JP2014024738A - Igzo sintered body, sputtering target, and oxide film - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an IGZO (In-Ga-Zn-O) sintered body in which a density and a flexural strength are high, and a crack is few even when being used for a sputtering target; a production method of the same; and an oxide film that is excellent in permeability and mobility by using the sputtering target.SOLUTION: An oxide sintered body in which a density and a flexural strength are high can be prepared by adding at least 20 ppm and less than 100 ppm by a weight ratio of zirconium to a sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO. Furthermore, the sintered body is used for a target material, thereby an oxide semiconductor film having favorable permeability and mobility can be prepared.

Description

本発明は、薄膜トランジスタ(TFT)に用いられるインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素からなるIn−Ga−Zn−O(IGZO)半導体薄膜等の形成に用いられるスパッタリングターゲット、及びそのターゲットを用いて得られる酸化物膜に関するものである。   The present invention relates to a sputtering target used for forming an In—Ga—Zn—O (IGZO) semiconductor thin film made of indium, gallium, zinc and oxygen used for a thin film transistor (TFT), and an oxidation obtained using the target. It relates to material films.

近年、有機エレクトロルミネッセンス(EL)やフレキシブルディスプレイなど多様なフラットパネルディスプレイ(FPD)が提案されており、低温で薄膜形成が可能で、比較的高い移動度を有するTFTが要望されている。IGZO半導体薄膜は、結晶性のシリコン薄膜よりも低温で形成でき、かつ非結晶性のシリコン薄膜よりも移動度が高いことから、FPD用のTFT材料として注目されている(例えば、特許文献1、2参照)。また、IGZO膜は可視透過性を有しているため、液晶表示素子等のスイッチング素子や駆動回路素子等多岐にわたる用途に使用されている。このような用途では極力高い透過率を持つ薄膜材料が望まれている。   In recent years, various flat panel displays (FPD) such as organic electroluminescence (EL) and flexible displays have been proposed, and TFTs capable of forming a thin film at a low temperature and having relatively high mobility are desired. An IGZO semiconductor thin film can be formed at a lower temperature than a crystalline silicon thin film and has a higher mobility than an amorphous silicon thin film, and thus has attracted attention as a TFT material for FPD (for example, Patent Document 1, 2). Further, since the IGZO film has visible transparency, it is used for various applications such as switching elements such as liquid crystal display elements and drive circuit elements. In such applications, thin film materials having as high a transmittance as possible are desired.

これらIGZO薄膜の形成は、大面積化が容易でかつ高性能の膜が得られることから、スパッタリング法が用いられる。一般的に、平板形スパッタリングターゲットにおいても円筒形スパッタリングターゲットにおいても、ターゲットとしてはIGZO焼結体が用いられる。IGZO焼結体としては、層状の構造を持つホモロガス結晶構造を有するものが主に用いられているが、層状構造による異方性のため焼結体強度が低く、放電時のプラズマによる熱応力が特定部位に集中すると、その応力によりターゲットが割れ易いという問題があった。   These IGZO thin films are formed by sputtering because the area can be easily increased and a high performance film can be obtained. Generally, an IGZO sintered body is used as a target in both a flat plate sputtering target and a cylindrical sputtering target. As the IGZO sintered body, those having a homologous crystal structure having a layered structure are mainly used, but the strength of the sintered body is low due to anisotropy due to the layered structure, and the thermal stress due to plasma during discharge is low. When concentrated on a specific part, there was a problem that the target was easily cracked by the stress.

IGZO焼結体の強度の改善方法として、特許文献3でスピネル構造を含む結晶相とすることで抗折強度を58MPaに高くすることが示されている。また、特許文献4では、スピネル構造とビックスバイト含む結晶相とすることで抗折強度14.3kg/mm(約140MPa)を得ている。しかしながら、これらの方法ではIGZO膜の組成が限定されてしまうために、膜特性の最適化のためにIGZO焼結体のIn,GaとZnの組成比を適宜決定することができず、焼結体の組成比によらないで焼結体の強度を高める方法が望まれていた。特に、ホモロガス結晶構造のみとなる組成比の場合、著しく強度が低いために焼結体の強度の改善が強く望まれていた。 As a method for improving the strength of an IGZO sintered body, Patent Document 3 discloses that the bending strength is increased to 58 MPa by using a crystal phase including a spinel structure. In Patent Document 4, a bending strength of 14.3 kg / mm 2 (about 140 MPa) is obtained by using a crystal phase including a spinel structure and a bixbite. However, since the composition of the IGZO film is limited by these methods, the composition ratio of In, Ga and Zn in the IGZO sintered body cannot be determined as appropriate in order to optimize the film characteristics. A method for increasing the strength of a sintered body without depending on the composition ratio of the body has been desired. In particular, in the case of a composition ratio having only a homologous crystal structure, since the strength is remarkably low, it has been strongly desired to improve the strength of the sintered body.

