[发明专利]a-IGZO氧化物薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及a-IGZO氧化物薄膜的制备方法，更详细地说，涉及使用主要以铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)为构成元素的氧化物烧结体作为溅射靶，利用溅射法制备a-IGZO氧化物薄膜的方法。另外，本发明涉及使用上述制备方法的晶体管，进一步涉及有源矩阵驱动显示面板的制备方法。

背景技术

在液晶显示装置等各种显示装置的显示元件中，施加驱动电压从而驱动显示装置的薄膜晶体管被大量使用，在其有源层中，一直使用稳定性、加工性等优异的硅系材料。

但是，由于硅系材料在可见光区域会引起吸收，因此由于光入射而引发的载流子产生，导致薄膜晶体管有时引发误操作。作为防止其的对策，可设置金属等光遮断层。但是，存在开口率减少，或者，为了保持画面亮度需要使背光高亮度化，消耗电力增大等缺点。

而且，在制备这些硅系材料时，与多晶硅相比可在低温下制备的非晶硅的成膜，也需要约200℃以上的高温。因此，不能使用具有廉价、质轻、可挠性这一优点的聚合物膜作为基材。进而，在高温下进行的设备制备过程，存在花费能量成本，需要用于加热所要的时间等生产上的缺点。

因此，近年来，正在开发代替硅系材料，利用透明氧化物半导体的薄膜晶体管。透明氧化物半导体具有能够实现对基板不加热而低温成膜，显示出约10cm²/Vs左右的高迁移率等，与以往的硅系材料相比优异的特性，因此受到瞩目。其中，利用以铟、镓、锌、氧为构成元素的非晶质In-Ga-Zn-O系材料(以下有时也称之为“a-IGZO”。)的场效应型晶体管，其开关比也能提高，被视为大有前途(参照非专利文献1、专利文献1)。

据记载对于a-IGZO，以具有InGaO₃(ZnO)_m组成的多结晶烧结体为靶，通过溅射法、脉冲激光沉积法以及电子束沉积法等气相法进行成膜，以及从量产性的观点出发，溅射法最适合(专利文献1)。

另外，据记载在a-IGZO中，对膜的导电来说属于重要因素的电子载流子浓度，可通过成膜时的氧分压进行控制(非专利文献2、3及4)。

专利文献1：国际公开WO2005/088726A1公开文本

非专利文献1：K.Nomura et al.“Room-temperature fabrication oftransparent flexible thin-film transistors using amorphous oxidesemiconductors”，Nature，432，p488-492(2004)

非专利文献2：K.Nomura et al.“Amorphous Oxide Semiconductors forHigh-Performance Flexible Thin-Film Transistors”，Japanese Journal ofApplied Physics vol.45No.5B，p4303-4308(2006)

非专利文献3：H.Hosono，“Ionic amorphous oxide semiconductors：Material design，carrier transport，and device application”，Journal ofNon-Crystalline Solids 352(2006)p851-858

非专利文献4：H.Yabuta et al.“High-mobility thin-film transistor withamorphous InGaZnO4 channel fabricated by room temperaturerf-magnetron sputtering”，Applied Physics Letters 89，112123(2006)

发明内容

但是，在上述文献公开的技术中，存在如下问题，即由于氧分压的极小差异就会导致膜的载流子浓度发生很大变化，因此不能稳定地得到具有期望载流子浓度的a-IGZO膜。即，在以往的方法中，为了得到一定的载流子浓度，要求对氧浓度进行非常高精度的控制，而实际上，在所要求程度的精度下进行氧浓度控制是不可能的，因此，膜的载流子浓度在每次成膜时存在偏差，不能再现性良好地得到载流子浓度一定的膜。因而，从工业生产的观点来看，尚留有进行改善的余地。