CN103518003A - In2O3－ZnO系溅射靶 - Google Patents

In2O3－ZnO系溅射靶 Download PDF

Info

Publication number
CN103518003A
CN103518003A CN201280022038.8A CN201280022038A CN103518003A CN 103518003 A CN103518003 A CN 103518003A CN 201280022038 A CN201280022038 A CN 201280022038A CN 103518003 A CN103518003 A CN 103518003A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sputtering target
powder
oxide
oxygen
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201280022038.8A
Other languages
English (en)
Inventor
糸濑将之
西村麻美
砂川美佐
笠见雅司
矢野公规
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Idemitsu Kosan Co Ltd filed Critical Idemitsu Kosan Co Ltd
Publication of CN103518003A publication Critical patent/CN103518003A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • H01L29/78693—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate the semiconducting oxide being amorphous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/785—Submicron sized grains, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02551—Group 12/16 materials
    • H01L21/02554—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02565—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

一种溅射靶，其包含氧化物，所述氧化物含有铟元素（In）和锌元素（Zn）、以及选自下述X组的一种以上的元素X，并且各元素的原子比满足下述式（1）和（2）：X组：Mg、Si、Al、Sc、Ti、Y、Zr、Hf、Ta、La、Nd、Sm，0.30≤In/（In+Zn）≤0.90（1）、0.70≤In/（In+X）≤0.99（2）（式中，In、Zn和X分别表示溅射靶中的各元素的原子比）。

Description

In2O3-ZnO系溅射靶
技术领域
本发明涉及氧化物半导体、透明导电膜等氧化物薄膜制作用的溅射靶，特别是涉及适于形成薄膜晶体管用的氧化物薄膜的溅射靶。
背景技术
场效应晶体管广泛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、液晶驱动用元件等使用，是现在最多地被实用化的电子器件。其中，伴随近年来的显示装置的发展，不仅在液晶显示装置（LCD）中，在场致发光显示装置（EL）、场致发射显示器（FED）等各种显示装置中，也多使用薄膜晶体管（TFT）作为对显示元件施加驱动电压来驱动显示装置的开关元件。
TFT驱动元件中，现在，最广泛使用的是硅系半导体薄膜。另一方面，包含金属氧化物的透明半导体薄膜受到注目，这是因为其稳定性比硅系半导体薄膜优异。
作为利用金属氧化物得到的半导体膜的一个例子，有含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜，其已进行很多研究。但是，在利用工业上通常进行的溅射法来成膜时，含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜出现了如下问题：容易产生氧缺陷、产生大量载流子、难以使电导率变小。另外，利用溅射法成膜时，出现了如下问题：产生异常放电，成膜的稳定性受损，所得到的膜的均匀性和重现性下降。
另外，特别地，对于含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜而言，其场效应迁移率（以下有时简称为“迁移率”）低至1cm2/V·sec左右，on/off比小，并且容易产生漏电流。因此，使用含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜作为TFT的活性层（通道层）时，出现了如下问题：即使在不施加栅电压时，也会有较大电流流过源端子和漏端子间，从而无法实现TFT的常关（normally-off）操作。另外，也难以使晶体管的on/off比变大。
可见，对于使用含有氧化锌的氧化物半导体膜而得到的TFT而言，出现了迁移率低、on/off比低、漏电流大、夹止（pinch-off）不明确、容易变成常开等TFT的性能变低的可能性。另外，由于耐化学品性变差，因此存在难以进行湿法刻蚀等制造工艺、使用环境的限制。
另外，对于含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜而言，为了提高迁移率等性能，需要在高压力下进行成膜。因此成膜速度慢。另外，需要700℃以上的高温处理，因此在工业化方面也出现了问题。
