薄膜晶体管的制作方法
【专利摘要】一种薄膜晶体管，其以在下述区域1、2或3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn的氧化物为活性层，并且场效应迁移率为25cm2/Vs以上。区域1：0.58≤In/（In+Ga+Zn）≤0.68、0.15＜Ga/（In+Ga+Zn）≤0.29；区域2：0.45≤In/（In+Ga+Zn）＜0.58、0.09≤Ga/（In+Ga+Zn）＜0.20；区域3：0.45≤In/（In+Ga+Zn）＜0.58、0.20≤Ga/（In+Ga+Zn）≤0.27。
【专利说明】薄膜晶体管【技术领域】
[0001]本发明涉及薄膜晶体管、溅射靶和它们的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，正在积极进行被称为8K4K (SHV)、4K2K的超高清显示器、240Hz (4倍速)、480Hz(8倍速)等高频率显示器、各种方式的3D显示器等下一代显示器的开发。另一方面，为了实现这样的下一代高性能液晶显示器、有机显示器，控制显示的薄膜晶体管(TFT)的迁移率为0.5cm2/Vs左右的非晶硅的话性能不足。因此，TFT的高性能化(高迁移率化)变得重要。
[0003]最初，据说下一代显示器用TFT的迁移率的目标为2~8cm2/Vs左右，最近，期待20cm2/Vs以上、25cm2/Vs以上、进一步地30cm2/Vs以上的迁移率(非专利文献I)。
[0004]另外，在平板PC、智能手机等中使用的中小型显示器中，也正在推进高清化、驱动电路等周边电路在基板上的形成。对于以往的中小型显示器而言，在需要高迁移率的情况下使用低温多晶硅(LTPS)。但是，成本高、适用制品有限，从而正在期待可廉价地制造30cm2/Vs左右的高迁移率TFT的技术(非专利文献I)。
[0005]另一方面，在细川等发现包含氧化铟和氧化锌的η型半导体材料以来(专利文献
I)，包含氧化铟和氧化锌的各种氧化物膜作为半导体材料受到瞩目。特别是包含氧化铟、氧化锌和氧化镓的非晶质的氧化物膜，由于可以制作10cm2/Vs左右的TFT，因此作为可以廉价地制作从中小型显示器至大面积显示器中的高迁移率的TFT的技术而受到瞩目。
`[0006]作为该氧化物膜的成膜方法，`研究了溅射、PLD (脉冲激光淀积)、蒸镀等物理性成膜、和溶胶凝胶法等化学性成膜，但作为能够以较低的温度、大面积且均匀地进行成膜的方法，正在以溅射法为中心进行研究。
[0007]以往，使用了包含氧化铟、氧化锌和氧化镓的氧化物半导体的TFT制作的研究，以In、Ga、Zn的组成比以原子比计为In:Ga:Zn=l:1:1或2:2:1的物质为中心进行。以这些组成制作的TFT的迁移率通常为IOcmVVs左右，还无法在工业上制造出下一代显示器、代替LTPS所需要的30cm2/Vs左右的高迁移率的TFT。
[0008]也尝试了通过改变元件构成、TFT的制造条件等来制作高迁移率的TFT。但是，其是使用膜厚薄、W/L小、具有层叠结构、难以工业化的绝缘膜等、难以大面积地制作且缺乏重现性的制造法，或者有时产生断态电流高、S值大等其他问题，从而还未达到实用化。
[0009]另一方面，改变In、Ga、Zn的组成比来实现高性能化的研究，正在通过共溅射法(专利文献2、3、非专利文献2)、或者制作各种组成的氧化物靶(专利文献4)而进行。但是，还未制作出下一代显示器、显示出代替LTPS所需要的30cm2/Vs左右的高迁移率的实用的TFT。
[0010]也在进行其他包含氧化铟、氧化锌和氧化镓的溅射靶的研究，但还未制作出30cm2/Vs左右的高迁移率的TFT (专利文献5、6)。
[0011]对于包含氧化物烧结体的溅射靶而言，适当的性状、烧结条件随组成比不同而不同。因此，惯例是在发现有希望的材料、组成后，对溅射靶的适当的性状、烧结条件进行研究。因此，在如前所述地实现使用了包含氧化铟、氧化锌和氧化镓的氧化物半导体来的TFT的高性能化的研究中，也使用共溅射进行了高性能的组成比的探索(专利文献2、3、非专利文献2)。
[0012]但是，即使如前所述地通过共溅射改变组成比，也未制作出30cm2/Vs左右的高迁移率的TFT。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本特开2006 - 114928号公报
[0016]专利文献2:日本特开2007 - 281409号公报
[0017]专利文献3:日本特开2009 - 21536号公报
[0018]专利文献4:国际公开第2009/075281号小册子
[0019]专利文献5:国际公开第2008/072486号小册子
[0020]专利文献6:国际公开第2009/148154号小册子
[0021]非专利文献
[0022]非专利文献I international TFT Conference2010>S6 (p314 — 317)>Matsueda
[0023]非专利文献2:Joonchul Moon et.al, Jornal of the Korean Physical Society,vil.53，N0.4，October, 2008，pp.2029 ?2032
【发明内容】
[0024]本发明的目的在于提供高迁移率的薄膜晶体管、其制造方法及其制造中使用的溅射靶。
[0025]另一方面，本发明人等经过长年努力，对各组成比持续研究了溅射靶的适当的性状、制造条件，并使用该溅射靶持续研究了 TFT的制作条件，并且以能够制作出高性能TFT的溅射靶为目标持续进行了研究。然后终于开发出了能够制作出显示30cm2/Vs左右的高迁移率的TFT的溅射靶和TFT。
[0026]其结果是，通过使用本发明的溅射靶来制作TFT，能够以易于工业应用的方法制作出显示30cm2/Vs左右的高迁移率的TFT。
[0027]需要说明的是，令人吃惊的是，本发明的溅射靶中含有的原子的组成比(原子比)与通过共溅射法发现的最佳组成比(专利文献2)不同。推定这是因为:通过在组成比研究中使用的共溅射法制作的氧化物膜、与通过工业上通常的平行平板型溅射法制作的氧化物膜的结构、膜质不同，电性质也不同。
[0028]可认为，对于共溅射法而言，在粒子相对于基板以斜入射式进行成膜的方面、S -T间距(基板与溅射靶间的距离)长的方面等与平行平板型溅射法不同，从而飞到基板的溅射粒子的成分、能量不同。可推定，这与膜结构、膜质的不同，进而TFT特性的不同有关。
[0029]可见，难以通过共溅射法发现最佳的组成，因此可认为以往未制作出显示30cm2/Vs左右的高迁移率的TFT。
[0030]根据本发明，提供以下的薄膜晶体管等。
[0031]1.一种薄膜晶体管，其以在下述区域1、2或3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn的氧化物为活性层，并且场效应迁移率为25cm2/Vs以上。
[0032]区域I
[0033]0.58 ( In/ (In+Ga+Zn) ( 0.68
[0034]0.15 < Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.29
[0035]区域2
[0036]0.45 ( In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0037]0.09 ( Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.20
[0038]区域3
[0039]0.45 ( In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0040]0.20 ( Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.27
[0041]2.根据I所述的薄膜晶体管，其中，场效应迁移率为30cm2/Vs以上。
[0042]3.一种溅射靶，其包含在下述区域1、2或3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn的氧化物烧结体。
[0043]区域I
[0044]0.58 ( In/ (In+Ga+Zn) ( 0.68
[0045]0.15 < Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.29
[0046]区域2
[0047]0.45 ( In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0048]0.09 ( Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.20
[0049]区域3
[0050]0.45 ^ In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0051]0.20 ( Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.27
[0052]4.根据3所述的溅射靶，其 中，所述氧化物烧结体的电阻率小于15m Ω cm、相对密度大于97%。
[0053]5.根据3或4所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体在所述区域I的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn，并且含有由(InGaO3) ZnO表示的同系结构化合物、和由In2O3表示的方铁锰矿结构化合物。
[0054]6.根据3或4所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体在所述区域2的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn，并且含有通过X射线衍射测定(Cuka射线)在入射角(2 Θ )为7.0。~8.4。,30.6° ~32.0°、33.8。~35.8°、53.5。~56.5° 和 56.5° ~59.5° 的各位置观测到衍射峰的氧化物。
[0055]7.根据3或4所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体在所述区域3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn，并且含有由(InGaO3) ZnO表示的同系结构化合物。
[0056]8.一种3~7中任一项所述的溅射靶的制造方法，其包括:
[0057]以2.50C /分钟以下的速度从400°C升温至800°C的工序、
[0058]以1.(TC /分钟以下的速度从800°C升温至烧结温度的工序、和
[0059]以1300~1450°C的烧结温度、6~48小时的烧结时间进行烧结的工序。
[0060]9.一种I或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其包括:使用3~7中任一项所述的溅射靶制作氧化物薄膜的工序。[0061]根据本发明，可以提供高迁移率的薄膜晶体管、其制造方法及其制造中使用的溅射靶。
【专利附图】
【附图说明】
[0062]图1是示出氧化物A的峰A?K的X射线衍射谱图。
[0063]图2是示出氧化物A的X射线衍射谱图、InGaO3 (ZnO) 2 (JCPDS:40 — 0252)和In2O3 (ZnO)2 (JCPDS:20 — 1442)的结晶结构的图。
[0064]图3是示出本实施例14中制作的TFT的元件结构的图。
【具体实施方式】
[0065]本发明的薄膜晶体管(TFT)以在下述区域1、2或3的范围(原子比)内含有元素In、Ga和Zn的氧化物为活性层。
[0066]区域I
[0067]0.58 ( In/ (In+Ga+Zn) ( 0.68
[0068]0.15 < Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.29
[0069]区域2
[0070]0.45 ( In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0071]0.09 ( Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.20
[0072]区域3
[0073]0.45 ( In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0074]0.20 ( Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.27
[0075]上述的原子比与后述的溅射靶的原子比相对应。
[0076]另外，本发明的薄膜晶体管的场效应迁移率为25cm2/Vs以上。
[0077]作为活性层的氧化物中含有的各元素的原子比可以通过利用电感耦合等离子体发光分析装置(ICP - AES)对含有元素进行定量分析来求出。
[0078]对ICP - AES分析进行具体说明。如果通过喷雾器使溶液试样成为雾状，并导入氩等离子体(约6000?8000°C)，则试样中的元素吸收热能而被激发，轨道电子从基态跃迁到高能级的轨道。该轨道电子在10 —7?10 —8秒左右跃迁到更低能级的轨道。此时，能量之差以光的形式发射而发光。该光显示出元素固有的波长(谱线)，因此可以通过谱线的有无来确认元素的存在(定性分析)。
[0079]另外，各自的谱线的大小(发光强度)与试样中的元素个数成比例，因此通过与已知浓度的标准液比较，可以求出试样浓度(定量分析)。
[0080]在定性分析中确定含有的元素后，通过定量分析求出含量，并由其结果求出各元素的原子比。
[0081]本发明的TFT的场效应迁移率优选为25cm2/Vs以上、更优选28cm2/Vs以上、特别优选30cm2/Vs以上。
[0082]如果场效应迁移率为25cm2/Vs以上，则可以在面板上的较小面积中构成驱动电路等周边电路。如果为30cm2/Vs以上，则可以进一步使TFT变小，因此也可以期待在智能手机、平板终端等移动用设备的面板中的应用。[0083]需要说明的是，场效应迁移率越高越好，其上限值没有特别限定，但例如可认为是100cm2/Vs 左右。
[0084]作为晶体管特性的评价项目，可以列举:场效应迁移率、以及例如阈值电压(Vth), On/Off 比、S 值等。
[0085]场效应迁移率可以从线性区域、饱和区域的特性求出。例如可以列举如下的方法:在线性区域中，由转移特性的结果制成Id - Vg的图，并算出Vg —跨导(Gm)，由此导出场效应迁移率。需要说明的是，Gm由0 (Id) 3 CVg)表示。在本发明中，只要没有特别说明，场效应迁移率就利用该方法进行讦伪。上述Id为源-漏电极间的电流，Vg为在源-漏电极间施加电压Vd时的栅电压。
[0086]关于阈值电压，例如可以列举如下的方法:在线性区域中取Id=10 —9A下的Vg的值。另外，关于On/Off比，例如可以列举如下的方法:将Vg= — 15V的Id的值作为Off电流值，并将Vg=20V的Id的值作为On电流值，从而确定0n/0ff比。
[0087]关于S值，可以列举如下的方法:制成logld —Vg的图，由Id=KTuiA~10 —9A的斜率利用3 (Vg) / d (1gId)来确定。
[0088]本发明的TFT的S值优选为0.6 (V/decade)以下、更优选0.5 (V/decade)以下、特别优选S值为0.4 (V/decade)以下。如果S值为0.6 (V/decade)以下，则可以期待将驱动时的耗电量降低。
[0089]TFT中，通常 在源-漏电极间施加5~20V左右的电压Vd时，将栅电压Vg在OV和5~20V之间进行开关，由此对源-漏电极间的电流Id进行控制(开、关)。
[0090]测定TFT的转移特性时的条件通常如下设置。
[0091]Vg:— 15V ~20V
[0092]Vd:0.IV、IV、10V
[0093]本发明的TFT的活性层可以通过使用以下说明的溅射靶进行制造。
[0094]溅射靶包含在下述区域1、2或3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn的氧化物烧结体。
[0095]区域 I
[0096]0.58 ( In/ (In+Ga+Zn) ( 0.68
[0097]0.15 < Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.29
[0098]区域2
[0099]0.45 ^ In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0100]0.09 ( Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.20
[0101]区域3
[0102]0.45 ( In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0103]0.20 ( Ga/ (In+Ga+Zn) ( 0.27
[0104]如果在区域I的范围内，则可以得到迁移率高且S值特别小的TFT，因此优选。另外，由于Ga较多，因此可以期待短波长的透过率高且光电流小的TFT。另外，对草酸系蚀刻液的蚀刻速度与非晶透明电极(铟锌氧化物、ΙΤ0)接近，易于进行工序设计。
[0105]区域I如果为以下的范围，则特别优选。
[0106]0.58 ^ In/ (In+Ga+Zn) < 0.65[0107]0.15 < Ga/ (In+Ga+Zn) ≤0.29
[0108]0.13 ≤ Zn/ (In+Ga+Zn)
[0109]如果使In/ (In+Ga+Zn)小于0.65，则易于使S值降低。另外，易于成为常关。如果使Ga/ (In+Ga+Zn)大于0.15，则可以期待耐湿性的提高。如果Zn/ (In+Ga+Zn)为0.13以上，则易于使烧结体的电阻率下降。另外，在制作TFT时，易于进行蚀刻且不易残留残渣。
[0110]如果在区域2的范围内，则可以得到迁移率高且S值小的TFT，因此优选。
[0111]区域2如果为以下的范围，则特别优选:
[0112]0.45 ≤In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0113]0.10 ≤ Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.20。
[0114]如果In/ (In+Ga+Zn)为0.45以上，则可以期待高迁移率。
[0115]如果Ga/ (In+Ga+Zn)小于0.20，则易于成为常关操作。
[0116]如果在区域3的范围内，则虽然场效应迁移率与区域1、区域2相比稍微降低，但可以得到S值小的TFT。
[0117]区域3如果为以下的范围，则更优选:
[0118]0.45 ≤In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
[0119]0.20 < Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.25。
[0120]如果Ga/ (In+Ga+Zn)小于0.25，则迁移率增高。如果大于0.20，则短波长的光的透过率增高，可以期待光电流的降低。
[0121]如果In/ (In+Ga+Zn)为0.45以上，则可以期待高迁移率。
[0122]构成溅射靶的氧化物烧结体优选具有氧缺陷。氧缺陷量优选为由组成比计算的氧原子的含量的1X10 —7~3X10 —1倍的范围。如果在上述范围内，则容易使电阻率下降。
[0123]靶(烧结体)的氧缺陷量更优选为由组成比计算的氧原子的化学计量比的1X10 —7倍以上且小于1X10 —3倍。特别优选小于5X 10 —4倍。如果小于1X10 —3倍，则在形成半导体膜时有充分的被活化的氧，因此可以期待阈值电压不易为负。
[0124]为了使靶(烧结体)的氧缺陷量为上述范围，优选不进行烧结后的还原处理。另外，烧结优选在大气气氛或氧气氛下进行，而不在氮气氛下进行。
[0125]氧缺陷量可以通过烧结条件、或者烧结时、升温时、降温时的气氛等进行调整。另外，也可以通过在烧结后进行还原处理来调整。需要说明的是，如果具备富In层(Indiumrich layer)，则即使在烧结后不进行还原处理，也可以容易地将氧缺陷量调整到所述范围内。
[0126]氧缺陷量是指，将I摩尔的氧化物结晶中含有的氧离子的数目从化学计量的氧离子的数目中减去而得到的值用摩尔单位表示的值。氧化物结晶中含有的氧离子的数目例如可以通过如下方法来算出:用红外吸收光谱对在碳粉末中对氧化物结晶加热而生成的二氧化碳的量进行测定。另外，化学计量的氧离子的数目可以由氧化物结晶的质量算出。
[0127]上述氧化物烧结体中，优选在90μπιΧ90μπι的范围内直径3μπι以上的铟缺陷的部分(ZnGa2O4化合物等)的个数为10个以下、更优选5个以下、特别优选I个以下。铟缺陷的部分的电阻容易增高，因此如果其个数少，则可以期待异常放电的发生的减少。上述由EPMA (电子束微量分析仪)进行测定。
[0128]可以在EPMA为下述条件下进行测定。[0129].装置:日本电子株式会社JXA - 8200
[0130].测定条件:加速电压:15KV、照射电流:50nA、照射时间海点):50mS
[0131]上述氧化物烧结体中，氮含量优选为5ppm (原子)以下。在氧化物烧结体的氮含量大于5ppm的情况下，有可能无法充分抑制所得到的靶在溅射时的异常放电、以及向靶表面的吸附气体量，另外，有可能靶中的氮和铟在溅射时反应而生成黑色氮化铟(InN)，并混入到半导体膜中，从而成品率下降。
[0132]为了使氮含量达到上述量，通常使烧结时的氮分压小于一个大气压，优选使氮分压为0.8大气压以下，更优选使氮分压为0.5大气压以下，特别优选在氧气氛下进行烧结。
[0133]上述氧化物烧结体优选电阻率小于15ηιΩ cm、相对密度大于97%。
[0134]电阻率更优选为IOmΩ cm以下、特别优选5mΩ cm以下。另夕卜,通常为0.1mΩ cm以上。如果电阻率小于15mQcm，则即使在进行AC溅射时，靶也不易破裂，如果为IOmQcm以下，则即使在进行AC溅射或DC溅射时，靶也不易破裂。
[0135]另外，如果电阻率为15mQcm以上，则在溅射中进行等离子体放电时需要施加高电压，从而有可能派射成膜时的碎片成分(Fragment component)发生变化、膜质发生变化。电阻率可以通过本实施例中记载的方法进行测定。
[0136]相对密度更优选为98%以上、特别优选99%以上。另外，通常小于100%。如果相对密度大于97%，则具有溅射速率变快、强度增高、不易破裂等效果。相对密度可以通过本实施例中记载的方法进行测定。
[0137]在不损害本发明的效果的范围内，本发明的溅射靶可以含有上述的In、Ga、Zn以外的其他金属元素，例如Sn、Ge、S1、T1、Zr、Hf等。在本发明中，靶中含有的金属元素可以实质上仅为In、Ga和Zn。需要说明的是，“实质上”是指，不含有由于原料、制造工序等而不可避免地含有的杂质等以外的元素。
[0138]在构成溅射靶的氧化物烧结体在区域I的范围内含有元素In、Ga、Zn的情况下，优选含有由(InGaO3) ZnO表不的同系结构化合物、和由In2O3表不的方铁猛矿结构化合物。
[0139]含有由(InGaO3) ZnO表示的同系结构和由In2O3表示的方铁锰矿结构可以通过X射线衍射测定(XRD)来进行确认。XRD例如可以利用本实施例中记载的装置、条件来进行。
[0140]由InGaO3 (ZnO) m (m为I?20的整数)表示的结晶结构中m=l的情况为InGaO3(ZnO)0由InGaO3 (ZnO) 表示的结晶结构被称为“六方晶层状化合物”或“同系相的结晶结构”，是包含具有使不同的物质的结晶层重叠几层的长周期的“自然超晶格”结构的结晶。
[0141]在结晶周期或各薄膜层的厚度为纳米水平的情况下，通过这些各层的化学组成、层的厚度的组合，可以得到与单一的物质或者使各层均匀混合后的混晶的性质不同的固有特性。
[0142]同系相的结晶结构例如可以从以下事项进行确认:从将靶粉碎后的粉末或靶直接测定得到的X射线衍射图案，与从组成比预想的同系相的结晶结构X射线衍射图案一致。具体而言可以从以下事项进行确认:与从JCPDS (Joint Committee of Powder DiffractionStandards:粉末衍射标准联合委员会)卡片得到的同系相的结晶结构X射线衍射图案一致。在 InGaO3 (ZnO)的情况下，为 JCPDS 卡片 N0.38 — 1104。
[0143]由In2O3表示的方铁锰矿结构(或稀土氧化物C型结晶结构)，是指具有(Th7，Ia3)的空间群的立方晶系，也可称为Mn2O3 (I)型氧化物结晶结构。在X射线衍射中显示出JCPDS卡片 N0.6 — 0416 的图案。Sc203、Y2O3> T1203、Pu2O3> Am2O3> Cm2O3> In2O3> ITO (在 In2O3 中惨杂10重量％左右以下的Sn而得到的物质)显示出该结晶结构(日本学术振兴会透明氧化物光电子材料第166委员会《透明導電膜O技術(透明导电膜的技术)》、Ohmsha)。
[0144]显示出稀土氧化物C型结晶结构的事实可以从在X射线衍射中显示出JCPDS卡片N0.6 - 0416的图案来进行确认。
[0145]稀土氧化物C型结晶结构为如下的结构:从由MX2 (M:阳离子、X:阴离子)表示的化合物的结晶结构之一即荧石型结晶结构的四个阴离子中去掉一个后的结构，这是因为荧石型结晶结构的化学计量比为M2x3。6个阴离子(通常在氧化物的情况下为氧)相对于阳离子进行配位，剩下的两个阴离子位置为空。为空的阴离子位置也被称为准离子位置(《透明导电膜的技术》)。
[0146]6个氧(阴离子)与阳离子进行配位后的稀土氧化物C型结晶结构，具有氧八面体棱共有结构。如果具有氧八面体棱共有结构，则作为阳离子的P金属的ns轨道相互重合，形成电子的传递路径，有效质量变小，从而显示出高电子迁移率。
[0147]稀土氧化物C型结晶结构只要在X射线衍射中显示出JCPDS卡片N0.6 一 0416的图案，则其化学计量比即使偏离M2X3也可以。即，可以为M2O3 d。
[0148]构成溅射靶的氧化物烧结体在区域2的范围内含有元素In、Ga、Zn的情况下，优选含有通过X射线衍射测定(Cuka射线)在入射角(2Θ )为下述A~E的各位置观测到衍射峰的氧化物(氧化物A )(条件I)。
【权利要求】
1.一种薄膜晶体管，其以在下述区域1、2或3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn的氧化物为活性层，并且场效应迁移率为25cm2/Vs以上， 区域I
0.58 ≤ In/ (In+Ga+Zn) ≤ 0.68
0.15 < Ga/ (In+Ga+Zn) ≤0.29
区域2
0.45 ≤ In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
0.09 ≤ Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.20
区域3
0.45 ≤ In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 ≤ Ga/ (In+Ga+Zn)≤ 0.27。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，场效应迁移率为30cm2/Vs以上。
3.一种溅射靶，其包含在下述区域1、2或3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn的氧化物烧结体， 区域I
0.58 ≤In/ (In+Ga+Zn) ≤ 0.68
0.15 < Ga/ (In+Ga+Zn) ≤ 0.29
区域2
0.45 ≤ In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
0.09 ≤ Ga/ (In+Ga+Zn) < 0.20
区域3
0.45 ≤In/ (In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 ≤ Ga/ (In+Ga+Zn)≤ 0.27。
4.根据权利要求3所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体的电阻率小于15mQcm、相对密度大于97%。
5.根据权利要求3或4所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体在所述区域I的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn，并且含有由(InGaO3) ZnO表示的同系结构化合物、和由In2O3表不的方铁猛矿结构化合物。
6.根据权利要求3或4所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体在所述区域2的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn，并且含有通过X射线衍射测定(Cuka射线)在入射角(2 Θ )为 7.0。~8.4。,30.6° ~32.0°、33.8。~35.8°、53.5。~56.5° 和 56.5° ~59.5°的各位置观测到衍射峰的氧化物。
7.根据权利要求3或4所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体在所述区域3的原子比的范围内含有元素In、Ga和Zn，并且含有由(InGaO3) ZnO表示的同系结构化合物。
8.—种权利要求3~7中任一项所述的溅射靶的制造方法，其包括: 以2.50C /分钟以下的速度从400°C升温至800°C的工序、 以10°C /分钟以下的速度从800°C升温至烧结温度的工序、和 以1300~1450°C的烧结温度、6~48小时的烧结时间进行烧结的工序。
9.一种权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其包括:使用权利要求3~7中任一项所述的溅射靶制作氧`化物薄膜的工序。
【文档编号】C23C14/34GK103518263SQ201280022557
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年5月1日 优先权日:2011年5月10日
【发明者】糸濑将之, 西村麻美, 川岛浩和, 砂川美佐, 笠见雅司, 矢野公规 申请人:出光兴产株式会社