JP6341198B2 - 酸化物半導体ターゲット、酸化物半導体膜及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタ - Google Patents
酸化物半導体ターゲット、酸化物半導体膜及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6341198B2 JP6341198B2 JP2015511306A JP2015511306A JP6341198B2 JP 6341198 B2 JP6341198 B2 JP 6341198B2 JP 2015511306 A JP2015511306 A JP 2015511306A JP 2015511306 A JP2015511306 A JP 2015511306A JP 6341198 B2 JP6341198 B2 JP 6341198B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide semiconductor
- film
- mass
- oxide
- thin film
- 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.)
- Active
Links
- 239000010408 film Substances 0.000 title claims description 169
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 107
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 80
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 32
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 53
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 30
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 23
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 21
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 15
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 14
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 46
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 38
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 22
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 17
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 17
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 6
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- GZCWPZJOEIAXRU-UHFFFAOYSA-N tin zinc Chemical compound [Zn].[Sn] GZCWPZJOEIAXRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- SYRHIZPPCHMRIT-UHFFFAOYSA-N tin(4+) Chemical compound [Sn+4] SYRHIZPPCHMRIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009614 chemical analysis method Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical group 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
薄膜トランジスタの製造工程には、酸化物半導体膜からなるチャネル層を形成した後、金属からなる導電膜を成膜し、金属用のエッチング液で導電膜をエッチングすることによりソース電極及びドレイン電極を形成する工程がある。
フォトリソグラフィを用いて薄膜トランジスタのパターニングを行なう工程や、液晶分子を予め配向させる配向膜を形成する工程などにおいて、チャネル層に強い紫外光が照射されることがある。また、液晶ディスプレイとしての使用時には、光源からの可視光がチャネル層を透過する。このため、酸化物半導体膜からなるチャネル層が紫外光や可視光の照射を受けても、薄膜トランジスタの特性が変化しないことが望ましい。
<1> 亜鉛、錫、酸素、及び、酸化物焼結体の全質量に対する含有比が0.005質量%〜0.2質量%であるアルミニウムを含み、前記酸化物焼結体の全質量に対する珪素の含有比が0.03質量%未満(0質量%を含む)である酸化物焼結体からなる酸化物半導体ターゲットである。
<2> 前記酸化物焼結体は、亜鉛(Zn)及び錫(Sn)の合計量に対する亜鉛の比率(Zn/(Zn+Sn))が原子比率で0.52を超えて0.8以下である前記<1>に記載の酸化物半導体ターゲットである。
<3> 前記酸化物焼結体は、更に、珪素をアルミニウムの含有量を超えない範囲の含有量で含み、アルミニウム及び珪素の含有量の合計が、前記酸化物焼結体の全質量に対する含有比で0.1質量%以下である前記<1>又は前記<2>に記載の酸化物半導体ターゲットである。
<4> アルミニウムの含有比が、酸化物焼結体の全質量に対して0.005質量%〜0.2質量%であり、かつ珪素の含有比が、酸化物焼結体の全質量に対して0.001質量%〜0.02質量%である前記<1>〜前記<3>のいずれか1つに記載の酸化物半導体ターゲットである。
<8> 前記変化幅が0以上+1.5V以下である前記<7>に記載の薄膜トランジスタ。
本発明の酸化物半導体ターゲットは、亜鉛、錫、酸素、及び、酸化物焼結体の全質量に対する含有比が0.005質量%〜0.2質量%であるアルミニウム、を含有する酸化物焼結体で構成されている。本発明の酸化物半導体ターゲットを構成する酸化物焼結体は、珪素を含まなくてもよく、更に珪素を酸化物焼結体の全質量に対する含有比で0.03質量%未満の範囲で含有してもよい。また、更に上記以外の元素や化合物を、必要に応じて含んでいてもよい。また、上記以外の元素や化合物は、原料や製造工程に由来して不可避的に含まれるものであってもよい。
