特許 6036984 酸窒化物半導体薄膜

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6036984

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】酸窒化物半導体薄膜

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/786 20060101AFI20161121BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20161121BHJP

   C01G 15/00 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/78 618B

   H01L29/78 627F

   C01G15/00 B

   C01G15/00 Z

   H01L29/78 618Z

【請求項の数】10

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2015-504404(P2015-504404)

(86)(22)【出願日】2014年3月6日

(86)【国際出願番号】JP2014055875

(87)【国際公開番号】WO2014136916

(87)【国際公開日】20140912

【審査請求日】2015年7月3日

(31)【優先権主張番号】特願2013-47315(P2013-47315)

(32)【優先日】2013年3月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】特許業務法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西村 英一郎

(72)【発明者】

【氏名】中山 徳行

(72)【発明者】

【氏名】井藁 正史

【審査官】 岩本 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０５８０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７５２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１６８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０５８２４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１８１５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５８０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０６２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３５４３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２９／７８６

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｉｎ、ＯおよびＮを含有する結晶質の酸窒化物半導体からなり、
前記酸窒化物半導体の結晶構造が、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃によって構成され、かつ、Ｎ原子がＩｎ₂Ｏ₃相に固溶しており、および、
キャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下で、キャリア移動度が５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上である、酸窒化物半導体薄膜。

【請求項2】

Ｉｎ、Ｏ、Ｎおよび添加元素Ｍ（Ｍは、Ｚｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙおよび希土類元素から選ばれる１種以上の元素）を含有する結晶質の酸窒化物半導体からなり、
前記酸窒化物半導体の結晶構造が、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃によって構成され、かつ、Ｎ原子がＩｎ₂Ｏ₃相に固溶しており、および、
キャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下で、キャリア移動度が５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上である、酸窒化物半導体薄膜。

【請求項3】

前記酸窒化物半導体におけるＮの含有量は、３×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以上１×１０²²ａｔｏｍ／ｃｍ^-3未満である、請求項１または２に記載の酸窒化物半導体薄膜。

【請求項4】

前記添加元素Ｍの含有量が、Ｍ／（Ｉｎ＋Ｍ）原子数比で０を超えて０．２０以下である、請求項２または請求項２を引用する請求項３に記載の酸窒化物半導体薄膜。

【請求項5】

前記キャリア移動度が１５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の酸窒化物半導体薄膜。

【請求項6】

前記キャリア移動度が２５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の酸窒化物半導体薄膜。

【請求項7】

膜厚が１５ｎｍ〜２００ｎｍである、請求項１〜６のいずれかに記載の酸窒化物半導体薄膜。

【請求項8】

膜厚が４０ｎｍ〜１００ｎｍである、請求項１〜６のいずれかに記載の酸窒化物半導体薄膜。

【請求項9】

Ｉｎ、ＯおよびＮを含有する非晶質の酸窒化物半導体薄膜、または、Ｉｎ、Ｏ、Ｎおよび添加元素Ｍ（Ｍは、Ｚｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙおよび希土類元素から選ばれる１種以上の元素）を含有する非晶質の酸窒化物半導体薄膜を、加熱温度を２００℃以上、加熱時間を１分〜１２０分としてアニール処理することにより、結晶質の酸窒化物半導体薄膜を得る、請求項１〜８のいずれかに記載の酸窒化物半導体薄膜の製造方法。

【請求項10】

ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、チャネル層およびゲート絶縁膜を備える薄膜トランジスタであって、前記チャネル層が請求項１〜８のいずれかに記載の酸窒化物半導体薄膜により構成されている、薄膜トランジスタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄膜トランジスタ、特に、そのチャネル層材料である酸窒化物半導体薄膜およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

薄膜トランジスタ（ThinFilm Transistor：ＴＦＴ）は、電界効果トランジスタ（Field
EffectTransistor：ＦＥＴ）の１種である。ＴＦＴは、基本構成として、ゲート端子、ソース端子、およびドレイン端子を備えた３端子素子であり、基板上に成膜した半導体薄膜を、電子またはホールが移動するチャネル層として用い、ゲート端子に電圧を印加して、チャネル層に流れる電流を制御し、ソース端子とドレイン端子間の電流をスイッチングする機能を有するアクテイブ素子である。現在、ＴＦＴのチャネル層として、多結晶シリコン膜やアモルファスシリコン膜が広く使用されている。

【0003】

このうち、アモルファスシリコン膜は、大面積の第１０世代ガラス基板への均一成膜が可能であり、液晶パネル用ＴＦＴのチャネル層として広く利用されている。しかしながら、キャリアである電子の移動度（キャリア移動度）が１ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以下と低く、高精細パネル用ＴＦＴへの適用が困難になりつつある。すなわち、液晶の高精細化に伴い、ＴＦＴの高速駆動が要求されており、このようなＴＦＴの高速駆動を実現するためには、アモルファスシリコン膜のキャリア移動度である１ｃｍ²／Ｖｓｅｃよりも高いキャリア移動度を示す半導体薄膜をチャネル層に用いる必要がある。

【0004】

これに対して、多結晶シリコン膜は、１００ｃｍ²²／Ｖｓｅｃ程度の高いキャリア移動度を示すことから、高精細パネル用ＴＦＴ向けのチャネル層材料として十分な特性を有している。しかしながら、多結晶シリコン膜は、結晶粒界でキャリア移動度が低下するため、基板の面内均一性に乏しく、ＴＦＴの特性にばらつきが生じるという問題がある。また、多結晶シリコン膜の製造工程では、３００℃以下の比較的低温でアモルファスシリコン膜を形成した後、この膜をアニール処理工程によって結晶化させている。このアニール処理工程は、エキシマレーザアニールなどを適用する特殊なものであるため、高いランニングコストが必要とされる。加えて、対応できるガラス基板の大きさも第５世代程度に留まっていることから、コストの低減に限界があり、製品展開も限られたものとなっている。

【0005】

このように、ＴＦＴのチャネル層の材料として、現在、アモルファスシリコン膜と多結晶シリコン膜の優れた特性を兼ね備え、かつ、低コストで得られる材料が要求されている。たとえば、特開２０１０−２１９５３８号公報では、気相成膜法で成膜され、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）およびＯ（酸素）から構成され、不純物イオンを添加することなしに、キャリア移動度が１ｃｍ²／Ｖｓｅｃより高く、かつ、キャリア濃度が１０¹⁶／ｃｍ³以下である透明アモルファス酸化物薄膜（ａ−ＩＧＺＯ膜）が提案されている。

【0006】

しかしながら、特開２０１０−２１９５３８号公報で提案されている、スパッタリング法やパルスレーザ蒸着法といった気相成膜法で成膜されるａ−ＩＧＺＯ膜は、おおむね１ｃｍ²／Ｖｓｅｃ〜１０ｃｍ²／Ｖｓｅｃの範囲の比較的高いキャリア移動度を示すものの、アモルファス酸化物薄膜が本来的に酸素欠損を生成しやすいこと、および、熱など外的因子に対してキャリアである電子の振る舞いが必ずしも安定でないことに起因して、ＴＦＴなどのデバイスの動作がしばしば不安定になることが問題となっている。

【0007】

さらには、アモルファス膜に特有である、可視光照射下でＴＦＴ素子に負バイアスを連続的に印加すると、しきい電圧が負側にシフトする現象（光負バイアス劣化現象）の発生が、液晶などのディスプレイ用途では深刻な問題となることが指摘されている。

【0008】

一方、特開２００８−１９２７２１号公報では、高温のプロセスを要することなく高分子基材への素子作製が可能であり、低コストで高性能かつ高信頼性を達成することができる薄膜トランジスタを得ることを目的として、Ｓｎ（スズ）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）のいずれかをドープしたＩｎ₂Ｏ₃（酸化インジウム）膜や、ＷとＺｎおよび／またはＳｎとをドープしたＩｎ₂Ｏ₃膜が提案されている。特開２００８−１９２７２１号公報によれば、これらのアモルファスＩｎ₂Ｏ₃膜をチャネル層に適用することで、ＴＦＴ素子のキャリア移動度を５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上とすることが可能になるとされている。

【0009】

また、特開２０１０−２５１６０４号公報では、Ｓｎ、Ｔｉ、ＷおよびＺｎの１種または２種以上をドープしたＩｎ₂Ｏ₃の焼結体をターゲットとして、無加熱のスパッタリング法で成膜した後、１５０℃〜３００℃で、１０分〜１２０分の熱処理を行うことにより得られるアモルファスＩｎ₂Ｏ₃膜が提案されている。特開２０１０−２５１６０４号公報によれば、このような熱処理により、高いキャリア移動度とアモルファス性を兼備するという特徴を維持したまま、比較的容易な制御により、安定性に優れたＩｎ₂Ｏ₃膜を得ることができるとされている。

【0010】

同様に、特開２０１１−５８０１２号公報では、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、ＯおよびＮ（窒素）を含み、Ｎの濃度が１×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｃ以上１×１０²²ａｔｏｍ／ｃｃ以下に制御され、安定性に優れたアモルファスＩｎ₂Ｏ₃膜が提案されている。

【0011】

しかしながら、これらの文献に記載のＩｎ₂Ｏ₃膜は、いずれもアモルファス膜であるため、酸素欠損を生成しやすく、熱など外的因子に対して不安定であるという問題や、光負バイアス劣化現象が発生するという問題を、根本的に解決することはできない。また、高精細パネル用ＴＦＴ向けのチャネル層材料としての使用を考慮した場合、より高いキャリア移動度の達成が望まれている。

【0012】

これに対して、非特許文献１では、ＧａをドープしたＩｎ₂Ｏ₃の焼結体をターゲットとして、スパッタリング法でアモルファス膜を成膜した後、３００℃で、１時間の熱処理をし、結晶化させることによって得られる、ＧａをドープしたＩｎ₂Ｏ₃膜が提案されている。この膜は、高いキャリア移動度を有するものの、酸素欠損の制御が難しく、キャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3台と高くなってしまうことから、安定した特性を有するＴＦＴ素子を得ることは難しい。

【0013】

また、特開２００９−２７５２３６号公報では、Ｚｎと、ＩｎやＧａなどの添加元素を含み、Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）で表されるＮの原子組成比率が７原子％以上１００原子％未満である、酸窒化物半導体薄膜が提案されている。この酸窒化物半導体薄膜は、気相中にＮ（窒素）原子を含む原料ガスを導入またはラジカル源を用いてＮラジカルを照射した、スパッタリング法や蒸着法で成膜することによって、あるいは、成膜後に、任意的に１５０℃〜４５０℃の温度で熱処理することによって、形成することができる。特開２００９−２７５２３６号公報によれば、この酸窒化物半導体薄膜は、六方晶構造で、１０ｃｍ²／Ｖｓｅｃ〜３０ｃｍ²／Ｖｓｅｃという高いキャリア移動度と優れた安定性を有するとされている。ただし、キャリア濃度は、約１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度と高いものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２０１０−２１９５３８号公報

【特許文献2】特開２００８−１９２７２１号公報

【特許文献3】特開２０１０−２５１６０４号公報

【特許文献4】特開２０１１−５８０１２号公報

【特許文献5】特開２００９−２７５２３６号公報

【非特許文献】

【0015】

【非特許文献1】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ５（２０１２）０１１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

本発明は、シリコン半導体薄膜や酸化物半導体薄膜が有する問題を解消し、低いキャリア濃度および高いキャリア移動度を備え、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャネル層材料として好適な半導体薄膜を、酸窒化物結晶質薄膜により提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の酸窒化物半導体薄膜は、Ｉｎ、ＯおよびＮを含有する結晶質の酸窒化物半導体からなり、または、Ｉｎ、Ｏ、Ｎおよび添加元素Ｍ（Ｍは、Ｚｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙおよび希土類元素から選ばれる１種以上の元素）を含有する結晶質の酸窒化物半導体からなり、キャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下で、キャリア移動度が５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上であることを特徴とする。

【0018】

前記酸窒化物半導体におけるＮの含有量は、３×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以上１×１０²²ａｔｏｍ／ｃｍ^-3未満であることが好ましい。

【0019】

前記酸窒化物半導体の結晶構造は、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃によって構成されており、かつ、Ｎ原子がＩｎ₂Ｏ₃相に固溶していることが好ましい。

【0020】

前記添加元素Ｍの含有量が、Ｍ／（Ｉｎ＋Ｍ）原子数比で０を超えて０．２０以下であることが好ましい。

【0021】

前記キャリア移動度が１５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上であることが好ましく、２５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上であることがより好ましい。

【0022】

酸窒化物半導体の膜厚は、１５ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましく、４０ｎｍ〜１００ｎｍであることがより好ましい。

【0023】

このような結晶質の酸窒化物半導体薄膜は、Ｉｎ、ＯおよびＮを含有する非晶質の酸窒化物半導体薄膜、または、Ｉｎ、Ｏ、Ｎおよび添加元素Ｍ（Ｍは、Ｚｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙおよび希土類元素から選ばれる１種以上の元素）を含有する非晶質の酸窒化物半導体薄膜を、加熱温度を２００℃以上、加熱時間を１分〜１２０分としてアニール処理することにより得ることができる。

【0024】

また、本発明の薄膜トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、チャネル層およびゲート絶縁膜を備える薄膜トランジスタであって、チャンネル層が、本発明の酸窒化物半導体薄膜により構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明の酸窒化物半導体薄膜は、酸窒化物結晶質薄膜であり、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下という低いキャリ濃度と、５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上という高いキャリア移動を有する。加えて、本発明の酸窒化物半導体薄膜は、従来の酸化物半導体薄膜、特にアモルファス酸化物半導体薄膜で問題となっていた、酸素欠損の生成しやすい、熱などの外的因子に対して不安定である、あるいは、光負バイアス劣化現象が発生しやすいといった欠陥を有していない。

【0026】

また、本発明によれば、所定の組成の酸窒化物からなる非晶質の薄膜を、４００℃以下のアニール処理によって、高い結晶性を有する結晶質の酸窒化物薄膜に転換することが可能である。

【0027】

さらに、本発明の酸窒化物半導体薄膜をチャネル層材料として用いることにより、ＴＦＴの特性向上を低コストで実現することができる。このため、本発明は、工業的にきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明のＴＦＴ素子の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明者らは、酸化物半導体薄膜の代替材料について鋭意検討を行った。具体的には、スパッタリング法によって得られる、Ｉｎを主成分とする酸窒化物半導体薄膜に対して、アニール処理を施すことにより、結晶質の酸窒化物半導体薄膜を形成する実験を重ねた。その際、結晶質の酸窒化物半導体薄膜が、キャリア濃度を抑制しつつ、高いキャリア移動度を発現する条件について、詳細な検討を行った。この結果、本発明者らは、Ｉｎ、ＯおよびＮ、または、これらに所定の添加元素を加えた非晶質の酸窒化物半導体薄膜に対して、所定条件のアニール処理を行うことにより得られる結晶質の酸窒化物半導体薄膜が、５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上という高いキャリア濃度を有しながらも、１×１０¹⁷ｃｍ^-3という低いキャリア濃度を示し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャンネル材料として好適に用いることができるとの知見を得た。本発明は、この知見に基づき完成するに至ったものである。

【0030】

以下、本発明の酸窒化物半導体薄膜、および、この酸窒化物半導体薄膜をチャネル層材料として用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）について、詳細に説明する。

【0031】

１．酸窒化物半導体薄膜
（１）組成
本発明の酸窒化物半導体は、Ｉｎ、ＯおよびＮ、または、これらに加えて、所定の添加元素Ｍを含有する酸窒化物半導体からなる。

【0032】

一般的に、Ｉｎを主成分とする結晶質の酸化物半導体薄膜は、酸素欠損が生じやすく、この酸素欠損を主なキャリア源とするため、キャリア濃度が高くなる傾向にある。しかしながら、本発明では、Ｎを添加することにより酸窒化物半導体薄膜を形成しており、アクセプタとして振る舞うＮによって生成したホールが、酸素欠損により生じたキャリアとなる電子を中和するため、結果として、キャリア濃度を抑制することが可能となっている。

【0033】

酸窒化物半導体薄膜中におけるＮの含有量は、３×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以上１×１０²²ａｔｏｍ／ｃｍ^-3未満、好ましくは５×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以上８×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以下、より好ましくは８×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以上６×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以下とする。Ｎの含有量が３×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3未満では、上記効果を十分に得ることができない。一方、Ｎの含有量を１×１０²²ａｔｏｍ／ｃｍ^-3以上としても、それ以上の効果を期待できない。また、結晶化温度が高くなりすぎるため、４００℃以上の高温でアニール処理を行っても、結晶質の酸窒化物半導体薄膜を得ることが困難となる。

【0034】

本発明の酸窒化物半導体薄膜は、Ｉｎ、ＯおよびＮに加えて、添加元素Ｍとして、キャリア移動度の低下を抑えつつ、キャリア源としてキャリア濃度を必要以上に高めることなく、酸素欠損の発生を抑制する作用が支配的になる添加元素を含有することができる。具体的には、Ｚｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｙ（イットリウム）、並びに、Ｌａ（ランタン）やＳｃ（スカンジウム）に代表される希土類元素から選ばれる１種以上の元素を含有することができる。なお、希土類元素については、ＬａやＳｃなどに代表される３価の元素が、イオン化不純物散乱因子になりにくく、添加元素として好適に使用することができる。

【0035】

添加元素Ｍを含有する場合、その含有量は、Ｍ／（Ｉｎ＋Ｍ）原子数比で、好ましくは０を超えて０．２０以下、より好ましくは０．０５以上０．１５以下、さらに好ましくは０．０８以上０．１２以下とする。Ｍの含有量が、Ｍ／（Ｉｎ＋Ｍ）原子数比で、０．２０を超えると、酸窒化物半導体薄膜中のＩｎの比率が低下し、キャリア移動度を５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上とすることができない。ただし、添加元素ＭとしてＺｎを使用する場合は、結晶構造が六方晶構造になりやすいため、その含有量を、好ましくは０．１０以下、より好ましくは０．０５以下とする。

【0036】

（２）結晶構造
本発明の酸窒化物半導体薄膜では、結晶質である限り、結晶構造については特に制限されることはないが、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相によって構成されており、かつ、Ｎ原子が、Ｉｎ₂Ｏ₃相に固溶していることが好ましい。特に、Ｉｎ₂Ｏ₃相の酸素サイトに、Ｎ原子の全部もしくは一部が置換している、またはＩｎ₂Ｏ₃相の結晶格子間に、Ｎ原子の全部もしくは一部が侵入していることが好ましい。ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相では、ＩｎとＯからなるＩｎＯ₆八面体構造が形成されており、隣り合うＩｎＯ₆八面体構造が稜共有していることに起因して、Ｉｎ−Ｉｎ間の距離が短くなり、キャリアとなる電子の軌道の重なりが大きくなる。このため、酸窒化物半導体薄膜を、このような結晶構造を備えたものとすることで、キャリア移動度を向上させることができる。

【0037】

ここで、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相によって構成されているとは、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されている場合ばかりでなく、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のほかに、この結晶構造が崩れない範囲で異相が存在する場合も含まれる。なお、酸窒化物半導体薄膜の結晶構造は、Ｘ線回折測定によって特定することができる。

【0038】

（３）膜厚
本発明の酸窒化物半導体薄膜の膜厚は、好ましくは１５ｎｍ〜２００ｎｍ、より好ましくは３０ｎｍ〜１５０ｎｍ、さらに好ましくは４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に制御される。なお、膜厚は、表面形状測定装置により測定することができる。

【0039】

一般に、半導体薄膜は、ガラス基板上に形成されることが多い。すなわち、非晶質の基板上に、結晶質の酸窒化物半導体薄膜が形成されることになる。したがって、本発明の酸窒化物半導体薄膜において、膜厚が１５ｎｍ未満の場合には、基板の影響によって４００℃程度の高温でアニール処理を行っても、前駆体である酸窒化物アモルファス薄膜が結晶化しない場合がある。仮に、この酸窒化アモルファス薄膜を結晶化させることができても、その結晶性を十分なものとすることは困難である。基板が非晶質であることによる酸窒化物半導体の結晶性への影響は、膜厚を３０ｎｍ以上とすることで、より軽減することができるが、４０ｎｍ以上とすることで、安定的にその影響を排除すること可能となる。ただし、コスト面を考慮すると、膜厚の上限値は、２００ｎｍ以下とすることが好ましく、１５０ｎｍ以下とすることがより好ましく、１００ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。

【0040】

また、膜厚を１００ｎｍ近傍に制御することにより、酸窒化物半導体薄膜が、ガラス基板上に形成された場合、光学的な干渉によって、青色光の透過率の向上が期待できる。したがって、本発明の酸窒化物半導体薄膜を、透明ＴＦＴへ適用する場合には、膜厚を１００ｎｍ近傍に調整することが好ましい。

【0041】

（４）特性
本発明の酸窒化物半導体薄膜は、Ｉｎ、ＯおよびＮ、または、これらに所定の添加元素Ｍを加えた酸窒化物からなり、結晶質で構成されている。このため、本発明の酸窒化物半導体薄膜を適用したＴＦＴ素子は、熱などの外的因子に対して高い安定性を有しており、かつ、光負バイアス劣化現象が発生するという欠陥を有しない。

【0042】

本発明の酸窒化物半導体薄膜では、キャリア濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下、好ましくは８×１０¹⁶ｃｍ^-3以下、より好ましくは５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下に制御することが必要となる。キャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3を超えると、高いｏｎ／ｏｆｆ比を実現することが困難となるため、高速駆動が要求されるＴＦＴのチャンネル層の材料として適用することができない。ここで、ｏｎ／ｏｆｆ比とは通電状態と遮断状態における電流値の比を意味する。

【0043】

一方、キャリア移動度は５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上に制御することが必要となる。キャリア移動度が５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ未満では、ＴＦＴの高い画素制御性能を確保することが困難となる。特に、高精細液晶パネル用ＴＦＴへの適用を考慮すれば、キャリア移動度を、好ましくは１５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上、より好ましくは２５ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上に制御することが必要となる。

【0044】

なお、キャリア濃度およびキャリア移動度は、ホール効果測定装置により、酸窒化物半導体薄膜のホール効果を測定することにより求めることができる。

【0045】

このように本発明の酸窒化物半導体薄膜は、キャリア濃度およびキャリア移動度が、上記範囲となるように制御されているため、酸化物透明導電膜よりも２桁〜４桁も低いキャリア濃度が要求されるチャネル層の材料として好適に用いることができるばかりでなく、その高いキャリア移動度により、ＴＦＴの高い画素制御性能を確保することが可能となっている。

【0046】

また、本発明の酸窒化物半導体薄膜は、ウェットエッチングあるいはドライエッチングによって、ＴＦＴなどの用途で必要な微細加工を容易にすることができる。たとえば、最初に非晶質膜を形成し、その後、結晶化温度以上でアニール処理して酸窒化物半導体薄膜を結晶化させることにより、本発明の酸窒化物半導体薄膜を製造する場合、非晶質膜の形成後に弱酸を用いたウェットエッチングによる加工を行うことができる。この場合、弱酸であれば、特に限定されることなく使用できるが、蓚酸を主成分とする弱酸が好ましい。具体的には、関東化学株式会社製の透明導電膜エッチング液（ＩＴＯ−０６Ｎ）などを使用することができる。一方、ドライエッチングの場合は、酸窒化物半導体薄膜に対して、適切なエッチングガスを用いて加工することができる。

【0047】

２．酸窒化物半導体薄膜の製造方法
上述したように、本発明の酸窒化物半導体薄膜は、結晶質であることが必要とされる。このような結晶質薄膜を得る方法としては、成膜時の基板温度を結晶化温度以上として成膜する方法、および、結晶化温度未満でアモルファス膜を成膜した後、アニール処理などにより結晶化する方法が挙げられる。本発明では、いずれの方法も採用することができるが、アモルファス膜に対してアニール処理をすることにより、効率よく酸素欠損を消失することできるため、低いキャリア濃度を得る観点から、後者の方法を採用することが有利である。このため、以下では、後者の方法によって、本発明の酸窒化物半導体薄膜を製造方法について説明する。

【0048】

（１）成膜工程
（基板）
本発明の酸窒化物半銅薄膜を成膜する基板としては、ガラス基板やＳｉ（ケイ素）などの半導体デバイス用基板を用いることができる。また、これら以外の基板であっても、成膜時あるいはアニール処理時の温度に耐え得るものであれば、樹脂板や樹脂フィルムなども使用することができる。

【0049】

（原材料）
原材料としては、酸化物焼結体または酸窒化物焼結体を使用することができる。ただし、原材料に酸化物焼結体を使用する場合は、後述する成膜時の雰囲気に、Ｎを含有することが必要となる。

【0050】

原材料となる酸化物焼結体または酸窒化物焼結体の金属元素の組成比は、成膜条件に応じて適宜設定することが可能であるが、通常、目的とする酸窒化物半導体薄膜を構成する金属元素の組成比と同様とすることが好ましい。

