氧化物半导体薄膜、薄膜晶体管及其制造方法、以及溅射靶材

摘要

本发明提供了一种氧化物半导体薄膜，其由以In、Sn及Ge为主成分的氧化物半导体构成。Ge/(In+Sn+Ge)的原子比为0.07以上且0.40以下。由此，能够得到具有10cm2/Vs以上的迁移率的晶体管特性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用作例如薄膜晶体管的活性层(沟道层)的氧化物半导体薄膜、具有该氧化物半导体薄膜的薄膜晶体管及其制造方法、以及该氧化物半导体薄膜制造用的溅射靶材。

背景技术

将In-Ga-Zn-O系氧化物半导体膜(IGZO)用于活性层的薄膜晶体管(TFT：Thin-Film Transistor)与现有的将非晶质硅膜用于活性层的TFT相比，能够得到高迁移率，因此近年来广泛地将其应用于各种显示器(参考例如专利文献1～3)。

例如在专利文献1中，公开了对有机EL元件进行驱动的TFT的活性层由IGZO构成的有机EL显示装置。在专利文献2中，公开了沟道层(活性层)由a-IGZO构成的、迁移率为5cm

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-31750号公报；

专利文献2：日本特开2011-216574号公报；

专利文献3：WO2010/092810号。

发明内容

发明要解决的问题

近年来，由于关于各种显示器中的高分辨率化、低耗电化、高帧率化的要求，对于示出更高的迁移率的氧化物半导体的要求变高。然而，在活性层中使用IGZO的薄膜晶体管中，难以得到迁移率超过10cm

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种代替IGZO的高特性的氧化物半导体薄膜、具有该氧化物半导体薄膜的薄膜晶体管及其制造方法、以及该氧化物半导体薄膜制造用的溅射靶材。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的一个实施方式的氧化物半导体薄膜由以In、Sn及Ge为主成分的氧化物半导体构成。

Ge/(In+Sn+Ge)的原子比为0.07以上且0.40以下。

由此，能够得到具有10cm

通过使Ge/(In+Sn+Ge)的原子比为0.07以上，能够不依赖于Sn的含量地得到非晶质的氧化物半导体薄膜。

Sn/(In+Sn+Ge)的原子比可以为0.04以上且0.60以下。

通过使Sn/(In+Sn+Ge)的原子比为0.04以上，能够得到载流子浓度为5×10

通过使Sn/(In+Sn+Ge)的原子比为0.60以下，能够不依赖于Ge的含量地得到迁移率为10以上的氧化物半导体薄膜。

In/(In+Sn+Ge)的原子比可以为0.3以上，Ge/(In+Sn+Ge)的原子比可以为0.10以上且0.25以下。由此，能够不依赖于Sn的含量就得到非晶质的氧化物半导体薄膜。

