(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物または前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物または３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を、亜鉛に対する３Ｂ族元素のモル比が０．１を超え５以下の範囲で含有する組成物を、不活性ガス雰囲気下、基板表面に塗布し、次いで、得られた塗布膜を加熱する操作を少なくとも１回行うことを含む、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有する複合酸化物薄膜の製造方法（但し、前記組成物が、３Ｂ族元素化合物または３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を、亜鉛に対する３Ｂ族元素のモル比が０．１を超え０．３以下含む場合を除く）。
Ｒ1−Ｚｎ−Ｒ1                            （１）
（式中、Ｒ1は炭素数１〜７の直鎖または分岐したアルキル基である。）
【請求項２】
前記組成物は有機溶媒をさらに含有する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物は、一般式（１）で表される有機亜鉛化合物に対する水のモル比が０．０５〜０．８の範囲になるよう混合して、少なくとも前記有機亜鉛化合物を部分的に加水分解して得られる生成物であり、前記３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物は、３Ｂ族元素化合物に対する水のモル比が０．０５〜０．８の範囲になるよう混合して、少なくとも前記３Ｂ族元素化合物を部分的に加水分解して得られる生成物である、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物は、前記有機亜鉛化合物及び３Ｂ族元素化合物に、水を前記有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物との合計に対するモル比が０．０５〜０．８の範囲になるよう添加して、前記有機亜鉛化合物及び３Ｂ族元素化合物を部分的に加水分解して得られる生成物である、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記３Ｂ族元素化合物が下記一般式（２）または（３）で表される３Ｂ族元素化合物である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
0005702259.tif 000005
（式中、Ｍは３Ｂ族元素であり、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は独立に、水素、炭素数１〜７の直鎖もしくは分岐したアルキル基、炭素数１〜７の直鎖もしくは分岐したアルコキシル基、または、アセチルアセトナート基であり、Ｌは窒素、酸素、またはリンを含有した配位性有機化合物であり、ｎは０〜９の整数である。）
ＭcＸd・ａＨ2Ｏ                            （３）
（式中、Ｍは３Ｂ族元素であり、Ｘは、ハロゲン原子、硝酸根または硫酸根であり、Ｘがハロゲン原子または硝酸根の場合、ｃは１、ｄは３、Ｘが硫酸根の場合、ｃは２、ｄは３、ａは０〜９の整数である。）
【請求項６】
前記有機溶媒が、電子供与性溶媒、炭化水素溶媒およびそれらの混合物のうち少なくとも一つを含む請求項２〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記有機溶媒の沸点が２３０℃以下である請求項２〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記電子供与性溶媒は、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、炭化水素溶媒としてヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、のうち少なくとも一つを含む請求項６に記載の製造方法。
【請求項９】
前記有機亜鉛化合物がジエチル亜鉛である請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
前記一般式（２）の３Ｂ族元素化合物がトリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリスアセチルアセトナトアルミニウム、トリスアセチルアセトナトガリウム、トリスアセチルアセトナトインジウム、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリイソプロポキシインジウム、トリイソプロポキシガリウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシインジウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシガリウムのうち少なくとも一つを含む請求項５〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
３Ｂ族元素がＧａ及びＩｎである、請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
前記不活性ガス雰囲気が水蒸気を含有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気は、相対湿度２〜１５％の範囲である請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
請求項１記載の組成物を、水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気下、加熱された基板表面にスプレー塗布することを含む、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有する複合酸化物薄膜の製造方法（但し、前記組成物が、３Ｂ族元素化合物または３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を、亜鉛に対する３Ｂ族元素のモル比が０．１を超え０．３以下含む場合を除く）。
【請求項１５】
水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気は、大気圧または加圧下で、基板表面付近に水蒸気を供給することで形成する、請求項１４に記載の複合酸化物薄膜の製造方法。
【請求項１６】
基板表面の加熱温度が４００℃以下である請求項１４に記載の複合酸化物薄膜の製造方法。
【請求項１７】
前記水蒸気の供給量は、供給された前記組成物中の亜鉛に対する水のモル比が０．１〜５の範囲になるように行う請求項１５または１６に記載の複合酸化物薄膜の製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の製造方法を用いて製造した複合酸化物薄膜からなる酸化物半導体膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有し、液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置などのスイッチング素子(薄膜トランジスタ)などに利用されるＩＧＺＯの酸化物半導体膜等に適用可能な複合酸化物薄膜の製造方法、さらには、その製造方法を用いて作製した複合酸化物薄膜に関する。
【０００２】
本発明の複合酸化物薄膜の製造方法によれば、有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物を原料として調製され、かつ発火性がなく取扱いが容易であり、さらにスピンコート、ディップコート塗布原料やスプレー熱分解塗布原料として用いた場合には、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有するし複合酸化物薄膜を提供できる。
【背景技術】
【０００３】
複合酸化物の一つである金属複合酸化物からなる酸化物半導体膜としては、例えばＩｎ、ＧａおよびＺｎの酸化物(ＩＧＺＯ)からなる酸化物半導体膜が知られており、アモルファスＳｉ膜よりも電子の移動度が大きいことを特徴として、近年注目を集めている。また、このような酸化物半導体膜は、アモルファスＳｉ膜よりも電子の移動度が大きいことや可視光透過性が高いことから、液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置などのスイッチング素子(薄膜トランジスタ)などへの応用が期待されており、注目を集めている。
【０００４】
ＩＧＺＯはＩｎＧaＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍ＝１〜２０の整数)で表される化合物が主成分であることが知られている。このアモルファス酸化物膜の成膜方法としては、ＰＶＤ法、スパッタリング法等、ＩＧＺＯの焼結体を真空中で処理して薄膜を形成する方法が一般的に知られている。アモルファス酸化物膜の形成にはＩＧＺＯスパッタリングターゲットが用いられることが知られている（特許文献１）。
【０００５】
一方、酸化物薄膜の形成においては、塗布法での成膜が知られている。この塗布法は、装置が簡便で膜形成速度が速いため生産性が高く製造コストが低い、真空容器を用いる必要がなく真空容器による制約がないため、大きな酸化物薄膜の作成も可能である、等の利点がある。
【０００６】
一般的な酸化物薄膜形成のための塗布法として、スピンコート法（特許文献２）、ディップコート法（非特許文献２）、スプレー熱分解法（非特許文献３，４）等が挙げられる。
【０００７】
この塗布法用酸化物薄膜の形成材料の例としては、透明導電膜等の用途を目的とした酸化亜鉛薄膜形成用材料が知られており、具体的には、酢酸亜鉛、アルコール系の有機溶媒に反応させながら溶解したジエチル亜鉛、ジエチル亜鉛を部分加水分解した組成物等が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−７３３１２号公報
【特許文献２】特開平７−１８２９３９号公報
【特許文献３】特願２００９−１０２５４４号（特開２０１０−２５４４８１号公報）
【特許文献４】特願２００９−１９７０５２号（特開２０１１−４６５６６号公報）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】日本学術振興会透明酸化物光電子材料第１６６委員会編、透明導電膜の技術  改訂２版（２００６）、ｐ１６５〜１７３
【非特許文献２】Ｙ．  Ｏｈｙａ，  ｅｔ  ａｌ．  Ｊ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｓｃｉ．， ４０９９（２９），  １９９４
【非特許文献３】Ｆ. Ｐａｒａｇｕａｙ Ｄ,  ｅｔ  ａｌ.  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ   Ｆｉｌｍｓ．， １６（３６６），  ２０００
【非特許文献４】Ｌ．  Ｃａｓｔａｎｅｄａ，  ｅｔ  ａｌ．  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ．，  ２１２（５０３），  ２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これら特許文献は、酸化亜鉛薄膜に関するもので、Ｉｎ、Ｇａ等の３Ｂ族元素は導電性を持たせるために数重量％程度の微量が添加されているに過ぎない。
発明者らは、公知の特許文献の材料を用いて前述のＩＧＺＯの組成に調整し、スピンコート法、ディップコート法、スプレー熱分解法で成膜を試みたが、透明な薄膜を得ることは困難であった。
【００１１】
一方、本発明者らは、ジエチル亜鉛を部分加水分解した組成物、または、３Ｂ族元素化合物とジエチル亜鉛を部分加水分解した組成物の溶液を用いたスピンコート法による製膜を試み、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有する酸化亜鉛薄膜が得られ、特許出願した(特許文献３、４)。  
【００１２】
特許文献３、４の発明においては、酸化亜鉛薄膜の導電性向上のために、Ｉｎ、Ｇａ等の３Ｂ族元素を組成物中に共存させているが、亜鉛に対する３Ｂ族元素のモル比（組成比）は例えば、０．００５〜０．１の範囲としており少なく、ＩＧＺＯ等、亜鉛に対する３Ｂ族元素の混合物のモル比が０．１を超える材料への適用については更なる検討が必要と考えた。
【００１３】
そこで、本発明は、ジエチル亜鉛またはジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物の部分加水分解物をベースとした組成物を用いて、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体膜を成膜することができる方法を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、アルキル基が亜鉛または３Ｂ族元素と結合した構造を有する化合物、より具体的な例としては、ジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物およびジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物と水との部分加水分解によって得られる生成物とＩｎ、Ｇａ等の３Ｂ族元素を含む化合物の混合物を含む組成物において、ジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物およびジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物と水との部分加水分解によって得られる生成物中の亜鉛に対するＩｎ、Ｇａ等の３Ｂ族元素の混合物中の３Ｂ族元素のモル比が０．１を超えるものであっても、塗布することで、可視光線に対して８０％以上の平均透過率をもってＩＧＺＯ等の酸化物半導体膜が容易に得られることを見出して本発明を完成させた。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するための本発明は、以下のとおりである。
（請求項１）
下記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物または前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物または３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を、亜鉛に対する３Ｂ族元素のモル比が０．１を超え５以下の範囲で含有する組成物を、不活性ガス雰囲気下、基板表面に塗布し、次いで、得られた塗布膜を加熱する操作を少なくとも１回行うことを含む、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有する複合酸化物薄膜の製造方法。
Ｒ１−Ｚｎ−Ｒ１                            （１）
（式中、Ｒ１は炭素数１〜７の直鎖または分岐したアルキル基である。）
（請求項２）
前記組成物は有機溶媒をさらに含有する請求項１に記載の製造方法。
（請求項３）
前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物は、一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と水をモル比が０．０５〜０．８の範囲になるよう混合して、少なくとも前記有機亜鉛化合物を部分的に加水分解して得られる生成物であり、前記３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物は、３Ｂ族元素化合物と水をモル比が０．０５〜０．８の範囲になるよう混合して、少なくとも前記３Ｂ族元素化合物を部分的に加水分解して得られる生成物である、請求項１または２に記載の製造方法。
（請求項４）
前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物は、前記有機亜鉛化合物及び３Ｂ族元素化合物に、水を前記有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物との合計に対するモル比が０．０５〜０．８の範囲になるよう添加して、前記有機亜鉛化合物及び３Ｂ族元素化合物を部分的に加水分解して得られる生成物である、請求項１または２に記載の製造方法。
（請求項５）
前記３Ｂ族元素化合物が下記一般式（２）または（３）で表される３Ｂ族元素化合物である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
0005702259.tif 000002
（式中、Ｍは３Ｂ族元素であり、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は独立に、水素、炭素数１〜７の直鎖もしくは分岐したアルキル基、炭素数１〜７の直鎖もしくは分岐したアルコキシル、カルボン酸、または、アセチルアセトナート基であり、Ｌは窒素、酸素、またはリンを含有した配位性有機化合物であり、ｎは０〜９の整数である。）
ＭｃＸｄ・ａＨ２Ｏ                           （３）
（式中、Ｍは３Ｂ族元素であり、Ｘは、ハロゲン原子、硝酸または硫酸であり、Ｘがハロゲン原子または硝酸の場合、ｃは１、ｄは３、Ｘが硫酸の場合、ｃは２、ｄは３、ａは０〜９の整数である。）
（請求項６）
前記有機溶媒が、電子供与性溶媒、炭化水素溶媒およびそれらの混合物のうち少なくとも一つを含む請求項２〜５のいずれかに記載の製造方法。
（請求項７）
前記有機溶媒の沸点が２３０℃以下である請求項２〜６のいずれかに記載の製造方法。
（請求項８）
前記電子供与性溶媒は、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、炭化水素溶媒としてヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、のうち少なくとも一つを含む請求項６に記載の製造方法。
（請求項９）
前記有機亜鉛化合物がジエチル亜鉛である請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。
（請求項１０）
前記一般式（２）の３Ｂ族元素化合物がトリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリスアセチルアセトナトアルミニウム、トリスアセチルアセトナトガリウム、トリスアセチルアセトナトインジウム、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリイソプロポキシインジウム、トリイソプロポキシガリウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシインジウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシガリウムのうち少なくとも一つを含む請求項５〜９のいずれかに記載の製造方法。
（請求項１１）
３Ｂ族元素がＧａ及びＩｎである、請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法。
（請求項１２）
前記不活性ガス雰囲気が水蒸気を含有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の製造方法。
（請求項１３）
水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気は、相対湿度２〜１５％の範囲である請求項１２に記載の製造方法。
（請求項１４）
請求項１記載の組成物を、水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気下、加熱された基板表面にスプレー塗布することを含む、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有する複合酸化物薄膜の製造方法。
（請求項１５）
水蒸気を含有する不活性ガス雰囲気は、大気圧または加圧下で、基板表面付近に水蒸気を供給することで形成する、請求項１４に記載の複合酸化物薄膜の製造方法。
（請求項１６）
基板表面の加熱温度が４００℃以下である請求項１４に記載の複合酸化物薄膜の製造方法。
（請求項１７）
前記水蒸気の供給量は、供給された前記組成物中の亜鉛に対する水のモル比が０．１〜５の範囲になるように行う請求項１５または１６に記載の複合酸化物薄膜の製造方法。
（請求項１８）
請求項１〜１７のいずれかに記載の製造方法を用いて製造した複合酸化物薄膜からなる酸化物半導体膜。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の複合酸化物薄膜の製造方法によれば、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体膜等、有用な複合酸化物薄膜をスピンコート法、ディップコート法、スプレー熱分解法等の塗布成膜で容易に成膜が可能であり、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有する複合酸化物薄膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スプレー製膜装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［複合酸化物薄膜の製造方法］
本発明の複合酸化物薄膜の製造方法は、下記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物または前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物または３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を、亜鉛に対する３Ｂ族元素のモル比が０．１を超え５以下の範囲で含有する組成物を、不活性ガス雰囲気下、基板表面に塗布し、次いで、得られた塗布膜を加熱する操作を少なくとも１回行うことを含む、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有する酸化亜鉛薄膜の製造方法である。
Ｒ１−Ｚｎ−Ｒ１                            （１）
（式中、Ｒ１は炭素数１〜７の直鎖または分岐したアルキル基である。）
【００１９】
本発明の製造方法に用いることができる組成物には、以下の態様が含まれる。
（ｉ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物を含有する組成物（以下、組成物１と呼ぶことがある）
（ｉｉ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を含有する組成物（以下、組成物２と呼ぶことがある）
（ｉｉｉ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物および３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を含有する組成物（以下、組成物３と呼ぶことがある）
（ｉｖ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物を含有する組成物（以下、組成物４と呼ぶことがある）
（ｖ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を含有する組成物（以下、組成物５と呼ぶことがある）
（ｖｉ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物および３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を含有する組成物（以下、組成物６と呼ぶことがある）
（ｖｉｉ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物を含有する組成物（以下、組成物７と呼ぶことがある）
（ｖｉｉｉ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を含有する組成物（以下、組成物８と呼ぶことがある）
（ｉｘ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と前記有機亜鉛化合物の水による部分加水分解物と３Ｂ族元素化合物および３Ｂ族元素化合物の水による部分加水分解物を含有する組成物（以下、組成物９と呼ぶことがある）
【００２０】
さらに、本発明で用いられる組成物は、有機溶媒をさらに含有することができる。
【００２１】
本発明においては、前記３Ｂ族元素化合物は、例えば、下記一般式（２）または（３）で表される３Ｂ族元素化合物であることができる。
0005702259.tif 000003