【0051】

（成膜方法）
本発明の酸窒化物半導体薄膜を成膜するための方法は、特に限定されることはなく、スパッタリング法、イオンプレーティング法またはエピタキシャル成長法などを用いることができる。これらの中で、成膜時の熱影響が少なく、高速成膜が可能な直流スパッタリング法を用いることが好ましい。

【0052】

たとえば、スパッタリング法により、酸窒化物半導体薄膜を成膜する場合、スパッタリング装置のチャンバ内の圧力を、真空排気することにより２×１０^-4Ｐａ以下とした後、Ａｒ（アルゴン）、Ｏ₂およびＮ₂からなる混合ガスを導入し、ガス圧を０．１Ｐａ〜１Ｐａ、好ましくは０．２Ｐａ〜０．８Ｐａ、より好ましくは０．２Ｐａ〜０．５Ｐａに調整するとともに、ターゲット−基板間距離を１０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは４０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲に調整する。次に、ターゲットの面積に対する直流電力、すなわち直流電力密度が１Ｗ／ｃｍ²〜３Ｗ／ｃｍ²程度の範囲となるよう直流電力を印加して、直流プラズマを発生させ、プリスパッタリングを５分間〜３０分間行った後、必要により基板位置を修正した上で、同様の条件で、スパッタリングを行う。

【0053】

成膜時の基板温度は、膜厚が１５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲であれば、２００℃以下とし、膜厚が７０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であれば、１００℃以下とすることが好ましい。いずれの場合も、室温から１００℃までの範囲とすることがより好ましい。

【0054】

スパッタリングガスとしては、酸窒化物焼結体をターゲットとする場合は、不活性ガスとＯ₂からなる混合ガス、好ましくはＡｒとＯ₂からなる混合ガスを使用する。これに対して、酸化物焼結体をターゲットとする場合、不活性ガス、Ｏ₂およびＮ₂からなる混合ガス、好ましくはＡｒ、Ｏ₂およびＮ₂からなる混合ガスを使用する。

【0055】

スパッタリングガス中のＯ₂濃度は、スパッタリング条件、特に、直流電力密度に応じて適宜調整することが必要となる。たとえば、直流電力密度を１Ｗ／ｃｍ²〜３Ｗ／ｃｍ²の範囲に制御してスパッタリングを行う場合、Ｏ₂濃度は、好ましくは０．１体積％〜１０体積％、より好ましくは０．５体積％〜８．０体積％、さらに好ましくは１．０体積％〜５．０体積％の範囲に制御する。Ｏ₂濃度が０．１体積％未満では、酸素欠損が生じ、キャリア濃度が高くなる可能性がある。一方、１０体積％を超えると、成膜速度が大幅に低下してしまう。

【0056】

なお、スパッタリングガスとして、不活性ガス、Ｏ₂およびＮ₂からなる混合ガスを使用する場合、スパッタリングガス中のＮ₂濃度も、同様に、直流電力などのスパッタリング条件に応じて適宜調整することが必要となる。たとえば、直流電力密度を上記範囲に制御してスパッタリングを行う場合、Ｎ₂濃度を、好ましくは０．４体積％以上６．０体積％未満、より好ましくは０．５体積％以上５．７体積％以下、さらに好ましくは１．０体積％以上５．０体積％以下に制御する。Ｎ₂濃度が０．４体積％未満では、十分な量のＮが固溶した酸窒化物半導体薄膜を得ることができないおそれがある。一方、Ｎ₂濃度が６．０体積％以上では、成膜速度が大幅に低下するばかりでなく、酸窒化物半導体薄膜におけるＮの含有量が増加することで結晶化温度が高温となり、４００℃以上のアニール処理でも結晶質の酸窒化物半導体薄膜を得ることが困難となる。

【0057】

（２）アニール工程
上述したように、本発明の酸窒化半導体薄膜の製造方法では、非晶質の酸窒化半導体薄膜を成膜した後に、アニール処理を行うことにより、この酸窒化半導体薄膜を結晶化させることが必要となる。

【0058】

アニール処理時の加熱温度は２００℃以上、好ましくは２５０℃以上、より好ましくは３００℃以上とする必要がある。加熱温度が２００℃未満では、酸窒化物半導体薄膜を十分に結晶化することができない。なお、加熱温度の上限は、特に制限されるべきものではないが、生産性を考慮すると、４００℃以下とすることが好ましい。

【0059】

処理時間は、１分〜１２０分、好ましくは５分〜６０分とする。処理時間が１分未満では、得られる酸窒化物半導体薄膜を十分に結晶化せることができない。一方、処理時間が１２０分を超えても、それ以上の効果は望めず、生産性が悪化してしまう。

【0060】

アニール処理の雰囲気については制限されることはないが、結晶化させることに加えて、キャリア濃度を低減させることを目的とする場合、Ｏ₂を含む雰囲気が好ましく、Ｏ₂濃度を２０体積％以上とすることがより好ましく、大気中で行うことがさらに好ましい。

【0061】

これらの条件は、アニール処理に使用するアニール炉の性能に応じて、適宜調整することが好ましく、予備試験を行った上で適宜調整することがより好ましい。

【0062】

なお、特開２０１０−２５１６０４号公報では、上述したように、チャネル層などを、無加熱スパッタリング法により成膜した後、大気中、１５０℃〜３００℃で、１０分〜１２０分の条件でアニール処理をすることにより、アモルファス性を保ったまま、アモルファス膜中の過剰な欠陥を減少させる技術が記載されている。また、その実施例では、無加熱で成膜したＩｎ−Ｗ−Ｚｎ−Ｏ膜（Ｗ＝１ｗｔ％〜１０ｗｔ％）に対して、大気中、１５０℃で３０分間のアニール処理を行っている。すなわち、特開２０１０−２５１６０４号公報に記載の技術は、Ｉｎ₂Ｏ₃相に固溶して結晶化温度を高めることが可能な元素を、相当量添加することで、上記温度範囲のアニール処理において、酸化物半導体薄膜のアモルファス性を保持することを可能とする技術であり、この点において本発明とは相違するものである。

【0063】

また、特開２００９−２７５２３６号公報では、スパッタリング法や蒸着法によって得られたアモルファスの酸窒化物半導体薄膜を、１５０℃〜４５０℃の温度でアニール処理することにより、膜厚と同程度の結晶粒径を有する、六方晶構造の結晶質酸窒化物半導体薄膜に転換している。このように特開２００９−２７５２３６号公報に記載の酸窒化物半導体薄膜は、六方晶構造を基本としているため、結晶構造が複雑な薄膜の形成過程において酸素欠損が生成しやすく、キャリア濃度の抑制効果が小さいという点で、本発明とは相違するものである。

