溅射靶及使用它的薄膜晶体管制造技术

本发明专利技术提供一种由氧化物构成的烧结体，其特征在于，该氧化物以0.28≤Zn/(In+Zn+Ga)≤0.38、0.18≤Ga/(In+Zn+Ga)≤0.28的原子比含有In、Ga、Zn且以具有InGaO3(ZnO)表示的同系晶体结构的化合物作为主成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及烧结体、溅射靶、使用它的薄膜晶体管及其制造方法，特别涉及由以具有InGaO3(ZnO)所示的同系晶体结构(日文* 口力' '結晶構造)的化合物作为主成分的氧化物构成的烧结体。
技术介绍
由氧化铟及氧化锌构成、或者由氧化铟、氧化锌及氧化镓构成的非晶态的氧化物膜由于具有可见光透过性，并且作为导体、半导体或绝缘体具有宽范围的电气学特性，因此作为透明导电膜或薄膜晶体管等中所用的半导体膜受到关注。作为该氧化物膜的成膜方法，研究过溅射· PLD (脉冲激光淀积)·蒸镀等物理的成膜或溶胶凝胶法等化学的成膜，而作为可以在比较低的温度下大面积地均匀地成膜的方法，以溅射法等物理的成膜为中心进行了研究。在以溅射等物理的成膜形成氧化物薄膜时，为了均匀地、稳定地、有效地(以高成膜速度)成膜，普遍的做法是使用由氧化物烧结体构成的靶材。作为用于制作由氧化铟、氧化锌、氧化镓构成的氧化物膜(导电膜·半导体膜、常规非晶态膜)的靶材(溅射靶)，提出过各种方案。例如，专利文献I进行过在In-Ga-Zn-O烧结体中不生成绝缘性高的Ga2O3晶相的制造法的研究。专利文献2中，公开有以InGaZnO4(InGaC)3(ZnO))的同系结构作为主成分(没有观测到其他的金属氧化物的XRD峰)、且In、Ga、Zn的原子比为I : I : I的靶材。专利文献3中，公开有包含InGaZnO4(InGaC)3(ZnO))的同系结构的多晶氧化物靶材。特别希望有由单一的晶型形成的靶材(观测不到其他金属氧化物的XRD峰的靶材)。这是因为，对于由单一晶型形成的靶材可以期待如下等优点，即，品质管理容易，异常放电的产生少，靶材与薄膜的组成比的偏离少，易于制造强度高的材料。但是，由于认为，在制作由单一的晶型构成的靶材(在借助X射线衍射的分析中观测不到其他金属氧化物的XRD峰的靶材)时，In与Ga的原子比必需为I : 1，因此研究仅限于In与Ga的原子比为I : I的(例如In、Ga、Zn的原子比为I : I : 1、2 : 2 : I等)。在使用了这些靶材的研究中，随着量产化的研究的推进，因溅射时的轻微的等离子体密度的分布而使膜厚变化、因批次间的轻微的氧分压的变动而使膜厚变化等问题变得明显化起来。对此可以认为是因为，由于与氧的结合能力过强，因此在想要形成适合半导体用途的载流子密度的膜时，不得不在成膜速度对于氧分压等的变动敏感的条件下成膜。可以认为这是因为这些靶材的In与Ga的原子比均衡，Ga的含量过多。另一方面，制作In、Ga、Zn的原子比为I : I : I且由单一的晶型构成的靶材有很多问题。如专利文献I中所示，为了不生成Ga2O3等晶型，有很多制造条件的制约。另外，即使判断为单一的晶体，如果仔细地看有时也会看到其他的晶体的峰。例如，专利文献3的专利技术品A虽然密度比较高，然而图5中在X射线衍射下在2 Θ = 62. O 62. 6度之间显示出不归属于InGaZnO4的峰。此外，如专利文献I的比较例2、专利文献2的比较例I中所示， 即使可以制作由单一的晶型形成的靶材，也容易产生密度低、电阻高等问题。另一方面，专利文献4中，记载有Ga含量少的组成比的In-Ga-Zn-O靶材。但是， 对于靶材的制造方法或性状的研究不够充分，且电阻依旧也很高，没有进行在Ga含量少的组成比下制作由单一的晶型构成的靶材的研究。另外，进行了使用氧化物粉末的各种晶型的合成研究的(非专利文献I)没有对由成形体经过烧结制作的溅射靶进行研究。另外，也没有进行制作薄膜晶体管的尝试。日本特开2007-223849号公报日本特开2008-214697号公报日本特开2007-73312号公报国际公开第09/075281号小册子M. Nakamura、N. Kimizuka和 T. Mohri、J. Solid State Chem、93 卷、 2 号、298 页、1991 年
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种烧结体，其可以在Ga的含量比In的含量低的区域中用在作为主成分具有单一的晶体结构的溅射靶中。本专利技术人等反复进行了深入研究，研究了各种组成，结果发现，在一定的组成区域中，可以得到Ga含量比In含量少、且以显示出InGaO3(ZnO)表示的同系晶体结构的化合物作为主成分的溅射靶。此外还发现，如果使用该靶材，就能够以稳定的成膜速度形成适于半导体用途的载流子密度(作为半导体用途，优选的载流子密度的范围是IXlO15 I X 1019cnT3，更优选的范围是 IXlO16 5 X 1018cnT3，特别优选 IXlO17 IXlO1W30 )的膜。根据本专利技术，可以提供以下的烧结体、溅射靶等。I. 一种由氧化物构成的烧结体，所述氧化物以下述的原子比含有In、Ga、Zn且以具有InGaO3(ZnO)表示的同系晶体结构的化合物作为主成分。O. 28 ( Zn/(In+Zn+Ga) ( O. 38O. 18 ( Ga/(In+Zn+Ga) ( O. 282.根据I中记载的烧结体，其中，在利用X射线衍射的分析中，未见到以Ga203、 ZnGa2O4^ ZnO> ln203、InGa03、In2O3 (ZnO) 3 表示的化合物的晶体。3.根据I或2中记载的烧结体，其中，所述氧化物的In、Ga、Zn的原子比还满足下式。O. 59 ≤ In/(In+Ga)4.根据I 3中任一项记载的烧结体，其中，所述氧化物实质上由In、Ga、Zn及O 构成。5. 一种溅射靶，其由I 4中任一项记载的烧结体构成。6.根据5中记载的溅射靶，其相对密度为90%以上，电阻率为15m Qcm以下，表面粗糙度为2 μ m以下，平均晶体粒径为10 μ m以下。7. 一种薄膜晶体管的制造方法，其包括使用5或6中记载的溅射靶将半导体层成膜的工序。8. 一种薄膜晶体管，其是使用5或6中记载的溅射靶制得的。根据本专利技术，通过在Ga的含量低的区域中，作为主成分具有单一的晶体结构，而提供难以破裂、可以实现稳定的溅射的烧结体及溅射靶。通过使用本专利技术的溅射靶，成膜速度就很难受溅射时的氧分压的变动等影响，有望能够以稳定的成膜速度形成适于半导体用途的载流子密度的膜。此外，本专利技术的溅射靶因Ga的含量低，而易于控制氧缺陷，从而有望稳定地控制溅射后的薄膜的载流子密度。附图说明图I是表示溅射成膜时的氧分压与载流子密度·成膜速度的关系的概略图。图2是表示实施例I中制作的沟道截断型薄膜晶体管的结构的图。图3是表示实施例3中制作的烧结体的X射线衍射测定结果的图。具体实施例方式本专利技术的烧结体由以下述的原子比含有In、Ga、Zn的氧化物构成。该氧化物以具有InGaO3(ZnO)表示的同系晶体结构的化合物作为主成分。本专利技术的烧结体可以作为溅射靶使用。O. 28 ( Zn/(In+Zn+Ga) ( O. 38O. 18 ( Ga/(In+Zn+Ga) ( O. 28如果原子比在上述的范围内，则可以期待以下等效果，即，以InGaO3(ZnO)表示的同系晶体结构以外的晶体结构的生成的可能性减少，靶材表面与内部的晶型等的性状的差别变少，在半导体膜中反映出靶材的In、Ga组成比。另外，如果Zn/(In+Zn+Ga)为O. 38以下，则有望提高靶材的平均抗弯强度。如果超过O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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢野公规，糸濑将之，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：