JP5348132B2 - 薄膜トランジスタ型基板、薄膜トランジスタ型液晶表示装置および薄膜トランジスタ型基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の液晶を駆動する薄膜トランジスタ型基板、該薄膜トランジスタ型基板を用いた液晶表示装置、および、該薄膜トランジスタ型基板を製造する方法に関する。

液晶表示装置は、従来から鋭意研究開発され、特に近年、大型テレビ用液晶表示装置が登場して以来、さらにその研究開発が活発となっている。かかる液晶表示装置の液晶を駆動するために、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型基板が用いられる。この薄膜トランジスタ型基板は、透明基板の上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、半導体層と、アルミニウム材料からなるソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極が順に形成されている。

この液晶表示装置の透明画素電極の材料には、一般的に、酸化インジウム系が使用され、特に、スズをドーパントとして含む酸化インジウム（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）が使用されている。これは、ＩＴＯが導電性、透明性に優れ、且つ、強酸（王水、塩酸系エッチャントなど）により、エッチング可能であるためである。

かかるＩＴＯを使った透明画素電極は、スパッタリング法により大型基板にＩＴＯ膜を成膜することにより形成される。しかしながら、ＩＴＯターゲットでは、長時間の連続成膜時に、ターゲット表面にノジュールが生成し、異常放電を引き起こしたり、膜上に異物を発生して画素不良を引き起こしたりするという問題がある。ここで、ノジュールとは、該ターゲットがスパッタリングされていくと、ターゲット表面のエロージョン部分に、エロージョン最深部のごくわずかな部分を除き、発生する黒色の析出物（突起物）のことをいう。一般に、ノジュールは、外来の飛来物の堆積や、表面での反応生成物ではなく、スパッタリングによる掘れ残りであるとされている。ノジュールはアーキングなどの異常放電の原因となっており、ノジュールを低減させることができれば、アーキングを抑制することができる（非特許文献１参照）。

また、スパッタリング法により大型基板へ成膜される従来のＩＴＯ膜は、結晶質の膜であるが、基板温度や、雰囲気ガスおよびプラズマ密度の状態などにより、結晶の状態が種々変化し、同一の基板上に、結晶性の異なる部分が混在してしまう場合がある。この混在が原因で、強酸のエッチャントを使用した場合でも、液晶駆動のトラブルにつながるエッチング不良（隣接する電極との導通、オーバーエッチングによる画素電極の細り、エッチング残渣による画素不良など）が、発生するという問題がある。これは、ＩＴＯ膜のうち結晶性の高い部分は、強酸のエッチャントによっても一部が部分的に溶け残ってしまい、残渣となったり、ＩＴＯ膜のうち結晶性の低い部分が、強酸のエッチャントによりオーバーエッチングとなり、ソース電極およびドレイン電極のアルミニウム配線材料を腐食させたりすることの原因となり得る。

上記のエッチング時に生じる問題を解決するために、例えば、特許文献１には、基板温度を１５０℃未満で成膜して、ＩＴＯ画素電極膜を非晶質にすることにより、ＨＣｌ−ＨＮＯ₃−Ｈ₂Ｏ系のエッチング液に対するＩＴＯ／Ａｌエッチングスピード比を大きくし、エッチング時に生じるアルミニウムの溶出を改善する方法が開示されている。しかしながら、非晶質のＩＴＯの場合、下地基板との密着性の低下がしばしば起こり、アルミニウム配線材料との接触抵抗の増大を招く場合がある。また、基板温度を１５０℃未満で成膜した非晶質のＩＴＯでは、Ｘ線回折測定では検出できない程度の微結晶が含まれるため、弱酸を含むエッチャントでは、エッチング時に残渣が生ずるおそれがある。

また、ＩＴＯを成膜する際に、スパッタガス中に水や水素を添加することにより、前記微結晶を含まない非晶質状態のＩＴＯを成膜し、この成膜したＩＴＯをエッチングした後、加熱して結晶化する方法が検討されている。この場合、エッチング時に残渣が生じる問題は解決するが、成膜時に水や水素を添加すると、下地基板に対する膜の密着性が低下する、もしくはＩＴＯターゲットの表面が還元されてノジュールが大量に発生するといった問題が生じてしまう。

一方、薄膜トランジスタ型基板において、ＩＴＯとソース電極およびドレイン電極のアルミニウム配線材料との接触により、アルミニウム配線材料の腐食が生ずる場合がある。さらに、非晶質のＩＴＯを結晶化させる工程やその後の工程における熱履歴により、ヒロックと呼ばれる微細な表面凹凸がアルミニウム配線層の周囲に生じて、配線間のショートを引き起こす場合がある。これらの防止のために、ソース電極およびドレイン電極のアルミニウム配線上に、クロム、モリブデン、チタン、タンタルなどのバリアメタル膜を形成する必要がある。

このような問題を有するＩＴＯの代替材料として、インジウム・亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide）が使用されている。このインジウム・亜鉛酸化物は、成膜時にほぼ完全な非晶質膜を成膜でき、弱酸である蓚酸系エッチャントによりエッチングでき、燐酸と酢酸と硝酸とからなる混酸や、硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液などでもエッチングできるなど、有用性に富むものである。また、このインジウム・亜鉛酸化物からなるターゲットは、スパッタリング時にノジュールの発生が少なく、膜上への異物の発生も抑えられることから、有用なターゲットである。

上記インジウム・亜鉛酸化物を含むターゲットとして、例えば、特許文献２には、一般式Ｉｎ₂Ｏ₃（ＺｎＯ）_m（ｍ＝２〜２０）で表される六方晶層状化合物を含む酸化物の焼結体からなるターゲットが開示されている。このターゲットを用いることにより、耐湿性（耐久性）に優れた透明導電膜を成膜することが可能となる。

また、上記インジウム・亜鉛酸化物を含む透明導電膜として、例えば、特許文献３には、インジウム化合物と、亜鉛化合物とをアルカノールアミン存在下に溶解させて調製したコーティング溶液を、基板に塗布して焼成した後、還元処理することにより、透明導電膜を製造する方法が開示されている。この透明導電膜の製造方法によっても、耐湿性（耐久性）に優れた透明導電膜を得ることができることが記載されている。

また、上記インジウム・亜鉛酸化物を含む透明導電膜をエッチングする方法として、例えば、特許文献４には、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯからなる透明導電膜を、蓚酸水溶液でエッチングすることにより、画素電極を形成する液晶表示装置の製造方法が開示されている。この液晶表示装置の製造方法によれば、蓚酸溶液を用いてエッチングを行うため、画素電極のパターンを容易に形成でき、このため、歩留まりを向上することができることが記載されている。

しかしながら、インジウム・亜鉛酸化物は、酸化インジウムと酸化亜鉛とから特殊な六方晶層状化合物を生成させなければならず、ターゲットの製造工程が煩雑となるうえ、コストが高くなるという問題がある。

また、インジウム・亜鉛酸化物の膜は、波長４００ｎｍ〜４５０ｎｍの可視域短波長側の透過率、すなわち青色光の透過率が低いという欠点を有する。

さらに、透明画素電極の材料として、インジウム・亜鉛酸化物を用いる場合においても、ヒロックの問題、その他の製造上の理由から、ＩＴＯの場合と同様に、バリアメタルを含んだ構造とする場合が多い。しかしながら、この場合、インジウム・亜鉛酸化物とバリアメタルとの接触抵抗がしばしば増大してしまうことが知られている。

これに対して、特許文献５には、ＩＴＯおよびインジウム・亜鉛酸化物の代替材料として、透明画素電極の材料に、酸化インジウムを主成分として含み、さらに酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、および酸化ニオブから選ばれた一種または二種以上の酸化物を含む酸化インジウム系材料を用いた透明導電膜が提案されている。

この酸化インジウム系材料は、ＩＴＯより頻度は低いものの、非晶質の場合でも、弱酸のエッチャントでは、エッチング時における残渣の発生の問題が依然として残る。この材料は、ＩＴＯに比べれば膜の結晶化温度はやや高いものの、インジウム・亜鉛酸化物ほどは高くなく、成膜プロセスによっては、成膜中に膜の一部が結晶化してしまい、この場合も、エッチング時における残渣の発生が問題となる。
特開昭６３−１８４７２６号公報 特開平６−２３４５６５号公報 特開平６−１８７８３２号公報 特開平１１−２６４９９５号公報 特開２００５−２５８１１５号公報 特開平６−１２０５０３号公報 「透明導電膜の技術（改訂２版）」、オーム社、２００６年 １２月 ２０日発行、ｐ．１８４〜１９３

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、製造プロセスにおいて、スパッタリングにおけるノジュールの生成が抑制でき、弱酸を用いた場合でもエッチング時にエッチング残渣などの発生がなく、これらの膜の異常による電極間のショートや液晶駆動のトラブルがほとんど発生しない透明導電膜からなる透明画素電極を提供する。また、ソース電極およびドレイン電極のアルミニウム配線材料との接触により、アルミニウム配線材料の腐食が生ずることのない透明画素電極を提供する。また、ソース電極およびドレイン電極のアルミニウム配線材料用のバリアメタルとの間で接触抵抗が増大することのない透明画素電極を提供する。

本発明者らは、前述した課題を解決するために鋭意検討した結果、透明基板と、該透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、透明導電膜からなり、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板において、透明画素電極の透明導電膜として、ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜を用いることにより、酸性のエッチャント（エッチング液）で透明画素電極を容易にパターン化することができるとともに、前記透明画素電極により、透明画素電極と、前記ソース電極または前記ドレイン電極とが電気的に容易に、且つトラブルなく接続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。

すなわち、本発明の第１の発明は、薄膜トランジスタ型基板に係り、透明基板と、該透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、透明導電膜からなり、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板において、前記透明画素電極の透明導電膜が、ガリウム含有インジウム酸化物からなることを特徴する。

前記ガリウム含有インジウム酸化物のガリウムの含有量は、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０〜０．３５であることが好ましい。

また、前記ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜が、非晶質であることが好ましい。

本発明の第２の発明は、第１の発明と同様に薄型トランジスタ型基板に係り、その透明画素電極を構成する透明導電膜が、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなることを特徴する。

前記ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物における、ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５を超えて０．３０以下であり、スズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０１〜０．１１であることが好ましい。

前記ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜は、結晶化していることが好ましい。

本発明のいずれの態様においても、前記透明導電膜が亜鉛を含有しないことが好ましい。

本発明の第３の発明は、薄膜トランジスタ型液晶表示装置に係り、上記の本発明に係る薄膜トランジスタ型基板と、複数色の着色パターンが設けられたカラーフィルター基板と、前記薄膜トランジスタ型基板と前記カラーフィルター基板とに挟持された液晶層とを具備することを特徴とする。

本発明の第４の発明は、薄膜トランジスタ型基板の製造方法に係り、透明基板と、前記透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、透明導電膜からなり、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板の製造方法であって、
前記透明基板上に、非晶質状態のガリウム含有インジウム酸化物、あるいは、非晶質状態のガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物を成膜して、透明導電膜を形成する工程と、前記形成された透明導電膜を、酸性のエッチャントを用いて、エッチングすることによって、前記透明画素電極を形成する工程を含むことを特徴とする。

前記エッチャントは、酸性であり、蓚酸、燐酸と酢酸と硝酸とからなる混酸、硝酸第二セリウムアンモニウムのいずれか一種又は二種以上を含むものであることが好ましい。

また、前記透明画素電極を形成する工程の後に、前記透明導電膜に対して２００℃〜５００℃の温度で熱処理を行う工程を含むことが好ましい。

さらに、前記透明導電膜が、前記非晶質状態のガリウム含有インジウム酸化物により形成されている場合、前記熱処理により、前記透明導電膜に微結晶を生成させ、かつ、その非晶質状態を維持させることが好ましい。

一方、前記透明導電膜が、前記非晶質状態のガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物により形成されている場合、前記熱処理により、前記透明導電膜を結晶化させることが好ましい。

本発明により薄膜トランジスタ型基板を製造する場合、前記熱処理を、酸素を含まない雰囲気中で行うことが好ましい。

本発明の薄膜トランジスタ型基板およびその製造方法では、透明画素電極を構成する透明導電膜として、ガリウム含有インジウム酸化物ないしはガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜を採用している。

これにより、製造時において、酸性のエッチャントを用いて、エッチング残渣を発生させることなく、かつ、ソース電極およびドレイン電極のアルミニウム配線材料を腐食させることなく、透明画素電極を形成できる。

また、透明導電膜を非晶質の膜と形成することで、弱酸（有機酸など）のエッチャントを用いることができ、この場合でもエッチングによる残渣がほとんど発生しない。また、ターゲットについても、ノジュールの発生はなく、アーキングなどの異常放電を起こさずに成膜することができる。よって、かかる製造方法は、加工性に優れ、歩留まりを向上させることができる。

また、かかる製造方法により得られる薄膜トランジスタ型基板は、成膜不良やエッチングの不良に起因するトラブルもなく、透明画素電極と、ソース電極およびドレイン電極のアルミニウム配線材料との接触により、アルミニウム配線材料の腐食が生ずることはない、あるいは、ソース電極およびドレイン電極の配線上にバリアメタル膜が形成されている場合でも、接触抵抗が増大することはないという効果を奏する。

かかる薄膜トランジスタ型基板を使用することにより、高い製造効率で信頼性の高い薄膜トランジスタ型液晶表示装置を得ることができる。

本実施例１〜３のα−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板の近傍の断面図である（透明導電膜とＡｌ配線間にバリアメタルＢＭが介在する構造である）。 本実施例４のα−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板の近傍の断面図である（透明導電膜とＡｌ配線間にバリアメタルＢＭが介在しない構造である）。

１ ガラス基板
２ ゲート電極
２ａ ゲート電極配線
３ ゲート絶縁膜：ＳｉＮ膜
４ α−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜
５ チャンネル保護層：ＳｉＮ膜
６ α−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜
７ ソース電極
８ ドレイン電極
９ 透明導電膜（透明画素電極）
１０ 透明樹脂レジスト
１２ コンタクトホール
１００ α−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板
２００ α−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板
Ａｌ アルミニウム配線
ＢＭ バリアメタル（Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、または、Ｔａから選ばれる金属）

本発明の薄膜トランジスタ型基板は、透明基板と、該透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、透明導電膜からなり、前記ソース電極および前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板に係る。

前記透明画素電極を構成する透明導電膜が、ガリウム含有インジウム酸化物またはガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなることを特徴する。

１．透明導電膜
（組成）
本発明の第１の態様に係る薄膜トランジスタ型基板においては、透明画素電極に使用する透明導電膜を、ガリウム含有インジウム酸化物で形成する。かかるガリウム含有インジウム酸化物の組成としては、ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０〜０．３５であることが好ましい。０．１０未満ではエッチング時に残渣が発生するおそれがある。一方、０．３５を超えると抵抗値が高くなり、適用できなくなる場合がある。ただし、前記半導体層として、移動度の高い低温ポリシリコンなどを適用する場合は、その限りではなく、０．３５を超えても適用できる場合がある。

本発明の第２の態様に係る薄膜トランジスタ型基板においては、透明画素電極に使用する透明導電膜を、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物で形成する。ガリウム含有インジウム酸化物にスズをさらに添加することにより、透明導電膜のさらなる低抵抗化が可能となる。

かかるガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物の組成としては、ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５を超えて０．３０以下であり、スズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０１〜０．１１であることが好ましい。スズを含有する場合、ガリウムの含有量が０．０５以下であると、エッチング残渣が発生しやすくなる。一方、ガリウムの含有量が０．３０を超えると、低抵抗化が十分でなくなる。すなわち、有効なガリウムの含有量の範囲は、スズを含有しない場合と比較して、低ガリウム量側にシフトする。また、スズの含有量が０．０１未満では低抵抗化が十分でなく、また、スズの含有量が０．１１を超えると、エッチング時に残渣などが発生する場合がある。

ガリウム含有インジウム酸化物とガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物のいずれについても、結晶質の膜の場合でも、弱酸を除く酸性のエッチャントを用いて、残渣を発生させることなくエッチングすることが可能である。ただし、成膜時に非晶質膜とすることが好ましい。非晶質の透明導電膜とすることにより、蓚酸などの弱酸を含むエッチャントを用いて、残渣を発生することなくエッチングすることが可能となる。

なお、前記透明導電膜には、亜鉛を含まないことが好ましい。亜鉛を含む場合、抵抗値が増大する、あるいは、可視域短波長側、すなわち波長４００〜４５０ｎｍの領域で光の吸収が増大し、透過率が低下する、といった問題が生じるからである。また、本発明の薄膜トランジスタ型基板では、アルミニウム配線のバリアメタル（ＢＭ）として、クロム、モリブデン、チタン、あるいはタンタルを用いる場合がある。亜鉛を含んだ場合、透明導電膜とこれらのバリアメタルとの接触抵抗が増大し、コンタクト性が悪くなる問題が生じることがあるので、好ましくない。

（性状）
上記の通り、本発明の透明導電膜の性状は、非晶質でも結晶質でもよい。しかしながら、非晶質膜となるように成膜し、成膜後の透明導電膜に後述する熱処理を施して、性状を変化させることが好ましい。

ガリウム含有インジウム酸化物で形成される透明導電膜においては、熱処理後も、結晶化させずに非晶質状態を維持させることが特に好ましい。かかる非晶質状態の透明導電膜中には、Ｘ線回折では観察できない程度のガリウムが固溶した酸化インジウム相の微結晶（極めて微小な単結晶）が生成した状態となる。

熱処理により透明導電膜の性状をこのような状態とすることで、酸素欠損によるキャリア電子が増加することに加え、室温付近における低エネルギーでの成膜において生成した、キャリア電子生成に寄与しない単なる欠陥が解消され、新たなキャリア電子生成（または移動度の向上）に寄与すると考えられ、低比抵抗の効果を十分に引き出すことが可能となる。このように、透明導電膜中にＸ線回折では観察できない程度での微結晶が生成する程度にとどめておくことは、可視光領域の短波長側、すなわち青色領域（４００〜４５０ｎｍ）の波長における光の透過率を向上させることができ、結果的に可視光領域全体の透過率の向上が達成される。なお、上記の微結晶は、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；原子間力顕微鏡）などにより確認することができる。

さらに、透明導電膜の性状を非晶質状態に維持することにより、アルミニウム合金などの配線あるいはモリブデンなどのバリアメタルとのコンタクト性も向上させるという効果が得られる。

なお、ガリウム含有インジウム酸化物で形成される透明導電膜の場合、該透明導電膜を完全な結晶状態とすることは好ましくない。完全な結晶状態の場合には、結晶格子による制限のため、非晶質ほど多くの酸素欠損の生成は許されず、キャリア電子が減少し、比抵抗が増大するからである。また、キャリア電子の減少により、見かけのバンドキャップが小さくなり、透過率は低くなってしまう。

一方、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物で形成される透明導電膜の場合には、ガリウム含有インジウム酸化物と同様に、微結晶が存在する非晶質状態でもよく、その効果はガリウム含有インジウム酸化物で形成される透明導電膜と同様である。しかしながら、熱処理により非晶質状態の透明導電膜を結晶化させて、結晶状態とすることがより好ましい。結晶状態とすることにより、同様に、青色領域（４００〜４５０ｎｍ）の波長における光の透過率を向上させることができ、結果的に可視光領域全体の透過率向上が達成されるからである。

かかる結晶状態の透明導電膜における青色領域の波長における光の透過率の向上は、スズを添加した結晶膜におけるキャリア電子の著しい増加効果によって説明される。すなわち、結晶化によって、酸化インジウム相が形成されるが、ここでスズが添加されている場合、三価のインジウム（ガリウム）のサイトに四価のスズが置換することによって、キャリア電子がさらに生成される。このように、スズのサイト置換によってキャリア電子を生成させた場合には、酸素欠損により生成したキャリア電子を含めると、キャリア電子濃度は１０²¹ｃｍ^-3程度まで増加する。キャリア電子濃度のこのような増加により、キャリア電子の一部が伝導帯底部を占有するようになり、見かけのバンドギャップは本来より大きくなる。非特許文献１にも記載されているように、このような現象は、バースタイン・モス（Ｂｕｒｓｔｅｉｎ−Ｍｏｓｓ）シフトと呼ばれる。これによって、電子の光学遷移に必要なエネルギーは大きくなる。すなわち、より青色領域の光を透過させること、結果的に可視光領域全体の透過率向上が可能になる。

また、結晶化された透明導電膜は、ＩＴＯと同程度の低い抵抗値を示し、透明性にも優れている。また、結晶化させることによって、さらに電池反応が抑制される効果が得られ、アルミニウム配線の断線などのエッチング不良は、ほとんど発生しなくなるという効果も得られる。

このように、本発明においては、成膜後の非晶質状態である透明導電膜も採用できるが、熱処理により、Ｘ線回折では観察できない程度の微結晶が存在する非晶質状態、もしくは、結晶状態とすることが好ましい。かかる性状とすることにより、青色領域における透過率が高くなるメカニズムは、上記透明導電膜のバンドギャップが大きくなっていることによるものと推測される。

（膜厚）
本発明の薄膜トランジスタ型基板に使用する透明導電膜の膜厚は、好ましくは２０〜５００ｎｍであり、より好ましくは３０〜３００ｎｍであり、さらに好ましくは３０〜２００ｎｍである。透明導電膜の膜厚が２０ｎｍ未満では、透明導電膜の表面抵抗が上昇したりする場合があり、一方、透明導電膜の膜厚が５００ｎｍ超では、透過率が低下したり、加工精度に問題が生じる場合がある。

以上のような特徴を有する本発明の透明導電膜は、ソース電極およびドレイン電極と直接接合されていても、あるいは、バリアメタルが介在して接合されていてもよい。本発明の透明導電膜は、同じ非晶質であっても、ＩＴＯとは異なり、ソース電極およびドレイン電極を主に構成するアルミニウムと接触した状態であっても、ほとんど電池反応を起こさない。また、バリアメタルが介在して接合している場合でも、インジウム・亜鉛酸化物とは異なり、接触抵抗が高くなる問題も生じない。ただし、前述したとおり、前記透明導電膜が亜鉛を含んだ場合には、接触抵抗が増大し、コンタクト性が悪くなる。なお、バリアメタルとして挙げた前記元素を、単なるバリアメタルではなく配線そのものとして用いた場合も同様のことが起こる。

２．透明導電膜の製造
（成膜）
次に、透明導電膜の成膜、すなわち、透明基板上に、ガリウム含有インジウム酸化物、あるいは、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜の形成方法について説明する。

まず、透明基板上の全域に、非晶質状態のガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜、あるいは、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜を成膜により形成する。

より具体的には、透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ドレイン電極およびソース電極とを公知の方法によって、積層およびエッチングを施すことにより、順に形成する。さらに、その上に、透明導電膜からなる透明画素電極および透明電極を成膜し、これにエッチングを施すことにより、透明画素電極をドレイン電極またはソース電極の一方に電気的に接続されるように形成する。なお、ゲート電極と、ドレイン電極およびソース電極の上にバリアメタル層を形成してもよい。また、ゲート電極と半導体層の間には、ゲート絶縁膜が、半導体層の中間にはチャンネル保護層が、ゲート絶縁膜からドレイン電極およびソース電極の上に透明樹脂レジストからなる保護膜がそれぞれ形成される。

前記透明導電膜の成膜方法としては、非晶質状態の膜を形成することが可能な方法であれば、薄膜の成膜に使用される周知の如何なる方法を用いてもよい。例えば、スパッタリング法や真空蒸着法などの方法を用いて成膜することができるが、真空蒸着法に比べて、成膜時に発生するパーティクルやダストなどが少ないスパッタリング法を用いることがより好ましい。また、スパッタリング法を用いる場合、良質の非晶質膜を、より高い成膜レートで形成するためには、ガリウム含有インジウム酸化物からなる焼結体、あるいはガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる焼結体により形成されるスパッタリングターゲットをＤＣマグネトロンスパッタリング法にて成膜することが好ましい。

ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜を形成する場合、スパッタリングターゲットとしては、ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０〜０．３５であって、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相となり、その中にβ−Ｇａ₂Ｏ₃型構造のＧａＩｎＯ₃相、またはＧａＩｎＯ₃相と（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒として微細に分散している酸化物焼結体からなるターゲットを用いることが好ましい。

一方、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜を形成する場合、スパッタリングターゲットとしては、ガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５を超えて０．３０以下であり、スズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０１〜０．１１であって、同様にビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相となり、その中にβ−Ｇａ₂Ｏ₃型構造のＧａＩｎＯ₃相、またはＧａＩｎＯ₃相と（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒として微細に分散する酸化物焼結体からなるターゲットを用いることが好ましい。

スズの添加により、Ｓｎの多くは、上記ＧａＩｎＯ₃相中のＧａあるいはＩｎサイトに置換していると考えられ、ＧａＩｎＯ₃相に対する固溶限を超える、あるいは、焼結体製造過程で組成の局所的不均一な部分ができるなどの理由によって置換されないＳｎがある場合に、一般式：Ｇａ_3-xＩｎ_5+xＳｎ₂Ｏ₁₆（０．３＜ｘ＜１．５）で表される正方晶の複合酸化物相などが多少生成することがあるが、この相も平均粒径５μｍ以下の結晶粒として微細に分散していることが好ましい。

上記のスパッタリングターゲットに用いる焼結体は、酸化インジウム粉末と酸化ガリウム粉末とを含む平均粒径１μｍ以下の原料粉末を混合するか、この原料粉末に平均粒径１μｍ以下のスズ粉末を添加して混合、酸素の存在する雰囲気で、１２５０℃〜１４５０℃の温度で１０〜３０時間、常圧焼成法により焼成して、混合粉末を成形することにより得た成形体を焼結させるか、あるいは、不活性ガス雰囲気または真空中において、２．４５ＭＰａ〜２９．４０ＭＰａの圧力下、７００℃〜９５０℃で１〜１０時間、ホットプレス法により成形および焼成して、混合粉末を焼結させることにより得ることができる。

より具体的には、本発明の酸化物焼結体は、平均粒径１μｍ以下に調整した酸化インジウム粉末および酸化ガリウム粉末、あるいは酸化スズ粉末を原料粉末として用いることが必要である。本発明の酸化物焼結体の組織としては、Ｉｎ_２Ｏ_３相が主相となり、ＧａＩｎＯ_３相、あるいは、ＧａＩｎＯ_３相と（Ｇａ，Ｉｎ）_２Ｏ_３相からなる結晶粒の平均粒径が５μｍ以下である組織がともに存在する必要がある。ＧａＩｎＯ_３相、あるいは、ＧａＩｎＯ_３相と（Ｇａ，Ｉｎ）_２Ｏ_３相からなる結晶粒は主相中に微細に分散しており、平均粒径が３μｍ以下である組織がより好ましい。なお、酸化スズを添加した場合に、酸化物焼結体に生じる可能性のある別の複合酸化物、例えば、Ｇａ_２．４Ｉｎ_５．６Ｓｎ_２Ｏ_１６相、Ｇａ_２Ｉｎ_６Ｓｎ_２Ｏ_１６相およびＧａ_１．６Ｉｎ_６．４Ｓｎ_２Ｏ_１６相なども、同様の微細組織であることが好ましい。

このような微細な組織を形成するためには、原料粉末の平均粒径を１μｍ以下に調整することが必要である。平均粒径１μｍを超えた酸化インジウム粉末や酸化ガリウム粉末を原料粉末に用いると、得られる酸化物焼結体中に主相となるＩｎ_２Ｏ_３相とともに存在するＧａＩｎＯ_３相、あるいは、ＧａＩｎＯ_３相と（Ｇａ，Ｉｎ）_２Ｏ_３相からなる結晶粒の平均粒径が５μｍを超えてしまう。ＧａＩｎＯ_３相、あるいは、ＧａＩｎＯ_３相と（Ｇａ，Ｉｎ）_２Ｏ_３相の平均粒径が５μｍを超える大きな結晶粒は、スパッタリングされにくいのでスパッタリングを続けると、ターゲット表面の比較的大きな残留物となり、これがノジュールの起点となって、アーキングなど異常放電の原因となってしまう。

酸化インジウム粉末は、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）の原料であり、焼結性に優れた微細な酸化インジウム粉末の開発は、ＩＴＯの改良とともに進められてきた。そして、現在でもＩＴＯ用原料として大量に使用されているため、平均粒径１μｍ以下の原料粉末を入手することは容易である。ところが、酸化ガリウム粉末の場合、酸化インジウム粉末に比べて使用量が少ないため、平均粒径１μｍ以下の原料粉末を入手することは困難である。したがって、粗大な酸化ガリウム粉末を平均粒径１μｍ以下まで粉砕することが必要である。また、必要に応じて添加される酸化スズ粉末は、酸化インジウム粉末と同様の状況にあり、平均粒径１μｍ以下の原料粉末を入手することは容易である。

本発明の酸化物焼結体を得るためには、酸化インジウム粉末と酸化ガリウム粉末を含む原料粉末を混合した後、混合粉末を成形し、成形物を常圧焼成法によって焼結するか、あるいは混合粉末をホットプレス法によって成形し焼結する。常圧焼成法は、簡便かつ工業的に有利な方法であって好ましい手段であるが、必要に応じてホットプレス法も用いることができる。

常圧焼成法を用いる場合、まず成形体を作製する。原料粉末を樹脂製ポットに入れ、バインダー（例えば、ＰＶＡ）などとともに湿式ボールミル等で混合する。本発明の、主相となるＩｎ_２Ｏ_３相とともに存在する、ＧａＩｎＯ_３相、あるいは、ＧａＩｎＯ_３相と（Ｇａ，Ｉｎ）_２Ｏ_３相からなる結晶粒の平均粒径は５μｍ以下であり、結晶粒が微細分散した酸化物焼結体を得るためには、上記ボールミル混合を１８時間以上行うことが好ましい。この際、混合用ボールとしては、硬質ＺｒＯ_２ボールを用いればよい。混合後、スラリーを取り出し、濾過、乾燥、造粒を行う。その後、得られた造粒物を、冷間静水圧プレスで９．８ＭＰａ（０．１ｔｏｎ／ｃｍ^２）〜２９４ＭＰａ（３ｔｏｎ／ｃｍ^２）程度の圧力をかけて成形し、成形体とする。

常圧焼成法の焼結工程では、酸素の存在する雰囲気において所定の温度範囲に加熱する。温度範囲は、焼結体をスパッタリング用とするか、イオンプレーティングあるいは蒸着用とするかによって決定する。スパッタリング用であれば、１２５０〜１４５０℃、より好ましくは焼結炉内の大気に酸素ガスを導入する雰囲気において１３００〜１４００℃で焼結する。焼結時間は１０〜３０時間であることが好ましく、より好ましくは１５〜２５時間である。

一方、イオンプレーティングあるいは蒸着用であれば、成形体を酸素の存在する雰囲気において、１０００〜１２００℃で１０〜３０時間焼結する。より好ましくは焼結炉内の大気に酸素ガスを導入する雰囲気において１０００〜１１００℃で焼結する。焼結時間は１５〜２５時間であることが好ましい。

焼結温度を上記範囲とし、前記の平均粒径１μｍ以下に調整した酸化インジウム粉末および酸化ガリウム粉末を原料粉末として用いることで、Ｉｎ_２Ｏ_３相マトリックス中に、結晶粒の平均粒径が５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下のＧａＩｎＯ_３相、あるいは、ＧａＩｎＯ_３相と（Ｇａ，Ｉｎ）_２Ｏ_３相からなる結晶粒が微細分散した緻密な酸化物焼結体を得ることが可能である。

焼結温度が低すぎると焼結反応が十分進行しない。特に密度６．０ｇ／ｃｍ^３以上の酸化物焼結体を得るためには、１２５０℃以上が望ましい。一方、焼結温度が１４５０℃を超えると、（Ｇａ，Ｉｎ）_２Ｏ_３相の形成が著しくなり、Ｉｎ_２Ｏ_３相およびＧａＩｎＯ_３相の体積比率が減少し、酸化物焼結体を上記の微細分散した組織に制御することが困難となる。

焼結雰囲気は、酸素の存在する雰囲気が好ましく、焼結炉内の大気に酸素ガスを導入する雰囲気であれば、なお一層好ましい。焼結時の酸素の存在によって、酸化物焼結体の高密度化が可能となる。焼結温度まで昇温する場合、焼結体の割れを防ぎ、脱バインダーを進行させるためには、昇温速度を０．２〜５℃／分の範囲とすることが好ましい。また、必要に応じて、異なる昇温速度を組み合わせて、焼結温度まで昇温してもよい。昇温過程において、脱バインダーや焼結を進行させる目的で、特定温度で一定時間保持してもよい。焼結後、冷却する際は酸素導入を止め、１０００℃までを０．２〜５℃／分、特に、０．２℃／分以上１℃／分未満の範囲の降温速度で降温することが好ましい。

ホットプレス法を採用する場合、混合粉末を不活性ガス雰囲気又は真空中において、２．４５〜２９．４０ＭＰａの圧力下、７００〜９５０℃で１〜１０時間成形し焼結する。ホットプレス法は、上記の常圧焼成法と比較して、酸化物焼結体の原料粉末を還元雰囲気下で成形、焼結するため、焼結体中の酸素含有量を低減させることが可能である。しかし、９５０℃を超える高温では酸化インジウムが還元され、金属インジウムとして溶融するため注意が必要である。

ホットプレス法による酸化物焼結体の製造条件の一例を挙げる。すなわち、平均粒径１μｍ以下の酸化インジウム粉末ならびに平均粒径１μｍ以下の酸化ガリウム粉末、あるいは、さらに平均粒径１μｍ以下の酸化スズ粉末や平均粒径１μｍ以下の酸化ゲルマニウム粉末を原料粉末とし、これらの粉末を、所定の割合になるように調合する。

調合した原料粉末を、常圧焼成法のボールミル混合と同様、好ましくは混合時間を１８時間以上とし、十分混合し造粒までを行う。次に、造粒した混合粉末をカーボン容器中に給粉してホットプレス法により焼結する。焼結温度は７００〜９５０℃、圧力は２．４５ＭＰａ〜２９．４０ＭＰａ（２５〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２）、焼結時間は１〜１０時間程度とすればよい。ホットプレス中の雰囲気は、アルゴン等の不活性ガス中または真空中が好ましい。

スパッタリング用ターゲットを得る場合、より好ましくは、焼結温度は８００〜９００℃、圧力は９．８０〜２９．４０ＭＰａ（１００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２）、焼結時間は１〜３時間とすればよい。また、イオンプレーティングあるいは蒸着用ターゲットを得る場合、より好ましくは、焼結温度は７００〜８００℃、圧力は２．４５〜９．８０ＭＰａ（２５〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２）、焼結時間は１〜３時間とすればよい。

なお、本発明に用いる酸化物焼結体は、スパッタリング用ターゲットとして用いる場合は、焼結密度が６．３ｇ／ｃｍ³以上あることが好ましい。一方、イオンプレーティングあるいは蒸着用ターゲットとして用いる場合は、焼結密度が３．４〜５．５ｇ／ｃｍ³の範囲であることが好ましい。

このような構造のターゲットを用いることによって、非晶質膜の形成が容易になる。また、このようなターゲットを用いた場合には、ノジュールはほとんど発生しない。

透明導電膜をスパッタリング法で基板上に形成する場合、直流スパッタリング法は、成膜時の熱影響が少なく、高速成膜が可能であるため有用である。直流スパッタリング法で形成するには、スパッタリングガスとして不活性ガスと酸素、特にアルゴンと酸素からなる混合ガスを用いることが好ましい。また、スパッタリング装置のチャンバー内を０．１〜１Ｐａ、特に０．２〜０．８Ｐａの圧力として、スパッタリングすることが好ましい。

本発明においては、例えば、２×１０^−４Ｐａ以下まで真空排気後、アルゴンと酸素からなる混合ガスを導入し、ガス圧を０．２〜０．５Ｐａとし、ターゲットの面積に対する直流電力、すなわち直流電力密度が１〜３Ｗ／ｃｍ^２程度の範囲となるよう直流電力を印加して直流プラズマを発生させ、プリスパッタリングを実施することができる。このプリスパッタリングを５〜３０分間行った後、必要により基板位置を修正したうえでスパッタリングすることが好ましい。

