(57)【要約】【課題】酸化インジウムを主成分とする非晶質又は微結晶から構成され、高いキャリア移動度及び低いキャリア濃度を有する酸化物半導体薄膜の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の酸化物半導体薄膜の製造方法は、インジウム及びガリウムを酸化物として含有する酸化物半導体薄膜の全体を、カバー材で覆ったままアニール処理を施すことにより、酸化物半導体薄膜を製造するものである。酸化物半導体薄膜中のガリウム含有量としては、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１５以上０．５５以下であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウム及びガリウムを酸化物として含有する前駆薄膜の全体を、カバー材で覆ったままアニール処理を施すことにより酸化物半導体薄膜を製造する
酸化物半導体薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記酸化物半導体薄膜中のガリウム含有量は、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１５以上０．５５以下である
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記酸化物半導体薄膜のガリウムの含有量は、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．２０以上０．３５以下である
請求項１に記載の酸化物半導体薄膜の製造方法。        
【請求項４】
前記カバー材は、融点又は軟化点がアニール処理温度を超え、且つ不燃性である材料からなる
請求項１乃至３いずれか１項に記載の酸化物半導体薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記カバー材は、少なくとも前記前駆薄膜と接する面の表面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下である
請求項１乃至４いずれか１項に記載の酸化物半導体薄膜の製造方法。
【請求項６】
スパッタリング法により前記前駆薄膜を製造する工程をさらに含む
請求項１乃至５いずれか１項に記載の酸化物半導体薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物半導体薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ディスプレイに代表される液晶表示装置が広く普及している。液晶ディスプレイとしては、各画素に薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、「ＴＦＴ」という）が設けられたアクティブマトリクス型のものがよく用いられている。アクティブマトリクス型液晶ディスプレイのＴＦＴには、半導体層としてアモルファスシリコンや多結晶シリコン等が用いられる。アモルファスシリコンを用いたＴＦＴは、大型ガラス基板のような大面積基板にも容易に形成することができるが、キャリア移動度（「キャリア電子移動度」ということもある）が低い。一方、多結晶シリコンを用いたＴＦＴはキャリア移動度が高いが、レーザーアニール等の結晶化工程が必要であるため、大型ガラス基板のような大面積基板に形成するには膨大な時間を要する。
【０００３】
そこで、このようなシリコン系の材料に代わって、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）に代表される酸化物半導体を用いてＴＦＴを作製する方法が報告されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１の方法により得られるＴＦＴの移動度は１０ｃｍ２Ｖ−１ｓｅｃ−１程度であり、ディスプレイのさらなる高精細化に対してキャリア移動度が不足することが指摘されている。
【０００４】
これに対し、特許文献２や特許文献３のような、酸化インジウムを主成分とする非晶質の酸化物半導体薄膜が提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２や特許文献３によって得られる酸化インジウムを主成分とする酸化物半導体薄膜は、膜質改善のためにアニール処理を行う必要があるが、その際に酸素が脱離することによって膜組成が変化し、酸素欠損が発生してしまう。それによりキャリア濃度（「キャリア電子濃度」ということもある）が増加するため、ＴＦＴ適用時にオフ電流が上昇する等、特性が低下するといった問題がある。
【０００６】
酸素欠損の発生を防ぐ方法としては、酸化物半導体成膜時の酸素濃度を上げる方法が挙げられる。しかしながら、酸化物半導体成膜時の酸素濃度を上げると、ゲート絶縁膜近傍の電気抵抗が高くなりすぎるため、キャリア移動度が低下する可能性がある。
