(57)【要約】ドープ酸化金属皮膜を作製する方法であり、ステップ：（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを発生させる；（ｃ）前記プラズマから前記基板上にドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を形成する；および（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために、前記プラズマ内の前記ドーパントイオンに対するＯイオンの量を制御する、を含む、前記方法。ドープ酸化金属皮膜を作製するシステムもまた開示する。
2008520833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドープ酸化金属皮膜を作製する方法であり、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために、前記プラズマ内の前記ドーパントイオンに対するＯイオンの量を制御する
を含む、前記方法。
【請求項２】
ステップ：
（ｅ）元素周期表の第ＩＩＢ族または第ＩＩＩ族から金属イオンを選択する
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
選択ステップ（ｅ）が：
（ｅ１）亜鉛（Ｚｎ）イオンを金属イオンとして選択する
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ：
（ｆ）元素周期表の第Ｉ族または第Ｖ族からドーパントを選択する
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
選択ステップ（ｆ）が：
（ｆ１）リン（Ｐ）をドーパントとして選択する
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
制御ステップ（ｄ）がステップ：
（ｄ１）槽への酸素ガスの流れを調節する
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ：
（ｇ）前記槽内にターゲット材料を準備し、プラズマ内に少なくともＭ、Ｏおよびドーパントイオンを発生させる
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
準備ステップ（ｇ）がステップ：
（ｇ１）Ｍ、ＭＯおよびドーパント材料の少なくとも１つからターゲットを選択する
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
準備ステップ（ｇ）がステップ：
（ｇ２）槽内により高いＭ原子対Ｏ原子のモル比を有する１または２以上のターゲット材料を準備する
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
準備ステップ（ｇ２）が、ターゲット材料におけるＭ原子対Ｏ原子比を約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１、約３：１、約２．０１：３、約２．０５：３、約２．１：３、約２．２：３、約２．５：３、約３：３および約４：３からなる群から選択することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ２）０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲の槽内の酸素ガスの容量を選択する
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ３）ｎ型ＭＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ４）ｐ型ＭＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｃ）の間、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群内の真空槽内圧を維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｃ）の間、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される温度範囲で基板を維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項６に記載の方法。
【請求項１７】
ドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を作製するシステムであり：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管経由で前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にドープＭＯ皮膜層を形成するための少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＭイオンに対するＯイオンの量を制御する、
前記システム。
【請求項１８】
金属イオンが元素周期表の第ＩＩＢおよびＩＩＩ族から選択される金属イオンである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
金属が亜鉛（Ｚｎ）である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ドーパントが元素周期表の第ＩおよびＶ族からなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
ドーパントがリン（Ｐ）である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
使用の際、コントローラにより槽内への酸素ガスの流れを調節する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
コントローラが、槽へのガスの供給を制御するためのマスフローコントローラを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
１または２以上のターゲットがＭ、ドーパントおよびＭＯの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２５】
１または２以上のターゲットが、より高いＭ原子対Ｏ原子のモル比を有する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２６】
１または２以上のターゲットが、Ｍ原子対Ｏ原子を、約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１、約３：１、約２．０１：３、約２．０５：３、約２．１：３、約２．２：３、約２．５：３、約３：３および約４：３からなる群から選択される比で含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２７】
槽内の酸素ガスの容量が、０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５６％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
槽内の酸素ガスの容量を、ｎ型ＭＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で維持する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２９】
槽内の酸素ガスの容量を、ｐ型ＭＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で維持する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３０】
真空槽内圧が、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群から選択される範囲である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項３１】
真空槽内の温度が、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される範囲である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項３２】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項３３】
リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製する方法であり、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内の前記Ｚｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
を含む、前記方法。
【請求項３４】
制御ステップ（ｄ）がステップ：
（ｄ１）槽への酸素ガスの流れを調節する
を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
ステップ：
（ｅ）槽内にターゲット材料を準備し、プラズマ内に少なくともＺｎ、ＯおよびＰイオンを発生させる
を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
準備ステップ（ｅ）がステップ：
（ｅ１）Ｚｎ、Ｐ、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５、およびＺｎ３Ｐ２の少なくとも１つからターゲットを選択する
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
準備ステップ（ｅ）がステップ：
（ｅ２）槽内により高いＺｎ原子対Ｏ原子のモル比を有する１または２以上のターゲット材料を準備する
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
準備ステップ（ｅ２）が、ターゲット材料におけるＺｎ原子対Ｏ原子の比を約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１および約３：１からなる群から選択することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ２）０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲の槽内の酸素ガスの容量を選択する
を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ３）ｎ型ＺｎＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
前記調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ４）ｐ型ＺｎＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４２】
ステップ（ｃ）の間、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群内の真空槽内圧を維持するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４３】
ステップ（ｃ）の間、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される温度範囲で基板を維持することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４４】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項３４に記載の方法。
【請求項４５】
リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製するシステムであり：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管を介して前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成するための少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＺｎＯ皮膜およびｐ型ＺｎＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＺｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
前記システム。
【請求項４６】
使用の際、コントローラにより槽内への酸素ガスの流れを調節する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
コントローラが、槽へのガスの供給を制御するためのマスフローコントローラを含む、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
１または２以上のターゲットがＺｎ、Ｐ、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５、およびＺｎ３Ｐ２の少なくとも１つを含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４９】
１または２以上のターゲットが、より高いＺｎ原子対Ｏ原子のモル比を有する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５０】
１または２以上のターゲットが、Ｚｎ原子対Ｏ原子を、約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１および約３：１からなる群から選択される比で含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５１】
槽内の酸素ガスの容量が、０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲である、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５２】
槽内の酸素ガスの容量を、ｎ型ＺｎＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で維持する、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５３】
槽内の酸素ガスの容量を、ｐ型ＺｎＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で維持する、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５４】
真空槽内圧が、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群から選択される範囲である、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５５】
真空槽内の温度が、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される範囲である、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５６】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項４５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドープ酸化金属皮膜を作製する方法およびそれを作製するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物、酸化カドミウムおよびインジウムカドミウム酸化物などの透明伝導酸化物（ＴＣＯ）は、色のスペクトルの青の領域で作動する発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザーなどの光電子デバイスにおいて一般に使われるワイドギャップ半導体である。しかしながら、ワイドギャップ半導体を使ってｐ−ｎホモ接合を作製することは、それらはｎ型またはｐ型のいずれかを形成するが、両方は形成しないことから、問題に直面している。
【０００３】
異なる種類のドーパント源のドーピングワイドギャップ半導体により、同じドーパント元素を含有する各ドーパント源は、ｐ型およびｎ型半導体両方の形成をもたらし得ることが見出された。例えば、窒素（ドーパント元素）ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜のために、Ｎ２をドーパント源として使うことによりｎ型伝導となり、一方、ＮＯ２またはＮＯをドーパント源として使うことによりｐ型伝導となり、およびＰ２Ｏ５をドーパント源として使うことによりｎ型伝導となり、一方、Ｚｎ３Ｐ２を使うことによりｐ型伝導となった。
【０００４】
マグネトロンスパッタリングなどの物理蒸着法が、ドープ酸化金属皮膜を作製するのに使われている。かかる方法は、ドープ酸化金属皮膜を基板上に堆積させるための、真空槽内に金属酸化物およびドーパント源を含む１または２以上のターゲットの高周波（ＲＦ）スパッタリングを伴う。したがって、ｐ−ｎホモ接合、すなわちｎ型酸化金属皮膜の層およびのｐ型酸化金属皮膜の層を有する半導体を製造するために、各々それぞれのドーパント材料を含むターゲット材料を備えた２つの別個の槽が、ｎ型およびｐ型酸化金属皮膜を形成するのに要求される。したがって、基板を、堆積後に１つの槽から別の槽に移さなければならなず、それは退屈でおよび時間がかかり得る。
【０００５】
光電子デバイスの開発には、高品質のｐ型およびｎ型酸化金属皮膜が要求される。既存の皮膜と少なくとも同じ品質またはより良い品質のｐおよびｎ型ドープ酸化金属皮膜が、有効に提供され得る。
したがって、上記の欠点の１または２以上を克服するまたは少なくとも改善するドープ酸化金属皮膜を作製する方法およびシステムを提供する必要性がある。
【発明の開示】
【０００６】
発明の概要
本発明の第１の側面によると、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために、前記プラズマ内の前記ドーパントイオンに対するＯイオンの量を制御する
を含む、ドープ酸化金属皮膜を作製する方法を提供する。
【０００７】
本発明の第２の側面によると、
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
【０００８】
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管経由で前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にドープＭＯ皮膜層を形成するための少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＭイオンに対するＯイオンの量を制御する、
ドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を作製するシステムを提供する。
【０００９】
