(57)【要約】【課題】本発明の目的は、移動度が高く、ｏｆｆ電流が小さい安定な薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ素子）を得ることにあり、また、生産性の高い薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。【解決手段】基板上に金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を形成した後、該薄膜を酸化する工程により形成した金属酸化物半導体薄膜を活性層とする薄膜トランジスタにおいて、前記金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側にゲート絶縁膜が設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を形成した後、該薄膜を酸化する工程により形成した金属酸化物半導体薄膜を活性層とする薄膜トランジスタにおいて、前記金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側にゲート絶縁膜が設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側に、ソース電極、ドレイン電極の少なくとも一方の電極が設けられてい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。
【請求項３】
金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を酸化する工程が、プラズマ酸化であ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】
金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を酸化する工程が、大気圧プラズマ法による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】
ゲート絶縁膜が大気圧プラズマ法により形成される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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前駆体の薄膜を酸化する工程により形成した金属酸化物半導体薄膜を活性層とする薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上にアモルファスシリコン等の薄膜を形成しこれを活性層として用いる電界効果型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、又これらを用いたアクティブマトリクス回路等はよく知られている。
【０００３】
しかしながら、アモルファスシリコンを用いたＴＦＴは、キャリア移動度が低く、また連続駆動時の特性が不安定であるため、有機ＥＬアクティブマトリクス回路等に用いるには、キャリア移動度の高い、安定な薄膜トランジスタが求められている。高移動度のＴＦＴとして、ポリシリコン薄膜を用いたＴＦＴが開発されているが、高精度な制御が求められるレーザーアニーリングが必要となるなど、製造プロセスが煩雑であり、素子間の性能ばらつきも問題となっている。簡便な製造プロセスが適用でき、連続駆動時の安定やキャリア移動度が高く、素子間のバラツキの小さい、高移動度のＴＦＴとして、近年、金属酸化物半導体を用いたＴＦＴの開発が活発に行われている。
【０００４】
金属酸化物半導体を作製する技術として、例えば、有機金属を分解酸化（加熱、分解反応）することで、非晶質酸化物を形成する方法が知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
また、酸化物半導体作製を、塩化亜鉛等の金属ハライドプレカーサー溶液をインクジェット法等により基板上に適用したのちこれを大気中で加熱処理して酸化物半導体に転化して活性層とする電界効果トランジスタの製造方法も知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００６】
同様に、塩化亜鉛、又塩化錫等の金属ハライド溶液を基板上に適用して薄膜を形成した後、数百度の温度で処理しこれを熱分解させて金属酸化物半導体薄膜を得る方法も知られている（例えば非特許文献２）。
【０００７】
また、金属の酸化による方法についても知られている（例えば、特許文献２）。
【０００８】
いずれも前駆体を熱酸化して酸化物半導体を得るものであるが、熱酸化を用いる場合においては３００℃以上の高い温度域での処理しているため、エネルギー効率が悪く、安価で軽量な樹脂基板に適用することは困難である。
【０００９】
また、このような方法により金属酸化物半導体の薄膜を形成する場合、不純物の排除が難しいため構成やプロセスによっては良好な酸化物皮膜が形成しにくく、したがって移動度が低い、ｏｆｆ電流が大きいなどの半導体特性への影響が顕著となる。
【特許文献１】特開２００３−１７９２４２号公報
【特許文献２】特開平８−２６４７９４号公報
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２００７，１９，８４３−８４７
【非特許文献２】Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０（５）  Ｈ１３５−Ｈ１３８  （２００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、移動度が高く、ｏｆｆ電流が小さい安定な薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ素子）を得ることにあり、また、生産性の高い薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記課題は以下の手段により達成される。
【００１２】