焼結体の強度を改善する方法として、焼結体の高密度化が有効であることが知られているが、IGZO焼結体は結晶成長が比較的早いために、ポア(気泡)が焼結体内部に残り易く高密度な焼結体を得ることは難しい。特許文献5には、焼結の保持時間を20時間以上とし、密度98%の焼結体を得ている。しかし、焼結体の結晶成長が促進されるため粒径は7μm以上と大きくなり、焼結体の強度の記述はないが、一般的にこのように粒径が成長した場合には焼結体の強度は低い。特に、ホモロガス構造の様な層状構造のみの焼結体の場合には更に強度が低下し易い。   As a method for improving the strength of the sintered body, it is known that densification of the sintered body is effective. However, since the crystal growth of the IGZO sintered body is relatively fast, pores (bubbles) are sintered. It is difficult to obtain a high-density sintered body that tends to remain inside the body. In Patent Document 5, a sintered body having a density of 98% is obtained with a sintering holding time of 20 hours or longer. However, since the crystal growth of the sintered body is promoted, the grain size becomes as large as 7 μm and there is no description of the strength of the sintered body, but generally when the grain size grows in this way, the sintered body The strength of is low. In particular, in the case of a sintered body having only a layered structure such as a homologous structure, the strength is likely to further decrease.

また、焼結体に不純物を添加し特性を改善する方法も知られており、特許文献6および特許文献7には100ppm〜10000ppmの正四価以上の金属元素をIGZOターゲットに含有させ、焼結体の抵抗(バルクの抵抗)を1×10−3Ω・cm未満に低下させてアーキングを低下させているが、不純物を多量に添加する場合、IGZO膜の特性が悪化する可能性があるため、有効な方法とは言えない。 Also known is a method for improving the properties by adding impurities to the sintered body. Patent Documents 6 and 7 contain 100 ppm to 10,000 ppm of a metal element having a positive tetravalent or higher in an IGZO target, and the sintered body. Is reduced to less than 1 × 10 −3 Ω · cm to reduce arcing. However, when a large amount of impurities are added, the characteristics of the IGZO film may be deteriorated. It is not an effective method.

特開2000−044236号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-044236 特開2004−103957号公報JP 2004-103957 A 特開2008−163441号公報JP 2008-163441 A 特許国際公開2011/040028号パンフレットPatent International Publication 2011/04/04 Pamphlet 特許国際公開2009/157535号パンフレットPatent International Publication No. 2009/157535 Pamphlet 特許国際公開WO2008/072486号パンフレットPatent International Publication WO2008 / 072486 Pamphlet 特許国際公開WO2009/157535号パンフレットPatent International Publication WO2009 / 157535 Pamphlet

本発明の目的は、密度および抗折強度が高く、スパッタリングターゲットに使用された場合においても割れの少ないIGZO焼結体、及びその製造方法を提供することにある。また、そのターゲットを用いて透過率と移動度が高い酸化物膜を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an IGZO sintered body having a high density and bending strength, and having few cracks even when used for a sputtering target, and a method for producing the same. Another object is to provide an oxide film having high transmittance and mobility using the target.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体に重量比で20ppm以上100ppm未満のジルコニウムを含有させることにより、焼結体の相対密度を95%以上に高め、抗折強度を100MPa以上に高められること、また、この焼結体を用いてスパッタリング法により得られたIGZO膜はジルコニウムを添加しないものに比べて優れた透過率を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors have made the sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 contain zirconium having a weight ratio of 20 ppm or more and less than 100 ppm, thereby reducing the relative density of the sintered body. 95% or higher, bending strength can be increased to 100 MPa or more, and the IGZO film obtained by sputtering using this sintered body exhibits excellent transmittance compared to that without adding zirconium. As a result, the present invention has been completed.

本発明の態様は以下の通りである。
(1)In、Ga、及びZnを含有する酸化物焼結体であって、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有し、かつジルコジウムが重量比で20ppm以上100ppm未満含むことを特徴とする焼結体。
(2)相対密度が95%以上であり、かつ抗折強度が100MPa以上であることを特徴とする、(1)記載の焼結体。
(3)ターゲット面の面積が961cm以上であって、形状が平板形であることを特徴とする、(1)または(2)記載の焼結体。
(4)ターゲット面の面積が257cm以上であって、形状が円筒形であることを特徴とする(1)または(2)記載の焼結体。
(5)上述の(1)から(4)に記載の焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
(6)上述の(5)に記載のスパッタリングターゲットをスパッタリングして成膜して得られる酸化物膜。
Aspects of the present invention are as follows.
(1) An oxide sintered body containing In, Ga, and Zn, having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , and containing zirconium at a weight ratio of 20 ppm or more and less than 100 ppm Sintered body.
(2) The sintered body according to (1), wherein the relative density is 95% or more and the bending strength is 100 MPa or more.
(3) The sintered body according to (1) or (2), wherein the area of the target surface is 961 cm 2 or more and the shape is a flat plate shape.
(4) The sintered body according to (1) or (2), wherein the area of the target surface is 257 cm 2 or more and the shape is cylindrical.
(5) A sputtering target using the sintered body according to (1) to (4) described above as a target material.
(6) An oxide film obtained by sputtering the sputtering target according to (5) above.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のIGZO焼結体はインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素を含んでなり、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体である。本発明で言う「InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体」とは、X線回折パターンがInGaZnOの回折パターンと一致したピークを含む焼結体を言う。また、本発明で言う「InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体」とは、X線回折パターンがInGaZnOの回折パターンと一致し、InGaZnOの回折パターンに帰属されないピークを含まないことを意味する。 The IGZO sintered body of the present invention is a sintered body containing indium, gallium, zinc and oxygen and having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 . The “sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 ” referred to in the present invention refers to a sintered body having an X-ray diffraction pattern including a peak that matches the diffraction pattern of InGaZnO 4 . Further, the "sintered body having only homologous crystal structure represented by InGaZnO 4" is referred to in the present invention, X-ray diffraction pattern is consistent with the diffraction pattern of InGaZnO 4, the peaks that are not attributable to the diffraction pattern of InGaZnO 4 It means not included.

本発明によれば、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有するIGZO焼結体に重量比で20ppm以上100ppm未満のジルコニウムを含有させることにより、密度および抗折強度が高く、スパッタリングターゲットに使用された場合においても割れの少ないIGZO焼結体となる。ジルコニウムを20ppm以上含有することによりIGZOの焼結性が向上し、焼結体の密度および強度の増加が認められる。ジルコニウムの含有量は、好ましくは30ppm以上、更に好ましくは40ppm以上である。 According to the present invention, by containing zirconium of 20 ppm or more and less than 100 ppm by weight in an IGZO sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , the density and bending strength are high, and it is used for a sputtering target. Even in this case, the IGZO sintered body has few cracks. By containing 20 ppm or more of zirconium, the sinterability of IGZO is improved, and increases in the density and strength of the sintered body are recognized. The content of zirconium is preferably 30 ppm or more, more preferably 40 ppm or more.

ジルコニウムの含有量は20ppmより少ないと焼結体の相対密度および強度の効果がなく、ジルコニウムの含有量が100ppm以上だと作製したIGZO膜の透過率が低下し始め、IGZO膜を用いたTFT素子の電界効果移動度(以下「移動度」と表記する)も徐々に低下する。TFT素子は移動度が高いほどFPDの性能が良くなるために、移動度が低下する量の不純物をIGZO焼結体に含有させることは望ましくない。移動度の値は高いほど好ましく、15.0cm/V・s以上であることが好ましい。 When the zirconium content is less than 20 ppm, there is no effect of the relative density and strength of the sintered body, and when the zirconium content is 100 ppm or more, the transmittance of the produced IGZO film starts to decrease, and the TFT element using the IGZO film The field effect mobility (hereinafter referred to as “mobility”) also gradually decreases. Since the TFT element has higher FPD performance as the mobility is higher, it is not desirable to add an amount of impurities that lower the mobility to the IGZO sintered body. The mobility value is preferably as high as possible, and is preferably 15.0 cm 2 / V · s or more.

本発明のIGZO焼結体の相対密度は95%以上であることが好ましく、97%以上がより好ましく、98%以上が更に好ましい。相対密度が95%を下回る焼結体をターゲットとして用いると、スパッタリング中に異常放電が発生しやすくなる場合があり、異常放電により発生したパーティクルにより膜の品質が悪化して歩留りが低下する可能性があるからである。   The relative density of the IGZO sintered body of the present invention is preferably 95% or more, more preferably 97% or more, and still more preferably 98% or more. When a sintered body having a relative density of less than 95% is used as a target, abnormal discharge may easily occur during sputtering, and the quality of the film may deteriorate due to particles generated by abnormal discharge, which may reduce the yield. Because there is.

本発明のIGZO焼結体の抗折強度は100MPa以上であることが好ましい。焼結体の強度が高ければ研削加工においても割れが発生しにくく、歩留りが高いために生産性が良い。更に、スパッタリング中に高いパワーが投入される円筒形スパッタリングターゲットに使用した場合においても、割れの問題が発生しにくい。なお、本発明において、抗折強度はJIS R 1601の3点曲げ試験に準拠して測定した。   The bending strength of the IGZO sintered body of the present invention is preferably 100 MPa or more. If the strength of the sintered body is high, cracks are less likely to occur during grinding, and the yield is high, so the productivity is good. Furthermore, even when used for a cylindrical sputtering target in which high power is applied during sputtering, the problem of cracking is unlikely to occur. In the present invention, the bending strength was measured according to a three-point bending test of JIS R 1601.

また、この焼結体をスパッタリングターゲットとして用いて作製したIGZO膜はジルコニウムを含有しないものよりも透過率に優れており、かつ、本発明のIGZO膜を用いたTFT素子はジルコニウムを含有しない素子と比較して移動度は同等であり、TFT素子特性の悪化はない。なお、焼結体中のジルコニウムの含有量はICP(誘導結合プラズマ)分析法により測定することができる。   Moreover, the IGZO film produced using this sintered body as a sputtering target has a higher transmittance than that containing no zirconium, and the TFT element using the IGZO film of the present invention is an element not containing zirconium. In comparison, the mobility is the same, and the TFT element characteristics are not deteriorated. The zirconium content in the sintered body can be measured by ICP (inductively coupled plasma) analysis.

なお、焼結体のインジウム、ガリウムおよび亜鉛の比率は、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を含有する組成であれば特に限定されないが、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体は強度が著しく弱いため、本発明の効果が大きく、好適である。 Incidentally, the sintering the sintered body of indium, gallium and zinc ratio is not particularly limited as long as the composition containing a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4, having only the homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 Since the body is extremely weak, the effect of the present invention is great and suitable.

次に本発明の焼結体の製造方法について、工程毎に説明する。   Next, the manufacturing method of the sintered compact of this invention is demonstrated for every process.

(1)原料混合工程
原料粉末は特に限定されるものではなく、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛、ジルコニウム又その塩化物、硝酸塩、炭酸塩等の金属塩粉末を用いることも可能であるが、取り扱い性を考慮すると酸化物粉末が好ましい。
(1) Raw material mixing step The raw material powder is not particularly limited. For example, metal salt powder such as indium, gallium, zinc, zirconium or its chloride, nitrate, carbonate can be used. In view of the properties, oxide powder is preferable.

各原料粉末の純度は、99.9%以上が好ましく、より好ましくは99.99%以上である。純度が低いと、含有される不純物により本発明のIGZO焼結体を用いたスパッタリングターゲットで形成されたTFTに、悪影響が及ぼされることがあるからである。   The purity of each raw material powder is preferably 99.9% or more, more preferably 99.99% or more. This is because if the purity is low, an adverse effect may be exerted on the TFT formed by the sputtering target using the IGZO sintered body of the present invention due to the contained impurities.

これらの原料の配合は、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を生成する組成であれば特に制限はないが、金属元素の原子比換算でIn:Ga:Zn=1:1:1の組成だと強度が低く、本発明の効果が大きい。ジルコニウムの含有量は重量比で20ppm以上100ppm未満になるように添加すれば良い。 The composition of these raw materials is not particularly limited as long as it is a composition that generates a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , but is a composition of In: Ga: Zn = 1: 1: 1 in terms of the atomic ratio of metal elements. The strength is low and the effect of the present invention is great. What is necessary is just to add zirconium content so that it may become 20 ppm or more and less than 100 ppm by weight ratio.

これら各粉末の混合は、特に限定されるものではないが、アルミナ、ナイロン樹脂等のボールやビーズを用いた乾式、湿式のメディア撹拌型ミルやメディアレスの容器回転式混合、機械撹拌式混合等の混合方法が例示される。具体的には、ボールミル、ビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル、V型混合機、パドル式混合機、二軸遊星撹拌式混合機等が挙げられる。これら混合にジルコニア製のボールやビーズを用いる場合には、そこから混入するジルコニウム量を考慮して、原料粉末の量を調整する。   The mixing of each of these powders is not particularly limited, but dry type using a ball or bead such as alumina or nylon resin, wet type media stirring type mill, medialess container rotating type mixing, mechanical stirring type mixing, etc. The mixing method is exemplified. Specific examples include a ball mill, a bead mill, an attritor, a vibration mill, a planetary mill, a jet mill, a V-type mixer, a paddle mixer, and a twin-shaft planetary agitation mixer. When zirconia balls or beads are used for mixing, the amount of raw material powder is adjusted in consideration of the amount of zirconium mixed in from the balls or beads.

また、粉末の混合と同時に粉砕が行われるが、粉末の平均粒径が大きいと焼成後の密度が充分に上昇しない場合があるので、粉砕後の粉末粒径は微細であるほど好ましい。粉末の平均粒径はレーザー回折/散乱法で測定した時に1.0μm以下であることが好ましく、更に好ましくは0.1〜1.0μmである。また、BET法により測定した粉末の比表面積は11cm/g以上であることが好ましく、12cm/g以上であることが更に好ましい。こうすることにより、焼結粒子が小さく、焼結密度の高い焼結体を得ることが可能となる。湿式法のボールミルやビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル等を用いる場合には、粉砕後のスラリーを乾燥する必要がある。この乾燥方法は特に限定されるものではないが、例えば、濾過乾燥、流動層乾燥、噴霧乾燥等が例示できる。 In addition, pulverization is performed simultaneously with the mixing of the powder, but if the average particle size of the powder is large, the density after firing may not be sufficiently increased. Therefore, it is preferable that the powder particle size after pulverization is finer. The average particle size of the powder is preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.1 to 1.0 μm, when measured by a laser diffraction / scattering method. Further, the specific surface area of the powder measured by the BET method is preferably 11 cm 2 / g or more, and more preferably 12 cm 2 / g or more. By doing so, it becomes possible to obtain a sintered body having small sintered particles and a high sintered density. When a wet ball mill, bead mill, attritor, vibration mill, planetary mill, jet mill or the like is used, it is necessary to dry the pulverized slurry. This drying method is not particularly limited, and examples thereof include filtration drying, fluidized bed drying, and spray drying.

また、酸化物粉末以外の粉末を使用する場合や予めInGaZnOを生成させる場合は、混合後に900〜1200℃で仮焼を行うこともできる。仮焼粉末の粒径が大きくなった場合は粉砕して、平均粒径を1.0μm以下とすることが好ましく、0.1〜1.0μmとすることがさらに好ましい。なお、成形処理に際しては、ポリビニルアルコール、アクリル系ポリマー、メチルセルロース、ワックス類、オレイン酸等の成形助剤を原料粉末に添加しても良い。 Further, if or mix to advance generate InGaZnO 4 to use a powder other than oxide powder may also be carried out calcination at 900 to 1200 ° C. after mixing. When the particle size of the calcined powder becomes large, the average particle size is preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.1 to 1.0 μm, by pulverization. In the molding process, molding aids such as polyvinyl alcohol, acrylic polymer, methylcellulose, waxes, and oleic acid may be added to the raw material powder.

(2)成形工程
成形方法は、各原料粉末の混合粉末(仮焼した場合には仮焼した混合粉末)を目的とした形状に成形できる成形方法を適宜選択することが可能であり、特に限定されるものではない。プレス成形法、鋳込み成形法、射出成形法等が例示できる。
(2) Molding process The molding method can be appropriately selected from a molding method that can form a mixed powder of raw material powders (a calcined mixed powder when calcined) into a desired shape, and is particularly limited. Is not to be done. Examples thereof include a press molding method, a casting molding method, and an injection molding method.

成形圧力は成形体にクラック等の発生がなく、取り扱いが可能な成形体であれば特に限定されるものではないが、成形密度は可能な限り高めた方が好ましい。そのために冷間静水圧プレス(CIP)成形等の方法を用いることも可能である。CIP圧力は充分な圧密効果を得るため1ton/cm以上が好ましく、さらに好ましくは2ton/cm以上、とりわけ好ましくは2〜3ton/cmである。 The molding pressure is not particularly limited as long as it does not cause cracks in the molded body and can be handled, but it is preferable to increase the molding density as much as possible. Therefore, it is also possible to use a method such as cold isostatic pressing (CIP) molding. CIP pressure is preferably for 1 ton / cm 2 or more to obtain a sufficient consolidation effect, more preferably 2 ton / cm 2 or more, especially preferably 2~3ton / cm 2.

ここで初めの成形を鋳込法により行い、続いてCIPを行った場合には、CIP後の成形体中に残存する水分及びバインダー等の有機物を除去する目的で、脱バインダー処理を施してもよい。また、初めの成形をプレス法により行った場合でも、原料混合工程でバインダー等を添加したときは、同様の脱バインダー処理を行うこともできる。   Here, when the first molding is performed by a casting method and then CIP is performed, the binder may be removed for the purpose of removing moisture and organic substances such as binder remaining in the molded body after CIP. Good. Further, even when the first molding is performed by the press method, the same debinding treatment can be performed when a binder or the like is added in the raw material mixing step.

(3)焼成工程
焼成方法は、原料粉末の焼結挙動に適した焼成方法を適宜選択することが可能であり、特に限定されるものではない。電気炉、ガス炉、HIP(等方熱間プレス)、HP(ホットプレス)およびマイクロ波炉等が例示できる。
(3) Firing step The firing method is not particularly limited, and a firing method suitable for the sintering behavior of the raw material powder can be appropriately selected. Examples thereof include an electric furnace, a gas furnace, HIP (isotropic hot press), HP (hot press), and a microwave furnace.

被焼成物の焼成温度は特に限定されないが、高密度および高強度の焼結体を得るためには1300℃以上1500℃以下とすることが好ましい。1500℃より高い温度では焼結体の粒子が成長し100MPa以上の強度を持つ焼結体を得ることは難しい。また、1300℃より低いと焼結体密度が低下する可能性がある。   The firing temperature of the material to be fired is not particularly limited, but is preferably 1300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower in order to obtain a sintered body having high density and high strength. At a temperature higher than 1500 ° C., it is difficult to obtain a sintered body having a strength of 100 MPa or more due to growth of particles of the sintered body. On the other hand, if it is lower than 1300 ° C., the density of the sintered body may be lowered.

被焼成物の保持時間は特に限定されないが、電気炉による焼成では30分以上5時間以下とすることが好ましい。更に好ましくは1時間以上2時間以下である。30分より短いと十分に焼結が進行せず、高密度な焼結体は得られない。また、5時間より長い場合、結晶粒が成長し高強度な焼結体は得られない。   The holding time of the object to be fired is not particularly limited, but is preferably 30 minutes or longer and 5 hours or shorter when firing with an electric furnace. More preferably, it is 1 hour or more and 2 hours or less. If it is shorter than 30 minutes, the sintering does not proceed sufficiently and a high-density sintered body cannot be obtained. When the time is longer than 5 hours, crystal grains grow and a high-strength sintered body cannot be obtained.

被焼成物の昇温速度については特に限定されないが、焼成時間を極力短くして焼結体の結晶粒子の成長を抑制し高強度の焼結体を得るため、50℃/時間以上が好ましい。より好ましくは100℃/時間以上である。ただし、水分やバインダーを含む成形体の場合、特に大型の成形体では水分やバインダー成分が揮発する際に、急激な体積膨張を伴うと成形体が割れることがあるため、水分やバインダー成分が揮発している温度領域、例えば100〜400℃の温度域においては昇温速度を20〜100℃/時間とすることが好ましく、100〜600℃の温度域においては20〜100℃/時間とすることがより好ましい。   The temperature increase rate of the object to be fired is not particularly limited, but is preferably 50 ° C./hour or more in order to shorten the firing time as much as possible to suppress the growth of crystal grains in the sintered body and obtain a high-strength sintered body. More preferably, it is 100 ° C./hour or more. However, in the case of a molded body containing moisture and a binder, especially when a large molded body is volatilized, the molded body may crack if the moisture and binder components volatilize. It is preferable to set the rate of temperature increase to 20 to 100 ° C./hour in a temperature range of 100 to 400 ° C., and to 20 to 100 ° C./hour in the temperature range of 100 to 600 ° C. Is more preferable.

