JP2000286410A - Indium oxide thin film and its manufacture - Google Patents
Indium oxide thin film and its manufactureInfo
- Publication number
- JP2000286410A JP2000286410A JP11090248A JP9024899A JP2000286410A JP 2000286410 A JP2000286410 A JP 2000286410A JP 11090248 A JP11090248 A JP 11090248A JP 9024899 A JP9024899 A JP 9024899A JP 2000286410 A JP2000286410 A JP 2000286410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- indium oxide
- oxide thin
- mobility
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は酸化インジウム薄膜及び
その製造方法に関する。The present invention relates to an indium oxide thin film and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）にスズをド
ープして１×１０21／ｃｍ3程度の高密度のキャリアを
生成させると、１×１０-4Ωｃｍ程度の金属的な電気抵
抗率を発現し、同時に透明性が保たれるので、透明電極
材料として好適であり、液晶ディスプレイの画素電極や
太陽電池のキャリア捕集電極として広く用いられる。こ
のときドープしたスズイオンによってキャリア電子が散
乱されるので、移動度は３０ｃｍ2／Ｖｓ程度に留ま
り、Ｉｎ2Ｏ3のバルク単結晶試料について報告された値
１６０ｃｍ2／Ｖｓに比べてかなり小さい値になるが、
透明電極として用いる場合に重要である因子は電気抵抗
率であるので、移動度の低下分をキャリア密度の増加分
が補ってあまりあるので、問題とならない。 2. Description of the Related Art When indium oxide (In 2 O 3 ) is doped with tin to generate a high-density carrier of about 1 × 10 21 / cm 3 , a metallic electric resistance of about 1 × 10 −4 Ωcm is obtained. It is suitable as a transparent electrode material because it exhibits high efficiency and at the same time maintains transparency, and is widely used as a pixel electrode of a liquid crystal display and a carrier collecting electrode of a solar cell. The carrier electrons are scattered by the time doped tin ion mobility remains at about 30 cm 2 / Vs, considerably smaller than the reported values 160cm 2 / Vs for bulk single crystal sample of In 2 O 3 But
An important factor when used as a transparent electrode is the electrical resistivity, and there is no problem since the decrease in mobility is more than compensated for by the increase in carrier density.
【０００３】ところが近年話題とされている酸化物エレ
クトロニクスの分野において、Ｉｎ 2Ｏ3を半導体材料と
して用いる場合には、移動度が充分に高いことが好まし
い。このとき、透明電極材料に求められるような低い電
気抵抗率は必ずしも必要ないので、スズイオンはドープ
しなくて良く、できるだけ移動度を高める工夫を施すこ
とになる。移動度を高める方法の一つは、Ｉｎ2Ｏ3の結
晶性を高めることである。[0003] However, oxide elements, which have recently become a hot topic,
In the field of clitronics, In TwoOThreeWith semiconductor materials
If used, it is preferable that the mobility is high enough.
No. At this time, the low voltage required for the transparent electrode material is used.
Tin resistance is not necessary because air resistivity is not always necessary.
It is not necessary to take measures to increase mobility as much as possible.
And One way to increase mobility is to use InTwoOThreeResult
It is to increase crystallinity.
【０００４】さらに、半導体デバイスを構成する場合に
は、高移動度を有する半導体膜の他に、絶縁膜が必要に
なることが多い。このときは、透明電極材料の場合とは
全く反対に、電気抵抗率をできるだけ高めなくてはなら
ない。スズイオンをドープしないことはもとより、不純
物イオンをできるだけ取り除き、酸素欠陥をできるだけ
作らない工夫を施すことになる。高移動度のＩｎ2Ｏ3と
絶縁性のＩｎ2Ｏ3とが得られれば、これらを互いに積層
することによって、例えばＦＥＴ型トランジスタなどの
電子デバイスを実現できることになる。Further, when a semiconductor device is formed, an insulating film is often required in addition to a semiconductor film having high mobility. In this case, the electrical resistivity must be increased as much as possible, contrary to the case of the transparent electrode material. In addition to not doping tin ions, it is necessary to remove impurity ions as much as possible and to make oxygen vacancies as little as possible. If high mobility In 2 O 3 and insulating In 2 O 3 are obtained, an electronic device such as an FET transistor can be realized by laminating them.
【０００５】ＦＥＴ型トランジスタの場合には、半導体
膜の上に絶縁膜を積層し、更にその上に金属電極膜を形
成して、デバイスとする。この金属電極膜をＩＴＯによ
って形成すれば、Ｉｎ2Ｏ3とこれにＳｎを高濃度ドープ
したＩＴＯによる、単一材料系によってデバイスを形成
できることになる。In the case of an FET transistor, an insulating film is laminated on a semiconductor film, and a metal electrode film is further formed thereon to form a device. If this metal electrode film is formed of ITO, a device can be formed by a single material system of In 2 O 3 and ITO doped with Sn at a high concentration.
【０００６】高結晶性のＩｎ2Ｏ3膜を形成する試みは、
これまでにもいくつかなされている。例えば、タルサ
（Ｔａｒｓａ）はパルスレーザー蒸着法（Pulsed Laser
Deposition method：ＰＬＤ法）を用いて、ＩｎＡｓ、
ＭｇＯおよびＹＳＺ単結晶基板上にＩｎ2Ｏ3膜を形成し
た（E.J.Tarsa, J.H.English, and J.S.Speck, Appl.Ph
ys.Lett. 62 (1993) 2332）。特にＹＳＺ単結晶基板上
に、４００〜４５０℃の温度で成膜したＩｎ2Ｏ3膜は、
５０ｃｍ2／Ｖｓという比較的高い移動度を示した。ま
た、亀井らはＹＳＺ単結晶基板上にスパッタ法により２
００℃で高配向性のＩｎ2Ｏ3膜を形成し、３９ｃｍ2／
Ｖｓの移動度を得た（M.Kamei, T.Yagami,S.Takaki, an
d Y.Shigesato, Appl.Phys. Lett. 64 (1994) 2712）。
さらに、Ｔａｇａらは、ＹＳＺ単結晶基板上に電子ビー
ム蒸着法により３００℃で高配向性のＩｎ2Ｏ3膜を形成
し、７３ｃｍ2／Ｖｓの移動度を得ている。Attempts to form a highly crystalline In 2 O 3 film include:
Some have been done so far. For example, Tulsa (Pulsed Laser)
Deposition method: PLD method), InAs,
In 2 O 3 films were formed on MgO and YSZ single crystal substrates (EJTarsa, JHEnglish, and JSSpeck, Appl. Ph.
ys. Lett. 62 (1993) 2332. In particular, an In 2 O 3 film formed on a YSZ single crystal substrate at a temperature of 400 to 450 ° C.
It exhibited a relatively high mobility of 50 cm 2 / Vs. Also, Kamei et al. Used a sputtering method on a YSZ single crystal substrate.
A highly oriented In 2 O 3 film was formed at 00 ° C., and 39 cm 2 /
Vs mobility (M.Kamei, T.Yagami, S.Takaki, an
d Y. Shigesato, Appl. Phys. Lett. 64 (1994) 2712).
Further, Taga et al. Formed a highly oriented In 2 O 3 film at 300 ° C. on a YSZ single crystal substrate by an electron beam evaporation method, and obtained a mobility of 73 cm 2 / Vs.
【０００７】一方、電気抵抗率の高いＩｎ2Ｏ3結晶につ
いては、バルク単結晶試料について報告がある。例え
ば、Ｄｅ Ｗｉｔは化学気相輸送法によりＩｎ2Ｏ3のバ
ルク単結晶を作製し、電気抵抗率を測定、最大４０ｋΩ
ｃｍの値を得た（Journal of Crystal Growth, 12, (19
72) 183）。Ｄｅ Ｗｉｔの方法は、直径１ｃｍ、長さ２
０ｃｍの円筒形をした石英アンプルに、１ｇのＩｎ2Ｏ3
粉体を入れ、真空引きした後に、ＨＣｌ蒸気を１５ｔｏ
ｒｒ導入し、封入する。これを温度勾配のある電気炉中
に水平に置き、原料粉体部分の温度を９５０℃に設定
し、アンプルの一端を６８０℃〜７２０℃に設定して、
この部分にＩｎ2Ｏ3単結晶が析出することを、数日間、
待つものである。得られた単結晶は１ｍｍ立方のもので
あった。ＤｅＷｉｔは、他に、フラックス法によって８
３ｋΩｃｍの試料も作製している。その他、水熱合成法
などによってバルク単結晶試料を作製した例が報告され
ている。しかし、薄膜試料について、高抵抗率または絶
縁性のＩｎ2Ｏ3が作製された例は見あたらない。On the other hand, there is a report on a bulk single crystal sample of an In 2 O 3 crystal having a high electric resistivity. For example, De Wit produces a bulk single crystal of In 2 O 3 by a chemical vapor transport method, measures its electric resistivity, and has a maximum of 40 kΩ.
cm (Journal of Crystal Growth, 12, (19
72) 183). The method of De Wit is 1cm in diameter and 2cm in length.
In a 0 cm cylindrical quartz ampoule, 1 g of In 2 O 3
After adding the powder and vacuuming, HCl
rr is introduced and sealed. This was placed horizontally in an electric furnace having a temperature gradient, the temperature of the raw material powder portion was set to 950 ° C., and one end of the ampoule was set to 680 ° C. to 720 ° C.
The precipitation of the In 2 O 3 single crystal in this portion was observed for several days.
Wait. The obtained single crystal was 1 mm cubic. DeWit is also available by flux method.
A sample of 3 kΩcm is also manufactured. In addition, there has been reported an example in which a bulk single crystal sample is prepared by a hydrothermal synthesis method or the like. However, with respect to the thin film sample, there is no example in which high resistivity or insulating In 2 O 3 is produced.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記タルサのＩｎ2Ｏ3
膜と亀井のＩｎ2Ｏ3膜は、比較的高い移動度を有する
が、Ｉｎ2Ｏ3結晶が本来有する潜在的移動度を充分に引
き出したとは言えない。また、ＴａｇａのＩｎ2Ｏ3膜
は、Ｉｎ2Ｏ3のバルク単結晶試料について報告された値
の４０％程度の移動度を実現しており、かつ、Ｘ線回折
法のロッキング・カーブ半値幅が０．０４６°と極めて
高い結晶性が得られているが、走査電子顕微鏡写真に現
れている膜表面のモフォロジーは多孔質であることを示
しており、緻密性に欠けている。SUMMARY OF THE INVENTION The above Tulsa In 2 O 3
Although the film and the In 2 O 3 film of Kamei have relatively high mobilities, it cannot be said that the potential mobility inherent in the In 2 O 3 crystal is sufficiently extracted. In addition, the In 2 O 3 film of Taga achieves a mobility of about 40% of the value reported for the bulk single crystal sample of In 2 O 3 , and has a rocking curve half width of the X-ray diffraction method. Is as high as 0.046 °, but the morphology of the film surface shown in the scanning electron micrograph shows that the film is porous and lacks denseness.
【０００９】このように、緻密であり、結晶性が高く、
高移動度を安定的に発現する酸化インジウム薄膜は、未
だ得られていない。また、緻密であり、結晶性が高く、
高抵抗率を安定的に発現する酸化インジウム薄膜は、未
だ得られていない。Thus, it is dense, has high crystallinity,
An indium oxide thin film stably exhibiting high mobility has not yet been obtained. In addition, it is dense, has high crystallinity,
An indium oxide thin film stably expressing a high resistivity has not yet been obtained.
【００１０】本発明はこのような背景の下になされたも
のであり、緻密であり、結晶性が高く、高移動度を安定
的に発現する酸化インジウム薄膜及びその製造方法の提
供を第一の目的とする。また、緻密であり、結晶性が高
く、高抵抗率を安定的に発現する酸化インジウム薄膜及
びその製造方法の提供を第二の目的とする。さらに、こ
れらの薄膜を応用した、半導体／絶縁体接合素子や電子
デバイス、及びそれらの製造方法の提供を第三の目的と
する。The present invention has been made under such a background, and a first object is to provide an indium oxide thin film which is dense, has high crystallinity, and stably exhibits high mobility, and a method for producing the same. Aim. A second object is to provide an indium oxide thin film that is dense, has high crystallinity, and stably exhibits a high resistivity, and a method for manufacturing the same. It is a third object of the present invention to provide a semiconductor / insulator junction element and an electronic device using these thin films and a method for manufacturing the same.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は以下の構成としてある。To achieve the above object, the present invention has the following constitution.
【００１２】（構成１）Ｘ線回折法のロッキング・カー
ブ半値幅が０．３°以下と高い結晶性（高配向性）を有
し、膜表面の自乗平均平方根粗さ（Ｒｍｓ）が１０ｎｍ
以下であり、かつ、移動度７０ｃｍ2／Ｖｓ以上を有す
ることを特徴とする高移動度酸化インジウム薄膜。(Structure 1) The rocking curve of the X-ray diffraction method has a high crystallinity (high orientation) of not more than 0.3 ° and a root mean square roughness (Rms) of the film surface of 10 nm.
A high mobility indium oxide thin film having a mobility of 70 cm 2 / Vs or higher.
【００１３】（構成２）Ｘ線回折法のロッキング・カー
ブ半値幅が０．３°以下と高い結晶性（高配向性）を有
し、膜表面の自乗平均平方根粗さ（Ｒｍｓ）が１０ｎｍ
以下であり、かつ、１ｋΩｃｍ以上の抵抗率を有するこ
とを特徴とする高抵抗酸化インジウム薄膜。(Structure 2) The rocking curve of the X-ray diffraction method has high crystallinity (high orientation) of not more than 0.3 ° and the root mean square roughness (Rms) of the film surface is 10 nm.
A high-resistance indium oxide thin film having the following resistivity and a resistivity of 1 kΩcm or more.
【００１４】（構成３）構成１記載の高配向性・高移動
度酸化インジウム薄膜と構成２記載の高配向性・高抵抗
酸化インジウム薄膜とを接合してなることを特徴とする
半導体／絶縁体接合素子。(Structure 3) A semiconductor / insulator characterized in that the highly oriented and high mobility indium oxide thin film according to Structure 1 is joined to the highly oriented and high resistance indium oxide thin film according to Structure 2. Junction element.
【００１５】（構成４）構成３記載の半導体／絶縁体接
合素子にＩＴＯ薄膜を接合することによって形成したこ
とを特徴とする電子デバイス。(Structure 4) An electronic device characterized by being formed by bonding an ITO thin film to the semiconductor / insulator bonding element according to Structure 3.
【００１６】（構成５）構成１記載の高移動度酸化イン
ジウム薄膜と、請求項２記載の高抵抗酸化インジウム薄
膜とを、パルスレーザー蒸着法における酸素分圧を制御
することによって作り分け、かつ、酸素分圧を制御する
際に、酸素分圧が増大するに連れて酸化インジウム薄膜
の抵抗値が急激に増大する中間領域に入る酸素分圧を避
けて成膜を行うことを特徴とする酸化インジウム薄膜の
製造方法。(Structure 5) The high-mobility indium oxide thin film according to Structure 1 and the high-resistance indium oxide thin film according to Claim 2 are separately formed by controlling the oxygen partial pressure in a pulse laser deposition method, and When controlling the oxygen partial pressure, the film is formed by avoiding the oxygen partial pressure entering an intermediate region where the resistance value of the indium oxide thin film rapidly increases as the oxygen partial pressure increases. Manufacturing method of thin film.
【００１７】（構成６）構成１記載の高移動度酸化イン
ジウム薄膜を、酸素分圧を０〜１Ｐａの範囲とし、基板
温度を６００〜１０００℃としてパルスレーザー蒸着法
により作製することを特徴とする高移動度酸化インジウ
ム薄膜の製造方法。(Structure 6) The high-mobility indium oxide thin film according to Structure 1 is produced by a pulsed laser deposition method with an oxygen partial pressure in the range of 0 to 1 Pa and a substrate temperature of 600 to 1000 ° C. A method for producing a high mobility indium oxide thin film.
【００１８】（構成７）構成２記載の高抵抗酸化インジ
ウム薄膜を、酸素分圧を１Ｐａ〜１ｋＰａの範囲とし、
パルスレーザー蒸着法により作製することを特徴とする
高抵抗酸化インジウム薄膜の製造方法。(Structure 7) The high-resistance indium oxide thin film according to Structure 2 has an oxygen partial pressure in the range of 1 Pa to 1 kPa,
A method for producing a high-resistance indium oxide thin film, which is produced by a pulsed laser deposition method.
【００１９】（構成８）構成１記載の高移動度酸化イン
ジウム薄膜と構成２記載の高抵抗酸化インジウム薄膜と
を、同一装置内で同一ターゲットを用いてパルスレーザ
ー蒸着法における酸素分圧を制御することによって作り
分けて、半導体／絶縁体接合を作製することを特徴とす
る半導体／絶縁体接合素子の製造方法。(Arrangement 8) The oxygen partial pressure of the high mobility indium oxide thin film described in Arrangement 1 and the high resistance indium oxide thin film described in Arrangement 2 are controlled in a pulse laser deposition method using the same target in the same apparatus. A method of manufacturing a semiconductor / insulator junction element, wherein the semiconductor / insulator junction element is manufactured separately.
【００２０】（構成９）構成８記載の方法で作製した半
導体／絶縁体接合素子に、ＩＴＯ薄膜を接合することを
特徴とする電子デバイスの製造方法。(Structure 9) A method for manufacturing an electronic device, comprising bonding an ITO thin film to a semiconductor / insulator bonding element manufactured by the method described in Structure 8.
【００２１】[0021]
【作用】本発明の高移動度酸化インジウム薄膜は、緻密
であり、結晶性が高く、７０ｃｍ2／Ｖｓ以上の移動度
を安定的に発現することを特徴としている。本発明の高
結晶性酸化インジウム薄膜は緻密であるので、半導体と
して利用するのに適しており、他物質の薄膜との積層が
可能である。また、結晶性が高いため、他物質との積層
を行う場合に、結晶軸を揃えたヘテロエピタキシャル成
長が可能である。また、７０ｃｍ2／Ｖｓ以上の高い移
動度を再現性良く発現するため、半導体デバイスとした
ときに良好な応答性を示す。The high mobility indium oxide thin film of the present invention is characterized by being dense, having high crystallinity, and stably exhibiting a mobility of 70 cm 2 / Vs or more. Since the highly crystalline indium oxide thin film of the present invention is dense, it is suitable for use as a semiconductor, and can be laminated with a thin film of another material. In addition, because of high crystallinity, hetero-epitaxial growth in which crystal axes are aligned can be performed when stacking with another material. In addition, since a high mobility of 70 cm 2 / Vs or more is exhibited with good reproducibility, good responsiveness is exhibited when the device is used as a semiconductor device.
【００２２】また、本発明の高抵抗酸化インジウム薄膜
は、緻密であり、結晶性が高く、数ｋΩ以上の高抵抗率
を安定的に発現することを特徴としている。本発明の高
結晶性酸化インジウム薄膜は緻密であるので、半導体と
組み合わせた絶縁膜として利用するのに適している。ま
た、結晶性が高いため、他物質との積層を行う場合に、
結晶軸を揃えたヘテロエピタキシャル成長が可能であ
る。特に、上述の高移動度酸化インジウム薄膜と交互に
積層することにより、酸化インジウム系だけを用いて、
ＦＥＴなどの電子デバイスを構成することができる。The high-resistance indium oxide thin film of the present invention is characterized by being dense, having high crystallinity, and stably exhibiting a high resistivity of several kΩ or more. Since the highly crystalline indium oxide thin film of the present invention is dense, it is suitable for use as an insulating film in combination with a semiconductor. In addition, because of high crystallinity, when laminating with other substances,
Heteroepitaxial growth with aligned crystal axes is possible. In particular, by alternately laminating the high mobility indium oxide thin film described above, using only the indium oxide system,
An electronic device such as a FET can be configured.
【００２３】本発明の高移動度酸化インジウム薄膜及び
高抵抗酸化インジウム薄膜においては、膜表面の自乗平
均平方根粗さ（Ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下に抑えることが
重要である。これは、ディバイスを作る上で各層の表面
粗さはその上の層との界面粗さとなり、特性に影響を与
えるからである。同様の観点から、膜表面の自乗平均平
方根粗さ（Ｒｍｓ）は、５ｎｍ以下に抑えることが好ま
しく、３ｎｍ以下に抑えることがさらに好ましい。な
お、本発明の高移動度酸化インジウム薄膜及び高抵抗酸
化インジウム薄膜は、いずれも、走査電子顕微鏡写真に
現れている膜表面のモフォロジーが緻密であることを示
しており、また、いずれもＸ線回折法のロッキング・カ
ーブ半値幅が０．３°以下と高い結晶性（高配向性）を
有している。In the high mobility indium oxide thin film and the high resistance indium oxide thin film of the present invention, it is important that the root mean square roughness (Rms) of the film surface be suppressed to 10 nm or less. This is because the surface roughness of each layer becomes the interface roughness with the layer above it in producing the device, which affects the characteristics. From the same viewpoint, the root mean square roughness (Rms) of the film surface is preferably suppressed to 5 nm or less, more preferably 3 nm or less. Note that the high mobility indium oxide thin film and the high resistance indium oxide thin film of the present invention all show that the morphology of the film surface appearing in the scanning electron micrograph is dense, and that both of them are X-ray It has high crystallinity (high orientation) with a rocking curve half-width of diffraction of 0.3 ° or less.
【００２４】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、酸化インジウム薄膜とその製造方法に関するもので
ある。酸化インジウム薄膜は、ＹＳＺ（Yttrium Stabil
ized Zirconia：イットリウム安定化ジルコニア）単結
晶基板やガラス基板等の上に形成する。単結晶基板の結
晶性は良好であることが好ましく、Ｉｎ2Ｏ3結晶と対称
性が合い、格子定数が合い、ヘテロエピタキシャル成長
に適合するものであることが好ましい。単結晶基板は、
成膜前に、高温における熱処理または酸によるエッチン
グ処理によって、基板表面を原子オーダーで超平坦化し
ておくことが好ましい。ＹＳＺ単結晶基板の場合、熱処
理によって超平坦化することが可能であり、熱処理の温
度域は１２００℃以上１５００℃以下とすることが好ま
しい。１２００℃以下では、ＹＳＺの蒸気圧が低すぎて
超平坦化が困難であり、１５００℃以上では、ＹＳＺの
蒸気圧が高すぎて基板表面に突起が形成される。好まし
くは１３００℃〜１４００℃の範囲で処理することが適
当である。ＹＳＺ単結晶の面方位は、（１００）面でも
よく（１１１）面でもよく、また他の面でもＩｎ2Ｏ3格
子と対称性と格子定数が合う面であればよい。（１０
０）面を選ぶ場合には、立方形状のＩｎ2Ｏ3結晶子が緻
密に整列する。（１１１）面を選ぶ場合には、Ｉｎ2Ｏ3
結晶子は（１１１）方位を基板放線（法線）方向に向
け、（１００）面を表面に露出した三角錐状の構造を作
り、緻密に整列する。このため、正三角形状の断面が原
子間力顕微鏡や走査電子顕微鏡によって観察される。Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention relates to an indium oxide thin film and a method for producing the same. The indium oxide thin film is made of YSZ (Yttrium Stabil)
(Zirconia: yttrium-stabilized zirconia) It is formed on a single crystal substrate, a glass substrate, or the like. The single crystal substrate preferably has good crystallinity, preferably has symmetry with the In 2 O 3 crystal, has a good lattice constant, and is suitable for heteroepitaxial growth. The single crystal substrate is
Before the film formation, it is preferable that the substrate surface is ultra-flattened in an atomic order by heat treatment at a high temperature or etching treatment with an acid. In the case of a YSZ single crystal substrate, ultra-flattening can be performed by heat treatment, and the temperature range of the heat treatment is preferably higher than or equal to 1200 ° C and lower than or equal to 1500 ° C. At a temperature of 1200 ° C. or lower, the vapor pressure of YSZ is too low to make it super-flat, and at a temperature of 1500 ° C. or higher, the vapor pressure of YSZ is too high to form projections on the substrate surface. Preferably, the treatment is performed at a temperature in the range of 1300 ° C to 1400 ° C. The plane orientation of the YSZ single crystal may be either the (100) plane or the (111) plane, or any other plane as long as it has the same symmetry and lattice constant as the In 2 O 3 lattice. (10
0) When a plane is selected, cubic In 2 O 3 crystallites are densely aligned. When selecting the (111) plane, In 2 O 3
The crystallites are oriented in a triangular pyramid structure with the (111) direction oriented toward the substrate normal (normal line) and the (100) plane exposed on the surface, and are densely aligned. For this reason, an equilateral triangular cross section is observed with an atomic force microscope or a scanning electron microscope.
【００２５】ガラス基板の上に作製する場合には、ＹＳ
Ｚ単結晶基板の場合と異なって、基板に結晶性がないた
め、ヘテロエピタキシャル成長を実現することができな
い。このため、Ｉｎ2Ｏ3膜には配向性がなく、多結晶と
なり、移動度が小さくなる傾向がある。配向性が重要な
場合には、例えばガラス基板上にＺｎＯのｃ軸配向膜を
作製し、その上にＩｎ2Ｏ3膜を形成するならば、Ｉｎ2
Ｏ3の（１１１）方位を向いた配向膜が得られる。Ｚｎ
Ｏのｃ軸配向膜は、パルスレーザー蒸着法の他、スパッ
タ法、ＣＶＤ法によって作製することができ、市販もさ
れている。When manufacturing on a glass substrate, YS
Unlike the case of a Z single crystal substrate, heteroepitaxial growth cannot be realized because the substrate has no crystallinity. For this reason, the In 2 O 3 film has no orientation, becomes polycrystalline, and tends to have low mobility. If orientation is important, for example, on a glass substrate to produce a c-axis oriented film of ZnO, if forming the In 2 O 3 film thereon, an In 2
An oriented film oriented in the (111) direction of O 3 is obtained. Zn
The c-axis oriented film of O can be produced by a sputtering method or a CVD method in addition to the pulse laser vapor deposition method, and is commercially available.
【００２６】ＹＳＺ単結晶基板やガラス基板等へのＩｎ
2Ｏ3膜の成膜には、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）
を用いる。ＰＬＤ法は、超高真空容器中で、焼結体等の
ターゲットにエキシマー・レーザー光等の高エネルギー
・レーザー光をパルス状に照射し、ターゲット表面から
爆発的に蒸発する物質を、対向する基板に堆積する方法
であって、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7等の超伝導酸化物やＢａＴ
ｉＯ3等の強誘電体酸化物などの成膜方法として、広く
用いられている方法である。Indium on YSZ single crystal substrate, glass substrate, etc.
The pulsed laser deposition method (PLD method) is used to form the 2 O 3 film.
Is used. The PLD method irradiates a target such as a sintered body or the like with high-energy laser light such as excimer laser light in a pulsed manner in an ultra-high vacuum vessel, and expels explosive substances from the target surface exponentially to a facing substrate. A superconducting oxide such as YBa 2 Cu 3 O 7 or BaT
This method is widely used as a method of forming a ferroelectric oxide such as iO 3 .
【００２７】ターゲットには高純度Ｉｎ2Ｏ3の焼結体や
圧粉体、高純度Ｉｎ金属などを用いることができる。圧
粉体の場合には、ターゲットの調製が容易であるが、真
空容器内が粉体で汚れやすいという欠点がある。また、
金属の場合には、純度を非常に高くすることが可能であ
るが、レーザー光を反射するために効率的に蒸発が起こ
らないという欠点がある。焼結体については、近年、緻
密化の技術が進み、相対密度９９％以上、純度９９．９
９％程度のものが市販されるに至っており、真空容器を
汚しにくく、レーザー光を反射しない点で優れている。As the target, a sintered body or compact of high purity In 2 O 3 , high purity In metal or the like can be used. In the case of a green compact, the preparation of the target is easy, but there is a disadvantage that the inside of the vacuum container is easily contaminated with the powder. Also,
In the case of metal, the purity can be made very high, but there is a disadvantage that evaporation does not occur efficiently because the laser light is reflected. In recent years, the technology for densification of sintered bodies has been advanced, and the relative density is 99% or more and the purity is 99.9.
About 9% of these are commercially available, and are excellent in that they do not easily contaminate the vacuum vessel and do not reflect laser light.
【００２８】真空容器の真空到達度は、少なくとも１×
１０-7Ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。これ以上の
真空度であると、真空容器中のガスはＨ2Ｏが支配的と
なり、ターゲットや基板の表面に多量に付着して、作製
するＩｎ2Ｏ3薄膜の特性を劣化させる怖れがある。でき
れば、真空到達度が１×１０-7〜１×１０-10Ｔｏｒｒ
に至る、超高真空容器を用いることが好ましい。排気用
ポンプには、分子ターボポンプもしくはソープションポ
ンプが適当である。成膜中にＯ2ガス等の酸化性ガスを
流すためである。真空容器中には、ターゲットを設置
し、これに対向する位置に基板を配置する。ターゲット
と基板の間の距離は、通常、数ｃｍから１０ｃｍ程度で
ある。ターゲットは自転させることが好ましい。レーザ
ー光の照射によって照射部分が蒸発するため、凹部が形
成されるからである。また、基板も自転させることが好
ましい。レーザー光の照射によってターゲット表面から
爆発的に蒸発する物質は、プルームと呼ばれる気球形状
の発光を伴うが、プルームの径はせいぜい数ｃｍから１
０ｃｍ程度に過ぎず、その範囲内で物質が基板上に堆積
するためである。より広い面積に、均一に成膜すること
を意図するならば、基板を回転させることが好ましいの
である。レーザー光は、ターゲット表面に焦点を絞るよ
うに導入する。焦点の面積とレーザー光のエネルギー値
とから、ターゲットに入射するレーザー光のパワー密度
が求まる。パワー密度が低すぎれば、爆発的な蒸発現象
が起こらず、薄膜を作製することができない。パワー密
度が高すぎれば、成膜速度が大きくなりすぎて、良好な
膜質が得られなくなるなどの問題が生じる。そこで適当
なパワー密度が得られるように、レーザ光の焦点面積と
エネルギーとを調節する必要がある。レーザー光の波長
は紫外領域のものを選ぶのが通常である。可視領域の光
はターゲットに吸収されないので、爆発的な蒸発が起こ
らない。紫外レーザーとしては通常、ＸｅＣｌ、Ｋｒ
Ｆ、ＡｒＦ等のエキシマーレーザーや、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザーの４倍波などを用いる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの
様に連続光を発振できるものは、連続光のまま入射させ
ても良いが、モードロック方式やＱスイッチ方式によっ
てパルス状に発振させた方が、エネルギーの尖塔値が高
くなり、爆発的な蒸発現象を、より効率的に誘起するこ
とができる。The vacuum degree of the vacuum vessel is at least 1 ×
Preferably, the pressure is set to 10 −7 Torr or less. If the degree of vacuum is higher than this, H 2 O is dominant in the gas in the vacuum vessel, and a large amount of gas adheres to the surface of the target or the substrate, which may deteriorate the characteristics of the In 2 O 3 thin film to be produced. is there. If possible, the degree of vacuum reaching 1 × 10 −7 to 1 × 10 −10 Torr
It is preferable to use an ultra-high vacuum vessel that leads to A molecular turbo pump or a sorption pump is suitable for the exhaust pump. This is for flowing an oxidizing gas such as an O 2 gas during the film formation. A target is placed in a vacuum vessel, and a substrate is placed at a position facing the target. The distance between the target and the substrate is usually on the order of several cm to 10 cm. The target is preferably rotated. This is because the irradiated portion evaporates due to the irradiation of the laser beam, so that a concave portion is formed. Further, it is preferable that the substrate is also rotated. The substance that explosively evaporates from the target surface by the irradiation of the laser beam is accompanied by balloon-shaped light emission called a plume, and the diameter of the plume is at most a few cm to 1 cm.
This is because the material is deposited on the substrate within a range of only about 0 cm. If it is intended to form a uniform film over a larger area, it is preferable to rotate the substrate. The laser light is introduced so as to focus on the target surface. From the area of the focal point and the energy value of the laser beam, the power density of the laser beam incident on the target is determined. If the power density is too low, an explosive evaporation phenomenon does not occur, and a thin film cannot be produced. If the power density is too high, there arises a problem that the film formation rate becomes too high and good film quality cannot be obtained. Therefore, it is necessary to adjust the focal area and energy of the laser beam so that an appropriate power density can be obtained. Usually, the wavelength of the laser light is selected to be in the ultraviolet region. Since light in the visible region is not absorbed by the target, no explosive evaporation occurs. XeCl, Kr is usually used as an ultraviolet laser.
An excimer laser such as F or ArF, or a fourth harmonic of an Nd: YAG laser is used. An Nd: YAG laser capable of oscillating continuous light may emit continuous light as it is. However, when the laser is oscillated in a pulse shape by a mode-locking method or a Q-switch method, the energy spike becomes higher. The explosive evaporation phenomenon can be more efficiently induced.
【００２９】基板温度は２００℃〜１０００℃の範囲に
選び、酸素分圧は０〜１ｋＰａの間で選ぶ。２００℃以
下では、酸化インジウム相の結晶化が進行せず、１００
０℃以上では酸化インジウムの気化が進行して膜質が悪
化する。この温度範囲内では、基板温度を高くするほ
ど、酸化インジウム薄膜の結晶性は向上し、粒子径が大
きくなる傾向がある。粒子形状は、２００℃〜５００℃
の領域では球形であるが、５００℃以上とすると、次第
に酸化インジウムの結晶構造を反映して立方形に変化す
る。The substrate temperature is selected in the range of 200 ° C. to 1000 ° C., and the oxygen partial pressure is selected in the range of 0 to 1 kPa. Below 200 ° C., crystallization of the indium oxide phase does not proceed,
At 0 ° C. or higher, vaporization of indium oxide proceeds and the film quality deteriorates. Within this temperature range, as the substrate temperature increases, the crystallinity of the indium oxide thin film tends to improve and the particle diameter tends to increase. Particle shape is 200 ° C ~ 500 ° C
Is in a spherical region, but when the temperature is 500 ° C. or higher, the shape gradually changes to a cubic shape reflecting the crystal structure of indium oxide.
【００３０】本発明の第一の発明である高移動度酸化イ
ンジウム薄膜と、第二の発明である高抵抗酸化インジウ
ム薄膜は、ともに上述したパルスレーザー蒸着法によっ
て作製する。しかし、高移動度酸化インジウム薄膜と高
抵抗酸化インジウム薄膜では、作製する際の雰囲気中の
酸素分圧が異なる。The high mobility indium oxide thin film according to the first invention of the present invention and the high resistance indium oxide thin film according to the second invention are both produced by the above-described pulse laser deposition method. However, a high mobility indium oxide thin film and a high resistance indium oxide thin film have different oxygen partial pressures in the atmosphere at the time of production.
【００３１】本発明の第一の発明である高移動度酸化イ
ンジウム薄膜を作製する際には、酸素分圧は０〜１Ｐａ
の間に設定する。酸素は全く導入しなくとも良いが、こ
の場合には金属Ｉｎ相が混入する傾向があり、１Ｐａ以
上とすると抵抗率が高くなりすぎる。好ましくは１×１
０-5〜１×１０-1Ｔｏｒｒの範囲である。また、成膜時
の基板温度は６００℃〜１０００℃の範囲に設定するこ
とが好ましい。６００℃より低いと高移動度の膜が得ら
れ難く、１０００℃以上では製造は困難である。なお、
レーザーのエネルギー密度を下げるなどして成膜速度を
下げる方法により、基板温度を６００℃よりも低くする
ことが可能である。In preparing the high mobility indium oxide thin film according to the first invention of the present invention, the oxygen partial pressure is 0 to 1 Pa.
Set between. Oxygen does not need to be introduced at all, but in this case, the metal In phase tends to be mixed, and if it is 1 Pa or more, the resistivity becomes too high. Preferably 1 × 1
The range is 0 -5 to 1 × 10 -1 Torr. Further, it is preferable that the substrate temperature at the time of film formation be set in the range of 600 ° C. to 1000 ° C. If the temperature is lower than 600 ° C., it is difficult to obtain a film having a high mobility, and if the temperature is higher than 1000 ° C., it is difficult to manufacture. In addition,
The substrate temperature can be made lower than 600 ° C. by a method of lowering the film formation rate by lowering the energy density of the laser or the like.
【００３２】本発明の第二発明である高抵抗率酸化イン
ジウム薄膜を作製する際には、酸素分圧は１Ｐａ〜１ｋ
Ｐａの間で選ぶ。１Ｐａ以下では、高抵抗率が得られ難
く、１ｋＰａ以上では爆発的に蒸発した物質が基板上に
有効に堆積しにくくなる。酸素分圧は、好ましくは、５
Ｐａ以上、１ｋＰａ以下、さらに好ましくは、１０Ｐａ
以上、１００Ｐａ以下である。１０Ｐａ以上とすると、
絶縁性の酸化インジウム薄膜が得られやすい。ここで、
絶縁性とは、１ＭΩｃｍ以上の抵抗率を指す。In preparing the high resistivity indium oxide thin film according to the second aspect of the present invention, the oxygen partial pressure is 1 Pa to 1 k.
Choose between Pa. If the pressure is 1 Pa or less, it is difficult to obtain a high resistivity, and if the pressure is 1 kPa or more, the explosively evaporated substance is unlikely to be effectively deposited on the substrate. The oxygen partial pressure is preferably 5
Pa or more, 1 kPa or less, more preferably 10 Pa
As mentioned above, it is 100 Pa or less. When the pressure is 10 Pa or more,
An insulating indium oxide thin film is easily obtained. here,
Insulating property refers to a resistivity of 1 MΩcm or more.
【００３３】上記のように、本発明の第一の発明である
高移動度酸化インジウム薄膜と第二の発明である高抵抗
率酸化インジウム薄膜は、酸素分圧を制御することによ
って、作り分けることができる。酸素分圧が０．１Ｐａ
〜２Ｐａという中間領域にある場合には、酸素分圧が増
大するに連れて、酸化インジウム薄膜の抵抗値が急激に
増大する領域が存在する。このような領域では、高移動
度もしくは高抵抗率を安定して得ることができない。中
間領域の範囲は、基板温度によって変化し、その他の条
件、例えばターゲットの密度、ターゲット−基板間距
離、レーザー光の波長とパワー密度等の条件によっても
変化する。そこで、種々の作製条件を決定した後に、酸
素分圧を変えて成膜を行い、膜の抵抗率を測定して、中
間領域の範囲を調べておくことが好ましい。高移動度酸
化インジウム薄膜を作製する場合には、中間領域よりも
充分に低い酸素分圧とし、高抵抗率酸化インジウム薄膜
を作製する場合には、中間領域よりも充分に高い酸素分
圧とする。As described above, the high mobility indium oxide thin film of the first invention of the present invention and the high resistivity indium oxide thin film of the second invention are separately formed by controlling the oxygen partial pressure. Can be. Oxygen partial pressure 0.1 Pa
In the intermediate region of about 2 Pa, there is a region where the resistance value of the indium oxide thin film rapidly increases as the oxygen partial pressure increases. In such a region, high mobility or high resistivity cannot be stably obtained. The range of the intermediate region varies depending on the substrate temperature, and also varies depending on other conditions such as the target density, the distance between the target and the substrate, the wavelength and power density of laser light, and the like. Therefore, it is preferable that, after determining various manufacturing conditions, a film is formed by changing the oxygen partial pressure, the resistivity of the film is measured, and the range of the intermediate region is checked. When producing a high mobility indium oxide thin film, the oxygen partial pressure is sufficiently lower than the intermediate region, and when producing a high resistivity indium oxide thin film, the oxygen partial pressure is sufficiently higher than the intermediate region. .
【００３４】高移動度酸化インジウム薄膜と高抵抗率酸
化インジウム薄膜を、酸素分圧を制御することによっ
て、作り分けることができることは、ＦＥＴトランジス
タなどの電子デバイスを形成する上で、非常に好都合で
ある。例えば、ＦＥＴトランジスタは、半導体の上に絶
縁膜を形成して作製する。従来、酸化物材料を用いてＦ
ＥＴトランジスタを作製しようと考えるならば、半導体
材料として例えばＳｒＴｉＯ3を用い、絶縁体（積層）
材料として例えばＡｌ2Ｏ3を用いることによって作製す
る必要があった。この場合には、半導体材料と絶縁体材
料とが異なる物質であるので、成膜に適した温度や酸素
分圧が異なり、接合界面で拡散が起こる怖れがあった。
また、作製方法として、例えばパルスレーザー蒸着法を
選ぶならば、それぞれの材料によって作製した二種類の
ターゲットを準備しなくてはならず、成膜の途中でター
ゲットを交換する機構を作り込まねばならないなど、成
膜装置が複雑になり、製造コストが上昇するといった課
題があった。これに対して、本発明の高移動度酸化イン
ジウム薄膜と高抵抗率酸化インジウム薄膜を使用して、
半導体と絶縁体の接合を作製するならば、ターゲットは
一つで足り、成膜装置は単純であり、製造コストは上昇
しないだけでなく、成膜中に、単に酸素分圧を制御する
だけで半導体と絶縁体の接合が作製できる。また、同一
物質であるので、半導体と絶縁体の結晶構造は同一であ
り、完全にホモ・エピタキシャル成長をさせることがで
きるので、極めて良好な接合特性を得ることができる。The fact that a high mobility indium oxide thin film and a high resistivity indium oxide thin film can be separately formed by controlling the oxygen partial pressure is very convenient in forming an electronic device such as an FET transistor. is there. For example, an FET transistor is manufactured by forming an insulating film over a semiconductor. Conventionally, using an oxide material,
If an ET transistor is to be manufactured, for example, SrTiO 3 is used as a semiconductor material, and an insulator (lamination) is used.
It had to be manufactured by using, for example, Al 2 O 3 as a material. In this case, since the semiconductor material and the insulator material are different materials, the temperature and the oxygen partial pressure suitable for film formation are different, and there is a fear that diffusion occurs at the bonding interface.
In addition, if, for example, a pulse laser deposition method is selected as a manufacturing method, two types of targets made of the respective materials must be prepared, and a mechanism for exchanging targets during film formation must be built. For example, there has been a problem that a film forming apparatus is complicated and a manufacturing cost is increased. On the other hand, using the high mobility indium oxide thin film and the high resistivity indium oxide thin film of the present invention,
If a junction between a semiconductor and an insulator is manufactured, only one target is required, the film forming apparatus is simple, and not only does the manufacturing cost not rise, but also the oxygen partial pressure is simply controlled during film formation. A junction between a semiconductor and an insulator can be manufactured. Further, since they are the same substance, the semiconductor and the insulator have the same crystal structure and can be completely homo-epitaxially grown, so that extremely good junction characteristics can be obtained.
【００３５】ＦＥＴトランジスタの場合、半導体膜に接
して絶縁体膜を形成するが、さらにこの絶縁体膜に接し
て金属膜を形成し、ドレイン電極とする。本発明の高移
動度酸化インジウム膜と高抵抗率酸化インジウム膜を用
いてＦＥＴを作製する場合には、金属膜に通常の金属材
料を用いても良いが、スズを高濃度にドープしたＩＴＯ
膜を用いても良い。この場合には、半導体膜、絶縁体膜
および金属膜のすべてがＩｎ2Ｏ3結晶によって形成され
るので、素子全体に置いて、ホモエピタキシャル成長を
実現することができ、良好な素子特性を得ることができ
る。特に重要なことは、金属膜にＩＴＯ膜を使用する
と、素子全体が可視光に対して透明になることである。
なぜなら、Ｉｎ2Ｏ3結晶は可視光に対して透明であり、
スズのドープが適切になされるならば、ＩＴＯ膜も透明
だからである。一方、金属膜に通常の金属材料を用いる
ならば、半導体膜と絶縁体膜が透明であっても、金属膜
が不透明であるので、素子全体にわたる透明性を実現す
ることはできない。素子全体が透明なＦＥＴトランジス
タは、例えば液晶ディスプレイのアクティブ・マトリッ
クスを制御するＴＦＴトランジスタとして用いるなら
ば、実質的に画素の開口率が向上し、画面が明るくな
り、消費電力が低減するなどの実用的な利点が多い。In the case of an FET transistor, an insulator film is formed in contact with the semiconductor film, and a metal film is further formed in contact with the insulator film to form a drain electrode. When fabricating an FET using the high mobility indium oxide film and the high resistivity indium oxide film of the present invention, an ordinary metal material may be used for the metal film, but ITO doped with a high concentration of tin is used.
A film may be used. In this case, since all of the semiconductor film, the insulator film, and the metal film are formed of In 2 O 3 crystals, homoepitaxial growth can be realized over the entire device, and good device characteristics can be obtained. Can be. It is particularly important that when an ITO film is used as the metal film, the entire device becomes transparent to visible light.
Because the In 2 O 3 crystal is transparent to visible light,
If tin doping is properly performed, the ITO film is also transparent. On the other hand, if a normal metal material is used for the metal film, even if the semiconductor film and the insulator film are transparent, since the metal film is opaque, it is impossible to realize transparency over the entire device. If a FET transistor whose entire element is transparent is used as, for example, a TFT transistor for controlling the active matrix of a liquid crystal display, practical use such as an improvement in the aperture ratio of pixels, a brighter screen, and a reduction in power consumption will be achieved. Many advantages.
【００３６】[0036]
【実施例】実施例１ 日本真空技術（株）製レーザーアブレーション用超高真
空容器にＹＳＺ単結晶基板（００１）面（フルウチ化学
（株）製）を設置し、ＩＲランプヒーターによって２０
０℃〜８００℃に加熱した。容器中に１．２×１０-3Ｐ
ａの酸素を導入し、ラムダフィジクス（株）製ＫｒＦエ
キシマーレーザー光を高純度Ｉｎ2Ｏ3ターゲット（東ソ
ー（株）製）に入射、ターゲットから３０ｍｍ離して対
向させた基板上にＩｎ2Ｏ3を堆積させた。膜厚は２００
〜３００ｎｍとした。理学電機製Ｘ線回折装置により、
試料の回折パターンを測定し、高配向性の薄膜となって
いることが明かとなった。ファンデアパウ法により電気
特性を測定した結果を表１に示す。基板温度を上げるに
従い移動度が増大し、ＹＳＺ基板上でも石英ガラス基板
上でも、７００℃以上で７０ｃｍ2／Ｖｓ以上の移動度
を得た。基板温度が６００℃以下であると移動度は５０
ｃｍ2／Ｖｓ以下にとどまる。なお、いずれの試料も抵
抗率は１×１０-2Ωｃｍよりも低かった。Ｒｍｓは最大
で８ｎｍであった。EXAMPLE 1 A YSZ single crystal substrate (001) surface (Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was placed in an ultra-high vacuum vessel for laser ablation manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd.
Heated to 0-800C. 1.2 × 10 -3 P in container
introducing oxygen a, lambda Physics incident hex the Ltd. KrF excimer laser beam in a high-purity In 2 O 3 target (manufactured by Tosoh Corporation), an In 2 O on a substrate to face away 30mm from the target 3 was deposited. The film thickness is 200
３００300 nm. With Rigaku's X-ray diffractometer,
The diffraction pattern of the sample was measured, and it was found that the sample had a highly oriented thin film. Table 1 shows the results of measuring the electrical characteristics by the van der Pauw method. The mobility increased as the substrate temperature was increased, and a mobility of 70 cm 2 / Vs or more at 700 ° C. or more was obtained on both the YSZ substrate and the quartz glass substrate. The mobility is 50 when the substrate temperature is 600 ° C. or less.
cm 2 / Vs or less. The resistivity of each sample was lower than 1 × 10 −2 Ωcm. Rms was at most 8 nm.
【００３７】[0037]
【表１】 [Table 1]
【００３８】実施例２ 酸素圧を１４Ｐａとした他は実施例１と同じ方法でＩｎ
2Ｏ3膜をＹＳＺ（１００）単結晶基板面上に堆積した。
膜厚は２００〜３００ｎｍであった。試料のＸ線回折パ
ターンは、高配向性の薄膜となっていることを示した。
抵抗が高いためファンデアパウ法による測定ができなか
ったので、四端子抵抗計によって試料のシート抵抗を測
定し、膜厚から抵抗率を算出した。その結果を表２に示
す。４００℃以上で１ｋΩの抵抗値が得られた。Ｒｍｓ
は最大で３ｎｍであった。Example 2 In the same manner as in Example 1 except that the oxygen pressure was 14 Pa, In
A 2 O 3 film was deposited on the YSZ (100) single crystal substrate surface.
The film thickness was 200 to 300 nm. The X-ray diffraction pattern of the sample showed that it was a highly oriented thin film.
