[发明专利]配线结构和溅射靶材

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示器、有机EL显示器等显示装置中使用的薄膜晶体管(TFT)的配线结构和溅射靶材。

背景技术

与通用的无定形硅(a-Si)相比，无定形(非晶质)氧化物半导体具有较高的载流子迁移率(也称为场效迁移率。以下，有时仅称为“迁移率”。)，光学带隙大，可在低温下成膜，因此被期待应用于要求大型、高分辨率、高速驱动的下一代显示器、耐热性低的树脂基板等中。

氧化物半导体当中，尤其是由铟、镓、锌、和氧形成的无定形氧化物半导体(In-Ga-Zn-O，以下有时称为“IGZO”。)具有非常高的载流子迁移率，因此优选使用。例如非专利文献1和2中公开了将In∶Ga∶Zn＝1.1∶1.1∶0.9(原子％比)的氧化物半导体薄膜用于薄膜晶体管(TFT)的半导体层(活性层)得到的半导体。此外，专利文献1中公开了含有In、Zn、Sn、Ga等元素和Mo、且Mo相对于无定形氧化物中的全部金属原子数的原子组成比率为0.1～5原子％的无定形氧化物，实施例中公开了使用了在IGZO中添加有Mo的活性层的TFT。

在将氧化物半导体作为薄膜晶体管的半导体层使用时，要求不仅载流子浓度(迁移率)高，而且TFT的开关特性(晶体管特性、TFT特性)也优异。具体地说，要求：(1)通态电流(在对栅电极和漏电极施加正电压时的最大漏电流)高，(2)断态电流(对栅电极施加负电压、对漏电极施加正电压时的漏电流)低，(3)S值(亚阈值摆幅(Subthreshold Swing)、漏电流进1位数所必需的栅电压)低，(4)阈值(对漏电极施加正电压、对栅电极施加正或负的任一种电压时漏电流开始流动的电压，也称为阈值电压)不随时间变化、保持稳定(是指在基板面内是均匀的)，且(5)迁移率高等。

进而，使用了IGZO等氧化物半导体层的TFT要求对施加电压、光照射等应力的耐性(耐应力性)优异。例如，指出了在对栅电极持续施加电压时、或持续照射开始光吸收的蓝带时，电荷在薄膜晶体管的栅极绝缘膜与半导体层界面被捕获，阈值电压漂移(shift)这一开关特性发生变化。此外在液晶面板驱动时、对栅电极施加负偏压以照亮像素时等，虽然从液晶单元透出的光照射于TFT，但该光对TFT施予应力而成为特性劣化的原因。在实际上使用薄膜晶体管时，若电压施加产生的应力导致开关特性变化，则会导致液晶显示器、有机EL显示器等显示装置自身的可靠性降低。例如在有机EL显示器的情况下，若开关特性变化，则为了使有机EL元件发光而必须流动数μA以上的电流。因此，渴望耐应力性的提高(施加应力前后的变化量少)。

对于上述施加电压、光照射等的应力导致的TFT特性的劣化来说，其是由于施加应力中在半导体自身、半导体与栅极绝缘膜的界面形成缺陷。作为栅极绝缘膜，通常经常使用SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、HfO₂这样的绝缘体，但认为在半导体层与绝缘膜的界面是不同材料接触的位置，尤其是容易形成缺陷的位置。为了提高耐应力性，认为尤其是该半导体层与绝缘膜的界面的处理非常重要。

为了解决上述技术问题，例如专利文献2中公开了一种方法，其通过在栅极绝缘膜中使用由In-M-Zn(M＝包括Ga、Al、Fe、Sn、Mg、Cu、Ge、Si中的至少1种)形成的无定形氧化物，由此抑制了晶界带来的缺陷并提高了稳定性。但使用该文献的方法时，在栅极绝缘膜中含有易形成氧缺陷的In，因此，有可能栅极绝缘膜与半导体层的界面的缺陷增加、稳定性降低。

专利文献

专利文献1：日本特开2009-164393号公报

专利文献2：日本特开2007-73701号公报

非专利文献

非专利文献1：固体物理、VOL44、P621(2009)

非专利文献2：Nature、VOL432、P488(2004)

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是鉴于上述事实而完成的，其目的在于，提供一种具备氧化物半导体层的配线结构的开关特性和耐应力性良好、尤其是施加应力前后的阈值电压变化量小且稳定性优异的配线结构。

本发明的其它目的在于，提供一种为了通过溅射法将构成上述配线结构的第2氧化物半导体层成膜而有用的溅射靶材。

用于解决技术问题的方法