氧化物燒結(jié)體及濺射靶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用濺射法將液晶顯示器、有機(jī)EL顯示器等顯示裝置中使用的薄膜 晶體管（TFT)的氧化物半導(dǎo)體薄膜成膜時(shí)所使用的氧化物燒結(jié)體、以及濺射靶。
【背景技術(shù)】
[0002] TFT中使用的無定形（非晶質(zhì)）氧化物半導(dǎo)體與通用的無定形硅（a-Si)相比具有 高載流子迀移率，光學(xué)帶隙大，能夠在低溫下成膜。因此，期待應(yīng)用于要求大型、高分辨率、 高速驅(qū)動(dòng)的下一代顯示器、耐熱性低的樹脂基板等。作為適合這些用途的氧化物半導(dǎo)體的 組成，提出了例如含有In的非晶質(zhì)氧化物半導(dǎo)體[In-Ga-Zn-O(IGZO)等]。
[0003] 在形成上述氧化物半導(dǎo)體（膜）時(shí)，適當(dāng)?shù)夭捎脤?duì)與該膜相同材料的濺射靶（以 下，有時(shí)稱為"靶材"）進(jìn)行濺射的濺射法。對(duì)于濺射法而言，為了作為制品的薄膜的特性的 穩(wěn)定化、制造的效率化，防止濺射中的異常放電等是重要的，并提出了各種技術(shù)。
[0004] 例如在專利文獻(xiàn)1中，對(duì)于ITO靶，提出了通過將晶粒的平均晶粒直徑細(xì)微化，從 而抑制異常放電的技術(shù)。
[0005] 此外，在專利文獻(xiàn)2中，提出了通過將In-Zn-O系的復(fù)合氧化物燒結(jié)后在還原氣氛 中進(jìn)行退火處理，使靶材的導(dǎo)電率提高，抑制濺射中的異常放電的技術(shù)。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本國特開平7-243036號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本國專利第3746094號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] 伴隨近年的顯示裝置的高性能化，要求氧化物半導(dǎo)體薄膜的特性的提高、特性的 穩(wěn)定化，并且要求將顯示裝置的生產(chǎn)進(jìn)一步效率化。因此，期望的是在顯示裝置用氧化物 半導(dǎo)體膜的制造中使用的濺射靶、以及作為其原材的氧化物燒結(jié)體為對(duì)應(yīng)于所要求的高載 流子迀移率的組成，考慮到生產(chǎn)率、制造成本等，更進(jìn)一步抑制濺射工序中的異常放電（電 ?。┮彩侵匾?，為此要求改善靶材、以及成為其原材的氧化物燒結(jié)體。
[0012] 本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其目的在于，提供一種適合用于顯示裝置用氧化物 半導(dǎo)體膜的制造的氧化物燒結(jié)體、以及濺射靶，其是對(duì)于氧化物半導(dǎo)體膜抑制異常放電，并 能夠利用濺射法穩(wěn)定地成膜的氧化物燒結(jié)體、以及濺射靶。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 本發(fā)明提供以下的氧化物燒結(jié)體及濺射靶。
[0015] 〈1> 一種氧化物燒結(jié)體，其特征在于，
[0016] 是將氧化鋅、氧化銦、氧化鎵和氧化錫混合并燒結(jié)而得到的氧化物燒結(jié)體，
[0017] 所述氧化物燒結(jié)體的相對(duì)密度為85%以上，
[0018] 對(duì)所述氧化物燒結(jié)體進(jìn)行X射線衍射時(shí)，Zn2SnO4相和InGaZnO 4相的體積比分別滿 足下述式⑴?（3)。
[0019] (Zn2SnOjg +InGaZnO 4相）AZn 2Sn0jg +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3 相）彡75體積％…（1)
[0020] Zn2SnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3相）彡 30 體 積％…⑵
[0021] InGaZnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 +(ZnO) Jn2O3相）彡 10 體積％…（3)
[0022] (式中，m表示2以上且5以下的整數(shù)。）
[0023] 〈2>如〈1>所述的氧化物燒結(jié)體，將鋅、銦、鎵、錫的含量相對(duì)于所述氧化物燒結(jié)體 中所含的全部金屬元素的比例（原子％ )分別設(shè)為[Zn]、[In]、[Ga]、[Sn]時(shí)，滿足下述式 (4)?（6)。
[0024] 40原子％彡[Zn]彡50原子％…（4)
[0025] 30 原子（[In] + [Ga])彡 45 原子（5)
[0026] (其中，[In]為4原子％以上，[Ga]為5原子％以上）
[0027] 15原子％彡[Sn]彡25原子％…（6)
[0028] 〈3>如〈1>或〈2>所述的氧化物燒結(jié)體，其中，所述相對(duì)密度為110%以下。
[0029] 〈4>如〈1>?〈3>中任一項(xiàng)所述的氧化物燒結(jié)體，其中，所述Zn2SnO 4相和InGaZnO4 相的體積比滿足下述式（Γ )。
[0030] (Zn2SnO4相 +InGaZnO 4相）/ (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) mln203 相）< 100體積義··（Γ )
[0031] 〈5>如〈1>?〈4>中任一項(xiàng)所述的氧化物燒結(jié)體，其中，所述Zn2SnO 4相的體積比 滿足下述式（2'）。
[0032] Zn2SnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3相）彡 90 體 積％…（2,）
[0033] 〈6>如〈1>?〈5>中任一項(xiàng)所述的氧化物燒結(jié)體，其中，所述InGaZnO 4相的體積比 滿足下述式（3'）。
[0034] InGaZnOjg AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +In 203相 +SnO 2相 + (ZnO) Jn2O3相）彡 60 體積義··（3'）
[0035] 〈7>如〈1>?〈6>中任一項(xiàng)所述的氧化物燒結(jié)體，其中，所述氧化物燒結(jié)體的平均 晶粒直徑為30 μ m以下。
[0036] 〈8>如〈7>所述的氧化物燒結(jié)體，其中，所述氧化物燒結(jié)體的平均晶粒直徑為3 μ m 以上。
[0037] 〈9> 一種濺射靶，其特征在于，是使用〈1>?〈8>中任一項(xiàng)所述的氧化物燒結(jié)體而 得到的濺射靶，電阻率為1 Ω · cm以下。
[0038] 〈10>如〈9>所述的濺射祀，其中，所述電阻率為1(Γ7Ω · cm以上。
[0039] 發(fā)明效果
[0040] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可抑制氧化物半導(dǎo)體膜的成膜中的異常放電、可利用濺射 法的穩(wěn)定地成膜的氧化物燒結(jié)體以及濺射靶。
【附圖說明】
[0041] 圖1是表示用于制造本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體及濺射靶的基本工序的圖。
[0042] 圖2是表示在本發(fā)明的制造方法中使用的燒結(jié)工序的一例的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 本發(fā)明人為了提供通過抑制濺射中的異常放電而能夠長時(shí)間穩(wěn)定地成膜、且適于 將載流子迀移率高的氧化物半導(dǎo)體膜成膜的濺射靶用氧化物燒結(jié)體，反復(fù)對(duì)氧化物燒結(jié)體 進(jìn)行了研討。
[0044] 其結(jié)果是一種將氧化鋅、氧化銦、氧化鎵和氧化錫混合并燒結(jié)而得到的氧化物燒 結(jié)體，對(duì)氧化物燒結(jié)體進(jìn)行X射線衍射時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)為如下構(gòu)成時(shí)能夠達(dá)成預(yù)期的目的，BP， 以規(guī)定比例含有Zn 2SnO4相和InGaZnO 4相作為主相、并且相對(duì)密度為85%以上。
[0045] 另外，發(fā)現(xiàn)為了達(dá)成上述目的，進(jìn)一步分別適當(dāng)?shù)乜刂蒲趸餆Y(jié)體中所含金屬 元素的含量、控制平均晶粒直徑也是有效的。
[0046] 詳細(xì)而言，查明（a)包含氧化鋅、氧化銦、氧化鎵、以及氧化錫的氧化物燒結(jié)體具 有如下效果：對(duì)于X射線衍射時(shí)的相構(gòu)成，通過控制Zn 2SnO4相和InGaZnO 4相的比例來抑制 濺射中的異常放電；(b)通過提高相對(duì)密度能夠進(jìn)一步提高濺射中的異常放電的發(fā)生的抑 制效果。而且，發(fā)現(xiàn)（c)為了得到具有這樣的相構(gòu)成的氧化物燒結(jié)體，優(yōu)選分別適當(dāng)?shù)乜刂?氧化物燒結(jié)體中所含金屬元素的含量；(d)若將氧化物燒結(jié)體的平均晶粒直徑細(xì)微化則對(duì) 異常放電抑制更有效果，從而達(dá)到本發(fā)明。
[0047] 本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體是將氧化鋅、氧化銦、氧化鎵和氧化錫混合并燒結(jié)而得到 的氧化物燒結(jié)體（IGZTO)。該燒結(jié)體與現(xiàn)有的In-Ga-Zn-O(IGZO)相比，所成膜的氧化物半 導(dǎo)體膜有顯示出高載流子迀移率、高耐蝕刻特性的傾向。
[0048] 進(jìn)一步通過適當(dāng)?shù)乜刂七@樣的氧化物燒結(jié)體的化合物相的構(gòu)成、相對(duì)密度，能夠 抑制濺射中的異常放電，并將載流子迀移率更高的氧化物半導(dǎo)體膜成膜。
[0049] 接著，對(duì)本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體的構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的特征在于，對(duì)上述 氧化物燒結(jié)體進(jìn)行X射線衍射時(shí)，以規(guī)定比例包含Zn 2SnO4相、InGaZnO 4相作為主相。
[0050] 本發(fā)明中的X射線衍射條件如下。
[0051] 分析裝置：理學(xué)電機(jī)制"X射線衍射裝置RINT-1500"
[0052] 分析條件：
[0053] 靶：Cu
[0054] 單色化：使用單色儀（Ka )
[0055] 靶輸出功率：40kV-200mA
[0056] (連續(xù)燒測(cè)定）Θ /2 Θ掃描
[0057] 狹縫：發(fā)散1/2°、散射1/2°、接收0· 15mm
[0058] 單色儀接收狹縫：0· 6mm
[0059] 掃描速度：2° /min
[0060] 取樣寬度：0.02。
[0061] 測(cè)定角度（2 Θ ) :5?90°
[0062] 對(duì)于由測(cè)定得到的衍射峰，確定具有IO)D (International Center for Diffraction Data)卡中記載的晶體結(jié)構(gòu)的化合物相。各化合物相與卡號(hào)的對(duì)應(yīng)如下。
[0063] Zn2SnO4相：24-1470
[0064] InGaZnOjg :38-1104
[0065] In2O3 相：06-0416
[0066] SnOjg :41-1445
[0067] (ZnO) Jn2O3相：20-1442 (m = 2)、20-1439(m = 3)、20-1438(m = 4)、20-1440(m = 5)
[0068] 需要說明的是，（ZnO)mIn2O3相的m為2?5的整數(shù)