も良好なため好ましい。
【００７９】
（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。
【００８０】
形成された金属酸化物半導体に含まれる金属原子は、前駆体の記述に挙げたものと同様に、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）のいずれかを含むことが好ましく、さらにガリウム（Ｇａ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含むことが好ましい。
【００８１】
これらの金属を成分として含む前駆体溶液を作製する場合、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。
【００８２】
金属Ａ：金属Ｂ：金属Ｃ＝１：０．２〜１．５：０〜５
である。
【００８３】
金属塩としては、硝酸塩が最も好ましいので、Ｉｎ、Ｓｎ（金属Ａ）と、Ｇａ、Ａｌ（金属Ｂ）と、Ｚｎ（金属Ｃ）とのモル比率（Ａ：Ｂ：Ｃ）が、上記の関係式を満たすように、各金属の硝酸塩を、水を主成分とした溶媒に溶解・形成した塗布液を用いて金属無機塩を含む前駆体薄膜を塗布により形成することが好ましい。
【００８４】
また、前駆体となる金属無機塩を含む薄膜の膜厚は１〜２００ｎｍ、より好ましくは５〜１００ｎｍである。
【００８５】
（非晶質酸化物）
形成され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（アモルファス）の薄膜を用いる。非晶質であることは、Ｘ線回折や電子線回折により確認でき、結晶に固有の回折パターンが観測されなければ、非晶質とみなすことができる。
【００８６】
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。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℃から４０℃程度の範囲から適宜選択されるある温度である。なお、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℃から４０℃の範囲全てにおいて、１０１８／ｃｍ３未満を充足する必要はない。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さらに下げ、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。
【００８７】
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。
【００８８】
金属酸化物である半導体の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、半導体膜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１０〜３００ｎｍが好ましい。
【００８９】
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未満とする。より好ましくは１０１３／ｃｍ３以上１０１７／ｃｍ３以下、さらには１０１５／ｃｍ３以上１０１６／ｃｍ３以下の範囲にすることが好ましいものである。
【００９０】
前記半導体変換処理、即ち金属無機塩から形成された前駆体薄膜を金属酸化物半導体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が挙げられる。また後述するマイクロ波照射を用いることができる。
【００９１】
本発明において、前駆体材料を加熱する温度は前駆体を含有する薄膜表面の温度が５０℃〜１０００℃の範囲で任意に設定することができるが、電子デバイスの、デバイスの特性や生産効率の観点から、１００℃〜４００℃にすることが好ましい。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、放射温度の測定が可能な放射温度計、ファイバー温度計などにより測定できる。加熱温度は電磁波の出力、照射時間、さらには照射回数により制御することが可能である。また、前駆体材料を加熱する時間は、任意に設定できるが、電子デバイスの特性や生産効率の観点から、１秒以上６０分以下の範囲が好ましい。より好ましくは５分〜３０分である。
【００９２】
金属塩を用いることで比較的低い温度において半導体変換処理を行うことができる。
【００９３】
また、金属酸化物の形成はＥＳＣＡ等により検知でき、半導体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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、２０〜１１０ｋＰａの圧力を表すが、好ましくは９３〜１０４ｋＰａである。
【００９６】
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。
【００９７】
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以下である。
【００９８】
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、０．０１〜１０体積％含有させることが好ましい。０．１〜１０体積％であることがより好ましいが、さらに好ましくは、０．１〜５体積％である。
【００９９】
上記不活性ガスとしては、周期表の第１８属元素、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、窒素ガスが好ましく用いられる。
【０１００】
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。
【０１０１】
大気圧下でのプラズマ法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号等に記載されている。
【０１０２】
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１５０〜３００ｎｍ程度の所謂、真空紫外光を照射することが好ましい。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。
【０１０３】
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１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ２が好ましく、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２がより好ましい。
【０１０４】
紫外線照射の際の照度は１ｍＷ〜１０Ｗ／ｃｍ２が好ましい。
【０１０５】
また、本発明においては、酸化処理に加えて前記酸化処理の後、あるい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。これにより酸化分解を促進できる。
【０１０６】
また、金属塩を含有する薄膜を酸化処理したのち、基材を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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
金属酸化物半導体への変換後、形成される半導体薄膜の膜厚は１〜２００ｎｍ、より好ましくは５〜１００ｎｍが好ましい。
【０１０９】
本発明においては、前記半導体変換処理として、マイクロ波（０．３〜５０ＧＨｚ）照射の工程を含むことが好ましい。また、酸素の存在下で、マイクロ波を照射することが、短時間で金属酸化物半導体前駆体の酸化反応を進行させる上で好ましい。
【０１１０】
本発明においては、金属酸化物半導体の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半導体に変換する方法として、マイクロ波照射を用いることが好ましい。
【０１１１】
即ち、これらの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を形成した後、該薄膜に対し、電磁波、特にマイクロ波（周波数０．３ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）を照射する。
【０１１２】
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、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ないため、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、金属酸化物半導体へ変換することが可能となる。
【０１１３】
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。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。
【０１１４】
一般的に、マイクロ波とは０．３ＧＨｚ〜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０．８ＧＨｚおよび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。また、２８ＧＨｚ、また５０ＧＨｚ等の発振機を市場で入手できる。
【０１１５】
オーブンなどを用いた通常の加熱方法に比較し、電磁波（マイクロ波）照射による加熱方法を用いることで、より良好な金属酸化物半導体層を得ることができる。金属酸化物半導体前駆体材料から金属酸化物半導体が生成するに際し、伝導熱以外の作用、例えば金属酸化物半導体前駆体材料への電磁波の直接的な作用を示唆する効果が得られている。機構は十分に明らかになっていないが、金属酸化物半導体前駆体材料の加水分解や脱水、分解、酸化等による金属酸化物半導体への転化が電磁波により促進された結果と推定される。
【０１１６】
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。尚、酸素の存在下で、マイクロ波を照射することが、短時間で金属酸化物半導体前駆体の酸化反応を進行させる上で好ましい。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、さらには照射回数を制御することで前駆体を含有する薄膜の表面温度が１００℃以上〜４００℃未満になる様に処理することが好ましい。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。
【０１１７】
また、ＩＴＯのような強い電磁波吸収体が近傍（例えばゲート電極等）に存在する場合、これもマイクロ波を吸収し発熱するため、これに隣接する領域を更に短時間に加熱することができる。
【０１１８】
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、トランジスタ、ダイオードなどの各種の半導体素子、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、樹脂基板を用いる薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ素子）等、半導体素子の製造に好ましく適用することができる。
【０１１９】
本発明の金属酸化物半導体を用いて、ダイオードやフォトセンサに用いることもできる。たとえば、後述する電極材料からなる金属薄膜と重ねることで、ショットキーダイオードやフォトダイオードを作製することも可能である。
【０１２０】
次いで、ＴＦＴ素子を構成するその他の各要素について説明する。
【０１２１】
（電極）
本発明において、ＴＦＴ素子を構成するソース電極、ドレイン電極、また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、銀ペーストおよ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。
【０１２２】
ゲート電極に関しては、陽極酸化されやすいアルミニウム、タンタル等の材料が好ましい。
【０１２３】
また、導電性材料としては、導電性ポリマーや金属微粒子などを好適に用いることができる。金属微粒子を含有する分散物としては、例えば公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、好ましくは、粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの金属微粒子を含有する分散物である。金属微粒子から電極を形成するには、前述の方法を同様に用いることができ、金属微粒子の材料としては上記の金属を用いることができる。
【０１２４】
（電極等の形成方法）
電極の形成方法としては、上記を原料として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あるいは分散液、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。さら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。
【０１２５】
ソース、ドレイン、あるいはゲート電極等の電極、またゲート、あるい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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（ゲート絶縁層）
本発明の薄膜トランジスタのゲート絶縁層は、前記ゲート電極の陽極酸化膜を含むが、陽極酸化膜に加えて用いられる絶縁層としては、種々の絶縁膜を用いることができる。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。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。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【０１３０】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、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、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【０１３１】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。
【０１３２】
これらのうち好ましいのは、上述した大気圧プラズマ法である。
【０１３３】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂等を用いることもできる。
【０１３４】
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。またこれら絶縁層の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【０１３５】
（基体）
基体（基板あるいは支持体）を構成する材料としては、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。
