CN105745183A - 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件 - Google Patents

氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件 Download PDF

Info

Publication number
CN105745183A
CN105745183A CN201580002686.0A CN201580002686A CN105745183A CN 105745183 A CN105745183 A CN 105745183A CN 201580002686 A CN201580002686 A CN 201580002686A CN 105745183 A CN105745183 A CN 105745183A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sintered body
tungsten
oxidate sintered
equal
zinc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580002686.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105745183B (zh
Inventor
宫永美纪
绵谷研
绵谷研一
曾我部浩
曾我部浩一
粟田英章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of CN105745183A publication Critical patent/CN105745183A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105745183B publication Critical patent/CN105745183B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62685—Treating the starting powders individually or as mixtures characterised by the order of addition of constituents or additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
    • H01J37/3429—Plural materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02266—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by physical ablation of a target, e.g. sputtering, reactive sputtering, physical vapour deposition or pulsed laser deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02551—Group 12/16 materials
    • H01L21/02554—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02565—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/24—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3239—Vanadium oxides, vanadates or oxide forming salts thereof, e.g. magnesium vanadate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3241—Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3256—Molybdenum oxides, molybdates or oxide forming salts thereof, e.g. cadmium molybdate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3258—Tungsten oxides, tungstates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3298—Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/762—Cubic symmetry, e.g. beta-SiC
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/79—Non-stoichiometric products, e.g. perovskites (ABO3) with an A/B-ratio other than 1

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

提供一种包括铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中氧化物烧结体包括作为主要成分的红绿柱石型晶相且具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度，氧化物烧结体中的钨对铟、钨和锌总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，以及氧化物烧结体中的锌对铟、钨和锌总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。也提供一种制造氧化物烧结体的方法，包括氧化物烧结体的溅射靶，以及包括通过使用溅射靶的溅射方法形成氧化物半导体膜(14)的半导体器件(10)。

