JP2018182232A

JP2018182232A - Method for manufacturing oxide semiconductor thin film

Info

Publication number: JP2018182232A
Application number: JP2017083987A
Authority: JP
Inventors: 真菜白木; Mana Shiraki; 中山　徳行; Noriyuki Nakayama; 徳行中山
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2018-11-15

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an oxide semiconductor thin film which is composed of amorphous or microcrystal mainly composed of indium oxide and has high carrier mobility and low carrier concentration.SOLUTION: The method of manufacturing an oxide semiconductor thin film includes subjecting the entire oxide semiconductor thin film containing indium and gallium as oxides to an annealing treatment while covering it with a cover material to manufacture an oxide semiconductor thin film. The gallium content in the oxide semiconductor thin film is preferably 0.15 or more and 0.55 or less in Ga/(In+Ga) atom number ratio.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸化物半導体薄膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an oxide semiconductor thin film.

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（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、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。 At present, liquid crystal displays represented by liquid crystal displays are widely used. As a liquid crystal display, an active matrix type in which thin film transistors (hereinafter referred to as “TFTs”) are provided in each pixel is often used. Amorphous silicon, polycrystalline silicon or the like is used as a semiconductor layer for the TFT of the active matrix liquid crystal display. A TFT using amorphous silicon can be easily formed on a large substrate such as a large glass substrate, but has low carrier mobility (sometimes referred to as “carrier electron mobility”). On the other hand, although TFTs using polycrystalline silicon have high carrier mobility, a crystallization step such as laser annealing is required, and it takes a huge amount of time to form on a large area substrate such as a large glass substrate.

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１０ｃｍ^２Ｖ^−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。 Therefore, instead of such a silicon-based material, a method for manufacturing a TFT using an oxide semiconductor typified by IGZO (In-Ga-Zn-O) has been reported (see, for example, Patent Document 1) ). However, the mobility of the TFT obtained by the method of Patent Document 1 is about 10 cm ² V ⁻¹ sec ⁻¹ , and it is pointed out that the carrier mobility is insufficient for further high definition of the display.

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。 On the other hand, the amorphous oxide semiconductor thin film which makes indium oxide the main ingredients like patent documents 2 and patent documents 3 is proposed.

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。 However, the oxide semiconductor thin film containing indium oxide as a main component obtained by Patent Document 2 or Patent Document 3 needs to be subjected to an annealing treatment to improve the film quality, but at that time, the film is released by the elimination of oxygen. The composition changes and oxygen deficiency occurs. As a result, the carrier concentration (sometimes referred to as "carrier electron concentration") increases, and there is a problem that the characteristics decrease, such as an increase in off current when applying a TFT.

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。 As a method of preventing the generation of oxygen vacancies, a method of increasing the oxygen concentration at the time of forming an oxide semiconductor can be given. However, when the oxygen concentration in forming the oxide semiconductor is increased, the electric resistance in the vicinity of the gate insulating film is too high; thus, the carrier mobility may be reduced.

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。 Further, as a method of preventing the generation of oxygen vacancies, a method of performing annealing treatment in an atmosphere containing water vapor or the like, a method of laminating a film containing excess oxygen, or the like may be considered. Here, the excess oxygen refers to oxygen contained beyond the stoichiometric composition or oxygen that can be released below the temperature of heat applied during the process of manufacturing a semiconductor device. These methods are known to have the effect of increasing the degree of oxidation of IGZO, but the degree of oxidation of the oxide semiconductor thin film mainly composed of indium oxide as disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 is known. The effect to raise is not recognized.

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。 As described above, in order to prevent generation of oxygen vacancies and maintain a low carrier concentration and manufacture a TFT having good characteristics in annealing treatment of an amorphous oxide semiconductor thin film containing indium oxide as a main component. There was still room for improvement.

特開２００６−１６５５２８号公報JP, 2006-165528, A 国際公開第２０１６／０８４６３６号公報International Publication No. 2016 / 084,636 国際公開第２０１６／１３６４７９号公報International Publication No. 2016/136479 gazette

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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an oxide semiconductor thin film composed of amorphous or microcrystals mainly composed of indium oxide and having high carrier mobility and low carrier concentration. The purpose is to provide a manufacturing method.

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。 The present inventors have intensively studied to achieve the above-mentioned purpose. As a result, by performing an annealing treatment while covering the precursor thin film of the oxide semiconductor thin film with the cover material, it is composed of amorphous or microcrystalline mainly composed of indium oxide, and has high carrier mobility and low carrier concentration. It has been found that an oxide semiconductor thin film having the following formula can be produced, and the present invention has been completed. Specifically, the present invention provides the following.

