CN113195434A - 烧结体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烧结体，是含有In元素、Ga元素以及Ln元素的烧结体，包含：由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物；含有In元素、Ga元素以及Ln元素的石榴石结构的第2氧化物；和满足由下述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围的第3氧化物，Ln元素是选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu构成的组中的一种以上的元素。0.3≤In/(In+Ga+Ln)≤0.7…(1)0.3≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.7…(2)0≤Ln/(In+Ga+Ln)＜0.05…(3)。

Description

烧结体
技术领域
本发明涉及烧结体。
背景技术
薄膜晶体管所使用的氧化物半导体与通用的无定形硅(a-Si)相比具有高载流子迁移率，光学带隙大，能够在低温下成膜。因此，期待将氧化物半导体应用于要求大型、高分辨率以及高速驱动的下一代显示器以及耐热性较低的树脂基板等。
在形成上述氧化物半导体(膜)时，优选使用对溅射靶进行溅射的溅射法。这是因为，利用溅射法形成的薄膜与利用离子电镀法、真空蒸镀法或者电子束蒸镀法形成的薄膜相比，膜面内的成分组成以及膜厚等的面内均匀性优良，成分组成与溅射靶相同。
在专利文献1中记载了包含由通式(I)表示的石榴石相以及由In2O3表示的方铁锰矿相的氧化物烧结体。
Ln3In2Ga3-XAlXO12 (I)
(式中，Ln表示选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu的一种以上的金属元素。X为0≤X＜3)。
在专利文献2中记载了包含由In2O3构成的方铁锰矿相与石榴石相(A3B5O12相(式中，A是选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu构成的组中的一种以上的元素，B是选自Al以及Ga构成的组中的一种以上的元素))的氧化物烧结体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/043323号
专利文献2：国际公开第2015/098060号
发明内容
发明要解决的技术问题
为了提高由溅射得到的氧化物膜的膜密度，期望以更大的功率进行成膜。在专利文献1以及专利文献2中，有关于使用以氧化物烧结体为材料的溅射靶以大功率进行溅射时的异常放电的记载。在专利文献2中，以DC输出密度2.5W/cm2(在专利文献2中为200W/4inchφ)确认了有无异常放电，但是为了使膜密度提高，期望例如以4～5W/cm2左右的DC输出密度进行溅射成膜。然而，若为了以大功率进行成膜而提高溅射时的输出，则有时会发生异常放电。
本发明的目的在于提供一种即使在以比以往的成膜条件更大的功率进行溅射的情况下，也能够抑制异常放电的烧结体。
用于解决上述技术问题的方案
[1]一种烧结体，是含有In元素、Ga元素以及Ln元素的烧结体，包含：由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物；含有In元素、Ga元素以及Ln元素的石榴石结构的第2氧化物；和满足由下述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围的第3氧化物，Ln元素是选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu构成的组中的一种以上的元素。
0.3≤In/(In+Ga+Ln)≤0.7···(1)
0.3≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.7···(2)
0≤Ln/(In+Ga+Ln)＜0.05···(3)
[2]如[1]所记载的烧结体，所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1为0.1μm以上且3.0μm以下。
[3]如[1]或者[2]所记载的烧结体，所述石榴石结构的第2氧化物由Ln3Ga5O12表示。
[4]如[1]～[3]中任一项所记载的烧结体，在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，所述第1氧化物的面积比率为80％以上且99％以下，所述第2氧化物的面积比率为0.9％以上且12％以下，所述第3氧化物的面积比率为0.1％以上且8％以下。
[5]如[1]～[4]中任一项所记载的烧结体，所述第1氧化物的原子组成比的范围由下述(4a)、(4b)以及(4c)表示，所述第2氧化物的原子组成比的范围由下述(5a)、(5b)以及(5c)表示。
0.85≤In/(In+Ga+Ln)≤1.00···(4a)
0.00≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.10···(4b)
0.00≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.05···(4c)
0.10≤In/(In+Ga+Ln)≤0.30···(5a)
0.25≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.45···(5b)
0.25≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.65···(5c)
[6]如[1]～[5]中任一项所记载的烧结体，所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1、所述石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2、和所述第3氧化物的平均晶体粒径D3满足下述数学式(数1)、(数2)以及(数3)的关系。
0.1≤D1/D2≤3···(数1)
0.1≤D1/D3≤3···(数2)
0.1≤D2/D3≤2···(数3)
[7]如[1]～[6]中任一项所记载的烧结体，所述Ln元素为Sm元素。
[8]如[1]～[7]中任一项所记载的烧结体，满足由下述(6)、(7)以及(8)表示的原子组成比的范围。
0.80≤In/(In+Ga+Ln)≤0.91···(6)
0.08≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.12···(7)
0.01≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.08···(8)
[9]一种烧结体，是含有In元素、Ga元素以及Ln元素的烧结体，包含由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物，所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1为0.1μm以上且3.0μm以下，Ln元素是选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu构成的组中的一种以上的元素。
[10]如[9]所记载的烧结体，所述Ln元素为Sm元素。
[11]如[9]或者[10]所记载的烧结体，满足由下述(6)、(7)以及(8)表示的原子组成比的范围。
0.80≤In/(In+Ga+Ln)≤0.91···(6)
0.08≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.12···(7)
0.01≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.08···(8)
[12]如[9]～[11]中任一项所记载的烧结体，在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，所述第1氧化物的面积比率为80％以上且99％以下。
[13]如[9]～[12]中任一项所记载的烧结体，包含含有In元素、Ga元素以及Ln元素的石榴石结构的第2氧化物。
[14]如[13]所记载的烧结体，在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，所述第2氧化物的面积比率为1％以上且12％以下。
[15]如[13]或者[14]所记载的烧结体，所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和所述石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2满足下述数学式(数1)的关系。
0.1≤D1/D2≤3···(数1)
[16]如[13]～[15]中任一项所记载的烧结体，所述第1氧化物的原子组成比的范围由下述(4a)、(4b)以及(4c)表示，所述第2氧化物的原子组成比的范围由下述(5a)、(5b)以及(5c)表示。
0.85≤In/(In+Ga+Ln)≤1.00···(4a)
0.00≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.10···(4b)
0.00≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.05···(4c)
0.10≤In/(In+Ga+Ln)≤0.30···(5a)
0.25≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.45···(5b)
0.25≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.65···(5c)
[17]如[13]～[16]中任一项所记载的烧结体，包含不同于所述第1氧化物以及所述第2氧化物的结构的第3氧化物。
[18]如[17]所记载的烧结体，在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，所述第3氧化物的面积比率为超过0％且8％以下。
[19]如[17]或者[18]所记载的烧结体，所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和所述第3氧化物的平均晶体粒径D3满足下述数学式(数2)的关系。
0.1≤D1/D3≤3···(数2)
[20]如[17]～[19]中任一项所记载的烧结体，所述第3氧化物满足由下述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围。
0.3≤In/(In+Ga+Ln)≤0.7···(1)
0.3≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.7···(2)
0≤Ln/(In+Ga+Ln)＜0.05···(3)
[21]如[9]～[16]中任一项所记载的烧结体，不包含不同于第1氧化物以及第2氧化物的结构的第3氧化物。
根据本发明，能够提供一种即使在以比以往的成膜条件更大的功率进行溅射的情况下，也能够抑制异常放电的烧结体。
附图说明
图1是实施例1的烧结体的XRD图谱。
图2是实施例1的烧结体的特沃尔德(Rietveld)解析结果。
图3是实施例2的烧结体的XRD图谱。
图4是实施例2的烧结体的特沃尔德解析结果。
图5是实施例3的烧结体的XRD图谱。
图6是实施例3的烧结体的特沃尔德解析结果。
图7是比较例1的烧结体的XRD图谱。
图8是实施例1的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图9是实施例1的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图10是实施例1的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图11是实施例1的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图12是实施例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图13是实施例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图14是实施例2的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图15是实施例2的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图16是比较例1的烧结体的基于EPMA测量的反射电子像。
图17是比较例1的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图18是比较例1的烧结体的EPMA测量结果。
图19A是示出一实施方式中的溅射靶的形状的立体图。
图19B是示出一实施方式中的溅射靶的形状的立体图。
图19C是示出一实施方式中的溅射靶的形状的立体图。
图19D是示出一实施方式中的溅射靶的形状的立体图。
图20是实施例4的烧结体的特沃尔德解析结果。
图21是实施例5的烧结体的特沃尔德解析结果。
图22是实施例6的烧结体的特沃尔德解析结果。
图23是实施例7的烧结体的特沃尔德解析结果。
图24是实施例8的烧结体的特沃尔德解析结果。
图25是比较例2的烧结体的特沃尔德解析结果。
图26是比较例3的烧结体的特沃尔德解析结果。
图27是比较例4的烧结体的特沃尔德解析结果。
图28是比较例5的烧结体的特沃尔德解析结果。
图29是比较例6的烧结体的特沃尔德解析结果。
图30是比较例7的烧结体的特沃尔德解析结果。
图31是比较例8的烧结体的特沃尔德解析结果。
图32是比较例9的烧结体的特沃尔德解析结果。
图33A是实施例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图33B是实施例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图34A是实施例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图34B是实施例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图35A是实施例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图35B是实施例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图36A是实施例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图36B是实施例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图37A是实施例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图37B是实施例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图38A是比较例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图38B是比较例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图39A是比较例3的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图39B是比较例3的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图40A是比较例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图40B是比较例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图41A是比较例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图41B是比较例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图42A是比较例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图42B是比较例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图43A是比较例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图43B是比较例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图44A是比较例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图44B是比较例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图45A是比较例9的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像。
图45B是比较例9的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
图46是实施例4的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图47是实施例5的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图48是实施例6的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图49是实施例7的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图50是实施例8的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图51是比较例2的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图52是比较例3的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图53是比较例4的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图54是比较例5的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图55是比较例6的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图56是比较例7的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图57是比较例8的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图58是比较例9的烧结体的SEM-EDS测量结果。
图59是实施例4的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图60是实施例5的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图61是实施例6的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图62是实施例7的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图63是实施例8的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图64是比较例2的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图65是比较例3的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图66是比较例4的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图67是比较例5的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图68是比较例6的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图69是比较例7的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图70是比较例8的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
图71是比较例9的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。
具体实施方式
以下，参照附图等对实施方式进行说明。但是，实施方式可以很多不同的方案进行实施，若为本领域的技术人员，则容易理解可以在不脱离主旨以及其范围的情况下对该方式以及详细内容进行各种变更。因此，本发明不限定于以下的实施方式所记载的内容来进行解释。
此外，在附图中，有时为了明确而将大小、层的厚度或者区域夸张表现。由此，并不一定限定于该标度。另外，附图示意性地示出理想的例子，并不限定于附图所示的形状或者值等。
此外，在本说明书中使用的“第1”、“第2”、“第3”等序数词是为了避免构成要素的混淆而标记的，并非对数量上的限定，特此备注。
此外，在本说明书等中，“膜”或者“薄膜”这样的用语与“层”这样的用语可根据情况相互替换。
此外，在本说明书等的烧结体中，“化合物”这样的用语与“晶相”这样的用语可根据情况相互替换。
在本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指，将在“～”之前记载的数值设为下限值，将在“～”之后记载的数值设为上限值从而包括的范围。
<第1实施方式>
〔烧结体〕
本实施方式的烧结体是含有In元素、Ga元素以及Ln元素的烧结体，包含：由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物；含有In元素、Ga元素以及Ln元素的石榴石结构的第2氧化物；和满足由下述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围的第3氧化物。
0.3≤In/(In+Ga+Ln)≤0.7···(1)