Description

氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件
技术领域
本发明涉及一种可适于用作通过溅射方法形成氧化物半导体膜的溅射靶的氧化物烧结体、制造氧化物烧结体的方法、包括氧化物烧结体的溅射靶、以及包括通过利用溅射靶的溅射方法形成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，非晶硅膜已经常规地主要用作用于作为半导体器件的TFT(薄膜晶体管)的沟道层的半导体膜。
但是，近年来，已经把注意力集中在包括铟(In)、镓(Ga)以及锌(Zn)的复合氧化物，即In-Ga-Zn基复合氧化物(也称为“IGZO”)作为非晶硅的可替换材料。这是因为与非晶硅相比，可预期IGZO基氧化物半导体具有更高的载流子迁移率。
例如，日本专利公布No.2008-199005(PTD1)公开了通过使用氧化物烧结体作为靶，通过溅射方法形成主要由IGZO组成的氧化物半导体膜。
日本专利公布No.2004-091265(PTD2)公开了主要由铟制成并包括钨的氧化物烧结体作为适于在通过溅射方法等形成氧化物半导体膜时使用的材料。
此外，对于适于在通过诸如电子束气相沉积方法的真空气相沉积方法，离子电镀方法以及高密度等离子体辅助气相沉积方法时使用的材料来说，日本专利公布No.2006-347807(PTD3)公开了一种氧化物烧结体，包括具有其中固溶的钨的氧化铟，包括具有钨与铟的原子数比等于或高于0.001且等于或低于0.034的钨，且具有等于或高于4.0g/cm3且等于或低于6.5g/cm3的密度(表观密度)。
引用列表
专利文献
PTD1:日本专利公布No.2008-199005
PTD2:日本专利公布No.2004-091265
PTD3:日本专利公布No.2006-347807
非专利文献
NPD1:彩色液晶显示器(HirooHori,KojiSuzuki,KyoritsuShuppan有限公司，公开日期：2001年6月)
发明内容
技术问题
在PTD1中所述的包括作为沟道层的IGZO基氧化物半导体膜的TFT中，由市场价格较高的金属镓制造的氧化镓用作原料，且因此TFT具有高制造成本的问题。
包括通过使用PTD2中所述的氧化物烧结体制造的作为沟道层的氧化物半导体膜的TFT具有阈值电压Vth高于4V的问题。根据上述NPD1，在作为已经在先用于显示应用的TFT的半导体材料的a-Si中，Vth通常为2至4V。从简化器件设计的观点出发，希望即使在半导体材料转换为氧化物半导体时，显示器也能在2至4V的相同范围的Vth内操作。
PTD3中所述的氧化物烧结体具有的问题是密度(表观密度)较低，即等于或低于6.5g/cm3，且因此氧化物烧结体不能用作用于作为形成氧化物半导体膜的最优方法的溅射方法的溅射靶。
因此，本发明的目的是解决上述问题并提供可适于用作通过溅射方法形成具有较高特性的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶的氧化物烧结体、制造氧化物烧结体的方法、包括氧化物烧结体的溅射靶、以及包括通过使用溅射靶，通过溅射方法形成的氧化物半导体膜的半导体器件。
问题的解决手段
根据本发明一个方面的氧化物烧结体是包括铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中氧化物烧结体包括红绿柱石型晶相作为主要成分且具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度。氧化物烧结体中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，且氧化物烧结体中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。
根据本发明另一方面的溅射靶包括根据上述方面的氧化物烧结体。
根据本发明又一方面的半导体器件包括利用根据上述方面的溅射靶，通过溅射方法形成的氧化物半导体膜。
根据本发明又一方面的制造氧化物烧结体的方法是制造根据上述方面的氧化物烧结体的方法，该方法包括如下步骤：制备氧化锌粉末和氧化钨粉末的一次混合物；通过热处理一次混合物形成煅烧粉末；制备原料粉末的二次混合物，其中二次混合物包括煅烧粉末；通过模制二次混合物形成模制体；以及通过烧结模制体形成氧化物烧结体，其中形成煅烧粉末的步骤包括在等于或高于550℃且低于1200℃的温度下，在含氧气氛下通过热处理一次混合物形成作为煅烧粉末的包括锌和钨的复合氧化物粉末。
发明的有益效果
根据上文，可提供一种能适于用作通过溅射方法形成具有较高特性的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶的氧化物烧结体、制造氧化物烧结体的方法、包括氧化物烧结体的溅射靶、以及包括通过利用溅射靶的溅射方法形成的氧化物半导体膜的半导体器件。
附图说明
图1是示出根据本发明一个方面的半导体器件的一个示例的示意图，其中图1(A)示出平面示意图且图1(B)示出沿图1(A)中所示的线IB-IB截取的截面示意图。
图2是示出制造根据本发明一个方面的半导体器件的方法的一个示例的截面示意图。
具体实施方式
<本发明实施例的说明>
首先将列出并说明本发明的实施例。
[1]根据本发明一个实施例的氧化物烧结体是包括铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中氧化物烧结体包括红绿柱石型晶相作为主要成分且具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度。氧化物烧结体中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，且氧化物烧结体中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。
因为根据本实施例的氧化物烧结体包括红绿柱石型晶相作为主要成分且具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度，因此根据本实施例的氧化物烧结体适于用作通过溅射方法形成具有较高特性的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶。此外，氧化物烧结体中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，且氧化物烧结体中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。因此，在包括通过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，可将阈值电压Vth设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[2]在根据本实施例的氧化物烧结体中，红绿柱石型晶相可包括作为主要成分的氧化铟，且包括固溶在红绿柱石型晶相的至少一部分中的钨和锌。因此，在包括通过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，可将阈值电压Vth有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[3]根据本实施例的氧化物烧结体可进一步包括选自由铝、钛、铬、镓、铪、锆、硅、钼、钒、铌、钽以及铋组成的组中的至少一种类型的元素。在这种情况下，该元素对氧体中的铟、钨、锌以及该元素的总和的含量比可等于或高于0.1原子％且等于或低于10原子％。因此，在包括通过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，可将阈值电压Vth更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[4]根据本实施例的氧化物烧结体可包括具有六和四价中至少一个的钨。因此，在包括通过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，可将阈值电压Vth更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[5]根据本实施例的氧化物烧结体可包括通过X射线光电子光谱测量的结合能等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV的钨。因此，在包括通过使用包括上述氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，可将阈值电压Vth更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[6]根据本发明另一实施例的溅射靶包括上述实施例的氧化物烧结体。因为本实施例的溅射靶包括上述实施例的氧化物烧结体，因此本实施例的溅射靶适于通过溅射方法形成具有较高特性的半导体器件的氧化物半导体膜。
[7]根据本发明又一实施例的半导体器件包括利用上述实施例的溅射靶通过溅射方法形成的氧化物半导体膜。因为本实施例的半导体器件包括利用上述实施例的溅射靶通过溅射方法形成的氧化物半导体膜，因此本实施例的半导体器件可展现较高特性。虽然没有特别限制本文说明的半导体器件，但是包括利用上述实施例的溅射靶通过溅射方法形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的TFT(薄膜晶体管)是合适的示例。
[8]在根据本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比可高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，且氧化物半导体膜中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比可高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。因此，在包括作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[9]在根据本实施例的半导体器件中，在氧化物半导体膜中包括的钨对锌的原子比可处于高于0.5且低于3.0的范围内。因此，在包括作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[10]根据本实施例的半导体器件可满足下述(a)和(b)中至少一种：
(a)氧化物半导体膜中的硅对铟的原子比低于0.007；以及
(b)氧化物半导体膜中的钛对铟的原子比低于0.004。
因此，氧化物半导体膜的电阻率可增至等于或高于1×102Ωcm。
[11]在根据本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜可包括具有六和四价中至少一个的钨。因此，在包括作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[12]在根据本实施例的半导体器件中，氧化物半导体膜可包括通过X射线光电子光谱测量的结合能等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV的钨。因此，在包括作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
[13]一种制造作为本发明另一实施例的氧化物烧结体的方法是制造上述实施例的氧化物烧结体的方法，该方法包括如下步骤：制备氧化锌粉末和氧化钨粉末的一次混合物；通过热处理一次混合物形成煅烧粉末；制备原料粉末的二次混合物，其中二次混合物包括煅烧粉末；通过模制二次混合物形成模制体；以及通过烧结模制体形成氧化物烧结体，其中形成煅烧粉末的步骤包括在等于或高于550℃且低于1200℃的温度下，在含氧气氛下通过热处理一次混合物形成作为煅烧粉末的包括锌和钨的复合氧化物粉末。根据制造本实施例的氧化物烧结体的方法，形成煅烧粉末的步骤包括通过混合氧化锌粉末以及氧化钨粉末，以及在等于或高于550℃且低于1200℃的温度下，在含氧气氛下通过热处理该混合物形成包括锌和钨的复合氧化物粉末，且因此，氧化物烧结体的表观密度增加且获得可适于用作溅射靶的氧化物烧结体。
[14]在制造根据本实施例的氧化物烧结体的方法中，氧化钨粉末可包括选自由WO3晶相，WO2晶相以及WO2.72晶相组成的组中的至少一种类型的晶相。因此，氧化物烧结体的表观密度增加且获得可适于用作溅射靶的氧化物烧结体。
[15]在制造根据本实施例的氧化物烧结体的方法中，氧化钨粉末的中值粒径d50可等于或大于0.1μm且等于或小于4μm。因此，氧化物烧结体的表观密度增加且获得可适于用作溅射靶的氧化物烧结体。
[16]在制造根据本实施例的氧化物烧结体的方法中，复合氧化物可包括ZnWO4型晶相。因此，氧化物烧结体的表观密度增加且获得可适于用作溅射靶的氧化物烧结体。
<本发明实施例的细节>
[第一实施例：氧化物烧结体]
根据本实施例的氧化物烧结体是包括铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中氧化物烧结体包括作为主要成分的红绿柱石型晶相并具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度。因为根据本实施例的氧化物烧结体包括作为主要成分的红绿柱石型晶相并具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度，因此根据本实施例的氧化物烧结体适于用作通过溅射方法形成具有较高特性的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶。
在本说明书中，红绿柱石型晶相是红绿柱石晶相以及具有与红绿柱石晶相相同晶体结构的相的一般术语，其中硅(Si)以及除铟(In)之外的金属元素中的至少一种元素包括在红绿柱石晶相的至少一部分中。红绿柱石晶相是氧化铟(In2O3)的一种晶相且涉及JCPDS卡片的6-0416中定义的晶体结构，且也称为“稀土氧化物C型相(或C稀土结构相)”。
红绿柱石型晶相可通过X射线衍射加以识别。即，通过X射线衍射，红绿柱石型晶相的存在可被识别且可测量晶格间距。
此外，“包括作为主要成分的红绿柱石型晶相”是指氧化物烧结体中的红绿柱石型晶相的比率(下述红绿柱石型晶相的占有比)等于或高于90％。氧化物烧结体有时包括诸如包含不可避免的晶相的其他晶相。从除了红绿柱石型晶相之外的晶相区分红绿柱石型晶相的方法如下。
首先，通过X射线衍射识别红绿柱石型晶相的存在以及除红绿柱石型晶相之外的晶相的存在。在某些情况下，仅通过X射线衍射识别红绿柱石型晶相。当仅识别红绿柱石型晶相时，确定红绿柱石型晶相是主要成分。
当通过X射线衍射识别红绿柱石型晶相的存在以及除红绿柱石型晶相之外的晶相的存在时，从氧化物烧结体的一部分获得样本且样本的表面被抛光以使表面光滑。随后，通过使用SEM-EDX(具有能量分散X射线荧光光谱仪的扫描二次电子显微镜)，通过SEM(扫描二次电子显微镜)观察样本的表面且通过EDX(能量分散X射线荧光光谱仪)分析相应晶体颗粒的金属元素的成分比。根据这些晶体颗粒的金属元素的成分比的倾向对晶体颗粒进行分组。具体地，晶体颗粒可分成具有高Zn含量比或具有高W含量比或具有高Zn含量比和高W含量比的晶体颗粒组，以及具有非常低的Zn含量比以及具有非常低的W含量比以及具有高In含量比的晶体颗粒组。前一组可被断定为其他晶相，且后一组可被断定为红绿柱石型In2O3相。
氧化物烧结体中的红绿柱石型相的占有比(氧化物烧结体中的红绿柱石型晶相的比率)定义为红绿柱石型晶相的面积对氧化物烧结体的上述测量的表面的比率(百分比)。在根据本实施例的氧化物烧结体中，根据此定义的红绿柱石型晶相的占有比等于或高于90％。
根据本实施例的氧化物烧结体具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度。相反，PTD3中公开的氧化物烧结体例如具有等于或高于4.0g/cm3且等于或低于6.5g/cm3的表观密度，且PTD3的比较示例中公开的密度是6.8g/cm3，且因此，烧结体的表观密度低于根据本实施例的氧化物烧结体的表观密度。
考虑到由氧化铟制成的红绿柱石晶相的理论密度是7.28g/cm3且考虑到具有在高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％的比率下以替代型方式固溶在红绿柱石晶相的至少一部分中的钨和锌中每一种的红绿柱石型晶相，作为根据本实施例的氧化物烧结体的主要成分的红绿柱石型晶相的理论密度被认为最小为7.19g/cm3且最大为7.22g/cm3。因此，在根据本实施例的氧化物烧结体中，与PTD3中公开的氧化物烧结体中的等于或高于55.4％且等于或低于93％的相对密度相比，烧结体的表观密度对理论密度的百分比，即烧结体的相对密度非常高，即等于或高于95.5％且等于或低于100％。
在使用烧结体作为溅射靶的情况下，认为可期望的是烧结体的更高的表观密度。烧结体的低表观密度是指在烧结体中存在许多空位。在溅射靶的使用过程中，其表面通过氩离子蚀刻。因此，如果在烧结体中存在空位，则在膜形成过程中，这些空位会暴露且内部气体被释放，且因此从靶释放的气体进入沉积的氧化物半导体薄膜且使膜特性退化。而且，如果烧结体的表观密度低，则在膜形成时，公知的被称为“结节”的铟的绝缘体会产生在靶上，且因此抑制良好的溅射放电。同样基于此方面，希望增加烧结体的表观密度。
如上所述，具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的高表观密度的根据本实施例的氧化物烧结体可适用于通过溅射方法形成具有较高特性，即具有等于或高于0V且等于或低于4V并具有高场效应迁移率的阈值电压Vth的半导体器件的氧化物半导体膜的溅射靶。
在根据本实施例的氧化物烧结体中，氧化物烧结体中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比(以下也称为氧化物烧结体中的W含量比)高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，且氧化物烧结体中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比(以下也称为氧化物烧结体中的Zn含量比)高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。根据这种氧化物烧结体，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件(例如TFT)中，阈值电压Vth可设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。氧化物烧结体中的各个W含量比以及Zn含量比优选等于或高于0.6原子％且等于或低于1.1原子％。
如果氧化物烧结体中的W含量比等于或低于0.5原子％，则包括通过使用氧化物烧结体形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中的阈值电压Vth低于0V。如果氧化物烧结体中的W含量比超过1.2原子％，则包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中的阈值电压Vth超过4V。
如果氧化物烧结体中的Zn含量比等于或低于0.5原子％，则包括通过使用氧化物烧结体形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中的阈值电压Vth低于0V。如果氧化物烧结体中的Zn含量比超过1.2原子％，则包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中的阈值电压Vth超过4V。
在根据本实施例的氧化物烧结体中，优选红绿柱石型晶相包括作为主要成分的氧化铟，且包括固溶在红绿柱石型晶相的至少一部分中的钨和锌。根据这种氧化物烧结体，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件(例如TFT)中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
在根据本实施例的氧化物烧结体中，“红绿柱石型晶相包括作为主要成分的氧化铟，以及固溶在其至少一部分中的钨和锌”是指其中钨和锌以替代型方式固溶在具有红绿柱石晶相的氧化铟的晶格的至少一部分中的实施例，或者其中钨和锌以填充型方式固溶在晶格之间的实施例，或者其中钨和锌同时以替代型方式和填充型方式固溶的实施例。
在根据本实施例的氧化物烧结体中，当钨和锌固溶在红绿柱石型晶相的至少一部分中时，晶格间距比JCPDS卡片的6-0416中定义的晶格间距宽或窄。在X射线衍射中，峰值位置朝向高角侧偏移或朝向低角侧偏移。当通过利用具有SEM-EDX(具有能量分散X射线荧光光谱仪的扫描二次电子显微镜)或TEM-EDX(具有能量分散X射线荧光光谱仪的透射二次电子显微镜)的表面分析观察到这种峰值偏移且观察到其中铟和钨以及锌混合存在的区域的存在时，可认为钨和锌固溶在红绿柱石型晶相中。
可选地，当由于利用ICP(感应耦合等离子)质谱法，SEM-EDX或其他元素识别方法的当前元素的识别结果而与铟一起观察到锌和钨的存在，同时在X射线衍射中未观察到锌的氧化物、钨的氧化物以及锌和钨的复合氧化物时，还可确定钨和锌固溶在红绿柱石型晶相中。
根据本实施例的氧化物烧结体可进一步包括选自由铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、镓(Ga)、铪(Hf)、锆(Zr)、硅(Si)、钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)和铋(Bi)组成的组中的至少一种类型的元素M。在这种情况下，氧化物烧结体中的元素M对铟、钨、锌和元素M总和的含量比(以下选自上述组的至少一种类型的元素M对上述总和的含量比将也被称为氧化物烧结体中的M含量比)优选等于或高于0.1原子％且等于或低于10原子％。因此，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。此外，从这方面来看，氧化物烧结体中的M含量比更优选等于或高于0.1原子％且等于或低于5原子％，且进一步优选等于或高于0.1原子％且等于或低于1原子％。