本発明の第３の側面によると、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＺｎＯ皮膜およびｐ型ＺｎＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＺｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
を含む、リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製する方法を提供する。
【００１０】
本発明の第４の側面によると、
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
【００１１】
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管を介して前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成するための少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＺｎＯ皮膜およびｐ型ＺｎＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＺｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製するシステムを提供する。
【００１２】
定義
特に明記のない限り、用語「含んでいる」および「含む」、およびそれらの文法上の変形は、列挙した要素を含むが、さらに、列挙していない要素を含むことも容認する「開かれた」または「包括的な」言語を表すことを意図する。
【００１３】
本明細書中で使われているように、用語「約」は典型的に、表示した値の＋／−５％、より典型的に表示した値の＋／−４％、より典型的に表示した値の＋／−３％、より典型的に、表示した値の＋／−２％、なおさらより典型的に表示した値の＋／−１％、およびなおさらより典型的に表示した値の＋／−０．５％を意味する。
【００１４】
本開示を通して、ある態様を範囲形式で開示している。範囲形式の記載は、単に便宜および簡略化のためであり、開示した範囲の作用域の柔軟性のない限定と解釈すべきではないことを理解すべきである。したがって、範囲の記載は、その範囲内のすべての可能な小範囲ならびに個々の数値を明確に開示していると考えるべきである。例えば、１〜６などの範囲の記載は、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６などの小範囲、ならびにその範囲内の個々の数字、例えば、１、２、３、４、５、および６を明確に開示していると考えるべきである。これは、範囲の広さに関係なく適用される。
【００１５】
態様の詳細な開示
ドープ酸化金属皮膜を作製する方法およびそれを作製するシステムの典型的な、非限定の態様をここで説明する。
【００１６】
ドープ酸化金属皮膜を作製する方法は：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために、前記プラズマ内の前記ドーパントイオンに対するＯイオンの量を制御する
ステップを含む。
【００１７】
ドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を作製するシステムは：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、前記プラズマは少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
【００１８】
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管経由で前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にドープＭＯ皮膜層を形成するための少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＭイオンに対するＯイオンの量を制御する。
【００１９】
真空槽を、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群から選択される圧力の範囲で維持してもよい。
【００２０】
半導体基板
半導体基板は、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、シリコンまたはガラスなどのあらゆる半導体材料製であり得る。
一態様において、基板はシリコンである。有利に、シリコンの加工性は良好であり、他の半導体材料に比べて比較的安価である。
別の態様において、基板は酸化亜鉛である。有利に、ＺｎＯは、熱膨張および結晶構造の点でドープ酸化金属皮膜とすばらしく適合するため、ドープ金属酸化の薄膜を成長させるのに好適である。
【００２１】
半導体基板を、形成ステップ（ｃ）の間、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される温度範囲で基板を維持してもよい。
【００２２】
金属酸化物
金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物、酸化カドミウムおよびインジウムカドミウム酸化物などの透明伝導酸化物（ＴＣＯ）であり得る。
一態様において、金属酸化物の金属成分は、元素周期表の第ＩＩＢ族（亜鉛およびカドミウムなど）または第ＩＩＩ族（ガリウムおよびインジウムなど）から選択してもよい。別の態様において、金属酸化物の金属成分は亜鉛である。有利に、ＺｎＯは、光電子デバイスにおいて使用するのに好適である高励起子エネルギー（６０ｍｅＶ）を有する。
【００２３】
ドーパント
ドーパントは、元素周期表の第Ｉ族（リチウム、ナトリウムおよびカリウムなど）または第Ｖ族（窒素、ヒ素およびリンなど）から選択してもよい。好ましい態様において、ドーパントはリン（Ｐ）でもよい。
ドーパントは、ドーパント元素を含有する化合物の形で金属酸化物内に送達することができる。例えば、Ｐのドーパント源は、Ｚｎ３Ｐ２およびＰ２Ｏ５を含み、およびＮのドーパント源は、Ｎ２、ＮＯ２およびＮＯを含む。
【００２４】
ターゲット材料
１または２以上のターゲット材料を、プラズマ内で少なくともＭ、Ｏおよびドーパントイオンを発生させるために槽内で準備することができる。ターゲット材料を、Ｍ、ＭＯおよびドーパント材料の少なくとも１つから選択することができる。
１または２以上のターゲット材料を、プラズマ内で少なくともＺｎ、ＯおよびＰイオンを発生させるために槽内で準備することができる。ターゲット材料を、この場合、Ｚｎ、Ｐ、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５およびＺｎ３Ｐ２の少なくとも１つから選択することができる。
【００２５】
槽内に１つの単一のターゲットまたは槽内に複数のターゲットがあり得る。単一のターゲットは、一緒に焼結した複数のターゲット材料を含んでもよく、例えば、材料ＺｎＯおよびＰ２Ｏ５を、Ｚｎ、ＯおよびＰイオンを発生させるためにマグネトロンスパッタリング用の単一のターゲットに焼結することができる。
ターゲットは、別個のターゲットの形であり得、ターゲット材料の各々を、上記から選択し、例えば、第一のターゲットは、純ＺｎＯを含み、第二のターゲットは、一緒に焼結したＺｎＯおよびＰ２Ｏ５の混合物を含む。
【００２６】
前記槽内のターゲット材料は、より高いＭ原子またはＺｎ原子対Ｏ原子のモル比を有し得る。前記ターゲット材料中のＭ原子またはＺｎ原子対Ｏ原子のモル比は、約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１，約３：１、約２．０１：３、約２．０５：３、約２．１：３、約２．２：３、約２．５：３、約３：３および約４：３からなる群から選択され得る。
【００２７】
コントローラ
コントローラは、前記槽への前記ガスの供給を制御し、前記プラズマ発生器を制御する。
一態様において、コントローラは、制御ステップ（ｄ）において、前記槽内への酸素ガスの流れを調節する。さらに、コントローラはまた、前記槽内への不活性ガスキャリアの流れを調節することができる。
前記槽内へのガスの流れは、マスフローコントローラまたは圧流コントローラにより調節することができる。好適なマスフローコントローラの例は、MKS InstrumentsによるMKS Type 247Dモデルである。
【００２８】
コントローラはまた、プラズマ発生を制御するためにターゲットへのスパッタリングのＲＦ出力を制御するＲＦパワーコントローラを含んでもよい。スパッタリングのＲＦ出力は、０〜６００ワットの範囲であり得る。好適なＲＦパワーコントローラの例は、Coaxial Power System LtdによるRFG 600 SEモデルである。
【００２９】
槽内の酸素ガスの容量は、調節ステップ（ｄ１）において、０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲であってもよい。
【００３０】
ｎ型ＭＯ皮膜またはＺｎＯ皮膜を形成するために、前記槽内の酸素量を、調節ステップ（ｄ１）において０％〜３容量％に維持し得る。
ｐ型ＭＯ皮膜またはＺｎＯ皮膜を形成するために、前記槽内の酸素量を、調節ステップ（ｄ１）において３％〜７容量％未満に維持し得る。
【００３１】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの体積比は、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲であってもよい。
有利に、ｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の両方を、単に槽内の酸素量を変化させることにより、同じドーパント源を使って同じ槽内でｐ−ｎ接合を形成するために作製することができる。
