靶组装体的制作方法

靶组装体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在背衬板上，经由粘合材，留出间隔而配置有多个氧化物靶构件的靶组装体。所述靶组装体在氧化物靶构件和背衬板之间，具有跨越所述间隔而设的由从Ni、Si、Hf和Ta所构成的组中选择的至少一种或两种以上构成的内衬构件。
【专利说明】祀组装体

【技术领域】
[0001] 本发明涉及W姗射法成膜作为用于液晶显示器和有机化显示器等的显示装置的 薄膜晶体管（TFT)的半导体层（活性层）有用的氧化物薄膜时所使用的祀组装体，详细地 说，是涉及在一片背衬板上，经由粘合材留出间隔而配置有多个氧化物祀构件的祀组装体。

【背景技术】
[0002] 用于TFT的半导体层的非晶（非晶质）氧化物薄膜（W下，有称为氧化物半导体 薄膜的情况。），与通用的非晶娃（a-Si)相比，具有高载流子迁移率，光学带隙大且能够 W低温成膜，因此，期待其面向要求大型、高分辨率、高速驱动的下一代显示器和耐热性低 的树脂基板等中的应用。
[0003] 作为氧化物半导体膜，代表性地来说，可列举含有钢（In)和锋狂n)的半导体膜、 和还含有嫁（Ga)和锡（Sn)的至少一种W上的半导体膜。例如，由In、Ga、化和0构成的非 晶氧化物半导体（In-Ga-化一0,W下有称为"IGZ0"的情况。）薄膜，因为具有非常高 的载流子迁移率，所W优选使用。另外，在专利文献1中，公开有一种含有In、Zn、Sn、Ga等 的元素和Mo的氧化物半导体薄膜，在实施例中公开有在IGZO中添加了Mo。
[0004] 在形成氧化物半导体薄膜时，优选采用使与该膜相同组成的姗射祀发生姗射的姗 射法。在姗射法中，一边向真空中导入Ar气等惰性气体，一边在基板和祀构件之间外加高 电压，使离子化后的惰性气体轰击祀构件，使通过该轰击而弹飞的祀构件的构成物质沉积 在基板上而形成薄膜。由姗射法形成的薄膜，与离子锻法、真空蒸锻法和电子束蒸锻法所形 成的薄膜相比，膜面方向（膜面内）的成分组成和膜厚等的面内均匀性优异，具有能够形成 与姗射祀为相同成分组成的薄膜该样的长处。
[0005]用于姗射法的姗射祀，一般是W在金属制构件的背衬板（支承体）之上，使用粘合 材加W接合的状态使用，该样的姗射祀也被称为祀接合体。背衬板通用的是耐热性、导电 性、热传导性优异的Cu,W纯铜或铜合金的形式使用。作为粘合材，通用的是热传导性和导 电性良好的低烙点针料（例如，In系、Sn系的材料）。
[0006] 近年来，利用姗射法对大型基板的成膜的需要增加，随之而来的是姗射祀的尺寸 也正在大型化。对于姗射祀来说，因为难W大型化，所W使用的是祀组装体，其如后述的图 1、图2所示，在一片背衬板之上，留出间隔而并排多个小片的祀构件，将祀构件和背衬板由 粘合材加W接合。邻接的祀构件之间，W不会发生由于背衬板的挽曲而导致邻接的祀彼此 接触而产生缺陷的方式，在室温时使之大致能够保持0. 1?1.Omm的间隔（间隙）而进行 调整配置。另外，通常也有在上述间隔的背面（粘合侧，与背衬板对置侧）设有高分子耐热 片和导电性片等的内衬构件（也称为垫板）的情况，W使粘合材不会从上述的间隙漏出。
[0007] 例如在专利文献2中记述有如下要旨；为了抑制因祀材与背衬板的热膨胀率差异 而引起的姗射祀整体的翅曲，还为了防止因姗射中的热应力引起的祀材与背衬板的剥离、 断裂而使之可W长期使用，因此在祀材和背衬板之间，配置有带状间隔件作为相当于内衬 构件的部件。作为带状间隔件的材质，与背衬板同样，推荐铜或铜合金。若将该样的带状间 隔件，沿着分割祀的对接部分和边缘部分，配置在其全部或一部分的正下方，则除了使姗射 中的放电均匀W外，还能够有效地防止低烙点针料从对接部分渗入到姗射两侧。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1;日本国特开2009-164393号公报
[0011] 专利文献2 ;日本国特开平11 - 200028号公报
[001引发明要解决的课题
[0013] 对于作为TFT的半导体层使用的氧化物，不仅要求载流子浓度（迁移率）高，而且 要求TFT的开关特性（晶体管特性，TFT特性）优异。具体的来说，例如，可列举通态电流 (对栅电极和漏电极外加正电压时的最大漏电流）高，断态电流（分别对栅电极外加负电 压，对漏电极外加正电压时的漏电流）低，SS值（Subt虹esholdSwing,亚阔值摆幅，使漏电 流提高1个数量级所需要的栅电压）低等。
[0014] 另一方面，在制造祀组装体时，如前述，因为在邻接的多个氧化物祀构件之间设置 间隙，所W在姗射中，离子化后的惰性气体会从该间隙侵入。其结果是，配置在祀构件之下 的化制的背衬板也发生姗射，所形成的氧化物薄膜中有化混入，TFT特性降低。TFT特性 的降低成为制作显示器时的图像斑点的主要原因，招致品质的显著劣化。因此，若像前述的 专利文献2该样，不仅背衬板，而且内衬构件也使用化制时，则化的污染现象更为显著，因 此不为优选。
[0015] 另外，针对于前述的专利文献1所述的含有Mo的IGZO半导体，本
【发明者】们，使用 具有化制背衬板和化制内衬构件的祀组装体而成膜含Mo的IGZO薄膜，调查TFT特性时 判明，相比IGZ0,特别是可见通态电流的降低和SS值的显著上升。该一结果意味着，Mo无 法有效地抑制上述化进入到薄膜中的污染现象造成的TFT特性的降低。


【发明内容】

[0016] 本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种可W防止由姗射形成的氧化 物半导体薄膜的TFT特性劣化（特别是通态电流的降低和SS值的上升）的祀组装体。
[0017]用于解决课题的手段
[0018] 能够解决上述课题的本发明的祀组装体，是在背衬板上，经由粘合材留出间隔而 配置有邻接的多个氧化物祀构件而成的祀组装体，其具有如下要旨：在所述氧化物祀构件 和所述背衬板之间，具有跨越所述间隔而设的，由从Ni、Si、Hf和化所构成的组中选择的至 少一种或两种W上构成的内衬构件。
[0019] 在本发明的优选的实施方式中，上述氧化物祀构件至少含有In和化。
[0020] 在本发明的优选的实施方式中，上述氧化物祀构件还含有Ga和Sn之中至少一个。
[0021] 在本发明的优选的实施方式中，上述背衬板由纯化或化合金构成。
[002引在本发明的优选的实施方式中，上述内衬构件由从Ni、Hf和化所构成的组中选择 的一种或两种W上构成。
[0023] 在本发明的优选的实施方式中，上述粘合材由In基材料或Sn基材料构成。
[0024]在本发明的祀组装体中，通过在氧化物祀构件和背衬板之间，设置跨越间隔而配 置的内衬构件，能够防止背衬板的成分混入到薄膜中（污染）。此外，作为内衬构件，因为使 用不会使氧化物半导体薄膜的TFT特性劣化的、由规定金属元素（Ni、Si、Hf和Ta)中的至 少一种或两种W上构成的材料，所W，即使氧化物半导体薄膜中有上述规定金属元素造成 污染，也能够防止污染导致的TFT特性的劣化，能够保持良好的TFT特性。

【专利附图】

【附图说明】
[00巧]图1是本发明的祀组装体的俯视图。
[0026] 图2是图1的A-A线放大纵剖面图。
[0027] 图3 (a)?（g)是表示使用实施例1所述的氧化物（IGZO+各种添加元素）半导体 制作的TFT的Id-Vg特性的图。
