專利名稱：氧化銦系燒結(jié)體及濺射靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化銦系燒結(jié)體，特別涉及含有氧化銦并且含有氧化鈧或者氧化鋁的燒結(jié)體以及使用該燒結(jié)體的濺射靶。
背景技術(shù)：
近年來，顯示裝置的發(fā)展異常顯著，液晶顯示裝置或EL顯示裝置等各種顯示裝置被積極地導(dǎo)入計算機或文字處理機等的OA設(shè)備中。這些顯示裝置都具有用透明導(dǎo)電膜夾入顯示元件的夾層構(gòu)造。現(xiàn)在，在驅(qū)動這些顯示裝置的開關(guān)元件例如薄膜晶體管(TFT)中，占主流的是使用硅系的半導(dǎo)體膜的元件。這是由于硅系薄膜具有穩(wěn)定性及加工性良好、并且TFT的開關(guān)速度迅速等良好的性能的緣故。這些硅系薄膜一般通過化學(xué)氣相沉積法(CVD)法制作。然而，當(dāng)硅系薄膜為非晶質(zhì)的情況下，開關(guān)速度就比較遲緩，當(dāng)顯示高速的動畫等的情況時，具有不能顯示圖像的難題。另一方面，在結(jié)晶質(zhì)的硅系薄膜的情況下，雖然開關(guān)速度比較迅速，但是硅系薄膜的結(jié)晶化需要800°C以上的高溫或利用激光的加熱等，在制造上存在需要大量能量和工序的問題。另外，硅系的薄膜作為電壓元件的性能雖然優(yōu)越，但是在流經(jīng)電流的情況下，其特性的經(jīng)時變化就會成為問題。在這種狀況下，作為硅系薄膜的替代品，正在研究氧化物半導(dǎo)體膜。例如在專利文獻(xiàn)I中提出了氧化物半導(dǎo) 體PN接合器件，作為構(gòu)成器件的半導(dǎo)體膜之一，記載有由氧化鋅和氧化鎂構(gòu)成的透明半導(dǎo)體薄膜。由氧化鋅和氧化鎂構(gòu)成的透明半導(dǎo)體膜有可用弱酸蝕刻，其蝕刻速度異常迅速的特點。然而，由于也是利用金屬薄膜所使用的蝕刻液來蝕刻，所以有時蝕刻透明導(dǎo)電膜上的金屬薄膜時，透明導(dǎo)電膜會與金屬薄膜同時被蝕刻。因此，不適于有選擇地僅蝕刻透明半導(dǎo)體膜上的金屬薄膜的情況。在專利文獻(xiàn)2中，提出了作為主要成分按照以重量比計(In203+Sc203): SnO2 =99 94: I 7，In2O3: Sc2O3 = 99.8 60: 0.2 40 的方式含有氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)及氧化鈧(SC2O3)的1.T.0燒結(jié)體。該燒結(jié)體添加有I 7重量％的氧化錫，在結(jié)晶化膜中，產(chǎn)生來自氧化錫的載流子，所以不成為半導(dǎo)體膜而成為導(dǎo)電膜。在專利文獻(xiàn)3中雖然有以氧化銦、氧化錫及氧化釔為主要成分的薄膜的記載，但為關(guān)于透明導(dǎo)電膜的記載，沒有關(guān)于氧化物半導(dǎo)體膜的記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供可以穩(wěn)定地成膜氧化銦系的氧化物半導(dǎo)體膜的燒結(jié)體(濺射靶)。
另外，本發(fā)明提供一種用于制造優(yōu)越的結(jié)晶質(zhì)氧化物半導(dǎo)體膜的濺射靶。專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-119525號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-143334號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-169219號公報通過本發(fā)明提供以下的燒結(jié)體、濺射靶等。1.一種燒結(jié)體，在氧化銦結(jié)晶中固溶有選自鋁及鈧中的一種以上的金屬的氧化物，且銦和選自鋁及鈧中的一種以上的金屬的原子比((一種以上的金屬的合計)/( 一種以上的金屬和In的合計)X 100)為0.001%以上且不足45%。