JP2010037161A - 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタリングターゲット、半導体薄膜 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタリングターゲットとして用いた場合にも破損を生じにくい、緻密なＺＴＯ焼結体を得る。
【解決手段】仮焼粉末製造工程では、まず、ＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末とが配合、造粒されてから大気中で焼成（仮焼成）されて仮焼粉体が得られる。次に、この仮焼粉体が所望の粒度に再度粉末化され、仮焼粉末が製造される。この仮焼粉体中には、ＺｎＯとＳｎＯ_２との複合化合物である、半導体のＺｎ_２ＳｎＯ_４が形成されている。従って、仮焼粉末中にもＺｎ_２ＳｎＯ_４が形成されている。その後、この仮焼粉末を再び造粒、成形して成形体を作成し、本焼成工程を行う。本焼成工程では、この成形体が非還元性雰囲気中、例えば、大気中や酸素雰囲気中、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で焼成（本焼成）されて酸化物焼結体が作製される。ここではこの形状は所望の形状、例えばスパッタリングターゲットの形状に成形される。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明電極や透明半導体として用いられる酸化亜鉛、酸化スズの化合物をスパッタリング法で形成する際のスパッタリングターゲット等に用いられる酸化物焼結体、およびその製造方法に関する。また、このスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜された半導体薄膜に関する。

液晶ディスプレイや太陽電池等には、導電性でかつ光に対して透明なＩｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２（ＩＴＯ）電極が用いられている。こうした透明電極の成膜は主にＤＣスパッタリング法によって行われ、その際に用いられるスパッタリングターゲットはこの材料からなる大型の焼結体とされる。しかしながら、ＩＴＯ電極の原料として用いられるインジウム（Ｉｎ）は高価であるため、そのスパッタリングターゲットも高価になるため。従って、これに代わる材料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ_２）の混合物（Ｚｉｎｃ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ：ＺＴＯ）を用いたものが検討されている。この際、この材料からなる焼結体に対しては、スパッタリングの際に異常放電やスパッタリングターゲットのクラックが発生しないことが要求される。このため、例えば、特許文献１には、ＺＴＯ透明電極を成膜する際のスパッタリングターゲットとして、ＳｎとＺｎとの混合比率をＳｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）を原子数比で０．２３〜０．５０の範囲とし、かつ焼結後にＳｎＯ_２相を含まない焼結体を用いれば、こうした問題が発生せず、ＺＴＯ電極を良好に成膜できることが記載されている。特に、成膜速度が大きく、安価なＤＣスパッタリング法によって、安価な透明電極を得ることができる。この焼結体を製造するに際しては、１３００〜１５００℃で１５時間以上の焼結工程を行う。この製造方法によって製造された焼結体においては、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相とＺｎＯ相が形成されることが示された。

一方、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２は共に半導体であるため、ＺＴＯは、透明電極としてだけでなく、酸化物半導体として使用することもできる。特に、ＺＴＯスパッタターゲットを用いて実用的な移動度をもつ半導体であるＺｎ_２ＳｎＯ_４薄膜を室温で成膜することができ、これを例えば有機フィルム上に形成して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の材料として用いることができる。この場合には、前記の透明電極の場合と異なり、スパッタリングターゲットの導電率が高くならないため、成膜は、ＤＣスパッタリング法よりＲＦスパッタリング法によって行われることが多い。

特開２００７−２７７０７５号公報

しかしながら、特に半導体としてＺＴＯ薄膜を形成する際のスパッタリングターゲットとして用いる際の焼結体、すなわち、導電率が低く、ＲＦスパッタリングを前提としたスパッタリングターゲットの最適条件については従来報告が無かった。

