JP2011093730A - 酸化物焼結体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化インジウムを成分とする高密度酸化物焼結体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】酸化インジウムを成分とする酸化物焼結体にスズを適切濃度添加することで、酸化粒焼結体の密度を高くすることができることを見出し、添加元素としてスズを含有するＩｎ_２Ｏ_３焼結体であって、スズの原子数が、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率として０．０１〜０．２％添加することにより、相対密度が９８％以上となることを特徴とするスズ含有Ｉｎ_２Ｏ_３焼結体。
【選択図】なし

Description

本発明は酸化インジウム系酸化物焼結体及びその製造方法に関する。

酸化インジウムを成分とする酸化物焼結体には各種のものが有るが、その中でもインジウム−スズ−酸素からなるＩＴＯ(Indium tin oxide)は、液晶表示装置等の各種のフラットパネルディスプレイ装置に最も広く使用されている透明導電体である。

透明導電体の用途は、フラットパネルディスプレイ以外にも各種有るが、その中でも、近年は太陽電池の光入射面側の窓層電極材料としての需要が高まってきている。ＩＴＯを太陽電池の窓層電極材料に使用すると、ＩＴＯは低抵抗率である利点の反面、キャリア濃度が高いために、波長１２００ｎｍ付近以上の長波長領域における透過率が劣り、太陽光の長波長領域を有効に利用できないので、太陽電池の変換効率が悪くなってしまう問題がある。

そこで、最近はＩＴＯに代わる太陽電池窓層の材料として、インジウム−酸素(Ｉｎ_２Ｏ_３、Indium oxide)に水素を添加したもの（非特許文献１）、インジウム−ジルコニウム−酸素(Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｚｒ)からなるもの（非特許文献２）等が提案されている。これらの材料は、抵抗率はＩＴＯとほぼ同等であるが、電子移動度が高いために、キャリア濃度を低く抑えることができるので、長波長領域における透過率の低下を抑制することができる利点を有している。

しかしながら、これらの先行技術文献には材料の光学的、電気的特性に関する記載はあるものの、産業上の使用にあたっては、大面積に均一に成膜することができるスパッタリング法での製造方法が適切であり、そのためにはこれらの材料の焼結体が、スパッタリングターゲットとして必要な特性を有することが重要であるが、ターゲット特性に関しては一切記載がない。

スパッタリングターゲットとして必要な特性には各種のものが有るが、その中でも焼結体の密度は重要である。密度が低いとスパッタ成膜当初は、特に問題が無い場合であっても、スパッタを長時間し続けていくと、ターゲット表面に黒色の突起物であるノジュールが生成されるようになり、ノジュール部分は高抵抗であるために、その部分を起点として、異常放電が起こり、スパッタを継続できなくなったり、作製された膜にパーティクルが付着したりして良好な膜を得ることができなくなったりする。

ＩＴＯの高密度化については、これまで色々な報告があり（特許文献１）、高密度化がなされてきているが、上記のインジウム−酸素からなるターゲット及びインジウム−ジルコニウム−酸素からなるターゲットについては、高密度の焼結体が得られていないのが現状である。

また、近年酸化インジウムを成分とする酸化物焼結体の中で、インジウム−ガリウム−亜鉛−酸素(Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３：ＩＧＺＯ)が、透明半導体用材料として注目を集めている（非特許文献３）。
この材料はアモルファスシリコンより移動度が高いという他に、室温での成膜が可能であり、非晶質であることから表面平坦性に優れる等の利点を有している。この材料はターゲットのスパッタ成膜によって薄膜を得ることができるので、ターゲットの密度が高いことが重要であるが、これまで高密度のターゲットを得ることはできなかった。

本発明に関連する従来技術としては、ＩＴＯに銅等を添加するもの（特許文献１）、インジウム−亜鉛−酸素(Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ：ＩＺＯ）にスズを添加するもの（特許文献１）、ＩＧＺＯ（インジウム−ガリウム−亜鉛−酸素）にスズを添加するもの（特許文献３、４）、酸化インジウム含有水酸化物中に錫が含有されたもの（特許文献５）等が知られているが、これらに開示されている発明と本発明との差異については後述する。

特開平７−５４１３２号公報 特許第３７２１０８０号公報 特開２００８−２１４６９７号公報 特開２００８−１６３４４２号公報 特開２００８−１３７８２５号公報

Japanese Journal of Applied Physics Vol.46, No.28, 2007, pp.L685-L687 Journal of Applied Physics, 101, 063705 (2007) Nature, Vol.432, 25, November 2004, 488

本発明は、酸化インジウムを成分とする高密度酸化物焼結体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意研究した結果、酸化インジウムを成分とする酸化物焼結体にスズを適切濃度添加することで、酸化粒焼結体の密度を高くすることが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、以下の酸化物焼結体及びこれらの製造方法が提供できる。

１．添加元素としてスズを含有するＩｎ_２Ｏ_３焼結体であって、スズの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率が０．０１〜０．２％であり、相対密度が９８％以上であることを特徴とするＩｎ_２Ｏ_３焼結体、
２．上記添加元素に加えて、ジルコニウムを含有するＩｎ_２Ｏ_３焼結体であって、ジルコニウムの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率が０．５〜８％であり、相対密度が９８％以上であることを特徴とする上記１に記載のＩｎ_２Ｏ_３焼結体、
３．添加元素としてスズを含有するＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３焼結体であって、スズの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率が０．０１〜０．２％であり、相対密度が９８％以上であることを特徴とするＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３焼結体、
４．上記焼結体をＩｎ_ｘＧａ_ｙＺｎ_ｚＯ_ａと表した時に、０．２≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．８、０．１≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５、ａ＝（３／２）ｘ＋（３／２）ｙ＋ｚの範囲にあることを特徴とする上記３に記載のＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３焼結体
５．上記焼結体を、酸素雰囲気中、焼結温度１４００〜１５００℃で焼結して製造することを特徴とする上記１〜５のいずれか一に記載の焼結体の製造方法。

本発明によれば、高密度の酸化物焼結体が提供できるので、これらの焼結体をスパッタリングターゲットとして使用した際に、長時間のスパッタ後においても、ターゲット表面のノジュールの発生を抑制することができ、スパッタ時の異常放電や膜へのパーティクル発生等の防止効果があるという優れた効果を有する。

酸化物焼結体中における添加元素の含有量は、添加元素の原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率で規定する。
例えば、インジウム−酸素からなる酸化物焼結体にスズを添加した場合には、焼結体中に含まれる全金属元素はインジウムとスズになるので、インジウムの原子数をＩｎ、スズの原子数をＳｎで表すと、｛Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）×１００｝が、スズの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率となる。
同様に、インジウム−酸素からなる酸化物焼結体にスズに加えてジルコニウムを添加した場合には、焼結体中に含まれる全金属元素はインジウムとスズとジルコニウムになるので、インジウムの原子数をＩｎ、スズの原子数をＳｎ、ジルコニウムの原子数をＺｒで表すと、｛Ｚｒ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｒ）×１００｝が、ジルコニウムの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率となる。
また、インンジウム−ガリウム−亜鉛−酸素からなる酸化物焼結体にスズを添加した場合には、焼結体中に含まれる全金属元素はインジウム、ガリウム、亜鉛、スズになるので、インジウムの原子数をＩｎ、ガリウムの原子数をＧａ、亜鉛の原子数をＺｎ、スズの原子数をＳｎで表すと、{Ｓｎ／(Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ)×１００}が、スズの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率となる。

本発明の酸化物焼結体において、焼結体中におけるスズの原子数の比率は０．０１〜０．２％であることが望ましい。スズの比率が０．０１％未満では、焼結体密度向上効果が小さくなるからである。一方、スズの比率が０．２％を超えると、焼結体密度向上効果が飽和するだけでなく、添加されたスズが電気的なドーパントの役割をしていることから、Ｉｎ_２Ｏ_３焼結体やＩｎ_２Ｏ_３：Ｚｒ焼結体への添加の場合には、スズから供給される電子が多くなり、キャリア濃度の増加によって長波長領域の透過率が低減することになる。また、ＩＧＺＯへの添加の場合にも、キャリア濃度の増加によって、半導体的特性が導電体的特性となり、作製されたトランジスタのｏｎ／ｏｆｆ比を悪化させることがある。
さらに、このような特性をより良好なものとするためには、スズの比率は、好ましくは０．０５〜０．２％、更に好ましくは０．０８〜０．２％とする。

本発明の酸化物焼結体において、焼結体中におけるジルコニウムの比率は０．５〜８％であることが好ましい。ジルコニウムの比率が０．５％未満では、ジルコニウムから放出される電子数が少なく、導電性が良くならないからである。一方、ジルコニウムの比率が８％を超えると、ジルコニウムからの放出電子が飽和して、ジルコニウムが中性不純物散乱要因として働くようになり、電子移動度を低下させて、導電性を低下させてしまうからである。

ＩＧＺＯの組成範囲は、Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＺｎ_ｚＯ_ａとした時、０．２≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．８、０．１≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５、ａ＝（３／２）ｘ＋（３／２）ｙ＋ｚであることが好ましい。インジウムの比率がこの範囲より高いと、スパッタ膜のキャリア濃度が増加して素子特性であるｏｎ／ｏｆｆ比が悪くなる。一方、インジウムの比率がこの範囲より低いと、スパッタ膜の移動度が低下し、素子特性を悪くする。
なお、酸素の原子数比を上式のようにａ＝（３／２）ｘ＋（３／２）ｙ＋ｚと規定しているが、実際は、酸素欠損のためこれより若干小さいものとなる。しかし、その厳密な定量化は困難であるため、本願発明ではこのような規定としているが、これは通常の製造方法で製造された通常含む程度の酸素欠陥を有する場合も包含することは言うまでもない。

亜鉛の比率がこの範囲より高いと、膜の安定性や耐湿性が劣化する。一方、亜鉛の比率がこの範囲より低いと、スパッタ膜の非晶質性が悪くなり、結晶化してしまって素子特性が劣化する。

酸化インジウムを主成分等とする酸化物焼結体に微量金属元素を添加する技術に関してはいくつかの報告があるが、本発明との技術的相違について以下に説明する。

特許文献１には、ＩＴＯに亜鉛等の金属元素を添加することで、高密度のＩＴＯ焼結体が得られることが示されている。しかしながら、この技術はあくまで、酸化インジウムと酸化スズの重量比が約９０：１０と、スズが酸化物焼結体中に構成要素元素と言える程度まで高濃度に添加されているＩＴＯについての焼結密度の向上に関する技術であり、本発明は、これとは異なり、ＩＴＯの様にスズが構成元素として含有されていないＩｎ_２Ｏ_３やＩｎ_２Ｏ_３：ＺｒやＩＧＺＯの高密度化のために、スズを微量に添加する点で、明らかに異なる発明である。

特許文献２には、ＩＺＯに微量のスズを添加することで、ＩＺＯスパッタリングターゲットのバルク抵抗を低下させる技術が示されている。しかしながら、この技術はスズを電気的ドーパントとして作用させる効果を利用したものであり、実施例の試料Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．１０３の結果からは、確かにスズの添加濃度が増加するにつれて、バルク抵抗が低下していくことが示されているが、焼結体の密度に関しては、逆にスズの添加濃度が増加するにつれて小さくなっている。

つまり、ＩＺＯに関しては、スズ添加は焼結体の密度向上には逆効果であることが示されているのであって、単に酸化インジウムを主成分等とする酸化物焼結体にスズを添加すれば、焼結体密度向上効果が得られるのではなく、酸化インジウムのみならず、他の構成元素の種類や濃度によっては、スズ添加の効果は色々であり、本発明において、初めてある特定の酸化インジウムを主成分等とする酸化物焼結体にスズを添加することで、酸化物焼結体の密度向上効果が得られることが見出されたのであり、またその様な効果が得られることは、先行技術から示唆されることはなく、逆に単にスズを添加するのみでは、焼結体密度を低下させることが有ることが示されているため、着想の阻害要因となっていたのである。

特許文献３には、ＩＧＺＯにスズ等の正四価以上の金属を所定濃度添加することで、スパッタリングターゲットのバルク抵抗が低減できる技術が示されている。
しかしながら、この技術もスズの電気的ドーパント効果を利用したものである。実施例１及び比較例１には焼結体密度がそれぞれ６．１２ｇ／ｃｍ^３、５．９８ｇ／ｃｍ^３であったことが記載されているが、その他の実施例や比較例では、焼結体密度についての記載が全くないので、スズ添加によって焼結体密度が本当に増加するのかどうかについては全く不明である。

更に、上記の焼結体密度はＩｎＧａＺｎＯ_４の理論結密度は６．３７９ｇ／ｃｍ^３であることから、相対密度としては、それぞれ９５．９％、９３．７％とスパッタリングターゲットとしてはさほど高密度とはいえないものである。
これは、後述するようにこの技術でのターゲット作製プロセス条件が、本発明のプロセス条件とは異なっているためであり、本発明のプロセス条件及びスズの適切添加濃度によって、焼結体の相対密度が９８％以上と非常に高密度のＩＧＺＯ焼結体が、初めて得られるようになったのである。

特許文献４には、特許文献３と同様に、ＩＧＺＯにスズ等の正四価以上の金属を所定濃度添加することで、スパッタリングターゲットのバルク抵抗が低減できる技術が示されている。
しかしながら、この技術もスズの電気的ドーパント効果を利用したものである。実施例１及び比較例１には焼結体密度がそれぞれ６．０６ｇ／ｃｍ^３、５．８５ｇ／ｃｍ^３であったことが記載されているが、その他の実施例や比較例では、焼結体密度についての記載が全くないので、スズ添加によって焼結体密度が本当に増加するのかどうかについては全く不明である。

特許文献５には、インジウム含有水酸化物中の錫濃度を５０質量ｐｐｍ以下とすることが示されている。しかしながら、この技術はインジウム含有水溶液中に、鉛や錫などの金属が不純物として含まれている場合に、これらの不純物金属を析出させ、残渣として回収することにより、インジウム含有水酸化物における錫の残留量を少なくするというもので、焼結体密度の向上を図るために積極的にスズを添加するというものではない。

本発明の酸化物焼結体は、各種原料粉の混合、粉砕、焼結等のプロセスによって作製することができる。例えば、ＩＧＺＯ焼結体の場合は、以下の様にして作製できる。
原料粉としては、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化スズ（ＳｎＯ_２）であって、比表面積が約１０ｍ^２／ｇ程度のものを使用するのが好ましい。比表面積が小さいと、粒径が大きいということであり、焼結体の密度が充分に高くならない。
また、一般的には比表面積が大きい方が、焼結体密度は高くなる傾向はあるが、これ以上更に大きくすることのみでは、焼結性の向上効果は飽和するとともに、原料粉自体の価格も高くなり、経済的ではない。

原料粉間の比表面積の差は、必ずしも同じである必要はなく、逆に、多少の差が有る方が焼結体密度増加の効果がある場合もある。比表面積が同じ方が効率的な混合等に有利である場合もあるが、仮焼を実施する場合は、比表面積に差がある程度あったほうが、より良く仮焼が進む場合もあり、比表面積差が５ｍ^２／ｇ程度までは何ら問題がない。

原料粉を所望の組成比となるように秤量後、混合を行う。混合が不充分であると、製造したターゲット中に各成分が偏析して、高抵抗率領域と低抵抗率領域が存在することになり、スパッタ成膜時に高抵抗率領域での帯電等によるアーキングなどの異常放電の原因となってしまうので、充分な混合が必要である。

そのためには例えば、スーパーミキサーで、大気中、回転数２０００〜４０００ｒｐｍ、回転時間３〜５分混合する。原料紛は酸化物であるために雰囲気ガスは、特に原料の酸化を防止する必要がないので、アルゴン等の高価なガスを使用する必要は無く、大気でかまわない。混合方法としては他にボールミルによる長時間混合等の方法でも良く、その他の方法でも原料の均一混合という趣旨を実現できる方法であればかまわない。

次に、混合粉を電気炉にて、大気雰囲気中で、９００〜１１００℃の温度範囲で、４〜６時間程度保持することで、混合粉の仮焼を行う。仮焼は高温で揮発し易い酸化亜鉛を酸化ガリウムと反応させて、揮発し難いスピネル等に変化させて、焼結体密度を向上させる効果がある。
但し、焼結条件を含めたターゲット製造プロセス条件の適正化によっては必ずしも、仮焼を行わなくても、高密度焼結体を得ることができる場合もあるので、仮焼の工程は必須ではない。

次に、微粉砕を行う。これは原料紛の各組成のターゲット中での均一分散化するためである。充分に微粉砕が行われないと、粒径の大きい原料粉が存在することになり、場所により組成むらが生じてしまい、スパッタ成膜時の異常放電の原因となる。仮焼粉をアトライターにジルコニアビーズと共に投入し、回転数２００〜４００ｒｐｍ、回転時間２〜４時間微粉砕を行う。
微粉砕は原料紛の粒径が、平均粒径（Ｄ５０）１μｍ以下、好ましくは０．６μｍ以下となるまで行うことが望ましい。

次に、造粒を行う。これは、原料紛の流動性を良くして、プレス成型時の充填状況を充分良好なものにするためである。微粉砕した原料を固形分４０〜６０％のスラリーとなるように水分量を調整して造粒を行う。この際、入口温度は１８０〜２２０℃、出口温度は１１０〜１３０℃に設定する。

次に、プレス成型を行う。造粒粉を４００〜８００ｋｇｆ／ｃｍ^２の面圧、１〜３分保持の条件でプレス成形する。面圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であると、充分な密度の成形体を得ることができず、面圧力８００ｋｇｆ／ｃｍ^２超にする必要も無く、無駄なコストやエネルギーを要するので生産上好ましくない。

次に、静水圧加圧装置（ＣＩＰ）で１７００〜１９００ｋｇｆ／ｃｍ^２の面圧、１〜３分保持の条件で成形する。そして、電気炉にて酸素雰囲気中、昇温速度０．５〜２．０℃／ｍｉｎで７００〜９００℃まで昇温後、４〜６時間保持、その後、昇温速度０．５〜５．０℃／ｍｉｎで１４００〜１５００℃まで昇温後、１０〜３０時間保持、その後、炉冷または降温速度２．０〜５．０℃／ｍｉｎで降温する。この場合、焼結温度が１４００℃より低いと、焼結体が高密度とならないが、一方、１５００℃を超えると、酸化亜鉛の揮発等が起こり、焼結密度の低下や組成ずれが生じてしまう。また、炉ヒーター寿命が低下してしまうというコスト的問題もある。

焼結温度における保持時間が１０時間より短いと、原料紛間の反応が充分進まず、焼結体の密度が充分高くならなかったり、焼結体が反ってしまったりする。焼結時間が３０時間を越えても、不必要なエネルギーと時間を要する無駄が生じて生産上好ましくない。
昇温速度が０．５℃／分より小さいと、所定温度になるまでに不必要に時間を要してしまい、昇温速度が５．０℃／分より大きいと、炉内の温度分布が均一に上昇せずに、むらが生じたり、焼結体が割れてしまったりする。この様にして得られた焼結体は、高密度が達成可能となる。

実施例１〜８及び比較例１〜４は酸化インジウムにスズの比率を色々に変化させた場合である。これらの結果をまとめて表１に示す。なお、表１には代表的な特性を評価として掲載する。

まず、平均粒径約２．０μｍのIｎ_２Ｏ_３粉とＳｎＯ_２粉とを、表１に示すような各所定割合を秤量後、スーパーミキサー３０００ｒｐｍで３分間充分に混合させた後、ジルコニアビーズで３時間微粉砕する。造粒後、６００ｋｇｆ／ｃｍ^２の面圧で２分間プレス、静水圧加圧装置（ＣＩＰ）で１８００ｋｇｆ／ｃｍ^２の面圧で２分間保持して成形する。電気炉にて、酸素雰囲気中１４５０℃で２０時間焼結することで、酸化物焼結体を得る。焼結体の密度はアルキメデス法で、焼結体のバルク抵抗は四端子法でそれぞれ測定した。

焼結体を直径６インチ厚さ６ｍｍに加工したものをスパッタリングターゲットとして、インジウムメタルを介して、銅製のバッキングプレートに貼り付け、アルゴンガスを０．５Ｐａの圧力として、ＤＣ５００Ｗのスパッタパワーで、２０ｋＷｈスパッタ後のターゲット表面のノジュール数を数えた。
また、スパッタ中に異常放電が認められた場合は、表１の異常放電の欄に「あり」、認められなかった場合は、「なし」と記載した。
これらの結果をまとめて、表１に示す。なお、インジウムの比率は、全金属元素の総和（１００％）からインジウムを除く各金属元素の総和を除いた比率である。

実施例９〜１６及び比較例５〜８は酸化インジウムと所定量のジルコニウムに対して、スズの比率を色々に変化させた場合である。ジルコニウムの比率は、２％に固定した。

まず、平均粒径約２．０μｍのIｎ_２Ｏ_３粉とＺｒＯ_２粉とＳｎＯ_２粉とを表１に示すような各所定割合を秤量後、実施例１と同様条件でスパッタリングターゲットを作製し、長時間スパッタ後も行い、ターゲットの諸特性を評価した。
これらの結果をまとめて、表１に示す。

実施例１７〜２４及び比較例９〜１２は、ＩＧＺＯの組成Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１に対して、スズの比率を色々に変化させた場合である。実施例２５〜３２及び比較例１３〜１８は、ＩＧＺＯの組成Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１に対して、スズの比率を色々に変化させた場合、及び焼結温度を変化させた場合である。
まず、平均粒径が約１．６〜４．６μｍの酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ(ＳｎＯ_２)の各原料粉末を所定の各金属元素の組成比となるように秤量し、スーパーミキサーで、大気中、回転数３０００ｒｐｍ、回転時間４分混合した。

この混合粉を電気炉にて、大気雰囲気中で、１０００℃で、５時間程度保持することで仮焼した。仮焼粉をアトライターにジルコニアビーズと共に投入し、回転数３００ｒｐｍ、回転時間３時間微粉砕を行った。微粉砕後の原料紛の平均粒径（Ｄ５０）は０．５９μｍとなった。

微粉砕した原料粉を固形分５０％のスラリーとなるように水分量を調整し、入口温度を２００℃、出口温度を１２０℃に設定し、造粒を行った。造粒粉を４００ｋｇｆ／ｃｍ^２の面圧、１分保持の条件でプレス成形した後、静水圧加圧装置（ＣＩＰ）で１８００ｋｇｆ／ｃｍ^２の面圧で、１分保持の条件で成形した。

次に、電気炉にて酸素雰囲気中、昇温速度１．０℃／ｍｉｎで８００℃まで昇温後、５時間保持、その後、昇温速度１．０℃／ｍｉｎで１４５０℃まで昇温後、２０時間保持、その後、炉冷で降温した。

焼結体の密度、バルク抵抗測定後、スパッタリングターゲットに加工して、長時間スパッタ後のノジュール数を評価した。これらの結果をまとめて、表１に示す。
この表１に示すように、本願発明の実施例については、いずれも相対密度が高く、９８％以上を達成していることが分かる。この結果、本願発明の実施例は、いずれもスパッタリング時のノジュールの発生量が少なく、また異常放電も発生しない。またバルク抵抗値も適切な範囲を維持しているのが確認できる。
これに対して、本願発明から逸脱する比較例については、相対密度が低くなり、ノジュールの発生量が多く、場合によっては異常放電が発生するという問題を生じた。スズの比率が本願発明から逸脱する比較例については、長波長領域の透過率が低減し、また、所望の半導体特性が得られないという問題を生じた。
以上の実施例及び比較例から、本願発明の焼結体は優れた特性を有することが分かる。

本発明の酸化インジウム焼結体は高密度であることから、スパッタリングターゲットとして使用した場合に、その表面にノジュールが発生することを抑制し、スパッタリング時の異常放電を防止することができる。また、本発明の酸化インジウム焼結体はバルク抵抗率が低いので、スパッタリングによって形成される膜の抵抗率を低くすることができ、透明導電膜形成用として有用である。
さらに、本発明の酸化インジウム透明導電膜は可視光領域及び赤外線領域において透過率が高く、また、電子移動度が高く膜の抵抗率が低いので、太陽電池用透明導電膜として極めて有用である。

Claims (5)

1. 添加元素としてスズを含有するＩｎ_２Ｏ_３焼結体であって、スズの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率が０．０１〜０．２％であり、相対密度が９８％以上であることを特徴とするＩｎ_２Ｏ_３焼結体。
2. 上記添加元素に加えて、ジルコニウムを含有するＩｎ_２Ｏ_３焼結体であって、ジルコニウムの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率が０．５〜８％であり、相対密度が９８％以上であることを特徴とする請求項１に記載のＩｎ_２Ｏ_３焼結体。
3. 添加元素としてスズを含有するＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３焼結体であって、スズの原子数の、焼結体中の全金属元素の原子数の総和に対する比率が０．０１〜０．２％であり、相対密度が９８％以上であることを特徴とするＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３焼結体。
4. 上記焼結体をＩｎ_ｘＧａ_ｙＺｎ_ｚＯ_ａと表した時に、０．２≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．８、０．１≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５、ａ＝（３／２）ｘ＋（３／２）ｙ＋ｚの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載のＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｇａ_２Ｏ_３焼結体。
5. 上記焼結体を、酸素雰囲気中、焼結温度１４００〜１５００℃で焼結して製造することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の焼結体の製造方法。