TW201029950A - Sintered complex oxide and sputtering target comprising same - Google Patents

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Description

201029950 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種含有同系（homologous)結晶結構之 In2Ga2Zn07之複合氧化物燒結體、包含其之濺鍍靶材、使 * 用該靶材而獲得之非晶氧化物膜、及具備該氧化物膜之薄 、 膜電晶體。 【先前技術】 場效型電晶體被廣泛用作半導體記憶體積體電路之單位 φ 電子元件、高頻率訊號放大元件、液晶驅動用元件等，係 目前實用化程度最高之電子器件。 其中，隨著近年來顯示裝置之顯著發展，不僅液晶顯示 裝置（Liquid Crystal Display，LCD)，於電致發光顯示裝置 (Electro Luminescence，EL)或場發射顯示器（Field Emission Display，FED)等各種顯示裝置中，亦多使用薄膜電晶體 (Thin Film Transistor，TFT)作為對顯示元件施加驅動電壓 來驅動顯示裝置之開關元件。 ® 作為上述薄膜電晶體之材料，採用最為廣泛的是矽半導 體化合物。通常，需要高速動作之高頻率放大元件、積體 電路用元件等係採用單晶矽，而液晶驅動用元件等因大面 積化之要求係採用非晶矽。 ' 然而，結晶性矽系薄膜於實現結晶化時，例如需要 800°C以上之高溫，而難以形成於玻璃基板上或有機物基 板上。因此，結晶性矽系薄膜存在僅可形成於矽晶圓或石 英等耐熱性高之昂貴基板上，並且製造時需要大量能量與 145195.doc 201029950 步驟數等問題。 又’使用結晶性矽系薄膜之TFT之元件構成通常限定於 頂閘極構成，故而難以削減遮罩數等而降低成本。 另一方面，可於相對較低之溫度下形成之非晶性矽半導 體（非晶矽）與結晶性矽系薄膜相比開關速度較慢，故而用 作驅動顯示裝置之開關元件時，存在無法追隨高速動態圖 像之顯示的情況。 目前作為驅動顯示裝置之開關元件，佔主流的是使用矽 系半導體膜之元件。其原因在於：矽薄膜之穩定性、加工 性良好，並且開關速度快等各種性能良好。而且，如此之 矽系薄膜通常係藉由通常之化學氣相沈積法(C—icd
Vapor Deposition，CVD)來製造。 先前之薄膜電晶體（TFT)，例如具有於玻璃等之基板上 積層閘極電極、閘極絕緣層、氫化非晶外_si:H)等之半 導體層、㈣電極及沒極電極而成之逆交錯結構。於影像 感測器等大面積n件之領域巾，具㈣結構之tft係用作 以主動矩陣型液晶顯示器為代表之平板顯示器等之驅動元 2於該❹途中，對於先前之非晶石夕，隨著高功能化亦 要求運作之高速化。 你用〃《狀况下’近年來穩定性優於⑦系半導體薄膜且 吏用乳化物之氧化物半導體薄膜備受喝目。 ::_L述包含金屬氧化物之透明半導體薄膜尤其是 移^下使氧化辞結晶化而成之透明半導體薄膜之場效遷 移率(以下有時僅稱為「遷移率」)較低為…⑽左 145195.doc 201029950 右’開/關比較小，並且易產生洩漏電流，故而難以實際 應用於工業上。 $ 目前對含有包含氧化鋅之結晶質的氧化物半導體已進行 了大量研究’當利用卫業上通常採用之祕法進行成膜時 存在以下之問題。
例如以氧化鋅為主成分之傳導性透明氧化物之氧化物半 導體膜容易產生氧空缺，產生多個載體電子而難以減小導 電率。並且’利用濺鑛法進行成膜時存在下述問題：發生 異常放電’有損成膜之穩定性，所獲得之膜之均勻性及再 現性降低。 因此’當將以氧化辞為主成分之傳導性透明氧化物之氧 化物半導體膜用作例如TFT之活性層（通道層）時，存在下 述問題：即使不施加閘極電壓，亦會於源極端子及及極端 子之間流通較大之電流，導致無法實現tft之常關 (n〇rmally °ff)動作。又，亦難以增大電晶體之開/關比。 又，上述TFT由於存在遷移率較低、開/關比較低、茂漏 電流較大、夾斷不明確、容易成為常開如酿^等導 致TFT之性能降低之虞’並且耐化學品性差，故而存在難 以進行濕式蝕刻等製造製程或使用環境之限制。 對於以氧化料主成分之傳導性透明氧化物之氧化物半 導體膜了提高性能而需要利用較高之壓力進行成膜， 導致成膜速度變慢，並且需要7〇〇t以上之高溫處理，故 而於工業化方面存在問題。χ，使用以氧化鋅為主成分之 傳導性透明氧化物之氧化物半導體膜的加於構成上存在 145195.doc 201029950 如下限制.於底閘極構成下之電解遷移率等TFT性能較 低’為了提高性能，需要於頂閘極構成下將膜厚度設為 100 nm以上等。 為了解決上述問題，自由細；|丨等人發現含氧化銦與氧化 鋅之η型半導體材料以來（專利文獻力，各種含氧化銦與氧 化鋅之氧化物半導體備受矚目。尤其是近來研究了將包 3氧化銦、氧化鎵及氧化鋅之非晶質氧化物半導體膜作為 薄膜電晶體進行驅動之方法…亦進行了利用工業上量 產性優異之缝法來形成包含氧化銦、氧化鎵及氧化辞之 非晶質氧化物半導體膜的研究。 專利文獻1提出了-種包含In2Ga2Zn〇7之同系結構的賤 鍍靶材。又，專利文獻2及3中係對包含InGaZn〇4之同系結 構的濺鍍靶材之製造方法進行了研究。但是，並未進行使 用包含Ii^GhZnO7之同系結構的濺鍍靶材的附有薄膜電晶 體之顯示器用面板之量產研究，或解決由量產研究而明確 之問題等關於實用化之研究。 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1 :日本專利特開平8_245220號公報 專利文獻2 :曰本專利特開2007-223849號公報 專利文獻3 :曰本專利特開2007-73312號公報 專利文獻4 :曰本專利特開2006-114928號公報 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種可獲得TFT特性之均勻性及 145195.doc 201029950 TFT特性之再現性良好之TFT面板的複合氧化物燒結體， 及包含其之濺鍍靶材。 根據本發明，可提供以下之複合氧化物燒結體等。 1. 一種複合氧化物燒結體，其含有同系結晶結構之 In2Ga2Zn〇7， 燒結體密度以相對密度計為90%以上。 2. 如1之複合氧化物燒結體，其中平均結晶粒徑為10 μπι 以下。 3. 如1或2之複合氧化物燒結體，其中實質上包含上述同 系結晶結構之In2Ga_2Zii〇7。 4. 如1或2之複合氧化物燒結體，其中進而含有尖晶石結 構之 ZnGa2〇4。 5. 如1或2之複合氧化物燒結體，其中進而含有方鐵錳礦 結構之Ιη203。 6. 如1或2之複合氧化物燒結體，其中進而含有尖晶石結 構之ZnGa204及方鐵猛礦結構之Ιη203。 7. 如1至6中任一項之複合氧化物燒結體，其中體電阻為 30 mDcm以下。 8. 如1至7中任一項之複合氡化物燒結體，其中平面方向 之相對密度之變異度為1%以下，平均孔隙數為800個/mm2以 下。 9. 如1至8中任一項之複合氧化物燒結體，其中不含β- G a2 0 3 相。 10. 如1至9中任一項之複合氧化物燒結體，其中原子比率 145I95.doc 201029950 滿足下述式： 0.30^ In/(In+Zn+Ga) ^ 0.60 0.30^ Ga/(In+Zn+Ga)^ 0.60 0.10 ^ Zn/(In+Zn+Ga) ^ 0.40 〇 11.如1至10中任一項之複合氧化物燒結體，其中含有正 四價以上之金屬元素， 上述正四價以上之金屬元素相對於全部金屬元素的含量 [正四價以上之金屬元素/全部金屬元素，原子比率]為 0.0001 〜0.2 ° 12·如11之複合氧化物燒結體，其中上述正四價以上之金 屬元素係選自錫、結、鍺、鈽、銳、组、钥及鶴中之丄種 以上之元素。 13. —種複合氧化物燒結體之製造方法，其係將比表面積 為4〜14 m2/g之氧化銦粉末、比表面積為4〜14 m2/g之氧化 鎵粉末、及比表面積為2〜13 m2/g之氧化辞粉末作為原料來 製備成形體， 並且於氧氣環境中於1250〜1490。(：下燒結上述成形體 2〜3 5小時。 14. 如13之複合氧化物燒結體之製造方法其中將比表面 積為6〜10 m2/g之氧化銦粉末、比表面積為5〜i〇 之氧 化錁粉末、及比表面積為2〜4 „^之氧化辞粉末混合來製 備混合粉體整體之比表面積為5〜8 m2/g之混合粉體， 並利用濕、式介質攪拌磨來混合粉碎上述混合粉體，使混 合粉體整體之比表面積增加丨〇〜3 〇 m2/g， 145195.doc 201029950 對上述已增加比表面積之混合粉體進行成形而製備成形 體。 一種減鑛靶材，其包含如1至12中任一項之複合氧化 物燒結體。 16_種非晶氧化物膜，其係於室溫以上45(TC以下之成 膜溫度下濺射如15之濺鍍靶材而獲得者，且 電載體濃度未滿1018/cm3。
17.種薄膜電晶體，其中如16之非晶氧化物膜為通道 層。 可提供一種可獲得TFT特性之均勻性及 根據本發明 TFT特性之再現性良好之TFT面板的複合氧化物燒結體， 及包含其之賤銀乾材。 【實施方式】 本心明之複合氧化物燒結體含有同系結晶結構I In2Ga2Zn〇7 ’且燒結體密度以相對密度計為鳩以上。 曰斤月同系E曰結構」係指包含將若干個不同物質之結 曰曰層重合而成的具有長週期之「自然超晶格」結構的結 於結晶週期或各薄膜層之厚度為奈米級之情形時，藉由 ㈣WΜ學組成或層之厚度的組合’而可獲得與單〆 :質或將各層均句混合而成之混晶之性質不同之固有特 性。 例如粉碎靶材而成 成比而假定之同系相 之粉末之X射線繞射圖案 之結晶結構之X射線繞射 ，與根據錤 圖案一致’ 145I95.doc 201029950 藉此可確認同系相之結晶結構。具體而言，根據JCPDS (Joint Committee of Powder Diffraction Standards，粉末繞 射標準聯合委員會）卡片所獲得之同系相之結晶結構之X射 線繞射圖案與靶材之圖案一致，藉此可確認同系相之結晶 結構。 再者，下述尖晶石結構及方鐵錳礦結構亦可藉由與上述 相同之方法來確認。 本發明之複合氧化物燒結體較好的是由同系結晶結構之 In2Ga2Zn07所構成。當本發明之複合氧化物燒結體係由同 系結晶結構之In2Ga2Zn07所構成時，可期待抑制相對密度 之變異度。又，可藉由還原處理使該燒結體低電阻化。 含同系結晶結構之In2Ga2Zn07之本發明之複合氧化物燒 結體亦可進而含有其他化合物，較好的是以下組合（1)至 (3)中之任意者。 (1) 含同系結晶結構之In2Ga2Zn07及尖晶石結構之 ZnGa204之複合氧化物燒結體； (2) 含同系結晶結構之In2Ga2Zn07及方鐵錳礦結構之 Ιη203之複合氧化物燒結體； (3) 含同系結晶結構之In2Ga2Zn07、尖晶石結構之 ZnGa204及方鐵錳礦結構之Ιη203的複合氧化物燒結體。 本發明之複合氧化物燒結體藉由含有尖晶石結構之 ZnGa204，而在將本發明之複合氧化物燒結體作為靶材 時，具有以下優點：即使於相對較低之溫度下進行燒結製 作亦容易提高相對密度，及可抑制作為高電阻化合物之 145195.doc -10- 201029950
Ga203的生成。 本發明之複合氧化物燒結體藉由含有方鐵錳礦結構之 Ιη203，可獲得以下效果：即使省略還原處理或緩和還原 處理之條件亦可降低靶材之體電阻。又，可期待有效率地 ‘降低該燒結體含有Sn時之比電阻。 -本發明之複合氧化物燒結體之密度以相對密度計為90% 以上、較好的是95%以上、更好的是98%以上。藉由使複 合氧化物燒結體之密度以相對密度計為90%以上，可降低 ❿ 體電阻，又，可使所獲得之薄膜電晶體之TFT特性之均勻 性及TFT特性之再現性變得良好。 再者，相對密度之上限並無特別限定，例如可為 100%。 較好的是本發明之複合氧化物燒結體的平均結晶粒徑為 10 μπι以下、更好的是5 μηι以下、更好的是4 μπι以下。藉 由將複合氧化物燒結體之平均結晶粒徑設為10 μιη以下， 可使所獲得之薄膜電晶體之TFT特性之均勻性及TFT特性 之再現性變得良好。 本發明之複合氧化物燒結體之體電阻較好的是30 mQcm 以下、更好的是10 ηιΩοιη以下、更好的是5 mQcm以下。 藉由將複合氧化物燒結體之體電阻設為3 0 mncm以下，可 進行DC(Direct Current，直流）濺鑛，可使所獲得之薄膜電 晶體之TFT特性之均勻性及TFT特性之再現性變得良好。 較好的是本發明之複合氧化物燒結體於平面方向之相對 密度之變異度為1%以下，平均孔隙數為800個/mm2以下。 145195.doc -11 - 201029950 上述複合氧化物燒結體於平面方向之相對密度之變異度 更好的是0.5%以下，更好的是〇 4%以下。藉由將複合氧化 物燒結體於平面方向之相對密度之變異度設為1%以下， 可使所獲得之薄膜電晶體之TFT特性之均勻性及TFT特性 之再現性變得良好。 再者，所謂複合氧化物燒結體之平面方向，係指於製造 靶材時，複合氧化物燒結體被切割之侧（侵蝕側），係指電 漿所照射之面方向。 所謂「複合氧化物燒結體於平面方向之相對密度之變異 度」，係指沿照射電漿之面切出之複數片燒結體片之密度 的變異度。 上述複合氧化物燒結體之平均孔隙數更好的是5〇〇個/min2 以下、更好的是300個/mm2以下、尤其好的是100個/mm2以 下。藉由將複合氧化物燒結體之平均孔隙數設為800個/mm2 以下’可使所獲得之薄膜電晶體之TFT特性之均勻性及 TFT特性之再現性變得良好。 較好的是本發明之複合氧化物燒結體不含0_〇七〇3相。 藉由使複合氧化物燒結體不含P_Ga2〇3相，可降低體電 阻、抑制相對密度之變異度，可使所獲得之薄膜電晶體之 TFT特性之均勻性及TFT特性之再現性變得良好。 再者’有無P-Ga2〇3相可藉由有無藉由X射線繞射獲得之 源自P-Ga203之波峰（JCPDS卡片號43-1012)來確認。 較好的是本發明之複合氧化物燒結體所含之In、Ga及Zn 之原子比率滿足下述式： 145195.doc 12 201029950 0.30^ In/(In+Zn+Ga)^ 0.60 0.3 0^ Ga/(In+Zn+Ga)^ 0.60 0.10^ Zn/(In+Zn+Ga)S 0.40。 更好的是滿足下述式： ' 0.35^ In/(In+Zn+Ga)^ 0.50 • 0.35^ Ga/(In+Zn+Ga)^ 0.50 0.10$ Zn/(In+Zn+Ga)S 0_30。 更好的是滿足下述式： ❿ 0.35S In/(In+Zn+Ga)S 0.45 0.35^ Ga/(In+Zn+Ga)^ 0.45 0.15^ Zn/(In+Zn+Ga)^ 0.25 ° 藉由使複合氧化物燒結體所含之In、Ga及Zn之原子比率 滿足上述式，可使燒結體中容易生成同系結晶結構之 Ιη2〇&2·Ζη〇7 ’ 不易混在·其他*結晶型。 為了使In、Ga及Zn之原子比率處於上述範圍内，例如可 將該等元素之氧化物用作本發明之複合氧化物燒結體之原 料。 較好的是本發明之複合氧化物燒結體含有正四價以上之 金屬元素，上述正四價以上之金屬元素相對於全部金屬元 素的含量為[正四價以上之金屬元素/全部金屬元素，原子 ' 比率]=0·0001~0·2。 藉由使複合氧化物燒結體含有正四價以上之金屬元素， 可降低燒結體之體電阻值，可抑制濺鍍時之異常放電之產 生。 145195.doc 13- 201029950 於正四價以上之金屬元素之含量[正四價以上之金屬元 素/全部金屬元素，原子比率]未滿0.0001之情形時，存在 降低體電阻值之效果較小之虞。另一方面，於正四價以上 之金屬元素之含量[正四價以上之金屬元素/全部金屬元 素，原子比率]超過0.2之情形時，存在所獲得之非晶氧化 -物膜會於穩定性方面產生問題之虞。 作為較好的上述正四價以上之金屬元素，可列舉錫、 錯、鍺、鈽、鈮、鈕、鉬及鎢，更好的是錫、鈽、錯。 上述正四價以上之金屬元素’例如可以金屬元素之含量 ❹ 達到上述範圍之方式’以金屬氧化物之形式添加至本發明 之複合氧化物燒結體之原料中。 本發明之複合乳化物燒結體亦可含有氧空缺。因此，複 合氧化物燒結體未必需滿足化學計量比。 較好的是本發明之複合氧化物燒結之氮含量為5 (原 子）以下α藉由將氮含量設為5 ppm以下，所獲得之半導體 膜之氮含量降低，可使TFT之可靠性及均勻性提高。 另一方面，於複合氧化物燒結體之氮含量超過5卯爪之 © 情形時，存在無法充分抑制所獲得之靶材於濺鍍時之異常 放電、及吸附於乾材表面之氣趙量之虞，並且存在乾材中 之氮與銦於㈣時發生反應而生成黑色氮化_(inN)，其 · 混入半導體膜中而導致良率降低之虞。推測其原因為：於. 所含氮原子超過5啊之情形時，氮原子成為可動離子， 並藉由閘極電壓應力集中至丰塞練 王千等體界面而生成陷阱，或氮 作為予體而使作用性能降低。 -14麵 145195.doc 201029950 本發明之複合氧化物燒結體之製造方法中，係使用氧化 銦粉末、氧化鋅粉末及氧化鎵粉末作為原料粉末。又，亦 可使用該等化合物之單體、化合物、複合氧化物等作為原 料粉末。 * 上述各原料粉之純度通常為99.9。/。（3 N)以上、較好的是 . ".99%(4>7)以上、更好的是99.995%以上、尤其好的是 99.999/。（5 N)以上。於各原料粉之純度未滿％ 9。乂（3 N)之 ㈣時，存在21雜質*導致半導體特性降低，可靠性降低 等之虞。尤其是若各原料粉之!^含量未滿1〇〇 ，則於 製作薄膜電晶體時可靠性提高，故而較佳。 本發明將比表面積為4〜14 m2/g之氧化銦粉末、比表面 積為4〜14 m2/g之氧化鎵粉末、及比表面積為>13 m2/g之 氧化鋅粉末作為起始原料，較好的是將包含比表面積為 6 10 m /g之氧化銦粉末、比表面積為5〜1〇 〇2々之氧化鎵 粉末、及比表面積為2〜4 m2/g之氧化辞粉末，且混合粉體 ❶ 整體之比表面積為5〜8 m2/g之混合粉體作為起始原料。 藉由使用上述起始原才斗，可使所獲得複合氧化物燒結體 之相對密度之變異度減小，並可使TFT特性之均勻性及 TFT特性之再現性變得良好。 .再者，較好的是各原料粉之比表面積大致相同。藉此， 可更有效率地進行下述之粉碎混合。具體而言，各原料粉 之比表面積之比宜互為1/4〜4倍以内、1/2〜2倍以内更佳。 各原料粉之比表面積之比超出上述範圍時，則可能無法有效 率地進行混合粉碎，燒結體中亦可能有原料粉末粒子殘留。 145195.doc •15· 201029950 #銦卷末氧化鎵粉末及氧化辞粉末之調配比例並無 特别限疋，較好的是以原子比計達到In:Ga:Zn=2:2:l之方 式進行稱量。 使用例如濕式介質攪拌磨混合粉碎上述^始原料，而製 備危合粉體。