[本発明の第一の態様]
 本発明の電界効果型トランジスタは、In(イ� ��ジウム)元素及びZn(亜鉛)元素と、下記の群� �り選択される1以上の元素Xを、下記(1)~(3)の� �子比で含む複合酸化物からなる半導体層を� �する。
 群:Zr、Hf、Ge、Si、Ti、Mn、W、Mo、V、Cu、Ni、C o、Fe、Cr及びNb
    In/(In+Zn)=0.2~0.8   (1)
    In/(In+X)=0.29~0.99  (2)
    Zn/(X+Zn)=0.29~0.99  (3)

 半導体層を上記の複合酸化物から形成す� ��ことによって、移動度が高く、S値の低い電 界効果型トランジスタが得られる。また、低 温又は短時間の熱履歴(熱処理)でも、高い特� ��の得られる電界効果型トランジスタとなる� ��

 上記(1)においてInの比率が0.2より小さいと� �移動度が低くなったり、S値が大きくなった� ��、耐湿性が低下したり、酸・アルカリ等へ� ��耐薬品性が低下するおそれがある。一方、0 .8より大きいと、オフ電流やゲートリーク電� ��が大きくなったり、S値が大きくなったり、 耐プラズマ性が低下したり、閾値が負になり ノーマリーオンとなるおそれがある。
 In/(In+Zn)は、好ましくは0.3~0.75であり、より� ��ましくは0.35~0.7である。

 上記(2)においてInの比率が0.29より小さいと� ��移動度が低くなったり、S値が大きくなった り、閾値電圧が高くなるおそれがある。一方 、0.99より大きいと、オフ電流やゲートリー� �電流が大きくなったり、閾値が負になりノ� �マリーオンとなったり、光電流が大きくな� �たり、耐プラズマ性が低下したり、閾値電� �のシフトが大きくなるおそれがある。
 In/(In+X)は、好ましくは0.45~0.98であり、より� ��ましくは0.65~0.98であり、特に好ましくは0.7~ 0.97である。

 上記(3)においてZnの比率が0.29より小さいと� ��移動度が低くなったり、S値が大きくなった り、安定化させるのに高温あるいは長時間の 熱処理が必要となったり、ウェットエッチン グレートが遅くなるおそれがある。一方、0.9 9より大きいと移動度が低くなったり、S値が� ��きくなったり、熱安定性や耐熱性が低下し� ��り、耐湿性が低下したり、酸・アルカリ等� ��の耐薬品性が低下したり、閾値電圧のシフ� ��が大きくなるおそれがある。
 Zn/(X+Zn)は、好ましくは0.45~0.98であり、より� ��ましくは0.6~0.98であり、さらに好ましくは0. 7~0.97である。

 本発明においては、半導体層が、さらに、� ��記(4)の比率(原子比)を満たすことが好まし� �。
 X/(In+Zn+X)=0.01~0.2   (4)
 Xの比率が0.2より大きいと、S値が大きくな� �たり、移動度が低下したり、閾値電圧が大� �くなったりするおそれがある。一方、0.01よ� ��小さいと、熱安定性や耐熱性が低下したり� ��耐湿性が低下したり、酸・アルカリ等への� ��薬品性が低下したり、閾値電圧のシフトが� ��きくなるおそれがある。
 X/(In+Zn+X)は、0.02~0.15がより好ましく、特に� �0.03~0.1が好ましい。

 さらに、用途によって半導体層が、下記(5)� ��るいは(6)の比率(原子比)を満たすことが特� �好ましい。
 In/(In+Zn+X)=0.3~0.5    (5)
 In/(In+Zn+X)=0.5~0.7(0.5を含まない) (6)
 上記(5)の比率は、オフ電流を低減しやすく� ��ンオフ比を高くすることができる。また、� ��膜条件や後処理条件のマージンも広い。上� ��(6)の比率だと移動度を高く、閾値電圧を小� ��くすることができる。

 本発明では、熱安定性、耐熱性、耐薬品性� ��向上し、S値やオフ電流を低減できることか ら、元素XはZr又はHfであることが好ましく、Z rであることが特に好ましい。
 また、光電流を低減したい場合は、元素Xは Zr、Hf、Ge、Si、Tiが好ましい。また、プラズ� �耐性を高くして後工程で特性が変化しにく� �したい場合は、元素XはCu、Ni、Co、Fe、Cr、Mn� ��W、Mo、V及びNbが好ましい。

[本発明の第二の態様]
 本発明の電界効果型トランジスタは、In(イ� ��ジウム)元素及びZn(亜鉛)元素と、下記のA群� ��り選択される1以上の元素Xを、下記(1)~(3)の� ��子比で含む複合酸化物からなる半導体層を� ��する。
 A群:Al(アルミニウム)、B(ホウ素)、Sc(スカン� ��ウム)、Y(イットリウム)及びランタノイド類 (La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm� �Yb、Lu)
    In/(In+Zn)=0.2~0.8   (1)
    In/(In+X)=0.29~0.99  (2)
    Zn/(X+Zn)=0.29~0.99  (3)

 半導体層を上記の複合酸化物から形成す� ��ことによって、移動度が高く、S値の低い電 界効果型トランジスタが得られる。また、低 温又は短時間の熱履歴(熱処理)でも、高い特� ��の得られる電界効果型トランジスタとなる� ��

 上記(1)においてInの比率が0.2より小さいと� �移動度が低くなったり、S値が大きくなった� ��、耐湿性が低下したり、酸・アルカリ等へ� ��耐薬品性が低下するおそれがある。一方、0 .8より大きいと、オフ電流やゲートリーク電� ��が大きくなったり、S値が大きくなったり、 耐プラズマ性が低下したり、閾値が負になり ノーマリーオンとなるおそれがある。
 In/(In+Zn)は、好ましくは0.3~0.75であり、より� ��ましくは0.35~0.7である。

 上記(2)においてInの比率が0.29より小さいと� ��移動度が低くなったり、S値が大きくなった り、閾値電圧が高くなるおそれがある。一方 、0.99より大きいと、オフ電流やゲートリー� �電流が大きくなったり、閾値が負になりノ� �マリーオンとなったり、光電流が大きくな� �たり、耐プラズマ性が低下したり、閾値電� �のシフトが大きくなるおそれがある。
 In/(In+X)は、通常は0.29~0.99、好ましくは0.59~0. 98、より好ましくは0.6~0.97であり、さらに好� �しくは0.65~0.96であり、特に好ましくは0.7~0.95 である。

 上記(3)においてZnの比率が0.29より小さいと� ��移動度が低くなったり、S値が大きくなった り、安定化させるのに高温あるいは長時間の 熱処理が必要となったり、ウェットエッチン グレートが遅くなるおそれがある。一方、0.9 9より大きいと移動度が低くなったり、S値が� ��きくなったり、熱安定性や耐熱性が低下し� ��り、耐湿性が低下したり、酸・アルカリ等� ��の耐薬品性が低下したり、閾値電圧のシフ� ��が大きくなるおそれがある
 Zn/(X+Zn)は、好ましくは0.45~0.98であり、より� ��ましくは0.6~0.98であり、さらに好ましくは0. 7~0.97であり、特に好ましくは0.75~0.90である。

 本発明においては、半導体層が、さらに、� ��記(4)の比率(原子比)を満たすことが好まし� �。
    X/(In+Zn+X)=0.02~0.3   (4)
 Xの比率が0.3より大きいと、S値が大きくな� �たり、移動度が低下したり、閾値電圧が大� �くなったりするおそれがある。一方、0.02よ� ��小さいと熱安定性や耐熱性が低下したり、� ��湿性が低下したり、酸・アルカリ等への耐� ��品性が低下したり、オフ電流が大きくなっ� ��り、閾値電圧のシフトが大きくなるおそれ� ��ある。
 X/(In+Zn+X)は、0.04~0.25がより好ましく、0.055~0. 2がさらに好ましく、0.06~0.15が特に好ましい� �

 さらに、半導体層が、下記(5)又は(6)の比率( 原子比)を満たすことが、用途により使い分� �ることができ特に好ましい。
 In/(In+Zn+X)=0.3~0.5 (5)
 In/(In+Zn+X)=0.5~0.7(0.5は含まない) (6)
 上記(5)の比率では、オフ電流を低減しやす� ��、オンオフ比を高くすることができる。ま� ��、成膜条件や後処理条件のマージンも広い� ��上記(6)の比率だと移動度を高く、閾値電圧� ��小さくすることができる。

 本発明において元素Xは、Al又はBであるこ とが好ましい。また、Sc又はYである場合も好 ましい。さらに、ランタノイド類(La、Ce、Pr� �Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)であ る場合も好ましい。

 本発明の電界効果型トランジスタは、上� ��した第一の態様又は第二の態様で示した半� ��体層を有していれば、他の構成については� ��に限定はない。トップゲート型やボトムゲ� ��ト型等、公知の構造を利用することができ� ��。以下、電界効果型トランジスタの構成例� ��ついて図面を参照して説明する。

 図1は、本発明の一実施形態の電界効果型ト ランジスタの概略断面図である。
 電界効果型トランジスタ1はボトムゲート型 であり、熱酸化膜11を有するシリコン基板10� �に、ゲート電極12がストライプ状に形成され ている。このゲート電極12を覆うようにゲー� ��絶縁膜13を有し、このゲート絶縁膜13上であ って、かつ、ゲート電極12上に半導体層14(活� ��層)が形成されている。
 半導体層14の一端14aに、ゲート電極12と直交 する方向にソース電極15が接続されている。� ��た、半導体層14の一端14aに対向する他端14b� �ドレイン電極16が接続されている。

 図2は、ゲート電極12、半導体層14、ソー� �電極15及びドレイン電極16の位置関係を示す� ��略上面図である。位置関係の可視化のため� ��部の部材を省略してある。

 ボトムゲート型の電界効果型トランジスタ� ��場合、半導体層は保護層で保護しているこ� ��が好ましい。ボトムゲート型のトランジス� ��では保護層が無いと半導体層の主要部分が� ��出するため保護層の効果が大きい。
 図3及び図4は、本発明の他の実施形態の電� �効果型トランジスタの概略断面図である。
 電界効果型トランジスタ2及び3は、保護層17 を形成している他は、上述した電界効果型ト ランジスタ1と同じ構成をしている。

 図5は、トップゲート型の電界効果型トラン ジスタの例を示す概略断面図である。
 電界効果型トランジスタ4では、基板30上に� ��ース電極35及びドレイン電極36が形成され、 その間隙及びこれら電極の一部を覆うように 半導体層34が設けられている。そして、半導� ��層34にゲート絶縁膜33を介してゲート電極32� ��形成されている。
 トランジスタ3では、基板30が保護層37の役� �をしている。

 以下、本発明の電界効果型トランジスタを� ��成部材について説明する。
1.基板
 特に制限はなく、本技術分野で公知のもの� ��使用できる。例えば、ケイ酸アルカリ系ガ� ��ス、無アルカリガラス、石英ガラス等のガ� ��ス基板、シリコン基板、アクリル、ポリカ� ��ボネート、ポリエチレンナフタレート(PEN)� �の樹脂基板、ポリエチレンテレフタレート(P ET)、ポリアミド等の高分子フィルム基材等が 使用できる。
 基板や基材の厚さは0.1~10mmが一般的であり� �0.3~5mmが好ましい。ガラス基板の場合は、化� ��的に、或いは熱的に強化させたものが好ま� ��い。
 透明性や平滑性が求められる場合は、ガラ� ��基板、樹脂基板が好ましく、ガラス基板が� ��に好ましい。軽量化が求められる場合は樹� ��基板や高分子機材が好ましい。

2.半導体層
 半導体層は、上述した第一の態様又は第二� ��態様で示したIn(インジウム)、Zn(亜鉛)及び� �素Xを上記(1)~(3)の比率、好ましくは(1)~(4)の� �率を満たすように含有する複合酸化物から� �る。
 このような半導体層は、例えば、本発明の� ��合酸化物ターゲット(半導体層用ターゲット )を使用して薄膜を形成することで作製でき� �。

 本発明の半導体層用ターゲットは、上述し� ��第一の態様又は第二の態様で示した比率(1)~ (3)又は(1)~(4)を満たす複合酸化物の焼結体か� �なる。このターゲットは、例えば、酸化イ� �ジウム、酸化亜鉛及び元素Xの酸化物を、上� ��の元素比率を満たすように含む混合粉体を� ��料とする。原料粉体をボールミル等で微粉� ��化した後、ターゲット状に成形し焼成する� ��とによって作製できる。
 尚、使用する原料粉体の一部は、ターゲッ� ��の端材や使用済みターゲット等の高純度酸� ��インジウム含有スクラップから回収して作� ��したものであってもよい。特に、ITOターゲ� ��トから回収した酸化インジウムは不純物と� ��てSn(錫)を適度に含んでおり好ましい。酸化 インジウムの回収は特開2002-069544号に記載の� ��法等、公知の方法を用いることができる。
 尚、上述した第一の態様で示した元素XがZr� ��Hf、Ge、Si、Ti、V及びNbであると、特に外観� �よく抗折力の高いターゲットを製造しやす� �。

 各原料粉の純度は、通常99.9%(3N)以上、好ま� ��くは99.99%(4N)以上、さらに好ましくは99.995%� �上、特に好ましくは99.999%(5N)以上である。各 原料粉の純度が99.9%(3N)未満だと、不純物によ り半導体特性が低下したり、色むらや斑点な どの外観上の不良が発生したり、信頼性が低 下する等のおそれがある。
 原料粉について、酸化インジウム粉の比表� ��積を8~10m ² /g、酸化亜鉛粉の比表面積を2~4m ² /g、元素Xの酸化物の比表面積を5~10m ² /g(より好ましくは8~10m ² /g)とすることが好ましい。又は、酸化インジ ウム粉のメジアン径を0.2~2μm、酸化亜鉛粉の� ��ジアン径を0.8~1.6μmとすることが好ましい。
 尚、酸化インジウム粉の比表面積と元素Xの 酸化物粉の比表面積が、ほぼ同じである粉末 を使用することが好ましい。これにより、よ り効率的に粉砕混合できる。具体的には、比 表面積の差を5m ² /g以下にすることが好ましい。比表面積が違� ��すぎると、効率的な粉砕混合が出来ず、焼� ��体中に元素Xの酸化物の粒子が残る場合があ る。

 混合粉体を、例えば、湿式媒体撹拌ミルを� ��用して混合粉砕する。このとき、粉砕後の� ��表面積が原料混合粉体の比表面積より1.5~2.5 m ² /g増加する程度か、又は粉砕後の平均メジア� ��径が0.6~1μmとなる程度に粉砕することが好� �しい。このように調整した原料粉を使用す� �ことにより、仮焼工程を全く必要とせずに� �高密度の酸化物焼結体を得ることができる� �また、還元工程も不要となる。
 尚、原料混合粉体の比表面積の増加分が1.0m ² /g未満又は粉砕後の原料混合粉の平均メジア� ��径が1μmを超えると、焼結密度が十分に大き くならない場合がある。一方、原料混合粉体 の比表面積の増加分が3.0m ² /gを超える場合又は粉砕後の平均メジアン径� ��0.6μm未満にすると、粉砕時の粉砕器機等か� ��のコンタミ(不純物混入量)が増加する場合� �ある。
 ここで、各粉体の比表面積はBET法で測定し� ��値である。各粉体の粒度分布のメジアン径� ��、粒度分布計で測定した値である。これら� ��値は、粉体を乾式粉砕法、湿式粉砕法等に� ��り粉砕することにより調整できる。
 粉砕工程後の原料をスプレードライヤー等� ��乾燥した後、成形する。成形は公知の方法� ��例えば、加圧成形、冷間静水圧加圧が採用� ��きる。

 次いで、得られた成形物を焼結して焼結体� ��得る。焼結は、1350~1600℃で2~20時間焼結する ことが好ましい。1350℃未満では、密度が向� �せず、また、1600℃を超えると亜鉛が蒸散し� ��焼結体の組成が変化したり、蒸散により焼� ��体中にボイド(空隙)が発生したりする場合� �ある。
 また、焼結は酸素を流通することにより酸� ��雰囲気中で焼結するか、加圧下にて焼結す� ��のがよい。これにより亜鉛の蒸散を抑える� ��とができ、ボイド(空隙)のない焼結体が得� �れる。
 このようにして製造した焼結体は、密度が� ��いため、使用時におけるノジュールやパー� ��ィクルの発生が少ないことから、膜特性に� ��れた酸化物半導体膜を作製することができ� ��。

 酸化物焼結体は、研磨等の加工を施すこ� ��によりターゲットとなる。具体的には、焼� ��体を、例えば、平面研削盤で研削して表面� ��さRaを5μm以下とする。さらに、ターゲット� ��スパッタ面に鏡面加工を施して、平均表面� ��さRaが1000オングストローム以下としてもよ� ��。この鏡面加工(研磨)は機械的な研磨、化� �研磨、メカノケミカル研磨(機械的な研磨と� ��学研磨の併用)等の、すでに知られている研 磨技術を用いることができる。例えば、固定 砥粒ポリッシャー(ポリッシュ液:水)で#2000以� ��にポリッシングしたり、又は遊離砥粒ラッ� ��(研磨材:SiCペースト等)にてラッピング後、� ��磨材をダイヤモンドペーストに換えてラッ� ��ングすることによって得ることができる。� ��のような研磨方法には特に制限はない。

 得られたターゲットをバッキングプレー� ��へボンディングすることにより、各種成膜� ��置に装着して使用できる。成膜法としては� ��例えば、スパッタリング法、PLD(パルスレー ザーディポジション)法、真空蒸着法、イオ� �プレーティング法等が挙げられる。

 尚、ターゲットの清浄処理には、エアーブ� ��ーや流水洗浄等を使用できる。エアーブロ� ��で異物を除去する際には、ノズルの向い側� ��ら集塵機で吸気を行なうとより有効に除去� ��きる。
 エアーブローや流水洗浄の他に、超音波洗� ��等を行なうこともできる。超音波洗浄では� ��周波数25~300KHzの間で多重発振させて行なう� ��法が有効である。例えば周波数25~300KHzの間� ��、25KHz刻みに12種類の周波数を多重発振させ て超音波洗浄を行なうのがよい。

 酸化物焼結体中における各化合物の粒径� ��、それぞれ20μm以下が好ましく、10μm以下が さらに好ましく、5μm以下が特に好ましい。� �、粒径は電子プローブマイクロアナライザ(E PMA)で測定した平均粒径である。結晶粒径は� �例えば、原料である酸化インジウム、X元素� ��酸化物、酸化亜鉛の各粉体の配合比や原料� ��体の粒径、純度、昇温時間、焼結温度、焼� ��時間、焼結雰囲気、降温時間を調製するこ� ��により得られる。化合物の粒径が20μmより� �きいとスパッタ時にノジュールが発生する� �それがある。

 ターゲットの密度は、理論密度の95%以上が� ��ましく、98%以上がより好ましく、99%以上が� ��に好ましい。ターゲットの密度が95%より小� ��いと強度が不十分となり成膜時にターゲッ� ��が破損するおそれがある。また、トランジ� ��タを作製した際に性能が不均一になるおそ� ��がある。
 ここで、ターゲットの理論相対密度は、各� ��化物の比重(例えば、ZnOは5.66g/cm ³ 、In ₂ O ₃ は7.12g/cm ³ 、ZrO ₂ は5.98g/cm ³ )とその量比から密度を計算し、アルキメデ� �法で測定した密度との比率を計算して理論� �対密度とする。

 ターゲットのバルク抵抗は、20mω以下が好� �しく、10mω以下がより好ましく、5mω以下が� �らに好ましく、2mωcm以下が特に好ましい。� �20mωより大きいとDCスパッタでの成膜時にタ� ��ゲットが破損するおそれがある。また、異� ��放電によりスパークが発生し、ターゲット� ��割れたり、スパークにより飛び出した粒子� ��成膜基板に付着し、酸化物半導体膜として� ��性能を低下させたりする場合がある。また� ��放電時にターゲットが割れるおそれもある� ��
 尚、バルク抵抗は抵抗率計を使用し、四探� ��法により測定した値である。

 本発明のターゲットの抗折力は、8kg/mm ² 以上であることが好ましく、10kg/mm ² 以上であることがより好ましく、12kg/mm ² 以上であることが特に好ましい。ターゲット の運搬、取り付け時に荷重がかかり、ターゲ ットが破損するおそれがあるという理由で、 ターゲットには、一定以上の抗折力が要求さ れ、8kg/mm ² 未満では、ターゲットとしての使用に耐えら れないおそれがある。ターゲットの抗折力は 、JIS R 1601に準じて測定することができる。

 尚、本発明の第二の態様に関するターゲッ� ��では、さらに、Sn(錫)、Ge(ゲルマニウム)、Si (シリコン)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)及� �Hf(ハフニウム)からなる群より選択される1以 上の元素を、100~10000ppm含むことが好ましい。 これらの元素を含むと、ターゲットの密度の 向上、強度の向上、抵抗の低下、色むらの減 少、均一性の向上、異常放電やイエローフレ ークの減少等の効果があり、半導体用ターゲ ットとして品質が向上することが期待できる 。
 上記元素は、これらの元素を含む焼結体(タ ーゲット)から回収した原料を用いて、不純� �として含まれていてもよい。また、原料に� �属粉体や酸化物として添加してもよい。

 本発明において、半導体層は非晶質膜であ� ��ことが好ましい。
 非晶質膜であることにより、絶縁膜や保護� ��との密着性が改善されたり、大面積でも均� ��なトランジスタ特性が容易に得られること� ��なる。
 ここで、半導体層が非晶質膜であるかは、X 線結晶構造解析により確認できる。明確なピ ークが観測されない場合が非晶質である。

 また、半導体層の電子キャリア濃度が10 ¹³ ~10 ¹⁸ /cm ³ であることが好ましく、特に10 ¹⁴ ~10 ¹⁷ /cm ³ であることが好ましい。
 電子キャリア濃度が上記の範囲であれば、� ��縮退半導体となりやすく、トランジスタと� ��て用いた際に移動度とオンオフ比のバラン� ��が良好となり好ましい。
 また、バンドギャップが2.0~6.0eVであること� ��好ましく、特に、2.8~5.0eVがより好ましい。� ��ンドギャップは、2.0eVより小さいと可視光� �吸収し電界効果型トランジスタが誤動作す� �おそれがある。一方、6.0eVより大きいとキャ リアが供給されにくくなり電界効果型トラン ジスタが機能しなくなるおそれがある。

 半導体層は、熱活性型を示す非縮退半導体� ��あることが好ましい。縮退半導体であると� ��ャリアが多すぎてオフ電流・ゲートリーク� ��流が増加したり、閾値が負になりノーマリ� ��オンとなるおそれがある。
 半導体層が非縮退半導体であるかは、ホー� ��効果を用いた移動度とキャリア密度の温度� ��化の測定を行うことにより判断できる。
 また、半導体層を非縮退半導体とするには� ��成膜時の酸素分圧を調整したり、後処理を� ��ることで酸素欠陥量を制御しキャリア密度� ��最適化することで達成できる。

 半導体層の表面粗さ(RMS)は、1nm以下が好� �しく、0.6nm以下がさらに好ましく、0.3nm以下� ��特に好ましい。1nmより大きいと、移動度が� ��下するおそれがある。

 半導体層は、酸化インジウムのビックスバ� ��ト構造の稜共有構造の少なくとも一部を維� ��している非晶質膜であることが好ましい。� ��化インジウムを含む非晶質膜が酸化インジ� ��ムのビックスバイト構造の稜共有構造の少� ��くとも一部を維持しているかどうかは、高� ��度のシンクロトロン放射等を用いた微小角� ��射X線散乱(GIXS)によって求めた動径分布関数 (RDF)により、In-X(Xは,In,Zn)を表すピークが0.30� �ら0.36nmの間にあることで確認できる。詳細� �ついては、下記の文献を参照すればよい。
 F.Utsuno, et al.,Thin Solid Films,Volume 496, 2006,� �Pages 95-98

 さらに、原子間距離が0.30から0.36nmの間のRDF の最大値をA、原子間距離が0.36から0.42の間の RDFの最大値をBとした場合に、A/B>0.7の関係� ��満たすことが好ましく、A/B>0.85がより好� �しく、A/B>1がさらに好ましく、A/B>1.2が� �に好ましい。
A/Bが0.7以下だと、半導体層をトランジスタの 活性層として用いた場合、移動度が低下した り、閾値やS値が大きくなりすぎるおそれが� �る。A/Bが小さいことは、非晶質膜の近距離� �序性が悪いことを反映しているものと考え� �れる。

 また、In-Inの平均結合距離が0.3~0.322nmであ ることが好ましく、0.31~0.32nmであることが特� ��好ましい。In-Inの平均結合距離はX線吸収分� ��法により求めることができる。X線吸収分光 法による測定では、立ち上がりから数百eVも� ��いエネルギーのところまで広がったX線吸収 広域微細構造(EXAFS)を示す。EXAFSは励起された 原子の周囲の原子による電子の後方散乱によ って引き起こされる。飛び出していく電子波 と後方散乱された波との干渉効果が起こる。 干渉は電子状態の波長と周囲の原子へ行き来 する光路長に依存する。EXAFSをフーリエ変換� ��ることで動径分布関数(RDF)が得られる。RDF� �ピークから平均結合距離を見積もることが� �きる。

 半導体層の膜厚は、通常0.5~500nm、好まし� ��は1~150nm、より好ましくは3~80nm、特に好まし くは10~60nmである。0.5nmより薄いと工業的に均 一に成膜することが難しい。一方、500nmより� ��いと成膜時間が長くなり工業的に採用でき� ��い。また、3~80nmの範囲内にあると、移動度� ��オンオフ比等TFT特性が特に良好である。

 本発明では、半導体層が非晶質膜であり、� ��局在準位のエネルギー幅(E ₀ )が14meV以下であることが好ましい。半導体層 の非局在準位のエネルギー幅(E ₀ )は10meV以下がより好ましく、8meV以下がさら� �好ましく6meV以下が特に好ましい。
 非局在準位のエネルギー幅(E ₀ )が14meVより大きいと、半導体層をトランジス タの活性層として用いた場合、移動度が低下 したり、閾値やS値が大きくなりすぎるおそ� �がある。半導体層の非局在準位のエネルギ� �幅(E ₀ )が大きいことは、非晶質膜の近距離秩序性� �悪いことを反映しているものと考えられる� �

3.半導体層の保護層
 電界効果型トランジスタは、半導体の保護� ��があることが好ましい。半導体の保護層が� ��いと、真空中や低圧下で半導体の表面層の� ��素が脱離し、オフ電流が高くなったり、閾� ��電圧が負になるおそれがある。また、大気� ��でも湿度等周囲の影響を受け、閾値電圧等� ��トランジスタ特性のばらつきが大きくなる� ��それがある。

 半導体の保護層を形成する材料は特に制限� ��ない。本発明の効果を失わない範囲で一般� ��用いられているものを任意に選択できる。� ��えば、SiO ₂ ,SiNx,Al ₂ O ₃ ,Ta ₂ O ₅ ,TiO ₂ ,MgO,ZrO ₂ ,CeO ₂ ,K ₂ O,Li ₂ O,Na ₂ O,Rb ₂ O,Sc ₂ O ₃ ,Y ₂ O ₃ ,Hf ₂ O ₃ ,CaHfO ₃ ,PbTi ₃ ,BaTa ₂ O ₆ ,SrTiO ₃ ,AlN等を用いることができる。これらのなか� �も、SiO ₂ ,SiNx,Al ₂ O ₃ ,Y ₂ O ₃ ,Hf ₂ O ₃ ,CaHfO ₃ を用いるのが好ましく、より好ましくはSiO ₂ ,SiNx,Y ₂ O ₃ ,Hf ₂ O ₃ ,CaHfO ₃ であり、特に好ましくはSiO ₂ ,Y ₂ O ₃ ,Hf ₂ O ₃ ,CaHfO ₃ 等の酸化物である。これらの酸化物の酸素数 は、必ずしも化学量論比と一致していなくと もよい(例えば、SiO ₂ でもSiOxでもよい)。また、SiNxは水素元素を含 んでいても良い。

 このような保護膜は、異なる2層以上の絶縁 膜を積層した構造でもよい。
また、保護層は、結晶質、多結晶質、非晶質 のいずれであってもよいが、工業的に製造し やすい多結晶質か、非晶質であるのが好まし い。しかし、保護層が非晶質であることが特 に好ましい。非晶質膜でないと界面の平滑性 が悪く移動度が低下したり、閾値電圧やS値� �大きくなりすぎるおそれがある。

 半導体層の保護層は、非晶質酸化物あるい� ��非晶質窒化物であることが好ましく、非晶� ��酸化物であることが特に好ましい。また、� ��護層が酸化物でないと半導体中の酸素が保� ��層側に移動し、オフ電流が高くなったり、� ��値電圧が負になりノーマリーオフを示すお� ��れがある。
 また、半導体層の保護層は、ポリ(4-ビニル� ��ェノール)(PVP)、パリレン等の有機絶縁膜を� ��いてもよい。さらに、半導体層の保護層は� ��機絶縁膜及び有機絶縁膜の2層以上積層構造 を有してもよい。

4.ゲート絶縁膜
 ゲート絶縁膜を形成する材料にも特に制限� ��ない。本実施形態の発明の効果を失わない� ��囲で一般に用いられているものを任意に選� ��できる。例えば、SiO ₂ ,SiNx,Al ₂ O ₃ ,Ta ₂ O ₅ ,TiO ₂ ,MgO,ZrO ₂ ,CeO ₂ ,K ₂ O,Li ₂ O,Na ₂ O,Rb ₂ O,Sc ₂ O ₃ ,Y ₂ O ₃ ,Hf ₂ O ₃ ,CaHfO ₃ ,PbTi ₃ ,BaTa ₂ O ₆ ,SrTiO ₃ ,AlN等を用いることができる。これらのなか� �も、SiO ₂ ,SiNx,Al ₂ O ₃ ,Y ₂ O ₃ ,Hf ₂ O ₃ ,CaHfO ₃ を用いるのが好ましく、より好ましくはSiO ₂ ,SiNx,Y ₂ O ₃ ,Hf ₂ O ₃ ,CaHfO ₃ である。これらの酸化物の酸素数は、必ずし も化学量論比と一致していなくともよい(例� �ば、SiO ₂ でもSiOxでもよい)。また、SiNxは水素元素を含 んでいても良い。

 このようなゲート絶縁膜は、異なる2層以上 の絶縁膜を積層した構造でもよい。また、ゲ ート絶縁膜は、結晶質、多結晶質、非晶質の いずれであってもよいが、工業的に製造しや すい多結晶質か、非晶質であるのが好ましい 。
 また、ゲート絶縁膜は、ポリ(4-ビニルフェ� ��ール)(PVP)、パリレン等の有機絶縁膜を用い� ��もよい。さらに、ゲート絶縁膜は無機絶縁� ��及び有機絶縁膜の2層以上積層構造を有して もよい。

5.電極
 ゲート電極、ソ-ス電極及びドレイン電極の 各電極を形成する材料に特に制限はなく、本 発明の効果を失わない範囲で一般に用いられ ているものを任意に選択することができる。
 例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、インジ� �ム亜鉛酸化物、ZnO、SnO ₂ 等の透明電極や、Al,Ag,Cr,Ni,Mo,Au,Ti,Ta、Cu等の� �属電極、又はこれらを含む合金の金属電極� �用いることができる。また、それらを2層以� ��積層して接触抵抗を低減したり、界面強度� ��向上させることが好ましい。また、ソ-ス電 極、ドレイン電極の接触抵抗を低減させるた め半導体の電極との界面をプラズマ処理、オ ゾン処理等で抵抗を調整してもよい。

 続いて、本発明の電界効果型トランジスタ� ��製造方法について説明する。
 本発明の製造方法では、上述した本発明の� ��ーゲットを用い、DCあるいはACスパッタリン グにより半導体層を成膜する工程と、半導体 層を形成した後に70~350℃で熱処理する工程を 含むことを特徴とする。
 尚、上述した電界効果型トランジスタの各� ��成部材(層)は、本技術分野で公知の手法で� �成できる。
 具体的に、成膜方法としては、スプレー法� ��ディップ法、CVD法等の化学的成膜方法、又� ��スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーテ� ��ング法、パルスレーザーディポジション法� ��の物理的成膜方法を用いることができる。� ��ャリア密度が制御し易い、及び膜質向上が� ��易であることから、好ましくは物理的成膜� ��法を用い、より好ましくは生産性が高いこ� ��からスパッタ法を用いる。

 スパッタリングでは、複合酸化物の焼結タ� ��ゲットを用いる方法、複数の焼結ターゲッ� ��を用いコスパッタを用いる方法、合金ター� ��ットを用い反応性スパッタを用いる方法等� ��利用できる。但し、複数の焼結ターゲット� ��用いコスパッタを用いる方法や、合金ター� ��ットを用い反応性スパッタを用いる方法で� ��、均一性や再現性が悪くなる場合や、非局� ��準位のエネルギー幅(E ₀ )が大きくなる場合があり、移動度が低下し� �り、閾値電圧が大きくなる等、トランジス� �特性が低下するおそれがある。好ましくは� �複合酸化物の焼結ターゲットを用いる。
 形成した膜を各種エッチング法によりパタ� ��ニングできる。

 本発明では半導体層を、本発明のターゲ� ��トを用い、DC又はACスパッタリングにより成 膜する。DC又はACスパッタリングを用いるこ� �により、RFスパッタリングの場合と比べて、 成膜時のダメージを低減できる。このため、 電界効果型トランジスタにおいて、閾値電圧 シフトの低減、移動度の向上、閾値電圧の減 少、S値の減少等の効果が期待できる。

 また、本発明では半導体層と半導体の保護� ��を形成した後に、70~350℃で熱処理する。70� �より低いと得られるトランジスタの熱安定� �や耐熱性が低下したり、移動度が低くなっ� �り、S値が大きくなったり、閾値電圧が高く� ��るおそれがある。一方、350℃より高いと耐� ��性のない基板が使用できないおそれや、熱� ��理用の設備費用がかかるおそれや、保護層� ��絶縁膜又は半導体層の界面が劣化するおそ� ��や、水分圧を下げて成膜した際に結晶化し� ��非晶質膜が得られないおそれがある。
 熱処理温度は80~260℃が好ましく、90~180℃が� ��り好ましく、100~150℃がさらに好ましい。特 に、熱処理温度が180℃以下であれば、基板と してPEN等の耐熱性の低い樹脂基板を利用でき るため好ましい。

 熱処理時間は、通常1秒~24時間が好ましい が、処理温度により調整することが好ましい 。例えば、70~180℃では、10分から24時間がよ� �好ましく、20分から6時間がさらに好ましく� �30分~3時間が特に好ましい。180~260℃では、6� �から4時間がより好ましく、15分から2時間が� ��らに好ましい。260~300℃では、30秒から4時間 がより好ましく、1分から2時間が特に好まし� ��。300~350℃では、1秒から1時間がより好まし� ��、2秒から30分が特に好ましい。

 熱処理は、不活性ガス中で酸素分圧が10 ^-3 Pa以下の環境下で行うか、あるいは半導体層� ��保護層で覆った後に行うことが好ましい。� ��記条件下だと再現性が向上する。
 不活性ガスとしては、N ₂ 、He、Ne、Ar、Kr、Xeが好ましい。

 本発明の電界効果トランジスタでは、移動� ��は1cm ² /Vs以上が好ましく、3cm ² /Vs以上がより好ましく、8cm ² /Vs以上が特に好ましい。1cm ² /Vsより小さいとスイッチング速度が遅くなり 大画面高精細のディスプレイに用いることが できないおそれがある。
 オンオフ比は、10 ⁶ 以上が好ましく、10 ⁷ 以上がより好ましく、10 ⁸ 以上が特に好ましい。

 オフ電流は、2pA以下が好ましく、1pA以下が� ��り好ましく、0.5pA以下がさらに好ましく、0. 2pA以下が特に好ましい。オフ電流が2pAより大 きいとディスプレイのTFTとして用いた場合に コントラストが悪くなったり、画面の均一性 が悪くなるおそれがある。
 ゲートリーク電流は1pA以下が好ましい。1pA� ��り大きいとディスプレイのTFTとして用いた� ��合にコントラストが悪くなるおそれがある� ��

 閾値電圧は、通常0~10Vであるが、0~4Vが好� ��しく、0~3Vがより好ましく、0~2Vが特に好ま� �い。0Vより小さいとノーマリーオンとなり、 オフ時に電圧をかける必要になり消費電力が 大きくなるおそれがある。10Vより大きいと駆 動電圧が大きくなり消費電力が大きくなった り、高い移動度が必要となるおそれがある。

 また、S値は0.8V/dec以下が好ましく、0.3V/de c以下がより好ましく、0.25V/dec以下がさらに� �ましく、0.2V/dec以下が特に好ましい。0.8V/dec� ��り大きいと駆動電圧が大きくなり消費電力� ��大きくなるおそれがある。特に、有機ELデ� �スプレイで用いる場合は、直流駆動のためS� ��を0.3V/dec以下にすると消費電力を大幅に低� �できるため好ましい。

 尚、S値(Swing Factor)とは、オフ状態からゲー ト電圧を増加させた際に、オフ状態からオン 状態にかけてドレイン電流が急峻に立ち上が るが、この急峻さを示す値である。下記式で 定義されるように、ドレイン電流が1桁(10倍)� ��昇するときのゲート電圧の増分をS値とする 。
  S値=dVg/dlog(Ids)
 S値が小さいほど急峻な立ち上がりとなる(� �薄膜トランジスタ技術のすべて」、鵜飼育� �著、2007年刊、工業調査会)。
 S値が大きいと、オンからオフに切り替える 際に高いゲート電圧をかける必要があり、消 費電力が大きくなるおそれがある。

 また、10μAの直流電圧50℃で100時間加えた 前後の閾値電圧のシフト量は、1.0V以下が好� �しく、0.5V以下がより好ましい。1Vより大き� �と有機ELディスプレイのトランジスタとして 利用した場合、画質が変化してしまうおそれ がある。

 また、伝達曲線でゲート電圧を昇降させ� ��場合のヒステリシスが小さい方が好ましい� ��

 また、チャンネル幅Wとチャンネル長Lの� �W/L(図2参照。)は、通常0.1~100、好ましくは0.5~ 20、特に好ましくは1~8である。W/Lが100を越え� ��と漏れ電流が増えたり、on-off比が低下した� ��するおそれがある。0.1より小さいと電界効� ��移動度が低下したり、ピンチオフが不明瞭� ��なったりするおそれがある。

 また、チャンネル長Lは通常0.1~1000μm、好� ��しくは1~100μm、さらに好ましくは2~10μmであ� ��。0.1μm以下は工業的に製造が難しくまた漏� ��電流が大きくなるおそれがある、1000μm以上 では素子が大きくなりすぎて好ましくない。

 本発明の電界効果型トランジスタは、半� ��体層を遮光する構造を持つことが好ましい� ��半導体層を遮光する構造(例えば、遮光層)� �持っていないと、光が半導体層に入射した� �合にキャリア電子が励起されオフ電流が高� �なるおそれがある。遮光層は、300~800nmに吸� �を持つ薄膜が好ましい。遮光層は半導体層� �上部、下部どちらかでも構わないが、上部� �び下部の両方にあることが好ましい。また� �遮光層はゲート絶縁膜やブラックマトリッ� �ス等と兼用されていても構わない。遮光層� �片側だけにある場合、遮光層が無い側から� �が半導体層に照射しないよう構造上工夫す� �必要がある。

 尚、本発明の電界効果型トランジスタでは� ��半導体層とソース電極あるいはドレイン電� ��との間にコンタクト層を設けることが好ま� ��い。コンタクト層の形成材料は、上述した� ��導体層と同様な組成の複合酸化物が使用で� ��る。即ち、コンタクト層はInやZn等、半導体 層に含まれる元素を主成分とする酸化物であ ることが好ましい。これらの元素を含まない と、コンタクト層と半導体層の間で元素の移 動が発生し、ストレス試験等を行った際に閾 値電圧のシフトが大きくなるおそれがある。
 コンタクト層の作製方法に特に制約はない� ��、成膜条件を変えて半導体層と同じ組成比� ��コンタクト層を成膜したり、半導体層と組� ��比の異なる層を成膜したり、半導体の電極� ��のコンタクト部分をプラズマ処理やオゾン� ��理により抵抗を高めることで構成したり、� ��導体層を成膜する際に酸素分圧等の成膜条� ��により抵抗を高くなる層を構成してもよい� ��

 また、本発明の電界効果型トランジスタ� ��は、半導体層とゲート絶縁膜との間、及び/ 又は半導体層と保護層との間に、半導体層よ りも抵抗の高い酸化物抵抗層を有することが 好ましい。酸化物抵抗層が無いとオフ電流が 発生したり、閾値電圧が負となりノーマリー オンとなるおそれがある。また、保護膜成膜 やエッチング等の後処理工程時に半導体層が 変質し特性が劣化するおそれがある。

 酸化物抵抗層としては、以下のものが例示� ��きる。
・半導体膜の成膜時よりも高い酸素分圧で成 膜した半導体層と同一組成の非晶質酸化物膜
・半導体層と同一組成であるが組成比を変え た非晶質酸化物膜
・In及びZnを含み半導体層と異なる元素Xを含� ��非晶質酸化物膜
・酸化インジウムを主成分とする多結晶酸化 物膜
・酸化インジウムを主成分とし、Zn、Cu、Co、 Ni、Mn、Mgなどの正二価元素を1種以上ドープ� �た多結晶酸化物膜
・半導体層に含まれる組成にさらにCu、Co、Ni 、Mn、Fe、Mg、Ca、Sr、Ba、Ag、Auから選ばれる1� ��以上の元素を加えた非晶質酸化物膜

 半導体層と同一組成であるが組成比を変� ��た非晶質酸化物膜や、In及びZnを含み半導体 層と異なる元素Xを含む非晶質酸化物膜の場� �は、In組成比が半導体層よりも少ないことが 好ましい。また、元素Xの組成比が半導体層� �りも多いことが好ましい。

 酸化物抵抗層は、In及びZnの各元素を含む酸 化物であることが好ましい。これらを含まな いと、酸化物抵抗層と半導体層の間で元素の 移動が発生し、ストレス試験等を行った際に 閾値電圧のシフトが大きくなるおそれがある 。
 半導体層に含まれる組成に、さらにCu、Co、 Ni、Mn、Fe、Mg、Ca、Sr、Ba、Ag、Auから選ばれる 1種以上の元素を加えた非晶質酸化物膜の場� �は、In組成比が半導体層よりも少ないことが 好ましい。また、Ga組成比が半導体層よりも� ��いことが好ましい。
[実施例]

[第一の態様]
実施例1
(1)スパッタリングターゲットの製造
 原料として、酸化インジウム、酸化亜鉛及� ��酸化ジルコニウムの粉末を、原子比〔In/(In+ Zn+Zr)〕が0.48、原子比〔Zn/(In+Zn+Zr)〕が0.50、原 子比〔Zr/(In+Zn+Zr)〕が0.02となるように混合し� ��。これを湿式ボールミルに供給し、72時間� �合粉砕して原料微粉末を得た。
 得られた原料微粉末を造粒した後、直径10cm 、厚さ5mmの寸法にプレス成形し、これを焼成 炉に入れ、1500℃で12時間焼成して、焼結体(� �ーゲット)を得た。
 ターゲットのバルク抵抗は3mω、理論相対密 度は0.99であった。また、色むらが無く外観� �均一性の高いターゲットが得られた。
 尚、理論相対密度は各酸化物の比重とその� ��比から計算した密度を、アルキメデス法で� ��定した密度との比率を計算して求めた。

(2)トランジスタの作製
 基板にガラス基板を使用した他は、図1に示 す電界効果型トランジスタと同様のトランジ スタを作製した。
 ガラス基板上に、室温のRFスパッタリング� �モリブデン金属を200nm積層した後、ウェット エッチングでパターニングし、ゲート電極を 作製した。
 次に、ゲート電極を作製した基板にプラズ� ��化学気相成長装置(PECVD)にて、SiNxを300℃で� �膜(厚さ200nm)し、ゲート絶縁膜とした。
 次に、(1)で製造したターゲットを、DCスパ� �タ法の一つであるDCマグネトロンスパッタリ ング法の成膜装置に装着し、ゲート絶縁膜上 に成膜し、その後パターニングして半導体層 (膜厚50nm)を形成した。
 スパッタ条件は、基板温度;25℃、到達圧力; 1×10 ^-6 Pa、雰囲気ガス;Ar99.5%及び酸素0.5%、スパッタ� ��力(全圧);2×10 ^-1 Pa、投入電力100W、成膜時間6分間、S-T距離110mm とした。
 次に、リフトオフプロセス及びRFマグネト� �ンスパッタリング(室温、Ar100%)を用い、In ₂ O ₃ -ZnOからなるソース/ドレイン電極を形成した� ��
 その後、窒素環境下、170℃で2時間熱処理し て電界効果型トランジスタを製造した(図2のW が40μm、Lが4μmのボトムゲート型の電界効果� �トランジスタ)。

[半導体層の評価]
 ガラス基板(コーニング1737)上に、上記実施� ��(1)で製造したターゲットを使用して半導体� ��を形成し評価した。
 半導体層の形成は、DCマグネトロンスパッ� �リング法の成膜装置にて、実施例(2)と同じ� �うにした。この結果、ガラス基板上に、膜� �が50nmの酸化物薄膜が形成された。

 得られた半導体膜をICP(Inductively Coupled Pl asma)法で分析したところ、原子比〔In/(In+Zn+Zr) 〕が0.49、原子比〔Zn/(In+Zn+Zr)〕が0.49、原子比 〔Ga/(In+Zn+Zr)〕が0.02であった。

 上記半導体膜を窒素環境下で、170℃で2時間 の熱処理を行った。
 熱処理後の半導体膜のキャリア濃度及びホ� ��ル移動度を、ホール測定装置により測定し� ��。結果はn型を示し、キャリア濃度は4×10 ¹⁷ cm ^-3 、ホール移動度は2cm ² /Vsであった。
 尚、ホール測定装置、及びその測定条件は� ��記のとおりであった、
・ホール測定装置
 東陽テクニカ製:Resi Test8310
・測定条件
 測定温度:室温(25℃)
 測定磁場:0.5T
 測定電流:10 ^-12 ~10 ^-4 A
 測定モード:AC磁場ホール測定

 また、X線結晶構造解析により非晶質である ことが確認された。AMFにより測定した表面粗 さはRMS0.2nmであった。また光学的に求めたバ� ��ドギャップは3.8eVであった。
 さらに、77~300Kの範囲で測定温度を変化させ ホール効果を測定すると熱活性型を示し、半 導体膜は非縮退半導体であることが確認でき た。
 また、温度を変化させホール効果を用い測� ��したキャリア濃度と活性化エネルギーの関� ��から非局在準位のエネルギー幅(E ₀ )は6meV以下であった。
 さらに、X線散乱測定によって求めた動径分 布関数(RDF)により、In-Inを表すピークが0.35nm� �近に観測され、酸化インジウムのビックス� �イト構造の稜共有構造が残っていることが� �認できた。原子間距離が0.30から0.36nmの間のR DFの最大値をA、原子間距離が0.36から0.42の間� ��RDFの最大値をBとした場合のA/Bは、1.3であっ た。X線吸収分光法によって求めたIn-Inの平均 結合距離が0.318nmであった。

[トランジスタの評価]
 電界効果型トランジスタについて、下記の� ��価を行った。
(1)電界効果移動度(μ)、オンオフ比、オフ電� �、ゲートリーク電流、S値、閾値電圧(Vth)
 半導体パラメーターアナライザー(ケースレ ー4200)を用い、室温、大気中、かつ遮光環境� ��で測定した。
(2)ヒステリシス
 半導体パラメーターアナライザーを用い、� ��電圧時の伝達曲線(I-V特性)と降電圧時の伝� �曲線(I-V特性)を測定し、昇降時の電圧の差を δVgとする。δVgの最大値が0.5V以下であるもの を「少ない」、0.5~3Vであるものを「ある」、 3V以上であるものを「大きい」とした。
(3)ストレス試験
 ストレス条件は、ゲート電圧15Vで10μAの直� �電圧を50℃で100時間加えることとした。スト レスをかける前後のVthを比較し、閾値電圧の シフト量(δVth)を測定した。

 また、耐酸性及び耐湿性を以下のようにし� ��評価した。
(1)耐酸性
 実施例1(2)と同じ条件で、ガラス基板上に200 nm厚の半導体膜を形成し、熱処理した。これ� ��蓚酸系エッチング液(関東化学製、ITO-06)に� �エッチングし、25℃でのエッチング速度を測 定した。評価は下記のようにした。
 ◎:200nm/分未満
 ○:200~500nm/分
 △:500~1000nm/分
 ×:1000nm/分以上
(2)耐湿性
 作製したトランジスタを、85℃、85%RHにて、 2000時間耐湿試験を実施した。試験前後の抵� �を測定し、下記のように分類した。試験前� �抵抗値í試験後の抵抗値、試験後の抵抗値í� ��験前の抵抗値の大きい方を変化率とした。
 ◎:変化率2倍未満
 ○:変化率2~5倍変化
 △:変化率5~100倍変化
 ×:変化率100倍以上変化
 測定結果を表1に示す。

実施例2~29、比較例1~7
 原料である酸化インジウム、酸化亜鉛及びX 元素の酸化物の混合比を、表1-4に示す組成と なるように調製した他は、実施例1(1)と同様� �してスパッタリングターゲットを製造した� �
 上記のスパッタリングターゲットを使用し� ��成膜条件を表1-4に示すように変更した他は� ��実施例1(2)と同様にして電界効果型トランジ スタを作製し、評価した。
 尚、スパッタリングターゲットの製造時に� ��酸化ジルコニウムに代えて使用した原料は� ��下のとおりである。
 実施例12:HfO ₂ 、株式会社高純度化学研究所社製、HFO01PB
 実施例13:GeO ₂ 、株式会社高純度化学研究所社製、GEO06PB
 実施例14:SiO ₂ 、株式会社高純度化学研究所社製、SIO12PB
 実施例15:TiO ₂ 、株式会社高純度化学研究所社製、TIO14PB
 実施例16:MnO ₂ 、株式会社高純度化学研究所社製、MNO03PB
 実施例17:WO ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、WWO04PB
 実施例18:MoO ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、MOO03PB
 実施例19:V ₂ O ₅ 、株式会社高純度化学研究所社製、VVO09PB
 実施例20:Nb ₂ O ₅ 、株式会社高純度化学研究所社製、NBO08PB
 実施例25:CuO、株式会社高純度化学研究所社� ��、CUO08PB
 実施例26:NiO、株式会社高純度化学研究所社� ��、NIO11PB
 実施例27:CoO、株式会社高純度化学研究所社� ��、COO03PB
 実施例28:FeO、株式会社高純度化学研究所社� ��、FEO01PB
 実施例29:Cr ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、CRO01GB

 実施例21では、ソース/ドレイン電極を形成� ��たあとに、RFマグネトロンスパッタリング� �SiO ₂ を300nm成膜して保護層を形成し、図4に示す電 解効果型トランジスタを作製した。

 実施例22、及び比較例1~7では、半導体層の� �成をRFスパッタリングで行った。具体的に、 ターゲットをRFマグネトロンスパッタリング� ��膜装置に装着し成膜した。
 ここでのスパッタ条件は、基板温度;25℃、� ��達圧力;1×10 ^-6 Pa、雰囲気ガス;Ar99.5%及び酸素0.5%、スパッタ� ��力(全圧);2×10 ^-1 Pa、投入電力100W、成膜時間8分間、S-T距離100mm とした。

 実施例23では、SiO ₂ 熱酸化膜付シリコン基板を使用した。SiO ₂ 熱酸化膜の厚みは100nmであった。このトラン� ��スタでは、ゲート絶縁膜がSiO ₂ 熱酸化膜であり、シリコン基板がゲート電極 と基板の役割を果たす。
 SiO ₂ 熱酸化膜付シリコン基板上に、半導体層、ソ ース電極及びドレイン電極を実施例1と同様� �して形成した。

[スパッタリングターゲットの例]
実施例30
 原料として、酸化インジウム、酸化亜鉛及� ��酸化ジルコニウムの粉末を、原子比〔In/(In+ Zn+Zr)〕が0.4、原子比〔Zn/(In+Zn+Zr)〕が0.4、原� �比〔Zr/(In+Zn+Zr)〕が0.2となるように混合した� ��これを湿式ボールミルに供給し、72時間混� �粉砕して原料微粉末を得た。
 得られた原料微粉末を造粒した後、直径20cm 、厚さ5mmの寸法にプレス成形した後、これを 焼成炉に入れ、1400℃で12時間焼成して、焼結 体(ターゲット)を得た。
 ターゲットのバルク抵抗は5mω、理論相対密 度は0.98であった。ターゲットの抗折力は、12 kg/mm ² であった。また、色むらが無く外観の均一性 の高いターゲットが得られた。

比較例8
 原料として、酸化インジウム、酸化亜鉛及� ��酸化ガリウムの粉末を、原子比〔In/(In+Zn+Ga) 〕が0.4、原子比〔Zn/(In+Zn+Ga)〕が0.4、原子比� �Ga/(In+Zn+Ga)〕が0.2となるように混合した。こ� ��を湿式ボールミルに供給し、72時間混合粉� �して原料微粉末を得た。
 得られた原料微粉末を造粒した後、直径20cm 、厚さ5mmの寸法にプレス成形した後、これを 焼成炉に入れ、1400℃で12時間焼成して、焼結 体(ターゲット)を得た。
 ターゲットのバルク抵抗は70mω、理論相対� �度は0.82であった。ターゲットの抗折力は、7 kg/mm ² であった。また、ターゲットには若干色むら が確認された。

 図6に、実施例1及び5と同じ組成の半導体層� ��ついて、熱処理温度と移動度との関係を示� ��た。尚、処理時間は2時間である。
 実施例1の組成では150℃の処理で移動度が安 定するのに対して、実施例5の組成では移動� �を安定させるのに300℃以上の処理温度が必� �であった。

[第二の態様]
[スパッタリングターゲットの作製]
実施例31(ターゲットI)
 原料として、5N(純度99.999%)の酸化インジウ� �(株式会社高純度化学研究所社製INO04PB)、5Nの 酸化亜鉛(株式会社高純度化学研究所社製ZNO04 PB)及び5Nの酸化アルミニウム(株式会社高純度 化学研究所社製)の粉末を、原子比〔In/(In+Zn+A l)〕が0.48、原子比〔Zn/(In+Zn+Al)〕が0.50、原子� ��〔Al/(In+Zn+Al)〕が0.02となるように混合した� �これを湿式ボールミルに供給し、72時間混合 粉砕して原料微粉末を得た。
 得られた原料微粉末を造粒した後、直径10cm 、厚さ5mmの寸法にプレス成形して、これを焼 成炉に入れ、1500℃で12時間焼成して、焼結体 (ターゲット)を得た。
 ターゲットを粉砕しICPで分析したところ、S n(錫)、Ge(ゲルマニウム)、Si(シリコン)、Ti(チ� ��ン)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)等の� ��純物は含まれていなかった。また、ターゲ� ��トのバルク抵抗は20mω、理論相対密度は0.95� ��あった。

実施例32(ターゲットII)
 原料として、使用済みのITOターゲット等か� ��回収した酸化インジウム、5Nの酸化亜鉛(株� ��会社高純度化学研究所社製ZNO04PB)及び4Nの酸 化アルミニウム(株式会社高純度化学研究所� �製ALO12PB)の粉末を、原子比〔In/(In+Zn+Al)〕が0. 48、原子比〔Zn/(In+Zn+Al)〕が0.50、原子比〔Al/(I n+Zn+Al)〕が0.02となるように混合した。これを 湿式ボールミルに供給し、72時間混合粉砕し� ��原料微粉末を得た。
 得られた原料微粉末を造粒した後、直径10cm 、厚さ5mmの寸法にプレス成形して、これを焼 成炉に入れ、1500℃で12時間焼成して、焼結体 (ターゲット)を得た。
 ターゲットを粉砕しICPで分析したところ、� ��純物としてSn(錫)500ppmが含まれていた。また 、ターゲットのバルク抵抗は3mω、理論相対� �度は0.99であった。また、色むらが無く外観� ��均一性の高いターゲットが得られた。

実施例33-37(ターゲットIII-VII)
 Ge,Si,Ti,Zr又はHf元素を、原料中の金属元素全 体に対して500原子ppmとなるように酸化物とし て添加した他はターゲットIと同じ工程で作� �した。ターゲットはターゲットIIとほぼ同じ 品質のものが得られたが、外観はさらに均質 で綺麗なものが得られた。

[スパッタリングターゲットの評価]
・ターゲットI
 上記実施例31で作製したターゲットIを、RF� �パッタ法の一つであるRFマグネトロンスパッ タリング法の成膜装置に装着し、ガラス基板 (コーニング1737)上に半導体膜を成膜した。
 ここでのスパッタ条件としては、基板温度; 25℃、到達圧力;1×10 ^-6 Pa、雰囲気ガス;Ar99.5%及び酸素0.5%、スパッタ� ��力(全圧);2×10 ^-1 Pa、投入電力100W、成膜時間8分間、S-T距離100mm とした。

 この結果、ガラス基板上に、膜厚が70nmの半 導体膜が形成された。
 尚、得られた膜組成をICP法で分析したとこ� ��、原子比〔In/(In+Zn+Al)〕が0.49、原子比〔Zn/(I n+Zn+Al)〕が0.49、原子比〔Al/(In+Zn+Al)〕が0.02で� ��った。

 このように、ターゲットIでは半導体膜を 形成することができた。

・ターゲットII~VII
 上記のターゲットIと同様にして半導体膜を 成膜した。その結果、ターゲットII~VIIを用い た場合も、ターゲットIの結果とほぼ同じよ� �に、半導体膜を形成することができた。
 但し、長期間連続放電した際、ターゲットI を使用した場合に比べ、スパッタリング時の 異常放電の頻度やイエローフレークの量の減 少が確認できた。

[半導体膜の評価]
 ターゲットIを使用して形成した上記の半導 体膜を、窒素環境下、150℃で2時間の熱処理� �行った。
 熱処理後の半導体膜について、ホール測定� ��置にてキャリア濃度及びホール移動度を測� ��した。その結果、半導体膜はn型を示し、キ ャリア濃度は4×10 ¹⁷ cm ^-3 、ホール移動度は3cm ² /Vsであった。

 また、X線結晶構造解析により非晶質であ ることが確認された。原子間力顕微鏡(AMF)に� ��り測定した表面粗さはRMS0.2nmであった。ま� �光学的に求めたバンドギャップは3.9eVであっ た。

 また、77~300Kの範囲で測定温度を変化させホ ール効果を測定すると熱活性型を示し、半導 体膜は非縮退半導体であることが確認できた 。
 また、温度を変化させホール効果を用い測� ��したキャリア濃度と活性化エネルギーの関� ��から非局在準位のエネルギー幅(E ₀ )は6meV以下であった。
さらに、X線散乱測定によって求めた動径分� �関数(RDF)により、In-Inを表すピークが0.35nm付� ��に観測され、酸化インジウムのビックスバ� ��ト構造の稜共有構造が残っていることが確� ��できた。原子間距離が0.30から0.36nmの間のRDF の最大値をA、原子間距離が0.36から0.42の間の RDFの最大値をBとした場合のA/Bは、1.5であっ� �。X線吸収分光法によって求めたIn-Inの平均� �合距離が0.317nmであった。

[電解効果型トランジスタの作製]
実施例38
 基板にガラス基板を使用した他は、図1に示 す電界効果型トランジスタと同様のトランジ スタを作製した。
 ガラス基板上に、室温のRFスパッタリング� �モリブデン金属を200nm積層した後、ウェット エッチングでパターニングし、ゲート電極を 作製した。
 次に、ゲート電極を作製した基板にプラズ� ��化学気相成長装置(PECVD)にて、SiNxを300℃で� �膜(厚さ200nm)し、ゲート絶縁膜とした。
 次に、実施例31で製造したターゲットIを用� ��、上記ターゲットIの評価時に作製した半導 体膜と同じ条件で成膜し、その後パターニン グして半導体層を形成した。
 次に、リフトオフプロセス及びRFマグネト� �ンスパッタリング(室温、Ar100%)を用い、In ₂ O ₃ -ZnOからなるソース/ドレイン電極を形成した� ��
 その後、窒素環境下、150℃で2時間熱処理し て、電界効果型トランジスタを製造した(図2� ��Wが50μm、Lが4μmのボトムゲート型の電界効� �型トランジスタ)。

 この電界効果型トランジスタについて、� ��施例1と同様に評価した。測定結果を表6に� �す。

実施例39~61、比較例11~18
 原料である酸化インジウム、酸化亜鉛及びX 元素の酸化物の混合比を、表6-9に示す組成と なるように調製した他は、実施例31と同様に� ��てスパッタリングターゲットを製造した。
 上記のスパッタリングターゲットを使用し� ��成膜条件を表6-9に示すように変更した他は� ��実施例38と同様にして電界効果型トランジ� �タを作製し、評価した。
 尚、スパッタリングターゲットの製造時に� ��酸化アルミニウムに代えて使用した原料は� ��下のとおりである。
 実施例49:B ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、BBO06PB
 実施例50:Y ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、YYO03PB
 実施例51:Sc ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、SCO01PB
 実施例52:CeO ₂ 、株式会社高純度化学研究所社製、CEO05PB
 実施例53:Nd ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、NDO01PB
 実施例54:Sm ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、SMO01PB
 実施例55:Gd ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、GDO01PB
 実施例56:Tb ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、TBO02PB
 実施例57:Yb ₂ O ₃ 、株式会社高純度化学研究所社製、YBO02PB

 実施例58では、ソース/ドレイン電極を形成� ��たあとに、RFマグネトロンスパッタリング� �SiO ₂ を300nm成膜して保護層を形成し、図4に示す電 解効果型トランジスタを作製した。

 実施例59では、半導体層の形成をDCスパッタ リングで行った。ターゲットをDCマグネトロ� ��スパッタリング成膜装置(神港精機(株)製)に 装着し、ガラス基板(コーニング1737)上に半導 体層を成膜した。
 ここでのスパッタ条件としては、基板温度; 25℃、到達圧力;1×10 ^-6 Pa、雰囲気ガス;Ar99%及び酸素1.0%、スパッタ圧 力(全圧);2×10 ^-1 Pa、投入電力100W、成膜時間8分間、S-T距離100mm とした。
 成膜前に、チャンバーを十分にベーキング� ��、到達圧力を十分に下げ、ロードロックを� ��い基板を投入することで、成膜時の水分圧� ��低減した。四重極質量分析器(Q-mass)でスパ� �タチャンバー中のH ₂ O(水)を分析し、成膜時の水分圧を測定したと ころ1×10 ^-6 Pa以下であった。

 実施例60では、SiO ₂ 熱酸化膜付シリコン基板を使用した。SiO ₂ 熱酸化膜の厚みは100nmであった。このトラン� ��スタでは、ゲート絶縁膜がSiO ₂ 熱酸化膜であり、シリコン基板がゲート電極 と基板の役割を果たす。
 SiO ₂ 熱酸化膜付シリコン基板上に、半導体層、ソ ース電極及びドレイン電極を実施例38と同様� ��して形成した。

 尚、比較例17の薄膜は、X線吸収分光法によ� ��て求めたIn-Inの平均結合距離が0.325nmであっ� ��。さらに、ホール効果を用い測定したキャ� ��ア濃度と活性化エネルギーの関係から求め� ��非局在準位のエネルギー幅(E ₀ )は22meVであった。

[熱処理温度と効果]
 図7に、実施例41、61及び比較例14と同じ組成 の半導体層について、熱処理温度と移動度と の関係を示した。尚、処理時間は2時間であ� �。
 実施例41の組成では150℃の処理で移動度が� �定するのに対して、実施例61の組成では移動 度を安定させるのに300℃以上の処理温度が必 要であり、比較例14では400℃以上で熱処理し� ��も効果がないことが確認された。