また、この焼結体は蒸気圧の高いＺｎとＳｎを主成分とするために、焼成中にこれらの成分が蒸発することがある。特に、特許文献１に記載のように、焼結性を高めるために高温で長時間の焼成を行う場合、これらの成分は蒸発しやすい。従って、長時間の焼成によって焼結性は高まるが、その間にＺｎやＳｎが蒸発した部分には空孔が発生し、その組成比も元の値からずれることになる。また、長時間の焼成により焼結体中の結晶粒径が粗大となる。よって、焼結体密度が低く、かつ結晶粒が粗大化しているため焼結体の機械的強度は低い。このため、例えばこの焼結体をパッキングプレートにボンディングする際に破損することがある。また、機械的強度が小さいためにスパッタリング中に温度が上昇して焼結体が破損することもある。この状況は半導体薄膜をスパッタリング法によって成膜する場合だけでなく、透明電極をスパッタリング法によって成膜する場合についても同様である。

従って、スパッタリングターゲットとして用いた場合にも破損を生じにくい、緻密なＺＴＯ焼結体を得ることは困難であった。

本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、ＺｎとＳｎの酸化物からなる酸化物焼結体の製造方法であって、ＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末とを配合し、９００〜１１００℃の範囲の温度で焼成した仮焼粉体を粉末化した仮焼粉末を製造する仮焼粉末製造工程と、前記仮焼粉末を用い、造粒・成形した成形体を１３００〜１６００℃の範囲の温度で焼成し酸化物焼結体を得る本焼成工程とからなることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項２記載の発明の要旨は、前記本焼成工程において、前記仮焼粉末とＺｎＯ粉末とを混合・造粒・成形して前記成形体を得ることを特徴とする請求項１に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項３記載の発明の要旨は、前記仮焼粉末製造工程におけるＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末との配合比率はＺｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）原子数比で０．３〜０．９５の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項４記載の発明の要旨は、前記仮焼粉末のＢＥＴ比表面積が１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項５記載の発明の要旨は、前記ＺｎＯ粉末のＢＥＴ比表面積が１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項６記載の発明の要旨は、前記ＳｎＯ_２粉末のＢＥＴ比表面積が１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項７記載の発明の要旨は、前記仮焼粉末製造工程における焼成が非還元性雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項８記載の発明の要旨は、前記本焼成工程における焼成が非還元性雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項９記載の発明の要旨は、前記本焼成工程における焼成時間が１〜１０時間とされることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項１０記載の発明の要旨は、前記本焼成工程において、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｕのうちいずれか１種からなる添加物元素の酸化物粉末が前記仮焼粉末に配合されることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法に存する。
請求項１１記載の発明の要旨は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法によって製造されたことを特徴とする酸化物焼結体に存する。
請求項１２記載の発明の要旨は、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相が含まれることを特徴とする請求項１１に記載の酸化物焼結体に存する。
請求項１３記載の発明の要旨は、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相とＳｎＯ_２相とからなることを特徴とする酸化物焼結体に存する。
請求項１４記載の発明の要旨は、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相の平均結晶粒径が１〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の酸化物焼結体に存する。
請求項１５記載の発明の要旨は、相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体に存する。
請求項１６記載の発明の要旨は、請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体からなることを特徴とするスパッタリングターゲットに存する。
請求項１７記載の発明の要旨は、請求項１６に記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜されたことを特徴とする半導体薄膜に存する。
請求項１８記載の発明の要旨は、常温でのキャリア密度が１０^２１ｃｍ^−３未満であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体薄膜に存する。

本発明は以上のように構成されているので、スパッタリングターゲットとして用いた場合にも破損を生じにくい、緻密なＺＴＯ焼結体を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明の実施の形態に係る酸化物焼結体は、亜鉛（Ｚｎ）、スズ(Ｓｎ）と酸素からなる焼結体である。この焼結体は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末とＳｎＯ_２（酸化スズ）粉末とを原料として製造される。ここで、特許文献１に記載の方法のように、ＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末とを直接配合して焼結するのではなく、これらを配合して低い温度で焼成（仮焼成）して仮焼粉末を生成し、その後にこの仮焼粉末を成形、焼成してＺＴＯ焼結体とする。この仮焼粉末にはＺｎＯとＳｎＯ_２との反応によって生じたＺｎ_２ＳｎＯ_４相が含まれる。

