(57)【要約】【課題】酸化物半導体材料を用いたＴＦＴをＯＬＥＤに適用した場合に生じる発光ムラの原因となるＣｕの混入を抑制できる酸化物半導体用ターゲット積層体を提供する。【解決手段】銅製のバッキングプレートと、複数のターゲット部材からなる分割型の酸化物半導体用ターゲットと、を有する積層体であって、前記バッキングプレートと前記酸化物半導体用ターゲットとの間にＩｎ層を備え、各ターゲット部材間の隙間の前記バッキングプレート上に、Ａｌ、Ａｇ及びＰｄからなる群より選択される１種以上を含む金属層を備える積層体。【選択図】図１
2014096493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅製のバッキングプレートと、複数のターゲット部材からなる分割型の酸化物半導体用ターゲットと、を有する積層体であって、
前記バッキングプレートと前記酸化物半導体用ターゲットとの間にＩｎ層を備え、
各ターゲット部材間の隙間の前記バッキングプレート上に、Ａｌ、Ａｇ及びＰｄからなる群より選択される１種以上を含む金属層を備える積層体。
【請求項２】
各ターゲット部材間の隙間において前記金属層が露出している請求項１記載の積層体。
【請求項３】
各ターゲット部材間の隙間において前記Ｉｎ層が露出していない請求項１又は２記載の積層体。
【請求項４】
前記金属層の厚みが０．１〜１．０ｍｍである請求項１〜３のいずれか記載の積層体。
【請求項５】
前記金属層が金属箔の圧着によりバッキングプレート上に形成された請求項１〜４のいずれか記載の積層体。
【請求項６】
前記金属層がスパッタ法、加熱蒸着法、又はイオンプレーティング法により形成された請求項１〜４のいずれか記載の積層体。
【請求項７】
前記酸化物半導体用ターゲットがＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ、及びＭｇからなる群より選択される１以上の元素を含有する酸化物である請求項１〜６のいずれか記載の積層体。
【請求項８】
有機ＥＬ素子ディスプレイ用の薄膜トランジスタを構成する酸化物半導体薄膜の成膜に用いられる請求項１〜７のいずれか記載の積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅製のバッキングプレートと酸化物半導体用ターゲットからなる積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子ディスプレイ（ＯＬＥＤ）に適用される有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光素子を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）には、電流駆動であるが故に移動度の高い半導体材料が求められており、従来のα−Ｓｉ材料より移動度の高い酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体材料は、大面積均一性に優れることからスパッタ法が適用されている。スパッタ法に適用されるターゲットは、通常導電性に優れ、熱伝導率もよい銅製のバッキングプレートにボンディングして用いられる。このボンディングには、通常Ｉｎ金属がのり剤として使用されて積層体が構成される。
【０００３】
通常、ターゲットは、複数のターゲット部材を突き合わせてボンディングされた分割型が用いられる。分割のないターゲットでは一片当たりのピースが大きく、ターゲットのそりや割れによる歩留まり低下が発生し、著しくコストアップするためである。この分割型のターゲットでは、熱膨張時の突合せによる破損を防ぐ目的で継ぎ目に隙間（ギャップ）を維持してボンディングされる。
【０００４】
半導体材料をスパッタ法で製造する場合、この隙間からもスパッタリング粒子が飛び成膜される。隙間に存在するＩｎ金属のり剤には、バッキングプレート（銅製）からＣｕ元素が拡散することが知られており、成膜して得られる半導体膜にＣｕ元素が混入するおそれがある。そうなると、半導体膜中の微量の不純物の影響によりＴＦＴにおける閾値電圧シフト等が発生する。
【０００５】
その結果、各ターゲット部材の継ぎ目に対応するＴＦＴの部分においてＯＬＥＤの発光ムラが発生し、問題となっている。この問題は、大型のＴＦＴ基板の場合に特に顕著である。
【０００６】
