[发明专利]溅射用氧化物烧结体靶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)和氧(O)以及不可避免的杂质的溅射用氧化物烧结体靶(一般称为“IGZO”，根据需要使用“IGZO”进行说明)及其制造方法。

背景技术

一般而言，称为TFT(Thin Film Transistor)的薄膜晶体管由具有栅极端子、源极端子和漏极端子的三端子元件构成。这些元件具有使用在基板上形成的半导体薄膜作为电子或空穴迁移的通道层，通过对栅极端子施加电压来控制流入通道层的电流，从而切换在源极端子与漏极端子间流动的电流的功能。目前，应用最广泛的是以多晶硅膜或非晶硅膜作为通道层的元件。

但是，硅系材料(多晶硅或非晶硅)在可见光区域产生吸收，因此存在通过光入射产生载流子导致薄膜晶体管引起误操作的问题。作为其防止对策而设置金属等的遮光层存在开口率减少的问题。另外，为了保持屏幕亮度需要背光的高亮度化，从而具有电力消耗增大等缺点。

另外，制作这些硅系材料时，可以在比多晶硅低的温度下制作的非晶硅的成膜需要约200℃以上的高温，因此，这样的温度下不能使用具有便宜、重量轻、柔韧等优点的聚合物膜作为基材，因此存在基板材料的选择范围狭小的问题。另外，高温下的器件制作工艺存在耗能、并且需要用于加热的时间等生产方面的缺点。

因此，近年来，进行了使用透明氧化物半导体代替硅系材料的薄膜晶体管的开发。代表性的材料有In-Ga-Zn-O系(IGZO)材料。该材料可以得到电子载流子浓度低于10¹⁸/cm³的非晶氧化物，因此提出用于场效应型晶体管(参考专利文献1)。

此外，存在几项将该系列氧化物用于场效应型晶体管的方案(参考专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5、专利文献6、专利文献7、专利文献8和专利文献9)。

上述专利文献1中已有启示，在非晶氧化物的成膜时最适合的是溅射法，但是在1～12个存在的实施例中仅示出了以脉冲激光沉积法(PLD法)成膜的例子，而仅有一个是实施高频(RF)溅射的例子。在所述专利文献2～9中也仅仅公开了场效应型晶体管的特性、或者作为成膜法仅示出了反应性外延法或脉冲激光沉积法，因此，不存在提出溅射法中成膜速度特别高的直流(DC)溅射的方案。

该直流(DC)溅射需要靶，但是In-Ga-Zn-O系(IGZO)的氧化物靶不能容易地制造。

这是因为存在以下许多问题：成分为多成分体系；由于将各种氧化物粉末混合来制造，因此受到粉末性质、状态的影响；烧结体的性质随烧结条件而不同；由于烧结条件或成分的配合而丧失导电性；以及根据靶的性质、状态，有时在溅射时产生结瘤或异常放电，等等。

因此，本申请人提出了抑制溅射时的结瘤或异常放电产生的发明。本申请发明是对其进一步改进的发明。

专利文献1：WO2005/088726A1号公报

专利文献2：日本特开2004-103957号公报

专利文献3：日本特开2006-165527号公报

专利文献4：日本特开2006-165528号公报

专利文献5：日本特开2006-165529号公报

专利文献6：日本特开2006-165530号公报

专利文献7：日本特开2006-165532号公报

专利文献8：日本特开2006-173580号公报

专利文献9：日本特开2006-186319号公报

专利文献10：日本特愿2007-336398号

发明内容

本发明的课题在于提供IGZO靶，其中，在包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)和氧(O)以及不可避免的杂质的溅射用氧化物烧结体靶中，改善了烧结体靶的组织，可以将作为结瘤产生源的相的形成抑制到最小限度，并且可以降低体电阻值，高密度，可以抑制异常放电，并且可以进行DC溅射。

为了解决上述课题，本发明人进行了广泛深入的研究，结果发现，在IGZO靶中，减少靶组织中的尖晶石相是极其有效的。

本发明基于该发现，本发明提供：