【０００７】
また、酸素欠損の発生を防ぐ方法として、水蒸気等を含む雰囲気でアニール処理を施す方法、又は過剰酸素を含む膜を積層する方法等も考えられる。ここで、過剰酸素とは、化学両論的組成を超えて含まれる酸素、又は半導体素子の作製工程中に加わる熱の温度以下で放出され得る酸素をいう。これらの方法は、ＩＧＺＯに対しては酸化度を上げる効果が知られているが、特許文献２や特許文献３に示される酸化インジウムを主成分とする酸化物半導体薄膜に対しては酸化度を上げる効果が認められていない。
【０００８】
このように、酸化インジウムを主成分とする非晶質の酸化物半導体薄膜のアニール処理に際し、酸素欠損の発生を防ぎ、低キャリア濃度を維持して良好な特性を有するＴＦＴを製造するためには、なお改良の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１６５５２８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／０８４６３６号公報
【特許文献３】国際公開第２０１６／１３６４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、酸化インジウムを主成分とする非晶質又は微結晶から構成され、高いキャリア移動度及び低いキャリア濃度を有する酸化物半導体薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上述した目的を達成すべく鋭意研究を重ねた。その結果、酸化物半導体薄膜の前駆薄膜を、カバー材で覆ったままアニール処理を施すことにより、酸化インジウムを主成分とする非晶質又は微結晶から構成され、高いキャリア移動度及び低いキャリア濃度を有する酸化物半導体薄膜を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明では以下のようなものを提供する。
【００１２】
（１）本発明の第１の発明は、インジウム及びガリウムを酸化物として含有する前駆薄膜の全体を、カバー材で覆ったままアニール処理を施すことにより酸化物半導体薄膜を製造する、酸化物半導体薄膜の製造方法である。
【００１３】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記酸化物半導体薄膜中のガリウム含有量は、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１５以上０．５５以下である、酸化物半導体膜の製造方法である。
【００１４】
（３）本発明の第３の発明は、第１の発明において、前記酸化物半導体薄膜のガリウムの含有量は、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．２０以上０．３５以下である、酸化物半導体膜の製造方法である。
【００１５】
（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記カバー材は、融点又は軟化点がアニール処理温度を超え、且つ不燃性である材料からなる、酸化物半導体膜の製造方法である。
【００１６】
（５）本発明の第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記カバー材は、少なくとも前記前駆薄膜と接する面の表面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下である、酸化物半導体膜の製造方法である。
【００１７】
（６）本発明の第６の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明において、スパッタリング法により前記前駆薄膜を製造する工程をさらに含む、酸化物半導体膜の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、酸化インジウムを主成分とする非晶質又は微結晶から構成され、高いキャリア移動度及び低いキャリア濃度を有する酸化物半導体薄膜の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１のＸ線回折測定結果である。
【図２】実施例１の電子線回折図である。
【図３】実施例２のＸ線回折測定結果である。
【図４】実施例２の電子線回折図である。
【図５】実施例３のＸ線回折測定結果である。
【図６】実施例３の電子線回折図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００２１】
≪１．酸化物半導体薄膜≫
＜１−１．金属組成＞
本実施の形態に係る酸化物半導体薄膜は、インジウム及びガリウムを酸化物として含有する非晶質又は微結晶の酸化物半導体薄膜である。ここで、「非晶質」とは、一般的に構成原子の配列に結晶構造のような長距離規則性を持たない固体状態のことをいう。また、「微結晶」とは、一般的に結晶粒径が小さい（１ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度）結晶成分と、非晶質成分との混合相を形成している状態をいう。さらに、「結晶質」とは、一般的に結晶構造からなり、Ｘ線回折測定結果において、結晶構造に基づく面指数に対応した明瞭な回折ピークが見られる状態をいう。
【００２２】
なお、非結晶の酸化物半導体薄膜は、例えば、Ｘ線回折測定におけるＸ線回折測定結果において、結晶構造に基づく面指数に対応した明瞭な回折ピークが見られず、且つ断面組織のＴＥＭ−ＥＤＸ測定の電子線回折図において、ハロー又はスポットが若干残存するハローが形成されており、スポットとリングの組み合わせからなる回折パターンが形成されていないことから同定することができる。微結晶の酸化物半導体薄膜は、例えば、Ｘ線回折測定におけるＸ線回折測定結果において、明瞭な回折ピークが見られず、且つ断面組織のＴＥＭ−ＥＤＸ測定の電子線回折図において、スポットとリングの組み合わせからなる回折パターンが形成されていることから同定することができる。結晶質の酸化物半導体薄膜は、例えば、Ｘ線回折測定におけるＸ線回折測定結果において、結晶構造に基づく面指数に対応した明瞭な回折ピークが見られ、且つ断面組織のＴＥＭ−ＥＤＸ測定の電子線回折図において、その結晶構造に基づく面指数に対応した回折スポットが形成されていることから同定することができる。
【００２３】
酸化物半導体薄膜のガリウムの含有量としては、特に限定されないが、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１５以上０．５５以下であることが好ましく、０．２０超０．３５以下であることがより好ましい。ガリウムは酸素との結合力が強く、酸化物半導体薄膜の酸素欠損量を低減させる効果がある。ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１５以上であることにより、この効果が十分に得られる。一方で、ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．５５以下であることにより、１０ｃｍ２Ｖ−１ｓｅｃ−１以上の酸化物半導体薄膜として十分高いキャリア移動度を得ることができる。
【００２４】
酸化物半導体薄膜は、インジウム及びガリウムを除く元素のうち、特定の正三価の元素を含有することができる。このような正三価の元素としては、ホウ素、アルミニウム、スカンジウム、イットリウムが挙げられる。酸化物半導体薄膜にこれらの元素が含まれると、キャリア濃度の低減に寄与するが、キャリア移動度の向上にはほとんど寄与しない。一方で、酸化物半導体薄膜は、ホウ素、アルミニウム、スカンジウム及びイットリウム以外の正三価の元素を含まないことが好ましい。すなわち、ランタン、プラセオジウム、ジスプロニウム、ホルミウム、エルビウム、イッテリビウム及びルテチウムを含まないことが好ましい。このような正三価の元素は、キャリア濃度の低減に寄与せず、キャリア移動度が低下するおそれがある。
【００２５】
酸化物半導体薄膜は、正四価以上の元素のうちスズを含有することができる。スズは酸化物半導体薄膜のキャリア移動度の向上に寄与する。スズ以外の正四価以上の元素を、正三価の元素と同様に実質的に含まないことが好ましい。スズ以外の正四価以上の元素としては、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、ケイ素、ゲルマニウム、鉛、アンチモン、ビスマス、及びセリウムがある。本発明の製造方法によって得られる酸化物半導体薄膜に、これらの元素が含まれると散乱因子として作用するため、酸化物半導体薄膜のキャリア移動度が低下するおそれがある。
【００２６】
酸化物半導体薄膜は、正二価以下の元素を実質的に含まないことが好ましい。正二価以下の元素としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、酸化カルシウム、ストロンチウム、バリウム及び亜鉛が挙げられる。酸化物半導体薄膜にこれらの元素が含まれると、キャリア濃度の低減に多少寄与するが、散乱因子として作用するため、その寄与の効果以上にキャリア移動度が低下するおそれがある。
【００２７】
＜１−２．不可避不純物＞
不可避不純物の含有量としては、特に限定されず、例えばその総量が５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、３００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１００ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。なお、「不可避不純物」とは、意図的に添加していないにも関わらず、各原料の製造工程等で不可避的に混入する不純物のことをいう。このような不可避的不純物量が多い場合には、キャリア濃度が高くなったり、キャリア移動度が低下したりする等の問題が生じるおそれがある。
