JP2021097221A - Formation method for conductive region and manufacturing method for thin film transistor - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】電極への物理的なダメージがなく、また可燃性ガスを用いることのない、導電領域の形成方法及び薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の導電領域の形成方法は、酸化物半導体膜の所定の領域を水蒸気プラズマに晒す工程を含むことを特徴とする。また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、酸化物半導体膜を形成する工程と、前記酸化物半導体膜上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極に覆われていない前記酸化物半導体膜の領域を水蒸気プラズマに晒す工程と、を含む。前記酸化物半導体膜は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうち、少なくとも１種類を含む。【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a conductive region and a method for manufacturing a thin film transistor without physically damaging an electrode and without using a flammable gas. The method for forming a conductive region of the present invention is characterized by including a step of exposing a predetermined region of an oxide semiconductor film to water vapor plasma. Further, the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention includes a step of forming an oxide semiconductor film, a step of forming a gate insulating film and a gate electrode on the oxide semiconductor film, and the oxidation not covered by the gate electrode. It includes a step of exposing a region of a semiconductor film to steam plasma. The oxide semiconductor film contains at least one of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), and gallium (Ga). [Selection diagram] Fig. 2

Description

Translated fromJapanese

本発明は、導電領域の形成方法、及び薄膜トランジスタの製造方法に関し、特に、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイや液晶ディスプレイ等に用いられる、酸化物半導体を用いた導電領域の形成方法、及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a conductive region and a method for manufacturing a thin film transistor, and in particular, a method for forming a conductive region using an oxide semiconductor and a method for manufacturing a thin film transistor used in an organic EL (Electroluminescence) display, a liquid crystal display, or the like. Regarding.

近年、ディスプレイ駆動用の薄膜トランジスタのチャネル領域に用いる半導体として、酸化インジウムガリウム亜鉛（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）等の酸化物半導体が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。大面積・高精細のディスプレイの駆動に向けては、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの寄生容量の低減が重要であり、ゲート電極とソース電極またはドレイン電極の間のオーバーラップの小さい、セルフアライン（自己整合）型薄膜トランジスタが盛んに開発されている。 In recent years, oxide semiconductors such as indium gallium oxide zinc (In-Ga-Zn-O) have been attracting attention as semiconductors used in the channel region of thin film transistors for driving displays (see, for example, Non-Patent Document 1). For driving large-area, high-definition displays, it is important to reduce the parasitic capacitance of thin film transistors using oxide semiconductors, and self-alignment (self-alignment) with small overlap between the gate electrode and the source electrode or drain electrode. Self-aligned) type thin film transistors are being actively developed.

例えば、酸化物半導体膜のチャネル領域上に、ゲート電極及びゲート絶縁膜を同一形状に加工した後に、酸化物半導体膜のゲート電極及びゲート絶縁膜に覆われていない領域をアルゴンプラズマに晒すことで低抵抗化してソース・ドレイン領域を形成する、セルフアライン型薄膜トランジスタが提案されている（非特許文献２）。また、酸化物半導体膜を水素プラズマに晒すことで低抵抗化し、セルフアライン型薄膜トランジスタを作製する手法が提案されている（非特許文献３）。このように、セルフアライン型薄膜トランジスタの作製には、酸化物半導体膜の低抵抗化技術が必須となる。 For example, by processing the gate electrode and the gate insulating film into the same shape on the channel region of the oxide semiconductor film, and then exposing the region not covered by the gate electrode and the gate insulating film of the oxide semiconductor film to argon plasma. A self-aligned thin film transistor that reduces resistance to form a source / drain region has been proposed (Non-Patent Document 2). Further, a method for producing a self-aligned thin film transistor by exposing an oxide semiconductor film to hydrogen plasma to reduce resistance has been proposed (Non-Patent Document 3). As described above, a technique for reducing the resistance of the oxide semiconductor film is indispensable for manufacturing the self-aligned thin film transistor.

さらに、ディスプレイの画素回路に用いる透明電極としても酸化物半導体膜が使われており（例えば、非特許文献４）、透明電極の導電率の向上に向けても酸化物半導体膜の低抵抗化が必要となる。 Further, an oxide semiconductor film is also used as a transparent electrode used in a pixel circuit of a display (for example, Non-Patent Document 4), and the resistance of the oxide semiconductor film can be lowered to improve the conductivity of the transparent electrode. You will need it.

K.Nomura et al., “Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors”, Nature, vol.432, pp.488-492 (2004)K.Nomura et al., “Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors”, Nature, vol.432, pp.488-492 (2004)J.Park et al., “Self-aligned top-gate amorphous gallium indium zinc oxide thin film transistors”, Appl. Phys. Lett., vol.93, p.053501 (2008)J.Park et al., “Self-aligned top-gate amorphous gallium indium zinc oxide thin film transistor”, Appl. Phys. Lett., Vol.93, p.053501 (2008)B.D.Ahn et al., “A Novel Amorphous InGaZnO Thin Film Transistor Structure without Source/Drain Layer Deposition”, Jpn. J. Appl. Phys., vol.48, p.03B019 (2009)B.D.Ahn et al., “A Novel Amorphous InGaZnO Thin Film Transistor Structure without Source / Drain Layer Deposition”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.48, p.03B019 (2009)A.Yamashita et al., “A 513-ppi FFS-mode LCD using technique for changing part of active layer of oxide semiconductor to transparent electrode”, Journal of the SID, vol.22, p.216-227 (2015)A. Yamashita et al., “A 513-ppi FFS-mode LCD using technique for changing part of active layer of oxide semiconductor to transparent electrode”, Journal of the SID, vol.22, p.216-227 (2015)

しかしながら、非特許文献２に記載されているアルゴンプラズマを用いた酸化物半導体膜の低抵抗化手法では、高エネルギーのイオン照射により、セルフアライン型薄膜トランジスタのゲート電極に物理的なダメージが入ってしまう問題があった。また、非特許文献３に記載されている水素プラズマを用いた酸化物半導体膜の低抵抗化手法においては、可燃性である水素ガスを用いる必要があり、水素ガスの取り扱いに注意が必要であった。 However, in the method for reducing the resistance of an oxide semiconductor film using argon plasma described in Non-PatentDocument 2, high-energy ion irradiation causes physical damage to the gate electrode of the self-aligned thin film transistor. There was a problem. Further, in the method for reducing the resistance of an oxide semiconductor film using hydrogen plasma described in Non-PatentDocument 3, it is necessary to use flammable hydrogen gas, and care must be taken in handling the hydrogen gas. It was.

したがって、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、電極（例えば、薄膜トランジスタのゲート電極）への物理的なダメージを避けつつ、また取り扱いに注意が必要な可燃性ガスを用いることなく、酸化物半導体膜を用いて実施することができる、導電領域の形成方法及び薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention made in view of the above problems is to use a flammable gas that requires careful handling while avoiding physical damage to the electrode (for example, the gate electrode of the thin film transistor). It is an object of the present invention to provide a method for forming a conductive region and a method for manufacturing a thin film transistor, which can be carried out without using an oxide semiconductor film.

上記課題を解決するために本発明に係る導電領域の形成方法は、酸化物半導体膜の所定の領域を水蒸気プラズマに晒す工程を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for forming a conductive region according to the present invention is characterized by including a step of exposing a predetermined region of the oxide semiconductor film to steam plasma.

また、前記導電領域の形成方法は、前記酸化物半導体膜が、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうち、少なくとも１種類を含むことが望ましい。 Further, in the method for forming the conductive region, it is desirable that the oxide semiconductor film contains at least one of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), and gallium (Ga).

また、前記導電領域の形成方法は、前記酸化物半導体膜が、１５ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有することが望ましい。 Further, in the method for forming the conductive region, it is desirable that the oxide semiconductor film has a film thickness of 15 nm to 100 nm.

また、前記導電領域の形成方法は、プラズマ処理装置内で、前記酸化物半導体膜を接地電極上に載置して、水蒸気プラズマに晒すことが望ましい。 Further, as a method for forming the conductive region, it is desirable that the oxide semiconductor film is placed on a ground electrode in a plasma processing apparatus and exposed to steam plasma.

また、前記導電領域の形成方法は、前記酸化物半導体の導電領域が、透明電極又は透明配線であることが望ましい。 Further, in the method for forming the conductive region, it is desirable that the conductive region of the oxide semiconductor is a transparent electrode or a transparent wiring.

また、前記導電領域の形成方法は、前記酸化物半導体の導電領域が、トランジスタのソース・ドレイン領域であることが望ましい。 Further, in the method for forming the conductive region, it is desirable that the conductive region of the oxide semiconductor is a source / drain region of the transistor.

上記課題を解決するために本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に酸化物半導体膜を形成する工程と、前記酸化物半導体膜上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極に覆われていない前記酸化物半導体膜の領域を水蒸気プラズマに晒す工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention includes a step of forming an oxide semiconductor film on a substrate, a step of forming a gate insulating film and a gate electrode on the oxide semiconductor film, and the above. It is characterized by including a step of exposing a region of the oxide semiconductor film not covered by the gate electrode to steam plasma.

また、前記薄膜トランジスタの製造方法は、前記酸化物半導体膜が、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうち、少なくとも１種類を含むことが望ましい。 Further, in the method for producing the thin film transistor, it is desirable that the oxide semiconductor film contains at least one of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), and gallium (Ga).

また、前記薄膜トランジスタの製造方法は、前記酸化物半導体膜が、１５ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有することが望ましい。 Further, in the method for manufacturing the thin film transistor, it is desirable that the oxide semiconductor film has a film thickness of 15 nm to 100 nm.

本発明における導電領域の形成方法及び薄膜トランジスタの製造方法によれば、電極（薄膜トランジスタのゲート電極等）への物理的なダメージを避けつつ、また取り扱いに注意が必要な可燃性ガスを用いることなく、酸化物半導体膜の低抵抗化が可能になり、高導電率の透明電極又は導電領域、低抵抗化されたソース・ドレイン領域を有する薄膜トランジスタを製造することができる。 According to the method for forming a conductive region and the method for manufacturing a thin film transistor in the present invention, while avoiding physical damage to electrodes (gate electrodes of the thin film transistor, etc.) and without using flammable gas that requires careful handling. It is possible to reduce the resistance of the oxide semiconductor film, and it is possible to manufacture a thin film transistor having a transparent electrode or a conductive region having high conductivity and a source / drain region having a low resistance.

本発明で使用するプラズマ処理装置の一例の概略構造を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of an example of the plasma processing apparatus used in this invention.比較例１〜３、実施例１〜４の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 4.比較例４〜６、実施例５〜８の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 4-6 and 5-8.比較例７〜９、実施例９〜１２の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 7-9 and 9-12.比較例１０〜１２、実施例１３〜１６の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 10-12 and 13-16.比較例１３〜１５、実施例１７〜２０の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 13-15 and 17-20.比較例１６〜１８、実施例２１〜２４の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 16-18 and 21-24.比較例１９〜２１、実施例２５〜２８の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 19-21 and 25-28.比較例２２〜２４、実施例２９〜３２の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 22-24 and 29-32.比較例２５〜２７、実施例３３〜３６の酸化物半導体膜のシート抵抗の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sheet resistance of the oxide semiconductor film of Comparative Examples 25-27 and 33-36.本発明を適用した薄膜トランジスタの構造の一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the thin film transistor to which this invention is applied.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明で使用するプラズマ処理装置の一例の概略構造を示す図である。本発明では、プラズマ処理装置で水蒸気プラズマを発生させて、酸化物半導体膜を水蒸気プラズマに晒す。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of an example of a plasma processing apparatus used in the present invention. In the present invention, the plasma processing apparatus generates steam plasma to expose the oxide semiconductor film to steam plasma.

本実施形態では、水蒸気プラズマにより、酸化物半導体膜の低抵抗化を行う。本実施形態を応用することにより、酸化物半導体膜を導電領域（電極、配線、透明電極又は透明配線等を含む）として用いることができる。 In the present embodiment, the resistance of the oxide semiconductor film is lowered by steam plasma. By applying this embodiment, the oxide semiconductor film can be used as a conductive region (including electrodes, wiring, transparent electrodes, transparent wiring, etc.).

まず、本実施形態で用いるサンプル（試料）について説明する。サンプル１０は、基板１１上に、酸化物半導体膜１２を形成して作製する。基板１１は、例えば、ガラス基板、シリコン基板、又は樹脂（プラスティック）製の基板等であり、用途等に応じた様々な基板を用いることができる。また、酸化物半導体膜１２の製膜には、例えば、スパッタリング法、又は、塗布法等を用いることができる。スパッタリング法は、ターゲット組成に近似した組成の酸化物半導体膜を高い純度で製膜できる。また、塗布法は、様々な組成の酸化物半導体膜を比較的自由に製膜できる。なお、酸化物半導体膜１２は、シート抵抗の測定のみを行う場合は基板１１に製膜したままでもよいが、実際のプロセスへ適用する際にはパターニングを行うことが望ましい。 First, a sample (sample) used in this embodiment will be described.Sample 10 is produced by forming anoxide semiconductor film 12 on asubstrate 11. Thesubstrate 11 is, for example, a glass substrate, a silicon substrate, a resin (plastic) substrate, or the like, and various substrates can be used depending on the intended use. Further, for forming theoxide semiconductor film 12, for example, a sputtering method, a coating method, or the like can be used. The sputtering method can form an oxide semiconductor film having a composition close to the target composition with high purity. In addition, the coating method can relatively freely form oxide semiconductor films having various compositions. Theoxide semiconductor film 12 may remain formed on thesubstrate 11 when only the sheet resistance is measured, but it is desirable to perform patterning when applying it to an actual process.

次に、プラズマ処理装置について説明する。図１には、一例として、並行平板型（容量結合型）のプラズマ処理装置を示したが、水蒸気プラズマを発生させることができるプラズマ処理装置であれば、任意の型のプラズマ処理装置を利用することができる。また、本実施形態では、水蒸気プラズマを発生させるチャンバ１内にサンプル１０を配置して、水蒸気プラズマ６に晒す場合について説明するが、水蒸気プラズマ発生室と、サンプル１０を水蒸気プラズマ６に晒す処理室とを、分離してもよい。 Next, the plasma processing apparatus will be described. FIG. 1 shows a parallel plate type (capacitive coupling type) plasma processing device as an example, but any type of plasma processing device can be used as long as it is a plasma processing device capable of generating water vapor plasma. be able to. Further, in the present embodiment, a case where thesample 10 is arranged in the chamber 1 for generating the water vapor plasma and exposed to thewater vapor plasma 6 will be described. And may be separated.

図１のプラズマ処理装置は、チャンバ（真空室）１内に、ＲＦ（Radio Frequency）パワーを印加する電極２（「ＲＦ電極」という。）と、接地電極３を配置する。ＲＦ電極２には、絶縁コンデンサ（blocking capacitor）４を介して、ＲＦ電源５が接続され、ＲＦ電圧が印加される。ＲＦ電極２と接地電極３との間にＲＦ電圧を印加することにより、プラズマ６が発生する。本実施形態では、チャンバ１内に水蒸気（水蒸気ガス）を導入し、水蒸気プラズマ６を発生させる。 In the plasma processing apparatus of FIG. 1, an electrode 2 (referred to as “RF electrode”) for applying RF (Radio Frequency) power and aground electrode 3 are arranged in a chamber (vacuum chamber) 1. An RF power source 5 is connected to theRF electrode 2 via a blocking capacitor 4, and an RF voltage is applied.Plasma 6 is generated by applying an RF voltage between theRF electrode 2 and theground electrode 3. In the present embodiment, water vapor (water vapor gas) is introduced into the chamber 1 to generatewater vapor plasma 6.

なお、図１（ａ）は、ＲＦ電極２上にサンプル１０を載置する場合であり、図１（ｂ）は、接地電極３上にサンプル１０を載置する場合である。一般に、接地電極３上にサンプル１０を載置した場合の方が、酸化物半導体膜１２に対するダメージが少ない。 Note that FIG. 1A is a case where thesample 10 is placed on theRF electrode 2, and FIG. 1B is a case where thesample 10 is placed on theground electrode 3. In general, the damage to theoxide semiconductor film 12 is less when thesample 10 is placed on theground electrode 3.

本実施形態では、水蒸気ガス雰囲気下におけるプラズマ照射（水蒸気プラズマ処理）をサンプル１０（酸化物半導体膜１２）へ行うことで、酸化物半導体膜１２の水蒸気プラズマに晒された部分の抵抗を低減する。酸化物半導体の抵抗が低減する理由は、水蒸気プラズマによる還元作用と考えられ、還元作用により酸素原子の抜けた部分がキャリアを生成するものと推定している。 In the present embodiment, the resistance of the portion of theoxide semiconductor film 12 exposed to the steam plasma is reduced by performing plasma irradiation (steam plasma treatment) on the sample 10 (oxide semiconductor film 12) in a water vapor gas atmosphere. .. The reason why the resistance of the oxide semiconductor is reduced is considered to be the reducing action of the water vapor plasma, and it is presumed that the portion where the oxygen atom is removed by the reducing action generates carriers.

［実施例及び比較例について］
各種の酸化物半導体膜に対し、処理条件を様々に変えてプラズマ処理を行い、抵抗値を測定した。製膜処理、プラズマ処理、抵抗測定の各工程は、以下のとおりである。[About Examples and Comparative Examples]
Various oxide semiconductor films were subjected to plasma treatment under various treatment conditions, and the resistance values were measured. Each step of film forming treatment, plasma treatment, and resistance measurement is as follows.

［Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＴＺＯ）膜に対するプラズマ処理]
［製膜処理］
ガラス基板上に、酸化インジウムスズ亜鉛（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ）の酸化物半導体膜をスパッタリング法で製膜した。製膜条件は、スパッタターゲット（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏターゲット）に印加する電力の値はＤＣ３００Ｗ、ガスの流量比はＡｒ／Ｏ_２＝３８／２ｓｃｃｍ、圧力は０．２Ｐａとした。本実施例で使用したスパッタターゲットの組成は、Ｉｎ₂Ｏ₃の重量を基準として規格化した値で、Ｉｎ₂Ｏ₃: ＺｎＯ : ＳｎＯ₂ ＝ １wt% : ２．６７wt% : １．２４wt%であり、残部は０wt%（不可避不純物以外無し）である。なお、酸化インジウムスズ亜鉛の組成は、これ以外の任意の組成比であってよい。[Plasma treatment for In-Sn-Zn-O (ITZO) film]
[Film formation process]
An oxide semiconductor film of indium tin oxide (In—Sn—Zn—O) was formed on a glass substrate by a sputtering method. The film forming conditions were such that the value of the electric power applied to the sputter target (In-Sn-Zn-O target) was DC300 W, the gas flow rate ratio was Ar / O₂ = 38/2 sccm, and the pressure was 0.2 Pa. The composition of the sputtering target used in the present embodiment, in normalized value based on the weight of_{In 2 O 3, In 2 O} 3: ZnO:SnO 2 = 1wt%: 2.67wt%: at 1.24 wt% Yes, the balance is 0 wt% (no other than unavoidable impurities). The composition of indium tin oxide may be any other composition ratio.

また、製膜時間を変えることで、膜厚の異なる３種類のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（膜厚１５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍの３種類）を形成した。その後、ホットプレートを用いて、大気中で３００℃、１時間の熱処理を実施した。 Further, by changing the film forming time, three types of In-Sn-Zn-O films having different film thicknesses (three types having a film thickness of 15 nm, 50 nm, and 100 nm) were formed. Then, using a hot plate, heat treatment was carried out in the air at 300 ° C. for 1 hour.

［プラズマ処理］
製膜し加熱処理を行ったＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、Ａｒプラズマ処理、又は、水蒸気プラズマ処理を行った。なお、比較のために、プラズマ処理を行わないＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜も準備した。[Plasma processing]
The In-Sn-Zn-O film that had been formed and heat-treated was subjected to Ar plasma treatment or steam plasma treatment. For comparison, an In-Sn-Zn-O film that was not subjected to plasma treatment was also prepared.

［抵抗測定］
プラズマ処理なしのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例１、４、７）、Ａｒプラズマ処理したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例２，３、５、６、８、９）、及び、水蒸気プラズマ処理したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例１〜１２）について、シート抵抗を４探針法で測定した。[Resistance measurement]
In-Sn-Zn-O film without plasma treatment (Comparative Examples 1, 4, 7), In-Sn-Zn-O film treated with Ar plasma (Comparative Examples 2, 3, 5, 6, 8, 9), The sheet resistance of the In-Sn-Zn-O film (Examples 1 to 12) treated with steam plasma was measured by a 4-probe method.

