magnetic filed ( gauss) horizon 1240

第4章

99

図4. 2 GZOターゲット外観例（Ga2O3 5.7 wt.% GZOの場合）

表4. 1 マグネトロンスパッタ法の成膜パラメーター

pre treatment method UV cleaner 2 min

Back pressure (Pa) < 5.0 x 10

distance of target-substrate (mm) 70

第4章

100

の選定理由は4.4節で述べる。DCマグネトロンスパッタ法で成膜する場合、エロージョ ンエリアの取り扱いが課題であるが、本研究論文では、ターゲット中心真上の20 mm角 範囲内でのサンプルで評価を行った。評価を行ったサンプルの膜厚分布は中心値±5 % 以内の膜厚均一性である。産業的に重要であるエロージョンエリア、アーキング抑制、

ノジュール発生抑制等の取組はこれまでに報告されている文献を参照願いたい。また成

膜したGZOおよびGZO:Inの断面および平面SEM、TEM画像、SPM画像、XRD測定、

Hall効果測定、透過率、反射率測定は第2章で記した装置方法および測定条件に準じた。

第4章

101 表4. 2 Ga添加量の異なるターゲット組成比率一覧

Sample Weight ratio (%)

ZnO : Ga₂O₃ Mol ratio (%)

ZnO : Ga₂O₃ Atomic ratio (%)

Zn : Ga : O Atomic ratio (%) Zn : Ga (without oxygen)

3GZO ^{97:3 98.7:1.3} 79.3:1.0:19.8 98.8:1.2

4GZO ^{96:4 98.2:1.2} 78.9:1.3:19.8 98.4:1.6

5.7GZO ^{94.3:5.7 97.4:2.6} 78.5:1.9:19.6 97.6:2.4

8GZO ^{92:8 96.4:3.6} 77.4:2.7:19.9 96.6:3.4

10GZO ^{10:10 95.4:4.6} 76.6:3.4:19.9 95.7:4.3

表4. 3 In添加量の異なるターゲット組成比率

Weight ratio (%) ZnO : Ga₂O₃: In₂O₃

Mol ratio (%) ZnO : Ga₂O₃: In₂O₃

Atomic ratio (%) Zn : Ga : In : O

Atomic ratio (%) Zn : Ga : In (without oxygen)

GZO 94.3 : 5.7 97.4 : 2.6 78.5 : 1.9 : 0 :19.6 97.6 : 2.4 GZO:In0.3 94.0 : 5.7: 0.3 97.3 : 2.6 : 0.1 78.1: 1.9: 0.1: 19.9 97.5 : 2.4 :0.1

GZO:In1 93.3: 5.7 : 1.0 97.1 : 2.6 : 0.3 78.0: 1.9 : 0.3 : 19.8 97.3 : 2.4 :0.3 GZO:In5 89.3 : 5.7 : 5.0 95.8 : 2.6 : 1.6 76.9: 2.0 : 1.3 : 19.8 95.9 : 2.5 : 1.6 GZO:In10 83.3 : 5.7 : 10.0 93.9 : 2.8 : 3.3 75.4: 2.1: 3.3:19.7 94.0 : 2.6 : 3.4 GZO:In20 73.3 : 5.7 : 20.0 72.1 : 3.0 : 7.2 72.1 : 2.3: 5.9 : 19.7 89.8 : 2.8 : 7.4

第4章

102

4.3 ドーパントのGa添加量の違いによるGZO薄膜特性

4.3.1 酸素流量依存性

キャリア発生の一因である酸素が関係するプロセスパラメーターとして酸素ガス流 量とシート抵抗値の関係を調べた。図4.3にGZOおよびGZO:In薄膜を無アルカリガラ

ス基板に100 nm膜厚成膜したサンプルの酸素流量とシート抵抗値を示した。なお導入

アルゴンガス流量は酸素流量との合計が100 sccmになるように調整を行った。第3章の 反応性プラズマ蒸着法と異なりDCマグネトロンスパッタ法では、酸素を導入した場合、

電気特性（シート抵抗値）がいずれのサンプルにおいても大きく上昇した。GZOおよび

GZO:In薄膜の場合、GaおよびInがドナーとなりえるとともに、酸素空孔ドナーがキャ

リア電子濃度に関与している。酸素を導入するとシート抵抗値が上昇したことから、膜 組成が化学両論的に組成に近くなり、酸素空孔ドナーが減少すなわちキャリア濃度が小 さくなっているとかんがえられる。その結果、シート抵抗値が小さくなったと理解でき る。本研究論文では、DC マグネトロンスパッタの成膜条件として酸素を導入すること なく、成膜を行った。

0 1 2 3 4 5 6

10

10

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10

10

3 GZO 5.7 GZO 8 GZO GZO:In 1 GZO:In 5

Sh eet res ist an ce / Ω /sq.