【００３２】
図面の簡単な説明
添付図面は、開示態様を例示し、開示態様の原理を説明する役割を果たす。しかしながら、該図面は、例示の目的のためのみに作られ、本発明の限界の定義として作られたのではないことを理解すべきである。
【００３３】
ベストモード
ベストモードを含む本発明の非限定の例、および比較例を、特定の例を参照にすることによってより詳細に記載するが、如何なる意味においても本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００３４】
例１  −  ドーパント源としてＰ２Ｏ５を使ったｐ型およびｎ型リン（Ｐ）ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜の調製
物理蒸着（ＰＶＤ）によりＰドープＺｎＯ皮膜を作製するためのシステム１０を図１に示す。システムは、高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタリングシステム（coaxial ＭＳＳ３Ａ／ＬＬ）である。
【００３５】
システムは、シリコン基板１４０を中に取り付けるためのマウント１２０を有する真空槽１００、ターゲット１８０からプラズマを発生させるためのＲＦマグネトロンスパッタ１６０、ＡｒおよびＯ２ガスをそれぞれ槽１００内に供給するためのガス管２００、２２０、およびＡｒおよびＯ２ガスをそれぞれ槽１００内に供給するのを制御するためのマスフローコントローラ２１０、２３０を含む。ＲＦマグネトロンスパッタのＲＦ出力を制御するためのＲＦパワーコントローラ（モデル：RFG 600 SE、Coaxial Power System Ltdによる）（図示せず）もまた、準備する。
【００３６】
シリコン基板１４０は、ｎ型半導体基板であり、１００ｎｍ層の純ＺｎＯで予めスパッタする。マウント１２０は、均一な被覆を達成するために堆積工程中に基板１４０を回転させる。基板１４０に、ＲＦ出力により準備されたバイアス電圧２４０によりバイアスをかける。基板１４０を、堆積中に基板１４０の温度を制御するためにヒーター２６０に接続する。基板を、ターゲット１８０の下１００ｍｍの距離に置く。ターゲット１８０は、一緒に焼結したＺｎＯ粉末（９５重量％）およびＰ２Ｏ５粉末（５重量％）の混合物を含む。回転ポンプ３００を、槽および分子ターボポンプ２８０に接続する。回転ポンプ３００により槽内に初期真空を準備し、一方分子ターボポンプ２８０により所望の作業圧力を達成するために槽内に更なる真空を準備する。槽１００内の総作業圧力を、１５ｍＴｏｒｒ（２０００ｍＰａ）で維持した。ターゲット１８０におけるＲＦマグネトロンスパッタリングの出力を４０Ｗで、周波数を１３．６ＭＨｚで維持した。
【００３７】
堆積前に、基板１４０を回転させ、ターゲット１８０を４０ＷのＲＦ出力でその表面を清浄するために２０分間スパッタした。
【００３８】
その後、ターゲットとして開始したｐドープＺｎＯ皮膜の堆積を、上記の条件でスパッタした。スパッタリングは、アルゴンガスの存在下でＺｎ、ＯおよびＰイオンを含むプラズマの形成をもたらす。堆積中、アルゴンガスは、ＰドープＺｎＯ皮膜を形成するために基板表面にＺｎ、ＰおよびＯイオンを運ぶ。基板の温度を３００℃に維持した。
【００３９】
Ｏ２ガスを槽内に供給し、基板上に４００ｎｍ層のｐ型ＺｎＯ皮膜を成長させるために槽内を時間にして１０分間、容量パーセントを５質量％に維持するよう調節する。
その後、酸素供給を中断し、ターゲットを、ｐ型ＺｎＯ皮膜上に４００ｎｍ層のｎ型ＰドープＺｎＯ基板を堆積させるのと同じ条件下で１００〜１２０分間スパッタした。
【００４０】
槽内へのガスの流れをマスフローコントローラにより調節することから、槽内に選択した容量パーセントのガスをするために供給するためにマスフローコントローラを設定するとき、Ｏ２ガスの容量パーセントを質量単位に変換する必要がある。典型的な計算を以下に示す。
【００４１】
標準状態（１気圧および２５℃）での１ｍ３の槽内の３質量％Ｏ２、１時間の滞留時間を有する：
Ｏ２のモル体積：１７．３６×１０−６ｍ３／ｍｏｌ
Ｏ２のモル質量：３２．００ｇ／ｍｏｌ
槽内の３％Ｏ２の体積流量：０．０３ｍ３／時間
したがって、槽に供給されるＯ２のモル流量＝
０．０３ｍ３／時間／１７．３６×１０−６ｍ３／ｍｏｌ＝１７２８．１モル／時間
槽に供給されるＯ２の質量流量率＝
１７２８．１モル／時間×３２．００ｇ／ｍｏｌ＝５５２９９．２ｇ／時間（５５．３ｋｇ／時間）
【００４２】
すべてのガスのように、Ｏ２ガスのモル体積は温度および圧力に依存することを注意すべきである。上記の計算を実行するとき、選択した温度および圧力での酸素ガスのモル体積の値を、かかる情報を提供している教科書／手引書から得ることができる。（かかる教科書／手引書は、T.A. Delcharによる"Vacuum physics and techniques" London; New York: Chapman & Hall、1993年第１版を含む。）
【００４３】
例２  −  ドーパント源としてＺｎ３Ｏ２を使ったｐ型およびｎ型リン（Ｐ）ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜の調製
ＰドープＺｎＯ皮膜を、例１に記載のものと同じ方法および条件を使って堆積する。しかしながら、本例において、２種のターゲット、純ＺｎＯターゲットおよび純Ｚｎ２Ｐ３ターゲット１８０を用い、それぞれ４０Ｗおよび１５ＷのＲＦ出力でスパッタした。
【００４４】
例３  −  Ｚｎ−Ｏ−Ｐ三成分系
ＺｎＯの可能なドーピング源は、Ｚｎ３Ｐ２、Ｐ２Ｏ５およびＰを含む。図２に示すようにＺｎ−Ｏ−Ｐ三成分系２０において、ＺｎＯにおけるリンドーピングをＺｎＯ−Ｐ２Ｏ５二成分４００またはＺｎＯ−Ｚｎ３Ｐ２二成分４２０に沿って行うことができる。Ｐ−ＺｎＯ二成分４４０は、ＺｎＯ−Ｐ２Ｏ５−Ｚｎ３Ｐ２三成分４６０またはＰ−Ｐ２Ｏ５−Ｚｎ３Ｐ２三成分４８０に属するため、リン濃度に依存して、安定ではない。したがって、ＺｎＯ−Ｐ２Ｏ５系およびＺｎＯ−Ｚｎ３Ｐ２系およびＰ２Ｏ５（酸素豊富下および酸素不足下の両方で）およびＺｎ３Ｐ２（酸素豊富下および酸素不足下の両方で）のドーパント作用(behaviour)のみを調査した。
【００４５】
ドーパント源を最適化し、可能なアクセプタおよびドナー準位を理論的に予測した。
ＰドープＺｎＯのドーパント源を最適化するために、ＣＡＳＴＥＰコードを使った密度関数理論（ＤＦＴ）計算を用いた。ＺｎＯ−Ｐ２Ｏ５系およびＺｎＯ−Ｚｎ３Ｐ２系にとって酸素豊富な（亜鉛不足の）および酸素不足の（亜鉛豊富な）条件を使い、全ての可能な荷電介在(interstitial)および置換状態でＰの形成エネルギーを分析した。ＺｎＯ禁止ギャップ(forbidden gap)におけるＰのエネルギー準位を図３に示す。
【００４６】
ＺｎＯ−Ｐ２Ｏ５系について、Ｐは０．３ｅＶで酸素豊富な成長条件下で伝導帯の下端の下に位置するドナーである。
酸素豊富な成長条件下で、０．４９ｅＶで価電子帯の上端の上の可能なアクセプタ準位もまた、亜鉛部位での置換が抑制される場合に形成される。
さもなければ、１．３７ｅＶで価電子帯の上端の上の深いドナーはより安定し、それによりｐ型伝導が不安定になるだろう。
【００４７】
Ｚｎ３Ｐ２をドーパント源として使ったＺｎＯ−Ｚｎ３Ｐ２系について、亜鉛豊富な条件下で、０．４７ｅＶで価電子帯の上端の上の浅いアクセプタが得られるが、１．３７ｅＶで価電子帯の上端の上の深いドナーが、亜鉛不足の条件下で形成される。
すべてのドーピング系について、熱（または温度）的効果を、市販の熱化学ソフトウェア、FACTSageを用いることにより考慮した。計算結果に基づき、熱的効果は、高温（４００℃）で亜鉛豊富な成長条件下でＺｎＯ：Ｚｎ３Ｐ２ドーピング系のみにおいて、浅いアクセプタにとって勝利要因になることが見出された。
【００４８】
まとめると、理論的な計算により、Ｐ２Ｏ５をドーパント源として使うとき、ｎ型ＺｎＯが通常得られ、亜鉛不足の条件下でｎ型ＺｎＯが得られ、Ｚｎ３Ｐ２をドーパント源として用いるとき、亜鉛豊富な条件下でｐ型ＺｎＯを達成することができることが予測される。
【００４９】
上記理論的予測を調査するために、Ｚｎ−Ｏ−Ｐ系におけるＰ２Ｏ５およびＺｎ３Ｐ２をＺｎＯ皮膜の堆積中ドーパント源として用いる。ＺｎＯ皮膜を、例１および２の方法を使って堆積する。
【００５０】
様々な皮膜成長条件の研究後、ＰドープＺｎＯ薄膜は、ＺｎＯ：Ｐ２Ｏ５系においておよび酸素不足の条件下でＺｎＯ：Ｚｎ３Ｐ２ドーピング系においてｎ型伝導を示すことが見出された。しかしながら、成長条件の制御により、亜鉛豊富な条件下でＺｎＯ：Ｚｎ３Ｐ２系のｐ型伝導度が達成される。実験結果は、理論的予測に適合する。
【００５１】
ｐ型ＺｎＯ対ｎ型Ｓｉ基板、ｐ型ＺｎＯ対ｎ型ＺｎＯのＩ−Ｖ特性を図３に示す。ＺｎＯ：Ｚｎ３Ｐ２系下でＰドープＺｎＯサンプルは良好な整流作用を示した。van der Pauw電極配置により測定した＋０．４０６ｃｍ３Ｃ−１のホール係数は、伝導がｐ型であることを示唆した。ホール係数および伝導度測定を組み合わせることにより、キャリア密度３．８４×１０１９ｃｍ−３、正孔のホール移動度６．６９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１および低効率０．０２４Ｏｈｍ．ｃｍがもたらされる。ゼーベック係数が正であることが分かり、さらにｐ型伝導度を確認した。２種のドーピング系により堆積させたＺｎＯ：Ｐ薄膜のＸ線粉末回折図形は、強力なピークをｃ軸配向のウルツ鉱ＺｎＯと一致する３４．４３２５°（２θ）で示した。
【００５２】
同じ元素（Ｐ）が、同じドーパント元素を含有する異なるドーパント源を使ってＺｎＯのｐ型またはｎ型伝導のいずれかを作り出すことができるのは、非常に興味深い。さらに、ｐ型およびｎ型ＰドープＺｎＯ薄膜を、ＺｎＯ：Ｚｎ３Ｐ２系においてスパッタリング中に酸素濃度を調整することにより得ることができる。
【００５３】
これにより、同じ堆積槽および同じドーパント源を両方の目的のために使うため、ＺｎＯ  ｐ−ｎ接合デバイスの作製が非常に都合良くおよび安価になる。
【００５４】
Ｚｎ３Ｐ２をドーパント源として使うことによるｐ型およびｎ型ＺｎＯの両方の発生の成功を基に、ＺｎＯ  ｐ−ｎホモ接合またはダイオードの試作品を作製し、図式的配置を図５に示した。ｎ型ＰドープＺｎＯ薄膜を、ｐ型ＺｎＯを純Ａｒプラズマを使って室温で成長させた。ＺｎＯのｐ−ｎホモ接合についてのＩ−Ｖ曲線を図４に示す。Ｉ−Ｖ測定中、順方向バイアス下で発光がみられなかったが、これはこの開始ｐ−ｎホモ接合の界面における低電流レベルおよび高欠陥密度によるものである。しかしながら、弱いＵＶ発光が、順方向バイアス（２０Ｖ）を加えて、図６に示すように波長５２５ｎｍでみられた。最も強力なピークが約３．３４９ｅＶに相当する波長３７０ｎｍで現れる。
【００５５】
試作品ＺｎＯ  ｐ−ｎホモ接合またはダイオードをさらに、例１および２の方法を使って作製する。理論的計算を、ＣＡＳＴＥＰコードにより実行されるように平面波総エネルギー法を使って一般化勾配近似（ＧＧＡ）内でKohn-Sham密度汎関数理論（ＤＦＴ）を使って行った。このコードにおいて、結晶構造をすべての原子配位から総エネルギーを最小化した条件下で決定した。基底状態において自己矛盾のない総エネルギーを、密度混合スキームにより効果的に得た。原子位置を、Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno Hessian更新スキーム（ＢＦＧＳ）と共に準ニュートン法を使って総エネルギーを最小化するために最適化した。ウルトラソフト擬ポテンシャルを、各角運動量チャネルにおいて複数の占有状態を含むことにより「浅い」内殻電子を価電子状態として処置するのに用いた。これは、ポテンシャルの高い精度および移動度に至らしめる。
【００５６】
Ｏ（２ｓ、２ｐ）、Ｐ（３ｓ、３ｐ）およびＺｎ（３ｄ、４ｓ）の次の最高の状態を、それぞれ価電子状態の一部として明確に処置した。１個のリン原子でドープした７２−原子ウルツ鉱スーパーセル(supercell)を計算に使い、１０８−原子スーパーセルもまた、収束を確認するのに使った。平面波カットオフ４００ｅＶを選択し、すべての原子を緩和(relax)させ、および原子あたりのＳＣＦ収束が２×１０−６ｅＶを下まわるまで格子定数を凍結(frozen)したままにした。荷電状態を研究したとき、均一な電荷中和バックグラウンドを印加した。このアプローチにより、電荷およびその画像の間での静電相互作用によるエラーに至り、マーデルングエネルギーを使うことにより修正した。
【００５７】
銅（Ｃｕ）およびカリウム（Ｋ）放射線を用いたBrukerＸ線回折を、皮膜結晶性を調査するのに使った。堆積した皮膜の厚さを、光学薄膜測定システム（Filmetrics, F20)を使って測定した。ホール効果をHL5500ホールシステムにて室温で行った。Ｉ−Ｖ特性をKEITHLEYマルチメータにて行った。ＵＶ輝度をFL WINLAB LS 55を使って観察した。
【００５８】
用途
当然のことながら、本方法はＰドープ金属酸化物に限定されず、他の種類のドープ金属酸化物を形成するのに使うことができる。
当然のことながら、本方法によるドープ金属酸化皮膜、特にＰドープＺｎＯ皮膜は安定であり、良好な再現性がある。
当然のことながら、本方法は、単に槽内の酸素量を変化させることにより、同じドーパント源を使って同じ槽内でｐ−ｎ接合を形成するためにｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の両方を作製することを伴う。
【００５９】
本発明の様々な他の変更および適応は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく前述の開示を読んだ後は当業者に明らかであり、すべてのかかる変更および適応は添付の特許請求の範囲内にあることを意図することが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】開示態様に従った方法を使ってリンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製するための装置（ＭＳＳ３Ａスパッタリングシステム）の該略図である。
【図２】Ｚｎ−Ｏ−Ｐ三成分系の相図である。
【図３】ＺｎＯ：Ｐ２Ｏ５およびＺｎＯ：Ｚｎ３Ｐ２系におけるＰドープＺｎＯのエネルギーレベルを示す図である。
【図４】（ａ）ｐ型ＺｎＯおよび（ｂ）ｐ型およびｎ型ＺｎＯから形成されたｐ−ｎホモ接合の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性を示す図である。
【図５】ＰドープＺｎＯ  ｐ−ｎホモ接合に基づくＬＥＤの概念図である。
【図６】室温で順方向バイアス（２０Ｖ）を加えたＺｎＯ  ｐ−ｎホモ接合の輝度スペクトルを示す図である。
【図１】
2008520833.tif 000003
【図２】
2008520833.tif 000004
【図３】
2008520833.tif 000005
【図４】
2008520833.tif 000006
【図５】
2008520833.tif 000007
【図６】
2008520833.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月19日(2006.9.19)
【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】
ドープ酸化金属皮膜を作製する方法であり、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために、前記プラズマ内の前記ドーパントイオンに対するＯイオンの量を制御する
を含む、前記方法。
【請求項２】
ステップ：
（ｅ）元素周期表の第ＩＩＢ族または第ＩＩＩ族から金属イオンを選択する
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
選択ステップ（ｅ）が：
（ｅ１）亜鉛（Ｚｎ）イオンを金属イオンとして選択する
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ：
（ｆ）元素周期表の第Ｉ族または第Ｖ族からドーパントを選択する
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
選択ステップ（ｆ）が：
（ｆ１）リン（Ｐ）をドーパントとして選択する
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
制御ステップ（ｄ）がステップ：
（ｄ１）槽への酸素ガスの流れを調節する
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ：
（ｇ）前記槽内にターゲット材料を準備し、プラズマ内に少なくともＭ、Ｏおよびドーパントイオンを発生させる
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
準備ステップ（ｇ）がステップ：
（ｇ１）Ｍ、ＭＯおよびドーパント材料の少なくとも１つからターゲットを選択する
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
準備ステップ（ｇ）がステップ：
（ｇ２）槽内により高いＭ原子対Ｏ原子のモル比を有する１または２以上のターゲット材料を準備する
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ２）０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲の槽内の酸素ガスの容量を選択する
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ３）ｎ型ＭＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ４）ｐ型ＭＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）の間、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群内の真空槽内圧を維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｃ）の間、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される温度範囲で基板を維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項５に記載の方法。
【請求項１６】
ドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を作製するシステムであり：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含み、前記ドーパントはリンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管経由で前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にドープＭＯ皮膜層を形成するための少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＭイオンに対するＯイオンの量を制御する、
前記システム。