此時’較好的是以使混合粉碎後之混合粉整 體之比表面積較混合粉碎前之混合粉整體之比表面積增加 〇 3.0 m/g之方式進行粉碎或以粉碎後之混合粉體之 平均中值粒徑較好的是達❹4〜12㈣左右、更好的是 〇·6〜1 μηι左右之方式進行粉碎。 再者，混纟方法並無特別限$，亦可藉由乾式法進行混 合0 藉由使用上述之混合粉體，可不經預燒步驟及還原步驟 而獲得高密度之複合氧化物燒結體β由於可省略預燒步 驟，故而可簡化製造步驟，並且可防止因預燒步驟中之鋅 之昇華而導致之組成不均及相對密度之變異度的增高。 當混合粉碎後之混合粉體之比表面積之增加量未滿1〇 m2/g，或混合粉碎後之混合粉體之平均中值粒徑超過〖卜爪 時，存在所獲得之複合氧化物燒結體之燒結密度無法充分 增大之情形。另一方面，當混合粉碎後之混合粉體之比表 面積之增加量超過3.0 m2/g，或混合粉碎後之混合粉體之 平均中值粒徑未滿0.4 μιη時’存在粉碎時來自粉碎機器等 之污染（雜質混入量）增加之情形。 再者，上述比表面積可藉由BET法（Brunauer E mmett Tellern method ,布厄特法）來測定，平均中值粒徑可利用 145195.doc • 16- 201029950 粒度分布儀來測定。該等值可藉由利用乾式粉碎法、澡式 粉碎法等粉碎混合粉體而進行調整》 對上述混合粉體進行成形而製備成形體。成形體之製備 可使用先前公知之各種濕式法或乾式法。 作為乾式法’可列舉冷壓（Cold Press)法或熱壓（Hot Press)法等。 乾式法之冷壓（Cold Press)法係利用噴霧乾燥機等將粉碎 後之混合粉體乾燥後進行成形而製備成形體。成形可採用 公知之方法’例如加壓成形、冷均壓加壓、模具成形、洗 鑄成形、射出成形。為了獲得燒結密度高之燒結體（靶 材）’較好的是藉由冷均壓（Cold IS0static ，eip) 等加壓進行成形。 於壓製成形（單軸壓製）後，若設置進行冷均壓（CIp)、熱 均壓（Hot Isostatic Pressing，HIP)等2階段以上之成形步 驟’則可提高再現性，故而較佳。 於使用CIP(冷均壓，或均壓加壓裝置）之情形時，較好 的是於800〜4000 kgf/cm2之表面壓力下保持〇 5〜6〇分鐘， 更好的是於1900〜3500 kgf/cm2之表面壓力下保持3〜45分 鐘，尤其好的是於2000〜3000 kgf/cm2之表面壓力下保持 4〜30分鐘。若於該範圍内，則成形體内部之組成不均等會 減少，可期待均勻化。 若表面壓力未滿800 kgf/cm2，則存在燒結後之密度不提 同，或電阻增高之虞。若表面壓力超過4000 kgf/cm2，則 存在裝置過大而不經濟之虞。若保持時間未滿〇5分鐘， 145195.doc -17· 201029950
鐘’則存在過度耗時而不經濟之虞。 如上所述，較好的是使用喷霧乾燥機進行乾燥（造粒）。 亦可藉由自然乾燥進行造粒，但若藉由自然乾燥進行造 粒’則會因原料粉末之比重差而導致沈澱速度不同，因巾. 存在Ga2〇3粉末、1〜〇3粉末、ZnO粉末發生分離，而無法 · 獲得均勻之造粒粉之虞。若使用該不均勻之造粒粉來製作 燒結體，則存在生成氧化錫之凝集之情形或相對密度之變 異度增大之情形’而導致TF 丁之良率降低、或不均勻增 © 加。另一方面’於使用噴霧乾燥機進行造粒之情形時，由 於可快速乾燥，故而不會產生上述問題。 作為濕式法，例如可使用過濾式成形法（參照曰本專利 特開平11-286002號公報）。該過濾式成形法係自陶瓷原料 漿料中將水分減壓排水來製備成形體。 再者’於成形處理時，亦可使用聚乙烯醇或曱基纖維 素、聚合犧、油酸等成形助劑。 對所製備之成形體進行燒結而製造複合氧化物燒結體。〇 燒結可藉由流通氧氣而於氧氣環境中，或於加壓下進 於氧氣環境中進行燒結時，作為氧氣流量，較好的是 2〜20 L/min。 抑制鋅之蒸散 變異度小、益 II。藉由於氧氣環境中進行燒結，可獲得一種可 !·散、平均孔隙數少、相對密度高、相對密度之 、無空隙（void)之複合氧化物燒結體。又，藉由 於氧氣環境中進行燒結而獲得之複合氧化物燒結體的密度 145195.doc -18- 201029950 較向，因此可抑制濺鍍中之結核或微粒之產生，而製成膜 特性優異之氧化物半導體膜。另一方面，於氧氣流量在上 述範圍以外之情形時，存在由於氧氣之導入抑制了氧空 缺’而使燒結體之比電阻增高之虞。 燒結溫度較好的是1250〜1490t、更好的是125〇〜145〇它、 更好的是1350〜1440°c。藉由將燒結溫度設為usot以 上，可使燒結體之相對密度提高，亦可使相對密度之變異 度減少，亦可抑制平均孔隙數。另一方面，藉由將燒結溫 度設為149G°C以下，可抑制結晶粒徑之成長，且可抑制平 均孔隙數。 又，藉由使燒結溫度達到上述範圍，容易生成In2Ga2Zn〇7 結晶。 燒結時間較好的是2〜35小時、更好的是2.5〜25小時、尤 其好的是3〜20小時。藉由將燒結時間設為2小時以上，可 使燒結體之相對密度提高，亦可使相對密度之變異度減 少。另一方面，藉由將燒結時間設為35小時以下，可抑制 結晶粒控之成長，又，可抑制平均孔隙數。 又’藉由使燒結溫度達到上述範圍，容易生成In2Ga2Zn〇7 結晶。 於燒結過程中，較好的是將溫度為1〇〇(rc以上時之升溫 速度设為3(rc/h以上，將冷卻時之降溫速度設為3〇<>c/h以 上。當溫度為100(TC以上時之升溫速度未滿3〇〇c/h之情形 時，存在氧化物發生分解而使孔隙數（針孔數）增多之虞。 另一方面，冷卻時之降溫速度未滿30t/h之情形時，存在 145195.doc 201029950
In及Ga之組成比發生變化之虞。 本發明之複合氧化物燒結體之製造方法亦可包含還原步 驟。 還原步驟係對所獲得之燒結體進行還原處理，以使燒結 體之體電阻整體均勻化而進行之任意步驟。 作為可應用之還原方法，例如可列舉使用還原性氣體之 方法、於真空中進行煅燒之方法、及利用惰性氣體之還原 等。 作為上述還原性氣體，例如可使用氫氣、甲烷、一氧化❹ 碳、或該等氣體與氧氣之混合氣體等。 又，於藉由上述惰性氣體中之煅燒進行還原處理時，作 為隋性氣體可使用氮氣、氬氣、該等氣體與氧氣之混合氣 體等。 還原處理時之溫度通常為300〜1200。(：，較好的是 500〜8〇〇C。又，還原處理之時間通常為0.01〜10小時，較 好的是0.05〜5小時。 ❹ 以上， 明之複合氧化物燒結體之製造方法進行 C包3同系結晶結構之In2Ga2zn〇7的複合氧化物 例如係藉由如下方式而獲得：將比表面積為Η ^匕銦2粉末、比表面積為8 之氧化鎵粉末及比表 之氧化鋅粉末作為原料粉進行混合，利用喷 乾燥機對所獲得之混合 氧氣法體進仃造粒，不進行預燒，而 氧礼机入下於14〇(Γ(：下燒結2〜8小時。 當製作含有同系結晶結構 傅又inzGaaZnO?、尖晶石結構 !45195.(1〇〇 -20- 201029950
ZnGa2〇4及/或方鐵錳礦結構之Iri2〇3的複合氧化物燒結體 時，較好的是以3。〇/分以下之升溫速度升溫至燒結溫度， 更好的是以2°C /分以下之升溫速度升溫至燒結溫度。 又，較好的是將由預燒所獲得之含尖晶石結構之 ZnGazO4之氧化物作為原料粉末。藉由使用該原料粉末， 可容易地生成尖晶石結構之ZnGa2〇4及方鐵錳礦結構之 In2〇3 。 當製作含有同系結晶結構之hWkZnO7、尖晶石結構之 ZnGaA4及/或方鐵錳礦結構之卜山3的複合氧化物燒結體 時’較好的是於升溫時於6〇〇〜1250。(：下保持0.5〜20小時 (即，進行2階段以上之燒結），更好的是於升溫時於 700〜l〇〇〇°C下保持1〜1〇小時》藉由進行如此之燒結，可容 易地生成含有ZnGa2〇4之複合氧化物燒結體。又，藉由進 行如此之燒結，可期待降低平均孔隙數。 藉由實施研磨等加工可將本發明之複合氧化物燒結體製 成靶材。具體而言，利用平面研削盤來研削複合氧化物燒 結體’使其表面粗链度Ra達到5 μιη以下、較好的是使{^達 到0.3 μιη以下、更好的是使Ra達到〇·ι 以下。 亦可進而對上述經研削所獲得之乾材之濺錄面實施鏡面 加工，使平均表面粗糙度Ra達到1000埃以下。該鏡面加工 (研磨）可使用機械研磨、化學研磨、及機械化學研磨（併用 機械研磨與化學研磨）等已知之研磨技術。例如，可利用 固定研磨粒拋光機（拋光液：水）將本發明之氧化物燒結體 拋光至#2000以上，或利用游離研磨粒精研機（研磨材： 145195.doc •21· 201029950
SiC漿料等）進行磨削後’將研磨材更換為鑽石膏進行磨削 而獲得靶材。如此之研磨方法並無特別限制。 研削、研磨較好的是對兩面各自進行厚度為0.3 mm以上 之平面研削、更好的是各自進行厚度為〇 5 &上之研 削、尤其好的是進行厚度為〇.7 min以上之研削。藉由進行 . 厚度為0.3 mm以上之平面研削，而用作靶材時，即使經過 長期再進行成膜，亦可使膜質穩定。研削之厚度雖無上 限，但若研削之厚度過厚，則原料之使用效率會變差，而 導致成本提高，因而通常為5 mm以下、較好的是3 mm以 © 下、更好的是2 mm以下。 尤其是當對含有同系結晶結構之In2Ga2Zn07、尖晶石結 構之ZnGa2〇4及/或方鐵錳礦結構之In2〇3的複合氧化物燒結 體進行研削時’較好的是對兩面各自進行厚度為〇 5 上之平面研削、更好的是各自進行厚度為0.7 mm以上之研 削尤其好的是進行厚度為0.8 mm以上之研削。藉由對兩 面進行充分研削，可期待相對密度之變異度之降低、成膜 時再現性之提高、及平均孔隙數之降低。 ◎ 此外，對靶材進行清潔處理時可使用鼓風或流水清洗等 方式。藉由鼓風除去異物時，可藉由自喷嘴所對之側利 用集塵器進行吸氣來有效地除去異物❶ $鼓風或流水清洗之外’亦可進行超音波清洗等。超音* 波清洗_，有效的是在頻率25〜300 KHz之間進行多重振盪 之方法例如較好的是以頻率25〜300 KHz之間每隔25 KHz之12種頻率進行多重振蘯來進行超音波清洗。 145195.doc -22- 201029950 對所獲得之靶材進行加工，將其 =材成為可安裝於成膜裝置上加以使用=二藉: 撐板較好的是銅製1接中較好的是制銦焊料。 :述係勘材切割加工為適合安裝於濺鍍震 :狀’或為了安裝於支擇板等裝著用夹具上而進行切割加 Μ之厚度通常為2〜20mm、較好的是3〜12職、尤其
的疋4〜6 mm。又，亦可將複數個靶材安裝於一個支撐 板上而實質上製成一個靶材。 對㈣材表面，較好的是利用勝lG，_#之鑽石磨刀 進行精加工、更好的是利用彻〜5，刪番之鑽石磨刀石 進行精加工。若使用未滿2〇〇番，或超過1〇,〇〇〇番之鑽石 磨刀石，則存在靶材容易破損之虞。 本發月之非B曰氧化物膜可藉由於室溫以上、4 $ 〇 〇c以下 之成膜溫度下，對包含本發明之複合氧化物燒結體之濺鍍 乾材進行賤鑛而獲得，電載體濃度未滿1〇1Vcm3。 再者本發明之非晶氧化物膜之組成與通常所用之滅鍍 乾材的組成基本一致。 成膜溫度較好的是30°C以上、300°C以下。 於成膜溫度未滿室溫之情形時，存在因冷凝而導致所獲 得之膜含有水分之虞。另一方面，成膜溫度超過450°C之 /時’存在基板變形，或膜中殘留應力而致其破損之 虞。 作為上述濺鍍法，可列舉DC(直流）濺鍍法、AC(交流）濺 145195,doc • 23- 201029950 鍍法、RFU頻）磁誠鍍法1子束錢法、離子電鑛法 等，較好的是DC濺鍍法。 關於滅锻時腔室内之壓力，例如於DC減鍵法之情形 時’通常為0.1〜2.0 MPa、較好的是〇3〜〇 8 Mpa。於RF濺 鑛法之情形時’ ϋ常為G.1〜2.〇 Mpa、較好的是〇 3〜〇 8 - MPa。 關於濺鍍時所施加之功率輸出，例如於DC濺鍍法之情 形時，通常為10〜1000 W、較好的是100〜300 We於尺？濺 鍍法之情形時，通常為10〜1000 w，較好的是5〇〜25〇 We ❹ RF濺鍍法之電源頻率例如為5〇 Hz〜5〇 MHz，較好的是 10 k~20 MHz。 作為濺鍍時之載氣，例如可列舉氧氣、氦氣、氬氣、氙 氣及氪氣，較好的是氬氣與氧氣之混合氣體。於使用氬氣 與氧氣之混合氣體之情形時，氬氣：氧氣之流量比通常為 八厂02=100〜80:0〜20’較好的是1〇〇〜9〇:〇〜1〇。 作為基板可使用玻璃、樹脂（PET(p〇ly地咖狀terephthalate， I 對本一甲酸乙 一 S旨）、PES (poly ether sill fone，聚醚硬）等）◎ 等。 所獲得之非晶氧化物膜之膜厚根據成膜時間及濺鍍法而 有所不同’例如為5〜3〇〇 ηιη，較好的是10〜120 nm。 本發明之非晶氧化物膜可適宜用作薄膜電晶體之通道 - 層。以下’對本發明之非晶氧化物膜為通道層（半導體層） 之薄膜電晶體進行說明。 圖1係表示本發明之薄膜電晶體（場效型電晶體）之一實 I45195.doc -24- 201029950 施形態的概略剖面圖。 薄膜電aa體1係於基板1〇上形成有閘極電極2〇。以覆蓋 閘極電極2G之方式具有閘極絕緣膜3G，於其上進而積層有 通道層40。於通道層4〇之兩端部分別相對向地形成有源極 電極50及;及極電極6〇。薄膜電晶體丨中，除源極電極％及 汲極電極60之一部分外，均由保護膜70覆蓋。 本發明之薄膜電晶體中，通道層（半導體層）為本發明之 非晶氧化物臈。 由於本發明之非晶氧化物膜為非晶質，故而可改善與絕 緣膜或保瘦層之密著性，即使為大面積亦可容易地獲得均 勻之電晶體特性。 再者，對於半導體層為非晶質膜，可藉由χ射線結晶結 構分析進行確認。於未觀測到明確之波峰時，半導體層為
非晶質。 W 本發明之非晶氧化物膜之電載體濃度未滿i〇1S/cm3，因 而非晶氧化物臈容易成為非退化半導體，遷移率及開/關 比之平衡變得良好。再者，對於半導體層為非退化半導 體’可藉由進行使用有霍爾效應之遷移率與載體密度之溫 度變化之測定而判斷。 半導體層（非晶氧化物膜）之電載體濃度較好的是 10I3/cm3以上且未滿i〇!8/cm3，更好的是1〇丨4〜1〇丨7々瓜3。 藉由調整成膜時之氧分壓、或實施後處理而控制氧空缺 量，調整載體密度，藉此可使半導體層成為非退化半導體。 另一方面，於半導體層為退化半導體而不為非退化半導 I45195.doc -25- 201029950 體時，存在因載體過多而導致斷態電流、閘極洩漏電流增 加，臨限值變為負值而成為常開狀態之虞。 半導體層之帶隙較好的是2_0〜6.0 eV，更好的是2.8〜5.0 eV。於半導體層之帶隙未滿2.0 eV之情形時，存在吸收可 見光而導致場效型電晶體發生故障之虞。另一方面，於半 導體層之帶隙超過6.0 eV之情形時，存在難以供給載體而 導致場效型電晶體變得不發揮功能之虞。 半導體層之表面粗縫度（RMS(Root Mean Square ’均方 根））較好的是1 nm以下，更好的是0.6 nm以下、更好的是 0.3 nm以下。於半導體層之RMS超過1 nm之情形時，存在 遷移率降低之虞。 半導體層較好的是維持了氧化銦之方鐵錳礦結構之共邊 結構之至少一部分的非晶質膜。對於含有氧化銦之非晶質 膜維持了氧化銦之方鐵錳礦結構之共邊結構至少一部分， 可由如下方式確認：藉由使用有高亮度之同步加速器輻射等 之掠角入射 X射線散射（Grazing-Incidence X-ray Scattering， GIXS)求得徑向分布函數（Radial Distribution Function， RDF)，利用該函數，根據表示In-X(X為In、Zn)之波峰位 於 0.30 至 0.36 nm之間，可進行確認（F.Utsuno，et al.，Thin Solid Films, Volume 496, 2006, Pages 95-98) ° 又，於將上述0.30至0.36 nm間之RDF之最大值設為A， 將自0.36至0.42間之RDF之最大值設為B時，較好的是原子 間距離滿足A/B>0.7之關係，更好的是滿足A/B>0.85之關 係，更好的是滿足A/B>1之關係，尤其好的是滿足A/B>1.2 145195.doc -26- 201029950 之關係。 A/B為0.7以下之情形時，於將半導體層用作電晶體之活 性層時，存在遷移率降低，或臨限值及S值變得過大之 虞。可認為上述情形反映出非晶質膜之短程秩序性較差。
In-In之平均鍵距較好的是〇·3〜0.322 nm、更好的是 0-31〜0.32 nm。In-In之平均鍵距可藉由X射線吸收光譜法 而求得。
藉由上述X射線吸收光譜法，測定自開始上升起擴展至 咼達數百eV之能量為止的延伸X射線吸收精細結構 (Extended. X-ray Absorption Fine Structure，EXAFS)。 EXAFS係因經激發之原子周圍之原子所導致之電子背向散 射而引起。其係由射出之電子波與背向散射之波之干涉效 果所引起。干涉依賴於電子狀態之波長、及向周圍原子往 返之光程長度。藉由對EXAFS進行傅裏葉變換可獲得徑向 分布函數（RDF)，根據RDF之波峰可估計平均鍵距。 半導體層較好的是非晶質膜，非定域能階之能隙（E〇)為 14 meV以下。半導體層之非定域能階之能隙（e0)更好的是 10 meV以下’更好的是8 meV以下，尤其好的是6 以 下。於非定域能階之能隙（E〇)超過14 meV<情形時，於將 半導體層用作電晶體之活性層時，存在遷移率降低、臨限 值或S值變得過大之虞。可認為上述情形反映出非晶質膜 之短程秩序性較差。 、 牛等體層之膜厚通常為 nm 一〜《ν \ 1 〜ι〕υ更好的是3〜80 nm、尤其好的是1〇〜6〇 nm。於半導體 145195.doc -27· 201029950
遷移率及開/關比等TFT 層之膜厚處於該範圍内之情形時 特性特別良好。 於半導體層之膜晟去、戈Λ c 厚未之情形時，存在卫業上難 =二、膜之虞。另一方面，於半導體層之膜厚超過5〇〇 ⑽之情形時’存在成膜時間變長，工業上無法採用之虞。 基板並無特別限制’可使用公知之基板。例如可使用：
驗性發酸鹽系玻璃、I …、鹼破璃、石奂玻璃等玻璃基板，矽 基板，丙烯酸、聚碳酸醋、聚萘二甲酸乙二醋 (P〇iyethylene naphthalate，ρΕΝ)等之樹脂基板，聚對苯二 甲酸乙二S旨（PET)、聚酿胺等之高分子膜基材等。 基板或基材之厚度通常為〇 hiO ，較好的是〇 3〜5 mm。於使用玻璃基板之情形時，較好的是經化學強化或 熱強化之玻璃基板。於要求透明性或平滑性之情形時，較 好的是玻璃基板、樹脂基板，尤其好的是玻璃基板。於要 求輕量化之情形時，較好的是樹脂基板或高分子基材。 場效型電晶體較好的是具有半導體層之保護膜。於為無 半導體層之保護膜之情形時，存在於真空中或低壓下，半 導體層表面之氧發生脫附，斷態電流增高，臨界電壓為負 之虞》又，即使於大氣中，場效型電晶體亦受到濕度等周 圍之影響，而存在臨界電壓等電晶體特性之不均增大之 虞0 形成半導體層之保護膜的材料並無特別限制，例如可使 用 Si02、SiNx、Al2〇3、Ta205、Ti02、Mg〇、Zr〇2、
Ce02、K20、Li2〇、Na20、Rb20、Sc203、Y2〇3、Hf2〇3、 145195.doc •28- 201029950
CaHf03、PbTi3、BaTa2〇6、SrTi〇3、ain等。該等中較好 的是 Si02、SiNx、a1203、Y2〇3、Hf203、CaHf〇3，更好的 是 Si02、SiNx、Y2〇3、Hf2〇3、CaHf〇3，尤其好的是 Si02、Y2〇3、Hf2〇3、CaHf03。 •該等氧化物之含氧數亦可未必與化學計量比一致（例如 .可為Si〇2，亦可為si〇x)。又，SiNx亦可含有氫元素。 保護膜亦可為積層有不同之2層以上之絕緣膜的結構。 保護膜亦可為結晶質、多結晶質、非晶質中之任意者， ❹ 就谷易在工業上製造之方面而言’較好的是多結晶質或非 晶質，更好的是非晶質。於保護膜不為非晶質膜之情形 時，存在界面之平滑性較差、遷移率降低、或臨界電壓或 S值變得過大之虞。 半導體層之保護膜較好的是非晶質氧化物或非晶質氮化 物，更好的是非晶質氧化物。於保護膜並非氧化物之情形 時，存在半導體層t之氧向保護層側遷移，斷態電流增 Φ 咼，或臨界電壓變為負值而顯示常關狀態之虞。 又，半導體層之保護膜亦可為聚（4_乙稀紛）(poly(4_vinyl
Phen〇1)，PVP)、聚對二甲苯等之有機絕緣膜。半導體層 之保護膜亦可具有無機絕緣膜及有機絕緣膜之2層以上之 積層結構。 . 形成閘極絕緣膜之材料並無特別限制，例如可使用 ⑽、啊、峨、Ta2〇5、Ti〇2、Mg〇、ZK)2、Ce= K2〇、U2〇、Na2〇、Rb2〇、Se2〇3、Μ 邱〇3 CaHf03、PbTi3、BaTa2〇6、SrTi〇3、Am等。該等中較好 145195.doc ·29· 201029950 的是 Si02、SiNx、Al2〇3、γ2〇3、Hf203、CaHf03，更好的 是 Si02、SiNx、Y2〇3、Hf2〇3、CaHf03。 該等氧化物之含氧數亦可未必與化學計量比一致（例如 可為Si〇2，亦可為Si〇xp又，以队亦可含有氫元素。 閘極絕緣膜亦可為積層有不同之2層以上之絕緣膜的結 構。 閉極絕緣膜可為結晶質、多結晶質、非晶質中之任意 者，但容易在工業上製造之方面而言，較好的是多結晶質 或非晶質。 閘極絕緣膜亦可為聚（4_乙烯酚）(p Vp)、聚對二甲苯等之 有機絕緣膜。又，閘極絕緣膜亦可具有無機絕緣膜及有機 絕緣膜之2層以上之積層結構。 形成閘極電極、源極電極及汲極電極之各電極的材料並 無特別限制，例如可使用氧化銦錫（IT〇)、氧化銦鋅、 ZnO、Sn〇2等之透明電極，A1、Ag、心、奶、、Au、
Ti、Ta、Cu等之金屬電極，或含有該等物質之合金之金屬 電極β 又，較好的是將電極設為2層以上積層體，藉此降低接 觸電阻，或提高界面強度。為了降低源極電極及沒極電極 之接觸電阻’亦可對半導體層之與電極之界面進行電漿處 理、臭氧處理等而調整電阻。 本發明之場效型電晶體中，亦可於半導體層與源極電 極及極電極之間設置接觸層。較好的是接觸層低於半導 145195.doc 201029950 接觸層之形成材料可使用與上述之半導體層相同組成之 複合氧化物。即’接觸層較好的是含有In、Zn、Ga等各元 素°接觸層不含有該等元素時，則接觸層與半導體層之間 可能發生元素遷移，導致進行應力試驗等時有臨界電壓之 偏移增大之虞。 本發明之場效型電晶體中，較好的是於半導體層與閘極 絕緣膜之間、及/或半導體層與保護膜之間具有電阻高於 半導體層之氧化物電阻層。
無氧化物電阻層時，則有產生斷態電流、臨界電壓變為 負值而成為常開狀態、及進行保護膜之成膜或蝕刻等後處 理步驟時半導體層變質而使特性變差之虞。 作為氧化物電阻層，可例示以下之膜。 (1)以較半導體層之積層時更高之氧分壓進行成膜的與半 導體層組成相同的非晶質氧化物膜 ⑺與半導體層組成相同但組成比有所變化之非晶質氧化 物膜 (3) 3有In及211且含有與半導體層不同之元素X的非晶質 氧化物膜 、虱化銦為主成分之多結晶氧化物膜 (5)以氧化銦為主成分且摻雜有Zn、Cu、C。、Ni、Μη、
Mg等正二價元素中之1種以上的多結晶氧化物膜 於氧化物電阻層為與半導體層組成相同但組成比有所變 化的非晶質氧化物膜時，組成比較好的是小於半導體層 之In組成比。 145l95.doc
•3U 201029950 氧化物電阻層較好的是含有In及Zn之氧化物。於氧化物 半電阻層不含該氧化物之情形時，存在氧化物電阻層與半 導體層之間發生元素遷移，而導致在進行應力試驗等時臨 界電壓之偏移增大之虞。 本發明之薄膜電晶體較好的是具有對半導體層進行遮光 之結構（例如遮光層）。於薄膜電晶體不具有對半導體層進 行遮光之結構時，存在光入射至半導體層而激發載體電 子，導致斷態電流增高之虞。 於薄膜電晶體具有遮光層之情形時，遮光層較好的是於 300〜800 nm有吸收之薄膜。遮光層可設置於半導體層之上 部及下部之任意部位，較好的是設置於上部及下部之雙 方。 亦可將遮光層兼用作閘極絕緣膜、黑色矩陣等。於遮光 層僅存在於半導體層之單側之情形時，需要於結構上進行 設計以使光不會自無遮光層之側照射至半導體層。 上述場效型電晶體之各構成層可藉由本技術領域中公知 之方法而形成。 作為成媒方法，可使.用喷霧法、浸漬法、cvd法等化學 成膜方法，或_法、真空蒸鍵法、離子電鍍法、脈衝雷 射沈積法等物理成膜方法。就容易控制載體密度及 高膜質量方面而言，較好的是使用物理成膜方法，就生產 性高而言，更好的是使用濺鍍法。 減鍍時可採用··使用複合氧化物之燒結乾材之方法、使 用複數個燒㈣材且採用共歸之方法、使用合金乾材且 145195.doc 201029950 採用反應性誠之方法等，較好的是利用使用複合氧化物 之燒結把材之方法。於使用複數個燒結乾材且採用共滅鍵 之方法，及使用合金靶材且採用反應性濺鍍之方法中，存 在均勻性或再現性變差，或非定域能階之能隙（e〇)增大之 情形，而存在遷移率降低或臨界電壓增大等電晶體特性降 • 低之虞。 可利用RF、DC、AC濺鍵等公知之減鑛法，就均句性或 量產性（設備成本）之方面而言，較好的是DC濺鍍或ac濺 Φ 鐘。 所形成之層可藉由各種钱刻法進行圖案化。 本發明t，較好的是使用本發明之濺鍍靶材，藉由Dc 或AC濺鍍來形成半導體層。藉由使用Dc或Ac濺鍍，與使 用RF濺鍍時相比可降低成膜時之損害。因此，於場效型電 晶體中，可期待臨界電壓偏移降低、遷移率提高、臨界電 壓減少、S值減少等效果。 本發明中，較好的是於形成半導體層後，於70〜35〇t下 進行熱處理。尤其好的是於形成半導體層與半導體層之保 護膜後，於70〜350°C下進行熱處理。 於熱處理溫度未滿7CTC之情形時，存在所獲得之電晶體 之熱穩定性或耐熱性降低、或遷移率降低、或8值增大、 或臨界電壓增高之虞。另-方面，於熱處理溫度超過 350C之情形時’存在無法使用無耐熱性之基板，需花費 熱處理用之設備費用之虞。 熱處理溫度較好的是80〜260°C、更好的是9〇〜18〇^、更 145195.doc -33· 201029950 好的是100〜150C。尤其是藉由將熱處理溫度設為18〇〇c以 下，可將PEN等耐熱性低之樹脂基板用作基板，故而較 佳。 熱處理時間通常為！秒〜24小時，可根據熱處理溫度進行 調整。 於熱處理溫度為70〜18(TC之情形時，熱處理時間較好的 是10分鐘〜24小時、更好的是20分鐘〜6小時、更好的是3〇 分鐘〜3小時。 於熱處理溫度為180〜26(TC之情形時，熱處理時間較好 的是ό分鐘〜4小時、更好的是15分鐘〜2小時。 於熱處理溫度為260〜30(TC之情形時，熱處理時間較好 的是30秒〜4小時、更好的是1分鐘〜2小時。 =熱處理溫度為300〜3贼之情形時，熱處理時間較好 的是1秒〜1小時、更好的是2秒〜3〇分鐘。 上述熱處理較好的是於惰性氣體中且於氧分壓為1〇·3 & 以下之環境中進行，制絲護層覆蓋半導體層後進行。a ❹ 藉由於該等條件下進行熱處理，可提高再現性。 於本發明之薄膜電晶體具有接觸層之情形令 製作方法並無特別限制，可改變成膜條件來形成盘= 比相同之接觸層；或形成與半導體層組成比 接觸層；或藉由電聚處理或臭氧處理來提高與 電極之接觸部分的電阻，藉此來構成接觸層； 2 導體層時藉由調整氧分壓等成膜條阻^ " 鱧層之層，而構成接觸層。 製成電阻向於半導 145195.doc •34- 201029950 本發月之薄膜電晶體之遷移率較好的是1 em2/Vs以上、 更好的是3 cm2/Vs以上、更好的是8 cm2/Vw上。於電晶 體之遷移率未滿1 em2/VK情形時，存在開關速度變慢， 而無法用於大畫面高精細之顯示器之虞。 ‘ 本發明之薄膜電晶體之開/關比較好的是…以上、更好 • 的是1〇7以上、更好的是1〇8以上。 斷態電流較好的是2 Μ以下、更好的是i Μ以下。於斷 態電流超過2 ΡΑ之情形時，於將本發明之薄膜電晶體用於 雩_示器之情形時，存在對比度變差及畫面之均勻性變差之 虞。 閘極洩漏電流較好的是i ρΑ以下。於閘極洩漏電流超過 1 ρΑ之情形時，於將本發明之薄膜電晶體用於顯示器之情 形時’存在對比度變差之虞。 臨界電壓通常為0〜10 V、較好的是〇〜4 V、更好的是〇〜3 V、更好的是〇〜2 V。於臨界電壓未滿〇 ν之情形時，存在 • 成為常開狀態，於斷開時需施加電壓而導致消耗電力增大 之虞。另一方面，於臨界電壓超過1〇 V之情形時，存在驅 動電壓增大而導致消耗電力增大，或需要高遷移率之虞。 本發明之薄膜電晶體之s值較好的是〇 8 v/dee以下更 好的是0.3 V/dec以下、更好的是0.25 v/dec以下、尤其好 的是0.2 V/dee以下。於S值超過〇.8 v/dec之情形時，存在 驅動電麼增大而導致消耗電力增大之虞。尤其是於將本發 明之薄膜電晶體用於有機EL顯示器時，若將8值設為〇 3 V/dec以下以進行直流驅動，則可大幅降低消耗電力，故 145l95.doc -35- 201029950 而較佳。 此外’所謂S值（Swing Factor，波動值），係指於自斷開 狀態增加閘極電壓時，自斷開狀態至導通狀態，汲極電流 急劇上升，而S值表示該急劇上升之程度。如下述式所定 義般，將汲極電流上升1位（1〇倍;)時之閘極電壓之增加量視 為S值》 S 值=dVg/dlog(Ids) S值越小，急劇上升之程度越大（「薄膜電晶體技術大 全」，鵜飼育弘著，2007年出版，工業調查會）。若§值較❹ 大，則存在自導通切換至斷開時需要施加較高之閘極電 壓，導致消耗電力增大之虞。 於5〇C下對本發明之薄膜電晶體施加1〇 μ a之直流電壓 100小時前後之臨界電壓之偏移量，較好的是i 〇 V以下， 更好的是0.5 V以下。於上述臨界電壓之偏移量超過丨乂之 情形時，於將本發明之薄膜電晶體用於有機£]1顯示器之情 形時’存在晝質變化之虞。 又，於轉換曲線中，較好的是使閘極電壓升降之時遲滯 〇 較小者。
本發明之薄膜電晶體之通道寬度W及通道長度L之比W/L 通常為0.1〜1〇〇，較好的是〇 5〜2〇、更好的是U。於w几 超過100之情形時，存在洩漏電流增加，或開/關比降低之 虞。於W/L未滿ο.1之情形時，存在場效遷移率降低，或夾 斷不明確之虞。 通道長度L通常為onooo μηι、較好的是〗〜〗〇〇 pm、更 145195.doc -36 - 201029950 好的是2〜1〇 μιη。於通道長度Lm〇1 _之情形時存在 工業上難以製造幻电漏電流增大之虞。另一方面，於通道 長度L超過1000 μιη2情形時，存在元件變得過大之虞。 [實施例] 以下’基於實施例對本發明進行詳細說明，本發明只要 ’ 不超出其主旨，則並不限於以下之實施例。 實施例1 [複合氧化物燒結體之製造] 鬱 使用下述之氧化物粉末作為起始原料粉末。再者，該等 氧化物粉末之比表面積係藉由ΒΕΤ法來測定。 (a) 氧化銦粉末：比表面積為8 m2/g (b) 乳化鎵粉末：比表面積為8 m2/g (c) 氧化鋅粉末：比表面積為5 m2/g 以⑷達到50重量％、⑻達到35重量％、及⑷達到夏5重量 之方式稱取上述氧化物粉末並將該等混合，來製備包含 籲⑷、⑻及⑷之原料混合粉體。所製備之原料混合粉體整 體之比表面積為6.3 m2/g。 使用濕式介質㈣磨…面確認所製備之原料混合粉體 之比表面積，-面將其混合粉碎。所獲得之粉碎後之混合 粉體的比表面積較原料混合粉體之比表面積增加了2 m2/g。 再者，使用i —之氧化鉛珠作為漏式介質授拌磨之粉 碎介質。 利用喷霧乾燥機將所獲得之粉碎後线合粉體乾燥後， 145195.doc •37- 201029950 填充至模具（1 50 mm 0，20 mm厚），利用冷麼機進行加壓 成形來製備成形體。一面對該成形體流通氧氣，一面於氧 氣環境中於1400°C下燒結2小時，進而於氬氣環境中於 8 80°C下熱處理2小時來進行還原處理，而製造燒結體。將 燒結體之製造條件示於表1。如此，可不進行預燒步驟而 獲得濺鍍靶材用燒結體。 再者，上述燒結係藉由如下方式進行：以〇.9°C/分之升 溫速度升溫至800°C後，再以2.5°C/分之升溫速度升溫至 1100°C，其後以5.0°C/分之升溫速度升溫至1400°C，並保 持在1400°C。此過程中，未設置於固定溫度下之保持時 間。 藉由X射線繞射分析所製造之燒結體。結果確認到燒結 體含有同系結晶結構之In2Ga2Zn〇7且不含P-Ga2〇3相。 此外，針對所獲得之燒結體，確認到歸屬於同系結晶結 構之In2Ga2Zn07之波峰面積為波峰總面積之99%以上。 又，未確認到歸屬於ZnO、InGa03、Ιη2〇3(ΖηΟ)3等 In2Ga2Zn07以外之金屬氧化物之結晶波峰。 又，由利用 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer，電子 微探分析儀）所獲得之In、Ga、Zn、O之組成之面分析圖， 確認到各元素係均勻地分散。 燒結體中之氮含量為5 ppm以下。燒結體中之氮含量係 利用微量總氮分析裝置（Total Nitrogen Analyzer，TN)進行 測定。微量總氮分析裝置於元素分析中，係用於僅以氮 (N)，或氮（N)及碳（C)作為對象元素而求出氮量、或氮量與 145195.doc -38- 201029950 碳量之分析。 於TN中，係使含氮無機物或含氮有機物於觸媒之存在 下發生分解，將N轉化為一氧化氮（NO)，使該NO氣體與臭 氧進行氣相反應’藉由化學發光而發光，並根據其發光強 • 度對N進行定量。 上述X射線繞射之測定條件如下所述。 裝置：（股）RIGAKU製造之Ultima-Ill X射線：Cu-Κα射線（波長1.5406 A，利用石墨單色器進行 • 單色化） 2Θ-Θ反射法、連續掃描（ίο。/分鐘） 採樣間隔：0.02° 狹縫OS、SS : 2/3。，RS : 0.6 mm 藉由以下之方法’對所獲得之燒結體之相對密度、相對 密度之變異度、平均結晶粒徑、體電阻（mQcm)、最大密 度差、平均孔隙數、外觀（色不均）、及裂痕進行評價。將 結果示於表1。 ^ ⑴相對密度 切出燒結體之任意10處，藉由阿基米德法求出該等之密 度’將該等之密度的平均值作為燒結體之相對密度。 (2)相對密度之變異度 切出燒結體之任意10處，藉由阿基米德法求出該等之密 度基於其平均值、最大值及最小值並根據下述式算出相 對密度之變異度。 相對密度之變異度=(最大·最小）/平均xl00(o/o) 145195.doc •39· 201029950 (3) 平均結晶粒徑 將燒結體包埋於樹脂中，將其表面用粒徑為0.05 μηι之 氧化紹粒進行研磨後，使用X射線微量分析器（ΕΡΜΑ)之 JXA-8621MX(日本電子公司製造）將研磨面放大至5〇〇〇 倍，對在燒結體表面之3 0 μιηχ3 0 μηι見方之框内所觀察到 的結晶粒子之最大徑進行測定。將該結晶粒子之最大徑作 為平均結晶粒徑。 (4) 體電阻 使用電阻率計（三菱化學（股）製造，Loresta)，依據四探 針法（JIS R 1637)對燒結體之任意1〇處測定體電阻，將該 等之平均值作為燒結體之體電阻。 (5) 平均孔隙數 於燒結體之任意方向實施鏡面研磨後，進行蝕刻，利用 SEM(Scanning Electron Microscope，掃描式電子顯微鏡） 觀測組織，對每單位面積之直徑丨μιη以上之孔隙個數進行 計數。 (6) 外觀（色不均） 於北窗曰光下，自距離5〇 cm處目測燒結體，按下述進 行分類。 ◎:完全沒有色不均 〇：基本沒有色不均 △:有若干色不均 X :有色不均 再者，燒結體有色不均之情形時，例如存在於使用粑材 145195.doc 201029950 時難以判斷其狀態之虞。 (7)裂痕 於北窗日光下，自距離50 cm處觀測燒結體，確認有無 裂痕產生。 ’ 〇：無 X :有 [濺鍍靶材之製造] 自所製造之燒結體切出靶材用燒結體。利用金剛石切割 ❿ 器將所切出之靶材用燒結體之側邊切斷，於平面研削盤上 研削表面，而製成表面粗糙度Ra為5 μηι以下之靶材素材。 其次，對靶材素材之表面鼓風，進而以頻率25〜300 KHz之 間每隔2 5 KHz之12種頻率進行多重振盪來進行超音波清洗 3分鐘。此後，使用銦焊料將靶材素材焊接至無氧銅製支 撐板上，而製成靶材。濺鍍靶材之表面粗糙度為Rag 0.5 μηι，具備無方向性之研削麵。 [TFT面板之製造] W 按以下之步驟來製作底閘極型TFT元件。 於玻璃基板上，於室溫下進行RF濺鍍而積層鉬金屬200 nm後，利用濕式蝕刻進行圖案化，而製作閘極電極。其 次，使用電黎輔助化學氣相沈積裝置（plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)，於製作了閘極電極 之基板上將8丨0\成膜而作為閘極絕緣膜。將所製造之濺鍍 靶材安裝於DC濺鍍法之一的DC磁控濺鍍法之成膜裝置 上，於成膜溫度50°C下、於閘極絕緣膜上成膜非晶氧化物 145195.doc -41 - 201029950 膜。使用霍爾效應測定裝置（Toyo-Technica製造）對非晶氧 化物膜進行測定，結果電載體濃度為5xl0n/cm3。其後， 藉由乾式蝕刻對非晶氧化物膜進行圖案化，而形成半導體 層（膜厚40 nm)。使用PECVD將SiOx成膜，藉由乾式蝕刻 (RIE(Reactive Ion Etching，反應性離子触刻））進行圖案化 而製成第一保護層（蝕刻阻止）》繼而，藉由DC濺鍍成膜 Ti/AI/Ti積層膜。成膜後’藉由乾式姓刻（RIE)進行圖案化 而形成源極電極、沒極電極。進而，作為第二保護層，係 使用PECVD將SiNx成膜後，形成接觸孔而與外部配線連 接。此後’於大氣中，於280°C下熱處理1小時，製作通道 長度為10 μηι，通道寬度為1〇〇 μηχ之電晶體。於基板（TFT 面板）内等間隔排列形成有10x1 〇=100個TFT。 對TFT面板内1 〇〇個元件之特性全部進行評價。s之結果 除發現3個閘極短路外，場效遷移率穩定在8〜1〇 cm2/(v · 秒）之範圍内，臨界電壓穩定於〇·5〜2.0 V之範圍内。尤其 是於相接之TFT元件之間幾乎未發現特性差異。 關於如此而獲得之TFT面板之特性變化，係使用所製作 之濺鍍靶材連續製作5批次之TFT，並藉由以下之方法對其 特性進行評價。將結果示於表1。 (8) TFT特性之均勻性 測定於同一面板内之Vg==6 V中之通態電流之最大值與最 小值之比（最大值/最小值）。按以下標準將最大值與最小值 之比分類，並進行評價。 1.05以内：◎ 145195.doc •42· 201029950 1.10以内：〇 1.20以内：△ 超過1.20 : χ (9) TFT特性之再現性 ‘ 測定於連續5批次量中之第丄批次與第5批次之平均場效 遷移率之比（第1批次/第5批次）。按以下標準將平均場效遷 移率之比進行分類，並進行評價。 1 · 10以内；◎ 1.20以内：〇 1.50以内：△ 超過1.5 0 : χ 實施例2~7 除使用表1所示之起始原料粉末，以表1所示之製造條件 來製造燒結體以外，其他與實施⑷同樣地進行來製作燒 結體並進行評價’再製作TFT面板並進行評價。將結果示 於表1。 實施例8〜15 除使用表2所示之起始原料粉末，以表2所示之製造條件 來製造燒結體以外，其他與實施例j同樣地進行來製作燒 結體並進行評價，再製作TFT面板錢行評價。將結果= 於表2。 再者’實施例8〜15分別係使用氧化錫、氧化鍅、氧化 錯、氧化鈽、氧化銳' 氧化组、氧化銷及氧化鶴作為起始 原料粉末，該等正四價以上之金屬元素之氧化物係以[正 145195.doc -43- 201029950 四價以上之金屬元素/全部金屬元素，原子比率]=〇〇〇〇5之 方式進行添加。 由表2表明：藉由添加正四價以上之金屬元素，相對密 度、相對密度之變異度、體電阻及平均孔隙數之評價結果 有所提高。 實施例16 使用下述之氧化物粉末作為起始原料粉末。再者，該等 氧化物粉末之比表面積係藉由BET法進行測定。 (a) 氧化銦粉末：比表面積為8 m2/g (b) 氧化鎵粉末：比表面積為8 m2/g (c) 氧化鋅粉末：比表面積為5 m2/g 以原子比率為In:Ga:Zn=2:2:l之方式稱取作為起始原料 粉末之（a)氧化銦粉末、（b)氧化鎵粉末及（c)氧化鋅粉末， 使用高速混合機於大氣中以轉速為3〇〇〇 rpm、旋轉時間為 4分鐘之條件進行混合。將該混合粉於電爐内，於空氣環 境氣體中於1000 °c下保持5小時來進行預燒。 將所製備之預燒混合粉與氧北銼珠一併投入磨碎機，以 轉速為300 rpm、旋轉時間為3小時之條件進行混合粉碎。 以使混合粉碎後之原料粉成為固形物成分為5〇%之漿料之 方式來添加水，將入口溫度設定為2〇〇χ：、出口溫度設定 為120°C來進行造粒。 將所獲得之造粒粉於4〇〇 kgf/cm2之表面壓力下保持 鐘進行壓製成形（單轴成形），再利用CIP(均麽加壓裝置） 於2100 kgf/cm2之表面壓力下保持5分鐘，而獲得成形體。 145195.doc -44 - 201029950 將所獲得之成形體投入電爐中，於氧氣流入下，以 1.0°C/分之升溫速度升溫至80(TC後保持5小時，其後進而 以1.0°C/分之升溫速度升溫至140〇t後，保持20小時來進 行燒結。其後，藉由爐冷來降溫。 將所獲得之厚度為6.6 mm之燒結體之外周進行圓筒研削 後’再對兩面分別進行〇_8 mm之平面研削，而獲得厚度為 5.0 mm之靶材用燒結體。 與實施例1同樣地對所獲得之燒結體進行評價，並與實 施例1同樣地進行來製作TFT面板並進行評價。將結果示於 表3。 雖未進行還原處理，但仍獲得了體電阻較低之靶材用燒 結體。推測其原因在於含有方鐵錳礦結構之In2〇s。又， 相對密度之變異度、平均孔隙數及打丁特性之再現性變得 良好。推測其原因在於在800。〇下設定了保持時間。 實施例17 除藉由於1370。(：下保持12小時來進行燒結外，其他與實 施例16同樣地進行來製造燒結體。 與實施例1同樣地對所獲得之燒結體進行評價，並與實 施例1同樣地進行來製作TFT面板並進行評價。將結果示於 表3。 藉由X射線繞射對實施例16及17之研削後之靶材用燒妗 體進行分析，結果確認到燒結體含有作為主 叹刀之同系結 晶結構之Ir^GaJnO7，且進而含有ZnGa2〇4所 叫、< 失晶石 結構與In2〇3所示之方鐵錳礦結構之結晶型。 145195.doc -45- 201029950 此外’所謂「含有作為主成分之同系結晶結構之 InzGazZnO7」，係指於X射線繞射中，歸屬於In2Ga2Zn〇7所 示之同系結晶結構之波峰面積之總計為波峰總面積的5〇0/〇 以上之情形。該波峰面積之總計更好的是8〇%以上，更好 的是90°/。以上’尤其好的是95%以上。 又，對包含實施例16及17之燒結體之濺鍍靶材進行濺鍍 而形成非晶氧化物膜之過程中’未確認到異常放電。 比較例1 [複合氧化物燒結體之製造] 使用下述氧化物粉末作為起始原料粉末。 (a')氧化銦粉末：4N、比表面積為3 m2/g (b·)氧化鎵粉末：4N、比表面積為3 m2/g (〇’）氧化鋅粉末：4N、比表面積為2 m2/g 以（a》達到45重量。/。、（b，）達到30重量％及（c,)達到25重量 %之方式稱取上述氧化物粉末，將該等氧化物粉末投入至 放入有200 g直徑為2毫米之氧化錯珠之容量為5〇〇 ml的聚 醯胺谷器中，使用Fritsch. Japan公司製造之行星型球磨裝 置進行1小時濕式混合，而製備混合粉體。分散介質係使 用乙醇。 將所製備之混合粉體投入氧化銘堆鋼中，於大氣中於 1000°c下預燒5小時後，再次使用行星型球磨裝置進行 時解碎處理。將所獲得之預燒粉體藉由單軸加壓（1〇〇 kg/m2)成形為直徑20毫米之圓板狀，於大氣中於i4〇〇£>c下 煅燒2小時’進而於氬氣環境中於88(rc下熱處理2小時， I45195.doc -46- 201029950 而製造燒結體。 與實_1同樣地對所製造之燒結體進行評價。將結果 示於表4。 又除使用比較例1之燒結體以外，其他與實施例工同樣 - 地進行來製造騎乾材，再製作TFT面板並進行評價。將 « 結果不於表4。 比較例2、4、5及6 除使用表4所示之起始原料粉末，以表4所示之製造條件 • I製造燒結體以外’其他與實施例】同樣地進行來製作燒 結體並進行評價’再製作TFT面板並進行評價。將結果示 於表4。 比較例3 除使用表4所不之起始原料粉末，以表4所示之製造條件 來製造燒結體以外，其他與比較例i同樣地進行來製作燒 結體並進行評價，再製作TFT面板並進行評價。將結果示 於表4。 再者’比較例1及3中’原料粉之調整係以進行12小時之 自然乾燥來代替噴霧乾燥機。
藉由X射線繞射對所製造之比較例1〜6之燒結體進行分 析。結果確認到比較例i〜6之燒結體除含有同系結晶結構 之 In2Ga2Zn07之外’亦含有 p_Ga2〇3 相、InGaZn〇4 (JcpDS 卡片號 38-1104)、ZnGa204(JCPDS 卡片號 38-1240)、 In2〇3(JCPDS卡片號〇6_041)等。將結果示於表4。 145195.doc -47· 201029950 【一<】 實施例7 s〇 寸 — 'Ο 嘖霧乾燥機 墀 氡氣流入 1400 CN 〇 1 1 1 1 1 98.1 98.3 97.9 0.41 irj 卜 cn s ◎ 〇 u Q ◎ ◎ 實施例6 (N <N 00 r- 11.8 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 <N 〇 1 1 1 1 1 96.0 96.2 ί 95.7 0.52 | 00 对’ g ◎ 〇 Ο Q ◎ ◎ 實施例5 00 OO ir> v〇 cn οό 喷霧乾燥機 碡 氧氣流入 1350 对 〇 1 1 • 1 1 99.1 丨 99.2 1 98.9 0.30 1 — o ◎ 〇 U Q ◎ ◎ 實施例4 〇0 00 CO Ό· 00 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 〇 — 〇 1 〇 〇 1 1 94.1 94.3 93.9 0,43 as ν-ϊ ΓΊ o ◎ 〇 U Q ◎ 〇 實施例3 00 00 »r> m 'O 00 喷霧乾燥機 m 氧氣流入 1400 00 〇 1 1 1 1 1 99.0 99.2 98.8 ! 0.40 | 00 00 yn § ◎ 〇 U Q ◎ ◎ 實施例2 00 00 ΓΛ 00 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 对 〇 1 1 1 1 1 i 99.2 99.0 0.20 | 寸 CN ΓΤι o ◎ 〇 U Q ◎ ◎ 實施例1 00 00 «η ΡΛ 00 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 <s 〇 1 嘗 1 1 1 97.0 97.2 96.8 0.41 | 00 rn g ◎ 〇 U Q ◎ ◎ 1〇2〇3 ο ZnO 混合粉碎前 1混合粉碎後 1 造粒方法 1 預燒步驟 燒結氣體環境 燒結溫度[°c] In2Ga2Zn07 〇 CQ. C α £ 〇 Ν tS" ο 平均 最小 相對密度之變異度 結晶粒徑[μιη] 體電阻[mOcml i w % tv 外觀 」 裂痕 濺鍍方式 均勻性 再現性 比表面積 [m2/g] 整體之比表面積 这 組成 相對密度[%] 製造條件 燒結體物性 TFT特性 1 •48- 145195.doc 201029950 實施例15 00 00 寸 〇〇 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 CS 〇 1 1 1 1 1 99.2 99.3 99.1 0.20 <N <S ◎ 〇 υ ο ◎ ◎ 實施例14 00 00 Ο S 寸 'Ο 00 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 <N 〇 1 1 1 1 1 99.4 99.5 99.2 0.30 ◎ 〇 υ ο ◎ ◎ 實施例13 00 00 «η t2 寸 2 喷霧乾燥機 氡氣流入 1400 <S 〇 1 1 1 1 1 99.2 99.4 99.0 0.40 m •n r4 »η ◎ 〇 υ Q ◎ ◎ 實施例12 〇〇 〇〇 Ό 之 寸 00 嘖霧乾燥機 碟 氣氣流入 1400 〇 1 1 1 1 1 99.1 99.3 98.9 0.40 C'i s ◎ 〇 υ Q ◎ ◎ |實施例1丨| 00 00 (3 ν〇 2 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 Μ 〇 1 1 t 1 • 99.3 99.4 99.1 0.30 (N (N s ◎ 〇 Ο Ρ ◎ ◎ 實施例10 00 00 υ α 2 〇〇 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 CN 〇 1 1 1 1 t 99.2 99.3 99.0 0.30 rj· cs s ◎ 〇 υ Ρ ◎ ◎ 1實施例9 I 〇〇 00 Ν ν〇 寸 〇〇 嘖霧乾燥機 墀 氧氣流入 1400 ΓΊ 〇 1 1 1 99.3 99.4 99.2 0.20 co m (S s ◎ 〇 υ Ρ ◎ ◎ |實施例8 1 〇〇 00 cS 5 寸 00 喷霧乾燥機 墀 氧氣流入 1400 CS 〇 1 1 1 1 99.3 99.4 99.1 0.30 寸 o ◎ 〇 a Q ◎ ◎ 〇 ΖηΟ 正四價以上之金屬元素 混合粉碎前 i混合粉碎後 造粒方法 I 預燒步驟 燒結氣體環境 燒結溫度[°c] 燒結時間[h] In2Ga2Zn〇7 cS1 ο CO. c a o ΓΊ hS ^ri q 平均 最大 结晶粒徑[μπΊ] 艘電阻[τηΩοη] 1 m u 铯 iT 外觀 裂痕 濺鍍方式 均勻性 再現性 比表面積 [m2/g] 整體之比表面積 組成 相對密度[%] m 製造條件 燒結體物性 TFT特性 •49- 145195.doc 201029950 [表3] 實施例16 實施例17 製造條件 比表面積[m2/g] 1〇2〇3 8 8 Ga2〇i 8 8 ZnO 5 5 混合方法 高速混合機 高速混合機 造粒方法 喷霧乾燥機 噴霧乾燥機 預燒步驟 有 有 燒結氣體環境 氧氣流入 氧氣流入 第1階段燒結 燒結溫度[°c] 800 800 保持時間[h] 5 5 第2階段燒結 燒結溫度fc] 1400 1370 保持時間[h] 20 12 還原處理 無 無 燒結體物性 組成 In2Ga2Zn07 〇(主成分） 〇(主成分） - - InGaZn04 - - ZnGa，〇4 〇 〇 In2〇3 〇 〇 (In，Ga)203 - - 相對密度[%] 平均 99.3 98.0 最大 99.4 98.2 最小 99.2 97.8 相對密度之變異度 0.20 0.20 結晶粒徑[μπι] 3 3 艘電阻[ιηΩαπ] 2.9 3.1 平均孔隙數[個/mm2] 30 40 外觀 ◎ ◎ 裂痕 〇 〇 TFT特性 濺鍵方式 DC DC 異常放電 無 無 均勻性 ◎ ◎ 再現性 ◎ ◎ 145I95.doc -50· 201029950
【寸啭I——I 比較例6 00 00 «η *η Κ-» 00 喷霧乾燥機 氧氣流入 1500 <Ν 1 1 1 〇 94.5 94.8 94.1 0.74 〇〇 400 2100 X X S X X 比較例5 00 00 *η *Τί ^rt 06 喷霧乾燥機 墀 氧氣流入 1150 <Ν 1 〇 〇 〇 〇 1 78.0 78.8 77.2 2.05 ν〇 300 2800 <] 〇 X X 比較例4 00 00 »η y/~> V-) 00 喷霧乾燥機 碡 氡氣流入 1400 Ο 1 1 〇 〇 1 1 98.0 98.5 97.4 2 CN «Ν 00 cn § ◎ X 〇 〇 <3 比較例3 18.5 自然乾燥 大氣中 1400 <Ν 〇 〇 1 1 1 1 81.8 83.3 80.2 3.79 CO 200 1100 < 〇 < X 比較例2 CN ts '«t 对· 喷霧乾燥機 氧氣流入 1400 Ο 〇 〇 1 I 1 94.5 94.8 94.1 0.74 ο s 600 ◎ 〇 < X 比較例1 m <Ν CN 对· 自然乾燥 大氣+ 1400 CN 〇 〇 1 1 1 88.1 88.8 87.3 1,70 00 § ο g 〇 〇 < X α ι ΖηΟ ! 混合粉碎前 混合粉碎後 造粒方法 i 預燒步驟 1 燒結氣體環境 燒結溫度[°c] $ α cS1 0 〇L InGaZn04 cS* 0 q 平均 最大 相對密度之變異度 結晶粒徑[μπι] 體電阻[πιΩαη] ι 1 學 迗 外觀 裂痕 濺鍍方式 均勻性 再現性 比表面積[m2/g] 1_ 1 整體之比表面積 組成 1. 相對密度[%] 製造條件 燒結體物性 TFT特性 145195.doc -51 - 201029950 [產業上之可利用性] 本發明之複合氧化物燒結體可用作濺鍍靶材。使用本發 明之賤鍍粗材所形成之薄膜可用作電晶體之通道層。 以上較詳細地說明了本發明之實施形態及/或實施例， 但本領域技術人員在實質上不脫離本發明之新穎主旨及效 果之情形時，可容易地對該等例示之實施形態及/或實施 例實施多種變更。因此，該等多種變更亦包含於本發明之 範圍内β 本說明書中所記載之文獻之内容全部引用於此。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之薄膜電晶體之—實施形態的概略剖 面圖。 【主要元件符號說明】 1 薄膜電晶體 1〇 基板 20 閘極電極 30 閘極絕緣膜 4〇 通道層 50 源極電極 6〇 汲極電極 70 保護膜 145195.doc

Claims (1)

  1. 201029950 七、申請專利範圍： 1. 一種複合氧化物燒結體，其含有同系（homologous)結晶 結構之In2Ga2Zn07，且 燒結體密度以相對密度計為90%以上。 - 2.如請求項1之複合氧化物燒結體，其中平均結晶粒徑為 10 μηι以下。 3.如請求項1之複合氧化物燒結體，其中實質上由上述同 系結晶結構之In2Ga2Zn〇7所構成。 ^ 4.如請求項1之複合氧化物燒結體，其中進而含有尖晶石 結構之ZnGa2〇4。 5. 如請求項1之複合氧化物燒結體，其中進而含有方鐵錳 礦結構之Ill2〇3。 6. 如請求項1之複合氧化物燒結體，其中進而含有尖晶石 結構之ZnGa2〇4及方鐵猛礦結構之Ιη2〇3。 7. 如請求項1之複合氧化物燒結體，其中體電阻為30 mncm 以下。 # 8.如請求項1之複合氧化物燒結體，其中平面方向之相對 密度之變異度為1%以下，且平均孔隙數為800個/mm2以 下。 • 9.如請求項1之複合氧化物燒結體，其中不含P-Ga203相。 ， 1〇·如請求項1之複合氧化物燒結體，其中原子比率滿足下 述式： 0.30^ In/(In+Zn+Ga)^ 0.60 0.30^ Ga/(In+Zn+Ga)^ 0.60 145195.doc 201029950 0.10芸 Zn/(In+Zn+Ga)S 0.40。 π. 12. 13. 14. 如請求項1至10中任一項之複合氧化物燒結體，其中含 有正四價以上之金屬元素， 上述正四價以上之金屬元素相對於全部金屬元素的含 量[正四價以上之金屬元素/全部金屬素，原子比率]為 0.0001 〜〇.2 〇 如請求項11之複合氧化物燒結體，其中上述正四價以上 之金屬元素係選自錫、錯、錯、飾、銳、纽、钥及鎢中 之1種以上之元素β 一種複合氧化物燒結體之製造方法，其係將比表面積為 4〜14 m2/g之氧化銦粉末、比表面積為4〜14 η%之氧化 鎵粉末、及比表面積為2〜13 m2/g之氧化鋅粉末作為原料 來製備成形體， 並於氧氣環境中於丨250〜149(TC下燒結上述成形體 2〜35小時。 如請求項13之複合氧化物燒結體之製造方法盆 /、T將比 表面積為6〜10 m2/g之氧化銦粉末、比* 2 ϋ衣面積為5〜1〇 m/g之氧化嫁粉末及比表面積為2〜4 m2/g之氧化辞粉末 混合而製備混合粉體整體之比表面積為5 8 2 粉體， ‘”〜/g之混合 ’晃合粉碎，使 將上述混合粉體利用濕式介質攪拌磨來 混合粉體整體之比表面積增加i .〇〜3.0 m2/g 以成形而製備成 將上述比表面積增加後之混合粉體予 形體。 145195.doc 201029950 15_ —種濺鍍靶材，其包含如請求項丨至以中任一項之複合 氧化物燒結體。 16. —種非晶氡化物膜，其係於室溫以上以下之成膜 溫度下機射如請求項15之濺鑛把材而獲得者，且 電載體濃度未滿1018/cm3。 17. ::薄膜電晶體，其中如請求項16之非晶氧化物膜為通 P 145195.doc
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