上述氧化物半导体还可以含有第一元素，上述第一元素为选自Si、Ti、Mg、Ca、Ba、Zr、Al、W、Ta、Hf及B中的至少1种元素。

或者，上述氧化物半导体还可以含有第二元素，上述第二元素为选自Sr、Ga及Zn中的至少1种元素。

本发明的一个实施方式的薄膜晶体管具有由上述结构的氧化物半导体薄膜形成的活性层。

本发明的一个实施方式的薄膜晶体管的制造方法是具有由上述结构的氧化物半导体薄膜形成的活性层的薄膜晶体管的制造方法，

在栅电极上形成栅极绝缘膜，

通过溅射法在上述栅极绝缘膜上形成上述活性层，

形成以上述活性层为基底膜的金属层，

通过湿式蚀刻法对上述金属层进行图案化，由此形成源电极和漏电极。

本发明的一个实施方式的溅射靶材由以In、Sn及Ge为主成分的氧化物半导体的烧结体构成。

Ge/(In+Sn+Ge)的原子比为0.07以上且0.40以下。

发明效果

如上所述，根据本发明，能够提供一种代替例如IGZO的高特性的薄膜晶体管。

附图说明

图1为示出本发明的一个实施方式的薄膜晶体管的结构的概略剖视图。

图2为对通过溅射法成膜了的In-Ge-O系材料中Ge的含量(原子％)与得到的薄膜的结晶性进行评价的实验结果。

图3为示出In-Ge-O系材料中的迁移率对Ge浓度的依赖性的一个实验结果。

图4为示出In-Ge-O系材料中的载流子浓度对Ge浓度的依赖性的一个实验结果。

图5为示出In-Sn-Ge-O系材料中的结晶性对Sn浓度的依赖性的一个实验结果。

图6为示出In-Sn-Ge-O系材料中的迁移率对Sn浓度的依赖性的一个实验结果。

图7为示出将Sn含量固定为5原子％而成膜了的In-Sn-Ge-O系材料中的迁移率对Ge浓度的依赖性的一个实验结果。

图8为示出将Sn含量固定为5原子％而成膜了的In-Sn-Ge-O系材料中的载流子浓度对Ge浓度的依赖性的一个实验结果。

图9为示出关于将Ge含量固定为5原子％、将Sn的含量变更为5原子％、20原子％及40原子％时的薄膜的结晶性的评价结果的图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。

图1为示出本发明的一个实施方式的薄膜晶体管的结构的概略剖视图。在本实施方式中，举出所谓的底栅型的场效应型晶体管作为例子进行说明。

[薄膜晶体管]

本实施方式的薄膜晶体管100具有栅电极11、栅极绝缘膜12、活性层13、源电极14S和漏电极14D。

栅电极11由在衬底10的表面形成的导电膜构成。典型地，衬底10为透明的玻璃衬底。典型地，栅电极11由钼(Mo)、钛(Ti)、铝(Al)、铜(Cu)等金属单层膜或金属多层膜构成，通过例如溅射法形成。在本实施方式中，栅电极11由钼构成。栅电极11的厚度没有特别限定，例如为200nm。栅电极11通过例如溅射法、真空蒸镀法等成膜。

活性层13作为薄膜晶体管100的沟道层发挥功能。活性层12的膜厚为例如10nm～200nm。活性层13由包含In(铟)、Sn(锡)及Ge(锗)的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜构成。活性层13通过例如溅射法成膜。关于上述氧化物半导体薄膜的具体组成在之后叙述。

栅极绝缘膜12形成在栅电极11和活性层13之间。栅极绝缘膜12由例如氧化硅膜(SiOx)、氮化硅膜(SiNx)或者它们的层叠膜构成。成膜方法没有特别限定，可以为CVD法，也可以为溅射法、蒸镀法等。栅极绝缘膜12的膜厚没有特别限定，为例如200nm～400nm。

源电极14S和漏电极14D在活性层13之上彼此分离地形成。源电极14S和漏电极14D能够由例如铝、钼、铜、钛等金属单层膜或这些金属的多层膜构成。如下所述，源电极14S和漏电极14D能够通过对金属膜进行图案化来同时形成。该金属膜的厚度为例如100nm～200nm。源电极14S和漏电极14D通过例如溅射法、真空蒸镀法等成膜。

源电极14S和漏电极14D被保护膜15覆盖。保护膜15由例如氧化硅膜、氮化硅膜或者它们的层叠膜等电绝缘性材料构成。保护膜15用于将包含活性层13的元件部与外界空气隔离。保护膜15的膜厚没有特别限定，为例如100nm～300nm。保护膜15通过例如CVD法成膜。

形成保护膜15后，实施退火处理。由此，活性层13被活化。退火条件没有特别限定，在本实施方式中，在大气中约300℃、实施1小时。

在保护膜15中在适当的位置可设置用于将源/漏电极14S、14D与布线层(图示省略)连接的层间连接孔。上述布线层用于将薄膜晶体管100连接至未图示的外围电路，由ITO等透明导电膜构成。

[氧化物半导体薄膜]