１．基板上に金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を形成した後、該薄膜を酸化する工程により形成した金属酸化物半導体薄膜を活性層とする薄膜トランジスタにおいて、前記金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側にゲート絶縁膜が設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【００１３】
２．前記金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側に、ソース電極、ドレイン電極の少なくとも一方の電極が設けられていることを特徴とする前記１に記載の薄膜トランジスタ。
【００１４】
３．金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を酸化する工程が、プラズマ酸化であ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。
【００１５】
４．金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を酸化する工程が、大気圧プラズマ法によることを特徴とする前記３に記載の薄膜トランジスタ。
【００１６】
５．ゲート絶縁膜が大気圧プラズマ法により形成される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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、移動度が高く、ｏｆｆ電流が小さい、生産効率が向上した、安定に動作する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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により限定されるものではない。
【００１９】
本発明は、基板上に金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を形成した後、該薄膜を酸化する工程により形成した金属酸化物半導体薄膜を活性層とする薄膜トランジスタにおいて、前記金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側にゲート絶縁膜が設けられるよう構成される薄膜トランジスタに関する。
【００２０】
従って、本発明の素子構成は、活性層（半導体層）の表面であって支持体とは反対側にゲート絶縁膜を形成するために、トップゲート型の構成を有する。
【００２１】
塗布形成した前駆体の薄膜から酸化する工程により形成する半導体薄膜の場合、この構成が特異的に性能が良いことをみいだされた。
【００２２】
また、金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側にソース電極、ドレイン電極の少なくとも一方の電極が設けられる、即ち、支持体（基板）上に形成された金属酸化物半導体薄膜の表面、にソース、ドレイン電極が直接接する構成のほうが好ましい。
【００２３】
従って、本発明の薄膜トランジスタは、支持体から順次、半導体薄膜、ゲート絶縁層、ゲート電極と形成された構成を有する。
【００２４】
以下、本発明の構成要件について順次説明する。
【００２５】
本発明において金属酸化物半導体の前駆体としては、金属原子含有化合物、即ち、金属原子を含む、金属塩、ハロゲン化物、有機金属化合物を挙げることができる。
【００２６】
金属塩、金属酸化物、有機金属化合物、ハロゲン金属化合物、金属水素化合物の金属としては、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。
【００２７】
それらの金属塩のうち、インジウム、錫、亜鉛のいずれか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。また、その他の金属として、ガリウムまたはアルミニウムを含むことが好ましい。
【００２８】
金属塩としては、硝酸塩、酢酸塩等を、ハロゲン化物としては塩化物、ヨウ化物、臭化物等を好適にもちいることができる。
【００２９】
有機金属化合物としては、下記の一般式（Ｉ）で示すものが挙げられる。
【００３０】
一般式（Ｉ）  Ｒ1xＭＲ2yＲ3z
式中、Ｍは金属、Ｒ1はアルキル基、Ｒ2はアルコキシ基、Ｒ3はβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基であり、金属Ｍの価数をｍとした場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｍであり、ｘ＝０〜ｍ、またはｘ＝０〜ｍ−１であり、ｙ＝０〜ｍ、ｚ＝０〜ｍで、いずれも０または正の整数である。Ｒ1のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等を挙げることができる。Ｒ2のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、３，３，３−トリフルオロプロポキシ基等を挙げることができる。またアルキル基の水素原子をフッ素原子に置換したものでもよい。Ｒ3のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基としては、β−ジケトン錯体基として、例えば、２，４−ペンタンジオン（アセチルアセトン或いはアセトアセトンともいう）、１，１，１，５，５，５−ヘキサメチル−２，４−ペンタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオン等を挙げることができ、β−ケトカルボン酸エステル錯体基として、例えばアセト酢酸メチルエステル、アセト酢酸エチルエステル、アセト酢酸プロピルエステル、トリメチルアセト酢酸エチル、トリフルオロアセト酢酸メチル等を挙げることができ、β−ケトカルボン酸として、例えば、アセト酢酸、トリメチルアセト酢酸等を挙げることができ、またケトオキシとして、例えば、アセトオキシ基（またはアセトキシ基）、プロピオニルオキシ基、ブチリロキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等を挙げることができる。