【0064】

３．ＴＦＴ素子
本発明の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、チャネル層材料に、本発明の酸窒化物半導体薄膜を適用している点に特徴がある。ＴＦＴの構造は限定されないが、たとえば、図１に示した構成のＴＦＴ素子を例示することができる。

【0065】

図１のＴＦＴ素子は、熱酸化によってＳｉＯ₂膜が表面に形成されたＳｉＯ₂／Ｓｉ基板上に、本発明の酸窒化物半導体薄膜、およびＡｕ／Ｔｉ積層電極によって構成される。この構成において、ゲート電極１はＳｉ基板、ゲート絶縁層２はＳｉＯ₂膜、チャネル層３は本発明の酸窒化物半導体薄膜、ソース電極４およびドレイン電極５はＡｕ／Ｔｉ積層電極により構成される。

【0066】

図１のＴＦＴ素子では、ＳｉＯ₂／Ｓｉ基板を用いたが、基板はこれに限定されるものではなく、従来から薄膜トランジスタを含む電子デバイスの基板として使用されているものを用いることもできる。たとえば、ＳｉＯ₂／Ｓｉ基板やＳｉ基板のほかに、無アルカリガラス、石英ガラスなどのガラス基板を用いることができる。また、各種の金属基板やプラスチック基板、ポリイミドなどの不透明の耐熱性高分子フィルム基板などを用いることもできる。

【0067】

ゲート電極１は、図１のＴＦＴ素子ではＳｉ基板により構成されているが、これに限定されることはない。たとえば、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｌ、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）などの金属薄膜、これら金属の導電性酸化物、窒化物薄膜または酸窒化物薄膜、あるいは各種の導電性高分子材料を用いることができる。透明ＴＦＴの場合には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電膜を用いることができる。さらに、本発明の酸窒化物半導体薄膜と同様の金属元素組成を有する酸窒化物半導体薄膜をゲート電極１として用いることもできる。いずれの材料を用いる場合であっても、ゲート電極１には、良好な導電性が求められる。具体的には、ゲート電極１の比抵抗は、１×１０^-6Ω・ｃｍ〜１×１０^-1Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましく、１×１０^-6Ω・ｃｍ〜１×１０^-3Ω・ｃｍの範囲にあることがより好ましい。

【0068】

また、ゲート絶縁層２は、ＳｉＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｈｆ酸化物などの金属酸化物薄膜やＳｉＮｘなどの金属窒化物薄膜、あるいはポリイミドをはじめとする絶縁性の高分子材料などの公知の材料を用いることができる。ゲート絶縁層２の比抵抗は、１×１０⁶Ω・ｃｍ〜１×１０¹⁵Ω・ｃｍの範囲であることが好ましく、１×１０¹⁰Ω・ｃｍ〜１×１０¹⁵Ω・ｃｍであればより好ましい。

【0069】

チャネル層３の比抵抗は、特に制限されるものではないが、１０^-1Ω・ｃｍ〜１０⁶Ω・ｃｍに制御されることが好ましく、１Ω・ｃｍ〜１０³Ω・ｃｍに制御されることがより好ましい。なお、本発明の酸窒化物半導体薄膜では、スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法における成膜条件や結晶化のアニール処理の条件の選択によって、酸素欠損の生成量が調整可能であることから、比較的容易に、比抵抗を制御することができる。

【0070】

ソース電極４およびドレイン電極５としては、ゲート電極１と同様に、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属薄膜もしくはこれらの金属の合金薄膜、これら金属の導電性酸化物、窒化物薄膜または酸窒化物薄膜、あるいは各種の導電性高分子材料を用いることができる。透明ＴＦＴの場合には、ＩＴＯなどの透明導電膜を用いることができる。さらに、これらの薄膜を積層化したものを用いてもよい。このソース電極４やドレイン電極５には良好な導電性が求められる。具体的には、ソース電極４およびドレイン電極４の比抵抗は、１０^-6Ω・ｃｍ〜１０^-1Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましく、１０^-6Ω・ｃｍ〜１０^-3Ω・ｃｍの範囲にあることがより好ましい。

【0071】

４．ＴＦＴ素子の製造方法
本発明のＴＦＴ素子の製造方法について、酸窒化物半導体薄膜の形成に際し、低温成膜後にアニール処理をする方法を例に挙げて説明する。

【0072】

初めに、高ドープのｎ型Ｓｉウエハ基板の表面に、熱酸化によってＳｉＯ₂膜を形成し、ＳｉＯ₂／Ｓｉ基板とする。この基板を１００℃以下に保持したまま、ＳｉＯ₂膜上に、直流マグネトロンスパッタリング法により、所定の膜厚を有する非晶質の酸窒化物半導体薄膜を形成する。なお、この際の成膜条件については、「２．酸窒化物半導体薄膜の製造方法」で説明した条件と同様であるため、ここでの説明は省略する。また、この非晶質薄膜の形成時に、マスキングをした上で成膜を行うことにより、あるいは、非晶質薄膜の形成後に、フォトリソグラフィ技術などを利用してエッチングすることにより、所望のチャネル長および／またはチャネル幅を有する酸窒化物半導体薄膜を形成することができる。

【0073】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、アニール処理を行うことにより、結晶質の酸窒化物半導体薄膜とする。このアニール処理の条件についても、「２．酸窒化物半導体薄膜の製造方法」で説明した条件と同様であるため、ここでの説明は省略する。

【0074】

その後、得られた結晶質の酸窒化物半導体薄膜（チャネル層）上に、マスキングを施した上で膜厚５ｎｍのＴｉ薄膜および膜厚１００ｎｍのＡｕ薄膜を順次積層して、ソース電極およびドレイン電極を形成することにより、本発明のＴＦＴ素子を得ることができる。なお、ソース電極およびドレイン電極の形成については、チャネル層の形成と同様に、Ｔｉ薄膜およびＡｕ薄膜の形成後に、フォトリソグラフィ技術などを利用してエッチングをする方法を採用してもよい。

【実施例】

【0075】

以下、本発明の実施例を用いて、さらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例によって限定されるものではない。

【0076】

（実施例１）
Ｉｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されるＩｎ₂Ｏ₃からなる酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして使用し、酸窒化物半導体薄膜の成膜を実施した。

【0077】

初めに、このスパッタリングターゲットを、アーキング抑制機能のない直流マグネトロンスパッタリング装置（トッキ株式会社製、ＳＰＫ５０３）の非磁性体ターゲット用カソードに取り付けた。また、基板には、無アルカリのガラス基板（コーニング社製、ＥＡＧＬＥ ＸＧ）を使用した。ターゲット−基板間距離を６０ｍｍに固定し、２×１０^-4Ｐａ以下まで真空排気後、Ａｒ、Ｏ₂およびＮ₂からなる混合ガスを、Ｏ₂濃度が１．５体積％、Ｎ₂濃度が１．５体積％になるように導入し、ガス圧を０．６Ｐａに調整した。

【0078】

その後、直流電力３００Ｗ（１．６４Ｗ／ｃｍ²）を印加して直流プラズマを発生させ、成膜を実施した。具体的には、１０分間のプリスパッタリング後、スパッタリングターゲットの静止対向位置に基板を配置し、基板を加熱せずにスパッタリングを実施した。これにより、膜厚５０ｎｍの酸窒化物半導体薄膜を成膜した。得られた酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分析装置（株式会社日立ハイテクサイエンス社製、ＳＰＳ３５２０ＵＶ）を用いてＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜の結晶構造を、Ｘ線回折装置（パナリティカル社製、Ｘ´ＰｅｒｔＰＲＯ ＭＰＤ）を用いて、Ｘ線回折により測定した結果、この酸窒化物半導体薄膜は非晶質であることが確認された。

【0079】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、大気中、３００℃、３０分間の条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析装置（アルバック・ファイ株式会社製、ＰＨＩ ＡＤＥＰＴ１０１０）を用いて、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。なお、２次イオン質量分析測定はＩｎ₂Ｏ₃薄膜にＮをイオン注入した標準試料を用いて定量した。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0080】

その後、表面形状測定装置（ケーエルエー・テンコール株式会社製、Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ ＩＱ）を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置（株式会社東陽テクニカ製、ＲｅｓｉＴｅｓｔ８４００）を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜のホール効果を測定した結果、キャリア濃度は５×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２９ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0081】

（実施例２）
大気中、４００℃で３０分間のアニール処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0082】

アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0083】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は２×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は３０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0084】

（実施例３）
スパッタリングガス中のＯ₂濃度を１．４体積％、Ｎ₂濃度を５．７体積％としたこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0085】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0086】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例１と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを５×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0087】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は８×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２７ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0088】

（実施例４）
スパッタリングガス中のＯ₂濃度を１．４体積％、Ｎ₂濃度を５．７体積％としたこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0089】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0090】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを５×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0091】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は４×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は３０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0092】

（実施例５）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0093】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0094】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例１と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0095】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は７×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２８ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0096】

（実施例６）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0097】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0098】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0099】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は４×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は３０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0100】

（実施例７）
スパッタリングガス中のＯ₂濃度を１．５体積％、Ｎ₂濃度を０．５体積％としたこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0101】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0102】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを４×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0103】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は１×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２８ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0104】

（実施例８）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0105】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0106】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、熱処理時間を１２０分にしたこと以外は実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0107】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は２×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0108】

（実施例９）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0109】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0110】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、熱処理時間を６０分にしたこと以外は実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0111】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は３×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２７ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0112】

（実施例１０）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0113】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0114】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、熱処理時間を５分にしたこと以外は実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0115】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は６×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は３０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0116】

（実施例１１）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0117】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0118】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、熱処理時間を１分にしたこと以外は実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0119】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は１×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は３０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0120】

（実施例１２）
スパッタリングガス中のＯ₂濃度を１．４体積％、Ｎ₂濃度を５．７体積％としたこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0121】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0122】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例１と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0123】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は６×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２６ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0124】

（実施例１３）
スパッタリングガス中のＯ₂濃度を１．４体積％、Ｎ₂濃度を５．７体積％としたこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0125】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0126】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0127】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は３×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２８ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0128】

（実施例１４）
膜厚を１５ｎｍとしたこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0129】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0130】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを３×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0131】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、１５ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は６×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２６ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0132】

（実施例１５）
膜厚を２００ｎｍとしたこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0133】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0134】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0135】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、２００ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は３×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２９ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0136】

（実施例１６）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｙ）原子数比で０．１０とＹを、Ｙ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｙ）原子数比で０．０５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0137】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0138】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを４×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0139】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は３×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２７ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0140】

（実施例１７）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｌａ）原子数比で０．１０とＬａを、Ｌａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｌａ）原子数比で０．０５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0141】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0142】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0143】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は２×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２６ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0144】

（実施例１８）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．０５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0145】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0146】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0147】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は７×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２９ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0148】

（実施例１９）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．０８含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0149】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0150】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを９×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0151】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は５×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２９ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0152】

（実施例２０）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１２含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0153】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0154】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0155】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は３×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２７ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0156】

（実施例２１）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0157】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0158】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを３×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0159】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を表面形状測定装置で測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は２×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２６ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0160】

（実施例２２）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．２０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0161】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0162】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを４×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0163】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は１×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２５ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0164】

（実施例２３）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｚｎを、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0165】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0166】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを９×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0167】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は２×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は１２ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0168】

（実施例２４）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｔｉを、Ｔｉ／（Ｉｎ＋Ｔｉ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0169】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0170】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0171】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は６×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は８ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0172】

（実施例２５）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｗを、Ｗ／（Ｉｎ＋Ｗ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0173】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0174】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを９×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0175】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は７×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は１０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0176】

（実施例２６）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｍｇを、Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｍｇ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0177】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0178】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを９×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0179】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は１×１０¹⁵ｍ^-3であり、キャリア移動度は８ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0180】

（実施例２７）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ａｌを、Ａｌ／（Ｉｎ＋Ａｌ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0181】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0182】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを３×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0183】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は８×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２２ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0184】

（実施例２８）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｙを、Ｙ／（Ｉｎ＋Ｙ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0185】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0186】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを３×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0187】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は３×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２０ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0188】

（実施例２９）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｌａを、Ｌａ／（Ｉｎ＋Ｌａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0189】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0190】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0191】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は１×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は１８ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0192】

（実施例３０）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｓｃを、Ｓｃ／（Ｉｎ＋Ｓｃ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0193】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0194】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0195】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は６×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は１７ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0196】

