氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供包含In2O3晶相、Zn4In2O7晶相和ZnWO4晶相的氧化物烧结体，以及所述氧化物烧结体的制造方法。所述方法包括通过烧结含有In、W和Zn的成型体而形成所述氧化物烧结体的步骤，形成所述氧化物烧结体的步骤包括将所述成型体在选自500℃以上且1000℃以下的温度范围的恒定的第一温度下放置30分钟以上。

Oxide sintered body and its manufacturing method, sputtering target and semiconductor device manufacturing method

The invention provides an oxide sintering body comprising an In2O3 crystal phase, a Zn4In2O7 crystal phase and a ZnWO4 crystal phase, and a manufacturing method of the oxide sintering body. The method comprises the steps of forming the oxide sintered body by sintering the moulds containing In, W and Zn, and the steps of forming the oxide sintered body include putting the moulded body at a constant first temperature ranging from 500 to 1000 degrees Celsius for more than 30 minutes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件的制造方法
本专利技术涉及氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件的制造方法本申请要求于2016年7月25日提交的日本专利申请No.2016-145633的优先权的权益，所述日本专利申请的内容通过引用整体并入本文中。
技术介绍
以往，非晶硅(a-Si)膜主要用作半导体膜，起到液晶显示器件、薄膜EL(电致发光)显示器件、有机EL显示器件等中的半导体器件如TFT(薄膜晶体管)的沟道层的作用。近年来，作为替代a-Si的材料，注意力集中在含有铟(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”)上。预期这样的IGZO基氧化物半导体将具有比a-Si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)公开了使用氧化物烧结体作为靶材通过溅射方法形成主要由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)公开了一种含有In和钨(W)的氧化物烧结体，作为适合用于通过溅射方法等形成氧化物半导体膜的材料。此外，日本特开平09-071860号公报(专利文献3)公开了一种含有In和Zn的氧化物烧结体。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：日本特开平09-071860号公报
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方式的氧化物烧结体包含In2O3晶相、Zn4In2O7晶相和ZnWO4晶相。根据本专利技术的另一个实施方式的溅射靶包含根据前述实施方式的氧化物烧结体。根据本专利技术的又一个实施方式的制造包含氧化物半导体膜的半导体器件的方法包括如下步骤：准备前述实施方式的溅射靶；以及使用所述溅射靶通过溅射方法形成所述氧化物半导体膜。根据本专利技术的又一个实施方式的制造根据前述实施方式的氧化物烧结体的方法包括通过烧结含有铟、钨和锌的成型体而形成所述氧化物烧结体的步骤。形成所述氧化物烧结体的步骤包括将所述成型体在选自500℃以上且1000℃以下的温度范围的恒定的第一温度下放置30分钟以上。根据本专利技术的又一个实施方式的制造根据前述实施方式的氧化物烧结体的方法包括如下步骤：准备锌氧化物粉末和铟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；准备包含所述煅烧粉末的原料粉末的二次混合物；通过使所述二次混合物成型而形成成型体；以及通过烧结所述成型体而形成所述氧化物烧结体。形成所述煅烧粉末的步骤包括通过在含氧气氛中在550℃以上且低于1300℃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的粉末作为所述煅烧粉末。附图说明图1A是示出根据本专利技术的一个实施方式的示例性半导体器件的示意性平面图；图1B是沿图1A中所示的线IB-IB截取的示意性横截面图；图2是示出根据本专利技术的一个实施方式的另一种示例性半导体器件的示意性横截面图；图3是示出根据本专利技术的一个实施方式的又一种示例性半导体器件的示意性横截面图；图4A是示出制造图1A和1B所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图；图4B是示出制造图1A和1B所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图；图4C是示出制造图1A和1B所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图；图4D是示出制造图1A和1B所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图；图5A是示出制造图2中所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图；图5B是示出制造图2中所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图；图5C是示出制造图2中所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图；且图5D是示出制造图2中所示的半导体器件的示例性方法的示意性横截面图。具体实施方式<本公开要解决的问题>如专利文献1中所述，包含IGZO基氧化物半导体膜作为沟道层的TFT存在的问题在于其场效应迁移率低至约10cm2/Vs。虽然专利文献2提出了一种TFT，其包含通过使用含有In和W的氧化物烧结体形成的氧化物半导体膜作为沟道层，但是没有对该TFT的可靠性进行研究。如专利文献3中所述，通过使用所述氧化物烧结体形成的薄膜是透明导电膜，其电阻比用作例如TFT的沟道层的半导体薄膜低。在使用氧化物烧结体作为溅射靶的溅射方法中，期望减少溅射期间的异常放电，并且还期望使用孔隙(空孔)量减少的氧化物烧结体作为溅射靶。关于专利文献3中描述的氧化物烧结体，除非在较高的烧结温度下准备所述氧化物烧结体，否则不可能减少孔隙的量。然而，如果将烧结温度设定为较高的温度，则升温所需的时间和降温所需的时间将变得更长，并且将需要更多的电能来维持烧结气氛在较高的温度，从而使生产性劣化。而且，如果将烧结温度设定为较高的温度，则原料中包含的钨氧化物可能蒸发，从而获得的氧化物烧结体可能不含W。此外，根据专利文献2中描述的专利技术，不可能获得具有高烧结密度(烧结后氧化物烧结体的表观密度)的氧化物烧结体，结果，氧化物烧结体中的孔隙数量非常多。本专利技术的一个目的是提供一种含有In、W和Zn的氧化物烧结体，其能够减少溅射期间的异常放电并减少氧化物烧结体中的孔隙量。另一个目的是提供制造所述氧化物烧结体的方法，所述方法即使在较低的烧结温度下也能够制造所述氧化物烧结体。又一个目的是提供一种包含所述氧化物烧结体的溅射靶以及制造包含通过使用所述溅射靶形成的氧化物半导体膜的半导体器件的方法。<本公开的效果>根据以上描述，可以提供能够减少溅射期间的异常放电并减少其中所含的孔隙量的氧化物烧结体。此外，根据以上描述，可以提供即使在较低的烧结温度下也能够制造所述氧化物烧结体的方法。<本公开实施方式的说明>首先，将在下文中列举和描述本专利技术的实施方式。[1]根据本专利技术的实施方式的氧化物烧结体包含In2O3晶相、Zn4In2O7晶相和ZnWO4晶相。根据所述氧化物烧结体，可以减少溅射期间的异常放电并减少所述氧化物烧结体中的孔隙量。根据本实施方式的氧化物烧结体可以适合用作用于形成包含在半导体器件中的氧化物半导体膜(例如作为沟道层的氧化物半导体膜)的溅射靶。[2]在根据本实施方式的氧化物烧结体中，源自于所述In2O3晶相的X射线衍射峰位置处的衍射角2θ优选大于50.70°且小于51.04°，这有利于减少溅射期间的异常放电。[3]在根据本实施方式的氧化物烧结体中，所述In2O3晶相的含量优选为25质量％以上且小于98质量％，并且Zn4In2O7晶相的含量优选为1质量％以上且小于50质量％，这有利于减少溅射期间的异常放电和氧化物烧结体中的孔隙量。[4]在根据本实施方式的氧化物烧结体中，所述Zn4In2O7晶相的C面的晶格常数优选为以上且以下，这有利于减少溅射期间的异常放电。[5]在根据本实施方式的氧化物烧结体中，所述ZnWO4晶相的含量优选为0.1质量％以上且小于10质量％，这有利于减少溅射期间的异常放电和氧化物烧结体中的孔隙量。[6]在根据本实施方式的氧化物烧结体中，所述氧化物烧结体中的、相对于铟、钨和锌的总量的钨的含量优选大于0.1原子％且小于20原子％，并且所述氧化物烧结体中的、相对于铟、钨和锌的总量的锌的含量优选大于1.2原子％且小于40原子％，这有利于减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化物烧结体，其包含In2O3晶相、Zn4In2O7晶相和ZnWO4晶相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.25 JP 2016-1456331.一种氧化物烧结体，其包含In2O3晶相、Zn4In2O7晶相和ZnWO4晶相。2.根据权利要求1所述的氧化物烧结体，其中源自于所述In2O3晶相的X射线衍射峰位置处的衍射角2θ大于50.70°且小于51.04°。3.根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体，其中所述In2O3晶相的含量为25质量％以上且小于98质量％，并且所述Zn4In2O7晶相的含量为1质量％以上且小于50质量％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的氧化物烧结体，其中所述Zn4In2O7晶相的C面的晶格常数为以上且以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化物烧结体，其中所述ZnWO4晶相的含量为0.1质量％以上且小于10质量％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体中的、相对于铟、钨和锌的总量的钨的含量为大于0.1原子％且小于20原子％，并且所述氧化物烧结体中的、相对于铟、钨和锌的总量的锌的含量为大于1.2原子％且小于40原子％。7.根据权利要求1至6中任一项所述的氧化物烧结体，其中所述氧化物烧结体中的、锌的含量相对于钨的含量之比按原子比计为大于1且小于80。8.根据权利要求1至7中任一项所述的氧化物烧结体，其还包含锆，其中所述氧化物烧结体中的、相对于铟、钨、锌和锆的总量的锆的含量按原子比计为0.1ppm以上且200ppm以下。9.一种溅射靶，其包含根据权利要求1至8中任一项所述的氧化物烧结体。10.一种半导体器件的制造方法，其为包含氧化物半导体膜的半导体器件的制造方法，所述方法包括如下步骤：准备根据权利要求9所述的溅射靶...

【专利技术属性】
技术研发人员：绵谷研一，宫永美纪，粟田英章，
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