パターン化結晶質半導体薄膜
【課題】フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できるパターン化結晶質半導体薄膜を提供する。
【解決手段】酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、前記非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、前記一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜。
【解決手段】酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、前記非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、前記一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン化結晶質半導体薄膜に関する。特に、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できるパターン化結晶質半導体薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合金属酸化物からなる酸化物半導体膜は、高移動度性及び可視光透過性を有しているので、液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置、電気泳動方式表示装置、粉末移動方式表示装置のスイッチング素子、駆動回路素子等として使用されている。上記複合金属酸化物からなる酸化物半導体膜の中でも、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛（ＩＧＺＯ）からなる酸化物半導体膜が最も普及しており、この他に、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）からなる酸化物半導体膜、酸化錫に酸化亜鉛（ＺＴＯ）を添加した酸化物半導体膜、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズに酸化ガリウムを添加した酸化物半導体膜等が知られている。
【０００３】
これら複合金属酸化物からなる酸化物半導体膜は、通常、パターニングして用いる。具体的には、目的の酸化物半導体膜にフォトレジストを塗布し、マスクを通して光を照射して所望の形状にパターニングし、現像、エッチング、レジスト剥離、リンス等の行程を経て、所望の形状にパターン化した酸化物半導体膜を製造できる。上記の方法のほか、基材にフォトレジストを塗布し、マスクを通して光を照射することにより所望の形状にパターン化して現像し、この上にパターン化する目的の酸化物半導体膜を成膜し、レジストを剥離し、不要な部分の酸化物半導体をリフトオフすることにより、所望の形状にパターン化した酸化物半導体膜を製造できる（特許文献１〜７）。
【０００４】
しかし、これらフォトレジストを用いた製造方法では、レジスト剥離剤による酸化物半導体膜表面がダメージを受ける問題があるうえ、フォトレジスト行程自体が煩雑であり、コストアップ要因となっていた。また、特許文献８では酸化物半導体膜を結晶化させて半導体化する方法が開示されているが、当該方法もリフトオフ、マスクスパッタ等を用いて半導体膜を形成している。
【特許文献１】特開２００６−１６５５２７号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５５２８号公報
【特許文献３】特開２００６−１６５５２９号公報
【特許文献４】特開２００６−１６５５３０号公報
【特許文献５】特開２００６−１６５５３１号公報
【特許文献６】特開２００６−１６５５３２号公報
【特許文献７】特開２００６−１７３５８０号公報
【特許文献８】ＷＯ２００７／０５８２４８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できるパターン化結晶質半導体薄膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、以下のパターン化結晶質半導体薄膜等が提供される。
１．酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、
前記非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、
前記一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜。
２．前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
３．前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
４．前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
５．前記結晶化を電子ビームを用いて行う１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
６．前記結晶化をレーザー光を用いて行う１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
７．前記エッチング後、さらに熱処理する５又は６に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できるパターン化結晶質半導体薄膜を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られる。このように、本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できる
【０００９】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、例えば所望の組成を有するターゲットを用いてスパッタリングすることにより簡便に成膜できる。本発明において酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜とは、酸化インジウムを５０重量％以上含む非晶質薄膜をいう。
【００１０】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、好ましくは正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる。非晶質薄膜が正２価の金属酸化物を含むことにより、非晶質薄膜を結晶質化した場合に半導体化をより容易にすることができる。
上記正２価の金属酸化物としては、例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｎｉ及びＣｕからなる群から選ばれる１以上の金属の酸化物が挙げられ、好ましくはＺｎＯ、ＭｇＯ，ＮｉＯ又はＣｕＯである。
【００１１】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる場合において、正２価の金属酸化物の金属成分をＭ２とした場合、非晶質薄膜中のインジウムとＭ２の原子比Ｍ２／（Ｉｎ＋Ｍ２）は、好ましくは０．０００１〜０．１であり、より好ましくは０．０００５〜０．０５であり、さらに好ましくは０．００１〜０．０５である。
【００１２】
原子比Ｍ２／（Ｉｎ＋Ｍ２）が０．０００１未満の場合、非晶質薄膜が半導体化しにくくなるおそれがある。一方、原子比Ｍ２／（Ｉｎ＋Ｍ２）が０．１超の場合、非晶質薄膜が結晶化せず半導体化しないおそれがあるうえ、その後のエッチングで所望の形状部分が除去されてしまうおそれがある。
【００１３】
正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる非晶質薄膜は、結晶化すると正２価の金属イオンが結晶化した酸化インジウム結晶中に固溶し、酸化インジウムの酸素欠損により発生する電子キャリヤーを抑制でき、キャリヤー濃度を最適な範囲に制御することができる。最適なキャリヤー濃度とは、例えば１０Ｅ１２ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３であり、好ましくは１０Ｅ１４ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３である。
【００１４】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、好ましくは正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる。非晶質薄膜が正３価の金属酸化物を含むことにより、非晶質薄膜を結晶化した場合に半導体化をより容易にすることができる。
【００１５】
上記正３価の金属酸化物としては、結晶化の容易さの観点から、インジウムのイオン半径と同じ又は近いイオン半径（インジウムのイオン半径の±２５％以内）を有する正３価の金属酸化物を選択するとよく、好ましくはインジウムのイオン半径の±２０％以内のイオン半径を有する正３価の金属酸化物である。このような正３価の金属酸化物は非晶質薄膜の結晶化を妨げない。
【００１６】
上記正３価の金属酸化物としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイド系元素からなる群から選ばれる１以上の金属の酸化物が挙げられる。上記ランタノイド系元素としては、好ましくはＳｍ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｅｕ，Ｇｄ、Ｅｒ又はＹｂである。
【００１７】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる場合において、正３価の金属酸化物の金属成分をＭ３とした場合、非晶質薄膜中のインジウムとＭ３の原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）は、好ましくは０．０００１〜０．２であり、より好ましくは０．０００５〜０．１５であり、さらに好ましくは０．００１〜０．１である。
【００１８】
原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）が０．０００１未満の場合、結晶質薄膜が半導体化しにくくなるおそれがある。一方、原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）が０．２超の場合、非晶質薄膜が結晶化せず半導体化しないおそれがあるうえ、その後のエッチングで所望の形状部分が除去されてしまうおそれがある。さらに、原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）が０．２超の非晶質薄膜が結晶化して得られる結晶質半導体薄膜は移動度が小さくなりすぎるおそれがある。
【００１９】
正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる結晶質薄膜は、正３価の金属酸化物が、酸化インジウムの酸素欠損自体を抑制することができ、キャリヤー濃度を最適な範囲に制御することができる。最適なキャリヤー濃度とは、例えば１０Ｅ１２ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３であり、好ましくは１０Ｅ１４ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３である。
【００２０】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、好ましくは正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる。非晶質薄膜が上述の正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物の両方を含むことにより、結晶化した場合に半導体化をより容易にすることができる。
【００２１】
上述したように、正２価の金属酸化物と正３価の金属酸化物の結晶質薄膜中での機能は異なる。正２価の金属酸化物は、正２価の金属イオンが結晶化した酸化インジウム結晶中に固溶し、酸化インジウムの酸素欠損により発生する電子キャリヤーを抑制できる。一方、正３価の金属酸化物は、酸化インジウムの酸素欠損自体を抑制することができる。本発明では、非晶質薄膜が正２価の金属酸化物と正３価の金属酸化物の両方を含むことにより、相乗的に電子キャリヤー抑制効果を得ることができる。また、これら正２価の金属酸化物と正３価の金属酸化物の両方を含むことにより、これら金属酸化物を単独で含む場合に比べて、含有量が少量でも効果を得ることができる。
【００２２】
本発明において、非晶質薄膜は酸化インジウム、及び任意に正２価の金属酸化物及び／又は正３価の金属酸化物から実質的になっていてもよく、また、これら成分のみからなっていてもよい。「実質的になる」とは、非晶質薄膜が酸化インジウム、及び任意に正２価の金属酸化物及び／又は正３価の金属酸化物のみからなり、これら成分の他に下記の成分を含みうることである。
【００２３】
非晶質薄膜は、本発明の効果（特に半導体特性）を損なわない範囲で、例えば正４価以上の金属酸化物を含みうる。正４価以上の金属酸化物としては、例えばＧｅＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ３及びＷＯ３が挙げられる。
非晶質薄膜が上記正４価以上の金属酸化物を含む場合、正４価以上の金属酸化物の含有量は、通常１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、より好ましくは３重量％以下である。
