溅射靶材及该溅射靶材的制造方法技术

提供一种新颖的金属氧化物或新颖的溅射靶材。溅射靶材包含导电材料及绝缘材料。绝缘材料包含含有元素M1的氧化物、氮化物或氧氮化物。元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的一种或多种的元素。导电材料包含含有铟及锌的氧化物、氮化物或氧氮化物。使用导电材料和绝缘材料彼此分离的溅射靶材沉积金属氧化物膜。

Sputtering target and manufacturing method of sputtering target

A novel metal oxide or sputtering target is provided. The sputtering target includes conductive and insulating materials. Insulating materials include oxides, nitrides or oxynitrides containing element M1. Element M1 is one or more elements selected from Al, Ga, Si, Mg, Zr, Be and B. Conductive materials include oxides, nitrides or oxynitrides containing indium and zinc. Metal oxide films are deposited on sputtering targets separated from each other by conductive and insulating materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】溅射靶材及该溅射靶材的制造方法
本专利技术涉及一种物体、方法或制造方法。本专利技术涉及一种工序、机器、产品或组合物。本专利技术的一个实施方式尤其涉及一种金属氧化物、该金属氧化物的形成方法、溅射靶材或者该溅射靶材的制造方法。本专利技术的一个实施方式涉及一种半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。在本说明书等中，半导体装置一般地是指能够通过利用半导体特性而工作的装置。晶体管等半导体元件、半导体电路、运算装置及存储装置各是半导体装置的一个实施方式。摄像装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、电光装置、发电装置(包括薄膜太阳能电池和有机薄膜太阳能电池等)及电子设备有时各包括半导体装置。
技术介绍
作为可用于晶体管的半导体材料，氧化物受到关注。例如，专利文献1公开了包括In-Zn-Ga-O类氧化物、In-Zn-Ga-Mg-O类氧化物、In-Zn-O类氧化物、In-Sn-O类氧化物、In-O类氧化物、In-Ga-O类氧化物和Sn-In-Zn-O类氧化物中的任一个非晶氧化物的场效应晶体管。在非专利文献1中探讨了晶体管的活性层包含In-Zn-O类氧化物和In-Ga-Zn-O类氧化物的两层的金属氧化物的结构。[参考文献][专利文献][专利文献1]日本专利第5118810号公报[非专利文献][非专利文献1]JohnF.Wager,“OxideTFTs:AProgressReport”,InformationDisplay1/16,SID2016,Jan/Feb2016,Vol.32,No.1,pp.16-21专利技术内容在专利文献1中使用In-Zn-Ga-O类氧化物、In-Zn-Ga-Mg-O类氧化物、In-Zn-O类氧化物、In-Sn-O类氧化物、In-O类氧化物、In-Ga-O类氧化物和Sn-In-Zn-O类氧化物中的任一个非晶氧化物形成晶体管的活性层。换言之，晶体管的活性层包括上述非晶氧化物中的一个。其活性层包含上述非晶氧化物中的一个的晶体管具有晶体管的电特性之一的通态电流变低的问题。或者，其活性层包含上述非晶氧化物中的一个的晶体管具有可靠性变低的问题。在非专利文献1中，沟道保护型的底栅晶体管实现高场效应迁移率(μ＝62cm2V-1s-1)。该晶体管的活性层是In-Zn氧化物和In-Ga-Zn氧化物的两层叠层，并且形成沟道的In-Zn氧化物的厚度为10nm。然而，晶体管特性之一的S值(SubthresholdSwing，SS)较大，为0.41V/decade。另外，晶体管特性之一的阈值电压(Vth)为-2.9V，这示出晶体管具有常导通特性。鉴于上述问题，本专利技术的一个实施方式的目的之一是提供一种新颖的金属氧化物。本专利技术的一个实施方式的另一目的是提供一种新颖的溅射靶材。本专利技术的一个实施方式的另一目的是使半导体装置具有良好的电特性。本专利技术的一个实施方式的另一目的是提供一种可靠性高的半导体装置。本专利技术的一个实施方式的另一目的是提供一种具有新颖结构的半导体装置。本专利技术的一个实施方式的另一目的是提供一种具有新颖结构的显示装置。注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个实施方式并不需要实现所有上述目的。其他目的是从说明书、附图以及权利要求书等的记载中自然得知并可以衍生出来的。本专利技术的一个实施方式是一种包含导电材料及绝缘材料的溅射靶材。绝缘材料包含含有元素M1的氧化物、氮化物或氧氮化物。元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的一种或多种。导电材料包含含有铟及锌的氧化物、氮化物或氧氮化物。导电材料和绝缘材料彼此分离。在上述结构中，元素M1优选为Ga。本专利技术的一个实施方式是一种包含导电材料及绝缘材料的溅射靶材。绝缘材料包含含有元素M1的氧化物、氮化物或氧氮化物。元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的一种或多种。导电材料包含含有铟和锌中的一个或两个、元素M2的氧化物、氮化物或氧氮化物。元素M2为选自Ti、Ge、Sn、V、Ni、Mo、W和Ta中的一种或多种。导电材料和绝缘材料彼此分离。在上述结构中，优选的是，元素M1为Ga且元素M2为Ti或Ge。本专利技术的一个实施方式是一种包含导电材料及绝缘材料的溅射靶材。绝缘材料包含含有元素M1的氧化物、氮化物或氧氮化物。元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的两种以上。导电材料包含含有铟和锌中的一个或两个。导电材料和绝缘材料彼此分离。在上述结构中，元素M1优选为Al、Ga和Si中的两种以上。在上述结构中，绝缘材料优选还包含锌。在上述结构中，包含在导电材料中的铟的原子个数比优选比包含在绝缘材料中的元素M1的原子个数比大。在上述结构中，导电材料及绝缘材料优选都是粒子状。在上述结构中，导电材料及绝缘材料优选各包括直径小于10μm或其附近值的区域。本专利技术的另一个实施方式是一种溅射靶材的制造方法，包括如下步骤：称量作为绝缘材料的原料的元素M1(元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的一种或多种)氧化物及第一锌氧化物、以及作为导电材料的原料的铟氧化物及第二锌氧化物；混合元素M1氧化物及第一锌氧化物形成第一混合物；通过加压对第一混合物进行成型而形成第一成型体；对第一成型体进行焙烧形成第一焙烧体；使第一焙烧体粉末化形成第一粉体；混合铟氧化物和第二锌氧化物形成第二混合物；通过加压对第二混合物进行成型而形成第二成型体；对第二成型体进行焙烧形成第二焙烧体；使第二焙烧体粉末化形成第二粉体；混合第一粉体和第二粉体形成第三混合物；以及通过加压对第三混合物进行成型而形成第三成型体。在形成第三成型体的工序之后，不进行第三成型体的焙烧。本专利技术的另一个实施方式是一种溅射靶材的制造方法，包括如下步骤：称量作为绝缘材料的原料的元素M1(元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的一种或多种)氧化物及第一锌氧化物、以及作为导电材料的原料的铟氧化物及第二锌氧化物；混合元素M1氧化物及第一锌氧化物形成第一混合物；通过加压对第一混合物进行成型而形成第一成型体；对第一成型体进行焙烧形成第一焙烧体；使第一焙烧体粉末化形成第一粉体；混合铟氧化物和第二锌氧化物形成第二混合物；通过加压对第二混合物进行成型而形成第二成型体；对第二成型体进行焙烧形成第二焙烧体；使第二焙烧体粉末化形成第二粉体；混合第一粉体和第二粉体形成第三混合物；通过加压对第三混合物进行成型而形成第三成型体；以及对第三成型体进行焙烧形成第三焙烧体。在导电材料的一部分和绝缘材料的一部分互不化合的温度下进行第三成型体的焙烧。在上述结构中，优选在比第一成型体的焙烧温度以及第二成型体的焙烧温度低的温度下进行第三成型体的焙烧。另外，本专利技术的另一个实施方式是一种溅射靶材的制造方法，包括如下步骤：称量作为绝缘材料的原料的元素M1(元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的一种或多种)氧化物、以及作为导电材料的原料的铟氧化物、锌氧化物及元素M2(元素M2为选自Ti、Ge、Sn、V、Ni、Mo、W和Ta中的一种或多种)氧化物；混合铟氧化物、锌氧化物和元素M2氧化物形成第一混合物；通过加压对第一混合物进行成型而形成第一成型体；对第一成型体进行焙烧形成第一焙烧体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溅射靶材，包括：包含铟和锌中的一个或两个的导电材料；以及包含含有元素M1的氧化物、含有所述元素M1的氮化物和含有所述元素M1的氧氮化物中的一个的绝缘材料，其中，所述元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的两种以上的元素，并且，所述导电材料和所述绝缘材料彼此分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.11 JP 2016-137190;2016.07.22 JP 2016-144331.一种溅射靶材，包括：包含铟和锌中的一个或两个的导电材料；以及包含含有元素M1的氧化物、含有所述元素M1的氮化物和含有所述元素M1的氧氮化物中的一个的绝缘材料，其中，所述元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的两种以上的元素，并且，所述导电材料和所述绝缘材料彼此分离。2.根据权利要求1所述的溅射靶材，其中所述元素M1为Al、Ga和Si中的两种以上。3.根据权利要求1所述的溅射靶材，其中所述导电材料包含氧化物、氮化物和氧氮化物中的任何一个，并且所述氧化物、所述氮化物和所述氧氮化物都包含铟和锌。4.根据权利要求3所述的溅射靶材，其中所述元素M1为Ga。5.根据权利要求1所述的溅射靶材，其中所述导电材料包含氧化物、氮化物和氧氮化物中的任何一个，并且所述氧化物、所述氮化物和所述氧氮化物都包含：铟和锌中的一个或两个；以及元素M2。6.根据权利要求5所述的溅射靶材，其中所述元素M1为Ga，并且所述元素M2为Ti或Ge。7.根据权利要求1所述的溅射靶材，其中所述绝缘材料还包含锌。8.根据权利要求1所述的溅射靶材，其中所述导电材料中的所述铟的原子个数比比所述绝缘材料中的所述元素M1的原子个数比大。9.根据权利要求1所述的溅射靶材，其中所述导电材料及所述绝缘材料都是粒子状。10.根据权利要求1所述的溅射靶材，其中所述导电材料及所述绝缘材料都包括直径小于10μm或其附近值的区域。11.一种溅射靶材的制造方法，包括如下步骤：称量作为绝缘材料的原料的元素M1氧化物及第一锌氧化物；称量作为导电材料的原料的铟氧化物及第二锌氧化物；混合所述元素M1氧化物及所述第一锌氧化物形成第一混合物；通过加压对所述第一混合物进行成型而形成第一成型体；对所述第一成型体进行焙烧形成第一焙烧体；使所述第一焙烧体粉末化形成第一粉体；混合所述铟氧化物和所述第二锌氧化物形成第二混合物；通过加压对所述第二混合物进行成型而形成第二成型体；对所述第二成型体进行焙烧形成第二焙烧体；使所述第二焙烧体粉末化形成第二粉体；混合所述第一粉体和所述第二粉体形成第三混合物；以及通过加压对所述第三混合物进行成型而形成第三成型体，其中，所述元素M1为选自Al、Ga、Si、Mg、Zr、Be和B中的一种或多种的元素，并且，在形成所述第三成型体之后不进行所述第三成型体的焙烧，或者，在形成所述第三成型体之后，在所述导电材料的一部分和所述绝缘材料的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，中岛基，马场晴之，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP