(57)【要約】  本発明の一形態に係る酸化物半導体薄膜は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎを含む酸化物半導体で構成され、（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．３６以上０．９２以下、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．４６以下、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．４２以下、Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．１０以下である。
2019098369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎを含む酸化物半導体で構成され、
（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．３６以上０．９２以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．４６以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．４２以下、
Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．１０以下である
酸化物半導体薄膜。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜であって、
（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．４８以上０．７２以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．２９以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．２１以下、
Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．１０以下である
酸化物半導体薄膜。
【請求項３】
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜であって、
移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
酸化物半導体薄膜。
【請求項４】
請求項２に記載の酸化物半導体薄膜であって、
移動度が２０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
酸化物半導体薄膜。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の酸化物半導体薄膜であって、
前記酸化物半導体薄膜は、酸性エッチング液に対して耐性を有する
酸化物半導体薄膜。
【請求項６】
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備し、
移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
薄膜トランジスタ。
【請求項７】
請求項２に記載の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備し、
移動度が２０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
薄膜トランジスタ。
【請求項８】
請求項７に記載の薄膜トランジスタであって、
６０℃の温度下で、＋３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続ける試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、０Ｖ以上２Ｖ以下である
薄膜トランジスタ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の薄膜トランジスタであって、
６０℃の温度下で、−３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続ける試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、−２Ｖ以上０Ｖ以下である
薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備する薄膜トランジスタの製造方法であって、
ゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜の上に前記活性層をスパッタリング法で形成し、
前記活性層を下地膜とする金属層を形成し、
前記金属層をウェットエッチング法でパターニングすることでソース電極及びドレイン電極を形成する
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜５に記載の酸化物半導体薄膜を形成するための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、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎを含む酸化物半導体薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体膜（ＩＧＺＯ）を活性層に用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin-Film Transistor）は、従来のアモルファスシリコン膜を活性層に用いたＴＦＴと比較して、高移動度を得ることができることから、近年、種々のディスプレイに幅広く適用されている（例えば特許文献１〜３参照）。【０００３】
例えば特許文献１には、有機ＥＬ素子を駆動するＴＦＴの活性層がＩＧＺＯで構成された有機ＥＬ表示装置が開示されている。特許文献２には、チャネル層（活性層）がａ−ＩＧＺＯで構成され、移動度が５ｃｍ２／Ｖｓ以上の薄膜トランジスタが開示されている。さらに特許文献３には、活性層がＩＧＺＯで構成され、オン／オフ電流比が５桁以上の薄膜トランジスタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３１７５０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１６５７４号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１０／０９２８１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、各種ディスプレイにおける高解像度化や低消費電力化、高フレームレート化に関する要求から、より高い移動度を示す酸化物半導体への要求が高まっている。しかしながら、活性層にＩＧＺＯを用いる薄膜トランジスタにおいては、移動度で１０ｃｍ２／Ｖｓを超える値を得ることが難しく、より高い移動度を示す薄膜トランジスタ用途の材料の開発が求められている。【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ＩＧＺＯに代わる高特性の薄膜トランジスタ及びその製造方法、並びに活性層に用いられる酸化物半導体薄膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る酸化物半導体薄膜は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎを含む酸化物半導体で構成され、
（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．３６以上０．９２以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．４６以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．４２以下、
Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．１０以下である。【０００８】
上記酸化物半導体薄膜において、
（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．４８以上０．７２以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．２９以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．２１以下、
Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．１０以下であってもよい。【０００９】
本発明の一形態に係る薄膜トランジスタは、上記構成の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備する。
これにより、１０ｃｍ２／Ｖｓ以上の移動度を有する薄膜トランジスタを構成することができる。
また、６０℃の温度下で、＋３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続ける試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、０Ｖ以上２Ｖ以下である薄膜トランジスタを得ることができる。
あるいは、６０℃の温度下で、−３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続ける試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、−２Ｖ以上０Ｖ以下である薄膜トランジスタを得ることができる。【００１０】
本発明の一形態に係る薄膜トランジスタの製造方法は、上記構成の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備する薄膜トランジスタの製造方法であって、
ゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜の上に前記活性層をスパッタリング法で形成し、
前記活性層を下地膜とする金属層を形成し、
前記金属層をウェットエッチング法でパターニングすることでソース電極及びドレイン電極を形成する。【００１１】
活性層はＳｎを含有する酸化物半導体薄膜で構成されているため、耐薬品性に優れる。したがって、活性層をエッチング液から保護するエッチングストッパを形成することなく、ソース／ドレイン電極をパターニングすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように、本発明によれば、ＩＧＺＯに代わる高特性の薄膜トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの構成を示す概略断面図である。
【図２】上記薄膜トランジスタの作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの構成を示す概略断面図である。本実施形態では、いわゆるボトムゲート型の電界効果型トランジスタを例に挙げて説明する。
［薄膜トランジスタ］
本実施形態の薄膜トランジスタ１００は、ゲート電極１１と、ゲート絶縁膜１２と、活性層１３と、ソース電極１４Ｓと、ドレイン電極１４Ｄとを有する。
【００１６】
ゲート電極１１は、基材１０の表面に形成された導電膜からなる。基材１０は、典型的には、透明なガラス基板である。ゲート電極１１は、典型的には、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属単層膜あるいは金属多層膜で構成され、例えばスパッタリング法によって形成される。本実施形態では、ゲート電極１１は、モリブデンで構成される。ゲート電極１１の厚さは特に限定されず、例えば、２００ｎｍである。ゲート電極１１は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法等で成膜される。
【００１７】
活性層１３は、薄膜トランジスタ１００のチャネル層として機能する。活性層１２の膜厚は、例えば１０ｎｍ〜２００ｎｍである。活性層１３は、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）及びＳｎ（スズ）を含むＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜で構成される。活性層１３は、例えば、スパッタ法で成膜される。上記酸化物半導体薄膜の具体的な組成については後述する。
【００１８】
ゲート絶縁膜１２は、ゲート電極１１と活性層１３との間に形成される。ゲート絶縁膜１２は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）又はこれらの積層膜で構成される。成膜方法は特に限定されず、ＣＶＤ法でもよいし、スパッタリング法、蒸着法等であってもよい。ゲート絶縁膜１２の膜厚は特に限定されず、例えば、２００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【００１９】
ソース電極１４Ｓ及びドレイン電極１４Ｄは、活性層１３の上に相互に離間して形成される。ソース電極１４Ｓ及びドレイン電極１４Ｄは、例えば、アルミニウム、モリブデン、銅、チタンなどの金属単層膜あるいはこれら金属の多層膜で構成することができる。後述するように、ソース電極１４Ｓ及びドレイン電極１４Ｄは、金属膜をパターニングすることで同時に形成することができる。当該金属膜の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍである。ソース電極１４Ｓ及びドレイン電極１４Ｄは、例えば、スパッタ法、真空蒸着法等で成膜される。
【００２０】
ソース電極１４Ｓ及びドレイン電極１４Ｄは、保護膜１５によって被覆される。保護膜１５は、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはこれらの積層膜などの電気絶縁性材料で構成される。保護膜１５は、活性層１３を含む素子部を外気から遮蔽するためのものである。保護膜１５の膜厚は特に限定されず、例えば、１００ｎｍ〜３００ｎｍである。保護膜１５は、例えば、ＣＶＤ法で成膜される。
【００２１】
保護膜１５の形成後、アニール処理が実施される。これにより、活性層１３が活性化される。アニール条件は特に限定されず、本実施形態では、大気中において約３００℃、１時間実施される。
【００２２】
保護膜１５には適宜の位置にソース／ドレイン電極１４Ｓ、１４Ｄを配線層（図示略）と接続するための層間接続孔が設けられている。上記配線層は、薄膜トランジスタ１００を図示しない周辺回路へ接続するためのもので、ＩＴＯ等の透明導電膜で構成されている。
【００２３】
［酸化物半導体薄膜］
続いて、活性層１３を構成する酸化物半導体薄膜について説明する。
【００２４】
活性層１３は、上述のように、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎを含む酸化物半導体薄膜で構成される。
（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比（Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎの総和に対するＩｎ及びＳｎの和の原子比）は、０．３６以上０．９２以下である。
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比（Ｉｎ及びＳｎの和に対するＳｎの原子比）は、０．０２以上０．４６以下である。
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比（Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎの総和に対するＳｎの原子比）は、０．０１以上０．４２以下である。
Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比（Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎの総和に対するＴｉの原子比）は、０．０１以上０．１０以下である。
なお、組成の上限値及び下限値は、少数第３位を四捨五入した値である（以下同様）。
【００２５】
活性層１３を上記組成範囲のＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜で構成することにより、１０ｃｍ２／Ｖｓ以上の移動度を有するトランジスタ特性を得ることができる。
【００２６】
さらに本実施形態においては、活性層１３がＳｎを含む酸化物半導体薄膜で構成されているため、耐薬品性に優れた活性層１３を構成することができる。このため、ソース電極１４Ｓ及びドレイン電極１４Ｄのパターニング工程に際して、活性層をエッチング液から保護するエッチングストッパ層を設ける必要がなくなる。これにより、活性層１３を下地膜とする金属層を形成した後、当該金属層をウェットエッチング法でパターニングすることでソース電極１４Ｓ及びドレイン電極１４Ｄを容易に形成することが可能となる。
【００２７】
エッチング液としては、典型的には、ＰＡＮ（Phosphoric Acetic Nitric acid）液１（リン酸≒７５％、硝酸≒１０％、酢酸≒１４％、水≒１％の混合液）およびＰＡＮ液２（リン酸≒７３％、硝酸≒３％、酢酸≒７％、水≒１７％の混合液）等が挙げられる。
【００２８】
活性層１３を構成する酸化物半導体薄膜において、（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．４８以上０．７２以下、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．２９以下、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．２１以下、そして、Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．１０以下であることがより好ましい。
これにより、２０ｃｍ２／Ｖｓ以上の移動度を有するトランジスタ特性を得ることができる。
【００２９】
上記組成範囲の酸化物半導体薄膜によれば、閾値電圧の変動を所定電圧以下に抑えることができるので、長期にわたり信頼性の高いスイッチング動作を確保することが可能となる。例えば、薄膜トランジスタのゲート電極−ソース電極間（あるいはゲート電極−ソース電極間及びドレイン電極−ソース電極間）に一定電圧をかけ続け、そのときの閾値電圧の変動を評価するＢＴＳ試験において、ＰＢＴＳ（Positive Bias Temperature Stress）及びＮＢＴＳ（Negative Bias Temperature Stress）のいずれについても良好な結果が得られることが本発明者らにより確認された。
【００３０】
具体的に、６０℃の温度下で、＋３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続けるＰＢＴＳ試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、０Ｖ以上２Ｖ以下であった。
また、６０℃の温度下で、−３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続ける試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、−２Ｖ以上０Ｖ以下であった。
【００３１】
活性層１３は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎのそれぞれの酸化物の焼結体で構成されたスパッタリングターゲットを用いて成膜された後、所定温度で熱処理（アニール）されることで形成される。上記ターゲットを所定条件下でスパッタリングすることにより、ターゲットの組成と同一又はほぼ同一の組成を有する酸化物半導体薄膜が形成される。この半導体膜を所定温度でアニール処理することで、例えば、移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓ以上のトランジスタ特性を発現させる活性層が形成される。
【００３２】
上記スパッタリングターゲットは、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ及びＳｎＯ２等のＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ及びＳｎそれぞれの酸化物を原料粉末に用い、これらを上記組成比で混合した焼結体で構成することができる。
【００３３】
［特性評価］
図２に示すように、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−ＳｎＯ膜を活性層として用いた薄膜トランジスタの伝達特性を評価すると、Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜及びＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物薄膜のそれと比較して、移動度及びオン／オフ電流比がいずれも高いことが確認される。
ここでは、ゲート電圧（Ｖｇ）が−１５Ｖのときのドレイン電流（Ｉｄ）をオフ電流、ゲート電圧（Ｖｇ）が＋２０Ｖのときのドレイン電流（Ｉｄ）をオン電流とし、得られたオン電流のオフ電流に対する比をオン／オフ電流比とした。
【００３４】
さらに、ドレイン電流（Ｉｄ）が１Ｅ−０９（１．０×１０−９）Ａになるゲート電圧（Ｖｇ）を閾値電圧（Ｖth）とすると、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物薄膜においては、電圧印加時間が長いほど閾値電圧が＋側にシフト（最大で約６Ｖ）するのに対して、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物薄膜においては、そのシフト量は２Ｖ以下であることが確認された。
【００３５】
［実験例］
本発明者らは、Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物薄膜、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物薄膜、及び、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜をスパッタ法でそれぞれ形成し、これらの膜を活性層として図１に示した構造の薄膜トランジスタを作製して、各トランジスタの伝達特性（移動度、閾値電圧、ＰＢＴＳ、ＮＢＴＳ）を評価した。さらに、上記酸化物半導体薄膜の膜特性（キャリア密度、ウェットエッチングレート）をそれぞれ評価した。
【００３６】
閾値電圧（Ｖth）は、ドレイン電流（Ｉｄ）が１．０×１０−９Ａになるゲート電圧（Ｖｇ）とした。
ＰＢＴＳ（ΔＶth）は、６０℃の温度下で、＋３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加した後の閾値電圧の変化量とした。
ＮＢＴＳ（ΔＶth）は、６０℃の温度下で、−３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加した後の閾値電圧の変化量とした。
【００３７】
キャリア密度は、成膜直後の酸化物半導体薄膜を３５０℃で１時間、大気中でアニールした後、膜中のキャリア濃度をＨａｌｌ効果測定器で測定した。
エッチングレートの測定には、成膜直後の酸化物半導体薄膜を４０℃に管理した薬液（りんしょう酢酸系エッチング液）に浸漬するＤｉｐ法を採用した。
【００３８】
成膜条件としては、基板温度は１００℃、スパッタガスはアルゴン及び酸素の混合ガス（酸素含有比率７％）、膜厚は５０ｎｍとした。
【００３９】
（サンプル１）
Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：４８原子％、Ｚｎ：４８原子％、Ｔｉ：４原子％であるＩｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は１２ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．４Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋３．２Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．１Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は５．１Ｅ＋１６（５．１×１０１６）／ｃｍ３、エッチングレートは４．７ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４０】
（サンプル２）
Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５８原子％、Ｚｎ：３８原子％、Ｔｉ：４原子％であるＩｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は１５ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．７Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋１．８Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−１．２Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は２．５Ｅ＋１７（２．５×１０１７）／ｃｍ３、エッチングレートは２．８ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４１】
（サンプル３）
Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：８５原子％、Ｚｎ：７原子％、Ｔｉ：８原子％であるＩｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は５０ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は−５．２Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．５Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−５．０Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は４．１Ｅ＋１９（４．１×１０１９）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００４２】
（サンプル４）
Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：３８原子％、Ｚｎ：５８原子％、Ｔｉ：４原子％であるＩｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は６ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．３Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋３．２Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．９Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は２．５Ｅ＋１６（２．５×１０１６）／ｃｍ３、エッチングレートは１３．０ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４３】
（サンプル５）
Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：１７原子％、Ｚｎ：７５原子％、Ｔｉ：８原子％であるＩｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は５ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は２．８Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋４．５Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．５Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は４．０Ｅ＋１４（４．０×１０１４）／ｃｍ３、エッチングレートは１５．０ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４４】
（サンプル６）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：３５原子％、Ｚｎ：６０原子％、Ｔｉ：４原子％、Ｓｎ：１原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は１０ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は１．８Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋１．８Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．４Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は３．５Ｅ＋１７（３．５×１０１７）／ｃｍ３、エッチングレートは１０．０ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４５】
（サンプル７）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５８原子％、Ｚｎ：３７原子％、Ｔｉ：４原子％、Ｓｎ：１原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は１７ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．７Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．９Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−１．２Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は５．６Ｅ＋１７（５．６×１０１７）／ｃｍ３、エッチングレートは２．６ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４６】
（サンプル８）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：４６原子％、Ｚｎ：４８原子％、Ｔｉ：４原子％、Ｓｎ：２原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２０ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．９Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋１．５Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．６Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は４．２Ｅ＋１７（４．２×１０１７）／ｃｍ３、エッチングレートは３．０ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４７】
（サンプル９）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５６原子％、Ｚｎ：３９原子％、Ｔｉ：３原子％、Ｓｎ：２原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２１ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．８Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋１．２Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−１．０Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は３．５Ｅ＋１７（３．５×１０１７）／ｃｍ３、エッチングレートは２．２ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４８】
（サンプル１０）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５７原子％、Ｚｎ：３５原子％、Ｔｉ：３原子％、Ｓｎ：５原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２３ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．６Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋１．０Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．７Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は５．６Ｅ＋１７（５．６×１０１７）／ｃｍ３、エッチングレートは１．０ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００４９】
（サンプル１１）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５３原子％、Ｚｎ：３０原子％、Ｔｉ：３原子％、Ｓｎ：１４原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２６ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．３Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．７Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．２Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は２．５Ｅ＋１８（２．５×１０１８）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５０】
（サンプル１２）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５２原子％、Ｚｎ：２８原子％、Ｔｉ：３原子％、Ｓｎ：１７原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２７ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．２Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．６Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−１．５Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は４．１Ｅ＋１８（４．１×１０１８）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５１】
（サンプル１３）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５１原子％、Ｚｎ：２５原子％、Ｔｉ：３原子％、Ｓｎ：２１原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２８ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．１Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．６Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−２．０Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は４．０Ｅ＋１８（４．０×１０１８）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５２】
（サンプル１４）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５１原子％、Ｚｎ：１８原子％、Ｔｉ：１０原子％、Ｓｎ：２１原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２０ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は０．７Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋１．１Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．６Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は６．０Ｅ＋１７（６．０×１０１７）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５３】
（サンプル１５）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５２原子％、Ｚｎ：５原子％、Ｔｉ：３原子％、Ｓｎ：４０原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２９ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は−３．６Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．５Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−３．４Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は８．５Ｅ＋１８（８．５×１０１８）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５４】
（サンプル１６）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５０原子％、Ｚｎ：４原子％、Ｔｉ：４原子％、Ｓｎ：４２原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は３２ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は−４．６Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．２Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は、−４．８Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は６．０Ｅ＋１９（６．０×１０１９）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５５】
（サンプル１７）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：６３原子％、Ｚｎ：１９原子％、Ｔｉ：４原子％、Ｓｎ：１４原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２７ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は−０．８Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋０．６Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−２．２Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は５．２Ｅ＋１８（５．２×１０１８）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５６】
（サンプル１８）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５４原子％、Ｚｎ：３２原子％、Ｔｉ：１原子％、Ｓｎ：１３原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は２５ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は−４．１Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋１．１Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−４．２Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は２．８Ｅ＋１９（２．８×１０１９）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５７】
（サンプル１９）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：５３原子％、Ｚｎ：３０原子％、Ｔｉ：１０原子％、Ｓｎ：７原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は１１ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は２．６Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋３．４Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．６Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は７．０Ｅ＋１６（７．０×１０１６）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５８】
（サンプル２０）
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＴｉ、Ｓｎの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：４０原子％、Ｚｎ：３８原子％、Ｔｉ：１２原子％、Ｓｎ：１０原子％であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は８ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は２．８Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋３．１Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は−０．７Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は３．８Ｅ＋１５（３．８×１０１６）／ｃｍ３、エッチングレートは０．１ｎｍ／ｓｅｃ未満（測定限界）であった。
【００５９】
（サンプル２１）
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、ガラス基板上に、Ｉｎ、Ｚｎ及びＧａの合計量に占める各元素の原子比がそれぞれ、Ｉｎ：３３原子％、Ｚｎ：３３原子％、Ｇａ：３３原子％であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜を作製した。
作製した酸化物半導体薄膜で構成された活性層を有する薄膜トランジスタの伝達特性を評価した結果、移動度は８ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧（Ｖth）は３．６Ｖ、ＰＢＴＳ（Ｖth）は＋６．３Ｖ、ＮＢＴＳ（Ｖth）は０．２Ｖであった。
上記酸化物半導体薄膜の膜特性を評価した結果、キャリア密度は５．７Ｅ＋１４（５．７×１０１４）／ｃｍ３、エッチングレートは５．３ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００６０】
サンプル１〜１９について以下のように定義される原子比１〜４を表１に、サンプル１〜１９の評価結果を表２にまとめて示す。
原子比１：（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）、
原子比２：Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）、
原子比３：Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）、
原子比４：Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）
【００６１】
【表１】
2019098369.tif 000003
【００６２】
【表２】
2019098369.tif 000004
【００６３】
トランジスタ特性の観点では、Ｉｎの含有量が多いほど移動度は高くなる傾向にあり、ＩｎやＳｎの含有量が多いほど閾値電圧はマイナス側にシフトする傾向にある。Ｉｎ及びＳｎが少なく、Ｔｉが多いと、閾値電圧は高くなり、これによりＰＢＴＳは劣化するが、ＮＢＴＳが改善する傾向にある。一方、Ｉｎ及びＳｎが多く、Ｔｉが少ないと、閾値電圧は低くなり、これによりＰＢＴＳは改善するが、ＮＢＴＳは劣化する傾向にある。
【００６４】
サンプル２１に係るＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体薄膜と比較すると、サンプル１〜５に係るＩｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜は、閾値電圧が低く、移動度が高いものでは、閾値電圧が低い値となった。
移動度に関しては、サンプル１〜３では１０ｃｍ２／Ｖｓ以上であったのに対して、サンプル４，５では、サンプル２１（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系）の移動度よりも低い結果となった。
【００６５】
一方、サンプル６〜２０に係るＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜によれば、サンプル２１（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系）よりも移動度が高く、閾値電圧が低いためＰＢＴＳ／ＮＢＴＳ特性も良好であった。
なお、Ｔｉ含有量が比較的高いサンプル２０に係るＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜によれば、サンプル６〜１９と比較して、移動度が低く、ＰＢＴＳの劣化が大きかった。
【００６６】
つまり、原子比１が０．３６以上０．９２以下、原子比２が０．０２以上０．４６以下、原子比３が０．０１以上０．４２以下、そして、原子比４が０．０１以上０．１０以下であるＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜によれば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系よりも移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓ以上の高いトランジスタ特性を得ることができる。
【００６７】
さらに、原子比１が０．４８以上０．７２以下、原子比２が０．０３以上０．２９以下、原子比３が０．０２以上０．２１以下、そして、原子比４が０．０３以上０．１０以下であるサンプル８〜１４に係るＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜によれば、２０ｃｍ２／Ｖｓ以上の移動度と、０Ｖ以上２Ｖ以下のＰＢＴＳ特性と、−２Ｖ以上０Ｖ以下のＮＢＴＳ特性といった閾値電圧の変動が少ない信頼性に優れたトランジスタ特性を得ることができる。
これらサンプル８〜１４に係るＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜は、アニール後もアモルファスであることが確認された。酸化物半導体膜がアモルファス構造を有することで、結晶サイズや結晶粒界の制御が不要となる。このため、アモルファス構造の酸化物半導体膜を活性層として備える薄膜トランジスタにおいては、移動度のばらつきが少なく、大面積化が容易になるという利点がある。
活性層がアモルファスか否かは、Ｘ線回折パターンや電子線回折パターン等によって評価することができる。
【００６８】
さらに、サンプル７〜１９に係るＩｎ−Ｓｎ−Ｔｉ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体薄膜によれば、エッチングレートを３ｎｍ／ｓｅｃ以下に抑えることができる。これにより、当該酸化物半導体薄膜で構成された活性層をソース／ドレイン電極形成用のエッチング液から保護するためのエッチングストッパ層を必要とすることなく、薄膜トランジスタを製造することができる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７０】
例えば以上の実施形態では、いわゆるボトムゲート型（逆スタガ型）のトランジスタを例に挙げて説明したが、トップゲート型（スタガ型）の薄膜トランジスタにも本発明は適用可能である。
【００７１】
また、上述した薄膜トランジスタは、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のアクティブマトリクス型表示パネル用のＴＦＴとして用いることができる。これ以外に、上記トランジスタは、各種半導体装置あるいは電子機器のトランジスタ素子として用いることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０…基板
１１…ゲート電極
１２…ゲート絶縁膜
１３…活性層
１４Ｓ…ソース電極
１４Ｄ…ドレイン電極
１５…保護膜
【図１】
2019098369.tif 000005
【図２】
2019098369.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月27日(2019.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＳｎを含む酸化物半導体で構成され、
（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．３６以上０．９２以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．４６以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．４２以下、
Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０１以上０．１０以下であり、
キャリア密度が７．０×１０１６／ｃｍ３以上６．０×１０１９／ｃｍ３以下である
酸化物半導体薄膜。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜であって、
（Ｉｎ＋Ｓｎ）／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．４８以上０．７２以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．２９以下、
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０２以上０．２１以下、
Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ）の原子比が０．０３以上０．１０以下であり、
キャリア密度が３．５×１０１７／ｃｍ３以上４．１×１０１９／ｃｍ３以下である
酸化物半導体薄膜。
【請求項３】
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜であって、
移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
酸化物半導体薄膜。
【請求項４】
請求項２に記載の酸化物半導体薄膜であって、
移動度が２０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
酸化物半導体薄膜。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の酸化物半導体薄膜であって、
前記酸化物半導体薄膜は、酸性エッチング液に対して耐性を有する
酸化物半導体薄膜。
【請求項６】
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備し、
移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
薄膜トランジスタ。
【請求項７】
請求項２に記載の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備し、
移動度が２０ｃｍ２／Ｖｓ以上である
薄膜トランジスタ。
【請求項８】
請求項７に記載の薄膜トランジスタであって、
６０℃の温度下で、＋３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続ける試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、０Ｖ以上２Ｖ以下である
薄膜トランジスタ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の薄膜トランジスタであって、
６０℃の温度下で、−３０Ｖのゲート電圧を６０分間印加し続ける試験の実施前後における閾値電圧の変化量は、−２Ｖ以上０Ｖ以下である
薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の酸化物半導体薄膜からなる活性層を具備する薄膜トランジスタの製造方法であって、
ゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜の上に前記活性層をスパッタリング法で形成し、
前記活性層を下地膜とする金属層を形成し、
前記金属層をウェットエッチング法でパターニングすることでソース電極及びドレイン電極を形成する
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜５に記載の酸化物半導体薄膜を形成するためのスパッタリングターゲット。
【国際調査報告】
2019098369.tif 000007
2019098369.tif 000008
2019098369.tif 000009
2019098369.tif 000010