上記バッキングプレートからのＣｕ元素の混入に由来する発光ムラの問題に対して、バッキングプレート表面を無電解メッキによりＦｅコートする方法（特許文献１）が提案されている。しかしながら、Ｆｅメッキする方法では、バッキングプレート上のメッキ状態を一定化する必要があり、都度、研磨清浄化とメッキを繰り返さなければならず、現在までの検討では必ずしも十分に満足のいくものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−５２１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、酸化物半導体材料を用いたＴＦＴをＯＬＥＤに適用した場合に生じる発光ムラを解決するため、発光ムラの原因となるＣｕの混入を抑制できる酸化物半導体用ターゲット積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下の酸化物半導体用ターゲット積層体等が提供される。
１．銅製のバッキングプレートと、複数のターゲット部材からなる分割型の酸化物半導体用ターゲットと、を有する積層体であって、
前記バッキングプレートと前記酸化物半導体用ターゲットとの間にＩｎ層を備え、
各ターゲット部材間の隙間の前記バッキングプレート上に、Ａｌ、Ａｇ及びＰｄからなる群より選択される１種以上を含む金属層を備える積層体。
２．各ターゲット部材間の隙間において前記金属層が露出している１記載の積層体。
３．各ターゲット部材間の隙間において前記Ｉｎ層が露出していない１又は２記載の積層体。
４．前記金属層の厚みが０．１〜１．０ｍｍである１〜３のいずれか記載の積層体。
５．前記金属層が金属箔の圧着によりバッキングプレート上に形成された１〜４のいずれか記載の積層体。
６．前記金属層がスパッタ法、加熱蒸着法、又はイオンプレーティング法により形成された１〜４のいずれか記載の積層体。
７．前記酸化物半導体用ターゲットがＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ、及びＭｇからなる群より選択される１以上の元素を含有する酸化物である１〜６のいずれか記載の積層体。
８．有機ＥＬ素子ディスプレイ用の薄膜トランジスタを構成する酸化物半導体薄膜の成膜に用いられる１〜７のいずれか記載の積層体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、酸化物半導体材料を用いたＴＦＴをＯＬＥＤに適用した場合に生じる発光ムラの原因となるＣｕの混入を抑制できる酸化物半導体用ターゲット積層体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の酸化物半導体用ターゲット積層体の一態様を示す断面図である。
【図２】本発明の酸化物半導体用ターゲット積層体の別の態様を示す断面図である。
【図３】実施例で作製したＴＦＴの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の積層体は、銅製のバッキングプレートと、複数のターゲット部材からなる分割型の酸化物半導体用ターゲットとを有し、バッキングプレートと酸化物半導体用ターゲットとの間にＩｎ層を備え、各ターゲット部材間の隙間のバッキングプレート上に、Ａｌ、Ａｇ及びＰｄからなる群より選択される１種以上を含む金属層を備える。
これにより、ターゲットをスパッタリングする際、バッキングプレートからＩｎ層に拡散したＣｕが、成膜して得られる半導体膜に混入するのを抑制できる。
【００１３】
本発明の積層体は、各ターゲット部材間の隙間において金属層が露出していることが好ましい。
これにより、各ターゲット部材間の隙間においてＩｎ層の露出が抑えられるので、成膜して得られる半導体膜へのＣｕの混入をよりよく抑制できる。
また、本発明の積層体は、各ターゲット部材間の隙間においてＩｎ層が露出していないことが好ましい。
これにより、各ターゲット部材間の隙間においてＩｎ層が露出していないので、成膜して得られる半導体膜へのＣｕの混入をよりよく抑制できる。
【００１４】
バッキングプレートは銅製であり、当技術分野において既知のものを使用することができる。具体的には、各成膜装置に付随する銅製バッキングプレートを使用でき、無酸素銅から作られたものが好ましい。
【００１５】
分割型の酸化物半導体用ターゲットの形状、寸法等は特に限定されない。
ターゲットの材質は、特に限定されないが、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ及びＭｇからなる群より選択される１以上の元素を含有する酸化物を用いることができる。
例えば、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛を適用したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系（ＩＧＺＯ系）酸化物半導体としては、ＩｎＧａＺｎＯ４、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７等で示されるホモロガス系結晶、Ｉｎ２Ｏ３で示されるビックスバイト構造の結晶、スピネル構造の結晶を含有するものや、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２等のＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝１〜２０）で表される酸化物を含有するものを用いることができる。
また、酸化インジウム、酸化スズ及び酸化亜鉛を適用したＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系（ＩＴＺＯ系）酸化物半導体、酸化インジウム及び酸化ガリウムからなるＩｎ−Ｇａ系（ＩＧＯ系）の酸化物半導体を用いることができる。
【００１６】
本発明の積層体は、分割型の各ターゲット部材間の隙間のバッキングプレート上に金属層を備える。金属層はＣｕ拡散防止層として機能し、ターゲットをスパッタリングして製造される膜におけるＣｕ元素の混入を簡便かつ効率的に抑制することができる。
金属層は、Ａｌ、Ａｇ及びＰｄからなる群より選択される１種以上を含む。単一金属の他、Ａｌ、Ａｇ及びＰｄからなる群より選択される一種以上を含む合金であってもよい。
金属層の厚みは、０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。また、Ｉｎ層と同等かそれより厚い厚みであれば、分割型の酸化物半導体用ターゲットの各ターゲット部材間の隙間においてＩｎ層の露出を防ぐことができるため好ましい。金属層の厚みがＩｎ層よりも薄い場合であっても、金属層が隙間に露出することによりＩｎ層の露出が抑えられるので、成膜して得られる半導体膜へのＣｕの混入を抑制することができる。
【００１７】
Ｉｎ層は、バッキングプレートと分割型の酸化物半導体ターゲットを接着するためののり剤として機能する。Ｉｎ層の厚みは適宜決定することができるが、金属層の厚みより薄いことが好ましい。これにより、分割型の酸化物半導体用ターゲットの各ターゲット部材間の隙間においてＩｎ層の露出を防ぐことができる。
【００１８】
本発明の酸化物半導体用ターゲット積層体について図面を参照しながらさらに説明する。図１は、本発明の酸化物半導体用ターゲット積層体の一の態様を示す断面図である。
図１に示す酸化物半導体用ターゲット積層体１は、バッキングプレート２と、複数のターゲット部材からなる分割型の酸化物半導体ターゲット３とを有する。バッキングプレート２の同一面上に複数のターゲット部材３が隙間を空けて配置される。図１のターゲットは４つのターゲット部材から構成されるが、本発明の積層体はターゲット部材の数により限定されるものではない。ターゲット３はＩｎ層４によりバッキングプレート２上にボンディングされる。各ターゲット部材の隙間のバッキングプレート２上には、金属層５を備える。図１に示す態様において、金属層５はＩｎ層４より厚いので、Ｉｎ層４の厚み方向の面は金属層５により覆われており、各ターゲット部材間の隙間においては金属層５のみが露出する。
【００１９】
また、図２は、本発明の酸化物半導体用ターゲット積層体の別の態様を示す断面図である。図２に示す態様は、金属層１５がＩｎ層１４より薄い。金属層の厚みがＩｎ層よりも薄い場合であっても、金属層１５が複数のターゲット部材１３の隙間に露出することによりＩｎ層１４の露出が抑えられるので、成膜して得られる半導体膜へのＣｕの混入を抑制することができる。その他の点については図１に示す態様と同様である。
【００２０】
本発明の積層体は、例えば、各成膜装置に付随する銅製バッキングプレートの表面を洗浄した後、Ａｌ、Ａｇ及びＰｄからなる群より選択される１種以上を含む金属層を、バッキングプレート上の、分割型酸化物半導体用ターゲットの各ターゲット部材間の隙間となる位置に形成し、次いで各ターゲット部材をバッキングプレート上にボンディング（接着）することで製造できる。
金属層の形成は、具体的には、金属箔を圧着する方法、マスクを用いたスパッタ成膜法、金属ペーストを用いたスクリーン印刷法、無電解メッキ法等を好適に使用することができる。
更に、ＷやＭｏ製の蒸着用ボートやフィラメントを用いた加熱蒸着や金属タブレットに電子線等を照射するイオンプレーティング法もマスクを用いて好適に使用することができる。
【００２１】
以下、各工程について具体的に説明する。
（１）バッキングプレートの洗浄工程
洗浄工程はバッキングプレートを再利用する場合に行う。洗浄工程では、従来使用していた（既にスパッタリングを行った）バッキングプレートからターゲットを脱ボンディングした後、バッキングプレートの表面に残存したＩｎ金属のり剤を除去し、サンドブラスト法等により洗浄、研磨する。
バッキングプレートは、複数回適用されるが、都度反りの状態等を確認する。反りが大きい場合は新しいバッキングプレートを準備する必要がある。
新しいバッキングプレートを使用する場合は、次の金属層形成工程から実施すればよい。
【００２２】
（２）金属層形成工程
金属層形成工程では、例えば、上記洗浄後のバッキングプレート上に、金属箔を分割ターゲット継ぎ目の幅に合わせて配置し、１００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で平面プレスすることで圧着する。このように、ターゲットの継ぎ目の幅に合わせて金属層を形成することから、バッキングプレートの全面研磨清浄が不要となり、研磨清浄化と金属層の形成が容易になる。
【００２３】
上記方法以外に、マスクを用いたスパッタ成膜法、金属ペーストを用いたスクリーン印刷法、無電解メッキ法等を使用できるが、処理を施すバッキングプレートの大きさ等により適宜選択することができる。また、各方法は適宜行うことができる。
【００２４】
（３）ボンディング工程
各ターゲット部材をバッキングプレート上にボンディングするためには、当技術分野において既知の方法を使用することができる。例えば、Ｉｎ金属のり剤を用いて各ターゲット部材をバッキングプレートにボンディングすることができる。
ボンディング後に、分割ターゲットの継ぎ目部分の隙間にＩｎ金属のり剤が存在する場合には、Ｉｎ金属のり剤を除去することで金属層が直接露出するようにする。
【００２５】
本発明の積層体は、半導体膜の製造に好適に用いることができる。特に、有機ＥＬ素子ディスプレイ用の薄膜トランジスタを構成する酸化物半導体薄膜の成膜に好適に用いることができる。薄膜トランジスタの構成や有機ＥＬ素子ディスプレイの構成は従来使用されているものを適用することができる。
【実施例】
【００２６】
本発明による酸化物半導体用ターゲット積層体の例を以下に示す。以下の例は、本発明を実施するにあたり適用できる一例であり、本目的を損なわない限りにおいて特に限定されるものではない。
【００２７】
実施例１
（１）酸化物焼結体の作製
原料として、Ｉｎ２Ｏ３（純度４Ｎ、アジア物性材料社製）、Ｇａ２Ｏ３（純度４Ｎ、アジア物性材料社製）及びＺｎＯ（純度４Ｎ、高純度化学社製）を使用し、原子比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１となるように秤量した。Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯを遊星ボールミルにおいて積算動力５００ｋＷｈｒで混合粉砕した後、媒体に０．５ｍｍφのジルコニアビーズを使用した湿式媒体撹拌ミルにより微粉化した。次に、スプレードライヤにより乾燥し、造粒した。得られた造粒粉末を金型に充填し、一軸プレス後、さらに冷間静水圧（ＣＩＰ）にて面圧２２００ｋｇｆ／ｃｍ２、５分保持にて加圧成形し、成形体を作製した。
【００２８】
その後、成形体を電気炉にて焼結した。焼結条件は以下の通りとした。
昇温速度：２℃／分
焼結温度：１４００℃
焼結時間：５時間
焼結雰囲気：酸素流入
降温時間：７２時間
【００２９】
（２）スパッタリングターゲットの作製
焼結後、厚さ６ｍｍの焼結体を厚さ５ｍｍ直径８インチに研削、研磨した。この焼結体を４分割したターゲット用焼結体を切り出した。焼結体の側辺をダイヤモンドカッターで切断して、表面を平面研削盤で研削して表面粗さＲａを０．５μｍ以下とした。
【００３０】
次に、表面をエアーブローし、さらに周波数２５〜３００ｋＨｚの間で２５ｋＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて３分間超音波洗浄し、スパッタリングターゲットを得た。
【００３１】
（３）ターゲットのボンディング
得られた４分割ターゲットのボンディングを行った。
使用済みのターゲット積層体から焼結体を脱ボンディングした８インチ用無酸素銅バッキングプレートを準備し、サンドブラスト法によりプレートの表面を洗浄、研磨した。その後、幅３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのＡｌ金属箔を、４分割ターゲットを配置したとき継ぎ目となる位置のバッキングプレート上に１５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧着した。その後、金属Ｉｎのり剤を用いてターゲットをバッキングプレート上にボンディングして酸化物半導体用ターゲット積層体を得た。Ｉｎはプレート一面に塗布してから、Ａｌ金属箔上のＩｎを除去した。Ｉｎ層の厚みは０．１５ｍｍであった。
【００３２】
（４）積層体の評価
上記方法により作製した積層体を用いて、単膜、ＴＦＴ基板、有機ＥＬ素子を作製し、不純物分析と発光ムラ測定を実施した。
不純物分析は、具体的には、上記積層体をスパッタリングしてガラス基板上に単膜を成膜し、この単膜について誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ、島津製作所社製）により微量分析を実施した。単膜において分割ターゲットの継ぎ目部分（各ターゲット部材間の隙間）直上の位置におけるＣｕ含有量を確認した。
スパッタリングは、Ａｒ９５％、Ｏ２５％の流速２０ｓｃｃｍの混合雰囲気下で、ＤＣ１００Ｗ、ＴＳ間隔（ターゲットと基板の間隔）１０ｃｍ、スパッタ圧０．６５Ｐａ、基板温度は室温で行った。
【００３３】
また、発光ムラ測定は、上記積層体をスパッタリングして得た膜をチャネル層として図３に示すようなＴＦＴを構成し、さらにこのＴＦＴを基板上に配置し、下部電極、有機発光媒体、上部電極を配置し、有機ＥＬ素子を構成して発光ムラを確認した。
図３において、薄膜トランジスタ２１は、ゲート電極（基板）２２上に絶縁膜２３を有し、絶縁膜２３上にチャネル層２４、及び間隔をあけてソース電極２５及びドレイン電極２６を有する。ソース電極２５及びドレイン電極２６の間にチャネル層２４を形成している。基板がゲート電極を兼ねており、基板に印加される電圧によってソース電極２５とドレイン電極２６の間のチャネル層２４に流れる電極が制御されることで、薄膜トランジスタ２１がオン／オフ動作する。チャネル層２４、ソース電極２５及びドレイン電極２６を覆うように保護膜２７を設けている。
有機ＥＬ素子は発光ムラが確認しやすい白色発光構成とした。発光ムラの確認は、電圧を掃引した時に生じる発光ムラの有無を目視で確認した。
結果を表１に示す。
【００３４】
実施例２
実施例１においてＡｌ金属箔の代わりにＰｄ金属箔を適用した以外は同様に行ない評価した。
【００３５】
実施例３
実施例１においてＡｌ金属箔の代わりにＡｇ金属箔を適用した以外は同様に行ない評価した。
【００３６】
実施例４
実施例１においてＡｌ金属箔の厚みを０．２ｍｍから０．８ｍｍとした以外は同様に行ない評価した。
【００３７】
実施例５
実施例１においてＡｌ金属箔を圧着する代わりに、所定マスクによるスパッタ成膜法によりＡｌ金属層を形成した以外は同様に行ない評価した。スパッタリングは、Ａｒ１００％の流速２０ｓｃｃｍの雰囲気下で、ＤＣ１００Ｗ、ＴＳ間隔１０ｃｍ、スパッタ圧０．６５Ｐａ、基板温度は室温で行った。
【００３８】
比較例１
実施例１においてＡｌ金属箔を適用しなかった以外は同様に行ない評価した。
【００３９】
【表１】
2014096493.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の積層体は、半導体膜の製造に好適に用いることができる。特に、有機ＥＬ素子ディスプレイ用の薄膜トランジスタを構成する酸化物半導体薄膜の成膜に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１、１１  積層体
２、１２  バッキングプレート
３、１３  酸化物半導体用ターゲット
４、１４  Ｉｎ層
５、１５  金属層
２１  薄膜トランジスタ
２２  ゲート電極（基板）
２３  絶縁膜
２４  チャネル層
２５  ソース電極
２６  ドレイン電極
２７  保護膜
【図１】
2014096493.tif 000004
【図２】
2014096493.tif 000005
【図３】
2014096493.tif 000006