2.根據(jù)I中記載的燒結(jié)體，其中，上述原子比為0.01 30原子％。3.根據(jù)I中記載的燒結(jié)體，其中，上述原子比為0.5 15原子％。4.根據(jù)I 3中任一項記載的燒結(jié)體，其中，上述氧化銦結(jié)晶為方鐵錳礦構(gòu)造。5.根據(jù)I 4中任一項記載的燒結(jié)體，其中，上述氧化銦的結(jié)晶粒徑不足10 μ m。6.根據(jù)I 5中任一項記載的燒結(jié)體，其中，含有氧化銦及氧化鈧，且上述氧化銦的結(jié)晶的晶格常數(shù)在InScO3和In2O3之間。7.根據(jù)I 5中 任一項記載的燒結(jié)體，其中，含有氧化銦及氧化鋁構(gòu)成，且上述氧化銦的結(jié)晶的晶格常數(shù)在InAlO3和In2O3之間。8.根據(jù)I 7中任一項記載的燒結(jié)體，其中，還含有10 5000原子ppm的正4價以上的金屬離子。9.根據(jù)8中記載的燒結(jié)體，其中，含有100 2000原子ppm的上述正4價以上的
金屬離子。10.根據(jù)8或9中記載的燒結(jié)體，其中，上述正4價以上的金屬離子為錫離子或鈰離子中的任一者或兩者。11.上述I 7中任一項記載的燒結(jié)體的制造方法，其中，將選自鋁及鈧中的一種以上的金屬的氧化物及氧化銦的粉末混合，在1200°C 1600°C的溫度下燒成2 200小時。12.上述8 10中任一項記載的燒結(jié)體的制造方法，其中，將選自鋁及鈧中的一種以上的金屬的氧化物、氧化銦以及正4價以上的金屬的粉末混合，在1200°C 1600°C的溫度下燒成2 200小時。13.根據(jù)11或12中記載的燒結(jié)體的制造方法，其中，在氧化氣氛中進行燒成。14.一種濺射靶,使用I 10中任一項記載的燒結(jié)體而制得。15.一種金屬氧化物薄膜,使用14中記載的濺射靶成膜。16.一種半導(dǎo)體膜，由15中記載的金屬氧化物薄膜構(gòu)成。17.一種薄膜晶體管，使用16中記載的半導(dǎo)體膜。18.根據(jù)17中記載的薄膜晶體管，其為溝道蝕刻型。19.根據(jù)17中記載的薄膜晶體管，其為蝕刻阻擋型。20、一種半導(dǎo)體元件，具備17 19中任一項記載的薄膜晶體管。本發(fā)明的燒結(jié)體作為濺射靶使用時的成膜穩(wěn)定性良好。另外，使用該濺射靶可以得到優(yōu)異的半導(dǎo)體膜。


圖1是在實施例1中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖2是在實施例2中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖3是在實施例3中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖4是在實施例4中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖5是在實施例5中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖6是在比較例I中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖7是在比較例2中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖8是在比較例3中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖；圖9是表示氧化鈧的添加 量不同帶來的燒結(jié)體的晶格常數(shù)的變化的圖；圖10是在評價例I中制作的薄膜晶體管的概略剖面圖；圖11是在實施例9中制造的燒結(jié)體的X射線衍射圖。