（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。 (1) The oxide semiconductor according to the first aspect of the present invention is an oxide semiconductor thin film produced by performing an annealing treatment while covering the entire precursor thin film containing indium and gallium as an oxide with a cover material. It is a manufacturing method of a thin film.

（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。 (2) In the second invention of the present invention according to the first invention, the gallium content in the oxide semiconductor thin film is 0.15 or more and 0.55 or less in Ga / (In + Ga) atomic ratio. It is a manufacturing method of an oxide semiconductor film.

（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。 (3) In the third invention of the present invention according to the first invention, the content of gallium in the oxide semiconductor thin film is 0.20 or more and 0.35 or less in Ga / (In + Ga) atomic ratio. It is a manufacturing method of an oxide semiconductor film.

（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。 (4) In the fourth invention of the present invention according to any one of the first to third inventions, the cover material is made of a material having a melting point or a softening point exceeding the annealing temperature and being incombustible. It is a manufacturing method of an object semiconductor film.

（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。 (5) The fifth invention of the present invention is the oxidation according to any one of the first to fourth inventions, wherein the cover material has at least a surface roughness (Ra) of 5 nm or less in a surface in contact with the precursor thin film. It is a manufacturing method of an object semiconductor film.

（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。 (6) A sixth invention of the present invention is the method of manufacturing an oxide semiconductor film according to any one of the first to fifth inventions, further including the step of manufacturing the precursor thin film by sputtering.

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。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing an oxide semiconductor thin film which is composed of amorphous or microcrystalline having indium oxide as a main component, and having high carrier mobility and low carrier concentration.

実施例１のＸ線回折測定結果である。7 shows the X-ray diffraction measurement results of Example 1. 実施例１の電子線回折図である。FIG. 2 is an electron beam diffraction diagram of Example 1; 実施例２のＸ線回折測定結果である。7 shows the results of X-ray diffraction measurement of Example 2. 実施例２の電子線回折図である。5 is an electron diffraction diagram of Example 2. FIG. 実施例３のＸ線回折測定結果である。7 shows the results of X-ray diffraction measurement of Example 3. 実施例３の電子線回折図である。FIG. 6 is an electron diffraction diagram of Example 3.

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。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “the embodiments”) will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments at all, and the gist of the present invention will be described. In the range which does not change, it can add and change suitably and can implement.

≪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。 << 1. Oxide semiconductor thin film >>
<1-1. Metal composition>
The oxide semiconductor thin film according to the present embodiment is an amorphous or microcrystalline oxide semiconductor thin film containing indium and gallium as oxides. Here, “amorphous” generally refers to a solid state which does not have long-range order like crystal structure in arrangement of constituent atoms. In addition, “microcrystalline” generally refers to a state in which a mixed phase of a crystalline component having a small crystal grain size (about 1 nm to 100 nm or less) and an amorphous component is formed. Furthermore, “crystalline” generally refers to a state in which a clear diffraction peak corresponding to a plane index based on a crystal structure is observed in an X-ray diffraction measurement result, which generally has a crystal structure.

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。 In addition, in the non-crystalline oxide semiconductor thin film, for example, in the X-ray diffraction measurement result in the X-ray diffraction measurement, the clear diffraction peak corresponding to the plane index based on the crystal structure is not seen, and the TEM-EDX of the cross-sectional structure In the electron beam diffraction pattern of the measurement, it can be identified from the fact that a halo having a slight halo or spot remains is formed, and a diffraction pattern consisting of a combination of a spot and a ring is not formed. For example, in the X-ray diffraction measurement result in the X-ray diffraction measurement, no clear diffraction peak is observed in the oxide semiconductor thin film of microcrystal, and in the electron diffraction chart of the TEM-EDX measurement of the cross-sectional structure, It can identify from the fact that the diffraction pattern which consists of the combination of is formed. In the crystalline oxide semiconductor thin film, for example, a clear diffraction peak corresponding to a plane index based on a crystal structure is observed in an X-ray diffraction measurement result in an X-ray diffraction measurement, and an electron of TEM-EDX measurement of a cross-sectional structure In the line diffraction pattern, it can be identified from the formation of diffraction spots corresponding to the surface index based on the crystal structure.

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、１０ｃｍ^２Ｖ^−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。 The content of gallium in the oxide semiconductor thin film is not particularly limited, but it is preferably 0.15 or more and 0.55 or less in Ga / (In + Ga) atomic ratio, and is more than 0.20 and 0.35 or less Is more preferred. Gallium has a strong bonding force with oxygen and is effective in reducing the amount of oxygen vacancies in an oxide semiconductor thin film. This effect is sufficiently obtained when the content of gallium is 0.15 or more in the Ga / (In + Ga) atomic ratio. On the other hand, when the content of gallium is 0.55 or less in Ga / (In + Ga) atomic ratio, sufficiently high carrier mobility as an oxide semiconductor thin film of 10 cm ² V ⁻¹ sec ⁻¹ or more can be obtained. it can.

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。 The oxide semiconductor thin film can contain a specific positive trivalent element among elements other than indium and gallium. Such positive trivalent elements include boron, aluminum, scandium and yttrium. When these elements are contained in the oxide semiconductor thin film, they contribute to the reduction of the carrier concentration but hardly contribute to the improvement of the carrier mobility. On the other hand, the oxide semiconductor thin film preferably does not contain a positive trivalent element other than boron, aluminum, scandium and yttrium. That is, it is preferable not to contain lanthanum, praseodymium, dyspronium, holmium, erbium, ytterbium and lutetium. Such positive trivalent elements do not contribute to the reduction of the carrier concentration, and the carrier mobility may be reduced.

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。 The oxide semiconductor thin film can contain tin among elements of positive tetravalence or higher. Tin contributes to the improvement of the carrier mobility of the oxide semiconductor thin film. Like the positive trivalent element, it is preferable not to substantially contain an element of positive tetravalence or more other than tin. Examples of elements having a positive tetravalence or more other than tin include titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, silicon, germanium, lead, antimony, bismuth, and cerium. When these elements are contained in the oxide semiconductor thin film obtained by the manufacturing method of the present invention, they act as a scattering factor, and thus the carrier mobility of the oxide semiconductor thin film may be lowered.

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。 It is preferable that the oxide semiconductor thin film substantially does not contain an element having a positive divalent or lower value. As elements of positive divalent or less, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium oxide, strontium, barium and zinc can be mentioned. When these elements are contained in the oxide semiconductor thin film, although they somewhat contribute to the reduction of the carrier concentration, they function as a scattering factor, and thus the carrier mobility may be lowered more than the effect of the contribution.

＜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。 <1-2. Unavoidable impurities>
The content of the unavoidable impurities is not particularly limited, and for example, the total amount thereof is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less, and still more preferably 100 ppm or less. In addition, "an unavoidable impurity" means the thing of the impurity which mixes unavoidably in the manufacturing process of each raw material etc., although it is not adding intentionally. When the amount of such unavoidable impurities is large, problems such as increase in carrier concentration or decrease in carrier mobility may occur.

＜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。 <1-3. Film thickness>
The thickness of the oxide semiconductor thin film is not particularly limited, and is, for example, preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and still more preferably 50 nm or more. On the other hand, the upper limit of the film thickness is also not particularly limited, and can be appropriately designed according to the application and the like. For example, when applied as a channel layer of a thin film transistor of a device requiring flexibility, the film thickness is preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less, and still more preferably 300 nm or less . When the thickness is 1000 nm or less, characteristics necessary as a channel layer of the thin film transistor can be maintained even when the device is bent. In general, the film thickness is preferably 30 nm or more and 300 nm or less, in consideration of the throughput in the manufacturing process, the small variation in performance, and the like.

≪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。 << 2. Method of manufacturing oxide semiconductor thin film >>
The manufacturing method of the oxide semiconductor thin film concerning this embodiment manufactures an oxide semiconductor thin film by performing annealing processing, covering the whole precursor thin film containing indium and gallium as an oxide with a cover material. It is characterized by

＜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。 <2-1. Step of forming precursor thin film>
The film forming step is a step of forming a precursor thin film containing indium and gallium as oxides.

［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。 [2-1-1. Deposition method of precursor thin film]
Specifically, the method for forming the precursor thin film is not particularly limited, and for example, a sputtering method can be used. As the sputtering method, it is preferable to use a direct current sputtering method, alternating current sputtering with a frequency of 1 MHz or less, pulse sputtering or the like, and from an industrial viewpoint, it is more preferable to use a direct current sputtering method. Although it is also possible to use RF sputtering, since it is nondirectional, the establishment of conditions for uniform film formation on a large glass substrate is not necessary because it is difficult.
[2-1-2. Gas atmosphere]
When the precursor thin film is formed by sputtering, the gas constituting the atmosphere gas is not particularly limited, and it is preferable to use, for example, a mixed gas of a rare gas and oxygen. Among them, it is preferable to use, for example, argon as the noble gas. In addition to the rare gas and oxygen, it is more preferable to use a mixed gas of water vapor because the carrier mobility can be improved.

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。 The oxygen partial pressure is not particularly limited, and is preferably, for example, 9.0 × 10 ⁻³ Pa or more and 3.0 × 10 ⁻¹ Pa or less, and 1.0 × 10 ⁻² Pa or more and 2.0 × 10 ² or more. It is more preferable that it is ^-1 Pa or less, and it is further more preferable that they are 2.5 * 10 ^<-2 > Pa or more and 9.0 * 10 ^<-2 > Pa or less. When the oxygen partial pressure is 9.0 × 10 ⁻³ Pa or more, the carrier concentration of the oxide semiconductor thin film can be sufficiently improved, and variation in carrier concentration in the surface of the oxide semiconductor thin film occurs. You can also prevent that. On the other hand, since the oxygen partial pressure in the system is 3.0 × 10 ⁻¹ Pa or less, the ratio of the rare gas (particularly, argon) in the atmosphere gas is relatively increased to prevent the film forming rate from being lowered. Thus, a film forming method with high industrial applicability can be provided.

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。 It does not specifically limit as water pressure, For example, it is preferable that it is 5.0 * 10 < ^-1 > Pa or less. When the water pressure is 5.0 × 10 ⁻¹ Pa or less, an increase in carrier concentration and a decrease in carrier mobility of the oxide semiconductor thin film can be prevented. There is a possibility that the carrier concentration of the oxide semiconductor thin film may increase and the carrier mobility may decrease as the water pressure increases. This is considered to be because the amount of hydrogen and the amount of hydroxyl groups in the precursor thin film increase as the water pressure increases, and the hydrogen or the hydroxyl group behaves as a donor or a scattering factor.

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。 The total pressure of the atmosphere gas is not particularly limited, and is, for example, preferably 0.1 Pa or more and 3.0 Pa or less, more preferably 0.2 Pa or more and 0.8 Pa or less, and preferably 0.3 Pa or more and 0.7 Pa It is more preferable that it is the following.

［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。 [2-1-3. Deposition temperature]
When the precursor thin film is formed by sputtering, the substrate temperature is not particularly limited, and is, for example, preferably room temperature (25 ° C.) to 300 ° C., and more preferably 100 ° C. to 300 ° C. By setting the substrate temperature to 100 ° C. or more, even when the oxygen partial pressure in the system is, for example, 2.4 × 10 ⁻² Pa or more, excessive oxygen can be prevented from being taken into the film. Excessive oxygen may cause reduction in carrier concentration reduction of the oxide semiconductor thin film, variation in carrier concentration in the surface of the oxide semiconductor thin film, or the like.

［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。 [2-1-4. Distance between TS]
When the precursor thin film is formed by sputtering, the distance between the target and the substrate (distance between T and S) is not particularly limited, and is, for example, preferably 10 mm or more, more preferably 20 mm or more, More preferably, it is 30 mm or more. On the other hand, the T-S distance is, for example, preferably 150 mm or less, more preferably 110 mm or less, and still more preferably 80 mm or less. When the T-S distance is 10 nm or more, damage to the precursor thin film caused by plasma can be suppressed without the target and the substrate being in close proximity to each other. On the other hand, when the T-S distance is 150 mm or less, it is possible to provide a film forming method having a high industrially practical practicability by further increasing the film forming speed.

＜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。 2-2. Annealing process>
In the annealing step treatment, the precursor thin film containing indium and gallium as oxides is subjected to the annealing treatment while being covered with a cover material.

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。 The timing of the annealing treatment is not particularly limited as long as it is after the deposition of the precursor thin film.

［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。 2-2-1. Cover material]
The cover material covers the precursor thin film in the annealing step. Concretely, as a cover material, metals, such as glass, various ceramics, silicon, can be used. When using a material with high thermal conductivity such as metal, it is necessary to keep in mind that the heat from the cover plate is transmitted to the film surface. Moreover, it is also possible to divert a substrate as a cover material. In this case, the cost can be reduced.

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。 The physical properties of the cover material are not particularly limited. For example, it is preferable to use a material having a melting point or softening point that exceeds the annealing temperature and is nonflammable.

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。 The dimensions of the cover material are not particularly limited as long as they can cover the entire precursor thin film (the dimensions of the TFT substrate or more).

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。 It does not specifically limit as a shape of a cover material, For example, a plate-shaped thing can be used.

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。 The surface roughness of the cover material is not particularly limited. The smaller the surface roughness (Ra) of the surface in contact with at least the precursor thin film, the more effective it is in suppressing desorption of oxygen as it is smaller. Specifically, it is preferably 5 nm or less (Ra ≦ 5 nm), and 1 nm or less It is more preferable that Ra ≦ 1 nm).

［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。 2-2-2. Annealing method]
The annealing treatment temperature is not particularly limited as long as it is a temperature less than the crystallization temperature of the oxide semiconductor thin film, and is preferably 100 ° C. or more and less than 500 ° C., for example, and more preferably 100 ° C. or more and 450 ° C. or less . When using the film substrate of an organic material, it is preferable that it is 100 to 300 degreeC, for example, and it is more preferable that it is 100 to 200 degreeC. Moreover, when using a PET film which has versatility, it is preferable that they are 100 degreeC or more and 150 degrees C or less. When the annealing temperature is 100 ° C. or more, the structure of the oxide thin film can be sufficiently recovered and stabilized. On the other hand, when the annealing temperature is less than 500 ° C., damage to the substrate due to heating can be prevented. In addition, since the substrate of many materials may be damaged when heated to 500 ° C. or higher, the annealing treatment temperature is less than 500 ° C., thereby substantially expanding the options of usable substrates.

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。 The annealing atmosphere is not particularly limited. For example, an oxidizing atmosphere is preferable, and an oxygen-containing atmosphere is more preferable. As the oxygen-containing atmosphere, for example, the oxygen concentration is preferably 30% or more, and more preferably 100% (pure oxygen).

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。 Thus, the annealing treatment using the cover material can be applied to the annealing treatment used in a general TFT manufacturing process. However, when a heating method by light such as laser annealing or annealing by an infrared heating furnace is selected, the material of the cover material needs to be a material that transmits the wavelength of light used in the annealing.

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。 According to such a manufacturing method, it is possible to manufacture an oxide semiconductor thin film which is composed of amorphous or microcrystalline mainly composed of indium oxide and has high carrier mobility and low carrier concentration.

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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail using embodiments of the present invention. The present invention is not limited to the following examples.

＜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。 Example 1
[Oxide semiconductor thin film]
As a substrate, a 50 mm × 50 mm non-alkali glass (EAGLE XG manufactured by Corning Inc.) was used. In addition, as a target for sputtering film formation, an oxide sintered body in which the content of gallium is 0.3 in Ga / (In + Ga) atomic ratio and which contains indium and gallium as oxides is used.

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 Using the above-described target, film formation was performed using a direct current magnetron sputtering apparatus (manufactured by ULVAC, Inc.) to obtain a precursor thin film (thickness: 50 nm). Below, the film-forming conditions of this precursor thin film are shown.
(Deposition conditions)
Substrate temperature: 200 ° C
Achieved vacuum: less than 3.0 × 10 ^-5 Pa Distance between target and substrate (TS): 60 mm
Sputtering gas total pressure: 0.6 Pa
Oxygen partial pressure: 0.06 Pa
Water pressure: 0.07 Pa
Input power: direct current (DC) 300 W

［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。 [Annealing treatment]
An infrared condensing heating furnace was used for the annealing treatment. The annealing atmosphere was oxygen. The cover material used the glass plate which is Ra <= 1 nm. The softening point was 600 ° C. or higher, and the size was 80 mm × 80 mm.

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。 A glass plate was placed on the precursor thin film obtained as described above, and annealing was performed for 30 minutes in an atmosphere of 100% oxygen at 350 ° C. to obtain an oxide semiconductor thin film.

[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。 [Evaluation of precursor thin film]
The film quality of the precursor thin film was confirmed by X-ray diffraction measurement (manufactured by Philips), transmission electron microscope and electron diffraction measurement (TEM-EDX, manufactured by Hitachi High-Technologies, manufactured by JEOL Ltd.).

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。 The composition of the precursor thin film was analyzed by ICP emission spectroscopy. Moreover, the carrier concentration and carrier mobility of the oxide semiconductor thin film after annealing treatment were calculated | required by the Hall effect measuring apparatus (made by Toyo Technica).

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。 FIG. 1 shows the results of X-ray diffraction measurement of Example 1. FIG. 2 is an electron beam diffraction diagram of Example 1.

＜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。 Example 2
A precursor thin film and an oxide semiconductor thin film were produced in the same manner as in Example 1 except that steam was not introduced at the time of film formation.

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。 FIG. 3 shows the results of X-ray diffraction measurement before annealing. FIG. 4 is an electron beam diffraction diagram.

＜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。 Example 3
As a target, the content of gallium is 0.2 in the atomic ratio of Ga / (In + Ga), the content of tin is 0.1 in the atomic ratio of Sn / (In + Ga + Sn), and indium and gallium are contained as oxides. A precursor thin film and an oxide semiconductor thin film were produced in the same manner as in Example 1 except that the sintered oxide body was used.

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。 FIG. 5 shows the results of X-ray diffraction measurement before annealing. FIG. 6 is an electron beam diffraction diagram.

＜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。 Comparative Example 1
The precursor thin film and the oxide semiconductor thin film were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the precursor thin film was not covered with the glass plate in the annealing treatment.

＜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。 Comparative Example 2
A precursor thin film and an oxide semiconductor thin film were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the entire oxide semiconductor thin film was not covered by using a glass plate having a size of 20 mm × 20 mm for annealing. did.

＜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。 Comparative Example 3
The precursor thin film and the oxide semiconductor thin film were manufactured in the same manner as in Example 2 except that the precursor thin film was not covered with the glass plate during the annealing treatment.

＜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。 Comparative Example 4
In the annealing treatment, a precursor thin film and an oxide semiconductor thin film were produced in the same manner as in Example 3 except that the precursor thin film was not covered with the glass plate.

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。 Table 1 shows the compositions of the oxide semiconductor thin films of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, the carrier concentration after annealing, and the carrier mobility.

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Ｉｎ_２Ｏ_３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。 In all of the oxide semiconductor thin films of Examples 1 to 3, according to FIGS. 1, 3 and 5, X-ray diffraction measurement results show that no clear diffraction peak of the In ₂ O ₃ bixbyite structure is observed, so It was found that other oxide semiconductor thin films were formed. The electron diffraction patterns of TEM-EDX measurement of the cross-sectional structures in FIGS. 2, 4 and 6 are diffraction patterns consisting of a combination of spots and rings, so microcrystals rather than amorphous are formed. I found that.

実施例１〜３の酸化物半導体薄膜のキャリア濃度は１×１０^１８ｃｍ^−３未満、キャリア移動度は２０ｃｍ^２Ｖ^−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２０ｃｍ^２Ｖ^−１ｓｅｃ^−１以上であったが、キャリア濃度は１．８×１０^１８ｃｍ^−３以上と高い値であった。 The carrier concentration of the oxide semiconductor thin films of Examples 1 to ^{3 is} less than 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ , the carrier mobility is 20 cm ² V ⁻¹ sec ⁻¹ or more, and the carrier concentration is low while maintaining the carrier mobility. An oxide semiconductor thin film was obtained. On the other hand, the carrier mobility of the oxide semiconductor thin films of Comparative Examples 1 to 4 was 20 cm ² V ⁻¹ sec ⁻¹ or more, but the carrier concentration was a high value of 1.8 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or more. The

Claims

A method for producing an oxide semiconductor thin film, comprising performing annealing treatment while covering the whole of a precursor thin film containing indium and gallium as an oxide with a cover material.

The method for producing an oxide semiconductor thin film according to claim 1, wherein a gallium content in the oxide semiconductor thin film is 0.15 or more and 0.55 or less in a Ga / (In + Ga) atomic ratio.

Content of the gallium of the said oxide semiconductor thin film is 0.20 or more and 0.35 or less in Ga / (In + Ga) atomic ratio, The manufacturing method of the oxide semiconductor thin film of Claim 1.

The method for producing an oxide semiconductor thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the cover material is made of a material having a melting point or a softening point exceeding an annealing temperature and being incombustible.

The method for manufacturing an oxide semiconductor thin film according to any one of claims 1 to 4, wherein the cover material has a surface roughness (Ra) of at least 5 nm in a surface in contact with the precursor thin film.

The method for producing an oxide semiconductor thin film according to any one of claims 1 to 5, further comprising the step of producing the precursor thin film by a sputtering method.