本发明专利技术提供一种在通过溅射法制成氧化物半导体薄膜时能够获得低载流子浓度、高载流子迁移率氧化物烧结体以及使用该氧化物烧结体的溅射用靶。该氧化物烧结体以氧化物的形式含有铟、镓和铜。由Ga/(In+Ga)原子数比计的镓的含量优选为0.20以上且0.45以下，由Cu/(In+Ga+Cu)原子数比计的铜的含量优选为0.001以上且小于0.03，并且优选在1200℃以上且1550℃以下的温度进行烧成。将该氧化物烧结体作为溅射用靶而形成的非晶质的氧化物半导体薄膜，能够获得载流子浓度为3.0×1018cm‑3以下、载流子迁移率为10cm2V‑1sec‑1以上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种氧化物烧结体、靶以及用其得到的氧化物半导体薄膜，更详细地，本专利技术涉及一种能通过含有铜而降低非晶质的氧化物半导体薄膜的载流子浓度的溅射用靶、含有适于得到该溅射用靶的铜的氧化物烧结体、以及使用它们得到的显示出低载流子浓度和高载流子迁移率的含有非晶质的铜的氧化物半导体薄膜。
技术介绍
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是场效应晶体管(Field Effect Transistor，下面记作FET)的1种。对于TFT而言，其是作为基本构成而具有栅极端子、源极端子和漏极端子的三端子元件，其是一种有源元件，可将成膜于基板上的半导体薄膜用作电子或空穴移动的通道层，对栅极端子施加电压，从而控制流过通道层的电流，并具有对源极端子与漏极端子间的电流进行开关的功能。目前，TFT是实际应用中使用最多的电子器件，作为其代表性的用途，可举出液晶驱动用元件。作为TFT，目前最广泛使用的是以多晶硅膜或非晶硅膜作为通道层材料的金属-绝缘体-半导体-FET(Metal-Insulator-Semiconductor-FET，MIS-FET)。使用硅的MIS-FET相对于可见光不透明，因而无法构成透明电路。因此，对该器件而言，在将MIS-FET用作液晶显示器的液晶驱动用开关元件时，显示器像素的开口率变小。另外，近来，伴随着对液晶的高精细化的需求，液晶驱动用开关元件也需要高速驱动。为实现高速驱动，需要将电子或空穴的迁移率至少比非晶硅更高的半导体薄膜用于通道层中。针对这种情况，在专利文献1中提出了一种透明半绝缘性非晶质氧化物薄膜，其是一种通过气相成膜法进行成膜的由In、Ga、Zn和O的元素构成的透明非晶质氧化物薄膜，其特征在于，对该氧化物的组成而言，已结晶化时的组成为InGaO3(ZnO)m(m是小于6的自然数)，在不添加杂质离子的条件下，显示载流子迁移率(也称作载流子电子迁移率)大于1cm2V-1sec-1、并且载流子浓度(也称作载流子电子浓度)为1016cm-3以下的半绝缘性。专利文献1中还提出了一种薄膜晶体管，其特征在于，将前述透明半绝缘性非晶质氧化物薄膜作为通道层。但是，已被指出，在专利文献1中提出的通过溅射法、脉冲激光蒸镀法中的任一种气相成膜法进行成膜的由In、Ga、Zn和O元素构成的透明非晶质氧化物薄膜(a-IGZO膜)的电子载流子迁移率停留在约1～10cm2V-1sec-1的范围，因而作为TFT的通道层而形成的情况下迁移率不足。另外，在专利文献2中公开了一种烧结体，以原子数比计的铟、镓以及铜中的镓的含量比、铜的含量比为大于0.001且小于0.09。但是，专利文献2的烧结体实质上是方铁锰矿型结构的In2O3相、或者方铁锰矿型结构的In2O3相以及六方晶结构的In2Ga2CuO7相和/或菱面体晶结构的InGaCuO4相，但是，由于烧结温度成为1000℃～1100℃，因而烧结体密度低，另外，In2O3相以外还会生成电阻较高的相，因而在投入高电力密度的溅射成膜的批量生产工序中，存在易于产生结节(Nodule)的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-219538号公报；专利文献2：日本特开2012-012659号公报；专利文献3：WO2003/014409号公报。非专利文献非专利文献1：A.Takagi,K.Nomura,H.Ohta,H.Yanagi,T.Kamiya,M.Hirano,and H.Hosono,Thin Solid Films 486,38(2005)。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的在于，提供一种能降低非晶质的氧化物半导体薄膜的载流子浓度的溅射用靶、适于获得该溅射用靶的氧化物烧结体、以及使用它们得到的显示出低载流子浓度和高载流子迁移率的氧化物半导体薄膜。解决课题的方法本专利技术人等新发现了：特别是通过在以氧化物的形式含有以Ga/(In+Ga)比计为0.20以上且0.45以下的镓的铟和镓的氧化物烧结体中，含有少量的铜，具体而言，通过使所述氧化物烧结体中含有Cu/(In+Ga+Cu)的比为0.001以上且小于0.03的铜，所烧结的氧化物烧结体实质上由方铁锰矿型结构的In2O3相、以及作为In2O3相以外的生成相的β-Ga2O3型结构的GaInO3相构成，或者由方铁锰矿型结构的In2O3相、以及作为In2O3相以外的生成相的β-Ga2O3型结构的GaInO3相与(Ga，In)2O3相构成，使用该氧化物烧结体而制备的氧化物半导体薄膜的载流子迁移率为10cm2V-1sec-1以上。即，第一专利技术为一种氧化物烧结体，其特征在于，其以氧化物的形式含有铟、镓以及铜，并且以Ga/(In+Ga)原子数比计的前述镓的含量是0.20以上且0.45以下，以Cu/(In+Ga+Cu)原子数比计的前述铜的含量是0.001以上且小于0.03，所述氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相、以及作为In2O3相以外的生成相的β-Ga2O3型结构的GaInO3相构成，或者由方铁锰矿型结构的In2O3相构成、以及作为In2O3相以外的生成相的β-Ga2O3型结构的GaInO3相与(Ga，In)2O3相构成。第二专利技术是如第一专利技术所述的氧化物烧结体，其中，以Cu/(In+Ga+Cu)原子数比计的前述铜的含量是0.001以上且0.015以下。第三专利技术是如第一或第二专利技术所述的氧化物烧结体，其中，以Ga/(In+Ga)原子数比计的前述镓的含量是0.20以上且0.30以下。第四专利技术是如第一至第三专利技术中任一项所述的氧化物烧结体，其中，其实质上不含有铜以外的正二价元素、以及铟和镓以外的正三价至正六价的元素。第五专利技术是如第一至第四专利技术中任一项所述的氧化物烧结体，其中，由下述式1所定义的β-Ga2O3型结构的GaInO3相的X射线衍射峰强度比是2％以上且77％以下的范围。100×I[GaInO3相(111)]/{I[In2O3相(400)]+I[GaInO3相(111)]本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化物烧结体，其特征在于，其以氧化物的形式含有铟、镓以及铜，并且，以Ga/(In+Ga)原子数比计的前述镓的含量是0.20以上且0.45以下，并且，以Cu/(In+Ga+Cu)原子数比计的前述铜的含量是0.001以上且小于0.03，并且，所述氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相、以及作为In2O3相以外的生成相的β‑Ga2O3型结构的GaInO3相构成，或者由方铁锰矿型结构的In2O3相、以及作为In2O3相以外的生成相的β‑Ga2O3型结构的GaInO3相与(Ga，In)2O3相构成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 JP 2014-0858741.一种氧化物烧结体，其特征在于，其以氧化物的形式含有铟、镓以及铜，并且，以Ga/(In+Ga)原子数比计的前述镓的含量是0.20以上且0.45以下，并且，以Cu/(In+Ga+Cu)原子数比计的前述铜的含量是0.001以上且小于0.03，并且，所述氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相、以及作为In2O3相以外的生成相的β-Ga2O3型结构的GaInO3相构成，或者由方铁锰矿型结构的In2O3相、以及作为In2O3相以外的生成相的β-Ga2O3型结构的GaInO3相与(Ga，In)2O3相构成。2.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：中山德行，西村英一郎，松村文彦，井藁正史，
申请(专利权)人：住友金属矿山株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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