[发明专利]溅射靶、氧化物半导体薄膜及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及溅射靶、氧化物半导体薄膜及它们的制造方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)等场效应型晶体管被作为半导体存储器集成电路的单位电子元件、高频信号放大元件、液晶驱动用元件等广泛地使用，是现在被最多地实际应用的电子器件。其中，随着近年来的显示装置的显著的发展，在液晶显示装置(LCD)、电致发光显示装置(EL)、场发射显示器(FED)等各种显示装置中，作为对显示元件施加驱动电压而驱动显示装置的开关元件，大量使用TFT。

作为属于场效应型晶体管的主要构件的半导体层(沟道层)的材料，硅半导体化合物得到最为广泛的使用。一般而言，在需要高速运作的高频放大元件、集成电路用元件等中，使用硅单晶。另一方面，在液晶驱动用元件等中，由于大面积化的要求而使用非晶性硅半导体(无定形硅)。

无定形硅的薄膜可以在较低温度下形成，然而与结晶性的薄膜相比开关速度慢，因此在作为驱动显示装置的开关元件使用时，会有无法追随高速的动画显示的情况。具体而言，就分辨率为VGA的液晶电视而言，可以使用迁移率为0.5～1cm²/Vs的无定形硅，而如果分辨率为SXGA、UXGA、QXGA或其以上，则要求2cm²/Vs以上的迁移率。另外，当为了改善画质而提高驱动频率时，就需要更高的迁移率。

另一方面，结晶性的硅系薄膜虽然迁移率高，然而存在有制造时需要很大的能量和工序数等问题、或难以大面积化的问题。例如，在将硅系薄膜结晶化时需要800℃以上的高温、或使用昂贵的设备的激光退火。另外，结晶性的硅系薄膜通常TFT的元件构成被限定为顶栅构成，因此难以实现掩模片数的削减等成本降低。

为了解决此种问题，研究过使用了由氧化铟、氧化锌及氧化镓形成的氧化物半导体膜的薄膜晶体管。一般而言，氧化物半导体薄膜的制作是利用使用了包含氧化物烧结体的靶(溅射靶)的溅射来进行。

例如，已知有包含以通式In₂Ga₂ZnO₇、InGaZnO₄表示的显示出同系晶体结构的化合物的靶(专利文献1、2及3)。但是，该靶中为了提高烧结密度(相对密度)，需要在氧化气氛中烧结，而在该情况下，为了降低靶的电阻，在烧结后需要高温下的还原处理。另外，如果长时间使用靶，就会有所得的膜的特性、成膜速度大幅度变化、引起由In₂Ga₂ZnO₇、InGaZnO₄的异常生长造成的异常放电、成膜时经常有颗粒的产生等问题。如果频繁地发生异常放电，则等离子体放电状态就会不稳定，无法进行稳定的成膜，对膜特性造成不良影响。

另一方面，还提出过使用了不含有镓而包含氧化铟及氧化锌的非晶氧化物半导体膜的薄膜晶体管(专利文献4)。但是有如下的问题，即，如果不提高成膜时的氧分压，就无法实现TFT的常关(normally-off)运作。

另外，还研究过在以氧化锡作为主成分的In₂O₃-SnO₂-ZnO系氧化物中含有Ta或Y、Si之类的添加元素的光信息记录介质的保护层用的溅射靶(专利文献5及6)。但是，这些靶并非氧化物半导体用途，另外，容易形成绝缘性物质的凝聚体，存在有电阻值变高、容易引起异常放电的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-245220号公报

专利文献2：日本特开2007-73312号公报

专利文献3：国际公开第2009/084537号小册子

专利文献4：国际公开第2005/088726号小册子

专利文献5：国际公开第2005/078152号小册子

专利文献6：国际公开第2005/078153号小册子

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高密度并且低电阻的溅射靶。

本发明的另外的目的在于，提供一种具有高的场效应迁移率及高可靠性的薄膜晶体管。

根据本发明，可以提供以下的溅射靶等。

1.一种溅射靶，其由含有铟元素(In)、锡元素(Sn)、锌元素(Zn)及铝元素(Al)的氧化物形成，