氧化物半導(dǎo)體靶材、氧化物半導(dǎo)體膜及其制造方法、以及薄膜晶體管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氧化物半導(dǎo)體靶材、氧化物半導(dǎo)體膜及其制造方法、以及薄膜晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為以薄膜晶體管驅(qū)動的方式的液晶顯示器，薄膜晶體管的溝道層采用了非晶硅 的液晶顯示器成為主流。但是，對于采用了非晶硅的溝道層而言，實現(xiàn)液晶顯示器的高要求 規(guī)格變得越來越困難。因此，近年來，作為代替非晶硅的溝道層用的材料，氧化物半導(dǎo)體備 受注目。
[0003] 與用化學(xué)氣相沉積法（CVD)成膜的非晶硅不同，氧化物半導(dǎo)體能夠用濺射法進行 成膜，所以膜的均質(zhì)性優(yōu)異，具有能夠應(yīng)對液晶顯示器的大型化、高精細化的要求的位勢。 另外，氧化物半導(dǎo)體由于載流子（carrier)的迀移率比非晶硅高，所以不僅對于圖像的高 速切換有利，在關(guān)閉時的泄露電流也非常低，因此可以期待降低功率消耗（省電化）。進而， 濺射法與化學(xué)氣相沉積法相比能夠在低溫下成膜，因此存在如下優(yōu)點：作為構(gòu)成薄膜晶體 管的材料可以選擇缺乏耐熱性的材料。
[0004] 作為液晶顯示器的溝道層優(yōu)選的氧化物半導(dǎo)體，已知有例如銦鎵鋅復(fù)合氧化物 (以下，也稱為"IGZ0"。）、鋅錫復(fù)合氧化物（以下，稱為"ZT0"。）等。
[0005] 作為與上述關(guān)聯(lián)的技術(shù)，公開了使用IGZO的N型薄膜晶體管（參照例如專利文獻 1)。另外，公開了使用由ZTO的燒結(jié)體形成的靶材及使用其的氧化物半導(dǎo)體膜（參照例如 專利文獻2~4、非專利文獻2)。
[0006] 另外，已知IGZO、ZTO等氧化物半導(dǎo)體置于紫外光等曝光下時，作為半導(dǎo)體膜的性 質(zhì)降低且制作TFT時有TFT特性降低的傾向（參照例如非專利文獻1、3)。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開2006-165532號公報 [0010]專利文獻2:日本特開2010-37161號公報
[0011] 專利文獻3:日本特開2010-248547號公報
[0012] 專利文獻4:日本特開2012-33699號公報
[0013] 非專利文獻
[0014] 非專利文獻1:竹知和重（KazushigeTakechi)、其他4名、"A二一X.々一 于少?才7、、? 。歹彳卜'、? 7 彳 ^ 7 夕 乂（Japanese Journal of Applied Physics) '，、公 益社團法人應(yīng)用物理學(xué)會（The Japan Society of Applied Physics)、2009年I月20日、 第 48 卷、p. 010203-1-3
[0015] 非專利文獻2:神谷利夫、其他2名、《固體物理》、AGNE Gijutsu Center Inc.，平 成21年9月15日、第44卷、第9號、p. 630-632
[0016] 非專利文獻3:匕。一?欠少> (P. Goerrn)、其他3名、" 7 7°歹彳卜'、? 7 4 y 夕只? U 夕 一X (Applied Physics Letters) "、（美國）、美國物理學(xué)協(xié)會（American Institute of Physics)、2007 年 11 月 6 日、p. 193504-1-3

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 發(fā)明要解決的問題
[0018] 如上述的氧化物半導(dǎo)體膜，一直以來面向?qū)嵱没拈_發(fā)變得盛行。但是，想要使用 溝道層中采用了該氧化物半導(dǎo)體膜的的薄膜晶體管制造液晶顯示器時，存在有起因于制造 工序的以下問題。
[0019] (1)對于蝕刻液的耐性
[0020] 在薄膜晶體管的制造工序中，有如下工序：形成包含氧化物半導(dǎo)體膜的溝道層之 后，形成包含金屬的導(dǎo)電膜，使用金屬用蝕刻液對導(dǎo)電膜進行蝕刻，由此形成源電極和漏電 極。
[0021] 此時，溝道層的一部分與蝕刻液接觸。IGZO以與金屬同等的速度溶解于金屬用蝕 刻液，所以無法殘留了由IGZO形成的溝道層而只對導(dǎo)電膜選擇地進行蝕刻加工。作為其對 策，有如下提案：為了不使溝道層溶解于蝕刻液而在溝道層上設(shè)置蝕刻停止層。然而，以防 止溝道層的溶解為目的而設(shè)置蝕刻停止層時，與溝道層中采用了非晶硅的現(xiàn)有的液晶顯示 器相比較會增加制造工序。這從工序的簡易化和成本等觀點出發(fā)而不優(yōu)選。
[0022] (2)對于光照射的耐性
[0023] 在使用光刻法進行薄膜晶體管的圖案形成的工序、形成使液晶分子預(yù)先取向的取 向膜的工序等中，對溝道層照射強的紫外光。另外，作為液晶顯示器使用時，由光源發(fā)出的 可見光透過溝道層。因此，優(yōu)選由氧化物半導(dǎo)體膜形成的溝道層即便接受紫外光、可見光的 照射，薄膜晶體管的特性也不發(fā)生變化。
[0024] 然而，已知對溝道層中使用了 IGZO的薄膜晶體管照射紫外光時，產(chǎn)生漏極電流的 閾值電壓向負向側(cè)迀移或者泄露電流增加（例如，參照上述非專利文獻1)?？梢哉J為，這是 因為在IGZO的帶結(jié)構(gòu)中，帶隙中存在有深的缺陷能級，由具有光子能量低于與該帶隙對應(yīng) 的光子能量的紫外光至可見光的區(qū)域的光被吸收，從而產(chǎn)生載流子，對于薄膜晶體管的特 性帶來影響（例如，參照上述非專利文獻2)。另外，報告了伴隨著光照射的薄膜晶體管的、 產(chǎn)生漏極電流的閾值電壓的降低和泄露電流的增加，在對溝道層中使用了 ZTO的薄膜晶體 管照射可見光時也發(fā)生（例如，上述非專利文獻3)。
[0025] 薄膜晶體管的產(chǎn)生漏極電流的閾值電壓向負向側(cè)迀移時，與薄膜晶體管連接的像 素電極的開關(guān)的控制變困難。另外，泄露電流增加時，液晶顯示器的功率消耗增大。該現(xiàn)象 有時能夠通過在照射光之后進行退火而使之緩和。然而，通過保護膜形成后等制造工序，大 多得不到恢復(fù)效果而招致使用液晶顯示器時的薄膜晶體管的可靠性劣化。另外，在形成上 述取向膜的液晶顯示器的制造工序中，有時通過強度高的紫外光的照射而溝道層受到無法 恢復(fù)的損傷。
[0026] 本發(fā)明是鑒于上述的情況而做出的，課題在于達成下述的目的。即，本發(fā)明的第一 目的在于提供對蝕刻液和光照射的耐性優(yōu)異的氧化物半導(dǎo)體膜的制造中優(yōu)選的氧化物半 導(dǎo)體靶材。另外，本發(fā)明的第二目的在于提供對蝕刻液和光照射的耐性優(yōu)異的氧化物半導(dǎo) 體膜及其制造方法。另外，本發(fā)明的第三目的在于提供不增加工序數(shù)而顯示高清晰度的顯 示器圖像的薄膜晶體管。
[0027] 用于解決問題的方案
[0028] 本發(fā)明是根據(jù)以下的見解而做出的。即，是如下見解：使用了包含鋅、錫和氧作為 主要元素的氧化物燒結(jié)體即鋅錫復(fù)合氧化物（ZTO)的靶材中在規(guī)定量的范圍含有屬于III 族的鋁，由此對于生成的膜，能夠選擇地只對導(dǎo)電膜進行蝕刻，同時改善了對于光照射的耐 性。
[0029] 用于實現(xiàn)前述課題的具體的手段如下。
[0030] < 1 >一種氧化物半導(dǎo)體靶材，其由氧化物燒結(jié)體形成，所述氧化物燒結(jié)體包含 鋅、錫、氧、以及相對于氧化物燒結(jié)體的總質(zhì)量的含有比為0. 005質(zhì)量％~0. 2質(zhì)量％的鋁， 相對于前述氧化物燒結(jié)體的總質(zhì)量的娃的含有比小于〇. 03質(zhì)量％ (包含0質(zhì)量％ )。
[0031] < 2 >根據(jù)前述< 1 >所述的氧化物半導(dǎo)體靶材，其中，前述氧化物燒結(jié)體中鋅相 對于鋅（Zn)和錫（Sn)的總和量的比率（ZrV(Zn+Sn))，以原子比率換算，為大于0.52且為 0. 8以下。
[0032] < 3 >根據(jù)前述< 1 >或前述< 2 >所述的氧化物半導(dǎo)體靶材，其中，前述氧化物 燒結(jié)體還以不大于鋁含量的范圍的含量包含硅，鋁和硅的含量的總和相對于前述氧化物燒 結(jié)體的總質(zhì)量的含有比為〇. 1質(zhì)量％以下。
[0033] < 4 >根據(jù)前述< 1 >~前述< 3 >的任一項所述的氧化物半導(dǎo)體靶材，其中，鋁 的含有比相對于氧化物燒結(jié)體的總質(zhì)量為0. 005質(zhì)量％~0. 2質(zhì)量％，并且硅的含有比相 對于氧化物燒結(jié)體的總質(zhì)量為〇. 001質(zhì)量％~〇. 02質(zhì)量％。
[0034] < 5 >-種氧化物半導(dǎo)體膜的制造方法，其具有以下步驟：使用前述< 1 >~前述 < 4 >的任一項所述的氧化物半導(dǎo)體靶材，通過濺射法在基板上形成氧化物半導(dǎo)體膜。
[0035] < 6 >-種氧化物半導(dǎo)體膜，其是使用前述< 1 >~前述< 4 >的任一項所述的 氧化物半導(dǎo)體靶材而成的。
[0036] < 7 >-種薄膜晶體管，其具備使用前述< 6 >所述的氧化物半導(dǎo)體膜而形成的 溝道層，由未照射光時的產(chǎn)生漏極電流的閾值電壓向光照射后的產(chǎn)生漏極電流的閾值電壓 的變化幅度為OV以上且+2. OV以下。
[0037] < 8 >根據(jù)前述< 7 >所