Since the resistance was so high that the measurement by the van der Pauw method could not be performed, the sheet resistance of the sample was measured with a four-terminal resistance meter, and the resistivity was calculated from the film thickness. Table 2 shows the results. At 400 ° C. or higher, a resistance value of 1 kΩ was obtained. Rms
Was 3 nm at the maximum.
【００３９】[0039]
【表２】 [Table 2]
【００４０】実施例３ 実施例１と同じ条件で、Ｉｎ2Ｏ3薄膜を１００ｎｍ積層
した．。ただし、基板温度は８００℃とし、酸素圧は
１．２ ×１０-3Ｐａとした。次に、基板温度を保った
まま、酸素圧を１４Ｐａまで増大させ、Ｉｎ2Ｏ3薄膜を
１００ｎｍ積層した。この二層膜のシート抵抗から求め
た抵抗率は、６×１０4Ωｃｍであった。次に、ＨＣ
ｌ：Ｈ2Ｏ：ＨＮＯ3＝１：０．０８：１の混合溶液を使
用して、二層膜の表面を１２０ｎｍ湿式エッチングし、
ホール測定を行ったところ、抵抗率は０．０７Ωｃｍ、
移動度は７２ｃｍ2／Ｖｓの値が得られた。このように
して、高移動度Ｉｎ2Ｏ3膜の上に、高抵抗Ｉｎ2Ｏ3膜が
形成できたことを確認した。Example 3 Under the same conditions as in Example 1, an In 2 O 3 thin film was laminated to a thickness of 100 nm. . However, the substrate temperature was 800 ° C., and the oxygen pressure was 1.2 × 10 −3 Pa. Next, while maintaining the substrate temperature, the oxygen pressure was increased to 14 Pa, and an In 2 O 3 thin film was laminated to a thickness of 100 nm. The resistivity determined from the sheet resistance of this two-layer film was 6 × 10 4 Ωcm. Next, HC
Using a mixed solution of l: H 2 O: HNO 3 = 1: 0.08: 1, the surface of the bilayer film was wet-etched by 120 nm,
When the Hall measurement was performed, the resistivity was 0.07 Ωcm,
The mobility was 72 cm 2 / Vs. Thus, it was confirmed that a high-resistance In 2 O 3 film was formed on the high-mobility In 2 O 3 film.
【００４１】実施例４ 実施例１と同様の方法で、実施例３の方法で作製した二
層膜の上に、ＩＴＯ薄膜を作製した。ただし、Ｉｎ2Ｏ3
ターゲットの変わりにＩＴＯターゲット（東ソー（株）
製）を用い、基板温度を８００℃に保ち、酸素分圧を
１．２×１０-3Ｐａとした。この三層膜の抵抗率をファ
ンデアパウ法で測定したところ、５×１０ -4Ωｃｍであ
った。このようにして、高移動度膜と高抵抗膜の積層膜
上に金属的低抵抗率を有するＩＴＯ膜が形成できたこと
を確認した。Example 4 In the same manner as in Example 1, the second embodiment prepared by the method of Example 3 was used.
An ITO thin film was formed on the layer film. Where InTwoOThree
ITO target (Tosoh Corporation)
), The substrate temperature was maintained at 800 ° C, and the oxygen partial pressure was increased.
1.2 × 10-3Pa. The resistivity of this three-layer film
5 × 10 -FourΩcm
Was. In this way, a laminated film of a high mobility film and a high resistance film
That an ITO film with a metallic low resistivity was formed on it
It was confirmed.
【００４２】以上実施例をあげて本発明を説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではない。The present invention has been described with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to the above embodiment.
【００４３】例えば、ターゲットの種類や組成、レーザ
ーアブレーションによる成膜条件、膜の厚さ、基板の種
類等は、上記実施例に限定されず、適宜変更して実施で
きる。また、得られた膜はエッチングなどによって任意
のパターニングを施こすことができる。For example, the type and composition of the target, film forming conditions by laser ablation, the thickness of the film, the type of the substrate, and the like are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate. Further, the obtained film can be subjected to arbitrary patterning by etching or the like.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、緻密であり、結晶性が
高く、高移動度を安定的に発現する酸化インジウム薄膜
及びその製造方法を提供できる。また、 本発明によれ
ば、緻密であり、結晶性が高く、高抵抗率を安定的に発
現する酸化インジウム薄膜及びその製造方法を提供でき
る。さらに、 本発明によれば、これらの薄膜を応用し
た、半導体／絶縁体接合素子や電子デバイス、及びそれ
らの製造方法を提供できる。本発明は、Ｉｎ2Ｏ3を用い
た電子デバイスの設計を可能にするものであり、さらに
ＩＴＯを併用することにより、電子デバイスの設計範囲
を格段に広げることができる。According to the present invention, it is possible to provide an indium oxide thin film which is dense, has high crystallinity and stably exhibits high mobility, and a method for producing the same. Further, according to the present invention, it is possible to provide an indium oxide thin film that is dense, has high crystallinity, and stably exhibits high resistivity, and a method for manufacturing the same. Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor / insulator junction element and an electronic device using these thin films and a method of manufacturing the same. The present invention makes it possible to design an electronic device using In 2 O 3, and by using ITO together, the design range of the electronic device can be significantly expanded.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 BA45 BB00 BB07 BC05 BD01 CA02 DB05 DB20 EA03 EA05 EA08 5F103 AA01 AA08 DD30 HH04 LL07 NN01 NN05 RR05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K029 BA45 BB00 BB07 BC05 BD01 CA02 DB05 DB20 EA03 EA05 EA08 5F103 AA01 AA08 DD30 HH04 LL07 NN01 NN05 RR05
Claims (9)
が０．３°以下と高い結晶性（高配向性）を有し、膜表
面の自乗平均平方根粗さ（Ｒｍｓ）が１０ｎｍ以下であ
り、かつ、移動度７０ｃｍ2／Ｖｓ以上を有することを
特徴とする高移動度酸化インジウム薄膜。A rocking curve half-width of an X-ray diffraction method has a high crystallinity (high orientation) of 0.3 ° or less and a root mean square roughness (Rms) of a film surface of 10 nm or less. A high-mobility indium oxide thin film having a mobility of 70 cm 2 / Vs or more.
が０．３°以下と高い結晶性（高配向性）を有し、膜表
面の自乗平均平方根粗さ（Ｒｍｓ）が１０ｎｍ以下であ
り、かつ、１ｋΩｃｍ以上の抵抗率を有することを特徴
とする高抵抗酸化インジウム薄膜。2. The film has high crystallinity (high orientation) with a rocking curve half-width of X-ray diffraction method of 0.3 ° or less and a root mean square roughness (Rms) of 10 nm or less on a film surface. A high-resistance indium oxide thin film having a resistivity of 1 kΩcm or more.
インジウム薄膜と請求項２記載の高配向性・高抵抗酸化
インジウム薄膜とを接合してなることを特徴とする半導
体／絶縁体接合素子。3. A semiconductor / insulator characterized in that the highly oriented and high mobility indium oxide thin film according to claim 1 and the highly oriented and high resistance indium oxide thin film according to claim 2 are joined. Junction element.
にＩＴＯ薄膜を接合することによって形成したことを特
徴とする電子デバイス。4. An electronic device formed by bonding an ITO thin film to the semiconductor / insulator bonding element according to claim 3.
薄膜と、請求項２記載の高抵抗酸化インジウム薄膜と
を、パルスレーザー蒸着法における酸素分圧を制御する
ことによって作り分け、かつ、酸素分圧を制御する際
に、酸素分圧が増大するに連れて酸化インジウム薄膜の
抵抗値が急激に増大する中間領域に入る酸素分圧を避け
て成膜を行うことを特徴とする酸化インジウム薄膜の製
造方法。5. The high-mobility indium oxide thin film according to claim 1 and the high-resistance indium oxide thin film according to claim 2 are separately formed by controlling a partial pressure of oxygen in a pulse laser deposition method. In controlling the partial pressure, the indium oxide thin film is formed by avoiding the oxygen partial pressure entering an intermediate region where the resistance value of the indium oxide thin film rapidly increases as the oxygen partial pressure increases. Manufacturing method.
薄膜を、酸素分圧を０〜１Ｐａの範囲とし、基板温度を
６００〜１０００℃としてパルスレーザー蒸着法により
作製することを特徴とする高移動度酸化インジウム薄膜
の製造方法。6. The high mobility indium oxide thin film according to claim 1, wherein the oxygen partial pressure is in a range of 0 to 1 Pa, the substrate temperature is 600 to 1000 ° C., and the high mobility indium oxide thin film is produced by a pulse laser deposition method. A method for producing a mobility indium oxide thin film.
膜を、酸素分圧を１Ｐａ〜１ｋＰａの範囲とし、パルス
レーザー蒸着法により作製することを特徴とする高抵抗
酸化インジウム薄膜の製造方法。7. A method for producing a high-resistance indium oxide thin film according to claim 2, wherein the high-resistance indium oxide thin film is produced by a pulse laser deposition method with an oxygen partial pressure in a range of 1 Pa to 1 kPa.
薄膜と請求項２記載の高抵抗酸化インジウム薄膜とを、
同一装置内で同一ターゲットを用いてパルスレーザー蒸
着法における酸素分圧を制御することによって作り分け
て、半導体／絶縁体接合を作製することを特徴とする半
導体／絶縁体接合素子の製造方法。8. The high mobility indium oxide thin film according to claim 1 and the high resistance indium oxide thin film according to claim 2,
A method for manufacturing a semiconductor / insulator junction element, wherein a semiconductor / insulator junction is manufactured by controlling the oxygen partial pressure in pulsed laser deposition using the same target in the same apparatus.
絶縁体接合素子に、ＩＴＯ薄膜を接合することを特徴と
する電子デバイスの製造方法。9. A semiconductor manufactured by the method according to claim 8.
A method for manufacturing an electronic device, comprising bonding an ITO thin film to an insulator bonding element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09024899A JP4480809B2 (en) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Indium oxide thin film and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09024899A JP4480809B2 (en) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Indium oxide thin film and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286410A true JP2000286410A (en) | 2000-10-13 |
| JP4480809B2 JP4480809B2 (en) | 2010-06-16 |
Family
ID=13993210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09024899A Expired - Fee Related JP4480809B2 (en) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Indium oxide thin film and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4480809B2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001056088A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Japan Science And Technology Corporation | Light emitting diode and semiconductor laser |
| JP2006502589A (en) * | 2002-10-11 | 2006-01-19 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | Transparent oxide semiconductor thin film transistor |
| JP2008531845A (en) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | ピコデオン エルティーディー オイ | Pulsed laser deposition method |
| JP2009527645A (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン エルティーディー オイ | Method for painting glass substrate and painted glass product |
| JP2009527642A (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン・リミテッド・オサケユキテュア | Method for producing a high quality surface and product having a high quality surface |
| JP2009527644A (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン・リミテッド・オサケユキテュア | Coating method |
| US7586572B2 (en) * | 2001-03-29 | 2009-09-08 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Liquid crystal display having transparent conductive film on interlayer insulating film formed by coating |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5035857B2 (en) * | 1999-07-16 | 2012-09-26 | Ｈｏｙａ株式会社 | Low resistance ITO thin film and manufacturing method thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0843841A (en) * | 1994-07-27 | 1996-02-16 | Toppan Printing Co Ltd | Formation of transparent conductive film |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP09024899A patent/JP4480809B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0843841A (en) * | 1994-07-27 | 1996-02-16 | Toppan Printing Co Ltd | Formation of transparent conductive film |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| JPN6010013078, Ａ．Ｎ．Ｈ．Ａｌ−Ａｊｉｌｉ ａｎｄ Ｓ．Ｃ．Ｂａｙｌｉｓｓ, "Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ， ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅｌｙ ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ ＩｎＯｘ ａｎｄ ＩＴＯｘ ｔ", Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ, 19970815, ｖｏｌ．３０５, ｐｐ．１１６−１２３ * |
| JPN6010013080, Ｌｉ−ｊｉａｎ Ｍｅｎｇ ａｎｄ Ｍ．Ｐ． ｄｏｓ Ｓａｎｔｏｓ, "Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎ ｐａｒｔｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅ", Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ, 199712, ｖｏｌ．１２０, ｐｐ．２４３−２４９ * |
| JPN6010013082, Ｆ．Ｈａｎｕｓ ｅｔ ａｌ, "Ｐｕｌｓｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ＩＴＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ", Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ, 199604, ｖｏｌ．９６−９８, ｐｐ．８０７−８１０ * |
| JPN6010013085, Ｎ．Ｔａｇａ ｅｔ ａｌ, "Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｎ ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ ｉｎｄｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍｓ", Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ, 19960715, ｖｏｌ．８０， ｎｏ．２, ｐｐ．９７８−９８４ * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001056088A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Japan Science And Technology Corporation | Light emitting diode and semiconductor laser |
| US7586572B2 (en) * | 2001-03-29 | 2009-09-08 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Liquid crystal display having transparent conductive film on interlayer insulating film formed by coating |
| US8610857B2 (en) | 2001-03-29 | 2013-12-17 | Nlt Technologies, Ltd. | Liquid crystal display having transparent conductive film on interlayer insulating film formed by coating |
| JP2006502589A (en) * | 2002-10-11 | 2006-01-19 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | Transparent oxide semiconductor thin film transistor |
| JP2008531845A (en) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | ピコデオン エルティーディー オイ | Pulsed laser deposition method |
| JP2009527645A (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン エルティーディー オイ | Method for painting glass substrate and painted glass product |
| JP2009527646A (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン エルティーディー オイ | Coating method of plastic substrate and coated plastic product |
| JP2009527642A (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン・リミテッド・オサケユキテュア | Method for producing a high quality surface and product having a high quality surface |
| JP2009527644A (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | ピコデオン・リミテッド・オサケユキテュア | Coating method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4480809B2 (en) | 2010-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4397511B2 (en) | Low resistance ITO thin film and manufacturing method thereof | |
| Lichtenberg et al. | Sr2RuO4: A metallic substrate for the epitaxial growth of YBa2Cu3O7− δ | |
| KR100545547B1 (en) | Method of producing polycrystalline thin film and method of producing an oxide superconducting element | |
| JP2007307904A (en) | Coated conductor and polycrystal line film useful for manufacture of high-temperature superconductor layer | |
| JP3531865B2 (en) | Ultra-flat transparent conductive film and manufacturing method thereof | |
| JP4480809B2 (en) | Indium oxide thin film and manufacturing method thereof | |
| JPH03151231A (en) | Multilayer strain lattice copper oxide perovskite structure | |
| JP5292054B2 (en) | Thin film laminate and manufacturing method thereof, oxide superconducting conductor and manufacturing method thereof | |
| Chen et al. | Structure and conducting properties of La0. 5Sr0. 5CoO3− δ films on YSZ | |
| JP5035857B2 (en) | Low resistance ITO thin film and manufacturing method thereof | |
| JP2010287475A (en) | Mgb2 superconductor and its manufacturing method | |
| JP4397451B2 (en) | Transparent conductive thin film and method for producing the same | |
| JP4237861B2 (en) | Highly monocrystalline zinc oxide thin film and manufacturing method | |
| Kikkawa et al. | Preparation of Transparent Conductive (ZnO) mIn2O3 Fine Powder by Gel‐Combustion Reaction | |
| JP2011009106A (en) | Substrate for oxide superconductor, and oxide superconductor | |
| Mitsugi et al. | As-deposited (La1-xSrx)(Ga1-y-zMgyCoz) O3-(x+ y+ z)/2 crystallized thin films prepared by pulsed laser deposition for application to solid oxide fuel cell electrolyte | |
| JP4619697B2 (en) | Oxide superconducting conductor and manufacturing method thereof | |
| US20090036313A1 (en) | Coated superconducting materials | |
| Sase et al. | Promotion of oxygen surface reaction at the hetero-interface of (La, Sr) CoO3/(La, Sr) 2CoO4 | |
| JP5452216B2 (en) | Method for forming three-fold symmetric MgO film and four-fold symmetric MgO film | |
| JP2004002094A (en) | Thin oxide film and its manufacturing method | |
| JP5481135B2 (en) | Base material for oxide superconductor and oxide superconductor | |
| JP4519540B2 (en) | Method for manufacturing oxide superconductor and oxide superconductor | |
| JP2011201712A (en) | Method for producing oriented oxide film, oriented oxide film, and oxide superconductor | |
| JP2005113220A (en) | Polycrystal thin film, its production method, and oxide superconductor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060301 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100316 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100317 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |