氧化物半导体薄膜、薄膜晶体管及溅射靶制造技术

本发明专利技术获得一种薄膜晶体管，其场效应迁移率与应力耐受性优异，并且相对于在对氧化物半导体层进行加工时所使用的湿式蚀刻液而具有优异的湿式蚀刻加工性，且相对于在对源极/漏极电极进行图案化时所使用的湿式蚀刻液而氧化物半导体层具有优异的耐湿式蚀刻性。氧化物半导体薄膜包含In、Ga、Zn及Sn、以及O，且相对于In、Ga、Zn及Sn的原子数比的合计，各金属元素的原子数比满足0.070≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.200、0.250≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.600、0.180≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.550、0.030≦Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.150，并且满足0.10≦Sn/Zn≦0.25及(Sn

Oxide semiconductor thin film, thin film transistor and sputtering target

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化物半导体薄膜、薄膜晶体管及溅射靶


[0001]本专利技术涉及一种可适宜地用于例如液晶显示器或有机电致发光(Electroluminescence，EL)显示器等显示装置的氧化物半导体薄膜、及包括包含所述氧化物半导体薄膜的氧化物半导体层的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)。另外，本专利技术涉及一种用以形成包含所述氧化物半导体薄膜的氧化物半导体层的溅射靶(sputtering target)。

技术介绍

[0002]作为非晶(amorphous)氧化物半导体，如专利文献1所示，已知有一种包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)的In
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Ga
‑
Zn系氧化物半导体(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本专利特开2010
‑
219538号公报