具體實施例方式本發(fā)明的燒結(jié)體為在氧化銦結(jié)晶中固溶有選自鋁及鈧中的一種以上的金屬(下面僅稱為特定正三價金屬)的氧化物，且銦和選自鋁及鈧中的一種以上的金屬的原子比((一種以上的金屬的合計)/( 一種以上的金屬和In的合計)X 100)為0.001%以上且不足45%。原子比優(yōu)選0.001 40原子％，更優(yōu)選0.5 15原子％。按照該原子比，將該燒結(jié)體作為濺射靶使用時得到的氧化物半導(dǎo)體膜的移動度變大，使用該氧化物半導(dǎo)體膜可以得到穩(wěn)定的薄膜晶體管。燒結(jié)體中的金屬元素(離子)含量(原子比)可以通過ICP(Inductively CoupledPlasma)測定求得。所謂“在氧化銦中固溶有金屬氧化物”意味著在燒結(jié)體的X射線衍射測定中，沒有觀測到起因于作為向氧化銦中添加的原料的金屬氧化物(鋁及鈧的氧化物)的峰的狀態(tài)。一般地，由于特定正三價金屬氧化物的添加，氧化銦的結(jié)晶的晶格常數(shù)會朝向氧化銦或特定正三價金屬氧化物構(gòu)造的晶格常數(shù)直線地變化。燒結(jié)體的晶格常數(shù)在氧化銦和特定正三價金屬氧化物之間是指:一般地特定正三價金屬氧化物被充分地固溶于氧化銦中，燒結(jié)體中不存在產(chǎn)生異常放電的量的單獨的特定正三價金屬氧化物。因此，由該燒結(jié)體得到的濺射靶可以進行穩(wěn)定的濺射，且可以帶來表面平滑性優(yōu)異的氧化物半導(dǎo)體。需要說明的是，可以含有不產(chǎn)生異常放電的程度的量的單獨的特定正三價金屬氧化物。在本發(fā)明中，特定正三價金屬氧化物優(yōu)選完全固定于氧化銦。據(jù)此，在將燒結(jié)體作為濺射靶使用時，可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的成膜。特定正三價金屬氧化物的耐還原性強，可抑制氧化銦的還原。因此在使用由本發(fā)明的燒結(jié)體構(gòu)成的濺射靶時，可抑制結(jié)核的發(fā)生。另外，特定正三價金屬氧化物與氧的結(jié)合力強。從而，使用由本發(fā)明的燒結(jié)體構(gòu)成的濺射靶所得到的結(jié)晶質(zhì)薄膜內(nèi)的氧缺損得以抑制，薄膜容易半導(dǎo)體化。進一步地，由于特定正三價金屬氧化物其自身為耐酸性、耐堿性，所以得到的薄膜的耐酸性、耐堿性增強。
當(dāng)添加特定正三價金屬氧化物時，氧化銦的結(jié)晶質(zhì)薄膜的晶格常數(shù)變小，所以陽離子的原子間距離變小。因此，使用得到的薄膜的晶體管的移動度增強，S值及耐久性增強。本發(fā)明的燒結(jié)體中包含的氧化銦結(jié)晶優(yōu)選方鐵錳礦構(gòu)造。方鐵錳礦構(gòu)造可以通過利用X射線衍射測定觀察峰來進行確認(rèn)。優(yōu)選氧化銦的結(jié)晶粒徑不足10 μ m。結(jié)晶過大，就會成為濺射中異常放電的原因，成為濺射靶上的結(jié)核的發(fā)生原因。可以通過將選自鋁及鈧中的I種以上的金屬的氧化物固溶于氧化銦結(jié)晶，減小結(jié)晶粒徑。關(guān)于結(jié)晶粒徑，將用掃描型電子顯微鏡在30 μ mX 30 μ m的視野中觀察時的全視野中的結(jié)晶的平均值設(shè)定為結(jié)晶粒徑(長徑)。另外，在上述視野中觀察時，如果存在IOym以上的結(jié)晶，那么平均粒徑不足10 μ m。本發(fā)明的燒結(jié)體的體電阻優(yōu)選為IQcm以下，特別優(yōu)選為0.5 Qcm以下。在本發(fā)明中，通過使一種以上的金屬氧化物充分分散、固溶，可以將燒結(jié)體的體電阻設(shè)定為I Ω cm以下。另一方面，在分散、固溶不充分的情況時，有時濺射中會產(chǎn)生異常放電。需要說明的是，燒結(jié)體的體電阻的下限雖然無特別限定，但是沒有必要設(shè)為不足0.001 Ω cm。本發(fā)明的燒結(jié)體的密度優(yōu)選為5.5g/cm3以上，更優(yōu)選為5.8g/cm3以上，特別優(yōu)選為6.0g/cm3以上。需要說明的是，上限為氧化銦的密度。在本發(fā)明中，通過使一種以上的金屬氧化物充分地分散、固溶，可以將燒結(jié)體的密度設(shè)定為5.5g/cm3以上。另一方面，當(dāng)燒結(jié)體的密度低時，有時在濺射中靶表面會黑化，誘發(fā)異常放電。另外，有時濺射速度降低。另外，可以通過使一種以上的金屬氧化物充分分散、固溶，將燒結(jié)體的相對密度設(shè)為90%以上。當(dāng)密度低時，有時靶表面會黑化、誘發(fā)異常放電、濺射速度降低。優(yōu)選95%以上，更優(yōu)選97%以上。上限的相對密度為100%以下。本發(fā)明的最 佳方式為含有氧化銦及氧化鈧，且為氧化銦的結(jié)晶的晶格常數(shù)在InScO3和In2O3之間的燒結(jié)體。另外，其他的最佳方式為含有氧化銦及氧化鋁，且為氧化銦的結(jié)晶的晶格常數(shù)在InAlO3和In2O3之間的燒結(jié)體上述本發(fā)明的燒結(jié)體優(yōu)選含有10 5000原子ppm的正4價以上的金屬離子,特別優(yōu)選100 2000原子ppm的正4價以上的金屬離子。通過含有正4價以上的金屬元素，可以進一步地降低體電阻。在超過5000ppm的情況下，得到的氧化物半導(dǎo)體膜有時不能顯示常關(guān)(normally-off)的半導(dǎo)體特性。優(yōu)選氧化銦中也固溶有正4價以上的金屬氧化物，不能觀察到正4價以上的金屬氧化物的峰。通過添加正4價的金屬氧化物，得到的燒結(jié)體的體電阻下降，使用它們的濺射靶可以進行更穩(wěn)定的濺射，可以穩(wěn)定地得到表面平滑性高的氧化物半導(dǎo)體膜。作為正4價以上的金屬離子，可列舉1^、21*、!^、恥、了&、1、66、511或06。其中優(yōu)選錫離子或鈰離子中的任一者或兩者。SnO2采掘量大，也可確保供給穩(wěn)定性，并且無毒性。另夕卜，鈰元素在燒結(jié)體的燒結(jié)溫度為1200°C以上的情況下，會被略微地(5000原子ppm以下)取進氧化銦結(jié)晶中，由此有降低燒結(jié)體的體電阻的效果。另外，在使薄膜結(jié)晶化的程度的溫度下(例如從250 450°C的程度)，被取進氧化銦中的鈰量減少，降低電阻的效果(產(chǎn)生載流子的效果)變?nèi)?。這樣，就可以控制得到的結(jié)晶性氧化膜的載流子，因此容易得到常關(guān)的氧化物半導(dǎo)體。
本發(fā)明的燒結(jié)體的體電阻低，可以適當(dāng)?shù)赜米鳛R射法中使用的靶。使用該燒結(jié)體的濺射靶濺射穩(wěn)定，可以穩(wěn)定地制造結(jié)晶質(zhì)氧化銦膜。另外，可以得到具有良好的半導(dǎo)體特性的薄膜。本發(fā)明的燒結(jié)體例如可以通過將氧化銦和氧化鈧或氧化鋁混合而成的粉末，在1200°C 1600°C的溫度下燒結(jié)2 200小時來制造。作為原料的氧化物優(yōu)選純度在99.99%以上的粉體。需要說明的是，在添加正4價以上的金屬元素的情況時，例如添加同一金屬元素的氧化物等的化合物。優(yōu)選該化合物的純度也在99.99%以上。當(dāng)各原料的純度為99.99%以上時，優(yōu)選雜質(zhì)量為不足100原子ppmD各原料的配合量與目標(biāo)燒結(jié)體的各金屬元素的配合量相對應(yīng)。利用珠磨機、球磨機、行星磨機等一般的磨機將上述原料的混合物進行混合，粉碎。之后，進行造粒、成形。通過成形將混合物制成作為濺射靶等的適當(dāng)形狀。作為成形處理，可列舉例如擠壓成形、冷間靜水壓、單軸滾壓、模具成形、澆注成形、注模成形等。需要說明的是，在成形處理中，也可以使用聚乙烯醇或甲基纖維素、聚蠟、油酸等成形助劑。在1200°C 1600°C的溫度下，將成形體燒結(jié)2 200小時，得到燒結(jié)體。當(dāng)燒結(jié)溫度不足1200°C時，有時不能得到高密度的燒結(jié)體，當(dāng)超過1600°C時，有時氧化銦、氧化鈧會熱分解。優(yōu)選為1300°C 1600°C，更優(yōu)選為1300°C 1550°C。燒結(jié)時間為2 200小時即可。若不足2小時，有時燒結(jié)不會結(jié)束，有時不能得到高密度的燒結(jié)體。另一方面，若長于200小時，則加熱過長有時經(jīng)濟上不利。優(yōu)選為5 150小時，更優(yōu)選為10 100小時。優(yōu)選在氧化氣氛中進行燒結(jié)。作為氧化氣氛,在空氣中、氧氣氣流下、或氧氣加壓下即可。將得到的燒結(jié)體通過切削加工、研磨加工等制成所希望的形狀，通過與背襯板接合得到濺射靶。本發(fā)明的金屬氧化物薄膜使用上述的濺射靶成膜。根據(jù)需要在成膜后進行退火處理。該金屬氧化物薄膜為半導(dǎo)體薄膜，可以用于溝道蝕刻型、蝕刻阻擋型等薄膜晶體管。實施例接著，與比較例相對比，通過實施例對本發(fā)明進行說明。需要說明的是，本實施例表示最佳的例子，但是并不是將本發(fā)明限定于此。因此，基于本發(fā)明的技術(shù)思想的變形或其他的實施例包含在本發(fā)明中。實施例1作為原料的混合粉體，使用下述的氧化物粉。需要說明的是，比表面積用BET法測定。(a)氧化銦粉末:比表面積6m2/g(b)氧化鈧粉末:比表面積3m2/g需要說明的是，混合粉體整體的比表面積為6.0mVg0使用濕式介質(zhì)攪拌磨機將上述的 氧化銦990g和氧化鈧IOg的混合粉體進行混合、粉碎。作為粉碎介質(zhì)使用ImmΦ的氧化鋯珠。在粉碎處理中，邊確認(rèn)混合粉體的比表面積，邊使比表面積比原料混合粉增加2m2/g。粉碎后，將用噴霧干燥器干燥后的混合粉填充到模具(100mm(j520mm厚)中，用冷壓機加壓成形。成形后,在通著氧氣的氧化氣氛中，在1500°C燒結(jié)20小時,制造燒結(jié)體。圖1中表示實施例1中制造的燒結(jié)體的X射線圖。對于分析的結(jié)果，在燒結(jié)體中觀察In2O3的方鐵錳礦構(gòu)造。利用X射線衍射求出晶格常數(shù)的結(jié)果為10.115A另外，晶格常數(shù)的測定值與晶格常數(shù)的理論值基本一致(參照圖9)，且即便將X射線衍射圖放大10倍也沒有確認(rèn)起因于原料Sc2O3的峰。由上述可以確認(rèn)氧化鈧固溶于氧化銦結(jié)晶中。由切成規(guī)定大小的燒結(jié)體的重量和外形尺寸計算密度的結(jié)果為6.7g/cm3。燒結(jié)體的密度高，適合于濺射靶用的燒結(jié)體。另外，使用電阻率測量儀(三菱油化制、π 7夕)用四探針法，測定燒結(jié)體的體電阻的結(jié)果為0.9 Ω cm。經(jīng)ICP測定，燒結(jié)體中的金屬元素的原子比[Sc/(In+Sc)]為0.02。燒結(jié)體內(nèi)的晶體粒徑為4.8 μ m。需要說明的是，將在30 μ mX 30 μ m的視野內(nèi)，用掃描型電子顯微鏡觀察時的全視野中的晶體的平均值作為晶體粒徑。在表I中表示燒結(jié)條件及得到的燒結(jié)體的物性等。通過以下條件評價表I中 濺射時有無結(jié)核的發(fā)生。將4英寸靶安裝在島津制作所濺射裝置上，用DC磁控管濺射法以400W的輸出、將氣氛氣體設(shè)定為1001%! 氣、投入IOkWhr的電力之后,用目視確認(rèn)祀表面產(chǎn)生的結(jié)核。將在侵蝕的內(nèi)周部及外周部產(chǎn)生的結(jié)核連續(xù)產(chǎn)生的情況設(shè)為結(jié)核產(chǎn)生。另外，表I中，通過以下條件評價異常放電的有無。將4英寸靶安裝在島津制作所濺射裝置上，用DC磁控管濺射法，以400W的輸出、將氣氛氣體設(shè)定為100 % IS氣、投入9kWhr的電力之后,監(jiān)視祀中的電壓5分鐘,將電壓降低10%以上的情況設(shè)為異常放電，將其次數(shù)為10次以上的情況設(shè)為存在異常放電，不足10次的情況設(shè)為無異常放電。通常，一開始產(chǎn)生異常放電，就會觀察到100次以上的異常放電。[表I]
Sc/ (In+Sc) 燒結(jié)溫度燒結(jié)時間晶格常數(shù)密度晶體粒徑體電阻結(jié)核的有無異常放電
原子 ％) —_ H——一__〔小時) (A) (g/ofi) (am) I (Ωο )
實施例1___2__1500__2010.Π56.7__48__0.9無無
實施例 2 6 1500 2010.10136.53.10.95無無
實施例 3 $-6 1500__2010.091396.3__4.21.2無__無
實施例 4 18 1500__20H).054616.24.71.5無無
實施例 5 34 1500 2010.036895.88.68,7^無
比較例 I__0.0 1500__2010.11846.416.41.0__黑化有
比較例 2 9.6__Π00__2010.11625.2__12J__140____有
比較例 3 I 46 , 1500 I 20 | 9.996154.915.8 1- | 黑化_有實施例2 5除如表I所示改變燒結(jié)體中的鈧元素和銦元素之比[Sc/(In+Sc)]、燒結(jié)溫度及時間之外，與實施例1同樣地操作，制造、評價燒結(jié)體。將結(jié)果示于表I中。圖2 5中表示由各實施例得到的燒結(jié)體的X射線圖。需要說明的是，與實施例1同樣，晶格常數(shù)的測量值與晶格常數(shù)的理論值基本一致(參照圖9)，且即便放大X線衍射圖表也未確認(rèn)起因于作為原料的Sc2O3的峰。由以上情況可以確認(rèn)氧化鈧固溶于氧化銦結(jié)晶。實施例6向在實施例2中稱量的氧化銦及氧化鈧內(nèi)進一步添加氧化鈰(CeO2)，以使Ce元素相對于全部金屬元素為800原子ppm、或1200原子ppm，與實施例2同樣地操作，制造燒結(jié)體。得到的燒結(jié)體的密度兩者都為6.5g/cm3,體電阻分別為0.015 Ω cm、0.011 Ω cm。由此可以確認(rèn)通過添加正4價的金屬元素可以降低燒結(jié)體的體電阻。另外，固溶狀態(tài)如下進行確認(rèn):通過X射線衍射，觀察起因于氧化銦的方鐵錳礦構(gòu)造的峰，確認(rèn)晶格常數(shù)為
I0.1OI 5人、10.1019人，沒有起因于作為原料的Sc2O3> CeO2的峰。比較例I除不混合氧化鈧，僅使用氧化銦IOOOg如表I所示改變燒結(jié)溫度及時間外，與實施例I同樣地操作，制造、評價燒結(jié)體。將結(jié)果示于表I。另外，圖6中表示在比較例I中得到的燒結(jié)體的X射線圖?？梢源_認(rèn)，與實施例相比，該結(jié)果的晶體粒徑大。比較例2除如表I所示改變燒結(jié)溫度及時間之外，與實施例3同樣地操作，制造、評價燒結(jié)體。將結(jié)果不于表I。 結(jié)果可以確認(rèn)，與實施例相比該結(jié)果的晶體粒徑大。當(dāng)試著放大X射線衍射圖時除氧化銦.氧化鈧的固溶體的峰之外，觀察到起因于氧化鈧的峰，可以確認(rèn)，氧化鈧沒有固溶于氧化銦結(jié)晶中。比較例3如表I所示對氧化銦、氧化鈧進行稱量混合、粉碎、造粒之后，除按表I所示改變燒結(jié)溫度及燒結(jié)時間之外，與實施例1同樣地操作，制造、評價燒結(jié)體。將結(jié)果示于表I中。可以確認(rèn)，與實施例相比，該結(jié)果的燒結(jié)體的密度低。另外，雖然自X射線衍射求出的晶格常數(shù)與氧化銦.氧化鈧的固溶狀態(tài)的理論線基本一致，但是當(dāng)試著放大X射線衍射圖表時，除氧化銦.氧化鈧的固溶體的峰之外，觀察到了起因于氧化鈧的峰，可以確認(rèn)氧化鈧沒有固溶于氧化銦結(jié)晶。另外，由于密度低，并且結(jié)晶粒徑也大，所以燒結(jié)體的強度低，不能對靶進行加工。圖9中表示在實施例及比較例中制作的燒結(jié)體中的In2O3的方鐵錳礦的晶格常數(shù)與Sc2O3的添加量的關(guān)系。圖中，用虛線表示的直線為晶格常數(shù)的理論值。當(dāng)起因于作為原料的Sc2O3的峰在X射線衍射圖中消失時，發(fā)現(xiàn)實測的晶格常數(shù)與理論值一致或基本相等。因此，可以判斷為氧化鈧處在固溶狀態(tài)。評價例I(A)薄膜晶體管的制作用光致抗蝕劑法制作圖10中表示的溝道蝕刻型的薄膜晶體管。使用帶200nm厚度的熱氧化膜(SiO2膜)的導(dǎo)電性硅基板10。熱氧化膜作為柵絕緣膜30起作用，導(dǎo)電性硅部作為柵電極20起作用。在柵絕緣膜30上，使用實施例2中制造的燒結(jié)體構(gòu)成的濺射靶[Sc/(In+Sc)=0.06]，用濺射法成膜40nm的氧化物膜(半導(dǎo)體膜40的前軀體)。真空排氣至背壓為5X lCT4pa后，邊通入IS氣9.5sccm、氧氣0.5sccm,邊調(diào)整壓力至0.2Pa,在派射功率100W下在室溫中進行濺射。在形成有氧化物膜的基板上，涂抹上抗蝕劑，在80°C預(yù)烘烤15分鐘，形成抗蝕劑膜。之后，通過掩模向抗蝕劑膜照射UV光(光強度:300mJ/cm2)，之后用3wt%的四甲基氫氧化銨(TMAH)進行顯影。用純水清洗后，在130°C，進行15分鐘的后烘烤，形成所期望的形狀的抗蝕圖案。通過用磷酸、醋酸、硝酸的混合酸對帶抗蝕圖案的基板進行處理，對氧化物膜進行蝕刻，將抗蝕劑剝離，用純水洗凈，吹風(fēng)使其干燥。氧化物膜的蝕刻工序后，在熱風(fēng)加熱爐內(nèi)在空氣中，在300°C對基板熱處理30分鐘，將氧化物膜半導(dǎo)體化，得到半導(dǎo)體膜40。之后，在半導(dǎo)體膜40及柵極絕緣膜30上成膜鑰金屬膜300nm。在鑰金屬膜上涂布抗蝕劑，在80°C預(yù)烘烤15分鐘，形成抗蝕劑膜。之后，通過掩模向抗蝕劑膜照射UV光(光強度:300mJ/cm2)，之后用3wt%的四甲基氫氧化銨(TMAH)進行顯影。用純水清洗后，在130°C下對抗蝕劑膜進行15分鐘的后烘烤，形成源漏電極的抗蝕圖案。
通過用磷酸、醋酸、硝酸的混合酸對帶抗蝕圖案的基板進行處理，對鑰金屬膜進行蝕刻，形成溝道部60及源極50及漏極52。之后，用純水清洗，吹風(fēng)使其干燥，制作薄膜晶體管(溝道部60的源、漏電極間的間隙(L)為200 μ m、寬度(W)為500 μ m)。此時,確認(rèn)溝道部下部的半導(dǎo)體膜40沒有被蝕刻。已經(jīng)結(jié)晶化的氧化銦膜，對磷酸、醋酸、硝酸的混合酸有耐酸性，不會溶解。因此，可容易地構(gòu)成溝道蝕刻型的TFT。該薄膜晶體管為場效應(yīng)遷移率為17.3cm2/V.sec，通斷比為107，為S值小至0.9的顯示常關(guān)的特性的薄膜晶體管。另外，輸出特性顯示出明顯的夾斷。在柵電極上外加20V電壓100分鐘后的偏移電壓('> 7卜電圧)為(Vth)為0.2V。(B)半導(dǎo)體膜的評價在石英玻璃基板上，以與上述(A)的濺射同樣的條件，形成含有氧化鈧的氧化銦膜。之后，在熱風(fēng)加熱爐內(nèi)，在空氣中，在300°C熱處理30分鐘。測定得到的半導(dǎo)體膜的X射線衍射(XRD)，結(jié)果得到僅表示起因于氧化銦的構(gòu)造的峰的X射線衍射圖。因此，可以確認(rèn)半導(dǎo)體膜為結(jié)晶質(zhì)。該結(jié)晶質(zhì)半導(dǎo)體膜的晶格常數(shù)與氧化銦單獨的薄膜的情況相比，顯示出較小的值，所以認(rèn)為可以實現(xiàn)較大的遷移率。另外，通過霍爾測量求出的載流子濃度為5.7X10+16/cm3。實施例6作為原料即混合粉體，使用、稱量下述的氧化物粉。需要說明是，用BET法測定比表面積。(a)氧化銦粉:比表面積6m2/g(b)氧化化鋁粉:比表面積6m2/g由(a) (b)構(gòu)成的混合粉體整體的比表面積為6.0m2/g。