0.3≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.7···(2)
0≤Ln/(In+Ga+Ln)＜0.05···(3)
在本实施方式中，Ln元素是选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu构成的组中的一种以上的元素。
对于烧结体的SEM观察、烧结体中的各晶相中的金属比率、面积比率以及平均晶体粒径，能够使用扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)/能量分散型X射线分光法(EDS：Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)来评价。评价方法如实施例中记载的那样。
本说明书中的原子比也能够通过二维高分辨率二次离子质量分析装置Nano-SIMS分析(Nano-SIMS，阿美特克凯美卡(AMETEK CAMECA)公司制)来测量。
在本说明书中，有时将由In2O3表示的方铁锰矿结构的氧化物称为第1氧化物。
在本说明书中，有时将含有In元素、Ga元素以及Ln元素的石榴石结构的氧化物称为第2氧化物。
在本说明书中，有时将满足由所述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围的氧化物称为第3氧化物。
根据本实施方式的烧结体，即使是DC溅射时的DC输出密度为4～5W/cm2左右的大功率溅射，也能够抑制异常放电。在此，DC输出密度是指溅射时施加的输出(单位：W)除以靶中被照射等离子体的面积(单位：cm2)而得的值。本实施方式的烧结体不仅含有第1氧化物以及第2氧化物，还进一步含有满足所述(1)～(3)的原子组成比范围的氧化物(第3氧化物)，从而推测为可抑制方铁锰矿相的生长，使方铁锰矿相的氧化物的粒径变小，其结果为能够抑制异常放电。
在本实施方式中，所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径优选为0.1μm以上且3.0μm以下，更优选为0.2μm以上且2.0μm以下，进一步优选为0.2μm以上且1.0μm以下。
通过使所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径为0.1μm以上且3.0μm以下，从而提高抑制异常放电的效果。
能够通过基于SEM的二次电子像、反射电子像以及SEM-EDS各元素的EDS映射的测量和它们的图像解析来计算本说明书中的烧结体中的氧化物的平均晶体粒径。通过实施例说明详细的解析方法。
所述石榴石结构的第2氧化物优选为由下述组成式(A1)表示。
Ln3Ga5O12···(A1)
在石榴石结构的第2氧化物中，In可以置换到Ln位点，也可以置换到Ga位点。
通过使所述石榴石结构的第2氧化物为由所述组成式(A1)表示的氧化物，从而电阻变小，溅射中的异常放电变少。
在以电子显微镜观察本实施方式的烧结体时的视野中，第1氧化物的面积S1相对于所述视野的面积ST的比率(在本说明书中，有时将该面积比率称为Sx1)优选为80％以上且99％以下。通过Sx1＝(S1/ST)×100来计算面积比率Sx1。
在以电子显微镜观察本实施方式的烧结体时的视野中，第2氧化物的面积S2相对于所述视野的面积ST的比率(在本说明书中，有时将该面积比率称为Sx2)优选为0.9％以上且12％以下。通过Sx2＝(S2/ST)×100来计算面积比率Sx2。
在以电子显微镜观察本实施方式的烧结体时的视野中，第3氧化物的面积S3相对于所述视野的面积ST的比率(在本说明书中，有时将该面积比率称为Sx3)优选为0.1％以上且8％以下。通过Sx3＝(S3/ST)×100来计算面积比率Sx3。
通过使Sx1为80％以上且99％以下，Sx2为0.9％以上且12％以下，Sx3为0.1％以上且8％以下，能够降低烧结体的电阻值，结果为变得难以发生异常放电。
优选为第1氧化物的原子组成比的范围由下述(4a)、(4b)以及(4c)表示，第2氧化物的原子组成比的范围由下述(5a)、(5b)以及(5c)表示。
0.85≤In/(In+Ga+Ln)≤1.00···(4a)
0.00≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.10···(4b)
0.00≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.05···(4c)
0.10≤In/(In+Ga+Ln)≤0.30···(5a)
0.25≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.45···(5b)
0.25≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.65···(5c)
通过使第1氧化物的原子组成比以及第2氧化物的原子组成比满足上述(4a)、(4b)、(4c)、(5a)、(5b)以及(5c)的范围，从而在各自的晶体内金属元素完全固溶而不产生晶界偏析，因此变得难以发生异常放电。
方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1、石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2、第3氧化物的平均晶体粒径D3优选为满足下述数学式(数1)、(数2)以及(数3)的关系。
0.1≤D1/D2≤4···(数1)
0.1≤D1/D3≤3···(数2)
0.1≤D2/D3≤2···(数3)
方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1、石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2、第3氧化物的平均晶体粒径D3进一步优选为满足下述数学式(数1D)、(数2)以及(数3)的关系。
0.1≤D1/D2≤3···(数1D)
0.1≤D1/D3≤3···(数2)
0.1≤D2/D3≤2···(数3)
若将方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和第2氧化物的平均晶体粒径D2的比率(D1/D2)、或者方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和第3氧化物的平均晶体粒径D3的比率(D1/D3)设为4以下，则在溅射成膜时方铁锰矿结构的第1氧化物中电场不集中，从而变得难以发生异常放电。
若将方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和第2氧化物的平均晶体粒径D2的比率(D1/D2)、或者方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和第3氧化物的平均晶体粒径D3的比率(D1/D3)设为0.1以上，则各氧化物的平均晶体粒径的差不会变得过大，晶体生长时变得难以在晶界中产生空隙(pore)，从而变得难以发生溅射成膜时的异常放电。
若将石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2和第3氧化物的平均晶体粒径D3的比率(D2/D3)设为2以下，则在溅射成膜时石榴石结构的第2氧化物中电场不集中，从而变得难以发生异常放电。若将石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2和第3氧化物的平均晶体粒径D3的比率(D2/D3)设为0.1以上，则第2氧化物和第3氧化物的平均晶体粒径的差不会变得过大，晶体生长时变得难以在晶界中产生空隙，从而变得难以发生溅射时的异常放电。
在本实施方式的烧结体中，Ln元素优选为Sm元素(钐元素)。通过使Ln元素为Sm元素，从而形成包含铟的石榴石相，因此作为结果变得难以发生异常放电。
在Ln元素为Sm元素的情况下，本实施方式的烧结体是含有In元素、Ga元素以及Sm元素的烧结体，包含由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物、含有In元素、Ga元素以及Sm元素的石榴石结构的第2氧化物、和满足由下述(1A)、(2A)以及(3A)表示的原子组成比的范围的第3氧化物。
0.3≤In/(In+Ga+Sm)≤0.7···(1A)
0.3≤Ga/(In+Ga+Sm)≤0.7···(2A)
0≤Sm/(In+Ga+Sm)＜0.05···(3A)
在Ln元素为Sm元素的情况下，本实施方式的石榴石结构的第2氧化物优选由下述组成式(A2)表示。
Sm3Ga5O12···(A2)
在石榴石结构的第2氧化物中，In可以置换到sm位点，也可以置换到Ga位点。
本实施方式的烧结体优选为满足由下述(6)、(7)以及(8)表示的原子组成比的范围。
0.80≤In/(In+Ga+Ln)≤0.91···(6)
0.08≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.12···(7)
0.01≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.08···(8)
在Ln元素为Sm元素的情况下，本实施方式的烧结体优选满足由下述(6A)、(7A)以及(8A)表示的原子组成比的范围。
0.80≤In/(In+Ga+Sm)≤0.91···(6A)
0.08≤Ga/(In+Ga+Sm)≤0.12···(7A)
0.01≤Sm/(In+Ga+Sm)≤0.08···(8A)
本实施方式的烧结体的原子组成比还优选为满足下述式(11)、(12)以及(13)。
4XGa-7Xsm≥14···(11)
8≤XGa≤12···(12)
1≤Xsm···(13)
(在所述式(11)、(12)以及(13)中，将烧结体中的Ga元素(镓元素)的原子组成比设为XGa[at％]，将Sm元素(钐元素)的原子组成比设为XSm[at％]。)
本实施方式的烧结体的体电阻优选为15mΩ·cm以下。只要烧结体的体电阻为15mΩ·cm以下，则为电阻足够低的烧结体，本实施方式的烧结体能够更优选地用作溅射靶。只要本实施方式的烧结体的体电阻较低，则得到的靶的电阻变低，从而产生稳定的等离子体。此外，变得难以发生被称为火球放电的电弧放电，从而防止使靶表面熔融或者产生开裂。
体电阻能够通过实施例中记载的方法测量。
本实施方式的烧结体本质上也可以仅由铟(In)元素、镓(Ga)元素、镧(Ln)(优选为钐(Sm))元素以及氧(O)元素构成。在该情况下，本实施方式的烧结体可以包含不可避免的杂质。也可以是，本实施方式的烧结体的例如70质量％以上、80质量％以上、或者90质量％以上为铟(In)元素、镓(Ga)元素、镧(Ln)(优选为钐(Sm))元素以及氧(O)元素。此外，本实施方式的烧结体也可以仅由铟(In)元素、镓(Ga)元素、镧(Ln)(优选为钐(Sm))元素以及氧(O)元素构成。另外，不可避免的杂质是指并非有意地添加的元素而在原料或者制造工序中混入的元素。在以下的说明中也同样如此。
作为不可避免的杂质的例子，有碱金属、碱土类金属(Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba等)、氢(H)元素、硼(B)元素、碳(C)元素、氮(N)元素、氟(F)元素、硅(Si)元素以及氯(Cl)元素。
<杂质浓度(H、C、N、F、Si、Cl)的测量>
能够使用扇型动态二次离子质量分析仪SIMS分析(IMS7f-Auto，阿美特克凯美卡公司制)对得到的烧结体中的杂质浓度(H、C、N、F、Si、Cl)进行定量评价。