【００２８】
＜１−３．膜厚＞
酸化物半導体薄膜の膜厚としては、特に限定されず、例えば１０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましく、５０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。一方、膜厚の上限値も特に限定されず、用途等に応じて適宜設計することができる。例えば、フレキシビリティを必要とするデバイスの薄膜トランジスタのチャネル層として適用する場合等は、膜厚は、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。１０００ｎｍ以下であることにより、デバイスを曲げた場合であっても薄膜トランジスタのチャネル層として必要な特性を維持することができる。総じて、製造工程におけるスループットや性能ばらつきの少なさ等を考慮すれば、膜厚は、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
≪２．酸化物半導体薄膜の製造方法≫
本実施の形態に係る酸化物半導体薄膜の製造方法は、インジウム及びガリウムを酸化物として含有する前駆薄膜の全体を、カバー材で覆ったままアニール処理を施すことにより酸化物半導体薄膜を製造することを特徴とするものである。
【００３０】
＜２−１．前駆薄膜の成膜工程＞
成膜工程は、インジウム及びガリウムを酸化物として含有する前駆薄膜を成膜する工程である。
【００３１】
［２−１−１．前駆薄膜の成膜法］
具体的に、前駆薄膜を成膜する方法としては、特に限定されず、例えばスパッタリング法を用いることができる。スパッタリング法としては、直流スパッタリング法、周波数１ＭＨｚ以下の交流スパッタリング及びパルススパッタリング等を用いることが好ましく、工業的な観点からは、直流スパッタリング法を用いることがより好ましい。なお、ＲＦスパッタリングを用いることも可能であるが、無指向性であるため、大型ガラス基板への均一成膜の条件の確立には困難が伴うことから敢えて選択する必要はない。
［２−１−２．ガス雰囲気］
スパッタリング法により前駆薄膜を成膜する場合、雰囲気ガスを構成するガスとしては、特に限定されず、例えば希ガス及び酸素の混合ガスを用いることが好ましい。このうち希ガスとしては、例えばアルゴンを用いることが好ましい。キャリア移動度を向上させることができるため、希ガス及び酸素に加え、水蒸気の混合ガスを用いることがより好ましい。
【００３２】
酸素分圧としては、特に限定されず、例えば９．０×１０−３Ｐａ以上３．０×１０−１Ｐａ以下であることが好ましく、１．０×１０−２Ｐａ以上２．０×１０−１Ｐａ以下であることがより好ましく、２．５×１０−２Ｐａ以上９．０×１０−２Ｐａ以下であることがさらに好ましい。酸素分圧が９．０×１０−３Ｐａ以上であることにより、酸化物半導体薄膜のキャリア濃度を十分に向上させることができ、また、酸化物半導体薄膜の面内におけるキャリア濃度のばらつきが生じることを防止することもできる。一方で、系内の酸素分圧が３．０×１０−１Ｐａ以下であることにより、相対的に雰囲気ガスにおける希ガス（特にアルゴン）の比率を高くし、成膜速度の低下を防止することにより、工業的に実用性が高い成膜方法を提供することができる。
【００３３】
水分圧としては、特に限定されず、例えば５．０×１０−１Ｐａ以下であることが好ましい。水分圧が５．０×１０−１Ｐａ以下であることにより、酸化物半導体薄膜のキャリア濃度の増大及びキャリア移動度の低下を防止することができる。水分圧の増加にともない、酸化物半導体薄膜のキャリア濃度の増大及びキャリア移動度の低下のおそれがある。これは、水分圧の増加にともない、前駆薄膜中の水素量や水酸基量が増加し、この水素又は水酸基が、ドナー又は散乱因子として振る舞うためと考えられる。
【００３４】
雰囲気ガスの全圧としては、特に限定されず、例えば０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下であることが好ましく、０．２Ｐａ以上０．８Ｐａ以下であることがより好ましく、０．３Ｐａ以上０．７Ｐａ以下であることがさらに好ましい。
【００３５】
［２−１−３．成膜温度］
スパッタリング法により前駆薄膜を成膜する場合、基板温度としては、特に限定されず、例えば室温（２５℃）以上３００℃以下であることが好ましく、１００℃以上３００℃以下であることがより好ましい。基板温度が１００℃以上であることにより、系内の酸素分圧を例えば２．４×１０−２Ｐａ以上にした場合であっても、膜中に過剰な酸素が取り込まれることを防止できる。過剰な酸素は、酸化物半導体薄膜のキャリア濃度低減の阻害、又は酸化物半導体薄膜の面内のキャリア濃度のばらつき等の原因となるおそれがある。
【００３６】
［２−１−４．Ｔ−Ｓ間距離］
スパッタリング法により前駆薄膜を成膜する場合、ターゲットと基板間の距離（Ｔ−Ｓ間距離）としては、特に限定されず、例えば１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましく、３０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。一方で、Ｔ−Ｓ間距離としては、例えば１５０ｍｍ以下であることが好ましく、１１０ｍｍ以下であることがより好ましく、８０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。Ｔ−Ｓ間距離が１０ｎｍ以上であることにより、ターゲットと基板が近接しすぎずに、プラズマによる前駆薄膜のダメージを抑制することができる。一方で、Ｔ−Ｓ間距離が１５０ｍｍ以下であることにより、成膜速度をより高め、工業的に実用性が高い成膜方法を提供することができる。
【００３７】
＜２−２．アニール処理工程＞
アニール工程処理は、インジウム及びガリウムを酸化物として含有する前駆薄膜をカバー材で覆ったままアニール処理を施す。
【００３８】
アニール処理を施すタイミングとしては、前駆薄膜の成膜後であれば特に限定されない。
【００３９】
［２−２−１．カバー材］
カバー材はアニール工程において、前駆薄膜を覆うものである。具体的に、カバー材としては、ガラス、各種セラミック、シリコン等の金属を用いることができる。金属等熱伝導率の高い材料を用いる際は、膜表面にカバー板からの熱が伝わることを留意する必要がある。また、カバー材としては、基板を流用することも可能である。この場合コストを抑えることができる。
【００４０】
カバー材の物性としては、特に限定されず、例えば融点又は軟化点がアニール処理温度を超え、且つ不燃性のものを用いることが好ましい。
【００４１】
カバー材の寸法としては、前駆薄膜全体を覆い得るもの（ＴＦＴ基板の寸法以上）であれば特に限定されない。
【００４２】
カバー材の形状としては、特に限定されず、例えば板状のものを用いることができる。
【００４３】
カバー材の表面粗さとしては、特に限定されない。少なくとも前駆薄膜と接する面の表面粗さ（Ｒａ）としては、小さいほど酸素の脱離抑止に効果的であり、具体的には、５ｎｍ以下（Ｒａ≦５ｎｍ）であることが好ましく、１ｎｍ以下（Ｒａ≦１ｎｍ）であることがより好ましい。
【００４４】
［２−２−２．アニール処理方法］
アニール処理温度としては、酸化物半導体薄膜の結晶化温度未満の温度であれば特に限定されず、例えば１００℃以上５００℃未満であることが好ましく、１００℃以上４５０℃以下であることがより好ましい。有機材料のフィルム基板を用いる場合には、例えば１００℃以上３００℃以下であることが好ましく、１００℃以上２００℃以下であることがより好ましい。また、汎用性のあるＰＥＴフィルムを使用する場合には、１００℃以上１５０℃以下であることが好ましい。アニール処理温度が１００℃以上であることにより、酸化物薄膜の構造が十分に回復・安定化させることができる。一方で、アニール処理温度が５００℃未満であることにより、加熱による基板の損傷を防ぐことができる。また、５００℃以上に加熱すると多くの素材の基板が損傷するおそれがあることから、アニール処理温度が５００℃未満であることにより、実質的に使用可能な基板の選択肢を広げることもできる。
【００４５】
アニール雰囲気としては、特に限定されず、例えば酸化性雰囲気であることが好ましく、酸素含有雰囲気であることがより好ましい。酸素含有雰囲気としては、例えば酸素濃度が３０％以上であることが好ましく、１００％（純酸素）であることがより好ましい。
【００４６】
このようにカバー材を用いたアニール処理は、一般的なＴＦＴ製造工程で用いられるアニール処理に適用することができる。しかしながら、レーザーアニールや赤外線加熱炉によるアニール処理など、光による加熱方法を選択した場合は、カバー材の素材を、アニール処理にて用いる光の波長を透過する素材とする必要がある。
【００４７】
このような製造方法によれば、酸化インジウムを主成分とする非晶質又は微結晶から構成され、高いキャリア移動度及び低いキャリア濃度を有する酸化物半導体薄膜を製造することができる。
【実施例】
【００４８】
以下に、本発明の実施例を用いてさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
［酸化物半導体薄膜］
