氧化物烧结体及溅射靶的制作方法

文档序号:8302918
氧化物烧结体及溅射靶的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用溅射法将液晶显示器、有机EL显示器等显示装置中使用的薄膜 晶体管(TFT)的氧化物半导体薄膜成膜时所使用的氧化物烧结体、以及溅射靶。
【背景技术】
[0002] TFT中使用的无定形(非晶质)氧化物半导体与通用的无定形硅(a-Si)相比具有 高载流子迀移率,光学带隙大,能够在低温下成膜。因此,期待应用于要求大型、高分辨率、 高速驱动的下一代显示器、耐热性低的树脂基板等。作为适合这些用途的氧化物半导体的 组成,提出了例如含有In的非晶质氧化物半导体[In-Ga-Zn-O(IGZO)等]。
[0003] 在形成上述氧化物半导体(膜)时,适当地采用对与该膜相同材料的溅射靶(以 下,有时称为"靶材")进行溅射的溅射法。对于溅射法而言,为了作为制品的薄膜的特性的 稳定化、制造的效率化,防止溅射中的异常放电等是重要的,并提出了各种技术。
[0004] 例如在专利文献1中,对于ITO靶,提出了通过将晶粒的平均晶粒直径细微化,从 而抑制异常放电的技术。
[0005] 此外,在专利文献2中,提出了通过将In-Zn-O系的复合氧化物烧结后在还原气氛 中进行退火处理,使靶材的导电率提高,抑制溅射中的异常放电的技术。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本国特开平7-243036号公报
[0009] 专利文献2 :日本国专利第3746094号公报

【发明内容】

[0010] 发明要解决的课题
[0011] 伴随近年的显示装置的高性能化,要求氧化物半导体薄膜的特性的提高、特性的 稳定化,并且要求将显示装置的生产进一步效率化。因此,期望的是在显示装置用氧化物 半导体膜的制造中使用的溅射靶、以及作为其原材的氧化物烧结体为对应于所要求的高载 流子迀移率的组成,考虑到生产率、制造成本等,更进一步抑制溅射工序中的异常放电(电 弧)也是重要的,为此要求改善靶材、以及成为其原材的氧化物烧结体。
[0012] 本发明鉴于上述问题而完成,其目的在于,提供一种适合用于显示装置用氧化物 半导体膜的制造的氧化物烧结体、以及溅射靶,其是对于氧化物半导体膜抑制异常放电,并 能够利用溅射法稳定地成膜的氧化物烧结体、以及溅射靶。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明提供以下的氧化物烧结体及溅射靶。
[0015] 〈1> 一种氧化物烧结体,其特征在于,
[0016] 是将氧化锌、氧化铟、氧化镓和氧化锡混合并烧结而得到的氧化物烧结体,
[0017] 所述氧化物烧结体的相对密度为85%以上,
[0018] 对所述氧化物烧结体进行X射线衍射时,Zn2SnO4相和InGaZnO 4相的体积比分别满 足下述式⑴?(3)。
[0019] (Zn2SnOjg +InGaZnO 4相)AZn 2Sn0jg +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3 相)彡75体积%…(1)
[0020] Zn2SnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3相)彡 30 体 积%…⑵
[0021] InGaZnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 +(ZnO) Jn2O3相)彡 10 体积%…(3)
[0022] (式中,m表示2以上且5以下的整数。)
[0023] 〈2>如〈1>所述的氧化物烧结体,将锌、铟、镓、锡的含量相对于所述氧化物烧结体 中所含的全部金属元素的比例(原子% )分别设为[Zn]、[In]、[Ga]、[Sn]时,满足下述式 (4)?(6)。
[0024] 40原子%彡[Zn]彡50原子%…(4)
[0025] 30 原子([In] + [Ga])彡 45 原子(5)
[0026] (其中,[In]为4原子%以上,[Ga]为5原子%以上)
[0027] 15原子%彡[Sn]彡25原子%…(6)
[0028] 〈3>如〈1>或〈2>所述的氧化物烧结体,其中,所述相对密度为110%以下。
[0029] 〈4>如〈1>?〈3>中任一项所述的氧化物烧结体,其中,所述Zn2SnO 4相和InGaZnO4 相的体积比满足下述式(Γ )。
[0030] (Zn2SnO4相 +InGaZnO 4相)/ (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) mln203 相)< 100体积义··(Γ )
[0031] 〈5>如〈1>?〈4>中任一项所述的氧化物烧结体,其中,所述Zn2SnO 4相的体积比 满足下述式(2')。
[0032] Zn2SnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3相)彡 90 体 积%…(2,)
[0033] 〈6>如〈1>?〈5>中任一项所述的氧化物烧结体,其中,所述InGaZnO 4相的体积比 满足下述式(3')。
[0034] InGaZnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3相)彡 60 体积义··(3')
[0035] 〈7>如〈1>?〈6>中任一项所述的氧化物烧结体,其中,所述氧化物烧结体的平均 晶粒直径为30 μ m以下。
[0036] 〈8>如〈7>所述的氧化物烧结体,其中,所述氧化物烧结体的平均晶粒直径为3 μ m 以上。
[0037] 〈9> 一种溅射靶,其特征在于,是使用〈1>?〈8>中任一项所述的氧化物烧结体而 得到的溅射靶,电阻率为1 Ω · cm以下。
[0038] 〈10>如〈9>所述的溅射祀,其中,所述电阻率为1(Γ7Ω · cm以上。
[0039] 发明效果
[0040] 根据本发明,能够提供可抑制氧化物半导体膜的成膜中的异常放电、可利用溅射 法的稳定地成膜的氧化物烧结体以及溅射靶。
【附图说明】
[0041] 图1是表示用于制造本发明的氧化物烧结体及溅射靶的基本工序的图。
[0042] 图2是表示在本发明的制造方法中使用的烧结工序的一例的图表。
【具体实施方式】
[0043] 本发明人为了提供通过抑制溅射中的异常放电而能够长时间稳定地成膜、且适于 将载流子迀移率高的氧化物半导体膜成膜的溅射靶用氧化物烧结体,反复对氧化物烧结体 进行了研讨。
[0044] 其结果是一种将氧化锌、氧化铟、氧化镓和氧化锡混合并烧结而得到的氧化物烧 结体,对氧化物烧结体进行X射线衍射时,发现设为如下构成时能够达成预期的目的,BP, 以规定比例含有Zn 2SnO4相和InGaZnO 4相作为主相、并且相对密度为85%以上。
[0045] 另外,发现为了达成上述目的,进一步分别适当地控制氧化物烧结体中所含金属 元素的含量、控制平均晶粒直径也是有效的。
[0046] 详细而言,查明(a)包含氧化锌、氧化铟、氧化镓、以及氧化锡的氧化物烧结体具 有如下效果:对于X射线衍射时的相构成,通过控制Zn 2SnO4相和InGaZnO 4相的比例来抑制 溅射中的异常放电;(b)通过提高相对密度能够进一步提高溅射中的异常放电的发生的抑 制效果。而且,发现(c)为了得到具有这样的相构成的氧化物烧结体,优选分别适当地控制 氧化物烧结体中所含金属元素的含量;(d)若将氧化物烧结体的平均晶粒直径细微化则对 异常放电抑制更有效果,从而达到本发明。
[0047] 本发明的氧化物烧结体是将氧化锌、氧化铟、氧化镓和氧化锡混合并烧结而得到 的氧化物烧结体(IGZTO)。该烧结体与现有的In-Ga-Zn-O(IGZO)相比,所成膜的氧化物半 导体膜有显示出高载流子迀移率、高耐蚀刻特性的倾向。
[0048] 进一步通过适当地控制这样的氧化物烧结体的化合物相的构成、相对密度,能够 抑制溅射中的异常放电,并将载流子迀移率更高的氧化物半导体膜成膜。
[0049] 接着,对本发明的氧化物烧结体的构成进行详细说明。本发明的特征在于,对上述 氧化物烧结体进行X射线衍射时,以规定比例包含Zn 2SnO4相、InGaZnO 4相作为主相。
[0050] 本发明中的X射线衍射条件如下。
[0051] 分析装置:理学电机制"X射线衍射装置RINT-1500"
[0052] 分析条件:
[0053] 靶:Cu
[0054] 单色化:使用单色仪(Ka )
[0055] 靶输出功率:40kV-200mA
[0056] (连续烧测定)Θ /2 Θ扫描
[0057] 狭缝:发散1/2°、散射1/2°、接收0· 15mm
[0058] 单色仪接收狭缝:0· 6mm
[0059] 扫描速度:2° /min
[0060] 取样宽度:0.02。
[0061] 测定角度(2 Θ ) :5?90°
[0062] 对于由测定得到的衍射峰,确定具有IO)D (International Center for Diffraction Data)卡中记载的晶体结构的化合物相。各化合物相与卡号的对应如下。
[0063] Zn2SnO4相:24-1470
[0064] InGaZnOjg :38-1104
[0065] In2O3 相:06-0416
[0066] SnOjg :41-1445
[0067] (ZnO) Jn2O3相:20-1442 (m = 2)、20-1439(m = 3)、20-1438(m = 4)、20-1440(m = 5)
[0068] 需要说明的是,(ZnO)mIn2O3相的m为2?5的整数
再多了解一些
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