KR20140022874A - 박막 트랜지스터 - Google Patents

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마사유키 이토세
마미 니시무라
히로카즈 가와시마
미사 스나가와
마사시 가사미
고키 야노
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

원소 In, Ga 및 Zn을 하기 영역 1, 2 또는 3의 원자비의 범위로 포함하는 산화물을 활성층으로 하고, 전계 효과 이동도가 25cm2/Vs 이상인 박막 트랜지스터를 제공한다.
영역 1
0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) ≤ 0.68
0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
영역 2
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.09 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
영역 3
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.27

Description

박막 트랜지스터{THIN-FILM TRANSISTOR}
본 발명은, 박막 트랜지스터, 스퍼터링 타겟 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 8K4K(SHV)이나 4K2K로 불리는 초고정밀의 디스플레이, 240Hz(4배속)이나 480Hz(8배속) 등의 고주파수의 디스플레이, 여러가지 방식의 3D 디스플레이 등의 차세대 디스플레이의 개발이 왕성하다. 한편, 이러한 차세대의 고성능 액정 디스플레이나 유기 디스플레이를 실현하기에는, 표시를 제어하는 박막 트랜지스터(TFT)의 이동도가 0.5cm2/Vs 정도인 무정형 실리콘(amorphous silicon)으로는 성능이 부족하다. 그 때문에 TFT의 고성능화(고이동도화)가 중요해진다.
당초, 차세대 디스플레이용 TFT의 이동도는, 2 내지 8cm2/Vs 정도가 목표로 되고 있었지만, 최근에는 20cm2/Vs 이상, 25cm2/Vs 이상, 더한층 30cm2/Vs 이상의 이동도가 기대되고 있다(비특허문헌 1).
또한, 태블릿 PC이나 스마트폰 등에 사용되는 중소형의 디스플레이에서도 고정밀화나 드라이버 회로 등의 주변 회로를 기판 상에 형성하는 것이 진행되고 있다. 종래 중소형의 디스플레이에서는, 높은 이동도가 필요한 경우, 저온 폴리실리콘(LTPS)이 이용되고 있었다. 그러나, 비용이 높고, 적용 제품에 한계가 있어, 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도의 TFT를 저렴하게 제조할 수 있는 기술이 기대되고 있었다(비특허문헌 1).
한편, 호소카와 등에 의해서, 산화인듐과 산화아연을 포함하는 n형 반도체 재료가 발견된 이래(특허문헌 1), 산화인듐과 산화아연을 포함하는 여러가지의 산화물막이 반도체 재료로서 주목되어 왔다. 특히, 산화인듐, 산화아연 및 산화갈륨으로 이루어지는 비정질의 산화물막은 10cm2/Vs 전후의 TFT를 제작할 수 있기 때문에, 고이동도의 TFT를 중소형의 디스플레이로부터 대면적의 디스플레이까지 저렴하게 제작할 수 있는 기술로서 주목되고 있다.
이 산화물막의 성막 방법으로서는, 스퍼터링·PLD(펄스 레이저 디포지션(pulsed laser deposition))·증착 등의 물리적인 성막이나 졸겔법 등의 화학적인 성막이 검토되고 있지만, 비교적 저온에서 대면적으로 균일하게 성막할 수 있는 방법으로서 스퍼터링법이 중심으로 검토되고 있다.
종래, 산화인듐, 산화아연 및 산화갈륨으로 이루어지는 산화물 반도체를 이용한 TFT 제작의 검토는, In, Ga, Zn의 조성비가 원자비로 In:Ga:Zn = 1:1:1 또는 2:2:1인 것이 중심으로 검토되고 있었다. 이들의 조성으로는, 제작된 TFT의 이동도는 통상 10cm2/Vs 정도이며, 차세대 디스플레이나 LTPS 대체에 필요한 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도의 TFT를 공업적으로 제조하기에는 이르지 않았다.
소자 구성이나 TFT의 제조 조건 등으로 고이동도의 TFT를 만드는 시도도 이루어져 있었다. 그러나, 막 두께가 얇고, W/L이 작고, 적층 구조인, 공업화가 어려운 절연막을 이용하고 있다는 등 대면적으로의 제작이 곤란하고 재현성이 부족한 제조법이거나, 오프 전류가 높고, S값이 크다는 등 다른 문제가 발생하는 경우가 있어, 실용화에 이르고 있지 않았다.
한편, In, Ga, Zn의 조성비를 바꾸어 고성능화를 도모하는 검토가, 코스퍼터(co-sputter)법(특허문헌 2, 3, 비특허문헌 2), 또는 각종 조성의 산화물 타겟을 제작(특허문헌 4)하여 이루어지고 있다. 그러나, 차세대 디스플레이나 LTPS 대체에 필요한 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도를 나타내는 실용적인 TFT를 제작하기에는 이르고 있지 않았다.
그 밖에도 산화인듐, 산화아연 및 산화갈륨으로 이루어지는 스퍼터링 타겟의 검토가 행하여지고 있지만, 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도의 TFT를 제작하기에는 이르고 있지 않았다(특허문헌 5, 6).
산화물 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타겟은, 조성비마다 적절한 성상이나 소결 조건이 다르다. 따라서, 유망한 재료나 조성을 발견하고 나서, 스퍼터링 타겟의 적절한 성상이나 소결 조건을 검토하는 것이 통례였다. 그 때문에, 전술한 것과 같이 산화인듐, 산화아연 및 산화갈륨으로 이루어지는 산화물 반도체를 이용한 TFT의 고성능화를 도모하는 검토에 있어서도, 코스퍼터를 이용하여 고성능인 조성비의 탐색이 행하여져 왔다(특허문헌 2, 3, 비특허문헌 2).
그러나, 전술한 것과 같이 코스퍼터로 조성비를 바꾸어도 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도의 TFT를 제작하기에는 이르고 있지 않았다.
일본 특허공개 제2006-114928호 공보 일본 특허공개 제2007-281409호 공보 일본 특허공개 제2009-21536호 공보 국제공개 제2009/075281호 팜플렛 국제공개 제2008/072486호 팜플렛 국제공개 제2009/148154호 팜플렛
International TFT Conference 2010, S6(p314-317), Matsueda Joonchul Moon, et.al, Jornal 0f the Korean Physical Society, vil.53, No.4, October 2008, pp.2029 ~ 2032
본 발명의 목적은, 고이동도의 박막 트랜지스터, 그의 제조 방법 및 그의 제조에 이용하는 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명자들은 오랜 세월 막대한 노력을 들여, 각 조성비에 대하여 스퍼터링 타겟의 적절한 성상이나 제조 조건을 검토하고, 또한 그의 스퍼터링 타겟을 이용하여 TFT의 제작 조건을 검토하고, 고성능 TFT의 제작이 가능한 스퍼터링 타겟을 목표로 하여 검토를 계속했다. 그리고 드디어, 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도를 나타내는 TFT의 제작이 가능한 스퍼터링 타겟 및 TFT를 개발하기에 이르렀다.
그 결과, 본 발명의 스퍼터링 타겟을 이용하여 TFT를 제작하는 것으로, 공업적으로 적용이 용이한 방법으로 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도를 나타내는 TFT의 제작이 가능해졌다.
한편, 놀랍게도 본 발명의 스퍼터링 타겟에 포함되는 원자의 조성비(원자비)는 코스퍼터법에 의해서 발견된 최적 조성비(특허문헌 2)와 달랐다. 이것은, 조성비 검토에서 이용되는 코스퍼터법으로 제작된 산화물막과, 공업적으로 일반적인 평행 평판형의 스퍼터링법으로 제작된 산화물막에서는 구조나 막질이 다르고, 전기적 성질도 다르기 때문이라고 추정된다.
코스퍼터법에서는, 기판에 대하여 입자가 경사 입사로 성막된다는 점이나, S-T 사이 거리(기판과 스퍼터링 타겟 사이의 거리)가 길다는 점 등이 평행 평판형의 스퍼터법과는 다르고, 기판으로 비래(飛來)하는 스퍼터 입자의 성분이나 에너지가 다르다고 생각된다. 이것이, 막 구조나 막질의 차이, 나아가서는 TFT 특성의 차이에 관련되어 있는 것으로 추정된다.
이와 같이, 코스퍼터법에서는 최적의 조성을 발견하기 어렵기 때문에, 종래는 30cm2/Vs 전후의 높은 이동도를 나타내는 TFT의 제작에는 이르고 있지 않았다고 생각된다.
본 발명에 의하면, 이하의 박막 트랜지스터 등이 제공된다.
1. 원소 In, Ga 및 Zn을 하기 영역 1, 2 또는 3의 원자비의 범위로 포함하는 산화물을 활성층으로 하고, 전계 효과 이동도가 25cm2/Vs 이상인 박막 트랜지스터.
영역 1
0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) ≤ 0.68
0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
영역 2
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.09 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
영역 3
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.27
2. 전계 효과 이동도가 30cm2/Vs 이상인, 1에 기재된 박막 트랜지스터.
3. 원소 In, Ga 및 Zn을 하기 영역 1, 2 또는 3의 원자비의 범위로 포함하는 산화물 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타겟.
영역 1
0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) ≤ 0.68
0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
영역 2
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.09 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
영역 3
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.27
4. 상기 산화물 소결체가 비저항 15mΩcm 미만, 상대 밀도 97% 초과인, 3에 기재된 스퍼터링 타겟.
5. 상기 산화물 소결체가, 원소 In, Ga 및 Zn을 상기 영역 1의 원자비의 범위로 포함하고, (InGaO3)ZnO로 표시되는 호모로고스(homologous) 구조 화합물과, In2O3으로 표시되는 빅스바이트(bixbyite) 구조 화합물을 포함하는, 3 또는 4에 기재된 스퍼터링 타겟.
6. 상기 산화물 소결체가, 원소 In, Ga 및 Zn을 상기 영역 2의 원자비의 범위로 포함하고, X선 회절 측정(Cukα선)에 의해 입사각(2θ)이 7.0° ~ 8.4°, 30.6° ~ 32.0°, 33.8° ~ 35.8°, 53.5° ~ 56.5° 및 56.5° ~ 59.5°의 각 위치에 회절 피크가 관측되는 산화물을 포함하는, 3 또는 4에 기재된 스퍼터링 타겟.
7. 상기 산화물 소결체가, 원소 In, Ga 및 Zn을 상기 영역 3의 원자비의 범위로 포함하고, (InGaO3)ZnO로 표시되는 호모로고스 구조 화합물을 포함하는, 3 또는 4에 기재된 스퍼터링 타겟.
8. 400℃ 내지 800℃의 사이를 2.5℃/분 이하로 승온시키는 공정,
800℃ 내지 소결 온도의 사이를 1.0℃/분 이하로 승온시키는 공정, 및
소결 온도 1300 내지 1450℃, 소결 시간 6 내지 48시간에서 소결하는 공정을 포함하는, 3 내지 7의 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
9. 3 내지 7 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타겟을 이용하여 산화물 박막을 제작하는 공정을 포함하는, 1 또는 2에 기재된 박막 트랜지스터의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 고이동도의 박막 트랜지스터, 그의 제조 방법 및 그의 제조에 이용하는 스퍼터링 타겟이 제공될 수 있다.
도 1은 산화물 A의 피크 A ~ K를 나타내는 X선 회절 차트이다.
도 2는 산화물 A의 X선 회절 차트, InGaO3(ZnO)2(JCPDS: 40-0252) 및 In2O3(ZnO)2(JCPDS: 20-1442)의 결정 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 실시예 14에서 제작한 TFT의 소자 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 박막 트랜지스터(TFT)는, 원소 In, Ga 및 Zn을 하기 영역 1, 2 또는 3의 범위(원자비)로 포함하는 산화물을 활성층으로 한다.
영역 1
0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) ≤ 0.68
0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
영역 2
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.09 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
영역 3
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.27
상기의 원자비는 후술하는 스퍼터링 타겟의 원자비와 대응한다.
또한, 본 발명의 박막 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 25cm2/Vs 이상이다.
활성층인 산화물에 포함되는 각 원소의 원자비는, 유도 결합 플라즈마 발광 분석 장치(ICP-AES)에 의해 함유 원소를 정량 분석하여 구한다.
ICP-AES 분석을 구체적으로 설명한다. 용액 시료를 네뷸라이저(nebulizer)로 안개 형상으로 하여, 아르곤 플라즈마(약 6000 내지 8000℃)에 도입하면, 시료 중의 원소는 열 에너지를 흡수하여 여기되어, 궤도 전자가 기저 상태로부터 높은 에너지 준위의 궤도로 이동한다. 이 궤도 전자는 10-7 내지 10-8초 정도에서 보다 낮은 에너지 준위의 궤도로 이동한다. 이때에 에너지의 차이를 빛으로서 방사하여 발광한다. 이 빛은 원소 고유의 파장(스펙트럼선)을 나타내기 때문에, 스펙트럼선의 유무에 의해 원소의 존재를 확인할 수 있다(정성 분석).
또한, 각각의 스펙트럼선의 크기(발광 강도)는 시료 중의 원소수에 비례하기 때문에, 기지 농도의 표준액과 비교함으로써 시료 농도를 구할 수 있다(정량 분석).
정성 분석으로 함유되어 있는 원소를 특정한 후, 정량 분석으로 함유량을 구하고, 그 결과로부터 각 원소의 원자비를 구한다.
본 발명의 TFT의 전계 효과 이동도는, 25cm2/Vs 이상이 바람직하고, 28cm2/Vs 이상이 바람직하고, 30cm2/Vs 이상이 특히 바람직하다.
전계 효과 이동도가 25cm2/Vs 이상이면, 패널 상에 드라이버 회로 등의 주변 회로를 작은 면적 중에 구성할 수 있다. 30cm2/Vs 이상이면, 더욱 TFT를 작게 할 수 있기 때문에, 스마트폰이나 태블릿 단말 등의 모바일용 기기의 패널에의 응용도 기대할 수 있다.
한편, 전계 효과 이동도는 높을수록 좋고, 그의 상한값은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 100cm2/Vs 정도라고 생각된다.
트랜지스터 특성의 평가 항목으로서는, 전계 효과 이동도 외에, 예컨대 역치 전압(Vth), 온/오프비, S값 등을 들 수 있다.
전계 효과 이동도는, 선형 영역이나 포화 영역의 특성으로부터 구할 수 있다. 예컨대, 선형 영역에서는, 트랜스퍼 특성의 결과로부터 Id-Vg의 그래프를 작성하고, Vg-트랜스컨덕턴스(Gm)를 산출함으로써 전계 효과 이동도를 도출하는 방법을 들 수 있다. 한편, Gm은 ∂(Id)/∂(Vg)에 의해서 표시된다. 본 발명에서 특별히 부정하지 않는 한, 전계 효과 이동도는 이 방법으로 평가한다. 상기 Id는 소스·드레인 전극 사이의 전류, Vg는 소스·드레인 전극 사이에 전압 Vd를 인가했을 때의 게이트 전압이다.
역치 전압은, 예컨대 선형 영역에서는 Id = 10-9A에서의 Vg의 값을 취하는 방법을 들 수 있다. 또한 온/오프비는 예컨대, Vg = -15V의 Id의 값을 오프 전류값으로 하고, Vg = 20V의 Id의 값을 온 전류값로 하여 온/오프비를 정하는 방법을 들 수 있다.
S값에 대해서는 logId-Vg의 그래프를 작성하여 Id = 10-10A ~ 10-9A의 기울기로부터 ∂(Vg)/∂(logId)에 의해서 정하는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 TFT의 S값은 0.6(V/decade) 이하가 바람직하고, 0.5(V/decade) 이하가 보다 바람직하고, S값 0.4(V/decade) 이하가 특히 바람직하다. S값이 0.6(V/decade) 이하이면 구동 시의 소비 전력을 저감하는 것을 기대할 수 있다.
TFT는 통상, 소스·드레인 전극 사이에 5 내지 20V 정도의 전압 Vd를 인가했을 때, 게이트 전압 Vg를 0V와 5 내지 20V의 사이에서 스위칭함으로써, 소스·드레인 전극 사이의 전류 Id를 제어(온오프)한다.
TFT의 트랜스퍼 특성을 측정할 때의 조건은, 통상 다음과 같이 한다.
Vg: -15V 내지 20V
Vd: 0.1V, 1V, 10V
본 발명의 TFT의 활성층은, 이하에 설명하는 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조할 수 있다.
스퍼터링 타겟은, 원소 In, Ga 및 Zn을 하기 영역 1, 2 또는 3의 원자비의 범위로 포함하는 산화물 소결체로 이루어진다.
영역 1
0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) ≤ 0.68
0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
영역 2
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.09 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
영역 3
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.27
영역 1의 범위 내이면, 이동도가 높고 S값이 특히 작은 TFT가 수득되기 때문에 바람직하다. 또한, Ga가 비교적 많기 때문에 단파장의 투과율이 높고 광전류가 작은 TFT를 기대할 수 있다. 또한, 옥살산계 에칭액에 비하여 비정질 투명 전극(인듐아연 산화물이나 ITO)과 에칭 속도가 가까워, 공정 설계가 하기 쉽다.
영역 1은, 이하의 범위이면 특히 바람직하다.
0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.65
0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
0.13 ≤ Zn/(In+Ga+Zn)
In/(In+Ga+Zn)를 0.65 미만으로 하면, S값을 저감시키기 쉽다. 또한, 노멀리 오프(normally off)로 하기 쉽다. Ga/(In+Ga+Zn)을 0.15 초과로 하면, 내습성의 향상을 기대할 수 있다. Zn/(In+Ga+Zn)이 0.13 이상이면, 소결체의 비저항을 낮추기 쉽다. 또한, TFT를 제작할 때에 에칭이 용이하고 잔사가 남기 어렵다.
영역 2의 범위 내이면, 이동도가 높고 S값이 작은 TFT가 수득되기 때문에 바람직하다.
영역 2는, 이하의 범위이면 특히 바람직하다.
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.10 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
In/(In+Ga+Zn)가 0.45 이상이면 높은 이동도를 기대할 수 있다.
Ga/(In+Ga+Zn)가 0.20보다 작으면 노멀리 오프 동작이 용이해진다.
영역 3의 범위 내이면, 영역 1이나 영역 2에 비하여 전계 효과 이동도는 약간 낮게 되지만, S값이 작은 TFT가 수득된다.
영역 3은, 이하의 범위이면 보다 바람직하다.
0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
0.20 < Ga/(In+Ga+Zn) < 0.25
Ga/(In+Ga+Zn)가 0.25보다 작으면 이동도가 높아진다. 0.20보다 크면 단파장의 빛의 투과율이 높아지고 광전류의 저감을 기대할 수 있다.
In/(In+Ga+Zn)가 0.45 이상이면 높은 이동도를 기대할 수 있다.
스퍼터링 타겟을 구성하는 산화물 소결체는, 산소 결손을 갖는 것이 바람직하다. 산소 결손량은, 조성비로부터 계산한 산소 원자의 함유량의 1×10-7 내지 3×10-1배의 범위인 것이 바람직하다. 상기 범위 내이면, 비저항을 낮추기 쉽다.
타겟(소결체)의 산소 결손량이, 조성비로부터 계산한 산소 원자의 화학 양론비의 1×10-7배 이상, 1×10-3배 미만인 것이 보다 바람직하다. 5×10-4배 미만인 것이 특히 바람직하다. 1×10-3배 미만이면, 반도체막을 성막할 때에 활성화된 산소가 충분히 있기 때문에 역치 전압이 음이 되기 어려운 것을 기대할 수 있다.
타겟(소결체)의 산소 결손량을 상기 범위로 하기 위해서는, 소결 후의 환원 처리를 행하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 소결은 질소 분위기에서 행하지 않고, 대기 분위기 또는 산소 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
산소 결손량은, 소결 조건이나, 소결 시, 승온 시, 강온 시의 분위기 등으로 조정할 수 있다. 또한, 소결 후에 환원 처리를 하는 것 등에 의해서 조정할 수도 있다. 한편, In-풍부층을 구비하고 있으면 소결 후에 환원 처리를 행하지 않아도 산소 결손량을 상기 범위 내로 조정하는 것이 용이하다.
산소 결손량이란, 1몰의 산화물 결정 중에 포함되는 산소 이온의 수를 화학 양론량의 산소 이온의 수로부터 뺀 값을 몰 단위로 나타낸 값이다. 산화물 결정 중에 포함되는 산소 이온의 수는, 예컨대 산화물 결정을 탄소 분말 중에서 가열시켜 생성하는 이산화탄소의 양을 적외 흡수 스펙트럼으로 측정함으로써 산출할 수 있다. 또한, 화학 양론량의 산소 이온의 수는 산화물 결정의 질량으로부터 산출할 수 있다.
상기 산화물 소결체는, 90㎛×90㎛의 범위 내에 직경 3㎛ 이상의 인듐이 결손되는 부분(ZnGa2O4 화합물 등)의 개수가 10개 이하인 것이 바람직하고, 5개 이하가 보다 바람직하고, 1개 이하가 특히 바람직하다. 인듐이 결손되는 부분은 저항이 높아지기 쉽기 때문에, 그 개수가 적으면 이상 방전의 발생의 저감을 기대할 수 있다. 상기는 EPMA(전자선 마이크로 애널라이저)에 의해서 측정한다.
EPMA는 하기 조건에서 측정할 수 있다.
·장치: 닛폰전자주식회사 JXA-8200
·측정 조건: 가속 전압: 15kV, 조사(照射) 전류: 50nA, 조사 시간(1점당): 50mS
상기 산화물 소결체는, 질소 함유량이 바람직하게는 5ppm(원자) 이하이다. 산화물 소결체의 질소 함유량이 5ppm 초과인 경우, 수득되는 타겟의 스퍼터링 시의 이상 방전, 및 타겟 표면에의 흡착 가스량을 충분히 억제할 수 없을 우려가 있고, 또한 타겟 중의 질소와 인듐이 스퍼터링 시에 반응하여 흑색 질화인듐(InN)을 생성하여, 반도체막 중에 혼입하여 수율이 저하될 우려가 있다.
질소 함유량을 상기로 하기 위해서는, 통상 소결 시의 질소 분압을 1기압 미만, 바람직하게는 질소 분압을 0.8기압 이하, 보다 바람직하게는 질소 분압을 0.5기압 이하로 하고, 특히 바람직하게는 산소 분위기 하에서 소결한다.
상기 산화물 소결체는, 비저항이 15mΩcm 미만, 상대 밀도가 97% 초과이면 바람직하다.
비저항은 10mΩcm 이하가 보다 바람직하고, 5mΩcm 이하가 특히 바람직하다. 또한, 통상은 0.1mΩcm 이상이다. 비저항이 15mΩcm 미만이면, AC 스퍼터링했을 때에도 타겟이 깨어지기 어렵고, 10mΩcm 이하이면 AC 스퍼터링이나 DC 스퍼터링했을 때에도 타겟이 깨어지기 어렵다.
또한, 비저항이 15mΩcm 이상이면, 스퍼터링으로 플라즈마 방전시킬 때에 높은 전압을 걸 필요가 있고, 스퍼터링 성막 시의 단편 성분이 변화되어, 막질이 변화될 우려가 있다. 비저항은 본 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
상대 밀도는 98% 이상이 보다 바람직하고, 99% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 통상은 100% 미만이다. 상대 밀도가 97% 초과이면, 스퍼터 속도가 빨라진다, 강도가 높아져 깨어지기 어려워진다는 등의 효과가 있다. 상대 밀도는 본 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
본 발명의 스퍼터링 타겟은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 전술한 In, Ga, Zn 이외의 다른 금속 원소, 예컨대 Sn, Ge, Si, Ti, Zr, Hf 등을 함유하고 있어도 좋다. 본 발명에서는, 타겟에 함유되는 금속 원소는, 실질적으로 In, Ga 및 Zn만이어도 좋다. 한편, 「실질적」이란, 원료나 제조 공정 등에 의해 불가피하게 포함되는 불순물 등 이외의 원소를 포함하지 않는 것을 의미한다.
스퍼터링 타겟을 구성하는 산화물 소결체가, 원소 In, Ga, Zn을 영역 1의 범위로 함유하는 경우, 바람직하게는 (InGaO3)ZnO로 표시되는 호모로고스 구조 화합물과, In2O3으로 표시되는 빅스바이트 구조 화합물을 포함한다.
(InGaO3)ZnO로 표시되는 호모로고스 구조와 In2O3으로 표시되는 빅스바이트 구조를 포함하는 것은, X선 회절 측정(XRD)으로 확인할 수 있다. XRD는, 예컨대 본 실시예에 기재된 장치·조건에 의해 행할 수 있다.
InGaO3(ZnO)m(m은 1 내지 20의 정수)으로 표시되는 결정 구조의 m=1인 경우가 InGaO3(ZnO)이다. InGaO3(ZnO)m로 표시되는 결정 구조는 「육방정 층상 화합물」 또는 「호모로고스 상의 결정 구조」로 불리고, 다른 물질의 결정층을 몇 층인가 겹친 긴 주기를 갖는 「자연 초격자」 구조로 이루어지는 결정이다.
결정 주기 또는 각 박막층의 두께가 나노미터 정도인 경우, 이들 각 층의 화학 조성이나 층의 두께의 조합에 따라, 단일의 물질 또는 각 층을 균일하게 혼합한 혼정(混晶)의 성질과는 다른 고유의 특성이 수득된다.
호모로고스 상의 결정 구조는, 예컨대 타겟을 분쇄한 분말 또는 타겟으로부터 직접 측정한 X선 회절 패턴이, 조성비로부터 상정되는 호모로고스 상의 결정 구조 X선 회절 패턴과 일치하는 것으로부터 확인할 수 있다. 구체적으로는, JCPDS(Joint Committee of Powder Diffraction Standards) 카드로부터 수득되는 호모로고스 상의 결정 구조 X선 회절 패턴과 일치하는 것으로부터 확인할 수 있다. InGaO3(ZnO)의 경우는, JCPDS 카드 No.38-1104이다.
