复合氧化物烧结体及由其构成的溅射靶制造技术

本发明专利技术为一种复合氧化物烧结体，其含有In、Zn及Sn，烧结体密度以相对密度计为90％以上、平均结晶粒径为10μm以下、体电阻为30mΩcm以下，直径10μm以上的氧化锡的凝集粒子数在每1.00mm2为2.5个以下。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本申请是国际申请日为2009年12月07日、申请号为200980149720. 1、专利技术名称 为"复合氧化物烧结体及由其构成的溅射靶"的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及含有In、Zn及Sn的复合氧化物烧结体、由其构成的溅射靶、使用该靶 材获得的无定形氧化物膜及含有该氧化物膜的薄膜晶体管。
技术介绍
场效应晶体管，作为半导体存储器集成电路的单位电子元件、高频信号放大元件、 液晶驱动用元件等被广泛使用，是目前实用化最多的电子设备。 其中，随着近年的显示装置的日新月异的发展，不仅在液晶显示装置（LCD)中，在 电致发光显示装置（EL)、场发射显示（FED)等各种显示装置中，多使用薄膜晶体管（TFT)作 为在显示元件上施加驱动电压驱动显示装置的开关元件。 作为上述薄膜晶体管的材料，硅半导体化合物应用最为广泛。一般来说，在需要高 速运行的高频放大元件、集成电路用元件等中使用硅单晶，在液晶驱动用元件等中由于大 面积化的要求使用无定形硅。 但是，结晶性硅系薄膜在试图结晶化时，需要例如800°C以上的高温，难以在玻璃 基板上或有机物基板上形成。因而，结晶性硅系薄膜不仅具有仅可形成于硅晶片或石英等 耐热性高的昂贵基板上的问题，还具有在制造时需要很多能量和工序数等的问题。 另外，使用了结晶性硅系薄膜的TFT的元件构成通常限定于顶部栅极构成，因而， 削减掩模张数等来降低成本是很困难的。 另一方面，可在较低温下形成的非晶性硅半导体（无定形硅）由于与结晶性硅系 薄膜相比，开关速度更慢，因而作为驱动显示装置的开关元件使用时，有无法适应高速图像 显示的情况。 目前，作为驱动显示装置的开关元件，使用了硅系半导体膜的元件占主流。这正是 由于除了硅薄膜的稳定性、加工性的良好之外，开关速度很快等各种性能很良好。而且，这 种硅系薄膜一般通过化学气相沉积法（CVD)制造。 以往的薄膜晶体管（TFT)例如具有在玻璃等基板上层叠栅电极、栅绝缘层、氢化 无定形硅（a_Si:H)等半导体层、栅电极和漏电极的逆交错型结构。在图像传感器等大面积 设备的领域中，具有该结构的TFT作为有源矩阵型液晶显示器所代表的平板显示器等驱动 元件使用。在这些用途中，即便是以往的无定形硅，伴随着高功能化，也要求动作的高速化。 在这种状況下，由于较硅系半导体薄膜的稳定性更优异，近年来使用了氧化物的 氧化物半导体薄膜备受关注。 但是，由上述金属氧化物构成的透明半导体薄膜、特别是在高温下将氧化锌结晶 化而成的透明半导体薄膜的场效应迀移率（以下有时仅称作"迀移率"）低至IcmVv?sec 左右、开关比小，而且易于发生漏电流，因而工业的实用化困难。 对于含有含氧化锌的结晶质的氧化物半导体而言，进行了多种研宄，但当通过工 业上通常进行的溅射法进行成膜时，具有以下问题。 例如，以氧化锌为主成分的传导性透明氧化物的氧化物半导体膜易于产生氧缺 陷、产生多个载流子电子，难以减小导电率。而且，在利用溅射法的成膜时，存在发生异常放 电、损害成膜的稳定性、所得膜的均匀性及再现性降低的问题。 因此，当使用以氧化锌为主成分的传导性透明氧化物的氧化物半导体膜作为例如 TFT活性层（沟道层）使用时，即便未施加栅电压时，在源端子及漏端子之间也会流过很 大的电流、无法实现TFT的常断（normallyoff)操作的问题。另外，也难以增大晶体管的 开?关比。 另外，上述TFT具有迀移率低、开关比低、漏电流大、夹断（pinchoff)不明显、易 于变为常断等TFT的性能降低的问题，除此之外，由于耐化学试剂性差，因而具有湿法刻蚀 难等制造工艺或使用环境的限制。 以氧化锌为主成分的传导性透明氧化物的氧化物半导体膜为了提高性能需要在 很高的压力下进行成膜，因而除了成膜速度变慢之外，由于需要700°C以上的高温处理，因 而工业化也具有问题。另外，使用了以氧化锌为主成分的传导性透明氧化物的氧化物半导 体膜的TFT在底栅构成时的电解迀移率等TFT性能低、为了提高性能，存在在顶部栅极构成 下需要使膜厚为IOOnm以上等TFT元件构成中的限制。 为了解决这种问题，探讨了驱动由氧化铟、氧化镓及氧化锌构成的非晶质氧化物 半导体膜作为薄膜晶体管的方法。另外，还探讨了用工业上量产性优异的溅射法形成由氧 化铟、氧化镓及氧化锌构成的非晶质氧化物半导体膜。但是，镓为稀有金属、原料成本高，当 镓的添加量很多时，具有晶体管的迀移率、S值等特性降低的问题。 公开了使用不含镓且由氧化铟、氧化锡及氧化锌构成的非晶质氧化物半导体膜的 薄膜晶体管（专利文献1、非专利文献1)。另外，探讨了以氧化锡为主成分的光信息记录介 质用溅射靶（专利文献2)。但是，并未进行用于将氧化物半导体用的溅射靶实用化的具体 研宄。 另外，透明导电膜用的ITO靶材中为了抑制结节的发生，研宄了减少锡凝集的效 果（专利文献3)，即便是最好的靶材也有2. 6个/mm2左右，并未探讨减少到更少时的氧化 物半导体用途中的效果。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:国际公开第05/088726号小册子 专利文献2:日本特开2005-154820号公报 专利文献3:日本特开2003-64471号公报非专利文献l:KachirayilJ.Sajietal.，JOURNALOFTHEELECTROCHEMICAL SOCIETY，155(6)，H390-395(2008)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可获得TFT特性的均匀性、TFT特性的再现性及TFT的成 品率良好的TFT面板的复合氧化物烧结体以及由其构成的溅射靶。 本专利技术人等进行了深入研宄，结果发现使用由含有结晶粒径小的铟、锡及锌的复 合氧化物烧结体构成的溅射靶所获得的无定形氧化物膜在TFT特性的均匀性、TFT特性的 再现性及TFT的成品率（特别是TFT的成品率提高）方面得到了优化。还发现，特别是使 用由氧化锡的凝集粒子数少、含有平均空孔数少的铟、锡及锌的复合氧化物烧结体所构成 的溅射靶所获得的无定形氧化物膜，在TFT特性的均匀性、TFT特性的再现性及TFT的成品 率（特别是TFT的成品率提高）方面得到了优化。 本专利技术提供以下的氧化物烧结体等。 1. 一种复合氧化物烧结体，其含有In、Zn及Sn， 烧结体密度以相对密度计为90%以上，平均结晶粒径为IOym以下，体电阻为 30mQcm以下， 直径10ym以上的氧化锡的凝集粒子数在每I.OOmm2为2. 5个以下。 2.根据上述1所述的复合氧化物烧结体，其中，平面方向的相对密度的偏差为1% 以下，平均空孔数为800个/mm2以下。 3.根据上述1或2所述的复合氧化物烧结体，其中，In、Zn及Sn的原子比满足下 式， 0<In/(In+Sn+Zn) <0.75 0?25彡Zn/(In+Sn+Zn)彡0?75 0 < SnAln+Sn+Zn) < 0? 50。 4.根据上述1~3中任一项所述的复合氧化物烧结体，其中，氮含量为5ppm以下。 5.复合氧化物烧结体的制造方法，其中， 以比表面积为4~14m2/g的氧化铟粉、比表面积为4~14m2/g的氧化锡粉及比表 面积为2~13m2/g的氧化锌粉为原料，制备成形体， 在1200~1550 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合氧化物烧结体，其含有In、Zn及Sn，烧结体密度以相对密度计为90％以上，平均结晶粒径为10μm以下，体电阻为30mΩcm以下，直径10μm以上的氧化锡的凝集粒子数在每1.00mm2为2.5个以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：矢野公规，川岛浩和，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP