(57)【要約】【課題】インジウム、錫、亜鉛の量を適正化することにより、リン酸系エッチング液に不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に可溶な非晶質酸化物半導体薄膜や、その製造方法などの提供を目的とする。【解決手段】画像表示装置１は、ガラス基板１０、光制御素子としての液晶４０、この液晶４０を駆動するためのボトムゲート型薄膜トランジスタ１、画素電極３０及び対向電極５０を備えており、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１の非晶質酸化物半導体薄膜２は、キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３未満であり、さらに、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶である。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３未満であり、さらに、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶であることを特徴とする非晶質酸化物半導体薄膜。
【請求項２】
前記リン酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、かつ、前記蓚酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が２０ｎｍ／分以上であることを特徴とする請求項１に記載の非晶質酸化物半導体薄膜。
【請求項３】
インジウム、錫、亜鉛及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）の合計に対する前記［Ｓｎ］の原子比が、０．１を超え０．２未満のときは下記原子比１を満たし、０．２以上０．３未満のときは下記原子比２を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の非晶質酸化物半導体薄膜。
原子比１
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
原子比２
０．０１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
０．２≦［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
０．４＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
【請求項４】
前記［Ｓｎ］と［Ｚｎ］の合計に対する前記［Ｓｎ］の原子比が、
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
であることを特徴とする請求項３に記載の非晶質酸化物半導体薄膜。
【請求項５】
前記インジウム以外のIIIＢ族（＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌのうち少なくとも一つ）を含有し、前記［Ｉｎ］と［Ｓｎ］と［Ｚｎ］とIIIＢ族の原子の数（＝［IIIＢ］）の合計に対する前記［IIIＢ］の原子比が、
０．０００１＜［IIIＢ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［IIIＢ］）＜０．３３
であることを特徴とする請求項３又は４に記載の非晶質酸化物半導体薄膜。
【請求項６】
ランタノイド類（Ｌｎ＝Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂ,Ｌｕのうち少なくとも一つ）を含有し、前記［Ｉｎ］と［Ｓｎ］と［Ｚｎ］とランタノイド類の原子の数（＝［Ｌｎ］）の合計に対する前記［Ｌｎ］の原子比が、
０．０００１＜［Ｌｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌｎ］）＜０．１
であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の非晶質酸化物半導体薄膜。
【請求項７】
上記請求項１〜６のいずれかに記載された非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法であって、
前記非晶質酸化物半導体薄膜として、前記キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３以上の非晶質薄膜を、基板温度１５０℃未満の条件で成膜する成膜工程と、
前記非晶質薄膜に高抵抗化処理を施し、前記キャリア密度を１０＋１８ｃｍ−３未満に調整するキャリア密度調整工程と
を有すること特徴とする非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記高抵抗化処理が、酸素存在下で１５０〜６５０℃、０．５〜１２０００分の条件で行われる熱処理であることを特徴とする請求項７に記載の非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法。
【請求項９】
活性層として、上記請求項１〜６のいずれかに記載された非晶質酸化物半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記非晶質酸化物半導体薄膜を用いた活性層を、カルボン酸を含むエッチング液でエッチングする活性層形成工程と、
前記活性層より上の層にある電極層を、オキソ酸を含むエッチング液でエッチングする電極層形成工程と
を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
活性層として、上記請求項１〜６のいずれかに記載された非晶質酸化物半導体薄膜を用いたことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【請求項１１】
前記非晶質酸化物半導体薄膜がカルボン酸を含むエッチング液でエッチングされ、さらに、前記非晶質酸化物半導体薄膜上に、オキソ酸を含むエッチング液でエッチングされた電極を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電界効果型トランジスタ。
【請求項１２】
前記非晶質酸化物半導体薄膜が、層厚方向に組成が変化しており、ゲート絶縁膜から遠い第一の領域と、前記ゲート絶縁膜に近い第二の領域とを有しており、前記第二の領域の酸素濃度が、前記第一の領域の酸素濃度より濃いことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電界効果型トランジスタ。
【請求項１３】
前記非晶質酸化物半導体薄膜が、層厚方向に組成が変化しており、ゲート絶縁膜から遠い第一の領域と、前記ゲート絶縁膜に近い第二の領域とを有しており、前記第二の領域のＳｎ濃度が、前記第一の領域のＳｎ濃度より薄いことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の電界効果型トランジスタ。
【請求項１４】
光制御素子と、
この光制御素子を駆動するための、上記請求項１０〜１３のいずれかに記載された電界効果型トランジスタと
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
前記光制御素子と前記電界効果型トランジスタが一体となった請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
上記請求項１４又は１５に記載された発光装置を用いたことを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
インジウム、錫、亜鉛、前記インジウム以外のIIIＢ族（＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌのうち少なくとも一つ）及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と、錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と、亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）と、IIIＢ族の原子の数（＝［IIIＢ］）の原子比が、
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
０．０００１＜［IIIＢ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［IIIＢ］）＜０．３３
であり、さらに、
バルク抵抗が１０−３〜１０３ｍΩ、焼結密度が８０％以上であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１８】
インジウム、錫、亜鉛、ランタノイド類（Ｌｎ＝Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂ,Ｌｕのうち少なくとも一つ）及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と、錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と、亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）と、ランタノイド類の原子の数（＝［Ｌｎ］）の原子比が、
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
０．０００１＜［Ｌｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌｎ］）＜０．１
であり、さらに、
バルク抵抗が１０−３〜１０３ｍΩ、焼結密度が８０％以上であることを特徴とする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、非晶質酸化物半導体薄膜、その製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、電界効果型トランジスタ、発光装置、表示装置及びスパッタリングターゲットに関し、特に、キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３未満であり、さらに、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶である非晶質酸化物半導体薄膜や、その製造方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤ（液晶表示装置）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などのアクティブマトリックス型の画像表示装置は、表示性能、省エネルギー等の理由から広く利用されている。特に、携帯電話やＰＤＡ（個人向け携帯情報端末）、パソコンやラップトップパソコン、テレビ等の表示装置として、ほぼ主流を占めるに至っている。これらの表示装置には、一般に、ＴＦＴ基板が用いられている。
【０００３】
例えば、液晶表示装置は、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶などの表示材料を充填し、この表示材料に対して画素ごとに選択的に電圧を印加するように構成されている。ここで、ＴＦＴ基板とは、非晶質シリコン薄膜や多結晶シリコン薄膜などの半導体薄膜（半導体膜とも呼ばれる）を活性層に用いるＴＦＴ（電界効果型薄膜トランジスタ）が配置されている基板をいう。上記画像表示装置は、ＴＦＴのアクティブマトリクス回路により駆動される。一般に、ＴＦＴ基板は、アレイ状にＴＦＴが配置されているので、「ＴＦＴアレイ基板」とも呼ばれる。
【０００４】
なお、液晶表示装置などに用いられるＴＦＴ基板は、ＴＦＴと液晶表示装置の画面の１画素との組（これを１ユニットと呼ぶ）が、ガラス基板上に縦横に配設されている。ＴＦＴ基板は、ガラス基板上に、ゲート配線が例えば縦方向に等間隔で配置されており、ソース配線又はドレイン配線が横方向に等間隔で配置されている。また、ゲート電極，ソース電極及びドレイン電極が、各画素を構成する上記ユニット中にそれぞれ設けられている。
【０００５】
ところで、上述のシリコン薄膜を用いるトランジスタの製造は、シラン系のガスを用いて製造するため安全性や設備費用の点で問題があった。また、非晶質シリコン薄膜は、ＴＦＴとした場合の電子移動度が約０．５ｃｍ２／Ｖｓ程度と低く、また、バンドギャップが小さいため可視光を吸収し誤動作するおそれがあった。また、多結晶シリコン薄膜は、比較的高温の熱工程を要し、エネルギー費用が高く、さらに、大型のガラス基板上に直接形成することは困難である。さらに、シリコン系半導体は、パターニングする際に、ウェットエッチングが困難であり、設備費用が高く生産性が低いドライエッチングを行う必要があった。
【０００６】
そこで、低温での成膜が可能で、かつ、電子移動度が高い酸化物半導体薄膜を用いたＴＦＴの開発が活発に行われている（例えば、特許文献１〜６参照）。
一般に、酸化物結晶の電子移動度は、金属イオンのｓ軌道の重なりが大きくなるほど、大きくなり、原子番号の大きなＺｎ，Ｉｎ，Ｓｎの酸化物結晶は、０．１〜２００ｃｍ２／Ｖｓの大きな電子移動度を有する。さらに、酸化物では、酸素と金属イオンとがイオン結合しているために、化学結合の方向性がなく、結合の方向が不均一な非晶質状態でも、結晶状態の移動度に近い電子移動度を有することが可能となる。このことから、Ｓｉ系半導体と異なり金属酸化物は、非晶質でも電界効果移動度の高いトランジスタを作ることが可能である。すなわち、上記特性を利用して、Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎを含む結晶質・非晶質の金属酸化物を用いた半導体デバイスや、それを用いた回路等が様々検討されている。
【０００７】
なお、金属酸化物を用いた技術として、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎを含む酸化物薄膜や、Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎを含む酸化物薄膜について導電性の検討や蓚酸エッチング性の検討などがなされている（例えば、参考文献１及び特許文献７〜９参照）。
また、透明導電膜に関する技術として、ランタノイド類の添加による選択エッチングの検討がなされている（特許文献１０）。
【特許文献１】特開２００６−１６５５２７号公報
【特許文献２】特表平１１−５０５３７７号公報
【特許文献３】特開昭６０−１９８８６１号公報
【特許文献４】特表２００６−５２８８４３号公報
【特許文献５】特表２００６−５０２５９７号公報
【特許文献６】ＷＯ  ２００５／０８８７２６号公報
【特許文献７】特開平１０−８３７１９号公報
【特許文献８】特開２０００−２５６０６１号公報
【特許文献９】特開２００６−２１００３３号公報
【特許文献１０】特開２００４−２４００９１号公報
【非特許文献１】Philosophical  Magazine  B,01  May,2001(01.05.01),Vol.81,No.5,pages  501-515.ORITA  et  al.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、低温での成膜が可能でかつ移動度が高い酸化物半導体の中には、ウェットエッチング可能なものもあるが、ＺｎＯなどのウェットエッチング可能な酸化物半導体は、ＰＡＮなどの金属電極のエッチング液にも溶解する。したがって、この酸化物半導体を用いた活性層の上に、ウェットエッチングを用いたフォトリソグラフィー法で電極をパターニングすることは困難であった。このため、リフトオフ法などの、工程が多く歩留まりが低いうえ、高精細化、大面積化、量産化が困難な方法を用いる必要があった（特許文献１，６参照）。また、酸化物半導体を結晶化させると、ＰＡＮなどの金属電極のエッチング液に不溶になるものもあるが、酸化物半導体自体のウェットエッチングが困難であり、また結晶化条件が複雑であった。すなわち、酸化物半導体自体をウェットエッチングし、さらに、この酸化物半導体上にウェットエッチングで電極をパターニングする方法は見出されていなかった。
なお、特許文献８〜１０の技術は、あくまでも透明導電膜としての技術であり、薄膜トランジスタの活性層への適用や、蓚酸系エッチング液及びリン酸系エッチング液による選択エッチング性（例えば、リン酸系エッチング液（例えば、ＰＡＮ（ＰＡＮ系エッチング液）など）に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶であるといった特性）の可能性については全く検討されていなかった。
【０００９】
本発明は、以上のような従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、インジウム、錫、亜鉛の量を適正化することにより、リン酸系エッチング液に不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に可溶な非晶質酸化物半導体薄膜や、その製造方法などの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の非晶質酸化物半導体薄膜は、キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３未満であり、さらに、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶である。
このようにすると、蓚酸系エッチング液を用いて非晶質酸化物半導体薄膜自体をウェットエッチングし、さらに、この非晶質酸化物半導体薄膜上に、リン酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで電極をパターニングすることができる。これにより、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる。
【００１１】
また、好ましくは、前記リン酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、かつ、前記蓚酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が２０ｎｍ／分以上であるとよい。
このようにすると、選択エッチング性を効果的に発揮することができるとともに、選択エッチング性を定量的に判断したり管理することができる。
【００１２】
また、好ましくは、インジウム、錫、亜鉛及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）の合計に対する前記［Ｓｎ］の原子比が、０．１を超え０．２未満のときは下記原子比１を満たし、０．２以上０．３未満のときは下記原子比２を満たすとよい。
原子比１
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
原子比２
０．０１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
０．２≦［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
０．４＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
このように、インジウム、錫、亜鉛の量を適正化することにより、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶な非晶質酸化物半導体膜とすることができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記［Ｓｎ］と［Ｚｎ］の合計に対する前記［Ｓｎ］の原子比が、
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
であるとよい。
このようにすると、オンオフ比の高いトランジスタを作製することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記インジウム以外のIIIＢ族（＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌのうち少なくとも一つ）を含有し、前記［Ｉｎ］と［Ｓｎ］と［Ｚｎ］とIIIＢ族の原子の数（＝［IIIＢ］）の合計に対する前記［IIIＢ］の原子比が、
０．０００１＜［IIIＢ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［IIIＢ］）＜０．３３
であるとよい。
このようにすると、キャリア密度を下げやすくなる。また、キャリア密度の低い状態が安定化しトランジスタに利用した場合の信頼性が向上する。
【００１５】
また、好ましくは、ランタノイド類（Ｌｎ＝Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂ,Ｌｕのうち少なくとも一つ）を含有し、前記［Ｉｎ］と［Ｓｎ］と［Ｚｎ］とランタノイド類の原子の数（＝［Ｌｎ］）の合計に対する前記［Ｌｎ］の原子比が、
０．０００１＜［Ｌｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌｎ］）＜０．１
であるとよい。
このようにすると、キャリア密度を下げやすくなる。また、キャリア密度の低い状態が安定化しトランジスタに利用した場合の信頼性が向上する。
なお、[  ]は、[  ]内の原子の数を表し、例えば、［Ｌｎ］はランタノイド類の原子の数を表している。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法は、上記請求項１〜６のいずれかに記載された非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法であって、前記非晶質酸化物半導体薄膜として、前記キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３以上の非晶質薄膜を、基板温度１５０℃未満の条件で成膜する成膜工程と、前記非晶質薄膜に高抵抗化処理を施し、前記キャリア密度を１０＋１８ｃｍ−３未満に調整するキャリア密度調整工程とを有する方法としてある。
このようにすると、大面積均一性が得やすく、例えば、大型のＴＦＴ基板などの品質を向上させることができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記高抵抗化処理が、酸素存在下で１５０〜６５０℃、０．５〜１２０００分の条件で行われる熱処理であるとよい。
このようにすると、品質や生産性を向上させることができる。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、活性層として、上記請求項１〜６のいずれかに記載された非晶質酸化物半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタの製造方法であって、前記非晶質酸化物半導体薄膜を用いた活性層を、カルボン酸を含むエッチング液でエッチングする活性層形成工程と、前記活性層より上の層にある電極層を、オキソ酸を含むエッチング液でエッチングする電極層形成工程とを有する方法としてある。
このようにすると、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、生産性を向上させることができる。また、簡便で大面積均一性や再現性に優れている。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の電界効果型トランジスタは、活性層として、上記請求項１〜６のいずれかに記載された非晶質酸化物半導体薄膜を用いた構成としてある。
このようにすると、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、生産性を向上させることができる。また、この電界効果型トランジスタは、電界効果移動度が高く、信頼性が高く、活性層が透明で高精細とすることができる。
【００２０】
また、好ましくは、前記非晶質酸化物半導体薄膜がカルボン酸を含むエッチング液でエッチングされ、さらに、前記非晶質酸化物半導体薄膜上に、オキソ酸を含むエッチング液でエッチングされた電極を備えているとよい。
このようにすると、カルボン酸を含むエッチング液やオキソ酸を含むエッチング液で、非晶質酸化物半導体薄膜や電極をエッチングすることができる。
なお、通常、電極を溶解するオキソ酸を含むエッチング液に対して、非晶質酸化物半導体薄膜は耐性を有している。
また、カルボン酸を含むエッチング液としては、ＩＴＯ−０６Ｎ（関東化学(株)製）などの修酸系エッチング液が挙げられ、さらに、オキソ酸を含むエッチング液としては、ＰＡＮ系エッチング液が挙げられる。
ＰＡＮ系エッチング液は、リン酸、硝酸、酢酸を含むエッチング液であり、リン酸が約４５〜９５ｗｔ％、硝酸が約０．５〜５ｗｔ％、酢酸が約３〜５０ｗｔ％の範囲にあるものが好ましい。蓚酸系エッチング液は、蓚酸を約０．５〜１０ｗｔ％含むものが好ましい。
カルボン酸とは、カルボン酸構造（Ｒ−ＣＯＯＨ）を酸成分とする化合物で下記のもの（例示）が挙げられる。
すなわち、下記のもの（例示）として、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸（修酸）、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アコニット酸、グルタル酸、アジピン酸、アミノ酸、ニトロカルボン酸や、ギ酸（メタン酸）、酢酸（エタン酸）、プロピオン酸（プロパン酸）、酪酸（ブタン酸）、吉草酸（ペンタン酸）、カプロン酸（ヘキサン酸）、エナント酸（ヘプタン酸）、カプリル酸（オクタン酸）、ペラルゴン酸（ノナン酸）、カプリン酸（デカン酸）、ラウリン酸（ドデカン酸）、ミリスチン酸（テトラデカン酸）、ペンタデカン酸、パルミチン酸（ヘキサデカン酸、セタン酸）、マルガリン酸（ヘプタデカン酸）、ステアリン酸（オクタデカン酸）、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸や、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸、メリト酸、ケイ皮酸、ピルビン酸などが挙げられる。
また、オキソ酸（無機オキソ酸）としては、硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、亜リン酸、クロム酸、二クロム酸、過マンガン酸などが挙げられる。
【００２１】
また、好ましくは、前記非晶質酸化物半導体薄膜が、層厚方向に組成が変化しており、ゲート絶縁膜から遠い第一の領域と、前記ゲート絶縁膜に近い第二の領域とを有しており、前記第二の領域の酸素濃度が、前記第一の領域の酸素濃度より濃いとよい。
このようにすると、ゲート絶縁膜側の酸素が多いので、ゲート絶縁膜との界面付近のキャリア密度が低減でき、トランジスタのオンオフ比などを向上させることができる。
【００２２】
また、好ましくは、前記非晶質酸化物半導体薄膜が、層厚方向に組成が変化しており、ゲート絶縁膜から遠い第一の領域と、前記ゲート絶縁膜に近い第二の領域とを有しており、前記第二の領域のＳｎ濃度が、前記第一の領域のＳｎ濃度より薄いとよい。
このようにすると、ゲート絶縁膜側のＳｎが少ないので、ＰＡＮ耐性を維持しつつゲート絶縁膜との界面付近のキャリア密度が低減でき、トランジスタのオンオフ比などを向上させることができる。
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、光制御素子と、この光制御素子を駆動するための、上記請求項１０〜１３のいずれかに記載された電界効果型トランジスタとを備えた構成としてある。
このようにすると、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、生産性を向上させることができる。
なお、光制御素子として、液晶を用いた素子や、無機ＥＬ、有機ＥＬを用いた発光素子を挙げることができる。また、電界効果型トランジスタを液晶ディスプレイのスイッチング素子に用いてもよい。
【００２４】
また、好ましくは、前記光制御素子と前記電界効果型トランジスタが一体となった構成としてもよい。
このようにすると、効果的に製造することができる。
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、上記請求項１４又は１５に記載された発光装置を用いた構成としてある。
このようにすると、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、生産性を向上させることができる。
なお、表示装置は、画像や文字などを表示する装置である。
【００２６】
上記目的を達成するため、本発明のスパッタリングターゲットは、インジウム、錫、亜鉛、前記インジウム以外のIIIＢ族（＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌのうち少なくとも一つ）及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と、錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と、亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）と、IIIＢ族の原子の数（＝［IIIＢ］）の原子比が、
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
０．０００１＜［IIIＢ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［IIIＢ］）＜０．３３
であり、さらに、バルク抵抗が１０−３〜１０３ｍΩ、焼結密度が８０％以上である。
このように、本発明は、スパッタリングターゲットとしても有効であり、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる非晶質酸化物半導体薄膜を作製することができる。
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明のスパッタリングターゲットは、インジウム、錫、亜鉛、ランタノイド類（Ｌｎ＝Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂ,Ｌｕのうち少なくとも一つ）及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と、錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と、亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）と、ランタノイド類の原子の数（＝［Ｌｎ］）の原子比が、
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
０．０００１＜［Ｌｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌｎ］）＜０．１
であり、さらに、バルク抵抗が１０−３〜１０３ｍΩ、焼結密度が８０％以上である。
このように、本発明は、スパッタリングターゲットとしても有効であり、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる非晶質酸化物半導体薄膜を作製することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、インジウム、錫、亜鉛の量を適正化することにより、蓚酸系エッチング液を用いて非晶質酸化物半導体薄膜自体をウェットエッチングし、さらに、この非晶質酸化物半導体薄膜上に、リン酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで電極をパターニングすることができる。これにより、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る非晶質酸化物半導体薄膜、その製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、電界効果型トランジスタ、画像表示装置及びスパッタリングターゲットの好ましい実施形態について、説明する。
【００３０】
［非晶質酸化物半導体薄膜の一実施形態］
本発明の一実施形態に係る非晶質酸化物半導体薄膜は、インジウム、錫、亜鉛の量を適正化することにより、キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３未満であり、さらに、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶である構成としてある。このようにすると、蓚酸系エッチング液を用いて非晶質酸化物半導体薄膜自体をウェットエッチングし、さらに、この非晶質酸化物半導体薄膜上に、リン酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで電極をパターニングすることができる。
【００３１】
また、上記非晶質酸化物半導体薄膜は、室温付近（例えば、０〜４０℃）でのキャリア密度が１０１８ｃｍ−３未満であるのが好ましく、より好ましくは２×１０１７ｃｍ−３未満、さらに好ましくは１０１７ｃｍ−３未満、特に好ましくは５×１０１６ｃｍ−３未満である。
この理由は、キャリア密度が１０１８ｃｍ−３以上になると、ＴＦＴとして駆動しないおそれがある。また、ＴＦＴとして駆動しても、ノーマリーオンになったり、閾値電圧が高くなったり、ｏｎ−ｏｆｆ比が小さくなったり、漏れ電流が大きくなったりするおそれがあるからである。
【００３２】
また、非晶質酸化物半導体薄膜は、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶であるので、この非晶質酸化物半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタなどを、簡便なウェトエッチングにより作製することができる。すなわち、設備費用が高く、エッチング速度が遅く、堆積物などの問題が発生するドライエッチングや、工程が複雑で歩留まりが低いうえ、高精細化、大面積化、量産化が困難なリフトオフなどを用いる必要がなくなる。したがって、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる。
【００３３】
また、リン酸系エッチング液として、通常、ＰＡＮ系エッチング液が用いられる。ＰＡＮ系エッチング液は、リン酸、硝酸、酢酸を含むエッチング液であり、リン酸が約２０〜９５ｗｔ％、硝酸が約０．５〜５ｗｔ％、酢酸が約３〜５０ｗｔ％の範囲にあるものが好ましい。また、液温は約２０〜５０℃が好ましい。
蓚酸系エッチング液は、蓚酸を約０．５〜１０ｗｔ％含むものが好ましい。また、液温は２０〜５０℃が好ましい。
【００３４】
上記非晶質酸化物半導体薄膜の非晶質とは、Ｘ線回折でハローパターンが観測され特定の回折線を示さないものをいい、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）などの観察により非晶質中に微結晶が確認できるものを含む。ただし、エッチング時の残渣となるおそれがあるため、微結晶は少ないか無い方が好ましい。
【００３５】
また、非晶質酸化物半導体薄膜の比抵抗は、通常１０−２〜１０８Ωｃｍである。この理由は、比抵抗が１０−２Ωｃｍより小さいと、電気が容易に流れ半導体薄膜として機能しないおそれがあるからである。一方、比抵抗が１０８Ωｃｍより大きいと、強い電界をかけないと半導体として機能しないおそれがあるからである。このような不具合をより有効に回避するには、比抵抗が、約１０−1〜１０７Ωｃｍであるのが好ましく、より好ましくは１〜１０６Ωｃｍであり、１０〜１０５Ωｃｍであるのが特に好ましい。
【００３６】
また、非晶質酸化物半導体薄膜の結晶化温度は、２８０℃より高いことが好ましく、３００℃より高いとより好ましく、３５０℃高いとさらに好ましく、４００℃より高いと特に好ましい。この理由は、結晶化温度が２８０℃以下だと、キャリア密度を下げるため高抵抗化処理した際に結晶化してしまい、蓚酸エッチング速度が遅くなったりエッチング残渣が発生してしまうおそれがあるからである。
【００３７】
また、好ましくは、リン酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、かつ、蓚酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が２０ｎｍ／分以上であるとよい。このようにすると、選択エッチング性を効果的に発揮することができる。また、リン酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であるとき、リン酸系エッチング液に対して不溶であると判断し、また、蓚酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度が２０ｎｍ／分以上であるとき、蓚酸系エッチング液に対して可溶であると判断してもよい。このようにすると、選択エッチング性を定量的に判断したり管理することができる。
また、リン酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度は、５ｎｍ／分未満がより好ましく、２ｎｍ／分がさらに好ましい。
また、蓚酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度は、５０ｎｍ／分以上がより好ましく、８０ｎｍ／分以上がさらに好ましく、１２０ｎｍ／分以上が特に好ましい。ただし、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度には上限があり、蓚酸系エッチング液による３５℃でのエッチング速度の上限は、好ましくは８００ｎｍ／分以下、より好ましくは５００ｎｍ／分以下、さらに好ましくは４００ｎｍ／分である。この理由は、８００ｎｍ／分より大きいとエッチングの精度の制御が困難となり、ばらつきが大きくなったり耐薬品性が低下するおそれがあるからである。
【００３８】
また、本実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜は、インジウム、錫、亜鉛及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）の合計に対する前記［Ｓｎ］の原子比が、０．１を超え０．２未満のときは下記原子比１を満たし、０．２以上０．３未満のときは下記原子比２を満たす構成としてある。
原子比１
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
原子比２
０．０１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
０．２≦［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
０．４＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
【００３９】
上記原子比１において、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）は、好ましくは０.１〜０．５、より好ましくは０．１８〜０．４８、さらに好ましくは０．２〜０．４５とするとよい。この理由は、０．１より小さいと、トランジスタを構成した際に移動度が小さくなるおそれがある。また、亜鉛／錫比の変動（これは、［Ｚｎ］／［Ｓｎ］比の変動をいう。）に敏感になり、大面積におけるトランジスタの特性が不均一になるおそれがある。さらに、ターゲットの抵抗が高くなり、ＤＣスパッタリングでの成膜が困難となるからである。また、０．５より大きいと、キャリア電子が生成しやすくなり、低抵抗化してトランジスタを構成した際に、ノーマリーオンとなったりオンオフ比が小さくなるおそれや結晶化しやすくなるおそれがあるからである。なお、結晶化すると、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が遅くなったりエッチング後に残渣が残るおそれがある。
【００４０】
また、上記原子比１において、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）は、好ましくは０．１〜０．２、より好ましくは０．１〜０．１９、さらに好ましくは０．１１〜０．１９、特に好ましくは０．１１〜０．１８とするとよい。この理由は、０．１より小さいとＰＡＮ耐性が失われるおそれがあるからである。また、０．２より大きいと、蓚酸エッチング性が失われたり、面内均一性が低下するおそれがある。また、ターゲットの抵抗が高くなり、ＤＣスパッタができなくなるおそれがあるからである。
【００４１】
また、上記原子比１において、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）は、好ましくは０．３〜０．８、より好ましくは０．３５〜０．７５、さらに好ましくは０．４〜０．７とするとよい。この理由は、０．３より小さいと蓚酸エッチング性が失われるおそれがあるからである。また、０．８より大きいと、ＰＡＮ耐性、耐熱性、面内均一性が失われるおそれや結晶化しやすくなるおそれがある。なお、結晶化すると、蓚酸系エッチング液でのエッチング速度が遅くなったりエッチング後に残渣が残るおそれがある。さらに、スパッタリングの場合に成膜速度が遅くなるおそれがあるからである。
【００４２】
また、上記原子比２において、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）は、好ましくは０.０１〜０．３、より好ましくは０．０５〜０．２５、さらに好ましくは０．１〜０．２３とするとよい。この理由は、０．１より小さいと、トランジスタを構成した際に移動度が小さくなるおそれがある。また、亜鉛／錫比の変動（これは、［Ｚｎ］／［Ｓｎ］比の変動をいう。）に敏感になり、大面積におけるトランジスタの特性が不均一になるおそれがある。さらに、ターゲットの抵抗が高くなり、ＤＣスパッタリングでの成膜が困難となるからである。また、０．３より大きいと、キャリア電子が生成しやすくなり、低抵抗化してトランジスタを構成した際に、ノーマリーオンとなったりオンオフ比が小さくなるおそれや結晶化しやすくなるおそれがあるからである。なお、結晶化すると、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が遅くなったりエッチング後に残渣が残るおそれがある。
【００４３】
また、上記原子比２において、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）は、好ましくは０．２以上０．３未満、より好ましくは０．２１〜０．２９、さらに好ましくは０．２２〜０．２８とするとよい。この理由は、０．２より小さいとＰＡＮ耐性が失われるおそれがあるからである。また、０．３より大きいと、蓚酸エッチング性が失われたり、面内均一性が低下するおそれがある。また、ターゲットの抵抗が高くなり、ＤＣスパッタができなくなるおそれがあるからである。
【００４４】
また、上記原子比２において、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）は、好ましくは０．４〜０．８、より好ましくは０．４５〜０．７５、さらに好ましくは０．５〜０．７とするとよい。この理由は、０．４より小さいと蓚酸エッチング性が失われるおそれがあるからである。また、０．８より大きいと、ＰＡＮ耐性、耐熱性、面内均一性が失われるおそれや結晶化しやすくなるおそれがある。なお、結晶化すると、蓚酸系エッチング液でのエッチング速度が遅くなったりエッチング後に残渣が残るおそれがある。さらに、スパッタリングの場合に成膜速度が遅くなるおそれがあるからである。
このように、原子比１又は２によりインジウム、錫、亜鉛の量を適正化することによって、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶な非晶質酸化物半導体膜とすることができる。
【００４５】
また、ここで好ましくは、前記［Ｓｎ］と［Ｚｎ］の合計に対する前記［Ｓｎ］の原子比が、
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．３
であるとよい。すなわち、［Ｓｎ］／（［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）は、０．１〜０．３が好ましく、０．１１〜０．２９がより好ましく、０．１３〜０．２７がさらに好ましく、０．１５〜０．２５が特に好ましい。この理由は、０．１より小さいとＰＡＮ耐性が失われるおそれがあるからである。また、０．３より大きいと蓚酸エッチング性が失われるおそれがある。さらに、錫は移動度を低下させずＰＡＮ耐性を持たせることに効果があるが、亜鉛に対する錫の比率が高くなりすぎると高抵抗化処理をしてもキャリア密度が下がりにくくなるおそれがあるからである。したがって、オンオフ比の高いトランジスタを作製するには、錫と亜鉛の比率を適性に保つことが好ましい。また、上記範囲を外れるとスパッタリングするための焼結ターゲットの抵抗が高くなるおそれがある。
【００４６】
また、好ましくは、本実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜は、前記インジウム以外のIIIＢ族（＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌのうち少なくとも一つ）を含有し、前記［Ｉｎ］と［Ｓｎ］と［Ｚｎ］とIIIＢ族の原子の数（＝［IIIＢ］）の合計に対する前記［IIIＢ］の原子比が、
０．０００１＜［IIIＢ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［IIIＢ］）＜０．３３
であるとよい。すなわち、［IIIＢ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［IIIＢ］）は、通常０．０００１〜０．５であり、好ましくは０．００１〜０．３３、より好ましくは０．０１〜０．２５、さらに好ましくは０．０３〜０．２、特に好ましくは０．０５〜０．１５とするとよい。この理由は、０．０００１より小さいと効果が期待できず、また、０．５より大きいと、トランジスタを構成した際の移動度が低下したり、蓚酸エッチング速度が低下するおそれがあるからである。
このようにＩｎ以外のIIIＢ族を含むと、キャリア密度を下げやすくなる。また、キャリア密度の低い状態が安定化しトランジスタに利用した場合の信頼性が向上する。これはＩｎ以外のIIIＢ族がＩｎよりも酸素との結合が強く酸素欠損によるキャリアの生成が起きにくいためと思われる。
【００４７】
また、前記IIIＢ族の中では、Ｉｎより原子番号の小さいＢ、Ａｌ、Ｇａが、キャリア密度の低い状態が安定化しより好ましい。
さらに、前記［Ｉｎ］と［IIIＢ］の合計に対する前記［Ｉｎ］の原子比が、
０．５＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［IIIＢ］）
であるとよい。すなわち、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［IIIＢ］）は、０．５より大きい方が好ましく、０．６より大きい方がより好ましく、０．７より大きい方がさらに好ましい。この理由は、０．５以下だとトランジスタの移動度が低下するおそれがあるからである。
【００４８】
また、好ましくは、本実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜は、ランタノイド類（Ｌｎ＝Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂ,Ｌｕのうち少なくとも一つ）を含有し、前記［Ｉｎ］と［Ｓｎ］と［Ｚｎ］とランタノイド類の原子の数（＝［Ｌｎ］）の合計に対する前記［Ｌｎ］の原子比が、
０．０００１＜［Ｌｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌｎ］）＜０．１
であるとよい。すなわち、［Ｌｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌｎ］）は、好ましくは０．０００１〜０．１、より好ましくは０．００１〜０．０９、さらに好ましくは０．０１〜０．０８である。この理由は、０．０００１より少ないと下記効果が期待できず、また、０．１より多いとトランジスタを構成した際の移動度が低下するおそれがあるからである。
このようにすると、キャリア密度を下げやすくなる。また、キャリア密度の低い状態が安定化しトランジスタに利用した場合の信頼性が向上する。また、上記ランタノイド類を含むと、非晶質膜の抵抗が安定しやすくトランジスタを構成した際の信頼性が向上するといった効果をも有する。
また、ランタノイド類としては、Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂが好ましく、Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂが移動度の低下が少なくより好ましい。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜によれば、蓚酸系エッチング液を用いて非晶質酸化物半導体薄膜自体をウェットエッチングし、さらに、この非晶質酸化物半導体薄膜上に、リン酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで電極をパターニングすることができる。したがって、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる。
【００５０】
［非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法の一実施形態］
本発明の一実施形態に係る非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法は、上記実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法であって、前記非晶質酸化物半導体薄膜として、キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３以上の非晶質薄膜を、基板温度１５０℃未満の条件で成膜する成膜工程と、前記非晶質薄膜に高抵抗化処理を施し、キャリア密度を１０＋１８ｃｍ−３未満に調整するキャリア密度調整工程とを有する方法としてある。
【００５１】
上記成膜には、通常、物理的成膜方法が用いられる。物理的成膜方法としては、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、パルスレーザーディポジション法などを挙げることができるが、工業的には量産性の高いスパッタ法が好ましい。
スパッタ法としては、例えば、ＤＣスパッタ法、ＲＦスパッタ法、ＡＣスパッタ法、ＥＣＲスパッタ法、対向ターゲットスパッタ法などが挙げられる。これらのなかでも、工業的に量産性が高く、また、ＲＦスパッタ法よりもキャリア濃度を下げやすいＤＣスパッタ法や、ＡＣスパッタ法が好ましい。また、成膜による界面の劣化を抑えて、漏れ電流を抑制したり、透明半導体薄膜におけるｏｎ−ｏｆｆ比などの特性を向上させたりするには、膜質の制御がしやすいＥＣＲスパッタ法や、対向ターゲットスパッタ法が好ましい。
【００５２】
また、スパッタ時における基板からターゲットまでの距離（Ｓ−Ｔ距離）は、通常１５０ｍｍ以下、好ましくは１１０ｍｍ、特に好ましくは８０ｍｍ以下である。この理由は、Ｓ−Ｔ距離が短いとスパッタ時に基板がプラズマに曝されることにより、正二価元素の活性化が期待できる。また、１５０ｍｍより長いと、成膜速度が遅くなり工業化に適さなくなるおそれがあるからである。
【００５３】
また、成膜する際の基板温度は、１５０℃未満が好ましく、１００℃未満がより好ましく、５０℃未満がさらに好ましい。この理由は、基板温度が１５０℃以上だと高抵抗化処理によりキャリ密度を低減させることが困難となるおそれがあるからである。  
【００５４】
次に、上記により成膜された非晶質薄膜に対して、高抵抗化処理を行う。この高抵抗化処理としては、酸素存在下での熱処理、プラズマ処理、オゾン処理、水蒸気処理、ＲＴＡなどを用いることができる。
また、高抵抗化処理を行った後のキャリア密度は、１０＋１８ｃｍ−３未満が好ましく、２×１０＋１７ｃｍ−３未満がより好ましく、１０＋１７ｃｍ−３未満がさらに好ましい。このようにすると、非晶質酸化物半導体薄膜を用いた半導体装置の信頼性及び性能（例えば、ＴＦＴにおけるノーマリーオフなどの特性）をさらに向上させることができる。
【００５５】
また、好ましくは、上記高抵抗化処理が、酸素存在下で１５０〜６５０℃、０．５〜１２０００分の条件で行われる熱処理であるとよく、このようにすると、品質や生産性を向上させることができる。この温度に関する理由は、熱処理の温度が１５０℃より低いと処理効果が発現しなかったり、時間がかかりすぎたりするおそれがあるからである。また、６５０℃より高いとエネルギーコストが高くなったり、タクトタイムが長くなったり、ＴＦＴとしたときの閾値電圧が大きくなったり、基板が変形したりするおそれがあるからである。このような不具合をより有効に回避するために、処理温度は、好ましくは１８０〜４５０℃、より好ましくは１９０〜３９０℃、さらに好ましくは２００〜３５０℃であり、２１０〜２９０℃が特に好ましい。
【００５６】
また、上記時間に関する理由は、熱処理の時間が０．５分より短いと内部まで加熱する時間が不足し処理が不十分となるおそれがあるからである。また、１２０００分より長いと処理装置が大きくなり工業的に使用できなかったり、処理中に基板が破損・変形したりするおそれがあるからである。このような不具合をより有効に回避するために、処理時間は、好ましくは１〜６００分、より好ましくは５〜３６０分、さらに好ましくは１５〜２４０分であり、３０〜１２０分が特に好ましい。
さらに、成膜時の基板温度と高抵抗化処理の温度差は５０℃以上が好ましく、１５０℃以上がより好ましく、２５０℃以上が特に好ましい。この理由は、温度差が５０℃未満だと高抵抗化処理の効果が十分にでずキャリア密度が低減しないおそれがあるからである。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜の製造方法によれば、成膜時の酸素分圧でキャリア密度を調整しないので、成膜時のプラズマの分布の影響などで面内均一性が悪くなるといった不具合を回避することができる。したがって、大面積均一性が得やすく、例えば、大型のＴＦＴ基板などの品質を向上させることができる。
【００５８】
次に、上記非晶質酸化物半導体薄膜の一実施形態及びその製造方法の一実施形態に係る、実施例１〜２０と比較例１〜１０について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１〜１０に対する、成膜条件、膜組成原子比、高抵抗化処理、半導体薄膜の特性、及び、ＴＦＴ特性を表した表１を示している。
また、図２は、実施例１１〜２０に対する、成膜条件、膜組成原子比、高抵抗化処理、半導体薄膜の特性、及び、ＴＦＴ特性を表した表２を示している。
さらに、図３は、比較例１〜１０に対する、成膜条件、膜組成原子比、高抵抗化処理、半導体薄膜の特性、及び、ＴＦＴ特性を表した表３を示している。
【００５９】
［実施例１］
（１）スパッタリングターゲットの製造、及び評価
１．ターゲットの製造
原料として、酸化インジウム粉末と、酸化錫粉末と、酸化亜鉛粉末とを、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．２０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．１５、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．６５となるように混合して、これを湿式ボールミルに供給し、７２時間混合粉砕して原料微粉末を得た。
得られた原料微粉末を造粒した後、直径１０ｃｍ、厚さ５ｍｍの寸法にプレス成形して、これを焼成炉に入れ、１４００℃，４８時間の条件で焼成して、焼結体（ターゲット）を得た。このとき、昇温速度は、３℃／分であった。
２．ターゲットの評価
得られたターゲットにつき、密度、バルク抵抗値を測定した。その結果、理論相対密度は９８％であり、四端子法により測定したバルク抵抗値は、８０ｍΩであった。
【００６０】
（２）透明半導体薄膜の成膜
上記（１）で得られたスパッタリングターゲットを、スパッタ法の一つであるＲＦマグネトロンスパッタリング法の成膜装置に装着し、ガラス基板（コーニング１７３７）上に透明導電膜を成膜した。
ここでのスパッタ条件としては、基板温度；２５℃、到達圧力；５×１０−４Ｐａ、雰囲気ガス；Ａｒ１００％、スパッタ圧力（全圧）；４×１０−１Ｐａ、投入電力１００Ｗ、成膜時間２０分間、Ｓ−Ｔ距離９５ｍｍとした。
この結果、ガラス基板上に、膜厚が約１００ｎｍの透明導電性酸化物が形成された透明導電ガラスが得られた。
なお、得られた膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．２０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．１５、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．６５であった。
【００６１】
（３）透明半導体薄膜の高抵抗化処理
上記（２）で得られた透明半導体薄膜に対して、高抵抗化処理を施した。この高抵抗化処理として、大気中（酸素存在下）２８０℃で２時間加熱（大気下熱処理）する、酸化処理を行った。
【００６２】
（４）透明半導体薄膜の物性の評価
上記（３）で得られた透明半導体薄膜のキャリア濃度、及びホール移動度をホール測定装置により測定した。キャリア濃度は５×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は３ｃｍ２／Ｖｓであった。また、比抵抗の値は、４２Ωｃｍであった。さらに、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。
【００６３】
ホール測定装置、及びその測定条件は下記のとおりであった、
［ホール測定装置］
東陽テクニカ製：Resi  Test８３１０
［測定条件］
室温（２５℃）、０．５［Ｔ］、１０−４〜１０−１２Ａ、ＡＣ磁場ホール測定
【００６４】
さらに、この透明導電性酸化物の透明性については、分光光度計により波長４００ｎｍの光線についての光線透過率が８５％以上であり、透明性においても優れたものであった。
また、Ｘ線結晶構造解析により非晶質であることが確認された。
【００６５】
また、ＰＡＮ耐性や蓚酸エッチング速度などについても評価し、上記各表に示した。
［ＰＡＮ耐性］
ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分以上のものを×とし、それ以外のものを○とした。ここで、ＰＡＮ耐性の評価には、３５℃のＰＡＮ系エッチング液（リン酸９１．４ｗｔ％、硝酸３．３ｗｔ％、酢酸５．３ｗｔ％）を用いた。なお、ＰＡＮ系エッチング液（リン酸、硝酸、酢酸を含むエッチング液）は、通常、リン酸が２０〜９５ｗｔ％、硝酸０．５〜５ｗｔ％、酢酸３〜５０ｗｔ％の範囲にあるものが用いられる。
実施例１の非晶質酸化物半導体薄膜は、上記ＰＡＮ（ＰＡＮ系エッチング液）によるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。
［蓚酸エッチング速度］
蓚酸系エッチング液によるエッチング性として、エッチング速度が２０ｎｍ／分以上のものを○とし、それ以外のものを×とした。蓚酸系エッチング液として、３５℃のＩＴＯ−０６Ｎ（関東化学(株)）を用いエッチング速度を測定した。なお、１５０％オーバーエッチング後に顕微鏡観察して残渣の有無を確認した。
実施例１の非晶質酸化物半導体薄膜は、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が４００ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００６６】
［実施例２］  
実施例２の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．３１、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．１１、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．５９であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１０ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、７Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が４００ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００６７】
［実施例３］  
実施例３の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．３１、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．１５、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．５４であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が１．２×１０１７ｃｍ−３、ホール移動度は１１ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が３００ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００６８】
［実施例４］  
実施例４の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．４３、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．１４、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．４３であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が５×１０１７ｃｍ−３、ホール移動度は２５ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、１Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１５０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００６９】
［実施例５］  
実施例５の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．２０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．２３、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．５７であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が８×１０１７ｃｍ−３、ホール移動度は１７ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、０．５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．１０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１００ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７０】
［実施例６］  
実施例６の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、IIIＢ族のＧａを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｇａ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｇａ］）が０．１０であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１５ｃｍ−３、ホール移動度は３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、２３３Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が２５０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７１】
［実施例７］  
実施例７の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、IIIＢ族のＧａを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｇａ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｇａ］）が０．１０であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３、ホール移動度は１５ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、４Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１２０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７２】
［実施例８］  
実施例８の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例７の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｇａ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｇａ］）が０．２０であった。なお、この相違点の他は、実施例７の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が１×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は２ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、３１５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が９０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７３】
［実施例９］  
実施例９の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例８の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、スパッタ条件として、雰囲気ガス；Ａｒ９６容積％＋Ｏ２４容積％、酸素分圧；１６×１０−３Ｐａとし、高抵抗化処理を行わなかった。なお、この相違点の他は、実施例８の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が１×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、６３０Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、２．１０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が９０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
なお、本実施例は、高抵抗化処理を行わずに、成膜時における酸素分圧により高抵抗化を行った例であり、非抵抗の面内均一性が他の実施例より劣っていた。
【００７４】
［実施例１０］  
実施例１０の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例７の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、Ｇａの代わりにＡｌを含有し、ＩＣＰ法で分析したところ、［Ａｌ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ａｌ］）が０．１０であった。なお、この相違点の他は、実施例７の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図１に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が２×１０１７ｃｍ−３、ホール移動度は１７ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、２Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７５】
［実施例１１］  
実施例１１の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＬａを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｌａ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌａ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１７０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７６】
［実施例１２］  
実施例１２の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＣｅを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｃｅ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｃｅ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７７】
［実施例１３］  
実施例１３の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＮｄを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｎｄ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｎｄ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７８】
［実施例１４］  
実施例１４の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＳｍを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｓｍ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｓｍ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００７９】
［実施例１５］  
実施例１５の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＥｕを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｅｕ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｅｕ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００８０】
［実施例１６］  
実施例１６の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＧｄを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｇｄ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｇｄ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００８１】
［実施例１７］  
実施例１７の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＴｂを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｔｂ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｔｂ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００８２】
［実施例１８］  
実施例１８の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＤｙを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｄｙ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｄｙ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００８３】
［実施例１９］  
実施例１９の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＥｒを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｅｒ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｅｒ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が９×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００８４】
［実施例２０］  
実施例２０の非晶質酸化物半導体薄膜は、実施例４の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＹｂを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｙｂ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｙｂ］）が０．０３
であった。なお、この相違点の他は、実施例４の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図２に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が２．５×１０１７ｃｍ−３、ホール移動度は１２ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、２Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１３０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００８５】
［比較例１］  
比較例１の酸化物薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．９０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．１０、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が多結晶であり、キャリア濃度が２×１０２１ｃｍ−３、ホール移動度は１５ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、０．０００２１Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、×（不溶）であった。
【００８６】
［比較例２］  
比較例１の酸化物薄膜は、比較例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、高抵抗化処理を行わなかった。なお、この相違点の他は、比較例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が１×１０２０ｃｍ−３、ホール移動度は２０ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、０．００３１５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．２０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が２００ｎｍ／分であり、評価は、×（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が５０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、×（残渣有り）であった。
【００８７】
［比較例３］  
比較例３の酸化物薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．６６、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．３４、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が多結晶であり、キャリア濃度が１×１０２０ｃｍ−３、ホール移動度は２５ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、０．００２５２Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．１０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、×（不溶）であった。
【００８８】
［比較例４］  
比較例４の酸化物薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．９０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．１０であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が３×１０２０ｃｍ−３、ホール移動度は３５ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、０．０００６Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が２５０ｎｍ／分であり、評価は、×（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１００ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００８９】
［比較例５］  
比較例５の酸化物薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．４５、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．５０、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．０５であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が８×１０１９ｃｍ−３、ホール移動度は１５ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、０．００５Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、２．５０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、×（不溶）であった。
【００９０】
［比較例６］  
比較例６の酸化物薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．２０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．５０、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．３０であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が３×１０１７ｃｍ−３、ホール移動度は３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、７Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、２．１０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、×（不溶）であった。
【００９１】
［比較例７］  
比較例７の酸化物薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．２０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．０５、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．７５であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が４×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は３ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、５３Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．１０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が６００ｎｍ／分であり、評価は、×（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１０００ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００９２】
［比較例８］  
比較例８の酸化物薄膜は、実施例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、IIIＢ族のＧａを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．５０、［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０、［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）が０．５０、［Ｇａ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｇａ］）が０．３３であった。なお、この相違点の他は、実施例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が８×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は７ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、１１Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．２０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１００ｎｍ／分であり、評価は、×（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が５０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００９３】
［比較例９］  
比較例９の酸化物薄膜は、比較例８の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、スパッタ条件として、雰囲気ガス；Ａｒ９６容積％＋Ｏ２４容積％、酸素分圧；１６×１０−３Ｐａとし、高抵抗化処理を行わなかった。なお、この相違点の他は、比較例８の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物半導体薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が非晶質であり、キャリア濃度が１×１０１６ｃｍ−３、ホール移動度は１ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、６３０Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、２．３０であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１００ｎｍ／分であり、評価は、×（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が５０ｎｍ／分であり、評価は、○（可溶）であった。また、蓚酸系エッチング後の残渣は、○（残渣無し）であった。
【００９４】
［比較例１０］  
比較例１０の酸化物薄膜は、比較例１の作製条件（成膜条件、膜組成原子比、及び、高抵抗化処理）と比べて、ランタノイド類のＣｅを含有し、膜組成をＩＣＰ法で分析したところ、［Ｃｅ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｃｅ］）が０．０４であった。なお、この相違点の他は、比較例１の作製条件とほぼ同じとした。
また、上記製作条件にて製作した酸化物薄膜の特性は、図３に示すように、結晶性が多結晶であり、キャリア濃度が２×１０２１ｃｍ−３、ホール移動度は１５ｃｍ２／Ｖｓであった。四端子法により測定した比抵抗の値は、０．０００２１Ωｃｍであり、比抵抗の面内均一性（面内の最大値／面内の最小値）は、１．０５であった。さらに、ＰＡＮによるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、○（不溶）であった。また、蓚酸系エッチング液によるエッチング速度が１０ｎｍ／分未満であり、評価は、×（不溶）であった。
【００９５】
上記実施例１と比較例６，７を比較すると、インジウムの含有量が同じでもＳｎ量によりＰＡＮ耐性や蓚酸エッチング速度が大きく変化しており、特定の範囲だけが選択エッチング性を保持していることが分かる。また、Ｓｎ量が過剰になると面内の均一性が失われていることも分かる。
【００９６】
［薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態］
本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法は、活性層として、上記実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタの製造方法であって、前記非晶質酸化物半導体薄膜を用いた活性層を、カルボン酸を含むエッチング液でエッチングする活性層形成工程と、前記活性層より上の層にある電極層を、オキソ酸を含むエッチング液でエッチングする電極層形成工程とを有する方法としてある。
【００９７】
通常、上記カルボン酸として、蓚酸などが用いられ、オキソ酸として、リン酸などが用いられる。また、両エッチング液は、アニオン系又はノニオン系などの界面活性剤を含んでいることが好ましい。このように、界面活性剤を含んでいると、残渣を低減できる場合がある。
また、エッチング液の温度は、２０〜５０℃が好ましく、３０〜４５℃がより好ましい。
【００９８】
本実施形態の製造方法によれば、ドライエッチング工程やリフトオフ工程を行わなくても済み、ウェットエッチングによるフォトリソグラフィ法のみで、活性層及び活性層より上の層にある電極層をパターニングすることができる。一般的に、金属酸化物のドライエッチング工程は設備費用がかさむうえ、加工時間が長く、また堆積物による不良が発生しやすく歩留まりが低下するおそれがある。また、リフトオフ工程は、工程が多く歩留まりが低いうえ高精細化・大面積化・量産化となるおそれがある。すなわち、ドライエッチング工程やリフトオフ工程の代わりに、ウェットエッチングによるフォトリソグラフィ法のみで、パターニングすることにより、経済性や生産性を向上させることができる。
以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、生産性などを大幅に向上させることができる。さらに、本実施形態の製造方法は、簡便で大面積均一性や再現性に優れている。
【００９９】
［薄膜トランジスタの一実施形態］
図４は、本発明の一実施形態に係る、絶縁体基板上に作製したボトムゲート型薄膜トランジスタの要部の概略断面図を示している。
図４において、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、ガラス基板１０と、ガラス基板１０上に形成されたゲート電極２５と、ガラス基板１０及びゲート電極２５上に形成されたゲート絶縁膜２４と、ゲート電極２５の上方のゲート絶縁膜２４上に形成された、活性層としての非晶質酸化物半導体薄膜２と、非晶質酸化物半導体薄膜２の両端上に形成されたソース電極２２及びドレイン電極２３とを備えている。また、非晶質酸化物半導体薄膜２は、上記実施形態の非晶質酸化物半導体薄膜を用いてある。
なお、本発明の薄膜トランジスタは、上記構成のボトムゲート型薄膜トランジスタ１に限定されるものではなく、図５に示すボトムゲート型薄膜トランジスタ１ａなどの様々な構成であってもよい。
【０１００】
ゲート電極２５、ソ−ス電極２２及びドレイン電極２３の各電極を形成する材料は、特に制限されるものではなく、本実施形態の効果を失わない範囲で一般に用いられているものを任意に選択できる。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ），インジウム亜鉛酸化物，ＺｎＯ，ＳｎＯ２などの透明電極や、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｔａなどの金属電極、又はこれらを含む合金の金属電極などを用いることができる。また、それらを２層以上積層して接触抵抗を低減したり、界面強度を向上させてもよい。
【０１０１】
また、上記各電極層に透明導電膜を用いてもよい。透明導電膜はエッチング時に非晶質酸化物であることが好ましい。例えば、インジウム亜鉛酸化物や、水又は水素により非晶質化したインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いることができる。インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの結晶化した透明導電膜は、蓚酸系エッチング液でのエッチングが困難となるおそれがある。
また、非晶質透明導電膜は、エッチング後に熱処理などによって結晶化させてもよく、このようにすると、蓚酸系エッチング液に対して耐性を有するようになるので、選択エッチングの自由度を拡大することができる。すなわち、電極層を透明導電膜とすることで、ウェットエッチングプロセスにより簡便に透明トランジスタを作製することができる。
【０１０２】
ゲート絶縁膜２４の材料も、特に制限されるものではなく、本実施形態の発明の効果を失わない範囲で一般に用いられているものを任意に選択できる。例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，Ｒｂ２Ｏ，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３，ＰｂＴｉ3，ＢａＴａ2Ｏ6，ＳｒＴｉＯ3，ＡｌＮなどの酸化物を用いることができる。これらのなかでも、ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３を用いるのが好ましく、より好ましくはＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３であり、特に好ましくはＹ２Ｏ３である。これらの酸化物の酸素数は、必ずしも化学量論比と一致していなくともよい（例えば、ＳｉＯ２でもＳｉＯｘでもよい）。
このようなゲート絶縁膜２４は、図示してないが、異なる２層以上の絶縁膜を積層した構造でもよい。また、ゲート絶縁膜２４は、結晶質、多結晶質、非晶質のいずれであってもよいが、工業的に製造しやすい多結晶質か、非晶質であるのが好ましい。
【０１０３】
また、上記トップゲート型薄膜トランジスタ１ａのチャンネル幅Ｗとチャンネル長Ｌの比Ｗ／Ｌは、通常０．１〜１００、好ましくは１〜２０、特に好ましくは２〜８である。この理由は、Ｗ／Ｌが１００を越えると漏れ電流が増えたり、ｏｎ−ｏｆｆ比が低下したりするおそれがあるからである。また、０．１より小さいと電界効果移動度が低下したり、ピンチオフが不明瞭になったりするおそれがあるからである。
さらに、チャンネル長Ｌは、通常０．１〜１０００μｍ、好ましくは１〜１００μｍ、さらに好ましくは２〜１０μｍである。この理由は、０．１μｍより短いと工業的に製造が難しくまた漏れ電流が大きくなるおそれがあるからである。また、１０００μｍを超える長さとなると、素子が大きくなりすぎて好ましくないからである。
【０１０４】
非晶質酸化物半導体薄膜２の膜厚は、通常０．５〜５００ｎｍ、好ましくは１〜１５０ｎｍ、より好ましくは３〜８０ｎｍ、特に好ましくは１０〜６０ｎｍである。この理由は、０．５ｎｍより薄いと工業的に均一に成膜することが難しいからである。また、５００ｎｍより厚いと成膜時間が長くなり工業的に採用できないからである。また、３〜８０ｎｍの範囲内にあると、移動度やオンオフ比などＴＦＴ特性が特に良好である。
【０１０５】
ボトムゲート型薄膜トランジスタ１の電界効果移動度は、通常１ｃｍ２／Ｖｓ以上とする。電界効果移動度が１ｃｍ２／Ｖｓより小さいと、スイッチング速度が遅くなるおそれがある。このような不具合をより有効に回避するために、電界効果移動度は、好ましくは５ｃｍ２／Ｖｓ以上、より好ましくは１８ｃｍ２／Ｖｓ以上、さらに好ましくは３０ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、特に好ましくは５０ｃｍ２／Ｖｓ以上である。
また、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１のｏｎ−ｏｆｆ比は、通常１０３以上とするが、好ましくは１０４以上、よりより好ましく１０５以上、さらに好ましくは１０６以上であり、特に好ましくは１０７以上である。
【０１０６】
また、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、閾値電圧（Ｖｔｈ）がプラスでノーマリーオフとなることが好ましい。閾値電圧（Ｖｔｈ）がマイナスでノーマリーオンとなると、消費電力が大きくなるおそれがある。
さらに、ＴＦＴ駆動時のゲート電圧やドレイン電圧は、通常１００Ｖ以下、好ましくは５０Ｖ以下、より好ましくは２０Ｖ以下である。１００Ｖより大きいと、消費電力が大きくなり実用性が低下するおそれがある。
また、本発明においては、ゲート電極２５と、ソース電極２２及びドレイン電極２３とが自己整合していてもいなくてもよいが、自己整合していると洩れ電流が低減でき好ましい。
【０１０７】
上記構成のボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、非晶質酸化物半導体薄膜２を形成する際、蓚酸系エッチング液によりウェットエッチングされ、ソース電極２２及びドレイン電極２３を形成する際、リン酸系エッチング液によりウェットエッチングされる。また、リン酸系エッチング液によりウェットエッチングされる際、露出した非晶質酸化物半導体薄膜２は、リン酸系エッチング液に対して不溶である。すなわち、ドライエッチング工程やリフトオフ工程の代わりに、ウェットエッチングによるフォトリソグラフィ法のみで、非晶質酸化物半導体薄膜２、ソース電極２２及びドレイン電極２３をパターニングすることにより、経済性や生産性を向上させることができる。
【０１０８】
また、トップゲート型薄膜トランジスタ１ａは、ソース電極２２及びドレイン電極２３を形成する際、リン酸系エッチング液によりウェットエッチングされ、非晶質酸化物半導体薄膜２を形成する際、蓚酸系エッチング液によりウェットエッチングされる。蓚酸系エッチング液によりウェットエッチングされる際、ソース電極２２及びドレイン電極２３が、上記金属電極や結晶化された透明導電膜からなる電極の場合、蓚酸系エッチング液に対して不溶である。すなわち、ドライエッチング工程やリフトオフ工程の代わりに、ウェットエッチングによるフォトリソグラフィ法のみで、非晶質酸化物半導体薄膜２、ソース電極２２及びドレイン電極２３をパターニングすることにより、経済性や生産性を向上させることができる。
【０１０９】
また、好ましくは、非晶質酸化物半導体薄膜２がカルボン酸を含むエッチング液でエッチングされ、さらに、非晶質酸化物半導体薄膜２上に、オキソ酸を含むエッチング液でエッチングされたソース電極２２及びドレイン電極２３を備えているとよい。
このようにすると、カルボン酸を含むエッチング液やオキソ酸を含むエッチング液で、非晶質酸化物半導体薄膜２や各電極２２、２３をエッチングすることができる。すなわち、非晶質酸化物半導体薄膜２は、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶であることから、蓚酸系エッチング液とほぼ同等以上の溶解性能を有するカルボン酸を含むエッチング液を用いても、非晶質酸化物半導体薄膜２を溶解することができる。また、リン酸系エッチング液とほぼ同等以上の溶解性能を有し、かつ、非晶質酸化物半導体薄膜２を溶解しないオキソ酸を含むエッチング液を用いても、ソース電極２２及びドレイン電極２３を溶解することができる。
なお、ＰＡＮなどのオキソ酸を含むエッチング液でウェットエッチングするのは、ゲート電極２５、ソース電極２２、ドレイン電極２３の一部でもよい。ただし、工程の簡素化の観点から、ゲート電極２５、ソ−ス電極２２、ドレイン電極２３の全てを同じエッチング液でウェットエッチングすることが好ましい。
また、本発明の薄膜トランジスタは、図４に示すボトムゲート型薄膜トランジスタ１でも、図５に示すトップゲート型薄膜トランジスタ１ａでもよく、移動度などのＴＦＴ特性の良好なボトムゲート型が好ましい。
【０１１０】
また、図示してないが、好ましくは、非晶質酸化物半導体薄膜２が、層厚方向に組成が変化しており、ゲート絶縁膜２４から遠い第一の領域と、ゲート絶縁膜２４に近い第二の領域とを有しており、第二の領域の酸素濃度が、第一の領域の酸素濃度より濃いとよい。
このようにすると、ゲート絶縁膜２４側の酸素が多いので、ゲート絶縁膜２４との界面付近のキャリア密度が低減でき、トランジスタのオンオフ比などを向上させることができる。
【０１１１】
また、図示してないが、好ましくは、非晶質酸化物半導体薄膜２が、層厚方向に組成が変化しており、ゲート絶縁膜２４から遠い第一の領域と、ゲート絶縁膜２４に近い第二の領域とを有しており、第二の領域のＳｎ濃度が、第一の領域のＳｎ濃度より薄いとよい。
このようにすると、ゲート絶縁膜２４側のＳｎが少ないので、ＰＡＮ耐性を維持しつつゲート絶縁膜２４との界面付近のキャリア密度が低減でき、トランジスタのオンオフ比などを向上させることができる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施形態のボトムゲート型薄膜トランジスタ１によれば、ドライエッチング工程やリフトオフ工程の代わりに、ウェットエッチングによるフォトリソグラフィ法のみで、非晶質酸化物半導体薄膜２、ソース電極２２及びドレイン電極２３をパターニングすることができる。したがって、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、生産性を大幅に向上させることができる。また、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、電界効果移動度が高く、信頼性が高く、活性層が透明で高精細とすることができる。
【０１１３】
次に、上述した実施例及び比較例の非晶質酸化物半導体薄膜を用いて、以下のように薄膜トランジスタを製造して、その評価を行った。これら薄膜トランジスタの実施例及び比較例について、説明する。
【０１１４】
［実施例Ａ１：ボトムゲート型透明薄膜トランジスタ／絶縁体基板］
まず、図４に示すように、ガラス基板１０上にＤＣマグネトロンスパッタ法によりＡｌ膜を成膜した。次に、フォトレジストの塗布、フォトマスクを用いたゲート電極２５および配線のパターンを露光し、現像液で現像した。続いて、３５℃のＰＡＮ系エッチング液（リン酸９１．４ｗｔ％、硝酸３．３ｗｔ％、酢酸５．３ｗｔ％）を用いたエッチングによりゲート電極２５および配線パターンを形成した。
次に、ＣＶＤ法によりゲート絶縁膜２４として、ＳｉＮｘ膜３００ｎｍを成膜した。
次に、成膜時間以外は上記実施例１と同じ条件で、厚み３０ｎｍの非晶質酸化物半導体薄膜２を成膜した。続いて、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いた活性層パターンを露光し、現像液で現像した。そして、蓚酸系エッチング液として、３５℃のＩＴＯ−０６Ｎ（関東化学(株)）を用いたエッチングにより、非晶質酸化物半導体薄膜２からなる活性層を形成した。
【０１１５】
次に、ＤＣマグネトロンスパッタ法によりＭｏ、Ａｌの順に成膜した。続いて、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いたソース電極２２、ドレイン電極２３および配線のパターンを露光し、現像液で現像した。そして、３５℃のＰＡＮ系エッチング液（リン酸９１．４ｗｔ％、硝酸３．３ｗｔ％、酢酸５．３ｗｔ％）を用いたエッチングにより、ソース電極２２、ドレイン電極２３および配線を形成した。
本実施例のボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、チャネル長さＬ＝５０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１００μｍとした。
このボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、電界効果移動度；２５ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ−ｏｆｆ比；１０５以上、閾値電圧（Ｖｔｈ）；＋２．０Ｖ（ノーマリーオフ）であり、出力特性は明瞭なピンチオフを示した。すなわち、十分良好なトランジスタ特性を有していた。
【０１１６】
［実施例Ａ２：ボトムゲート型透明薄膜トランジスタ／絶縁体基板］
本実施例Ａ２のボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、上記実施例Ａ１と比べて、非晶質酸化物半導体薄膜２として上記実施例１の代わりに実施例４，７，８，１５などを用いた。なお、この相違点の他は、実施例Ａ１とほぼ同様に薄膜トランジスタを作製した。
実施例４を用いたボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、電界効果移動度；３５ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ−ｏｆｆ比；１０４以上、閾値電圧（Ｖｔｈ）；＋１．０Ｖ（ノーマリーオフ）であり、出力特性は明瞭なピンチオフを示した。すなわち、十分良好なトランジスタ特性を有していた。
また、実施例７を用いたボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、電界効果移動度；３０ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ−ｏｆｆ比；１０６以上、閾値電圧（Ｖｔｈ）；＋１．０Ｖ（ノーマリーオフ）であり、出力特性は明瞭なピンチオフを示した。すなわち、十分良好なトランジスタ特性を有していた。
さらに、実施例８を用いたボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、電界効果移動度；２５ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ−ｏｆｆ比；１０７以上、閾値電圧（Ｖｔｈ）；＋１．５Ｖ（ノーマリーオフ）であり、出力特性は明瞭なピンチオフを示した。すなわち、十分良好なトランジスタ特性を有していた。
また、実施例１５を用いたボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、電界効果移動度；３０ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ−ｏｆｆ比；１０６以上、閾値電圧（Ｖｔｈ）；＋１．０Ｖ（ノーマリーオフ）であり、出力特性は明瞭なピンチオフを示した。すなわち、十分良好なトランジスタ特性を有していた。
すなわち、上記各ボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、実施例Ａ１とほぼ同様に、十分良好なトランジスタ特性を有していた。また、IIIＢ族やランタノイド類を添加したものは、オンオフ比が大幅に向上した。また、伝達特性測定時に発生していたヒステリシスが大幅に減少し、動作の安定性が向上した。
なお、図１，２に示すように、非晶質酸化物半導体薄膜２として、他の実施例を用いて、実施例Ａ１とほぼ同様にボトムゲート型薄膜トランジスタ１を作製したところ、いずれも、ＴＦＴ特性を確認することができた。
【０１１７】
［実施例Ｂ１：トップゲート型透明薄膜トランジスタ／絶縁体基板］
まず、図５に示すように、ガラス基板１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法によりＭｏ、Ａｌの順に成膜した。続いて、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いたソース電極２２、ドレイン電極２３および配線のパターンを露光し、現像液で現像した。そして、３５℃のＰＡＮ系エッチング液（リン酸９１．４ｗｔ％、硝酸３．３ｗｔ％、酢酸５．３ｗｔ％）を用いたエッチングにより、ソース電極２２、ドレイン電極２３および配線を形成した。本実施例のトップゲート型薄膜トランジスタ１ａは、チャネル長さＬ＝５０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１００μｍとした。
次に、成膜時間以外は上記実施例１と同じ条件で、厚み３０ｎｍの非晶質酸化物半導体薄膜２を成膜した。続いて、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いた活性層パターンを露光し、現像液で現像した。そして、蓚酸系エッチング液として、３５℃のＩＴＯ−０６Ｎ（関東化学(株)）を用いたエッチングにより、非晶質酸化物半導体薄膜２からなる活性層を形成した。
【０１１８】
次に、ＣＶＤ法によりゲート絶縁膜２４として、ＳｉＮｘ膜３００ｎｍを成膜した。
続いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法によりＡｌ膜を成膜した。次に、フォトレジストの塗布、フォトマスクを用いたゲート電極２５および配線のパターンを露光し、現像液で現像した。続いて、３５℃のＰＡＮ系エッチング液（リン酸９１．４ｗｔ％、硝酸３．３ｗｔ％、酢酸５．３ｗｔ％）を用いたエッチングによりゲート電極２５および配線パターンを形成した。
【０１１９】
このトップゲート型薄膜トランジスタ１ａは、電界効果移動度；２５ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ−ｏｆｆ比；１０５以上、閾値電圧（Ｖｔｈ）；＋２．０Ｖ（ノーマリーオフ）であり、出力特性は明瞭なピンチオフを示した。すなわち、十分良好なトランジスタ特性を有していた。
【０１２０】
［比較例Ａ０：ボトムゲート型透明薄膜トランジスタ／絶縁体基板］
本比較例Ａ０のボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、上記実施例Ａ１と比べて、非晶質酸化物半導体薄膜２として上記実施例１の代わりに比較例６を用いた。なお、この相違点の他は、実施例Ａ１とほぼ同様に薄膜トランジスタを作製しようとした。
ところが、活性層をパターニングできず、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１を作製できなかった。
なお、図３に示すように、非晶質酸化物半導体薄膜２として、他の比較例を用いて、実施例Ａ１とほぼ同様にボトムゲート型薄膜トランジスタ１を作製したところ、いずれも、ＴＦＴ特性を確認することができなかった。すなわち、蓚酸系エッチング液に対するエッチング性を有しない比較例１，３，５，６，１０をもちいたものは、活性層をパターニングできなかった。また、蓚酸系エッチング液に対するエッチング性を有する比較例２，４，７，８，９をもちいたものは、薄膜トランジスタ特性が得られなかった。確認したところ、ＰＡＮ耐性を有しないため、活性層が溶解して消失していた。
【０１２１】
［比較例Ｂ０：トップゲート型透明薄膜トランジスタ／絶縁体基板］
本比較例Ｂ０のトップゲート型薄膜トランジスタ１ａは、上記実施例Ｂ１と比べて、非晶質酸化物半導体薄膜２として上記実施例１の代わりに比較例６を用いたが、活性層をパターニングできず、薄膜トランジスタを作製できなかった。
なお、トップゲート型薄膜トランジスタ１ａは、蓚酸系エッチング液に対するエッチング性を有する比較例２，４，７，８，９をもちいると、各比較例のＰＡＮ耐性の有無にかかわらず、作製可能であった。また、図示してないが、比較例７，８，９をもちいたトップゲート型薄膜トランジスタ１ａについては、ＴＦＴ特性を確認できた。
【０１２２】
［表示装置の一実施形態］
図６は、本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を説明するための、要部の概略拡大断面図を示している。
図６において、画像表示装置３は、ガラス基板１０、光制御素子としての液晶４０、この液晶４０を駆動するための、上述したボトムゲート型薄膜トランジスタ１、画素電極３０及び対向電極５０を備えている。また、電界効果型トランジスタであるボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、透明なガラス基板１０にマトリックス状に配設されている。
なお、本発明の光制御素子は、液晶を含むものに限定されるものではなく、たとえば、電気泳動粒子を含み、該電気泳動粒子を利用するものや、自ら発光する有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などでもよい。なお、自ら発光する有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などを用いた装置は、発光装置と呼称してもよい。
また、上記ボトムゲート型薄膜トランジスタ１が形成される基体は、透明なガラス基板１０に限定されるものではなく、たとえば、可撓性を有する樹脂フィルムなどであってもよい。
【０１２３】
ボトムゲート型薄膜トランジスタ１は、ガラス基板１０上に形成されたゲート電極２５と、ゲート電極２５及びガラス基板１０上に形成されたゲート絶縁膜２４と、活性層としての非晶質酸化物半導体薄膜２と、非晶質酸化物半導体薄膜２の両端上に形成されたソース電極２２及びドレイン電極２３とを備えている。また、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１上には、酸化シリコン又は窒化シリコンなどからなる層間絶縁膜２６が形成されている。
なお、画像表示装置３は、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１に限定されるものではなく、例えば、トップゲート型などの様々な構成のトランジスタであってもよい。さらに、一つの画素に対して、スイッチトランジスタと駆動トランジスタなどを備えた構成としてもよい。
【０１２４】
画素電極３０は、ゲート絶縁膜２４上に形成され、ドレイン電極２３と接続されている。また、画素電極３０及び層間絶縁膜２６上に、配向膜としての高抵抗膜４１、４２及び対向電極５０（通常、高抵抗膜４２と対向電極５０は、対向基板（図示せず）に形成されている。）が形成され、高抵抗膜４１と高抵抗膜４２の間の隙間に、液晶４０が注入されている。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態の画像表示装置３によれば、ボトムゲート型薄膜トランジスタ１を作製する際、ドライエッチング工程やリフトオフ工程の代わりに、ウェットエッチングによるフォトリソグラフィ法のみで、非晶質酸化物半導体薄膜２、ソース電極２２及びドレイン電極２３をパターニングすることができる。したがって、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、生産性を大幅に向上させることができる。
【０１２６】
［スパッタリングターゲットの第一実施形態］
また、本発明は、スパッタリングターゲットの発明としても、有効である。
本実施形態のスパッタリングターゲットは、インジウム、錫、亜鉛、前記インジウム以外のIIIＢ族（＝Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌのうち少なくとも一つ）及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と、錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と、亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）と、IIIＢ族の原子の数（＝［IIIＢ］）の原子比が、
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
０．０００１＜［IIIＢ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［IIIＢ］）＜０．３３
であり、さらに、バルク抵抗が１０−３〜１０３ｍΩ、焼結密度が８０％以上である。
【０１２７】
本実施形態のスパッタリングターゲットによれば、上述したように、キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３未満であり、さらに、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶である非晶質酸化物半導体薄膜を製造することができる。さらに、インジウム以外のIIIＢ族を含有することにより、キャリア密度を下げやすくなり、また、キャリア密度の低い状態が安定化しトランジスタに利用した場合の信頼性が向上する。
また、このスパッタリングターゲットを用いて作製した非晶質酸化物半導体薄膜は、蓚酸系エッチング液を用いてウェットエッチングされ、さらに、この非晶質酸化物半導体薄膜上に、リン酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで電極をパターニングすることができる。したがって、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる。
【０１２８】
［スパッタリングターゲットの第二実施形態］
また、本実施形態のスパッタリングターゲットは、インジウム、錫、亜鉛、ランタノイド類（＝Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｅｕ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏ,Ｅｒ,Ｔｍ,Ｙｂ,Ｌｕのうち少なくとも一つ）及び酸素を含有し、インジウムの原子の数（＝［Ｉｎ］）と、錫の原子の数（＝［Ｓｎ］）と、亜鉛の原子の数（＝［Ｚｎ］）と、ランタノイド類の原子の数（＝［Ｌｎ］）の原子比が、
０．１＜［Ｉｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．５
０．１＜［Ｓｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．２
０．３＜［Ｚｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］）＜０．８
０．０００１＜［Ｌｎ］／（［Ｉｎ］＋［Ｓｎ］＋［Ｚｎ］＋［Ｌｎ］）＜０．１
であり、さらに、バルク抵抗が１０−３〜１０３ｍΩ、焼結密度が８０％以上である。
【０１２９】
本実施形態のスパッタリングターゲットによれば、上述したように、キャリア密度が１０＋１８ｃｍ−３未満であり、さらに、リン酸系エッチング液に対して不溶であり、かつ、蓚酸系エッチング液に対して可溶である非晶質酸化物半導体薄膜を製造することができる。さらに、ランタノイド類を含有することにより、キャリア密度を下げやすくなり、また、キャリア密度の低い状態が安定化しトランジスタに利用した場合の信頼性が向上する。
また、このスパッタリングターゲットを用いて作製した非晶質酸化物半導体薄膜は、蓚酸系エッチング液を用いてウェットエッチングされ、さらに、この非晶質酸化物半導体薄膜上に、リン酸系エッチング液を用いたウェットエッチングで電極をパターニングすることができる。したがって、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、生産性などを向上させることができる。
【０１３０】
以上、本発明の非晶質酸化物半導体薄膜、その製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、電界効果型トランジスタ、画像表示装置及びスパッタリングについて、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る非晶質酸化物半導体薄膜、その製造方法、薄膜トランジスタの製造方法、電界効果型トランジスタ、画像表示装置及びスパッタリングは、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、画像表示装置は、液晶画像表示装置に限定されるものではなく、ＥＬ画像表示装置などであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明に係る非晶質酸化物半導体薄膜は、様々な半導体素子、半導体装置、回路などに広く用いられ、例えば、ＩＣカードやＩＤタグなどの構成要素としても幅広く応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】図１は、実施例１〜１０に対する、成膜条件、膜組成原子比、高抵抗化処理、半導体薄膜の特性、及び、ＴＦＴ特性を表した表１を示している。
【図２】図２は、実施例１１〜２０に対する、成膜条件、膜組成原子比、高抵抗化処理、半導体薄膜の特性、及び、ＴＦＴ特性を表した表２を示している。
【図３】図３は、比較例１〜１０に対する、成膜条件、膜組成原子比、高抵抗化処理、半導体薄膜の特性、及び、ＴＦＴ特性を表した表３を示している。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る、絶縁体基板上に作製したボトムゲート型薄膜トランジスタの要部の概略断面図を示している。
【図５】図５は、本発明の一実施形態の応用例に係る、絶縁体基板上に作製したトップゲート型薄膜トランジスタの要部の概略断面図を示している。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る表示装置の、電界効果型薄膜トランジスタの構成を説明するための、要部の概略拡大断面図を示している。
【符号の説明】
【０１３３】
１  ボトムゲート型薄膜トランジスタ
１ａ  トップゲート型薄膜トランジスタ
２  非晶質酸化物半導体薄膜
３  画像表示装置
１０  ガラス基板
２２  ソース電極
２３  ドレイン電極
２４  ゲート絶縁膜
２５  ゲート電極
２５ａ  導電性シリコン基板（ゲート電極）
２６  層間絶縁膜
３０  画素電極
４０  液晶
４１、４２  高抵抗膜
５０  対向電極
【図１】
2008243928.tif 000003
【図２】
2008243928.tif 000004
【図３】
2008243928.tif 000005
【図４】
2008243928.tif 000006
【図５】
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【図６】
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