具体而言，首先使用初级离子Cs+，以14.5kV的加速电压从测量对象的烧结体表面进行20μm的深度的溅射。然后，利用初级离子以光栅100μm□(100μm×100μm的尺寸)、测量区域30μm□(30μm×30μm的尺寸)、深度1μm的量进行溅射，同时对杂质(H、C、N、F、Si、Cl)的质谱强度进行积分。
进而，为了根据质谱来计算杂质浓度的绝对值，通过离子注入控制剂量来将杂质各自注入烧结体，制作杂质浓度已知的标准试样。对于标准试样，利用SIMS分析得到杂质(H、C、N、F、Si、Cl)的质谱强度，将杂质浓度的绝对值和质谱强度的关系式作为标准曲线。
最后，使用测量对象的烧结体的质谱强度和标准曲线，计算测量对象的杂质浓度，将其作为杂质浓度的绝对值(atom·cm-3)。
<杂质浓度(B、Na)的测量>
也能够使用SIMS分析(IMS7f-Auto，阿美特克凯美卡公司制)对得到的烧结体的杂质浓度(B、Na)进行定量评价。除了使初级离子为O2 +、初级离子的加速电压为5.5kV、分别进行杂质的质谱的测量之外，能够通过与H、C、N、F、Si、Cl的测量相同的评价来得到测量对象的杂质浓度的绝对值(atom·cm-3)。
[烧结体的制造方法]
本实施方式的烧结体能够通过将原料粉末混合、成形并烧结来制造。
作为原料，可例举铟化合物、镓化合物以及镧化合物，优选氧化物作为这些化合物。即，优选使用氧化铟(In2O3)、氧化镓(Ga2O3)以及镧氧化物。在本实施方式的烧结体中，在Ln元素为Sm元素的情况下，作为与镧化合物相对应的原料，可例举钐化合物，优选为钐氧化物，更优选为氧化钐(Sm2O3)。
氧化铟粉并无特别限定，能够使用工业上市售的氧化铟粉。氧化铟粉优选为高纯度的，例如工业上在制造工序中有可能含有的Sn为500ppm以下。更优选Sn为50ppm以下，进一步优选4N(0.9999)以上作为In2O3的纯度。此外，不仅可以使用氧化物，也可以使用氯化物、硝酸盐或者醋酸盐等铟盐作为铟化合物。
氧化镓粉并无特别限定，能够使用工业上市售的氧化镓粉。氧化镓粉优选为高纯度的，例如4N(0.9999)以上。此外，不仅可以使用氧化物，也可以使用氯化物、硝酸盐或者醋酸盐等镓盐作为镓化合物。
镧氧化物粉并无特别限定，能够使用工业上市售的镧氧化物粉。镧氧化物粉优选为高纯度的，例如3N(0.999)以上。此外，不仅可以使用氧化物，也可以使用氯化物、硝酸盐、醋酸盐等镧盐作为镧化合物。
使用的原料粉末的混合方法可以为湿式混合也可以为干式混合，优选为在干式混合后并用湿式混合的混合方法。
混合工序并无特别限制，能够分为1次或者2次以上将原料粉末混合粉碎来进行。作为混合粉碎机构例如能够使用球磨机、珠磨机、喷射磨机或者超声波装置等公知的装置。作为混合粉碎机构优选为使用了珠磨机的湿式混合。
将在上述混合工序中制备的原料以公知的方法进行成形而得到成形体，通过烧结该成形体而得到烧结体。
作为成形方法，例如可例举模具成形、浇铸成形以及注塑成形等，一般来说，使用模具成形。
在成形工序中，对在混合工序中得到的混合粉例如进行加压成形而制成成形体。通过该工序，成形为产品的形状(例如适合作为溅射靶的形状)。
为了得到烧结密度高的烧结体，优选直接或者加压成形后通过冷等静压(CIP；ColdIsostaticPressing)等进行成形。
在成形处理时可以使用成形助剂。作为成形助剂，可例举聚乙烯醇、甲基纤维素、聚蜡以及油酸等。
在烧结工序中，对在成形工序中得到的成形体进行烧制。
作为烧结条件，在大气压下、氧气气氛或者氧气加压下，通常来说在1000℃～1550℃下进行通常为30分钟～360小时的烧结，优选为8小时～180小时，更优选为12小时～96小时。
若烧结温度不足1000℃，则有可能难以提高靶的密度，或者烧结过于耗时。另一方面，若烧结温度超过1550℃，则有可能由于成分的汽化而使组成发生偏移、或者烧结快速推进而使气孔残存于烧结体内部导致密度变得难以提高。在本实施方式的一方案中，烧结温度优选为1000℃以上且1400℃以下。
若烧结时间不足30分钟，则靶的密度难以提高。若烧结时间长于360小时，则过于耗费制造时间而使成本变高，因此在实用上无法采用。若烧结时间在所述范围内，则能够使相对密度提高，降低体电阻。
在烧结工序中，优选为将烧结温度中间保持为800℃。中间保持的保持时间优选为6小时以上。通过将温度以800℃保持6小时以上，富Ga相的晶粒生长，由此能够阻碍方铁锰矿相的晶粒的异常晶粒生长，结果为能够将晶体粒径控制得较小。从溅射靶的生产性的观点出发，中间保持的保持时间优选为48小时以下。
通过使用包含本实施方式的烧结体的溅射靶，能够抑制在大功率下溅射成膜时的异常放电。
<第2实施方式>
〔烧结体〕
本实施方式的烧结体是含有In元素、Ga元素以及Ln元素的烧结体，包含由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物，所述由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径为0.1μm以上且3μm以下。
根据本实施方式的烧结体，即使是DC溅射时的DC输出密度为4～5W/cm2左右的大功率溅射，也能够抑制异常放电。在本实施方式的烧结体中，由于方铁锰矿结构的氧化物的平均晶体粒径较小，因此推测为能够抑制异常放电。
在本实施方式中，所述方铁锰矿结构的氧化物的平均晶体粒径优选为0.1μm以上且3μm以下，更优选为0.1μm以上且2μm以下，进一步优选为0.2μm以上且1μm以下。
通过使所述方铁锰矿结构的氧化物的平均晶体粒径为0.1μm以上且3μm以下，从而提高抑制异常放电的效果。
在本实施方式的烧结体中，所述Ln元素优选为Sm元素。通过使Ln元素为Sm元素，从而由于在Ln中Sm元素的电负性较小以及在形成石榴石相时易于推进晶化，由此能够形成晶体缺陷较少且电子传导性良好的晶体，结果为变得难以发生异常放电。
本实施方式的烧结体优选为满足由下述(6)、(7)以及(8)表示的原子组成比的范围。
0.80≤In/(In+Ga+Ln)≤0.91···(6)
0.08≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.12···(7)
0.01≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.08···(8)
在Ln元素为Sm元素的情况下，本实施方式的烧结体优选为满足由下述(6A)、(7A)以及(8A)表示的原子组成比的范围。
0.80≤In/(In+Ga+Sm)≤0.91···(6A)
0.08≤Ga/(In+Ga+Sm)≤0.12···(7A)
0.01≤Sm/(In+Ga+Sm)≤0.08···(8A)
在以电子显微镜观察本实施方式的烧结体时的视野中，所述第1氧化物相对于所述视野的面积的面积比率Sx1优选为80％以上且99％以下。
本实施方式的烧结体优选为包含石榴石结构的第2氧化物，该石榴石结构的第2氧化物含有In元素、Ga元素以及Ln元素。在本实施方式中，石榴石结构的第2氧化物优选为由下述组成式(A1)表示。
Ln3Ga5O12···(A1)
在石榴石结构的第2氧化物中，In可以置换到Ln位点，也可以置换到Ga位点。
此外，在Ln元素为Sm元素的情况下，本实施方式的石榴石结构的第2氧化物优选为由下述组成式(A2)表示。
Sm3Ga5O12···(A2)
在石榴石结构的第2氧化物中，In可以置换到Sm位点，也可以置换到Ga位点。
在以电子显微镜观察本实施方式的烧结体时的视野中，所述第2氧化物相对于所述视野的面积的面积比率Sx2优选为1％以上且12％以下。
在本实施方式的烧结体中，方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1与石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2优选为满足下述数学式(数1)的关系。
0.1≤D1/D2≤4···(数1)
在本实施方式的烧结体中，方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1与石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2更优选为满足下述数学式(数1D)的关系。
0.1≤D1/D2≤3···(数1D)
在本实施方式的烧结体中，优选为所述第1氧化物的原子组成比的范围由下述(4a)、(4b)以及(4c)表示，所述第2氧化物的原子组成比的范围由下述(5a)、(5b)以及(5c)表示。
0.85≤In/(In+Ga+Ln)≤1.00···(4a)
0.00≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.10···(4b)
0.00≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.05···(4c)
0.10≤In/(In+Ga+Ln)≤0.30···(5a)
0.25≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.45···(5b)
0.25≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.65···(5c)
在本实施方式的烧结体中，可以包含不同于第1氧化物以及第2氧化物的结构的第3氧化物。
另外，在本实施方式中，第3氧化物优选为满足由下述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围。
0.3≤In/(In+Ga+Ln)≤0.7···(1)
0.3≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.7···(2)
0≤Ln/(In+Ga+Ln)＜0.05···(3)
在以电子显微镜观察本实施方式的烧结体时的视野中，所述第3氧化物相对于所述视野的面积的面积比率Sx3优选为超过0％且8％以下。第3氧化物的面积比率Sx3还优选为0.1％以上且8％以下。
方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和所述第3氧化物的平均晶体粒径D3优选为满足下述数学式(数2)的关系。
0.1≤D1/D3≤3···(数2)
本实施方式的烧结体可以不包含不同于第1氧化物以及第2氧化物的结构的第3氧化物。
[烧结体的制造方法]
与第1实施方式相同地，也能够通过将原料粉末混合、成形并烧结来制造本实施方式的烧结体。
作为原料，可例举铟化合物、镓化合物以及镧化合物，优选氧化物作为这些化合物。即，优选使用氧化铟(In2O3)、氧化镓(Ga2O3)以及镧氧化物。在本实施方式的烧结体中，在Ln元素为Sm元素的情况下，作为与镧化合物相对应的原料，可例举钐化合物，优选为钐氧化物，更优选为氧化钐(Sm2O3)。
通过使用包含本实施方式的烧结体的溅射靶，能够抑制在大功率下溅射成膜时的异常放电。
<第3实施方式>
〔溅射靶〕
通过使用所述实施方式的烧结体，能够得到本实施方式的溅射靶。
例如，通过对烧结体进行切削以及研磨加工并与背板粘结，能够得到本实施方式的溅射靶。
烧结体与背板的接合率优选为95％以上。接合率能够通过X射线CT进行确认。
本实施方式的溅射靶包含所述实施方式的烧结体和背板。
本实施方式的溅射靶优选为包含所述实施方式的烧结体、和根据需要而设置于烧结体的背板等用于冷却以及保持的部件。
通过磨削加工所述实施方式的烧结体，得到构成本实施方式的溅射靶的烧结体(靶件)。因此，该靶件作为物质与所述实施方式的烧结体相同。因此，对于所述实施方式的烧结体的说明也直接适用于该靶件。