（式中、Ｍは３Ｂ族元素であり、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は独立に、水素、炭素数１〜７の直鎖もしくは分岐したアルキル基、炭素数１〜７の直鎖もしくは分岐したアルコキシル、カルボン酸、または、アセチルアセトナート基であり、Ｌは窒素、酸素、またはリンを含有した配位性有機化合物であり、ｎは０〜９の整数である。）
ＭｃＸｄ・ａＨ２Ｏ                           （３）
（式中、Ｍは３Ｂ族元素であり、Ｘは、ハロゲン原子、硝酸または硫酸であり、Ｘがハロゲン原子または硝酸の場合、ｃは１、ｄは３、Ｘが硫酸の場合、ｃは２、ｄは３、ａは０〜９の整数である。）
【００２２】
本発明で用いる組成物のより具体的な例としては、以下のものを挙げることができる。但し、これらの限定される意図ではない。
（Ａ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物を有機溶媒に溶解した溶液に、水を添加して、前記有機亜鉛化合物を少なくとも部分的に加水分解した後、少なくも１つの３Ｂ族元素を含んだ、前記一般式（２）および／または一般式（３）で表される３Ｂ族元素化合物との混合物を含む生成物 (以下、部分加水分解物１と呼ぶことがある)を含む組成物。
【００２３】
（Ｂ）前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と少なくも１つの３Ｂ族元素を含んだ、下記一般式（２）および／または一般式（３）で表される３Ｂ族元素化合物との混合物を有機溶媒に溶解した溶液に、水を添加して、少なくとも前記有機亜鉛化合物を少なくとも部分的に加水分解して得られる生成物(以下、部分加水分解物２と呼ぶことがある) を含む組成物。
【００２４】
前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物におけるＲ１として表されるアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ｓｅｃ−ヘキシル基、ｔｅｒｔ−ヘキシル基、２−ヘキシル基、およびヘプチル基を挙げることができる。一般式（１）で表される化合物は、Ｒ１が炭素数１、２、３、４、５、または６の化合物であることが好ましい。一般式（１）で表される化合物は、特にＲ１が炭素数２である、ジエチル亜鉛であることが好ましい。
【００２５】
前記一般式（２）で表される３Ｂ族元素化合物におけるＭとして表される金属の具体例としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎを挙げことができる。また、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は水素であることが好ましい。あるいは、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４はアルキル基であることも好ましく、アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ｓｅｃ−ヘキシル基、ｔｅｒｔ−ヘキシル基、２−ヘキシル基、およびヘプチル基を挙げることができる。Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、少なくとも１つが水素であり、残りがアルキル基であることも好ましい。また、アルコキシル基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシド基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等を挙げることができる。
【００２６】
Ｌとして表される配位子は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリフェニルアミン、ピリジン、モノフォリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、トリフェニルフォスフィン、ジメチル硫黄、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランを挙げることができる。一般式（３）で表される３B族元素化合物は、特に、ジボラン、ボラン−テトラヒドロフラン錯体、ボラン−トリメチルアミン錯体、ボラン−トリエチルアミン錯体、トリエチルボラン、トリブチルボラン、アラン−トリメチルアミン錯体、アラン−トリエチルアミン錯体、トリメチルアルミニウム、ジメチルアミルニウムヒドリド、トリイソブチルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリイソプロポキシインジウム、トリイソプロポキシガリウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシインジウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシガリウムを挙げることができる。価格が安く入手が容易であるという点から、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリイソプロポキシインジウム、トリイソプロポキシガリウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシインジウム、トリｔｅｒｔ−ブトキシガリウムが特に好ましい。
【００２７】
３Ｂ族元素化合物における３Ｂ族元素および前記一般式（３）で表される３Ｂ族元素化合物におけるＭとして表される金属の具体例としては、例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎを挙げことができる。また、Ｘとして表される塩の具体例としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、硝酸、硫酸を挙げることができる。一般式（２）で表される３B族元素化合物は、特に、フッ化ホウ素、塩化ホウ素、塩化アルミニウム、塩化アルミニウム６水和物、硝酸アルミニウム９水和物、塩化ガリウム、硝酸ガリウム水和物、塩化インジウム、塩化インジウム４水和物、硝酸インジウム５水和物を挙げることができる。
【００２８】
本発明では、上記前述の金属を含む化合物を溶解するために有機溶媒を用いることができる。この有機溶媒としては、前述の亜鉛や３Ｂ族元素を溶解するもので、使用に問題がなければ特に制限はないが、一般的に工業的に使用されているエーテルなどの電子供与性有機溶媒やヘキサン、トルエンなどの炭化水素化合物を用いることが好ましい。これらの有機溶媒は単独または他の溶媒との混合物として使用してもよい。このような溶媒を用い、前記組成物を溶解して基板等に塗布することで、可視光線に対して８０％以上の平均透過率をもってＩＧＺＯ等の酸化物半導体膜が容易に得られる。
【００２９】
この電子供与性有機溶媒の例として、エーテル化合物、アミン化合物等を上げることが出来、一般式（１）で表される有機亜鉛化合物及び水に対して溶解性を有するものであればよい。好ましい電子供与性有機溶媒の例としては、その沸点が２３０℃以下のものを例示することができ、例えば、ジｎ−ブチルエーテル（沸点１４２．４℃）、ジヘキシルエーテル（沸点２２６．２℃）、アニソール（沸点１５３．８℃）、フェネトール（沸点１７２℃）、ブチルフェニルエーテル（沸点２１０．３℃）、ペンチルフェニルエーテル（沸点２１４℃）、メトキシトルエン（沸点１７１．８℃）、ベンジルエチルエーテル（沸点１８９℃）、ジフェニルエーテル（沸点２５８．３℃）、ベラトロール（沸点２０６．７℃）、トリオキサン（沸点１１４．５℃）そして、１，２−ジエトキシエタン（沸点１２１℃）、１，２―ジブトキシエタン（沸点２０３．３℃）等のグライム、また、ビス（２−メトキシエテル）エーテル（沸点１６２℃）、ビス（２−エトキシエテル）エーテル（沸点１８８．４℃）、ビス（２−ブトキシエテル）エーテル（沸点２５４．６℃）等のジグライム、さらに、１，２−ビス（２−メトキシエトキシ）エタン（沸点２１６℃）、ビス［２−（２−メトキシエトキシエチル）］エーテル（沸点２７５℃）等のトリグライム、等のエーテル系溶媒、トリ−ｎ−プロピルアミン（沸点１５０〜１５６℃）、トリ−ｎ−ペンチルアミン（沸点１３０℃）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン（沸点１９３℃）、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン（沸点２１７℃）、ピリジン（沸点１１５．３℃）等のアミン系溶媒等を挙げることができる。電子供与性有機溶媒としては、グライムの一種である１、２−ジエトキシエタン（沸点１２１℃）が、組成物調製時のゲルの抑制と溶媒自身の揮発性の両方の観点から好ましい。電子供与性有機溶媒の沸点の上限は、特にないが、得られた組成物を塗布した後に溶媒が除去されて塗膜となる際の乾燥時間が比較的短くなると言う観点からは、２３０℃以下であることが好ましい。
【００３０】
また、本発明では、溶媒として炭化水素化合物を用いることが出来る。前記炭化水素化合物としては、炭素数５〜２０のより好ましくは炭素数６〜１２の直鎖、分岐炭化水素化合物または環状炭化水素化合物、炭素数６〜２０の、より好ましくは炭素数６〜１２の芳香族炭化水素化合物およびそれらの混合物を例示することが出来る。
【００３１】
これら炭化水素化合物の具体的な例として、ペンタン、n−ヘキサン、ヘプタン、イソヘキサン、メチルペンタン、オクタン、２，２，４−トリメチルペンタン（イソオクタン）、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ｎ−ヘキサデカン、オクタデカン、エイコサン、メチルヘプタン、２，２−ジメチルヘキサン、２−メチルオクタンなどの脂肪族炭化水素；シクロペンタン、シクロヘキサンメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ、ケロシン、石油エーテル等の炭化水素系溶媒を上げることが出来る。
【００３２】
上記の電子供与性有機溶媒とは異なる種類の有機溶媒、炭化水素化合物の沸点の上限は、特にないが、得られた組成物を塗布した後に溶媒が除去されて塗膜となる際の乾燥時間が比較的短くなると言う観点からは、電子供与性化合物と同様に２３０℃以下であることが好ましい。また、金属を含む化合物の安定性向上の観点からは、本発明で用いる組成物中に電子供与性化合物が含有しているほうが望ましい。
【００３３】
前記一般式（１）で表される化合物を前記電子供与性有機溶媒または前記電子供与性有機溶媒を含有する混合有機溶媒に溶解した溶液における、前記一般式（１）で表される化合物の濃度は、４〜１２質量％の範囲とすることが好ましい。前記有機溶媒に溶解した溶液における一般式（１）で表される化合物の濃度は、好ましくは６〜１０質量％の範囲である。
【００３４】
有機溶媒に前記化合物または部分加水分解物を溶解した組成物は、前述のように溶解や反応したものがそのまま組成物となるものや、例えば部分加水分解反応等で生成物を得た後に、電子供与性有機溶媒や炭化水素化合物等の有機溶媒を任意に添加してその組成を調整することで、本発明で用いる組成物とすることが出来る。
【００３５】
前記部分加水分解物の調製における水の添加量は、例えば、部分加水分解物１においては、前記有機亜鉛化合物に対するモル比を０．０５〜０．８の範囲とし、部分加水分解物２においては、前記有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物の合計量に対するモル比を０．０５〜０．８の範囲とすることが好ましい。水の添加量がこの範囲であることで、スピンコート法、ディップコート法およびスプレー熱分解において、得られる部分加水分解物を含む反応生成物は、透明かつ導電性を有する酸化亜鉛薄膜を形成することができる。また、３Ｂ族元素化合物を単独で部分加水分解する場合も、３Ｂ族元素化合物に対する水のモル比を０．０５〜０．８の範囲とすることが好ましい。
【００３６】
例えば、水のモル比を０．４以上にすることにより、有機亜鉛化合物を部分加水分解する場合、原料中に含有する亜鉛を基準として９０％以上の高収率で有機亜鉛化合物を部分加水分解した部分加水分解物を得ることができる。また、部分加水分解物２においては、３Ｂ族元素化合物も適量が部分加水分解される。モル比を０．４以上にすることで、部分加水分解物１の場合は、未反応の原料である有機亜鉛化合物の残量を、部分加水分解物２の場合は、有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物の残存量を抑えることができる。また、モル比を０．８以下にすることにより加水分解反応中のゲルの発生を抑制できる。加水分解反応中にゲルが発生すると、溶液の粘度が上がり、その後の操作が困難になる場合がある。水の添加モル比の上限は、上記観点から、好ましくは０．８、より好ましくは０．７５である。
【００３７】
この水の添加量の制御は、組成物の粘度や沸点等の物性の制御を可能とする。例えば、スピンコート法等の反応を伴いにくい塗布は水の添加量を増やすことで成膜が容易とすることができ、また、スプレー法等では加水分解を行なわないまたは水の添加を少なくすることにより得られた組成物では、低温での成膜等、より有機亜鉛化合物自身の反応性を反映した成膜を行なうことが出来る。
【００３８】
前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と、少なくも１つの３Ｂ族元素、例えば、前記一般式（２）および／または一般式（３）で表される３Ｂ族元素化合物との混合物を含む生成物においては、例えば、前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と前記一般式（２）または（３）の３Ｂ族化合物を有機溶媒等に添加することにより組成物を製造することができる。前記３Ｂ族元素化合物の添加量は、前記有機亜鉛化合物の仕込み量に対して０．１を超え５以下の割合で添加するのが適当である。
【００３９】
部分加水分解物１においては、有機亜鉛化合物に水を添加した後に、３Ｂ族元素化合物を添加することから、水の添加量等によるが、添加した水が有機亜鉛化合物の加水分解に消費された後に３Ｂ族元素化合物が添加される場合には、前記生成物は、通常、前記３Ｂ族元素化合物の加水分解物は含まない。３Ｂ族元素化合物は、加水分解されず、原料のままで含有されるか、あるいは、有機亜鉛化合物の部分加水分解物が有する有機基と３Ｂ族元素化合物の有機基(配位子)が交換(配位子交換)したものになる可能性もある。部分加水分解物３においては、有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物の混合溶液に水を添加するので、前記生成物は、通常、前記３Ｂ族元素化合物の加水分解物を含む。３Ｂ族元素化合物の加水分解物は、水の添加量等によるが、部分加水分解物であることができる。
【００４０】
水の添加は、水を他の溶媒と混合することなく水のみで行うことも、水を他の溶媒と混合して得た混合溶媒を用いて行うこともできる。局所的な加水分解の進行を抑制するという観点からは、混合溶媒を用いることが好ましく、混合溶媒中の水の含有率は、例えば、１〜５０質量％の範囲であることができ、好ましくは２〜２０質量％である。水との混合溶媒に用いることができる溶媒は、例えば、上記電子供与性有機溶媒であることができる。さらに、電子供与性有機溶媒としては、沸点が１１０℃以上の有機溶媒であっても、沸点が１１０℃未満の有機溶媒であってもよい。但し、ジエチル亜鉛に対して不活性かつ水の溶解性が高い必要があるという観点からは、沸点が１１０℃未満の有機溶媒であることが好ましい。
【００４１】
水の添加は、反応の規模にもよるが、例えば、６０秒〜１０時間の間の時間をかけて行うことができる。生成物の収率が良好であるという観点から、原料である前記一般式（１）の有機亜鉛化合物に水または水との混合溶媒を滴下することにより添加することが好ましい。水の添加は、一般式（１）で表される化合物と電子供与性有機溶媒との溶液を攪拌せずに（静置した状態で）または攪拌しながら実施することができる。添加時の温度は、−９０〜１５０℃の間の任意の温度を選択できる。−１５〜３０℃であることが水と有機亜鉛化合物の反応性という観点から好ましい。
【００４２】
水の添加後に、水と一般式（１）で表される化合物と一般式（２）または（３）で表される化合物、もしくは、水と一般式（１）で表される化合物との反応を進行させるために、例えば、１分から４８時間、攪拌せずに（静置した状態で）置くか、または攪拌する。反応温度については、−９０〜１５０℃の間の任意の温度で反応させることができる。反応温度は、５〜８０℃の範囲であることが部分加水分解物を高収率で得るという観点から好ましい。反応圧力は制限されない。通常は、常圧（大気圧）で実施できる。水と一般式（１）で表される化合物との反応の進行は、必要により、反応混合物をサンプリングし、サンプルをＮＭＲあるいはＩＲ等で分析、もしくは、発生するガスをサンプリングすることによりモニタリングすることができる。
【００４３】
本発明で用いる組成物、例えば、部分加水分解物１及び２を含む組成物においては、前記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物と有機亜鉛化合物に対する前記一般式（２）または（３）で表される３Ｂ族元素化合物のモル比は、０．１を超え５以下の割合で添加することが、３Ｂ族元素の添加効果が適度に発現したＩＧＺＯ等の酸化物半導体膜等を得るという観点から適当である。同様の観点から、前記３Ｂ族元素化合物の添加量の上限は、好ましくは４．５、より好ましくは４、さらに好ましくは２．５、一層好ましくは２、特に好ましくは０．９５である。但し、部分加水分解物１においては、有機亜鉛化合物を含有する溶液に水を添加して部分加水分解物を得、その上で、上記モル比で３Ｂ族元素化合物を添加する。また、部分加水分解物２においては、上記モル比で有機亜鉛化合物と３Ｂ族元素化合物を含有する溶液に水を添加して部分加水分解物を得る。
【００４４】
前記の有機溶媒、原料である前記一般式（１）の有機亜鉛化合物、及び水または水との混合溶媒は、あらゆる慣用の方法に従って反応容器に導入することができる。これらの反応工程は回分操作式、半回分操作式、連続操作式のいずれでもよく、特に制限はないが、回分操作式が望ましい。
【００４５】
上記反応により、前記一般式（１）の有機亜鉛化合物と前記一般式（２）または（３）の３Ｂ族元素化合物、または、前記一般式（１）の有機亜鉛化合物は、水により部分的に加水分解されて、部分加水分解物を含む生成物が得られる。一般式（１）の有機亜鉛化合物がジエチル亜鉛である場合、水との反応により得られる生成物についての解析は古くから行われているが、報告により結果が異なり、生成物の組成が明確に特定されている訳ではない。また、水の添加モル比や反応時間等によっても、生成物の組成は変化し得る。
【００４６】
例えば、部分加水分解物１、２については、下記一般式（４）で表される化合物であるか、あるいは、ｐが異なる複数種類化合物の混合物であると推定される。
Ｒ１−Ｚｎ−［Ｏ−Ｚｎ］ｐ−Ｒ１                （４）
（式中、Ｒ１は一般式（１）におけるＲ１と同じであり、ｐは２〜２０の整数である。）
【００４７】
本発明においては、生成物の主成分は、例えば、部分加水分解物２については、下記一般式（５）および(６)で表される構造単位と下記一般式（７）で表される構造単位を組み合わせた化合物であるか、あるいはｍが異なる複数種類の化合物の混合物であると推察される。
（Ｒ１−Ｚｎ）−                               （５）
−［Ｏ−Ｚｎ］ｍ−                             （６）
（式中、Ｒ１は一般式（１）におけるＲ１と同じであり、ｍは２〜２０の整数である。）
0005702259.tif 000004
（式中、Ｍは一般式（２）または（３）におけるＭと同じであり、Ｑは一般式（２）または（３）におけるＸ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のいずれかと同じであり、ｍは２〜２０の整数である。）
【００４８】
前記有機亜鉛化合物の加水分解の際に、前記３Ｂ族元素化合物を共存させていない部分加水分解物１の場合、反応終了後、３Ｂ族元素化合物、例えば、前記一般式（２）または（３）の３Ｂ族化合物を添加することにより組成物を製造することができる。前記３Ｂ族元素化合物の添加量は、前述のように、前記有機亜鉛化合物の仕込み量に対して０．１を超え５以下の割合で添加するのが適当である。
【００４９】
前記組成物を用いることで、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの酸化物(ＩＧＺＯ)からなる酸化物半導体膜の形成が可能である。
【００５０】
上記ＩＧＺＯの成膜を目的とした組成物は、亜鉛および３Ｂ族元素としてＧａ、Ｉｎを組成物中に必須として含むものである。即ち、本発明で用いる組成物は前記一般式（１）の有機亜鉛化合物および部分加水分解物を含む生成物を用いてＺｎの使用を必須とし、かつ、３Ｂ族化合物、例えば、前記一般式（２）および／または（３）の３Ｂ族化合物において、３Ｂ族元素としてＩｎおよびＧａの２成分の共存での使用を必須とするものを包含する。その組成の割合は所望のＩＧＺＯの組成となるようにＺｎ、Ｉｎ、Ｇａのモル比を調整することが可能である。このモル比は、ＩｎＧａＺｎＯ４，Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７、ＩｎＧａＺｎ５Ｏ８等、ＩｎＧaＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍ＝１〜２０の整数)が報告されているＩＧＺＯの一般的な組成やそれらの酸素欠損化合物等が得られるように調製が可能であり、その他組成比も整数比に限らず、各元素の添加量を調製することで任意の組成のものを調製が可能である。
【００５１】
特に本発明で用いる組成物では、前述のようにして調製された亜鉛を含む化合物として、下記一般式（１）で表される有機亜鉛化合物およびジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物と水との部分加水分解によって得られる生成物を用いることができる。この添加は、組成物を加水分解することで、有機亜鉛化合物および有機亜鉛化合物と水との部分加水分解によって得られる生成物に結合しているアルキル基Ｒ１（ここで、Ｒ１は炭素数１〜７の直鎖または分岐したアルキル基）から主として生成する炭化水素Ｒ１Ｈの同定、定量により確認される。例えば、ジエチル亜鉛の場合、加水分解により生成するガスの主成分はエタンとなる。
【００５２】
なお、この有機亜鉛化合物および有機亜鉛化合物と水との部分加水分解によって得られる生成物に結合しているアルキル基Ｒ１（ここで、Ｒ１は炭素数１〜７の直鎖または分岐したアルキル基）は、共存する３Ｂ族元素化合物の一般式（２）に示されるＲ２、Ｒ３、Ｒ４（Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は独立に、水素、炭素数１〜７の直鎖もしくは分岐したアルキル基）との交換反応によっても生成する場合がある。
【００５３】
加水分解反応終了後、例えば、ろ過、濃縮、抽出、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって、上記生成物の一部または全部を回収及び精製することができる。また、加水分解反応終了後に３Ｂ族元素化合物を添加する場合には、ろ過によって、上記生成物の一部または全部を回収及び精製することができる。反応生成物中に、原料である一般式（１）の有機亜鉛化合物や（２）、（３）の３Ｂ族元素化合物が残存する場合には、上記方法で回収することもでき、回収することが好ましい。
【００５４】
上記方法で調製した溶液は、複合酸化物薄膜形成用の塗布用の溶液としてそのまま使用できる。あるいは、適宜希釈または濃縮することもできるが、製造工程を簡素化できるという観点からは、上記方法で調製した溶液が、そのまま酸化複合酸化物形成用の塗布用の溶液として使用できる濃度であることが好ましい。
【００５５】
［複合酸化物薄膜の製造方法］
本発明の複合酸化物薄膜の製造方法について説明する。基板表面に前述の複合酸化物薄膜形成用の組成物を塗布し、次いで、得られた塗布膜を加熱して複合酸化物薄膜を得る。より具体的には、本発明の製造方法では、不活性ガス雰囲気下、基板表面に上記組成物を塗布し、次いで、得られた塗布物を加熱する操作を少なくとも1回行うことを含む。塗布および得られた塗布物の加熱操作は、導電性など所望の物性を得るために必要な回数を適宜行なうことができるが、好ましくは1回〜50回、より好ましくは、1回〜30回さらに好ましくは1回〜10回等の範囲で適宜実施できる。
【００５６】
塗布を例えば、スピンコート法、ディップコート法およびスプレー熱分解法で行う場合には、可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有しかつ導電性を有する複合酸化物薄膜を形成することができる。
【００５７】
基板表面への塗布は、ディップコート法、スピンコート法、スプレー熱分解法、インクジェット法、スクリーン印刷法等の慣用手段により実施できる。
【００５８】
組成物の基板表面への塗布は、窒素等の不活性ガス雰囲気下、空気雰囲気下、水蒸気を多く含有した相対湿度が高い空気雰囲気下、酸素等の酸化ガス雰囲気下、水素等の還元ガス雰囲気下、もしくは、それらの混合ガス雰囲気下等のいずれかの雰囲気下、かつ、大気圧または加圧下で実施することができる。
【００５９】
スピンコート法、ディップコート法においては、不活性ガス雰囲気下で形成しても良く、さらには、不活性ガスと水蒸気を混合させることにより相対湿度２〜１５％にした雰囲気下で行っても良い。
【００６０】
スプレー熱分解法は、基板を加熱しながらできる方法であり、そのため、塗布と並行して溶媒を乾燥させることができ、条件によっては、溶媒乾燥のための加熱が不要である場合もある。さらに、条件によっては、乾燥に加えて、本発明で用いる組成物の複合酸化物への反応も少なくとも一部、進行する場合もある。そのため、後工程である、所定の温度での加熱による複合酸化物薄膜形成をより容易に行える場合もある。基板の加熱温度は、例えば、５０〜５５０℃の範囲であることができる。
【００６１】
図1に、スプレー熱分解法で用いることができるスプレー製膜装置を示す。図中、１は塗布液を充填したスプレーボトル、２は基板ホルダ、３スプレーノズル、４はコンプレッサ、５は基板、６は水蒸気導入用チューブを示す。スプレー塗布は、基板を基板ホルダ２に設置し、必要によりヒーターを用いて所定の温度まで加熱し、その後、所定の雰囲気中で、基板の上方に配置したスプレーノズル３から圧縮した不活性ガスと塗布液を同時供給し、塗布液を霧化、噴霧させることにより基板上に複合酸化物薄膜を形成することができる。複合酸化物薄膜は、スプレー塗布することで、追加の加熱等することなしに形成される。
【００６２】
塗布液のスプレー塗布は、塗布液をスプレーノズルより液滴の大きさが１〜１５μｍの範囲になるように吐出し、かつスプレーノズルと基板との距離を５０ｃｍ以内として行うことが、良好な膜特性を有する複合酸化物薄膜を製造することができるという観点から好ましい。
【００６３】
基板への付着性、溶媒の蒸発の容易性等を考慮すると、スプレーノズルより吐出される液滴の大きさについては、全ての液滴の大きさが１〜３０μｍの範囲にあることが好ましい。液滴の大きさは、より好ましくは３〜２０μｍの範囲にある。
【００６４】
スプレーノズルから基板に到達するまでに溶媒が幾分蒸発し液滴の大きさが減少すること等を考慮すると、スプレーノズルと基板との距離は５０ｃｍ以内であることが好ましい。スプレーノズルと基板との距離は、複合酸化物薄膜の形成が良好にできるという観点から、好ましくは２〜４０ｃｍの範囲である。
【００６５】
スプレー熱分解法においては、不活性ガス雰囲気下で水蒸気導入用チューブ６から水蒸気を導入して組成物の分解を促進させることが、体積抵抗率がより低い複合酸化物薄膜を形成するという観点から好ましい。例えば、水蒸気の導入量は、供給された前記組成物中の亜鉛および３Ｂ族元素の合計量に対するモル比で０．０５〜５であることが好ましく、透明度の高い複合酸化物薄膜を得るという観点から、０．１〜３であることがさらに好ましい。
【００６６】
水蒸気の導入方法は、あらゆる慣用の方法に従って複合酸化物薄膜製造装置に導入することができる。水蒸気と組成物は加熱された基板付近で反応することが好ましく、例えば、水を不活性ガスでバブリングすることにより作製された水蒸気を含有する不活性ガスを加熱された基板付近に管で導入することが挙げられる。
【００６７】
基板表面へ塗布液を塗布した後、必要により基板を所定の温度とし、溶媒を乾燥した後、所定の温度で加熱することにより複合酸化物薄膜を形成させる。
【００６８】
溶媒を乾燥する温度は、例えば、２０〜２００℃の範囲であることができ、共存する有機溶媒の種類に応じて適時設定することができる。溶媒乾燥後の複合酸化物形成の為の加熱温度は、例えば、５０〜５５０℃の範囲であり、好ましくは５０〜５００℃の範囲である。溶媒乾燥温度とその後の複合酸化物形成の為の加熱温度を同一にし、溶媒乾燥と複合酸化物形成を同時に行うことも可能である。
【００６９】
必要に応じて、さらに、酸素等の酸化ガス雰囲気下、水素等の還元ガス雰囲気下、水素、アルゴン、酸素等のプラズマ雰囲気下で、上記加熱を行うことにより酸化亜鉛の形成を促進、または、結晶性を向上させることも可能である。複合酸化物薄膜の膜厚には特に制限はないが、実用的には０．０５〜２μmの範囲であることが好ましい。上記製造方法によれば、スプレー熱分解法以外の場合、上記塗布（乾燥）加熱を１回以上繰り返すことで、上記範囲の膜厚の薄膜を適宜製造することができる。
【００７０】
上記製造方法により形成される複合酸化物薄膜は、塗布方法及びその後の乾燥条件や加熱条件により変化する。体積抵抗率は単位体積当りの抵抗であり、表面抵抗と膜厚を掛けることにより求められる。表面抵抗は例えば四探針法により、膜厚は例えばＳＥＭ測定、触針式段差膜厚計等により測定される。体積抵抗率は、スプレー塗布時もしくは塗布後の加熱による複合酸化物の生成の程度により変化（増大）するので、薄膜の体積抵抗率が所望の抵抗値となるよう考慮して、スプレー塗布時もしくは塗布後の加熱条件（温度及び時間）を設定することが好ましい。
【００７１】
上記製造方法により形成される複合酸化物薄膜は、好ましくは可視光線に対して８０％以上の平均透過率を有するものであり、より好ましくは可視光線に対して８５％以上の平均透過率を有する。「可視光線に対する平均透過率」とは、以下のように定義され、かつ測定される。可視光線に対する平均透過率とは、３８０〜７８０ｎｍの範囲の光線の透過率の平均を云い、紫外可視分光光度計により測定される。尚、可視光線に対する平均透過率は、５５０ｎｍの可視光の透過率を提示することによっても表現できる。可視光線に対する透過率は、スプレー塗布時もしくは塗布後の加熱による酸化亜鉛の生成の程度により変化（増大）するので、薄膜の可視光線に対する透過率が８０％以上になるよう考慮してスプレー塗布時もしくは塗布後の加熱条件（温度及び時間）を設定することが好ましい。
【００７２】
基板として用いられるのは、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、透明基材フィルムであることができ、透明基材フィルムはプラスチックフィルムであることができる。但し、これら例示の材料に限定される意図ではない。
【００７３】
［複合酸化物薄膜の用途］
上記方法により作製した複合酸化物薄膜は、優れた透明性と移動度を有することから、帯電防止膜、紫外線カット膜、透明導電膜等として使用できる。帯電防止膜は、例えば、固体電界コンデンザ、化学増幅系レジスト、窓ガラス等の建材等の分野に利用できる。紫外線カット膜は、例えば、画像表示装置の前面フィルター、ドライブレコーダー等の撮像装置、高圧放電ランプ等の照明器具、時計用カバーガラス、窓ガラス等の建材等の分野に利用できる。さらに、透明導電膜は、例えば、ＦＰＤ、抵抗膜式タッチパネルおよび静電容量式タッチパネル、薄膜シリコン太陽電池および化合物（ＣｄＴｅ、ＣＩＳ）系薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、有機系薄膜太陽電池等の分野に利用できる。
特に、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの酸化物(ＩＧＺＯ)からなる酸化物半導体膜はアモルファスＳｉ膜よりも移動度が大きいことを特徴として液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置などのスイッチング素子(薄膜トランジスタ)などへの分野への利用が可能である。この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の電界効果型トランジスタは、半導体メモリ集積回路の単位電子素子、高周波信号増幅素子、液晶駆動用素子等として広く用いられており、現在、最も多く実用されている電子デバイスである。但し、これらの分野に限定される意図ではない。
【実施例】
【００７４】
以下に本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。全ての有機亜鉛化合物からの部分加水分解物を含む生成物の調製およびそれを用いた成膜は水分を制御した窒素ガス雰囲気下で行い、溶媒は全て脱水および脱気して使用した。
【００７５】
［実施例１］