In2O3으로 표시되는 빅스바이트 구조(또는 희토류 산화물 C형의 결정 구조)란, (Th 7, Ia3)의 공간군을 가지는 입방 정계에서 Mn2O3(I)형 산화물 결정 구조라고도 말한다. X선 회절에서 JCPDS 카드 No.6-0416의 패턴을 나타낸다. Sc2O3, Y2O3, Tl2O3, Pu2O3, Am2O3, Cm2O3, In2O3, ITO(In2O3에 10wt% 정도 이하의 Sn을 도핑한 것)가 이의 결정 구조를 나타낸다(일본학술진흥회 투명산화물 광전자재료 제166위원회 「투명 도전막의 기술」, 오무사).
희토류 산화물 C형의 결정 구조를 나타내는 것은, X선 회절에서 JCPDS 카드 No.6-0416의 패턴을 나타내는 것으로부터 확인할 수 있다.
희토류 산화물 C형의 결정 구조는, MX2(M:양이온, X:음이온)로 표시되는 화합물의 결정 구조의 1개인 형석(螢石)형 결정 구조로부터, 화학 양론비 M2X3을 위해 음이온 4개에 1개가 빠져 있는 구조가 된다. 양이온에 대하여 음이온(통상 산화물의 경우는, 산소)이 6배위하고, 나머지 2개의 음이온 사이트는 비어 있는 것으로 되어 있다. 비어 있는 것으로 되어 있는 음이온 사이트는 준이온 사이트로도 불린다(「투명 도전막의 기술」).
양이온에 산소(음이온)가 6배위한 희토류 산화물 C형의 결정 구조는, 산소 8면체 모서리 공유 구조를 갖고 있다. 산소 8면체 모서리 공유 구조를 갖고 있으면, 양이온인 p 금속의 ns 궤도가 서로 겹쳐 전자의 전도로를 형성하며, 유효 질량이 작아져 높은 전자의 이동도를 나타낸다.
희토류 산화물 C형의 결정 구조는, X선 회절로 JCPDS 카드 No.6-0416의 패턴을 나타내고 있으면, 화학 양론비가 M2X3으로부터 어긋나 있어도 좋다. 즉, M2O3 -d로 되어 있어도 좋다.
스퍼터링 타겟을 구성하는 산화물 소결체가, 원소 In, Ga, Zn을 영역 2의 범위로 함유하는 경우, 바람직하게는 X선 회절 측정(Cukα선)에 의해 입사각(2θ)이 하기 A ~ E의 각 위치에 회절 피크가 관측되는 산화물(산화물 A)을 포함한다(조건 1).
A. 2θ = 7.0° ~ 8.4°(바람직하게는 7.2° ~ 8.2°)
B. 2θ = 30.6° ~ 32.0°(바람직하게는 30.8° ~ 31.8°)
C. 2θ = 33.8° ~ 35.8°(바람직하게는 34.3° ~ 35.3°)
D. 2θ = 53.5° ~ 56.5°(바람직하게는 54.1° ~ 56.1°)
E. 2θ = 56.5° ~ 59.5°(바람직하게는 57.0° ~ 59.0°)
산화물 A는 하기 조건 2를 만족하면 보다 바람직하다.
조건 2: 2θ가 30.6° ~ 32.0°(상기 영역 B) 및 33.8° ~ 35.8°(상기 영역 C)의 위치에 관측되는 회절 피크의 한쪽이 메인(main) 피크이며, 다른 쪽이 서브(sub) 피크이다. 메인 피크란, 2θ가 5 내지 80°의 범위에서 가장 강도가 강한 피크(피크 높이가 높은 피크)이며, 서브 피크란, 2번째로 강도가 강한 피크이다.
산화물 A는 하기 조건 3을 만족하면 보다 바람직하다.
조건 3: X선 회절 측정(Cukα선)에 의해 수득되는 차트에서, 하기 F ~ K의 영역에 회절 피크가 관측된다.
F. 2θ = 14.8° ~ 16.2°(바람직하게는 15.0° ~ 16.0°)
G. 2θ = 22.3° ~ 24.3°(바람직하게는 22.8° ~ 23.8°)
H. 2θ = 32.2° ~ 34.2°(바람직하게는 32.7° ~ 33.7°)
I. 2θ = 43.1° ~ 46.1°(바람직하게는 43.6° ~ 45.6°)
J. 2θ = 46.2° ~ 49.2°(바람직하게는 46.7° ~ 48.7°)
K. 2θ = 62.7° ~ 66.7°(바람직하게는 63.7° ~ 65.7°)
상기 산화물의 X선 회절 차트의 예를 도 1에 나타낸다. 도면 중, A ~ K는 상기의 각 피크 위치를 나타낸다. 한편, 가로축은 2θ이며, 세로축은 강도이다. XRD는, 예컨대 본 실시예에 기재된 장치·조건에 의해 행할 수 있다.
상기 조건 1 및 2를 만족하는 산화물 결정은, JCPDS 카드에는 없으며, 지금까지 확인되어 있지 않은 신규한 결정이다.
도 2에, 산화물 A의 X선 회절 차트, InGaO3(ZnO)2(JCPDS: 40-0252)로 표시되는 결정 구조 및 In2O3(ZnO)2(JCPDS: 20-1442)로 표시되는 결정 구조를 나타낸다.
산화물 A의 결정의 X선 회절 차트는, InGaO3(ZnO)2(JCPDS: 40-0252)로 표시되는 결정 구조 및 In2O3(ZnO)2(JCPDS: 20-1442)로 표시되는 결정 구조에 유사해 있다. 그러나, 도 2에 나타내는 것과 같이, 산화물 A는 InGaO3(ZnO)2 특유의 피크(상기 영역 A의 피크) 및 In2O3(ZnO)2 특유의 피크(상기 영역 D 및 E의 피크)를 갖는다.
따라서, 산화물 A는 InGaO3(ZnO)2와도 In2O3(ZnO)2와도 다른 새로운 주기성을 갖고 있다고 판단할 수 있다. 즉, 산화물 A는 InGaO3(ZnO)2 및 In2O3(ZnO)2와는 다르다.
상기 영역 B의 피크에 대하여, 이 피크는 In2O3(ZnO)2와 InGaO3(ZnO)2의 메인 피크의 사이, 즉, 31° 부근과 32° 부근의 사이에 있다. 따라서, InGaO3(ZnO)2의 메인 피크보다도 저각측으로 이동되어 있고(격자 사이 거리가 넓어져 있다고 생각됨), In2O3(ZnO)2의 메인 피크보다도 고각측으로 이동되어 있다(격자 사이 거리가 좁아져 있다고 생각됨).
In2O3(ZnO)m으로 표시되는 결정 구조는, InO1 .5층과 InZnO2 .5층과 ZnO층이 1:1:(m-1)의 비율로 주기적으로 반복된 구조를 갖는다고 생각되고 있다.
또한, InGaO3(ZnO)m으로 표시되는 결정 구조는, InO1 .5층과 GaZnO2 .5층과 ZnO층이 1:1:(m-1)의 비율로 주기적으로 반복된다고 생각되고 있다.
이와 같이, In2O3(ZnO)m으로 표시되는 결정 구조나 InGaO3(ZnO)m의 X선 회절에 의한 측정 결과는, 피크 위치가 다르지만(격자 사이 거리는 다르지만) 패턴은 유사한 것으로 된다.
상기 산화물 A의 결정 구조는, 전술한 In2O3(ZnO)m이나 InGaO3(ZnO)m과 마찬가지로, 「육방정 층상 화합물」 또는 「호모로고스 상의 결정 구조」로 이루어지는 결정이라고 추정된다.
또한, 산화물 A의 결정 구조의 X선 회절 패턴은, 특히 In2O3(ZnO)2의 것과 유사해 있다. 단, In2O3(ZnO)2의 결정 구조를 나타내는 산화물은, 1550℃를 초과하는 고온에서 소성하지 않으면 합성이 어렵다는 것이 알려져 있다. 한편, 산화물 A의 결정 구조는 1550℃ 이하의 저온에서 소결 가능하며, 생성 온도부터도 신규한 결정 구조라고 생각된다.
산화물 A에서는, X선 회절 측정에 의해 상기 조건 1, 또는 조건 1 및 2의 특유의 회절 패턴을 나타내고 있으면, 산화물의 산소가 과잉이어도 부족(산소 결손)하여도 상관없다(산소 원소의 원자비가 화학 양론비로부터 어긋나 있어도 좋다).
산화물의 산소가 과잉이면, 타겟으로 했을 때에 저항이 지나치게 높아질 우려가 있기 때문에, 산소 결손을 가지고 있는 것이 바람직하다.
스퍼터링 타겟을 구성하는 산화물 소결체가, 원소 In, Ga, Zn을 영역 3의 범위로 포함하는 경우, 산화물 소결체는 바람직하게는(InGaO3)ZnO로 표시되는 호모로고스 구조 화합물을 포함한다.
상기의 스퍼터링 타겟에 의하면, 공업적으로 광범위하게 이용되고 있는 평행 평판형의 스퍼터링에 의해, 고성능 TFT(고이동도, 저S값)를 제조할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 대하여 설명한다.
(1) 배합 공정
배합 공정은, 스퍼터링 타겟의 원료인 금속 산화물을 혼합하는 공정이다.
원료로서는, 인듐 화합물의 분말, 갈륨 화합물의 분말, 아연 화합물의 분말 등의 분말을 이용한다. 타겟의 원료가 되는 각 금속 화합물의 비표면적(BET 비표면적)은, JIS Z8830에 기재된 방법에 의해서 측정할 수 있다. 인듐의 화합물로서는, 예컨대 산화인듐, 수산화인듐 등을 들 수 있다. 갈륨의 화합물로서는, 예컨대 산화갈륨, 수산화갈륨 등을 들 수 있다. 아연의 화합물로서는, 예컨대 산화아연, 수산화아연 등을 들 수 있다. 각각의 화합물로서, 소결의 용이성, 부생성물의 잔존의 곤란성 때문에, 산화물이 바람직하다.
또한, 원료의 순도는, 통상 2N(99질량%) 이상, 바람직하게는 3N(99.9질량%) 이상, 특히 바람직하게는 4N(99.99질량%) 이상이다. 순도가 2N보다 낮으면 내구성이 저하되거나, 액정 디스플레이에 이용했을 때에 액정 측에 불순물이 들어가거나, 인화가 일어날 우려가 있다.
원료의 일부로서 금속 아연(아연 분말)을 이용하는 것이 바람직하다. 원료의 일부에 아연 분말을 이용하면 화이트 스폿(white spot)의 생성을 저감할 수 있다.
금속 산화물 등의 타겟의 제조에 이용하는 원료를 혼합하여, 통상의 혼합 분쇄기, 예컨대 습식 볼 밀이나 비드 밀 또는 초음파 장치를 이용하여, 균일하게 혼합·분쇄하는 것이 바람직하다.
습식 볼 밀을 이용하는 경우, 혼합 분쇄의 시간은, 통상 0.5 내지 60시간, 바람직하게는 6 내지 48시간, 보다 바람직하게는 8 내지 36시간이다. 0.5시간 미만이면 원료의 분산 불량 때문에 화이트 스폿이나 흑점 등의 외관 불량이 생길 우려가 있다. 60시간 초과이면, 혼합 시에 반응하여 상정한 것 외의 결정형이 생길 우려가 있다.
산화인듐, 산화갈륨, 산화아연의 비표면적(BET 비표면적)은, 통상 각각 3 내지 18m2/g, 3 내지 18m2/g, 3 내지 18m2/g이며, 바람직하게는 각각 7 내지 16m2/g, 7 내지 16m2/g, 3 내지 10m2/g이며, 보다 바람직하게는 각각 7 내지 15m2/g, 7 내지 15m2/g, 4 내지 10m2/g이며, 특히 바람직하게는 각각 11 내지 15m2/g, 11 내지 15m2/g, 4 내지 5m2/g이다.
비표면적이 지나치게 작으면 소결체 중에 각각의 원소의 응집체가 성장하거나, 원료 분말의 결정형이 잔존하거나, 상정한 것 외의 결정형이 생성되어 성상이 변화된다는 등의 우려가 있다. 비표면적이 지나치게 크면 상정한 것 외의 결정형이 생성되어 성상이 변화되거나, 분산 불량을 일으켜 외관 불량이나 특성의 불균일이 생긴다는 등의 우려가 있다.
(2) 가소 공정
가소 공정은, 스퍼터링 타겟의 원료인 화합물의 혼합물을 수득한 후, 이 혼합물을 가소하는, 필요에 따라 설치되는 공정이다.
가소를 행하면, 밀도를 올리는 것이 용이해져 바람직하지만, 비용이 증가될 우려가 있다. 그 때문에, 가소를 행하지 않고서 밀도를 올리는 것이 보다 바람직하다.
가소 공정에서는, 500 내지 1200℃에서 1 내지 100시간의 조건에서 금속 산화물의 혼합물을 열 처리하는 것이 바람직하다. 500℃ 미만 또는 1시간 미만의 열 처리 조건에서는, 인듐 화합물이나 아연 화합물, 주석 화합물의 열 분해가 불충분해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 열 처리 조건이 1200℃를 초과하는 경우 또는 100시간을 초과하는 경우에는, 입자의 조대화가 일어나는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 특히 바람직한 것은 800 내지 1200℃의 온도 범위에서, 2 내지 50시간의 조건에서, 열 처리(가소)하는 것이다.
한편, 여기서 수득된 가소물은, 하기의 성형 공정 및 소성 공정 전에 분쇄하는 것이 바람직하다.
(3) 성형 공정
성형 공정은, 금속 산화물의 혼합물(상기 가소 공정을 설치한 경우에는 가소물)을 가압 성형하여 성형체로 하는 공정이다. 이 공정에 의해, 타겟으로서 바람직한 형상으로 성형한다. 가소 공정을 설치한 경우에는 수득된 가소물의 미분말을 조립한 후, 가압 성형에 의해 원하는 형상으로 성형할 수 있다.
본 공정에서 이용할 수 있는 성형 방법으로서는, 예컨대 금형 성형, 주입 성형, 사출 성형 등도 들 수 있지만, 소결 밀도가 높고, 비저항이 작고, 균질한 소결체(타겟)를 수득하기 위해서는, 냉간 정수압(CIP), 열간 정수압(HIP) 등으로 성형하는 것이 바람직하다. 단순한 프레스 성형(1축 프레스)이면 압력에 불균일이 생겨, 상정한 것 외의 결정형이 생성되어 버릴 우려가 있다.
한편, 성형 처리에서는, 폴리바이닐알코올이나 메틸셀룰로스, 폴리왁스, 올레산 등의 성형 조제를 사용할 수 있다.
성형체의 두께는 통상 6mm 이상, 바람직하게는 8mm 이상, 특히 바람직하게는 10mm 이상이다. 6mm 미만이면 소결 시에 수축되어 지나치게 얇아지기 때문에 열 전도율의 불균일이 생겨 상정한 것 외의 결정형이 생성되거나, 결정 입경이 지나치게 커질 우려가 있다.
(4) 소결 공정
소결 공정은, 상기 성형 공정에서 수득된 성형체를 소성하는 필수적인 공정이다.
질소 함유량 및 산소 결손량을 제어하기 위해, 산소 함유 분위기, 산소 가스 분위기 또는 산소 가스 가압 하에서 행하는 것이 바람직하다.
소결 시의 승온 속도는, 통상 4℃/분 이하, 바람직하게는 3℃/분 이하이다. 4℃/분 이하이면 크랙이 발생하기 어렵다.
또한, 승온 속도는, 상온 내지 400℃의 사이를 2.5℃/분 이하, 400℃ 내지 800℃의 사이를 2.5℃/분 이하, 800℃ 내지 소결 온도의 사이를 1.0℃/분 이하인 것이 바람직하다.
상온 내지 400℃의 사이의 승온 속도는 1.0℃/분 이하인 것이 보다 바람직하다. 상온 내지 400℃의 사이의 승온 속도는 1.0℃/분 이하이면, 소결체 중의 간극을 감소시키는 것이나 상대 밀도를 올리는 것을 기대할 수 있다.
800℃ 내지 소결 온도의 사이의 승온 속도는, 0.9℃/분 이하인 것이 보다 바람직하다. 800℃ 내지 소결 온도의 사이의 승온 속도는, 0.9℃/분 이하이면, 본 발명의 결정형을 생기게 하기 쉽다.
소결은, 통상 1100 내지 1600℃에서 1 내지 100시간 행한다. 1300 내지 1450℃에서 6 내지 48시간 행하면 바람직하다.
스퍼터링 타겟이 영역 2의 조성인 때, 이하의 소결 방법에 의하면, 산화물 A를 생성하기 쉽다.
400℃ 내지 1000℃의 사이를 2.5℃/분 이하로 승온시키고, 1350 내지 1400℃에서 20 내지 48시간 소결하거나,
400℃ 내지 1000℃의 사이를 2.5℃/분 이하로 승온시키고, 1400 내지 1490℃에서 6 내지 20시간 소결하거나, 또는
400℃ 내지 1000℃의 사이를 2.5℃/분 이하로 승온시키고, 1490 내지 1650℃에서 2 내지 6시간 소결한다.
또한, 800 내지 소결 온도의 사이를 1.0℃/분 이하로 승온시키고, 소결 온도는 1350 내지 1500℃, 소결 시간은 6 내지 24시간으로 하는 것이 바람직하다.
소결 시의 강온 속도는, 통상 4℃/분 이하, 바람직하게는 2℃/분 이하, 보다 바람직하게는 1℃/분 이하, 더욱 바람직하게는 0.8℃/분 이하, 특히 바람직하게는 0.5℃/분 이하이다. 4℃/분 이하이면 본 발명의 결정형이 수득되기 쉽다. 또한, 강온 시에 크랙이 발생하기 어렵다.