[0028] 图4是表示在实施例2中，使用在IGZO祀构件间的间隙部的背面（粘合侧）配置 有化或Ni的内衬构件的祀组装体而制作的TFT的Id-Vg特性的图。

【具体实施方式】
[0029]本
【发明者】们，为了有效地防止由姗射形成的氧化物半导体薄膜的TFT特性的降低 (特别是通态电流的降低，SS值的上升），就用于祀构件间的间隔（参照后述的图1和图2 的T)的背面的内衬构件反复进行研究。其结果发现，使用由从Ni、Si、Hf和化所构成的组 中选择的至少一种或两种W上的元素（W下，有由X组元素代表的情况。）构成的内衬构件 有效，从而完成了本发明。
[0030] 首先，对于达成本发明的原委进行说明。构成本发明的基础的祀组装体，使用化 制的背衬板，并且作为氧化物祀构件，使用至少含有In和化，此外还含有Ga和Sn的至少一 种W上的氧化物。优选使用In或Sn的低烙点针料作为粘合材。另外，提供本发明中作为 对象的内衬构件时，着眼于向本发明作为对象的上述氧化物中添加时，不会使TFT特性劣 化的元素进行研究。该是由于考虑到如果是该样的元素，则在姗射时，即使上述元素从祀构 件的间隙侵入，也是在与间隙对应的基板位置，形成在上述氧化物中含有上述元素的薄膜 (对TFT特性提高有用的薄膜），而成膜后的氧化物半导体薄膜的TFT特性不会劣化。其结 果证实，W纯金属或合金元素的形态，使用从Ni、Si、Hf和化所构成的组中选择的至少一种 或两种W上的元素（W下，有用X组元素代表的情况。）作为内衬构件即可。
[0031] W下，对于本发明的祀组装体，一边参照图1和图2,一边详细地说明。图1是本发 明的祀组装体的俯视图，图2是图1的A-A线放大纵剖面图。但是，图1和图2的祀组装 体，是本发明的优选的实施方式的一例，本发明的祀组装体决没有限定于此的意思。例如W 下的图中，显示长方形的姗射祀，但不受其限定，例如也可W使用圆盘状的姗射祀。
[0032] 图1和图2所示的祀组装体1由如下构成；将4片氧化物祀构件4a?4d前后左右 各排列两片而构成的姗射祀2 ;将其固定（支承）的背衬板3 ;接合多个氧化物祀构件4a? 4d和背衬板3的低烙点针料粘合材Ila?11c。在邻接的多个氧化物祀构件4a?4d的间 隔T的背面（低烙点针料粘合材Ila侧），W堵塞间隔T的方式设有内衬构件5。在氧化物 祀构件4a?4d和背衬板3之间，W能够形成均匀的间隔的方式配置间隔件12 (化丝）。
[0033] 还有，虽然图1和图2中未显示，但在背衬板3的背面侧（配置有氧化物祀构件 4a?4d-侧的相反侧）设有冷却机构，W能够经由背衬板3而间接地冷却氧化物祀构件 4a?4d的方式构成。
[0034] 氧化物祀构件4a?4d，由本发明中作为对象的氧化物（至少含有In和化，还含 有Ga和/或Sn的氧化物；W下，有W[In-化(Ga/Sn)氧化物]表现的情况。）构成。具 体来说，可列举In_ 化 _O(IZO)、In_Ga_ 化 _O(IGZO)、In_ 化 _Sn_O(IZTO)、 In-Ga-化一Sn- 0 (IGZSO)。各兀素的比率，根据成膜于基板（图1、图2中未显不） 的氧化物薄膜的组成而适当决定。
[0035] 在图1和图2中，氧化物祀构件4a?4d由长方形的板材构成，但不受其限定，也 可W是通常采用的形状（例如圆盘状）。另外，氧化物祀构件4a?4d的厚度和尺寸也未特 别限定，能够选择在祀组装体的领域中通常使用的。
[0036] 在氧化物祀构件4a?4d之间，设有间隔T。间隔T的宽度，优选根据所使用的氧 化物祀构件、和低烙点针料粘合材Ila?Ilc的尺寸、还有背衬板3的尺寸等适当设定，但 优选大致为0. 2mm?1. 0mm。W下，有将上述间隔T称为"间隙部"的情况。
[0037] 背衬板3由耐热性、导电性、热传导性优异的纯化或化合金构成。化制的背衬板 如果是姗射祀的领域中通常使用的，则全部能够使用。作为化合金，例如，可列举化一化 合金等。背衬板3W能够载置氧化物祀构件4a?4d的方式，具有规定的平面面积和规定 的厚度。
[0038]作为低烙点针料粘合材1Ia?1Ic,代表性地可列举In基材料或Sn基材料。其种 类未特别限定，如果是姗射祀的领域通常使用的，则全部能够使用。作为In基材料，例如， 可列举In-Ag合金等。作为Sn基材料，例如可列举Sn-化合金等。优选为In基材料。 在图2中，Ila?Ilc能够使用相同或不同的低烙点针料粘合材，但若考虑到作业效率等，贝U 优选使用相同材料。
[0039] 间隔件12W能够在氧化物祀构件4a?4d和背衬板3之间形成均匀的间隔，并使 粘合材流入的方式配置。间隔件只要是导电性和热传导性优异便没有特别限定，如果是在 姗射祀的领域通常使用的，则全部都能够使用。作为间隔件12,例如可列举化丝等。还有， 在图1和图2中，显示的是形成为环状的间隔件，但不限定为该形状。
[0040]在本发明中，作为间隔件12,也能够使用作为内衬构件所用的X组元素的纯金属 或合金元素。目P，本发明所用的内衬构件，作为间隔件也有用，例如若W低烙点针料粘合材 11固定使用，则能够防止由于姗射中的热应力引起的祀材与背衬板的剥离、断裂，因此可W 长期使用。
[0041] 赋予本发明W特征的内衬构件5,由Ni、Ta、Si或Hf狂组元素）的纯金属，或上述 X组元素的两种W上所构成的合金成分构成。上述X组元素，不仅导电性和热传导性优异， 而且添加到本发明中作为对象的氧化物[In-化(Ga/Sn)氧化物]中时，不会使TFT的迁 移率、通态电流、SS值的特性劣化，而发挥着同等或更高的特性（参照后述的实施例1的表 。。另外，除去Si的上述X组元素肌、化、Hf)，因为比低烙点针料粘合材Ila?Ilc的作 为代表性的构成成分即In或Sn的比重大（参照后述的实施例1的表1)，所W若考虑祀组 装体制造时的作业效率，则优选使用。上述X组元素之中，从通态电流等的观点出发则优选 的是Ni、Si,更优选为Ni。
[004引在图2中，内衬构件可W由单一的材料（例如纯化）构成，也可W作为层叠体（例 女口，纯Ni与Ni合金）构成。
[0043]详细地说如图2所示，内衬构件5和背衬板3由低烙点针料粘合材1化接合，并且 内衬构件5和氧化物祀构件4a、4b，由低烙点针料粘合材Ila接合。在间隔T的正下方部分Q，因为低烙点针料粘合材Ila被刮掉而不存在，所W在此，内衬构件5不经由低烙点针料粘 合材Ila,而与氧化物祀构件4a、4b直接接合。
[0044] 但是，在本发明中，在间隔T的背面至少配置内衬构件即可，内衬构件的存在形态 不受图2的形态限定。另外，如图2所示，优选在间隔T的正下方部分Q不存在低烙点针料 粘合材1Ia的方法，该是由于，若在Q部分有低烙点针料粘合材，则在姗射中加热，粘合材烙 化而产生异常放电，发生颗粒、飞姗。特别是若粘合材顺着间隙蠕升（原文；這^>上力、'& )， 则该样的现象变得显著，因此在避免该现象上，可W的方法是在正下方部分Q尽可能不存 在粘合材。
[0045] 内衬构件5的尺寸（宽度、厚度），优选根据所使用的氧化物祀构件4a?4山和低 烙点针料粘合材Ila?Ilc的尺寸，还有背衬板3的尺寸等适当设定，但厚度优选大致为 0. 2?1. 0mm。若内衬构件5的厚度比0. 2mm薄，则对于因祀材和背衬板的热收缩率差引起 的、姗射祀整体的翅曲的抑制效果得不到充分发挥。另一方面，若内衬构件5的厚度超过 1. Omm,则低烙点针料粘合材Ila?Ilc有可能在固化前从间隙部流出。更优选的内衬构件 5的厚度大致为0. 25?0. 50mm。
[004引内衬构件5的宽度优选大致为5?30mm。若内衬构件5的宽度比5mm小，则沿着 氧化物祀构件4a?4d间的间隔而在其正下方配置内衬构件时，难W对准。另一方面，若内 衬构件5的宽度超过30mm，则有可能难W充分获得姗射祀整体的翅曲抑制效果。更优选的 内衬构件5的宽度大致为10?25mm。
[0047]W上，对于本发明的祀组装体进行了详述。
[0048] 上述本发明的祀组装体的制造方法没有特别限定，例如，能够参照前述的专利文 献2所述的方法等。W下展示优选的制造方法的实施方式的一例。首先，在背衬板之上填 充低烙点金属材料等的粘合材，加热至低烙点金属材料的烙点W上而成为烙融状态。其次， 将内衬构件并排配置在规定的地方。根据需要，配置间隔件。其结果是，相比低烙点金属材 料，比重大的内衬构件沉降在低烙点金属材料之中。内衬构件的比重比低烙点金属材料小 时，按压而使之沉降。接着，将多个氧化物祀构件留出间隔而并排配置后，进行冷却。通过 冷却，低烙点金属材料再度凝固，可得到氧化物祀构件和背衬板经由低烙点金属层接合的 祀组装体。
[004引【实施例】
[0050] W下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受下述实施例限制，在能够符 合前、后述的宗旨的范围内也可W加W变更实施，该些均包含在本发明的技术范围内。
[00川 实施例1
[0052] 在本实施例中调查的是，具备含有本发明中作为内衬构件的构成成分而选择的X 组元素（Ni,Si,Hf,Ta)的氧化物半导体薄膜的TFT,具有迁移率和良好的TFT特性。
[0053] 在本实施例中，按^下方式制造1。1'。首先，玻璃基板（3-二シ少社制^^ 一少 2000,直径IOOmmX厚度0. 7mm)上，依次作为栅电极成膜Ti薄膜IOOnm和栅极绝缘膜 Si化(200nm)。栅电极使用纯Ti的姗射祀，通过DC姗射法，W成膜温度；室温，成膜功率： 300W，载气；Ar,气压；2mTorr进行成膜。另外，栅极绝缘膜使用等离子体CVD法，W载气： SiH4和馬0的混合气体，成膜功率；100W，成膜温度；30(TC进行成膜。
[0054] 其次，使用姗射祀（后述。）成膜表I所述的各种组成的氧化物薄膜。姗射使用 (株）7Wyク制"CS- 200"装置，通过DC姗射法，成膜温度；室温，成膜功率；200W， 气压；lmTo;r;r，氧分压；100X02/(Ar+02)=10%，使用祀尺寸；101.6mm的条件，成膜膜厚： SOnm的IGZO薄膜[In:Ga:Zn:0 = 1:1:1:4(原子比）]。
[0055] 作为氧化物薄膜，除了在IGZO中含有X元素的IGZO - X W外，为了进行比较，也 成膜IGZO和在IGZO中含有X组元素W外的元素（Cu、Cr、Mo)的薄膜。
[005引其中，在IGZO的成膜时，使用In:Ga:化的比（原子比）为1:1:1的姗射祀，在IGZO中含有其他的元素的氧化物半导体薄膜的成膜时，运用使组成不同的2个姗射祀同时放电 的共姗射法（Co-Sputter法）进行成膜。详细地说，作为姗射祀，使用In:Ga:化=1:1:1 的姗射祀，和在上述姗射祀上装配有X组元素、化、化、或Mo的纯金属片的2个祀。
[0057] 如此得到的氧化物薄膜中的金属元素的各含有量，通过XPS狂一ray Photoelectron Spectroscopy)法进行分析。详细地说，对于距离最表面至5nm左右深度的 范围W Ar离子姗射后，按下述条件进行分析。
[0058] X线源；AlK。
[0059]X线输出功率；350W
[0060] 光电子飞离角；20。
[0061] 如上述成膜氧化物半导体薄膜后，通过光刻和湿蚀刻进行图案化。使用关东化学 制"ITO- 07N"作为湿蚀刻液。
[0062] 使氧化物半导体薄膜图案化后，为了提高膜质而进行预退火处理。预退火在100% 氧气氛，大气压下，W35(TC进行1小时。
[0063] 接着，使用纯Ti,通过剥离法形成源/漏电极。具体来说，使用光致抗蚀剂进行图 案化后，通过DC姗射法成膜Ti薄膜（膜厚为IOOnm)。源/漏电极用Ti薄膜的成膜方法， 与前述的栅电极的情况相同。接着，W丙丽中放入超声波清洗器中除去多余的光致抗蚀剂， 使TFT的沟道长度为10ym，沟道宽度为200ym。
[0064] 如此形成源/漏电极后，再形成用于保护氧化物半导体的保护膜。作为保护膜，使 用Si〇2(膜厚200nm)和SiN(膜厚200nm)的层叠膜。上述Si〇2和SiN的形成，使用寸厶 3巧lJ"PD- 220化"，用等离子体CVD法进行。在本实施例中，利用馬0气进行等离子体处理 后，依次形成Si〇2和SiN膜。Si〇2膜的形成使用馬0和Si&的混合气体，SiN膜的形成使 用SiH4、N2、NH3的混合气体。成膜功率均为100W，成膜温度均为15(TC。
[0065] 接着通过光刻和干蚀刻，在保护膜上形成用于晶体管特性评价用探测的接触孔。 接着，使用DC姗射法，W载气；氮气和氧气的混合气体、成膜功率；200W、气压；5mTorr成膜 ITO膜（膜厚80nm)，制作TFT。
[0066] 对于如此获得的各TFT,按W下方式，求得晶体管特性（漏电流一栅电压特性、 Id-Vg特性）、通态电流、SS值和场效应迁移率（W下，有称为"迁移率"的情况）yW。
[0067] (1)晶体管特性的测量
[006引 晶体管特性（Id-Vg特性），使用AgilentTechnology社制"4156C"的半导体参 数分析仪。详细的测量条件如下。
[0069] 源电压；OV
[0070]漏电压；IOV
[0071] 栅电压：一30V?30V(测量间隔；IV)
[0072] (2)通态电流和SS值
[0073] 所谓通态电流，就是栅电压为30V的漏电流，是晶体管为接通状态时的电流值，使 漏电流增加一个数量级所需要的栅电压的最小值为SS值。
[0074] 做迁移率UFE
[007引场效应迁移率UPE，根据TFT特性由Vg>Vd-Vth的线性区导出。在线性区，Vg、Vd分别为栅电压、漏电压，Vth为漏电流超过InA时的电压，Id为漏电流，UW分别为TFT元件 的沟道长、沟道宽，。为栅极绝缘膜的静电容，Uw为场效应迁移率。由下式导出。在本 实施例中，根据满足线性区的栅电压附近的漏电流一栅电压特性（Id-Vg特性）的斜率， 导出场效应迁移率Uw。
[0076]【算式1】

【权利要求】
1. 一种靶组装体，其特征在于，其为在背衬板上经由粘合材留出间隔而配置有多个氧 化物靶构件而成的靶组装体， 在所述氧化物靶构件和所述背衬板之间，具有跨越所述间隔而设的由从Ni、Si、Hf?和Ta所构成的组中选择的一种或两种以上构成的内衬构件。
2. 根据权利要求1所述的靶组装体，其中，所述氧化物靶构件至少含有In和Zn。
3. 根据权利要求2所述的靶组装体，其中，所述氧化物靶构件还含有Ga和Sn之中的至 少一个。
4. 根据权利要求1所述的靶组装体，其中，所述背衬板由纯Cu或Cu合金构成。
5. 根据权利要求1所述的靶组装体，其中，所述内衬构件由从Ni、Hf和Ta所构成的组 中选择的一种或两种以上构成。
6. 根据权利要求1所述的祀组装体，其中，所述粘合材由In基材料或Sn基材料构成。
【文档编号】C23C14/34GK104379802SQ201380031944
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】越智元隆, 畠英雄, 松村仁实 申请人:株式会社钢臂功科研