−−− 厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of In-Sn-Zn-O film with a thickness of 15 nm ---
The In-Sn-Zn-O film having a thickness of 15 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例１］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 1]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例２］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 2]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例３］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 3]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例１］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 1]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例２］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 2]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例３］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 3]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例４］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 4]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表１に示す。 Table 1 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図２に、比較例１〜３、実施例１〜４の半導体薄膜（厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。比較例１に示すプラズマ処理なしのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜は高いシート抵抗値を示しているが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例２、３）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例１〜４）はともに、プラズマ処理なしの比較例１に対して大幅に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、ほぼ同等の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有しているが、実施例２のみは他の実施例と異なる傾向を示している。 FIG. 2 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In-Sn—Zn—O film having a thickness of 15 nm) of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 4. The In-Sn-Zn-O film without plasma treatment shown in Comparative Example 1 shows a high sheet resistance value, but the In-Sn-Zn-O film subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 2 and 3) and Both the In-Sn-Zn-O films (Examples 1 to 4) subjected to the steam plasma treatment have a significantly reduced resistance value as compared with Comparative Example 1 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, the steam plasma treatment has almost the same resistance reduction effect of the oxide semiconductor film as that of the Ar plasma treatment, but only in Example 2 It shows a different tendency from the other examples.

−−− 厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of In-Sn-Zn-O film with a thickness of 50 nm ---
The In-Sn-Zn-O film having a thickness of 50 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例４］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 4]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例５］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 5]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例６］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 6]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例５］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 5]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例６］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 6]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例７］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 7]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例８］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 8]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表２に示す。 Table 2 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図３に、比較例４〜６、実施例５〜８の半導体薄膜（厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。比較例４に示すプラズマ処理なしのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜は高いシート抵抗値を示しているが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例５、６）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例５〜８）はともに、プラズマ処理なしの比較例４に対して大幅に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、ほぼ同等の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。 FIG. 3 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In-Sn-Zn-O film having a thickness of 50 nm) of Comparative Examples 4 to 6 and Examples 5 to 8. The In-Sn-Zn-O film without plasma treatment shown in Comparative Example 4 shows a high sheet resistance value, but the In-Sn-Zn-O film subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 5 and 6) and Both the In-Sn-Zn-O films (Examples 5 to 8) subjected to the steam plasma treatment have significantly reduced resistance values as compared with Comparative Example 4 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has almost the same resistance reducing effect of the oxide semiconductor film as that of the Ar plasma treatment.

−−− 厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of In-Sn-Zn-O film with a thickness of 100 nm ---
The In-Sn-Zn-O film having a thickness of 100 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例７］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 7]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例８］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 8]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例９］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 9]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例９］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 9]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例１０］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 10]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例１１］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 11]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例１２］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 12]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表３に示す。 Table 3 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図４に、比較例７〜９、実施例９〜１２の半導体薄膜（厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。比較例７に示すプラズマ処理なしのＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜は高いシート抵抗値を示しているが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例８、９）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例９〜１２）はともに、プラズマ処理なしの比較例７に対して大幅に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、ほぼ同等の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。 FIG. 4 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In-Sn-Zn-O film having a thickness of 100 nm) of Comparative Examples 7 to 9 and Examples 9 to 12. The In-Sn-Zn-O film without plasma treatment shown in Comparative Example 7 shows a high sheet resistance value, but the In-Sn-Zn-O film subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 8 and 9) and Both the In—Sn—Zn—O films (Examples 9 to 12) subjected to the steam plasma treatment have significantly reduced resistance values as compared with Comparative Example 7 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has almost the same resistance reducing effect of the oxide semiconductor film as that of the Ar plasma treatment.

実施例１〜１２から、いずれの厚さの酸化物半導体膜も、未処理のものと比較して、水蒸気プラズマ処理によりシート抵抗値が低減する。このシート抵抗値は、半導体装置における電極・配線、又はトランジスタのソース・ドレイン領域等の導電領域として使用するのに十分な、低い抵抗値である。実際の製造プロセスにおいては、酸化物半導体膜を所定の形状にパターンニングして、又は、低抵抗化の不要な部分をマスクし酸化物半導体膜の所定の領域を露出させて、水蒸気プラズマに晒し、導電領域を形成する。なお、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜等の酸化物半導体膜は、可視光を透過させるため、水蒸気プラズマ処理した酸化物半導体膜を透明電極・透明配線として、使用することができる。 From Examples 1 to 12, the sheet resistance value of the oxide semiconductor film of any thickness is reduced by the steam plasma treatment as compared with the untreated one. This sheet resistance value is a low resistance value sufficient to be used as a conductive region such as an electrode / wiring in a semiconductor device or a source / drain region of a transistor. In the actual manufacturing process, the oxide semiconductor film is patterned into a predetermined shape, or the unnecessary portion of the resistance reduction is masked to expose a predetermined region of the oxide semiconductor film, and the oxide semiconductor film is exposed to steam plasma. , Form a conductive region. Since an oxide semiconductor film such as an In-Sn-Zn-O film transmits visible light, the oxide semiconductor film treated with steam plasma can be used as a transparent electrode / transparent wiring.

図３、図４を参照すると、全体として処理時間が１分間の場合よりも１０分間の場合の方が、シート抵抗値が低いことから、水蒸気プラズマが処理時間と共に酸化物半導体膜により浸透するものと推測される。 With reference to FIGS. 3 and 4, since the sheet resistance value is lower when the processing time is 10 minutes than when the processing time is 1 minute as a whole, the water vapor plasma permeates through the oxide semiconductor film with the processing time. It is presumed.

膜が均質であればシート抵抗値は膜厚が厚くなるほど低くなるところ、厚さ１５ｎｍの半導体膜のシート抵抗値よりも厚さ５０ｎｍの半導体膜のシート抵抗値が低いことから、水素プラズマは５０ｎｍ以上浸透しているものと推測される。一方、厚さ５０ｎｍの半導体膜のシート抵抗値と厚さ１００ｎｍの半導体膜のシート抵抗値とがほぼ変わらないことから、１００ｎｍの深さまでは水蒸気プラズマが十分浸透していない可能性もある。厚い酸化物半導体膜は、プラズマ処理時間を長くすることにより、更に低抵抗化が可能と推定される。 If the film is homogeneous, the sheet resistance value decreases as the film thickness increases. However, since the sheet resistance value of the semiconductor film having a thickness of 50 nm is lower than the sheet resistance value of the semiconductor film having a thickness of 15 nm, the hydrogen plasma has a thickness of 50 nm. It is presumed that the above has penetrated. On the other hand, since the sheet resistance value of the semiconductor film having a thickness of 50 nm and the sheet resistance value of the semiconductor film having a thickness of 100 nm are almost the same, there is a possibility that the steam plasma does not sufficiently permeate at a depth of 100 nm. It is presumed that the thick oxide semiconductor film can further reduce the resistance by lengthening the plasma treatment time.

別の実験によれば、水蒸気プラズマは、金属へのダメージは殆ど発生しない。しかしながら、実施例１〜１２を比較すると、厚さが薄い（１５ｎｍ）酸化物半導体膜をＲＦ電極２上に載置して１０分間のプラズマを照射した場合（実施例２）には、接地電極３上に載置した場合よりシート抵抗値が低下していないことから、ＲＦ電極２上で長時間のプラズマを照射した場合には、酸化物半導体膜に若干のダメージが生じる可能性があると推測される。したがって、低抵抗化の水素プラズマ処理は、基板を接地電極に載置して処理することが望ましい。 According to another experiment, water vapor plasma causes almost no damage to metals. However, comparing Examples 1 to 12, when a thin (15 nm) oxide semiconductor film is placed on theRF electrode 2 and irradiated with plasma for 10 minutes (Example 2), the ground electrode Since the sheet resistance value is not lower than that when it is placed on theRF electrode 2, it is said that the oxide semiconductor film may be slightly damaged when theRF electrode 2 is irradiated with plasma for a long time. Guess. Therefore, it is desirable to place the substrate on the ground electrode for the hydrogen plasma treatment with low resistance.

［Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＧＺＯ）膜に対するプラズマ処理]
［製膜処理］
ガラス基板上に、酸化インジウムガリウム亜鉛（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）の酸化物半導体膜をスパッタリング法で製膜した。製膜条件は、スパッタターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏターゲット）に印加する電力の値はＲＦ１００Ｗ、ガスの流量比はＡｒ／Ｏ_２＝１９．４／０．６ｓｃｃｍ、圧力は０．４Ｐａとした。本実施例で使用したスパッタターゲットの組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｏ＝１：１：１：４である（原子数比）。なお、酸化インジウムガリウム亜鉛の組成は、これ以外の任意の組成比であってよい。[Plasma treatment for In-Ga-Zn-O (IGZO) film]
[Film formation process]
An oxide semiconductor film of indium gallium zinc oxide (In-Ga-Zn-O) was formed on a glass substrate by a sputtering method. As for the film forming conditions, the value of the electric power applied to the sputter target (In-Ga-Zn-O target) is RF100W, the gas flow rate ratio is Ar / O₂ = 19.4 / 0.6sccm, and the pressure is 0.4Pa. did. The composition of the sputtering target used in this example is In: Ga: Zn: O = 1: 1: 1: 4 (atomic number ratio). The composition of indium gallium zinc oxide may be any other composition ratio.

また、製膜時間を変えることで、膜厚の異なる３種類のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（膜厚１５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍの３種類）を形成した。その後、ホットプレートを用いて、大気中で３００℃、１時間の熱処理を実施した。 Further, by changing the film forming time, three types of In-Ga-Zn-O films having different film thicknesses (three types having a film thickness of 15 nm, 50 nm, and 100 nm) were formed. Then, using a hot plate, heat treatment was carried out in the air at 300 ° C. for 1 hour.

［プラズマ処理］
製膜し加熱処理を行ったＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、Ａｒプラズマ処理、又は、水蒸気プラズマ処理を行った。なお、比較のために、プラズマ処理を行わないＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜も準備した。[Plasma processing]
The In-Ga-Zn-O film that had been formed and heat-treated was subjected to Ar plasma treatment or steam plasma treatment. For comparison, an In-Ga-Zn-O film that was not subjected to plasma treatment was also prepared.

［抵抗測定］
プラズマ処理なしのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例１０、１３、１６）、Ａｒプラズマ処理したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例１１，１２、１４、１５、１７、１８）、及び、水蒸気プラズマ処理したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例１３〜２４）について、シート抵抗を４探針法で測定した。[Resistance measurement]
In-Ga-Zn-O film without plasma treatment (Comparative Examples 10, 13, 16), In-Ga-Zn-O film treated with Ar plasma (Comparative Examples 11, 12, 14, 15, 17, 18), The sheet resistance of the In-Ga-Zn-O film (Examples 13 to 24) treated with steam plasma was measured by a 4-probe method.

−−− 厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of In-Ga-Zn-O film with a thickness of 15 nm ---
The In-Ga-Zn-O film having a thickness of 15 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例１０］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 10]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例１１］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 11]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例１２］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 12]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例１３］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 13]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例１４］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 14]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例１５］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 15]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例１６］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 16]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表４に示す。 Table 4 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図５に、比較例１０〜１２、実施例１３〜１６の半導体薄膜（厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。比較例１０に示すプラズマ処理なしのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜は高いシート抵抗値を示しているが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例１１、１２）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例１３、１５、１６）はともに、プラズマ処理なしの比較例１０に対して大幅に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、同等またはそれ以上の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。なお、実施例１４は、特異的に高い抵抗値を示しているが、ＲＦ電極２上でのプラズマ照射により、酸化物半導体膜にダメージが生じた可能性がある。 FIG. 5 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In-Ga-Zn-O film having a thickness of 15 nm) of Comparative Examples 10 to 12 and Examples 13 to 16. The In-Ga-Zn-O film without plasma treatment shown in Comparative Example 10 shows a high sheet resistance value, but the In-Ga-Zn-O film subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 11 and 12) and Both the In-Ga-Zn-O films (Examples 13, 15 and 16) subjected to the steam plasma treatment have significantly reduced resistance values as compared with Comparative Example 10 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has an effect of reducing the resistance of the oxide semiconductor film equal to or higher than that of the Ar plasma treatment. .. Although Example 14 shows a specifically high resistance value, it is possible that the oxide semiconductor film was damaged by plasma irradiation on theRF electrode 2.

−−− 厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of In-Ga-Zn-O film with a thickness of 50 nm ---
The In-Ga-Zn-O film having a thickness of 50 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例１３］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 13]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例１４］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 14]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例１５］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 15]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例１７］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 17]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例１８］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 18]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例１９］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 19]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例２０］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 20]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表５に示す。 Table 5 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図６に、比較例１３〜１５、実施例１７〜２０の半導体薄膜（厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。比較例１３に示すプラズマ処理なしのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜は高いシート抵抗値を示しているが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例１４、１５）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例１７〜２０）はともに、プラズマ処理なしの比較例１３に対して大幅に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、同等またはそれ以上の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。 FIG. 6 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In-Ga-Zn-O film having a thickness of 50 nm) of Comparative Examples 13 to 15 and Examples 17 to 20. The In-Ga-Zn-O film without plasma treatment shown in Comparative Example 13 shows a high sheet resistance value, but the In-Ga-Zn-O film subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 14 and 15) and Both the In-Ga-Zn-O films (Examples 17 to 20) subjected to the steam plasma treatment have a significantly reduced resistance value as compared with Comparative Example 13 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has an effect of reducing the resistance of the oxide semiconductor film equal to or higher than that of the Ar plasma treatment. ..