接下来，对构成活性层13的氧化物半导体薄膜进行说明。

作为高迁移率的氧化物半导体材料，ITO(In-Sn-O)系、IGZO(In-Ga-Zn-O)系等为代表性的材料。这些氧化物半导体材料由于刚成膜后的结晶性为非晶质，所以能够容易地利用湿式蚀刻法进行图案化。图案化后，通过热处理使其活化，由此使其显现期望的晶体管特性。

通常存在如下的问题：随着高迁移率氧化物使迁移率上升，难以将栅极阈值电压的变化抑制在规定值以下，因此难以长期确保可靠性高的开关(switching)工作。这些问题的原因在于缺少氧，因此广泛地进行着少量添加作为载流子扼杀剂(Carrier Killer)的Hf(铪)、Ti(钛)、W(钨)这样的与氧的结合强的材料。然而，为了确保期望的可靠性，需要足量添加这些元素，但是载流子扼杀剂元素的大量添加反而会导致迁移率的降低。

另一方面，本发明人发现，通过以In为基础、在其中添加规定以上的作为载流子扼杀剂的效果高且迁移率的降低率低的Ge，与现有的ITO系和IGZO系材料相比，迁移率和可靠性两者均可提高。

例如在图2中示出对通过溅射法成膜了的In-Ge-O系材料中Ge的含量(原子％)与得到的薄膜的结晶性进行评价的实验结果。在此，对成膜后、在大气中以350℃进行了1小时退火处理的薄膜样品进行评价。如同一图所示，Ge含量为4.3原子％的样品为晶质的，与此相对，Ge含量为7％和20％的样品均为非晶质的。

另一方面，在图3和图4中分别示出上述各样品的迁移率和载流子浓度的利用霍尔效应测定器的测定结果。关于迁移率，如图3所示，存在Ge的含量越多则越降低的倾向。关于载流子浓度，如图4所示，Ge的含量为4.3原子％和11原子％的样品示出1×10

由图2～图4的结果可确认，通过使Ge含量为7原子％以上，可得到非晶质的氧化物薄膜，并且作为载流子扼杀剂可得到充分的效果。

接下来，在图5和图6中分别示出In-Sn-Ge-O系材料中的结晶性和迁移率对Sn浓度的依赖性。在迁移率的测定中使用霍尔效应测定器。在此，将Ge含量固定为12原子％，对成膜后、在大气中以350℃(图6中“◆”)和400℃(图6中“◇”)进行了1小时退火处理的薄膜样品进行评价。

如图5所示，Sn含量为2.4原子％、4.3原子％及7.5原子％的样品都为非晶质。由此推定，通过溅射法成膜的In-Sn-Ge-O系氧化物薄膜不依赖于Sn的含量而为非晶质。另一方面，如图6所示，Sn含量直至30原子％也未发现迁移率显著降低(大约30cm

接下来，在图7和图8中分别示出将Sn含量固定为5原子％而成膜了的In-Sn-Ge-O系材料中的迁移率和载流子浓度对Ge浓度的依赖性。在迁移率和载流子浓度的测定中使用霍尔效应测定器。在此，采用在氧环境中同时对氧化铟、氧化锗、氧化锡3种靶材进行溅射的三元溅射法。对成膜后、在大气中以350℃(各图中“◆”)和400℃(各图中“◇”)进行了1小时退火处理的薄膜样品分别进行评价。

如图7所示，对于所有样品，确认了迁移率均为10cm

另外，图7和图8的评价结果是关于通过三元溅射法成膜了的样品的评价结果，在图7和图8中一并示出对使用Ge含量为15原子％(Sn含量5原子％)的In-Sn-Ge-O系烧结体靶材成膜了的样品进行测定的迁移率和载流子浓度。各图中，“▲”表示在大气中以350℃进行了1小时退火处理的薄膜样品，“△”表示在大气中以400℃进行了1小时退火处理的薄膜样品。如图7和图8所示，确认到，在烧结体靶材中，也示出与通过三元溅射法成膜了的样品同等的电特性，迁移率约为20～30cm

另一方面，如上所述，虽然说明了Ge含量为12原子％以上可得到非晶质的薄膜，但是代替Ge增加Sn的含量也能够得到非晶质的薄膜。在图9中示出关于将Ge含量固定为5原子％、将Sn的含量变更为5原子％、20原子％及40原子％时的薄膜的结晶性的评价结果。在此，对成膜后、在大气中以350℃进行了1小时退火处理的薄膜样品进行评价。如同一图所示，通过使Sn含量为20原子％以上，能够得到非晶质的In-Sn-Ge-O系薄膜。

如上所述，本实施方式的活性层13由包含In、Sn及Ge的氧化物半导体薄膜构成。Ge/(In+Sn+Ge)的原子比为0.07以上且0.4以下。

另外，组成的上限值和下限值是将小数第3位四舍五入的值(下同)。

通过由上述组成范围的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜构成活性层13，能够得到具有10cm

作为活性层13，由于通过使Sn/(In+Sn+Ge)的原子比为0.03以上且0.60以下能够得到非晶质的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜，所以使用例如草酸系蚀刻液等能够容易地对活性层13进行图案化。

进而，由于活性层13由包含Sn的氧化物半导体薄膜构成，所以能够提高活性层13的耐化学品性。因此，在源电极14S和漏电极14D的图案化工序时，不需要设置在蚀刻液中保护活性层的蚀刻阻挡层。由此，在形成以活性层13为基底膜的金属层后，通过湿式蚀刻法对该金属层进行图案化，由此能够容易地形成源电极14S和漏电极14D。

作为蚀刻液，典型地，能够使用草酸系蚀刻剂(草酸95％)，可举出例如ITO-06N(关东化学)等。

在构成活性层13的氧化物半导体薄膜中，Ge/(In+Sn+Ge)的原子比为0.07以上且0.40以下，更优选为0.10以上且0.25以下。由此，能够不依赖于Sn的含量而得到非晶质的氧化物半导体薄膜。此外，通过使Ge的含量在上述范围，在In/(In+Sn+Ge)的原子比为0.3以上的情况下，能够兼顾15～35cm

构成活性层13的氧化物半导体薄膜还可以含有第一元素(α)，上述第一元素(α)为选自Si(硅)、Ti(钛)、Mg(镁)、Ca(钙)、Zr(锆)、Al(铝)、W(钨)、Ta(钽)、Hf(铪)及B(硼)中的至少1种元素。这些第一元素(α)是作为载流子扼杀剂发挥功能的元素，有助于降低薄膜中的载流子浓度从而能够提高开关工作的可靠性。

第一元素(α)的添加量没有特别限定，例如α/(In+Sn+Ge+α)的原子比为0.10以下。由此，能够在将载流子浓度降低到10

或者，构成活性层13的氧化物半导体薄膜还可以含有第二元素(β)，上述第二元素(β)为选自Sr(锶)、Ga(镓)及Zn(锌)中的至少1种元素。这些第二元素(β)是作为载流子扼杀剂的性能不充分但迁移率的降低少的添加元素，有助于改善结晶性、降低薄膜中的载流子浓度，从而也能够提高开关工作的可靠性。

第二元素(β)的添加量没有特别限定，例如β/(In+Sn+Ge+β)的原子比为0.25以下。由此，能够在将载流子浓度降低到10

在具有如上所述地构成的本实施方式的活性层13的薄膜晶体管100中，由于能够将阈值电压的变化抑制在规定电压以下，所以能够长期确保可靠性高的开关工作。例如，在向栅电极-源电极间(或者栅电极-源电极间和漏电极-源电极间)持续施加一定电压、评价此时的阈值电压的变化的BTS(Bias Temperature Stress，偏置温度应力)试验中，本发明人确认到，在PBTS(Positive Bias Temperature Stress，正偏置温度应力)和NBTS(Negative Bias Temperature Stress，负偏置温度应力)均可得到良好的结果。

具体地，在60℃的温度下，阈值电压在持续施加60分钟+30V的栅极电压的PBTS试验的实施前后的变化量为0V以上且1V以下。

此外，在60℃的温度下，阈值电压在持续施加60分钟-30V的栅极电压的NBTS试验的实施前后的变化量为-1V以上且0V以下。

活性层13通过如下的方式形成：在使用由In、Sn及Ge各自的氧化物的烧结体构成的溅射靶材成膜后，以规定温度进行热处理(退火)。通过在规定条件下对上述靶材进行溅射，形成具有与靶材的组成相同或几乎相同的组成的氧化物半导体薄膜。通过以规定温度对该半导体薄膜进行退火处理，形成具有例如迁移率为10cm

上述溅射靶材能够由烧结体构成，上述烧结体是在原料粉末中使用In

[实验例]

本发明人通过溅射法分别形成In-Sn-Ge-O系氧化物薄膜，使用霍尔效应测定器对这些膜的基本的电特性(迁移率、载流子浓度)进行评价。

关于迁移率和载流子浓度，在对刚成膜后的氧化物半导体薄膜在大气中以350℃进行了1小时退火后，通过霍尔效应测定器进行测定。

结晶性使用X射线衍射测定装置测定薄膜的X射线衍射图，在确认到明显的峰的情况下评价为晶质，在为没有明显的峰的平坦的图(晕图案)的情况下评价为非晶质。

作为成膜条件，衬底温度为100℃，溅射气体为氩和氧的混合气体(含氧比率7％)，膜厚为50nm。

(实验例1)

(样品1-1)

使用In-Sn-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In和Sn的合计量的原子比分别为In：98原子％、Sn：2原子％的In-Sn-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为7.4cm

(样品1-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：93原子％、Sn：2原子％、Ge：5原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为37.1cm

(样品1-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：91原子％、Sn：2原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为35.2cm

(样品1-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：85原子％、Sn：2原子％、Ge：13原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为33.9cm

(样品1-5)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：73原子％、Sn：2原子％、Ge：25原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为14.7cm

(样品1-6)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：58原子％、Sn：2原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为10.2cm

实验例1的结果汇总示于表1。

[表1]

(实验例2)

(样品2-1)

使用In-Sn-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In和Sn的合计量的原子比分别为In：94.7原子％、Sn：5.3原子％的In-Sn-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为31.0cm

(样品2-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：90.2原子％、Sn：4.9原子％、Ge：4.9原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为36.5cm

(样品2-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：88.5原子％、Sn：4.5原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为33.2cm

(样品2-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：83.5原子％、Sn：4.3原子％、Ge：12.2原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为31.7cm

(样品2-5)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：77.1原子％、Sn：4.2原子％、Ge：18.7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为24.5cm

(样品2-6)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：71.9原子％、Sn：4原子％、Ge：24.1原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为17.1cm

(样品2-7)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：55.5原子％、Sn：4.5原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为10.2cm

实验例2的结果汇总示于表2。

[表2]

(实验例3)

(样品3-1)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：88原子％、Sn：7原子％、Ge：5原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为31.5cm

(样品3-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：86原子％、Sn：7原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为30.2cm

(样品3-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：80原子％、Sn：7原子％、Ge：13原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为27.1cm

(样品3-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：53原子％、Sn：7原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为11.0cm

实验例3的结果汇总示于表3。

[表3]

(实验例4)

(样品4-1)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：77.1原子％、Sn：18原子％、Ge：4.9原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为31.5cm

(样品4-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：75原子％、Sn：18原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为32.0cm

(样品4-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：71.4原子％、Sn：18原子％、Ge：10.6原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为31.6cm

(样品4-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：42原子％、Sn：18原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为10.5cm

实验例4的结果汇总示于表4。

[表4]

(实验例5)

(样品5-1)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：67原子％、Sn：30原子％、Ge：3原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为30.2cm

(样品5-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：63原子％、Sn：30原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为32.8cm

(样品5-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：60原子％、Sn：30原子％、Ge：10原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为30.0cm

(样品5-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：30原子％、Sn：30原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为11.5cm

实验例5的结果汇总示于表5。

[表5]

(实验例6)

(样品6-1)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：36原子％、Sn：60原子％、Ge：4原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为25.2cm

(样品6-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：33原子％、Sn：60原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为18.2cm

(样品6-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：31原子％、Sn：60原子％、Ge：9原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为11.3cm

(样品6-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：2原子％、Sn：58原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为3.5cm

实验例6的结果汇总示于表6。

[表6]

(实验例7)

(样品7-1)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：91原子％、Sn：2原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为35.2cm

(样品7-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：89原子％、Sn：4原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为33.2cm

(样品7-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：86原子％、Sn：7原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为30.2cm

(样品7-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：73原子％、Sn：20原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为32.0cm

(样品7-5)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：63原子％、Sn：30原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为30.8cm

(样品7-6)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：33原子％、Sn：60原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为18.2cm

实验例7的结果汇总示于表7。

[表7]

(实验例8)

(样品8-1)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：58原子％、Sn：2原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为8.2cm

(样品8-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：56原子％、Sn：4原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为10.2cm

(样品8-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：53原子％、Sn：7原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为11.0cm

(样品8-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：40原子％、Sn：20原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为10.5cm

(样品8-5)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：30原子％、Sn：30原子％、Ge：40原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为11.5cm

(样品8-6)

使用Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占Sn和Ge的合计量的原子比分别为Sn：60原子％、Ge：40原子％的Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为3.5cm

实验例8的结果汇总示于表8。

[表8]

(实验例9)

(样品9-1)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ti的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：80原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ti：3原子％的In-Sn-Ge-Ti-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为21.8cm

(样品9-2)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ti的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：79原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ti：4原子％的In-Sn-Ge-Ti-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为18.8cm

(样品9-3)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ti的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：76原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ti：7原子％的In-Sn-Ge-Ti-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为15.0cm

(样品9-4)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ti的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：71原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ti：12原子％的In-Sn-Ge-Ti-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为6.5cm

(样品9-5)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ca的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：82原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ca：1原子％的In-Sn-Ge-Ca-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为25.9cm

(样品9-6)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ca的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：80原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ca：3原子％的In-Sn-Ge-Ca-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为20.5cm

(样品9-7)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ca的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：78原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ca：5原子％的In-Sn-Ge-Ca-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为18.9cm

(样品9-8)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第一元素(α)的Ca的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：71原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ca：12原子％的In-Sn-Ge-Ca-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为8.9cm

(样品9-9)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第二元素(β)的Ga的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：79.5原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ga：3.5原子％的In-Sn-Ge-Ga-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为26.6cm

(样品9-10)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第二元素(β)的Ga的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：75.6原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ga：7.4原子％的In-Sn-Ge-Ga-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为22.4cm

(样品9-11)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第二元素(β)的Ga的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：69.7原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ga：13.3原子％的In-Sn-Ge-Ga-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为17.6cm

(样品9-12)

使用在In-Sn-Ge-O系材料中添加了作为第二元素(β)的Ga的靶材，在玻璃衬底上，制作各元素占In、Sn、Ge及Ti的合计量的原子比分别为In：59原子％、Sn：7原子％、Ge：10原子％、Ga：24原子％的In-Sn-Ge-Ga-O系氧化物半导体薄膜。得到的薄膜为非晶质。

对制作的氧化物半导体薄膜的电特性进行评价的结果如下：迁移率为10.2cm

实验例9的结果汇总示于表9。

[表9]

根据实验例1～8的结果，存在In的含量越多则迁移率变高的倾向，存在Ge的含量越多则载流子浓度变低的倾向。尤其是通过使Ge的含量为7原子％以上，能够将膜中的载流子浓度抑制在10

另一方面，Sn的含量越多则越容易得到非晶质的薄膜，例如通过使Sn含量为4原子％以上，即使是Ge含量为7原子％的样品也能够得到非晶质的薄膜(参考样品2-3)。进而，Sn的含量越多则越能够抑制伴随Ge的含量增加的迁移率降低。Sn的含量优选根据Ge的含量进行优化，为了确保10cm

进而，根据实验例9的结果，第一元素(α)或第二元素(β)的含量越多则载流子浓度越降低，因此确认上述元素即使在In-Sn-Ge系的氧化物半导体中也作为载流子扼杀剂发挥功能。另外，由于通过添加第一元素(α)或第二元素(β)迁移率也降低，所以为了确保10cm

(实验例10)

(样品10-1)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，通过溅射法制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：83原子％、Sn：10原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。将制作的氧化物半导体薄膜作为活性层，制作图1所示的结构的薄膜晶体管，对各个晶体管特性(迁移率、阈值电压(Vth)、PBTS(ΔVth)、NBTS(ΔVth))进行评价。

PBTS(ΔVth)为在60℃的温度下、施加60分钟+30V的栅极电压后的阈值电压的变化量。

NBTS(ΔVth)为在60℃的温度下、施加60分钟-30V的栅极电压后的阈值电压的变化量。

作为成膜条件，衬底温度为100℃，溅射气体为氩和氧的混合气体(含氧比率7％)，膜厚为50nm。

评价的结果如下：迁移率为44.3cm

(样品10-2)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，通过溅射法制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：73原子％、Sn：20原子％、Ge：7原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。将制作的氧化物半导体薄膜作为活性层，制作图1所示的结构的薄膜晶体管，对各个晶体管特性(迁移率、阈值电压(Vth)、PBTS(ΔVth)、NBTS(ΔVth))进行评价。

评价的结果如下：迁移率为40.2cm

(样品10-3)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，通过溅射法制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：75原子％、Sn：10原子％、Ge：15原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。将制作的氧化物半导体薄膜作为活性层，制作图1所示的结构的薄膜晶体管，对各个晶体管特性(迁移率、阈值电压(Vth)、PBTS(ΔVth)、NBTS(ΔVth))进行评价。

评价的结果如下：迁移率为37.2cm

(样品10-4)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，通过溅射法制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：65原子％、Sn：20原子％、Ge：15原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。将制作的氧化物半导体薄膜作为活性层，制作图1所示的结构的薄膜晶体管，对各个晶体管特性(迁移率、阈值电压(Vth)、PBTS(ΔVth)、NBTS(ΔVth))进行评价。

评价的结果如下：迁移率为31.2cm

(样品10-5)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，通过溅射法制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：70原子％、Sn：10原子％、Ge：20原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。将制作的氧化物半导体薄膜作为活性层，制作图1所示的结构的薄膜晶体管，对各个晶体管特性(迁移率、阈值电压(Vth)、PBTS(ΔVth)、NBTS(ΔVth))进行评价。

评价的结果如下：迁移率为20.1cm

(样品10-6)

使用In-Sn-Ge-O靶材，在玻璃衬底上，通过溅射法制作各元素占In、Sn及Ge的合计量的原子比分别为In：60原子％、Sn：20原子％、Ge：20原子％的In-Sn-Ge-O系氧化物半导体薄膜。将制作的氧化物半导体薄膜作为活性层，制作图1所示的结构的薄膜晶体管，对各个晶体管特性(迁移率、阈值电压(Vth)、PBTS(ΔVth)、NBTS(ΔVth))进行评价。

评价的结果如下：迁移率为19.8cm

实验例10的结果汇总示于表10。

[表10]

根据实验例10的结果，确认到在将Ge含量为7原子％以上的In-Sn-Ge系氧化物半导体薄膜用于活性层的薄膜晶体管中，可得到约20cm

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述的实施方式，当然能够加以各种变更。

例如在以上的实施方式中，举出所谓的底栅型(反交错型)的晶体管为例进行了说明，但本发明也能够应用于顶栅型(交错型)的薄膜晶体管。

此外，上述的薄膜晶体管能够用作液晶显示器、有机EL显示器等有源矩阵型显示面板用的TFT。除此之外，上述晶体管能够用作各种半导体装置或电子设备的晶体管元件。

附图标记说明

10：衬底

11：栅电极

12：栅极绝缘膜

13：活性层

14S：源电极

14D：漏电极

15：保护膜