(57)【要約】【課題】多様な金属電極に対して酸化物半導体層との反応を抑制し、接触性の良い結晶質遮断膜の具現を可能にするスパッタリングターゲットを提案する。【解決手段】酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛を含む薄膜トランジスタ遮断膜蒸着用の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットであって、酸化インジウムの量は、該酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの重量に対して１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする薄膜トランジスタ遮断膜蒸着用酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属電極と、
前記金属電極から物質が拡散することを遮断する酸化亜鉛系遮断膜と、を含み、
前記酸化亜鉛系遮断膜は、酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛を含み、該酸化インジウムの量は、該酸化亜鉛系遮断膜の重量に対して１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記金属電極は、ソース電極およびドレイン電極のうちの少なくともいずれか一つであ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】
前記金属電極は、銅を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
酸化物半導体層をさらに含み、
前記酸化亜鉛系遮断膜は、前記金属電極と前記酸化物半導体層の間に配されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記酸化物半導体層は、インジウム‐ガリウム‐亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記酸化亜鉛系遮断膜は、第３族元素および第４族元素のうち少なくとも一つがさらにドーピングされることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記酸化亜鉛系遮断膜は、比抵抗値が１００〜１０‐４Ω・ｃｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記酸化亜鉛系遮断膜は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定による半値全幅（ＦＷＨＭ）分析で１０〜５０００Åの結晶サイズを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記薄膜トランジスタは、液晶ディスプレイ装置用または有機発光素子用の薄膜トランジスタであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛を含む薄膜トランジスタ遮断膜蒸着用の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットであって、酸化インジウムの量は、該酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの重量に対して１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項１１】
第３族元素および第４族元素のうち少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の薄膜トランジスタ遮断膜蒸着用の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項１２】
比抵抗が１００Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の薄膜トランジスタ遮断膜蒸着用の酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ、酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに関し、特に、薄膜トランジスタの遮断膜およびその蒸着に使用される酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置または電子発光（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置は、表示性能に優れ、かつ消費電力が少ない。このため、液晶表示装置または電子発光表示装置は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、テレビ等の表示機器に広く利用されている。これらの表示機器は、ＴＦＴという微細なパターンにより形成されたトランジスタを介して駆動される。ＴＦＴの形成において、電極と電極の間に半導体特性を示す薄膜層が要求される。
【０００３】
これら半導体層として、一般的に、非晶質シリコンあるいは多結晶シリコンが使用されるが、両物質ともに、長所と短所を持っている。たとえば、非晶質シリコンは、大面積での積層が容易であり、製造コストが低廉である。しかし、半導体層を介して電子が移動することのできる能力を表す移動度が低い。したがって、高画質のディスプレイには適用が難しいという問題点を有している。その反面、多結晶シリコンは、移動度が非晶質シリコンの１００倍以上であって、ＯＬＥＤやＬＣＤのＵＤ級画質を具現するのに有利な特性を持っている。しかし、大面積での積層が困難で、大型ＴＶへの適用が不利である。また、製造単価が高く、製品の価格競争力を落とすという問題点を有している。
【０００４】
これに対する解決方案として、最近になって、この半導体層を非晶質酸化物に変えようとする努力が多くの研究グループで行われてきている。酸化物半導体は、一般的な透明電極を蒸着する方法であるスパッタリングによる大面積での蒸着が容易である。また、移動も非晶質シリコンに比べて１０〜５０倍高い。したがって、低い消費電力が要求されるモバイル機器においてこれを適用しようとする試みが積極的に行われている。また、こうした技術をＴＶへと拡散適用する研究も並行して行われている。
【０００５】
酸化物半導体層を蒸着するためのスパッタリングターゲットとして、一般的にＩｎ‐Ｇａ‐Ｚｎ‐Ｏの４つの元素からなるスパッタリングターゲットが広く知られている。ここで、これらの元素間の比率は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１あるいは２：２：１の原子比を有するものが知られている。ＴＦＴ素子において、スパッタリングにより前記酸化物半導体層が積層されると、その上部にソース‐ドレイン電極が一般的に蒸着されることとなる。これらの電極は、相対的に抵抗の高い酸化物との電気的接触が良くなく、酸化物半導体層への拡散のおそれがあり、チタンやＣｕ‐Ｍｎといった物質からなる遮断膜（ｂａｒｒｉｅｒ）が中間に配される。
【０００６】
最近では、電極材料として高性能を示すことのできる銅電極の適用が積極的に検討され、銅およびチタンの酸化物半導体層に拡散することが問題となっている。したがって、銅電極と酸化物半導体層との接触性を良くすると同時に、銅が酸化物半導体層に拡散することを防ぐことができ、酸化物半導体層との関係においてエッチング選択度に優れ、エッチングによるアンダーカット等の問題を引き起こさない遮断膜（ｂａｒｒｉｅｒ）物質に対する関心が高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、最近、超高画質および低い消費電力特性を可能にする酸化物半導体層が薄膜トランジスタに適用されているにあたり、多様な金属電極に対して酸化物半導体層との反応を抑制し、接触性の良い結晶質遮断膜の具現を可能にするスパッタリングターゲットの組成を提案することを目的とする。同時に、既存のエッチング条件において優れたエッチング選択比を有し、アンダーカットを誘発させないようにエッチング速度を制御することが容易な結晶質遮断膜の具現を可能にするスパッタリングターゲットの組成を提案することを目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、通常、ピクセル透明電極として使用される非晶質薄膜の具現のために使用されている酸化亜鉛がドーピングされた酸化インジウム系ターゲットの組成とは異なり、結晶質ＺｎＯ構造の薄膜を具現することのできる酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛系ターゲットを提案することを目的とする。
【０００９】
本発明による組成を有するスパッタリングターゲットは、前記において言及した酸化物半導体層が適用されたＴＦＴ構造において、エッチング性および接触性等の特性に優れた特性を示すようにすることを主たる特徴とする。しかし、必ずしもこれに限定されず、ＴＦＴ構造上において、金属電極に接触する部位では、その用途に応じて組成比を調整してその応用分野を拡大することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、金属電極と、前記金属電極から物質が拡散することを遮断する酸化亜鉛系遮断膜と、を含み、前記酸化亜鉛系遮断膜は、酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛を含み、酸化インジウムの量は、該酸化亜鉛系遮断膜の重量に対して１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする薄膜トランジスタを提供する。
また、本発明は、酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛を含む薄膜トランジスタ遮断膜蒸着用の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットであって、酸化インジウムの量は、
該酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの重量に対して１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の遮断膜は、ＴＦＴを構成する際に、既存のチャネル層であるＳｉ半導体層を酸化物半導体層に代替するにあたり、金属電極が酸化物半導体層に拡散することを防ぐと同時に、エッチング特性において、酸化物半導体層との関係において優れたエッチング選択比を有し、エッチング速度を調節できて下部の酸化物半導体層の浸食等による問題を発生させない薄膜を構成するための基本材料として使用することができる。
また、本発明の遮断膜は、金属電極と同時に一括エッチングすることができるので、製造工程の簡素化に寄与することができる。従来は、金属電極のエッチングと遮断膜のエッチングが別途に行われなければならず、その製造工程が非効率的であった。
また、本発明の遮断膜は、遮断膜（Ｂａｒｒｉｅｒ）の役割をする特徴の他に、非伝導性酸化物層および金属層との接触性を良くする機能を有することにより、ＴＦＴ素子を構成するにおいて、金属と酸化物層との間でオーミックコンタクトとなるべき部位のどこにも使用することができる。
また、本発明のスパッタリングターゲットは、ＤＣスパッタリングが可能であり、高密度での製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】１４５０℃、空気‐酸素雰囲気の組合せで焼結された本発明の一実施例によるＺＩＯターゲット表面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図２】酸化インジウムが３０ｗｔ％ドーピングされた図１のＺＩＯターゲット表面の電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）イメージである。
【図３】本発明の一実施例によるＺＩＯ薄膜のＣｕ遮断性能分析結果である。
【図４】図３のＺＩＯ薄膜のアンダーカット発生評価結果である。
【図５】本発明の一実施例による単位ＺＩＯ薄膜のエッチング後の薄膜表面イメージである。
【図６】本発明の一実施例による薄膜トランジスタの構造である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、酸化物半導体層が適用された平板ディスプレイを構成するＴＦＴの製作過程において使用される酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに関するものである。該スパッタリングターゲットは、ゲート、ソース、ドレイン電極に使用される、金属が他の層の薄膜に拡散することを防ぐと同時に、透過率が高くてディスプレイへの適用が可能な結晶質薄膜の形成が可能である。加えて、該スパッタリングターゲットは、その組成によって化学物質によるエッチング速度を調整することができる。
【００１４】
本発明の適用は、前記において言及した酸化物半導体が適用されたＴＦＴの特定部位に限定されず、ゲート、ソース、ドレイン電極を含む、ＴＦＴの構成上において、電極に密着する部位への多様な用途での活用が可能な製品を具現する。
【００１５】
本発明による酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、好ましくは、酸化亜鉛に、酸化インジウムを、該ターゲットの全重量に対して１〜５０ｗｔ％で含み、１２００℃〜１５００℃で焼結される。さらに好ましくは、２０〜４０ｗｔ％で含む。酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、Ｇａ、Ａｌ等といった第３族元素およびＺｒ、Ｓｉ、Ｓｎ等といった第４族元素のうち少なくとも一つがさらにドーピングされてよい。また、本発明による酸化インジウムがドーピングされた酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの比抵抗は、好ましくは１００Ω・ｃｍ以下であり、ＤＣスパッタリングを通じて、安定的なスパッタリングを通じた蒸着が可能である。本発明によるスパッタリングターゲットは、ＤＣスパッタリングの際に、パワー密度が０．１〜８Ｗ／ｃｍ２の範囲内において使用が可能である。また、酸化インジウムが酸化亜鉛に均一に分散されて、１μｍ以上の酸化インジウム凝集体がなく、焼結体の局部的な抵抗均一性が１０％以内となることができる。また、本発明による焼結体を利用してのスパッタリング蒸着の際、薄膜の組成の均一性が±１０％以内であるので、ＴＦＴ素子製作時にも均一な特性を具現することができる。本発明によるスパッタリングターゲットの密度は、好ましくは、５．６ｇ／ｃｍ３以上の高密度特性を有することにより、高いパワー密度が適用されたＤＣスパッタリングの際にも異常放電等の問題が発生しない。また、スパッタリングターゲットに典型的に表われる黒化現象が少なく、スパッタリング蒸着工程上における粒子による欠陥が少ない。
【００１６】
本発明による遮断膜は、好ましくは、酸化亜鉛に酸化インジウムが、該遮断膜重量に対して１〜５０ｗｔ％ドーピングされる。さらに好ましくは、酸化インジウムの含有量は２０〜４０ｗｔ％である。酸化亜鉛系遮断膜は、Ｇａ、Ａｌ等といった第３族元素およびＺｒ、Ｓｉ、Ｓｎ等といった第４族元素のうち少なくとも一つがさらにドーピングされてよい。本発明によるターゲットにより蒸着された薄膜は、好ましくは１００〜１×１０−４Ω・ｃｍの比抵抗を有して、上部に蒸着されることになる金属電極層と下部薄膜との間でおーミックコンタクトを可能にして、ＴＦＴ素子内に電気的短絡が形成されないようにする。また、金属電極と下部および上部薄膜との間において、金属電極が他の薄膜に拡散することを防止する遮断膜（Ｂａｒｒｉｅｒ）の役割を遂行することができる。また、本発明によるターゲットによりスパッタリング蒸着した薄膜は、エッチング液によって薄膜が直線的にエッチングされずに内部へ侵食されるアンダーカットが発生しない。酸化亜鉛系遮断膜は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定による半値全幅（ＦＷＨＭ）分析で、好ましくは１０〜５０００Åの結晶サイズを有する。
【００１７】
改善されたエッチング性を有するＴＦＴピクセル透明電極用非晶質薄膜を具現することのできる、酸化亜鉛がドーピングされた酸化インジウムターゲットに対する多くの研究が行われている。しかしながら、これらの組成は、焼結体の基本構造が酸化亜鉛のＷｕｒｚｉｔｅ構造ではなく、酸化インジウムのＢｉｘｂｉｔｅ構造を有する。また、薄膜においては、酸化亜鉛がドーピングされた酸化インジウム系非晶質薄膜が構成される。こうした薄膜は、ＴＦＴピクセル電極をエッチングによりパターニングする際、既存のＩＴＯ薄膜に比べてエッチング速度が速いという長所を有している。
【００１８】
これに対して、本発明のターゲットは、酸化インジウムが酸化亜鉛に、１〜５０ｗｔ％でドーピングされなければならない。本発明のターゲットにより蒸着された遮断膜は、酸化亜鉛が結晶構造のうち結晶方向００２の方向に成長することを特徴とする。また、本発明の遮断膜が具現された場合、前記において言及した、ＴＦＴ構造において電極の拡散を防止すると同時に、要求するエッチング特性まで満たすことができる。
【００１９】
前記において言及した組成のように、酸化インジウムが多量にドーピングされた酸化亜鉛ターゲットの比抵抗が１００Ω・ｃｍ以下の値を有すると同時に、酸化インジウムが酸化亜鉛に１μｍ以上の凝集体がなく均一に分散されており、焼結密度５．６ｇ／ｃｍ３以上の値を有するためには、その製造条件が制御されて最適化されることが好ましい。
【００２０】
本発明によるターゲットの組成で遮断膜を蒸着した際、遮断膜の比抵抗は、３０〜５０ｎｍの膜厚基準で１００〜１×１０−４Ω・ｃｍとなることが好ましい。前記において言及した遮断膜の特性を具現するために、スパッタリングの際、アルゴンガスと酸素ガスを適切な比率で混合して使用してよい。この範囲を外れた場合、金属電極と酸化物半導体層との電気的接触性が急激に悪化して、ＴＦＴ素子の特性に問題を誘発する可能性がある。
【００２１】
また、遮断膜は、エッチング特性改善のために、２００〜４００℃の範囲で１０〜１２０分間熱処理してよい。
【００２２】
前記特性を示すことのできるターゲットは、ＤＣスパッタリングが可能であるとともに、印加パワー密度基準で０．１〜８Ｗ／ｃｍ２の条件下で安定的な放電が可能であることが好ましい。こうした特性は、前記において言及したターゲットの抵抗と非常に深い関係がある。
【００２３】
本発明により成膜された遮断膜は、エッチング時にエッチング直線性に優れており、アンダーカットが発生しないことが好ましい。本発明の範囲を外れた組成や他の物質が添加された酸化亜鉛ターゲットは、好ましい遮断膜の比抵抗あるいはエッチング特性を具現することができない。
【００２４】
前記で説明した特性をすべて具現するためには、ターゲットを製造するにあたり、その製造条件が次のように高度に制御されることが好ましい。
【００２５】
第一に、酸化インジウムのドーピング量は、エッチング特性を制御するために、１〜５０ｗｔ％で添加する。ＴＦＴ工程において使用されるエッチング液の種類および用途に応じて酸化インジウムのドーピング量は変わり得るが、前記組成から外れることになると、エッチング特性の制御が困難になったり、または酸化亜鉛の固有構造を含む結晶質薄膜の具現が困難になったりする傾向がある。
【００２６】
第二に、ターゲットを製造するための工程におけるスラリーの製造ステップにおいて、粒子の分散粒径を制御することである。
【００２７】
本発明のターゲットの製造方法は、段階的な混合スラリー製造ステップを含む。
まず、酸化亜鉛を、蒸留水と分散剤の混合液と混ぜて、分散平均粒径が０．１〜０．８μｍとなるように湿式ミリングを実施する。さらに好ましくは、０．２〜０．６μｍの範囲となるように調節する。このとき、添加される分散剤は酸化亜鉛に対して０．１〜２ｗｔ％であってよく、これは分散させようとする粒径に依存する。また、分散剤は、懸濁液状であって、酸化インジウムおよび酸化亜鉛の表面に容易に吸着することのできる構造を有していることが好ましく、このために、クエン酸といった有機酸やポリカルボン酸等が使用されてよい。分散剤は、粒子の高分散特性を具現するために、懸濁液のｐＨを変化させないようにすることが好ましく、このために、ポリカルボン酸塩といった形態からなる分散剤を使用してよい。
【００２８】
酸化亜鉛の分散が完了すると、酸化インジウムに対して０．３〜２．５ｗｔ％の分散剤を、酸化亜鉛が分散された懸濁液に添加し、酸化インジウムを入れる。その後、湿式ミリングを通じて酸化インジウムおよび酸化亜鉛が混合されたスラリーの粒径が０．１〜０．５μｍの範囲となるように調節する。
【００２９】
前記のように湿式ミリングを段階的に分けて実施する理由は、次のとおりである。乾式原料粉末状態の平均粒径がいずれも異なり、パウダー自体の硬度や凝集度が異なるため、一度に混合して湿式ミリングを行う場合、各原料粉末に対して所望のサイズの粒径どおりに調節することが難しい。このようになると、焼結体の製造時に、酸化インジウムが酸化亜鉛マトリックスに均一に分散されず、局部的な凝塊現象が発生してターゲットの電気的特性および機械的物性を低下させるようになる。したがって、こうした問題点を解決するために、順次的に制御しようとする粒径に粒子を均一に分散させるのである。また、分散粒径を調節することは、焼結温度とも密接な関連があり、最適条件に到達しなかった場合、高温焼結による酸化亜鉛の非正常的な揮発を誘発し得る。
【００３０】
湿式ミリングが完了すると、混合スラリーにバインダーを添加する。このときに使用されるバインダーは、スラリーを粉末に乾燥させた後に成形する過程において、成形体の成形強度を維持するために添加されるものであって、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等が使用されてよく、その添加量は、スラリー内のパウダーに対して０．０１〜５ｗｔ％、好ましくは０．５〜３ｗｔ％使用されてよい。こうした添加量の組成を最適化することもやはり、薄膜の電気的特性に及ぼす影響は微々たるも、焼結体の焼結密度に及ぼす影響は極めて大きいと言える。バインダー添加剤の組成を最適化していない場合、顆粒粉末を成形する過程において成形密度が低下することになり、このことは、すなわち、焼結密度の低下につながることになる。焼結密度の低下は、焼結体内部に気孔が形成されることを意味するものであって局部的な高抵抗を招くことになり、これもまた、ＤＣスパッタリングが可能なターゲットを作るのに障害要素として作用することになる。
【００３１】
このように製造された混合スラリーを、噴霧乾燥法で乾燥させて顆粒粉末を作り、コールドプレス（液圧プレス）と冷間等方圧成形を通じて成形体を製造した後、これを１４００〜１６００℃で焼結させて酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造してよい。焼結温度は、焼結体を製造する過程において最も重要な工程と言うことができる。本発明において提示した焼結温度は、酸化ガリウムがドーピングされた酸化亜鉛ターゲットを製造するにあたり、ターゲットの抵抗がＤＣスパッタリングの可能な１×１０−３〜５０Ωの間で制御されるようにする温度である。焼結させる具体的なステップは、高密度化および低抵抗を有するようにする過程を含んでいる。
【００３２】
前記過程を通じて製造されたスパッタリングターゲットの比抵抗は、１００Ω・ｃｍ以下であって、ＤＣスパッタリング法により安定してガラス基板上に成膜することができる。成膜時における、ターゲットに印加することのできるＤＣパワーの面積密度は、０．１〜８Ｗ／ｃｍ２の範囲内で自由に制御が可能である。もちろん、これを外れた範囲においてもグロー放電を引き起こすことは可能であるが、異常放電等の問題が発生する確率が高く、ターゲットに亀裂を招く可能性が非常に高くて産業的には利用が不可能であると言える。  
【００３３】
本ターゲットを利用して、ＤＣスパッタリングを通じて蒸着を行った際に得ることのできる薄膜の比抵抗は、組成に応じて、３０ｎｍ厚基準で１００〜１×１０−４Ω・ｃｍとなってよい。蒸着時、チャンバの基本真空度は、１×１０−７〜１×１０−５ｔｏｒｒの範囲内で調節されることが好ましい。初期真空度は、低ければ低いほど高品質の薄膜を得ることができるが、産業設備において超高真空を維持することは費用を増加させるため、前記において言及した水準において真空度を維持すれば、本発明において提示したターゲットにより良質の薄膜を得ることができる。蒸着時、薄膜の結晶化度および抵抗を制御するために、酸素といった反応性ガスをアルゴンガスとともに注入してよい。蒸着後、薄膜は、２００〜４００℃の範囲内で熱処理が行われてよい。
【００３４】
本発明によるターゲットにより前記のように蒸着した薄膜あるいは熱処理された薄膜は、ＴＦＴ工程上において、金属電極エッチングに使用される薬液に対して、金属電極および下部／上部膜との間でエッチングによるアンダーカットが発生しない。エッチング速度が小さすぎると量産性が低下し、エッチング速度が大きすぎると工程制御が難しいため、本発明のような組成により、蒸着後、エッチングの際、適切なエッチング速度での制御が可能であり、エッチング液による不均一なアンダーカットが発生しない。
【００３５】
また、本薄膜の下部または上部に酸化物半導体層といったチャンネル層や他の酸化物層が存在する場合、金属電極の蒸着や蒸着後の熱処理時に、金属電極が他の層に拡散しないように、遮断膜の役割をすることができる。また、上部および下部層とオーミックコンタクトがなされるため、電気的な短絡を発生させない。これは、ＴＦＴの製作後、素子特性の分析を通じて確認が可能であり、多様な分析設備を活用して、金属電極が上部あるいは下部薄膜に拡散されないことを確認することができる。
【００３６】
［実施例］
酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造するために、酸化亜鉛の重量に対して１．０ｗｔ％の分散剤が添加された蒸留水に、約０．５μｍの平均粒径を有する酸化亜鉛をスパッタリングターゲットの全重量に対してそれぞれ６５、７０、７５ｗｔ％となるように添加した後、分散された平均粒径が０．２μｍとなるように湿式ミリング法により粉砕／分散させた。その後、酸化インジウムに対して０．５ｗｔ％の分散剤と１μｍの平均粒径を有する酸化インジウムを添加して、最終分散粒径が０．５μｍとなるように湿式ミリングした。このとき、分散剤は、ポリアクリル酸アミン塩を使用した。
【００３７】
最終的な酸化亜鉛系混合スラリーが得られた後、バインダーとしてＰＶＡ１．０ｗｔ％、ＰＥＧ０．５ｗｔ％を添加して、さらに１回ミリングして均一なスラリーに製造した。
【００３８】
酸化亜鉛系スラリーを顆粒粉末にするために、噴霧乾燥法を使用した。噴霧乾燥法により顆粒粉末を製造し、酸化亜鉛系焼結体を得るために軸方向プレスを実施した後、冷間静水圧成形を実施した。
【００３９】
製造された成形体は、空気／酸素の組合せ雰囲気下、１４５０℃で、２０時間焼結を実施した。焼結が完了した焼結体の比抵抗は、それぞれ４．７、７．３、８．０×１０−３Ω・ｃｍであり、密度は、５．７２、５．８１、５．９１ｇ／ｃｍ３であった。
【００４０】
製造された焼結体を、ＳＥＭによって焼結体上の気孔を観察し、ＥＰＭＡ分析を通じて酸化亜鉛内に分布された酸化インジウム凝集体を観察して、その結果を図１と図２に示した。図１から、焼結体内部に気孔がほとんど存在せず、高密度に焼結がなされていることを確認することができ、図２に見られるように、酸化亜鉛マトリックス内に分布されている酸化インジウムのサイズが、すべて１μｍ以下で均一に分散されていることを確認することができた。
【００４１】
前記工程により製造された焼結体を、銅のバッキングプレートに接合させてスパッタリングを実施した。スパッタリング条件は、チャンバのベース圧力が１×１０−６ｔｏｒｒ、動作圧力が０．５Ｐａの条件であり、１００℃、純粋Ａｒ雰囲気でプラズマ放電を起こして蒸着を実施した。このとき、ターゲットのサイズは５６５ｍｍ×６９０ｍｍ、印加されたパワーはＤＣ１０ｋＷであった。得られた薄膜の厚さは３０ｎｍであり、ここで基板としては、酸化物半導体であるＩＧＺＯ層があらかじめ積層された非アルカリ性ガラス基板を使用した。
【００４２】
ＩＧＺＯ層上に３０ｎｍ厚で蒸着されたＺＩＯ薄膜の上に電極材料であるＣｕを蒸着した。その後、ＣｕがＩＧＺＯ層に拡散するかについて、透過型電顕（ＴＥＭ）と二次イオン質量計（ＳＩＭＳ）による分析を行い、その結果を図３に示した。図３は、ガラス基板上にＩＧＺＯ、ＺＩＯ、及びＣｕを蒸着したＴＥＭ像を示す。図３において、ＳＩＭＳ分析は、ＩＧＺＯ層にＣｕが拡散しなかったことを示している。
【００４３】
また、図４と図５に示されるように、エッチングプロファイルは、ＺＩＯ薄膜が、エッチングの直進性に優れることを示した。
【図６】
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【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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