[发明专利]氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶和半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用为通过溅射法形成氧化物半导体膜的溅射靶的氧化物烧结体、制造该氧化物烧结体的方法、包括该氧化物烧结体的溅射靶、以及包括用该溅射靶通过溅射法形成的氧化物半导体膜的半导体器件。

背景技术

在液晶显示装置、薄膜EL(电致发光)显示装置、有机EL显示装置等中，通常主要使用非晶硅膜作为充当TFT(薄膜晶体管)的沟道层的半导体膜，其中该TFT是一种半导体器件。

然而，近年来，由于与非晶硅膜相比的高载流子迁移率的优势，注意力集中于主要由基于In-Ga-Zn的复合氧化物(下文中也称为IGZO)构成的氧化物半导体膜作为上述半导体膜。

例如，日本专利特开No.2008-199005(PTD1)公开了，通过使用氧化物烧结体作为靶，用溅射法形成这种主要由IGZO组成的氧化物半导体膜。

另外，日本专利特开No.2008-192721(PTD2)公开了，通过使用包括钛或钨和铟的靶，用溅射法形成沟道层，因此得到具有极佳操作特性的TFT。

另外，作为通过真空气相沉积法，诸如电子束气相沉积法、离子电镀法和高密度等离子体辅助气相沉积法形成氧化物透明导电膜时适合使用的材料，日本专利特开No.2006-347807(PTD3)公开了一种氧化物烧结体，该氧化物烧结体包括其中固溶有钨的氧化铟，包括钨与铟的原子数量比等于或高于0.001且等于或低于0.034的钨，并具有等于或高于4.0g/cm³且等于或低于6.5g/cm³的表观密度。

引用列表

专利文献

PTD1：日本专利特开No.2008-199005

PTD2：日本专利特开No.2008-192721

PTD3：日本专利特开No.2006-347807

发明内容

技术问题

在作为半导体器件的TFT(薄膜晶体管)中，其中该半导体器件包括作为沟道层的、主要由日本专利特开No.2008-199005(PTD1)所公开的IGZO组成的氧化物半导体膜，使用由市场价格高的金属镓制成的氧化镓作为原材料，因此，该TFT具有高制造成本的问题。

包括作为沟道层的、通过使用日本专利特开No.2008-192721(PTD2)所公开的靶制成的氧化物半导体膜的TFT，具有截止电流高，即约为1×10^-11A的问题，因此，除非将驱动电压升高到约40V，否则不能有效增加导通电流和截止电流的比率。

日本专利特开No.2006-347807(PTD3)所公开的氧化物烧结体具有密度(表观密度)低，即等于或低于6.5g/cm³的问题，因此，不能将该氧化物烧结体用作为溅射法的溅射靶，其中该溅射法是用于形成氧化物半导体膜的最佳方法。

因此，本发明的目的是解决上述问题并提供一种氧化物烧结体，其中该氧化物烧结体适用为通过溅射法形成具有高性能的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶，一种制造氧化物烧结体的方法，包括该氧化物烧结体的溅射靶，以及包括通过使用该溅射靶用溅射法形成的氧化物半导体膜的半导体器件。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面的氧化物烧结体是一种包括铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中该氧化物烧结体包括红绿柱石型晶相作为主要成分，并具有高于6.5g/cm³且等于或低于7.1g/cm³的表观密度，氧化物烧结体中的钨与铟、钨和锌的总计的含量比高于1.2原子％且低于30原子％，氧化物烧结体中的锌与铟、钨和锌的总计的含量比高于1.2原子％且低于30原子％。

根据本发明的另一方面的溅射靶包括根据上述方面的氧化物烧结体。

根据本发明的另一方面的半导体器件包括利用根据上述方面的溅射靶通过溅射法形成的氧化物半导体膜。

根据本发明的进一步方面的制造氧化物烧结体的方法是一种用于制造根据上述方面的氧化物烧结体的方法，该方法包括以下步骤：制备氧化锌粉末和氧化钨粉末的初次混合物；通过热处理该初次混合物形成煅烧粉末；制备原材料粉末的二次混合物，其中该二次混合物包括煅烧粉末；通过成型二次混合物形成成型体；并通过烧结成型体形成氧化物烧结体，其中形成煅烧粉末的步骤包括，通过在含氧气氛下，以等于或高于550℃且低于1200℃的温度，热处理初次混合物，形成包括锌和钨的复合氧化物粉末作为煅烧粉末。

发明的有益效果