氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶和半导体器件技术

本发明专利技术提供一种包含铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体包含红绿柱石型晶相作为主要成分并具有大于6.6g/cm3且小于等于7.5g/cm3的表观密度，所述氧化物烧结体中的钨相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为大于0.5原子％且小于等于5.0原子％，所述氧化物烧结体中的锌相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为1.2原子％以上且19原子％以下，且锌相对于钨的原子比为大于1.0且小于60。本发明专利技术还提供一种包含该氧化物烧结体的溅射靶、以及半导体器件(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以适合用作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、制造氧化物烧结体的方法、包含氧化物烧结体的溅射靶、以及包含使用所述溅射靶并通过所述溅射法形成的所述氧化物半导体膜的半导体器件。
技术介绍
在液晶显示器件中，常规地主要将薄膜EL(电致发光)显示器件、有机EL显示器件等、无定形硅(a-Si)膜用作作为TFT(薄膜晶体管)的沟道层的半导体膜，所述TFT(薄膜晶体管)为半导体器件。近年来，作为a-Si的替代材料，包含铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)的复合氧化物即In-Ga-Zn基复合氧化物(也称为“IGZO”)已经受到了关注。与a-Si相比，预期在IGZO基氧化物半导体中可以有更高的载流子迁移率。例如，日本特开2008-199005号公报(专利文献1)公开了，通过使用氧化物烧结体作为靶并通过溅射法形成主要由IGZO构成的氧化物半导体膜。日本特开2008-192721号公报(专利文献2)公开了一种作为在通过溅射法等形成氧化物半导体膜时适合使用的材料的包含铟和钨(W)的氧化物烧结体。另外，作为在通过真空气相淀积法如电子束气相淀积法、离子镀法和高密度等离子体辅助气相淀积法形成氧化物透明导电膜时适合使用的材料，日本特开2006-347807号公报(专利文献3)公开了一种包含具有固溶在其中的W的铟氧化物的氧化物烧结体，所述氧化物烧结体以W相对于In的原子数比为0.001以上且0.034以下的方式包含W且密度(表观密度)为4.0g/cm3以上且6.5g/cm3以下。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-199005号公报专利文献2：日本特开2008-192721号公报专利文献3：日本特开2006-347807号公报
技术实现思路
技术问题包含专利文献1中所述的IGZO基氧化物半导体膜作为沟道层的TFT的问题在于：场效应迁移率低，即为约10cm2/Vs。另外，专利文献2提出了一种TFT，所述TFT包含通过使用包含In和W的氧化物烧结体而形成的氧化物半导体膜作为沟道层。然而，未对TFT的可靠性进行研究。在专利文献3中所述的氧化物烧结体存在的问题在于：密度(表观密度)低即6.5g/cm3以下，并且因此所述氧化物烧结体不能用作用于作为形成氧化物半导体膜的最佳方法的溅射法的溅射靶。因此，本专利技术的目的是提供氧化物烧结体、制造所述氧化物烧结体的方法、包含所述氧化物烧结体的溅射靶以及包含使用溅射靶通过溅射法形成的氧化物半导体膜的半导体器件，所述氧化物烧结体可以适合用作通过溅射法形成半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶，所述半导体器件可以实现高的场效应迁移率和高的可靠性两者。解决技术问题的技术方案本专利技术的一个方面的氧化物烧结体为包含铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体包含红绿柱石型晶相作为主要成分并具有大于6.6g/cm3且小于等于7.5g/cm3的表观密度，所述氧化物烧结体中的钨相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为大于0.5原子％且小于等于5.0原子％，所述氧化物烧结体中的锌相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为1.2原子％以上且19原子％以下，且锌对钨的原子比为大于1.0且小于60。本专利技术另一个方面的溅射靶包含上述方面的氧化物烧结体。本专利技术还另一个方面的半导体器件包含使用上述方面的溅射靶通过溅射法形成的氧化物半导体膜。本专利技术另外方面的制造氧化物烧结体的方法为制造上述方面的氧化物烧结体的方法，所述方法包括：制备铟氧化物粉末与钨氧化物粉末的一次混合物；通过对所述一次混合物进行热处理而形成煅烧粉末；制备包含所述煅烧粉末的原料粉末的二次混合物；通过对所述二次混合物进行成型而形成成型体；以及通过对所述成型体进行烧结而形成所述氧化物烧结体，其中形成煅烧粉末包括通过在含氧气氛下在700℃以上且低于1200℃的温度下对所述一次混合物进行热处理而形成包含铟和钨的复合氧化物粉末作为所述煅烧粉末。本专利技术另外方面的制造氧化物烧结体的方法为制造上述方面的氧化物烧结体的方法，所述方法包括：制备锌氧化物粉末和钨氧化物粉末的一次混合物；通过对所述一次混合物进行热处理而形成煅烧粉末；制备包含所述煅烧粉末的原料粉末的二次混合物；通过对所述二次混合物进行成型而形成成型体；以及通过对所述成型体进行烧结而形成所述氧化物烧结体，其中形成煅烧粉末包括通过在含氧气氛下在550℃以上且低于1200℃的温度下对所述一次混合物进行热处理而形成包含锌和钨的复合氧化物粉末作为所述煅烧粉末。专利技术的有益效果根据上述，可以提供氧化物烧结体、制造所述氧化物烧结体的方法、包含所述氧化物烧结体的溅射靶以及包含使用溅射靶并通过溅射法形成的氧化物半导体膜的半导体器件，所述氧化物烧结体可以适合用作通过溅射法形成半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶，所述半导体器件可以实现高的场效应迁移率和高的可靠性两者。附图说明图1为显示本专利技术一个方面的半导体器件的一个实例的示意图，其中图1(A)显示示意平面图且图1(B)显示沿图1(A)中所示的直线IB-IB取的示意剖视图。图2为显示本专利技术一个方面的半导体器件的另一个实例的示意剖视图。图3为显示本专利技术一个方面的半导体器件的还另一个实例的示意剖视图。图4为显示制造图1中所示半导体器件的方法的一个实例的示意剖视图。图5为显示制造图2中所示半导体器件的方法的一个实例的示意剖视图。具体实施方式<本专利技术实施方案的说明>首先，将列出本专利技术的实施方案并进行说明。[1]本专利技术的一个方面的氧化物烧结体为包含铟(In)、钨(W)和锌(Zn)的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体包含红绿柱石型晶相作为主要成分并具有大于6.6g/cm3且小于等于7.5g/cm3的表观密度。因此，本实施方案的氧化物烧结体可以适合用作通过溅射法形成半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶，所述半导体器件具有高的场效应迁移率和可靠性。在本实施方案的所述氧化物烧结体中，氧化物烧结体中的W相对于In、W和Zn的总计的含量比率为大于0.5原子％且小于等于5.0原子％，所述氧化物烧结体中的Zn相对于In、W和Zn的总计的含量比率为1.2原子％以上且19原子％以下，且Zn对W的原子比为大于1.0且小于60。结果，在包含通过使用包含上述氧化物烧结体的溅射靶而形成的氧化物半导体膜作为沟道层的半导体器件中，可以提高场效应迁移率并且还可以提高可靠性。[2]在本实施方案的氧化物烧结体中，所述红绿柱石型晶相可以包含铟氧化物作为主要成分，并且包含固溶在红绿柱石型晶相的至少一部分中的W和Zn中的至少一种。这在提高半导体器件的场效应迁移率和可靠性方面是有利的，所述半导体器件包含通过使用包含上述氧化物烧结体的溅射靶而形成的氧化物半导体膜作为沟道层。[3]本实施方案的氧化物烧结体还可以包含六方纤锌矿型晶相。这在提高半导体器件的场效应迁移率和可靠性方面是有利的，所述半导体器件包含通过使用包含上述氧化物烧结体的溅射靶而形成的氧化物半导体膜作为沟道层。[4]本实施方案的氧化物烧结体还可以包含钨酸锌化合物晶相。这在提高半导体器件的场效应迁移率和可靠性方面是有利的，所述半导体器件包含通过使用包含上述氧化物烧结体的溅射靶而形成的氧化物半导体膜作为沟道层。[5]作为本专利技术另一个实施方案的溅射靶包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体包含红绿柱石型晶相作为主要成分，所述氧化物烧结体具有大于6.6g/cm3且小于等于7.5g/cm3的表观密度，所述氧化物烧结体中的钨相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为大于0.5原子％且小于等于5.0原子％，所述氧化物烧结体中的锌相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为1.2原子％以上且19原子％以下，且锌相对于钨的原子比为大于1.0且小于60。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 JP 2015-0262511.一种包含铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体包含红绿柱石型晶相作为主要成分，所述氧化物烧结体具有大于6.6g/cm3且小于等于7.5g/cm3的表观密度，所述氧化物烧结体中的钨相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为大于0.5原子％且小于等于5.0原子％，所述氧化物烧结体中的锌相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为1.2原子％以上且19原子％以下，且锌相对于钨的原子比为大于1.0且小于60。2.权利要求1所述的氧化物烧结体，其中所述红绿柱石型晶相包含铟氧化物作为主要成分，并且包含固溶在所述红绿柱石型晶相的至少一部分中的钨和锌中的至少一种。3.权利要求1或2所述的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体还包含六方纤锌矿型晶相。4.权利要求1～3中任一项所述的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体还包含钨酸锌化合物晶相。5.一种溅射靶，所述溅射靶包含权利要求1～4中任一项所述的氧化物烧结体。6.一种半导体器件，所述半导体器件包含使用权利要求5中所述的溅射靶并通过溅射法形成的氧化物半导体膜。7.权利要求6所述的半导体器件，其中所述氧化物半导体膜中的钨相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为大于0.5原子％且小于等于5.0原子％，所述氧化物半导体膜中的锌相对于铟、钨和锌的总计的含量比率为1.2原子％以上且19原子％以下，且锌相对于钨的原子比为大于1.0且小于60。8.权利要求6或7所述的半导体器件，其中所述氧化物半导体膜具有10-1Ωcm以上的电阻率。9.权利要求6～8中任一项所述的半导体器件，其中所述氧化物半导体膜由纳米晶氧化物或无定形氧化物构成。10.权利要求6～9中任一项所述的半导体器件，其中所述氧化物半导体膜的膜厚度为2nm以上且25nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫永美纪，粟田英章，绵谷研一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP