[发明专利]氧化物半导体薄膜、薄膜晶体管及溅射靶

说明书

本发明提供一种可获得应力耐受性优异的薄膜晶体管的氧化物半导体薄膜。氧化物半导体薄膜具有第一氧化物半导体层与第二氧化物半导体层，第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层分别包含作为金属元素的In、Ga、Zn及Sn、以及O，在第一氧化物半导体层中，满足0.05≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.25、0.20≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.60、0.20≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.60、0.05≦Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.15，在第二氧化物半导体层中，满足0.20≦In/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.60、0.05≦Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.25、0.15≦Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.60、0.01≦Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≦0.20。

技术领域

本发明涉及一种氧化物半导体薄膜及包括包含所述氧化物半导体薄膜的氧化物半导体层的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)。更详细而言，本发明涉及一种适宜地用于液晶显示器或有机电致发光(electroluminescence，EL)显示器等显示装置的薄膜晶体管及薄膜晶体管中所含的氧化物半导体薄膜。另外，本发明也涉及一种用以形成包含所述氧化物半导体薄膜的氧化物半导体层的溅射靶(sputtering target)。

背景技术

非晶(amorphous)(非晶质)氧化物半导体与通用的非晶硅(a-Si)相比具有高载体(carrier)浓度，从而期待应用于要求大型/高分辨率/高速驱动的下一代显示器中。另外，非晶氧化物半导体的光学能带隙(band gap)大，可在低温下成膜，因此可在耐热性低的树脂基板上成膜，从而也期待应用于轻且透明的显示器中。

作为如上所述的非晶氧化物半导体，例如如专利文献1所示，已知有包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)的In-Ga-Zn系非晶氧化物半导体(以下有时简称为“IGZO”)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-219538号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，包括包含IGZO的氧化物半导体层的薄膜晶体管的场效应迁移率(载体迁移率)虽高于通用的非晶硅，但为10cm²/Vs左右，为了应对显示装置的大画面化、高精细化或高速驱动化，寻求具有更高的场效应迁移率的材料。

另外，对于使用了包含IGZO的氧化物半导体层的薄膜晶体管而言，要求相对于光照射或电压施加等应力的耐受性(应力耐受性)优异。即，要求相对于光照射或电压施加等应力而薄膜晶体管的阈值变化量小。例如，当对栅极电极持续施加电压时、或在半导体层中持续照射会引起吸收的蓝色范围的光时，在薄膜晶体管的栅极绝缘膜与半导体层界面处捕获电荷(charge)，因半导体层内部的电荷的变化，阈值电压可向负侧大幅变化(偏移(shift))。其结果，指出了薄膜晶体管的开关特性发生变化的情况。

进而，当进行液晶面板驱动时、或对栅极电极施加负偏压(bias)而使像素点灯时等，自液晶单元漏出的光照射至TFT，但所述光会对薄膜晶体管带来应力而成为图像不均或特性劣化的原因。当在实际中使用薄膜晶体管时，若因光照射或电压施加所形成的应力而开关特性发生变化，则导致显示装置自身的可靠性降低。

另外，在有机EL显示器中，来自发光层的漏光也同样照射至半导体层，产生阈值电压等的值发生偏差等问题。

此种阈值电压的偏移会导致具备薄膜晶体管的液晶显示器或有机EL显示器等显示装置自身的可靠性降低，因此强烈期望提高应力耐受性(即，应力施加前后的变化量少)。