JP5367659B2

JP5367659B2 - 酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜

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Publication number: JP5367659B2
Application number: JP2010194497A
Authority: JP
Inventors: 英生高見; 幸三長田
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2013-12-11
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Description

本発明は表示装置中の薄膜トランジスタの作製に有用な酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜に関する。

酸化物半導体は液晶表示装置、プラズマ表示装置及び有機ＥＬ表示装置などの表示装置中の薄膜トランジスタの活性層のほか、太陽電池及びタッチパネル等の電極として利用されている。従来、酸化物半導体としては透明なＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系（以降、「ＩＧＺＯ系」と記載）が知られており（非特許文献１参照）、更に、特性改善を意図して錫（Ｓｎ）を添加した系についての報告もある（特許文献１及び２参照）。しかし、これらの系の必須構成要素であるガリウム（Ｇａ）は希少元素であり、価格も高い等の理由から、産業上、大量に使用するには大きな制約がある。

Ｇａを使用しない透明酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系（特許文献３参照）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ系（特許文献４参照）、及びＺｎ−Ｓｎ−Ｏ系（特許文献５参照）の報告がある。

特開２００８−２８０２１６号公報特開２０１０−１１８４０７号公報特開２００７−１４２１９５号公報特開２００８−２４３９２８号公報特開２００７−１４２１９６号公報

Nature 432、p488-492、October 2004

上記特許文献３〜５に記載の酸化物半導体では、ＩＧＺＯ系の必須構成要素であるＧａを使用しておらず、製造コストの点で有利であるが、抵抗率の経時変化等の環境安定性が劣っている等の問題が残されている。また、ＩＧＺＯ系の別の必須構成要素である亜鉛（Ｚｎ）は、揮発し易い元素であり、焼結体製造時の揮発による焼結体密度の低下、スパッタ成膜時の揮発によるターゲット組成とのずれ、膜の抵抗率の経時変化等、膜の安定性の阻害要因となっている。

そこで、本発明は、希少資源であり、高価なガリウム（Ｇａ）、及び、揮発し易く、膜の安定性に問題がある亜鉛（Ｚｎ）を含有しない酸化物半導体膜製造用の酸化物焼結体を提供することを課題とする。また、本発明は当該酸化物焼結体と同一組成をもつ酸化物半導体薄膜を提供することを別の課題とする。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討したところ、揮発し易い亜鉛（Ｚｎ）の代替として、所定の２価の金属を用い、希少且つ高価な元素であるガリウム（Ｇａ）の代替として、所定の３価又は４価の金属を用い、さらにこれらの原子数比、焼結体や膜の製造条件等を調整することにより、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含有しない酸化物半導体膜製造用の酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜が得られることを見出した。

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）と、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）（但し、ＸはＣａ、Ｃｏ及びＭｎから選択される１種以上の元素を表す。）と、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）（但し、ＹはＢ、Ｙ、Ｃｒから選択される１種以上の元素を表す。）又は４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）（但し、ＺはＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒから選択される１種以上の元素を表す。）と、酸素イオン（Ｏ^2-）とからなり、３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の原子数比がそれぞれ、０．２≦［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．８、０．１≦［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５、及び、０．１≦｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５を満たし、相対密度が９８％以上である酸化物焼結体である。

本発明に係る酸化物焼結体は別の一実施形態において、バルク抵抗が３ｍΩ以下である。

本発明は別の一側面において、３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）と、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）（但し、ＸはＣａ、Ｃｏ及びＭｎから選択される１種以上の元素を表す。）と、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）（但し、ＹはＢ、Ｙ、Ｃｒから選択される１種以上の元素を表す。）又は４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）（但し、ＺはＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒから選択される１種以上の元素を表す。）と、酸素イオン（Ｏ^2-）とからなり、３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の原子数比がそれぞれ、０．２≦［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．８、０．１≦［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５、及び、０．１≦｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５を満たし、キャリア濃度が１０¹⁶〜１０¹⁸ｃｍ^-3である酸化物半導体薄膜である。

