氧化物燒結(jié)體及其制造方法、濺射靶和半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適用為通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜的濺射靶的氧化物燒結(jié) 體、制造該氧化物燒結(jié)體的方法、包括該氧化物燒結(jié)體的濺射靶、以及包括用該濺射靶通過 濺射法形成的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 在液晶顯示裝置、薄膜EL(電致發(fā)光）顯示裝置、有機(jī)EL顯示裝置等中，通常主要 使用非晶硅膜作為充當(dāng)TFT(薄膜晶體管）的溝道層的半導(dǎo)體膜，其中該TFT是一種半導(dǎo)體 器件。
[0003] 然而，近年來，由于與非晶硅膜相比的高載流子迀移率的優(yōu)勢(shì)，注意力集中于主要 由基于In-Ga-Zn的復(fù)合氧化物（下文中也稱為IGZ0)構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體膜作為上述半 導(dǎo)體膜。
[0004] 例如，日本專利特開No. 2008-199005(PTD1)公開了，通過使用氧化物燒結(jié)體作 為靶，用濺射法形成這種主要由IGZ0組成的氧化物半導(dǎo)體膜。
[0005] 另外，日本專利特開No. 2008-192721(PTD2)公開了，通過使用包括鈦或鎢和銦 的靶，用濺射法形成溝道層，因此得到具有極佳操作特性的TFT。
[0006] 另外，作為通過真空氣相沉積法，諸如電子束氣相沉積法、離子電鍍法和高密 度等離子體輔助氣相沉積法形成氧化物透明導(dǎo)電膜時(shí)適合使用的材料，日本專利特開 No. 2006-347807(PTD3)公開了一種氧化物燒結(jié)體，該氧化物燒結(jié)體包括其中固溶有鎢的 氧化銦，包括鎢與銦的原子數(shù)量比等于或高于0. 001且等于或低于0. 034的鎢，并具有等于 或高于4.Og/cm3且等于或低于6. 5g/cm3的表觀密度。
[0007] 引用列表
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] PTD1 :日本專利特開No. 2008-199005
[0010] PTD2 :日本專利特開No. 2008-192721
[0011] PTD3 :日本專利特開No. 2006-347807

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 技術(shù)問題
[0013] 在作為半導(dǎo)體器件的TFT(薄膜晶體管）中，其中該半導(dǎo)體器件包括作為溝道層 的、主要由日本專利特開No. 2008-199005(PTD1)所公開的IGZ0組成的氧化物半導(dǎo)體膜， 使用由市場價(jià)格高的金屬鎵制成的氧化鎵作為原材料，因此，該TFT具有高制造成本的問 題。
[0014] 包括作為溝道層的、通過使用日本專利特開No. 2008-192721 (PTD2)所公開的靶 制成的氧化物半導(dǎo)體膜的TFT，具有截止電流高，即約為1X10nA的問題，因此，除非將驅(qū) 動(dòng)電壓升高到約40V，否則不能有效增加導(dǎo)通電流和截止電流的比率。
[0015] 日本專利特開No. 2006-347807(PTD3)所公開的氧化物燒結(jié)體具有密度（表觀密 度）低，即等于或低于6. 5g/cm3的問題，因此，不能將該氧化物燒結(jié)體用作為濺射法的濺射 靶，其中該濺射法是用于形成氧化物半導(dǎo)體膜的最佳方法。
[0016] 因此，本發(fā)明的目的是解決上述問題并提供一種氧化物燒結(jié)體，其中該氧化物燒 結(jié)體適用為通過濺射法形成具有高性能的半導(dǎo)體器件的氧化物半導(dǎo)體膜的濺射靶，一種制 造氧化物燒結(jié)體的方法，包括該氧化物燒結(jié)體的濺射靶，以及包括通過使用該濺射靶用濺 射法形成的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件。
[0017] 問題的解決方案
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的氧化物燒結(jié)體是一種包括銦、鎢和鋅的氧化物燒結(jié)體， 其中該氧化物燒結(jié)體包括紅綠柱石型晶相作為主要成分，并具有高于6. 5g/cm3且等于或 低于7.lg/cm3的表觀密度，氧化物燒結(jié)體中的鎢與銦、鎢和鋅的總計(jì)的含量比高于1. 2原 子％且低于30原子％，氧化物燒結(jié)體中的鋅與銦、鎢和鋅的總計(jì)的含量比高于1. 2原子％ 且低于30原子％。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面的濺射靶包括根據(jù)上述方面的氧化物燒結(jié)體。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面的半導(dǎo)體器件包括利用根據(jù)上述方面的濺射靶通過濺射 法形成的氧化物半導(dǎo)體膜。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面的制造氧化物燒結(jié)體的方法是一種用于制造根據(jù)上述 方面的氧化物燒結(jié)體的方法，該方法包括以下步驟：制備氧化鋅粉末和氧化鎢粉末的初次 混合物；通過熱處理該初次混合物形成煅燒粉末；制備原材料粉末的二次混合物，其中該 二次混合物包括煅燒粉末；通過成型二次混合物形成成型體；并通過燒結(jié)成型體形成氧化 物燒結(jié)體，其中形成煅燒粉末的步驟包括，通過在含氧氣氛下，以等于或高于550°C且低于 1200°C的溫度，熱處理初次混合物，形成包括鋅和鎢的復(fù)合氧化物粉末作為煅燒粉末。
[0022] 發(fā)明的有益效果
[0023] 根據(jù)上述，能提供一種氧化物燒結(jié)體，其中該氧化物燒結(jié)體適用為通過濺射法形 成具有高性能的半導(dǎo)體器件的氧化物半導(dǎo)體膜的濺射靶，一種制造該氧化物燒結(jié)體的方 法，包括該氧化物燒結(jié)體的濺射靶，以及包括用該濺射靶通過濺射法形成的氧化物半導(dǎo)體 膜的半導(dǎo)體器件。
【附圖說明】
[0024] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)例的示意圖，其中圖 1㈧示出了示意平面圖，圖1(B)示出了沿圖1㈧示出的線IB-IB得到的示意橫截面圖。
[0025] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的制造該半導(dǎo)體器件的方法的一個(gè)實(shí)例的示 意橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 〈本發(fā)明實(shí)施例的描述〉
[0027] [1]本發(fā)明實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體是包括銦、媽和鋅的氧化物燒結(jié)體，其中該氧化 物燒結(jié)體包括紅綠柱石型晶相作為主要成分，并具有高于6. 5g/cm3且等于或低于7.lg/cm3 的表觀密度。由于本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體包括紅綠柱石型晶相作為主要成分，并且具有 高于6. 5g/cm3且等于或低于7.lg/cm3的表觀密度，所以，本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體適用于 通過濺射法形成具有高性能的半導(dǎo)體器件的氧化物半導(dǎo)體膜的濺射靶。
[0028] 在本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體中，氧化物燒結(jié)體中的鎢與銦、鎢和鋅的總計(jì)的含量 比高于1. 2原子％且低于30原子％，氧化物燒結(jié)體中的鋅與銦、鎢和鋅的總計(jì)的含量比高 于1. 2原子％且低于30原子％。因此，在包括作為溝道層的、通過使用包括上述氧化物燒 結(jié)體的濺射靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū)動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通電流 與截止電流的比率。
[0029] [2]在本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體中，紅綠柱石型晶相可包括氧化銦作為主要成分， 并且包括固溶在紅綠柱石型晶相的至少一部分中的鎢和鋅。因此，在包括作為溝道層的、通 過使用包括上述氧化物燒結(jié)體的濺射靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件中，能夠在低 驅(qū)動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通電流與截止電流的比率。
[0030] [3]本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體進(jìn)一步包括從由鋁、鈦、鉻、鎵、鉿、鋯、硅、鉬、釩、鈮、 鉭和鉍組成的組中選擇的至少一種類型的元素。在這種情況下，氧化物燒結(jié)體中的所述元 素與銦、鎢、鋅和所述元素的總計(jì)的含量比，可等于或高于0. 1原子％且等于或低于10原 子％。因此，在包括作為溝道層的、通過使用包括上述氧化物燒結(jié)體的濺射靶形成的氧化物 半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū)動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通電流與截止電流的比率。
[0031] [4]當(dāng)本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體包括上述元素時(shí)，氧化物燒結(jié)體中的硅與銦的原 子比（原子數(shù)的比率）可低于0.007。因此，能夠增加通過使用包括上述氧化物燒結(jié)體的濺 射靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜的電阻率。
[0032] [5]當(dāng)本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體包括上述元素時(shí)，氧化物燒結(jié)體中的鈦與銦的原 子比（原子數(shù)的比率）可低于0.004。因此，能夠增加通過使用包括上述氧化物燒結(jié)體的濺 射靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜的電阻率。
[0033] [6]本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體可包括具有六價(jià)和四價(jià)中的至少一種的鎢。因此，在 包括作為溝道層的、通過使用包括上述氧化物燒結(jié)體的濺射靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜的半 導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū)動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通電流與截止電流的比率。
[0034] [7]本實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體可包括，由X-射線光電子光譜法測(cè)量的鍵能等于或 高于245eV且等于或低于250eV的鎢。結(jié)果，在包括作為溝道層的、通過使用包括上述氧化 物燒結(jié)體的濺射靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū)動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通 電流與截止電流的比率。
[0035] [8]本發(fā)明另一實(shí)施例的濺射靶包括上述實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體。由于本實(shí)施例 的濺射靶包括上述實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體，所以，本實(shí)施例的濺射靶適用于通過濺射法形 成具有高性能的半導(dǎo)體器件的氧化物半導(dǎo)體膜。
[0036] [9]本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括利用上述實(shí)施例的濺射靶通過濺射法形 成的氧化物半導(dǎo)體膜。由于本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件包括利用上述實(shí)施例的濺射靶通過濺射 法形成的氧化物半導(dǎo)體膜，所以，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件能呈現(xiàn)出高性能。雖然本文所描述 的半導(dǎo)體器件沒有特定限制，但優(yōu)選實(shí)例是TFT(薄膜晶體管），該TFT(薄膜晶體管）包括 作為溝道層的、通過濺射法用上述實(shí)施例的濺射靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜。
[0037] [10]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，氧化物燒結(jié)體中的鎢與銦、鎢和鋅的總計(jì)的含 量比可以高于1. 2原子％且低于30原子％，氧化物燒結(jié)體中的鋅與銦、鎢和鋅的總計(jì)的含 量比可以高于1. 2原子％且低于30原子％。因此，在包括作為溝道層的氧化物半導(dǎo)體膜的 半導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū)動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通電流與截止電流的比率。
[0038] [11]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，氧化物半導(dǎo)體膜中的鎢與鋅的原子比可高于 0. 5且低于3. 0。結(jié)果，在包括作為溝道層的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū) 動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通電流與截止電流的比率。
[0039] [12]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，氧化物半導(dǎo)體膜中的硅與銦的原子比可低于 0. 007。因此，能使氧化物半導(dǎo)體膜的電阻率增加到等于或高于1XΙΟ2Ωcm。
[0040] [13]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，氧化物半導(dǎo)體膜中的鈦與銦的原子比可低于 0. 004。因此，能使氧化物半導(dǎo)體膜的電阻率增加到等于或高于1XΙΟ2Ωcm。
[0041] [14]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，氧化物半導(dǎo)體膜可包括具有六價(jià)和四價(jià)中的至 少一種的鎢。因此，在包括作為溝道層的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū)動(dòng)電 壓下增加導(dǎo)通電流與截止電流的比率。
[0042] [15]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，氧化物半導(dǎo)體膜可包括由X-射線光電子光譜 法測(cè)量的鍵能等于或高于245eV且等于或低于250eV的鎢。因此，在包括作為溝道層的氧 化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件中，能夠在低驅(qū)動(dòng)電壓下增加導(dǎo)通電流與截止電流的比率。
[0043] [16]作為本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步實(shí)施例的用于制造氧化物燒結(jié)體的方法，是一 種用于制造上述實(shí)施例的氧化物燒結(jié)體的方法，該方法包括以下步驟：制備氧化鋅粉末和 氧化鎢粉末的初次混合物；通過熱處理初次混合物形成煅燒粉末；制備原材料粉末的二次 混合物，其中二次混合物包括煅燒