（実施例３１）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｓｉを、Ｓｉ／（Ｉｎ＋Ｓｉ）原子数比で０．０５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0197】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0198】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを４×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0199】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は８×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２９ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0200】

（実施例３２）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇｅを、Ｇｅ／（Ｉｎ＋Ｇｅ）原子数比で０．０５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0201】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0202】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0203】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は７×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は３１ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0204】

（実施例３３）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｓｎを、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）原子数比で０．０５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0205】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0206】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0207】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は９×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は３５ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0208】

（実施例３４）
大気中、２００℃で３０分間のアニール処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0209】

アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0210】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は９×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は６ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0211】

（実施例３５）
大気中、２００℃で３０分間のアニール処理を行ったこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0212】

アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本実施例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0213】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は１×１０¹⁵ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は７ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0214】

（比較例１）
スパッタリングガスとして、ＡｒとＯ₂からなる混合ガスを、Ｏ₂濃度が１．５体積％になるように導入したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0215】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0216】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例１と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本比較例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0217】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は２×１０¹⁹ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２２ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0218】

（比較例２）
スパッタリングガスとして、ＡｒとＯ₂からなる混合ガスを、Ｏ₂濃度が１．５体積％になるように導入したこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0219】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0220】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例１と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本比較例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0221】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は３×１０¹⁷ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は１４ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0222】

（比較例３）
大気中、１８０℃で３０分間のアニール処理を行ったこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0223】

アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は非晶質であることが確認された。その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。

【0224】

なお、比較例３の酸窒化物半導体薄膜は上述のように結晶化していなかったため、２次イオン質量分析測定およびホール効果測定は実施しなかった。

【0225】

（比較例４）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．２５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0226】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0227】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを１×１０²¹ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本比較例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0228】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は２×１０¹⁴ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は４ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0229】

（比較例５）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0230】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0231】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、熱処理時間を０．５分としたこと以外は実施例２と同じ条件でアニール処理を行った。

【0232】

アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は非晶質であることが確認された。その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。

【0233】

なお、比較例５の酸窒化物半導体薄膜は上述のように結晶化していなかったため、２次イオン質量分析測定およびホール効果測定は実施しなかった。

【0234】

（比較例６）
スパッタリングガス中のＯ₂濃度を１．５体積％、Ｎ₂濃度を０．３体積％としたこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0235】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0236】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ビックスバイト型構造のＩｎ₂Ｏ₃相のみによって構成されていることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを３×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本比較例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0237】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は１×１０¹⁹ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２４ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0238】

（比較例７）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｚｎを、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）原子数比で０．６５含有する酸化物焼結体を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0239】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により調べた結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0240】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例１と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は結晶化しており、ウルツ鉱型構造のＺｎＯ相を有していることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを８×１０²⁰ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。これらの結果から、本比較例の酸窒化物半導体薄膜では、ＮはＩｎ₂Ｏ₃相中に固溶していると理解される。

【0241】

その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、ホール効果測定装置を用いて、ホール効果を測定した結果、キャリア濃度は６×1０¹⁹ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は２６ｃｍ²／Ｖｓｅｃであることが確認された。

【0242】

（比較例８）
スパッタリングガス中のＯ₂濃度を１．５体積％、Ｎ₂濃度を６．０体積％としたこと以外は、実施例５と同様にして、酸窒化物半導体薄膜を得た。

【0243】

この酸窒化物半導体薄膜に含まれる金属成分の組成を、ＩＣＰ発光分光分析法により調べた結果、酸化物焼結体の組成とほぼ同じであることが確認された。また、この酸窒化物半導体薄膜に対して、Ｘ線回折測定を行った結果、非晶質であることが確認された。

【0244】

次に、この酸窒化物半導体薄膜に対して、実施例２と同じ条件でアニール処理を実施した。アニール処理後の酸窒化物半導体薄膜に対して、同様に、Ｘ線回折測定を行った結果、酸窒化物半導体薄膜は非晶質であることが確認された。その後、表面形状測定装置を用いて、得られた酸窒化物半導体薄膜の膜厚を測定した結果、５０ｎｍであることが確認された。また、２次イオン質量分析測定を行った結果、この酸窒化物半導体薄膜は、Ｎを２×１０²²ａｔｏｍ／ｃｍ^-3程度含有していることが確認された。

【0245】

なお、比較例８の酸窒化物半導体薄膜は上述のように結晶化していなかったため、ホール効果測定は実施しなかった。

【0246】

【表1】

【0247】

［ＴＦＴ素子の特性評価］
（実施例３６）
スパッタリングターゲットとして、Ｉｎ₂Ｏ₃に、Ｇａを、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）原子数比で０．１０含有する酸化物焼結体を用いて、熱酸化によってＳｉＯ₂膜が形成された、厚さ３００ｎｍのＳｉウエハ基板のＳｉＯ₂膜上に、膜厚が５０ｎｍとなるように、非晶質の酸窒化物半導体薄膜の成膜を実施した。

【0248】

得られた非晶質の酸窒化物半導体薄膜を、大気中、３００℃、３０分間の条件でアニール処理することにより結晶化させ、これにより、上記のＳｉ基板、ＳｉＯ₂膜ならびに結晶質の酸窒化物半導体薄膜を、それぞれゲート電極、ゲート絶縁層およびチャネル層とした。

【0249】

その後、前記チャネル層の表面に、直流マグネトロンスパッタ法によって、厚さ５ｎｍのＴｉ膜、および、厚さ１００ｎｍのＡｕ膜を順次成膜して、Ａｕ／Ｔｉ積層膜からなるソース電極およびドレイン電極を形成し、図１に示す構成の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子）を得た。なお、ソース電極およびドレイン電極の成膜条件は、スパッタガスをＡｒのみとし、直流電力を５０Ｗに変更したこと以外は、酸窒化物半導体薄膜の成膜条件と同様とした。

【0250】

さらに、ソース電極およびドレイン電極に対して、メタルマスクを用いてパターニングを行い、チャネル長１００μｍ、チャネル幅４５０μｍのＴＦＴ素子を得た。

【0251】

このＴＦＴ素子の動作特性を、半導体パラメータアナライザ（株式会社ＴＦＴケースレーインスツルメンツ社製、４２００ＳＣＳ）を用いて調べた結果、ＴＦＴ素子としての動作特性が確認できた。

【符号の説明】

【0252】

１ ゲート電極
２ ゲート絶縁膜
３ チャネル層
４ ソース電極
５ ドレイン電極

【図1】