用于形成金属氧化物薄膜的涂布液、金属氧化物薄膜、场效应晶体管和其制造方法与流程

本申请是国际申请日为2011年11月22日、申请号为201180066208.8、发明名称为“用于形成金属氧化物薄膜的涂布液、金属氧化物薄膜、场效应晶体管和制造场效应晶体管的方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及用于形成金属氧化物薄膜的涂布液、金属氧化物薄膜、场效应晶体管和制造所述场效应晶体管的方法。

背景技术：

常规地，金属氧化物例如经锑掺杂的氧化锡(ato)和经锡掺杂的氧化铟已经以透明导电膜的形式用作显示元件(例如液晶显示元件和电致发光显示元件)的电极。它们还被用于用来防止汽车、飞机和建筑物的窗户失去光泽或冻结的电阻加热元件。

近年来，已经发现，氧化物半导体例如金属氧化物zno、in2o3和in-ga-zn-o是呈现出比非晶硅高的载流子迁移率的半导体。已经对如下场效应晶体管(fet；fieldeffecttransistor)进行了积极的开发：其使用这些氧化物半导体作为它们的活性层(有源层，activelayer)。

通常，用于形成这样的金属氧化物的薄膜的方法为，例如，真空气相沉积方法和溅射方法。

然而，这些方法需要复杂、昂贵的设备。此外，它们难以形成具有大的面积的薄膜。

因此，在为了实现能够以更简单的方式形成具有大的面积的薄膜的方法的尝试中，已经提出了通过将无机金属化合物或有机金属化合物溶解在有机溶剂或类似物中，和向所得溶液加入作为用于赋予其更高导电性的活化剂的其它金属而制备的涂布液；和使用该涂布液的涂布方法。

例如，为了形成具有高的导电性和透射率的薄膜，已经提出了包含无机铟化合物、镁化合物、和能够与铟配位的有机化合物的透明导电膜形成用组合物(参见ptl1)。此外，已经提出了包含溶解在有机溶剂中的硝酸铟、多元醇缩合物、和活化剂的透明导电膜形成用组合物(参见ptl2)。

然而，这些提出的技术是涉及用于形成透明导电膜的组合物的技术，并且所获得的透明导电膜无法令人满意地充当场效应晶体管的活性层，并且它们的应用成问题地受到限制。

此外，已经提出了包含溶解在充当溶剂的水或乙醇中的充当金属氧化物前体的无机金属盐的金属氧化物前体溶液；和通过用该金属氧化物前体溶液涂布基材(衬底，base)而制造氧化物半导体的方法(参见ptl3)。已经针对场效应晶体管的活性层对通过该提出的技术获得的氧化物半导体进行了研究。

然而，当将通过该提出的技术获得的金属氧化物前体溶液涂布在基材上时，该溶液(涂布液)薄薄地铺展在该基材上，导致所获得的氧化物半导体的形状精度低。

因此，目前，已经出现了对提供以下的需求：用于形成金属氧化物薄膜的涂布液(或金属氧化物薄膜涂布液)，其能够以简单的方式形成具有期望的体积电阻率的金属氧化物薄膜至其具有大的面积，并且能够以高的精度形成期望形状的金属氧化物；由所述金属氧化物薄膜涂布液获得的金属氧化物薄膜；包含通过涂布所述金属氧化物薄膜涂布液而形成的氧化物半导体的活性层的场效应晶体管；和制造该场效应晶体管的方法。

引文列表

专利文献

ptl1日本专利申请待审公开(jp-a)no.06-96619

ptl2jp-ano.07-320541

ptl3jp-ano.2009-177149

技术实现要素：

技术问题

本发明目标在于解决本领域中相关的现有问题并且实现以下目的。具体地，本发明的目的是提供：金属氧化物薄膜涂布液，其能够以简单的方式形成具有期望的体积电阻率的金属氧化物薄膜至其具有大的面积，并且能够以高的精度形成期望形状的金属氧化物；由所述金属氧化物薄膜涂布液获得的金属氧化物薄膜；包含通过涂布所述金属氧化物薄膜涂布液而形成的氧化物半导体的活性层的场效应晶体管；和制造该场效应晶体管的方法。

问题的解决方案

用于解决以上问题的手段如下。

<1>用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，所述涂布液包含：

无机铟化合物；

无机镁化合物和无机锌化合物的至少一种；和

二醇醚。

<2>金属氧化物薄膜，其通过包括如下的方法获得：

用根据<1>的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液对涂布物体进行涂布；

将已经用所述涂布液涂布的所述涂布物体干燥；和

对经干燥的涂布物体进行烘焙以在其上形成金属氧化物薄膜。

<3>场效应晶体管，包含：

配置用于施加栅极电压的栅电极，

配置用于取出电流的源电极和漏电极，

由氧化物半导体形成并且设置在所述源电极和所述漏电极之间的活性层，和

形成于所述栅电极和所述活性层之间的栅极绝缘层，

其中所述氧化物半导体是通过涂布根据<1>的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液而形成的。

<4>制造场效应晶体管的方法，所述方法包括：

在基材上形成栅电极，

在所述栅电极上形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上形成源电极和漏电极，使得所述源电极和所述漏电极彼此隔开以在其间形成沟道区域；和

在所述栅极绝缘层上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成由氧化物半导体形成的活性层，

其中形成所述活性层是用根据<1>的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布所述栅极绝缘层，从而形成所述氧化物半导体的活性层。

<5>制造场效应晶体管的方法，所述方法包括：

在基材上形成源电极和漏电极使得所述源电极和所述漏电极彼此隔开以在其间形成沟道区域；

在所述基材上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成由氧化物半导体形成的活性层；

在所述活性层上形成栅极绝缘层；和

在所述栅极绝缘层上形成栅电极，

其中形成所述活性层是用根据<1>的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布所述基材，从而形成所述氧化物半导体的活性层。

发明的有益效果

本发明可提供：金属氧化物薄膜涂布液，其能够以简单的方式形成具有期望的体积电阻率的金属氧化物薄膜至其具有大的面积，并且能够以高的精度形成期望形状的金属氧化物；由所述金属氧化物薄膜涂布液获得的金属氧化物薄膜；包含通过涂布所述金属氧化物薄膜涂布液而形成的氧化物半导体的活性层的场效应晶体管；和制造该场效应晶体管的方法。这些可解决以上现有的问题。