本発明に係る酸化物半導体薄膜は一実施形態において、非晶質である。

本発明に係る酸化物半導体薄膜は更に別の一実施形態において、移動度が１ｃｍ²／Ｖｓ以上である。

本発明は更に別の一側面において、上記酸化物半導体薄膜を活性層として備えた薄膜トランジスタである。

本発明は更に別の一側面において、上記薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリックス駆動表示パネルである。

本発明によれば、希少資源であり、高価なガリウム（Ｇａ）、及び、揮発し易く、膜の安定性に問題がある亜鉛（Ｚｎ）を含有しない酸化物半導体膜製造用の酸化物焼結体を提供することができる。また、本発明によれば、当該酸化物焼結体と同一組成をもつ酸化物半導体薄膜を提供することができる。

（酸化物焼結体の組成）
本発明に係る酸化物焼結体は、３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）と、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）（但し、ＸはＭｇ、Ｃａ、Ｃｏ及びＭｎから選択される１種以上の元素を表す。）と、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）（但し、ＹはＢ、Ｙ、Ｃｒから選択される１種以上の元素を表す。）又は４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）（但し、ＺはＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒから選択される１種以上の元素を表す。）と、酸素イオン（Ｏ^2-）とからなる。但し、通常入手可能な原料の精製工程上、不可避的に含まれてくる元素や、酸化物焼結体製造プロセス上不可避的に混入する不純物元素を、不可避的に含まれる濃度程度、例えば各元素１０ｐｐｍ程度まで含むものは本発明に係る焼結体に包含される。

３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の合計原子数に対する３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）の原子数の比［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝は０．２〜０．８である。［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝が０．２未満であると、ターゲット作製時の相対密度が小さくなり、バルク抵抗が高くなって、スパッタ時の異常放電が発生し易くなってしまう。［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝が０．８を超えると、その組成のターゲットをスパッタして得られる膜のキャリア濃度が高くなりすぎてしまい、トランジスタのチャネル層としてはオンオフ比が小さくなってしまう。［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝は、より望ましくは０．２５〜０．６の範囲であり、更に望ましくは０．３〜０．５の範囲である。ここで、［Ｉｎ³⁺］はインジウムの原子数、［Ｘ²⁺］は２価の金属イオン（Ｘ²⁺）の原子数、［Ｙ³⁺］は３価の金属イオン（Ｙ³⁺）の原子数、［Ｚ⁴⁺］は４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の原子数をそれぞれ表す。

３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の合計原子数に対する２価の金属イオン（Ｘ²⁺）の原子数の比［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝は０．１〜０．５である。［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝が０．１未満であると、その組成のターゲットをスパッタして得られる膜のキャリア濃度が高くなりすぎてしまい、トランジスタのチャネル層としてはオンオフ比が小さくなってしまう。［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝が０．５を超えると、ターゲット作製時の相対密度が小さくなり、バルク抵抗が高くなって、スパッタ時の異常放電が発生し易くなってしまう。［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝は、より望ましくは０．１５〜０．４の範囲であり、更に望ましくは０．２〜０．３５の範囲である。

３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の合計原子数に対する３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の合計原子数の比｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝は０．１〜０．５である。｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝が０．１未満であると、その組成のターゲットをスパッタして得られる膜のキャリア濃度が高くなりすぎてしまい、トランジスタのチャネル層としてはオンオフ比が小さくなってしまう。｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝が０．５を超えると、ターゲット作製時の相対密度が小さくなり、バルク抵抗が高くなって、スパッタ時の異常放電が発生し易くなってしまう。｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝は、より望ましくは０．１５〜０．４の範囲であり、更に望ましくは０．２〜０．３５の範囲である。

