氧化物型半导体材料及溅镀靶制造技术

本发明专利技术的目的是公开一种由Zn氧化物与Sn氧化物所构成的氧化物型半导体材料(ZTO：Zn-Sn-O系氧化物)，以作为IGZO的代替材料，该氧化物型半导体材料是与IGZO同等以上的10cm2／Vs左右的高载子迁移率，并且不须要高温热处理。本发明专利技术为含有Zn氧化物与Sn氧化物的氧化物型半导体材料，其特征是含有Zr以作为掺杂物，Zr含有量为，相对于作为金属元素的Zn、Sn、Zr的各原子数总和的掺杂物的原子比为0.005以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化物型半导体材料及溅镀靶
本专利技术是涉及一种供以形成构成液晶显示器(display)等显示装置的半导体组件的半导体材料，尤其是还涉及一种含有锌(Zn)氧化物与锡(Sn)氧化物，且含有锆(Zr)以作为掺杂物(dopant)的氧化物型半导体材料。
技术介绍
近年来，由液晶显示器所代表的薄型电视等的显示装置，生产量的增加、与大画面化的倾向很显著。而且，就该显示装置而言，使用薄膜晶体管(Thin Film Transistor,简称TFT)作为开关(switching)组件的主动数组型(active matrix type)的液晶显示器广为普及。在以如所述的TFT作为开关组件的显示装置中，是使用氧化物型半导体材料作为TFT的构成材料。就该氧化物型半导体材料而言，有一种属于透明氧化物半导体材料之一的IGZ0(In-Ga-Zn-0系氧化物)受到瞩目(参照专利文献I)。由于该IGZO的载子(carrier)迁移率仅次于目前所使用的多晶娃，且如非晶娃(amorphous silicon, a_Si)TFT特性的特性差异小，因此可作为今后的半导体材料中有希望的材料而渐开始广受利用。然而，在薄型电视等液晶显示器中，出现了显示方式的改变。具体而言是除平面显示(2D)外，更公开有能够立体显示(3D)的液晶显示器。在该立体显示(3D)型的液晶显示器中，是以通过利用切换液晶的控制而使显示画面的左右呈现相异图像的方式而予以实现。因此，为了如所述的立体显示型的液晶显示器，期盼可实现更高速的响应速度的开关组件。为了对应于如所述的液晶显示器的显示方式的改变，已进行种种如IGZO之类的氧化物型半导体材料的开发。成为该高速的响应速度的TFT，高载子迁移率则为重要。例如，在IGZO中，相比于a-Si IGZO的载子迁移率是大于I至2位数，为在5至10cm2/Vs左右。因此，如果是该IGZO为能够使用作为属于立体显示型液晶显示器的开关组件的TFT的构成材料，故为了实现更高规格的液晶显示器，殷切盼望可实现进一步高速的响应速度的TFT的构成材料。此外，该IGZO因在形成TFT时必须进行350°C以上的退火(anneal)处理，故有人指出难以利用于如利用可挠性(flexible)衬底等的有机EL面板及电子纸张之类的无法进行高温热处理的显示装置的问题点。而且，从资源性问题、以及对人体及/或环境的影响，殷切盼望不使用In及/或Ga的氧化物型半导体材料，从该观点也必须研发IGZO的代替材料。就该IGZO的代替材料而言，例如有人提出由Zn氧化物与Sn氧化物所构成的氧化物型半导体材料(ΖΤ0 =Zn-Sn-O系氧化物)(专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5)。这些
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的ZTO系研发用以实现高载子迁移率。在这些
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中，虽得知可实现高载子迁移率，但是并无针对形成TFT时的热处理温度进行充分地检讨，并未得知对有机EL面板及/或电子纸张的适用可能性。尤其，在专利文献5中，虽提出在含有Zn及Sn的氧化物型半导体材料中，作为掺杂物使含有包括Zr的多数元素，从而形成使电子载子密度为大于I X IO1Vcm3小于I X IO18/cm3的氧化物型半导体材料。但是对于该专利文献5，虽针对薄膜(Sheet)电阻进行检讨，但并未充分地检讨形成TFT时的热处理温度及/或热处理时的掺杂物的含有量等。在该专利文献5中薄膜电阻与载子密度具有下述的公式的关系。Rs = P / tP = I / (e.N.μ )(Rs:薄膜电阻值、P:比电阻值(体积电阻率)、N:载子密度、μ:载子迁移率、t:膜厚)换言之，如专利文献5所述，当只得知薄膜电阻值时，而无法确定膜厚或载子迁移率时，即无法确定载子密度。由此可见，现状为关于作为IGZO的代替材料的ΖΤ0，也引颈期盼进一步的改善。(
技术介绍
文献)(专利文献)专利文献1:日本专利4164562号说明书。专利文献2:日本特开2009-123957号公报。专利文献3:日本特开2010-37161号公报。专利文献4:日本特开2010-248547号公报。专利文献5:日本特开2009-123957号公报。
技术实现思路
(专利技术所欲解决的课题)本专利技术为有鉴于所述情况所开发，目的为公开一种含有Zn氧化物与Sn氧化物、以及作为掺杂物的Zr的氧化物型半导体材料(ΖΤ0 =Zn-Sn-O系氧化物)，以作为IGZO的代替材料，该氧化物型半导体材料的载子迁移率为与IGZO同等以上，为IOcm2 / Vs左右的高载子迁移率，并且不须300°C以上的高温热处理。(解决课题的手段)为了解决所述课题，本专利技术人等，是针对在由Zn氧化物与Sn氧化物所构成的氧化物型半导体材料，使含有Zr以作为掺杂物的情形经深入研究，发现在既定范围的掺杂物含有量中，于保持具有高载子迁移率状态下，不必高温热处理即可实现能够驱动TFT的ZTO膜。本专利技术为含有Zn氧化物与Sn氧化物的氧化物型半导体材料，该氧化物型半导体材料是含有Zr作为掺杂物，Zr含有量为，相对于作为金属元素的Zn、Sn、Zr的各原子数总和的掺杂物的原子比为0.005以下。根据本专利技术的氧化物型半导体材料，能够使载子迁移率为与IGZO同等以上，且可实现IOcm2 / Vs左右的载子迁移率，并且通过250°C以下的热处理，即形成TFT等的开关组件。此外，因不含有In、Ga，故也无资源性的问题，且减少对人体及/或环境的影响。在本专利技术的氧化物型半导体材料的掺杂物的Zr，是相对于作为金属元素的Zn、Sn、Zr的各原子数总和的掺杂物的原子比设为0.005以下。具体而言，是令作为金属元素的Zn的原子数为X、Sn的原子数为Y、Zr的原子数为z的情形下，以z/ (x + y + z) ^ 0.005的方式含有掺杂物。该原子比若超过0.005，则在进行300°C的热处理时载子密度变成未满lX1015cm_3，而无法维持良好的半导体特性。若原子比为0.005以下，则因载子密度变成未满lX1018cm_3，故可实现与350°C热处理后的IGZO膜同等以下的载子密度。掺杂物含有量的下限值，為可实现与IGZO同等以下的载子密度，若通过250°C以下的热处理可形成TFT等的开关组件，则不局限于该数值。在本专利技术人等的研究下，确认掺杂物的Zr含有量即便在原子比为0.000085(8.5 X IO^5)，也可采用作为本专利技术的氧化物型半导体材料。本专利技术的氧化物型半导体材料的Zn与Sn，在令Zn的金属元素的原子数为A、令Sn的金属元素的原子数为B时，较佳为以A / (A + B) =0.4至0.8的比率含有，更佳为0.6至0.7的比率。若该A / (A + B)未满0.4，则Sn的比率会变高，故在蚀刻组件形成时所成膜的薄膜以进行图案化时，利用草酸系蚀刻液的蚀刻速度会极端地变慢，不适于生产步骤。此外，若超过0.8，则因Zn的比率变高，故会使氧化物型半导体材料对于水的耐性变低，而在TFT组件的形成时于一般性使用的配线及/或半导体层的图案化步骤中，由于阻剂的剥离剂及/或纯水洗净的影响使ZTO膜本身受到损坏，而使原本的TFT组件特性无法实现，且视情况的不同，ZTO膜会从衬底溶解、脱落，而无法形成TFT组件。本专利技术的氧化物型半导体材料，对底栅极型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化物型半导体材料，为含有Zn氧化物与Sn氧化物的氧化物型半导体材料，其特征为：含有Zr作为掺杂物，Zr含有量为，相对于作为金属元素的Zn、Sn、Zr的各原子数总和的掺杂物的原子比为0.005以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.27 JP 2011-1188041.一种氧化物型半导体材料，为含有Zn氧化物与Sn氧化物的氧化物型半导体材料，其特征为: 含有Zr作为掺杂物，Zr含有量为，相对于作为金属元素的Zn、Sn、Zr的各原子数总和的掺杂物的原子比为0.005以下。2.一种薄膜晶体管，是使...

【专利技术属性】
技术研发人员：德地成纪，石井林太郎，附田龙马，久保田高史，高桥广己，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：
国别省市：