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KR102260807B1 - 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액, 산화물 또는 산질화물 절연체 막, 전계 효과형 트랜지스터 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액, 산화물 또는 산질화물 절연체 막, 전계 효과형 트랜지스터 및 이들의 제조 방법 Download PDF

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KR102260807B1
KR102260807B1 KR1020197018479A KR20197018479A KR102260807B1 KR 102260807 B1 KR102260807 B1 KR 102260807B1 KR 1020197018479 A KR1020197018479 A KR 1020197018479A KR 20197018479 A KR20197018479 A KR 20197018479A KR 102260807 B1 KR102260807 B1 KR 102260807B1
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나오유키 우에다
유키 나카무라
유키코 아베
신지 마츠모토
유지 소네
료이치 사오토메
사다노리 아라에
미네히데 구사야나기
유이치 안도
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가부시키가이샤 리코
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Abstract

산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액이 제공되는데, 상기 도포액은 A 원소; B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및 용매를 포함하고, A 원소는 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고, B 원소는 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, C 원소는 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고, 용매는 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함한다.

Description

산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액, 산화물 또는 산질화물 절연체 막, 전계 효과형 트랜지스터 및 이들의 제조 방법
본 개시는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액, 산화물 또는 산질화물 절연체 막, 전계 효과형 트랜지스터, 및 도포액, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 및 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 플랫 패널 디스플레이 중에서, 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터(AM-TFT)를 백플레인으로 하는 액정 디스플레이(LCD) 또는 유기 EL 디스플레이가 주류가 되고 있다. TFT에 사용되는 반도체는, 비정질 실리콘(a-Si), 저온 폴리실리콘(LTPS) 및 In-Ga-Zn-O(IGZO)계의 산화물 반도체로 나뉜다. 그러나, TFT의 성능을 크게 좌우하는 게이트 절연막의 재료는, SiO2, SiON 및 SiN과 같은 실리콘계 재료에 거의 한정된다(예컨대 비특헌문헌 1 참조).
이러한 게이트 절연막의 형성 방법으로서는, 화학 기상 증착법(CVD) 및 원자층 퇴적(ALD)과 같은 진공 프로세스가 일반적으로 이용된다.
그러나, 이들 진공 프로세스는, 예컨대 복잡하고 고가인 장치 및 원료 가스에 대한 안전 대책을 필요로 하고, 진공 프로세스의 프로세스 비용이 높다는 문제가 있다. 또한, 원료 가스가 제약되므로, 게이트 절연막의 조성 또는 특성을 자유롭게 제어하는 것은 어렵다.
최근, 간단한 방식으로 코스트 절감이 가능한 액상법이 주목받고 있다. 대표적인 규소 화합물로서, 헥사메틸실라잔이 검토되고 있다. 그러나, 헥사메틸실라잔은 안전성 및 양산 프로세스에의 적용의 측면에서 문제가 있는데, 왜냐하면 이것은 인화점이 14.1℃로서 낮고 대기 중의 수분과 반응하여 암모니아 가스를 발생시키기 때문이다(예컨대 특허문헌 1 참조).
따라서, 원하는 높은 비유전율을 갖는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을, 낮은 프로세스 온도에서 안전하고 간단한 방식으로 대면적으로 제조할 수 있는 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 제공하는 것이 요구되고 있다.
특허문헌 1: 일본 미심사 특허 출원 공개 제2008-159824호
비특허문헌 1: Thin-Film Transistors, Cherie R. Kagan, Paul dry, CRC Press (2003/2/25)
본 발명의 목적은, 누출 전압이 낮고 원하는 높은 비유전율을 갖는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을, 낮은 프로세스 온도에서 안전하고 간단한 방식으로 대면적으로 제조할 수 있는 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 제공하는 것이다.
본 개시의 일양태에 따르면, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액은 A 원소; B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및 용매를 포함한다. A 원소는 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다. B 원소는 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다. C 원소는 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 용매는 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함한다.
본 개시에 따르면, 누출 전류가 낮고 원하는 높은 비유전율을 갖는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을, 낮은 프로세스 온도에서 안전하고 간단한 방식으로 대면적으로 제조할 수 있는 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 제공할 수 있다.
도 1은 바텀 게이트/바텀 컨택트 전계 효과형 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 바텀 게이트/탑 컨택트 전계 효과형 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 탑 게이트/바텀 컨택트 전계 효과형 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 탑 게이트/탑 컨택트 전계 효과형 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 5A는 본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면이다(부분 1).
도 5B는 본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면이다(부분 2).
도 5C는 본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면이다(부분 3).
도 5D는 본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면이다(부분 4).
도 6은 탑 게이트/ILD 전계 효과형 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 7은 실시예 1-13에서 제조된 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막의 비유전율 및 유전 손실의 주파수 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2-29에서 제조된 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 전압 Vgs에 대한 소스 전극과 드레인 전극 사이의 전류 Ids, 및 게이트 전류의 절대값 |Igs|의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 비교예 3-1에서 제조된 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 전압 Vgs에 대한 소스 전극과 드레인 전극 사이의 전류 Ids, 및 게이트 전류의 절대값 |Igs|의 관계를 나타내는 그래프이다.
구체예의 설명
(산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액)
본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액(이하, "본 도포액"으로 지칭될 수 있음)은 A 원소, B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 및 용매를 포함하고, 필요에 따라 그 외의 성분을 더 포함한다.
상기 A 원소는 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
상기 B 원소는 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
상기 C 원소는 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
상기 용매는 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함한다.
본 개시의 다른 양태에서, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액은 A 원소, 및 B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하고, 필요에 따라 그 외의 성분을 더 포함한다.
상기 다른 양태의 도포액은 누출 전류가 낮고 원하는 높은 비유전율을 갖는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을, 낮은 프로세스 온도에서 간단한 방식으로 대면적으로 제조할 수 있다.
상기 다른 양태의 도포액에 사용되는 용매의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
상기 다른 양태의 도포액은 상기 본 도포액과 유사하게, 예컨대 산화물 또는 산질화물 절연체 막, 전계 효과형 트랜지스터 및 반도체 소자의 제조에 사용될 수 있다.
상기 A 원소는, 본 도포액의 주요 구성 요소이며, 절연막의 주골격을 형성한다.
상기 B 원소는 열 특성 및 비유전율과 같은 특성을 조정한다.
상기 C 원소는 망상 개질 산화물을 구성하고, 구조에 유연성을 부여한다.
본 개시 및 본 개시의 명세서에서, "막" 및 "층"은 달리 특기하지 않는 한, 동일한 의미를 갖는다. 예컨대 절연막 및 절연층은 동일한 의미를 갖는다.
상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액은 바람직하게는 각각 A 원소를 포함하는, 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종, 및 각각 B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 용매에 용해시켜 얻어진 것이다.
무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류는, 용매에 균일하게 용해시킬 수도 있고, 해리하여 이온이 되게 할 수도 있다.
무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류가 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액에 용해되어 있는 경우에는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액 중의 농도의 편석이 일어나기 어렵다. 따라서, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액은 장기간 동안 사용할 수 있다. 또한, 이 도포액을 이용하여 제조된 박막도 균일한 조성을 갖는다. 따라서, 예컨대 TFT의 게이트 절연층에 이용한 경우에 특성 균일성도 양호하다.
게이트 절연층에 대해서는 높은 절연성(낮은 누출 전류) 및 높은 비유전율을 가질 것이 요구된다. 그러나, A 원소 또는 B 원소는 본 도포액의 주요 구성 요소이다. 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막은 높은 비유전율 및 낮은 유전 손실을 실현한다.
본 도포액에 C 원소를 함유시킴으로써, 얻어지는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막의 구조의 자유도를 증가시키고, 이것이 절연체 막의 특성의 제어 범위를 확장시킬 수 있다. C 원소는 Be, Mg, Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
TFT 특성으로서는, 히스테리시스가 없는 것이 요구된다. 그러나, 본 개시의 절연체 막은 고절연성을 갖는 상유전체(paraelectric)이고, 이것이 고품질을 갖는 TFT 특성을 달성 가능하게 한다.
조성 및 열 처리의 조건을 제어할 경우, 비정질 또는 미결정 상태의 절연막을 형성 가능하고 더 낮은 유전 손실을 달성한다.
게이트 절연층을 구성하는 절연체 막은 상술한 것과 같이 높은 절연성(고저항)을 가질 것이 요구된다. 따라서, 막은 와이드 밴드갭 에너지(바람직하게는 3 eV 이상)를 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 본 도포액, 및 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 또는 산질화물 절연체 막은 가시광 영역 또는 근적외 영역에 전자 전이에 의한 광흡수대를 갖지 않는다. 따라서, 본 도포액, 및 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 또는 산질화물 절연체 막은, 불순물(수 몰% 정도) 이외에 5 내지 11족 전이 금속 원소를 포함하지 않는다. 이들 원소는 개각계(open-shell)의 전자 상태를 갖기 쉬워서, 상기 파장 영역에 d-d 전이에 의한 흡수대가 생길 것이다. 따라서, 이들 원소는 절연체를 구성하는 원소에 적절하지 않다. 한편, 일부의 란타노이드 원소는 가시광 영역 또는 근적외 영역에 좁은 흡수대를 갖는다. 그러나, 상기 흡수는 원자 위에 독립된 f-f 전이이므로, 절연성은 유지될 수 있다. 따라서, 본 도포액, 및 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 또는 산질화물 절연체 막은 란타노이드 원소를 포함할 수도 있다.
이제까지는, Si 또는 Al을 주성분으로 포함시켜 비정질성을 증가시켜 높은 절연성을 실현하는 방법이 채용되었지만, 높은 유전율을 실현하기 위해서는 이 방법은 바람직하지 않다. 본 도포액, 및 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 또는 산질화물 절연체 막에 있어서의 주된 구성 요소인 A 원소는 바람직하게는 제4 주기 원소, 제5 주기 원소 및 제6 주기 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다. A 원소는 s-궤도, p-궤도 및 d-궤도가 폐각계(closed-shell)인 원소이다. 따라서, 높은 유전율 및 낮은 유전 손실을 동시에 실현할 수 있다.
본 개시의 절연막의 체적 저항율은 바람직하게는 106 Ωcm 이상, 더욱 바람직하게는 1010 Ωcm 이상이다.
본 개시의 절연막을 게이트 절연막으로서 포함하는 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 전류는 바람직하게는 1 nA 이하, 더욱 바람직하게는 1 pA 이하, 더더욱 바람직하게는 100 fA 이하이다.
본 도포액이 C 원소를 포함하는 경우에도, A 원소 또는 B 원소는 본 도포액의 주된 구성 요소이다. 이 점에서, A 원소의 원자 수의 합계(NA), B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 C 원소의 원자 수의 합계(NC)는 바람직하게는 하기 식 (1)을 만족시킨다.
(NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1)
A 원소의 원자 수의 합계(NA), B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 C 원소의 원자 수의 합계(NC)는 더욱 바람직하게는 하기 식 (2)를 만족시킨다.
NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2)
또한, B 원소의 원자 수의 합계(NB) 및 C 원소의 원자 수의 합계(NC)는 바람직하게는 하기 식 (3)을 만족시킨다.
NB>NC 식 (3)
산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 사용함으로써, 원하는 비유전율 및 유전 손실을 갖는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을 얻는 것이 가능해진다.
한편, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액과 관련하여, 조건(구체적으로는 용질이 용해되는 용매의 종류, 도포액의 조성 및 도포액의 농도)에 따라서, 얻어지는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막의 비유전율 및 유전 손실을 제어할 수 있다. 또한, 도포 후의 열 처리의 조건(더욱 구체적으로는, 소성 온도, 소성 시간, 가열 속도, 냉각 속도 및 소성 중의 분위기(가스 분율 및 압력))에 따라서, 비유전율 및 유전 손실을 제어할 수 있다.
또한, 광 조사 효과를 이용할 수 있으며; 이는 예컨대 원료 분해 및 반응의 촉진이다. 또한, 막의 형성 후의 어닐링에 의해서도 비유전율 및 유전 손실은 변화한다. 따라서, 어닐링 온도 및 분위기를 최적화시키는 방법도 효과적이다.
예컨대 스퍼터법 및 레이저 어브레이션법에 의해, 사용되는 타겟의 조성을 균일하게 하는 것은 어렵다. 특히, 조성에 따라서는 타겟을 제조하는 것 자체가 어려울 수도 있다. 또한, 각 원소의 스퍼터 효율도 상이하므로, 타겟 라이프 기간 내에서 조성을 균일하게 유지하는 것이 어렵다. 또한, 진공 프로세스를 사용하므로 막 중의 산소 결손량을 감소시키는 것은 어렵다. 이것이 막의 특성의 불안정성을 초래한다.
상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 사용함으로써, 진공 프로세스에 있어서의 문제점을 해결하고, 균일하고 안정한 조성을 갖는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막의 제조가 가능해진다. 결과적으로, 고성능을 갖는 TFT를 안정하게 제조할 수 있다.
A 원소의 예는 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te를 포함한다. A 원소의 일례는, 예컨대 Sc, Y 및 Ln(란타노이드)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다. A 원소의 일례는, 예컨대 Sb, Bi 및 Te로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 이들 중에서, 안정성, 양산성 및 물성의 관점에서, 주기율표의 3족 원소가 바람직하고, Sc, Y, La, Ce, Gd 및 Lu가 더욱 바람직하다.
B 원소의 예는 Ga, Ti, Zr 및 Hf를 포함한다. 그러나, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, Zr 및 Hf로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이 양산성 및 물성의 관점에서 특히 바람직하다.
C 원소는 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
2족 원소의 예는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba 및 Ra를 포함한다. 그러나, Mg, Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이 안전성 및 양산성의 관점에서 더욱 바람직하다.
상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액은 바람직하게는 가시광 영역에서 투명 또는 담황색이다.
또한, 게이트 절연막에는 낮은 누출 전류를 가질 것이 요구된다. AM-TFT의 해상도에도 의존하지만, 요구되는 게이트 전류값 Ig는 예컨대 10 pA 오더 이하이다. 요구를 만족시키기 위해서는, 상기 산화물 또는 산질화물 막의 흡습성이 낮은 것, 비정질성이 높은 것 및 밴드갭 에너지가 넓은 것이 중요하다.
요구를 만족시키기 위해서는, 3족 원소의 포함 비율이 높은 것이 바람직하다. 3족 원소의 원자의 총수(NA)는, 열 처리의 결과로서의 산화물 또는 산질화물 중의 전체 금속 원소수에 대해, 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 75% 이상이다. 기본적으로는, 도포액 중의 금속 원소의 비율이 절연막에 있어서 유지되도록, 열 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
2족 원소(특히 Sr 및 Ba)의 비율이 높으면, 흡습성이 강해져서, 막의 절연성에 악영향을 미친다. 따라서, 식 (1) 내지 식 (3)에 나타낸 바와 같이 NC의 비율을 낮게 할 필요가 있다. 한편, 2족 원소 및 3족 원소, 및 추가로 4족 원소를 합해서 산화물 또는 산질화물을 형성한 경우, 높은 비정질성 조합이 존재한다. 따라서, 다결정막의 결정립계에 기인하는 누출 전류를 억제할 수 있다. 결정상의 생성은 열 처리 프로세스에 의존한다. 따라서, 요구되는 프로세스 조건에 따라서는 도포액의 조성을 적절히 조정할 수 있다. 비정질 막에 부분적으로 나노사이즈의 미결정(전자선 회절을 통해 스팟이 관측되는 정도)이 존재할 수도 있다. 이러한 막은 비정질 막과 동일한 전기적 및 광학적 특성을 가지며, 비정질 막으로서 간주될 수 있다. 13족 원소(특히, Al 및 Ga)는 3족 원소(특히 La)와 페로브스카이트 결정을 형성하기 쉽다. 따라서, 이러한 조합은 피하는 것이 바람직하다. 14족 원소인 Si의 첨가는 비정질성을 높이지만, 비유전율을 낮추고, 이것은 바람직하지 않다.
2족 원소 및 3족 원소, 및 추가로 4족 원소를 포함하는 조합으로부터 얻어지는 산화물 또는 산질화물은, 기본적으로 밴드갭 에너지가 3 eV 이상인 절연체, 또는 경우에 따라서는 밴드갭 에너지가 5 eV 이상인 절연체이다.
따라서, 본 도포액, 및 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 또는 산질화물 절연체 막은 가시광 영역 또는 근적외 영역에 전자 전이에 의한 광흡수대를 갖지 않는다. 따라서, 본 도포액, 및 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 또는 산질화물 절연체 막은, 불순물(수 몰% 정도) 이외에 5 내지 11족 전이 금속 원소를 포함하지 않는다. 이들 원소는 개각계의 전자 상태를 갖기 쉬워서, 상기 파장 영역에 d-d 전이에 의한 흡수대가 생길 것이다. 따라서, 이들 원소는 절연체를 구성하는 원소에 적절하지 않다. 한편, 일부의 란타노이드 원소는 가시광 영역 또는 근적외 영역에 좁은 흡수대를 갖는다. 그러나, 상기 흡수는 원자 위에 독립된 f-f 전이이므로, 절연성은 유지될 수 있다. 따라서, 본 도포액, 및 본 도포액을 사용하여 제조된 산화물 또는 산질화물 절연체 막은 란타노이드 원소를 포함할 수도 있다.
A 원소, B 원소 및 C 원소는 화합물 또는 이온으로서 용매에 용해되어 있다. 도포 후, 소정의 열 처리를 통해 산화물 또는 산질화물 절연막을 얻을 수 있다. A 원소, B 원소 및 C 원소를 각각 포함하는 화합물 또는 카운터 이온 및 용매는 상기 열 처리를 통해 휘발되거나, 또는 예컨대 분위기 중의 산소에 의해 CO2, NO2 및 H2O와 같은 저분자로 산화 분해된다. 상기 산화물 또는 산질화물 이외는 막 밖으로 방출된다.
또한, 본 개시의 도포액은 바람직하게는 인화점이 37.8℃(100℉) 이상이고, 더욱 바람직하게는 인화점이 40℃ 이상이다. 인화점의 상한은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 상한은 100℃일 수 있고, 이의 상한은 150℃일 수 있고, 이의 상한은 190℃일 수 있다.
상기 도포액의 인화점은, 예컨대 수송시의 온도 상승을 고려하면, 특히 바람직하게는 50℃ 이상이다.
인화점이 실온 이상이면, 상온에서 휘발되어 공기와 가연성인 혼합물을 형성할 수 있다. 이 인화성 혼합물은 인화원이 있으면 인화하여 연소하므로, 위험하다. 인화점이 40℃ 이상이면, 일반적인 TFT의 제조 환경보다 충분히 높기 때문에, 안전하게 취급할 수 있다.
이를 위해서는, 상기 도포액은 용매로서, 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함한다.
본 개시의 도포액은 바람직하게는 인화점이 21℃ 미만인 용매를 포함하지 않는다.
본 개시의 도포액은 바람직하게는 디에틸 에테르와 같은 특수 인화물, 아세톤 및 톨루엔과 같은 제1 석유류, 및 탄소 원자를 1 내지 3개 갖는 알콜을 포함하지 않는다. 여기서, 표현 "포함하지 않는다"는 불가피한 포함을 제외하는 것은 아니다.
상기 도포액에 있어서, 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 용매의 양은 바람직하게는 85 체적% 내지 100 체적%, 더욱 바람직하게는 90 체적% 내지 100 체적%, 특히 바람직하게는 95 체적% 내지 100 체적%이다.
상기 도포액에 있어서, 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매 이외의 유기 용매의 양은 바람직하게는 15 체적% 이하, 더욱 바람직하게는 10 체적% 이하, 특히 바람직하게는 5 체적% 이하이다.
인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매 이외의 유기 용매의 예는, 인화점이 21℃ 미만인 유기 용매, 및 인화점이 200℃ 이상인 유기 용매를 포함한다.
한편, 유기 용매의 밀도는 0.75 내지 1.15 범위 내이다. 따라서, 용어 "중량%"는 상기 "체적%"에 상기 "밀도"를 감안하여 얻어진 범위가 된다.
또한, 본 개시의 도포액은 바람직하게는 제2 석유류(인화점은 20℃ 이상 70℃ 미만), 제3 석유류(인화점은 70℃ 이상 200℃ 미만) 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 2종의 용매를 포함한다.
제2 석유류는 인화점이 40℃ 미만인 용매를 포함한다. 그러나, 이러한 용매는 제3 석유류 또는 물과 적절히 혼합하여, 상기 도포액의 인화점을 37.8℃ 이상, 더하게는 40℃ 이상으로 할 수 있다.
또한, 제2 석유류, 제3 석류 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 용매를 적절히 선택하여 혼합 및 함유시킴으로써, 본 도포액의 점도 및 표면 장력을 조정할 수 있고, 이에 의해 안전성을 유지하면서 소정의 도막성을 얻을 수 있다.
안전성의 관점에서, 제4 석유류(인화점은 200℃ 이상 250℃ 미만)는 인화점이 높아 바람직하다. 그러나, 제4 석유류는 비점이 높기 때문에(일반적으로 350℃ 이상), 소성 후에도 용매 유래의 탄화수소계 불순물이 막 중에 잔류하기 쉽다. 따라서, 제4 석유류는 본 개시의 용매로서 바람직하지 않다.
여기서, 상기 특수 인화물, 제1 석유류, 제2 석유류, 제3 석유류 및 제4 석유류 각각은 하기에 정의되는 용어이다.
상기 특수 인화물은 일본의 소방법 하의 제4류 위험물 및 특수 인화물에 해당하는 품목을 포함하는 카테고리에 속하며, 1 기압에 있어서 발화점이 100℃ 이하인 것 또는 인화점이 영하 20℃ 미만이고 비점이 40℃ 이하인 것이다.
상기 제1 석유류는 일본의 소방법 하의 제4류 위험물 및 제1 석유류(1 기압에 있어서 인화점 21℃ 미만의 액체)에 해당하는 품목을 포함하는 카테고리에 속한다.
상기 제2 석유류는 일본의 소방법 하의 제4류 위험물 및 제2 석유류(1 기압에 있어서 인화점 21℃ 이상 70℃ 미만의 액체)에 해당하는 품목을 포함하는 카테고리에 속한다.
상기 제3 석유류는 일본의 소방법 하의 제4류 위험물 및 제3 석유류(인화점 70℃ 이상 200℃ 미만의 액체)에 해당하는 품목을 포함하는 카테고리에 속한다.
상기 제4 석유류는 일본의 소방법 하의 제4류 위험물 및 제4 석유류(인화점 200℃ 이상 250℃ 미만의 액체)에 해당하는 품목을 포함하는 카테고리에 속한다.
상기 인화점은 ISO 3679: 2004 또는 JIS K 2265-2: 2007에 따라, 세타 밀폐컵식(Seta closed cup type)(신속 평형 밀폐 컵 방법)을 통해 측정된다.
제2 석유류(1 기압에 있어서 인화점 21℃ 이상 70℃ 미만의 액체)의 예는 하기 용매를 포함한다.
· n-데칸: 인화점 46℃
· 아세틸아세톤: 인화점 34℃
· p-크실렌: 인화점 27℃
· 메시틸렌(1,3,5-트리메틸벤젠): 인화점 50℃
· 데카히드로나프탈렌(데칼린): 인화점 58℃
· 프로필렌 글리콜 1-모노메틸 에테르: 인화점 32℃
· 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르: 인화점 42℃
· 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르: 인화점 46℃
· N,N-디메틸포름아미드: 인화점 58℃
· N,N-디메틸아세트아미드: 인화점 63℃
· 1-부탄올: 인화점 37℃
· 시클로펜탄올: 인화점 47℃
· 1-펜탄올: 인화점 43℃
· 이소펜탄올: 인화점 46℃
· 1-헥산올: 인화점 63℃
제3 석유류(1 기압에 있어서 인화점 70℃ 이상 200℃ 미만의 액체)의 예는 하기 용매를 포함한다.
· 옥틸산: 인화점 118℃
· 시클로헥실벤젠: 인화점 99℃
· γ-부티로락톤: 인화점 98℃
· 에틸렌 글리콜: 인화점 111℃
· 프로필렌 글리콜: 인화점 99℃
· 포름아미드: 인화점 120℃
· 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논: 인화점 107℃
· 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논: 인화점 121℃
제4 석유류(1 기압에 있어서 인화점 200℃ 이상 250℃ 미만의 액체)의 예는 하기 용매를 포함한다.
· 프탈산디옥틸: 인화점 218℃
· 프탈산벤질부틸: 인화점 213℃
이하, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 상세히 설명한다.