【００２４】
非晶質薄膜の結晶化は、好ましくは電子ビーム又はレーザー光を用いて行う。電子ビーム又はレーザー光を、酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜に照射することで、簡便に非晶質薄膜を結晶化し、半導体化することができる。
【００２５】
結晶化に電子ビームを用いる場合において、用いる電子ビームは、例えば出力５ｋＶ〜１０００ｋＶの加速された電子ビームを使用できる。また、照射方法としては、所望の形状の全面に電子ビームを一括照射してもよく、部分的に照射しながら照射位置を移動して、所望の形状に照射してもよい。照射時間は、通常１秒〜１２０分であり、好ましくは１０秒〜３０分である。照射時間が１秒未満の場合、結晶化しないおそれある。一方、照射時間が１２０分超では、生産性を落ちコストが増大するおそれがある。
【００２６】
結晶化にレーザー光を用いる場合において、用いるレーザー光は、例えば１００ｍＷ〜１ｋＷの出力のレーザー光が使用できる。また、照射方法としては、所望の形状の全面に電子ビームを一括照射してもよく、部分的に照射しながら照射位置を移動して、所望の形状に照射してもよい。
【００２７】
使用できるレーザー光の種類は結晶化に必要なエネルギーを印加できるレーザー光を適宜選択すればよく、例えばＹＡＧレーザー、グリーンレーザー、炭酸ガスレーザー等の赤外レーザー；半導体レーザー、色素レーザー、エキシマレーザー等が使用できる。
上記レーザー光のうち、具体的には照射波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、又は波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを用いることができる。これらエキシマレーザーをパルス照射する場合、好ましくは回数を２〜２０００回の範囲に設定し、パルス幅を５ｎｓｅｃ．〜１００ｎｓｅｃ．の範囲に設定し、及びビームサイズを１０μｍ×１０μｍ□又は１ｍｍ×１ｍｍ□等、ビームを絞って用いる。
【００２８】
レーザー光の照射面のエネルギー密度としては、通常、１０ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２であり、好ましくは５０ｍＪ／ｃｍ２〜５００ｍＪ／ｃｍ２である。照射面のエネルギー密度が１０ｍＪ／ｃｍ２未満の場合、結晶化に時間がかかりすぎるおそれがあり、一方、照射面のエネルギー密度が１０００ｍＪ／ｃｍ２超の場合、エネルギー密度が強すぎるため、非晶質薄膜が蒸発する、及び結晶化薄膜にダメージを与えるおそれがある。
【００２９】
本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、所望の形状に一部を結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られる。非晶質薄膜部分と、結晶質半導体薄膜部分では、そのエッチング速度の差が大きく、非晶質薄膜部分はエッチング速度が速いが、結晶質半導体薄膜部分は結晶化しているためにエッチング速度は非常に遅くなる。これらの速度差を利用することにより、選択的に非晶質薄膜部分のみをエッチングし、所望の形状を有するパターン化結晶質半導体薄膜が得られる。
【００３０】
用いるエッチング液としては、通常、有機酸等の弱酸を用いる。具体的には、酢酸、蓚酸、プロピオン酸等の有機酸を使用でき、好ましくはこれら有機酸の水溶液を用いる。
有機酸の水溶液の濃度は、通常０．１〜１０ｗｔ％であり、好ましくは１〜５ｗｔ％である。有機酸の水溶液の濃度が０．１ｗｔ％未満の場合、エッチング速度が遅くなるおそれがあり、一方、有機酸の水溶液の濃度が１０ｗｔ％超の場合、エッチング速度が速すぎて、結晶質半導体部分までがエッチングされて、所望の形状のパターン化結晶質半導体薄膜が得られないおそれがある。
【００３１】
エッチング時のエッチング液の温度は、通常１０℃〜６０℃であり、好ましくは２０℃〜５０℃である。エッチング液の温度が１０℃未満の場合、エッチング速度が遅くるおそれがあり、エッチング液の温度が６０℃超の場合、エッチング液の水分が蒸発し、有機酸濃度を一定に保つのが困難となるおそれがある。
【００３２】
エッチング液は、有機酸以外に、塩化水素酸、臭化水素酸、沃化水素酸、硫酸、硝酸、燐酸等の酸の水溶液も使用できる。これら有機酸以外のエッチング液を用いる場合、その濃度及び温度は適宜選択すればよい。また、これら水溶液の混合液も使用できる。
【００３３】
上記エッチングにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜は、好ましくはさらに熱処理する。非晶質部分をエッチング後に、さらに熱処理することにより結晶質部分の結晶度を向上させ、非晶質部分（結晶粒界部分の結晶の乱れ）のない結晶質半導体薄膜を得ることができる。非晶質部分（結晶粒界部分の結晶の乱れ）が残った結晶質半導体薄膜を薄膜トランジスタ等に用いた場合、ｏｆｆ電流が大きくなったり、ｎｏ／ｏｆｆ比が小さくなったり、及び駆動中に閾値電圧が変動したりするおそれがある。
【００３４】
熱処理時の雰囲気は、大気中、窒素等の不活性ガス中及び真空下のいずれでもよいが、製造コストの観点から、好ましくは大気中で行う。熱処理温度は、通常１５０℃〜４５０℃の範囲で設定し、好ましくは２００℃〜３００℃の範囲で設定する。熱処理温度が１５０℃未満の場合、結晶化が進まないおそれがあり、熱処理温度が４５０℃超の場合、基板の耐熱性が足りず、基板が変形するおそれがある。熱処理時間としては、通常１分〜１２時間であり、好ましくは１０分〜６０分である。熱処理時間が１分未満の場合、結晶化が進まないおそれがあり、熱処理時間が１２時間超では、製造コストが増大するおそれがある。
【００３５】
上記工程を経て得られるパターン化結晶質半導体薄膜の厚みは、通常、５〜５００ｎｍであり、好ましくは１０〜２００ｎｍ、より好ましくは１５〜１００ｎｍである。結晶質半導体薄膜の厚みが５ｎｍ未満の場合、結晶質半導体薄膜が薄膜にならず、海島模様となるおそれがあり、結晶質半導体薄膜の厚みが５００ｎｍ超の場合、本発明の結晶質半導体薄膜を薄膜トランジスタとして用いる場合において、その移動度が低下する、及びその閾値が大きくなり過ぎるおそれがある。
【実施例】
【００３６】
本発明を実施例を用いて説明する。尚、下記実施例は、本発明の好適な例を示すのみであり、本発明を制限しない。従って、本発明の技術思想に基づく変形又は他の実施例は本発明に包含される。
【００３７】
実施例１