また、上記酸化物焼結体から作製したイオンプレーティング用のターゲット（タブレットあるいはペレットとも呼ぶ。）を用いた場合にも同様の透明導電膜の形成が可能である。

前述したように、イオンプレーティング法では、蒸発源となるターゲットに、電子ビームやアーク放電による熱などを照射すると、照射された部分は局所的に高温になり、蒸発粒子が蒸発して基板に堆積される。このとき、蒸発粒子を電子ビームやアーク放電によってイオン化する。イオン化する方法には、様々な方法があるが、プラズマ発生装置（プラズマガン）を用いた高密度プラズマアシスト蒸着法（ＨＤＰＥ法）は、良質な透明導電膜の形成に適している。この方法では、プラズマガンを用いたアーク放電を利用する。該プラズマガンに内蔵されたカソードと蒸発源の坩堝（アノード）との間でアーク放電が維持される。カソードから放出される電子を磁場偏向により坩堝内に導入して、坩堝に仕込まれたターゲットの局部に集中して照射する。この電子ビームによって、局所的に高温となった部分から、蒸発粒子が蒸発して基板に堆積される。気化した蒸発粒子や反応ガスとして導入されたＯ_２ガスは、このプラズマ内でイオン化ならびに活性化されるため、良質な透明導電膜を作製することができる。

前記透明導電膜は、基板温度を室温から１８０℃の範囲、より好ましくは、室温から１５０℃の範囲として成膜することが好ましい。また、前記透明導電膜は、２２０℃以上の高い結晶化温度を有するため、この温度範囲で成膜した場合に、より完全な非晶質状態である非晶質膜を確実に得ることができる。これは、ガリウム含有インジウム酸化物、もしくはガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物の結晶化温度が高いためであると考えられる。

成膜時の基板温度を前記範囲とする理由としては、基板温度を室温以下に制御するためには、冷却が必要となるためエネルギーの損失となるうえ、その温度制御のために製造効率も低下する場合がある。一方、基板温度が１８０℃を超える場合には、前記透明導電膜の部分的な結晶化が起こる場合があり、蓚酸などの弱酸を含むエッチャントでのエッチングができなくなる場合があるからである。また、成膜時の雰囲気ガス中に、水や水素を添加することもできる。これにより、成膜された透明導電膜を、蓚酸などの弱酸を含むエッチャントを用いて、エッチングしやすくなり、より残渣を低減することができる。この場合でも、下地基板に対する膜の密着性が低下することはない。

（エッチング）
酸性のエッチャント（エッチング液）は弱酸であることが好ましい。弱酸のエッチャントを用いてエッチングした場合、前述した透明導電膜は、エッチングによる残渣がほとんど発生しないからである。

当該酸性のエッチャントとしては、蓚酸、燐酸と酢酸と硝酸とからなる混酸、または、硝酸第二セリウムアンモニウムのいずれか一種または二種以上を含むことが好ましい。

例えば、蓚酸を含むエッチャントの蓚酸濃度は、１〜１０質量％であることが好ましく、より好ましくは、１〜５質量％である。蓚酸濃度が１質量％未満では、前記透明導電膜のエッチング速度が遅くなる場合があり、１０質量％を超えると、蓚酸の結晶が、蓚酸を含むエッチャントの水溶液中に析出する場合があるからである。

（熱処理）
本発明の透明導電膜では、成膜した前記ガリウム含有インジウム酸化物で形成された透明導電膜、あるいは、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物で形成される透明導電膜をエッチングして透明画素電極を形成した後、基板の温度を２００℃〜５００℃に加熱することにより、該透明導電膜を熱処理してもよい。

このような熱処理により、上述のように、ガリウム含有インジウム酸化物で形成される透明導電膜の性状を、Ｘ線回折では観察できない程度の微結晶が存在する非晶質状態としたり、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物で形成される透明導電膜の性状を結晶状態としたりすることができる。

ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜を上述のように非晶質状態に維持するためには、そのガリウム量に応じて、前記温度範囲内で適当な温度を選択する必要がある。本発明のガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜は、最もガリウム含有量の少ないＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０の組成であっても、ＩＴＯの約１９０℃と比較して高い２２０℃の高い結晶化温度を示す。すなわち、この組成であれば、結晶化温度２２０℃未満の温度での熱処理を施すことで、結晶化せずに微結晶を含む非晶質状態を維持することができる。なお、結晶化温度はガリウム含有量の増加に応じて高くなる。したがって、ガリウム含有量の増加に応じて、微結晶を含む非晶質状態を維持することが可能な熱処理温度の上限も高くなる。

上記透明導電膜の熱処理温度を２００℃〜５００℃とするのは、２００℃未満の温度で熱処理を行った場合、上記透明導電膜中に微結晶を生成させたり、上記透明導電膜を十分に結晶化させたりできないおそれがあり、上記透明導電膜の紫外領域における光の透過率を十分に高くできない可能性が生ずる。一方、５００℃を超える温度で熱処理を行った場合、透明導電膜の構成元素と接触する金属配線あるいはバリアメタルの相互拡散が必要以上に起こるなどの問題が生じ、比抵抗や接触抵抗の増大といった薄膜トランジスタ型基板製造工程上の大きな問題につながるからである。

特に、３００℃を超える温度で熱処理する場合には、酸素を含む雰囲気中では、透明導電膜、あるいは、接触する金属配線あるいはバリアメタルの酸化による比抵抗や接触抵抗の増大の問題が顕著になる。したがって、特に３００℃を超える温度では、酸素を含まない雰囲気での熱処理が好ましい。

３．半導体層
本発明の薄膜トランジスタ型基板において、透明基板上に形成される半導体層は、アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと記載する場合もある）、あるいは、ポリシリコン（以下、ｐ−Ｓｉと記載する場合もある）でもよく、また、非晶質ＩｎＧａＺｎＯ酸化物（以下、ａ−ＩＧＺＯと記載する場合もある）や酸化亜鉛結晶膜などの酸化物でもよい。

４．配線
また、本発明の薄膜トランジスタ型基板において、透明基板上に形成される配線は、通常、安価で電気抵抗の低いアルミニウムが用いられるが、前述したヒロックの発生を抑制することのできる、アルミニウムにネオジウムやセリウムを添加した合金、あるいは、ヒロックの発生および接触抵抗増大を抑制したアルミニウムに、ニッケルおよびＬａなどの希土類元素を添加した合金でも好ましい。

また、透明基板上に形成される半導体層に低温ポリシリコンを適用した場合など、その必要性に応じて、透明基板上に形成される配線に、クロム、モリブデン、チタン、あるいはタンタルを用いてもよい。

５．薄膜トランジスタ型液晶表示装置
本発明の薄膜トランジスタ型液晶表示装置は、前述した薄膜トランジスタ型基板と、複数色の着色パターンが設けられたカラーフィルター基板と、前記薄膜トランジスタ型基板と前記カラーフィルター基板とに挟持された液晶層とを具備していることを特徴としている。

上記薄膜トランジスタ型基板は、その製造工程において、アルミニウム配線の断線などのエッチング不良がほとんど発生しない。このため、このような薄膜トランジスタ型基板を用いれば、表示欠陥の少ない高性能の薄膜トランジスタ型液晶表示装置を製造することができる。

以下、本発明について、実施例および図面を用いて詳細に説明する。

（実施例１）
図１には、本実施例１におけるａ−ＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）アクティブマトリックス基板１００の近傍の断面図が示されている。透光性のガラス基板１上に、直流スパッタリング法により、各々の膜厚が１５０ｎｍ、５０ｎｍとなるように金属アルミニウム（Ａｌ）、バリアメタルＢＭ（金属モリブデン（Ｍｏ）を使用）を順に成膜した。

次に、燐酸・酢酸・硝酸・水（その体積比は１２：６：１：１である）系水溶液をエッチング液として用いたフォトエッチング法により、上記成膜した金属Ａｌ／金属Ｍｏ二層膜を図１に示す形状にエッチングし、ゲート電極２およびゲート電極配線２ａを形成した。

次に、グロー放電ＣＶＤ法により、上記ガラス基板１、上記ゲート電極２、および上記ゲート電極配線２ａ上に、ゲート絶縁膜３となる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を、その膜厚が３００ｎｍとなるように成膜した。続いて、このゲート絶縁膜３上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜４を、その膜厚が３５０ｎｍとなるように成膜し、さらに、チャンネル保護層５となる窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）を、上記ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜４上に、その膜厚が３００ｎｍとなるように成膜した。

この時、放電ガスとして、ＳｉＮ膜から形成されるゲート絶縁膜３およびチャンネル保護層５については、ＳｉＨ₄−ＮＨ₃−Ｎ₂系混合ガスを用い、一方、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜４については、ＳｉＨ₄−Ｎ₂系混合ガスをそれぞれ用いた。また、このＳｉＮ膜から形成されるチャンネル保護層５は、ＣＨＦ系ガスを用いたドライエッチングによりエッチングし、図１に示す形状を形成した。

続いて、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜６を、ＳｉＨ₄−Ｈ₂−ＰＨ₃系の混合ガスを用いて、上記ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜４および上記チャンネル保護層５上に、その膜厚が３００ｎｍとなるように成膜した。

次に、成膜したａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜６上に、さらに、金属Ｍｏ／金属Ａｌ／金属Ｍｏ三層膜を、上下層のＭｏの膜厚が５０ｎｍ、中間層のＡｌの膜厚が２００ｎｍとなるように、順に直流スパッタリング法により成膜した。

燐酸・酢酸・硝酸・水（その体積比は９：８：１：２である）系水溶液をエッチング液として用いたフォトエッチング法により、この金属Ｍｏ／金属Ａｌ／金属Ｍｏ三層膜を、図１に示す形状にエッチングし、ソース電極７のパターンおよびドレイン電極８のパターンとした。

さらに、ＣＨＦ系ガスを用いたドライエッチング、およびヒドラジン（ＮＨ₂ＮＨ₂・Ｈ₂Ｏ）水溶液を用いたウェットエッチングを併用することにより、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜から形成されるａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜４およびａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜６についてエッチングを行い、図１に示す形状のａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）膜４のパターン、およびａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）膜６のパターンとした。また、図１に示すように、透明樹脂レジスト１０を用いて、保護膜を形成し、さらにスルーホールなどのパターンを形成した。

次に、上記処理を行った基板上に、ガリウム含有インジウム酸化物からなる非晶質の透明導電膜９を直流スパッタリング法で成膜した。使用したターゲットは、ターゲット中のガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０となるように調製された酸化物焼結体であった。

酸化インジウム粉末および酸化ガリウム粉末を平均粒径１μｍ以下となるよう調整して原料粉末とした。ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で表される原子数比で０．１０となるようにこれらの粉末を調合し、水とともに樹脂製ポットに入れ、湿式ボールミルで混合した。この際、硬質ＺｒＯ₂ボールを用い、混合時間を１８時間とした。混合後、スラリーを取り出し、濾過、乾燥、造粒した。造粒物を、冷間静水圧プレスで３ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力をかけて成形した。

次に、成形体を次のように焼結した。炉内容積０．１ｍ³当たり５リットル／ｍｉｎの割合で、焼結炉内の大気に酸素を導入する雰囲気で、１４００℃の焼結温度で２０時間焼結した。この際、１℃／ｍｉｎで昇温し、焼結後の冷却の際は酸素導入を止め、１０００℃までを１０℃／ｍｉｎで降温した。

得られた酸化物焼結体を、直径１５２ｍｍ、厚み５ｍｍの大きさに加工し、スパッタリング面をカップ砥石で最大高さＲｚが３．０μｍ以下となるように磨いた。加工した酸化物焼結体を、無酸素銅製のバッキングプレートに金属インジウムを用いてボンディングして、スパッタリングターゲットとした。

このターゲットの相対密度は９８％（７．０ｇ／ｃｍ³）であった。また、ターゲット中には、Ｘ線回折測定の結果、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相として存在することが判明し、またβ−Ｇａ₂Ｏ₃型構造のＧａＩｎＯ₃相、またはＧａＩｎＯ₃相と（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相が分散相として存在することが示唆された。実際に、酸化物焼結体のＳＥＭ観察を行った結果、これら分散相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒からなることが確認された。

直流スパッタリングには、この酸化物焼結体ターゲットをプレーナマグネトロン型のカソードに配置して用い、その膜厚が１００ｎｍとなるように、透明導電膜９を成膜した。この時、直流スパッタリング時の放電ガスとして、酸素流量比２．５％になるよう調整したアルゴンと酸素の混合ガスを用いた。上記のような組織を有する酸化物焼結体ターゲットを用いて、基板を加熱することなく室温の状態で、直流スパッタリングを行った。基板温度は２５℃であった。成膜中、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

上記直流スパッタリングにより、成膜されたガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９を、Ｘ線回折法で測定したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、４．５×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

このガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９について、蓚酸３．２質量％の水溶液をエッチャントとして用いたエッチング法により、透明画素電極のパターンになるように、エッチングを行った。これにより、図１に示す透明導電膜９の非晶質電極よりなる透明画素電極のパターンを形成した。

この時、ソース電極７のパターンと、透明導電膜９からなる透明画素電極のパターンとが電気的に接続するように所望のパターンに形成した。この時、金属Ａｌを含むソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。なお、この蓚酸３．２質量％の水溶液は、蓚酸を含む酸性のエッチャントの一例に相当する。

次いで、基板の温度を２００℃に加熱して、真空雰囲気中にて３０分間の熱処理を透明導電膜９に施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、３．９×１０^-4Ω・ｃｍ程度であった。Ｘ線回折法による測定では、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。さらに、ＡＦＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製、ＮａｎｏｓｃｏｐｅIII）により観察したところ、酸化インジウム相の微結晶の存在が確認された。

別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約１８Ωの低い値を示し、良好であった。他のバリアメタルとして、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用したところ、Ｍｏと同じく良好な結果が得られた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用した場合の接触抵抗は、それぞれ約１８Ω、約１９Ω、約２５Ω、約３０Ωであった。

この後、ＳｉＮパッシベーション膜（図示せず）および遮光膜パターン（図示せず）を形成して、図１に示すａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を製造した。なお、このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００におけるガラス基板１上には、図１に示す画素部分などのパターンが、規則的に形成されている。すなわち、実施例１のａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００は、アレイ基板となっている。なお、このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００は、薄膜トランジスタ型基板の好適な一例に相当する。

このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００上に、液晶層と、カラーフィルター基板と、を設けることにより、ＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイを製造した。このＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイは、薄膜トランジスタ型液晶表示装置の一例に相当する。このＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（実施例２）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、上記実施例１において用いた酸化物焼結体とは異なり、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．２０となるように調製された酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例１と同様に作製した。なお、かかる酸化物焼結体の構造および特性は、実施例１における酸化物焼結体と同様であった。

実施例１と同様の条件で、ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で分析すると、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、７．８×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

さらに、基板の温度を３００℃に加熱して、真空雰囲気中にて３０分間の熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、５．３×１０^-4Ω・ｃｍ程度であった。また、熱処理後の透明導電膜９の性状は、実施例１と同様であった。

別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約２０Ωの低い値を示し、良好であった。他のバリアメタルとして、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用したところ、Ｍｏと同じく良好な結果が得られた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用した場合の接触抵抗は、それぞれ約１９Ω、約２１Ω、約２８Ω、約３１Ωであった。

得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（実施例３）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、上記実施例１および２において用いた酸化物焼結体とは異なり、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．１０となるように、またスズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５となるように調製された酸化物焼結体を用いたこと、および、透明画素電極形成後に熱処理を施したこと以外は、実施例１および実施例２と同様に作製した。なお、かかる酸化物焼結体のターゲットの相対密度は９８％であり、また、ターゲット中には、Ｘ線回折測定の結果、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相として存在することが判明し、またβ−Ｇａ₂Ｏ₃型構造のＧａＩｎＯ₃相、またはＧａＩｎＯ₃相と（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相が分散相として存在することが示唆された。該酸化物焼結体のＳＥＭ観察を行った結果、これら分散相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒からなることが確認された。また、ＳＥＭ付属のＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析による結晶粒の組成分析の結果、スズはビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相、およびＧａＩｎＯ₃相、あるいは（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相のいずれの相にも含まれていることが確認された。

実施例１および実施例２と同様の条件で、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で測定したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、５．２×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

実施例３では、その後、２８０℃にて３０分間熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、３．１×１０^-4Ω・ｃｍ程度となり、電極として一層好適となることが確認された。また、Ｘ線回折法で測定したところ、Ｉｎ₂Ｏ₃相に由来した反射が観察され、結晶膜となっていることが確認された。また、別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約１７Ωの低い値を示し、良好であった。他のバリアメタルとして、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用したところ、Ｍｏと同じく良好な結果が得られた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用した場合の接触抵抗は、それぞれ約１７Ω、約１６Ω、約２２Ω、約２６Ωであった。

また、得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（実施例４）
図２には、本実施例４におけるａ−ＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）アクティブマトリックス基板２００の近傍の断面図が示されている。このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００は、ゲート電極上にバリアメタルＢＭ（金属Ｍｏ）を形成せず、金属Ａｌの単独層としたこと、および、ドレイン電極およびソース電極上にバリアメタルＢＭ（金属Ｍｏ）を形成せず、金属Ｍｏ／金属Ａｌの二層膜としたこと以外は、実施例１の基板１００と同様の構造である。従って、製造方法も該バリアメタルＢＭ層の形成が省略されること以外は、基本的には、実施例１と同様である。また、本実施例４でのａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００における透明導電膜９の組成は、上記実施例１でのａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００における透明導電膜９の組成と同じである。

透光性のガラス基板１上に、直流スパッタリング法により、その膜厚が１５０ｎｍとなるように金属Ａｌを成膜した。

次に、燐酸・酢酸・硝酸・水（その体積比は１２：６：１：１である）系水溶液をエッチング液として用いたフォトエッチング法により、上記成膜したＡｌ膜を図２に示す形状にエッチングし、ゲート電極２およびゲート電極配線２ａを形成した。

実施例１と同様のターゲットを用い、実施例１と同様の条件で、ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成はターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で測定したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、４．５×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌを含むソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

さらに、実施例１と同様の条件で熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、５．３×１０^-4Ω・ｃｍ程度であった。また、熱処理後の透明導電膜９の性状は、実施例１と同様であった。

別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約９０Ωを示し、実施例１〜３に比べ高い値であったものの、実用上、全く問題のない良好なレベルであった。

この後、ＳｉＮパッシベーション膜（図示せず）および遮光膜パターン（図示せず）を形成して、図２に示すａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００を製造した。なお、このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００におけるガラス基板１上には、図２に示す画素部分などのパターンが、規則的に形成されている。すなわち実施例４のａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００は、アレイ基板となっている。

このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００上に、液晶層と、カラーフィルター基板とを設けることにより、ＴＦＴ−ＬＣＤ方式平面ディスプレイを製造した。このＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（参考例５）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、上記実施例３において用いた酸化物焼結体とは異なり、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５となるように、またスズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０９となるように調製された酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例３と同様の条件で作製した。なお、かかる酸化物焼結体のターゲットの相対密度は９９％であり、また、ターゲット中には、Ｘ線回折測定の結果、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相として存在することが判明し、またβ−Ｇａ₂Ｏ₃型構造のＧａＩｎＯ₃相、またはＧａＩｎＯ₃相と（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相が分散相として存在することが示唆された。該酸化物焼結体のＳＥＭ観察を行った結果、これら分散相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒からなることが確認された。また、ＳＥＭ付属のＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析による結晶粒の組成分析の結果、スズはビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相、およびＧａＩｎＯ₃相、あるいは（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相のいずれの相にも含まれていることが確認された。

上記実施例３と同様に、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で測定したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、４．９×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

参考例５では、その後、３００℃にて３０分間熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、２．４×１０^-4Ω・ｃｍ程度となり、電極として一層好適となることが確認された。また、Ｘ線回折法で測定したところ、Ｉｎ₂Ｏ₃相に由来した反射が観察され、結晶膜となっていることが確認された。また、別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約１５Ωの低い値を示し、良好であった。他のバリアメタルとして、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用したところ、Ｍｏと同じく良好な結果が得られた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用した場合の接触抵抗は、それぞれ約１５Ω、約１４Ω、約２１Ω、約２２Ωであった。

また、得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（参考例６）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、上記実施例３において用いた酸化物焼結体とは異なり、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０２となるように、またスズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０９となるように調製された酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例３と同様に作製した。なお、かかる酸化物焼結体のターゲットの相対密度は９８％であり、また、ターゲット中には、Ｘ線回折測定の結果、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相として存在することが判明し、またβ−Ｇａ₂Ｏ₃型構造のＧａＩｎＯ₃相、またはＧａＩｎＯ₃相と（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相が分散相として存在することが示唆された。該酸化物焼結体のＳＥＭ観察を行った結果、これら分散相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒からなることが確認された。また、ＳＥＭ付属のＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析による結晶粒の組成分析の結果、スズはビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相、およびＧａＩｎＯ₃相、あるいは（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相のいずれの相にも含まれていることが確認された。

上記実施例３と同様に、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で測定したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、４．４×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

参考例６では、その後、２５０℃にて３０分間熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、２．１×１０^-4Ω・ｃｍ程度となり、電極として一層好適となることが確認された。また、Ｘ線回折法で測定したところ、Ｉｎ₂Ｏ₃相に由来した反射が観察され、結晶膜となっていることが確認された。また、別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約１５Ωの低い値を示し、良好であった。他のバリアメタルとして、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用したところ、Ｍｏと同じく良好な結果が得られた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用した場合の接触抵抗は、それぞれ約１５Ω、約１５Ω、約２２Ω、約２２Ωであった。

また、得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（実施例７）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、上記実施例３において用いた酸化物焼結体とは異なり、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．０８となるように、またスズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．１１となるように調製された酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例３と同様に作製した。なお、かかる酸化物焼結体のターゲットの相対密度は９８％であり、また、ターゲット中には、Ｘ線回折測定の結果、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相として存在することが判明し、またβ−Ｇａ₂Ｏ₃型構造のＧａＩｎＯ₃相、またはＧａＩｎＯ₃相と（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相が分散相として存在することが示唆された。該酸化物焼結体のＳＥＭ観察を行った結果、これら分散相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒からなることが確認された。また、ＳＥＭ付属のＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析による結晶粒の組成分析の結果、スズはビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相、およびＧａＩｎＯ₃相、あるいは（Ｇａ，Ｉｎ）₂Ｏ₃相のいずれの相にも含まれていることが確認された。

上記実施例３と同様に、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で測定したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、６．４×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

実施例７では、その後、４００℃にて３０分間熱処理を施した。４００℃という比較的高温での熱処理に際しては、炉内の残留酸素あるいは水分による酸化の影響を受けないよう細心の注意を払った。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、２．１×１０^-4Ω・ｃｍ程度となり、電極として一層好適となることが確認された。また、Ｘ線回折法で測定したところ、Ｉｎ₂Ｏ₃相に由来した反射が観察され、結晶膜となっていることが確認された。また、別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約１６Ωの低い値を示し、良好であった。他のバリアメタルとして、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用したところ、Ｍｏと同じく良好な結果が得られた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用した場合の接触抵抗は、それぞれ約１７Ω、約１７Ω、約２６Ω、約２８Ωであった。

また、得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（参考例８）
図２には、実施例４と同様の、本参考例８におけるａ−ＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）アクティブマトリックス基板２００の近傍の断面図が示されている。このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００は、ゲート電極上にバリアメタルＢＭ（金属Ｍｏ）を形成せず、金属Ａｌの単独層としたこと、および、ドレイン電極およびソース電極上にバリアメタルＢＭ（金属Ｍｏ）を形成せず、金属Ｍｏ／金属Ａｌの二層膜とした構造である。

本参考例８では、実施例４ではなく、参考例５の酸化物焼結体を用いた。すなわち、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５となるように、またスズの含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０９となるように調製された酸化物焼結体を用いた。なお、製造方法については、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した後、３００℃にて３０分間熱処理を施したこと以外は、基本的には、実施例４と同様である。

透光性のガラス基板１上に、直流スパッタリング法により、その膜厚が１５０ｎｍとなるように金属Ａｌを成膜した。

次に、燐酸・酢酸・硝酸・水（その体積比は１２：６：１：１である）系水溶液をエッチング液として用いたフォトエッチング法により、上記成膜したＡｌ膜を図２に示す形状にエッチングし、ゲート電極２およびゲート電極配線２ａを形成した。

参考例５と同様に、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成はターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で測定したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、４．９×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌを含むソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

その後、参考例５と同様に、３００℃にて３０分間熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、２．４×１０^-4Ω・ｃｍ程度となり、電極として一層好適となることが確認された。また、Ｘ線回折法で測定したところ、Ｉｎ₂Ｏ₃相に由来した反射が観察され、結晶膜となっていることが確認された。また、別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約１５Ωの低い値を示し、良好であった。別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約７２Ωを示し、実施例１〜３に比べ高い値だが、実施例４より低い値を示し、実用上、全く問題のない良好なレベルであった。

この後、ＳｉＮパッシベーション膜（図示せず）および遮光膜パターン（図示せず）を形成して、図２に示すａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００を製造した。なお、このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００におけるガラス基板１上には、図２に示す画素部分等のパターンが、規則的に形成されている。すなわち、実施例４のａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００は、アレイ基板となっている。

このａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００上に、液晶層と、カラーフィルター基板とを設けることにより、ＴＦＴ−ＬＣＤ方式平面ディスプレイを製造した。このＴＦＴ−ＬＣＤ方式平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（実施例９、参考例９）
上記実施例１〜４および７並びに参考例５、６および８においては、透明導電膜９をエッチングする際に用いるエッチャントについては、蓚酸３．２ｗｔ％の水溶液である例について示した。しかしながら、透明導電膜９をエッチングする際に用いるエッチャントは、上記蓚酸系水溶液の他にも、燐酸と酢酸と硝酸とからなる混酸であることも好ましく、または、硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液であることも好ましい。実際に、これらのエッチャントを上記実施例１〜４および７並びに参考例５、６および８に適用しても、何ら問題はなかった。

（実施例１０）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、上記実施例１において用いた酸化物焼結体とは異なり、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．３５となるように調製された酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例１と同様に作製した。なお、かかる酸化物焼結体の構造および特性は、実施例１における酸化物焼結体と同様であった。

実施例１と同様の条件で、ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で分析すると、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、８．９×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

さらに、基板の温度を３００℃に加熱して、真空雰囲気中にて３０分間の熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、６．１×１０^-4Ω・ｃｍ程度であった。また、熱処理後の透明導電膜９の性状は、実施例１と同様であった。

別の試験において、接触抵抗を測定したところ、約２０Ωの低い値を示し、良好であった。他のバリアメタルとして、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用したところ、Ｍｏと同じく良好な結果が得られた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗを適用した場合の接触抵抗は、それぞれ約２０Ω、約２３Ω、約２９Ω、約３４Ωであった。

得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良もなく、良好な表示ができた。

（比較例１）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、ターゲット中の亜鉛の含有量がＺｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）原子数比で０．１０７となるように調製された、酸化インジウムと酸化亜鉛からなる酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で作製した。

このターゲットの相対密度は９９％（６．８９ｇ／ｃｍ³）であった。また、ターゲット中には、Ｘ線回折測定の結果、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相が主たる結晶相として存在することが判明し、また六方晶層状化合物からなるＩｎ₂Ｏ₃（ＺｎＯ）_m（ｍ＝２〜7）相が分散相として存在することが示唆された。実際に、酸化物焼結体のＳＥＭ観察を行った結果、これら分散相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒からなることが確認された。

実施例１と同様に、酸化インジウムと酸化亜鉛からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で分析したところ、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、３．８×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

また、透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌを含むソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。しかしながら、別の試験において、接触抵抗を測定したところ、実施例１〜４に比べて非常に高い数ＭΩの値を示し、本発明の薄膜トランジスタ型基板には適用できないレベルであった。

また、得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良が多くみられ、良好な表示は困難であった。この原因を調べたところ、透明画素電極の不良は、透明導電膜とバリアメタルＭｏの接触抵抗の増大によることが判明した。

（比較例２）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板２００は、上記実施例４において用いた酸化物焼結体とは、その組成において酸化スズの含有量が質量比で１０質量％となるように調製された酸化インジウムと酸化スズからなるＩＴＯである酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例１と同様に作製した。なお、かかる酸化物焼結体の構造は、実施例１における酸化物焼結体と同様であった。

実施例１と同様に、ＩＴＯからなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で分析すると、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。さらに、ＡＦＭにより膜表面の観察を行ったところ、この透明導電膜９には、成膜直後の状態で微結晶が存在することが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、７．２×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、十分電極として使用できる膜であることが確認できた。

透明画素電極のパターンを形成する前に、別にエッチング試験を実施したところ、このＩＴＯからなる透明導電膜９は、実施例９に示した蓚酸３．２ｗｔ％の水溶液などを用いた場合、微結晶が存在するため、うまくエッチングされなかった。そこで、さらに強い酸であるＦｅＣｌ₃とＨＣｌからなる溶液で試験したところ、エッチングされることが確認された。そこで、透明画素電極のパターンをＦｅＣｌ₃とＨＣｌからなる溶液に変更してエッチング法により形成したところ、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出している様子が観察され、本発明の薄膜トランジスタ型基板には適用できない状態となることが判明した。また、別の試験において、接触抵抗を測定したところ、実施例１〜４に比べて非常に高い数ＭΩの値を示し、本発明の薄膜トランジスタ型基板には適用できないレベルであった。

また、得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良が多く認められ、良好な表示は困難であった。この原因を調べたところ、画素電極の不良は、アルミニウム配線の断線、ならびに透明導電膜とアルミニウム配線の接触抵抗の増大によることが判明した。

（比較例３）
ａ−ＳｉＴＦＴアクティブマトリックス基板１００を、上記実施例１において用いた酸化物焼結体とは異なり、ガリウムおよび亜鉛含有インジウム酸化物を用い、その組成においてガリウムの含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）原子数比で０．２０、亜鉛の含有量がＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）原子数比で０．０５となるように調製された酸化物焼結体を用いたこと以外は、実施例１と同様に作製した。なお、かかる酸化物焼結体の構造および特性は、実施例１における酸化物焼結体と同様であった。

実施例１と同様の条件で、ガリウム含有インジウム酸化物からなる透明導電膜９を直流スパッタリングにより成膜した際に、放電は安定しており、ターゲット表面にノジュールの発生も認められなかった。

また、成膜後の透明導電膜９の組成は、ターゲットとして用いた酸化物焼結体と同様であった。この透明導電膜９をＸ線回折法で分析すると、結晶に由来した反射によるピークは観察されず非晶質膜であることが判明した。また、この透明導電膜９の比抵抗は、１．５×１０^-３Ω・ｃｍ程度と１．０×１０^-３Ω・ｃｍ以上を示し、電極としては比抵抗が高いことが判明した。

透明画素電極のパターンをエッチング法により形成した際にも、金属Ａｌのソース電極７およびドレイン電極８が、エッチング液で溶出することはなかった。

しかし、基板の温度を３００℃に加熱して、真空雰囲気中にて３０分間の熱処理を施した。熱処理後の透明導電膜９の比抵抗は、１．３×１０^-4Ω・ｃｍ程度であり、比抵抗は高いままであった。また、熱処理後の透明導電膜９の性状は、実施例１と同様であった。

別の試験において、接触抵抗を測定したところ、非常に高い数ＭΩの値を示し、本発明の薄膜トランジスタ型基板には適用できないレベルであった。

また、得られたＴＦＴ−ＬＣＤ方式の平面ディスプレイについて、点燈検査を行った結果、透明画素電極の不良が多くみられ、良好な表示は困難であった。この原因を調べたところ、透明画素電極の不良は、透明導電膜とバリアメタルＭｏの接触抵抗の増大によることが判明した。

Claims (11)

1. 透明基板と、該透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、透明導電膜からなり、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板において、
   前記透明画素電極を構成する透明導電膜が、ガリウム含有インジウム酸化物からなり、ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０〜０．３５であり、かつ、ガリウムが固溶した酸化インジウム相の微結晶が生成した非晶質状態にあることを特徴する、薄膜トランジスタ型基板。
2. 前記透明導電膜の比抵抗が、３．９×１０ ^-4 Ω・ｃｍ〜５．３×１０ ^-4 Ω・ｃｍの範囲にある、請求項1に記載の薄膜トランジスタ型基板。
3. 透明基板と、該透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、透明導電膜からなり、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板において、
   前記透明画素電極を構成する透明導電膜が、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなり、ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５を超えて０．３０以下であり、スズ含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０１〜０．１１であり、かつ、
   該透明導電膜が、ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５を超えて０．３０以下で、スズ含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０１〜０．１１で、ビックスバイト型構造のＩｎ ₂ Ｏ ₃ 相が主たる結晶相として存在し、該Ｉｎ ₂ Ｏ ₃ 相の中にβ−Ｇａ ₂ Ｏ ₃ 型構造のＧａＩｎＯ ₃ 相、またはＧａＩｎＯ ₃ 相と（Ｇａ，Ｉｎ） ₂ Ｏ ₃ 相が平均粒径が５μｍ以下の結晶粒として微細に分散している、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる酸化物焼結体を用いて非晶質状態で成膜され、かつ、２００℃〜５００℃の熱処理により結晶化していることを特徴する、薄膜トランジスタ型基板。
4. 前記透明導電膜の比抵抗が２．１×１０ ^-4 Ω・ｃｍ〜３．１×１０ ^-4 Ω・ｃｍの範囲にある、請求項３に記載の薄膜トランジスタ型基板。
5. 前記透明導電膜が、亜鉛を含有しないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ型基板。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ型基板と、複数色の着色パターンが設けられたカラーフィルター基板と、前記薄膜トランジスタ型基板と前記カラーフィルター基板とに挟持された液晶層とを具備することを特徴とする、薄膜トランジスタ型液晶表示装置。
7. 透明基板と、該透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、ガリウム含有インジウム酸化物からなり、ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０〜０．３５であり、かつ、ガリウムが固溶した酸化インジウム相の微結晶が生成した非晶質状態にある透明導電膜からなり、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板の製造方法であって、
   前記透明基板上に、室温から１８０℃の範囲の基板温度で、ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０〜０．３５である、ガリウム含有インジウム酸化物からなる酸化物焼結体を用いて、非晶質状態のガリウム含有インジウム酸化物を成膜して、透明導電膜を形成する工程と、
   前記形成された透明導電膜を、酸性のエッチャントを用いて、エッチングすることによって、前記透明画素電極を形成する工程と、
   前記透明導電膜に対して２００℃〜５００℃の温度で熱処理を行い、該透明導電膜に前記微結晶を生成させ、かつ、その非晶質状態を維持させる工程と、
   を含むことを特徴とする、薄膜トランジスタ型基板の製造方法。
8. 前記酸化物焼結体として、ビックスバイト型構造のＩｎ ₂ Ｏ ₃ 相が主たる結晶相として存在し、該Ｉｎ ₂ Ｏ ₃ 相の中にβ−Ｇａ ₂ Ｏ ₃ 型構造のＧａＩｎＯ ₃ 相、またはＧａＩｎＯ ₃ 相と（Ｇａ，Ｉｎ） ₂ Ｏ ₃ 相が平均粒径が５μｍ以下の結晶粒として微細に分散している酸化物焼結体を用いる、請求項７に記載の薄膜トランジスタ型基板の製造方法。
9. 透明基板と、該透明基板上に、ゲート電極と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極と、透明画素電極および透明電極とが形成されており、前記透明画素電極は、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなり、ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５を超えて０．３０以下であり、スズ含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０１〜０．１１である、結晶化した透明導電膜からなり、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続している薄膜トランジスタ型基板の製造方法であって、
   前記透明基板上に、室温から１８０℃の範囲の基板温度で、ガリウム含有量がＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５を超えて０．３０以下で、スズ含有量がＳｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｓｎ）原子数比で０．０１〜０．１１で、ビックスバイト型構造のＩｎ ₂ Ｏ ₃ 相が主たる結晶相として存在し、該Ｉｎ ₂ Ｏ ₃ 相の中にβ−Ｇａ ₂ Ｏ ₃ 型構造のＧａＩｎＯ ₃ 相、またはＧａＩｎＯ ₃ 相と（Ｇａ，Ｉｎ） ₂ Ｏ ₃ 相が平均粒径５μｍ以下の結晶粒として微細に分散している、ガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物からなる酸化物焼結体を用いて、非晶質状態のガリウムおよびスズ含有インジウム酸化物を成膜して、透明導電膜を形成する工程と、
   前記形成された透明導電膜を、酸性のエッチャントを用いて、エッチングすることによって、前記透明画素電極を形成する工程と、
   前記透明導電膜に対して２００℃〜５００℃の温度で熱処理を行い、前記透明導電膜を結晶化させる工程を、
   を含むことを特徴とする、薄膜トランジスタ型基板の製造方法。
10. 前記熱処理を、酸素を含まない雰囲気中で行うことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ型基板の製造方法。
11. 前記酸性のエッチャントとして、蓚酸、燐酸と酢酸と硝酸とからなる混酸、硝酸第二セリウムアンモニウムのいずれか一種又は二種以上を用いる、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ型基板の製造方法。

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