技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的问题
[0007]氧化物半导体可应用于构成要求高分辨率及高速驱动的显示装置等的电子电路的薄膜晶体管的沟道层。
[0008]对使用了氧化物半导体薄膜的薄膜晶体管要求相对于光照射或电压施加等应力的耐受性(应力耐受性)优异。若应力耐受性低，则晶体管的阈值电压偏移(shift)，或者产生偏差而导致显示装置自身的可靠性降低。
[0009]进而，在制作在氧化物半导体薄膜上包括源极/漏极电极的薄膜晶体管时，也要求所述氧化物半导体薄膜相对于湿式蚀刻(wet etching)液等药液而具有高的特性(耐湿式蚀刻性)。具体而言，要求以下两种特性。
[0010](i)氧化物半导体薄膜相对于氧化物半导体加工用湿式蚀刻液而具有优异的可溶性(湿式蚀刻加工性优异)
[0011]即，要求：通过在对氧化物半导体薄膜进行加工时所使用的草酸等有机酸系或无机酸系的湿式蚀刻液，所述氧化物半导体薄膜以适当的速度被蚀刻，可无残渣地进行图案化。
[0012](ii)氧化物半导体薄膜相对于源极/漏极电极用湿式蚀刻液而为不溶性(耐湿式蚀刻性优异)
[0013]本专利技术的目的在于提供一种可获得在氧化物半导体晶体管中，场效应迁移率与应力耐受性优异，并且相对于在对氧化物半导体层进行加工时所使用的湿式蚀刻液而具有优异的湿式蚀刻加工性，且相对于在对源极/漏极电极进行图案化时所使用的湿式蚀刻液而氧化物半导体层具有优异的耐湿式蚀刻性的薄膜晶体管的氧化物半导体薄膜、包含所述氧化物半导体层的薄膜晶体管及用以形成所述氧化物半导体层的溅射靶。
[0014]解决问题的技术手段
[0015]本专利技术人等人反复进行了努力研究，结果发现：通过采用包含作为金属元素的In、Ga、Zn及Sn、以及O的氧化物半导体薄膜，并对各金属元素的组成进行适当控制，可解决所述课题，从而完成了本专利技术。
[0016]即，本专利技术的所述目的可通过与氧化物半导体薄膜相关的下述[1]的结构来实现。
[0017][1]一种氧化物半导体薄膜，包含作为金属元素的In、Ga、Zn及Sn、以及O，且
[0018]相对于所述In、Ga、Zn及Sn的原子数的合计，各金属元素的原子数比满足
[0019]0.070≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.200
[0020]0.250≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.600
[0021]0.180≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.550
[0022]0.030≦Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.150，并且
[0023]相对于所述Zn的原子数比，所述Sn的原子数比满足
[0024]0.10≦Sn/Zn≦0.25，并且
[0025]所述Sn、In及Ga的原子数比满足
[0026](Sn
×
In)/Ga≧0.009。
[0027]另外，本专利技术的所述目的可通过与薄膜晶体管相关的下述[2]的结构来实现。
[0028][2]一种薄膜晶体管，其在基板上依序具有栅极电极、栅极绝缘膜、第二氧化物半导体层、第一氧化物半导体层、源极/漏极电极及保护膜，且所述薄膜晶体管中，
[0029]所述第一氧化物半导体层包含作为金属元素的In、Ga、Zn及Sn、以及O，且
[0030]相对于所述In、Ga、Zn及Sn的原子数的合计，各金属元素的原子数比满足
[0031]0.070≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.200
[0032]0.250≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.600
[0033]0.180≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.550
[0034]0.030≦Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.150，并且
[0035]相对于所述Zn的原子数比，所述Sn的原子数比满足
[0036]0.10≦Sn/Zn≦0.25，并且
[0037]所述Sn、In及Ga的原子数比满足
[0038](Sn
×
In)/Ga≧0.009。
[0039]另外，与薄膜晶体管相关的本专利技术的优选实施方式涉及以下的[3]。
[0040][3]根据所述[2]所记载的薄膜晶体管，其中，所述源极/漏极电极与所述第一氧化物半导体层直接接合，所述源极/漏极电极包含Cu或Cu合金。
[0041]另外，本专利技术的所述目的可通过与溅射靶相关的下述[4]的结构来实现。
[0042][4]一种溅射靶，其用以形成根据所述[2]或[3]所记载的薄膜晶体管中的所述第一氧化物半导体层，且
[0043]所述溅射靶包含作为金属元素的In、Ga、Zn及Sn、以及O，且
[0044]相对于所述In、Ga、Zn及Sn的原子数的合计，各金属元素的原子数比满足
[0045]0.070≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.200
[0046]0.250≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.600
[0047]0.180≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.550
[0048]0.030≦Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.150，并且
[0049]相对于所述Zn的原子数比，所述Sn的原子数比满足
[0050]0.10≦Sn/Zn≦0.25，并且
[0051]所述Sn、In及Ga的原子数比满足
[0052](Sn
×
In)/Ga≧0.009。
[0053]专利技术的效果
[0054]根据本专利技术，可提供一种可获得在氧化物半导体晶体管中，场效应迁移率与应力耐受性优异，并且相对于在对氧化物半导体层进行加工时所使用的湿式蚀刻液而具有优异的湿式蚀刻加工性，且相对于在对源极/漏极电极进行图案化时所使用的湿式蚀刻液而氧化物半导体层具有优异的耐湿式蚀刻性的薄膜晶体管的氧化物半导体薄膜、薄膜晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氧化物半导体薄膜，包含作为金属元素的In、Ga、Zn及Sn、以及O，且相对于所述In、Ga、Zn及Sn的原子数的合计，各金属元素的原子数比满足0.070≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.2000.250≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.6000.180≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.5500.030≦Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.150，并且相对于所述Zn的原子数比，所述Sn的原子数比满足0.10≦Sn/Zn≦0.25，并且所述Sn、In及Ga的原子数比满足(Sn
×
In)/Ga≧0.009。2.一种薄膜晶体管，其在基板上依序具有栅极电极、栅极绝缘膜、第二氧化物半导体层、第一氧化物半导体层、源极/漏极电极及保护膜，且所述薄膜晶体管中，所述第一氧化物半导体层包含作为金属元素的In、Ga、Zn及Sn、以及O，且相对于所述In、Ga、Zn及Sn的原子数的合计，各金属元素的原子数比满足0.070≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.2000.250≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.6000.180≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.550...

【专利技术属性】
技术研发人员：越智元隆，西山功兵，寺前裕美，湖山贵之，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：