JP2013040394A - Oxide sintered compact target for sputtering and manufacturing method of the same, and forming method of thin film using the target and thin film forming method - Google Patents

Oxide sintered compact target for sputtering and manufacturing method of the same, and forming method of thin film using the target and thin film forming method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a GTO sputtering target that can control the generation of a nodule and a particle even at continuous sputtering, and can obtain a film with high uniformity of a membrane property, and especially to provide a sputtering target for an FPD.SOLUTION: The oxide sintered compact target for sputtering includes: 1-20 mol% of GaO; and the balance SnOand inevitable impurities, and the oxide sintered compact target for sputtering is characterized in that the relative density is at least 97%, and the bulk resistivity is at most 1,000 Ωcm in the phase observed in the structure of the oxide sintered compact target.

Description

本発明は、ガリウム(Ga)、錫(Sn)、酸素(O)及び不可避的不純物からなるスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット(GTOターゲット)及びその製造方法並びに前記ターゲットを用いた薄膜の形成方法及び薄膜に関する。   The present invention relates to a sintered oxide target for sputtering (GTO target) composed of gallium (Ga), tin (Sn), oxygen (O) and inevitable impurities, a method for producing the target, and a method for forming a thin film using the target. And a thin film.

一般に、TFT(Thin Film Transistor)と言われている薄膜トランジスタは、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子を有する三端子素子からなる。これらの素子において、基板上に形成した半導体薄膜を、電子又はホールが移動するチャンネル層として用い、ゲート端子に電圧を印加してチャンネル層に流れる電流を制御し、ソース端子とドレイン端子間に流れる電流をスイッチングする機能を持たせたものである。
現在、最も広く使用されているのは、多結晶シリコン膜又はアモルファスシリコン膜をチャンネル層とした素子である。
In general, a thin film transistor called TFT (Thin Film Transistor) includes a three-terminal element having a gate terminal, a source terminal, and a drain terminal. In these elements, a semiconductor thin film formed on a substrate is used as a channel layer in which electrons or holes move, a voltage is applied to the gate terminal to control a current flowing in the channel layer, and a current flows between the source terminal and the drain terminal. It has a function of switching current.
At present, the most widely used device is a device using a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film as a channel layer.

しかしながら、シリコン系材料(多結晶シリコン又はアモルファスシリコン)は可視光領域で吸収を起こすため、光入射によるキャリアの発生で薄膜トランジスタが誤動作を起こすという問題がある。その防止策として、金属等の光遮断層を設けているが、開口率が減少してしまうという問題がある。また、画面輝度を保つためにバックライトの高輝度化が必要となり、消費電力が増大してしまう等の欠点があった。 However, since a silicon-based material (polycrystalline silicon or amorphous silicon) absorbs in the visible light region, there is a problem that the thin film transistor malfunctions due to generation of carriers due to light incidence. As a preventive measure, a light blocking layer such as metal is provided, but there is a problem that the aperture ratio decreases. Moreover, in order to maintain the screen brightness, it is necessary to increase the brightness of the backlight, and there is a drawback that power consumption increases.

更に、これらのシリコン系材料の作製に際して、多結晶シリコンより低温作製が可能とされているアモルファスシリコンの成膜においても、約200°C以上の高温を必要とする、したがって、このような温度では、安価、軽量、フレキシブルという利点を有するポリマーフィルムを基材とすることはできないため、基板材料の選択の範囲が狭いという問題がある。更に、高温でのデバイス作製プロセスは、エネルギーコストがかかり、加熱のための所要時間を要する等、生産上の欠点もあった。 Furthermore, in the production of these silicon-based materials, the amorphous silicon film, which can be produced at a lower temperature than polycrystalline silicon, requires a high temperature of about 200 ° C. or higher. Therefore, at such a temperature, However, since a polymer film having the advantages of low cost, light weight, and flexibility cannot be used as a base material, there is a problem that a range of selection of a substrate material is narrow. Furthermore, the device fabrication process at a high temperature has disadvantages in production such as high energy cost and the time required for heating.

このようにことから、近年、シリコン系材料に代えて、透明酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの開発が行われている。その代表的なものが、In−Ga−Zn−O系(IGZO)材料である。この材料は、電子キャリア濃度が1018/cm未満であるアモルファス酸化物が得られるということで、電界効果型トランジスタに利用する提案がなされた(特許文献1参照)。
この他、この系の酸化物を電界効果型トランジスタ利用した提案がいくつか存在する(特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8及び特許文献9参照)。
Thus, in recent years, thin film transistors using transparent oxide semiconductors have been developed in place of silicon-based materials. A typical example is an In—Ga—Zn—O-based (IGZO) material. This material has been proposed to be used for a field effect transistor because an amorphous oxide having an electron carrier concentration of less than 10 18 / cm 3 can be obtained (see Patent Document 1).
In addition, there are some proposals using this type of oxide using field effect transistors (Patent Literature 2, Patent Literature 3, Patent Literature 4, Patent Literature 5, Patent Literature 6, Patent Literature 7, Patent Literature 8 and (See Patent Document 9).

上記特許文献1では、アモルファス酸化物の成膜に際しては、スパッタリング法が最も適しているという示唆はあるが、1〜12個存在する実施例ではパルスレーザー蒸着法(PLD法)で成膜した例を示すだけで、1例のみが高周波(RF)スパッタリングを実施した例である。前記特許文献2〜9についても、単に電界効果型トランジスタの特性を開示するか、または成膜法として反応性エピタキシャル法あるいはパルスレーザー蒸着法を示すのみで、スパッタリング法の中で、特に成膜速度が高い、直流(DC)スパッタリングを提起しているものは存在しない。   In the above Patent Document 1, there is a suggestion that the sputtering method is most suitable for the formation of the amorphous oxide, but in the example where 1 to 12 are present, the film is formed by the pulse laser deposition method (PLD method). Only one example is an example in which radio frequency (RF) sputtering is performed. Also in Patent Documents 2 to 9, only the characteristics of a field effect transistor are disclosed, or only a reactive epitaxial method or a pulsed laser deposition method is shown as a film forming method. There is no one that offers high direct current (DC) sputtering.

この直流(DC)スパッタリングにはターゲットが必要とされるが、In−Ga−Zn−O系(IGZO)の酸化物ターゲットは、製造が容易ではない。
それは成分が多成分系であること、それぞれの酸化物粉末を混合して製造されるために粉末の性質・状態の影響を受けること、焼結条件によって焼結体の性質がことなること、焼結条件や成分の配合によって導電性を失うこと、さらにターゲットの性質・状態によって、スパッタリング時に、ノジュールや異常放電の発生が生ずることなど、多くの問題を有するからである。
This direct current (DC) sputtering requires a target, but an In—Ga—Zn—O-based (IGZO) oxide target is not easy to manufacture.
It is composed of multi-component components, is manufactured by mixing each oxide powder, is affected by the properties and conditions of the powder, the properties of the sintered body differ depending on the sintering conditions, This is because there are many problems such as loss of electrical conductivity due to the sintering conditions and composition of ingredients, and generation of nodules and abnormal discharge during sputtering depending on the nature and state of the target.

このようなことから、成分系が少ないGa−Sn−O系(GTO)の酸化物ターゲットが検討されている。GTOターゲットは、透明導電膜用として知られており、下記の特許文献10と特許文献11がある。
特許文献10では、Ga、Bi、Nb、Mn、Fe、Ni、Co、Taから選択した1種の添加量が酸化物換算で、20重量%以下であるSnO系焼結体であり、その焼結密度が4.0g/cm以下である焼結体が記載されている。その用途は、プラズマディスプレイパネルやタッチパネル用の透明導電膜を形成するためのターゲットである。
For these reasons, a Ga—Sn—O-based (GTO) oxide target with few component systems has been studied. The GTO target is known for a transparent conductive film, and there are Patent Document 10 and Patent Document 11 below.
Patent Document 10 is a SnO 2 based sintered body in which one addition amount selected from Ga, Bi, Nb, Mn, Fe, Ni, Co, and Ta is 20% by weight or less in terms of oxide, A sintered body having a sintered density of 4.0 g / cm 3 or less is described. Its use is a target for forming a transparent conductive film for a plasma display panel or a touch panel.

GTO焼結体の例では、同文献の表1に記載されているように、焼結密度が5.07g/cmとかなり低い値であり、良好なターゲットとは言えない。
また、特許文献11では、Ga−Sn−O系(GTO)の酸化物ターゲットではあるが、Zn、Nb、Alなどの他の酸化物を添加した発明で、その中の比較例として、Ga−Sn−O(GTO)の酸化物ターゲットが説明されている。
In the example of the GTO sintered body, as described in Table 1 of the same document, the sintered density is a fairly low value of 5.07 g / cm 3 , which is not a good target.
In Patent Document 11, although it is a Ga—Sn—O-based (GTO) oxide target, it is an invention in which other oxides such as Zn, Nb, and Al are added. As a comparative example, Ga— An oxide target of Sn-O (GTO) is described.