在图19示出有示出溅射靶的形状的立体图。
溅射靶可以是图19A的附图标记1所示的板状。
溅射靶也可以是图19B的附图标记1A所示的圆筒状。
在溅射靶为板状的情况下，其平面形状可以是图19A的附图标记1所示的矩形，也可以如图19C的附图标记1B所示为圆形。烧结体可以是一体成形，也可以是如图19D所示的那样将分割成多个的烧结体(附图标记1C)分别固定在背板3的多分割式。
背板3是用于保持或者冷却烧结体的部件。材料优选为铜等热传导性优异的材料。
另外，构成溅射靶的烧结体的形状并不限定于图19A、图19B、图19C以及图19D所示的形状。
例如，通过以下的工序制造溅射靶。
对烧结体的表面进行磨削的工序(磨削工序)。
将烧结体与背板粘结的工序(粘结工序)。
以下，对各工序进行具体的说明。
<磨削工序>
在磨削工序中，将烧结体切削加工成适合安装到溅射装置的形状。
烧结体的表面存在高氧化状态的烧结部、或者面为凹凸的情况较多。此外，需要将烧结体切割加工为规定的尺寸。
烧结体的表面优选为磨削0.3mm以上。磨削的深度优选为0.5mm以上，更优选为2mm以上。通过使磨削的深度为0.3mm以上，能够去除烧结体的表面附近的来自烧结炉材料的杂质。
优选将烧结体例如用平面磨床进行磨削来制成平均表面粗糙度Ra为5μm以下的原材料。进而，也可以对溅射靶的溅射面实施镜面加工，使平均表面粗糙度Ra为1000×10-10m以下。镜面加工(研磨)能够使用机械研磨、化学研磨以及机械化学研磨(并用机械研磨与化学研磨)等公知的研磨技术。例如，可以利用固定磨粒抛光器(抛光液为水)以#2000号以上进行抛光，也可以利用游离磨粒磨盘(研磨材料为SiC磨膏等)研磨后，将研磨材料替换为金刚石磨膏从而进行研磨。研磨方法并不限定于这些方法。作为研磨材料，可例举#200号或者#400号、以及#800号的研磨材料。
优选为通过吹气或者流水清洗等对磨削工序后的烧结体进行清洁。在通过吹气去除异物时，若利用集尘机从喷嘴的对面侧进行吸气，则能够更有效地去除异物。另外，由于在吹气或者流水清洗中清洁能力有限，因此还能够进一步进行超声波清洗等。在频率为25kHz以上且300kHz以下之间多重振荡来进行超声波清洗的方法是有效的。例如，适宜在频率为25kHz以上且300kHz以下之间，每隔25kHz使12种频率多重振荡来进行超声波清洗。
<粘结工序>
在粘结工序中，使用低熔点金属将磨削后的烧结体粘结到背板。优选使用金属铟作为低熔点金属。此外，也能够优选使用包含镓金属以及锡金属等的至少一种的金属铟等作为低熔点金属。
根据本实施方式的溅射靶，由于使用所述实施方式的烧结体，因此能够抑制在大功率下溅射成膜时的异常放电。
以上是对溅射靶的说明。
[实施例]
以下，使用实施例和比较例对本发明进行说明。然而，本发明并不限定于这些实施例。
[烧结体的制造]
(实施例1～实施例8)
以成为表1～表2所示的组成(质量％)的方式对氧化镓粉末、氧化铟粉末以及氧化钐粉末进行称量，放入聚乙烯制的罐中，通过干式球磨机进行72小时的混合粉碎，制作混合粉末。
将该混合粉末放入模具中，在500kg/cm2的压力下制作压制成形体。
在2000kg/cm2的压力下通过CIP对该压制成形体进行致密化。
接下来，将该致密化的压制成形体设置于大气烧制炉，以350℃保持3小时。
对于实施例1以及实施例3，将该成形体以60℃/小时进行升温，以表1所示的烧结温度烧结24小时，放置冷却从而得到烧结体。
对于实施例2、4～8，将该成形体以120℃/小时进行升温，以表1所示的烧结温度烧结24小时，放置冷却从而得到烧结体。
对于实施例1～8，在对该成形体进行烧结时，以烧结温度800℃中间保持6小时。
(比较例1～9)
除了设为表3～表5所示的组成(质量％)以外，与实施例2同样地得到比较例1～9的烧结体。
对于比较例1～9，在对该成形体进行烧结时，以烧结温度800℃中间保持6小时。
[烧结体的特性评价]
对得到的烧结体进行了以下的评价。
在表1～表5中示出评价结果。
(1)XRD的测量和晶相的鉴定
在以下的条件下利用X射线衍射测量装置SmartLab对得到的烧结体测量了烧结体的X射线衍射(XRD)。用PDXL2(株式会社理学制)对得到的XRD图谱进行特沃尔德解析，确认了烧结体中的晶相。
·装置：SmartLab(株式会社理学制)
·X射线：Cu-Kα射线(波长1.5418×10-10m)
·2θ-θ反射法，连续扫描(2.0°/分钟)
·采样间隔：0.02°
·狭缝DS(发散狭缝)、SS(散射狭缝)、RS(受光狭缝)：1mm
(2)体电阻(mΩ·cm)
使用电阻率计LORESTA(三菱化学株式会社制)并基于四探针法(JIS R 1637：1998)对得到的烧结体的体电阻(mΩ·cm)进行了测量。
测量部位为烧结体的中心以及烧结体的四角与中心的4个中间点共计5处，将5处的平均值作为体电阻值。
(3)高分辨率SEM以及SEM-EDS测量
使用扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)对烧结体的晶粒的状态进行评价。
使用扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)/能量分散型X射线分光法(EDS：Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)对晶粒的分布以及组成比率进行评价。
将烧结体切割为1cm□(1cm×1cm的尺寸)以下来制作烧结体样本，将该烧结体样本包埋于1英寸φ的环氧类常温固化树脂。进而，依次使用研磨纸#400、#600、#800、3μm金刚石悬浮液、50nm胶态硅石(Colloidal Silica)(用于最终加工)，研磨所包埋的烧结体样本。以光学显微镜观察研磨后的烧结体样本，实施研磨直至在烧结体样本的研磨面没有1μm以上的研磨痕迹的状态。烧结体的晶粒的状态是对研磨的烧结体样本的表面使用日立高科技制扫描电子显微镜SU8200，实施高分辨率SEM像的测量而得的。高分辨率SEM像的测量中将加速电压设为10.0kV，将倍率设为10000倍。进而，高分辨率SEM像的测量中，观察13μm×10μm的尺寸的区域来测量二次电子像和反射电子像。
此外，对于晶粒的分布以及组成比率，通过使用日立高科技制扫描电子显微镜SU8220实施SEM-EDS测量来对研磨的烧结体样本的表面进行测量。SEM-EDS测量时，将加速电压设为8.0kV，将倍率设为10000倍，对SEM像观察13μm×10μm的尺寸的区域，实施EDS映射以及ESD的点测量。
(4)面积比率的测量
通过使用Image Metrology公司制SPIP，版本4.3.2.0对高分辨率SEM图像以及SEM-EDS像进行图像解析来计算烧结体中的晶相的面积比率。通过后述的方法实施详细的图像解析。
(5)平均晶体粒径的测量
对于平均晶体粒径，研磨烧结体的表面，在平面形状为四边形的情况下，将面等面积地分割为16份，在四边形的16处中心点处各自使用Image Metrology公司制SPIP，版本4.3.2.0进行高分辨率SEM以及SEM-EDS测量，分别求出16处框内的粒子的粒径的平均值，最后将16处测量值的平均值设为平均晶体粒径。
研磨烧结体的表面，在平面形状为圆形的情况下，将内接于圆的正方形等面积地分割为16份，在正方形的16处中心点处各自使用Image Metrology公司制SPIP，版本4.3.2.0进行高分辨率SEM以及SEM-EDS测量，分别求出16处框内的粒子的粒径的平均值，最后将16处测量值的平均值设为平均晶体粒径。
通过使用Image Metrology公司制SPIP，版本4.3.2.0对高分辨率SEM图像以及SEM-EDS像进行图像解析来计算烧结体中的晶相的平均晶体粒径。通过后述的方法实施详细的图像解析。
(6)基于EDS测量原子组成
基于EDS测量原子组成是对SEM-DES中的一个SEM图像中的不同的区域以N数为6以上进行点测量。基于EDS计算各元素的组成比率是通过从样本得到的荧光X射线的能量鉴定元素，进而对各元素使用ZAF法换算为定量组成比来求出。
此外，在与SEM图像中的各相相对应的区域中，与上述组成比率的测量同样地求出各相中的金属元素的比率(金属比率[at％])。
(7)EPMA测量
利用电子射线显微分析(EPMA)装置对制造出的烧结体测量元素的分布。EPMA装置使用日本电子株式会社制JXA-8200，以加速电压15kV、照射电流50nA、照射时间(每1点)50ms进行了评价。
(8)溅射的稳定性
对实施例1～8以及比较例1～9的烧结体进行磨削研磨而制作了4英寸φ×5mmt的溅射靶。具体而言，通过将磨削研磨后的烧结体粘结到背板来制作溅射靶。在所有的靶中，粘结率为98％以上。此外，几乎观测不到翘曲。通过X射线CT确认粘结率(接合率)。
使用制作出的溅射靶，实施连续5小时400W(输出密度：4.9W/cm2)的DC溅射。在溅射时使用电弧计数器(μArc Monitor：Landmark Technology公司制)判断有无硬电弧(异常放电)。电弧计数器设为，检测模式为能量，电弧检测电压为100V，大-中能量边界为50mJ，硬电弧最低时间为100μs。表1～表5中示出施加400W的DC溅射时的异常放电的确认结果(有无异常放电以及异常放电的次数)。
[表1]
Figure BDA0003124601170000241
[表2]
Figure BDA0003124601170000251
[表3]
Figure BDA0003124601170000261
[表4]
Figure BDA0003124601170000271
[表5]
Figure BDA0003124601170000281
〔评价结果〕
<基于XRD鉴定晶相>
在图1示出实施例1的烧结体的XRD图谱。
在图3示出实施例2的烧结体的XRD图谱。
在图5示出实施例3的烧结体的XRD图谱。
在图7示出比较例1的烧结体的XRD图谱。
在图2示出实施例1的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图4示出实施例2的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图6示出实施例3的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图20示出实施例4的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图21示出实施例5的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图22示出实施例6的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图23示出实施例7的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图24示出实施例8的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图25示出比较例2的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图26示出比较例3的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图27示出比较例4的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图28示出比较例5的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图29示出比较例6的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图30示出比较例7的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图31示出比较例8的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图32示出比较例9的烧结体的特沃尔德解析结果。
