半导体膜及半导体膜的制造方法与流程

本发明涉及半导体膜。更详细而言，涉及包含固相晶化的含氢原子的锡掺杂氧化铟的半导体膜、该半导体膜的制造方法、用于该半导体膜的制造的溅射靶及薄膜晶体管。

背景技术：

1、锡掺杂氧化铟(ito)作为透明电极用于显示装置、触摸面板等。此外，也作为薄膜晶体管(tft)的半导体层(有时也称为沟道层)等半导体装置的构成部件而被使用(例如，参照专利文献1～6)。

2、在专利文献1中公开了一种tft，在具有栅电极、栅极绝缘膜、源电极、漏电极与导电性低的ito膜的半导体层的薄膜晶体管中，所述半导体层的载流子浓度为1018个·cm-3以下，且将所述半导体层设为透光性膜。

3、在专利文献2中公开了在沟道区域的半导体材料中使用设置有掺杂剂原子的非过渡金属以外的共价键氧化物。此外，教导了通过将掺杂剂原子的浓度设为0.001％至0.3％的范围，能够得到足以用作开关元件的半导体材料的程度的导电度。

4、在专利文献3中公开了一种tft，其具有晶质氧化铟半导体膜，正4价以上的金属元素相对于所述半导体膜中包含的金属元素的含量为10原子ppm以下。发现由晶质氧化铟构成的半导体膜的杂质、具体而言正4价以上的金属元素对半导体膜的陷阱密度造成影响，而提出了使用高纯度的晶质氧化铟。

5、在专利文献4中公开了一种含锡in2o3烧结体，其为含有锡作为添加元素的in2o3烧结体，其特征在于，添加锡以使锡的原子数相对于烧结体中的全部金属元素的原子数的总和的比率为0.01～0.2％，由此使相对密度成为98％以上。

6、在专利文献5中公开了一种氧化物半导体的成膜方法，其在溅射装置内的水分压3×10-4～5×10-2pa下，对由金属氧化物构成的溅射靶进行dc溅射而成膜出成膜体，并使成膜体晶化。

7、在专利文献6中公开了具有氧化物半导体薄膜层的层叠结构及将其用于沟道层的tft，并公开了构成氧化物半导体薄膜层的材料为由氧化铟、掺杂ga的氧化铟、掺杂al的氧化铟、掺杂zn的氧化铟及掺杂sn的氧化铟构成的层叠结构。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：日本特开平05-251705号公报

11、专利文献2：日本特表平11-505377号公报

12、专利文献3：国际公开第2010/047063号

13、专利文献4：日本特开2011-093730号公报

14、专利文献5：日本特开2011-222557号公报

15、专利文献6：日本特开2012-253315号公报

技术实现思路

1、已知在水或氢的存在下通过溅射使高纯度氧化铟成膜，然后使膜晶化，由此能够形成高迁移率的氧化物半导体膜。然而，有时由于为了tft的稳定化而实施的高温(例如350℃以上)下的热处理，迁移率降低。因此，有时在tft中难以兼顾高迁移率与稳定工作。

2、本发明的目的在于提供一种即使为了tft的稳定化而在高温下进行热处理，迁移率的降低也较小的半导体膜及其制造方法。此外，提供在制造该半导体膜时能够进行稳定的成膜的溅射靶。

3、根据本发明，提供以下的半导体膜等。

4、1.一种半导体膜，包含掺杂有锡及氢的氧化铟的固相晶化物。

5、2.如1所述的半导体膜，所述固相晶化物中的锡原子(sn)相对于铟原子(in)及锡原子(sn)的合计的含有率[sn/(in+sn)：摩尔比]为0.000005～0.008，

6、通过二次离子质谱法测量出的氢原子(h)浓度为0.5×1020～50×1020atoms/cc。

7、3.如1或2所述的半导体膜，截面为锥形形状。

8、4.一种制造方法，是如1～3的任一项所述的半导体膜的制造方法，具有：

9、在以分压为0.5～12％的方式包含供给氢原子的气体的成膜气体中溅射锡掺杂氧化铟(ito)溅射靶，成膜出非晶膜的工序；

10、加热所述非晶膜而进行晶化的工序。

11、5.如4所述的制造方法，具有：在所述成膜出非晶膜的工序之后，在光刻工序中将蚀刻截面加工成锥形形状的工序。

12、6.一种锡掺杂氧化铟溅射靶，锡原子(sn)相对于铟原子(in)及锡原子(sn)的合计的含有率[sn/(in+sn)：摩尔比]为0.000005～0.008，用于形成掺杂有锡及氢的氧化铟的非晶膜。

13、7.一种薄膜晶体管，包含1～3的任一项所述的半导体膜。

14、根据本发明，能够提供即使为了tft的稳定化而在高温下进行热处理，迁移率的降低也较小的半导体膜及其制造方法。此外，能够提供在制造该半导体膜时能够进行稳定的成膜的溅射靶。

1.一种半导体膜，其特征在于，包含掺杂有锡及氢的氧化铟的固相晶化物。

2.如权利要求1所述的半导体膜，其特征在于，所述固相晶化物中的锡原子(sn)相对于铟原子(in)及锡原子(sn)的合计的含有率[sn/(in+sn)：摩尔比]为0.000005～0.008，

3.如权利要求1或2所述的半导体膜，其特征在于，截面为锥形形状。

4.一种制造方法，是如权利要求1～3的任一项所述的半导体膜的制造方法，其特征在于，具有：

5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，具有：在所述成膜出非晶膜的工序之后，在光刻工序中将蚀刻截面加工成锥形形状的工序。

6.一种锡掺杂氧化铟溅射靶，其特征在于，锡原子(sn)相对于铟原子(in)及锡原子(sn)的合计的含有率[sn/(in+sn)：摩尔比]为0.000005～0.008，用于形成掺杂有锡及氢的氧化铟的非晶膜。

7.一种薄膜晶体管，其特征在于，包含权利要求1～3的任一项所述的半导体膜。