これらの基の炭素原子数は１８以下が好ましい。また直鎖または分岐のもの、また水素原子をフッ素原子にしたものでもよい。有機金属化合物の中では、分子内に少なくとも１つ以上の酸素を有するものが好ましい。このようなものとしてＲ2のアルコキシ基を少なくとも１つを含有する有機金属化合物、またＲ3のＲ3のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基を少なくとも１つ有する金属化合物が最も好ましい。金属塩のなかでは、硝酸塩が好ましい。硝酸塩は高純度品が入手しやすく、また使用時の媒体として好ましい水に対する溶解度が高い。硝酸塩としては、硝酸インジウム、硝酸錫、硝酸亜鉛、硝酸ガリウム等が挙げられる。
【００３１】
本発明の半導体膜の形成に使用する薄膜形成材料としては、金属原子含有化合物が好ましい。金属原子含有化合物としては、金属塩、有機金属化合物、ハロゲン金属化合物、金属水素化合物等を挙げることができるが、とくに好ましい有機金属化合物としては、前記一般式（Ｉ）で表される金属化合物が挙げられる。
【００３２】
以上の前駆体のうち、好ましいのは、金属の硝酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド類である。具体例としては、硝酸インジウム、硝酸亜鉛、硝酸ガリウム、硝酸スズ、硝酸アルミニウム、塩化インジウム、塩化亜鉛、塩化スズ（２価）、塩化スズ（４価）、塩化ガリウム、塩化アルミニウム、トリ−ｉ−プロポキシインジウム、ジエトキシ亜鉛、ビス（ジピバロイルメタナト）亜鉛、テトラエトキシスズ、テトラ−ｉ−プロポキシスズ、トリ−ｉ−プロポキシガリウム、トリ−ｉ−プロポキシアルミニウムなどが挙げられる。
【００３３】
（成膜方法、パターン化方法）
前述の前駆体の薄膜の形成方法としては、前駆体の溶液を塗設し、溶媒をキャストさせることで薄膜を形成することが好ましい。
【００３４】
溶媒としては、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炭化水素系溶媒、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、トリデカンなどの脂肪族炭化水素溶媒、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硫化炭素等を好適に用いることができるが、特に、水や、エタノール、などのアルコール類、また、アセトニトリルなど、前駆体を溶解することの出来る溶媒であれば任意のものを用いることができる。
【００３５】
本発明において、薄膜形成材料を含有する液体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で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。金属微粒子を含む薄膜の成膜、パターン化には従来の公知な方法が適用できる。これらのうち、好ましいのは薄膜の塗布が可能な、スプレーコート、ミスト法である。
【００３６】
ミスト法における好ましい液滴の形成方法について以下に述べる。
【００３７】
図１は、薄膜形成材料を含有する液体を液滴として基材上に付与もしくは電極間に供給する場合に用いられる超音波噴霧器の概略図である。これにより微小液滴（液滴）を形成することができる。図１中、１は超音波噴霧器、１１は窒素ガスを導入する導入管、１２は液滴原料としての薄膜形成材料を含有する液体Ｌを貯留する原料貯留部、１３は超音波発生部、１４は超音波発生部１３に接続された電源、１５は発生した液滴を放出する放出管である。導入管１１から原料貯留部１２に窒素ガスを導入し、かつ、電源１４をＯＮすることにより超音波発生部１３から超音波を発生させると、液滴が発生する。このようにして発生した液滴は、放出管１５を通って超音波噴霧器１外へ放出され、図示しない塗布装置の適宜の場所において基材上に、液滴が噴霧され、基材上に薄膜が形成される。該薄膜に対し、酸化する工程、例えば、大気圧プラズマ処理装置においてプラズマ酸化が施されることになる。
【００３８】
図２は、超音波噴霧器を備えた枚葉式の大気圧プラズマ処理装置の概略図であり、これにより液滴の噴霧による薄膜の形成と大気圧プラズマ処理によるプラズマ酸化が連続して或いは同時に行える。図２中、１は図１と同様の超音波噴霧器である。超音波噴霧器１から下部方向に噴霧された液滴Ｍは、噴霧空間Ａで基材Ｓ上に付与されることになる。２１は固定された第１電極、２２は基材Ｓを支持し、図中矢印の方向に反復運動することが可能な第２電極である。第１電極２１と第２電極２２とは所定のギャップを有して対向して設けられ、このギャップが放電空間Ｄを構成する。第１電極２１と第２電極２２は、それぞれ負荷であるフィルタ２７Ａまたは２７Ｂと、さらにマッチングボックス２６Ａまたは２６Ｂと、さらに高周波電源２５Ａまたは２５Ｂと接続され、接地されている。フィルタは、異なる２種類の高周波電界を前記放電空間で重畳するため、互いの電源に互いの高周波が影響を与えないために挿入するものである。また、マッチングボックスは、高周波電源のエネルギーを有効に利用するため、負荷の持つリアクタンス成分をキャンセルし、インピーダンスを補正するために挿入している。
【００３９】
高周波電源２５Ａにより発生させる第１の高周波電界及び高周波電源２５Ｂにより発生させる第２の高周波電界は、次の関係を満たす。第１の高周波電界の周波数ω１より第２の高周波電界の周波数ω２が高く、かつ、前記第１の高周波電界の強さＶ１、前記第２の高周波電界の強さＶ２及び放電開始電界の強さＩＶとの関係が、Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２、または、Ｖ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たす。前述したように、この関係を満たす２種類の高周波電界を重畳することで、放電開始電界強度が大きい窒素等のガスを用いた場合でも、安定して高密度な放電状態を達成することができ、質の高い製膜を行うことができる。
【００４０】
例えば、第１の高周波電界としては周波数１００ｋＨｚの高周波を、それと対向する第２の高周波電界としては周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を用いる。そして、電極間には、窒素ガスに対し、例えば、酸素ガス０．１体積％の混合ガスを導入し放電空間を形成させる。
【００４１】
ガラス等の基材Ｓは、第２電極２２上に載置され、噴霧空間Ａと放電空間Ｄとの間を反復移動する。噴霧空間Ａでは薄膜形成材料を含有した液体の液滴が基材Ｓ上に付与される。放電空間Ｄでは、窒素等の放電ガスが供給され、２種類の高周波電界が重畳され、高密度なプラズマが発生しており、ここに液滴が付与された基材Ｓが晒される。これを繰り返すことによってプラズマ処理が行われる。
【００４２】
図３も、超音波噴霧器を備えたロール式の大気圧プラズマ処理装置の概略図である。図３中、参照符号で図２と同一であるものは、図２で説明した部材と同じである。図３においてＳはプラスチックフイルム等の長尺の基材である。基材Ｓは第２電極であるロール電極２２Ｒの周囲に巻回され図中の矢印の方向に搬送されている。超音波噴霧器１から噴霧される薄膜形成材料を含有する液滴Ｍは、噴霧空間Ａにおいて、基材Ｓ上に付与される。その後、第１電極２１と第２電極２２Ｒとの間で形成される放電空間Ｄを、液滴Ｍが付与された基材Ｓが通過すると、薄膜が形成される。
【００４３】
大気圧プラズマ処理装置に設置する第１電源（高周波電源）としては、
印加電源記号    メーカー            周波数            製品名
Ａ１        神鋼電機            ３ｋＨｚ    ＳＰＧ３−４５００
Ａ２        神鋼電機            ５ｋＨｚ    ＳＰＧ５−４５００
Ａ３        春日電機          １５ｋＨｚ    ＡＧＩ−０２３
Ａ４        神鋼電機          ５０ｋＨｚ    ＳＰＧ５０−４５００
Ａ５        ハイデン研究所  １００ｋＨｚ＊  ＰＨＦ−６ｋ
Ａ６        パール工業      ２００ｋＨｚ    ＣＦ−２０００−２００ｋ
Ａ７        パール工業      ４００ｋＨｚ    ＣＦ−２０００−４００ｋ
等の市販のものを挙げることができ、何れも使用することができる。
【００４４】
また、第２電源（高周波電源）としては、
印加電源記号    メーカー            周波数            製品名
Ｂ１        パール工業      ８００ｋＨｚ    ＣＦ−２０００−８００ｋ
Ｂ２        パール工業          ２ＭＨｚ    ＣＦ−２０００−２Ｍ
Ｂ３        パール工業  １３．５６ＭＨｚ    ＣＦ−５０００−１３Ｍ
Ｂ４        パール工業        ２７ＭＨｚ    ＣＦ−２０００−２７Ｍ
Ｂ５        パール工業      １５０ＭＨｚ    ＣＦ−２０００−１５０Ｍ
等の市販のものを挙げることができ、何れも好ましく使用できる。
【００４５】
なお、上記電源のうち、＊印はハイデン研究所インパルス高周波電源（連続モードで１００ｋＨｚ）である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。
【００４６】
本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第２電極（第２の高周波電界）に１Ｗ／ｃｍ2以上の電力（出力密度）を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成液滴に与え、プラズマ酸化を行う。第２電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは５０Ｗ／ｃｍ2、より好ましくは２０Ｗ／ｃｍ2である。下限値は、好ましくは１．２Ｗ／ｃｍ2である。なお、放電面積（ｃｍ2）は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。
【００４７】
また、第１電極（第１の高周波電界）にも、１Ｗ／ｃｍ2以上の電力（出力密度）を供給することにより、第２の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることができる。これにより、さらなる均一高密度プラズマを生成でき、さらなる製膜速度の向上と膜質の向上が両立できる。好ましくは５Ｗ／ｃｍ2以上である。第１電極に供給する電力の上限値は、好ましくは５０Ｗ／ｃｍ2である。
【００４８】
ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるＯＮ／ＯＦＦを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第２電極側（第２の高周波電界）は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。
【００４９】
これらにより、薄膜形成材料を含有する液体は、基材上に噴霧等により液滴として付与されることが好ましい。液滴の平均粒径は５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。液滴の平均粒径の測定方法は、液滴群にレーザー光を照射し、そこから発せられる回折・散乱光の強度分布パターンから粒度分布を算出する方法が簡便であり、東日コンピュータアプリケーションズ株式会社のＬＤＳＡ−１５００Ａ等が利用できる。
【００５０】
本発明においては、このように、金属酸化物半導体の前駆体となる金属を含有する薄膜を形成した後、該薄膜に対し、プラズマ酸化を施すことにより、金属酸化物半導体を製造する。
【００５１】
金属酸化物半導体の前駆体となる金属の材料から形成された薄膜を酸化する方法として、本発明においては、前記の如くプラズマ酸化を用いることが好ましい。
【００５２】
プラズマ酸化としては、前記大気圧プラズマ処理装置を用いた大気圧プラズマ法が好ましい。またプラズマ酸化において、前駆体を含有する薄膜を形成した基板は、１５０℃〜３００℃の範囲で加熱させることが好ましい。
【００５３】
大気圧プラズマ法では、大気圧下で、アルゴンガス、窒素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プラズマを発生させ、基体表面をこれに晒すことでプラズマ酸化を行う。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。
【００５４】
大気圧プラズマ法により、酸素含むガスを反応性ガスとして用いて酸素プラズマを発生させるとき、使用するガスは、薄膜の種類によって異なるが、基本的には放電ガス（不活性ガス）と酸化性ガスの混合ガスである。プラズマ酸化を行う場合、酸化性ガスとして酸素ガスを混合ガスに対し、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
大気圧下でのプラズマ法については特開平１１−６１４０６、同１１−１３３２０５、特開２０００−１２１８０４、同２０００−１４７２０９、同２０００−１８５３６２、ＷＯ２００６／１２９４６１等に記載されている。
【００５８】
また、プラズマ酸化において、基板を１５０℃〜３００℃の範囲で加熱させることが好ましい。
【００５９】
（酸化する工程）
金属酸化物半導体の前駆体となる金属材料から形成された薄膜を酸化する方法（工程）としては、前記のプラズマ酸化のほか、熱酸化法等、他の方法を用いてもよく、ＵＶオゾン法を用いることもできる。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。基板を５０℃〜４００℃、好ましくは１００℃〜２５０℃の範囲で加熱させることが好ましい。前記の如く、種々の塗布法（コート）法、例えば、インクジェット法、印刷或いはスプレー法、ミスト法等により、前駆体の溶液を塗設し、溶媒を基板上キャストにさせ薄膜を形成したのち酸化処理を行う。
【００６０】
本発明においてはまた、金属酸化物半導体の前駆体が金属であってもよく、金属を含む薄膜を蒸着やスパッタリング等の方法を用い、また金属微粒子分散物を用い塗布形成した金属を含む薄膜を前記の方法で酸化処理することにより金属酸化物半導体を得ることができる。
【００６１】
金属を含む薄膜としては蒸着やスパッタリング等により形成された金属薄膜を用いてもよいが、金属微粒子の分散物から形成する方法がインクジェット法或いは印刷等、塗布による方法で均一な薄膜を形成できるため好ましい。
【００６２】
金属微粒子の材料としては、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、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、亜鉛、ガリウム等を用いることができる。
【００６３】
このうち、インジウム、亜鉛、錫のいずれかを含むことが好ましく、さらにガリウムを含むことが好ましい。
【００６４】
これらの金属からなる微粒子を、主に有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した分散物を用いて電極を形成するのが好ましい。
【００６５】
このような金属微粒子の分散物の作製方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは、特開平１１−７６８００号公報、同１１−８０６４７号公報、同１１−３１９５３８号公報、特開２０００−２３９８５３号公報等に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５号公報、同２００１−５３０２８号公報、同２００１−３５２５５号公報、同２０００−１２４１５７号公報、同２０００−１２３６３４号公報、特許第２５６１５３７号などに記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子の分散物である。
【００６６】
金属微粒子の平均粒子径は１〜３００ｎｍであることが好ましく、後述の融着を促進し、酸化処理を行ったときに非晶質酸化物半導体への転化を容易にすることができる。
【００６７】
（金属の組成比）
金属としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎのいずれかを含むことが好ましく、さらにＧａまたはＡｌを含むことが好ましいが、金属がＩｎを含む場合、金属の組成比としては、Ｉｎを１とした時に、ＺｎyＳｎ1-y（ここにおいてｙは０〜１の正数）は０．２〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。また、Ｉｎを１とした時に、Ｇａ及びＡｌの組成比は各々０〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。
【００６８】
（成膜方法、パターン化方法）
金属微粒子を含む薄膜の形成方法としては、前記同様にスプレーコート法、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、分散液を塗布する方法、また、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義での塗布法、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。金属微粒子を含む薄膜の成膜、パターン化には従来の公知な方法が適用できる。
【００６９】
また、金属微粒子の分散物を、例えばインクジェットなどで滴下し、分散媒を揮発させて薄膜が形成される。また、更にこの金属微粒子からなる薄膜を加熱することにより、微粒子を融着させ金属の薄膜を得ることもできる。
【００７０】
形成される金属薄膜の膜厚は、１〜２００ｎｍ、より好ましくは５〜１００ｎｍである。
【００７１】
また、金属微粒子から形成された金属薄膜は、酸化処理の前に、加熱処理を行うことができる。加熱処理によって金属微粒子同士を融着させてもよい。融着の程度は任意に調整することができいずれの融着状態からでも、薄膜を酸化することができる。融着は粒径が３００ｎｍ以下の金属微粒子の場合、４００℃以下の低温で行うことができる。
【００７２】
尚、金属微粒子は、分散安定性の観点で、分散剤を用いて分散媒に分散されている形態が好ましいが、金属微粒子を含む薄膜は、形成後、前記融着前、また酸化工程の前に、例えば、酸素プラズマ、ＵＶオゾン洗浄などのドライ洗浄プロセスによって洗浄し、分散剤など薄膜中に含まれる有機物を分解、洗浄して、金属成分以外の有機物を排除しておくことが好ましい。
【００７３】
これらにより形成した前駆体薄膜を前記酸化処理法を用いて酸化物半導体とすることができる。
【００７４】
（酸化物半導体薄膜）
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。
【００７５】
（金属の組成比）
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、錫、亜鉛のいずれかを含むことが好ましく、さらにガリウムまたはアルミニウムを含むことが好ましい。
【００７６】
好ましい組成比としては、Ｉｎを１とした時に、ＺｎyＳｎ1-y（ここにおいてｙは０〜１の正数）は０．２〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。また、Ｉｎを１とした時に、ＧａまたはＡｌの組成比は０〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。
【００７７】
また、半導体の薄膜の膜厚は１〜２００ｎｍが好ましく、より好ましくは５〜１００ｎｍである。
【００７８】
本発明においては、酸化の条件、熱酸化であれば温度、時間、また、ＵＶオゾン法であれば、酸素濃度、また、紫外照射のエネルギー、た温度、時間等の照射条件、また、前記プラズマ酸化であれば、前駆体材料、及び組成比、またプラズマ酸化におけるガス組成比、流量、電極条件（周波数、電位等）など、製造条件を制御して、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、更には１０15／ｃｍ3以上１０16／ｃｍ3以下の範囲にすることが好ましい。
【００７９】
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出来る。
【００８０】
本発明に係る酸化物半導体薄膜は、電界効果トランジスタ（薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）に用いることができる。
【００８１】
本発明の構成においては、基板上にゲート絶縁層、また、ソースドレイン電極等に先立って、酸化物半導体薄膜が均一に形成されるため、この均一な表面上に作製される電極また絶縁層等との界面に乱れがなく安定した良好な性質を示すものと考えている。
【００８２】
また、基板面からの薄膜への不純物の拡散が少ないことも、この上に形成される半導体薄膜の性能のバラツキを少なくして、移動度に優れた、ｏｆｆ電流の小さい半導体薄膜を形成させる。
【００８３】
更に、半導体形成における酸化処理条件により電極や絶縁膜等の他の要素に対するダメージが少ないことも安定した特性をもつ薄膜トランジスタが得られる理由と考えられる。
【００８４】
図４に、本発明の薄膜トランジスタの好ましい構成例を示した。
【００８５】
図４（ａ）は、基板１０１上に本発明に係わる金属酸化物半導体の薄膜１０４、その上にソース電極１０５、ドレイン電極１０６、更にゲート絶縁膜１０３を形成し、ゲート絶縁膜１０３上にゲート電極１０２を形成した本発明の構成を有するトップゲート型薄膜トランジスタを示した。１０８は下引き層である。
【００８６】
図４（ｂ）は、基板１０１上に先ずソース電極１０５、ドレイン電極１０５を形成した後、本発明に係わる金属酸化物半導体の薄膜１０４を形成し、次いでゲート絶縁膜１０３、ゲート電極と形成したもう一つのトップゲート型薄膜トランジスタの例を示す。
【００８７】
このような、金属酸化物半導体の薄膜の支持体とは反対側にゲート絶縁膜が設けられている本発明の薄膜トランジスタの構成は好ましいものであり、また、金属酸化物半導体薄膜の支持体とは反対側に、ソース電極、またドレイン電極が設けられている図４（ａ）の構成はより好ましい。
【００８８】
図５は、本発明の薄膜トランジスタ素子が複数配置される薄膜トランジスタシート１２０の１例における概略の等価回路図を示す。
【００８９】
薄膜トランジスタシート１２０はマトリクス配置された多数の薄膜トランジスタ素子１２４を有する。２１は各薄膜トランジスタ素子２４のゲート電極のゲートバスラインであり、１２２は各薄膜トランジスタ素子２４のソース電極のソースバスラインである。各薄膜トランジスタ素子１２４のドレイン電極には、出力素子１２６が接続され、この出力素子１２６は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。図示の例では、出力素子１２６として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１２５は蓄積コンデンサ、１２７は垂直駆動回路、１２８は水平駆動回路である。
【００９０】
この様な、支持体上にＴＦＴ素子を２次元的に配列した薄膜トランジスタシートの作製に本発明の薄膜トランジスタ素子を用いることができる。
【００９１】
（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、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。
【００９２】
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、たと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。
【００９３】
（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。