平均粒径２μｍの酸化インジウムと、平均粒径１〜２μｍ程度に粉砕したＺｎＯをそれぞれ秤量し、酸化インジウム及びＺｎＯが表１に記載の組成比となるように混合し、湿式粉砕機を用いて２４時間粉砕した。得られた混合物をスプレードライヤーにて造粒した。得られた造粒分を、２ｔプレス機械を用いて所定の大きさにプレスし、このプレスした成型体を静水圧プレス機により、２００ＭＰａにて成型した。得られた成型体を１３８０℃にて、酸素を流通させながら、２４時間焼成した。焼成後、切削加工し、４インチφ厚み５ｍｍｔの焼結体を得た。この焼結体をバッキングプレートに金属インジウムによりボンディングし、スパッタリングターゲットとした。
【００３８】
得られたスパッタリングターゲットをスパッタリング装置ＨＳＭ５５０（株式会社島津製作所製）に装着し、Ａｒ１００％雰囲気下、０．１Ｐａの圧力にて、熱酸化膜（ＳｉＯｎ：１００ｎｍ）を有するＳｂ原子をハードドープしたＳｉウエハー上に、２０ｎｍの膜厚にて非晶質薄膜を成膜した。得られた薄膜付きＳｉウエハーを、走査型電子顕微鏡に挿入し、電子線（２０ｋＶ加速電子）の照射を１分間行った。
【００３９】
得られた電子線を照射した薄膜付きＳｉウエハー上に保護膜として炭素、及びタングステンを成膜し、ＦＩＢ法（ファースト・アトミック・ボンバードメント法）により、薄膜切片を作製し、その表面を透過型電子顕微鏡にて観察し、結晶領域と非晶質領域が存在するか確認した。得られた写真を図1に示す。この写真から、電子線を照射した部分には、結晶格子が確認でき、結晶化していることが確認された。
【００４０】
電子線を照射した薄膜付きＳｉウエハーを、蓚酸２．３８ｗｔ％の水溶液に３分間浸漬して非晶質部分をエッチングし、パターン化結晶質薄膜を製造した。得られたパターン化結晶質薄膜の結晶化部分について、ホール測定によりキャリアー濃度を計測した。結果を表１に示す。この結果より、得られた結晶質薄膜は、半導体薄膜であることが確認された。また、得られたパターン化結晶質薄膜を、上述の走査型電子顕微鏡に再度挿入し、その表面を観察した。当該表面写真を図２に示す。
【００４１】
尚、上記ホール測定で用いたホール測定装置、及びその測定条件は下記のとおりである。
［ホール測定装置］
東陽テクニカ製：Resi Test８３１０
［測定条件］
室温（約２５℃）、約０．５［Ｔ］、約１０−４〜１０−１２Ａ、ＡＣ磁場ホール測定
【００４２】
実施例２〜２２
表１に記載の組成比に従って実施例１と同様にしてスパッタリングターゲットを製造し、実施例１と同様にして結晶質薄膜を成膜し、評価した。結果を表１に示す。また、実施例１と同様にして実施例２〜２２の電子線照射後の薄膜を観察したところ、いずれも電子線を照射した部分のみが結晶化していることが確認された。
尚、スパッタリングターゲットの製造に用いた正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物の平均粒径はいずれも１〜２μｍである。
【００４３】
実施例２３
平均粒径２μｍの酸化インジウムと、平均粒径１〜２μｍ程度に粉砕したＺｎＯ、平均粒径２μｍの酸化ガリウムをそれぞれ秤量し、酸化インジウム、ＺｎＯ及びＧａ２Ｏ３が表１に記載の組成比となるように混合し、湿式粉砕機を用いて２４時間粉砕した。得られた混合物をスプレードライヤーにて造粒した。得られた造粒分を、２ｔプレス機械を用いて所定の大きさにプレスし、このプレスした成型体を静水圧プレス機により、２００ＭＰａにて成型した。得られた成型体を１３８０℃にて、酸素を流通させながら、２４時間焼成した。焼成後、切削加工し、４インチφ厚み５ｍｍｔの焼結体を得た。この焼結体をバッキングプレートに金属インジウムによりボンディングし、スパッタリングターゲットとした。
【００４４】
得られたスパッタリングターゲットをスパッタリング装置ＨＳＭ５５０（株式会社島津製作所製）に装着し、Ａｒ１００％雰囲気下、０．１Ｐａの圧力にて、熱酸化膜（ＳｉＯｎ：１００ｎｍ）を有するＳｂ原子をハードドープしたＳｉウエハー上に、５０ｎｍの膜厚にて非晶質薄膜を成膜した。得られた薄膜付きＳｉウエハーに、エネルギー密度が１５０ｍＪ／ｃｍ２で、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを用いて、１パルス（パルス幅＝３０ｎｓｅｃ．）照射し、レーザーアニール処理を行った。得られたエキシマレーザーを照射した薄膜付きＳｉウエハーを、実施例１と同様にして観察したところ、レーザーを照射した部分のみが結晶化していることが確認された。
【００４５】
得られたエキシマレーザーを照射した薄膜付きＳｉウエハーを、実施例１と同様にしてエッチングし、パターン化結晶質薄膜を製造した。得られたパターン化結晶質薄膜を実施例１と同様にしてキャリアー濃度を計測した。結果を表１に示す。この結果から、得られたパターン化結晶質薄膜は、半導体薄膜であることが確認された。
【００４６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、ＬＣＤ用の薄膜トランジスタや、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）用薄膜トランジスタとして好適にに使用できる。特に、本発明の半導体薄膜は酸化物からなることから、電流制御系の有機ＥＬ用の薄膜トランジスタとして用いた場合には、耐久性の高い薄膜トランジスタとして機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】電子線を照射した実施例１で製造した薄膜付きＳｉウエハーの表面写真である。
【図２】実施例１で製造したパターン化結晶質薄膜の表面写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン化結晶質半導体薄膜に関する。特に、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できるパターン化結晶質半導体薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合金属酸化物からなる酸化物半導体膜は、高移動度性及び可視光透過性を有しているので、液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置、電気泳動方式表示装置、粉末移動方式表示装置のスイッチング素子、駆動回路素子等として使用されている。上記複合金属酸化物からなる酸化物半導体膜の中でも、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛（ＩＧＺＯ）からなる酸化物半導体膜が最も普及しており、この他に、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）からなる酸化物半導体膜、酸化錫に酸化亜鉛（ＺＴＯ）を添加した酸化物半導体膜、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズに酸化ガリウムを添加した酸化物半導体膜等が知られている。
【０００３】
これら複合金属酸化物からなる酸化物半導体膜は、通常、パターニングして用いる。具体的には、目的の酸化物半導体膜にフォトレジストを塗布し、マスクを通して光を照射して所望の形状にパターニングし、現像、エッチング、レジスト剥離、リンス等の行程を経て、所望の形状にパターン化した酸化物半導体膜を製造できる。上記の方法のほか、基材にフォトレジストを塗布し、マスクを通して光を照射することにより所望の形状にパターン化して現像し、この上にパターン化する目的の酸化物半導体膜を成膜し、レジストを剥離し、不要な部分の酸化物半導体をリフトオフすることにより、所望の形状にパターン化した酸化物半導体膜を製造できる（特許文献１〜７）。
【０００４】
しかし、これらフォトレジストを用いた製造方法では、レジスト剥離剤による酸化物半導体膜表面がダメージを受ける問題があるうえ、フォトレジスト行程自体が煩雑であり、コストアップ要因となっていた。また、特許文献８では酸化物半導体膜を結晶化させて半導体化する方法が開示されているが、当該方法もリフトオフ、マスクスパッタ等を用いて半導体膜を形成している。
【特許文献１】特開２００６−１６５５２７号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５５２８号公報
【特許文献３】特開２００６−１６５５２９号公報
【特許文献４】特開２００６−１６５５３０号公報
【特許文献５】特開２００６−１６５５３１号公報
【特許文献６】特開２００６−１６５５３２号公報
【特許文献７】特開２００６−１７３５８０号公報
【特許文献８】ＷＯ２００７／０５８２４８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できるパターン化結晶質半導体薄膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、以下のパターン化結晶質半導体薄膜等が提供される。
１．酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、
前記非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、
前記一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜。
２．前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
３．前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
４．前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
５．前記結晶化を電子ビームを用いて行う１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
６．前記結晶化をレーザー光を用いて行う１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
７．前記エッチング後、さらに熱処理する５又は６に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できるパターン化結晶質半導体薄膜を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られる。このように、本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、フォトレジストを用いずに製造可能で、所望の形状に直接描画できる
【０００９】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、例えば所望の組成を有するターゲットを用いてスパッタリングすることにより簡便に成膜できる。本発明において酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜とは、酸化インジウムを５０重量％以上含む非晶質薄膜をいう。
【００１０】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、好ましくは正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる。非晶質薄膜が正２価の金属酸化物を含むことにより、非晶質薄膜を結晶質化した場合に半導体化をより容易にすることができる。
上記正２価の金属酸化物としては、例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｎｉ及びＣｕからなる群から選ばれる１以上の金属の酸化物が挙げられ、好ましくはＺｎＯ、ＭｇＯ，ＮｉＯ又はＣｕＯである。
【００１１】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる場合において、正２価の金属酸化物の金属成分をＭ２とした場合、非晶質薄膜中のインジウムとＭ２の原子比Ｍ２／（Ｉｎ＋Ｍ２）は、好ましくは０．０００１〜０．１であり、より好ましくは０．０００５〜０．０５であり、さらに好ましくは０．００１〜０．０５である。
【００１２】
原子比Ｍ２／（Ｉｎ＋Ｍ２）が０．０００１未満の場合、非晶質薄膜が半導体化しにくくなるおそれがある。一方、原子比Ｍ２／（Ｉｎ＋Ｍ２）が０．１超の場合、非晶質薄膜が結晶化せず半導体化しないおそれがあるうえ、その後のエッチングで所望の形状部分が除去されてしまうおそれがある。
【００１３】
正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる非晶質薄膜は、結晶化すると正２価の金属イオンが結晶化した酸化インジウム結晶中に固溶し、酸化インジウムの酸素欠損により発生する電子キャリヤーを抑制でき、キャリヤー濃度を最適な範囲に制御することができる。最適なキャリヤー濃度とは、例えば１０Ｅ１２ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３であり、好ましくは１０Ｅ１４ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３である。
【００１４】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、好ましくは正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる。非晶質薄膜が正３価の金属酸化物を含むことにより、非晶質薄膜を結晶化した場合に半導体化をより容易にすることができる。
【００１５】
上記正３価の金属酸化物としては、結晶化の容易さの観点から、インジウムのイオン半径と同じ又は近いイオン半径（インジウムのイオン半径の±２５％以内）を有する正３価の金属酸化物を選択するとよく、好ましくはインジウムのイオン半径の±２０％以内のイオン半径を有する正３価の金属酸化物である。このような正３価の金属酸化物は非晶質薄膜の結晶化を妨げない。
【００１６】
上記正３価の金属酸化物としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイド系元素からなる群から選ばれる１以上の金属の酸化物が挙げられる。上記ランタノイド系元素としては、好ましくはＳｍ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｅｕ，Ｇｄ、Ｅｒ又はＹｂである。
【００１７】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる場合において、正３価の金属酸化物の金属成分をＭ３とした場合、非晶質薄膜中のインジウムとＭ３の原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）は、好ましくは０．０００１〜０．２であり、より好ましくは０．０００５〜０．１５であり、さらに好ましくは０．００１〜０．１である。
【００１８】
原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）が０．０００１未満の場合、結晶質薄膜が半導体化しにくくなるおそれがある。一方、原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）が０．２超の場合、非晶質薄膜が結晶化せず半導体化しないおそれがあるうえ、その後のエッチングで所望の形状部分が除去されてしまうおそれがある。さらに、原子比Ｍ３／（Ｉｎ＋Ｍ３）が０．２超の非晶質薄膜が結晶化して得られる結晶質半導体薄膜は移動度が小さくなりすぎるおそれがある。
【００１９】
正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる結晶質薄膜は、正３価の金属酸化物が、酸化インジウムの酸素欠損自体を抑制することができ、キャリヤー濃度を最適な範囲に制御することができる。最適なキャリヤー濃度とは、例えば１０Ｅ１２ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３であり、好ましくは１０Ｅ１４ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３である。
【００２０】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜は、好ましくは正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる。非晶質薄膜が上述の正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物の両方を含むことにより、結晶化した場合に半導体化をより容易にすることができる。
【００２１】
上述したように、正２価の金属酸化物と正３価の金属酸化物の結晶質薄膜中での機能は異なる。正２価の金属酸化物は、正２価の金属イオンが結晶化した酸化インジウム結晶中に固溶し、酸化インジウムの酸素欠損により発生する電子キャリヤーを抑制できる。一方、正３価の金属酸化物は、酸化インジウムの酸素欠損自体を抑制することができる。本発明では、非晶質薄膜が正２価の金属酸化物と正３価の金属酸化物の両方を含むことにより、相乗的に電子キャリヤー抑制効果を得ることができる。また、これら正２価の金属酸化物と正３価の金属酸化物の両方を含むことにより、これら金属酸化物を単独で含む場合に比べて、含有量が少量でも効果を得ることができる。
【００２２】
本発明において、非晶質薄膜は酸化インジウム、及び任意に正２価の金属酸化物及び／又は正３価の金属酸化物から実質的になっていてもよく、また、これら成分のみからなっていてもよい。「実質的になる」とは、非晶質薄膜が酸化インジウム、及び任意に正２価の金属酸化物及び／又は正３価の金属酸化物のみからなり、これら成分の他に下記の成分を含みうることである。
【００２３】
非晶質薄膜は、本発明の効果（特に半導体特性）を損なわない範囲で、例えば正４価以上の金属酸化物を含みうる。正４価以上の金属酸化物としては、例えばＧｅＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ３及びＷＯ３が挙げられる。
非晶質薄膜が上記正４価以上の金属酸化物を含む場合、正４価以上の金属酸化物の含有量は、通常１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、より好ましくは３重量％以下である。
【００２４】
非晶質薄膜の結晶化は、好ましくは電子ビーム又はレーザー光を用いて行う。電子ビーム又はレーザー光を、酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜に照射することで、簡便に非晶質薄膜を結晶化し、半導体化することができる。
【００２５】
結晶化に電子ビームを用いる場合において、用いる電子ビームは、例えば出力５ｋＶ〜１０００ｋＶの加速された電子ビームを使用できる。また、照射方法としては、所望の形状の全面に電子ビームを一括照射してもよく、部分的に照射しながら照射位置を移動して、所望の形状に照射してもよい。照射時間は、通常１秒〜１２０分であり、好ましくは１０秒〜３０分である。照射時間が１秒未満の場合、結晶化しないおそれある。一方、照射時間が１２０分超では、生産性を落ちコストが増大するおそれがある。
【００２６】
結晶化にレーザー光を用いる場合において、用いるレーザー光は、例えば１００ｍＷ〜１ｋＷの出力のレーザー光が使用できる。また、照射方法としては、所望の形状の全面に電子ビームを一括照射してもよく、部分的に照射しながら照射位置を移動して、所望の形状に照射してもよい。
【００２７】
使用できるレーザー光の種類は結晶化に必要なエネルギーを印加できるレーザー光を適宜選択すればよく、例えばＹＡＧレーザー、グリーンレーザー、炭酸ガスレーザー等の赤外レーザー；半導体レーザー、色素レーザー、エキシマレーザー等が使用できる。
上記レーザー光のうち、具体的には照射波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、又は波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを用いることができる。これらエキシマレーザーをパルス照射する場合、好ましくは回数を２〜２０００回の範囲に設定し、パルス幅を５ｎｓｅｃ．〜１００ｎｓｅｃ．の範囲に設定し、及びビームサイズを１０μｍ×１０μｍ□又は１ｍｍ×１ｍｍ□等、ビームを絞って用いる。
【００２８】
レーザー光の照射面のエネルギー密度としては、通常、１０ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２であり、好ましくは５０ｍＪ／ｃｍ２〜５００ｍＪ／ｃｍ２である。照射面のエネルギー密度が１０ｍＪ／ｃｍ２未満の場合、結晶化に時間がかかりすぎるおそれがあり、一方、照射面のエネルギー密度が１０００ｍＪ／ｃｍ２超の場合、エネルギー密度が強すぎるため、非晶質薄膜が蒸発する、及び結晶化薄膜にダメージを与えるおそれがある。
【００２９】
本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、所望の形状に一部を結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られる。非晶質薄膜部分と、結晶質半導体薄膜部分では、そのエッチング速度の差が大きく、非晶質薄膜部分はエッチング速度が速いが、結晶質半導体薄膜部分は結晶化しているためにエッチング速度は非常に遅くなる。これらの速度差を利用することにより、選択的に非晶質薄膜部分のみをエッチングし、所望の形状を有するパターン化結晶質半導体薄膜が得られる。
【００３０】
用いるエッチング液としては、通常、有機酸等の弱酸を用いる。具体的には、酢酸、蓚酸、プロピオン酸等の有機酸を使用でき、好ましくはこれら有機酸の水溶液を用いる。
有機酸の水溶液の濃度は、通常０．１〜１０ｗｔ％であり、好ましくは１〜５ｗｔ％である。有機酸の水溶液の濃度が０．１ｗｔ％未満の場合、エッチング速度が遅くなるおそれがあり、一方、有機酸の水溶液の濃度が１０ｗｔ％超の場合、エッチング速度が速すぎて、結晶質半導体部分までがエッチングされて、所望の形状のパターン化結晶質半導体薄膜が得られないおそれがある。
【００３１】
エッチング時のエッチング液の温度は、通常１０℃〜６０℃であり、好ましくは２０℃〜５０℃である。エッチング液の温度が１０℃未満の場合、エッチング速度が遅くるおそれがあり、エッチング液の温度が６０℃超の場合、エッチング液の水分が蒸発し、有機酸濃度を一定に保つのが困難となるおそれがある。
【００３２】
エッチング液は、有機酸以外に、塩化水素酸、臭化水素酸、沃化水素酸、硫酸、硝酸、燐酸等の酸の水溶液も使用できる。これら有機酸以外のエッチング液を用いる場合、その濃度及び温度は適宜選択すればよい。また、これら水溶液の混合液も使用できる。
【００３３】
上記エッチングにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜は、好ましくはさらに熱処理する。非晶質部分をエッチング後に、さらに熱処理することにより結晶質部分の結晶度を向上させ、非晶質部分（結晶粒界部分の結晶の乱れ）のない結晶質半導体薄膜を得ることができる。非晶質部分（結晶粒界部分の結晶の乱れ）が残った結晶質半導体薄膜を薄膜トランジスタ等に用いた場合、ｏｆｆ電流が大きくなったり、ｎｏ／ｏｆｆ比が小さくなったり、及び駆動中に閾値電圧が変動したりするおそれがある。
【００３４】
熱処理時の雰囲気は、大気中、窒素等の不活性ガス中及び真空下のいずれでもよいが、製造コストの観点から、好ましくは大気中で行う。熱処理温度は、通常１５０℃〜４５０℃の範囲で設定し、好ましくは２００℃〜３００℃の範囲で設定する。熱処理温度が１５０℃未満の場合、結晶化が進まないおそれがあり、熱処理温度が４５０℃超の場合、基板の耐熱性が足りず、基板が変形するおそれがある。熱処理時間としては、通常１分〜１２時間であり、好ましくは１０分〜６０分である。熱処理時間が１分未満の場合、結晶化が進まないおそれがあり、熱処理時間が１２時間超では、製造コストが増大するおそれがある。
【００３５】
上記工程を経て得られるパターン化結晶質半導体薄膜の厚みは、通常、５〜５００ｎｍであり、好ましくは１０〜２００ｎｍ、より好ましくは１５〜１００ｎｍである。結晶質半導体薄膜の厚みが５ｎｍ未満の場合、結晶質半導体薄膜が薄膜にならず、海島模様となるおそれがあり、結晶質半導体薄膜の厚みが５００ｎｍ超の場合、本発明の結晶質半導体薄膜を薄膜トランジスタとして用いる場合において、その移動度が低下する、及びその閾値が大きくなり過ぎるおそれがある。
【実施例】
【００３６】
本発明を実施例を用いて説明する。尚、下記実施例は、本発明の好適な例を示すのみであり、本発明を制限しない。従って、本発明の技術思想に基づく変形又は他の実施例は本発明に包含される。
【００３７】
実施例１
平均粒径２μｍの酸化インジウムと、平均粒径１〜２μｍ程度に粉砕したＺｎＯをそれぞれ秤量し、酸化インジウム及びＺｎＯが表１に記載の組成比となるように混合し、湿式粉砕機を用いて２４時間粉砕した。得られた混合物をスプレードライヤーにて造粒した。得られた造粒分を、２ｔプレス機械を用いて所定の大きさにプレスし、このプレスした成型体を静水圧プレス機により、２００ＭＰａにて成型した。得られた成型体を１３８０℃にて、酸素を流通させながら、２４時間焼成した。焼成後、切削加工し、４インチφ厚み５ｍｍｔの焼結体を得た。この焼結体をバッキングプレートに金属インジウムによりボンディングし、スパッタリングターゲットとした。
【００３８】
得られたスパッタリングターゲットをスパッタリング装置ＨＳＭ５５０（株式会社島津製作所製）に装着し、Ａｒ１００％雰囲気下、０．１Ｐａの圧力にて、熱酸化膜（ＳｉＯｎ：１００ｎｍ）を有するＳｂ原子をハードドープしたＳｉウエハー上に、２０ｎｍの膜厚にて非晶質薄膜を成膜した。得られた薄膜付きＳｉウエハーを、走査型電子顕微鏡に挿入し、電子線（２０ｋＶ加速電子）の照射を１分間行った。
【００３９】
得られた電子線を照射した薄膜付きＳｉウエハー上に保護膜として炭素、及びタングステンを成膜し、ＦＩＢ法（ファースト・アトミック・ボンバードメント法）により、薄膜切片を作製し、その表面を透過型電子顕微鏡にて観察し、結晶領域と非晶質領域が存在するか確認した。得られた写真を図1に示す。この写真から、電子線を照射した部分には、結晶格子が確認でき、結晶化していることが確認された。
【００４０】
電子線を照射した薄膜付きＳｉウエハーを、蓚酸２．３８ｗｔ％の水溶液に３分間浸漬して非晶質部分をエッチングし、パターン化結晶質薄膜を製造した。得られたパターン化結晶質薄膜の結晶化部分について、ホール測定によりキャリアー濃度を計測した。結果を表１に示す。この結果より、得られた結晶質薄膜は、半導体薄膜であることが確認された。また、得られたパターン化結晶質薄膜を、上述の走査型電子顕微鏡に再度挿入し、その表面を観察した。当該表面写真を図２に示す。
【００４１】
尚、上記ホール測定で用いたホール測定装置、及びその測定条件は下記のとおりである。
［ホール測定装置］
東陽テクニカ製：Resi Test８３１０
［測定条件］
室温（約２５℃）、約０．５［Ｔ］、約１０−４〜１０−１２Ａ、ＡＣ磁場ホール測定
【００４２】
実施例２〜２２
表１に記載の組成比に従って実施例１と同様にしてスパッタリングターゲットを製造し、実施例１と同様にして結晶質薄膜を成膜し、評価した。結果を表１に示す。また、実施例１と同様にして実施例２〜２２の電子線照射後の薄膜を観察したところ、いずれも電子線を照射した部分のみが結晶化していることが確認された。
尚、スパッタリングターゲットの製造に用いた正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物の平均粒径はいずれも１〜２μｍである。
【００４３】
実施例２３
平均粒径２μｍの酸化インジウムと、平均粒径１〜２μｍ程度に粉砕したＺｎＯ、平均粒径２μｍの酸化ガリウムをそれぞれ秤量し、酸化インジウム、ＺｎＯ及びＧａ２Ｏ３が表１に記載の組成比となるように混合し、湿式粉砕機を用いて２４時間粉砕した。得られた混合物をスプレードライヤーにて造粒した。得られた造粒分を、２ｔプレス機械を用いて所定の大きさにプレスし、このプレスした成型体を静水圧プレス機により、２００ＭＰａにて成型した。得られた成型体を１３８０℃にて、酸素を流通させながら、２４時間焼成した。焼成後、切削加工し、４インチφ厚み５ｍｍｔの焼結体を得た。この焼結体をバッキングプレートに金属インジウムによりボンディングし、スパッタリングターゲットとした。
【００４４】
得られたスパッタリングターゲットをスパッタリング装置ＨＳＭ５５０（株式会社島津製作所製）に装着し、Ａｒ１００％雰囲気下、０．１Ｐａの圧力にて、熱酸化膜（ＳｉＯｎ：１００ｎｍ）を有するＳｂ原子をハードドープしたＳｉウエハー上に、５０ｎｍの膜厚にて非晶質薄膜を成膜した。得られた薄膜付きＳｉウエハーに、エネルギー密度が１５０ｍＪ／ｃｍ２で、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを用いて、１パルス（パルス幅＝３０ｎｓｅｃ．）照射し、レーザーアニール処理を行った。得られたエキシマレーザーを照射した薄膜付きＳｉウエハーを、実施例１と同様にして観察したところ、レーザーを照射した部分のみが結晶化していることが確認された。
【００４５】
得られたエキシマレーザーを照射した薄膜付きＳｉウエハーを、実施例１と同様にしてエッチングし、パターン化結晶質薄膜を製造した。得られたパターン化結晶質薄膜を実施例１と同様にしてキャリアー濃度を計測した。結果を表１に示す。この結果から、得られたパターン化結晶質薄膜は、半導体薄膜であることが確認された。
【００４６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のパターン化結晶質半導体薄膜は、ＬＣＤ用の薄膜トランジスタや、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）用薄膜トランジスタとして好適にに使用できる。特に、本発明の半導体薄膜は酸化物からなることから、電流制御系の有機ＥＬ用の薄膜トランジスタとして用いた場合には、耐久性の高い薄膜トランジスタとして機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】電子線を照射した実施例１で製造した薄膜付きＳｉウエハーの表面写真である。
【図２】実施例１で製造したパターン化結晶質薄膜の表面写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、
前記非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、
前記一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項２】
前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる請求項１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項３】
前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる請求項１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項４】
前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる請求項１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項５】
前記結晶化を電子ビームを用いて行う請求項１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項６】
前記結晶化をレーザー光を用いて行う請求項１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項７】
前記エッチング後、さらに熱処理する請求項５又は６に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項１】
酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜を成膜し、
前記非晶質薄膜の一部を結晶化することにより半導体化し、
前記一部が結晶化した薄膜の非晶質部分をエッチングによって除去することにより得られるパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項２】
前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる請求項１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項３】
前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる請求項１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項４】
前記酸化インジウムを主成分とする非晶質薄膜が、正２価の金属酸化物及び正３価の金属酸化物を含む酸化インジウムからなる請求項１に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項５】
前記結晶化を電子ビームを用いて行う請求項１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項６】
前記結晶化をレーザー光を用いて行う請求項１〜４のいずれかに記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【請求項７】
前記エッチング後、さらに熱処理する請求項５又は６に記載のパターン化結晶質半導体薄膜。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−６６０２３（Ｐ２０１１−６６０２３Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２１２２６（Ｐ２００７−３２１２２６）
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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