インジウムトリイソプロポキシド０．１８７９ｇおよびガリウムトリイソプロポキシド０．１５７９ｇが溶解した１，２−ジエトキシエタン溶液１．５３８８ｇおよびジエチル亜鉛と水とをＯ／Ｚｎ＝０．６（モル比）で加水分解して得た生成物の１，２−ジエトキシエタン溶液（Ｚｎ＝３．８５ｗｔ％）１．０９８６ｇを室温で混合し、さらに、１，２−ジエトキシエタン６．２６３３ｇで希釈して複合酸化物としてＩＧＺＯが得られるように組成物を調製した。本組成物の各元素のモル比は  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：０．９９:１．０１である。この組成物は、おおよその整数比から、ＩＧＺＯとして、ＩｎＧａＺｎＯ４の成膜を意図したものである。
【００７６】
［実施例２］
インジウムトリイソプロポキシド０．１８０７ｇおよびガリウムトリイソプロポキシド０．１６１２ｇが溶解した１，２−ジエトキシエタン溶液１．５７１３ｇおよびジエチル亜鉛と水とをＯ／Ｚｎ＝０．６（モル比）で加水分解して得た生成物の１，２−ジエトキシエタン溶液（Ｚｎ＝３．８５ｗｔ％）０．５２０５ｇを室温で混合し、さらに、１，２−ジエトキシエタン６．３０２６ｇで希釈して複合酸化物としてＩＧＺＯが得られるように組成物を調製した。本組成物の各元素のモル比は  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２．１６：１である。この組成物は、おおよその整数比から、ＩＧＺＯとして、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７の成膜を意図したものである。
【００７７】
［実施例３］
インジウムトリイソプロポキシド０．１２８０ｇおよびガリウムトリイソプロポキシド０．０９３３ｇが溶解した１，２−ジエトキシエタン溶液０．９０９３ｇおよびジエチル亜鉛と水とをＯ／Ｚｎ＝０．６（モル比）で加水分解して得た生成物の１，２−ジエトキシエタン溶液（Ｚｎ＝３．８５ｗｔ％）３．５２２３ｇを室温で混合し、さらに、１，２−ジエトキシエタン３．６５２９ｇで希釈して複合酸化物としてＩＧＺＯが得られるように組成物を調製した。
本組成物の各元素のモル比は  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：０．８６：４．７３である。この組成物は、おおよその整数比から、ＩＧＺＯとして、ＩｎＧａＺｎ５Ｏ８の成膜を意図したものである。
【００７８】
［実施例４］
インジウムトリイソプロポキシド０．１７４１ｇおよびガリウムトリイソプロポキシド０．１６０７ｇが溶解した１，２−ジエトキシエタン溶液１．５６５９ｇおよびジエチル亜鉛と水とをＯ／Ｚｎ＝０．６（モル比）で加水分解して得た生成物の１，２−ジエトキシエタン溶液（Ｚｎ＝３．８５ｗｔ％）１．０８１６ｇを室温で混合し、さらに、トルエン６．２９２７ｇで希釈して複合酸化物としてＩＧＺＯが得られるように組成物を調製した。本組成物の各元素のモル比は  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１．０９：１．０７である。
この組成物は、おおよその整数比から、ＩＧＺＯとして、ＩｎＧａＺｎＯ４の成膜を意図したものである。
【００７９】
［実施例５］
インジウムトリイソプロポキシド０．１７２４ｇおよびガリウムトリイソプロポキシド０．１５８３ｇが溶解した１，２−ジエトキシエタン溶液１．５４２４ｇおよびジエチル亜鉛と水とをＯ／Ｚｎ＝０．６（モル比）で加水分解して得た生成物の１，２−ジエトキシエタン溶液（Ｚｎ＝３．８５ｗｔ％）０．５１４０ｇを室温で混合し、さらに、トルエン６．２８９５ｇで希釈して複合酸化物としてＩＧＺＯが得られるように組成物を調製した。本組成物の各元素のモル比は  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１．０９：０．５１である。
この組成物は、おおよその整数比から、ＩＧＺＯとして、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７の成膜を意図したものである。
【００８０】
［実施例６］
インジウムトリイソプロポキシド０．１１８５ｇおよびガリウムトリイソプロポキシド０．０９３５ｇが溶解した１，２−ジエトキシエタン溶液０．９１１２ｇおよびジエチル亜鉛と水とをＯ／Ｚｎ＝０．６（モル比）で加水分解して得た生成物の１，２−ジエトキシエタン溶液（Ｚｎ＝３．８５ｗｔ％）３．５０９２ｇを室温で混合し、さらに、トルエン３．６７２９ｇで希釈して複合酸化物としてＩＧＺＯが得られるように組成物を調製した。本組成物の各元素のモル比は  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：０．９３：５．０９である。
この組成物は、おおよその整数比から、ＩＧＺＯとして、ＩｎＧａＺｎ５Ｏ８の成膜を意図したものである。
【００８１】
［実施例７］
インジウムトリイソプロポキシド０．１７４６ｇおよびガリウムトリイソプロポキシド０．１５１１ｇが溶解した１，２−ジエトキシエタン溶液１．９８８１ｇおよびジエチル亜鉛の１，２−ジエトキシエタン溶液（Ｚｎ＝３．７０６ｗｔ％）１．２２４３ｇを室温で混合し、さらに、トルエン４．４２００ｇで希釈して複合酸化物としてＩＧＺＯが得られるように組成物を調製した。本組成物の各元素のモル比は  Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１．０２：１．１６である。
この組成物は、おおよその整数比から、ＩＧＺＯとして、ＩｎＧａＺｎＯ４の成膜を意図したものである。
【００８２】
[実施例８]
実施例１で得た生成物含有塗布液をメンブレンフィルターでろ過し、塗布成膜に使用した。ろ過によって得た溶液は僅かに黄色を帯びたほとんど無色の透明溶液であった。この生成物含有塗布液をスピンコート法により１８ｍｍ角のコーニング１７３７ガラス基板表面上に塗布した。その後、基板を３００℃、５分加熱することで溶媒を乾燥させると同時に複合酸化物を形成させた。以上の操作をさらに５回繰り返した。得られた薄膜の膜厚はＳＥＭによる分析より、１８８ｎｍであり、全透過率は５５０ｎｍにおいて９６％であった。また、生成物含有塗布液をディップ法により１８ｍｍ角のコーニング１７３７ガラス基板表面上に塗布した。その後、基板を３００℃、５分加熱することで溶媒を乾燥させると同時に複合酸化物を形成させた。以上の操作をさらに５回繰り返した。得られた薄膜の透過率は９４％であった。
【００８３】
[実施例９]
実施例４で得た溶液を実施例８と同様の方法でスピンコート法により３００℃で塗布成膜した。得られた薄膜の透過率は５５０ｎｍにおいて９６％であった。
【００８４】
[実施例１０]
実施例６で得た溶液を実施例８と同様の方法でスピンコート法により３００℃で塗布成膜した。得られた薄膜の透過率は５５０ｎｍにおいて８１％であった。
得られた薄膜をＳＥＭで観察したところ、膜厚が３３３ｎｍであった。Ｘ線回折で分析し、２θ＝３０〜３８°および５０〜６８°にブロードなアモルファスと考えられるピークを確認した。
【００８５】
[実施例１１]
実施例７で得た溶液を実施例８と同様の方法でスピンコート法により３００℃で塗布成膜した。得られた薄膜の透過率は５５０ｎｍにおいて８４％であった。
得られた薄膜をＳＥＭで観察したところ、膜厚が２０７ｎｍであった。Ｘ線回折で分析し、２θ＝３０〜３８°および５０〜６８°にブロードなアモルファスと考えられるピークを確認した。
【００８６】
［比較例１］
実施例１において、インジウムトリイソプロポキシドの代わりにインジウムアセチルアセトナト、ガリウムトリイソプロポキシドの代わりにガリウムアセチルアセトナトおよびジエチル亜鉛の代わりに酢酸亜鉛を用い、溶媒として２−メトキシエタノール、助剤としてエタノールアミンを用いて、同様の組成の塗布液を調製した。
【００８７】
得られた塗布液を、実施例８と同様に３００℃で成膜を実施して薄膜を得た。５５０ｎｍの可視光透過率は６０％であり、透過率８０％以下の不透明な薄膜しか得られなかった。さらに、得られた膜は濁りがあり不均一であった。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、酸化亜鉛及び３Ｂ族元素の酸化物を含む複合酸化物薄膜の製造分野に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・スプレーボトル、
２・・・基板ホルダ（ヒーター付）、
３・・・スプレーノズル、
４・・・コンプレッサ−、
５・・・無アルカリガラス基板、
６・・・水蒸気導入用チューブ
【図１】
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