【００９４】
ソース、ドレイン、或いはゲート電極等の電極、またゲート、或いはソースバスライン等を、エッチング又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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
（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。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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
ゲート絶縁膜（層）が陽極酸化膜又は該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることも好ましい。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。
【０１０３】
陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウム又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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
本発明の薄膜トランジスタ素子においては、支持体がプラスチックフィルムの場合、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層、及びポリマーを含む下引き層の少なくとも一方を有することが好ましい。
【０１０８】
下引き層に含有される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等が挙げられる。また無機窒化物としては窒化ケイ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。
【０１０９】
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、窒化ケイ素である。
【０１１０】
本発明において、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層は前記大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。
【０１１１】
ポリマーを含む下引き層に用いるポリマーとしては、種々のポリマー、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体、ポリアミド樹脂、エチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。
【０１１２】
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又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】
【０１１３】
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により限定されるものではない。
【０１１４】
実施例１
図６に示した模式図を用い薄膜トランジスタの作製工程を説明する。
【０１１５】
樹脂支持体１１として、ポリエチレンナフタレート樹脂フィルム（２００μｍ）を用い、この上に、先ず、５０Ｗ／ｍ2／ｍｉｎの条件でコロナ放電処理を施した。その後以下のように接着性向上のため下引き層を形成した。
【０１１６】
（下引き層の形成）
下記組成の塗布液を乾燥膜厚２μｍになるように塗布し、９０℃で５分間乾燥した後、６０Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯下１０ｃｍの距離から４秒間硬化させた。
【０１１７】
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体                        ６０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート２量体                        ２０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３量体以上の成分              ２０ｇ
ジエトキシベンゾフェノンＵＶ開始剤                                      ２ｇ
シリコーン系界面活性剤                                                  １ｇ
メチルエチルケトン                                                    ７５ｇ
メチルプロピレングリコール                                            ７５ｇ
さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理して厚さ５０ｎｍの酸化ケイ素膜を設け、これらの層を下引き層１０８とした（図６（１））。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。
【０１１８】
（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）
高周波電源：１３．５６ＭＨｚ
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。
【０１１９】
テトラ−ｉ−プロポキシスズ、ジエトキシ亜鉛をモル比１：１でトルエンに溶解し、５質量％の溶液を調製した。この溶液をインクジェット装置を用いて、支持体の下引き層上に吐出し、溶媒をキャストさせて平均膜厚が４０ｎｍの薄膜を成膜した。
【０１２０】
さらに大気圧プラズマ法を用いて酸素プラズマに曝し、下記条件でフィルム温度１４０℃にてプラズマ酸化処理を行った。キャストされた薄膜は透明に変化し、厚さ約５０ｎｍの金属酸化物半導体からなる薄膜１０４に変換された。
【０１２１】
プラズマ酸化処理は、前記と同様の大気圧プラズマ装置を用いて下記条件で処理した。
【０１２２】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム    ９９．５体積％
反応性ガス：酸素ガス      ０．５体積％
（放電条件）
高周波電源：１３．５６ＭＨｚ
放電出力  ：１０Ｗ／ｃｍ2
次に、この金属酸化物半導体の薄膜１０４の表面に、マスクを介して金を加熱蒸着することによりソース電極１０５およびドレイン電極１０６を形成した。それぞれのサイズは、幅１０μｍ、長さ５０μｍ（チャネル幅）厚さ５０ｎｍであり、ソース電極１５、ドレイン電極１６の距離（チャネル長）は１５μｍとした（図６（３））。
【０１２３】
さらに、フィルム温度１５０℃にて、上述した大気圧プラズマ法により厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜を設け、ゲート絶縁膜１０３を形成した（図６（４））。
【０１２４】
（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）
高周波電源：１３．５６ＭＨｚ
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ2
次いで、ゲート電極を形成する。スパッタ法により、厚さ３００ｎｍ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１０２を形成した（図６（５））。
【０１２５】
以上の方法により作製した薄膜トランジスタは良好に駆動し、ｎ型のエンハンスメント動作を示した。ドレインバイアスを１０Ｖとし、ゲートバイアスを−１０Ｖから＋２０Ｖまで掃引した時のドレイン電流の増加（伝達特性）が観測された。その飽和領域から見積もられたキャリア移動度は３ｃｍ2／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は５Ｖであった。
【０１２６】
実施例２
実施例１において、半導体薄膜１０４とソース電極１０５、ドレイン電極１０６の作製のプロセスを逆にして、素子構成を変えて薄膜トランジスタを作製した（図６（６））。
【０１２７】
即ち、支持体の下引き層１０８上にソース電極１０５、ドレイン電極１０６を作製した後、同様にして金属酸化物半導体からなる薄膜１０４を形成し、ゲート絶縁膜１０３、ゲート電極１０２を同様に形成した。
【０１２８】
以上の方法により作製した薄膜トランジスタは良好に駆動し、ｎ型のエンハンスメント動作を示した。ドレインバイアスを１０Ｖとし、ゲートバイアスを−１０Ｖから＋２０Ｖまで掃引した時のドレイン電流の増加（伝達特性）が観測された。その飽和領域から見積もられたキャリア移動度は１ｃｍ2／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は５桁、閾値は２０Ｖであった。
【０１２９】
比較例
プロセス順序を変え、従来のボトムゲート構成とする（図６（７））。
【０１３０】
即ち、酸化ケイ素膜からなる下引き層１０８を形成後、実施例１と同様の方法でゲート電極１２形成、更に陽極酸化皮膜（厚さ１２０ｎｍ）酸化珪素膜（厚さ３０ｎｍ）を併せて厚さ１５０ｎｍのゲート絶縁膜１０３を形成したのち、更に金属酸化物半導体の薄膜１４（平均膜厚は１００ｎｍ）を成膜した。
【０１３１】
次いで、マスクを用い金蒸着により実施例１同様に、ソース電極１０５およびドレイン電極１０６を形成し同様のサイズの薄膜トランジスタを作製した（図３（７））。
【０１３２】
以上の方法により作製した比較の薄膜トランジスタはｎ型のエンハンスメント動作を示した。ドレインバイアスを１０Ｖとし、ゲートバイアスを−１０Ｖから＋２０Ｖまで掃引した時のドレイン電流の増加（伝達特性）が観測された。その飽和領域から見積もられたキャリア移動度は０．２ｃｍ2／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は３桁、閾値は３５Ｖであった。
【０１３３】
このように、前駆体から酸化処理によって金属酸化物半導体薄膜を形成し、該薄膜を活性層とする薄膜トランジスタにおいては、ゲート絶縁膜が（従ってゲート電極が）、また、ソース電極、ドレイン電極の少なくとも一方の電極が、前記金属酸化物半導体薄膜からみて、支持体とは反対側に設けられている構成の方が好ましい特性を有することが判る。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】超音波噴霧器の一例を示す概略図である。
【図２】枚葉式の大気圧プラズマ処理装置の一例を示す概略図である。
【図３】ロール式の大気圧プラズマ処理装置の一例を示す概略図である。
【図４】薄膜トランジスタの好ましい構成例を示す断面図である。
【図５】薄膜トランジスタシートの一例の概略の等価回路図である。
【図６】薄膜トランジスタ作製工程の模式図を示す。
【符号の説明】
【０１３５】
１  超音波噴霧器
１１  導入管
１２  原料貯留部
１３  超音波発生部
１４  電源
１５  放出管
２１  第１電極
２２、３２  第２電極
２２Ｒ、３５  ロール回転電極
２５Ａ、２５Ｂ  高周波電源
２６Ａ、２６Ｂ  マッチングボックス
２７Ａ、２７Ｂ  フィルタ
１０１  基板
１０２  ゲート電極
１０３  ゲート絶縁膜
１０４  薄膜
１０５  ソース電極
１０６  ドレイン電極
１２０  薄膜トランジスタシート
１２１  ゲートバスライン
１２２  ソースバスライン
１２４  薄膜トランジスタ素子
１２５  蓄積コンデンサ
１２６  出力素子
１２７  垂直駆動回路
１２８  水平駆動回路
【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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