本发明涉及溅射靶、溅射靶的制造方法、氧化物半导体薄膜、薄膜半导体装置及其制造方法。
背景技术：
1、in-ga-zn-o系氧化物半导体膜(igzo)用于活性层的薄膜晶体管(tft：thin-fi lmtrans istor)与将以往的无定形硅膜用于活性层的tft相比，能够得到高迁移率，因此近年来，广泛地应用于各种显示器(例如参照专利文献1～3)。
2、例如，在专利文献1中，公开了驱动有机el元件的tft的活性层由igzo构成的有机el显示装置。在专利文献2中，公开了沟道层(活性层)由a-igzo构成、迁移率为5cm2/vs以上的薄膜晶体管。在专利文献3中，公开了活性层由igzo构成、开/关电流比为5位数以上的薄膜晶体管。
3、现有技术文献
4、专利文献
5、专利文献1：日本特开2009-31750号公报
6、专利文献2：日本特开2011-216574号公报
7、专利文献3：wo2010/092810号
技术实现思路
1、发明要解决的课题
2、近年来，由于与各种显示器中的高分辨率化、低功耗化、高帧率化有关的要求，对显示更高的迁移率的氧化物半导体的需求在高涨。但是，在活性层中使用igzo的薄膜晶体管中，迁移率难以超过10cm2/vs，需要开发显示更高迁移率的薄膜晶体管用途的材料。
3、虽然也进行着抑制活性层的蚀刻损伤、cvd工艺产生的氢的影响的盖层的开发，但具有抑制效果不充分的问题。
4、另外，如果用于高迁移率的活性层，则发生如下问题：将电流从切断切换为导通的阈值电压的上升将迁移。
5、鉴于以上的实际情况，本发明的目的在于应用能够形成适于高迁移率的活性层的盖层的氧化物半导体薄膜的溅射靶及其制造方法、氧化物半导体薄膜和氧化物半导体薄膜层叠体、进而薄膜半导体装置及其制造方法。
6、用于解决课题的手段
7、为了实现上述目的，反复各种研究，结果获知包含铟、镁和锡的氧化物薄膜适合作为高迁移率的盖层，完成了本发明。
8、该本发明如下所述。
9、本发明的第一方案为溅射靶，其由包含由铟、镁和锡组成的式inxmgysnz的氧化物的氧化物烧结体构成，上述式的x为0.32以上且0.65以下，y为0.17以上且0.46以下，z为大于0且0.22以下，并且在x+y+z＝1的范围。
10、本发明的第二方案为第一方案的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体还含有选自si、ti、w、zr、nb、ni、ge、ta、al和y中的至少一种元素即a组元素。
11、本发明的第三方案为第二方案的溅射靶，其中，si为4at％以下，ti为6at％以下，w为6at％以下，zr为7at％以下，nb为7at％以下，ni为7at％以下，ge为7at％以下，ta为8at％以下，al为8at％以下，以及y为9at％以下，所述a组元素的含量为不到10at％。
12、本发明的第四方案为第一至第三方案的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体还含有选自mo、sb、hf、la、fe、ga、zn、ca和sr中的至少一种元素即b组元素。
13、本发明的第五方案为第四方案的溅射靶，其中，mo为10at％以下，sb为13at％以下，hf为13at％以下，la为13at％以下，fe为21at％以下，ga为27at％以下，zn为38at％以下，ca为38at％以下，sr为38at％以下，所述in、mg和sn以外的元素的合计含量为38at％以下。
14、本发明的第六方案为第一至第五方案的溅射靶，其中，相对密度为90％以上。
15、本发明的第七方案为溅射靶的制造方法，其中，将氧化铟粉末、氧化镁粉末和氧化锡粉末混合以形成成型体，在1100℃以上且1650℃以下将所述成型体烧成，制造具有氧化物烧结体的溅射靶。
16、本发明的第八方案为溅射靶的制造方法，其中，将铟、镁和锡的氧化物、氢氧化物或碳酸盐混合，将在1000℃～1500℃下预烧成的前体粉末成型以制成成型体，在1100℃以上且1650℃以下将所述成型体烧成，制造具有氧化物烧结体的溅射靶。
17、本发明的第九方案为氧化物半导体薄膜，其由氧化物半导体构成，所述氧化物半导体以由铟、镁和锡组成的式inxmgysnz的氧化物作为主成分，上述式的x为0.32以上且0.65以下，y为0.17以上且0.46以下，z为大于0且0.22以下，并且在x+y+z＝1的范围。
18、本发明的第十方案为第九方案的氧化物半导体薄膜，其中，用硫酸、硝酸系蚀刻剂或醋酸系蚀刻剂蚀刻时的蚀刻速率为1nm/秒以上。
19、本发明的第十一方案为第九或第十方案的氧化物半导体薄膜，其中，带隙为2.5ev以上且3.4ev以下，氢退火处理后的电阻值为1e+2ω/□以上。
20、本发明的第十二方案为第九至十一方案的氧化物半导体薄膜，其还含有选自si、ti、w、zr、nb、ni、ge、ta、al、y和mo中的至少一种元素即a组元素。
21、本发明的第十三方案为第十二方案的氧化物半导体薄膜，其中，si为4at％以下，ti为6at％以下，w为6at％以下，zr为7at％以下，nb为7at％以下，ni为7at％以下，ge为7at％以下，ta为8at％以下，al为8at％以下，以及y为9at％以下，所述a组元素的含量为不到10at％。
22、更优选该氧化物半导体膜具有高电阻，eg为没有增大的范围(eg≤3.4)。
23、本发明的第十四方案为第九至十三方案的氧化物半导体薄膜，其还含有选自mo、sb、hf、la、fe、ga、zn、ca和sr中的至少一种元素即b组元素。
24、本发明的第十五方案为第十四方案的氧化物半导体薄膜，其中，mo为10at％以下，sb为13at％以下，hf为13at％以下，la为13at％以下，fe为21at％以下，ga为27at％以下，zn为38at％以下，ca为38at％以下，sr为38at％以下，in、mg和sn以外的元素的合计含量为38at％以下。
25、更优选该氧化物半导体膜具有高电阻，eg为没有增大的范围(eg≤3.4)。
26、本发明的第十六方案为氧化物半导体薄膜层叠体，其具备：由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层、和在该活性层上层叠的由第九至第十五方案的氧化物半导体薄膜构成的盖层。
27、本发明的第十七方案为第十六方案的氧化物半导体薄膜层叠体，其中，所述盖层与所述活性层一起图案化时的蚀刻比适合。
28、本发明的第十八方案为薄膜半导体装置，其具备由第九至第十五方案的氧化物半导体薄膜构成的盖层。
29、本发明的第十九方案为第十八方案的薄膜半导体装置，其中，所述盖层以覆盖由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层的方式设置。
30、本发明的第二十方案为第十八或十九方案的薄膜半导体装置，其具备：栅电极；在所述栅电极上设置的栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜上设置的、由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层；以覆盖所述活性层的方式设置的盖层；与所述活性层和所述盖层连接的源电极和漏电极。
31、本发明的第二十一方案为具备由第九至十五方案的氧化物半导体薄膜构成的盖层的薄膜半导体装置的制造方法，其中，在栅电极上形成栅绝缘膜，在所述栅绝缘膜上采用溅射法形成由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层，在所述活性层上采用溅射法形成所述盖层，将所述活性层和所述盖层的层叠膜图案化，形成以图案化的所述活性层和所述盖层作为基底膜的金属层，通过采用湿蚀刻法将所述金属层图案化从而形成源电极和漏电极。
32、发明效果
33、该本发明的包含铟、镁和锡的氧化物薄膜最适合作为高迁移率的盖层，能够抑制蚀刻损伤、cvd工艺产生的氢的影响，使用该盖层时，能够实现迁移率超过10cm2/vs的薄膜晶体管。
34、另外，本发明的盖层能够成为不含锌的氧化物半导体薄膜，能够用硫酸、硝酸系蚀刻剂或醋酸系蚀刻剂进行蚀刻，因此能够与高迁移率的活性层一起良好地进行图案化，通过高精度的图案化，能够实现高精细的薄膜晶体管。
1.溅射靶，其由包含由铟、镁和锡组成的式inxmgysnz的氧化物的氧化物烧结体构成，上述式的x为0.32以上且0.65以下，y为0.17以上且0.46以下，z为大于0且0.22以下，并且在x+y+z＝1的范围。
2.根据权利要求1所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体还含有选自si、ti、w、zr、nb、ni、ge、ta、al和y中的至少一种元素即a组元素。
3.根据权利要求2所述的溅射靶，其中，si为4at％以下，ti为6at％以下，w为6at％以下，zr为7at％以下，nb为7at％以下，ni为7at％以下，ge为7at％以下，ta为8at％以下，al为8at％以下，y为9at％以下，所述a组元素的含量为不到10at％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的溅射靶，其中，所述氧化物烧结体还含有选自mo、sb、hf、la、fe、ga、zn、ca和sr中的至少一种元素即b组元素。
5.根据权利要求4所述的溅射靶，其中，mo为10at％以下，sb为13at％以下，hf为13at％以下，la为13at％以下，fe为21at％以下，ga为27at％以下，zn为38at％以下，ca为38at％以下，sr为38at％以下，所述in、mg和sn以外的元素的合计含量为38at％以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的溅射靶，其中，相对密度为90％以上。
7.溅射靶的制造方法，其中，将氧化铟粉末、氧化镁粉末和氧化锡粉末混合以形成成型体，在1100℃以上且1650℃以下将所述成型体烧成，制造根据权利要求1～6中任一项所述的具有氧化物烧结体的溅射靶。
8.溅射靶的制造方法，其中，将铟、镁和锡的氧化物、氢氧化物或碳酸盐混合，将在1000℃～1500℃下预烧成的前体粉末成型以制成成型体，在1100℃以上且1650℃以下将所述成型体烧成，制造根据权利要求1～6中任一项所述的具有氧化物烧结体的溅射靶。
9.氧化物半导体薄膜，其由氧化物半导体构成，所述氧化物半导体以由铟、镁和锡组成的式inxmgysnz的氧化物作为主成分，上述式的x为0.32以上且0.65以下，y为0.17以上且0.46以下，z为大于0且0.22以下，并且在x+y+z＝1的范围。
10.根据权利要求9所述的氧化物半导体薄膜，其中，用硫酸、硝酸系蚀刻剂或醋酸系蚀刻剂蚀刻时的蚀刻速率为1nm/秒以上。
11.根据权利要求9或10所述的氧化物半导体薄膜，其中，带隙为2.5ev以上且3.4ev以下，氢退火处理后的电阻值为1e+2ω/□以上。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的氧化物半导体薄膜，其还含有选自si、ti、w、zr、nb、ni、ge、ta、al、y和mo中的至少一种元素即a组元素。
13.根据权利要求12所述的氧化物半导体薄膜，其中，si为4at％以下，ti为6at％以下，w为6at％以下，zr为7at％以下，nb为7at％以下，ni为7at％以下，ge为7at％以下，ta为8at％以下，al为8at％以下，以及y为9at％以下，所述a组元素的含量为不到10at％。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的氧化物半导体薄膜，其还含有选自mo、sb、hf、la、fe、ga、zn、ca和sr中的至少一种元素即b组元素。
15.根据权利要求14所述的氧化物半导体薄膜，其中，mo为10at％以下，sb为13at％以下，hf为13at％以下，la为13at％以下，fe为21at％以下，ga为27at％以下，zn为38at％以下，ca为38at％以下，sr为38at％以下，in、mg和sn以外的元素的合计含量为38at％以下。
16.氧化物半导体薄膜层叠体，具备：由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层、和在该活性层上层叠的由根据权利要求9～15中任一项所述的氧化物半导体薄膜构成的盖层。
17.根据权利要求16所述的氧化物半导体薄膜层叠体，其中，所述盖层与所述活性层一起图案化时的蚀刻比适合。
18.薄膜半导体装置，其具备由根据权利要求9～15中任一项所述的氧化物半导体薄膜构成的盖层。
19.根据权利要求18所述的薄膜半导体装置，其中，所述盖层以覆盖由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层的方式设置。
20.根据权利要求18或19所述的薄膜半导体装置，其具备：栅电极；在所述栅电极上设置的栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜上设置的、由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层；以覆盖所述活性层的方式设置的盖层；与所述活性层和所述盖层连接的源电极和漏电极。
21.薄膜半导体装置的制造方法，是具备由根据权利要求9～15中任一项所述的氧化物半导体薄膜构成的盖层的薄膜半导体装置的制造方法，其中，在栅电极上形成栅绝缘膜，在所述栅绝缘膜上采用溅射法形成由高迁移率的氧化物半导体薄膜构成的活性层，在所述活性层上采用溅射法形成所述盖层，将所述活性层和所述盖层的层叠膜图案化，形成以图案化的所述活性层和所述盖层作为基底膜的金属层，通过采用湿蚀刻法将所述金属层图案化从而形成源电极和漏电极。