−−− 厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of In-Ga-Zn-O film with a thickness of 100 nm ---
The In-Ga-Zn-O film having a thickness of 100 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例１６］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 16]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例１７］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 17]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例１８］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 18]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例２１］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 21]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例２２］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 22]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例２３］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 23]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例２４］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 24]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Ga-Zn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表６に示す。 Table 6 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図７に、比較例１６〜１８、実施例２１〜２４の半導体薄膜（厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。比較例１６に示すプラズマ処理なしのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜は高いシート抵抗値を示しているが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（比較例１７、１８）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜（実施例２１〜２４）はともに、プラズマ処理なしの比較例１６に対して大幅に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、同等またはそれ以上の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。 FIG. 7 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In-Ga-Zn-O film having a thickness of 100 nm) of Comparative Examples 16 to 18 and Examples 21 to 24. The In-Ga-Zn-O film without plasma treatment shown in Comparative Example 16 shows a high sheet resistance value, but the In-Ga-Zn-O film subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 17 and 18) and Both the In-Ga-Zn-O films (Examples 21 to 24) subjected to the steam plasma treatment have significantly reduced resistance values as compared with Comparative Example 16 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has an effect of reducing the resistance of the oxide semiconductor film equal to or higher than that of the Ar plasma treatment. ..

［Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）膜に対するプラズマ処理]
［製膜処理］
ガラス基板上に、酸化インジウムスズ（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ）の酸化物半導体膜をスパッタリング法で製膜した。製膜条件は、スパッタターゲット（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏターゲット）に印加する電力の値はＲＦ２５０Ｗ、ガスの流量比はＡｒ／Ｏ_２＝４５／０．３ｓｃｃｍ、圧力は０．９Ｐａとした。本実施例で使用したスパッタターゲットの組成は、Ｉｎ_２Ｏ_３＝９０ｗｔ％，ＳｎＯ_２＝１０ｗｔ％である。なお、酸化インジウムスズの組成は、これ以外の任意の組成比であってよい。[Plasma treatment for In-Sn-O (ITO) film]
[Film formation process]
An oxide semiconductor film of indium tin oxide (In—Sn—O) was formed on a glass substrate by a sputtering method. The film forming conditions were that the value of the electric power applied to the sputter target (In-Sn-O target) was RF250W, the gas flow rate ratio was Ar / O₂ = 45 / 0.3sccm, and the pressure was 0.9Pa. The composition of the sputtering target used in this example is In₂ O₃ = 90 wt% and SnO₂ = 10 wt%. The composition of indium tin oxide may be any other composition ratio.

また、製膜時間を変えることで、膜厚の異なる３種類のＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（膜厚１５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍの３種類）を形成した。その後、ホットプレートを用いて、大気中で３００℃、１時間の熱処理を実施した。 Further, by changing the film forming time, three types of In-Sn-O films having different film thicknesses (three types having a film thickness of 15 nm, 50 nm, and 100 nm) were formed. Then, using a hot plate, heat treatment was carried out in the air at 300 ° C. for 1 hour.

［プラズマ処理］
製膜し加熱処理を行ったＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜に対して、Ａｒプラズマ処理、又は、水蒸気プラズマ処理を行った。なお、比較のために、プラズマ処理を行わないＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜も準備した。[Plasma processing]
The In-Sn-O film formed and heat-treated was subjected to Ar plasma treatment or steam plasma treatment. For comparison, an In-Sn-O film that was not subjected to plasma treatment was also prepared.

［抵抗測定］
プラズマ処理なしのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（比較例１９、２２、２５）、Ａｒプラズマ処理したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（比較例２０，２１、２３、２４、２６、２７）、及び、水蒸気プラズマ処理したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（実施例２５〜３６）について、シート抵抗を４探針法で測定した。[Resistance measurement]
In-Sn-O film without plasma treatment (Comparative Examples 19, 22, 25), In-Sn-O film treated with Ar plasma (Comparative Examples 20, 21, 23, 24, 26, 27), and steam plasma. The sheet resistance of the treated In—Sn—O films (Examples 25 to 36) was measured by a 4-probe method.

−−− 厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of an In-Sn-O film with a thickness of 15 nm ---
The In—Sn—O film having a thickness of 15 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例１９］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 19]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例２０］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 20]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例２１］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 21]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例２５］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 25]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例２６］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 26]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例２７］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 27]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例２８］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 28]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表７に示す。 Table 7 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図８に、比較例１９〜２１、実施例２５〜２８の半導体薄膜（厚さ１５ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜は、プラズマ処理を行わないもの（比較例１９）であっても抵抗値が比較的低いが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（比較例２０）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（実施例２５、２７、２８）はともに、プラズマ処理なしの比較例１９に対して更に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、同等またはそれ以上の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。なお、比較例２１は特異的に高い抵抗値を示しているが、ＲＦ電極２上でのプラズマ照射により、酸化物半導体膜にダメージが生じた可能性がある。 FIG. 8 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In—Sn—O film having a thickness of 15 nm) of Comparative Examples 19 to 21 and Examples 25 to 28. The In-Sn-O film has a relatively low resistance value even if it is not subjected to plasma treatment (Comparative Example 19), but the In-Sn-O film that has been subjected to Ar plasma treatment (Comparative Example 20) and water vapor. The resistance values of both the plasma-treated In—Sn—O films (Examples 25, 27, 28) are further reduced as compared with Comparative Example 19 without plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has an effect of reducing the resistance of the oxide semiconductor film equal to or higher than that of the Ar plasma treatment. .. Although Comparative Example 21 shows a specifically high resistance value, it is possible that the oxide semiconductor film was damaged by plasma irradiation on theRF electrode 2.

−−− 厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of an In-Sn-O film with a thickness of 50 nm ---
The In—Sn—O film having a thickness of 50 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例２２］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 22]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例２３］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 23]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例２４］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 24]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例２９］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 29]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例３０］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 30]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例３１］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 31]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例３２］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 32]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表８に示す。 Table 8 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図９に、比較例２２〜２４、実施例２９〜３２の半導体薄膜（厚さ５０ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜は、プラズマ処理を行わないもの（比較例２２）であっても抵抗値が比較的低いが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（比較例２３、２４）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（実施例２９〜３２）はともに、プラズマ処理なしの比較例２２に対して更に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、同等またはそれ以上の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。 FIG. 9 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In—Sn—O film having a thickness of 50 nm) of Comparative Examples 22 to 24 and Examples 29 to 32. The In-Sn-O film has a relatively low resistance value even if it is not subjected to plasma treatment (Comparative Example 22), but the In-Sn-O film that has been subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 23 and 24). And the In—Sn—O films (Examples 29 to 32) subjected to the steam plasma treatment have further reduced resistance values as compared with Comparative Example 22 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has an effect of reducing the resistance of the oxide semiconductor film equal to or higher than that of the Ar plasma treatment. ..

−−− 厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の場合 −−−
厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜に対して、それぞれ異なる処理を行い、処理後のシート抵抗を測定した。それぞれの膜の処理条件は、次のとおりである。--- In the case of an In-Sn-O film with a thickness of 100 nm ---
The In—Sn—O film having a thickness of 100 nm was subjected to different treatments, and the sheet resistance after the treatment was measured. The treatment conditions for each film are as follows.