在图2、图4、图6以及图20～图32中各自示出XRD测量的实测值、以方铁锰矿结构的文献值为基础进行处理而得的拟合处理后的数据、以石榴石结构的文献值为基础进行处理而得的拟合处理后的数据、方铁锰矿结构的衍射峰以及强度和石榴石结构的衍射峰以及强度。在图25中，示出以β-Ga2O3结构的晶体InGaO3的文献值为基础进行处理而得的拟合处理后的数据以及InGaO3的衍射峰以及强度。在特沃尔德解析中，方铁锰矿结构的文献值使用JCPDS(Joint Committee of Powder Diffraction Standards：粉末衍射标准联合委员会)卡片No.06-0416的晶体数据和衍射图案作为初始结构。此外，石榴石结构的文献值使用了JCPDS卡片No.71-0700。对于XRD测量的测量结果，将文献值用于初始値，将晶格常数、原子坐标、金属元素的比率作为变量，利用特沃尔德解析法进行拟合。进行优化直至误差常数Rwp值达到15％以下，将该结果作为拟合处理后的数据。
<基于SEM-EDS鉴定金属比率>
在图8示出实施例1的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图9示出实施例1的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图12示出实施例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图13示出实施例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图16示出比较例1的烧结体的基于EPMA测量的反射电子像，在图17示出比较例1的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图33A示出实施例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图33B示出实施例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图34A示出实施例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图34B示出实施例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图35A示出实施例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图35B示出实施例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图36A示出实施例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图36B示出实施例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图37A示出实施例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图37B示出实施例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图38A示出比较例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图38B示出比较例2的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图39A示出比较例3的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图39B示出比较例3的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图40A示出比较例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图40B示出比较例4的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图41A示出比较例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图41B示出比较例5的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图42A示出比较例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图42B示出比较例6的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图43A示出比较例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图43B示出比较例7的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图44A示出比较例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图44B示出比较例8的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图45A示出比较例9的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率二次电子像，在图45B示出比较例9的烧结体的基于高分辨率SEM测量的高分辨率反射电子像。
在图10示出实施例1的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图14示出实施例2的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图46示出实施例4的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图47示出实施例5的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图48示出实施例6的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图49示出实施例7的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图50示出实施例8的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图51示出比较例2的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图52示出比较例3的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图53示出比较例4的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图54示出比较例5的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图55示出比较例6的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图56示出比较例7的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图57示出比较例8的烧结体的SEM-EDS测量结果，在图58示出比较例9的烧结体的SEM-EDS测量结果。
在图10、图14以及图46～图58中各自示出二次电子像、反射电子像、氧元素的二维映射结果(图中标记为“EDS O”)、铟元素的二维映射结果(图中标记为“EDS In”)、镓元素的二维映射结果(图中标记为“EDS Ga”)、以及钐元素的二维映射结果(图中标记为“EDSSm”)。映射结果在图像中以黑白的对比度显示，表示随着接近白色而大量存在该元素。若对In的映射结果、Ga的映射结果以及Sm的映射结果进行比较，则通过黑白区域并非完全一致的形状而判断为存在3种晶相。以下示出对各个相的判断方法。
在图11示出实施例1的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图15示出实施例2的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图59示出实施例4的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图60示出实施例5的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图61示出实施例6的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图62示出实施例7的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图63示出实施例8的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图64示出比较例2的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图65示出比较例3的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图66示出比较例4的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图67示出比较例5的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图68示出比较例6的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图69示出比较例7的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图70示出比较例8的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果，在图71示出比较例9的烧结体的SEM-EDS测量中的EDS的点测量结果。在图11、图15以及图59～图71中各自示出二次电子像(凹凸)、反射电子像(组成)。