当Al、Ti、Cr、Ga、Hf、Si、V和Nb中至少一种类型的元素的含量比等于或高于0.1原子％时，包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶获得的氧化物半导体膜的半导体器件的阈值电压Vth有利地增大。但是，如果这种元素的含量比高于10原子％，则半导体器件的阈值电压Vth趋向于超过4V。
此外，当Zr、Mo、Ta和Bi中至少一种类型的元素的含量比等于或高于0.1原子％时，包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶获得的氧化物半导体膜的半导体器件的场效应迁移率有利地增大。但是，如果这种元素的含量比高于10原子％，半导体器件的阈值电压Vth趋向于低于0V。
优选根据本实施例的氧化物烧结体包括具有六和四价中至少一个的钨。因此，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件(例如TFT)中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
还优选根据本实施例的氧化物烧结体包括通过X射线光电子光谱测量的结合能等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV的钨。也利用此，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件(例如TFT)中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。在本说明书中，通过X射线光电子光谱测量的结合能是指钨4f7/2的结合能。
公知作为离子的钨具有各种化合价。当钨具有这些化合价中的四和六价中至少一个时，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。钨可仅具有四价或仅具有六价，或可同时具有四价和六价，或可进一步包括未形成主要成分的任意其他价数。优选具有四和六价中至少一个的钨等于或大于钨总量的70原子％。
在X射线光电子光谱(XPS)中，化合价可从钨的结合能识别且价数的比率也可通过峰值间隔识别。由于本发明的发明人的研究，已经变得清楚的是如果当通过X射线光电子光谱测量结合能时的峰值位置等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV时，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。上述结合能更优选等于或高于34eV且等于或低于36.5eV，且进一步优选等于或高于35eV且等于或低于36.5eV。
公知具有六价的WO3的钨4f7/2的结合能的峰值出现在35eV至36.5eV的范围内，且钨金属以及具有四价的WO2的钨4f7/2的结合能峰值出现在32eV至33.5eV的范围内。基于此，在包括通过使用包括氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，从允许阈值电压Vth更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V的方面，以及允许实现高场效应迁移率考虑优选根据本实施例的氧化物烧结体主要具有六价。
[第二实施例：制造氧化物烧结体的方法]
制造根据本实施例的氧化物烧结体的方法是制造根据第一实施例的氧化物烧结体的方法，该方法包括如下步骤：制备氧化锌粉末以及氧化钨粉末的一次混合物；通过热处理一次混合物形成煅烧粉末；制备原料粉末的二次混合物，其中二次混合物包括煅烧粉末；通过模制二次混合物形成模制体；以及通过烧结模制体形成氧化物烧结体。形成煅烧粉末的步骤包括通过在等于或高于550℃且低于1200℃的温度下，在含氧气氛下，热处理一次混合物形成作为煅烧粉末的包括锌和钨的复合氧化物粉末。
根据制造本实施例的氧化物烧结体的方法，形成煅烧粉末的步骤包括通过在等于或高于550℃且低于1200℃的温度下，在含氧气氛下，热处理氧化锌粉末以及氧化钨粉末的一次混合物形成作为煅烧粉末的包括锌和钨的复合氧化物粉末，且因此，氧化物烧结体的表观密度增大且获得可适用于溅射靶的氧化物烧结体。复合氧化物可缺乏氧或任意金属可被取代。
如果热处理温度低于550℃，则不能获得包括锌和钨的复合氧化物粉末。如果热处理温度等于或高于1200℃，则包括锌和钨的复合氧化物粉末倾向于分解和分散，或粉末的粒径倾向于变得太大且变得不适合于使用。
此外，因为作为煅烧粉末的包括锌和钨的复合氧化物粉末通过上述热处理形成，氧化物烧结体中的钨可具有四和六价中至少一个。因此，在包括通过使用包括所获得的氧化物烧结体的溅射靶形成的作为沟道层的氧化物半导体膜的半导体器件中，阈值电压Vth可更有效地设定为等于或高于0V且等于或低于4V，且可实现高场效应迁移率。
优选包括锌和钨的复合氧化物包括ZnWO4型晶相。因此，可增大氧化物烧结体的表观密度，且可增大氧化物烧结体中具有六和四价中至少一个的钨的比率。ZnWO4型晶相具有通过P12/c1(13)空间群表示的晶体结构且为具有JCPDS卡片的01-088-0251中定义的晶体结构的锌钨酸盐化合物晶相。只要复合氧化物展现出这些晶系，晶格常数就可由于氧的缺乏或金属的固溶而改变。
优选氧化钨粉末包括选自由WO3晶相、WO2晶相以及WO2.72晶相组成的组中的至少一种类型的氧化钨粉末。因此，可增大氧化物烧结体的表观密度，且可增大氧化物烧结体中具有六和四价中至少一个的钨的比率。从这些观点来看，更优选氧化钨粉末是选自由WO3粉末、WO2粉末以及WO2.72粉末组成的组中的至少一种类型的粉末。
此外，氧化钨粉末的中值粒径d50优选等于或大于0.1μm且等于或小于4μm，更优选等于或大于0.2μm且等于或小于2μm，且进一步优选等于或大于0.3μm且等于或小于1.5μm。因此，可增大氧化物烧结体的表观密度。通过BET比表面积测量获得中值粒径d50。如果中值粒径d50小于0.1μm，则粉末的处理倾向于困难且混合氧化锌粉末和氧化钨粉末的均匀性倾向于困难。如果中值粒径d50大于4μm，则通过混合有氧化锌粉末且随后在等于或高于550℃且低于1200℃的温度下，在含氧气氛下热处理混合物而获得的包括锌和钨的复合氧化物粉末的粒径倾向于变大且倾向于难以增大氧化物烧结体的表观密度。
没有特别限制制造根据本实施例的氧化物烧结体的方法。但是，从有效形成第一实施例的氧化物烧结体的观点看，制造本实施例的氧化物烧结体的方法例如包括如下步骤。
(1)制备原料粉末的步骤
对于用于氧化物烧结体的原料粉末来说，制备构成氧化物烧结体的金属元素的氧化物粉末，例如氧化铟粉末(例如In2O3粉末)、氧化钨粉末(例如WO3粉末、WO2.72粉末、WO2粉末)以及氧化锌粉末(例如ZnO粉末)。对于氧化钨粉末来说，从使得氧化物烧结体中的钨具有六和四价中至少一个的观点看，优选不仅WO3粉末而且诸如WO2.72粉末以及WO2粉末的与WO3粉末相比具有缺乏氧的化学组成的粉末用作原料。从这点看，更优选使用WO2.72粉末以及WO2粉末中至少一种作为氧化钨粉末的至少一部分。从避免金属元素和Si非故意引入氧化物烧结体并获得稳定特性的观点看，优选原料粉末的纯度高，即等于或高于99.9质量％。
如上所述，从增大氧化物烧结体的表观密度观点看，优选氧化钨粉末的中值粒径d50等于或大于0.1μm且等于或小于4μm。
(2)制备一次混合物的步骤
在上述原料粉末中，混合(或粉碎并混合)氧化钨粉末以及氧化锌粉末。此时，当希望获得ZnWO4型相作为氧化物烧结体的晶相时，以1:1的摩尔比混合氧化钨粉末以及氧化锌粉末。当希望获得Zn2W3O8型相作为氧化物烧结体的晶相时，以3:2的摩尔比混合氧化钨粉末以及氧化锌粉末。如上所述，从增加氧化物烧结体的表观密度观点看，优选ZnWO4型相。没有特别限制混合氧化钨粉末以及氧化锌粉末的方法，且可使用干型方法或湿型方法。具体地，原料粉末通过使用球磨机、行星球磨机、砂磨机等被粉碎并混合。以此方式，获得原料粉末的一次混合物。诸如自然干燥或喷雾干燥的干燥方法可用于干燥通过使用湿型粉碎并混合方法获得的混合物。
(3)形成煅烧粉末的步骤
随后，热处理(煅烧)所获得一次混合物以形成煅烧粉末(包括锌和钨的复合氧化物粉末)。用于煅烧一次混合物的温度优选低于1200℃以防止煅烧产物的粒径变得太大以及烧结体的表观密度降低。为了获得ZnWO4型晶相或Zn2W3O8型晶相作为煅烧产物，温度优选等于或高于550℃。温度优选等于或高于550℃且低于1000℃，且进一步优选等于或高于550℃且等于或低于800℃。只要煅烧温度是使得晶相形成的温度，则从使得煅烧粉末的粒径尽可能小的观点看，更低的煅烧温度是优选的。以此方式，获得包括ZnWO4型晶相或Zn2W3O8型晶相的煅烧粉末。任意气氛都可用作煅烧气氛，只要煅烧气氛是含氧气氛即可。但是，优选大气压，或具有比空气更高压力的空气气氛，或包括具有比大气压更高压力的氧或在25体积％以上下的空气压力的氧氮混合气氛。因为高生产率，因此更优选大气压或接近其的压力。
(4)制备包括煅烧粉末的原料粉末的二次混合物的步骤
随后，上述原料粉末中的所获得煅烧粉末以及氧化铟粉末(例如In2O3粉末)类似于一次混合物的制备而被混合(或粉碎并混合)。以此方式，获得原料粉末的二次混合物。
(5)通过模制二次混合物形成模制体的步骤
随后，模制所获得的二次混合物。没有特别限定用于模制二次混合物的方法。但是，从增大烧结体的表观密度的观点看，优选单轴挤压方法、CIP(冷等静压)方法、模铸方法等等。
(6)通过烧结模制体形成氧化物烧结体的步骤
随后，烧结所获得的模制体以形成氧化物烧结体。此时，优选不使用热压烧结方法。用于烧结模制体的温度没有特别限定。但是，为了使所形成的氧化物烧结体的表观密度高于6.8g/cm3，温度优选等于或高于900℃且等于或低于1200℃。此外，烧结气氛没有特别限制。但是，从避免构成氧化物烧结体的晶体的粒径变大且避免破裂发生的观点看，优选大气压或接近其的压力。
[第三实施例：溅射靶]
根据本实施例的溅射靶包括第一实施例的氧化物烧结体。因此，根据本实施例的溅射靶可适用于通过溅射方法形成具有较高特性的半导体器件的氧化物半导体膜。
根据本实施例的溅射靶优选包括第一实施例的氧化物烧结体，且更优选由第一实施例的氧化物烧结体组成，以便使根据本实施例的溅射靶适用于通过溅射方法形成具有较高特性的半导体器件的氧化物半导体膜。
[第四实施例：半导体器件]
参考图1，根据本实施例的半导体器件10包括通过使用第一实施例的氧化物烧结体作为溅射靶的溅射方法形成的氧化物半导体膜14。因为根据本实施例的半导体器件包括这种氧化物半导体膜14，因此根据本实施例的半导体器件可具有较高特性，即阈值电压Vth等于或高于0V且等于或低于4V且较高的场效应迁移率的特性。
虽然根据本实施例的半导体器件10没有特别限制，但是根据本实施例的半导体器件10例如是包括通过使用第一实施例的氧化物烧结体作为溅射靶，通过溅射方法形成的作为沟道层的氧化物半导体膜14的半导体器件，且这种半导体器件例如是TFT(薄膜晶体管)。因为作为根据本实施例的半导体器件10的一个示例的TFT包括通过使用第一实施例的氧化物烧结体作为靶，通过溅射方法形成的作为沟道层的氧化物半导体膜14，因此TFT可具有等于或高于0V且等于或低于4V的阈值电压Vth以及较高的场效应迁移率。
更具体地，如图1中所示，作为根据本实施例的半导体器件10的TFT包括衬底11、设置在衬底11上的栅电极12、设置在栅电极12上作为绝缘层的栅绝缘膜13、设置在栅绝缘膜13上作为沟道层的氧化物半导体膜14、以及被彼此不接触地设置在氧化物半导体膜14上的源电极15和漏电极16。
在作为根据本实施例的半导体器件10的TFT中，优选氧化物半导体膜14中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比(以下称为氧化物半导体膜14中的W含量比)高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，且氧化物半导体膜14中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比(以下称为氧化物半导体膜14中的Zn含量比)高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。因此，阈值电压Vth可容易地设定为等于或高于0V且等于或低于4V且可容易地实现高场效应迁移率。氧化物半导体膜14中的各个W含量比以及Zn含量比更优选等于或高于0.6原子％且等于或低于1.1原子％。通过RBS(卢瑟福反向散射分析)测量氧化物半导体膜14的化学组成，即各个元素的含量比。
如果氧化物半导体膜14中的W含量比等于或低于0.5原子％，则作为包括作为沟道层的氧化物半导体膜14的半导体器件10的TFT中的阈值电压Vth倾向于低于0V。如果氧化物半导体膜14中的W含量比超过1.2原子％，则作为包括作为沟道层的氧化物半导体膜14的半导体器件10的TFT中的阈值电压Vth倾向于超过4V。
如果氧化物半导体膜14中的Zn含量比等于或低于0.5原子％，则作为包括作为沟道层的氧化物半导体膜14的半导体器件10的TFT中的阈值电压Vth倾向于低于0V。如果氧化物半导体膜14中的Zn含量比超过1.2原子％，则作为包括作为沟道层的氧化物半导体膜14的半导体器件10的TFT中的阈值电压Vth倾向于超过4V。
在作为根据本实施例的半导体器件10的TFT中，氧化物半导体膜14中包括的钨对锌的原子比(以下称为W/Zn原子比)优选高于0.5且低于3.0，更优选高于0.8且低于2.5，且进一步优选高于0.9且低于2.2。氧化物半导体膜14的化学组成，即W/Zn原子比通过RBS(卢瑟福反向散射分析)测量。
如果W/Zn原子比等于或高于3.0，则作为包括作为沟道层的氧化物半导体膜14的半导体器件10的TFT中的阈值电压Vth倾向于低于0V。如果W/Zn原子比等于或低于0.5，则包括作为沟道层的氧化物半导体膜14的半导体器件10的TFT中的阈值电压Vth倾向于超过4V。
因为根据本实施例的半导体器件10的氧化物半导体膜14用作半导体器件10的半导体层，因此希望电阻率高于如透明导电膜所希望的电阻率。具体地，优选氧化物半导体膜14的电阻率等于或高于1×102Ωcm。为此目的，优选氧化物半导体膜14中包括的Si的含量比在Si/In原子数比中低于0.007。此外，优选氧化物半导体膜14中包括的Ti的含量比在Ti/In原子数比中低于0.004。
通过四端子方法测量氧化物半导体膜14的电阻率。Mo电极通过溅射方法形成为电极构件。随后，在-40V至+40V的电压扫过外部电极并有电流通过的同时，测量内部电极之间的电压。由此计算电阻率。
从容易将阈值电压Vth设定为等于或高于0V且等于或低于4V且容易在作为根据本实施例的半导体器件10的TFT中实现高场效应迁移率的观点看，优选氧化物半导体膜14包括具有六和四价中至少一个的钨。
从容易将阈值电压Vth设定为等于或高于0V且等于或低于4V且容易在作为根据本实施例的半导体器件10的TFT中实现高场效应迁移率的观点看，优选氧化物半导体膜14包括通过X射线光电子光谱测量的结合能等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV的钨。
[制造半导体器件的方法]
参考图2，没有特别限制根据本实施例的制造半导体器件10的方法。但是，从有效制造具有高特性的半导体器件10的观点看，优选制造根据本实施例的半导体器件10的方法包括如下步骤，在衬底11上形成栅电极12(图2(A))，在栅电极12上形成作为绝缘层的栅绝缘膜13(图2(B))，在栅绝缘膜13上形成作为沟道层的氧化物半导体膜14(图2(C))，以及在氧化物半导体膜14上形成彼此不接触的源电极15和漏电极16(图2(D))。
(1)形成栅电极的步骤
参考图2(A)，栅电极12形成在衬底11上。虽然没有特别限制衬底11，但是从增加透明度、价格稳定且表面光滑的观点考虑，优选石英玻璃衬底、无碱玻璃衬底、碱性玻璃衬底等等。虽然没有特别限制栅电极12，但是从高抗氧化性以及低电阻观点看，优选Mo电极、Ti电极、W电极、Al电极、Cu电极等等。虽然没有特别限制形成栅电极12的方法，但是从允许衬底11的主面上大面积以及均匀形成的观点看，优选真空气相沉积方法，溅射方法等等。
(2)形成栅绝缘膜的步骤
参考图2(B)，栅绝缘膜13形成在栅电极12上作为绝缘层。虽然没有特别限制栅绝缘膜13，但是从高绝缘特性观点看，优选SiOx膜、SiNy膜等等。虽然没有特别限制形成栅绝缘膜13的方法，但是从允许具有其上形成栅电极12的衬底11的主面上大面积以及均匀形成并确保绝缘特性的观点看，优选等离子体CVD(化学气相沉积)方法等等。
(3)形成氧化物半导体膜的步骤
参考图2(C)，氧化物半导体膜14形成在栅绝缘膜13上作为沟道层。从制造具有高特性的半导体器件10的观点看，通过使用第一实施例的氧化物烧结体作为溅射靶，通过溅射方法形成氧化物半导体膜14。溅射方法是指通过将靶以及衬底设置在膜形成腔中以彼此面对，对靶施加电压，且以惰性气体离子溅射靶的表面，由此从靶释放形成靶的原子并在衬底(也包括如上所述具有栅电极以及其上形成的栅绝缘膜的衬底)上沉积原子，而形成通过形成靶的原子构成的膜。
(4)形成源电极和漏电极的步骤
参考图2(D)，源电极15和漏电极16彼此不接触地形成在氧化物半导体膜14上。虽然源电极15和漏电极16没有特别限制，但是从高耐氧化性、低电阻以及与氧化物半导体膜14的低接触电阻的观点看，优选Mo电极、Ti电极、W电极、Al电极、Cu电极等等。虽然没有特别限制形成源电极15和漏电极16的方法，但是从允许具有其上形成了氧化物半导体膜14的衬底11的主面上的大面积以及均匀形成的观点看，优选真空气相沉积方法、溅射方法等等。虽然没有特别限制形成彼此不接触的源电极15以及漏电极16的方法，但是从允许具有其上形成了氧化物半导体膜14的衬底11的主面上的源电极15和漏电极16的图案的大面积以及均匀形成的观点看，优选通过使用光刻胶的时刻方法形成。
通过X射线光电子光谱(XPS)测量第一实施例的氧化物烧结体中包括的钨的化合价，第三实施例的溅射靶以及第四实施例的半导体器件中的氧化物半导体膜。具有六价的WO3的钨4f7/2的结合能峰值出现在35eV至36.5eV范围内，且钨金属以及具有四价的WO2的钨4f7/2的结合能峰值出现在32eV至33.5eV范围内。因此可从这些范围内存在的峰值以及这些范围外存在的峰值的强度区域获得具有六和四价中至少一个的钨的比率。当六和四价的总峰值强度区对钨的整个峰值强度区的比率等于或高于70％时，可确定具有六和四价中至少一个的钨是主要成分。
从允许阈值电压Vth容易地设定至等于或高于0V且等于或低于4V以及允许在作为包括氧化物半导体膜14作为沟道层的半导体器件10的TFT中容易实现高场效应迁移率的观点看，优选第一实施例的氧化物烧结体中包括的钨，第三实施例的溅射靶，以及第四实施例的半导体器件10中的氧化物半导体膜14主要具有六价。
基于通过X射线光电子光谱检查的钨的结合能等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV的事实确认具有六价的钨。
示例
<示例1至8>
(1)粉末原料的制备
制备具有表1中所示的成分以及中值粒径d50且具有99.99质量％的纯度的氧化钨粉末(表示为表1中的“W”)、具有1.0μm的中值粒径d50以及具有99.99质量％的纯度的ZnO粉末(表示为表1中的“Z”)、以及具有1.0μm的中值粒径d50以及具有99.99质量％的纯度的In2O3粉末(表示为表1中的“I”)。
(2)原料粉末的一次混合物的制备
首先，在所制备的原料粉末中，将氧化钨粉末和ZnO粉末倒入球磨机中，且粉碎并混合18小时以制备原料粉末的一次混合物。氧化钨粉末和ZnO粉末之间的摩尔混合比大致设定在钨粉末:ZnO粉末＝1:1。乙醇用作粉碎和混合时的分散介质。在大气中干燥原料粉末的所获得的一次混合物。
(3)通过热处理一次混合物形成煅烧粉末
随后，将原料粉末的所获得的一次混合物倒入氧化铝制成的坩锅，且在大气压下，在表1中所示的煅烧温度下煅烧8小时。以此方式，获得包括ZnWO4型相或Zn2W3O8型相作为晶相的煅烧粉末。表1示出形成所获得的煅烧粉末的晶相的组成。
(4)包括煅烧粉末的原料粉末的二次混合物的制备
随后，将所获得的煅烧粉末与作为所制备的原料粉末的In2O3粉末一起倒入锅中，且进一步倒入粉碎且混合的球磨机中，且粉碎并混合12小时以制备原料粉末的二次混合物。设定In2O3粉末的混合量以便氧化钨粉末、ZnO粉末以及In2O3粉末中的摩尔混合比如表1中所示。乙醇用作粉碎和混合时的分散介质。通过喷雾干燥对所获得的混合粉末进行干燥。
(5)通过模制二次混合物形成模制体
随后，通过模压模制所获得的二次混合物，且进一步通过CIP在具有室温(5℃至30℃)的静态水中，在190MPa的压力下进行压力模制。由此获得具有100mm直径以及约9mm厚度的盘形模制体。
(6)通过烧结模制体形成氧化物烧结体
随后，在表1中所示的烧结温度下，在大气压且空气气氛下烧结所获得的模制体8小时。由此获得包括具有固溶在其中的钨和锌的红绿柱石型晶相(In2O3型相)的氧化物烧结体。
(7)氧化物烧结体的特性的评估
通过从氧化物烧结体的一部分获得样本并通过粉末X射线衍射方法执行晶体分析而识别所获得的氧化物烧结体的晶相。Cu-Kα射线用作X射线。氧化物烧结体中存在的晶相在表1中示出。
确认作为红绿柱石型相的In2O3型相是所获得的氧化物烧结体中的主要成分。首先，通过X射线衍射识别红绿柱石型晶相的存在以及除红绿柱石型晶相之外的晶相的存在。在某些情况下，通过X射线衍射仅识别出红绿柱石型晶相。当仅识别出红绿柱石型晶相时，确定红绿柱石型晶相为主要成分。
当通过X射线衍射识别红绿柱石型晶相的存在以及除红绿柱石型晶相之外的晶相的存在时，确认作为红绿柱石型相的In2O3型相是主要成分。
从氧化物烧结体的一部分获得样本且样本表面被抛光以使表面光滑。随后，通过使用SEM-EDX，通过SEM观察样本表面且通过EDX分析相应晶体颗粒的金属元素的组成比。根据这些晶体颗粒的金属元素的组成比的倾向对晶体颗粒进行分组。随后，可将晶体颗粒分成具有高Zn含量比以及高W含量比的晶体颗粒组，以及具有非常低的Zn含量比以及非常低的W含量比且具有高In含量比的晶体颗粒组。具有高Zn含量比以及高W含量比的晶体颗粒组被断定为除红绿柱石型晶相之外的晶相，且具有非常低的Zn含量比以及非常低的W含量比以及具有高In含量比的晶体颗粒组被断定为作为红绿柱石型晶相的In2O3型晶相。
随后，当作为红绿柱石型晶相的In2O3型晶相的面积对氧化物烧结体的上述测量表面的比率(红绿柱石型相的占居率)等于或高于90％时，确定作为红绿柱石型晶相的In2O3型晶相为主要成分。示例1至8中的氧化物烧结体都主要由作为红绿柱石型晶相的In2O3型晶相组成。
通过ICP质谱测量所获得的氧化物烧结体中的铟、锌和钨的包含量。基于这些包含量，获得氧化物烧结体中的W含量比(以原子％表示为表2中的“W含量比”)以及Zn含量比(表示为表2中的“Zn含量比”)。结果在表2中示出。
通过阿基米德方法获得所获得的氧化物烧结体的表观密度。
X射线光电子光谱(XPS)用作测量所获得的氧化物烧结体(溅射靶)中包括的钨的化合价。具有六价的WO3的钨4f7/2的结合能的峰值出现在35eV至36.5eV的范围内，且钨金属以及具有四价的WO2的钨4f7/2的结合能的峰值出现在32eV至33.5eV的范围内。通过XPS识别的钨的化合价(表示为表2中的“W化合价”)以及结合能的峰值位置(表示为表2中的“W结合能”)在表2中示出。
(8)靶的制造
将所获得的氧化物烧结体加工成具有3英寸(76.2mm)直径以及5.0mm厚度的靶。
(9)半导体器件的制造
参考图2(A)，首先制备50mm×50mm×0.6mm厚度的合成石英玻璃衬底作为衬底11，且具有100mm厚度的Mo电极通过溅射方法形成在衬底11上作为栅电极12。
参考图2(B)，随后，具有200nm厚度的非晶SiOx膜通过等离子体CVD方法形成在栅电极12上作为栅绝缘膜13。
参考图2(C)，随后，具有10nm厚度的氧化物半导体膜14通过使用上述(8)中制造的靶，通过DC(直流)磁控溅射方法形成在栅绝缘膜13上。具有3英寸(76.2mm)直径的靶的平面为溅射表面。
具体地，具有上述栅电极12以及其上形成的栅绝缘膜13的衬底11设置在溅射设备(未示出)的膜形成腔中的水冷衬底保持器上，以便暴露栅绝缘膜13。上述靶以90mm的距离设置以面对栅绝缘膜13。膜形成腔中的真空度设定在约6×10-5Pa且如下地溅射靶。
首先，利用栅绝缘膜13和靶之间***的挡板，将Ar(氩)气和O2(氧)气的混合气体引入膜形成腔中直至达到0.5Pa的压力。混合气体中的O2气的含量比为30体积％。110W的DC电功率施加至靶以引起溅射放电，且由此执行靶表面的清洗(预溅射)5分钟。
随后，110W的DC电功率施加至同一靶，且具有膜形成腔中保持的气氛，移除上述挡板且氧化物半导体膜14形成在栅绝缘膜13上。偏压没有特意施加至衬底保持器且衬底保持器仅为水冷。在膜形成时，设定膜形成时间以使氧化物半导体膜14具有10nm厚度。以此方式，通过使用从氧化物烧结体加工的靶，通过DC(直流)磁控溅射方法形成氧化物半导体膜14。氧化物半导体膜14用作作为半导体器件10的TFT中的沟道层。
随后，时刻由此形成的氧化物半导体膜14的一部分以形成源电极形成部14s，漏电极形成部14d以及沟道部14c。将各个源电极形成部14s以及漏电极形成部14d的主面尺寸设定为50μm×50μm，且沟道长度CL(参考图1(A)和1(B)以及图2，沟道长度CL是指源电极15和漏电极16之间的沟道部14c的距离)设定为30μm，且沟道宽度CW(参考图1(A)和1(B)以及图2，沟道宽度CW是指沟道部14c的宽度)设定为40μm。在高度上的25个沟道部14c以及在宽度上的25个沟道部14c以3mm间隔设置在75mm×75mm的衬底主面中，以便高度上作为半导体器件的25个TFT以及宽度上25个TFT以3mm间隔设置在75mm×75mm的衬底主面中。
通过以乙二酸:水＝5:95的体积比制备包括乙二酸和水的蚀刻水溶液，且在40℃下将具有依次形成在其上的栅电极12、栅绝缘膜13以及氧化物半导体膜14的衬底11浸入这种蚀刻水溶液而执行氧化物半导体膜14的一部分的蚀刻。
参考图2(D)，随后在氧化物半导体膜14上形成彼此分离的源电极15以及漏电极16。
具体地，首先在氧化物半导体膜14上施加抗蚀剂(未示出)且曝光并显影以便仅暴露氧化物半导体膜14的源电极形成部14s以及漏电极形成部14d的主面。随后，通过溅射方法分别在氧化物半导体膜14的源电极形成部14s以及漏电极形成部14d的主面上形成作为源电极15的具有100nm厚度的Mo电极以及作为漏电极16的具有100nm厚度的Mo电极。随后，剥离氧化物半导体膜14上的抗蚀剂。对于作为源电极15的Mo电极以及作为漏电极16的Mo电极来说，设置一个源电极15和一个漏电极16用于一个沟道部14c以便高度上作为半导体器件10的25个TFT以及宽度上的25个TFT以3mm间距设置在75mm×75mm的衬底主面中。最后，在氮气气氛下，在150℃下热处理作为半导体器件10的所获得的TFT15分钟。如上所述，制造包括作为沟道层的氧化物半导体膜14的TFT作为半导体器件10。
(10)半导体器件的特性的评估
如下评估作为半导体器件10的TFT的特性。首先，测试针与栅电极12，源电极15以及漏电极16接触。5V的源漏电压Vds施加至源电极15和漏电极16之间，且施加至源电极15和栅电极12之间的源栅电压Vgs从-10V改变至15V且这时测量源漏电流Ids。随后，绘制源栅电压Vgs以及源漏电流Ids的平方根[(Ids)1/2]之间的关系(以下这种曲线图也被称为“Vgs-(Ids)1/2曲线”)。在Vgs-(Ids)1/2曲线上绘制切线，且将阈值电压Vth定义为其中与具有切线的最大坡度的点相切的切线与x轴(Vgs)相交的交点(x交点)。
此外，根据以下等式[a]相对于源栅电压Vgs通过对源漏电流Ids求微分而推导出gm：
gm＝dIds/dVgs[a]。
随后，当Vgs＝8.0V时，通过使用gm的值，根据以下等式[b]计算场效应迁移率μfe：
μfe＝gm×CL/(CW×Ci×Vds)[b]。
在上述等式[b]中，沟道长度CL为30μm且沟道宽度CW为40μm。此外，栅绝缘膜13的电容Ci为3.4×10-8F/cm2，且源漏电压Vds为1.0V。
通过RBS(卢瑟福反向散射分析)测量作为半导体器件10的TFT的氧化物半导体膜14中的铟、钨和锌的包含量。基于这些包含量，计算以原子％的氧化物半导体膜14中的W含量比以及Zn含量比。基于这些包含量，也计算W/Zn原子比。结果在表2中示出。
通过X射线光电子光谱(XPS)测量所获得的氧化物半导体膜14中包括的钨的化合价。具有六价的WO3的钨4f7/2的结合能的峰值出现在35eV至36.5eV的范围内，且钨金属以及具有四价的WO2的钨4f7/2的结合能的峰值出现在32eV至33.5eV的范围内。通过XPS识别的钨的化合价(表示为表2中的“W化合价”)以及结合能的峰值位置(表示为表2中的“W结合能”)在表2中示出。
<示例9至20>
包括具有钨和锌固溶其中的红绿柱石型晶相(In2O3型相)且进一步包括元素M的氧化物烧结体类似于示例1至8加以制造，除了当制备原料粉末的二次混合物时，除煅烧粉末和In2O3粉末之外，还添加包括表1中所示的元素M的氧化物粉末(Al2O3、TiO2、Cr2O3、Ga2O3、HfO2、SiO2、V2O5、Nb2O3、ZrO2、MoO2、Ta2O3、Bi2O3)作为原料粉末之外。设定包括元素M的添加的氧化物粉末的量以便氧化钨粉末、ZnO粉末、In2O3粉末以及包括元素M的氧化物粉末中的摩尔混合比如表1中示出。示例9至20中的各个氧化物烧结体都主要由作为红绿柱石型晶相的In2O3型晶相组成。
通过ICP质谱测量所获得的氧化物烧结体中的铟、锌、钨以及元素M的包含量。基于这些包含量，获得氧化物烧结体中的W含量比(以原子％表示为表2中的“W含量比”)、Zn含量比(表示为表2中的“Zn含量比”)以及M含量比(表示为表2中的“M含量比”)。结果在表2中示出。
类似于示例1至8，将所获得的氧化物烧结体加工成靶，且制造通过使用这种靶的DC磁控溅射方法形成的作为包括氧化物半导体膜的半导体器件的TFT。类似于示例1至8，所获得的氧化物烧结体以及氧化物半导体膜以及作为半导体器件的TFT的特性在表1和2中示出。
<比较示例1至3>
类似于示例1至8制造氧化物烧结体，除了在氧化物烧结体的制造中，具有表1中所示的组成以及中值粒径d50以及具有99.99质量％的纯度的氧化钨粉末，具有1.0μm的中值粒径d50以及具有99.99质量％的纯度的ZnO粉末，以及具有1.0μm的中值粒径d50以及具有99.99质量％的纯度的In2O3粉末通过使用球磨机以表1中所示的摩尔混合比被粉碎并混合，以制备原料粉末的混合物，且随后在没有煅烧的情况下在表1中所示的烧结温度下模制并烧结原料粉末的混合物8小时之外。随后，类似于示例1至8，将所获得的氧化物烧结体加工成靶，且制造通过使用这种靶的DC磁控溅射方法形成作为包括氧化物半导体膜的半导体器件的TFT。因为在没有煅烧的情况下模制并烧结原料粉末的混合物，因此确认没有产生复合氧化物晶相。比较示例1至3中的制造氧化物烧结体的条件，所获得的氧化物烧结体以及氧化物半导体膜的特性，以及作为半导体器件的TFT的特性在表1和2中示出。
<示例21至24>
包括具有钨和锌固溶在其中的红绿柱石型晶相(In2O3型相)且还包括元素M的氧化物烧结体类似于示例1至8加以制造，除了当制备原料粉末的二次混合物时，除煅烧粉末和In2O3粉末之外，还添加包括表3中所示的元素M的氧化物粉末(TiO2,SiO2)作为原料粉末之外。氧化物烧结体中的M含量比以及元素M对In的原子比(M/In比率)在表3中示出。示例21至24中的各个氧化物烧结体都主要由作为红绿柱石型晶相的In2O3型晶相组成。将所获得的氧化物烧结体加工成靶，且类似于示例1至8制造作为包括通过使用这种靶的DC磁控溅射方法形成的氧化物半导体膜的半导体器件的TFT。
表3中示出所获得的氧化物烧结体以及氧化物半导体膜的特征以及作为半导体器件的TFT的特性。测量特征和特性的方法类似于示例1至8。
此外，对于示例21至24来说，根据以下流程测量氧化物半导体膜的电阻率。首先，类似于用于示例1至8的“(9)半导体器件的制造”中所述的方法形成氧化物半导体膜(未执行氧化物半导体膜形成之后的蚀刻)。通过四端子方法测量所获得的氧化物半导体膜的电阻率。此时，通过溅射方法使Mo电极形成为电极构件，以便电极之间的间距是10mm。随后，在-40V至+40V的电压扫过外部电极且有电流通过的同时，测量内部电极之间的电压。由此计算电阻率。结果在表3中示出。为了将电阻率设定为等于或高于1×102Ωcm以允许被用作氧化物半导体，优选当添加的元素M为Si时，Si/In原子数的比率低于0.007，且当添加的元素M是Ti时，优选Ti/In原子数的比率低于0.004。随着电阻率增大，截止电流倾向于降低且TFT特性倾向于增强。当电阻率低于1×102Ωcm时，截止电流倾向于高。
应当理解本文公开的实施例在各个方面都是说明性而非限制性的。本发明的范围由权利要求项定义，而不是由上述实施例定义，且旨在涵盖处于等效于权利要求项的含义和范围内的任意变型。
参考符号列表
10半导体器件，11衬底，12栅电极，13栅绝缘膜，14氧化物半导体膜，14c沟道部，14d漏电极形成部，14s源电极形成部，15源电极，16漏电极。

Claims (16)

1.一种包括铟、钨和锌的氧化物烧结体，其中
所述氧化物烧结体包括作为主要成分的红绿柱石型晶相，
所述氧化物烧结体具有高于6.8g/cm3且等于或低于7.2g/cm3的表观密度，
所述氧化物烧结体中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，以及
所述氧化物烧结体中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。
2.根据权利要求1所述的氧化物烧结体，其中
所述红绿柱石型晶相包括作为主要成分的氧化铟，并且包括固溶在所述红绿柱石型晶相的至少一部分中的钨和锌。
3.根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体，进一步包括选自由铝、钛、铬、镓、铪、锆、硅、钼、钒、铌、钽以及铋组成的组中的至少一种类型的元素，其中
所述氧化物烧结体中的所述元素对铟、钨、锌以及所述元素的总和的含量比等于或高于0.1原子％且等于或低于10原子％。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的氧化物烧结体，包括具有六和四价中的至少一个的钨。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的氧化物烧结体，包括通过X射线光电子光谱测量的结合能等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV的钨。
6.一种溅射靶，包括根据权利要求1至5中的任一项所述的氧化物烧结体。
7.一种半导体器件，包括利用根据权利要求6中所述的溅射靶通过溅射方法形成的氧化物半导体膜。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中
所述氧化物半导体膜中的钨对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％，以及
所述氧化物半导体膜中的锌对铟、钨和锌的总和的含量比高于0.5原子％且等于或低于1.2原子％。
9.根据权利要求7或8所述的半导体器件，其中
所述氧化物半导体膜中包含的钨对锌的原子比高于0.5且低于3.0。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的半导体器件，其中
满足下述(a)和(b)中的至少一个：
(a)所述氧化物半导体膜中的硅对铟的原子比低于0.007；以及
(b)所述氧化物半导体膜中的钛对铟的原子比低于0.004，并且
所述氧化物半导体膜的电阻率等于或高于1×102Ωcm。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的半导体器件，其中
所述氧化物半导体膜包括具有六和四价中的至少一个的钨。
12.根据权利要求7至10中的任一项所述的半导体器件，其中
所述氧化物半导体膜包括通过X射线光电子光谱测量的结合能等于或高于32.9eV且等于或低于36.5eV的钨。
13.一种制造根据权利要求1至4中的任一项所述的氧化物烧结体的方法，所述方法包括以下步骤：
制备氧化锌粉末和氧化钨粉末的一次混合物；
通过热处理所述一次混合物形成煅烧粉末；
制备原料粉末的二次混合物，所述二次混合物包括所述煅烧粉末；
通过模制所述二次混合物形成模制体；以及
通过烧结所述模制体形成所述氧化物烧结体，其中
形成煅烧粉末的所述步骤包括在等于或高于550℃且低于1200℃的温度下，在含氧气氛下，通过热处理所述一次混合物形成作为所述煅烧粉末的包括锌和钨的复合氧化物粉末。
14.根据权利要求13所述的制造氧化物烧结体的方法，其中
所述氧化钨粉末包括选自由WO3晶相、WO2晶相以及WO2.72晶相组成的组中的至少一种类型的晶相。
15.根据权利要求13或14所述的制造氧化物烧结体的方法，其中
所述氧化钨粉末的中值粒径d50等于或大于0.1μm且等于或小于4μm。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的制造氧化物烧结体的方法，其中
所述复合氧化物包括ZnWO4型晶相。
CN201580002686.0A 2014-08-12 2015-06-18 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件 Active CN105745183B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-164142 2014-08-12
JP2014164142 2014-08-12
PCT/JP2015/067623 WO2016024442A1 (ja) 2014-08-12 2015-06-18 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタターゲット、ならびに半導体デバイス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105745183A true CN105745183A (zh) 2016-07-06
CN105745183B CN105745183B (zh) 2018-03-13

Family

ID=55304072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580002686.0A Active CN105745183B (zh) 2014-08-12 2015-06-18 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20160251264A1 (zh)
EP (1) EP3181537A1 (zh)
JP (1) JP6428780B2 (zh)
KR (1) KR101863467B1 (zh)
CN (1) CN105745183B (zh)
TW (1) TWI648241B (zh)
WO (1) WO2016024442A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109476549A (zh) * 2016-07-25 2019-03-15 住友电气工业株式会社 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件的制造方法
CN109906211A (zh) * 2016-11-04 2019-06-18 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料及其制造方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110300738A (zh) * 2017-02-20 2019-10-01 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料、制造氧化物烧结材料的方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110312691A (zh) * 2017-02-20 2019-10-08 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料、制造氧化物烧结材料的方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110621637A (zh) * 2017-05-16 2019-12-27 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料和制造所述氧化物烧结材料的方法、溅射靶、氧化物半导体膜和制造半导体器件的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6119773B2 (ja) 2014-03-25 2017-04-26 住友電気工業株式会社 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタターゲット、ならびに半導体デバイス
WO2016063557A1 (ja) 2014-10-22 2016-04-28 住友電気工業株式会社 酸化物焼結体および半導体デバイス
CN106164016B (zh) * 2015-02-13 2019-08-09 住友电气工业株式会社 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶和半导体器件
JP6593257B2 (ja) * 2016-06-13 2019-10-23 住友電気工業株式会社 半導体デバイスおよびその製造方法
KR102269462B1 (ko) * 2016-12-12 2021-06-28 스미토모덴키고교가부시키가이샤 반도체 디바이스 및 그 제조 방법
US12009433B2 (en) * 2018-06-06 2024-06-11 Intel Corporation Multi-dielectric gate stack for crystalline thin film transistors

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1690011A (zh) * 2004-04-27 2005-11-02 住友金属矿山株式会社 氧化物烧结体、溅射靶材、透明导电性薄膜及其制造方法
JP2006160535A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび透明導電性薄膜
JP2006193363A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび透明導電性薄膜
CN102460712A (zh) * 2009-04-17 2012-05-16 株式会社普利司通 薄膜晶体管以及薄膜晶体管的制造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3906766B2 (ja) 2002-08-30 2007-04-18 住友金属鉱山株式会社 酸化物焼結体
JP2006022373A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 透明導電性薄膜作製用スパッタリングターゲットの製造方法
JP4760154B2 (ja) 2005-06-15 2011-08-31 住友金属鉱山株式会社 酸化物焼結体、酸化物透明導電膜、およびこれらの製造方法
KR101312259B1 (ko) 2007-02-09 2013-09-25 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 및 그 제조방법
JP2010251604A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Bridgestone Corp 薄膜トランジスタの製造方法
JP5966840B2 (ja) * 2012-10-11 2016-08-10 住友金属鉱山株式会社 酸化物半導体薄膜および薄膜トランジスタ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1690011A (zh) * 2004-04-27 2005-11-02 住友金属矿山株式会社 氧化物烧结体、溅射靶材、透明导电性薄膜及其制造方法
JP2006160535A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび透明導電性薄膜
JP2006193363A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび透明導電性薄膜
CN102460712A (zh) * 2009-04-17 2012-05-16 株式会社普利司通 薄膜晶体管以及薄膜晶体管的制造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109476549A (zh) * 2016-07-25 2019-03-15 住友电气工业株式会社 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件的制造方法
CN109476549B (zh) * 2016-07-25 2022-04-01 住友电气工业株式会社 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件的制造方法
CN109906211A (zh) * 2016-11-04 2019-06-18 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料及其制造方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110300738A (zh) * 2017-02-20 2019-10-01 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料、制造氧化物烧结材料的方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110312691A (zh) * 2017-02-20 2019-10-08 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料、制造氧化物烧结材料的方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110300738B (zh) * 2017-02-20 2022-03-22 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料、制造氧化物烧结材料的方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110312691B (zh) * 2017-02-20 2022-04-01 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料、制造氧化物烧结材料的方法、溅射靶和制造半导体器件的方法
CN110621637A (zh) * 2017-05-16 2019-12-27 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料和制造所述氧化物烧结材料的方法、溅射靶、氧化物半导体膜和制造半导体器件的方法
CN110621637B (zh) * 2017-05-16 2022-07-08 住友电气工业株式会社 氧化物烧结材料及其制造方法、溅射靶、氧化物半导体膜和制造半导体器件的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160065188A (ko) 2016-06-08
JPWO2016024442A1 (ja) 2017-05-25
EP3181537A1 (en) 2017-06-21
WO2016024442A1 (ja) 2016-02-18
TW201607913A (zh) 2016-03-01
TWI648241B (zh) 2019-01-21
KR101863467B1 (ko) 2018-05-31
CN105745183B (zh) 2018-03-13
JP6428780B2 (ja) 2018-11-28
US20160251264A1 (en) 2016-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105745183A (zh) 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶、以及半导体器件
US10480060B2 (en) Oxide sintered body and method for manufacturing the same, sputtering target, and semiconductor device
CN106164016B (zh) 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶和半导体器件
CN107001146B (zh) 氧化物烧结材料、氧化物烧结材料的制造方法、溅射靶和半导体装置的制造方法
TW201615596A (zh) 氧化物燒結體及半導體裝置
CN105899472A (zh) 氧化物烧结体和半导体器件
JP6593268B2 (ja) 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタターゲット、ならびに半導体デバイスの製造方法
JPWO2018211977A1 (ja) 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタターゲット、酸化物半導体膜、ならびに半導体デバイスの製造方法
KR102406137B1 (ko) 산화물 소결체 및 그 제조 방법, 스퍼터 타겟, 그리고 반도체 디바이스의 제조 방법
JP6233447B2 (ja) 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタターゲット、ならびに半導体デバイス
JP2016060686A (ja) 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタリング用ターゲット、ならびに半導体デバイス
JP2018162210A (ja) 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタターゲット、ならびに半導体デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230110

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: MITSUI MINING & SMELTING Co.,Ltd.

Address before: Osaka City, Osaka of Japan

Patentee before: SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, Ltd.

TR01 Transfer of patent right