しかし、比較例では、相対密度が89%以下と低く、バルク抵抗値が1.8kΩを超えるようなケースでは、測定ができないというような記載をしており、GTOターゲットそのものでは、強い関心が無い記載となっている。 However, in the comparative example, it is described that measurement cannot be performed in a case where the relative density is as low as 89% or less and the bulk resistance value exceeds 1.8 kΩ, and the GTO target itself has no strong interest. It is described.

WO2005/088726A1号公報WO2005 / 088726A1 特開2004−103957号公報JP 2004-103957 A 特開2006−165527号公報JP 2006-165527 A 特開2006−165528号公報JP 2006-165528 A 特開2006−165529号公報JP 2006-165529 A 特開2006−165530号公報JP 2006-165530 A 特開2006−165532号公報JP 2006-165532 A 特開2006−173580号公報JP 2006-173580 A 特開2006−186319号公報JP 2006-186319 A 特開2000−273622号公報JP 2000-273622 A WO2010/018707号公報WO2010 / 018707

本発明は、ガリウム(Ga)、錫(Sn)、酸素(O)及び不可避的不純物からなるスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットにおいて、焼結体ターゲットの組織を改良し、ノジュールの発生源となる相の形成を最小限に押さえると共に、バルク抵抗値を下げ、高密度で、異常放電を抑制でき、かつDCスパッタリングが可能であるGTOターゲット及びその製造方法並びに前記ターゲットを用いた薄膜の形成方法及び薄膜を提供することを課題とする。   The present invention is a sputtering oxide sintered compact target made of gallium (Ga), tin (Sn), oxygen (O), and inevitable impurities, and improves the structure of the sintered compact target and becomes a nodule generation source. GTO target that minimizes phase formation, lowers bulk resistance, has high density, can suppress abnormal discharge, and is capable of DC sputtering, a manufacturing method thereof, and a thin film forming method using the target, and It is an object to provide a thin film.

上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、GTOターゲットにおいて、ターゲットの組織を改善することが、極めて有効であるとの知見を得た。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research, and as a result, have found that it is extremely effective to improve the target structure in the GTO target.

この知見に基づき、下記の発明を提案する。
1)Gaが1〜20mol%、残部SnO及び不可避的不純物からなるスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットであって、当該酸化物焼結体ターゲットの相対密度が97%以上、バルク抵抗率が1000Ωcm以下であることを特徴とするスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。
2)Zrが2000wtppm以下(但し、0wtppmを除く)含有することを特徴とする上記1)記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。
Based on this knowledge, the following invention is proposed.
1) A sputtering oxide sintered compact target composed of 1 to 20 mol% of Ga 2 O 3 , the remainder SnO 2 and unavoidable impurities, wherein the oxide sintered compact target has a relative density of 97% or more, bulk resistance An oxide sintered compact target for sputtering, wherein the rate is 1000 Ωcm or less.
2) The oxide sintered compact target for sputtering according to 1) above, wherein Zr is contained in an amount of 2000 wtppm or less (excluding 0 wtppm).

3)不純物であるClの含有量が5wtppm以下であることを特徴とする上記1)又は2)記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。
4)FPDに使用する透明導電膜、薄膜トランジスタの半導体層、半導体のバッファ層に使用する薄膜を形成するためのターゲットであることを特徴とする上記1)〜3)のいずれか一項に記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。
3) The oxide sintered compact target for sputtering according to 1) or 2) above, wherein the content of Cl as an impurity is 5 wtppm or less.
4) The target according to any one of 1) to 3) above, which is a target for forming a transparent conductive film used for FPD, a thin film transistor semiconductor layer, and a thin film used for a semiconductor buffer layer. Oxide sintered compact target for sputtering.

5)酸化物焼結体ターゲットの組織に観察される相において、SnO相からなるマトリックスの中に、アスペクト比が3〜15である、矩形のSnとGaとOからなる化合物相を有することを特徴とする上記1)〜3)のいずれか一項に記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。
6)SnO相からなるマトリックスに対する、矩形のSnとGaとOからなる化合物相の面積率が、30〜70%であることを特徴とする上記5)記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。
7)焼結体ターゲット中に、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が存在しないことを特徴とする上記1〜6のいずれか一項に記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。
5) In the phase observed in the structure of the oxide sintered compact target, it has a rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O with an aspect ratio of 3 to 15 in the matrix composed of the SnO 2 phase. The oxide sintered compact target for sputtering according to any one of 1) to 3) above.
6) The oxide sintered compact target for sputtering according to 5) above, wherein the area ratio of the rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O to the matrix composed of SnO 2 phase is 30 to 70%. .
7) The oxide sintered body for sputtering according to any one of 1 to 6 above, wherein no coarse particles of Ga 2 O 3 having an average particle diameter of 10 μm or more are present in the sintered body target. target.

8)粒径が1.5μm以下、BET比表面積が4〜7m/gである酸化スズ(SnO)と粒径が3.0μm以下、BET比表面積が10〜20m/gである酸化ガリウム(Ga)の原料粉末を調整すると共に、これらの粉末を混合し、さらに粉砕した後、1450〜1600°Cの温度範囲で焼結することを特徴とするスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットの製造方法。
9)上記1)〜7)記載の酸化物焼結体ターゲットを用いてスパッタリングし、基板上にGTO薄膜を形成することを特徴とする薄膜の形成方法。
8) Tin oxide (SnO 2 ) having a particle size of 1.5 μm or less and a BET specific surface area of 4 to 7 m 2 / g and oxidation having a particle size of 3.0 μm or less and a BET specific surface area of 10 to 20 m 2 / g Oxide sintering for sputtering characterized by adjusting raw material powder of gallium (Ga 2 O 3 ), mixing these powders, further pulverizing them, and sintering them in a temperature range of 1450-1600 ° C Manufacturing method of body target.
9) Sputtering using the oxide sintered compact target as described in 1) to 7) above, and forming a GTO thin film on the substrate.

10)基板温度を室温以上200°C以下の温度に加熱してスパッタリングし、基板上にアモルファス構造のGTO薄膜を形成することを特徴とする上記9)記載の薄膜の形成方法。
11)上記1)〜7)記載の酸化物焼結体ターゲットを用いてスパッタリングする際に、スパッタ雰囲気ガス中の酸素濃度を1〜6%に調節してスパッタリングし、GTO膜の抵抗率及び又はGTO膜の透過率若しくは屈折率を制御することを特徴とする薄膜の形成方法。
10) The method for forming a thin film as described in 9) above, wherein the substrate temperature is heated to a temperature of room temperature to 200 ° C. and sputtering is performed to form a GTO thin film having an amorphous structure on the substrate.
11) When sputtering using the oxide sintered compact target described in 1) to 7) above, sputtering is performed by adjusting the oxygen concentration in the sputtering atmosphere gas to 1 to 6%, and the resistivity of the GTO film and / or A method for forming a thin film, comprising controlling the transmittance or refractive index of a GTO film.

12)上記11)記載の薄膜の形成方法により得られた、透過率が550nmで80%以上、400nmで68〜75%であることを特徴とする薄膜。
13)上記11)記載の薄膜の形成方法により得られた、薄膜の屈折率が可視光550nmで2.08以上であることを特徴とする薄膜。
12) A thin film obtained by the method for forming a thin film described in 11) above, having a transmittance of 80% or more at 550 nm and 68 to 75% at 400 nm.
13) A thin film obtained by the method for forming a thin film according to 11) above, wherein the refractive index of the thin film is 2.08 or more at 550 nm of visible light.

上記によって、ガリウム(Ga)、錫(Sn)、酸素(O)及び不可避的不純物からなるスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットにおいて、焼結体ターゲットの組織を改良し、ノジュールの発生源となる相の形成を最小限に押さえると共に、バルク抵抗値を下げ、高密度で、異常放電を抑制でき、かつDCスパッタリングが可能であるGTOターゲット及びその製造方法並びに前記ターゲットを用いた薄膜の形成方法及び薄膜を提供できるという優れた効果を有する。 By the above, in the oxide sintered compact target for sputtering composed of gallium (Ga), tin (Sn), oxygen (O), and inevitable impurities, the structure of the sintered compact target is improved, and the phase that becomes the nodule generation source GTO target capable of minimizing bulk formation, lowering bulk resistance, high density, suppressing abnormal discharge, and capable of DC sputtering, a manufacturing method thereof, and a thin film forming method and thin film using the target It has the outstanding effect that it can provide.

GTO焼結体のXRDスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the XRD spectrum of a GTO sintered compact. 各焼結温度での焼結体のSEM像である。It is a SEM image of a sintered compact at each sintering temperature. GTO膜の抵抗率の酸素濃度依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxygen concentration dependence of the resistivity of a GTO film | membrane. GTO膜の透過率の酸素濃度依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxygen concentration dependence of the transmittance | permeability of a GTO film | membrane. GTO膜の屈折率の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the refractive index of a GTO film | membrane. 焼結体中のGaの粗大粒子のSEM像である。Is an SEM image of coarse particles of Ga 2 O 3 in the sintered body.

本発明のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットは、Gaが1〜20mol%、残部SnO及び不可避的不純物からなるスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットである。 The oxide sintered compact target for sputtering of the present invention is an oxide sintered compact target for sputtering composed of 1 to 20 mol% of Ga 2 O 3 , the remainder SnO 2 and unavoidable impurities.

問題は、このような成分組成を有するスパッタリングターゲットにおいて、異常放電の原因となるノジュールが発生することである。この異常放電は、スパッタ膜における異物発生の原因となり、膜特性を低下させる原因となる。したがって、GTOターゲットでのこのノジュールの発生原因を究明することが必要であった。 The problem is that nodules that cause abnormal discharge are generated in the sputtering target having such a component composition. This abnormal discharge causes the generation of foreign matter in the sputtered film and causes the film characteristics to deteriorate. Therefore, it was necessary to investigate the cause of this nodule generation on the GTO target.

本願発明は、導電性ターゲットを得ることを一つの目標にしており、そのためにはバルク抵抗値を下げる必要がある。Gaの粗大粒子が多くなるとバルク抵抗値の増加する傾向にある。本願発明においては、バルク抵抗値が1000Ω・cm以下が達成できる。これはDCスパッタリングができる条件でもあり、本願発明の有用性の、大きな特徴の一つである。さらに、安定なスパッタリングを可能とするためには、ターゲットの密度が高い方が望ましく、本願発明においては、相対密度97%以上を達成することが可能である。 The present invention has one goal to obtain a conductive target. For this purpose, it is necessary to lower the bulk resistance value. When the coarse particles of Ga 2 O 3 increase, the bulk resistance value tends to increase. In the present invention, a bulk resistance value of 1000 Ω · cm or less can be achieved. This is also a condition that enables DC sputtering, and is one of the major features of the usefulness of the present invention. Furthermore, in order to enable stable sputtering, a higher target density is desirable, and in the present invention, a relative density of 97% or more can be achieved.

本願発明は、GTO焼結体ターゲットであるが、後述する比較例に示すように、通常は均一な組織の中に、Gaの粗大粒子が存在する。このGa粗大粒子は、原料粉の粒径が大きかったり、BET比表面積が小さかったり、粉砕が不十分であったりすると、その粗大粒子の周囲でSnOとの反応が不十分となり、GaとSnとOの化合物(GaSnOを主とする複合酸化物)が生成されずにGa粗大粒子が残存する。GTO焼結体ターゲットでは、この残存するGa粗大粒子が、大きな問題となる。 The present invention is GTO sintered body target, as shown in Comparative Examples described later, usually in a uniform structure, coarse particles of Ga 2 O 3 is present. When the Ga 2 O 3 coarse particles have a large raw material particle size, a small BET specific surface area, or insufficient pulverization, the reaction with SnO 2 around the coarse particles becomes insufficient. Ga 2 O 3 coarse particles remain without generating a compound of Ga, Sn, and O (a composite oxide mainly composed of Ga 4 SnO 8 ). In the GTO sintered body target, the remaining Ga 2 O 3 coarse particles are a big problem.

図6に、粗大粒子が発生したGTO焼結体の表面を鏡面研磨し、電子顕微鏡(500倍)で表面を観察したSEM画像を示す。この図6に示すように、中心部分にGaの粗大粒子があり、その周りはSnOとの反応が悪く、ポアが多い組織となっている。
すなわち、Gaの周囲は密度が低い、粗い組織となっている。このような粗大粒子が多い場合は、これを起点として、ノジュールの発生原因となり、異常放電が起こり易くなる。
FIG. 6 shows an SEM image in which the surface of the GTO sintered body in which coarse particles are generated is mirror-polished and the surface is observed with an electron microscope (500 times). As shown in FIG. 6, there are coarse particles of Ga 2 O 3 in the center portion, and the periphery thereof has a poor reaction with SnO 2 and has a structure with many pores.
That is, the periphery of Ga 2 O 3 has a rough structure with a low density. When there are many such coarse particles, starting from this, it becomes a cause of nodules, and abnormal discharge is likely to occur.

GTO焼結体の中で、このようなGa粗大粒子が多く存在すると、全体的にターゲットの密度が低下すると共に、バルク抵抗値が大きくなることは必然と言える。換言すれば、ターゲットの密度を向上させ、バルク抵抗値を低下させることが重要であり、これにより従来技術の問題点を克服できるものと言える。 If many such Ga 2 O 3 coarse particles are present in the GTO sintered body, it can be said that the density of the target is lowered as a whole and the bulk resistance value is increased. In other words, it is important to improve the density of the target and reduce the bulk resistance value, which can overcome the problems of the prior art.

本願発明は、このような観点からなされたもので、酸化物焼結体ターゲットの相対密度が97%以上、バルク抵抗率が1000Ωcm以下であることが重要な要件であり、本願発明のGTOスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットこれを達成したものである。
このように、調節したスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットは、ノジュールの発生を抑制し、ノジュールを起点とする異常放電を減少させることが可能となった。これは、最も効果的なノジュール抑制手段である。
The present invention has been made from such a viewpoint, and it is an important requirement that the oxide sintered compact target has a relative density of 97% or more and a bulk resistivity of 1000 Ωcm or less. The oxide sintered compact target has been achieved.
Thus, the adjusted oxide sintered compact target for sputtering can suppress the generation of nodules and can reduce the abnormal discharge starting from the nodules. This is the most effective nodule suppression means.

後述するように、スパッタリング用酸化物焼結体ターゲットを製造する段階で、焼結原料である酸化ガリウム(Ga)及び酸化錫(SnO)を水に投入し分散させ、スラリー化させるが、そのスラリーを、湿式媒体攪拌ミル(ビーズミル等)を用いて微粉砕する。この工程で、酸化ジルコニウム(ZrO)ビーズを用いることが多いが、Zrの混入量が2000wtppm以下であれば、GTOスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット特に問題となることはない。 As will be described later, at the stage of manufacturing an oxide sintered compact target for sputtering, gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ), which are sintering raw materials, are introduced into water and dispersed to form a slurry. However, the slurry is finely pulverized using a wet medium stirring mill (bead mill or the like). In this step, zirconium oxide (ZrO 2 ) beads are often used. However, if the amount of Zr mixed is 2000 wtppm or less, there is no particular problem with the oxide sintered compact target for GTO sputtering.

また、不純物であるClの含有量が5wtppmを超えると密度が上がらないという現象が起きるので、特に不純物として注意すべきもので、Clの含有量が5wtppm以下とすることが必要である。
以上に説明したスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットは、FPDに使用する透明導電膜、薄膜トランジスタの半導体層、半導体のバッファ層に使用する薄膜を形成するためのターゲットとして、特に有効である。
Moreover, since the phenomenon that the density does not increase occurs when the content of Cl as an impurity exceeds 5 wtppm, it should be particularly noted as an impurity, and the content of Cl must be 5 wtppm or less.
The sputtering oxide sintered compact target described above is particularly effective as a target for forming a transparent conductive film used for FPD, a thin film transistor semiconductor layer, and a thin film used for a semiconductor buffer layer.

酸化物焼結体ターゲットの相対密度が97%以上、バルク抵抗率が1000Ωcm以下を達成できる本願発明のGTOスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットは、特有の組織を有する。図1は、XRDによる含有相を示す図であるが、一定温度以上(図1では1500°C)で焼結したGTO焼結体では、マトリックスとなるSnO相とGaSnOの酸化物相のピークが見られるが、1400°CではGaSnOの酸化物相のピークは見られない。図1で、1500°Cのスペクトルの○で囲んだ部分が、GaSnOの酸化物相のピークである。 The oxide sintered compact target for GTO sputtering of the present invention capable of achieving a relative density of the oxide sintered compact target of 97% or more and a bulk resistivity of 1000 Ωcm or less has a specific structure. FIG. 1 is a diagram showing a phase contained by XRD, but in a GTO sintered body sintered at a certain temperature or higher (1500 ° C. in FIG. 1), an oxide of SnO 2 phase and Ga 4 SnO 8 as a matrix Although a phase peak is observed, the oxide phase peak of Ga 4 SnO 8 is not observed at 1400 ° C. In FIG. 1, the portion surrounded by a circle in the 1500 ° C. spectrum is the peak of the oxide phase of Ga 4 SnO 8 .

この場合、GaSnOの酸化物相以外にも、僅かではあるが他の酸化物相が存在するが、これらを含めてSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)と定義する。この相の存在が、相対密度の向上とバルク抵抗率の低減下に大きく影響している。 In this case, in addition to the oxide phase of Ga 4 SnO 8 , there are a few other oxide phases, but a compound phase composed of Sn, Ga, and O (including Ga 4 SnO 8 as the main component) is included. Complex oxide phase). The presence of this phase greatly affects the improvement of relative density and the reduction of bulk resistivity.

図2は、1400°C、1450°C、1500°C、1550°Cで、焼結したGTO焼結体の表面を鏡面研磨し、電子顕微鏡(2000倍)で表面を観察したSEM画像である。この図2で、色のやや濃いところがSnとGaとOからなる化合物相である。この図から明らかなように、固有の組織が観察できる。 FIG. 2 is an SEM image in which the surface of a sintered GTO sintered body is mirror-polished at 1400 ° C., 1450 ° C., 1500 ° C., and 1550 ° C., and the surface is observed with an electron microscope (2000 times). . In FIG. 2, the slightly darker color is a compound phase composed of Sn, Ga and O. As is apparent from this figure, a unique tissue can be observed.

1400°Cの焼結では、本願発明の酸化物焼結体ターゲットの相対密度が97%以上、バルク抵抗率が1000Ωcm以下を達成できないが、1450°C、1500°C、1550°Cで、焼結したGTO焼結体は、この条件を達成できる。そして、図2のSEM組織が、ターゲットの相対密度及びバルク抵抗率と、相関があることである。 In sintering at 1400 ° C, the oxide sintered compact target of the present invention has a relative density of 97% or more and a bulk resistivity of 1000 Ωcm or less, but at 1450 ° C, 1500 ° C and 1550 ° C, The sintered GTO sintered body can achieve this condition. 2 is correlated with the relative density and bulk resistivity of the target.

すなわち、酸化物焼結体ターゲットの組織に観察される相において、SnO相からなるマトリックスの中に、SnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)を有するが、この相を観察すると、アスペクト比が3〜15である矩形の相となっていることである。この相の形状は、GTO焼結体の表面を鏡面研磨面であるが、焼結体ターゲットの中では、直方体、柱状体、棒状体等の形状を有すると考えられる。これが、SnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)であり、高温の焼結になるに従って、その形状は大きくなっているのが分かる。 That is, in the phase observed in the structure of the oxide sintered body target, a compound phase composed of Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) in a matrix composed of SnO 2 phase. However, when this phase is observed, it is a rectangular phase having an aspect ratio of 3 to 15. The shape of this phase is that the surface of the GTO sintered body is a mirror-polished surface, but it is considered that the sintered body target has a shape of a rectangular parallelepiped, a columnar body, a rod-shaped body, or the like. This is a compound phase composed of Sn, Ga and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ), and it can be seen that the shape becomes larger as the sintering becomes higher.

これが、SnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)であり、高温の焼結になるに従って、その形状は大きくなっているのが分かる。
SnO相からなるマトリックスに対する、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)の面積率が、およそ30〜70%である。これらが、本願発明のGTO酸化物焼結体ターゲットの相対密度の向上と、バルク抵抗率の低減化に影響していると考えられる。
This is a compound phase composed of Sn, Ga and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ), and it can be seen that the shape becomes larger as the sintering becomes higher.
The area ratio of the rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O (composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) with respect to the matrix composed of the SnO 2 phase is about 30 to 70%. These are considered to affect the improvement of the relative density of the GTO oxide sintered compact target of the present invention and the reduction of the bulk resistivity.

スパッタリング用酸化物焼結体ターゲットの製造に際しては、粒径が1.5μm以下、BET比表面積が4〜7m/gである酸化スズ(SnO)と粒径が3.0μm以下、BET比表面積が10〜20m/gである酸化ガリウム(Ga)の原料粉末を調整すると共に、これらの粉末を混合し、さらに粉砕した後、1450〜1600°Cの温度範囲で焼結する。
原料粉末の調整とその数値限定は、それぞれ条件を満たしていなければ、焼結体の密度低下を招く事や焼結体中の粗大粒子の存在確率が高まり、スパッタ時のアーキングの原因となり得る等の焼結体特性に悪影響を与えるという理由からである。
In the production of an oxide sintered compact target for sputtering, tin oxide (SnO 2 ) having a particle size of 1.5 μm or less and a BET specific surface area of 4 to 7 m 2 / g and a particle size of 3.0 μm or less, a BET ratio A raw material powder of gallium oxide (Ga 2 O 3 ) having a surface area of 10 to 20 m 2 / g is prepared, these powders are mixed, further pulverized, and then sintered in a temperature range of 1450 to 1600 ° C. .
Adjustment of raw material powder and limitation of numerical values, if the respective conditions are not satisfied, may cause a decrease in the density of the sintered body, increase the existence probability of coarse particles in the sintered body, and cause arcing during sputtering, etc. This is because it adversely affects the properties of the sintered body.

上記の酸化物焼結体ターゲットを用いてスパッタリングし、基板上にGTO薄膜を形成することができる。この場合、基板温度を室温以上200°C以下の温度に加熱してスパッタリングすることにより、基板上にアモルファス構造のGTO薄膜を形成することができる。さらに、酸化物焼結体ターゲットを用いてスパッタリングする際に、スパッタ雰囲気ガス中の酸素濃度を1〜6%に調節してスパッタリングし、GTO膜の抵抗率及び又はGTO膜の透過率若しくは屈折率を制御することができる。 A GTO thin film can be formed on a substrate by sputtering using the oxide sintered compact target. In this case, a GTO thin film having an amorphous structure can be formed on the substrate by heating the substrate to a temperature of room temperature to 200 ° C. for sputtering. Further, when sputtering using an oxide sintered compact target, sputtering is performed by adjusting the oxygen concentration in the sputtering atmosphere gas to 1 to 6%, and the resistivity of the GTO film and / or the transmittance or refractive index of the GTO film. Can be controlled.

図3に、スパッタ膜の抵抗率と酸素濃度の関係を示す。室温成膜(Ts=RT)と基板加熱成膜(Ts=200°C)の場合であり、酸素濃度を調節することにより、抵抗率を100倍程度にコントロール可能である。図3に示すように、酸素濃度1%で0.350Ω・cm、2%で0.094Ω・cm、4%で0.025Ω・cm、6%で0.037Ω・cmである。基板を加熱して成膜した場合には、さらにスパッタリング膜の抵抗を上げることができる。   FIG. 3 shows the relationship between the resistivity of the sputtered film and the oxygen concentration. This is the case of room temperature film formation (Ts = RT) and substrate heating film formation (Ts = 200 ° C.), and the resistivity can be controlled to about 100 times by adjusting the oxygen concentration. As shown in FIG. 3, the oxygen concentration is 0.350 Ω · cm at 1%, 0.094 Ω · cm at 2%, 0.025 Ω · cm at 4%, and 0.037 Ω · cm at 6%. When the film is formed by heating the substrate, the resistance of the sputtering film can be further increased.

図4に、可視光の波長とスパッタ膜の透過率との関係を示す。室温成膜と200°C基板加熱成膜の場合で、成膜中の酸素導入により、低波長側の透過率が改善される。
図5に、可視光の波長とスパッタ膜の屈折率との関係を示す。この場合は、室温成膜であり、酸素濃度4%とした場合のGTO膜の屈折率を示す。このように、スパッタリング時の酸素量により、GTO膜の抵抗率及び又はGTO膜の透過率若しくは屈折率を制御することができる。酸素量は、1〜6%の範囲で調節する。本願発明のGTO薄膜の透過率は550nmで80%以上、400nmで68〜75%を達成でき、また薄膜の屈折率は可視光550nmで2.08以上を達成できる。
FIG. 4 shows the relationship between the wavelength of visible light and the transmittance of the sputtered film. In the case of room temperature film formation and 200 ° C. substrate heating film formation, the introduction of oxygen during film formation improves the transmittance on the low wavelength side.
FIG. 5 shows the relationship between the wavelength of visible light and the refractive index of the sputtered film. In this case, the refractive index of the GTO film is shown when the film formation is performed at room temperature and the oxygen concentration is 4%. Thus, the resistivity of the GTO film and / or the transmittance or refractive index of the GTO film can be controlled by the amount of oxygen during sputtering. The amount of oxygen is adjusted in the range of 1 to 6%. The transmittance of the GTO thin film of the present invention can achieve 80% or more at 550 nm and 68 to 75% at 400 nm, and the refractive index of the thin film can achieve 2.08 or more at 550 nm of visible light.

本願発明は、導電性ターゲットを得ることを一つの目標にしており、そのためにはバルク抵抗値を下げる必要がある。Gaの粗大粒子が多くなるとバルク抵抗値の増加する傾向にある。本願発明においては、バルク抵抗値が1000Ω・cm以下が達成できる。これはDCスパッタリングができる条件でもあり、本願発明の有用性の、大きな特徴の一つである。さらに、安定なスパッタリングを可能とするためには、ターゲットの密度が高い方が望ましく、本願発明においては、相対密度97%以上を達成することが可能である。 The present invention has one goal to obtain a conductive target. For this purpose, it is necessary to lower the bulk resistance value. When the coarse particles of Ga 2 O 3 increase, the bulk resistance value tends to increase. In the present invention, a bulk resistance value of 1000 Ω · cm or less can be achieved. This is also a condition that enables DC sputtering, and is one of the major features of the usefulness of the present invention. Furthermore, in order to enable stable sputtering, a higher target density is desirable. In the present invention, a relative density of 97% or more can be achieved.

上記の本発明に係る酸化物焼結体の製造工程の代表例を示すと、次のようになる。原料としては、酸化ガリウム(Ga)及び酸化錫(SnO)を使用することができる。不純物による電気特性への悪影響を避けるために、純度4N以上の原料を用いることが望ましい。各々の原料粉を所望の組成比となるように秤量する。なお、上記の通り、これらに不可避的に含有される不純物は含まれるものである。 A representative example of the manufacturing process of the oxide sintered body according to the present invention is as follows. As raw materials, gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) can be used. In order to avoid an adverse effect on electrical characteristics due to impurities, it is desirable to use a raw material having a purity of 4N or higher. Each raw material powder is weighed so as to have a desired composition ratio. As described above, impurities inevitably contained in these are included.

次に、混合と粉砕を行う。粉砕が不十分であると、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、充分な混合と粉砕が必要である。酸化ガリウム(Ga)及び酸化錫(SnO)を水に投入し分散させ、スラリー化させる。そのスラリーを、湿式媒体攪拌ミル(ビーズミル等)を用いて微粉砕する。 Next, mixing and grinding are performed. If pulverization is insufficient, each component will segregate in the manufactured target, and there will be a high-resistivity region and a low-resistivity region. Therefore, sufficient mixing and pulverization are necessary. Gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) are added to water and dispersed to form a slurry. The slurry is finely pulverized using a wet medium stirring mill (bead mill or the like).

次に、微粉砕後のスラリーを熱風乾燥機で、100〜150°C×5〜48hr乾燥して、目開き250μm篩で篩別して粉を回収する。なお、微粉砕の前後で、それぞれの粉末の比表面積を測定する。1000gのGTO粉にPVA水溶液(PVA固形分3%)を125cc混合し、目開き500μm篩で篩別する。   Next, the finely pulverized slurry is dried with a hot air dryer at 100 to 150 ° C. for 5 to 48 hours, and sieved with a sieve having an opening of 250 μm to collect powder. The specific surface area of each powder is measured before and after pulverization. 125 g of a PVA aqueous solution (PVA solid content 3%) is mixed with 1000 g of GTO powder, and sieved with a sieve having an opening of 500 μm.

次に、φ210mmの金型に、粉末1000gを充填し、面圧400〜1000kgf・cmでプレスして成型体を得る。そして、所定の温度で焼結を行ない(保持時間5〜24hr、酸素雰囲気中)、焼結体を得る。ターゲットの製作に際しては、上記によって得られた酸化物焼結体の外周の円筒研削、面側の平面研削をすることによって、例えば152.4φ×5tmmのターゲットに加工する。これをさらに、例えば銅製のバッキングプレートに、インジウム系合金などをボンディングメタルとして、貼り合わせることでスパッタリングターゲットとする。 Next, a mold having a diameter of 210 mm is filled with 1000 g of powder and pressed at a surface pressure of 400 to 1000 kgf · cm 2 to obtain a molded body. Then, sintering is performed at a predetermined temperature (holding time 5 to 24 hours, in an oxygen atmosphere) to obtain a sintered body. When the target is manufactured, the oxide sintered body obtained as described above is processed into a target of, for example, 152.4φ × 5 tmm by performing cylindrical grinding on the outer periphery and surface grinding on the surface side. Further, for example, an indium alloy or the like is bonded to a copper backing plate as a bonding metal to obtain a sputtering target.

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。   Hereinafter, description will be made based on Examples and Comparative Examples. In addition, a present Example is an example to the last, and is not restrict | limited at all by this example. In other words, the present invention is limited only by the scope of the claims, and includes various modifications other than the examples included in the present invention.

(実施例及び比較例の概要説明)
実施例及び比較例に使用した原料粉の性状は、次の通りである。原料粉の粉砕は、アトライターによる粉砕、φ3mmジルコニアビーズを使用。
Ga原料 :平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/g
SnO原料 :平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/g
(Overview of Examples and Comparative Examples)
The properties of the raw material powder used in the examples and comparative examples are as follows. Raw material powder is pulverized with an attritor and φ3mm zirconia beads are used.
Ga 2 O 3 raw material: average particle size 2.60 μm, specific surface area 11.60 m 2 / g
SnO 2 raw material: average particle diameter of 1.25 μm, specific surface area of 5.46 m 2 / g

これらの原料について、GTOをモル比で、例えばGa:SnO=10:90となるよう原料を調合し、これらの原料組合せと製造条件(微粉砕、焼結温度)を変えて、ターゲットを作製し、各種の試験を行った。これらの詳細を、実施例及び比較例に示す。
なお、上記配合比(10:90)は、GTOターゲットの代表的なものである。本発明の目的とするターゲットのノジュール発生を防止するためには、GTOの配合比は特に問題とはならないが、Gaが1〜20mol%、残部SnO及び不可避的不純物からなるように原料を調合して実施した。
For these raw materials, the GTO is prepared in a molar ratio such as Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90, and the raw material combination and manufacturing conditions (pulverization, sintering temperature) are changed, A target was prepared and various tests were performed. Details thereof are shown in Examples and Comparative Examples.
The blending ratio (10:90) is a typical GTO target. In order to prevent the generation of nodules in the target of the present invention, the mixing ratio of GTO is not particularly problematic, but Ga 2 O 3 is composed of 1 to 20 mol%, the remainder SnO 2 and unavoidable impurities. The raw materials were prepared and carried out.

下記に示す実施例及び比較例において、各種の測定や評価が必要となるが、その条件を以下に示す。
(粒径の測定)
粒径の測定は、エタノールを分散媒とし1分間の超音波分散後、レーザー回折散乱法粒度測定装置(日機装株式会社製、Microtrac MT3000)を用いて行った。本発明における、粒径(もしくは平均粒径)とはメジアン径(体積基準、D50とも表す) を指している。
(比表面積の測定)
BET比表面積の測定は、自動表面積計ベータソープ(日機装株式会社製、MODEL-4200)で行なった。ここで言うBET比表面積は、BET法(一点法)を用いた測定結果である。
(バルク抵抗の測定)
バルク抵抗の測定については、直流四探針法を用いた抵抗率測定器(エヌピーエス株式会社製、Σ―5+)を使用した。
In the following examples and comparative examples, various measurements and evaluations are required, and the conditions are shown below.
(Measurement of particle size)
The particle diameter was measured using a laser diffraction / scattering particle size measuring apparatus (Microtrac MT3000, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) after ultrasonic dispersion for 1 minute using ethanol as a dispersion medium. In the present invention, the particle diameter (or average particle diameter) refers to the median diameter (volume basis, also expressed as D50).
(Measurement of specific surface area)
The BET specific surface area was measured with an automatic surface area meter beta soap (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., MODEL-4200). The BET specific surface area referred to here is a measurement result using the BET method (one-point method).
(Measurement of bulk resistance)
For the measurement of the bulk resistance, a resistivity measuring device (manufactured by NP Corp., Σ-5 +) using a DC four-point probe method was used.

(画像解析と組織評価)
作製したターゲットの試験片については、研磨機により鏡面まで研磨した。そして、この試験片について、FE−EPMA(日本電子株式会社製、JXA-8500F電子プローブマイクロアナライザー)にて、電子銃の加速電圧15(kV)、照射電流約2.0×10−8(A)の条件で組織観察を行った。
観察後の組織写真(SEM像)は、画像処理ソフトにてGaとSnとOの化合物相のアスペクト比を測定した。画像処理ソフトはanalySIS ver.5 (Soft Imaging System GmbH製)を使用した。アスペクト比はSEM像で見られる、長軸方向サイズ/短軸方向サイズをあらわす。
(Image analysis and tissue evaluation)
About the test piece of the produced target, it grind | polished to the mirror surface with the grinder. And about this test piece, the acceleration voltage 15 (kV) of an electron gun, irradiation current about 2.0 * 10 < -8 > (A) by FE-EPMA (the JEOL Co., Ltd. make, JXA-8500F electron probe microanalyzer). The structure was observed under the conditions of
The observed structure photograph (SEM image) was measured for the aspect ratio of the compound phase of Ga, Sn, and O with image processing software. The image processing software used was analySIS ver.5 (manufactured by Soft Imaging System GmbH). The aspect ratio represents the size in the major axis direction / the size in the minor axis direction as seen in the SEM image.

(スパッタリング条件)
作製したターゲットの試験片については、表1に示すスパッタリング条件でスパッタリングし、ノジュールの発生を目視観察した。
スパッタリング装置には、φ8“スパッタリング装置を使用、背圧:0.1mPa、ターゲットサイズ:φ8“×5mmt、ガス圧:0.5Pa、スパッタガス:Ar+Oガス、DC電力(密度):735W(2.3W/cm)、ガラス基板:(150mmSq.)、膜厚:〜55nm、成膜中の基板温度:無加熱、200°C加熱の2種で成膜した。
(Sputtering conditions)
About the test piece of the produced target, it sputtered on sputtering conditions shown in Table 1, and generation | occurrence | production of the nodule was observed visually.
As the sputtering apparatus, φ8 ”sputtering apparatus is used, back pressure: 0.1 mPa, target size: φ8” × 5 mmt, gas pressure: 0.5 Pa, sputtering gas: Ar + O 2 gas, DC power (density): 735 W (2 3 W / cm 2 ), glass substrate: (150 mmSq.), Film thickness: ˜55 nm, substrate temperature during film formation: no heating, 200 ° C. heating.

(実施例1)
本実施例1では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.84μm、比表面積は7.55m/gとなった。
Example 1
In Example 1, a powder having an average particle diameter of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g is used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle diameter of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 are used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.84 μm, and the specific surface area was 7.55 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は680wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 680 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:98.5%と高密度であり、バルク抵抗値は17.1Ω・cmで、DCスパッタリングが可能である低バルク抵抗値を有していた。組織のSEM像の代表例を図2に示す。矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は9であった。また、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子は存在しなかった。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the relative density was as high as 98.5%, the bulk resistance value was 17.1 Ω · cm, and it had a low bulk resistance value capable of DC sputtering. A representative example of the SEM image of the tissue is shown in FIG. The average aspect ratio of the rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 9. Further, coarse particles having an average particle diameter of more than 10 [mu] m Ga 2 O 3 were not present.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は54個であり、後述する比較例に比べ、1/4以下であった。スパッタリング中のアーキング回数は201回と、後述する比較例に比べて少なかった。以上の結果を、表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering under the above-mentioned conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 54, which was 1/4 or less compared to a comparative example described later. The number of arcing during sputtering was 201, which was less than the comparative example described later. The results are shown in Table 2.

(実施例2)
本実施例2では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.84μm、比表面積は7.55m/gとなった。
(Example 2)
In Example 2, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.84 μm, and the specific surface area was 7.55 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は680wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 680 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1450°Cで実施した。以上の結果、相対密度:98.1%と高密度であり、バルク抵抗値は850Ω・cmで、DCスパッタリングが可能である低バルク抵抗値を有していた。組織のSEM像の代表例を図2に示す。矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は4であった。また、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子は存在しなかった。 Sintering was performed at 1450 ° C. As a result, the relative density was as high as 98.1%, the bulk resistance value was 850 Ω · cm, and the bulk resistance value was low enough to enable DC sputtering. A representative example of the SEM image of the tissue is shown in FIG. The average aspect ratio of the rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 4. Further, coarse particles having an average particle diameter of more than 10 [mu] m Ga 2 O 3 were not present.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は314個であり、後述する比較例に比べ、1/2以下であった。スパッタリング中のアーキング回数は314回と、後述する比較例に比べて少なかった。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering on the said conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 314, and was 1/2 or less compared with the comparative example mentioned later. The number of arcing during sputtering was 314, which was less than the comparative example described later. The above results are similarly shown in Table 2.

(実施例3)
本実施例3では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.84μm、比表面積は7.55m/gとなった。
(Example 3)
In Example 3, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g is used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 are used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.84 μm, and the specific surface area was 7.55 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は710wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 710 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1550°Cで実施した。以上の結果、相対密度:98.0%と高密度であり、バルク抵抗値は9.2Ω・cmで、DCスパッタリングが可能である低バルク抵抗値を有していた。組織のSEM像の代表例を図2に示す。矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は11であった。また、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子は存在しなかった。 Sintering was performed at 1550 ° C. As a result, the relative density was as high as 98.0%, the bulk resistance value was 9.2 Ω · cm, and it had a low bulk resistance value capable of DC sputtering. A representative example of the SEM image of the tissue is shown in FIG. The average aspect ratio of the rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 11. Further, coarse particles having an average particle diameter of more than 10 [mu] m Ga 2 O 3 were not present.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は60個であり、後述する比較例に比べ、1/4以下であった。スパッタリング中のアーキング回数は233回と、後述する比較例に比べて少なかった。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering under the above-mentioned conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 60, which was 1/4 or less as compared with a comparative example described later. The number of arcing during sputtering was 233 times, which was smaller than the comparative example described later. The above results are similarly shown in Table 2.

(実施例4)
本実施例4では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.84μm、比表面積は7.55m/gとなった。
Example 4
In Example 4, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.84 μm, and the specific surface area was 7.55 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は680wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were performed under the conditions shown in paragraphs [0047] and [0048] above. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 680 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1580°Cで実施した。以上の結果、相対密度:97.9%と高密度であり、バルク抵抗値は4.5Ω・cmで、DCスパッタリングが可能である低バルク抵抗値を有していた。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は13であった。また、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子は存在しなかった。 Sintering was performed at 1580 ° C. As a result, the relative density was as high as 97.9%, the bulk resistance value was 4.5 Ω · cm, and the bulk resistance value was low enough to enable DC sputtering. From the SEM image of the structure, the average aspect ratio of the compound phase composed of rectangular Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 13. Further, coarse particles having an average particle diameter of more than 10 [mu] m Ga 2 O 3 were not present.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は71個であり、後述する比較例に比べ、1/4程度であった。スパッタリング中のアーキング回数は251回と、後述する比較例に比べて少なかった。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering on the said conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 71, and was about 1/4 compared with the comparative example mentioned later. The number of arcing during sputtering was 251 times, which was less than the comparative example described later. The above results are similarly shown in Table 2.

(実施例5)
本実施例5では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=5:95となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.77μm、比表面積は7.25m/gとなった。
(Example 5)
In Example 5, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 5: 95. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.77 μm and the specific surface area was 7.25 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は1220wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 1220 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:98.3%と高密度であり、バルク抵抗値は20.3Ω・cmで、DCスパッタリングが可能である低バルク抵抗値を有していた。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は5であった。また、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子は存在しなかった。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the relative density was as high as 98.3%, the bulk resistance value was 20.3 Ω · cm, and it had a low bulk resistance value capable of DC sputtering. From the SEM image of the structure, the average aspect ratio of the compound phase composed of rectangular Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 5. Further, coarse particles having an average particle diameter of more than 10 [mu] m Ga 2 O 3 were not present.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は51個であり、後述する比較例に比べ、1/4以下であった。スパッタリング中のアーキング回数は209回と、後述する比較例に比べて少なかった。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering on the said conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 51 and was 1/4 or less compared with the comparative example mentioned later. The number of arcing during sputtering was 209, which was less than the comparative example described later. The above results are similarly shown in Table 2.

(実施例6)
本実施例6では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=20:80となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.92μm、比表面積は7.95m/gとなった。
(Example 6)
In Example 6, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 20: 80. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.92 μm and the specific surface area was 7.95 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は530wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 530 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:97.8%と高密度であり、バルク抵抗値は940Ω・cmで、DCスパッタリングが可能である低バルク抵抗値を有していた。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は10であった。また、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子は存在しなかった。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the relative density was as high as 97.8%, the bulk resistance value was 940 Ω · cm, and it had a low bulk resistance value capable of DC sputtering. The average aspect ratio of the compound phase (composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) composed of rectangular Sn, Ga, and O from the SEM image of the structure was 10. Further, coarse particles having an average particle diameter of more than 10 [mu] m Ga 2 O 3 were not present.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は86個であり、後述する比較例に比べ、1/3程度であった。スパッタリング中のアーキング回数は274回と、後述する比較例に比べて少なかった。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering on the said conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 86 pieces, and was about 1/3 compared with the comparative example mentioned later. The number of arcing during sputtering was 274, which was less than the comparative example described later. The above results are similarly shown in Table 2.

(比較例1)
本比較例1では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.84μm、比表面積は7.55m/gとなった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.84 μm, and the specific surface area was 7.55 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は680wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 680 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1400°Cで実施した。以上の結果、相対密度:96.5%と密度が低下し、バルク抵抗値は測定不能であった。DCスパッタリングも不能であった。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は2であった。また、焼結体中に多数のポア及び平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子散見された。スパッタリングは実施していない。 Sintering was performed at 1400 ° C. As a result, the relative density decreased to 96.5%, and the bulk resistance value could not be measured. DC sputtering was also impossible. The average aspect ratio of the compound phase (composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) composed of rectangular Sn, Ga, and O from the SEM image of the structure was 2. In addition, a large number of pores and coarse particles of Ga 2 O 3 having an average particle diameter of 10 μm or more were found in the sintered body. Sputtering is not performed.

GTO焼結体のこれらの悪い結果は、焼結温度が低いため、未反応の平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が発生して、密度低下を引き起こしたのが原因と考えられる。以上の結果を、同様に表2に示す。 These bad results of the GTO sintered body are thought to be due to the low sintering temperature, which caused unreacted Ga 2 O 3 coarse particles with an average particle size of 10 μm or more, resulting in a decrease in density. It is done. The above results are similarly shown in Table 2.

(比較例2)
本比較例2では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径2.64μm、比表面積3.67m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は1.32μm、比表面積は5.57m/gとなった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g is used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 2.64 μm and a specific surface area of 3.60 μm are used as the SnO 2 raw material. A powder of 67 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 1.32 μm, and the specific surface area was 5.57 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は1510wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 1510 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:95.4%と密度が低下し、バルク抵抗値は53.8Ω・cmであった。DCスパッタリングは可能であった。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は9であった。また、焼結体中に、SnOの平均粒径が大きかったため、SnOとGaの反応性が悪く、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が散見された。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the relative density was reduced to 95.4%, and the bulk resistance value was 53.8 Ω · cm. DC sputtering was possible. From the SEM image of the structure, the average aspect ratio of the compound phase composed of rectangular Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 9. Moreover, since the average particle diameter of SnO 2 was large in the sintered body, the reactivity of SnO 2 and Ga 2 O 3 was poor, and coarse particles of Ga 2 O 3 with an average particle diameter of 10 μm or more were scattered.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は244個と実施例に比べて大きく増加した。スパッタリング中のアーキング回数は689回と、これも実施例に比べて大きく増加した。GTO焼結体の、これらの悪い結果は、SnO原料粉末の平均粒径2.64μmと大きく、同粉末の比表面積3.67m/gと小さいことが原因と考えられる。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering under the above conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 244, which was significantly increased compared to the example. The number of arcing during sputtering was 689 times, which was also greatly increased compared to the example. These bad results of the GTO sintered body are considered to be caused by the SnO 2 raw material powder having a large average particle size of 2.64 μm and a specific surface area of 3.67 m 2 / g of the same powder. The above results are similarly shown in Table 2.

(比較例3)
本比較例3では、Ga原料として、平均粒径3.50μm、比表面積7.43m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は 1.08μm、比表面積は7.12m/gとなった。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, a powder having an average particle size of 3.50 μm and a specific surface area of 7.43 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.3 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 1.08 μm, and the specific surface area was 7.12 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は860wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 860 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:94.3%と密度が低下し、バルク抵抗値は70.7Ω・cmであった。DCスパッタリングは可能であった。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は8であった。また、焼結体中に、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が多く観察された。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the relative density was reduced to 94.3%, and the bulk resistance value was 70.7 Ω · cm. DC sputtering was possible. From the SEM image of the structure, the average aspect ratio of the compound phase composed of rectangular Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 8. Further, many coarse particles of Ga 2 O 3 having an average particle diameter of 10 μm or more were observed in the sintered body.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は390個と実施例に比べて大きく増加した。スパッタリング中のアーキング回数は871回と、これも実施例に比べて大きく増加した。GTO焼結体の、これらの悪い結果は、Ga原料粉末の平均粒径3.50μmと大きく、同粉末の比表面積7.43m/gと小さく、さらに図6に示すような、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子の存在が原因と考えられる。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering under the above conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was significantly increased to 390 compared to the example. The number of arcing during sputtering was 871, which was also greatly increased compared to the example. These bad results of the GTO sintered body are as follows: the average particle size of Ga 2 O 3 raw powder is as large as 3.50 μm, the specific surface area of the same powder is as small as 7.43 m 2 / g, and as shown in FIG. The cause is considered to be the presence of coarse particles of Ga 2 O 3 having an average particle size of 10 μm or more. The above results are similarly shown in Table 2.

(比較例4)
本比較例4では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=30:70となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は1.11μm、比表面積は8.31m/gとなった。
(Comparative Example 4)
In this comparative example 4, a powder having an average particle diameter of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g is used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle diameter of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 are used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 30: 70. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 1.11 μm, and the specific surface area was 8.31 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は420wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were performed under the conditions shown in paragraphs [0047] and [0048] above. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 420 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:93.0%と密度が低下し、バルク抵抗値は測定不能であった。DCスパッタリングは不能であった。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は10であった。また、焼結体中に、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が多く観察された。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the relative density was reduced to 93.0%, and the bulk resistance value was not measurable. DC sputtering was not possible. The average aspect ratio of the compound phase (composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) composed of rectangular Sn, Ga, and O from the SEM image of the structure was 10. Further, many coarse particles of Ga 2 O 3 having an average particle diameter of 10 μm or more were observed in the sintered body.

GTO焼結体の、これらの悪い結果は、Ga原料粉末の混合量が多いため、結果として図6に示すような、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が多く存在したことが原因と考えられる。以上の結果を、同様に表2に示す。 These bad results of the GTO sintered body have a large amount of Ga 2 O 3 raw material powder mixed. As a result, there are many coarse particles of Ga 2 O 3 having an average particle size of 10 μm or more as shown in FIG. It is thought that it was present. The above results are similarly shown in Table 2.

(比較例5)
本比較例5では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=90:10となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は1.59μm、比表面積は12.03m/gとなった。
(Comparative Example 5)
In this comparative example 5, a powder having an average particle diameter of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g is used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle diameter of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 are used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 90: 10. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 1.59 μm, and the specific surface area was 12.03 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満、ジルコニウム(Zr)の含有量は200wtppmで、いずれも問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The chlorine (Cl) content was less than 1 wtppm, and the zirconium (Zr) content was 200 wtppm, both of which were not problematic levels.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:93.5%と密度が低下し、バルク抵抗値は測定不能であった。DCスパッタリングは不能であった。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は12であった。また、焼結体中に、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が多く観察された。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the density decreased to a relative density of 93.5%, and the bulk resistance value could not be measured. DC sputtering was not possible. From the SEM image of the structure, the average aspect ratio of the compound phase composed of rectangular Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 12. Further, many coarse particles of Ga 2 O 3 having an average particle diameter of 10 μm or more were observed in the sintered body.

GTO焼結体の、これらの悪い結果は、実施例4と同様にGa原料粉末の混合量が多いため、結果として図6に示すような、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が多く存在したことが原因と考えられる。以上の結果を、同様に表2に示す。 These bad results of the GTO sintered body are the same as in Example 4 because the amount of the Ga 2 O 3 raw material powder is large, and as a result, the Ga 2 O having an average particle diameter of 10 μm or more as shown in FIG. This is probably because a large number of coarse particles 3 were present. The above results are similarly shown in Table 2.

(比較例6)
本比較例6では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.84μm、比表面積は7.55m/gとなった。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.84 μm, and the specific surface area was 7.55 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は8wtppmと多量に含有されていた。一方、ジルコニウム(Zr)の含有量は680wtppmで、問題となるレベルの含有量ではなかった。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The content of chlorine (Cl) was as large as 8 wtppm. On the other hand, the content of zirconium (Zr) was 680 wtppm, which was not a problematic level.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:94.8%と密度が低下し、バルク抵抗値は測定不能であった。DCスパッタリングは不能であった。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は7であった。また、焼結体中にはポアが多数存在していた。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the density decreased to a relative density of 94.8%, and the bulk resistance value was not measurable. DC sputtering was not possible. From the SEM image of the structure, the average aspect ratio of the rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 7. In addition, many pores existed in the sintered body.

GTO焼結体の、これらの悪い結果は、原料粉末にClが8wtppmと多量に混入しており、焼結中にClが蒸発しそれがポアとなり、低密度な焼結体となってしまう事が原因と考えられる。以上の結果を、同様に表2に示す。 These bad results of the GTO sintered body are that a large amount of Cl is mixed in the raw material powder as 8 wtppm, and Cl evaporates during the sintering and becomes a pore, resulting in a low density sintered body. Is considered to be the cause. The above results are similarly shown in Table 2.

(比較例7)
本比較例7では、Ga原料として、平均粒径2.60μm、比表面積11.60m/gの粉末を用い、またSnO原料として、平均粒径1.25μm、比表面積5.46m/gの粉末を用いた。これらの粉末を、モル比で、Ga:SnO=10:90となるよう原料を調合した。次に、これらの粉末を混合し粉砕した。粉砕後の平均粒径は0.55μm、比表面積は8.85m/gとなった。
(Comparative Example 7)
In Comparative Example 7, a powder having an average particle size of 2.60 μm and a specific surface area of 11.60 m 2 / g was used as the Ga 2 O 3 raw material, and an average particle size of 1.25 μm and a specific surface area of 5.5 were used as the SnO 2 raw material. A powder of 46 m 2 / g was used. The raw materials were prepared so that these powders had a molar ratio of Ga 2 O 3 : SnO 2 = 10: 90. Next, these powders were mixed and pulverized. The average particle size after pulverization was 0.55 μm and the specific surface area was 8.85 m 2 / g.

その他、粉末の混合、粉砕、焼結、ターゲット製造は、上記段落[0047]、段落[0048]に示す条件で実施した。ここでは、条件の主なものを記載する。また、各種の測定や評価は、上記段落[0049]、段落[0050]に記載する方法により実施した。塩素(Cl)の含有量は、1wtppm未満であり、特に問題となるレベルではなかった。しかし、ジルコニウム(Zr)の含有量は2500wtppmと、多量に含有されていた。 In addition, powder mixing, pulverization, sintering, and target production were carried out under the conditions shown in the above paragraphs [0047] and [0048]. Here, the main conditions are described. Various measurements and evaluations were performed by the methods described in the above paragraphs [0049] and [0050]. The content of chlorine (Cl) was less than 1 wtppm, which was not a particularly problematic level. However, the content of zirconium (Zr) was a large amount of 2500 wtppm.

焼結は1500°Cで実施した。以上の結果、相対密度:97.5%、バルク抵抗値は60.8Ω・cmで、DCスパッタリングが可能である低バルク抵抗値を有していた。組織のSEM像からの、矩形のSnとGaとOからなる化合物相(GaSnOを主とする複合酸化物相)のアスペクト比の平均は9であった。 Sintering was performed at 1500 ° C. As a result, the relative density was 97.5%, the bulk resistance value was 60.8 Ω · cm, and it had a low bulk resistance value enabling DC sputtering. From the SEM image of the structure, the average aspect ratio of the compound phase composed of rectangular Sn, Ga, and O (a composite oxide phase mainly composed of Ga 4 SnO 8 ) was 9.

次に、DCスパッタリングを上記条件(段落[0051])で行った結果、ノジュール数は250個と実施例に比べて大きく増加した。スパッタリング中のアーキング回数は759回と、これも実施例に比べて大きく増加した。GTO焼結体の、これらの悪い結果は、粉砕で使用するメディアであるZrOビーズからのZrコンタミが2500wtppmと多いため、スパッタリング中のアーキングの原因になったためと考えられる。以上の結果を、同様に表2に示す。 Next, as a result of performing DC sputtering under the above conditions (paragraph [0051]), the number of nodules was 250, which was greatly increased as compared with the example. The number of arcing during sputtering was 759 times, which was also greatly increased compared to the example. These bad results of the GTO sintered body are thought to be due to arcing during sputtering because Zr contamination from ZrO 2 beads, which are media used in grinding, is as high as 2500 wtppm. The above results are similarly shown in Table 2.

本発明は、ガリウム(Ga)、錫(Sn)、酸素(O)及び不可避的不純物からなるスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットにおいて、焼結体ターゲットの組織を改良し、ノジュールの発生源となる相の形成を最小限に押さえると共に、バルク抵抗値を下げ、高密度で、異常放電を抑制でき、かつDCスパッタリングが可能であるGTOターゲット及びその製造方法並びに前記ターゲットを用いた薄膜の形成方法及び薄膜を提供できる効果を有する。このGa−Sn−O系(GTO)材料は、品質が良好なので、産業上の利用価値は高く、GTOターゲットとして、FPDに使用する透明導電膜、薄膜トランジスタの半導体層、半導体のバッファ層等の薄膜形成用スパッタリングターゲットとして有用であり、アモルファス酸化物が得られるので、電界効果型トランジスタにも使用することができる。 The present invention is a sputtering oxide sintered compact target made of gallium (Ga), tin (Sn), oxygen (O), and inevitable impurities, and improves the structure of the sintered compact target and becomes a nodule generation source. GTO target that minimizes phase formation, lowers bulk resistance, has high density, can suppress abnormal discharge, and is capable of DC sputtering, a manufacturing method thereof, and a thin film forming method using the target, and It has the effect of providing a thin film. Since this Ga-Sn-O-based (GTO) material has good quality, it has high industrial utility value, and as a GTO target, a thin film such as a transparent conductive film used for FPD, a semiconductor layer of a thin film transistor, a semiconductor buffer layer, etc. Since it is useful as a sputtering target for formation and an amorphous oxide is obtained, it can also be used for a field effect transistor.

Claims (12)

Gaが1〜20mol%、残部SnO及び不可避的不純物からなるスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットであって、当該酸化物焼結体ターゲットの相対密度が97%以上、バルク抵抗率が1000Ωcm以下であることを特徴とするスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。 It is an oxide sintered compact target for sputtering composed of 1 to 20 mol% of Ga 2 O 3 , the remainder SnO 2 and inevitable impurities, and the relative density of the oxide sintered compact target is 97% or more, and the bulk resistivity is The oxide sintered compact target for sputtering characterized by being 1000 Ωcm or less. Zrが2000wtppm以下(但し、0wtppmを除く)含有することを特徴とする請求項1記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。   The oxide sintered compact target for sputtering according to claim 1, wherein Zr is contained in an amount of 2000 wtppm or less (excluding 0 wtppm). 不純物であるClの含有量が5wtppm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。   The content of Cl as an impurity is 5 wtppm or less, and the oxide sintered compact target for sputtering according to claim 1 or 2. FPDに使用する透明導電膜、薄膜トランジスタの半導体層、半導体のバッファ層に使用する薄膜を形成するためのターゲットであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。 The oxidation for sputtering according to any one of claims 1 to 3, which is a target for forming a transparent conductive film used for FPD, a semiconductor layer of a thin film transistor, and a thin film used for a buffer layer of a semiconductor. Sintered object target. 酸化物焼結体ターゲットの組織に観察される相において、SnO相からなるマトリックスの中に、アスペクト比が3〜15である、矩形のSnとGaとOからなる化合物相を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。 The phase observed in the structure of the oxide sintered compact target has a rectangular compound phase composed of Sn, Ga, and O having an aspect ratio of 3 to 15 in a matrix composed of SnO 2 phase. The oxide sintered compact target for sputtering as described in any one of Claims 1-3. SnO相からなるマトリックスに対する、矩形のSnとGaとOからなる化合物相の面積率が、30〜70%であることを特徴とする請求項5記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。 6. The oxide sintered compact target for sputtering according to claim 5, wherein the area ratio of the compound phase composed of rectangular Sn, Ga and O to the matrix composed of SnO 2 phase is 30 to 70%. 焼結体ターゲット中に、平均粒径が10μm以上のGaの粗大粒子が存在しないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のスパッタリング用酸化物焼結体ターゲット。 In the sintered body target, the sputtering oxide sintered compact target according to any one of claims 1 to 6, an average particle diameter is characterized by the absence of coarse particles of 10μm or more Ga 2 O 3 . 粒径が1.5μm以下、BET比表面積が4〜7m/gである酸化スズ(SnO)と粒径が3.0μm以下、BET比表面積が10〜20m/gである酸化ガリウム(Ga)の原料粉末を調整すると共に、これらの粉末を混合し、さらに粉砕した後、1450〜1600°Cの温度範囲で焼結することを特徴とするスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットの製造方法。 Particle size 1.5μm or less, the tin oxide has a BET specific surface area of 4~7m 2 / g (SnO 2) and the particle size of 3.0μm or less, gallium oxide has a BET specific surface area of 10 to 20 m 2 / g ( The raw material powder of Ga 2 O 3 ) is prepared, these powders are mixed, pulverized, and then sintered in a temperature range of 1450 to 1600 ° C. Manufacturing method. 請求項1〜7記載の酸化物焼結体ターゲットを用いてスパッタリングし、基板上にGTO薄膜を形成することを特徴とする薄膜の形成方法。   Sputtering using the oxide sintered compact target of Claims 1-7, and forming a GTO thin film on a board | substrate, The formation method of the thin film characterized by the above-mentioned. 基板温度を室温以上200°C以下の温度に加熱してスパッタリングし、基板上にアモルファス構造のGTO薄膜を形成することを特徴とする請求項9記載の薄膜の形成方法。   The method of forming a thin film according to claim 9, wherein the substrate temperature is heated to a temperature of room temperature to 200 ° C and sputtering is performed to form an amorphous structure GTO thin film on the substrate. 請求項1〜7記載の酸化物焼結体ターゲットを用いてスパッタリングする際に、スパッタ雰囲気ガス中の酸素濃度を1〜6%に調節してスパッタリングし、GTO膜の抵抗率及び又はGTO膜の透過率若しくは屈折率を制御することを特徴とする薄膜の形成方法。 When sputtering using the oxide sintered compact target according to claim 1, sputtering is performed by adjusting the oxygen concentration in the sputtering atmosphere gas to 1 to 6%, and the resistivity of the GTO film and / or the GTO film A method for forming a thin film, wherein the transmittance or refractive index is controlled. 請求項11記載の薄膜の形成方法により得られた薄膜。   A thin film obtained by the method for forming a thin film according to claim 11.
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