또한, 승온 도중에 한번 승온을 멈추고 유지 온도에서 유지하여, 2단계 이상으로 소결을 행하여도 좋다.
한편, 소결 시의 승온 속도 및 강온 속도의 하한값은, 특별히 한정되지 않지만, 생산성을 고려하면, 통상 0.1℃/분 이상이 바람직하다. 이 이하의 승온 및 강온 속도의 경우, 생산에서의 소결 시간이 500시간을 초과하기 때문에 현저히 생산성이 악화됨과 함께 제어도 곤란해진다.
(5) 환원 공정
환원 공정은, 상기 소결 공정에서 수득된 소결체의 벌크 저항을 타겟 전체로서 저감하기 위해서 환원 처리를 행하는, 필요에 따라 설치되는 공정이다.
본 공정에서 적용할 수 있는 환원 방법으로서는, 예컨대 환원성 가스에 의한 방법이나 진공 소성 또는 불활성 가스에 의한 환원 등을 들 수 있다.
환원성 가스에 의한 환원 처리의 경우, 수소, 메테인, 일산화탄소나, 이들의 가스와 산소의 혼합 가스 등을 이용할 수 있다.
불활성 가스 중에서의 소성에 의한 환원 처리의 경우, 질소, 아르곤이나, 이들의 가스와 산소의 혼합 가스 등을 이용할 수 있다.
단, 타겟(소결체)의 산소 결손량을 소정량 이하로 하고 싶은 경우는, 소결 후의 환원 처리를 행하지 않는 것이 바람직하다.
(6) 가공 공정
가공 공정은, 상기한 바와 같이 하여, 소결하여 수득된 소결체를, 추가로 스퍼터링 장치에의 장착에 적합한 형상으로 절삭 가공하고, 또한 백킹(backing) 플레이트 등의 장착용 지그를 부착하기 위한, 필요에 따라 설치되는 공정이다.
연삭 전의 소결체의 두께는 5.5mm 이상이 바람직하고, 6mm 이상이 보다 바람직하고, 8mm 이상이 특히 바람직하다. 연삭은 통상 편면 0.2mm 이상, 바람직하게는 0.5mm 이상, 더욱 바람직하게는 2mm 이상이다. 두께가 두꺼운 소결체를 제작하여, 충분히 연삭함으로써, 균질한 타겟을 제작할 수 있다고 하는 장점이 있다.
산화물 소결체를 스퍼터링 타겟 소재로 하기 위해서는, 당해 소결체를 예컨대, 평면 연삭반으로 연삭하여 표면 조도(Ra)가 5㎛ 이하인 소재로 한다. 여기서, 또한 스퍼터링 타겟의 스퍼터면에 경면 가공을 실시하여, 평균 표면 조도(Ra)가 1000Å 이하로 하여도 좋다. 이 경면 가공(연마)은 기계적인 연마, 화학 연마, 미케노케미칼 연마(기계적인 연마와 화학 연마의 병용) 등의 이미 알려져 있는 연마 기술을 이용할 수 있다. 예컨대, 고정 지립(砥粒) 연마기(연마액: 물)로 #2000 이상으로 연마하거나, 또는 유리 지립 랩(연마재: SiC 페이스트 등)으로 랩핑 후, 연마재를 다이아몬드 페이스트로 바꾸어 랩핑함으로써 수득할 수 있다. 이러한 연마방법에는 특별히 제한은 없다.
수득된 스퍼터링 타겟 소재를 백킹 플레이트에 본딩한다. 타겟의 두께는 통상 2 내지 20mm, 바람직하게는 3 내지 12mm, 특히 바람직하게는 4 내지 10mm이다. 또한, 복수의 타겟을 1개의 백킹 플레이트에 부착하고, 실질 1개의 타겟으로 하여도 좋다. 또한, 표면은 200 내지 10,000번의 다이아몬드 숫돌에 의해 마무리를 행하는 것이 바람직하고, 400 내지 5,000번의 다이아몬드 숫돌에 의해 마무리를 행하는 것이 특히 바람직하다. 200번보다 작거나, 또는 10,000번보다 큰 다이아몬드 숫돌을 사용하면 타겟이 깨어지기 쉽게 될 우려가 있다.
타겟의 표면 조도 Ra ≤ 0.5㎛이며, 방향성이 없는 연삭면을 구비하고 있는 것이 바람직하다. Ra가 0.5㎛보다 크거나, 연마면에 방향성이 있으면, 이상 방전이 일어나거나, 파티클이 발생할 우려가 있다.
다음으로, 청정 처리에는 에어 블로우 또는 유수(流水) 세정 등을 사용할 수 있다. 에어 블로우로 이물질을 제거하는 때는, 노즐의 맞은 편에서 집진기로 흡기를 행하면 보다 유효하게 제거할 수 있다. 한편, 이상의 에어 블로우나 유수(流水) 세정으로는 한계가 있기 때문에, 추가로 초음파 세정 등을 행할 수도 있다. 이 초음파 세정은 주파수 25 내지 300KHz 사이에서 다중 발진시켜 행하는 방법이 유효하다. 예컨대, 주파수 25 내지 300KHz 사이에서, 25KHz 단위로 12종류의 주파수를 다중 발진시켜 초음파 세정을 행하는 것이 좋다.
다음으로, 본 발명의 TFT의 각 층에 대하여 설명한다.
기판의 재료에 대해서는 특별히 제한은 없고, 본 기술 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 규산알칼리계 유리, 무알칼리 유리, 석영 유리 등의 유리 기판, 실리콘 기판, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 수지 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아마이드 등의 고분자 필름 기재 등이 사용될 수 있다.
반도체층(채널층 또는 활성층이라고도 한다)은 비정질막인 것이 바람직하다. 비정질막인 것에 의해, 절연막이나 보호층과의 밀착성이 개선될 수 있고, 대면적이어도 균일한 트랜지스터 특성이 용이하게 수득될 수 있게 된다. 여기서, 반도체층이 비정질막인지 여부는, X선 결정 구조 해석에 의해 확인할 수 있다. 명확한 피크가 관측되지 않는 경우가 비정질이다.
막 두께는 통상 5 내지 200nm, 바람직하게는 20 내지 150nm, 보다 바람직하게는 30 내지 100nm이다. 5nm 이상이면 특성의 재현성을 기대할 수 있다. 200nm 이하이면, 대형 디스플레이의 제조 시에 경제적으로 채용 가능한 택트 타임(1장 마다 1공정이 사용하는 시간)으로 제조할 수 있다. 높은 이동도를 수득하기 위해서는 100nm 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 대형 액정 디스플레이의 제조 시와 같이 2m를 초과하는 대형 기판에 제작할 때는, 면내의 균일성을 확보하기 위해서 30nm 초과인 것이 특히 바람직하다.
채널 길이(L)는 1 내지 50㎛가 바람직하고, 3 내지 40㎛가 더욱 바람직하고, 5 내지 25㎛가 특히 바람직하다. 50㎛ 초과이면, 트랜지스터의 크기가 커져 집적도가 내려갈 우려가 있다. 1㎛ 미만이면 포토리소그라피에 높은 정밀도가 필요해지며, 대면적 디스플레이 등에서의 채용이 어려워질 우려가 있다.
채널 폭(W)은 1 내지 500㎛가 바람직하고, 3 내지 100㎛가 더욱 바람직하고, 5 내지 50㎛가 특히 바람직하다. 500㎛ 초과이면, 트랜지스터가 지나치게 커져 집적도가 내려갈 우려가 있다. 1㎛ 미만이면 포토리소그라피에 높은 정밀도가 필요해져, 대면적 디스플레이 등에서의 채용이 어려워질 우려가 있다.
채널 폭(W)과 채널 길이(L)의 비인 W/L은, 통상 0.1 내지 10, 바람직하게는 0.5 내지 5이다. 상기 범위 내이면 패널의 설계가 용이하다.
본 발명의 TFT는, 채널층의 보호층을 갖고 있어도 좋다.
채널층의 보호층을 형성하는 재료는 특별히 제한은 없다. 본 발명의 효과를 잃지 않는 범위에서 일반적으로 사용되고 있는 것을 임의로 선택할 수 있다. 예컨대, SiO2, SiNx, Al2O3, Ta2O5, TiO2, MgO, ZrO2, CeO2, K2O, Li2O, Na2O, Rb2O, Sc2O3, Y2O3, Hf2O3, CaHfO3, PbTi3, BaTa2O6, SrTiO3 또는 AlN 등의 산화물을 이용할 수 있다.
이들 중에서도, SiO2, SiNx, Al2O3, Y2O3, Hf2O3 또는 CaHfO3을 이용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 SiO2, SiNx, Y2O3, Hf2O3 또는 CaHfO3이며, 특히 바람직하게는 SiO2, Y2O3, Hf2O3 또는 CaHfO3이다. 이들의 산화물의 산소수는, 반드시 화학 양론비와 일치하고 있지 않아도 좋다(예컨대, SiO2이어도 SiOx이어도 좋다). 또한, SiNx는 수소 원소를 포함하고 있어도 좋다.