另外，在使用含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜的TFT的情况下，底栅结构中的迁移率等TFT性能低。为了提高性能，需要在顶部栅构成中使膜厚为100nm以上。因此，TFT的元件构成也存在限制。
为了解决这样的问题，研究了将包含氧化铟、氧化镓和氧化锌的非晶质氧化物半导体膜作为薄膜晶体管来进行驱动的方法。另外，也进行了利用工业上的批量生产性优异的溅射法形成包含氧化铟、氧化镓和氧化锌的非晶质氧化物半导体膜的研究。但是，出现了如下问题：镓是稀有金属且原料成本高，如果减少镓的添加量、或者不提高成膜时的氧分压，则无法实现TFT的常关操作。
另一方面，也提出了使用不含有镓、而包含氧化铟和氧化锌的非晶质氧化物半导体膜的薄膜晶体管（专利文献1）。但是，与上述同样地出现了如果不提高成膜时的氧分压，则无法实现TFT的常关操作的问题。
另外，研究了在In2O3－ZnO系氧化物中含有Hf、Zr、Ti等添加元素的溅射靶（专利文献2）。但是，该靶出现了如下问题点：容易形成绝缘性物质的凝聚体，从而电阻值变高、容易引起异常放电等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4620046号公报
专利文献2：日本特开2009－203554号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种In2O3－ZnO系溅射靶，该靶可以将使用溅射法形成氧化物半导体、透明导电膜等氧化物薄膜时的氧分压降低。
根据本发明，提供以下的溅射靶等。
1.一种溅射靶，其包含氧化物，所述氧化物含有铟元素（In）和锌元素（Zn）、以及选自下述X组的一种以上的元素X，并且各元素的原子比满足下述式（1）和（2）。
X组：Mg、Si、Al、Sc、Ti、Y、Zr、Hf、Ta、La、Nd、Sm
0.30≤In/（In+Zn）≤0.90   （1）
0.70≤In/（In+X）≤0.99   （2）
（式中，In、Zn和X分别表示溅射靶中的各元素的原子比。）
2.根据1所述的溅射靶，其中，溅射靶中含有的由In2O3表示的方铁锰矿结构化合物的X射线衍射（XRD）中的最大峰值强度（I（In2O3））、与包含所述元素X和氧的化合物的最大峰值强度（IX）满足下述式（3）。
IX/I（In2O3）≤0.15   （3）
3.根据1或2所述的溅射靶，其中，包含所述元素X和氧的化合物的平均晶体直径为10μm以下。
4.根据1～3中任一项所述的溅射靶，在所述溅射靶中，除去烧成面后的靶表面部与利用平面磨床从该表面部研磨掉2mm后的部分的利用CIE1976空间测定的L*a*b*色差（ΔE*）为3.0以下。
5.根据1～4中任一项所述的溅射靶，其中，电阻率为30mΩcm以下、相对密度为90%以上。
6.根据1～5中任一项所述的溅射靶，其中，元素X为Zr。
7.根据1～6中任一项所述的溅射靶的制造方法，其包括：
将氧化铟粉和元素X的氧化物混合、粉碎的工序A、
在700～1200℃的温度下，将所述工序A中得到的混合粉热处理的工序B、和
在所述工序B中得到的热处理粉中加入氧化锌粉后进行混合粉碎的工序C。
8.一种氧化物薄膜，其使用上述1～6中任一项所述的溅射靶制作。
9.一种薄膜晶体管，其使用了8所述的氧化物薄膜。
根据本发明，可以得到如下的溅射靶：在使用溅射法形成氧化物半导体、透明导电膜等氧化物薄膜时无需升高氧分压，并且不易形成凝聚体，可以抑制异常放电的产生。
附图说明
图1是实施例1中得到的溅射靶的X射线谱图。
具体实施方式
本发明的溅射靶包含氧化物，所述氧化物含有铟元素（In）、和锌元素（Zn）以及选自Mg、Si、Al、Sc、Ti、Y、Zr、Hf、Ta、La、Nd和Sm的组（以下称为X组）的一种以上的元素X。而且，其特征在于，各元素的原子比满足下述式（1）和（2），
0.30≤In/（In+Zn）≤0.90   （1）
0.70≤In/（In+X）≤0.99   （2）
（式中，In、Zn和X分别表示溅射靶中的各元素的原子比。）
通过使溅射靶含有选自上述X组的一种以上的元素X，可以使溅射时的氧分压降低。
上述X组的元素中，优选可与In元素或Zn元素形成复合氧化物的元素。在不形成复合氧化物的元素的情况下，优选对含In氧化物的固溶量大的元素。需要说明的是，铟元素与元素X的离子半径之差越小，越容易产生对含In氧化物的固溶。另外，优选元素X与氧的电负性之差大于In和Zn元素与氧的电负性之差。此时，元素X的氧化物成为离子键合性强的氧化物，因此能够使溅射时的氧分压降低。
需要说明的是，关于X组，除Mg、Si、Al、Sc、Ti、Y、Zr、Hf、Ta、La、Nd和Sm以外，只要与氧的电负性之差大于In和Zn元素与氧的电负性之差，就也可得到同样的效果，因此不限定于这些元素。
X组的元素中，优选为Mg、Si、Al、Sc、Zr和Hf，进一步优选为Al、Zr和Hf，特别优选为Zr。
本发明的溅射靶中，In元素占靶中的In元素与Zn元素的合计（原子比）的量[In/（In+Zn）]满足下述式（1）的关系：
0.30≤In/（In+Zn）≤0.90（1）。
在式（1）中，如果In元素的量少于0.30，则溅射靶的体电阻值增高，因此变得无法进行DC溅射。另外，由于Zn多，因此所得到的薄膜对液体腐蚀剂的溶解速度过高，从而变得难以进行湿法刻蚀。
另一方面，如果In元素的量大于0.90，则变得无法得到由元素X的添加带来的使溅射中的氧分压降低的效果，从而变得难以形成具有良好的TFT特性的氧化物薄膜。另外，由于Zn少，因此有可能所得到的膜不能以非晶质膜的形式稳定。
In元素的量[In/（In+Zn）]优选为0.35～0.70，进一步优选为0.40～0.60。
另外，本发明的溅射靶中，In元素占靶中的In元素与元素X的合计（原子比）的量[In/（In+X）]满足下述式（2）的关系：
0.70≤In/（In+X）≤0.99   （2）。
在式（2）中，如果In元素的量少于0.70，则靶中元素X的比例增高，结果，变得容易形成绝缘性物质的凝聚体，靶的电阻值增高。另外，在溅射时变得容易引起异常放电（电弧）。
另一方面，如果In元素的量大于0.99，则元素X的添加量不足，因此变得无法得到由元素X的添加带来的效果。
In元素的量[In/（In+X）]优选为0.80～0.99，进一步优选为0.85～0.99。
需要说明的是，在溅射靶中添加2种以上元素X的情况下，式（2）的X所表示的原子比是指所添加的元素X的原子比的合计。
需要说明的是，上述的原子比可以通过电感耦合等离子体发光分析装置（ICP－AES）来测定。
本发明的溅射靶中，靶中含有的由In2O3表示的方铁锰矿结构化合物的X射线衍射（XRD）中的最大峰值强度（I（In2O3））、与包含元素X和氧的化合物的最大峰值强度（IX）之比（IX/I（In2O3））优选满足下述式（3）：
IX/I（In2O3）≤0.15   （3）。
上述比相对地表示出溅射靶中含有的包含元素X和氧的化合物的量。包含元素X和氧的化合物为绝缘性物质，因此如果上述比大于0.15，则有可能溅射靶的体电阻增高。
上述比优选为0.1以下，特别优选为0.05以下。
由In2O3表示的方铁锰矿结构化合物与包含元素X和氧的化合物的含有情况可以通过X射线衍射测定（XRD）来确认。
由In2O3表示的方铁锰矿结构化合物（或者稀土氧化物C型结晶结构）也被称为稀土氧化物C型或者Mn2O3（I）型氧化物。如《透明導電膜の技術（透明导电膜的技术）》（（株）Ohmsha出版，日本学术振兴会，透明氧化物·光电子材料第166委员会编著，1999）等中公开的，以化学计量比为M2X3（M为阳离子、X为阴离子且通常为氧离子）计，一个单位晶胞由M2X3：16个分子、合计80个原子（M为32个、X为48个）构成。
需要说明的是，结晶结构中的原子、离子被一部分其他原子取代后的取代固溶体、其他原子被插入到晶格间隙后的间隙固溶体也包含在方铁锰矿结构化合物中。
关于作为本发明的靶的构成成分的方铁锰矿结构化合物，在它们中，为由In2O3表示的化合物，即为在X射线衍射中显示出JCPDS（JointCommittee on Powder Diffraction Standards：粉末衍射标准联合委员会）数据库的No.06－0416的峰图案、或者类似的（漂移后的）图案的物质。
作为包含元素X和氧的化合物，可以列举例如：MgO、SiO2、Al2O3、Sc2O3、TiO2、Y2O3、ZrO2、HfO2、Ta2O5、La2O3、Nd2O3、Sm2O3等。即为在X射线衍射中显示出JCPDS（Joint Committee on Powder DiffractionStandards）数据库的No.45－0946、89－1668、46－1212、42－1463、21－1272、41－1105、37－1484、06－0318、18－1304、05－0602、43－1023、43－1030的各自的峰图案、或者类似的（漂移后的）图案的物质。
本发明的溅射靶中，包含元素X和氧的化合物的平均晶体直径优选为10μm以下。通过使平均晶体直径为10μm以下，可以降低溅射靶的体电阻，可以抑制异常放电。包含元素X和氧的化合物的平均晶体直径优选为6μm以下，进一步优选为4μm以下。
需要说明的是，平均晶体直径为通过X射线微量分析仪（EPMA）测定的值。在实施例中对其进行详细说明。
本发明的溅射靶中，除去烧成面后的靶表面部与利用平面磨床从该表面部研磨掉2mm后的部分的利用CIE1976空间测定的L*a*b*色差（ΔE*）优选为3.0以下。
如果ΔE*为3.0以下，则目视下的色差不明显，并且面内的烧结体电阻值变得均匀，由此可得到异常放电的下降、薄膜电阻值的面内均匀性的提高等效果。
需要说明的是，L*a*b*是指基于xyz表色系统的色彩空间，L*值表示亮度，a*和b*为色坐标，同时表示色调和彩度。L*值与颜色无关仅表示明亮度（亮度），取从L=0（黑）至L=100（白）的值，值越大，表示越白越明亮。a*为由红至绿的轴，+a*表示红方向，－a*表示绿方向，b*为由黄至蓝的轴，+b*表示黄方向，－b*表示蓝方向。
本发明的溅射靶的电阻率值优选为30mΩcm以下，进一步优选为10mΩcm以下，特别优选为5mΩcm以下。通过使电阻率为30mΩcm以下，变得能够进行DC溅射，能够使所得到的薄膜晶体管的TFT特性的均匀性和TFT特性的重现性提高。
需要说明的是，溅射靶的电阻率值表示基于四探针法（JIS R1637）测定的体电阻。
另外，本发明的溅射靶的相对密度优选为90%以上，进一步优选为95%以上，特别优选为98%以上。在相对密度低于90%的情况下，有可能在成膜中靶破裂，或者成膜速度降低。
需要说明的是，相对密度通过用靶的密度的实测值除以理论密度来求出。
在本发明中，在不损害本发明的效果的范围内，可以含有上述In、Zn和元素X以外的其他金属元素。但是，在本发明中，氧化物烧结体中含有的金属元素可以实质上仅为In、Zn和元素X，或者仅为In、Zn和元素X。在本发明中，“实质上”是指，作为溅射靶的效果由上述In、Zn和元素X引起，或者溅射靶的金属元素的95重量%以上且100重量%以下（优选98重量%以上且100重量%以下）为In、Zn和元素X。如上所述，本发明的溅射靶中含有的金属元素，实质上包含In、Zn和元素X，在不损害本发明的效果的范围内，还可以含有不可避免的杂质。
本发明的溅射靶可以通过将原料粉末混合、成形并烧结来制造。
混合工序没有特别限制，可以通过将原料粉末一次性地或分为两次以上地混合粉碎来进行。关于原料粉末、混合粉碎如后所述。
混合工序优选通过下述工序A～工序C来进行。
工序A：将氧化铟粉和元素X的氧化物混合粉碎。
工序B：在700～1200℃的温度下，对所述工序A中得到的混合粉热处理。
工序C：在所述工序B中得到的混合粉中加入氧化锌粉后进行混合粉碎。
在上述工序A中，将氧化铟粉和元素X的氧化物混合粉碎。由此，可以使添加元素X均匀地分散于In2O3的周围，从而提高氧化铟与添加元素的反应率。
作为原料的氧化铟粉没有特别限定，可以使用工业上市售的粉末，但优选为高纯度，例如4N（0.9999）以上。另外，不仅可以使用氧化物，也可以使用氯化铟、硝酸铟、乙酸铟等铟盐。
作为元素X的氧化物，可以列举例如：MgO、SiO2、Al2O3、Sc2O3、TiO2、Y2O3、ZrO2、HfO2、Ta2O5、La2O3、Nd2O3、Sm2O3等。
关于混合粉碎装置，可以使用例如：球磨机、珠磨机、喷射磨机或超声波装置等公知的装置。
粉碎时间等条件只要适当调整即可，在使用湿式球磨机的情况下，优选6～100小时左右。
这是因为，如果混合时间小于6小时，则有时氧化铟粉与元素X的氧化物的均匀分散变得不充分。另一方面，在混合时间超过100小时的情况下，制造过于耗费时间，成本增高，因此无法在实际应用中采用。
在将氧化铟粉与元素X的氧化物混合并粉碎的情况下，优选通常将粉碎后的混合物的平均粒径调整为10μm以下、优选3μm以下、特别优选1μm以下。如果混合粉的平均粒径过大，则氧化铟粉与元素X的氧化物的反应率下降，变得容易形成绝缘性物质的凝聚体。
需要说明的是，混合物粉碎后的平均粒径是指通过JIS R1629中记载的方法测定的体积平均粒径。
在上述工序B中，在700～1200℃的温度下，对工序A中得到的混合粉热处理。通过在700～1200℃的温度下对混合粉进行热处理，元素X在In2O3的In位置处取代至固溶极限，从而可以抑制添加元素的凝聚。
热处理温度优选为800～1100℃，进一步优选为900～1000℃。需要说明的是，热处理中可以使用通常的烧成炉等。
热处理时间为1～100小时左右，优选为3～50小时。
这是因为，如果热处理条件低于700℃或者小于1小时，则有时氧化铟粉与元素X的氧化物的反应变得不充分。另一方面，在热处理条件超过1200℃的情况、或者超过100小时的情况下，有时会引起粒子的粗大化，从而有可能在后续工序的混合粉碎中无法充分地均匀混合。
热处理气氛只要为氧化气氛，则没有特别限定。例如可以为大气气氛，更优选为氧气气氛或者氧气加压下。
热处理后，在需要的情况下可以对处理物进行筛分、粉碎。粉碎装置没有特别限制，可以使用各种磨机等公知的装置。
在上述工序C中，在工序B中得到的热处理粉中加入氧化锌粉后进行混合粉碎。由此，可以抑制将原料粉烧结时的元素X的凝聚，可以降低靶的颜色不均匀。
作为原料的氧化锌粉没有特别限定，可以使用工业上市售的粉末，但优选为高纯度，例如4N（0.9999）以上。另外，也可以使用氯化锌、硝酸锌等锌盐。
在本发明中，通过在上述工序B中使元素X固溶于氧化铟粉，可使包含元素X的氧化物粉之间接触的概率降低。由此，可降低靶中以元素X为主成分的凝聚体的产生。
需要说明的是，在工序A中不选择氧化锌而选择氧化铟粉的理由在于，元素X容易固溶于In系化合物，另外，氧化锌具有升华性，因此原料的投入值和热处理物中的原子组成有可能变化。
利用公知的方法将上述混合工序、优选工序A～工序C中制备的原料成形、烧结，由此得到氧化物烧结体。
在成形工序中，例如将上述工序C中得到的混合粉压制成形来制成成形体。通过该工序，成形为制品的形状（例如适于作为靶的形状）。
作为成形处理，可以列举例如：模具成形、浇铸成形、注射成形等，但为了得到烧结密度高的烧结体（靶），优选通过冷等静压（CIP）等进行成形。
需要说明的是，在成形处理时，可以使用聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙烯蜡（poly wax）、油酸等成形助剂。
烧结工序为将上述成形工序中得到的成形体进行烧成的工序。
作为烧结条件，在氧气气氛或氧气加压下，通常在1200～1550℃下，通常烧结30分钟～360小时、优选8～180小时、更优选12～96小时。如果烧结温度低于1200℃，则有可能靶的密度变得难以提高，或者烧结过于耗费时间。另一方面，如果超过1550℃，则有可能由于成分的气化，产生组成偏差，或者损坏炉。
如果燃烧时间短于30分钟，则靶的密度难以提高，如果长于360小时，则制造过于耗费时间，成本增高，因此无法在实际应用中采用。如果在所述范围内，则可以使相对密度提高，使体电阻下降。
烧成时的升温速度通常为8℃/分钟以下、优选4℃/分钟以下、更优选3℃/分钟以下、进一步优选2℃/分钟以下。如果为8℃/分钟以下，则不易产生裂纹。
另外，烧成时的降温速度通常为4℃/分钟以下、优选2℃/分钟以下、更优选1℃/分钟以下、进一步优选0.8℃/分钟以下、特别优选0.5℃/分钟以下。如果为4℃/分钟以下，则不易产生裂纹。
需要说明的是，升温、降温中可以阶段性地使温度变化。
通过根据需要将氧化物烧结体加工为期望的形状，可得到溅射靶。
为了将上述氧化物烧结体切削加工为适于向溅射装置安装的形状，并且安装背板等安装用夹具，进行加工。为了将氧化物烧结体制成溅射靶，例如利用平面磨床对烧结体进行研磨而使其表面粗糙度（Ra）为5μm以下。另外，对溅射靶的溅射面实施镜面加工，可使其平均表面粗糙度Ra为1000埃以下。平均表面粗糙度越小，越可减少在溅射成膜初期产生的颗粒，从而优选。
研磨优选进行0.1mm以上，更优选进行0.3mm以上，进一步优选进行0.5mm以上，特别优选进行1mm以上。通过进行0.1mm以上的研磨，可以将由于锌等成分气化等而产生的表面附近的组成偏差了的部位除去。
将所得到的溅射靶与背板粘合。靶的厚度通常为2～20mm、优选3～12mm、特别优选4～10mm。另外，可以将多个靶安装于一个背板，制成实质上的一个靶。
通过使用本发明的溅射靶对基板等对象物进行溅射，可以形成本发明的氧化物薄膜。通过使用本发明的溅射靶，可以抑制成膜时的氧浓度，可以提高成膜速度和产率。
例如溅射时的氧浓度通常为10～100%左右，但在本发明的情况下，可以设定为1～5%左右。
本发明的氧化物薄膜可以用于透明电极、薄膜晶体管的半导体层、氧化物薄膜层等。其中，可以优选作为薄膜晶体管的半导体层使用。
实施例
以下基于本发明的实施例详细地进行说明，但只要不超出本发明的要旨，就不限定于以下的实施例。
实施例1
（1）原料的制备
作为原料，使用氧化铟（亚洲物性材料公司制、平均粒径：1μm以下、纯度：相当于4N）、和氧化铪（和光纯药工业公司制、平均粒径：1μm以下、纯度：相当于4N）。将它们以In元素相对于In元素与Hf元素的合计的原子比〔In/（In+Hf）〕为0.88的方式进行混合。将混合物供给至湿式球磨机，混合粉碎12小时。
将所得到的混合浆料取出、过滤并干燥。将该干燥粉装入烧成炉，在大气气氛下、在1000℃下热处理5小时。
通过以上步骤，得到含有In元素和Hf元素的混合粉。
在该混合粉中以原子比〔In/（In+Zn）〕为0.37的方式混合氧化锌（高纯度化学公司制、平均粒径：1μm以下、纯度：相当于4N）。将混合粉供给至湿式球磨机，混合粉碎24小时，得到原料微粉末的浆料。将该浆料过滤、干燥并造粒。
（2）溅射靶的制造
将上述（1）中得到的造粒物冲压成形，然后施加2000kgf/cm2的压力利用冷等静压加压进行成形。
将成形物装入烧成炉，在大气压、氧气流入条件下，以1400℃、12小时的条件进行烧成，得到烧结体。需要说明的是，将从室温至400℃的升温速度设定为0.5℃/分钟，将400～1400℃的升温速度设定为1℃/分钟。另一方面，将降温速度设定为1℃/分钟。
将所得到的烧结体的侧边用金刚石刀具切断后，用平面磨床对上下表面进行研磨，制作直径2英寸、厚度5mm、表面粗糙度（Ra）0.5μm以下的溅射靶。
对于所得到的溅射靶，通过以下的方法评价元素组成比、体电阻值（mΩcm）、相对密度、X射线衍射（XRD）中的最大峰值强度比[IX/I（In2O3）]、包含元素X和氧的氧化物的平均晶体直径、色差ΔE*、异常放电和成膜时的必需氧分压。
结果如表1所示。
（A）元素组成比（原子比）
利用电感耦合等离子体发光分析装置（ICP－AES）进行测定。
（B）溅射靶的体电阻值
使用电阻率计（三菱化学(株)制、Loresta），基于四探针法（JIS R1637），对烧结体的任意10处测定体电阻，并将其平均值作为烧结体的体电阻值。
（C）相对密度
利用下述计算式，由从原料粉的密度计算出的理论密度、和通过阿基米德法测定的烧结体的密度算出。
相对密度=（通过阿基米德法测定的密度）÷（理论密度）×100（%）
（D）X射线衍射测定
以下述装置、条件进行测定。
装置：（株）Rigaku制Ultima－III
X射线：Cu－Kα射线（波长
Figure BDA0000409016820000121
利用石墨单色器单色化）
2θ－θ反射法、连续扫描（1.0°/分钟）
采样间隔：0.02°
狭缝DS、SS：2/3°、RS：0.6mm
需要说明的是，实施例1中得到的溅射靶的X射线谱图如图1所示。
（E）平均晶体直径
将烧结体包埋于树脂，将其表面用粒径0.05μm的氧化铝粒子研磨后，使用X射线微量分析仪（EPMA）即JXA－8621MX（日本电子公司制）将研磨面放大至1000倍，对烧结体表面的100μm×100μm的方形的任意3处进行测定，测定在各自的框内观察到的由添加元素X和氧构成的结晶粒子的最大直径。将该结晶粒子的最大直径作为平均晶体直径。
（F）色差ΔE*
使用分光测色计NR11A（日本电色工业制）对研磨后（除去烧成面后）的烧结体表面部和利用平面磨床从表面研磨掉2mm后的部分进行测定，并利用CIE1976空间进行评价。需要说明的是，根据下述式，将基准值设为测定值的平均值。
ΔE * = ( Δ L * 2 + Δ a * 2 + Δ b 2 )
式中，ΔL*2=（L*表面－L*研磨后）2，Δa*2=（a*表面－a*研磨后）2，Δb*2=（b*表面－b*研磨后）2。L*表示亮度，a*和b*表示色坐标。“表面”是指关于除去烧成面后的靶表面部的值，“研磨后”是指关于利用平面磨床从表面研磨掉2mm后的部分的值。
（G）异常放电
将溅射靶安装于DC磁控溅射装置，在O2×100/（Ar+O2）=3%的条件下连续溅射96小时，观察此时有无异常放电。
需要说明的是，对于能否进行DC放电，能够进行的评价为“能够”，不能进行的评价为“不能”。
将一次也没有确认到异常放电的情况评价为“○”，将确认到的情况评价为“×”。另外，将无法进行DC放电的评价为“－”。
（H）必需氧分压
将制作的溅射靶安装于DC磁控溅射装置，通过以下方法制作顶接触底栅型的TFT。而且，对形成通道层时的氧分压（O2/（Ar+O2））进行评价。另外，将无法进行DC放电的评价为“－”。
（1）TFT的制作
基板使用带热氧化膜的n型高掺杂硅基板。将基板作为栅电极，将热氧化膜（100nm）作为栅绝缘膜。
在硅基板上安装通道层形成用的掩模后，利用DC溅射法使用溅射靶，导入Ar气和O2气，形成膜厚50nm的非晶质膜。
然后，安装源电极和漏电极形成用的掩模，利用RF溅射法将Au进行成膜，形成源电极和漏电极。
然后，在大气中、在300℃下热处理60分钟，得到通道长200μm、通道宽1000μm的TFT。
（2）必需氧分压的测定
测定通道层成膜时的氧分压（O2/（Ar+O2）），将为了使TFT特性为Vth≥－0.5V且迁移率（场效应迁移率（μ））≥5cm2/Vs的最少的氧分压设定为必需氧分压。
需要说明的是，使用半导体参数分析仪（Keithley4200），在室温、遮光环境下，吹送氮气，同时在漏电压Vds=5V和栅电压Vgs=－20～20V的条件下，评价TFT特性。
实施例2～25
在原料的制备中，将原料的配比和元素X的氧化物以表1～表3所示的方式进行变更，除此以外，与实施例1同样地制作溅射靶并进行评价。结果如表1～表3所示。
需要说明的是，所使用的元素X的氧化物均为和光纯药工业公司制。
实施例26～29
将氧化铟和氧化锌以及元素X的氧化物以表3所示的配比进行秤量，利用行星球磨机将它们混合6小时，得到原料微粉末的浆料。将该浆料过滤、干燥并造粒，制备原料。
与实施例1同样地制作溅射靶，并进行评价。结果如表3所示。
比较例1～3
（1）原料的制备
以表4所示的方式配合氧化铟和氧化锌，并将它们混合。将该混合物供给至湿式球磨机，混合粉碎12小时，得到原料微粉末的浆料。将该浆料过滤、干燥并造粒。
（2）溅射靶的制造
与实施例1同样地制作溅射靶，并进行评价。结果如表4所示。
比较例4～8
在原料的制备中，将原料的配比和元素X的氧化物以表4所示的方式进行变更，除此以外，与实施例1同样地制作溅射靶，并进行评价。结果如表4所示。
比较例9
（1）原料的制备
作为原料，使用与实施例1相同的氧化铟、氧化锌和与实施例11相同的氧化钪。将它们以原子比〔In/（In+Sc）〕为0.60、原子比〔Zn/（In+Zn）〕为0.18的方式进行混合。将该混合物供给至湿式球磨机，混合粉碎12小时，得到原料微粉末的浆料。将该浆料过滤、干燥并造粒。
（2）溅射靶的制造
与实施例1同样地制作溅射靶，并进行评价。结果如表4所示。
比较例10～18
在原料的制备中，将原料的配比以表4或表5所示的方式进行变更，除此以外，与比较例9同样地制作溅射靶，并进行评价。结果如表4或表5所示。
[表1]
[表2]
Figure BDA0000409016820000171
[表3]
Figure BDA0000409016820000181
[表4]
Figure BDA0000409016820000191
[表5]
Figure BDA0000409016820000201
产业上的可利用性
本发明的溅射靶适于氧化物半导体、透明导电膜等氧化物薄膜的制作，特别适于薄膜晶体管用的氧化物薄膜的形成。另外，本发明的氧化物薄膜可以用于透明电极、薄膜晶体管的半导体层、氧化物薄膜层等。
以上详细说明了本发明的几个实施方式和/或实施例，但对于本领域技术人员而言，在实质上不脱离本发明的新启示和效果的情况下，不难对这些例示的实施方式和/或实施例加以多种变型。因此，这些多种变型包含在本发明的范围内。
在此援引加入本说明书中记载的文献的全部内容。

Claims (9)

1.一种溅射靶，其包含氧化物，所述氧化物含有铟元素（In）和锌元素（Zn）、以及选自下述X组的一种以上的元素X，并且各元素的原子比满足下述式（1）和（2）：
X组：Mg、Si、Al、Sc、Ti、Y、Zr、Hf、Ta、La、Nd、Sm
0.30≤In/（In+Zn）≤0.90   （1）
0.70≤In/（In+X）≤0.99   （2）
式中，In、Zn和X分别表示溅射靶中的各元素的原子比。
2.根据权利要求1所述的溅射靶，其中，溅射靶中含有的由In2O3表示的方铁锰矿结构化合物的X射线衍射（XRD）中的最大峰值强度（I（In2O3））、与包含所述元素X和氧的化合物的最大峰值强度（Ix）满足下述式（3）：
Ix/I（In2O3）≤0.15   （3）。
3.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其中，包含所述元素X和氧的化合物的平均晶体直径为10μm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的溅射靶，在所述溅射靶中，除去烧成面后的靶表面部与利用平面磨床从该表面部研磨掉2mm后的部分的利用CIE1976空间测定的L*a*b*色差（ΔE*）为3.0以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的溅射靶，其中，电阻率为30mΩcm以下、相对密度为90%以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的溅射靶，其中，元素X为Zr。
7.权利要求1～6中任一项所述的溅射靶的制造方法，其包括：
将氧化铟粉和元素X的氧化物混合、粉碎的工序A、
在700～1200℃的温度下，将所述工序A中得到的混合粉热处理的工序B、和
在所述工序B中得到的热处理粉中加入氧化锌粉后进行混合粉碎的工序C。
8.一种氧化物薄膜，其使用权利要求1～6中任一项所述的溅射靶制作。
9.一种薄膜晶体管，其使用了权利要求8所述的氧化物薄膜。
CN201280022038.8A 2011-05-10 2012-05-08 In2O3－ZnO系溅射靶 Pending CN103518003A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-105732 2011-05-10
JP2011105732 2011-05-10
PCT/JP2012/003007 WO2012153522A1 (ja) 2011-05-10 2012-05-08 Ｉｎ２Ｏ３－ＺｎＯ系スパッタリングターゲット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103518003A true CN103518003A (zh) 2014-01-15

Family

ID=47139010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280022038.8A Pending CN103518003A (zh) 2011-05-10 2012-05-08 In2O3－ZnO系溅射靶

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140102892A1 (zh)
JP (1) JPWO2012153522A1 (zh)
KR (1) KR20140027241A (zh)
CN (1) CN103518003A (zh)
TW (1) TW201250035A (zh)
WO (1) WO2012153522A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108178624A (zh) * 2018-01-03 2018-06-19 京东方科技集团股份有限公司 一种氧化物靶材及其制备方法、薄膜晶体管、显示装置
CN108431293A (zh) * 2016-01-28 2018-08-21 Ｊｘ金属株式会社 圆筒形陶瓷溅射靶材及在背衬管上接合一个或多个圆筒形陶瓷溅射靶材构成的圆筒形陶瓷溅射靶
CN111410525A (zh) * 2020-03-19 2020-07-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高性能氧化锌电阻陶瓷材料及其制备方法
CN114008000A (zh) * 2019-06-27 2022-02-01 出光兴产株式会社 氧化物烧结体
CN114163217A (zh) * 2021-12-15 2022-03-11 先导薄膜材料（广东）有限公司 一种氧化铟钽钇粉体及其制备方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9057126B2 (en) * 2011-11-29 2015-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing sputtering target and method for manufacturing semiconductor device
JP5550768B1 (ja) * 2012-07-03 2014-07-16 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 焼結体及びアモルファス膜
KR101748017B1 (ko) * 2013-10-24 2017-06-15 제이엑스금속주식회사 산화물 소결체, 산화물 스퍼터링 타깃 및 고굴절률의 도전성 산화물 박막 그리고 산화물 소결체의 제조 방법
JP2015214437A (ja) * 2014-05-08 2015-12-03 出光興産株式会社 酸化物焼結体及びスパッタリングターゲット
JP6125689B1 (ja) * 2016-03-31 2017-05-10 Ｊｘ金属株式会社 酸化インジウム−酸化亜鉛系（ｉｚｏ）スパッタリングターゲット
KR102192713B1 (ko) * 2018-09-08 2020-12-17 바짐테크놀로지 주식회사 박막 증착용 스퍼터링 타겟 조성물 및 이의 제조방법
KR102253914B1 (ko) * 2019-10-14 2021-05-20 가천대학교 산학협력단 금속산화물 타겟의 제조 방법, 및 이를 이용하여 제조된 다중 유전 박막
CN116194612A (zh) 2020-08-05 2023-05-30 三井金属矿业株式会社 溅射靶材和氧化物半导体
CN112079626A (zh) * 2020-09-16 2020-12-15 韶关市欧莱高新材料有限公司 一种铝钕铟锌氧化物旋转靶及其制备方法
CN118140007A (zh) * 2022-01-31 2024-06-04 三井金属矿业株式会社 溅射靶材及氧化物半导体的制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009081885A1 (ja) * 2007-12-25 2009-07-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 酸化物半導体電界効果型トランジスタ及びその製造方法
WO2010007989A1 (ja) * 2008-07-15 2010-01-21 東ソー株式会社 複合酸化物焼結体、複合酸化物焼結体の製造方法、スパッタリングターゲット及び薄膜の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5690504A (en) * 1979-12-24 1981-07-22 Nippon Electric Co Method of manufacturing voltage nonnlinear resistor sintered material
JP3589519B2 (ja) * 1995-11-30 2004-11-17 出光興産株式会社 タッチパネル
JP2000048966A (ja) * 1998-07-27 2000-02-18 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP4488184B2 (ja) * 2004-04-21 2010-06-23 出光興産株式会社 酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化マグネシウム系スパッタリングターゲット及び透明導電膜
JP5358891B2 (ja) * 2006-08-11 2013-12-04 日立金属株式会社 酸化亜鉛焼結体の製造方法
WO2010032432A1 (ja) * 2008-09-19 2010-03-25 出光興産株式会社 酸化イットリウムを含有する焼結体及びスパッタリングターゲット
JPWO2010058533A1 (ja) * 2008-11-20 2012-04-19 出光興産株式会社 ＺｎＯ−ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３系酸化物焼結体及び非晶質透明導電膜
US8753548B2 (en) * 2008-12-12 2014-06-17 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Composite oxide sintered body and sputtering target comprising same
JP5288276B2 (ja) * 2009-08-28 2013-09-11 日立金属株式会社 Ｒ−ｔ−ｂ系永久磁石の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009081885A1 (ja) * 2007-12-25 2009-07-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 酸化物半導体電界効果型トランジスタ及びその製造方法
WO2010007989A1 (ja) * 2008-07-15 2010-01-21 東ソー株式会社 複合酸化物焼結体、複合酸化物焼結体の製造方法、スパッタリングターゲット及び薄膜の製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108431293A (zh) * 2016-01-28 2018-08-21 Ｊｘ金属株式会社 圆筒形陶瓷溅射靶材及在背衬管上接合一个或多个圆筒形陶瓷溅射靶材构成的圆筒形陶瓷溅射靶
CN108178624A (zh) * 2018-01-03 2018-06-19 京东方科技集团股份有限公司 一种氧化物靶材及其制备方法、薄膜晶体管、显示装置
WO2019134394A1 (en) * 2018-01-03 2019-07-11 Boe Technology Group Co., Ltd. Oxide semiconductor composition, manufacturing method thereof, thin film transistor and display apparatus
CN114008000A (zh) * 2019-06-27 2022-02-01 出光兴产株式会社 氧化物烧结体
CN114008000B (zh) * 2019-06-27 2024-01-12 出光兴产株式会社 氧化物烧结体
CN111410525A (zh) * 2020-03-19 2020-07-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高性能氧化锌电阻陶瓷材料及其制备方法
CN114163217A (zh) * 2021-12-15 2022-03-11 先导薄膜材料（广东）有限公司 一种氧化铟钽钇粉体及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140102892A1 (en) 2014-04-17
JPWO2012153522A1 (ja) 2014-07-31
WO2012153522A1 (ja) 2012-11-15
TW201250035A (en) 2012-12-16
KR20140027241A (ko) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103534382B (zh) In2O3－SnO2－ZnO系溅射靶
CN103518003A (zh) In2O3－ZnO系溅射靶
JP5330469B2 (ja) スパッタリングターゲット、透明導電膜及び透明電極
TWI401234B (zh) Oxide materials, and sputtering targets
JP5096250B2 (ja) 酸化物焼結体の製造方法、酸化物焼結体、スパッタリングタ−ゲット、酸化物薄膜、薄膜トランジスタの製造方法及び半導体装置
CN105063555B (zh) 非晶质复合氧化膜、结晶质复合氧化膜、非晶质复合氧化膜的制造方法、结晶质复合氧化膜的制造方法及复合氧化物烧结体
CN104379800A (zh) 溅射靶
JP2010045263A (ja) 酸化物半導体、スパッタリングターゲット、及び薄膜トランジスタ
JP5763064B2 (ja) スパッタリングターゲット
KR20110104495A (ko) 복합 산화물 소결체 및 그것으로 이루어지는 스퍼터링 타겟
CN102612501A (zh) 溅射靶及使用它的薄膜晶体管
CN104603323A (zh) 溅射靶、氧化物半导体薄膜及它们的制造方法
CN104704138B (zh) 溅射靶、氧化物半导体薄膜及它们的制造方法
TWI720188B (zh) 氧化物燒結體、濺鍍靶及氧化物半導體膜
KR20110053388A (ko) 투명 도전막 제조용의 산화물 소결체
TWI622568B (zh) 氧化物燒結體及濺鍍用靶
KR101056948B1 (ko) 알루미늄을 포함하는 비정질 산화물막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140115