この製造方法の概要を図１に示す。この製造方法は、主に仮焼粉末製造工程と本焼成工程とからなる。

仮焼粉末製造工程では、まず、ＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末とが配合、造粒されてから大気中で焼成（仮焼成）されて仮焼粉体が得られる。次に、この仮焼粉体が所望の粒度に再度粉末化され、仮焼粉末が製造される。この仮焼粉体中には、ＺｎＯとＳｎＯ_２との複合化合物である、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４が形成されている。従って、仮焼粉末中にもＺｎ_２ＳｎＯ_４が形成されている。

ここで用いられるＺｎＯ粉末のＢＥＴ比表面積は１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることが好ましい。純度は９９．９％以上であることが好ましい。

ＳｎＯ_２粉末のＢＥＴ比表面積は１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることが好ましい。純度は９９．９％以上であることが好ましい。

ここで、原子数の比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．３〜０．９５の間であることが好ましい。この比が０．３よりも小さいか、あるいは、０．９５より大きいと、キャリア密度が１０^２１ｃｍ^−３以上となり、半導体とはならない。

この比率でＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末を配合した後の粉末をボールミルで混合し、造粒後、９００〜１１００℃の温度で焼成（仮焼成）し、仮焼粉体を製造する。この温度は前記の特許文献１に記載された製造方法よりも低い。

この仮焼成の雰囲気は非還元性雰囲気が好ましく、大気中、あるいは酸素雰囲気中が好ましい。仮焼粉体中では、ＺｎＯ粒とＳｎＯ_２粒との固相反応によって、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４が形成される。仮焼成の時間は、１〜１０時間の範囲であることが好ましい。仮焼粉体中では、焼結によって粒子が結合している。これが再びボールミル等の機械的処理によって粉砕され、所望の粒度（粒径）とされて仮焼粉末とされる。仮焼粉末のＢＥＴ比表面積は１〜２０ｍ^２／ｇの範囲とすることが好ましい。なお、ＢＥＴ比表面積を調整できる方法であれば、ボールミル以外の方法、例えば振動ミル等の方法を同様に用いることもできる。仮焼粉体が良好な微粉状態となっている場合にはこの再粉末化は不要である。この仮焼粉体の状態は、ＺｎＯ粉末／ＳｎＯ_２粉末比率（あるいはＺｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ））に依存する。仮焼粉末においてはＺｎＯとＳｎＯ_２との反応によってＺｎ_２ＳｎＯ_４が形成される。

なお、各粉末のＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ法によって求めた単位質量当たりの表面積で、ＪＩＳＲ１６２６に記載された方法によって求めた。

その後、この仮焼粉末を再び造粒、成形して成形体を作成し、本焼成工程を行う。本焼成工程では、この成形体が非還元性雰囲気中、例えば、大気中や酸素雰囲気中、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で焼成（本焼成）されて酸化物焼結体が作製される。ここではこの形状は所望の形状、例えばスパッタリングターゲットの形状に成形される。

本焼成工程における仮焼粉末の配合においては、バインダーとして例えばポリビニルアルコールを１重量％添加して、ボールミル等で混合を行うことが好ましい。こうして作製したスラリーが乾燥造粒され、プレス等の方法により所望の形状に成形される。成形体の形状、大きさは任意であり、大面積の液晶ディスプレイの透明電極や薄膜トランジスタ用のターゲットとして、その大きさが例えば１２７ｍｍ×３８１ｍｍ×５ｍｍ以上の板状のものを作製することができる。この成形体を、１３００〜１６００℃の範囲の温度で焼成（本焼成）することにより、酸化物焼結体を得る。本焼成の時間は１〜１０時間とすることが好ましい。

この製造方法においては、仮焼粉末製造工程において仮焼粉体中でＺｎ_２ＳｎＯ_４が本焼成工程よりも低い温度で形成される。その後、仮焼粉体は粉砕されて仮焼粉末となり、所望の大きさ（ＢＥＴ比表面積）とされる。

本焼成工程においては、この仮焼粉末が、仮焼粉末製造工程よりも高い温度である１３００〜１６００℃で焼成される。前記の通り、この際には蒸気圧の高いＺｎやＳｎは蒸発することがあるが、Ｚｎ、ＳｎのＺｎ_２ＳｎＯ_４からの蒸気圧は、同じ温度におけるＺｎのＺｎＯからの蒸気圧、ＳｎのＳｎＯ_２からの蒸気圧と比べて低い。従って、本焼成工程における温度を１３００〜１６００℃とした場合でも、ＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末を直接配合して同じ温度で焼成した場合と比べて、Ｚｎ、Ｓｎの蒸発は抑制される。一方、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４を含む仮焼粉末の粒子間の焼結はこの温度で進むため、緻密な焼結体を得ることができる。従って、特許文献１に記載の製造方法においては同じ温度で１５時間以上の焼成時間が必要であったのに対し、この製造方法では１０時間以下の焼成時間でも焼結が充分に進む。このため、Ｚｎ、Ｓｎの蒸発を更に抑制することができる。

なお、図２に示すように、ＺｎＯ粉末を本焼成工程において再度仮焼粉末に混合して上記と同様に成形、焼成してもよい。この場合にも、上記と同様に、予めＺｎ_２ＳｎＯ_４が形成されているため、同様に緻密な焼結体を得ることができる。

組成比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．３３として、この製造方法で製造された焼結体の断面を鏡面研磨し、電子顕微鏡で撮影した写真が図３（ａ）である。ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）−ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）による分析の結果、図３において濃い灰色の部分１はＺｎ_２ＳｎＯ_４相であり、薄い灰色の部分２はＳｎＯ_２相であった。また、黒色箇所３は空孔である。また、この焼結体の密度は６．２５ｇ／ｃｍ^３であり、これは同組成のバルク組成物の理論密度の９０％以上の値である。

また、組成比Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．６７とした場合の同様の写真が図３（ｂ）である。この場合には、全体がＺｎ_２ＳｎＯ_４の単相となっているが、やはり同様に緻密な構造の焼結体となっている。

また、この焼結体のＸ線回折結果を図４中の（ａ）に示す。ここで、（ｂ）はＺｎ_２ＳｎＯ_４のＸ線回折結果であり、（ｃ）はＳｎＯ_２の回折結果である。この焼結体においては、（ｂ）と（ｃ）で確認されるものと同じピークが確認されるため、ＳｎＯ_２とＺｎ_２ＳｎＯ_４が形成されていることが確認できる。

この結果より、この製造方法によって製造されたＺＴＯ焼結体は、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相１とＳｎＯ_２相２で構成されることが確認できる。

Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）＝０．５とした場合に、仮焼粉末製造工程を行わず、ＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末とを配合して直接本焼成工程を行った場合と、仮焼温度１０００℃、１時間とした仮焼粉末製造工程を行った場合に得られた焼結体の密度（相対密度）の本焼成温度依存性を調べた結果が図５である。どちらの場合も本焼成温度を高めるに従って密度は増加するが、仮焼粉末製造工程を行うことにより、相対密度を９０％以上とすることができ、緻密な焼結体が得られる。

上記の通り、この焼結体は空孔が少なく緻密な構造を具備するため、機械的強度が特に高くなる。従って、この焼結体からなるスパッタリングターゲットをバッキングプレートに溶融金属等を用いてボンディングする際にも、クラックを生じにくい。また、これを用いてＲＦスパッタリングを行いＺＴＯ薄膜を成膜する際にも、発熱によるクラックが生じにくい。

なお、ＺＴＯに対するドーパントとして、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｕ等を０．５〜２ｗｔ％程度添加することもできる。この場合には、この粉末を本焼成工程において所望の添加量だけ配合すればよい。

以下、本発明の実施例について説明する。ただし、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。

まず、図１に示した製造方法によって、仮焼粉末製造工程におけるＺｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）比を０．３〜０．９５、ＺｎＯ粉末のＢＥＴ値を１〜２０ｍ^２／ｇ、ＳｎＯ_２粉末のＢＥＴ値を１〜２０ｍ^２／ｇ、仮焼成温度を９００〜１１００℃、仮焼粉末のＢＥＴ値を１〜２０ｍ^２／ｇ、本焼成工程における本焼成温度を１３００〜１６００℃、本焼成時間を１〜１０時間の範囲内とした実施例１〜２２について、得られた焼結体の特性を調べた。仮焼成及び本焼成の雰囲気は、非還元雰囲気である大気中、酸素中、Ａｒ中、窒素中とした。

この実施例においては、各所定のＢＥＴ比表面積をもつＺｎＯ粉末およびＳｎＯ_２粉末とが各所定の重量混合比率で配合され、ボールミルで２０時間混合、乾燥され、混合粉を得られた。この混合粉末に対して大気中で各所定の仮焼成温度で焼成が行われ、仮焼粉体が得られた。この仮焼粉体に対して、上記と同様にボールミルで処理が行われ、各所定のＢＥＴ比表面積をもった仮焼粉末が得られた。この仮焼粉末にポリビニルアルコールが１ｗｔ％添加され、造粒後、成形圧力１ｔｏｎ／ｃｍ^２にて一軸加圧成形後、成形圧力３ｔｏｎにてＣＩＰ成形が行われ、φ１８０ｍｍ×７ｍｍの成形体とされた。この成形体を大気中６００℃で１時間脱脂後、大気中で所定の温度で本焼成が行われ、酸化物焼結体が得られた。なお、上記の各粉末のＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ比表面積測定装置（マックソーブ（モデル１２０１）：マウンテック（株）製）によって測定された。

ここで、焼結体の特性として、相対密度とＺｎ_２ＳｎＯ_４粒子の平均粒径を調べた。焼結体の密度は水中置換法によって測定された。また、各焼結体の断面を鏡面研磨し、電子顕微鏡写真を撮影し、ＥＤＸ分析を行うことにより、その各部の組成を確認し、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相からなる粒子の平均結晶粒径を算出した。また、この酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとしてスパッタリング装置にセットし、スパッタ（スパッタ方式：ＲＦスパッタ、スパッタガス：Ａｒ １０ｓｃｃｍ、Ｏ_２：２ｓｃｃｍ、ガス圧：０．５Ｐａ、成膜パワー：５０Ｗ、設定膜厚：２０ｎｍ）によって酸化物薄膜の成膜をガラス基板上に行った。この際のクラックの発生の有無を調べた。更に、これによって成膜された薄膜のキャリア密度をホール測定によって測定した。また、仮焼粉末製造工程を行わない比較例１〜４、仮焼粉末製造工程におけるＺｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）比が小さい比較例５、ＺｎＯ粉末及びＳｎＯ２粉末のＢＥＴ値が小さい比較例６、これらが大きい比較例７、仮焼成温度が低い比較例８、これが高い比較例９、本焼成温度が低い比較例１０、これが高い比較例１１、本焼成時間が短い比較例１２、これが長い比較例１３も同様に製造し、同様に評価を行った。以上の結果を表１に示す。なお、表１中、実施例の焼結体にはＺｎ_２ＳｎＯ_４相が含まれ、中でも実施例１〜４、９〜１５、１８〜２２の焼結体はＺｎ_２ＳｎＯ_４相とＳｎＯ_２相からなっていた。

この結果より、全ての実施例において、９０％以上の高い相対密度の焼結体が得られ、スパッタリングのクラックが発生しないことが確認された。また、これによって得られた薄膜のキャリア密度が１０^２１ｃｍ^−３未満となることも確認された。この際の焼結体におけるＺｎ_２ＳｎＯ_４相の平均結晶粒径は１〜１０μｍの範囲内であった。

一方、仮焼粉末製造工程を行っていない比較例１〜４、ＺｎＯ粉末、ＳｎＯ２粉末のＢＥＴ値が上記の範囲外である比較例６、７、仮焼成温度が上記の範囲外である比較例８、９、本焼成温度が低い比較例１０ではクラックが発生した。また、Ｚｎ比が小さな比較例５では得られた薄膜のキャリア密度が大きくなった。本焼成温度が高い比較例１１、本焼成時間が長い比較例１３では、本焼成工程における焼結が困難であり、本焼成時間が短い比較例１２では焼結はできたものの、その密度が低かった。

次に、実施例２３〜２６として、図２に示したように、ＺｎＯ粉末を本焼成工程においても混合して同様に焼結体を製造した。ここでは、本焼成工程において、Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）比を０．７〜０．９５の範囲としている。この場合においても、９０％以上の高い相対密度の焼結体が得られ、スパッタリングのクラックが発生しないことが確認された。また、これによって得られた薄膜のキャリア密度が１０^２１ｃｍ^−３となることも確認された。この際の焼結体におけるＺｎ_２ＳｎＯ_４相の平均結晶粒径も１〜１０μｍの範囲内であった。

また、この焼結体に対して、ＺｎとＳｎ以外の添加物元素を添加した例として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｕを添加した実施例２７〜３８についての同様の結果を表３に示す。この場合においても、前記の実施例と同様に、９０％以上の高い相対密度の焼結体が得られ、スパッタリングのクラックが発生しないことが確認された。また、これによって得られた薄膜のキャリア密度が１０^２１ｃｍ^−３となることも確認された。この際の焼結体におけるＺｎ_２ＳｎＯ_４相の平均結晶粒径も１〜１０μｍの範囲内であった。

本発明の実施の形態となる酸化物焼結体の製造方法の一例を示す工程図である。 本発明の実施の形態となる酸化物焼結体の製造方法の他の一例を示す工程図である。 本発明の実施の形態となる酸化物焼結体の製造方法によって製造された組成の異なる２種類の酸化物焼結体の断面の電子顕微鏡写真である。 本発明の実施の形態となる酸化物焼結体の製造方法によって製造された酸化物焼結体のＸ線回折の測定結果である。 本発明の実施の形態となる酸化物焼結体及び仮焼粉末製造工程を用いずに製造した酸化物焼結体の相対密度の本焼成温度依存性を測定した結果である。

符号の説明

１ Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相
２ ＳｎＯ_２相
３ 空孔

Claims (18)

1. ＺｎとＳｎの酸化物からなる酸化物焼結体の製造方法であって、
   ＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末とを配合し、９００〜１１００℃の範囲の温度で焼成した仮焼粉体を粉末化した仮焼粉末を製造する仮焼粉末製造工程と、
   前記仮焼粉末を用い、造粒・成形した成形体を１３００〜１６００℃の範囲の温度で焼成し酸化物焼結体を得る本焼成工程とからなることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法。
2. 前記本焼成工程において、前記仮焼粉末とＺｎＯ粉末とを混合・造粒・成形して前記成形体を得ることを特徴とする請求項１に記載の酸化物焼結体の製造方法。
3. 前記仮焼粉末製造工程におけるＺｎＯ粉末とＳｎＯ_２粉末との配合比率はＺｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）原子数比で０．３〜０．９５の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化物焼結体の製造方法。
4. 前記仮焼粉末のＢＥＴ比表面積が１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
5. 前記ＺｎＯ粉末のＢＥＴ比表面積が１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
6. 前記ＳｎＯ_２粉末のＢＥＴ比表面積が１〜２０ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
7. 前記仮焼粉末製造工程における焼成が非還元性雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
8. 前記本焼成工程における焼成が非還元性雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
9. 前記本焼成工程における焼成時間が１〜１０時間とされることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
10. 前記本焼成工程において、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃｕのうちいずれか１種からなる添加物元素の酸化物粉末が前記仮焼粉末に配合されることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法によって製造されたことを特徴とする酸化物焼結体。
    
12. Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相が含まれることを特徴とする請求項１１に記載の酸化物焼結体。
13. Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相とＳｎＯ_２相とからなることを特徴とする酸化物焼結体。
14. Ｚｎ_２ＳｎＯ_４相の平均結晶粒径が１〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の酸化物焼結体。
15. 相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体。
16. 請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載の酸化物焼結体からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
17. 請求項１６に記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法によって成膜されたことを特徴とする半導体薄膜。
18. 常温でのキャリア密度が１０^２１ｃｍ^−３未満であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体薄膜。