附图说明

图1为底栅/底接触型的一个示例性场效应晶体管的示意性结构图。

图2为底栅/顶接触型的一个示例性场效应晶体管的示意性结构图。

图3为顶栅/底接触型的一个示例性场效应晶体管的示意性结构图。

图4为顶栅/顶接触型的一个示例性场效应晶体管的示意性结构图。

图5a为用于制造场效应晶体管的本发明的一个示例性方法的第一步骤。

图5b为用于制造场效应晶体管的本发明的一个示例性方法的第二步骤。

图5c为用于制造场效应晶体管的本发明的一个示例性方法的第三步骤。

图5d为用于制造场效应晶体管的本发明的一个示例性方法的第四步骤。

图6为其中金属氧化物薄膜涂布液显示出良好涂布性的状态的示意图。

图7为其中金属氧化物薄膜涂布液显示出差的涂布性的状态的示意图。

图8为实施例1中制造的场效应晶体管的栅极电压vgs和源-漏电流ids之间关系的图。

图9为在实施例1-27的各涂布液中体积电阻率和比率[b/(a+b)]之间关系的图，其中a表示铟离子数和b表示镁离子数与锌离子数之和。

图10为金属氧化物薄膜涂布液的粘度和二醇醚-二元醇比率之间关系的图。

具体实施方式

(用于形成金属氧化物薄膜的涂布液(金属氧化物薄膜涂布液))

本发明的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液至少包含：无机铟化合物；无机镁化合物和无机锌化合物的至少一种；和二醇醚，并且优选地包含二元醇。如果必要，所述涂布液进一步包含其它成分。

所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的使用可形成具有预期的体积电阻率的金属氧化物薄膜。

注意，通过调节所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的条件，特别是所用溶剂的类型以及无机化合物(例如，硝酸盐)的浓度，可控制所形成的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)的体积电阻率。此外，可通过将in-mg氧化物和in-zn氧化物的构成元素用其它金属元素部分地代替而控制体积电阻率。

此外，还可通过调节在涂布之后的热处理条件，特别是烘焙温度、烘焙时间、升温速率、降温速率、烘焙中的气氛(气体分数和压力)而控制体积电阻率。

而且，可使用光来促进材料的分解和反应的进行。对退火温度和气氛进行优化也是有效的，因为通过所形成的膜的退火而改变了体积电阻率。

<无机铟化合物>

无机铟化合物没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括含氧酸(oxoacid)铟、卤化铟、氢氧化铟和氰化铟。

含氧酸铟的实例包括硝酸铟、硫酸铟、碳酸铟和磷酸铟。

卤化铟的实例包括氯化铟、溴化铟和碘化铟。

其中，从对各种溶剂呈现出高溶解性的观点来看，优选的是含氧酸铟和卤化铟，更优选的是硝酸铟、硫酸铟和氯化铟。

硝酸铟没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括硝酸铟水合物。硝酸铟水合物的实例包括硝酸铟三水合物和硝酸铟五水合物。

硫酸铟没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括硫酸铟无水物和硫酸铟水合物。硫酸铟水合物的实例包括硫酸铟九水合物。

氯化铟没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括氯化铟水合物。氯化铟水合物的实例包括氯化铟四水合物。

这些无机铟化合物可为合成产物或者可商购得到的产品。

<无机镁化合物和无机锌化合物>

-无机镁化合物-

无机镁化合物没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括含氧酸镁、卤化镁、氢氧化镁和氰化镁。

含氧酸镁的实例包括硝酸镁、硫酸镁、碳酸镁和磷酸镁。

卤化镁的实例包括氯化镁、溴化镁和碘化镁。

其中，从对各种溶剂呈现出高溶解性的观点来看，优选的是含氧酸镁和卤化镁，更优选的是硝酸镁、硫酸镁和氯化镁。

硝酸镁没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括硝酸镁水合物。硝酸镁水合物的实例包括硝酸镁三水合物和硝酸镁五水合物。

硫酸镁没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括硫酸镁水合物。硫酸镁水合物的实例包括硫酸镁一水合物和硫酸镁七水合物。

氯化镁没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括氯化镁水合物。氯化镁水合物的实例包括氯化镁六水合物。

这些无机镁化合物可为合成产物或者可商购得到的产品。

-无机锌化合物-

无机锌化合物没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括含氧酸锌、卤化锌、氢氧化锌和氰化锌。

含氧酸锌的实例包括硝酸锌、硫酸锌、碳酸锌和磷酸锌。

卤化锌的实例包括氯化锌、溴化锌和碘化锌。

其中，从对各种溶剂呈现出高溶解性的观点来看，优选的是含氧酸锌和卤化锌，更优选的是硝酸锌、硫酸锌和氯化锌。

硝酸锌没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括硝酸锌水合物。硝酸锌水合物的实例包括硝酸锌三水合物和硝酸锌五水合物。

硫酸锌没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括硫酸锌无水物和硫酸锌水合物。硫酸锌水合物的实例包括硫酸锌二水合物和硫酸锌七水合物。

氯化锌没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括氯化锌无水物和氯化锌水合物。硫酸锌水合物的实例包括氯化锌二水合物和氯化锌四水合物。

这些无机锌化合物可为合成产物或者可商购得到的产品。

所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液优选地满足以下表达式(1)：

0.25≤[b/(a+b)]≤0.65表达式(1)

其中a表示所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的铟离子数，和b表示所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的镁离子数与锌离子数之和。

满足以上表达式(1)的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液也可称为用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液。

已知的是，通过加入约几个百分比至约20％的量的锡、锌、镓等，经由溅射方法形成的氧化铟膜具有约10^-4ωcm的低电阻率。然而，具有这样低的体积电阻率的氧化铟膜无法充当场效应晶体管的活性层。

当所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液满足以上表达式(1)时，可使通过涂布所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液而形成的氧化物半导体薄膜具有使得所述氧化物半导体薄膜可充当场效应晶体管的活性层的体积电阻率。

当[b/(a+b)]小于0.25时，所形成的氧化物半导体薄膜的体积电阻率变得太低。当使用该氧化物半导体薄膜作为场效应晶体管的活性层时，不管是否施加栅极电压，活性层总是处于导通状态；即，所形成的场效应晶体管无法充当晶体管。而当[b/(a+b)]超过0.65时，所形成的氧化物半导体薄膜的体积电阻率变得太高。当使用该氧化物半导体薄膜作为场效应晶体管的活性层时，所形成的场效应晶体管的开/关比变低；即，未显示出良好的晶体管特性。

