溅射靶、溅射靶的制造方法、晶体氧化物薄膜、薄膜晶体管及电子设备与流程

专利2025-03-01  27


本发明涉及溅射靶、溅射靶的制造方法、晶体氧化物薄膜、薄膜晶体管及电子设备。


背景技术:

1、近年来,除了使用多晶硅薄膜及非晶硅薄膜等以外,还使用ingazno那样的非晶的氧化物半导体作为薄膜晶体管(以下,有时称为tft)的沟道层。氧化物半导体的特征在于能够实现非晶硅那样的大面积均匀性。此外,氧化物半导体的特征在于,可得到10cm2/vs以上的迁移率,具有非晶硅以上的迁移率。

2、然而,在非晶氧化物薄膜中,载流子的供给源为氧缺损,由于电子的行为相对于热等外在因素未必稳定,因此存在薄膜晶体管的动作变得不稳定的问题。此外,若在可见光照射下向薄膜晶体管连续地施加负偏压,则还存在产生阈值电压向负侧偏移(光负偏压劣化)的现象这样的问题。因此,近年来,正在进行将晶质的氧化物薄膜而不是非晶氧化物薄膜应用于薄膜晶体管的沟道层的研究。

3、专利文献1中记载了一种晶质的氧化物薄膜,其中,镓的含量以ga/(in+ga)原子数比计为超过0.15且0.45以下,晶相仅由方铁锰矿型结构的in2o3相构成。此外,专利文献1中记载的氧化物薄膜通过使用包含由氧化铟和氧化镓所构成的原料得到的氧化物烧结体的溅射靶进行成膜、蚀刻加工、退火处理而得到。而且,专利文献1中记载了使用所述氧化物薄膜作为沟道材料的tft。进而,记载了通过选择如专利文献1中记载的组成范围,即使不使用特殊的成膜方法,也可得到能够用草酸等通常的弱酸而不是王水等强酸进行蚀刻的膜。

4、专利文献2中记载了含有铟和镓作为氧化物的氧化物烧结体。该氧化物烧结体中,方铁锰矿型结构的in2o3相成为主要的晶相,其中β-ga2o3型结构的gaino3相、或gaino3相与(ga,in)2o3相作为平均粒径5μm以下的晶粒微细地分散,镓的含量以ga/(in+ga)原子数比计为10原子%以上且小于35原子%。此外,记载了由专利文献2中记载的氧化物烧结体得到的溅射靶。

5、专利文献3中记载了晶体结构实质上由示出方铁锰矿结构的氧化铟构成的氧化物烧结体。该氧化物烧结体在所述氧化铟中固溶有镓原子,原子比ga/(ga+in)为0.10~0.15。此外,记载了由专利文献3中记载的氧化物烧结体得到的溅射靶。

6、进而,在专利文献2及专利文献3中记载了通过将溅射靶控制为适当的晶相,能够抑制结瘤或防止异常放电。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1:国际公开第2015/008805号

10、专利文献2:国际公开第2009/008297号

11、专利文献3:日本特开2011-146571号公报


技术实现思路

1、发明要解决的技术问题

2、在tft的制造工序中,存在以提高生产率及提高tft的稳定性为目的,在进行溅射成膜时想要以高功率(高输出)进行成膜的需求。但是,若以高功率实施溅射成膜,则在成膜中容易发生异常放电(所谓的电弧放电)。进而,溅射靶表面暴露于高能量的等离子体而成为高热。因此,在溅射靶的表面与冷却的背面之间产生温度差,由于该温度差而产生热应力。作为其结果,有时在溅射靶产生裂纹。

3、在以往的溅射靶中,关于以高功率进行溅射成膜时产生的裂纹产生的研究并不充分,溅射靶存在进一步改善的余地。

4、本发明的目的在于提供一种能够以高功率(高输出)进行溅射成膜的溅射靶、该溅射靶的制造方法、使用该溅射靶的晶体氧化物薄膜、包含该晶体氧化物薄膜的薄膜晶体管及包含该薄膜晶体管的电子设备。

5、用于解决上述技术问题的方案

6、[1]

7、一种溅射靶,是具备包含in元素、ga元素及o元素的氧化物烧结体的溅射靶,

8、所述氧化物烧结体包含以in2o3表示的晶体结构,

9、所述氧化物烧结体中的所述ga元素的原子组成比满足下述式(1),

10、所述氧化物烧结体的抗折强度为140mpa以上。

11、8≤ga/(in+ga)≤20…(1)

12、[2]

13、根据[1]所述的溅射靶,所述以in2o3表示的晶体结构的平均粒径为3μm以下。

14、[3]

15、根据[1]或[2]所述的溅射靶,基于阿基米德法的实测密度为6.3g/cm3以上。

16、[4]

17、根据[1]~[3]的任一项所述的溅射靶,所述氧化物烧结体包含以gaino3表示的晶体结构。

18、[5]

19、根据[1]~[4]的任一项所述的溅射靶,所述氧化物烧结体还包含通过x射线(cukα射线)衍射测量在入射角(2θ)为下述(a)~下述(e)的各位置观测到衍射峰的晶体结构a。

20、(a)28°以上29°以下

21、(b)45°以上且小于46°

22、(c)46°以上且小于47°

23、(d)47°以上48°以下

24、(e)50°以上51°以下

25、[6]

26、一种溅射靶的制造方法,是[1]~[5]的任一项所述的溅射靶的制造方法,具有:

27、准备粒径为0.5μm以下的原料粉末的工序;

28、将所述原料粉末混合而得到原料混合物后,对所述原料混合物进行造粒而得到原料造粒物的工序;

29、将所述原料造粒物成形而得到成形体的工序;

30、对所述成形体进行烧结而得到所述氧化物烧结体的工序。

31、[7]

32、一种晶体氧化物薄膜,使用[1]~[5]的任一项所述的溅射靶。

33、[8]

34、一种薄膜晶体管,包含[7]所述的晶体氧化物薄膜。

35、[9]

36、一种电子设备,包含[8]所述的薄膜晶体管。

37、根据本发明的一方案,能够提供一种能够以高功率(高输出)进行溅射成膜的溅射靶、该溅射靶的制造方法、使用该溅射靶的晶体氧化物薄膜、包含该晶体氧化物薄膜的薄膜晶体管及包含该薄膜晶体管的电子设备。



技术特征:

1.一种溅射靶,是具备包含in元素、ga元素及o元素的氧化物烧结体的溅射靶,其特征在于,

2.如权利要求1所述的溅射靶,其特征在于,

3.如权利要求1或2所述的溅射靶,其特征在于,

4.如权利要求1~3的任一项所述的溅射靶,其特征在于,

5.如权利要求1~4的任一项所述的溅射靶,其特征在于,

6.一种溅射靶的制造方法,是权利要求1~5的任一项所述的溅射靶的制造方法,其特征在于,具有:

7.一种晶体氧化物薄膜,其特征在于,

8.一种薄膜晶体管,其特征在于,

9.一种电子设备,其特征在于,


技术总结
一种溅射靶(1),是具备包含I n元素、Ga元素及O元素的氧化物烧结体的溅射靶,所述烧结体包含以I n<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;表示的晶体结构,所述氧化物烧结体中的所述Ga元素的原子组成比满足下述式(1):8≤Ga/(I n+Ga)≤20…(1),所述氧化物烧结体的抗折强度为140MPa以上。

技术研发人员:丝濑麻美,海上晓
受保护的技术使用者:出光兴产株式会社
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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