상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액은 예컨대 A 원소를 포함하는 A 원소 포함 화합물, B 원소를 포함하는 B 원소 포함 화합물 및 C 원소를 포함하는 C 원소 포함 화합물을 용매에 용해시켜 얻어진다.
A 원소 포함 화합물의 예는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류를 포함한다.
B 원소 포함 화합물의 예는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류를 포함한다.
C 원소 포함 화합물의 예는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류를 포함한다.
이하, 상기 화합물을 하나씩 설명한다.
<<스칸듐 포함 화합물>>
스칸듐(Sc)은 A 원소에 속한다.
스칸듐 포함 화합물은 A 원소 포함 화합물에 속한다.
스칸듐 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 스칸듐 포함 화합물의 예는 유기 스칸듐 화합물 및 무기 스칸듐 화합물을 포함한다.
-유기 스칸듐 화합물-
유기 스칸듐 화합물이 각각 스칸듐 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 스칸듐 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 스칸듐 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 치환기를 가질 수 있는 알콕시기, 치환기를 가질 수 있는 아실옥시기 및 치환기를 가질 수 있는 아세틸아세토네이토기를 포함한다.
알콕시기의 예는 탄소 원자 1 내지 6개를 포함하는 알콕시기를 포함한다.
아실옥시기의 예는 탄소 원자 1 내지 10개를 포함하는 아실옥시기를 포함한다.
치환기의 예는 할로겐 및 테트라히드로푸릴기를 포함한다.
유기 스칸듐 화합물의 예는 2-에틸헥산산스칸듐, 스칸듐 이소프로폭시드 및 스칸듐 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 스칸듐 화합물-
무기 스칸듐 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 스칸듐 화합물의 예는 옥소산스칸듐 및 할로겐화스칸듐을 포함한다.
옥소산스칸듐의 예는 질산스칸듐 및 탄산스칸듐을 포함한다.
할로겐화스칸듐의 예는 할로겐화스칸듐, 염화스칸듐, 브롬화스칸듐 및 요오드화스칸듐을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산스칸듐 및 할로겐화스칸듐이 바람직하며, 질산스칸듐 및 염화스칸듐이 더욱 바람직하다.
질산스칸듐은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 질산스칸듐의 예는 질산스칸듐 수화물을 포함한다. 질산스칸듐 수화물의 예는 질산스칸듐 오수화물을 포함한다.
염화스칸듐은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화스칸듐의 에는 염화스칸듐 무수물 및 염화스칸듐 수화물을 포함한다. 염화스칸듐 수화물의 예는 염화스칸듐 육수화물을 포함한다.
이들 스칸듐 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<이트륨 포함 화합물>>
이트륨(Y)은 A 원소에 속한다.
이트륨 포함 화합물은 A 원소 포함 화합물에 속한다.
이트륨 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이트륨 포함 화합물의 예는 유기 이트륨 화합물 및 무기 이트륨 화합물을 포함한다.
-유기 이트륨 화합물-
유기 이트륨 화합물이 각각 이트륨 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 이트륨 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이트륨 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 스칸듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 이트륨 화합물의 예는 2-에틸헥산산이트륨, 이트륨 이소프로폭시드 및 이트륨 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 이트륨 화합물-
무기 이트륨 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 이트륨 화합물의 예는 옥소산이트륨 및 할로겐화이트륨을 포함한다.
옥소산이트륨의 예는 질산이트륨, 황산이트륨, 탄산이트륨 및 인산이트륨을 포함한다.
할로겐화이트륨의 예는 불화이트륨, 염화이트륨, 브롬화이트륨 및 요오드화이트륨을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산이트륨 및 할로겐화이트륨이 바람직하고, 질산이트륨 및 염화이트륨이 더욱 바람직하다.
질산이트륨은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 질산이트륨의 예는 질산이트륨 수화물을 포함한다. 질산이트륨 수화물의 예는 질산이트륨 육수화물을 포함한다.
염화이트륨은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화이트륨의 예는 무수 염화이트륨 및 염화이트륨 수화물을 포함한다. 염화이트륨 수화물의 예는 염화이트륨 육수화물을 포함한다.
이들 이트륨 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<란타노이드 포함 화합물>>
란타노이드(Ln)는 A 원소에 속한다.
란타노이드 포함 화합물은 A 원소 포함 화합물에 속한다.
란타노이드 포함 화합물의 전형적인 예로서의 란탄 포함 화합물, 세륨 포함 화합물 및 루테튬 포함 화합물을 하기에 설명한다.
<<<란탄 포함 화합물>>>
란탄(La)은 란타노이드(Ln)의 일례이다.
란탄(La)은 A 원소에 속한다.
란탄 포함 화합물은 A 원소 포함 화합물에 속한다.
란탄 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 란탄 포함 화합물의 예는 유기 란탄 화합물 및 무기 란탄 화합물을 포함한다.
-유기 란탄 화합물-
유기 란탄 화합물이 각각 란탄 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 란탄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 란탄 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 스칸듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 란탄 화합물의 예는 2-에틸헥산산란탄, 란탄 이소프로폭시드 및 란탄 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 란탄 화합물-
무기 란탄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 란탄 화합물의 예는 옥소산란탄 및 할로겐화란탄을 포함한다.
옥소산란탄의 예는 질산란탄, 황산란탄, 탄산란탄 및 인산란탄을 포함한다.
할로겐화란탄의 예는 불화란탄, 염화란탄, 브롬화란탄 및 요오드화란탄을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산란탄 및 할로겐화란탄이 바람직하고, 질산란탄 및 염화란탄이 더욱 바람직하다.
질산란탄은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 질산란탄의 예는 질산란탄 수화물을 포함한다. 질산란탄 수의 예는 질산란탄 사수화물 및 질산란탄 육수화물을 포함한다.
염화란탄은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화란탄의 예는 무수 염화란탄 및 염화란탄 수화물을 포함한다. 염화란탄 수화물의 예는 염화란탄 칠수화물을 포함한다.
이들 란탄 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<<세륨 포함 화합물>>>
세륨(Ce)은 란타노이드(Ln)의 일례이다.
세륨(Ce)은 A 원소에 속한다.
세륨 포함 화합물은 A 원소 포함 화합물에 속한다.
세륨 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 세륨 포함 화합물의 예는 유기 세륨 화합물 및 무기 세륨 화합물을 포함한다.
-유기 세륨 화합물-
유기 세륨 화합물이 각각 세륨 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 세륨 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 세륨 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 스칸듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 세륨 화합물의 예는 2-에틸헥산산세륨, 세륨 이소프로폭시드 및 세륨 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 세륨 화합물-
무기 세륨 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 세륨 화합물의 예는 옥소산세륨 및 할로겐화세륨을 포함한다.
옥소산세륨의 예는 질산세륨, 황산세륨, 탄산세륨 및 옥살산세륨을 포함한다.
할로겐화세륨의 예는 불화세륨, 염화세륨, 브롬화세륨 및 요오드화세륨을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산세륨 및 할로겐화세륨이 바람직하고, 질산세륨 및 염화세륨이 더욱 바람직하다.
질산세륨은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 질산세륨의 예는 질산세륨 수화물을 포함한다. 질산세륨 수화물의 예는 질산세륨 육수화물을 포함한다.
염화세륨은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화세륨의 예는 무수 염화세륨 및 염화세륨 수화물을 포함한다. 염화세륨 수화물의 예는 염화세륨 칠수화물을 포함한다.
이들 세륨 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<<루테튬 포함 화합물>>>
루테튬(Lu)은 란타노이드(Ln)의 일례이다.
루테튬(Lu)은 A 원소에 속한다.
루테튬 포함 화합물은 A 원소 포함 화합물에 속한다.
루테튬 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 루테튬 포함 화합물의 예는 유기 루테튬 화합물 및 무기 루테튬 화합물을 포함한다.
-유기 루테튬 화합물-
유기 루테튬 화합물이 각각 루테튬 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 루테튬은 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 루테튬 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 스칸듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 루테튬 화합물의 예는 2-에틸헥산산루테튬, 루테튬 이소프로폭시드 및 루테튬 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 루테튬 화합물-
무기 루테튬 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 루테튬 화합물의 예는 옥소산루테튬 및 할로겐화루테튬을 포함한다.
옥소산루테튬의 예는 질산루테튬, 황산루테튬, 탄산루테튬 및 옥살산루테튬을 포함한다.
할로겐화루테튬의 예는 불화루테튬, 염화루테튬, 브롬화루테튬 및 요오드화루테튬을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산루테튬 및 할로겐화루테튬이 바람직하고, 질산루테튬 및 염화루테튬이 더욱 바람직하다.
질산루테튬은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 질산루테튬의 예는 질산루테튬 수화물을 포함한다. 질산루테튬 수화물의 예는 질산루테튬 육수화물을 포함한다.
염화루테튬은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화루테튬의 예는 무수 염화루테튬 및 염화루테튬 수화물을 포함한다. 염화루테튬 수화물의 예는 염화루테튬 육수화물을 포함한다.
이들 루테튬 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<지르코늄 포함 화합물>>
지르코늄(Zr)은 B 원소에 속한다.
지르코늄 포함 화합물은 B 원소 포함 화합물에 속한다.
지르코늄 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 지르코늄 포함 화합물의 예는 유기 지르코늄 화합물 및 무기 지르코늄 화합물을 포함한다.
-유기 지르코늄 화합물-
유기 지르코늄 화합물이 각각 지르코늄 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 지르코늄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 지르코늄 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 스칸듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 지르코늄 화합물의 예는 2-에틸헥산산지르코늄, 지르코늄 이소프로폭시드 및 지르코늄 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 지르코늄 화합물-
무기 지르코늄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 지르코늄 화합물의 예는 옥소산지르코늄 및 할로겐화지르코늄을 포함한다.
옥소산지르코늄의 예는 질산산화지르코늄, 황산지르코늄, 탄산지르코늄 및 수산화지르코늄을 포함한다.
할로겐화지르코늄의 예는 불화지르코늄, 염화지르코늄, 브롬화지르코늄 및 요오드화지르코늄을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산지르코늄 및 할로겐화지르코늄이 바람직하고, 질산산화지르코늄 및 염화지르코늄이 더욱 바람직하다.
질산산화지르코늄은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 질산산화지르코늄의 예는 질산산화지르코늄 수화물을 포함한다. 질산산화지르코늄 수화물의 예는 질산산화지르코늄 이수화물을 포함한다.
염화지르코늄은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화지르코늄의 예는 무수 염화지르코늄 및 염화지르코늄 수화물을 포함한다.
이들 지르코늄 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<하프늄 포함 화합물>>
하프늄(Hf)은 B 원소에 속한다.
하프늄 포함 화합물은 B 원소 포함 화합물에 속한다.
하프늄 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 하프늄 포함 화합물의 예는 유기 하프늄 화합물 및 무기 하프늄 화합물을 포함한다.
-유기 하프늄 화합물-
유기 하프늄 화합물이 각각 하프늄 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 하프늄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 하프늄 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 스칸듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 하프늄 화합물의 예는 2-에틸헥산산하프늄, 하프늄 부톡시드 및 하프늄 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 하프늄 화합물-
무기 하프늄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 하프늄 화합물의 예는 옥소산하프늄 및 할로겐화하프늄을 포함한다.
옥소산하프늄의 예는 황산하프늄을 포함한다.
할로겐화하프늄의 예는 불화하프늄, 염화하프늄, 브롬화하프늄 및 요오드화하프늄을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산하프늄 및 할로겐화하프늄이 바람직하고, 황산하프늄 및 염화하프늄이 더욱 바람직하다.
염화하프늄은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화하프늄의 예는 무수 염화하프늄 및 염화하프늄 테트라히드로푸란 착체를 포함한다.
이들 하프늄 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<비스무트 포함 화합물>>
비스무트(Bi)는 A 원소에 속한다.
비스무트 포함 화합물은 A 원소 포함 화합물에 속한다.
비스무트 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 비스무트 포함 화합물의 예는 유기 비스무트 화합물 및 무기 비스무트 화합물을 포함한다.
-유기 비스무트 화합물-
유기 비스무트 화합물이 각각 비스무트 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 비스무트 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 비스무트 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 치환기를 가질 수 있는 알콕시기, 치환기를 가질 수 있는 아실옥시기 및 치환기를 가질 수 있는 아세틸아세토네이토기를 포함한다. 알콕시기의 예는 탄소 원자 1 내지 6개를 포함하는 알콕시기를 포함한다. 아실옥시기의 예는 탄소 원자 1 내지 10개를 포함하는 아실옥시기를 포함한다.
치환기의 예는 할로겐 및 테트라히드로푸릴기를 포함한다.
유기 비스무트 화합물의 예는 트리페닐비스무트, 2-에틸헥산산비스무트 및 비스무트 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 비스무트 화합물-
무기 비스무트 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 비스무트 화합물의 예는 옥살산비스무트, 할로겐화비스무트 및 수산화비스무트를 포함한다.
옥살산비스무트의 예는 질산비스무트, 황산비스무트 및 아세트산비스무트를 포함한다.
할로겐화비스무트의 예는 불화비스무트, 염화비스무트, 브롬화비스무트 및 요오드화비스무트를 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥살산비스무트 및 할로겐화비스무트가 바람직하고, 질산비스무트 및 염화비스무트가 더욱 바람직하다.
질산비스무트는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 질산비스무트의 예는 질산비스무트 수화물을 포함한다. 질산비스무트 수화물의 예는 질산비스무트 오수화물을 포함한다.
황산비스무트는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 비스무트의 예는 무수 황산비스무트를 포함한다.
염화비스무트는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화비스무트의 예는 무수 염화비스무트를 포함한다.
이들 비스무트 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<티탄 포함 화합물>>
티탄(Ti)은 B 원소에 속한다.
티탄 포함 화합물은 B 원소 포함 화합물에 속한다.
티탄 포함 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 티탄 포함 화합물의 예는 유기 티탄 화합물 및 무기 티탄 화합물을 포함한다.
-유기 티탄 화합물-
유기 티탄 화합물이 각각 티탄 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 티탄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 티탄 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 인듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 티탄 화합물의 예는 2-에틸헥산산티탄, 티탄 이소프로폭시드 및 티탄 아세틸아세토네이토를 포함한다.
-무기 티탄 화합물-
무기 티탄 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 무기 티탄 화합물의 예는 옥소산티탄 및 할로겐화티탄을 포함한다.
옥소산티탄의 예는 황산티탄 및 황산산화티탄을 포함한다.
할로겐화티탄의 예는 불화티탄, 염화티탄, 브롬화티탄 및 요오드화티탄을 포함한다.
이들 중에서, 각종 용매 중에서의 용해도가 높은 점에서, 옥소산티탄 및 할로겐화티탄이 바람직하고, 황산티탄 및 염화티탄이 더욱 바람직하다.
황산티탄은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 황산티탄의 예는 황산티탄 무수물을 포함한다.
염화티탄은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염화티탄의 예는 무수 염화티탄을 포함한다.
이들 티탄 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타노이드[란탄(La), 세륨(Ce) 및 루테튬(Lu)], 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 비스무트(Bi) 및 티탄(Ti)을 포함하는 화합물에 대해 상세히 설명하였다. 동일한 설명이, 예컨대 안티몬(Sb), 텔루륨(Te) 및 갈륨(Ga)에 대해서도 적용가능하다.
C 원소는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba 및 Ra로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
C 원소 포함 화합물은 C 원소를 포함한다.
C 원소 포함 화합물의 예는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류를 포함한다.
C 원소 포함 화합물의 예는 유기 알칼리토류 금속 화합물 및 무기 알칼리토류 금속 화합물을 포함한다. 알칼리토류 금속 포함 화합물에 있어서의 알칼리토류 금속의 예는 Mg(마그네슘), Ca(칼슘), Sr(스트론튬), Ba(바륨) 및 Ra(라듐)을 포함한다.
-유기 알칼리토류 금속 화합물-
유기 알칼리토류 화합물이 각각 알칼리토류 금속 및 유기기를 포함하는 화합물인 한, 유기 알칼리토류 금속 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 알칼리토류 금속 및 유기기는 예컨대 이온 결합, 공유 결합 또는 배위 결합을 통해 결합되어 있다.
유기기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기기의 예는 유기 스칸듐 화합물의 설명에서 예시된 유기기를 포함한다.
유기 알칼리토류 금속 화합물의 예는 마그네슘 메톡시드, 마그네슘 에톡시드, 디에틸 마그네슘, 아세트산마그네슘, 포름산마그네슘, 아세틸아세톤 마그네슘, 2-에틸헥산산마그네슘, 락트산마그네슘, 나프텐산마그네슘, 시트르산마그네슘, 살리실산마그네슘, 벤조산마그네슘, 옥살산마그네슘, 트리플루오로메탄술폰산마그네슘, 칼슘 메톡시드, 칼슘 에톡시드, 아세트산칼슘, 포름산칼슘, 아세틸아세톤 칼슘, 칼슘 디피발로일메타네이토, 2-에틸헥산산칼슘, 락트산칼슘, 나프텐산칼슘, 시트르산칼슘, 살리실산칼슘, 네오데칸산칼슘, 벤조산칼슘, 옥살산칼슘, 스트론튬 이소프로폭시드, 아세트산스트론튬, 포름산스트론튬, 아세틸아세톤 스트론튬, 2-에틸헥산산스트론튬, 락트산스트론튬, 나프텐산스트론튬, 네오데칸산스트론튬, 살리실산스트론튬, 옥살산스트론튬, 바륨 에톡시드, 바륨 이소프로폭시드, 아세트산바륨, 포름산바륨, 아세틸아세톤 바륨, 2-에틸헥산산바륨, 락트산바륨, 나프텐산바륨, 네오데칸산바륨, 옥살산바륨, 벤조산바륨 및 트리플루오로메탄술폰산바륨을 포함한다.
-무기 알칼리토류 금속 화합물-
무기 알칼리토류 금속 화합물의 예는 알칼리토류 금속 질산염, 알칼리토류 금속 황산염, 알칼리토류 금속 염화물, 알칼리토류 금속 불화물, 알칼리토류 금속 브롬화물 및 알칼리토류 금속 요오드화물을 포함한다.
알칼리토류 금속 질산염의 예는 질산마그네슘, 질산칼슘, 질산스트론튬 및 질산바륨을 포함한다.
알칼리토류 금속 황산염의 예는 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산스트론튬 및 황산바륨을 포함한다.
알칼리토류 금속 염화물의 예는 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화스트론튬 및 염화바륨을 포함한다.
알칼리토류 금속 불화물의 예는 불화마그네슘, 불화칼슘, 불화스트론튬 및 불화바륨을 포함한다.
알칼리토류 금속 브롬화물의 예는 브롬화마그네슘, 브롬화칼슘, 브롬화스트론튬 및 브롬화바륨을 포함한다.
알칼리토류 금속 요오드화물의 예는 요오드화마그네슘, 요오드화칼슘, 요오드화스트론튬 및 요오드화바륨을 포함한다.
C 원소 포함 화합물은 합성될 수 있거나 또는 시판품일 수 있다.
<<용매>>
용매는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 용매의 예는 물, 유기 용매 및 무기산을 포함한다. 이들 중에서, 유기 용매가 바람직하다.
<<<유기 용매>>>
유기 용매는 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 바람직하게는 유기산, 유기산 에스테르, 방향족 화합물, 디올, 글리콜 에테르, 비프로톤성 극성 용매, 알칸 화합물, 알켄 화합물, 에테르 화합물 및 알콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
-유기산-
유기산은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기산의 바람직한 예는 아세트산, 락트산, 프로피온산, 옥탄산, 네오데칸산 및 이들의 유도체를 포함한다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-유기산 에스테르-
유기산 에스테르는 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 유기산 에스테르의 바람직한 예는 락트산메틸, 프로피온산프로필 및 이들의 유도체를 포함한다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-방향족 화합물-
방향족 화합물은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 방향족 화합물의 바람직한 예는 크실렌, 메시틸렌, 테트랄린 및 이들의 유도체를 포함한다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-디올-
디올은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그러나, 알칸디올 및 디알킬렌 글리콜이 바람직하다. 디올은 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 포함한다. 디올은 바람직하게는 디에틸렌 글리콜, 1,2-에탄디올, 1,2-프로판디올 및 1,3-부탄디올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-글리콜 에테르-
글리콜 에테르는 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 바람직하게는 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르이다. 글리콜 에테르의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 3 내지 8개이다.
알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르는 바람직하게는 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜-1-모노메틸 에테르 및 프로필렌 글리콜-1-모노부틸 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 이들 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르는 비점이 약 120℃ 내지 약 180℃이고, 이것이 비교적 낮은 소성 온도 및 짧은 소성 시간의 달성을 가능하게 한다. 또한, 소성 후에, 탄소 및 유기물과 같은 불순물을 적게 포함하는 산화물 또는 산질화물 절연체 막을 얻을 수 있다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-비프로톤성 극성 용매-
비프로톤성 극성 용매는 원료 화합물을 잘 용해시키고, 용해 후의 안정성이 높다. 따라서, 비프로톤성 극성 용매를 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액에 사용시에, 균일성이 높고 결함이 적은 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을 얻을 수 있다.
비프로톤성 극성 용매는 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 비프로톤성 극성 용매의 바람직한 예는 이소포론, 탄산프로필렌, 디히드로푸란-2(3H)-온(γ-부티로락톤) 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 및 이들의 유도체를 포함한다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-알칸 화합물-
알칸 화합물은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예컨대 n-노난, 데칸, 테트라데칸, 데칼린 및 이들의 유도체가 바람직하다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-알켄 화합물-
알켄 화합물은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예컨대 1-도데센, 1-테트라데센 및 이들의 유도체가 바람직하다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-에테르 화합물-
에테르 화합물은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예컨대 벤조푸란, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 유도체가 바람직하다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
-알콜-
알콜이 4개 이상의 탄소 원자를 갖는 한, 알콜은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 1-부탄올, 시클로펜탄올, 2-헥산올 및 이들의 유도체를 포함한다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
<<<무기산>>>
무기산은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 황산, 질산, 염산, 인산 및 불산을 포함한다.
이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
이들은 무기 염의 용해성을 향상시킬 수 있다.
산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액에 관하여, A 원소 포함 화합물, B 원소 포함 화합물 및 C 원소 포함 화합물은 용매에 용해되어 있는 것이 바람직하다.
<산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액의 제조 방법>
산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액의 제조 방법 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 각 원소를 포함하는 화합물 또는 이의 용액 및 용매를 소정의 비율로 혼합하는 방법을 포함한다.
본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액은 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을 제조하기 위한 도포액에 적절하다. 특히, 식 (1) 또는 식 (2)를 만족시키는 산화물 또는 산질화물 절연체 막을 제조하기 위한 도포액은, 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 절연층의 제조를 위한 도포액에 적절하다.
(산화물 또는 산질화물 절연체 막)
본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막의 일양태는, 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 피도포물에 도포하고, 건조시킨 후 소성하여 얻어진다.
본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막의 일양태는 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액의 소성물이다.
상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막은, 예컨대 하기 설명되는 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막의 제조 방법에 의해 얻을 수 있다.
(산화물 또는 산질화물 절연체 막의 제조 방법)
본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막의 제조 방법에서는, 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 피도포물에 도포하고, 건조시킨 후, 소성한다.
식 (1) 또는 식 (2)를 만족시키는 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액로서 사용한 경우에는, 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 절연층에 특히 적절한 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을 얻을 수 있다.
피도포물은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 피도포물의 예는 유리 기재 및 플라스틱 기재를 포함한다.
산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막을 전계 효과형 트랜지스터의 활성층에 사용하는 경우, 피도포물의 일례는 예컨대 기재 또는 활성층이다. 기재의 형상, 구조 및 크기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 기재의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 재질의 예는 유리 기재 및 플라스틱 기재를 포함한다.
도포 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 방법의 예는 스크린 인쇄법, 롤 코트법, 딥 코드법, 스핀 코트법, 다이 코트법, 잉크젯법 및 나노임프린트법을 포함한다. 이들 중에서, 스핀 코트법 및 다이 코트법이 바람직한데, 이들 방법은 기존의 포토리소그래피 기술과 조합하기 쉽기 때문이다.
산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액 중의 휘발 성분을 제거할 수 있는 한, 건조는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 한편, 건조에 있어서, 휘발 성분을 완전히 제거할 필요는 없고, 소성을 저해하지 않는 정도로 휘발 성분을 제거할 수 있다.
소성의 온도는 본 도포액에 포함되는 금속 원소가 산화물을 형성하는 온도 이상이며 기재(피도포물)이 열에 의해 변형되는 온도 이하이면, 상기 온도는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 소성의 온도는 바람직하게는 150℃ 내지 600℃이다.
소성의 분위기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예컨대 산소 포함 분위기(예컨대 산소 중 및 공기 중)가 바람직하다. 이에 의해 금속 원소의 화합물 또는 용매에 포함되는 유기물 및 이온을 산화 및 가스화하여 막으로부터 제거하는 것이 가능해진다. 또한, 질소를 포함하는 분위기(예컨대 질소 중 및 암모니아 증기 중) 하에서 도포액을 소성할 경우, 막에 질소를 혼입하여 산질화물 막을 형성할 수 있다. 그 결과, 비유전율 및 열 팽창 계수와 같은 막 특성을 제어할 수 있다.
소성의 시간은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
형성되는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 평균 두께는 바람직하게는 1 nm 내지 500 nm, 더욱 바람직하게는 10 nm 내지 300 nm, 특히 바람직하게는 50 nm 내지 200 nm이다.
형성되는 산화물 또는 산질화물 절연체 막은 가시광 영역 또는 근적외 영역에 전자 전이에 의한 광흡수대를 갖지 않는다. 예컨대 본 절연체 막의 표면 또는 인접하는 층 또는 기재와의 계면에 있어서의 표면 거칠기 및 이들 사이의 굴절율 차이로 인해, 광 산란이 일어나서 광 투과율을 감소시킬 수 있다. 그러나, 이는 본질적으로는 투명하다. 단, 란타노이드 원소의 f-f 전이에 의한 좁은 흡수대는 존재할 수도 있다.
(전계 효과형 트랜지스터)
본 개시의 전계 효과형 트랜지스터는 적어도 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 활성층 및 게이트 절연층을 포함하며, 필요에 따라 층간 절연층과 같은 다른 부재를 더 포함한다.
본 개시의 전계 효과형 트랜지스터는, 예컨대 후술하는 본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
<게이트 전극>
게이트 전극이 게이트 전압을 인가하는 전극인 한, 게이트 전극은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
게이트 전극의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 재질의 예는 금속(예컨대 백금, 팔라듐, 금, 은, 구리, 아연, 알루미늄, 니켈, 크롬, 탄탈, 몰리브덴 및 티탄), 이들의 합금 및 이들 금속의 혼합물을 포함한다. 또한, 상기 재질의 예는 전도성 산화물(예컨대 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 산화갈륨 및 산화니오븀), 이들의 복합 화합물 및 이들의 혼합물을 포함한다.
게이트 전극의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 바람직하게는 40 nm 내지 2 ㎛, 더욱 바람직하게는 70 nm 내지 1 ㎛이다.
<게이트 절연층>
일양태에서, 게이트 절연층은 게이트 전극과 활성층 사이에 형성된 산화물 또는 산질화물 절연체이며, 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여 형성되는 산화물 절연체 막 또는 산질화물 절연체 막으로 형성된다.
또한, 다른 양태에서, 게이트 절연층은 게이트 전극과 활성층 사이에 형성된 산화물 또는 산질화물 절연체 막으로 형성되는 게이트 절연층이며, 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막이다.
게이트 절연층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그러나, 평균 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 1 ㎛, 더욱 바람직하게는 30 nm 내지 300 nm이다.
<소스 전극 및 드레인 전극>
소스 전극 및 드레인 전극은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
소스 전극의 재질 및 드레인 전극의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이들 재질의 예는 게이트 전극의 설명에서 예시된 재질과 동일한 재질을 포함한다.
소스 전극 및 드레인 전극의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 바람직하게는 40 nm 내지 2 ㎛, 더욱 바람직하게는 70 nm 내지 1 ㎛이다.
<활성층>
활성층은 소스 전극과 드레인 전극 사이에 형성된 반도체로 형성되는 활성층이다. 반도체는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 반도체의 예는 실리콘 반도체 및 산화물 반도체를 포함한다. 이들 중에서, 산화물 반도체가 특히 바람직하다.
실리콘 반도체의 예는 비정질 실리콘 및 다결정 실리콘을 포함한다.
산화물 반도체의 예는 InGa-Zn-O, In-Zn-O 및 In-Mg-O를 포함한다.
활성층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 바람직하게는 1 nm 내지 200 nm, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 100 nm이다.
전계 효과형 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 구조의 예는 바텀 게이트/바텀 컨택트 전계 효과형 트랜지스터(도 1), 바텀 게이트/탑 컨택트 전계 효과형 트랜지스터(도 2), 탑 게이트/바텀 컨택트 전계 효과형 트랜지스터(도 3) 및 탑 게이트/탑 컨택트 전계 효과형 트랜지스터(도 4)를 포함한다.
여기서, 도 1 내지 4 중, 참조 부호 1은 기재를 나타내고, 참조 부호 2는 게이트 전극을 나타내며, 참조 부호 3은 게이트 절연층을 나타내고, 참조 부호 4는 소스 전극을 나타내고, 참조 부호 5는 드레인 전극을 나타내며, 참조 부호 6은 활성층을 나타낸다.
본 개시의 전계 효과형 트랜지스터는 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 및 일렉트로크로믹 디스플레이와 같은 화소 구동 회로 및 논리 회로용의 전계 효과형 트랜지스터에 적절히 이용될 수 있다.
(전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법)
본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법(제1 제조 방법)은 하기를 포함한다:
게이트 전극을 형성하는 단계;
게이트 전극 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
게이트 절연층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계; 및
소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 영역으로서 게이트 절연층 상에, 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계.
본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법(제2 제조 방법)은 하기를 포함한다:
소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계;
소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 영역으로서 기재 상에, 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계;
활성층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; 및
게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계.
본 개시의 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법(제3 제조 방법)은 하기를 포함한다:
반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계;
활성층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
게이트 전극 상에 층간 절연층을 형성하는 단계 층;
게이트 절연층 또는 층간 절연층에 스루홀을 형성하는 단계; 및
층간 절연층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계.
<제1 제조 방법>
제1 제조 방법을 이하에 설명한다.
-게이트 전극 형성 단계-
게이트 전극 형성 단계는 게이트 전극을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 (i) 예컨대 스퍼터법 또는 딥 코트법을 통해 성막한 후, 포토리소그래피를 통해 막을 패터닝함으로써 게이트 전극을 형성하는 단계; 및 (ii) 잉크젯 인쇄, 나노임프린트 또는 그라비아 인쇄와 같은 인쇄 프로세스를 통해 소정의 형상을 직접 성막함으로써 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
게이트 전극은 예컨대 기재 상에 형성된다.
기재의 형상, 구조 및 크기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
기재는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 기재의 예는 유리 기재 및 플라스틱 기재를 포함한다.
유리 기재의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 재질의 예는 무알칼리 유리 및 실리카 유리를 포함한다.
플라스틱 기재의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 재질의 예는 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)를 포함한다.
한편, 상기 재질은 기재의 표면의 세척 및 밀착성 향상을 위해, 전처리(예컨대 산소 플라즈마, UV 오존 및 UV 조사를 통한 세정)를 받는 것이 바람직하다.
-게이트 절연층 형성 단계-
게이트 절연층 형성 단계는 게이트 전극 상에 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성되는 게이트 절연층을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
게이트 절연층 형성 단계에 있어서는, 상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액 중의, A 원소의 원자 수의 합계(NA), B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 C 원소의 원자 수의 합계(NC)를 조정함으로써, 상기 산화물 또는 산질화물 절연체의 비유전율, 결정상 및 결정화 온도 중 적어도 하나를 제어하는 것이 바람직하다. 이에 의해 소정의 특성(예컨대 임계 전압)을 갖는 전계 효과형 트랜지스터를 얻을 수 있다.
바람직하게는, 게이트 절연층 형성 단계에 있어서는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액이 상기 유기 용매를 포함하고, 상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액 중의 상기 유기 용매의 혼합비를 조정함으로써, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액의 점도를 제어한다. 또한, 소정의 막 두께, 소정의 표면 형상, 소정의 도포 특성을 얻기 위해, 다른 용매를 도포액에 첨가하거나 또는 농도를 조정할 수 있다. 이에 의해 도포성이 우수하고 성막 상태가 양호한 전계 효과형 트랜지스터를 얻을 수 있다.
상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 방법의 예는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 게이트 전극층이 형성된 기재 상에 도포하여 건조시킨 후 도포액을 소성함으로써, 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체를 형성하는 방법을 포함한다.
도포 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 방법의 예는 스크린 인쇄법, 롤 코트법, 딥 코트법, 스핀 코트법, 다이 코트법, 잉크젯법 및 나노임프린트법을 포함한다. 이들 중에서, 전계 효과형 트랜지스터의 제조에 있어서, 스핀 코트법 및 다이 코트법은 기존의 포토리소그래피 기술과 조합하는 것이 용이하므로, 바람직하다.
산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액 중의 휘발 성분을 제거할 수 있는 한, 건조는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 한편, 건조에 있어서, 휘발 성분을 완전히 제거할 필요는 없고, 소성을 저해하지 않는 정도로 휘발 성분을 제거할 수 있다.
소성의 온도는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 소성의 온도는 바람직하게는 150℃ 내지 600℃이다.
-소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계-
소스·드레인 전극 형성 단계는 게이트 절연층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 (i) 예컨대 스퍼터법 또는 딥 코트법을 통해 성막한 후, 포토리소그래피를 통해 막을 패터닝함으로써 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 (ii) 잉크젯 인쇄, 나노임프린트 또는 그라비아 인쇄와 같은 인쇄 프로세스를 통해 소정의 형상을 직접 성막함으로써 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
-활성층 형성 단계-
활성층 형성 단계는 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 영역으로서 게이트 절연층 상에 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 (i) 예컨대 스퍼터법 또는 딥 코트법을 통해 성막한 후, 포토리소그래피를 통해 막을 패터닝함으로써 활성층을 형성하는 단계; 및 (ii) 잉크젯 인쇄, 나노임프린트 또는 그라비아 인쇄와 같은 인쇄 프로세스를 통해 소정의 형상을 직접 성막함으로써 활성층을 형성하는 단계를 포함한다.
제1 제조 방법에 있어서, 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계 및 활성층 형성 단계는 임의의 순서로 수행할 수 있다. 활성층 형성 단계를 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계 후에 수행할 수도 있고, 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계를 활성층 형성 단계 후에 수행할 수도 있다.
제1 제조 방법에 있어서, 활성층 형성 단계를 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계 후에 수행하는 경우, 바텀 게이트/바텀 컨택트 전계 효과형 트랜지스터가 제조될 수 있다.
제1 제조 방법에 있어서, 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계를 활성층 형성 단계 후에 수행하는 경우, 바텀 게이트/탑 컨택트 전계 효과형 트랜지스터가 제조될 수 있다.
여기서, 바텀 게이트/바텀 컨택트 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법을 도 5A 내지 5D를 참조하여 설명한다.
우선, 예컨대 유리 기재로 제조된 기재(1) 상에 예컨대 스퍼터법을 통해, 예컨대 알루미늄으로 제조된 도전체 막을 형성한다. 그 다음, 이렇게 형성된 도전체 막을 포토리소그래피를 통해 패터닝하여 게이트 전극(2)을 형성한다(도 5A).
다음으로, 게이트 전극(2)을 덮도록, 게이트 전극(2) 및 기재(1) 상에 스핀 코트법을 통해 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포한다. 도포액에 대해 열처리를 행하여 산화물 또는 산질화물 절연체로 형성된 게이트 절연층(3)을 형성한다(도 5B).
그 다음, 게이트 절연층(3) 상에 예컨대 스퍼터법을 통해 예컨대 ITO로 형성된 도전체 막을 형성한다. 이렇게 형성된 도전체 막을 에칭을 통해 패터닝하여 소스 전극(4) 및 드레인 전극(5)을 형성한다(도 5C).
그 다음, 소스 전극(4)과 드레인 전극(5) 사이에 형성되는 채널 영역을 덮도록, 게이트 절연층(3) 상에 예컨대 스퍼터법을 통해 예컨대 IGZO로 형성된 반도체 막을 형성한다. 형성된 반도체 막을 에칭을 통해 패터닝하여 활성층(6)을 형성한다(도 5D).
상기 기재된 바와 같이, 전계 효과형 트랜지스터가 제조된다.
