溅射靶材和其制造方法以及溅射靶技术

本发明专利技术的溅射靶材包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物。该溅射靶材在表面不具有来自铁的面积为1000μm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】溅射靶材和其制造方法以及溅射靶
本专利技术涉及溅射靶材和其制造方法。另外，本专利技术涉及具备该溅射靶材的溅射靶。
技术介绍
溅射法作为大面积、高精度地形成薄膜的制法是极为有效的，近年来对于液晶显示装置等显示设备正充分利用溅射法。然而，在最近的薄膜晶体管(以下也称为“TFT”)等半导体器件的
，以In-Ga-Zn复合氧化物(以下也称为“IGZO”)为代表的氧化物半导体取代非晶硅而备受注目，就形成IGZO薄膜来说也正充分利用溅射法。已知当在以IGZO为代表的氧化物半导体薄膜中混入Fe、Cu等特定过渡金属时会发生TFT特性的劣化。就算薄膜中的Fe、Cu的混入量为数ppm级别，其影响对氧化物半导体来说也是极大的。例如，就混入了Fe、Cu的薄膜半导体器件来说，与没有混入它们的薄膜半导体器件相比，TFT的各种特性之中的场效应迁移率有变低的倾向，ON/OFF比也有降低的倾向。这种不良被指出是对当今显示面板大面积化的很大阻碍因素，正要求尽早改善技术。因此，专利文献1提出了下述技术：就接合多个靶构件得到的分割溅射靶来说，通过在接合构件之间的间隙部分填充陶瓷材料等，由此防止来自基材的Cu的混入。专利文献2公开了使靶构件本身变长来尽量减少接合构件之间的间隙的数量的技术。如该文献那样，通过使靶构件变长，也能够获得防止来自基材的Cu、Fe混入的效果。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2012/063523号公报专利文献2：日本特开2013-147368号公报
技术实现思路
但是，上述专利文献1和2所述的技术均在防止杂质混入靶材本身这一观点上仅仅采用原料中使用高纯度品这一方法，并没有实施除去原料中本来所包含的数ppm的杂质、在制造工序混入的杂质之类的处理。该杂质之中特别是铁被用作例如不锈钢材等设备、器具之类的材质，有可能在靶材的实际制造工序中的各个阶段混入，这样的混入有时在氧化物半导体的
会成为严重的问题。另外，近年来，除了现有型平板型磁控溅射装置以外，旋转式磁控管阴极溅射装置也不断普及。旋转式磁控管阴极溅射装置是在圆筒形靶的内侧具有磁场发生装置，其是将靶由其内侧冷却并且一边使靶旋转一边进行溅射的装置。就旋转式磁控管阴极溅射装置来说，靶材的整个面被腐蚀而均匀地切削。因此，就平板型磁控溅射装置来说靶材的使用效率通常为20～30％，而就旋转式磁控管阴极溅射装置来说能够使靶材的使用效率为70％以上，能够得到特别高的使用效率。就这样的圆筒形靶来说，由于靶材的大部分用于溅射，因此所混入的杂质的影响比平板型大。因此，本专利技术的问题在于：提供能够解决上述现有技术所具有的各种缺点的溅射靶材和其制造方法以及溅射靶。本专利技术提供一种溅射靶材，其包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物。该溅射靶材在表面不具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部，或者在表面具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部的情况下该变色部的比例为0.02个/1200cm2以下。另外，本专利技术提供一种溅射靶，其是具备上述的溅射靶材和基材而成的。此外，本专利技术提供上述的溅射靶材的优选制造方法。该制造方法在上述的溅射靶材的制造工序中包括至少一次磁选工序。具体实施方式以下，对本专利技术基于其优选实施方式进行说明。本专利技术的溅射靶材包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物。该氧化物可以为铟的氧化物、镓的氧化物、锌的氧化物、锡的氧化物或铝的氧化物的任意一种。或者，该氧化物可以为选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的任意两种以上的元素的复合氧化物。作为复合氧化物的具体例子，可以列举出In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、Zn-Sn氧化物、In-Ga-Zn氧化物、In-Zn-Sn氧化物、In-Al-Zn氧化物、In-Ga-Zn-Sn氧化物、In-Al-Zn-Sn氧化物等，但不限于这些。本专利技术的溅射靶材优选包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物，并且不包含除了这些元素以外的过渡金属元素。本专利技术的溅射靶材由包含上述氧化物的烧结体构成。这样的烧结体和溅射靶材的形状没有特别限制，可以采用现有公知的形状例如平板型和圆筒形等，但以下说明是列举作为在本专利技术中效果特别大的形状的氧化物圆筒形烧结体和氧化物圆筒形溅射靶材为例。就除了圆筒形以外的形状的情况来说，以下的说明也同样适用。＜氧化物圆筒形烧结体＞氧化物圆筒形烧结体为包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物的烧结体。就氧化物圆筒形烧结体来说，其相对密度没有特别限制，但相对密度越高则对溅射装置的真空系统的影响越小，在形成良好的薄膜上是有利的。从该观点考虑，相对密度优选为90％以上，更优选为95％以上，进一步优选为98.0％以上。相对密度是由后述的实施例所述的方法测定的。＜氧化物圆筒形溅射靶材＞氧化物圆筒形溅射靶材由上述的氧化物圆筒形烧结体制成。氧化物圆筒形溅射靶材通过对氧化物圆筒形烧结体施加适当加工来制作。例如，通过实施切削加工等来制作。就氧化物圆筒形溅射靶材来说，其大小没有特别限制，外径优选为140mm～170mm，内径优选为110mm～140mm，长度优选为50mm以上。长度根据用途来适当决定。本专利技术的氧化物圆筒形溅射靶材所具有的特征之一在抑制作为其中所包含的杂质的铁的混入量这一点上。详细来说，本专利技术的溅射靶材优选在表面不具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部。或者，本专利技术的溅射靶材在表面具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部的情况下该变色部的比例优选为0.02个/1200cm2以下。当本专利技术的溅射靶材中混入了铁时，该混入部位呈现与未混入铁的部位不同的颜色。因此，在本专利技术中，将铁的混入部位称为变色部。在铁的混入部位存在于溅射靶材的表面的情况下，可以通过外观观察来确认变色部。从该含义来说，也可以将在溅射靶材的表面确认到的变色部称为“表面变色部”。变色部由铁的氧化物例如Fe2O3、Fe3O4等构成，在具有任何化学结构的情况下都会对由本专利技术的溅射靶材制造的TFT的性能带来负面的作用。因此，构成变色部的铁具有何种化学结构在本专利技术中并不是本质问题，存在包含铁的变色部才会成为问题。此外，在本专利技术提到“铁”时，合金、氧化物等也包含作为成分所含的铁。本申请的专利技术人首次发现了：当未向本专利技术的溅射靶材混入铁或者就算是在混入了的情况下其混入量也为特定值以下时，能够有效地防止使用本专利技术的溅射靶材制得的TFT的性能降低。从该观点考虑，溅射靶材在表面不具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部，或者在表面具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部的情况下该变色部的比例优选为0.02个/1200cm2以下，更优选为0.01个/1200cm2以下。将变色部的最小面积设定为1000μm2的理由是因为，当变色部的面积为1000μm2以下时，就算是在铁由于溅射而混入了膜的情况下其量也不影响TFT特性的性能降低。就算是在表面具有面积为1000μm2以上的变色部的情况下，当其比例为0.02个/1200cm2以下时，有可能存在于溅射靶材的内部的铁的混入量也足够少，即使铁由于溅射而混入了膜，此量还是会不影响TFT特性的性能降低。溅射靶材中的变色部的鉴定和个数测量是通过目测观察外表面来进行的，其面积的测定是使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溅射靶材，其是包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物的溅射靶材，其在表面不具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部，或者在表面具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部的情况下该变色部的比例为0.02个/1200cm2以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 JP 2016-0646411.一种溅射靶材，其是包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物的溅射靶材，其在表面不具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部，或者在表面具有来自铁的面积为1000μm2以上的变色部的情况下该变色部的比例为0.02个/1200cm2以下。2.一种溅射靶，其是具备权利要求1所述的溅射靶材和基材而成的。3.一种溅射靶，其是具备在表面不具有面积为1000μm2以上的变色部的权利要求1所述的溅射靶材和基材而成的。4.一种溅射靶的制造方法，其是包含选自In、Ga、Zn、Sn和Al中的至少一种的氧化物的溅射靶材的制造方法，其在所述溅射靶材的制造工序中包括至少一次磁选工序。5.根据权利要求4所述的溅射靶材的制造方法，其包括对所述溅射靶材的原料粉末进行磁选的工序。6.根据权利要求4所述的溅射靶材的制造方法，其包括制作包含所述氧化物的浆料的工序和对该浆料进行磁选的工序。7.根据权利要求4所述的溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺村享祐，武内朋哉，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP