氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶和半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种适用为通过溅射法形成氧化物半导体膜的溅射靶的氧化物烧结 体、制造该氧化物烧结体的方法、包括该氧化物烧结体的溅射靶、以及包括用该溅射靶通过 溅射法形成的氧化物半导体膜的半导体器件。
【背景技术】
[0002] 在液晶显示装置、薄膜EL(电致发光）显示装置、有机EL显示装置等中，通常主要 使用非晶硅膜作为充当TFT(薄膜晶体管）的沟道层的半导体膜，其中该TFT是一种半导体 器件。
[0003] 然而，近年来，由于与非晶硅膜相比的高载流子迀移率的优势，注意力集中于主要 由基于In-Ga-Zn的复合氧化物（下文中也称为IGZ0)构成的氧化物半导体膜作为上述半 导体膜。
[0004] 例如，日本专利特开No. 2008-199005(PTD1)公开了，通过使用氧化物烧结体作 为靶，用溅射法形成这种主要由IGZ0组成的氧化物半导体膜。
[0005] 另外，日本专利特开No. 2008-192721(PTD2)公开了，通过使用包括钛或钨和铟 的靶，用溅射法形成沟道层，因此得到具有极佳操作特性的TFT。
[0006] 另外，作为通过真空气相沉积法，诸如电子束气相沉积法、离子电镀法和高密 度等离子体辅助气相沉积法形成氧化物透明导电膜时适合使用的材料，日本专利特开 No. 2006-347807(PTD3)公开了一种氧化物烧结体，该氧化物烧结体包括其中固溶有钨的 氧化铟，包括钨与铟的原子数量比等于或高于0. 001且等于或低于0. 034的钨，并具有等于 或高于4.Og/cm3且等于或低于6. 5g/cm3的表观密度。
[0007] 引用列表
[0008] 专利文献
[0009] PTD1 :日本专利特开No. 2008-199005
[0010] PTD2 :日本专利特开No. 2008-192721
[0011] PTD3 :日本专利特开No. 2006-347807
【发明内容】
[0012] 技术问题
[0013] 在作为半导体器件的TFT(薄膜晶体管）中，其中该半导体器件包括作为沟道层 的、主要由日本专利特开No. 2008-199005(PTD1)所公开的IGZ0组成的氧化物半导体膜， 使用由市场价格高的金属镓制成的氧化镓作为原材料，因此，该TFT具有高制造成本的问 题。
[0014] 包括作为沟道层的、通过使用日本专利特开No. 2008-192721 (PTD2)所公开的靶 制成的氧化物半导体膜的TFT，具有截止电流高，即约为1X10nA的问题，因此，除非将驱 动电压升高到约40V，否则不能有效增加导通电流和截止电流的比率。
[0015] 日本专利特开No. 2006-347807(PTD3)所公开的氧化物烧结体具有密度（表观密 度）低，即等于或低于6. 5g/cm3的问题，因此，不能将该氧化物烧结体用作为溅射法的溅射 靶，其中该溅射法是用于形成氧化物半导体膜的最佳方法。
[0016] 因此，本发明的目的是解决上述问题并提供一种氧化物烧结体，其中该氧化物烧 结体适用为通过溅射法形成具有高性能的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶，一种制 造氧化物烧结体的方法，包括该氧化物烧结体的溅射靶，以及包括通过使用该溅射靶用溅 射法形成的氧化物半导体膜的半导体器件。
[0017] 问题的解决方案
[0018] 根据本发明的一个方面的氧化物烧结体是一种包括铟、钨和锌的氧化物烧结体， 其中该氧化物烧结体包括红绿柱石型晶相作为主要成分，并具有高于6. 5g/cm3且等于或 低于7.lg/cm3的表观密度，氧化物烧结体中的钨与铟、钨和锌的总计的含量比高于1. 2原 子％且低于30原子％，氧化物烧结体中的锌与铟、钨和锌的总计的含量比高于1. 2原子％ 且低于30原子％。
[0019] 根据本发明的另一方面的溅射靶包括根据上述方面的氧化物烧结体。
[0020] 根据本发明的另一方面的半导体器件包括利用根据上述方面的溅射靶通过溅射 法形成的氧化物半导体膜。
[0021] 根据本发明的进一步方面的制造氧化物烧结体的方法是一种用于制造根据上述 方面的氧化物烧结体的方法，该方法包括以下步骤：制备氧化锌粉末和氧化钨粉末的初次 混合物；通过热处理该初次混合物形成煅烧粉末；制备原材料粉末的二次混合物，其中该 二次混合物包括煅烧粉末；通过成型二次混合物形成成型体；并通过烧结成型体形成氧化 物烧结体，其中形成煅烧粉末的步骤包括，通过在含氧气氛下，以等于或高于550°C且低于 1200°C的温度，热处理初次混合物，形成包括锌和钨的复合氧化物粉末作为煅烧粉末。
[0022] 发明的有益效果
[0023] 根据上述，能提供一种氧化物烧结体，其中该氧化物烧结体适用为通过溅射法形 成具有高性能的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶，一种制造该氧化物烧结体的方 法，包括该氧化物烧结体的溅射靶，以及包括用该溅射靶通过溅射法形成的氧化物半导体 膜的半导体器件。
【附图说明】
[0024] 图1是示出根据本发明的一个方面的半导体器件的一个实例的示意图，其中图 1㈧示出了示意平面图，图1(B)示出了沿图1㈧示出的线IB-IB得到的示意横截面图。
[0025] 图2是示出根据本发明的一个方面的制造该半导体器件的方法的一个实例的示 意横截面图。
【具体实施方式】
[0026] 〈本发明实施例的描述〉
[0027] [1]本发明实施例的氧化物烧结体是包括铟、妈和锌的氧化物烧结体，其中该氧化 物烧结体包括红绿柱石型晶相作为主要成分，并具有高于6. 5g/cm3且等于或低于7.lg/cm3 的表观密度。由于本实施例的氧化物烧结体包括红绿柱石型晶相作为主要成分，并且具有 高于6. 5g/cm3且等于或低于7.lg/cm3的表观密度，所以，本实施例的氧化物烧结体适用于 通过溅射法形成具有高性能的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶。
[0028] 在本实施例的氧化物烧结体中，氧化物烧结体中的钨与铟、钨和锌的总计的含量 比高于1. 2原子％且低于30原子％，氧化物烧结体中的锌与铟、钨和锌的总计的含量比高 于1. 2原子％且低于30原子％。因此，在包括作为沟道层的、通过使用包括上述氧化物烧 结体的溅射靶形成的氧化物半导体膜的半导体器件中，能够在低驱动电压下增加导通电流 与截止电流的比率。
[0029] [2]在本实施例的氧化物烧结体中，红绿柱石型晶相可包括氧化铟作为主要成分， 并且包括固溶在红绿柱石型晶相的至少一部分中的钨和锌。因此，在包括作为沟道层的、通 过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的氧化物半导体膜的半导体器件中，能够在低 驱动电压下增加导通电流与截止电流的比率。
[0030] [3]本实施例的氧化物烧结体进一步包括从由铝、钛、铬、镓、铪、锆、硅、钼、钒、铌、 钽和铋组成的组中选择的至少一种类型的元素。在这种情况下，氧化物烧结体中的所述元 素与铟、钨、锌和所述元素的总计的含量比，可等于或高于0. 1原子％且等于或低于10原 子％。因此，在包括作为沟道层的、通过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的氧化物 半导体膜的半导体器件中，能够在低驱动电压下增加导通电流与截止电流的比率。
[0031] [4]当本实施例的氧化物烧结体包括上述元素时，氧化物烧结体中的硅与铟的原 子比（原子数的比率）可低于0.007。因此，能够增加通过使用包括上述氧化物烧结体的溅 射靶形成的氧化物半导体膜的电阻率。
[0032] [5]当本实施例的氧化物烧结体包括上述元素时，氧化物烧结体中的钛与铟的原 子比（原子数的比率）可低于0.004。因此，能够增加通过使用包括上述氧化物烧结体的溅 射靶形成的氧化物半导体膜的电阻率。
[0033] [6]本实施例的氧化物烧结体可包括具有六价和四价中的至少一种的钨。因此，在 包括作为沟道层的、通过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的氧化物半导体膜的半 导体器件中，能够在低驱动电压下增加导通电流与截止电流的比率。
[0034] [7]本实施例的氧化物烧结体可包括，由X-射线光电子光谱法测量的键能等于或 高于245eV且等于或低于250eV的钨。结果，在包括作为沟道层的、通过使用包括上述氧化 物烧结体的溅射靶形成的氧化物半导体膜的半导体器件中，能够在低驱动电压下增加导通 电流与截止电流的比率。
[0035] [8]本发明另一实施例的溅射靶包括上述实施例的氧化物烧结体。由于本实施例 的溅射靶包括上述实施例的氧化物烧结体，所以，本实施例的溅射靶适用于通过溅射法形 成具有高性能的半导体器件的氧化物半导体膜。
[0036] [9]本发明另一实施例的半导体器件包括利用上述实施例的溅射靶通过溅射法形 成的氧化物半导体膜。由于本实施例的半导体器件包括利用上述实施例的溅射靶通过溅射 法形成的氧化物半导体膜，所以，本实施例的半导体器件能呈现出高性能。虽然本文所描述 的半导体器件没有特定限制，但优选实例是TFT(薄膜晶体管），该TFT(薄膜晶体管）包括 作为沟道层的、通过溅射法用上述实施例的溅射靶形成的氧化物半导体膜。
[0037] [10]在本实施例的半导体器件中，氧化物烧结体中的钨与铟、钨和锌的总计的含 量比可以高于1. 2原子％且低于30原子％，氧化物烧结体中的锌与铟、钨和锌的总计的含 量比可以高于1. 2原子％且低于30原子％。因此，在包括作为沟道层的氧化物半导体膜的 半导体器件中，能够在低驱动电压下增加导通电流与截止电流的比率。
[0038] [11]在本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜中的钨与锌的原子比可高于 0. 5且低于3. 0。结果，在包括作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，能够在低驱 动电压下增加导通电流与截止电流的比率。
[0039] [12]在本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜中的硅与铟的原子比可低于 0. 007。因此，能使氧化物半导体膜的电阻率增加到等于或高于1XΙΟ2Ωcm。
[0040] [13]在本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜中的钛与铟的原子比可低于 0. 004。因此，能使氧化物半导体膜的电阻率增加到等于或高于1XΙΟ2Ωcm。
[0041] [14]在本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜可包括具有六价和四价中的至 少一种的钨。因此，在包括作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，能够在低驱动电 压下增加导通电流与截止电流的比率。
[0042] [15]在本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜可包括由X-射线光电子光谱 法测量的键能等于或高于245eV且等于或低于250eV的钨。因此，在包括作为沟道层的氧 化物半导体膜的半导体器件中，能够在低驱动电压下增加导通电流与截止电流的比率。
[0043] [16]作为本发明实施例的进一步实施例的用于制造氧化物烧结体的方法，是一 种用于制造上述实施例的氧化物烧结体的方法，该方法包括以下步骤：制备氧化锌粉末和 氧化钨粉末的初次混合物；通过热处理初次混合物形成煅烧粉末；制备原材料粉末的二次 混合物，其中二次混合物包括煅烧