本発明の酸化物半導体膜は、電極等のエッチング加工時に触れるエッチング液に対して適度の耐性を有し、かつ、チャネル層形成時にはエッチング加工性に優れるとともに、光照射に対する耐性をそなえ、製造工程上生じやすいVg−Id特性の低下も抑制されている。これは、既述の通り、所定の酸化物焼結体からなる本発明の酸化物半導体ターゲットを用いて形成された膜であるので、亜鉛、錫、酸素、及び、酸化物焼結体の全質量に対する含有比が0.005質量%〜0.2質量%であるアルミニウムを含む酸化物焼結体の組成と同様の組成を有していると考えられるためである。なお、酸化物半導体膜に含まれるアルミニウムやその他の微量元素について、実際にその含有量を正確に測定することは困難である。
<スパッタ条件>
・スパッタリングガス:アルゴン(Ar)ガス、酸素ガス、又はこれらの混合ガス
・圧力:0.1Pa〜1.0Pa
・RFまたはDC電力密度:0.5W/cm2〜10W/cm2
・電極間距離:40mm〜100mm
本発明の薄膜トランジスタは、酸化物半導体膜を用いて形成されたチャネル層を備え、光未照射時におけるドレイン電流の発生閾値電圧から光照射後におけるドレイン電流の発生閾値電圧への変化幅が0以上+2.0V以下として構成されたものである。
本発明においては、既述のように、発生閾値電圧への変化幅としては、0V以上+1.5V以下であることが好ましく、0V以上+1.0V以下であることがより好ましい。
まず、図1の(a)工程に示すように支持基板10を用意し、この支持基板10上に蒸着法又はスパッタリング法等により、金属薄膜(例えばアルミニウム(Al)とモリブデン(Mo)とからなる積層膜(Al/Mo積層膜)等)を形成する。支持基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、樹脂基板、又はフィルム等が挙げられる。
−1−1.ターゲット材の作製−
AlやSiの微量元素を積極的に添加していない高純度の酸化亜鉛(ZnO)の粉末(ZnO粉末)と、酸化スズ(IV)(SnO2)の粉末(SnO2粉末)とを用意した。このZnO粉末及びSnO2粉末を、ZnOとSnO2とを用いて酸化物焼結体〔(ZnO)x(SnO2)1−x〕としたときの、ZnとSnとの比が、x=0.33、0.52、0.59、又は0.68の比となるように、混合した後、成形、焼結し、直径:50.8mm、厚さ:5.0mmの4種のZTOのターゲット材(No.1、2、3及び4)を得た。
上記のようにして用意した7種のターゲット材(No.1〜7)をバッキングプレートに接合し、マグネトロンスパッタリング装置(キヤノンアネルバ株式会社製、E−200S)に取り付けて、ガラス基板上に厚さ500nmの薄膜を成膜することにより、各ターゲット材(No.1〜7)に対応する7種の薄膜試料1〜7を作製した。
A.透明導電膜用エッチング液による加工性
上記の薄膜試料1〜4について、市販のシュウ酸系ITOエッチング液(関東化学株式会社製)に所定の時間浸漬した後の膜厚を測定し、浸漬前後の膜厚変化からエッチングレートを求めた。結果を下記表1に示す。
次に、ZTOの薄膜試料を代表して上記の薄膜試料3を、この対比試料として上記の薄膜試料5〜7を用い、市販のリン酸−硫酸系銅エッチング液(関東化学株式会社製、カタログ記号:Cu−03)に所定の時間浸漬したときの膜の状態を観察し、さらに浸漬後の膜厚を測定して浸漬前後の膜厚変化からエッチングレートを求めた。結果を下記表2に示す。
これに対して、薄膜試料3(ZTO)のエッチングレートは、0.27nm/分と極めて低く、薄膜試料5では5分で薄膜が完全に消失したのに対し、薄膜試料3では6時間浸漬した後にも膜厚に全く変化が見られなかった。
−2−1.ターゲット材の作製−
上記の結果を踏まえ、含有元素が異なることによる光照射に対する耐性を評価するため、電極エッチング液耐性の高いZTOについて、含有元素を変化させたターゲット材を作製した。具体的には、以下の通りである。
A.含有元素の分析
上記のようにして得たターゲット材No.8及びNo.9〜14を用い、それぞれ一部を削って分析用試料とし、誘導結合プラズマ発光分析法により、各ターゲット材に含まれる亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、及び微量含まれる元素の含有量を分析した。得られた亜鉛及びスズの分析値を、酸化物焼結体〔(ZnO)x(SnO2)1−x〕におけるZnOとSnO2との比(原子比率)xに換算すると、x値は下記の通りであった。また、得られた微量元素の分析値(質量%;含有量)を下記表3に示す。
・ターゲット材No.8 : x=0.60
・ターゲット材No.9 : x=0.70
・ターゲット材No.10: x=0.70
・ターゲット材No.11: x=0.70
・ターゲット材No.12: x=0.70
・ターゲット材No.13: x=0.67
・ターゲット材No.14: x=0.67
上記のターゲット材No.8及びNo.9〜14のほか、対比試料として、InGaZnO4の化学量論組成を有する上記のターゲット材No.5を用意し、以下に示すようにして、ターゲット材No.5、No.8、及びNo.9〜14を用いた薄膜トランジスタ試料5、試料8、及び試料9〜14を作製した。
<照射条件>
・出力 :20〜30mW/cm2
・照射時間:30分、1時間
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (8)
- 亜鉛、錫、酸素、及び、酸化物焼結体の全質量に対する含有比が0.005質量%〜0.1質量%であるアルミニウムを含み、前記酸化物焼結体の全質量に対する珪素の含有比が0.03質量%未満である酸化物焼結体からなる酸化物半導体ターゲット。
- 前記酸化物焼結体は、亜鉛(Zn)及び錫(Sn)の合計量に対する亜鉛の比率(Zn/(Zn+Sn))が原子比率で0.52を超えて0.8以下である請求項1に記載の酸化物半導体ターゲット。
- 前記酸化物焼結体は、更に、珪素をアルミニウムの含有量を超えない範囲の含有量で含み、アルミニウム及び珪素の含有量の合計が、前記酸化物焼結体の全質量に対する含有比で0.1質量%以下である請求項1又は請求項2に記載の酸化物半導体ターゲット。
- アルミニウムの含有比が、酸化物焼結体の全質量に対して0.005質量%〜0.1質量%であり、かつ珪素の含有比が、酸化物焼結体の全質量に対して0.001質量%〜0.02質量%である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の酸化物半導体ターゲット。