［比較例２５］
・加熱後のプラズマ処理条件：プラズマ処理なし[Comparative Example 25]
・ Plasma treatment conditions after heating: No plasma treatment

［比較例２６］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Comparative Example 26]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 1 minute

［比較例２７］
・加熱後のプラズマ処理条件（Ａｒプラズマ処理）：
ガス種：アルゴン
ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：１５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Comparative Example 27]
-Plasma treatment conditions after heating (Ar plasma treatment):
Gas type: Argon
Gas flow rate: 20 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 150W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例３３］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 33]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例３４］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：ＲＦパワーを印加する電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 34]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the electrode to which RF power is applied
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

［実施例３５］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１分間[Example 35]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 1 minute

［実施例３６］
・加熱後のプラズマ処理条件（水蒸気プラズマ処理）：
ガス種：水蒸気
ガス流量：１２ｓｃｃｍ
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜の載置位置：接地電極上
ＲＦパワー：２５０Ｗ
プラズマ処理時間：１０分間[Example 36]
-Plasma treatment conditions after heating (steam plasma treatment):
Gas type: water vapor
Gas flow rate: 12 sccm
Placement position of In-Sn-O film: On the ground electrode
RF power: 250W
Plasma processing time: 10 minutes

各条件における処理後のシート抵抗を、表９に示す。 Table 9 shows the sheet resistance after the treatment under each condition.

図１０に、比較例２５〜２７、実施例３３〜３６の半導体薄膜（厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜）のシート抵抗の測定結果を示す。Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ膜は、プラズマ処理を行わないもの（比較例２５）であっても抵抗値が比較的低いが、Ａｒプラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（比較例２６、２７）及び水蒸気プラズマ処理を施したＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜（実施例３３〜３６）はともに、プラズマ処理なしの比較例２５に対して更に抵抗値が低減している。また、水蒸気プラズマ処理とＡｒプラズマ処理の効果を比較すると、水蒸気プラズマ処理は、Ａｒプラズマ処理と比べて、ほぼ同等の酸化物半導体膜の抵抗低減効果を有していることを示している。 FIG. 10 shows the measurement results of the sheet resistance of the semiconductor thin films (In—Sn—O film having a thickness of 100 nm) of Comparative Examples 25 to 27 and Examples 33 to 36. The In-Sn-O film has a relatively low resistance value even if it is not subjected to plasma treatment (Comparative Example 25), but the In-Sn-O film that has been subjected to Ar plasma treatment (Comparative Examples 26 and 27). And the In—Sn—O films (Examples 33 to 36) subjected to the steam plasma treatment have further reduced resistance values as compared with Comparative Example 25 without the plasma treatment. Further, comparing the effects of the steam plasma treatment and the Ar plasma treatment, it is shown that the steam plasma treatment has almost the same resistance reducing effect of the oxide semiconductor film as that of the Ar plasma treatment.

本実施形態では、半導体膜として、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、及びＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜を使用して実験を行ったが、これらの膜に限られず、他の酸化物半導体膜においても、水蒸気プラズマ処理により抵抗値が低減することが確認されている。例えば、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、ＺｎＯにおいて、同様の傾向が見られる。本発明は、酸化物半導体膜を水蒸気プラズマに晒すことにより、抵抗値を低減し、導電領域を形成することができる。特に、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうち、少なくとも１種類を含む酸化物半導体膜に対して、水蒸気プラズマ処理により、導電領域を形成することができる。 In the present embodiment, the experiments were carried out using In-Sn-Zn-O film, In-Ga-Zn-O film, and In-Sn-O film as the semiconductor film, but the present invention is not limited to these films. It has been confirmed that the resistance value of other oxide semiconductor films is also reduced by the steam plasma treatment. For example, the same tendency is observed in IZO (In-Zn-O) and ZnO. According to the present invention, the resistance value can be reduced and a conductive region can be formed by exposing the oxide semiconductor film to water vapor plasma. In particular, a conductive region can be formed on an oxide semiconductor film containing at least one of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), and gallium (Ga) by steam plasma treatment. ..

本実施形態の各実施例では、水蒸気プラズマ処理は、ガス（水蒸気）流量：１２ｓｃｃｍ、ＲＦパワー：２５０Ｗとして行ったが、ガス流量及び／又はＲＦパワーを変えても、酸化物半導体膜の低抵抗化が同様に生じることが確認されている。 In each embodiment of the present embodiment, the steam plasma treatment was performed with a gas (steam) flow rate of 12 sccm and an RF power of 250 W, but even if the gas flow rate and / or the RF power is changed, the resistance of the oxide semiconductor film is low. It has been confirmed that the conversion occurs as well.

上記の実施の形態１では、導電領域の形成方法について説明したが、本発明はこれに限らず、水蒸気プラズマ処理された酸化物半導体膜からなる電極配線（透明電極）又は導電領域として構成されてもよい。 In the first embodiment described above, the method of forming the conductive region has been described, but the present invention is not limited to this, and is configured as an electrode wiring (transparent electrode) or a conductive region made of an oxide semiconductor film treated with steam plasma. May be good.

（実施の形態２）
本実施形態では、酸化物半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を製造した。より詳細には、水蒸気プラズマ処理により、酸化物半導体領域の低抵抗化を行い、ソース・ドレイン領域を形成した。(Embodiment 2)
In this embodiment, a thin film transistor (TFT) is manufactured using an oxide semiconductor film. More specifically, the resistance of the oxide semiconductor region was lowered by steam plasma treatment to form a source / drain region.

図１１は、本発明を適用した薄膜トランジスタの構造の一例を表す図（断面図）である。薄膜トランジスタ２０は、酸化物半導体膜２１上に、ゲート絶縁膜２２、及びゲート電極２３を有している。図１１の薄膜トランジスタは、いわゆるセルフアライン型であり、酸化物半導体膜２１は、チャンネル領域とソース・ドレイン領域を備え、ゲート電極２３とソース・ドレイン領域とが位置合わせされている。 FIG. 11 is a view (cross-sectional view) showing an example of the structure of a thin film transistor to which the present invention is applied. Thethin film transistor 20 has a gate insulating film 22 and a gate electrode 23 on theoxide semiconductor film 21. The thin film transistor of FIG. 11 is a so-called self-aligned type, and theoxide semiconductor film 21 includes a channel region and a source / drain region, and the gate electrode 23 and the source / drain region are aligned.

製造方法としては、まず、基板１１上に、酸化物半導体膜２１を形成する。基板１１は、例えば、ガラス基板、シリコン基板、又は樹脂（プラスティック）製の基板等であり、用途等に応じた様々な基板を用いることができる。また、酸化物半導体膜２１の形成には、例えば、スパッタリング法、又は、塗布法等を用いることができる。酸化物半導体膜２１の厚さは、実験１〜９を参照して１５〜１００ｎｍとしたが、これより厚い又は薄い酸化物半導体膜であっても、理論上は動作に問題はない。酸化物半導体膜２１は、薄膜トランジスタの形成領域ごとにパターニングし、半導体島領域とすることが望ましい。 As a manufacturing method, first, theoxide semiconductor film 21 is formed on thesubstrate 11. Thesubstrate 11 is, for example, a glass substrate, a silicon substrate, a resin (plastic) substrate, or the like, and various substrates can be used depending on the intended use. Further, for the formation of theoxide semiconductor film 21, for example, a sputtering method, a coating method, or the like can be used. The thickness of theoxide semiconductor film 21 was set to 15 to 100 nm with reference to Experiments 1 to 9, but there is theoretically no problem in operation even if the oxide semiconductor film is thicker or thinner than this. It is desirable that theoxide semiconductor film 21 is patterned for each thin film transistor forming region to form a semiconductor island region.