在图11示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱1、光谱2以及光谱3所示的点处的EDS。在表6示出光谱1、光谱2以及光谱3中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图15示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱4、光谱5以及光谱6所示的点处的EDS光谱。在表6示出光谱4、光谱5以及光谱6中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图59示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱59、60以及61所示的点处的EDS光谱。在表6示出光谱59、60以及61中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图60示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱62、63以及64所示的点处的EDS光谱。在表6示出光谱62、63以及64中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图61示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱41、42以及43所示的点处的EDS光谱。在表6示出光谱41、42以及43中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图62示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱50、51以及52所示的点处的EDS光谱。在表6示出光谱50、51以及52中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图63示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱89、90以及91所示的点处的EDS光谱。在表6示出光谱89、90以及91中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图64示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱101、102以及103所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱101、102以及103中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图65示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱135以及136所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱135以及136中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图66示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱123以及124所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱123以及124中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图67示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱116以及117所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱116以及117中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图68示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱142以及143所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱142以及143中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图69示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱23以及24所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱23以及24中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图70示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱17以及18所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱17以及18中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
在图71示出二次电子像(凹凸)以及反射电子像(组成)中的光谱11以及12所示的点处的EDS光谱。在表7示出光谱11以及12中的铟元素、镓元素以及钐元素的比率(单位：at％)。
分别基于图10以及图11(实施例1)、图14以及图1(实施例2)、图46以及图59(实施例4)、图47以及图60(实施例5)、图48以及图61(实施例6)、图49以及图62(实施例7)、图50以及图63(实施例8)、图16(比较例1)、图51以及图64(比较例2)、图52以及图65(比较例3)、图53以及图66(比较例4)、图54以及图67(比较例5)、图55以及图68(比较例6)、图56以及图69(比较例7)、图57以及图70(比较例8)、图58以及图71(比较例9)，选择各光谱的测量部位。
光谱1、光谱4、光谱59、光谱62、光谱41、光谱50、光谱89、光谱101是对大量含有Ga元素的相进行EDS点测量而得的结果。大量含有Ga元素的相是从反射电子像中显示为黑的部分中去除二次电子像中显示为黑的部分(称为空隙(pore))而得的部分。
光谱2、光谱5、光谱60、光谱63、光谱42、光谱51、光谱90、光谱102、光谱135、光谱123、光谱116、光谱142、光谱23、光谱17以及光谱11是对石榴石相进行EDS点测量而得的结果。石榴石相是将反射电子像的灰色所显示的区域和映射结果的“EDS Ga”以及“EDS Sm”的图像进行对照，并将这些图像中显示为明亮的部分判断为石榴石相。
光谱3、光谱6、光谱61、光谱64、光谱43、光谱52、光谱91、光谱103、光谱136、光谱124、光谱117、光谱143、光谱24、光谱18以及光谱12是对方铁锰矿相进行EDS点测量而得的结果。方铁锰矿相是将去除了空隙、上述大量含有Ga元素的相(其他相)以及石榴石相的部分判断为方铁锰矿相。
<各晶体的面积比率的计算>
通过高分辨率SEM像、SEM-EDS图像以及使用图像解析软件(Image Metrology公司制SPIP，版本4.3.2.0)对它们进行图像解析，从而计算各氧化物相的比例。
首先，对SEM-EDS图像的二次电子像使用图像解析软件将对比度数值化，将(最大浓度-最小浓度)×1/3的高度设定为阈值。接下来，将阈值以下定义为孔，计算出孔相对于图像整体的面积比率。将其设为空隙的面积比率。
对SEM-EDS图像的反射电子像使用图像解析软件将对比度数值化，将(最大浓度-最小浓度)×1/3的高度设定为阈值。接下来，将阈值以下定义为孔，计算出孔相对于图像整体的面积比率。将其设为空隙和其他相的面积比率。从得到的空隙和其他相的面积比率中减去通过二次电子像的解析而得到的空隙的面积比率，从而作为其他相的面积比率。
对SEM-EDS图像的EDS-Ga像使用图像解析软件将对比度数值化，将(最大浓度-最小浓度)×1/6的高度设定为阈值。接下来，将阈值以上定义为粒子，计算出相对于图像整体的粒子面积。将其设为石榴石相和其他相的面积比率。从得到的石榴石相和其他相的面积比率中减去根据二次电子像以及反射电子像得到的其他相的面积比率，从而作为石榴石相的面积比率。
将从100％减去空隙的面积比率(％)、其他相的面积比率(％)以及石榴石相的面积比率(％)后的比率设为方铁锰矿相的面积比率(％)。
另外，对于比较例1，使用通过EPMA测量得到的图像进行上述的图像解析。
<各晶体的平均晶体粒径的计算>
通过使用图像解析软件(Image Metrology公司制SPIP，版本4.3.2.0)对高分辨率SEM像以及SEM-EDS图像进行图像解析，从而计算各氧化物相的平均晶体粒径。
首先，对SEM-EDS图像的二次电子像使用图像解析软件将对比度数值化，将(最大浓度-最小浓度)×1/3的高度设定为阈值。接下来，将阈值以下定义为孔，将其鉴定为烧结体中的空隙。
对SEM-EDS图像的反射电子像使用图像解析软件将对比度数值化，将(最大浓度-最小浓度)×1/3的高度设定为阈值。接下来，将阈值以下定义为孔，将其鉴定为烧结体中的空隙和其他相。从利用反射电子像鉴定的空隙和其他相中去除通过二次电子像得到的空隙的区域，由此鉴定为其他相。对得到的其他相求出各粒子的面积，并除以得到的粒子数，将由此得到的值作为其他相的平均粒子面积S3。进而，对于S3假定粒子为圆形而通过式(A)求出直径，将其作为其他相的平均晶体粒径D3。
[数1]
Figure BDA0003124601170000351
对SEM-EDS图像的EDS-Ga像使用图像解析软件将对比度数值化，将(最大浓度-最小浓度)×1/6的高度设定为阈值。接下来，将阈值以上定义为粒子，将其鉴定为烧结体中的石榴石相和其他相。从利用EDS-Ga像鉴定的石榴石相和其他相中去除通过二次电子像以及反射电子像得到的其他相，由此鉴定为石榴石相。对得到的石榴石相求出各粒子的面积，并除以得到的粒子数，将由此得到的值作为石榴石相的平均粒子面积S2。进而，对于S2假定粒子为圆形而求出直径，将其作为石榴石相的平均晶体粒径D2。进而，对由EDS-Ga像得到的石榴石相的粒子数除以从EDS-Ga像的面积中去除空隙和其他相的区域而得的总面积，将由此得到的值作为每单位面积的粒子数，并作为石榴石的粒子的存在概率R2。
对高分辨率SEM的反射电子像添加黑色(RGB值R：G：B＝0：0：0)，以根据对比度划定晶界。对于该图像使用图像解析软件将对比度数值化，将(最大浓度-最小浓度)×1/2的高度设定为阈值。接下来，将阈值以上定义为粒子，将其鉴定为烧结体中的方铁锰矿相和石榴石相。对得到的方铁锰矿相和石榴石相求出各粒子的面积，并除以得到的粒子数，将由此得到的值作为方铁锰矿相与石榴石相的平均粒子面积S1+2。进而，对于S1+2假定粒子为圆形而求出直径，将其作为方铁锰矿相与石榴石相的平均晶体粒径D1+2。此外，方铁锰矿相和石榴石相中的方铁锰矿相的每单位面积的粒子数通过R1＝100-R2求出。进而，使用式(B)计算方铁锰矿相的平均晶体粒径D1。
D1+2＝R1×D1+R2×D2···(B)
另外，对于比较例1，使用通过EPMA测量得到的图像进行上述的图像解析。
[表6]
Figure BDA0003124601170000371
[表7]
Figure BDA0003124601170000381
根据图1、图3、图5的XRD图谱以及图2、图4、图20～图24的特沃尔德解析结果可知，实施例1、实施例2以及实施例4～实施例8的烧结体分别至少含有包含第1氧化物的方铁锰矿相和包含第2氧化物的石榴石相。在表1以及表2也示出基于特沃尔德解析的晶相的鉴定结果。
此外，根据图7、图25～图32所示的XRD图谱以及图25～图32的特沃尔德解析结果可知，比较例1～9的烧结体也至少含有包含第1氧化物的方铁锰矿相和包含第2氧化物的石榴石相。进而，根据图25所示的特沃尔德解析结果可知，比较例2中具有β-Ga2O3结构的层状化合物。在表3～表5也示出基于特沃尔德解析的晶相的鉴定结果。
根据图8～图15、图33～图37、图46～图50、图59～图63以及表1～表2所示的高分辨率SEM以及SEM-EDS的测量结果可知，实施例1、实施例2以及实施例4～实施例8的烧结体分别含有包含第1氧化物的方铁锰矿相、包含第2氧化物的石榴石相、还有包含满足由所述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围的第3氧化物的相(在表1以及表2中标记为“其他相”)。
另一方面，根据图18的EPMA的测量结果、图16、图17、图38～图45、图51～图58、图64～图71以及表3～表5所示的高分辨率SEM以及SEM-EDS的测量结果可知，在对In的映射结果、Ga以及Sm的映射结果进行比较时，由于In较少的区域和Ga以及Sm大量存在的区域一致，因此比较例1～9的烧结体不含有包含满足由所述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围的第3氧化物的相。
此外，表1～表2中示出方铁锰矿相、石榴石相以及其他相的平均晶体粒径。在实施例1以及实施例2的烧结体中，方铁锰矿相的平均晶体粒径为0.4μm。在比较例1的烧结体中，方铁锰矿相的平均晶体粒径为5.2μm。
由于如实施例1、实施例2以及实施例4～8的烧结体那样存在3种晶相，且方铁锰矿相的平均晶体粒径为3μm以下，因此认为即使在DC溅射时的DC输出密度为5W/cm2左右的大功率溅射时，也能够如表1～表2所示的那样抑制异常放电。另外，对于实施例3的烧结体也能够抑制异常放电，因此推测为与实施例1、实施例2以及实施例4～8同样地，方铁锰矿相的平均晶体粒径被控制为3μm以下。
另一方面，由于在比较例1的烧结体中方铁锰矿相的平均晶体粒径为5.2μm，因此认为若以5W/cm2左右的大功率进行溅射，则会发生异常放电。
虽然实施例1、实施例2以及实施例4～8、和比较例1中烧结体的制造所使用的原料相同，但是作为一例，通过变更制造条件(原料的配置组成比率[质量％])，能够使实施例1、实施例2以及实施例4～8的烧结体中含有3种相(方铁锰矿相、石榴石相以及其他相)。此外，能够将方铁锰矿相的平均晶体粒径控制为3μm以下。
由于在实施例1、实施例2以及实施例4～8的烧结体中，方铁锰矿相的面积比率为80％以上且99％以下的范围内，石榴石相的面积比率为0.9％以上且12％以下的范围内，且其他相的面积比率为0.1％以上且8％以下的范围内，因此认为能够降低烧结体整体的电阻值，作为结果变得难以发生异常放电。
可知实施例1～8的烧结体的体电阻为15mΩ·cm以下，因此实施例1～8的烧结体的电阻足够低，能够优选地用作溅射靶。
附图标记说明
1 氧化物烧结体
3 背板。

Claims (23)

1.一种烧结体，含有In元素、Ga元素以及Ln元素，其特征在于，包含：
由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物；
含有In元素、Ga元素以及Ln元素的石榴石结构的第2氧化物；和
满足由下述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围的第3氧化物，
Ln元素是选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu构成的组中的一种以上的元素，
0.3≤In/(In+Ga+Ln)≤0.7…(1)
0.3≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.7…(2)
0≤Ln/(In+Ga+Ln)＜0.05…(3)。
2.如权利要求1所述的烧结体，其特征在于，
所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1为0.1μm以上且3.0μm以下。
3.如权利要求1或2所述的烧结体，其特征在于，
所述石榴石结构的第2氧化物由Ln3Ga5O12表示。
4.如权利要求1～3的任一项所述的烧结体，其特征在于，
在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，
所述第1氧化物的面积比率为80％以上且99％以下，
所述第2氧化物的面积比率为0.9％以上且12％以下，
所述第3氧化物的面积比率为0.1％以上且8％以下。
5.如权利要求1～4的任一项所述的烧结体，其特征在于，
所述第1氧化物的原子组成比的范围由下述(4a)、(4b)以及(4c)表示，
所述第2氧化物的原子组成比的范围由下述(5a)、(5b)以及(5c)表示，
0.85≤In/(In+Ga+Ln)≤1.00…(4a)
0.00≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.10…(4b)
0.00≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.05…(4c)
0.10≤In/(In+Ga+Ln)≤0.30…(5a)
0.25≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.45…(5b)
0.25≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.65…(5c)。
6.如权利要求1～5的任一项所述的烧结体，其特征在于，
所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1、所述石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2、和所述第3氧化物的平均晶体粒径D3满足下述数学式(数1)、(数2)以及(数3)的关系，
0.1≤D1/D2≤4…(数1)
0.1≤D1/D3≤3…(数2)
0.1≤D2/D3≤2…(数3)。
7.如权利要求1～6的任一项所述的烧结体，其特征在于，
所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1、所述石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2、和所述第3氧化物的平均晶体粒径D3满足下述数学式(数1D)、(数2)以及(数3)的关系，
0.1≤D1/D2≤3…(数1D)
0.1≤D1/D3≤3…(数2)
0.1≤D2/D3≤2…(数3)。
8.如权利要求1～7的任一项所述的烧结体，其特征在于，
所述Ln元素为Sm元素。
9.如权利要求1～8的任一项所述的烧结体，其特征在于，
满足由下述(6)、(7)以及(8)表示的原子组成比的范围，
0.80≤In/(In+Ga+Ln)≤0.91…(6)
0.08≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.12…(7)
0.01≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.08…(8)。
10.一种烧结体，含有In元素、Ga元素以及Ln元素，其特征在于，
包含由In2O3表示的方铁锰矿结构的第1氧化物，
所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1为0.1μm以上且3.0μm以下，
Ln元素是选自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu构成的组中的一种以上的元素。
11.如权利要求10所述的烧结体，其特征在于，
所述Ln元素为Sm元素。
12.如权利要求10或11所述的烧结体，其特征在于，
满足由下述(6)、(7)以及(8)表示的原子组成比的范围，
0.80≤In/(In+Ga+Ln)≤0.91…(6)
0.08≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.12…(7)
0.01≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.08…(8)。
13.如权利要求10～12的任一项所述的烧结体，其特征在于，
在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，所述第1氧化物的面积比率为80％以上且99％以下。
14.如权利要求10～13的任一项所述的烧结体，其特征在于，
包含含有In元素、Ga元素以及Ln元素的石榴石结构的第2氧化物。
15.如权利要求14所述的烧结体，其特征在于，
在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，所述第2氧化物的面积比率为1％以上且12％以下。
16.如权利要求14或15所述的烧结体，其特征在于，
所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和所述石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2满足下述数学式(数1)的关系，
0.1≤D1/D2≤4…(数1)。
17.如权利要求14～16的任一项所述的烧结体，其特征在于，
所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和所述石榴石结构的第2氧化物的平均晶体粒径D2满足下述数学式(数1D)的关系，
0.1≤D1/D2≤3…(数1D)。
18.如权利要求14～17的任一项所述的烧结体，其特征在于，
所述第1氧化物的原子组成比的范围由下述(4a)、(4b)以及(4c)表示，
所述第2氧化物的原子组成比的范围由下述(5a)、(5b)以及(5c)表示，
0.85≤In/(In+Ga+Ln)≤1.00…(4a)
0.00≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.10…(4b)
0.00≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.05…(4c)
0.10≤In/(In+Ga+Ln)≤0.30…(5a)
0.25≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.45…(5b)
0.25≤Ln/(In+Ga+Ln)≤0.65…(5c)。
19.如权利要求14～18的任一项所述的烧结体，其特征在于，
包含不同于所述第1氧化物以及所述第2氧化物的结构的第3氧化物。
20.如权利要求19所述的烧结体，其特征在于，
在以电子显微镜观察烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，所述第3氧化物的面积比率为超过0％且8％以下。
21.如权利要求19或20所述的烧结体，其特征在于，
所述方铁锰矿结构的第1氧化物的平均晶体粒径D1和所述第3氧化物的平均晶体粒径D3满足下述数学式(数2)的关系，
0.1≤D1/D3≤3…(数2)。
22.如权利要求19～21的任一项所述的烧结体，其特征在于，
所述第3氧化物满足由下述(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围，
0.3≤In/(In+Ga+Ln)≤0.7…(1)
0.3≤Ga/(In+Ga+Ln)≤0.7…(2)
0≤Ln/(In+Ga+Ln)＜0.05…(3)。
23.如权利要求10～18的任一项所述的烧结体，其特征在于，
不包含不同于第1氧化物以及第2氧化物的结构的第3氧化物。
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