当使用氧化物半导体薄膜作为用于显示器的驱动电路的场效应晶体管的活性层时，要求该氧化物半导体薄膜具有高的载流子迁移率和所谓的常关(normally-off)特性。为了实现高的载流子迁移率和常关特性，优选地将所述氧化物半导体薄膜的体积电阻率调节为落在10^-2ωcm-10⁹ωcm的范围内。

当所述金属氧化物薄膜的体积电阻率高时，在通过栅极电压控制的开状态下可难以实现高的载流子迁移率。因此，所述金属氧化物薄膜的体积电阻率更优选为10⁶ωcm或更低。

当所述金属氧化物薄膜的体积电阻率低时，在通过栅极电压控制的关状态下可难以降低ids(漏-源电流)。因此，所述金属氧化物薄膜的体积电阻率更优选为10^-1ωcm或更高。

所述金属氧化物薄膜的体积电阻率ρ(ωcm)通过以下方程(2)表示：

ρ＝1/nqμ方程(2)

其中q(c)表示载流子电荷，n表示载流子密度(载流子/m³)和μ表示载流子迁移率(m²/v/s)。

因此，可改变这些n、q和μ以控制体积电阻率。

用于控制所述金属氧化物薄膜的体积电阻率的一种具体方法是其中通过调节该膜中氧的量(氧缺陷的密度)而改变载流子密度的方法。

所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液满足以上表达式(1)以控制体积电阻率，并且可形成有效地用作场效应晶体管的活性层的氧化物半导体薄膜。

作为用于控制由其形成的氧化物半导体薄膜的体积电阻率的方法，最有效的是，使所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液满足以上表达式(1)。

<二醇醚>

所述二醇醚充分溶解以上无机铟化合物(特别是硝酸铟)、以上无机镁化合物(特别是硝酸镁)、以上无机锌化合物(特别是硝酸锌)，并且所得溶液具有高稳定性。因此，在所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中使用所述二醇醚可形成具有高的均匀性和较少缺陷的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)。

而且，当在所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中使用所述二醇醚时，可以高的精度形成预期形状的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)。

所述二醇醚被认为充当还原剂。in-mg氧化物半导体和in-zn氧化物半导体(它们为n-型半导体)通过形成氧缺陷而产生传导电子。因此，通过使平衡向还原侧移动，材料可具有更高的导电性。所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液包含所述二醇醚，并且在涂布之后在热处理期间所述二醇醚呈现其还原作用，从而获得具有更低的体积电阻率的氧化物半导体薄膜。

所述二醇醚没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。亚烷基二醇单烷基醚是优选的。所述二醇醚中包含的碳原子数优选为3-6。

所述亚烷基二醇单烷基醚优选为选自如下的至少一种：乙二醇单乙基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚和乙二醇单异丁基醚。这些亚烷基二醇单烷基醚具有约120℃-约180℃的沸点并且因此快速干燥。结果，所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液变得难以铺展。使用这样的优选化合物可降低烘焙温度，以用相对短的时间实现烘焙。而且，烘焙之后获得的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)具有较少的杂质并且因此具有高的载流子迁移率。结果，在具有该氧化物半导体薄膜作为活性层的场效应晶体管的栅极电压vgs和源-漏电流ids之间的关系的图中，在从关变为开时观察到的在上升中的斜率变大。换而言之，可获得良好的开关特性，并且用于获得开电流的驱动电压降低。

这些亚烷基二醇单烷基醚可单独或组合使用。

所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中包含的所述二醇醚的量没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其优选为10质量％-80质量％。当其小于10质量％时，在一些情况下无法获得所述二醇醚引起的上述效果。而当其大于80质量％时，通过涂布一次可形成的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)的厚度可变小。

<二元醇>

所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液优选地进一步包含二元醇。换而言之，所述二醇醚优选地与所述二元醇组合使用。当所述二醇醚和所述二元醇组合使用时，在通过喷墨方法涂布所述涂布液时，所述二元醇可防止由于所述溶剂的干燥而引起的喷墨喷嘴的堵塞；并且所述二醇醚可通过使附着在基材上的所述涂布液快速干燥而防止所述涂布液铺展至非预期部分。例如，在制造场效应晶体管中，可使附着在沟道上的涂布液快速干燥，以防止所述涂布液铺展至除所述沟道区域以外的其它区域。

所述二醇醚通常具有约1.3cp-约3.5cp的低粘度。因此，当将所述二醇醚适当地与具有高粘度的二元醇混合时，可容易地调节所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的粘度。

推测，所述二元醇与铟盐、镁盐、锌盐、铝盐或镓盐配位，从而提高所述金属盐的热稳定性。

所述二元醇没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，但是优选为烷烃二元醇和二亚烷基二醇。所述二元醇中包含的碳原子数优选为2-4。具有5个或更多个碳原子的二元醇具有低的挥发性并且倾向于在烘焙之后留在所形成金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)中，潜在地降低所述金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)的致密性。然后，当所述氧化物半导体薄膜的致密性降低时，其载流子迁移率可降低并且开电流可降低。

具有2-4个碳原子的二元醇具有约180℃-约250℃的沸点。因此，在涂布所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液之后，其在烘焙期间蒸发，并且难以留在所述金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)中。而且，由于所述二元醇具有约10cp-约110cp的粘度，因此当所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液通过喷墨方法涂布时，在将所述涂布液附着在基底等上时，所述二元醇具有防止铺展的作用。

考虑到烘焙温度和经烘焙的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)的致密性，所述二元醇优选为选自如下的至少一种：二甘醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丁二醇。

这些可单独或组合使用。

在所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中，所述金属盐的量与所述二元醇及所述二醇醚的量的比率没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。每1l的所述二元醇和所述二醇醚，所述金属盐的量优选为0.1摩尔-0.5摩尔。当其小于0.1摩尔时，烘焙之后形成的金属氧化物薄膜的厚度变得太小，潜在地使得难以形成连续的膜。而且，为了获得所需厚度，在一些情况下必需反复进行涂布和干燥。而当所述金属盐的量大于0.5摩尔时，在所述涂布液通过喷墨方法涂布时，喷墨喷嘴的尖端可以更高的频率堵塞。

<其它成分>

所述其它成分的实例包括无机铝化合物和无机镓化合物。

-无机铝化合物和无机镓化合物-

在通过涂布所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液而获得的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)中，所述无机铝化合物中包含的铝或者所述无机镓化合物中包含的镓充当代替铟位点的掺杂剂并且具有掺杂空穴的效果。

所述无机铝化合物没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括含氧酸铝、卤化铝、氢氧化铝和氰化铝。

含氧酸铝的实例包括硝酸铝、硫酸铝、碳酸铝和磷酸铝。

卤化铝的实例包括氯化铝、溴化铝和碘化铝。

这些可为其无水物或水合物。

所述无机镓化合物没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括含氧酸镓、卤化镓、氢氧化镓和氰化镓。

含氧酸镓的实例包括硝酸镓、硫酸镓、碳酸镓和磷酸镓。

卤化镓的实例包括氯化镓、溴化镓和碘化镓。

这些可为其无水物或水合物。

这些可单独或组合使用。

所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中包含的所述无机铝化合物和所述无机镓化合物的量没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。铝离子数和镓离子数之和(c)优选为相对于铟离子数(a)的1％-10％。

<用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的形成方法>

所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的形成方法没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括如下方法：其中分别制备硝酸盐的二元醇溶液和硝酸盐的二醇醚溶液，并且将所得溶液彼此混合。

特别地，以如下方法为例。

首先，将硝酸铟(in(no3)3·3h2o)和硝酸镁(mg(no3)2·6h2o)溶解在二元醇中以制备硝酸盐的二元醇溶液。通过搅拌该二元醇(例如，二甘醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇或1,3-丁二醇)，在室温下可分别使硝酸铟和硝酸镁溶解至1mol/l或更高的浓度。通过加热可缩短溶解所需时间。

随后，将硝酸铟(in(no3)3·3h2o)和硝酸镁(mg(no3)2·6h2o)溶解在二醇醚中以制备硝酸盐的二醇醚溶液。通过搅拌该二醇醚(例如，乙二醇单乙基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚或乙二醇单异丁基醚)，在室温下可分别使硝酸铟和硝酸镁溶解至1mol/l或更高的浓度。通过加热可缩短溶解所需时间。

然后，将如此制备的二元醇溶液和二醇醚溶液以期望的混合比彼此混合。

本发明的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液适宜用作用于形成金属氧化物薄膜的涂布液。特别地，满足以上表达式(1)的所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液(用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液)适宜用作用于形成场效应晶体管的活性层的涂布液。

[另一种用于形成金属氧化物薄膜的涂布液]

作为与本发明的所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液不同的另一种用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的实施方式，以如下的用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液为例：其至少包含无机铟化合物；无机镁化合物和无机锌化合物的至少一种；和二元醇，任选地进一步包含其它成分，并且满足以上表达式(1)。

该用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液中的无机铟化合物、无机镁化合物、无机锌化合物和二元醇与上述的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的无机铟化合物、无机镁化合物、无机锌化合物和二元醇相同。它们的优选实施方式和其量也与上述的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的那些相同。

所述其它成分优选为上述的无机铝化合物、无机镓化合物等。

已知的是，通过加入约几个百分比至约20％量的锡、锌、镓等，经由溅射方法形成的氧化铟膜具有约10^-4ωcm的低电阻率。然而，具有这样低的体积电阻率的氧化铟膜无法充当场效应晶体管的活性层。

当所述用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液满足以上表达式(1)时，可使通过涂布所述用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液形成的氧化物半导体薄膜具有使得所述氧化物半导体薄膜可充当场效应晶体管的活性层的体积电阻率。

当[b/(a+b)]小于0.25时，所形成的氧化物半导体薄膜的体积电阻率变得太低。当使用该氧化物半导体薄膜作为场效应晶体管的活性层时，不管是否施加栅极电压，所述活性层总是处于导通状态；即，所形成的场效应晶体管无法充当晶体管。而当[b/(a+b)]超过0.65时，所形成的氧化物半导体薄膜的体积电阻率变得太高。当使用该氧化物半导体薄膜作为场效应晶体管的活性层时，所形成的场效应晶体管的开/关比变低；即，未显示出良好的晶体管特性。

当使用氧化物半导体薄膜作为用于显示器的驱动电路的场效应晶体管的活性层时，要求该氧化物半导体薄膜具有高的载流子迁移率和所谓的常关特性。为了实现高的载流子迁移率和常关特性，优选地将所述氧化物半导体薄膜的体积电阻率调节为落在10^-2ωcm-10⁹ωcm的范围内。

将涂布物体(待涂布的物体)用该用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液(以上另一种用于形成金属氧化物薄膜的涂布液)涂布，之后干燥，然后烘焙，由此可获得氧化物半导体薄膜。涂布物体、涂布方法、干燥条件和烘焙条件与在本发明的下述金属氧化物薄膜的制造中的那些相同。

(金属氧化物薄膜)

通过包括如下的方法获得本发明的金属氧化物薄膜：将涂布物体用本发明的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布；将已经用所述涂布液涂布的所述涂布物体干燥；和对该经干燥的物体进行烘焙。

所述金属氧化物薄膜的实例包括氧化物半导体薄膜。

当所使用的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液为满足以上表达式(1)的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液(用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液)时，所形成的氧化物半导体薄膜适宜用作场效应晶体管的活性层。

所述涂布物体没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括玻璃基材和塑料基材。

当使用所述金属氧化物薄膜作为充当场效应晶体管的活性层的氧化物半导体薄膜时，所述涂布物体为，例如，基材或栅极绝缘层。所述基材的形状、结构和尺寸没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。所述基材的材料没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。所述基材的实例包括玻璃基材和塑料基材。

所述涂布液的涂布方法没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括丝网印刷法、辊涂法、浸涂法、旋涂法、喷墨法和纳米压印法。在它们之中，喷墨法和纳米压印法是优选的，因为它们可控制所附着的涂布液的量。结果，可获得具有期望形状的金属氧化物薄膜。例如，在场效应晶体管的制造中可如所设计的那样形成沟道的宽度；换而言之，可获得具有期望形状的活性层。当使用喷墨法或纳米压印法时，所述涂布液即使在室温下也可涂布。然而，从防止刚涂布在基材表面上之前涂布液的铺展的观点来看，优选地将基材(涂布物体)加热至约40℃-约100℃。

进行干燥的条件没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要可除去所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的挥发性组分。注意，在干燥中，不必将挥发性组分完全除去；即，可将挥发性组分除去至它们不抑制烘焙的程度。

进行烘焙的温度没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为如下温度：该温度等于或高于形成铟、镁、锌、镓或铝的氧化物时的温度且等于或低于基材(涂布物体)变形时的温度。其优选为300℃-600℃。

其中进行烘焙的气氛没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括包含氧气的气氛例如氧气气氛或空气气氛。当使用惰性气体例如氮气作为其中进行烘焙的气氛时，所形成的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)中包含的氧的量可减少，从而获得具有低电阻率的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)。

在烘焙之后，通过将经烘焙的物体在空气、惰性气体或还原气体的气氛中进一步退火，可进一步改善金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)的电特性、可靠性和均匀性。

烘焙时间没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。

所形成的金属氧化物薄膜(例如，氧化物半导体薄膜)的平均厚度没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其优选为1nm-200nm、更优选5nm-100nm。

所述金属氧化物薄膜的应用没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。例如，当所述金属氧化物薄膜具有低于10^-2ωcm的体积电阻率时，其可用作透明导电薄膜。当所述金属氧化物薄膜具有10^-2ωcm-10⁹ωcm的体积电阻率时，其可用作场效应晶体管的活性层。当所述金属氧化物薄膜具有高于10⁹ωcm的体积电阻率时，其可用作抗静电薄膜。

(场效应晶体管)

本发明的场效应晶体管至少包含栅电极、源电极、漏电极、活性层和栅极绝缘层；并且如果必要，进一步包含其它部件。

本发明的场效应晶体管可通过，例如，本发明的用于制造场效应晶体管的方法制造。

<栅电极>

所述栅电极没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为用于施加栅极电压的电极。

所述栅电极的材料没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括：金属例如铂、钯、金、银、铜、锌、铝、镍、铬、钽、钼和钛；其合金；和其混合物。其进一步的实例包括：导电氧化物例如氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化镓和氧化铌；其复合化合物；和其混合物。

所述栅电极的平均厚度没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其优选为40nm-2μm、更优选为70nm-1μm。

<栅极绝缘层>

所述栅极绝缘层没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为在所述栅电极和所述活性层之间形成的绝缘层。

所述栅极绝缘层的材料没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括无机绝缘材料和有机绝缘材料。

所述无机绝缘材料的实例包括氧化硅、氧化铝、氧化钽、氧化钛、氧化钇、氧化镧、氧化铪、氧化锆、氮化硅、氮化铝和其混合物。

所述有机绝缘材料的实例包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇和酚醛清漆树脂。

所述栅极绝缘层的平均厚度没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其优选为50nm-3μm、更优选100nm-1μm。

<源电极和漏电极>

所述源电极或所述漏电极没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为用于取出电流的电极。

所述源电极或所述漏电极的材料没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括与以上对于所述栅电极描述的相同的材料。

所述源电极或所述漏电极的平均厚度没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其优选为40nm-2μm、更优选为70nm-1μm。

<活性层>

所述活性层为在所述源电极和所述漏电极之间形成的氧化物半导体的活性层，并且由通过涂布本发明的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液而形成的氧化物半导体形成。

所述活性层的平均厚度没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其优选为1nm-200μm、更优选5nm-100μm。

所述场效应晶体管的结构没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括底栅/底接触型的结构(图1)、底栅/顶接触型的结构(图2)、顶栅/底接触型的结构(图3)和顶栅/顶接触型的结构(图4)。

在图1-4中，标记数字1表示基材，2表示栅电极，3表示栅极绝缘层，4表示源电极，5表示漏电极，和6表示活性层。

[另一种场效应晶体管]

作为与本发明的所述场效应晶体管不同的另一种场效应晶体管的实施方式，以如下场效应晶体管为例：其与本发明的所述场效应晶体管相同，除了使用以上另一种用于形成金属氧化物薄膜的涂布液代替本发明的所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液。

本发明的所述场效应晶体管和所述另一种场效应晶体管可适宜用于用在液晶显示器、有机el显示器、电致变色显示器等的像素驱动电路和逻辑电路中的场效应晶体管。

(用于制造场效应晶体管的方法)

本发明的用于制造场效应晶体管的方法(第一制造方法)包括：

在基材上形成栅电极的栅电极形成步骤；

在所述栅电极上形成栅极绝缘层的栅极绝缘层形成步骤；

在所述栅极绝缘层上形成源电极和漏电极使得所述源电极和所述漏电极彼此隔开以在其间形成沟道区域的源电极和漏电极形成步骤；和

在所述栅极绝缘层上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成氧化物半导体的活性层的活性层形成步骤。

本发明的用于制造场效应晶体管的另一方法(第二制造方法)包括：

在基材上形成源电极和漏电极使得所述源电极和所述漏电极彼此隔开以在其间形成沟道区域的源电极和漏电极形成步骤；

在所述基材上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成氧化物半导体的活性层的活性层形成步骤；

在所述活性层上形成栅极绝缘层的栅极绝缘层形成步骤；和

在所述栅极绝缘层上形成栅电极的栅电极形成步骤。

<第一制造方法>

接下来将描述以上第一制造方法。

-基材-

所述基材的形状、结构和尺寸没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。

所述基材的材料没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。所述基材的实例包括玻璃基材和塑料基材。

所述玻璃基材没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括无碱玻璃基材和二氧化硅玻璃基材。

所述塑料基材没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括聚碳酸酯(pc)基材、聚酰亚胺(pi)基材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)基材和聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)基材。

注意，从对基材表面进行清洁和改善表面的粘附的观点来看，所述基材优选地通过使用氧等离子体、uv臭氧和uv辐照进行洗涤而预处理。

-栅电极形成步骤-

所述栅电极形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为在所述基材上形成栅电极的步骤。所述栅电极形成步骤的实例包括(i)通过例如溅射方法或浸涂法形成膜和通过光刻法将所述膜图案化的步骤，和(ii)通过印刷工艺例如喷墨、纳米压印或者凹版印刷直接形成具有期望形状的膜的步骤。

-栅极绝缘层形成步骤-

所述栅极绝缘层形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为在所述栅电极上形成栅极绝缘层的步骤。所述栅极绝缘层形成步骤的实例包括(i)通过例如溅射方法或浸涂法形成膜和通过光刻法将所述膜图案化的步骤，和(ii)通过印刷工艺例如喷墨、纳米压印或者凹版印刷直接形成具有期望形状的膜的步骤。

-源电极和漏电极形成步骤-

所述源电极和漏电极形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为在所述栅极绝缘层上形成源电极和漏电极使得它们彼此隔开的步骤。所述源电极和漏电极形成步骤的实例包括(i)通过例如溅射方法或浸涂法形成膜和通过光刻法将所述膜图案化的步骤，和(ii)通过印刷工艺例如喷墨、纳米压印或者凹版印刷直接形成具有期望形状的膜的步骤。

-活性层形成步骤-

所述活性层形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为涂布本发明的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液以在所述栅极绝缘层上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成氧化物半导体的活性层的步骤。

在所述活性层形成步骤中，优选地，通过适当地调节比率[b/(a+b)](其中a表示在用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的铟离子数和b表示镁离子数与锌离子数之和)，对氧化物半导体在体积电阻率、载流子迁移率和载流子密度的至少一个方面进行控制。通过这样做，可获得具有期望特性(例如，开/关比)的场效应晶体管。

在所述活性层形成步骤中，优选地，所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液包含所述二元醇，并且通过适当地调节所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中包含的所述二醇醚和所述二元醇的混合比，控制所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的粘度。通过这样做，所述涂布液的涂布性优异，并且可获得具有以良好状态形成的沟道的场效应晶体管。

用于涂布所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液以形成氧化物半导体的方法没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括如下方法：其中，将所述基材用所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布，之后干燥，然后烘焙。

涂布方法没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括丝网印刷法、辊涂法、浸涂法、旋涂法、喷墨法和纳米压印法。在它们之中，喷墨法和纳米压印法是优选的，因为它们能够控制所附着的涂布液的量。结果，例如，在场效应晶体管的制造中可如所设计的那样形成沟道的宽度；换而言之，可获得具有期望形状的活性层。

进行干燥的条件没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要可除去所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的挥发性组分。注意，在所述干燥中，不必将挥发性组分完全除去；即，可将挥发性组分除去至它们不抑制烘焙的程度。

进行烘焙的温度没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其优选为300℃-600℃。

在所述第一制造方法中，所述源电极和漏电极形成步骤和所述活性层形成步骤进行的顺序可为任何顺序；即，所述活性层形成步骤可在所述源电极和漏电极形成步骤之后进行，或者所述源电极和漏电极形成步骤可在所述活性层形成步骤之后进行。

在所述第一制造方法中，当所述活性层形成步骤在所述源电极和漏电极形成步骤之后进行时，可制造底栅/底接触型的场效应晶体管。

在所述第一制造方法中，当所述源电极和漏电极形成步骤在所述活性层形成步骤之后进行时，可制造底栅/底接触型的场效应晶体管。

参照图5a-5d，接下来将描述用于制造底栅/底接触型场效应晶体管的方法。

首先，通过例如溅射方法在基材1(例如，玻璃基底)上形成由例如铝制成的导电膜，和通过蚀刻将该导电膜图案化以形成栅电极2(图5a)。

接着，通过例如溅射方法在栅电极2和基材1上形成由例如sio2制成的栅极绝缘层3，以覆盖栅电极2(图5b)。

接着，通过例如溅射方法在栅极绝缘层3上形成由例如ito制成的导电膜，和通过蚀刻将该导电膜图案化以形成源电极4和漏电极5(图5c)。

接着，通过例如喷墨方法将所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布在栅极绝缘层3上，以覆盖形成于源电极4和漏电极5之间的沟道区域，之后热处理，从而形成氧化物半导体的活性层6(图5d)。

通过以上程序，制造场效应晶体管。

<第二制造方法>

接下来将描述以上第二制造方法。

-基材-

所述基材没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。其实例包括与在所述第一制造方法中示例的相同的基材。

-源电极和漏电极形成步骤-

所述源电极和漏电极形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为在所述基材上形成源电极和漏电极使得它们彼此隔开的步骤。所述源电极和漏电极形成步骤的实例包括与所述第一制造方法的示例为源电极和漏电极形成步骤的相同的步骤。

-活性层形成步骤-

所述活性层形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为涂布本发明的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液以在所述基材上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成氧化物半导体的活性层的步骤。

用于涂布所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液以形成氧化物半导体的方法没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择。所述活性层形成步骤包括与所述第一制造方法的示例为活性层形成步骤的相同的步骤。

在所述活性层形成步骤中，优选地，通过适当地调节比率[b/(a+b)](其中a表示所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的铟离子数和b表示镁离子数与锌离子数之和)，对氧化物半导体在体积电阻率、载流子迁移率和载流子密度中的至少一个方面进行控制。通过这样做，可获得具有期望特性(例如，开/关比)的场效应晶体管。

在所述活性层形成步骤中，优选地，所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液包含所述二元醇，并且通过适当地调节所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中包含的所述二醇醚和所述二元醇的混合比，控制所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的粘度。通过这样做，所述涂布液的涂布性优异并且可获得具有处于良好状态的沟道的场效应晶体管。

-栅极绝缘层形成步骤-

所述栅极绝缘层形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为在所述活性层上形成栅极绝缘层的步骤。所述栅极绝缘层形成步骤的实例包括与所述第一制造方法的示例为栅极绝缘层形成步骤的相同的步骤。

-栅电极形成步骤-

所述栅电极形成步骤没有特别限制并且可取决于预期目的适当地选择，只要其为在所述栅极绝缘层上形成栅电极的步骤。所述栅电极形成步骤的实例包括与所述第一制造方法的示例为栅电极形成步骤的相同的步骤。

在所述第二制造方法中，所述源电极和漏电极形成步骤和所述活性层形成步骤进行的顺序可为任何顺序；即，所述活性层形成步骤可在所述源电极和漏电极形成步骤之后进行，或者所述源电极和漏电极形成步骤可在所述活性层形成步骤之后进行。

在所述第二制造方法中，当所述活性层形成步骤在所述源电极和漏电极形成步骤之后进行时，可制造顶栅/底接触型的场效应晶体管。

在所述第二制造方法中，当所述源电极和漏电极形成步骤在所述活性层形成步骤之后进行时，可制造顶栅/顶接触型的场效应晶体管。

[用于制造场效应晶体管的另一种方法]

作为与本发明的所述用于制造场效应晶体管的方法不同的另一种用于制造场效应晶体管的方法的实施方式，以如下的用于制造场效应晶体管的方法为例：其与本发明的所述用于制造场效应晶体管的方法相同，除了使用以上另一种用于形成金属氧化物薄膜的涂布液代替本发明的所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液。

实施例

接下来将通过实施例描述本发明，所述实施例不应被解释为将本发明限于其。

(实施例1)

<用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的制备>

首先，称取3.55g硝酸铟(in(no3)3·3h2o)和1.28g硝酸镁(mg(no3)2·6h2o)并且将其置于烧杯中。然后，向该烧杯中加入80ml乙二醇单甲基醚，之后将其在室温下混合和溶解，从而制备用于形成金属氧化物薄膜的涂布液。

表2-1和2-2显示在所获得的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的比率[b/(a+b)](其中a表示铟离子数和b表示镁离子数与锌离子数之和)、二醇醚的量(质量％)、每1l的二元醇和二醇醚的金属盐的量、以及比率(c)/(a)(％)(其中a表示铟离子数和c表示铝离子数和镓离子数之和)。

<场效应晶体管的制造>

-栅电极的形成-

通过dc溅射，在玻璃基底上形成钼膜至其具有约100nm的厚度。随后，用光刻胶涂布如此形成的膜，之后预烘焙、通过曝光装置曝光、和显影，从而形成具有与待形成的栅电极的图案相同图案的光刻胶图案。进一步地，使用包含磷酸、硝酸和乙酸的蚀刻剂进行蚀刻，从而除去所述钼膜的其中未形成光刻胶图案的区域。之后，除去光刻胶图案以形成栅电极。

-栅极绝缘层的形成-

通过rf溅射，在所述栅电极和所述玻璃基底上形成sio2膜至其具有约300nm的厚度。随后，用光刻胶涂布如此形成的膜，之后预烘焙、通过曝光装置曝光、和显影，从而形成具有与待形成的栅极绝缘层的图案相同的图案的光刻胶图案。进一步地，使用经缓冲的氢氟酸进行蚀刻，从而除去所述sio2膜的其中未形成光刻胶图案的区域。之后，除去光刻胶图案以形成栅极绝缘层。

-源电极和漏电极的形成-

通过dc溅射，在所形成的栅极绝缘层上形成作为透明导电膜的ito膜(in2o3-sno2(5质量％))至其具有约100nm的厚度。随后，用光刻胶涂布如此形成的ito膜，之后预烘焙、通过曝光装置曝光、和显影，从而形成具有与待形成的源电极和漏电极的图案相同的图案的光刻胶图案。进一步地，使用基于草酸的蚀刻剂进行蚀刻，从而除去所述ito膜的其中未形成光刻胶图案的区域。之后，除去光刻胶图案以形成ito膜的源电极和漏电极。此处，定义为所述源电极宽度的沟道宽度设置为50μm，并且定义为所述源电极和所述漏电极之间长度的沟道长度设置为10μm。

-活性层的形成-

使用喷墨装置，将所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道上。

将所述基底在加热至120℃的热板上干燥10分钟，然后在空气气氛中在500℃烘焙1小时。此外，将所述基底在空气气氛中在300℃退火3小时，从而获得活性层。发现在所述沟道中的所获得的活性层的厚度为约20nm。

通过上述程序，制造场效应晶体管。

<评价>

-沟道形成状态(涂布性)-

当在场效应晶体管的制造中已经使用喷墨装置涂布所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液时，通过用光学显微镜观察其铺展，根据以下评价标准评价沟道形成状态。结果示于表3-1和3-2中。

a：活性层铺展在源电极和漏电极之间的空间内，并且未超出栅电极(参见图6)。

b：活性层铺展出源电极和漏电极之间的空间，并且超出栅电极(参见图7)。

-体积电阻率-

使用半导体参数分析仪4156c(agilenttechnologies,co.的产品)，向所获得的场效应晶体管的源电极和漏电极之间施加0v到±20v的电压，并且通过两端子法测量电流以测量活性层的体积电阻率。结果示于表3-1和3-2中。-载流子迁移率和开/关比-

使用半导体参数分析仪(agilenttechnologies,co.的产品，半导体参数分析仪4156c)，对实施例1中制造的场效应晶体管进行测量，以获得当将源-漏电压vds设置为20v时观察到的栅极电压vgs和源-漏电流ids之间的关系。结果示于图8的图中。由图8发现，获得良好的晶体管特性。

载流子迁移率是在饱和区域中计算的，并且还计算开/关比。注意，开/关比的开值为在30v处的ids值。结果示于表3-1和3-2中。

(实施例2-35和参照例1)

<用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的制备>

重复实施例1的程序，除了如表1-1和1-2中所描述的那样改变用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的配方，从而制备实施例2-35和参照例1的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液。

表2-1和2-2显示在所获得的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的比率[b/(a+b)]、二醇醚的量(质量％)、每1l的二元醇和二醇醚的金属盐的量、和比率(c)/(a)(％)(其中a表示铟离子数和c表示铝离子数和镓离子数之和)。<场效应晶体管的制造和评价>

重复实施例1的程序，除了使用实施例2-23和28-35的各涂布液，从而制造和评价场效应晶体管。结果示于表3-1和3-2中。

<体积电阻率和[b/(a+b)]之间的关系>

图9显示在实施例1-27的各涂布液中，与比率[b/(a+b)](其中a表示铟离子数和b表示镁离子数与锌离子数之和)相对的体积电阻率的值。如由图9清楚的是，证实：通过控制用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的比率[b/(a+b)]，可控制经烘焙的氧化物半导体薄膜的体积电阻率。

(对比例1)

<用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的制备>

为了评价jp-ano.2009-177149中描述的液体的配方，将3.55g硝酸铟和1.26g硝酸镁加入到包含40ml水和40ml乙醇的混合物中。将所得混合物混合以进行溶解，以制备用于形成金属氧化物薄膜的涂布液。

<场效应晶体管的制造和评价>

使用如此制备的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液以与实施例1中相同的方式制造场效应晶体管。然而，该用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的涂布性差并且因此，沟道形成状态是不充分的，导致无法评价该场效应晶体管。

(对比例2)

<用于形成薄膜的涂布液的制造>

为了评价jp-ano.06-96619中描述的用于形成薄膜的涂布液，将3.55g硝酸铟和0.26g硝酸镁加入到包含4.0ml乙酰丙酮和0.63ml甘油的混合物中，并且将所得混合物在室温下混合以进行溶解，从而制备用于形成薄膜的涂布液。

<场效应晶体管的制造和评价>

虽然将所获得的用于形成薄膜的涂布液用于以与实施例1中相同的方式形成场效应晶体管，但是溶剂干燥得太快，从而导致喷墨装置的堵塞。结果，喷墨装置无法排出用于形成薄膜的涂布液。因此，既无法制造也无法评价场效应晶体管。

表1-1

表1-2

在表1-1和1-2中，硝酸铟为in(no3)3·3h2o，硫酸铟为in2(so4)3·9h2o，氯化铟为incl3·4h2o，硝酸镁为mg(no3)2·6h2o，硫酸镁为mgso4·7h2o，氯化镁为mgcl2·6h2o，硝酸锌为zn(no3)2·6h2o，硫酸锌为znso4·7h2o，氯化锌为zncl2·h2o(氯化锌无水物)，硝酸铝为al(no3)3·9h2o和硝酸镓为ga(no3)3·3h2o。

在1-2中，(*1)指的是包含40ml水和40ml乙醇的混合物，和(*2)指的是包含4.0ml乙酰丙酮和0.63ml甘油的混合物。

表2-1

表2-2

表3-1

表3-2

实施例1-23及28-35的本发明的涂布液和参照例1的涂布液的涂布性优异，并且就沟道形成状态而言，可提供良好的结果。而且，在其活性层中使用通过涂布所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液形成的氧化物半导体的场效应晶体管中，活性层具有适合用于场效应晶体管的活性层的体积电阻率并且呈现出高的载流子迁移率和高的开/关比。因此，这些场效应晶体管显示出良好的晶体管特性。

在对比例1中，用于形成氧化物半导体薄膜的涂布液的涂布性差并且沟道未充分地形成。因此，无法评价该场效应晶体管。

实施例24和26的金属氧化物薄膜涂布液的涂布性优异。如下表4中所示，所形成的金属氧化物薄膜具有低的体积电阻率并且为作为例如透明导电薄膜的合适的金属氧化物薄膜。

实施例25和27的金属氧化物薄膜涂布液的涂布性优异。如下表4中所示，所形成的金属氧化物薄膜具有相对高的体积电阻率，并且为作为例如抗静电薄膜的合适的金属氧化物薄膜。

表4

注意，表4中所示的体积电阻率是以与实施例1中的体积电阻率的测量中相同的方式测量的。

(实施例36)

改变二醇醚和二元醇的混合比以控制金属氧化物薄膜涂布液的粘度。

具体地，使用乙二醇单甲基醚(粘度：约1.6cp)、1,2-丙二醇(粘度：约40cp)、硝酸铟(in(no3)3·3h2o)和硝酸镁(mg(no3)2·6h2o)制备金属氧化物薄膜涂布液。在该制备中，调节金属氧化物薄膜涂布液中硝酸铟和硝酸镁的混合比，使得in离子数:mg离子数为2:1并且in离子的浓度为0mol/l、0.25mol/l、0.5mol/l、1mol/l或1.5mol/l。然后，对乙二醇单甲基醚(xml)和1,2-丙二醇(yml)的混合比进行各种改变。结果示于图10中。证实：具有不同的in离子浓度的金属氧化物薄膜涂布液的粘度可通过改变其中包含的二醇醚和二元醇的混合比来控制。

本发明还包括：

<1>用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，所述涂布液包含：

无机铟化合物；

无机镁化合物和无机锌化合物的至少一种；和

二醇醚。

<2>根据<1>的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，

其中所述无机铟化合物为选自硝酸铟、硫酸铟和氯化铟的至少一种，

其中所述无机镁化合物为选自硝酸镁、硫酸镁和氯化镁的至少一种，和

其中所述无机锌化合物为选自硝酸锌、硫酸锌和氯化锌的至少一种。

<3>根据<1>或<2>的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，其中所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液满足以下表达式(1)：

0.25≤[b/(a+b)]≤0.65表达式(1)

其中a表示所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的铟离子数和b表示镁离子数与锌离子数之和。

<4>根据<1>至<3>任一项的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，其进一步包含二元醇。

<5>根据<1>至<4>任一项的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，其进一步包含无机铝化合物和无机镓化合物的至少一种。

<6>金属氧化物薄膜，其通过包括如下的方法获得：

用根据<1>至<5>任一项的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液对涂布物体进行涂布；

将已经用所述涂布液涂布的所述涂布物体干燥；和

对经干燥的涂布物体进行烘焙以在其上形成金属氧化物薄膜。

<7>场效应晶体管，包含：

配置用于施加栅极电压的栅电极，

配置用于取出电流的源电极和漏电极，

由氧化物半导体形成并且设置在所述源电极和所述漏电极之间的活性层，和

形成于所述栅电极和所述活性层之间的栅极绝缘层，

其中所述氧化物半导体是通过涂布根据权利要求1-5任一项的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液而形成的。

<8>制造场效应晶体管的方法，所述方法包括：

在基材上形成栅电极，

在所述栅电极上形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上形成源电极和漏电极使得所述源电极和所述漏电极彼此隔开以在其间形成沟道区域；和

在所述栅极绝缘层上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成由氧化物半导体形成的活性层，

其中形成所述活性层是用根据<1>至<5>任一项的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布所述栅极绝缘层，从而形成所述氧化物半导体的活性层。

<9>制造场效应晶体管的方法，所述方法包括：

在基材上形成源电极和漏电极使得所述源电极和所述漏电极彼此隔开以在其间形成沟道区域；

在所述基材上在所述源电极和所述漏电极之间的所述沟道区域中形成由氧化物半导体形成的活性层；

在所述活性层上形成栅极绝缘层；和

在所述栅极绝缘层上形成栅电极，

其中形成所述活性层是用根据<1>至<5>任一项的用于形成金属氧化物薄膜的涂布液涂布所述基材，从而形成所述氧化物半导体的活性层。

<10>根据<8>或<9>的制造场效应晶体管的方法，其中通过调节比率[b/(a+b)]，对所述氧化物半导体在体积电阻率、载流子迁移率和载流子密度中的至少一个方面进行控制，其中a表示在所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中的铟离子数和b表示镁离子数与锌离子数之和。

<11>根据<8>至<10>任一项的制造场效应晶体管的方法，其中所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液包含二元醇，和通过调节所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液中包含的所述二醇醚和所述二元醇的混合比而控制所述用于形成金属氧化物薄膜的涂布液的粘度。

标记符号列表

1基材

2栅电极

3栅极绝缘层

4源电极

5漏电极

6活性层