【０１３６】
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】
【０１３７】
以下、本発明に係る薄膜トランジスタ及びその製造方法についてその実施形態を具体的に説明する。
【０１３８】
実施例１
本発明の薄膜トランジスタの作成について図２の各工程の断面模式図を用いて説明する。
【０１３９】
〈薄膜トランジスタ１の作成〉
支持体３０１として、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を用い、ゲート電極３０２を形成する。スパッタ法により、厚さ２００ｎｍのアルミニウム皮膜を一面に成膜した後、フォトリソグラフ法により、エッチングしてゲート電極２を形成した（図２（１））。
【０１４０】
（陽極酸化被膜形成工程）
アルミニウム皮膜から形成したゲート電極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、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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
次いで、純水で洗浄し、１８０℃、１時間、乾燥及びベークを行い、厚さ１５０ｎｍの陽極酸化皮膜３０３を形成した（図２（２））。
【０１４３】
さらにその上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理（ＡＧＰ）して厚さ３０ｎｍの酸化ケイ素膜を設けた。なお、大気圧プラズマ処理装置は特開２００３−３０３５２０号公報に記載の図６に準じた装置を用いた（酸化珪素膜は図では省略している）。
【０１４４】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム９８．２５体積％
反応性ガス：酸素ガス１．５体積％
反応性ガス：テトラエトキシシラン蒸気（ヘリウムガスにてバブリング）０．２５体積％
（放電条件）
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ２
（電極条件）
電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを１ｍｍ被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にしてＲｍａｘ５μｍとした誘電体（比誘電率１０）を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。
【０１４５】
（ガラス基板の温度）２００℃
次に、スクリーン印刷により、厚さ３μｍのシリコーン樹脂皮膜をゲート電極の端部を覆う絶縁膜３０４として形成した（図２（３））。
【０１４６】
次いで、硝酸インジウム、硝酸亜鉛、硝酸ガリウムを金属比率で１：１：１（グラム原子比）で混合した１０質量％水溶液としたものをインクとして、ピエゾ方式のインクジェット装置を用いて絶縁膜４間に半導体層パターン（略ゲート電極パターン）に従ってインクを吐出し、半導体の前駆体材料薄膜３０５′を形成した（図２（４））。
【０１４７】
１００℃で熱処理し乾燥し、形成した前駆体材料薄膜３０５′の平均膜厚は３０ｎｍであった。
【０１４８】
さらに、基板温度を２００℃に保ちながら、半導体層にマイクロ波照射を行った。即ち、酸素と窒素の分圧が１：１の雰囲気、大気圧条件下で、３０Ｗの出力でマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を照射した。前駆体材料は酸化物半導体に変換され、ゲート絶縁膜上、ゲート電極に対向してＩＧＺＯ系酸化物の半導体層３０５が形成された（図２（５））。
【０１４９】
次ぎに、銀微粒子分散液（Ｃａｂｏｔ社製  ＣＣＩ−３００（銀含有率２０質量％））を、ピエゾ方式のインクジェットヘッドから射出し、半導体層の露出領域を含むソース電極、ドレイン電極部分に印刷を施した。次いで２００℃で３０分間熱処理して、ソース電極３０６およびドレイン電極３０７を形成した（図２（６））。それぞれのサイズは、幅４０μｍ、長さ１００μｍ（チャネル幅）厚さ１００ｎｍであり、ソース電極３０６、ドレイン電極３０７の距離（チャネル長）は２０μｍとした。薄膜トランジスタ１を作成した。
【０１５０】
実施例２
実施例１にて、大気圧プラズマによる酸化ケイ素皮膜を形成する工程を以下のように変更した。
【０１５１】
即ち、ゲート電極上に陽極酸化被膜３０３を形成したのち、基板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）を塗布し、ポリシラザン薄膜を形成した。
【０１５２】
得られたポリシラザン薄膜は、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、ポリシラザン薄膜を、酸化シリコンを含む絶縁膜（厚さ１５ｎｍ）に変換した。
【０１５３】
ゲート電極の端部を覆う絶縁膜３０４の形成以降、あとは同様にして薄膜トランジスタ２を作成した。
【０１５４】
実施例３
実施例１にて、大気圧プラズマによる酸化ケイ素皮膜の形成工程を除いた以外は同様にして、薄膜トランジスタ３を作成した。
【０１５５】
実施例４
実施例２と同様にして、薄膜トランジスタ３０４を作成した。但し、ゲート電極を、アルミニウム皮膜をスパッタにより形成し（厚さ２００ｎｍ）、同様に陽極酸化工程を行った後、これを一度にエッチングして、陽極酸化膜とゲート電極パターンの形成を行い形成した。
【０１５６】
比較例１
実施例１にて、大気圧プラズマ処理による厚さ３０ｎｍの酸化ケイ素膜と、シリコーン樹脂皮膜からなるゲート電極の端部を覆う絶縁膜３０４を除いたほかは同様に薄膜トランジスタ５を作成した。
【０１５７】
比較例２
実施例１において、スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのアルミニウム皮膜を一面に成膜した後、フォトリソグラフ法により、エッチングしてゲート電極３０２を形成したのち、陽極酸化被膜の形成を行わず、代わりに同様の大気圧プラズマ処理（ＡＧＰ）により酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜（厚み１５０ｎｍ）を形成した。次いで、半導体層の形成、ソース電極、ドレイン電極の形成を、実施例１と同様にして行って薄膜トランジスタ５を作成した。
【０１５８】
作製した薄膜トランジスタ１〜５について、ドレインバイアスを１０Ｖとし、ゲートバイアスを−１０Ｖから＋２０Ｖまで掃引し、ドレイン電流の増加（伝達特性）について観測した。それぞれの伝達特性の飽和領域から移動度（ｃｍ２／Ｖｓ）について見積もり、またｏｎ／ｏｆｆ比についても見積もった。閾値Ｖｇ（ＯＮ）はゲートバイアス（Ｖｇ）に対するドレイン電流値（Ｉｄ）の平方根√Ｉｄの関係にて、√Ｉｄ＝０に外挿して得たゲートバイアスの値とした。
【０１５９】
結果を表１に示す。
【０１６０】
【表１】
2011009518.tif 000003
【０１６１】
本発明の薄膜トランジスタが良好な移動度、ｏｎ／ｏｆｆ比を示すことが分かる。また閾値も低く良好である。
【符号の説明】
【０１６２】
１  ガラス基板
２  アルミニウム層
３  酸化アルミニウム層
４  絶縁層
５  酸化物半導体薄膜
６  ソース電極
７  ドレイン電極
３０１  支持体
３０２  ゲート電極
３０３  陽極酸化皮膜
３０４  絶縁膜
３０５′  前駆体材料薄膜
３０５  半導体層
３０６  ソース電極
３０７  ドレイン電極
【図１】
2011009518.tif 000004
【図２】
2011009518.tif 000005