使用濕式介質(zhì)攪拌磨機將上述的氧化銦995g和氧化鋁5g的混合粉體進行混合、粉碎。作為粉碎介質(zhì)使用ImmΦ的氧化鋯珠。在粉碎處理中，邊確認(rèn)混合粉體的比表面積，邊使比表面積比原料混合粉的比表面積增加2m2/g。粉碎后，將用噴霧干燥器干燥而得到的混合粉填充到金屬模具(100πιπιΦ20πιπι厚)中，用冷壓機加壓成形。成形后，在通著氧氣的氧化氣氛中，在1550°C燒結(jié)20小時,制造燒結(jié)體。對利用X射線衍射得到的圖進行分析的結(jié)果為，在燒結(jié)體中觀察到In2O3的方鐵錳礦構(gòu)造。沒有確認(rèn)到起因于作為原料的氧化鋁的峰。晶格常數(shù)為10.11587。與實施例1同樣地操作，測定密度、體電阻、晶體粒徑、結(jié)核的有無、異常放電的有無。將結(jié)果示于表2中。實施例7 10、比較例4，5除以達(dá)到表2所示的配比的方式混合氧化銦和氧化鋁，在表2所示的燒結(jié)溫度下進行燒結(jié)之外，與實施例6同樣地操作，制造、評價燒結(jié)體。將結(jié)果示于表2中。圖11中表示實施例9的X射線圖。[表2]
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)體，僅含有氧化銦和氧化鋁，在氧化銦結(jié)晶中固溶有氧化鋁，銦與鋁的原子比，即(Al/(Al和In的合計)X 100)為0.001 %以上且不足45%。
2.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)體的制造方法，其中，將氧化鋁及氧化銦的粉末混合，在1200°C 1600°C的溫度下燒成2 200小時。
3.一種濺射靶，使用權(quán)利要求1所述的燒結(jié)體而制得。
4.一種金屬氧化物薄膜，其是使用權(quán)利要求3所述的濺射靶成膜的。
5.一種半導(dǎo)體膜，由權(quán)利要求4所述的金屬氧化物薄膜構(gòu)成。
6.一種薄膜晶體管，其使用權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體膜。
7.一種半導(dǎo)體元件，其具備權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管。
8.一種燒結(jié)體，在氧化銦結(jié)晶中固溶有氧化鋁，銦與鋁的原子比，即(A1/(A1和In的合計)X100)為0.001%以上且不足45%，所述氧化銦的結(jié)晶粒徑不足10 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燒結(jié)體，其中，所述原子比為0.001 30原子％。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燒結(jié)體，其中，所述原子比為0.001 15原子％。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燒結(jié)體，其中，所述氧化銦結(jié)晶為方鐵錳礦構(gòu)造。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燒結(jié)體，其中，所述氧化銦的結(jié)晶的晶格常數(shù)在11^103和In2O3之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燒結(jié)體，其中，還含有10 5000原子ppm的正4價以上的金屬離子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燒結(jié)體，其中，含有100 2000原子ppm的所述正4價以上的金屬離子。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燒結(jié)體，其中，所述正4價以上的金屬離子為錫離子或鈰離子中的任一種或兩種。
全文摘要
一種燒結(jié)體，僅含有氧化銦和氧化鋁，在氧化銦結(jié)晶中固溶有氧化鋁，銦與鋁的原子比，即(Al/(Al和In的合計)×100)為0.001％以上且不足45％。
文檔編號C23C14/34GK103204674SQ20131011436
公開日2013年7月17日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者井上一吉, 宇都野太, 川島浩和, 矢野公規(guī), 笘井重和, 笠見雅司, 寺井恒太 申請人:出光興產(chǎn)株式會社