（酸化物焼結体の相対密度）
酸化物焼結体の相対密度は、スパッタ時の表面のジュール発生と相関がある。酸化物焼結体が低密度であると、その酸化物焼結体をターゲットに加工してスパッタ成膜する際に、スパッタの成膜の経過に従って、表面にインジウムの低級酸化物である、突起状のノジュールと呼ばれる高抵抗部分が発生し、その後のスパッタ時に異常放電の起点となり易い。本発明では、組成の適正範囲や製造条件の適正化によって酸化物焼結体の相対密度を９８％以上とすることができ、この程度の高密度であれば、スパッタ時のノジュールによる悪影響は殆どない。相対密度は好ましくは９９％以上であり、より好ましくは９９．５％以上である。
なお、酸化物焼結体の相対密度は、酸化物焼結体を所定の形状に加工した後の重量と外形寸法より算出した密度を、その酸化物焼結体の理論密度で除することで求めることができる。

（酸化物焼結体のバルク抵抗）
酸化物焼結体のバルク抵抗は、スパッタ時の異常放電の発生のし易さと相関があり、バルク抵抗が高いとスパッタ時に異常放電が発生し易い。本発明では、組成の適正範囲や製造条件の適正化によってバルク抵抗を３ｍΩｃｍ以下とすることができ、この程度の低バルク抵抗であれば、スパッタ時の異常放電発生への悪影響は殆どない。バルク抵抗は好ましくは２．７ｍΩｃｍ以下であり、より好ましくは２．５ｍΩｃｍ以下である。
なお、バルク抵抗は四探針法により抵抗率計を使用して測定することができる。

（酸化物焼結体の製造方法）
本発明に係る各種組成の酸化物焼結体は、例えば、原料である酸化インジウム、酸化マグネシウム等の各原料粉体の配合比や原料粉体の粒径、粉砕時間、焼結温度、焼結時間、焼結雰囲気ガス種類等の条件を調整することにより得ることができる。

原料粉は平均粒径１〜２μｍであることが望ましい。平均粒径が２μｍを超えると、焼結体の密度が向上し難くなるため、その原料粉単独又は混合粉として湿式微粉砕等を行って、平均粒径を約１μｍ程度に小さくすると良い。湿式混合粉砕前に焼結性の向上を目的として、仮焼することも有効である。一方、１μｍ未満の原料は入手し難く、また、あまり小さいと粒子間の凝集が起き易くなって扱い難くなる。ここで、原料粉の平均粒径はレーザ回折式の測定方法によって測定した値を指す。粉砕後の原料混合粉をスプレードライヤー等で造粒して流動性や成形性を高めた後に成型するのが好ましい。成型は通常の加圧成形や冷間静水圧加圧等の方法を採用することができる。

その後、成形物を焼結して焼結体を得る。焼結は、１４００〜１６００℃で２〜２０時間行うことが好ましい。これにより、相対密度を９８％以上とすることができる。焼結温度が１４００℃未満では、密度が向上し難く、焼結温度が１６００℃を超えると、構成成分元素の揮発等により、焼結体の組成が変化したり、揮発による空隙発生による密度低下の原因となったりする。焼結時の雰囲気ガスには、大気を用いることができ、焼結体からの揮発抑制の効果によって、高密度の焼結体を得ることができる。但し、焼結体の組成によっては、雰囲気ガスを酸素としても充分高密度の焼結体を得ることもできる。

（スパッタ成膜）
上記の様にして得られた酸化物焼結体は、研削や研磨等の加工を施すことによりスパッタリング用ターゲットとすることができ、これを使用して成膜することにより、当該ターゲットと同一組成をもつ酸化物膜を形成することができる。加工の際は、平面研削等の方法で表面を研削することによって、表面粗さ（Ｒａ）を５μｍ以下とすることが望ましい。表面粗さを小さくすることによって、異常放電の原因となるノジュール発生の起点を減少させることができる。

スパッタリング用ターゲットは、銅製等のバッキングプレートに貼り付けて、スパッタ装置内に設置して、適切な真空度、雰囲気ガス、スパッタパワー等の適切条件でスパッタすることで、ターゲットとほぼ同組成の膜を得ることができる。