続けて、酸化物半導体膜２１のチャネル領域上に、ゲート絶縁膜２２を形成する。ゲート絶縁膜２２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜を用いる。必要により、より誘電率の高い窒化シリコン又は他の絶縁膜を利用することもできる。ゲート絶縁膜２２は、例えば、１０〜３００ｎｍの厚さとすることができる。Subsequently, the gate insulating film 22 is formed on the channel region of theoxide semiconductor film 21. As the gate insulating film 22, for example, a silicon oxide (SiO₂ ) film is used. If necessary, silicon nitride or other insulating film having a higher dielectric constant can be used. The gate insulating film 22 can have a thickness of, for example, 10 to 300 nm.

次に、ゲート絶縁膜２２上にゲート電極材料膜を形成する。ゲート電極材料は、導電性の高い任意の材料で形成することができるが、本実施形態では、Ｍｏ、Ｍｏ合金、又はＡｌの金属膜を形成し、金属電極とした。 Next, a gate electrode material film is formed on the gate insulating film 22. The gate electrode material can be formed of any material having high conductivity, but in the present embodiment, a metal film of Mo, Mo alloy, or Al is formed to form a metal electrode.

ゲート絶縁膜２２及びゲート電極材料膜を形成後、それらを同一形状に加工し、ゲート電極２３とゲート絶縁膜２２を形成する。ゲート長は、薄膜トランジスタ２０の性能に応じて、例えば１〜１００μｍの範囲で適宜選択することができる。 After forming the gate insulating film 22 and the gate electrode material film, they are processed into the same shape to form the gate electrode 23 and the gate insulating film 22. The gate length can be appropriately selected, for example, in the range of 1 to 100 μm, depending on the performance of thethin film transistor 20.

その後、薄膜トランジスタ２０を、水蒸気プラズマに晒す。図１１の薄膜トランジスタ２０は、ゲート電極２３及びゲート絶縁膜２２がマスクとなり、酸化物半導体膜２１のゲート電極２３及びゲート絶縁膜２２に覆われていない領域のみが選択的に水蒸気プラズマに晒されることで、低抵抗化し、ソース・ドレイン領域が形成される。 After that, thethin film transistor 20 is exposed to water vapor plasma. In thethin film transistor 20 of FIG. 11, the gate electrode 23 and the gate insulating film 22 serve as a mask, and only the region of theoxide semiconductor film 21 not covered by the gate electrode 23 and the gate insulating film 22 is selectively exposed to steam plasma. Therefore, the resistance is lowered and the source / drain region is formed.

形成された薄膜トランジスタ２０を観察したところ、ゲート電極２３の表面にはダメージが生じていなかった。水蒸気プラズマは、金属層には殆どダメージを与えない。 When the formedthin film transistor 20 was observed, the surface of the gate electrode 23 was not damaged. The water vapor plasma causes almost no damage to the metal layer.

このようにして、水蒸気プラズマを用いることで、Ａｒプラズマを用いた場合とは異なり、物理的にゲート電極にダメージを与えることなく、酸化物半導体膜を低抵抗化でき、セルフアライン型薄膜トランジスタを製造することができる。 In this way, by using the water vapor plasma, unlike the case of using the Ar plasma, the oxide semiconductor film can be made low in resistance without physically damaging the gate electrode, and a self-aligned thin film transistor can be manufactured. can do.

また、上記の実施の形態２では、薄膜トランジスタ２０の製造方法について説明したが、本発明はこれに限らず、水蒸気プラズマによって形成されたソース・ドレイン領域を有する、酸化物半導体の薄膜トランジスタとして構成されてもよい。 Further, in the second embodiment described above, the method for manufacturing thethin film transistor 20 has been described, but the present invention is not limited to this, and is configured as a thin film transistor of an oxide semiconductor having a source / drain region formed by steam plasma. May be good.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the above embodiments have been described as typical examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the scope of claims.

１ チャンバ（真空室）
２ ＲＦパワーを印加する電極
３ 接地電極
４ 絶縁コンデンサ
５ ＲＦ電源
６ プラズマ
１０ サンプル
１１ 基板
１２ 酸化物半導体膜
２０ 薄膜トランジスタ
２１ 酸化物半導体膜
２２ ゲート絶縁膜
２３ ゲート電極
1 chamber (vacuum chamber)
2 Electrode to which RF power is applied 3 Ground electrode 4 Insulation capacitor 5RF power supply 6Plasma 10Sample 11Substrate 12Oxide semiconductor film 20Thin film transistor 21 Oxide semiconductor film 22 Gate insulating film 23 Gate electrode

Claims (9)

Translated fromJapanese

酸化物半導体膜の所定の領域を水蒸気プラズマに晒す工程を含む、導電領域の形成方法。 A method for forming a conductive region, which comprises a step of exposing a predetermined region of an oxide semiconductor film to water vapor plasma. 前記酸化物半導体膜は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうち、少なくとも１種類を含む、請求項１に記載の導電領域の形成方法。 The method for forming a conductive region according to claim 1, wherein the oxide semiconductor film contains at least one of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), and gallium (Ga). 前記酸化物半導体膜は、１５ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する、請求項１又は２に記載の導電領域の形成方法。 The method for forming a conductive region according to claim 1 or 2, wherein the oxide semiconductor film has a film thickness of 15 nm to 100 nm. プラズマ処理装置内で、前記酸化物半導体膜を接地電極上に載置して、水蒸気プラズマに晒すことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導電領域の形成方法。 The method for forming a conductive region according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxide semiconductor film is placed on a ground electrode in a plasma processing apparatus and exposed to steam plasma. 前記酸化物半導体の導電領域は、透明電極又は透明配線であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導電領域の形成方法。 The method for forming a conductive region according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive region of the oxide semiconductor is a transparent electrode or transparent wiring. 前記酸化物半導体の導電領域は、トランジスタのソース・ドレイン領域であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導電領域の形成方法。 The method for forming a conductive region according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive region of the oxide semiconductor is a source / drain region of a transistor. 基板上に酸化物半導体膜を形成する工程と、
前記酸化物半導体膜上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極に覆われていない前記酸化物半導体膜の領域を水蒸気プラズマに晒す工程と、
を含む薄膜トランジスタの製造方法。The process of forming an oxide semiconductor film on a substrate and
A step of forming a gate insulating film and a gate electrode on the oxide semiconductor film, and
The step of exposing the region of the oxide semiconductor film not covered by the gate electrode to steam plasma, and
A method for manufacturing a thin film transistor including. 前記酸化物半導体膜は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうち、少なくとも１種類を含む、請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 7, wherein the oxide semiconductor film contains at least one of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), and gallium (Ga). 前記酸化物半導体膜は、１５ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する、請求項７又は８に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 7 or 8, wherein the oxide semiconductor film has a film thickness of 15 nm to 100 nm.

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