JP2008163442A - スパッタリングターゲット及び酸化物半導体膜 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜する際に発生する異常放電を抑制し、膜質異常がなく、表面平滑性に優れた酸化物半導体膜を製造できるスパッタリングターゲットを提供する。
【解決手段】インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の酸化物を含有するスパッタリングターゲットであって、ＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物及びＩｎＧａＺｎＯ_４で表される化合物含むスパッタリングターゲット。
【選択図】なし

Description

本発明は、スパッタリングターゲット及び酸化物半導体膜に関する。

金属複合酸化物からなる酸化物半導体膜は、高移動度性及び可視光透過性を有しており、液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置、電気泳動方式表示装置、粉末移動方式表示装置等のスイッチング素子、駆動回路素子等の用途に使用されている。

金属複合酸化物からなる酸化物半導体膜としては、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの酸化物（ＩＧＺＯ）からなる酸化物半導体膜が挙げられる。ＩＧＺＯスパッタリングターゲットを用いて成膜してなる酸化物半導体膜は、アモルファスシリコン膜よりも移動度が大きいという利点があり、注目を集めている（特許文献１〜１０）。

ＩＧＺＯスパッタリングターゲットは、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍは１〜２０の整数）で表される化合物が主成分であることが知られている。しかし、ＩＧＺＯスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング（例えばＤＣスパッタリング）をする場合に、このＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍで表される化合物が異常成長して異常放電を起こし、得られる膜に不良が発生する問題点があった。

また、ＩＧＺＯスパッタリングターゲットは、原料粉末を混合して混合物を調製し、混合物を仮焼、粉砕、造粒及び成形して成形体を作製し、成形体を焼結及び還元して製造されているが、その工程数が多いことからスパッタリングターゲットの生産性を低下させ、コスト増になる欠点を有している。
加えて、得られるスパッタリングターゲットの導電性は９０Ｓ／ｃｍ（バルク比抵抗：０．０１１Ωｃｍ）程度であり、抵抗が高く、スパッタ時に割れ等が発生しないターゲットを得ることは困難であった。

ＩＧＺＯスパッタリングターゲットに含まれるＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_２、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_３、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_４、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_５及びＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_７で表される化合物、並びにその製造法については、特許文献１１〜１５に記載されている。

しかしながら、特許文献１１〜１５ではＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物及びＩｎＧａＺｎＯ_４で表される化合物は得られていない。また、特許文献１１〜１５において使用されている原料粉末の粒径は、１０μｍ以下である。さらに、半導体素子に使用できることが記載されているが、比抵抗値に関する記載がなく、スパッタリングターゲットに用いることができることは記載されていない。
特開平８−２９５５１４号公報 特開平８−３３０１０３号公報 特開２０００−０４４２３６号公報 特開２００６−１６５５２７号公報 特開２００６−１６５５２８号公報 特開２００６−１６５５２９号公報 特開２００６−１６５５３０号公報 特開２００６−１６５５３１号公報 特開２００６−１６５５３２号公報 特開２００６−１７３５８０号公報 特開昭６３−２３９１１７号公報 特開昭６３−２１００２２号公報 特開昭６３−２１００２３号公報 特開昭６３−２１００２４号公報 特開昭６３−２６５８１８号公報

本発明の目的は、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜する際に発生する異常放電を抑制し、膜質異常がなく、表面平滑性に優れた酸化物半導体膜を製造できるスパッタリングターゲットを提供することである。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、ＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物が、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ここで、ｍは２から２０の整数）で表される化合物の異常成長を抑制し、スパッタリング中の異常放電を抑制できること、及び正四価以上の金属元素を添加することによりスパッタリングターゲット自体のバルク抵抗率を低減でき、異常放電を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明によれば、以下のスパッタリングターゲット等が提供される。
１．インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の酸化物を含有するスパッタリングターゲットであって、
ＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物及びＩｎＧａＺｎＯ_４で表される化合物含むスパッタリングターゲット。
２．Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比及びＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比が下記式を満たす１に記載のスパッタリングターゲット。
０．２＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．７７
０．２＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．５０
０．０３＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．５０
３．Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比及びＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比が下記式を満たす１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＞Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
４．正四価以上の金属元素を含み、
全金属元素に対する前記正四価以上の金属元素の含有量が［正四価以上の金属元素／全金属元素 ：原子比］＝０．０００１〜０．２である１〜３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
５．前記正四価以上の金属元素がスズ、ジルコニウム、ゲルマニウム、セリウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンから選ばれる１種以上の元素である４に記載のスパッタリングターゲット。
６．バルク抵抗が５×１０^−３Ωｃｍ未満である１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
７．１〜６のいずれかのスパッタリングターゲットをスパッタリングして成膜して得られる酸化物半導体膜。

本発明によれば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜する際に発生する異常放電を抑制し、膜質異常がなく、表面平滑性に優れた酸化物半導体膜を製造できるスパッタリングターゲットを提供することができる。

本発明のスパッタリングターゲット（以下、本発明のターゲットということがある）は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の酸化物を含有し、ＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物及びＩｎＧａＺｎＯ_４で表される化合物を含む。

スパッタリングターゲット中にＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物及びＩｎＧａＺｎＯ_４で表される化合物を生成させることによりＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍは２〜２０の整数）で表される化合物の異常成長を抑えることができ、ターゲットのスパッタリング中の異常放電を抑制することができる。また、結晶粒径を小さくできることから結晶界面で酸素欠損を発生させ、バルク抵抗を低下させることができる。

また、本発明のスパッタリングターゲットは、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍは２〜２０の整数）で表される化合物、ＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物等の複数の結晶系を含むので、それらの結晶粒界において結晶の不整合により酸素欠損が発生し、ターゲット中にキャリヤーが生成される。このキャリヤーがターゲットの抵抗が下げ、スパッタリング時の異常放電が抑えられる。

本発明のスパッタリングターゲットにおいて、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比及びＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比は、好ましくは下記式を満たす。
０．２＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．７７
０．２＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．５０
０．０３＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．５０
尚、上記原子比は、後述する焼結前のインジウム化合物、ガリウム化合物及び亜鉛化合物の混合比を調整することにより得られる。

Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．７７以上の場合、成膜して得られる酸化物半導体膜の導電性が高くなり、半導体としての利用が困難となるおそれがある。一方、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．２以下の場合、成膜して得られる酸化物半導体膜の半導体として利用するときのキャリヤー移動度が低下するおそれがある。

Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．５以上の場合、成膜して得られる酸化物半導体膜の半導体として利用するときのキャリヤー移動度が低下するおそれがある。一方、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．２以下の場合、成膜して得られる酸化物半導体膜の導電性が高くなり、半導体としての利用が困難となるおそれがある。また、加熱等の外乱により半導体特性が変化したり、閾電圧（Ｖｔｈ）シフトが大きくなるおそれがある。

Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．０３以下の場合、酸化物半導体膜が結晶化するおそれがある。一方、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．５以上の場合、酸化物半導体膜自体の安定性に問題がある場合があり、それによりＶｔｈシフトが大きくなる場合がある。

尚、上記ターゲット中の各元素の原子比は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）測定により、各元素の存在量を測定することで求められる。

本発明のスパッタリングターゲットにおいて、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比及びＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比が好ましくは下記式を満たす。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＞Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
この式を満たすスパッタリングターゲットは、成膜して酸化物半導体膜を製造した場合に、得られる酸化物半導体膜の安定性が高く、Ｖｔｈシフトが抑えられ、長期間の安定性に優れる。

本発明のスパッタリングターゲットは、好ましくは正四価以上の金属元素を含み、全金属元素に対する上記正四価以上の金属元素の含有量が［正四価以上の金属元素／全金属元素 ：原子比］＝０．０００１〜０．２である。
スパッタリングターゲットが正四価以上の金属元素を含むことにより、ターゲット自体のバルク抵抗値を低減することができ、ターゲットのスパッタリング時における異常放電の発生を抑制することができる。

正四価以上の金属元素の含有量［正四価以上の金属元素／全金属元素 ：原子比］が０．０００１未満の場合、バルク抵抗値を低減する効果が小さいおそれがある。一方、正四価以上の金属元素の含有量［正四価以上の金属元素／全金属元素 ：原子比］が０．２を超える場合、酸化物半導体膜の安定性に問題が出るおそれがある。

好ましい上記正四価以上の金属元素としては、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム、セリウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンが挙げられ、より好ましくは、スズ、セリウム、ジルコニウムである。
上記正四価以上の金属元素は、例えば金属酸化物として金属元素の含有量が上記範囲となるように本発明のスパッタリングターゲットの原料に添加される。

尚、本発明のスパッタリングターゲットは上記正四価以上の金属元素の他、本発明の効果を損なわない範囲で、例えばハフニウム、レニウム、チタン、バナジウム等を含んでもよい。

本発明のスパッタリングターゲットは好ましくはバルク抵抗が５×１０^−３Ωｃｍ未満であり、より好ましくは２×１０^−３Ωｃｍ未満である。バルク抵抗が５×１０^−３Ωｃｍ以上の場合、スパッタリング中に異常放電を誘発したり、異物（ノジュール）が発生したりする場合がある。
本発明のターゲットのバルク抵抗は、四探針法によって測定することができる。

本発明のスパッタリングターゲットは好ましくは焼結体密度が６．０ｇ／ｃｍ^３以上である。
ターゲットの焼結体密度を６．０ｇ／ｃｍ^３以上とすることにより、ターゲットの抗折強度を高くしてスパッタリング中のターゲットの割れを抑制することができる。一方、ターゲットの焼結体密度が６．０ｇ／ｃｍ^３未満の場合、ターゲット表面が黒化したりして異常放電が発生したりする場合がある。
焼結体密度の高い焼結体を得るため、後述するターゲットの製造方法において、冷間静水水圧（ＣＩＰ）等で成形したり、熱間静水圧（ＨＩＰ）等により焼結すると好ましい。

本発明のスパッタリングターゲットは、例えば、酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末及び酸化亜鉛粉末（出発原料）を混合粉砕して混合物を調製し、混合物を所望の形状に成形して成形体を作製し、成形体を１２５０〜１４５０℃で焼結することにより製造できる。

上記製造方法は、混合物調製後の仮焼工程及び仮焼後の粉砕工程を省略できる。また、還元工程を全く必要としない。従って、これら工程を省略することができることから、本発明のスパッタリングターゲットは安価で製造できる。

用いる酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末及び酸化亜鉛粉末としては、
比表面積が６〜１０ｍ^２／ｇである酸化インジウム粉末、比表面積が５〜１０ｍ^２／ｇである酸化ガリウム粉末及び比表面積が２〜４ｍ^２／ｇである酸化亜鉛粉末、又は
メジアン径が１〜２μｍである酸化インジウム粉末、メジアン径が１〜２μｍである酸化ガリウム粉末及びメジアン径が０．８〜１．６μｍである酸化亜鉛粉末である。

出発原料の混合比は、例えば重量比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４５：３０：２５（モル比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１）、又はＩｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝５１：３４：１５（モル比でＩｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：１）となるように秤量する。

上記の出発原料は、ビーズミル等により粉砕混合することが好ましい。これにより原料を均一に混合でき、また、原料の粒径を小さくできる。
粉砕混合において、例えば粉砕混合後の各原料の比表面積を、粉砕混合前の各原料の比表面積より１．０〜２．５ｍ^２／ｇ増加させるか、又は粉砕混合後の各原料の平均メジアン径を０．６〜１．０μｍとなるように混合物を調製する。
各原料の粉砕混合後の比表面積の増加分が１．０ｍ^２／ｇ未満、又は各原料の粉砕混合後の平均メジアン径が０．６μｍ未満であると、粉砕混合時の際に粉砕機器等からの不純物混入量が増加するおそれがある。

上記粉砕混合において、粉砕混合前の酸化インジウム粉末及び酸化ガリウム粉末の比表面積がほぼ同じであると、より効率的に粉砕混合ができるようになり、粉砕混合前の酸化インジウム粉末及び酸化ガリウム粉末の比表面積の差が３ｍ^２／ｇ以下であると好ましい。比表面積の差が上記範囲にない場合、効率的な粉砕混合ができず、得られる焼結体中に酸化ガリウム粒子が残る場合がある。

また、粉砕混合前の酸化インジウム粉末及び酸化ガリウム粉末のメジアン径がほぼ同じであると、より効率的に粉砕混合ができるようになり、粉砕混合前の酸化インジウム粉末及び酸化ガリウム粉末のメジアン径の差が１μｍ以下であると好ましい。メジアン径の差がこの範囲にない場合、得られる焼結体中に酸化ガリウム粒子が残る場合がある。

調製した混合物を所定の形状に成形して成形体を作製し、調製した成形体を焼成することにより本発明のスパッタリングターゲット用焼結体を製造することができる。
上記混合物を成形する成形処理としては、金型成形、鋳込み成形、射出成形等が挙げられるが、焼結体密度の高い焼結体を得るため、ＣＩＰ（冷間静水圧）等で成形すると好ましい。
尚、成形処理に際しては、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリワックス、オレイン酸等の成形助剤を用いてもよい。

焼成温度は１２５０℃以上１４５０℃未満であり、好ましくは１３００℃以上１４５０℃未満である。また、焼成時間は、通常２〜１００時間であり、好ましくは４〜４０
時間である。
焼成温度が１２５０℃未満では得られる焼結体の焼成体密度が向上しないおそれがある。一方、焼成温度が１４５０℃以上の場合、亜鉛が蒸散し焼結体の組成が変化する及び／又はターゲット中にボイド（空隙）が発生するおそれがある。

上記焼成は、酸素気流中又は酸素加圧下で行うと好ましい。酸素雰囲気下で焼成することにより亜鉛の蒸散を抑えることができ、ボイド（空隙）のない焼結体を製造することができる。この焼結体には、ＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物及びＩｎＧａＺｎＯ_４で表される化合物が生成しており、このことはＸ線回折法により確認できる。

上記焼成後の焼結体を、所望の表面粗さに例えば研磨等することにより本発明のスパッタリングターゲットが製造できる。
例えば、上記焼結体を平面研削盤で研削して平均表面粗さ（Ｒａ）が５μｍ以下とし、さらにスパッタ面に鏡面加工を施して、平均表面粗さ（Ｒａ）を１０００オングストローム以下とすることができる。

鏡面加工（研磨）は特に限定されず、機械的研磨、化学研磨、メカノケミカル研磨（機械的研磨と化学研磨の併用）等の既知の研磨技術を用いることができる。例えば、固定砥粒ポリッシャー（ポリッシュ液：水）で＃２０００以上にポリッシングしたり、又は遊離砥粒ラップ（研磨材：ＳｉＣペースト等）にてラッピング後、研磨材をダイヤモンドペーストに換えてラッピングすることが挙げられる。

本発明のスパッタリングターゲットの製造方法において、例えば得られたスパッタリングターゲットに対して洗浄処理をすると好ましい。
洗浄処理としては、エアーブロー、流水洗浄等が挙げられる。例えばエアーブローで洗浄処理（異物の除去）をする場合、ノズルの向い側から集塵機で吸気を行なうとより有効に除去できる。

上記エアーブロー及び流水洗浄等の洗浄処理後、さらに超音波洗浄等を行なうと好ましい。この超音波洗浄は周波数２５〜３００ＫＨｚの間で多重発振させて行なう方法が有効である。例えば周波数２５〜３００ＫＨｚの間で、２５ＫＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて超音波洗浄を行なうとよい。

本発明のターゲットを使用して酸化物半導体膜を成膜できる。成膜の方法としては、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が使用できる。なかでもＲＦマグネトロンスパッタリング法が好適に使用される。ターゲットのバルク抵抗が１Ωｃｍを超える場合、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を採用すれば、異常放電なしに安定したスパッタリング状態が保たれる。尚、ターゲットのバルク抵抗が１０ｍΩｃｍ以下である場合には、工業的に有利なＤＣマグネトロンスパッタリング法を採用することもできる。
これにより、異常放電なしに安定したスパッタリング状態が保たれ、工業的に連続して安定な成膜が可能となる。

本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜した酸化物半導体膜は、スパッタリングターゲットが高密度を備えているので、ノジュールやパーティクルの発生が少ないうえ、膜質異常がなく、表面平滑性に優れる。

本発明を実施例により比較例と対比しながら説明する。尚、本実施例は好適な例を示すのみであり、この例が本発明を制限するものではない。従って、本発明は技術思想に基づく変形又は他の実施例は本発明に包含されるものである。

実施例及び比較例で作製したスパッタリングターゲットの特性の測定方法を以下に示す。
（１）密度
一定の大きさに切り出したターゲットの重量及び外形寸法より算出した。
（２）ターゲットのバルク抵抗
抵抗率計（三菱油化製、ロレスタ）を使用し四探針法により測定した。
（３）ターゲット中に存在する酸化物の構造
Ｘ線回折により得られたチャートを分析することにより酸化物の構造を同定した。
（４）原料粉末の比表面積
ＢＥＴ法により測定した。
（５）原料粉末のメジアン径
粒度分布測定装置にて測定した。

実施例１
比表面積が６ｍ^２／ｇである酸化インジウム粉末、比表面積が６ｍ^２／ｇである酸化ガリウム粉末及び比表面積が３ｍ^２／ｇである酸化亜鉛粉末を重量比でＩｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝４５：３０：２５となるように秤量し、湿式媒体攪拌ミルを使用して混合粉砕した。尚、湿式媒体攪拌ミルの媒体には１ｍｍφのジルコニアビーズを使用した。

そして、各原料の混合粉砕後の比表面積を粉砕前の比表面積より２ｍ^２／ｇ増加させた後、スプレードライヤーで乾燥させた。得られた混合粉末を金型に充填しコールドプレス機にて加圧成形し成形体を作製した。
得られた成形体を酸素を流通させながら酸素雰囲気中１４００℃の高温で４時間焼結した。これによって、仮焼工程を行うことなく焼結体密度６．０６ｇ／ｃｍ^３であるＩＧＺＯスパッタリングターゲット用焼結体を得た。Ｘ線回折により焼結体中には、ＺｎＧａ_２Ｏ_４、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶が存在することが確認された。Ｘ線回折のチャートを図１に示す。
また、この焼結体のバルク抵抗は、４．２ｍΩｃｍであった。

次に、得られた焼結体をポリッシングにより精密研磨し、スパッタリングターゲットを製造した。製造したターゲットの組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の二次電子像を観察することにより焼結体表面の分析を行った。この結果、ＺｎＧａ_２Ｏ_４結晶の平均粒径は４．４μｍであった。また、表面粗さ計により、表面粗さを測定したところ、表面粗さＲａは、０．５μｍであった。
製造したターゲット（４インチφ、厚み５ｍｍ）をバッキングプレートにボンディングし、ＤＣスパッタ成膜装置に装着した。０．３ＰａのＡｒ雰囲気下で、１００Ｗにて１００時間連続スパッタを行い、表面に発生するノジュールを計測した。その結果、表面に大きなノジュールの発生は認められなかった。

実施例２
メジアン径が１．５μｍである酸化インジウム粉末、メジアン径が２．０μｍである酸化ガリウム粉末及びメジアン径が１．０μｍである酸化亜鉛粉末を重量比でほぼＩｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝５５：２５：２０となるように秤量し、湿式媒体攪拌ミルを使用して混合粉砕した。尚、湿式媒体攪拌ミルの媒体には１ｍｍφのジルコニアビーズを使用した。

そして混合粉砕後の各原料の平均メジアン径を０．８μｍとした後、スプレードライヤーで乾燥させた。得られた混合粉末を金型に充填しコールドプレス機にて加圧成形し成形体を作製した。
得られた成形体を酸素を流通させながら酸素雰囲気中１４００℃の高温で４時間焼結した。これによって、仮焼工程を行うことなく焼結体密度６．１４ｇ／ｃｍ^３であるＩＧＺＯスパッタリングターゲット用焼結体を得た。Ｘ線回折により焼結体中には、ＺｎＧａ_２Ｏ_４、ＩｎＧａＺｎＯ_４、及びＩｎ_２Ｏ_３（ＺｎＯ）_４の結晶が存在することが確認された。Ｘ線回折のチャートを図２に示す。
また、この焼結体のバルク抵抗は、３．８ｍΩｃｍであった。

実施例３
メジアン径が１．５μｍである酸化インジウム粉末、メジアン径が２．０μｍである酸化ガリウム粉末及びメジアン径が１．０μｍである酸化亜鉛粉末を重量比でほぼＩｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝３５：２５：４０となるように秤量し、湿式媒体攪拌ミルを使用して混合粉砕した。尚、湿式媒体攪拌ミルの媒体には１ｍｍφのジルコニアビーズを使用した。

そして混合粉砕後の各原料の平均メジアン径を０．８μｍとした後、スプレードライヤーで乾燥させた。得られた混合粉末を金型に充填しコールドプレス機にて加圧成形し成形体を作製した。
得られた成形体を酸素を流通させながら酸素雰囲気中１４００℃の高温で４時間焼結した。これによって、仮焼工程を行うことなく焼結体密度６．０２ｇ／ｃｍ^３であるＩＧＺＯスパッタリングターゲット用焼結体を得た。Ｘ線回折により焼結体中には、ＺｎＧａ_２Ｏ_４及びＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶が存在することが確認された。Ｘ線回折のチャートを図３に示す。
また、この焼結体のバルク抵抗は、４．９ｍΩｃｍであった。

実施例４
出発原料に、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化セリウム、酸化二オブ、酸化タンタル、酸化モリブデン、又は酸化タングステン（正四価以上の金属元素酸化物）を添加したほかは実施例１と同様にして焼結体を製造し、焼結体のバルク抵抗を測定した。正四価以上の金属元素の添加量と焼結体のバルク抵抗の関係を図４に示す。また、正四価以上の金属元素としてスズを用い、スズを［スズ元素／全金属元素 ：原子比］＝０．００１となるように添加して得られたＩＧＺＯスパッタリングターゲット用焼結体のＸ線回折チャートを図５に示す。
図４から分かるように、正四価以上の金属元素の添加することにより、バルク抵抗は低減している。

比較例１
メジアン径が１．５μｍである酸化インジウム粉末、メジアン径が２．０μｍである酸化ガリウム粉末及びメジアン径が１．０μｍである酸化亜鉛粉末を重量比でほぼＩｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝３４：４６：２０となるように秤量し、湿式媒体攪拌ミルを使用して混合粉砕した。尚、湿式媒体攪拌ミルの媒体には１ｍｍφのジルコニアビーズを使用した。

そして混合粉砕後の各原料の平均メジアン径を０．８μｍとした後、スプレードライヤーで乾燥させた。得られた混合粉末を金型に充填しコールドプレス機にて加圧成形し成形体を作製した。
得られた成形体を酸素を流通させながら酸素雰囲気中１２００℃の高温で４時間焼結した。これによって、仮焼工程を行うことなく焼結体密度５．８５ｇ／ｃｍ^３であるＩＧＺＯスパッタリングターゲット用焼結体を得た。Ｘ線回折により焼結体中には、ＺｎＧａ_２Ｏ_４の結晶が存在することが確認されたが、ＩｎＧａＺｎＯ_４は観察されなかった。Ｘ線回折のチャートを図６に示す。この焼結体のバルク抵抗は、１５０ｍΩｃｍであった。

得られた焼結体を精密研磨（長手方向へ平面研削）し、スパッタリングターゲットを製造した。製造したターゲットの組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の二次電子像を観察することにより焼結体表面の分析を行った。この結果、ＺｎＧａ_２Ｏ_４結晶の平均粒径は１４μｍであった。また、表面粗さ計により、表面粗さを測定したところ表面粗さＲａは、３．５μｍであった。

製造したターゲット（４インチφ、厚み５ｍｍ）をバッキングプレートにボンディングし、ＤＣスパッタ成膜装置に装着した。０．３ＰａのＡｒ雰囲気下で、１００Ｗにて１００時間連続スパッタを行い、表面に発生するノジュールを計測した。その結果、ターゲット表面のほぼ半分にノジュールの発生が認められた。

本発明のターゲットは、液晶表示装置（ＬＣＤ）用透明導電膜、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示素子用透明導電膜、太陽電池用透明導電膜等、種々の用途の透明導電膜、酸化物半導体膜をスパッタリング法により得るためのターゲットとして好適である。例えば、有機ＥＬ素子の電極や、半透過・半反射ＬＣＤ用の透明導電膜、液晶駆動用酸化物半導体膜、有機ＥＬ素子駆動用酸化物半導体膜を得ることができる。

実施例１で作製したターゲットのＸ線チャートである。 実施例２で作製したターゲットのＸ線チャートである。 実施例３で作製したターゲットのＸ線チャートである。 正四価以上の金属元素の添加量と焼結体のバルク抵抗の関係を示す図である。 スズを添加して作製したターゲットのＸ線回折チャートである。 比較例１で作製したターゲットのＸ線チャートである。

Claims (7)

1. インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の酸化物を含有するスパッタリングターゲットであって、
   ＺｎＧａ_２Ｏ_４で表される化合物及びＩｎＧａＺｎＯ_４で表される化合物含むスパッタリングターゲット。
2. Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比及びＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比が下記式を満たす請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
   ０．２＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．７７
   ０．２＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．５０
   ０．０３＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．５０
3. Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比及びＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）で表される原子比が下記式を満たす請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
   Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＞Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
4. 正四価以上の金属元素を含み、
   全金属元素に対する前記正四価以上の金属元素の含有量が［正四価以上の金属元素／全金属元素 ：原子比］＝０．０００１〜０．２である請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
5. 前記正四価以上の金属元素がスズ、ジルコニウム、ゲルマニウム、セリウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンから選ばれる１種以上の元素である請求項４に記載のスパッタリングターゲット。
6. バルク抵抗が５×１０^−３Ωｃｍ未満である請求項１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
7. 請求項１〜６のいずれかのスパッタリングターゲットをスパッタリングして成膜して得られる酸化物半導体膜。

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