スパッタ法の場合、成膜前のチャンバー内到達真空度を、２×１０^-4Ｐａ以下とするのが望ましい。圧力が高すぎると、残留雰囲気ガス中の不純物の影響によって、得られた膜の移動度が低下する可能性がある。

スパッタガスとして、アルゴン及び酸素の混合ガスを使用することができる。混合ガス中の酸素濃度を調整する方法としては、例えば、アルゴン１００％のガスボンベと、アルゴン中の酸素が２％のガスボンベを用いて、それぞれのガスボンベからチャンバーへの供給流量をマスフローで適宜設定することで行うことができる。ここで、混合ガス中の酸素濃度とは、酸素分圧／（酸素分圧＋アルゴン分圧）を意味するものであり、酸素の流量を酸素とアルゴンの流量の合計で除したものとも等しい。酸素濃度は所望のキャリア濃度に応じて適宜変更すればよいが、典型的には１〜３％とすることができ、より典型的には１〜２％とすることができる。

スパッタガスの全圧は０．３〜０．８Ｐａ程度とする。全圧がこれより低いと、プラズマ放電が立ち難くなり、立ったとしてもプラズマが不安定となってしまう。また、全圧がこれより高いと、成膜速度が遅くなり、生産性に悪影響を及ぼす等の不都合が生じる。

スパッタパワーは、ターゲットサイズが６インチの場合、２００〜１２００Ｗ程度で成膜する。スパッタパワーが小さすぎると、成膜速度が小さく、生産性に劣るし、逆に、大き過ぎると、ターゲットの割れ等の問題が生ずる。２００〜１２００Ｗは、スパッタパワー密度に換算すると、１．１Ｗ／ｃｍ²〜６．６Ｗ／ｃｍ²であり、３．２〜４．５Ｗ／ｃｍ²とすることが望ましい。ここで、スパッタパワー密度とは、スパッタパワーをスパッタリングターゲットの面積で除したものであり、同じスパッタパワーでもスパッタリングターゲットサイズによって、スパッタリングターゲットが実際に受けるパワーが異なり、成膜速度が異なることから、スパッタリングターゲットに印加するパワーを統一的に表現するための指標である。

酸化物焼結体から膜を得る方法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＰＬＤ（パルスレーザーディポジション）法等も用いることもできるが、産業上利用し易いのは、大面積、高速成膜、放電安定性等の要件を満たすＤＣマグネトロンスパッタ法である。

スパッタ成膜時には、基板を加熱する必要がない。基板を加熱せずとも、比較的高移動度を得ることができるためであり、また、昇温のための時間やエネルギーを掛ける必要がない。基板を加熱することなくスパッタ成膜すると、得られる膜は非晶質となる。但し、基板を加熱することで、室温成膜後のアニールと同様の効果を得ることも期待できるので、基板加熱で成膜しても良い。

（酸化物膜のキャリア濃度）
酸化物膜のキャリア濃度は、その膜をトランジスタのチャネル層に使用した際に、トランジスタの各種特性と相関がある。キャリア濃度が高すぎると、トランジスタのオフ時にも、微少漏れ電流が発生してしまい、オンオフ比が低下してしまう。一方、キャリア濃度が低すぎると、トランジスタを流れる電流が小さくなってしまう。本発明では、組成の適正範囲等によって、酸化物膜のキャリア濃度を１０¹⁶〜１０¹⁸ｃｍ^-3とすることができ、この範囲であれば、特性が良好なトランジスタを作製することができる。

（酸化物膜の移動度）
移動度はトランジスタの特性の中でも、最も重要な特性の一つであり、酸化物半導体がトランジスタのチャネル層として使用される競合材料であるアモルファスシリコンの移動度である１ｃｍ²／Ｖｓ以上であることが望ましい。移動度は基本的には、高ければ高いほど良い。本発明に係る酸化物膜は組成の適正範囲等によって、１ｃｍ²／Ｖｓ以上の移動度を有することができ、好ましくは３ｃｍ²／Ｖｓ以上の移動度を有することができ、より好ましくは５ｃｍ²／Ｖｓ以上の移動度を有することができる。これによって、アモルファスシリコンより優れた特性となって、産業上の応用可能性がより高まる。

本発明に係る酸化物半導体薄膜は例えば薄膜トランジスタの活性層として使用することができる。また、上記製造方法を使用して得られた薄膜トランジスタをアクティブ素子として使用し、アクティブマトリックス駆動表示パネルに利用することができる。

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。従って、本発明は、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。

下記の実施例及び比較例において、焼結体及び膜の物性は以下の方法によって測定した。
（ア）焼結体及び膜の組成
ＳＩＩナノテクノロジー社製型式ＳＰＳ３０００を用いてＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）分析法によって求めた。
（イ）焼結体の相対密度
重量及び外形寸法の測定結果と、構成元素からの理論密度とにより求めた。
（ウ）焼結体のバルク抵抗
四探針法（ＪＩＳＫ７１９４）により、ＮＰＳ（エヌピイエス）社製型式Σ−５＋装置を用いて求めた。
（エ）膜厚
段差計（Ｖｅｅｃｏ社製、型式Ｄｅｋｔａｋ８ＳＴＹＬＵＳＰＲＯＦＩＬＥＲ）を用いて求めた。
（オ）膜のキャリア濃度及び移動度
成膜したガラス基板を約１０ｍｍ角に切り出し、四隅にインジウム電極をつけて、ホール測定装置（東陽テクニカ社製、型式Ｒｅｓｉｔｅｓｔ８２００）にセットして測定した。
（カ）膜の結晶又は非晶質構造
リガク社製ＲＩＮＴ−１１００Ｘ線回折装置を用いて結晶性を判定した。このＸ線回折によって、バックグランドレベル以上の有意なピークが認められなかったことをもって、非晶質と判断した。
（キ）粉体の平均粒径
粉体の平均粒径は、島津製作所製ＳＡＬＤ−３１００により測定した。

＜実施例１＞
酸化インジウム粉（平均粒径１．０μｍ）、酸化ケイ素粉（平均粒径１．０μｍ）、及び、酸化マグネシウム粉（平均粒径１．０μｍ）を金属元素の原子数比（Ｉｎ：Ｓｉ：Ｍｇ）が０．４：０．３：０．３となる様に秤量し、湿式混合粉砕した。粉砕後の混合粉の平均粒径は０．８μｍであった。この混合粉を、スプレードライヤーで造粒後、金型に充填し、加圧成形した後、大気雰囲気中１４５０℃の高温で１０時間焼結した。得られた焼結体を直径６インチ、厚さ６ｍｍの円盤状に加工してスパッタリングターゲットとした。当該ターゲットについて、重量と外形寸法との測定結果と理論密度から相対密度を算出したところ９９．５％であった。また、四探針法により測定した焼結体のバルク抵抗は２．２ｍΩｃｍであった。

上記で作製したスパッタリングターゲットを銅製のバッキングプレートにインジウムをロウ材として使用して貼り付けて、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（ＡＮＥＬＶＡ製ＳＰＬ−５００スパッタ装置）に設置した。ガラス基板はコーニング１７３７を用いて、スパッタ条件を、基板温度：２５℃、到達圧力：１．２×１０^-4Ｐａ、雰囲気ガス：Ａｒ９９％、酸素１％、スパッタ圧力（全圧）：０．５Ｐａ、投入電力５００Ｗとして、膜厚が約１００ｎｍの薄膜を作製した。酸化物半導体薄膜の成膜時には、異常放電は認められなかった。

得られた膜のホール測定を行い、キャリア濃度及び移動度を求めた。また、Ｘ線回折による測定の結果、当該膜は非晶質であった。

＜実施例２〜実施例１２＞
原料粉の組成比を表１に記載のそれぞれの値となる様にした以外は、実施例１と同様にして、酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜を得た。それぞれの相対密度、バルク抵抗、キャリア濃度、移動度は、表１に記載の通りであった。また、焼結体及び膜の組成はそれぞれ原料粉の組成比と同一であった。これらの酸化物半導体薄膜の成膜時には、異常放電は認められなかった。

＜比較例１〜比較例１０＞
原料粉の組成比を表１に記載のそれぞれの値となる様にした以外は、実施例１と同様にして、酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜を得た。それぞれの相対密度、バルク抵抗、キャリア濃度、移動度は、表１に記載の通りであった。また、焼結体及び膜の組成はそれぞれ原料粉の組成比と同一であった。

実施例１〜１２では、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）の例としてＭｇ及びＣａを、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）の例としてＢを、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の例としてＳｉを含んだ酸化物焼結体を作製した。しかしながら、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）としてＣｏ又はＭｎを、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）としてＹ又はＣｒを、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）としてＧｅ、Ｔｉ又はＺｒを含んだ酸化物焼結体を作製しても、それぞれ価数が同じであるイオンを用いているため、実施例１〜１２と同様の効果を奏するものと解される。

実施例１〜１２では、キャリア濃度が１０¹⁶〜１０¹⁸ｃｍ^-3の範囲内にあり、且つ、移動度が１ｃｍ²／Ｖｓ以上であった。
一方、比較例１，４，６〜１０では、キャリア濃度が１０¹⁶ｃｍ^-3未満であった。
また、比較例１，４，６，８，１０では、移動度が１ｃｍ²／Ｖｓ未満であった。
また、比較例２，３，５では、キャリア濃度が１０¹⁸ｃｍ^-3超であった。

Claims

３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）と、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）（但し、ＸはＣａ、Ｃｏ及びＭｎから選択される１種以上の元素を表す。）と、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）（但し、ＹはＢ、Ｙ、Ｃｒから選択される１種以上の元素を表す。）又は４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）（但し、ＺはＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒから選択される１種以上の元素を表す。）と、酸素イオン（Ｏ^2-）とからなり、
３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の原子数比がそれぞれ、
０．２≦［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．８、
０．１≦［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５、及び、
０．１≦｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５
を満たし、相対密度が９８％以上である酸化物焼結体。
バルク抵抗が３ｍΩ以下である請求項１に記載の酸化物焼結体。
３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）と、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）（但し、ＸはＣａ、Ｃｏ及びＭｎから選択される１種以上の元素を表す。）と、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）（但し、ＹはＢ、Ｙ、Ｃｒから選択される１種以上の元素を表す。）又は４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）（但し、ＺはＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒから選択される１種以上の元素を表す。）と、酸素イオン（Ｏ^2-）とからなり、
３価のインジウムイオン（Ｉｎ³⁺）、２価の金属イオン（Ｘ²⁺）、３価の金属イオン（Ｙ³⁺）、及び、４価の金属イオン（Ｚ⁴⁺）の原子数比がそれぞれ、
０．２≦［Ｉｎ³⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．８、
０．１≦［Ｘ²⁺］／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５、及び、
０．１≦｛［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝／｛［Ｉｎ³⁺］＋［Ｘ²⁺］＋［Ｙ³⁺］＋［Ｚ⁴⁺］｝≦０．５
を満たし、キャリア濃度が１０¹⁶〜１０¹⁸ｃｍ^-3である酸化物半導体薄膜。
非晶質である請求項３に記載の酸化物半導体薄膜。
移動度が１ｃｍ²／Ｖｓ以上である請求項３又は４に記載の酸化物半導体薄膜。
請求項３〜５の何れかに記載の酸化物半導体薄膜を活性層として備えた薄膜トランジスタ。
請求項６に記載の薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリックス駆動表示パネル。