基板として、５０ｍｍ×５０ｍｍの無アルカリガラス（コーニング社製ＥａｇｌｅＸＧ）を用いた。また、スパッタリング成膜のターゲットとして、ガリウムの含有量が、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．３であり、且つインジウム及びガリウムを酸化物として含有する酸化物焼結体を用いた。
【００５０】
上述したターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタリング装置（アルバック社製）による成膜を行い、前駆薄膜（厚さ５０ｎｍ）を得た。以下に、この前駆薄膜の成膜条件を示す。
（成膜条件）
基板温度：２００℃
到達真空度：３．０×１０−５Ｐａ未満
ターゲット−基板（Ｔ−Ｓ）間距離：６０ｍｍ
スパッタガス全圧：０．６Ｐａ
酸素分圧：０．０６Ｐａ
水分圧：０．０７Ｐａ
投入電力：直流（ＤＣ）３００Ｗ
【００５１】
［アニール処理］
アニール処理には赤外線集光加熱炉を用いた。アニール雰囲気は酸素とした。カバー材にはＲａ≦１ｎｍであるガラス板を使用した。軟化点は６００℃以上、サイズは８０ｍｍ×８０ｍｍのものを使用した。
【００５２】
上述のようにして得られた前駆薄膜上にガラス板を載せ、３５０℃、酸素１００％雰囲気において３０分間アニール処理を行い、酸化物半導体薄膜を得た。
【００５３】
[前駆薄膜の評価]
前駆薄膜の膜質の確認を、Ｘ線回折測定（フィリップス製）、並びに透過電子顕微鏡及び電子線回折測定（ＴＥＭ−ＥＤＸ、日立ハイテクノロジーズ製、日本電子製）により行った。
【００５４】
前駆薄膜の組成は、ＩＣＰ発光分光法によって分析した。また、アニール処理後の酸化物半導体薄膜のキャリア濃度及びキャリア移動度は、ホール効果測定装置（東陽テクニカ製）によって求めた。
【００５５】
図１は、実施例１のＸ線回折測定結果である。また、図２は、実施例１の電子線回折図である。
【００５６】
＜実施例２＞
成膜時に水蒸気を導入しなかったこと以外は、実施例１と同様にして前駆薄膜及び酸化物半導体薄膜を製造した。
【００５７】
図３は、アニール処理前のＸ線回折測定結果である。また、図４は、電子線回折図である。
【００５８】
＜実施例３＞
ターゲットとして、ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．２、スズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．１であり、且つインジウム及びガリウムを酸化物として含有する酸化物焼結体を用いた以外は、実施例１と同様にして前駆薄膜及び酸化物半導体薄膜を製造した。
【００５９】
図５は、アニール処理前のＸ線回折測定結果である。また、図６は、電子線回折図である。
【００６０】
＜比較例１＞
アニール処理する際に、前駆薄膜をガラス板で覆わなかったこと以外は実施例１と同様にして前駆薄膜及び酸化物半導体薄膜を製造した。
【００６１】
＜比較例２＞
アニール処理する際に用いるガラス板の大きさを２０ｍｍ×２０ｍｍであるものを用いて、酸化物半導体薄膜全体を覆わなかったこと以外は実施例１と同様にして前駆薄膜及び酸化物半導体薄膜を製造した。
【００６２】
＜比較例３＞
アニール処理する際に、前駆薄膜をガラス板で覆わなかったこと以外は実施例２と同様にして前駆薄膜及び酸化物半導体薄膜を製造した。
【００６３】
＜比較例４＞
アニール処理する際に、前駆薄膜をガラス板で覆わなかったこと以外は実施例３と同様にして前駆薄膜及び酸化物半導体薄膜を製造した。
【００６４】
表１に、実施例１〜３及び比較例１〜４の酸化物半導体薄膜の組成、アニール処理後のキャリア濃度及びキャリア移動度を示す。
【００６５】
【表１】
2018182232.tif 000003
【００６６】
実施例１〜３の酸化物半導体薄膜全てにおいて、図１、３及び５より、Ｘ線回折測定結果にはＩｎ２Ｏ３のビックスバイト構造の明瞭な回折ピークがみられないことから、結晶質以外の酸化物半導体薄膜が生成していることが分かった。また、図２、４及び６の断面組織のＴＥＭ−ＥＤＸ測定の電子線回折図はスポットとリングの組み合わせからなる回折パターンになっていることから、非晶質ではなく微結晶が生成していることが分かった。
【００６７】
実施例１〜３の酸化物半導体薄膜のキャリア濃度は１×１０１８ｃｍ−３未満、キャリア移動度は２０ｃｍ２Ｖ−１ｓｅｃ−１以上であり、キャリア移動度を保ったままキャリア濃度の低い酸化物半導体薄膜が得られた。一方で、比較例１〜４の酸化物半導体薄膜のキャリア移動度は２０ｃｍ２Ｖ−１ｓｅｃ−１以上であったが、キャリア濃度は１．８×１０１８ｃｍ−３以上と高い値であった。
【図１】
2018182232.tif 000004
【図２】
2018182232.tif 000005
【図３】
2018182232.tif 000006
【図４】
2018182232.tif 000007
【図５】
2018182232.tif 000008
【図６】
2018182232.tif 000009