【請求項１７】
金属イオンが元素周期表の第ＩＩＢおよびＩＩＩ族から選択される金属イオンである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
金属が亜鉛（Ｚｎ）である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ドーパントが本質的にリン（Ｐ）からなる、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
使用の際、コントローラにより槽内への酸素ガスの流れを調節する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
コントローラが、槽へのガスの供給を制御するためのマスフローコントローラを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
１または２以上のターゲットがＭ、ドーパントおよびＭＯの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
１または２以上のターゲットが、より高いＭ原子対Ｏ原子のモル比を有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２４】
１または２以上のターゲットが、Ｍ原子対Ｏ原子を、約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１、約３：１、約２．０１：３、約２．０５：３、約２．１：３、約２．２：３、約２．５：３、約３：３および約４：３からなる群から選択される比で含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２５】
槽内の酸素ガスの容量が、０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５６％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２６】
槽内の酸素ガスの容量を、ｎ型ＭＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で維持する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２７】
槽内の酸素ガスの容量を、ｐ型ＭＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で維持する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２８】
真空槽内圧が、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群から選択される範囲である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２９】
真空槽内の温度が、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される範囲である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項３０】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項３１】
リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製する方法であり、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内の前記Ｚｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
を含む、前記方法。
【請求項３２】
制御ステップ（ｄ）がステップ：
（ｄ１）槽への酸素ガスの流れを調節する
を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
ステップ：
（ｅ）槽内にターゲット材料を準備し、プラズマ内に少なくともＺｎ、ＯおよびＰイオンを発生させる
を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
準備ステップ（ｅ）がステップ：
（ｅ１）Ｚｎ、Ｐ、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５、およびＺｎ３Ｐ２の少なくとも１つからターゲットを選択する
を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
準備ステップ（ｅ）がステップ：
（ｅ２）槽内により高いＺｎ原子対Ｏ原子のモル比を有する１または２以上のターゲット材料を準備する
を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
準備ステップ（ｅ２）が、ターゲット材料におけるＺｎ原子対Ｏ原子の比を約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１および約３：１からなる群から選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ２）０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲の槽内の酸素ガスの容量を選択する
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ３）ｎ型ＺｎＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ４）ｐ型ＺｎＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
ステップ（ｃ）の間、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群内の真空槽内圧を維持するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
ステップ（ｃ）の間、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される温度範囲で基板を維持することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４２】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項３２に記載の方法。
【請求項４３】
リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製するシステムであり：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管を介して前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成するための少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＺｎＯ皮膜およびｐ型ＺｎＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＺｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
前記システム。
【請求項４４】
使用の際、コントローラにより槽内への酸素ガスの流れを調節する、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
コントローラが、槽へのガスの供給を制御するためのマスフローコントローラを含む、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
１または２以上のターゲットがＺｎ、Ｐ、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５、およびＺｎ３Ｐ２の少なくとも１つを含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４７】
１または２以上のターゲットが、より高いＺｎ原子対Ｏ原子のモル比を有する、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４８】
１または２以上のターゲットが、Ｚｎ原子対Ｏ原子を、約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１および約３：１からなる群から選択される比で含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４９】
槽内の酸素ガスの容量が、０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲である、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５０】
槽内の酸素ガスの容量を、ｎ型ＺｎＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で維持する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５１】
槽内の酸素ガスの容量を、ｐ型ＺｎＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で維持する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５２】
真空槽内圧が、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群から選択される範囲である、請求項４３に記載のシステム。
【請求項５３】
真空槽内の温度が、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される範囲である、請求項４３に記載のシステム。
【請求項５４】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項４３に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
発明の概要
本発明の第１の側面によると、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を形成する；
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために、前記プラズマ内の前記ドーパントイオンに対するＯイオンの量を制御する；および
（ｅ）リン（Ｐ）を含む前記ドーパントを選択する
を含む、ドープ酸化金属皮膜を作製する方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第２の側面によると、
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含み、前記ドーパントはリンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管経由で前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にドープＭＯ皮膜層を形成するための少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）および２５のドーパントイオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＭイオンに対するＯイオンの量を制御する、
ドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を作製するシステムを提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
ドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を作製するシステムは：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、前記プラズマは少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
（ｅ）を含む前記ドーパントを選択する
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月17日(2006.11.17)
【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】
ドープ酸化金属皮膜を作製する方法であり、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために、前記プラズマ内の前記ドーパントイオンに対するＯイオンの量を制御する
（ｅ）リン（Ｐ）を含む前記ドーパントを選択する
を含む、前記方法。
【請求項２】
選択ステップ（ｅ）が：
（ｅ１）本質的にリン（Ｐ）からなるドーパントを選択する
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ：
（ｆ）元素周期表の第ＩＩＢ族または第ＩＩＩ族から金属イオンを選択する
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
選択ステップ（ｆ）が：
（ｆ１）亜鉛（Ｚｎ）イオンを金属イオンとして選択する
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
制御ステップ（ｄ）がステップ：
（ｄ１）槽への酸素ガスの流れを調節する
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ：
（ｇ）前記槽内にターゲット材料を準備し、プラズマ内に少なくともＭ、Ｏおよびドーパントイオンを発生させる
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
準備ステップ（ｇ）がステップ：
（ｇ１）Ｍ、ＭＯおよびドーパント材料の少なくとも１つからターゲットを選択する
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
準備ステップ（ｇ）がステップ：
（ｇ２）槽内により高いＭ原子対Ｏ原子のモル比を有する１または２以上のターゲット材料を準備する
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
準備ステップ（ｇ２）が、ターゲット材料におけるＭ原子対Ｏ原子比を約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１、約３：１、約２．０１：３、約２．０５：３、約２．１：３、約２．２：３、約２．５：３、約３：３および約４：３からなる群から選択することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ２）０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲の槽内の酸素ガスの容量を選択する
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ３）ｎ型ＭＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ４）ｐ型ＭＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）の間、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群内の真空槽内圧を維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｃ）の間、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される温度範囲で基板を維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項５に記載の方法。
【請求項１６】
ドープ酸化金属（ＭＯ）皮膜を作製するシステムであり：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含み、前記ドーパントはリンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管経由で前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にドープＭＯ皮膜層を形成するための少なくとも金属（Ｍ）、酸素（Ｏ）およびドーパントイオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＭイオンに対するＯイオンの量を制御する、
前記システム。
【請求項１７】
金属イオンが元素周期表の第ＩＩＢおよびＩＩＩ族から選択される金属イオンである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
金属が亜鉛（Ｚｎ）である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ドーパントが本質的にリン（Ｐ）からなる、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
使用の際、コントローラにより槽内への酸素ガスの流れを調節する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
コントローラが、槽へのガスの供給を制御するためのマスフローコントローラを含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
１または２以上のターゲットがＭ、ドーパントおよびＭＯの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
１または２以上のターゲットが、より高いＭ原子対Ｏ原子のモル比を有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２４】
１または２以上のターゲットが、Ｍ原子対Ｏ原子を、約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１、約３：１、約２．０１：３、約２．０５：３、約２．１：３、約２．２：３、約２．５：３、約３：３および約４：３からなる群から選択される比で含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２５】
槽内の酸素ガスの容量が、０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５６％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２６】
槽内の酸素ガスの容量を、ｎ型ＭＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で維持する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２７】
槽内の酸素ガスの容量を、ｐ型ＭＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で維持する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２８】
真空槽内圧が、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群から選択される範囲である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２９】
真空槽内の温度が、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される範囲である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項３０】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項３１】
リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製する方法であり、ステップ：
（ａ）真空槽内に半導体基板を準備する；
（ｂ）不活性キャリアガスの存在下で前記槽内に少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを発生させる；
（ｃ）前記プラズマから前記基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成する；および
（ｄ）ステップ（ｃ）の間、前記基板上にｎ型ＭＯ皮膜およびｐ型ＭＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内の前記Ｚｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
を含む、前記方法。
【請求項３２】
制御ステップ（ｄ）がステップ：
（ｄ１）槽への酸素ガスの流れを調節する
を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
ステップ：
（ｅ）槽内にターゲット材料を準備し、プラズマ内に少なくともＺｎ、ＯおよびＰイオンを発生させる
を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
準備ステップ（ｅ）がステップ：
（ｅ１）Ｚｎ、Ｐ、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５、およびＺｎ３Ｐ２の少なくとも１つからターゲットを選択する
を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
準備ステップ（ｅ）がステップ：
（ｅ２）槽内により高いＺｎ原子対Ｏ原子のモル比を有する１または２以上のターゲット材料を準備する
を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
準備ステップ（ｅ２）が、ターゲット材料におけるＺｎ原子対Ｏ原子の比を約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１および約３：１からなる群から選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ２）０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲の槽内の酸素ガスの容量を選択する
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ３）ｎ型ＺｎＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記調節ステップ（ｄ１）が：
（ｄ４）ｐ型ＺｎＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で槽内の酸素量を維持する
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
ステップ（ｃ）の間、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群内の真空槽内圧を維持するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
ステップ（ｃ）の間、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される温度範囲で基板を維持することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４２】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項３２に記載の方法。
【請求項４３】
リンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）皮膜を作製するシステムであり：
半導体基板を取り付けるためのマウントを有する真空槽；
１または２以上のターゲットからプラズマを発生させる能力があるプラズマ発生器、ここで前記プラズマは少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含む；
ガスを前記槽内に供給するための少なくとも１つのガス管；
前記ガスの前記槽への供給を制御するためのおよび前記プラズマ発生器を制御するためのコントローラ；
を含み、
ここで、使用の際、半導体基板を前記マウントに取り付け、不活性キャリアガスを前記ガス管を介して前記槽に供給し、ここで前記取り付けた基板上にリンドープＺｎＯ皮膜層を形成するための少なくとも亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）およびリン（Ｐ）イオンを含むプラズマを形成するために前記コントローラにより前記プラズマ発生器を作動し、ここで前記基板上にｎ型ＺｎＯ皮膜およびｐ型ＺｎＯ皮膜の少なくとも１つを形成するために前記プラズマ内のＺｎイオンに対するＯイオンの量を制御する、
前記システム。
【請求項４４】
使用の際、コントローラにより槽内への酸素ガスの流れを調節する、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
コントローラが、槽へのガスの供給を制御するためのマスフローコントローラを含む、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
１または２以上のターゲットがＺｎ、Ｐ、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５、およびＺｎ３Ｐ２の少なくとも１つを含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４７】
１または２以上のターゲットが、より高いＺｎ原子対Ｏ原子のモル比を有する、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４８】
１または２以上のターゲットが、Ｚｎ原子対Ｏ原子を、約１．０１：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．５：１、約２：１および約３：１からなる群から選択される比で含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４９】
槽内の酸素ガスの容量が、０％〜７％未満、０％〜３％、０％〜２％、０％〜１％、３％〜６％、３％〜５％、および３％〜４％からなる群から選択される範囲である、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５０】
槽内の酸素ガスの容量を、ｎ型ＺｎＯ皮膜を形成するために０容量％〜３容量％の範囲で維持する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５１】
槽内の酸素ガスの容量を、ｐ型ＺｎＯ皮膜を形成するために３容量％〜７容量％未満の範囲で維持する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項５２】
真空槽内圧が、１００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜５，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜４，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜３，０００ｍＰａ、１００ｍＰａ〜２，０００ｍＰａ、５００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、１０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、２０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａ、および３０００ｍＰａ〜７，０００ｍＰａからなる群から選択される範囲である、請求項４３に記載のシステム。
【請求項５３】
真空槽内の温度が、２００℃〜５００℃、３００℃〜５００℃、４００℃〜５００℃、２００℃〜４００℃、２００℃〜３００℃からなる群から選択される範囲である、請求項４３に記載のシステム。
【請求項５４】
槽内の酸素ガス対不活性キャリアガスの容積比が、５：９５〜２０：８０、５：９５〜１５：８５、５：９５〜１０：９０、１０：９０〜２０：８０、および１５：８５〜２０：８０からなる群から選択される範囲である、請求項４３に記載のシステム。
【国際調査報告】
2008520833.tif 000009
2008520833.tif 000010
2008520833.tif 000011
2008520833.tif 000012