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酸化物半導体単結晶及びその製造方法、透明導電性材料、並びに透明導電性基板 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P170014588
整理番号 T2016-069
掲載日 2017年9月13日
出願番号 特願2017-084553
公開番号 特開2018-177621
出願日 平成29年4月21日(2017.4.21)
公開日 平成30年11月15日(2018.11.15)
発明者
  • 宮川 宣明
  • 田中 佑典
  • 和田 一啓
  • 君塚 昇
  • フランシスコ ブラウン
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 酸化物半導体単結晶及びその製造方法、透明導電性材料、並びに透明導電性基板 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】従来のミクロンオーダーサイズの単結晶に比べて大サイズであり、1:1:1:4相の結晶(InGaZnO)の占有率の高い酸化物半導体単結晶及びその製造方法、透明導電性材料並びに透明導電性基板の提供。
【解決手段】インジウム、ガリウム、及び亜鉛を、In:Ga:Zn=1:1:a(a>1)で表されるモル比で含む試料棒を、フローティングゾーン法により1気圧を越える圧力下、酸素含有雰囲気中で加熱し、加熱により生成した融液を冷却することにより、(InGaO(ZnO)(m≧1、n≧1、m,n:整数)で表される組成を有する酸化物半導体の単結晶を製造する工程を含む、酸化物半導体単結晶の製造方法。
【選択図】図2A
従来技術、競合技術の概要


非晶質のIn-Ga-Zn-Oから構成される材料(IGZO)は、電気抵抗率が半導体的な値を示し、非晶質シリコン(a-Si)と同等以上の移動度を発現し得るものとして報告されており(例えば、非特許文献1参照)、従来から、いわゆるIGZO系の材料として注目を浴びている。



また、IGZO系酸化物材料の製造法のうち、単結晶を製造する方法としては、一般に、固相反応法をはじめ、フラックス法、ゾーンメルト法、引き上げ法、ガラスアニール法等を利用して製造する技術が広く知られている。例えば固相反応法を利用した単結晶の製造は、幾つか試みられた例がある(例えば、非特許文献2~3参照)。
一方、集光式浮遊帯溶融法(フローティングゾーン法)によりCuAlO単結晶を製造することが開示されている(例えば、特許文献1参照)。

産業上の利用分野


本発明は、酸化物半導体単結晶及びその製造方法、透明導電性材料、並びに透明導電性基板に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)を下記式1で表されるモル比で含む試料棒を、フローティングゾーン法により1気圧を越える圧力下、酸素含有雰囲気中で加熱し、加熱により生成した融液を冷却することにより、下記式2で表される組成を有する酸化物半導体の単結晶を製造する工程を含む、酸化物半導体単結晶の製造方法。
In:Ga:Zn=1:1:a ・・・式1
(InGaO(ZnO) ・・・式2
〔式1中、aは、組成中に占めるZnのモル比を表し、a>1を満たす。式2中、m及びnは、整数を表し、m≧1及びn≧1を満たす。〕

【請求項2】
前記圧力が、5気圧以上である請求項1に記載の酸化物半導体単結晶の製造方法。

【請求項3】
前記aが、1.05以上である請求項1又は請求項2に記載の酸化物半導体単結晶の製造方法。

【請求項4】
前記式2で表される組成を有する酸化物半導体の単結晶が、InGaZnO単結晶である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の酸化物半導体単結晶の製造方法。

【請求項5】
前記単結晶を製造する工程の後、更に、製造された前記単結晶を酸素含有雰囲気下、250℃以上の温度域で熱処理する工程を含む請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の酸化物半導体単結晶の製造方法。

【請求項6】
前記熱処理する工程は、酸素含有雰囲気中の酸素濃度を、体積基準で21%~100%の範囲で調節しながら熱処理する請求項5に記載の酸化物半導体単結晶の製造方法。

【請求項7】
下記式2で表される組成を有し、かつ、a軸-b軸面方向の電気伝導度σabが50S/cm以上であり、c軸方向の電気伝導度σが0.1S/cm~1.0S/cmである、酸化物半導体単結晶。
(InGaO(ZnO) ・・・式2
〔式2中、m及びnは、整数を表し、m≧1及びn≧1を満たす。〕

【請求項8】
前記式2中のm及びnが、m=n=1を満たす請求項7に記載の酸化物半導体単結晶。

【請求項9】
請求項7又は請求項8に記載の酸化物半導体単結晶を含む透明導電性材料。

【請求項10】
請求項7又は請求項8に記載の酸化物半導体単結晶を含む透明導電性基板。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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