[发明专利]In2O3－ZnO系溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物半导体、透明导电膜等氧化物薄膜制作用的溅射靶，特别是涉及适于形成薄膜晶体管用的氧化物薄膜的溅射靶。

背景技术

场效应晶体管广泛作为半导体存储器集成电路的单位电子元件、高频信号放大元件、液晶驱动用元件等使用，是现在最多地被实用化的电子器件。其中，伴随近年来的显示装置的发展，不仅在液晶显示装置（LCD）中，在场致发光显示装置（EL）、场致发射显示器（FED）等各种显示装置中，也多使用薄膜晶体管（TFT）作为对显示元件施加驱动电压来驱动显示装置的开关元件。

TFT驱动元件中，现在，最广泛使用的是硅系半导体薄膜。另一方面，包含金属氧化物的透明半导体薄膜受到注目，这是因为其稳定性比硅系半导体薄膜优异。

作为利用金属氧化物得到的半导体膜的一个例子，有含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜，其已进行很多研究。但是，在利用工业上通常进行的溅射法来成膜时，含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜出现了如下问题：容易产生氧缺陷、产生大量载流子、难以使电导率变小。另外，利用溅射法成膜时，出现了如下问题：产生异常放电，成膜的稳定性受损，所得到的膜的均匀性和重现性下降。

另外，特别地，对于含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜而言，其场效应迁移率（以下有时简称为“迁移率”）低至1cm²/V·sec左右，on/off比小，并且容易产生漏电流。因此，使用含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜作为TFT的活性层（通道层）时，出现了如下问题：即使在不施加栅电压时，也会有较大电流流过源端子和漏端子间，从而无法实现TFT的常关（normally-off）操作。另外，也难以使晶体管的on/off比变大。

可见，对于使用含有氧化锌的氧化物半导体膜而得到的TFT而言，出现了迁移率低、on/off比低、漏电流大、夹止（pinch-off）不明确、容易变成常开等TFT的性能变低的可能性。另外，由于耐化学品性变差，因此存在难以进行湿法刻蚀等制造工艺、使用环境的限制。

另外，对于含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜而言，为了提高迁移率等性能，需要在高压力下进行成膜。因此成膜速度慢。另外，需要700℃以上的高温处理，因此在工业化方面也出现了问题。

另外，在使用含有以氧化锌为主成分的结晶质的氧化物半导体膜的TFT的情况下，底栅结构中的迁移率等TFT性能低。为了提高性能，需要在顶部栅构成中使膜厚为100nm以上。因此，TFT的元件构成也存在限制。

为了解决这样的问题，研究了将包含氧化铟、氧化镓和氧化锌的非晶质氧化物半导体膜作为薄膜晶体管来进行驱动的方法。另外，也进行了利用工业上的批量生产性优异的溅射法形成包含氧化铟、氧化镓和氧化锌的非晶质氧化物半导体膜的研究。但是，出现了如下问题：镓是稀有金属且原料成本高，如果减少镓的添加量、或者不提高成膜时的氧分压，则无法实现TFT的常关操作。

另一方面，也提出了使用不含有镓、而包含氧化铟和氧化锌的非晶质氧化物半导体膜的薄膜晶体管（专利文献1）。但是，与上述同样地出现了如果不提高成膜时的氧分压，则无法实现TFT的常关操作的问题。

另外，研究了在In₂O₃－ZnO系氧化物中含有Hf、Zr、Ti等添加元素的溅射靶（专利文献2）。但是，该靶出现了如下问题点：容易形成绝缘性物质的凝聚体，从而电阻值变高、容易引起异常放电等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4620046号公报

专利文献2：日本特开2009－203554号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种In₂O₃－ZnO系溅射靶，该靶可以将使用溅射法形成氧化物半导体、透明导电膜等氧化物薄膜时的氧分压降低。

根据本发明，提供以下的溅射靶等。

1.一种溅射靶，其包含氧化物，所述氧化物含有铟元素（In）和锌元素（Zn）、以及选自下述X组的一种以上的元素X，并且各元素的原子比满足下述式（1）和（2）。

X组：Mg、Si、Al、Sc、Ti、Y、Zr、Hf、Ta、La、Nd、Sm

0.30≤In/（In+Zn）≤0.90   （1）

0.70≤In/（In+X）≤0.99   （2）

（式中，In、Zn和X分别表示溅射靶中的各元素的原子比。）