이러한 보호막은, 다른 2층 이상의 절연막을 적층한 구조이어도 좋다.
게이트 절연막은, 통상 비유전율이 2 내지 10인 유전체 재료로 이루어진다. 게이트 절연막의 비유전율이 2 이상이면, 이동도가 높은 TFT를 제작할 수 있다. 또한, 10 이하이면 이력 현상(hysteresis)이 작은 TFT를 기대할 수 있다. 게이트 절연막의 비유전율은 2.5 내지 10의 범위 내인 것이 바람직하고, 3 내지 6의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 게이트 절연막의 비유전율은, 유전율 측정 장치에 의해서 측정할 수 있다.
비유전율(relative permittivity, dielectric constant)이란, 매질의 유전율과 진공의 유전율의 비 ε/ε0=εr이다. 비유전율은 무차원량이며, 이용하는 단위계에 의존하지 않고, 일정한 값을 취한다.
비유전율이 2 내지 9인 유전체 재료로서는, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3 등이 공업적인 실적도 높고, 대면적에 적용하기 쉬워 바람직하다. 특히, SiO2, SiNx가 디스플레이에의 적용이 용이하여 바람직하다. 한편, 상기 유전체 재료인 산화물의 산소수는, 반드시 화학 양론비와 일치해 있지 않아도 좋다(예컨대, SiO2이어도 SiOx이어도 좋다). 또한, SiNx는 수소 원소를 포함하고 있어도 좋다.
한편, 본 발명의 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 절연막은, 다른 2층 이상의 절연막을 적층한 구조이어도 좋다.
또한, 게이트 절연막은, 결정질, 다결정질, 비정질의 어느 것이어도 좋지만, 공업적으로 제조하기 쉬운 다결정질이거나, 비정질인 것이 바람직하다.
비유전율이 2 내지 9인 유전체 재료로 이루어지는 게이트 절연막의 형성은, 예컨대 실리콘 기판을 이용하는 경우에는, 실리콘 기판을 열 산화시키고, 실리콘 기판의 표면을 SiOx로 이루어지는 열 산화막(층)으로 함으로써 행할 수 있다. 또한, 실리콘 기판 이외의 기판을 이용하는 경우에는, 예컨대 플라즈마 화학 기상 성장 장치(PECVD)로, SiNx 및/또는 SiOx를 성막함으로써 게이트 절연막을 형성할 수 있다.
게이트 절연막으로서는, SiOx나 SiNx, 및 그 적층막이나 혼합막이 대면적에서의 공업화 실적이 있고, 저렴하고 균일하게 제작할 수 있어 보다 바람직하다.
게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극의 각 전극을 형성하는 재료에 특별히 제한은 없고, 본 발명의 효과를 잃지 않는 범위에서 일반적으로 이용되고 있는 것을 임의로 선택할 수 있다.
예컨대, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물, ZnO, SnO2 등의 투명 전극이나, Al, Ag, Cr, Ni, Mo, Au, Ti, Ta, Cu 등의 금속 전극, 또는 이들을 포함하는 합금의 금속 전극을 이용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 TFT의 제조 방법에 대하여 설명한다.
TFT의 각 구성 부재(층)는, 본 기술 분야에서 공지된 수법으로 형성할 수 있다.
구체적으로는, 성막 방법으로서는, 스프레이법, 딥법, CVD법 등의 화학적 성막 방법, 또는 스퍼터법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 펄스 레이저 디포지션법 등의 물리적 성막 방법을 이용할 수 있다.
캐리어 밀도가 제어하기 쉽고, 막질 향상이 용이하기 때문에, 물리적 성막 방법을 이용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도, 생산성이 높기 때문에 스퍼터법을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
형성한 막은, 각종 에칭법에 의해 패터닝할 수 있다.
본 발명의 TFT의 채널층(반도체층)은, 본 발명의 스퍼터링 타겟을 이용하여, DC 또는 AC 스퍼터링에 의해 성막함으로써 형성하는 것이 바람직하다. DC 또는 AC 스퍼터링을 이용함으로써, RF 스퍼터링의 경우에 비하여, 성막 시의 손상을 저감할 수 있다. 이 때문에, TFT로 했을 때에, 이동도의 향상 등의 효과를 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 타겟을 이용하면 비저항이 작고 밀도가 높기 때문에, DC 또는 AC 스퍼터링에 의해 성막하여도 크랙이 발생하는 등의 문제가 일어나기 어렵다.
채널층의 성막에 있어서, 채널층의 산화 처리 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 산화 처리로서는, 하기를 들 수 있다.
·스퍼터링 시의 산소 분압을 0.1Pa 이상으로 한다.
·0.1 내지 10Pa의 산소 분위기 하, 150 내지 400℃, 0.2 내지 5시간의 열 처리(산소 어닐링)를 행한다.
·산소 플라즈마 분위기 하에서 성막을 행한다(산소 플라즈마 처리).
또한, 기판 상에 채널층(반도체층)과 채널층(반도체층)의 보호층을 형성한 후에, 70 내지 350℃로 열 처리하는 것이 바람직하다. 70℃보다 낮으면 수득되는 트랜지스터의 열 안정성이나 내열성이 저하되거나, 이동도가 낮아지거나, S값이 커지거나, 역치 전압이 높아질 우려가 있다. 한편, 350℃보다 높으면 내열성이 없는 기판은 사용할 수 없고, 또한, 열 처리용의 설비 비용이 들 우려가 있다.
열 처리는, 불활성 가스 중 또는 산소 존재 하에서 행하는 것이 바람직하다. 특히, 산소 분압이 1기압 이상인 산소 가압 하에 행하면, 스퍼터링 시의 산소 분압이 낮아도 노멀리 오프의 TFT를 제작할 수 있어 바람직하다.
반도체막 상에 보호막을 형성한 후, 추가로 열 처리하면 면내 균일성의 향상을 기대할 수 있다.
실시예
실시예 1
(1) 산화물 소결체의 제작
소결체의 원료로서, In2O3(순도 4N, 아시아물성재료사제, BET 표면적 15m2/g), Ga2O3(순도 4N, 아시아물성재료사제, BET 표면적 15m2/g) 및 ZnO(순도 4N, 고순도화학사제, BET 표면적 4m2/g)를 사용했다.
이들 원료를, 원자비가 In:Ga:Zn = 60:20:20이 되도록 칭량하고, 볼 밀로 혼합 분쇄했다. 분쇄 후, 자연 건조하여 조립하고, 수득된 조립 분말을 CIP(냉간 정수 등방압 가압) 처리하여, 성형체를 수득했다.
수득된 성형체를 이하의 조건에서 소결했다.
소결 분위기: 산소
승온 속도(실온 내지 400℃): 0.5℃/분
승온 속도(400℃ 내지 전환 온도): 1.0℃/분
전환 온도: 800℃
승온 속도(전환 온도 내지 소결 온도): 0.3℃/분
소결 온도: 1400℃
소결 시간: 24시간
냉각 속도(소결 온도 내지 실온): 0.3℃/분
환원 조건 하에서의 열 처리(후 처리)는 행하지 않았다. 두께 8mm의 소결체를 두께 6mm로 양면을 연삭·연마하여, 직경 2인치의 타겟 소재로 했다.
(2) 타겟용 소결체의 평가
수득된 타겟용 소결체는, 하기의 방법에 의해 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
원소 조성비(원자비): 유도 플라즈마 발광 분석 장치(ICP-AES)에 의해 측정했다.
X선 회절 측정(XRD): 타겟용 소결체의 표면을 하기 조건에서 직접 측정했다.
·장치: 주식회사 리가쿠제 Ultima-III
·X선: Cu-Kα선(파장 1.5406Å, 흑연 모노크로미터로 단색화)
·2θ-θ 반사법, 연속 스캔(1.0°/분)
·샘플링 간격: 0.02°
·슬릿 DS, SS: 2/3°, RS: 0.6mm
저항률(비저항): 저항률계(미쓰비시화학주식회사제, 로레스타)를 사용하여 4탐침법(JIS R1637)에 근거하여 측정하고, 10개소의 평균값을 저항률값으로 했다.
상대 밀도: 원료 분말의 밀도로부터 계산한 이론 밀도와, 아르키메데스법으로 측정한 소결체의 밀도로부터, 하기 계산식으로 산출했다.
상대 밀도(%) = (아르키메데스법으로 측정한 밀도)÷(이론밀도)×100
한편, 소결체 중의 질소 함유량을 미량 전(全)질소 분석 장치(TN)로 측정했다. 소결체의 질소 함유량은 5ppm 이하였다.
미량 전질소 분석 장치(TN)는, 원소 분석 중에서 질소(N)만, 또는 질소(N) 및 탄소(C)만을 대상 원소로 하여, 질소량, 또는 질소량과 탄소량을 구하기 위한 분석에 이용한다. TN에서는, 질소 함유 무기물 또는 질소 함유 유기물을 촉매 존재 하에서 분해시키고, N을 일산화질소(NO)로 변환하고, 이 NO 가스를 오존과 기상 반응시키고, 화학 발광에 의해 빛을 발하여, 그 발광 강도로부터 N의 정량을 행한다.
소결체의 표면을 에어 블로우하고, 추가로 3분간 초음파 세정을 행한 후, 인듐 땜납으로 무산소 구리제의 백킹 플레이트에 본딩하여 타겟으로 했다.
(3) 박막 트랜지스터(TFT)의 제작
제작한 스퍼터링 타겟을 이용하여, 이하의 방법으로 탑 콘택트(top contact) 바텀 게이트(bottom gate)형의 TFT를 제작하여, 평가했다.
기판은 열 산화막 부착 n형 고(高)도핑 실리콘 기판을 이용했다. 기판을 게이트 전극, 100nm의 열 산화막(SiO2 절연막)을 게이트 절연막으로 했다.
실리콘 기판에 채널층 형성용 마스크를 장착한 후, DC 스퍼터법에 의해 상기 (1)에서 제작한 타겟을 사용하여, 표 1에 나타내는 성막 조건에서 성막하여, 두께 50nm의 반도체막(채널층)을 형성했다. 그 후, 대기 중 300℃에서 60분간 열 처리했다.
소스 전극 및 드레인 전극 형성용 마스크를 장착하고 RF 스퍼터법에 의해 Au를 성막하여, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성했다. 그 후, 대기 중 300℃에서 60분간 열 처리하여, 채널 길이 100㎛, 채널 폭 2000㎛의 트랜지스터를 수득했다.
(4) TFT의 평가
채널층의 원소 조성비(원자비)를 ICP-AES에 의해 측정했다.
또한, 반도체 파라미터 애널라이저(케이쓸레이사제: 4200 SCS), 및 매뉴얼 프로버(수스·마이크로테크사제 EP-6 또는 PM-5)를 이용하여, TFT의 트랜스퍼 특성을 측정하여 이동도(전계 효과 이동도(μ)) 및 S값을 평가했다.
TFT의 측정에서는 대기 중의 수증기가 TFT에 미치는 영향을 저감하기 위해서, 측정 직전까지 TFT를 핫 플레이트에서 110℃의 과열을 행했다. 또한 프로버에 TFT를 셋팅한 후에, 질소를 TFT에 취부(吹付)하면서 2분 이상 경과한 후, 실온, 차광 환경 하에서 TFT의 측정을 행했다.
트랜스퍼 특성의 측정 조건은 다음과 같이 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Vg: -15V 내지 20V
Vd: 0.1V, 1V, 10V
측정 스피드: FAST
실시예 2 내지 13, 비교예 1, 2
타겟의 원자비를 표 1과 같이 변경한 것 외는 실시예 1과 마찬가지로 타겟의 제작·평가를 행하여, TFT의 제작·평가를 행했다. 어느 것이든 소결체(타겟)의 질소 함유량은 5ppm 이하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 3 내지 5
In2O3, ZnO, Ga2O3의 3개의 타겟을 이용하여, RF 스퍼터링에 의한 코스퍼터법에 의해서, 표 2에 나타내는 원자 조성비가 되도록 각 캐쏘드(cathode)의 전력을 조정하여 산화막을 성막하여 활성층으로 하고, 표 2에 나타내는 조건에서 TFT를 제작·평가했다. 그 밖의 조작은 실시예 1과 마찬가지로 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 14
실시예 1에서 제작한 스퍼터링 타겟을 이용하여, 이하의 방법으로 바텀 게이트·탑 콘택트형의 TFT를 제작하여, 평가했다. 바텀 게이트·탑 콘택트형 TFT의 소자 구조를 도 3에 나타낸다.
구체적으로는, 열 산화막(22) 부착 Si 기판(21) 상에 상기 스퍼터링 타겟을 이용하여 산화물막(25)을 성막한 후, 패터닝, 전극 형성 등을 행하여, 소자를 형성했다.
소자의 구조는 바텀 게이트·탑 콘택트형이며, 게이트 전극(21)에 n+-Si, 절연막(22)에 SiO2, 소스·드레인 전극(24, 27, 23, 26)에, Ti(23, 26)와 Au(24, 27)의 적층체를 사용했다. 채널 폭 및 채널 길이는 각각 150㎛, 10㎛이며, 활성층(25)의 막 두께는 40nm였다.
제작한 TFT를 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 15
실시예 8에서 제작한 타겟을 이용한 것 이외는 실시예 14와 마찬가지로 TFT의 제작·평가를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 16
실시예 12에서 제작한 타겟을 이용한 것 이외는 실시예 14와 마찬가지로 TFT의 제작·평가를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 17
실시예 1의 타겟을 이용하고, 포토리소그래피(리프트 오프(lift-off))를 이용하여, SiO2를 게이트 절연막, Ti/Au를 소스 전극·드레인 전극, PECVD로 제작한 100nm SiO2를 보호막으로 하는 채널 길이 20㎛, 채널 폭 10㎛의 트랜지스터를 수득했다. 실시예 1과 마찬가지로 TFT의 평가를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 18
산소 분압을 내리고, 대신에 TFT 제작 후에 산소 분위기 하에, 10기압, 250℃, 1시간의 고압 산소 어닐링에 의한 산화 처리를 행한 것 외에는, 실시예 17과 마찬가지로 TFT의 제작·평가를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 1-1]
Figure pct00001
[표 1-2]
Figure pct00002
[표 2]
Figure pct00003
본 발명의 박막 트랜지스터는, 표시 장치, 특히 대면적의 디스플레이용으로서 이용할 수 있다.
상기에 본 발명의 실시형태 및/또는 실시예를 몇 가지 상세하게 설명했지만, 당업자는, 본 발명의 신규한 교시 및 효과로부터 실질적으로 벗어나는 경우 없이, 이들 예시된 실시형태 및/또는 실시예에 많은 변경을 가하는 것이 용이하다. 따라서, 이들의 많은 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이 명세서에 기재된 문헌의 내용을 모두 여기에 원용한다.

Claims (9)

  1. 원소 In, Ga 및 Zn을 하기 영역 1, 2 또는 3의 원자비의 범위로 포함하는 산화물을 활성층으로 하고, 전계 효과 이동도가 25cm2/Vs 이상인 박막 트랜지스터.
    영역 1
    0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) ≤ 0.68
    0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
    영역 2
    0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
    0.09 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
    영역 3
    0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
    0.20 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.27
  2. 제 1 항에 있어서,
    전계 효과 이동도가 30cm2/Vs 이상인 박막 트랜지스터.
  3. 원소 In, Ga 및 Zn을 하기 영역 1, 2 또는 3의 원자비의 범위로 포함하는 산화물 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타겟.
    영역 1
    0.58 ≤ In/(In+Ga+Zn) ≤ 0.68
    0.15 < Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.29
    영역 2
    0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
    0.09 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) < 0.20
    영역 3
    0.45 ≤ In/(In+Ga+Zn) < 0.58
    0.20 ≤ Ga/(In+Ga+Zn) ≤ 0.27
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 산화물 소결체가 비저항 15mΩcm 미만, 상대 밀도 97% 초과인 스퍼터링 타겟.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 산화물 소결체가, 원소 In, Ga 및 Zn을 상기 영역 1의 원자비의 범위로 포함하고, (InGaO3)ZnO로 표시되는 호모로고스(homologous) 구조 화합물과, In2O3으로 표시되는 빅스바이트(bixbyite) 구조 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 산화물 소결체가, 원소 In, Ga 및 Zn을 상기 영역 2의 원자비의 범위로 포함하고, X선 회절 측정(Cukα선)에 의해 입사각(2θ)이 7.0° ~ 8.4°, 30.6° ~ 32.0°, 33.8° ~ 35.8°, 53.5° ~ 56.5° 및 56.5° ~ 59.5°의 각 위치에 회절 피크가 관측되는 산화물을 포함하는 스퍼터링 타겟.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 산화물 소결체가, 원소 In, Ga 및 Zn을 상기 영역 3의 원자비의 범위로 포함하고, (InGaO3)ZnO로 표시되는 호모로고스 구조 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    400℃ 내지 800℃ 사이를 2.5℃/분 이하로 승온시키는 공정,
    800℃ 내지 소결 온도 사이를 1.0℃/분 이하로 승온시키는 공정, 및
    소결 온도 1300 내지 1450℃, 소결 시간 6 내지 48시간에서 소결하는 공정을 포함하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
  9. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타겟을 이용하여 산화물 박막을 제작하는 공정을 포함하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 박막 트랜지스터의 제조 방법.
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