- 基板上に、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の酸化物半導体ターゲットを用いて、スパッタリング法により酸化物半導体膜を成膜することを有する酸化物半導体膜の製造方法。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の酸化物半導体ターゲットのスパッタリング膜からなる酸化物半導体膜。
- 請求項6に記載の酸化物半導体膜を用いて形成されたチャネル層を備え、光未照射時におけるドレイン電流の発生閾値電圧から光照射後におけるドレイン電流の発生閾値電圧への変化幅が0V以上+2.0V以下である薄膜トランジスタ。
- 前記変化幅が0V以上+1.5V以下である請求項7に記載の薄膜トランジスタ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013084253 | 2013-04-12 | ||
JP2013084253 | 2013-04-12 | ||
PCT/JP2014/060444 WO2014168224A1 (ja) | 2013-04-12 | 2014-04-10 | 酸化物半導体ターゲット、酸化物半導体膜及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2014168224A1 JPWO2014168224A1 (ja) | 2017-02-16 |
JP6341198B2 true JP6341198B2 (ja) | 2018-06-13 |
Family
ID=51689628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015511306A Active JP6341198B2 (ja) | 2013-04-12 | 2014-04-10 | 酸化物半導体ターゲット、酸化物半導体膜及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタ |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9837543B2 (ja) |
JP (1) | JP6341198B2 (ja) |
KR (1) | KR102158075B1 (ja) |
CN (1) | CN105121694B (ja) |
TW (1) | TWI601840B (ja) |
WO (1) | WO2014168224A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6481162B2 (ja) * | 2015-05-26 | 2019-03-13 | プロマティック株式会社 | 積層体の製造方法 |
WO2017086016A1 (ja) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | 住友金属鉱山株式会社 | Sn-Zn-O系酸化物焼結体とその製造方法 |
JP6677095B2 (ja) * | 2015-11-20 | 2020-04-08 | 住友金属鉱山株式会社 | Sn−Zn−O系酸化物焼結体とその製造方法 |
JP6677058B2 (ja) * | 2016-03-04 | 2020-04-08 | 住友金属鉱山株式会社 | Sn−Zn−O系酸化物焼結体とその製造方法 |
WO2017149882A1 (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | 住友金属鉱山株式会社 | Sn-Zn-O系酸化物焼結体とその製造方法 |
JP6551683B2 (ja) * | 2016-03-11 | 2019-07-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Sn−Zn−O系酸化物焼結体とその製造方法 |
JP6859841B2 (ja) * | 2017-05-12 | 2021-04-14 | 住友金属鉱山株式会社 | Sn−Zn−O系酸化物焼結体とその製造方法 |
KR101999894B1 (ko) * | 2017-08-03 | 2019-07-12 | 주식회사 나노신소재 | 복합 산화물 소결체 및 스퍼터링 타겟, 산화물 투명도전막의 제조방법 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3127831B2 (ja) * | 1996-07-16 | 2001-01-29 | 三菱マテリアル株式会社 | 高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット |
JP5053537B2 (ja) | 2004-11-10 | 2012-10-17 | キヤノン株式会社 | 非晶質酸化物を利用した半導体デバイス |
JP5237557B2 (ja) * | 2007-01-05 | 2013-07-17 | 出光興産株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP5024226B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2012-09-12 | 日立金属株式会社 | 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタリングターゲット、半導体薄膜 |
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 |
JP5724157B2 (ja) | 2009-04-13 | 2015-05-27 | 日立金属株式会社 | 酸化物半導体ターゲット及びそれを用いた酸化物半導体装置の製造方法 |
JP2012033854A (ja) * | 2010-04-20 | 2012-02-16 | Kobe Steel Ltd | 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物およびスパッタリングターゲット、並びに薄膜トランジスタ |
JP5540972B2 (ja) | 2010-07-30 | 2014-07-02 | 日立金属株式会社 | 酸化物半導体ターゲットおよび酸化物半導体膜の製造方法 |
JP2012180248A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Kobelco Kaken:Kk | 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット |
JP2012180247A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Kobelco Kaken:Kk | 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット |
-
2014
- 2014-04-10 JP JP2015511306A patent/JP6341198B2/ja active Active
- 2014-04-10 US US14/783,435 patent/US9837543B2/en active Active
- 2014-04-10 CN CN201480020520.7A patent/CN105121694B/zh active Active
- 2014-04-10 WO PCT/JP2014/060444 patent/WO2014168224A1/ja active Application Filing
- 2014-04-10 KR KR1020157030902A patent/KR102158075B1/ko active IP Right Grant
- 2014-04-11 TW TW103113401A patent/TWI601840B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201500570A (en) | 2015-01-01 |
JPWO2014168224A1 (ja) | 2017-02-16 |
US9837543B2 (en) | 2017-12-05 |
KR102158075B1 (ko) | 2020-09-21 |
CN105121694B (zh) | 2018-07-06 |
KR20150143534A (ko) | 2015-12-23 |
US20160035895A1 (en) | 2016-02-04 |
CN105121694A (zh) | 2015-12-02 |
WO2014168224A1 (ja) | 2014-10-16 |
TWI601840B (zh) | 2017-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6341198B2 (ja) | 酸化物半導体ターゲット、酸化物半導体膜及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタ | |
JP6043244B2 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
JP6002088B2 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
JP6068327B2 (ja) | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 | |
WO2015108110A1 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
WO2011132644A1 (ja) | 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物およびスパッタリングターゲット、並びに薄膜トランジスタ | |
WO2012070676A1 (ja) | 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物およびスパッタリングターゲット、並びに薄膜トランジスタ | |
WO2014104229A1 (ja) | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 | |
JP2009123957A (ja) | 酸化物半導体材料及びその製造方法、電子デバイス及び電界効果トランジスタ | |
JP6659255B2 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
JP2017050545A (ja) | 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物の製造方法、および薄膜トランジスタの特性を向上する方法 | |
WO2012070675A1 (ja) | 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物およびスパッタリングターゲット、並びに薄膜トランジスタ | |
JP5552440B2 (ja) | トランジスタの製造方法 | |
JP2014056945A (ja) | アモルファス酸化物薄膜及びその製造方法、並びにそれを用いた薄膜トランジスタ | |
WO2014136916A1 (ja) | 酸窒化物半導体薄膜 | |
WO2016035554A1 (ja) | 薄膜トランジスタの酸化物半導体薄膜、薄膜トランジスタ、およびスパッタリングターゲット | |
WO2016035503A1 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
KR102590698B1 (ko) | 산화물 반도체 박막, 박막 트랜지스터 및 스퍼터링 타겟 | |
WO2020116499A1 (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
JP7373428B2 (ja) | 薄膜トランジスタ、酸化物半導体薄膜、およびスパッタリングターゲット | |
JP2011091365A (ja) | 配線構造およびその製造方法、並びに配線構造を備えた表示装置 | |
JP6261125B2 (ja) | 酸化物薄膜トランジスタおよびその製造方法 | |
JP2020205404A (ja) | 酸化物半導体薄膜及びそれを用いた薄膜トランジスタ、並びにそれらを形成するためのスパッタリングターゲット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180417 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180430 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6341198 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |