[发明专利]In-Ga-Zn-O系溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物半导体和透明导电膜等氧化物薄膜制作用、特别是 薄膜晶体管制作用的溅射靶。

背景技术

由氧化铟、氧化锌、氧化镓构成的非晶质的氧化物膜具有可见光透射 性，并且，从导电体、半导体至绝缘体具有宽的电特性，因此，作为透明 导电膜和(在薄膜晶体管等中使用的)半导体膜备受瞩目。

作为上述氧化物膜的成膜方法，有溅射、脉冲激光沉积(PLD)、蒸镀 等物理成膜、和溶胶法等化学成膜，但作为能够在比较低的温度下大面积 均匀地成膜的方法，以溅射法等物理成膜为中心进行研究。

在通过溅射等物理成膜形成氧化物薄膜时，为了均匀、稳定、高效(以 高成膜速度)地成膜，通常使用由氧化物烧结体构成的靶。

作为代表的氧化物膜(导电膜、半导体膜)，可以列举例如：由氧化铟、 氧化锌、氧化镓构成的氧化物膜。作为用于制作这些氧化物膜(通常为非晶 质膜)的靶(主要是溅射靶)，以InGaZnO₄、In₂Ga₂ZnO₇等同系结构的结晶 型为中心进行研究。

例如，在专利文献1～4中公开了含有InGaZnO₄(InGaO₃(ZnO))的同系 结构的靶。但是，由于同系结构难以产生氧欠缺，因此，需要进行高温下 的还原处理，产生氧欠缺，从而降低电阻(专利文献1)。因此，对不生成 绝缘性高的Ga₂O₃结晶相的制造法(专利文献3)、添加正四价金属等的方 法(专利文献4)、由InGaZnO₄的六方晶层状化合物与ZnGa₂O₄的尖晶石结 构的混合物构成的靶(专利文献4)进行了研究。但是，存在效果有限、构 成元素增加而难以管理等课题。

另一方面，进行了改变氧化铟、氧化锌以及氧化镓的组成比来制作各 种薄膜晶体管的研究(专利文献5)。但是，对于各组成中的靶的研究并不 充分，因此，比电阻还是很高。另外，公开了使用金属组成比 In∶Ga∶Zn＝30∶15∶55的In-Ga-Zn-O烧结体形成非晶质氧化物半导体膜以及 薄膜晶体管的例子(专利文献6)。但是，存在薄膜的Ga的含有比率极端减 少约为靶的Ga的含有比率的三分之二的问题。这启示靶的性状不适合， 但并没有进行关于靶性状或其改善的研究。

专利文献1：日本特许3644647号公报

专利文献2：日本特开2007-73312号公报

专利文献3：日本特开2007-223849号公报

专利文献4：WO2008/072486

专利文献5：WO2009/075281

专利文献6：日本特开2008-53356号公报

发明内容

本发明的目的在于提供即使不进行还原处理、比电阻也低的氧化物半 导体膜形成用的靶。

为了实现上述目的，本发明人进行了深入的研究，发现含有In、Ga 以及Zn的氧化物靶包含In的含量比周围多的组织(以下称为富含In的组 织)时，即使不进行还原处理、特别是高温下的还原处理，也能够制作比电 阻低的靶。这推测是由于，通过包含富含In的组织，容易产生氧欠缺。另 外发现，通过选定元素的组成比(原子比)和制造条件，能够在含有In、Ga 以及Zn的氧化物烧结体中生成富含In的组织。另外，该靶由于In的含量 少，因此，与ITO等大量含有In的靶相比，溅射时的结核产生极少，也 可以期待降低在制作薄膜晶体管时由于结核引起的异常放电等而产生的 颗粒引起的不良情况。

另外发现，使用由该氧化物烧结体构成的靶制作的半导体元件、特别 是薄膜晶体管具有优良的TFT特性，能够制造适于半导体元件的制作的溅 射靶，从而完成了本发明。

根据本发明，提供以下的溅射靶、其制造方法以及半导体元件的制造 方法。

1.一种溅射靶，其由氧化物烧结体构成，所述氧化物烧结体含有In、 Ga以及Zn，并且具备与周围相比In的含量多的组织、和与周围相比Ga 以及Zn的含量比多的组织。

2.根据上述1所述的溅射靶，其中，所述In的含量多的组织的氧含 量比周围的组织少。

3.根据上述1或2所述的溅射靶，其中，所述In的含量多的组织具 有15μm以上的连结结构。