<제2 제조 방법>
제2 제조 방법을 이하에 설명한다.
-소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계-
소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계는 소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 제1 제조 방법의 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계의 설명에서 예시한 단계와 동일한 단계를 포함한다.
게이트 전극은 예컨대 기재 상에 형성된다.
기재는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 기재의 예는 제1 제조 방법의 설명에서 예시된 기재와 동일한 기재를 포함한다.
-활성층 형성 단계-
활성층 형성 단계는 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 영역으로서 게이트 절연층 상에 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 (i) 예컨대 스퍼터법 또는 딥 코트법을 통해 성막한 후, 포토리소그래피를 통해 막을 패터닝함으로써 활성층을 형성하는 단계; 및 (ii) 잉크젯 인쇄, 나노임프린트 또는 그라비아 인쇄와 같은 인쇄 프로세스를 통해 소정의 형상을 직접 성막함으로써 활성층을 형성하는 단계를 포함한다.
-게이트 절연층 형성 단계-
게이트 절연층 형성 단계는 게이트 전극 상에 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성되는 게이트 절연층을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
-게이트 전극 형성 단계-
게이트 전극 형성 단계는 게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계인 한, 게이트 전극 형성 단계는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 제1 제조 방법의 게이트 전극 형성 단계의 설명에 예시된 단계와 동일한 단계를 포함한다.
제2 제조 방법에 있어서, 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계 및 활성층 형성 단계는 임의의 순서로 수행할 수 있다. 활성층 형성 단계를 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계 후에 수행할 수도 있고, 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계를 활성층 형성 단계 후에 수행할 수도 있다.
제2 제조 방법에 있어서, 활성층 형성 단계를 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계 후에 수행하는 경우, 탑 게이트/바텀 컨택트 전계 효과형 트랜지스터가 제조될 수 있다.
제2 제조 방법에 있어서, 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계를 활성층 형성 단계 후에 수행하는 경우, 탑 게이트/탑 컨택트 전계 효과형 트랜지스터가 제조될 수 있다.
<제3 제조 방법>
제3 제조 방법을 이하에 설명한다.
-활성층 형성 단계-
활성층 형성 단계는 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 영역으로서 게이트 절연층 상에 활성층을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 (i) 예컨대 스퍼터법 또는 딥 코트법을 통해 성막한 후, 포토리소그래피를 통해 막을 패터닝함으로써 활성층을 형성하는 단계; 및 (ii) 잉크젯 인쇄, 나노임프린트 또는 그라비아 인쇄와 같은 인쇄 프로세스를 통해 소정의 형상을 직접 성막함으로써 활성층을 형성하는 단계를 포함한다.
-게이트 절연층 형성 단계-
게이트 절연층 형성 단계는 게이트 전극 상에 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성되는 게이트 절연층을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
-게이트 전극 형성 단계-
게이트 전극 형성 단계는 게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 제1 제조 방법의 게이트 전극 형성 단계의 설명에 예시된 단계와 동일한 단계를 포함한다.
-층간 절연층 형성 단계-
층간 절연층 형성 단계는 게이트 절연층 상 및 게이트 전극 상에 층간 절연층을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 층간 절연층 형성 단계의 예는 (i) 예컨대 스퍼터법, CVD법 또는 스핀 코트법을 통해 성막한 후, 포토리소그래피를 통해 막을 패터닝함으로써 층간 절연층을 형성하는 단계; 및 (ii) 잉크젯 인쇄, 나노임프린트 또는 그라비아 인쇄와 같은 인쇄 프로세스를 통해 소정의 형상을 직접 성막함으로써 층간 절연층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 단계에서는 후속 단계에서 활성층과 소스/드레인 전극 사이의 전기적 접속을 제공하기 위해, 접속 영역의 층간 절연층에 스루홀을 제공한다(스루홀 형성 단계의 상세는 하기 설명 참조).
층간 절연층의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 재질의 예는 무기 절연 재료 및 유기 절연 재료를 포함한다.
무기 절연 재료의 예는 산화규소, 산화알루미늄, 산화탄탈, 산화티탄, 산화이트륨, 산화란탄, 산화하프늄, 산화지르코늄, 질화규소, 질화알루미늄 및 이들의 혼합물을 포함한다.
유기 절연 재료의 예는 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜 및 노볼락 수지를 포함한다.
층간 절연층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그러나, 평균 두께는 바람직하게는 30 nm 내지 3 ㎛, 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 1 ㎛이다.
-스루홀 형성 단계-
스루홀 형성 단계는 게이트 절연층 및 층간 절연층 중 적어도 하나에 스루홀을 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
스루홀은 활성층에 도달하도록 형성된다.
스루홀은 층간 절연층 상에 형성되는 게이트 전극 및 드레인 전극이 활성층과 접하기 위한 구멍이다.
스루홀은 게이트 전극 및 드레인 전극에 대응하여 적어도 2개 형성된다.
-소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계-
소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계는 소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 단계의 예는 제1 제조 방법의 소스 전극 및 드레인 전극 형성 단계의 설명에서 예시한 단계와 동일한 단계를 포함한다. 이 단계에서는, 활성층과 소스/드레인 전극 사이에 전기적 접속이 제공된다.
제3 제조 방법으로 제조되는 전계 효과형 트랜지스터의 일례를 도 6에 도시한다.
도 6에 도시된 전계 효과형 트랜지스터는 탑 게이트/ILD 전계 효과형 트랜지스터이다.
도 6 중, 참조 부호 1은 기재를 나타내고, 참조 부호 2는 게이트 전극을 나타내며, 참조 부호 3은 게이트 절연층을 나타내고, 참조 부호 4는 소스 전극을 나타내고, 참조 부호 5는 드레인 전극을 나타내며, 참조 부호 6은 활성층을 나타내고, 참조 부호 7은 제1 층간 절연층을 나타내며, 참조 부호 8은 제2 층간 절연층을 나타내고, 참조 부호 9는 제3 층간 절연층을 나타내며, 부호 S는 스루홀을 나타낸다.
(반도체 소자)
본 개시의 반도체 소자의 일양태는 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막을 포함한다.
본 개시의 반도체 소자의 다른 양태는 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막을 절연체층에 포함한다.
반도체 소자의 예는 다이오드, 전계 효과형 트랜지스터, 발광 소자 및 광전 변환 소자를 포함한다.
<다이오드>
다이오드는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 다이오드의 예는 제1 전극, 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 활성층 및 절연체층을 포함하는 다이오드를 포함한다. 상술한 다이오드의 예는 PIN 포토다이오드를 포함한다.
-PN 접합 다이오드-
PN 접합 다이오드는 활성층 및 절연체 막을 적어도 포함하며, 필요에 따라 애노드(양극) 및 캐소드(음극)와 같은 다른 부재를 포함한다.
--활성층--
활성층은 p형 반도체층 및 n형 반도체층을 적어도 포함하며, 필요에 따라 다른 부재를 더 포함한다.
p형 반도체층 및 n형 반도체층은 서로 접하고 있다.
---P형 반도체층---
p형 반도체층의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
p형 반도체층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 바람직하게는 50 nm 내지 2,000 nm이다.
---N형 반도체층---
n형 반도체층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 바람직하게는 50 nm 내지 2,000 nm이다.
---절연체층---
절연체층은 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막이다.
산화물 또는 산질화물 절연체 막의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그러나, 평균 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 2,000 nm이다.
--애노드(양극)--
애노드는 p형 반도체층에 접하고 있다.
애노드의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 재질의 예는 금속(예컨대, Mo, Al, Au, Ag 및 Cu) 및 이들의 합금, 투명한 전도성 산화물, 예컨대 산화인듐주석(ITO) 및 안티몬 도프 산화주석(ATO) 및 유기 도전체, 예컨대 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)을 포함한다.
애노드의 형상, 크기 및 구조는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
애노드는 p형 반도체층에 접하도록 제공된다. 애노드와 p형 반도체층 사이에서는 옴 접촉이 형성되는 것이 바람직하다.
애노드의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 방법의 예는 (i) 예컨대 스퍼터법 또는 딥 코트법을 통해 성막한 후, 포토리소그래피를 통해 막을 패터닝함으로써 애노드를 형성하는 방법; 및 (ii) 잉크젯 인쇄, 나노임프린트 또는 그라비아 인쇄와 같은 인쇄 프로세스를 통해 소정의 형상을 직접 성막함으로써 애노드를 형성하는 방법을 포함한다.
--캐소드(음극)--
캐소드의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 재질의 예는 애노드의 설명에서 예시된 재질과 동일한 재질을 포함한다.
캐소드의 형상, 크기 및 구조는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
캐소드는 n형 반도체층에 접하도록 제공된다. 캐소드와 n형 반도체층 사이에는 옴 접촉이 형성되는 것이 바람직하다.
캐소드의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 방법의 예는 애노드의 설명에서 예시된 형성 방법과 동일한 방법을 포함한다.
실시예
다음으로, 실시예에 의해 본 개시를 설명하지만, 본 개시는 이들 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
(실시예 1-1)
<산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액의 제조>
2-에틸헥산산비스무트 2-에틸헥산산 용액(Bi: 25 질량%) 및 2-에틸헥산산하프늄 2-에틸헥산산 용액(Hf: 24 질량%)을 제공하고, 각 금속 원자의 양이 60 mmol 및 40 mmol이 되도록 칭량하였다. 그 다음, 이들을 플라스크에서 혼합하였다. 또한, 2-에틸헥산산(옥틸산)을, 용매의 총량이 전체로 1,000 mL가 되도록 첨가하고, 실온에서 혼합하여 용해시켜, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 제조하였다.
(실시예 1-2 내지 1-6)
실시예 1-1과 동일한 방식으로, 실시예 1-2 내지 1-6의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 제조하였다. 하기 표 1은 실시예 1-1 내지 실시예 1-6의 원료 조성을 나타낸다. 모든 잉크는 가시 영역에서 투명하였다.
Figure 112019065404665-pct00001
(실시예 2-1 내지 2-12)
실시예 1-1과 동일한 방식으로, 실시예 2-1 내지 2-12의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 제조하였다. 하기 표 2는 실시예 2-1 내지 2-12의 원료 조성을 나타낸다. 모든 잉크는 가시 영역에서 투명하였다.
Figure 112019065404665-pct00002
(비교예 1-1 내지 1-3)
실시예 1-1과 동일한 방식으로, 비교예 1-1 내지 1-13의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 제조하였다. 하기 표 3은 비교예 1-1 내지 1-3의 원료 조성을 나타낸다. 비교예 1-1 및 비교예 1-3의 잉크(3-1 및 3-3)는 가시 영역에서 투명하였지만, 비교예 1-2의 잉크(3-2)는 청색이었다.
Figure 112019065404665-pct00003
표 1, 표 2 및 표 3에 있어서 원료 및 용매의 명칭은 하기와 같다. 또한, 원료로서 사용 가능한 것도 하기에 기재한다
<원료 A>
Sc(NO3)3·5H2O: 질산스칸듐 오수화물
Ce(C8H15O2)3: 2-에틸헥산산세륨
Ce(NO3)3·6H2O: 질산세륨 육수화물
Ce(CH3COO)3·H2O: 아세트산세륨 일수화물
Y(C8H15O2)3: 2-에틸헥산산이트륨
Y(C10H19O2)3: 네오데칸산이트륨
YCl3·6H2O: 염화이트륨 육수화물
Y(NO3)3·6H2O: 질산이트륨 육수화물
Y(CH3COO)3·4H2O: 아세트산이트륨 사수화물
La(C8H15O2)3: 2-에틸헥산산란탄
LaCl3·6H2O: 염화란탄 육수화물
La(NO3)3·6H2O: 질산란탄 육수화물
La(CH3COO)3: 아세트산란탄
Nd(C8H15O2)3: 2-에틸헥산산네오디뮴
Nd(C10H19O2)3: 네오데칸산네오디뮴
Lu(NO3)3·H2O: 질산루테튬 일수화물
Sb(C6H5)3: 트리페닐안티몬
Bi(C8H15O2)3: 2-에틸헥산산비스무트
Bi(NO3)3·5H2O: 질산비스무트 오수화물
TeCl4: 염화텔루륨
여기서, Bi(C8H15O2)3, Ce(C8H15O2)3 및 Nd(C8H15O2)3은 이의 2-에틸헥산산(옥틸산) 용액으로서 사용하였다.
La(C8H15O2)3은 이의 크실렌 용액 또는 이의 옥틸산 용액으로서 사용하였다.
<원료 B>
Ti(OC4H9)4: 티탄 부톡시드
Zr(C8H15O2)4: 2-에틸헥산산지르코늄
Zr(acac)4: 지르코늄 아세틸아세토네이트
ZrO(CH3COO)2: 아세트산산화지르코늄
ZrO(NO3)3·2H2O: 질산산화지르코늄 이수화물
ZrCl2O·8H2O: 염화산화지르코늄 팔수화물
Hf(C8H15O2)4: 2-에틸헥산산하프늄
Hf(OC4H9)4: 하프늄 부톡시드
Hf(acac)4: 하프늄 아세틸아세토네이트
HfCl2O·8H2O: 염화산화하프늄 팔수화물
GaCl3: 염화갈륨
<원료 C>
MgCl2·6H2O: 질산마그네슘 육수화물
Mg(NO3)2·6H2O: 질산마그네슘 육수화물
Ca(C8H15O2)2: 2-에틸헥산산칼슘
Ca(C10H19O2)2: 네오데칸산칼슘
Ca(CH3COO)2·H2O: 아세트산칼슘 일수화물
CaCl2·2H2O: 염화칼슘 이수화물
Ca(NO3)2·4H2O: 질산칼슘 사수화물
Sr(C8H15O2)2: 2-에틸헥산산스트론튬
Sr(C10H19O2)2: 네오데칸산스트론튬
SrCl2·6H2O: 염화스트론튬 육수화물
Ba(C8H15O2)2: 2-에틸헥산산바륨
Ba(C10H19O2)2: 네오데칸산바륨
Ba(C8H15O2)2: 2-에틸헥산산바륨
BaCl2·2H2O: 염화바륨 이수화물
여기서, Ca(C8H15O2)3, Sr(C8H15O2)3 및 Ba(C8H15O2)3은 이의 옥틸산 용액으로서 사용하였다.
<원료 G>
Al(NO3)3·9H2O: 질산알루미늄 구수화물
Cu(C10H19O2)2: 네오데칸산구리
여기서, Cu(C10H19O2)2는 이의 톨루엔 용액으로서 사용하였다.
<용매 D>
EGME: 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르
PGME: 프로필렌 글리콜모노메틸 에테르
DMF: 디메틸포름아미드
<용매 E>
PG: 1,2-프로필렌 글리콜
EG: 에틸렌 글리콜
CHB: 시클로헥실벤젠
GBL: γ-부티로락톤
DMI: 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논
DMPU: N,N'-디메틸프로필렌요소
<용매 F>
H2O: 물
0.2 M-HCl: 0.2 mol/L 염산
0.1 M-HNO3: 0.1 mol/L 질산
<용매 J>
DOP: 프탈산디옥틸
BBP: 프탈산벤질부틸
(실시예 1-7)
스핀 코트 장치를 이용하여, UV 오존으로 세정된 무알칼리 유리 기재 상에, 표 1 중의 도포액 1-1을 인쇄하였다. 인쇄는 양호하게 수행되었다. 그 기재를 120℃로 가열된 핫 플레이트 상에서 10 분간 건조시킨 후, 대기 중 400℃에서 1 시간 동안 소성시켜 투명한 산화물 막을 얻었다.
(실시예 1-8 내지 1-12)
실시예 1-7과 동일한 방식으로, 표 1 중의 도포액 1-2(실시예 1-8), 도포액 1-3(실시예 1-9), 도포액 1-4(실시예 1-10), 도포액 1-5(실시예 1-11) 및 도포액 1-6(실시예 1-12)을 각각 인쇄, 건조 및 소성하여, 상기 기재된 산화물 막과 유사한 산화물 막을 얻었다. 모든 산화물 막은 실시예 1-7과 동일한 양호한 인쇄 특성을 나타냈다.
(실시예 2-13 내지 2-23)
실시예 1-7과 동일한 방식으로, 표 2 중의 도포액 2-1 내지 2-11을 각각 인쇄, 건조 및 소성하여, 상기 기재된 산화물 막과 유사한 산화물 막을 얻었다. 모든 산화물 막은 실시예 1-7과 동일한 양호한 인쇄 특성을 나타냈다.
· 실시예 2-13: 도포액 2-1
· 실시예 2-14: 도포액 2-2
· 실시예 2-15: 도포액 2-3
· 실시예 2-16: 도포액 2-4
· 실시예 2-17: 도포액 2-5
· 실시예 2-18: 도포액 2-6
· 실시예 2-19: 도포액 2-7
· 실시예 2-20: 도포액 2-8
· 실시예 2-21: 도포액 2-9
· 실시예 2-22: 도포액 2-10
· 실시예 2-23: 도포액 2-11
(실시예 2-24)
건조 및 소성을 분위기로서 O2/N2=2/98(sccm) 기류 중에서 수행한 것 이외에는, 실시예 1-7과 동일한 방식으로, 표 2 중의 도포액 2-12를 인쇄, 건조 및 소성하여, 투명한 산질화물 막을 얻었다. 산질화물 막은 실시예 1-7과 동일한 양호한 인쇄 특성을 나타냈다.
(실시예 3-1)
표 2에 나타내는 도포액 2-7의 인화점을 세타 밀폐컵법을 통해 측정하였다. 이의 인화점은 49℃였고 실온보다 충분히 높음이 확인되었다.
도포액 1-1 내지 1-6, 도포액 2-1 내지 2-6, 및 도포액 2-8 내지 2-12는 40℃ 이상의 인화점을 갖고 있었다(단, 도포액 2-11의 인화점은 검출할 수 없었음).
하기 표 4 및 표 5는 인화점을 나타낸다.
Figure 112019065404665-pct00004
Figure 112019065404665-pct00005
(비교예 2-1)
표 3에 나타내는 도포액 3-1의 인화점을 세타 밀폐컵법을 통해 측정하였다. 이의 인화점은 24℃였고 거의 실온임이 확인되었다.
(실시예 1-13)
UV 오존으로 세척된 무알칼리 유리 기재 상에, 하부 전극으로서 Al을 100 nm 마스크 증착하였다. 무알칼리 유리 기재 위에 스핀 코팅을 통해, 표 1 중의 도포액 1-1을 인쇄하였다. 제막성은 양호하였다. 그 기재를 대기 중 120℃에서 1 시간 동안 오븐에서 건조시키고, 대기 중 400℃에서 1 시간 동안 소성시켜 산화물 막을 얻었다. 그 다음, 상부 전극으로서 Al을 100 nm 마스크 증착하여 커패시터 구조를 형성하였다.
도 7은 본 실시예에서 제조된 커패시터의 비유전율 εr과 인가되는 전계의 주파수의 관계, 및 유전 손실 tan δ와 인가되는 전계의 주파수의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 본 실시예에서 제조된 커패시터는, 100 Hz 내지 1 MHz까지의 영역에 있어서 17.5 이상의 비유전율 ε를 나타내고 높은 비유전율을 가짐이 확인되었다. 또한, 유전 손실 tan δ의 값이 100 Hz 내지 100 kHz까지의 영역에서는 약 1% 이하로 낮은 값이고, 커패시터가 양호한 절연막을 갖는 것이 밝혀졌음이 확인되었다. 또한, 막은 가시 영역에서 투명하고 3.5 eV 이상의 밴드갭 에너지를 가짐이 확인되었다.
도포액 1-2 내지 1-6 및 도포액 2-1 내지 2-12로부터, 도포액 1-1의 산화물 절연체 막과 유사하게 투명하고 양호한 산화물 절연체 막이 얻어졌다.
상기 산화물 절연체 막으로부터 얻어진 이들 커패시터는 8.5 이상의 비유전율 εr 및 약 1% 이하의 유전 손실 tan δ를 가지며, 양호한 절연성을 가졌다.
(비교예 2-2)
실시예 1-13과 동일한 방식으로, 표 3 중의 도포액 3-2를 인쇄하여 커패시터 구조를 형성시켰다.
막은 회갈색이었고, 유전 손실은 1 kHz에서 10% 이상이었고, 절연막으로서 기능하지 않았다.
(비교예 2-3)
실시예 1-13과 동일한 방식으로, 표 3 중의 도포액 3-3을 인쇄하여 커패시터 구조를 형성시켰다.
막은 약간 백색이고 반투명이었으며, 유전 손실이 1 kHz에서 8% 이상이었고, 절연막으로서 기능하지 않았다.
(실시예 1-14 내지 1-19 및 실시예 2-25 내지 2-36)
<전계 효과형 트랜지스터의 제조>
-게이트 전극의 형성-
무알칼리 유리 기재를 중성 세제, 순수 및 이소프로필 알콜을 사용하여 초음파 세저하였다. 이 기재를 건조시키고, UV 오존 처리를 90℃에서 10 분간 행하였다. 무알칼리 유리 기재에, DC 마그네트론 스퍼터법을 통해 Mo(100 nm)를 성막하고, 포토리소그래피법을 통해 패터닝하여, 게이트 전극을 형성하였다.
-게이트 절연층의 형성-
그 다음, 상기 게이트 전극 및 상기 무알칼리 유리 기재 상에, 이하의 도포액 각각을, 스핀 코트 장치를 이용하여 도포하였다.
· 실시예 1-14: 도포액 1-1
· 실시예 1-15: 도포액 1-2
· 실시예 1-16: 도포액 1-3
· 실시예 1-17: 도포액 1-4
· 실시예 1-18: 도포액 1-5
· 실시예 1-19: 도포액 1-6
· 실시예 2-25: 도포액 2-1
· 실시예 2-26: 도포액 2-2
· 실시예 2-27: 도포액 2-3
· 실시예 2-28: 도포액 2-4
· 실시예 2-29: 도포액 2-5
· 실시예 2-30: 도포액 2-6
· 실시예 2-31: 도포액 2-7
· 실시예 2-32: 도포액 2-8
· 실시예 2-33: 도포액 2-9
· 실시예 2-34: 도포액 2-10
· 실시예 2-35: 도포액 2-11
· 실시예 2-36: 도포액 2-12
그 기재를 120℃로 가열된 핫 플레이트 상에서 10 분간 건조시킨 후, 대기 중 400℃에서 1 시간 소성하였다. 그 다음, 기재를 대기 중에서 300℃에서 1 시간 어닐하여 게이트 절연층을 얻었다. 얻어진 게이트 절연층의 평균 두께는 약 150 nm였다.
-소스 전극 및 드레인 전극의 형성-
다음으로, 게이트 절연층 상에, DC 마그네트론 스퍼터법을 통해 ITO(100 nm)를 성막하고, 포토리소그래피법을 통해 패터닝하여, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하였다. 여기서, 소스 전극의 길이 및 드레인 전극의 길이에 의해 규정되는 채널 폭은 30 ㎛였고, 소스 전극과 드레인 전극 사이의 간격으로 규정되는 채널 길이는 10 ㎛였다.
-활성층의 형성-
다음으로, 상기 게이트 절연층 상에, DC 마그네트론 스퍼터법을 통해 IGZO(20 nm)를 성막하고, 포토리소그래피법을 통해 패터닝하였다. 그 다음, 그 기재를 대기 중에서 300℃에서 1 시간 어닐하여, 활성층을 얻었다.
상기 기재된 바와 같이, 전계 효과형 트랜지스터를 제조하였다.
(비교예 3-1)
실시예 1-14와 동일한 방식으로, 전계 효과형 트랜지스터를 제조하였다. 여기서, 게이트 절연층은 RF 마그네트론 스퍼터법으로 SiO2 막(200 nm)을 성막하여 형성시켰다.
<평가>
-캐리어 이동도 및 온/오프 비-
얻어진 전계 효과형 트랜지스터에 대해, 반도체 파라미터·애널라이저 장치(반도체 파라미터 애널라이저 B1500A, Agilent Technologies, Inc.로부터 입수 가능)를 이용하여, 소스-드레인 전압(Vds)을 10 V로 한 때의, 게이트 전압(Vgs)과 소스-드레인 전류(Ids)의 관계를 측정하였다. 실시예 2-29의 결과를 도 8의 그래프에 나타낸다. 도 8로부터, 히스테리시스를 나타내지 않는 양호한 트랜지스터 특성이 얻어짐을 확인할 수 있다. 여기서, 도 8에 있어서, "e"는 10의 지수를 나타낸다. 예컨대 "1e-04"는 "0.0001"이다. 표 6 등의 "E"에도 동일하게 적용 가능하다.
캐리어 이동도는 포화 영역에 있어서 산출하였다. 또한, 온/오프 비를 결정하였다. Ids에 대해서는, 1E-04 A에서 컴플라이언스를 적용하고 있고, 1E-04 A 이상의 전류값은 계측되지 않는다. 오프 전류값은 계측 한계 이하(약 1 fA)로서, 매우 양호하다. 게이트 전류 |Igs|는 약 10 fA이다. 따라서, 본 개시의 게이트 절연막의 절연성이 매우 높음을 알 수 있다. 결과를 표 6에 나타낸다.
Figure 112019065404665-pct00006
실시예 1-14 내지 1-19 및 실시예 2-25 내지 2-36에 나타낸 본 개시의 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여 얻어지는 산화물 또는 산질화물 절연체를 게이트 절연층에 사용한 전계 효과형 트랜지스터는, 약 400℃의 프로세스 온도에서도 높은 캐리어 이동도 및 높은 온/오프 비와 같은 양호한 트랜지스터 특성을 나타냈다.
[NA+NB]/[NA+NB+NC]가 상기 식 (1)을 만족하는 경우, 게이트 절연층의 비유전율 및 유전 손실이 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 절연층에 요구되는 것에 상당히 적절하다. 따라서, 상기 전계 효과형 트랜지스터는 상당히 높은 캐리어 이동도 및 상당히 높은 온/오프 비와 같은 상당히 양호한 트랜지스터 특성을 나타냈다.
비교예 3-1의 전계 효과형 트랜지스터의 특성을 도 9에 나타낸다. 비교예 3-1에서, TFT 특성은 강한 공핍 상태였고, 따라서 Von은 명확히 관측되지 않았다. 또한, |Igs|는 10-13 A 오더였고, 실시예보다 비교적 높았다.
상기 기재된 바와 같이, 본 개시에서 제조된 전계 효과형 트랜지스터는 프로세스 마진을 확대하여 TFT 특성을 높은 레벨로 안정화시키는 데에 적절하다. 또한, 본 개시의 표시 소자는 고속 구동을 가능하게 하고 소자간 불균일성을 낮추고 신뢰성을 향상시키는 데에 적절하다. 또한, 본 개시의 화상 표시 장치는 크기가 크더라도 고품질의 화상을 표시하는 데에 적절하다. 본 개시의 시스템은 화상 정보를 고정확도로 표시할 수 있어, 예컨대 텔레비전 장치 및 컴퓨터 시스템에 적절히 사용할 수 있다.
본 개시의 양태는 예컨대 이하와 같다.
<1> 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
A 원소;
B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및
용매
를 포함하고,
상기 A 원소가 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<2> <1>에 있어서,
상기 B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이 적어도 상기 B 원소를 포함하는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<3> <1>에 있어서,
상기 B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이 적어도 상기 C 원소를 포함하는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<4> <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서,
상기 A 원소가 Sc, Y 및 Ln(란타노이드)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<5> <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 있어서,
상기 A 원소가 Sb, Bi 및 Te로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<6> <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 있어서,
상기 B 원소가 Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<7> <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서,
상기 C 원소가 Mg, Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<8> <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 있어서,
상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<9> <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 있어서,
상기 도포액의 인화점이 40℃ 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<10> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 있어서,
상기 도포액의 인화점이 50℃ 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<11> <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 있어서,
인화점이 21℃ 미만인 용매를 함유하지 않는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<12> <1> 내지 <11> 중 어느 하나에 있어서,
가시광 영역에서 투명 또는 담황색인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<13> <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 있어서,
상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (1)을 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
(NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1).
<14> <1> 내지 <13> 중 어느 하나에 있어서,
상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (2)를 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2).
<15> <1> 내지 <14> 중 어느 하나에 있어서,
상기 A 원소를 포함하는 A 원소 포함 화합물이 상기 용매에 용해되어 있고,
상기 A 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<16> <1> 내지 <15> 중 어느 하나에 있어서,
상기 A 원소를 포함하는 A 원소 포함 화합물 및 상기 B 원소를 포함하는 B 원소 포함 화합물이 상기 용매에 용해되어 있고,
상기 A 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
상기 B 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<17> <1> 내지 <15> 중 어느 하나에 있어서,
상기 A 원소를 포함하는 A 원소 포함 화합물, 상기 B 원소를 포함하는 B 원소 포함 화합물, 및 상기 C 원소를 포함하는 C 원소 포함 화합물이 상기 용매에 용해되어 있고,
상기 A 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
상기 B 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
상기 C 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<18> <1> 내지 <17> 중 어느 하나에 있어서,
상기 용매가 유기산, 유기산 에스테르, 방향족 화합물, 디올, 글리콜 에테르, 비프로톤성 극성 용매, 알칸 화합물, 알켄 화합물, 에테르 화합물 및 알콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
<19> <1> 내지 <18> 중 어느 하나에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 피도포물에 도포하고, 건조시킨 후에 소성을 행하는 것을 포함하는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막의 제조 방법.
<20> 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법으로서,
게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계; 및
상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 채널 영역으로서 상기 게이트 절연층 상에, 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 게이트 절연층 형성 단계가, 상기 게이트 전극층 상에 <1> 내지 <18> 중 어느 하나에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여, 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성된 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계인, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
<21> 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법으로서,
소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계;
상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 채널 영역에, 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계
를 포함하며,
상기 게이트 절연층 형성 단계가, <1> 내지 <18> 중 어느 하나에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여, 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성된 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계인, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
<22> 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법으로서,
반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 상에 층간 절연층을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연층 또는 층간 절연층에 스루홀을 형성하는 단계; 및
상기 층간 절연층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계
를 포함하며,
상기 게이트 절연층 형성 단계가, <1> 내지 <18> 중 어느 하나에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여, 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성된 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계인, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
<23> <20> 내지 <22> 중 어느 하나에 있어서,
상기 게이트 절연층 형성 단계에 있어서, 상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액 중의, 상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)를 조정함으로써, 상기 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체의 비유전율 및 유전 손실을 제어하는, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
<24> <1> 내지 <18> 중 어느 하나에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액의 소성물인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막.
<25> <24>에 있어서,
가시광 영역 또는 근적외 영역에 전자 전이에 의한 광흡수대를 갖지 않는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막.
<26> <24> 또는 <25>에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막을 포함하는 반도체 소자.
<27> 게이트 전압을 인가하기 위한 게이트 전극;
소스 전극 및 드레인 전극;
상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이에 형성된, 반도체 막으로 형성된 활성층; 및
상기 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 형성된 게이트 절연층
을 포함하는 전계 효과형 트랜지스터로서,
상기 게이트 절연층이 <24> 또는 <25>에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막인 전계 효과형 트랜지스터.
<28> <27>에 있어서,
상기 활성층이 산화물 반도체인 전계 효과형 트랜지스터.
<29> <27>에 있어서,
상기 활성층이 비정질 실리콘인 전계 효과형 트랜지스터.
<30> <27>에 있어서,
상기 활성층이 저온 폴리실리콘인 전계 효과형 트랜지스터.
1 기재
2 게이트 전극
3 게이트 절연층
4 소스 전극
5 드레인 전극
6 활성층

Claims (35)

  1. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소;
    C 원소; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상이고,
    B 원소가 Hf인 경우, C 원소가 주기율표의 2족 원소 중 Ba, Ca 및 Sr로 구성된 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나를 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    (NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1)
    NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2).
  2. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소;
    C 원소; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나 및 식 (3)을 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    (NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1)
    NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2)
    NB≥NC 식 (3).
  3. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소;
    C 원소; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    B 원소가 Hf인 경우, C 원소가 주기율표의 2족 원소 중 Ba, Ca, 및 Sr로 구성된 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    B 원소가 Zr인 경우, C 원소가 주기율표의 2족 원소 중 Mg, Ca, 및 Sr로 구성된 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나를 만족시키고,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    (NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1)
    NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2).
  4. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소;
    C 원소; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나 및 식 (3)을 만족시키고,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    (NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1)
    NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2)
    NB≥NC 식 (3).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 A 원소가 Sc, Y 및 Ln(란타노이드)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 A 원소가 Sb, Bi 및 Te로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 B 원소가 Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 C 원소가 Mg, Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포액의 인화점이 40℃ 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포액의 인화점이 50℃ 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    인화점이 21℃ 미만인 용매를 함유하지 않는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    가시광 영역에서 투명 또는 담황색인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 A 원소를 포함하는 A 원소 포함 화합물이 상기 용매에 용해되어 있고,
    상기 A 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 A 원소를 포함하는 A 원소 포함 화합물 및 상기 B 원소를 포함하는 B 원소 포함 화합물이 상기 용매에 용해되어 있고,
    상기 A 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 B 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 A 원소를 포함하는 A 원소 포함 화합물, 상기 B 원소를 포함하는 B 원소 포함 화합물, 및 상기 C 원소를 포함하는 C 원소 포함 화합물이 상기 용매에 용해되어 있고,
    상기 A 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소 포함 화합물이 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 금속 알콕시드, 유기 금속 및 금속 착체류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용매가 유기산, 유기산 에스테르, 방향족 화합물, 디올, 글리콜 에테르, 비프로톤성 극성 용매, 알칸 화합물, 알켄 화합물, 에테르 화합물 및 알콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  18. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sb 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  19. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액.
  20. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (1)을 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    (NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1).
  21. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti, Zr 및 Hf로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 주기율표의 2족 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (2)를 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2).
  22. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti 및 Zr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 Be, Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (1)을 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    (NA+NB)/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (1).
  23. 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액으로서,
    A 원소;
    B 원소 및 C 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종; 및
    용매
    를 포함하고,
    상기 A 원소가 Sc, Y, Ln(란타노이드), Sb, Bi 및 Te로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 B 원소가 Ga, Ti 및 Zr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며,
    상기 C 원소가 Be, Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고,
    상기 용매가 인화점이 21℃ 이상 200℃ 미만인 유기 용매, 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하며,
    상기 도포액의 인화점이 37.8℃(100℉) 이상이고,
    상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)가 하기 식 (2)를 만족시키는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액:
    NA/(NA+NB+NC)≥0.5 식 (2).
  24. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 피도포물에 도포하고, 건조시킨 후에 소성을 행하는 것을 포함하는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막의 제조 방법.
  25. 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법으로서,
    게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계; 및
    상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 채널 영역으로서 상기 게이트 절연층 상에, 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 게이트 절연층 형성 단계가, 상기 게이트 전극층 상에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여, 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성된 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계인, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  26. 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법으로서,
    소스 전극 및 드레인 전극을 이격하여 형성하는 단계;
    상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 채널 영역에, 반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 게이트 절연층 형성 단계가, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여, 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성된 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계인, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  27. 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법으로서,
    반도체로 형성된 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 상에 층간 절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연층 또는 층간 절연층에 스루홀을 형성하는 단계; 및
    상기 층간 절연층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 게이트 절연층 형성 단계가, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액을 도포하여, 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체로 형성된 상기 게이트 절연층을 형성하는 단계인, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 게이트 절연층 형성 단계에 있어서, 상기 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액 중의, 상기 A 원소의 원자 수의 합계(NA), 상기 B 원소의 원자 수의 합계(NB), 및 상기 C 원소의 원자 수의 합계(NC)를 조정함으로써, 상기 산화물 절연체 또는 산질화물 절연체의 비유전율 및 유전 손실을 제어하는, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  29. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액의 소성물인, 산화물 또는 산질화물 절연체 막.
  30. 제29항에 있어서,
    가시광 영역 또는 근적외 영역에 전자 전이에 의한 광흡수대를 갖지 않는, 산화물 또는 산질화물 절연체 막.
  31. 제29항에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막을 포함하는 반도체 소자.
  32. 게이트 전압을 인가하기 위한 게이트 전극;
    소스 전극 및 드레인 전극;
    반도체 막으로 형성된 활성층; 및
    상기 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 형성된 게이트 절연층
    을 포함하는 전계 효과형 트랜지스터로서,
    상기 게이트 절연층이 제29항에 따른 산화물 또는 산질화물 절연체 막인 전계 효과형 트랜지스터.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 활성층이 산화물 반도체인 전계 효과형 트랜지스터.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 활성층이 비정질 실리콘인 전계 효과형 트랜지스터.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 활성층이 저온 폴리실리콘인 전계 효과형 트랜지스터.
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