降温速度は、焼成温度から1100℃までは150℃/時間以上が好ましく、200℃/時間以上がより好ましい。この温度域を150℃/時間以上で降温することで焼結体の表面へ取り込まれる酸素を少なくすることができ、焼結体表面の色むらを抑制することが可能である。これ以外の温度域では、降温速度については特に限定されず、焼結炉の容量、焼結体のサイズ及び形状、割れ易さなどを考慮して適宜決定することができる。   The temperature lowering rate is preferably 150 ° C./hour or more, more preferably 200 ° C./hour or more, from the firing temperature to 1100 ° C. By lowering the temperature range at 150 ° C./hour or more, oxygen taken into the surface of the sintered body can be reduced, and color unevenness on the surface of the sintered body can be suppressed. In a temperature range other than this, the temperature drop rate is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of the capacity of the sintering furnace, the size and shape of the sintered body, ease of cracking, and the like.

焼成時の雰囲気としては特に制限されないが、亜鉛の昇華を抑制するために大気または酸素雰囲気とすることが好ましい。また、焼結体表面の色むらの抑制や焼結体の比抵抗を下げる目的で、焼成温度からの降温時に、窒素等の非酸化性雰囲気とすることも可能である。   The atmosphere at the time of firing is not particularly limited, but is preferably an air or oxygen atmosphere in order to suppress zinc sublimation. Further, for the purpose of suppressing uneven color on the surface of the sintered body and lowering the specific resistance of the sintered body, it is possible to create a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen when the temperature is lowered from the firing temperature.

(4)ターゲット化工程
得られた焼結体は、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンター等の機械加工機を用いて、板状、円状、円筒状等の所望の形状に研削加工する。さらに、必要に応じて無酸素銅やチタン等からなるバッキングプレート、バッキングチューブにインジウム半田等を用いて接合することにより、本発明の焼結体をターゲット材としたスパッタリングターゲットを得ることができる。
(4) Targeting process The obtained sintered body is formed into a desired shape such as a plate shape, a circular shape, or a cylindrical shape by using a machining machine such as a surface grinder, a cylindrical grinder, a lathe, a cutting machine, or a machining center. To grind. Furthermore, the sputtering target which used the sintered compact of this invention as the target material can be obtained by joining to the backing plate and backing tube which consist of oxygen-free copper, titanium, etc. as needed using indium solder.

焼結体のサイズは、特に限定されないが、本発明による焼結体は強度が高いため大型のターゲットを製造することが可能となる。平板形スパッタリングターゲットの場合、縦310mm×横310mm(ターゲット面の面積961cm)以上の大型の焼結体を作製することができる。また、円筒形スパッタリングターゲットの場合、外径91mmΦ×90mm(ターゲット面の面積257cm)以上の大型の焼結体を作製することができる。なお、ターゲット面の面積とは、スパッタリングされる側の焼結体表面の面積を指し、複数の焼結体から構成される多分割ターゲットの場合、それぞれの焼結体の中でスパッタリングされる側の焼結体表面の面積が最大のものを多分割ターゲットにおけるターゲット面の面積とする。 The size of the sintered body is not particularly limited, but since the sintered body according to the present invention has high strength, a large target can be manufactured. In the case of a flat plate-type sputtering target, a large-sized sintered body having a length of 310 mm × width of 310 mm (target surface area 961 cm 2 ) or more can be produced. In the case of a cylindrical sputtering target, a large sintered body having an outer diameter of 91 mmΦ × 90 mm (target surface area 257 cm 2 ) or more can be produced. The area of the target surface refers to the area of the surface of the sintered body to be sputtered, and in the case of a multi-part target composed of a plurality of sintered bodies, the side to be sputtered in each sintered body The surface area of the sintered body is the area of the target surface in the multi-division target.

また、ターゲットの厚みは特に限定されないが、4mm以上15mm以下が好ましい。4mmより薄い場合は、ターゲット利用率が低く経済的でない。また、15mmより厚い場合には焼結むらが発生しやすく中心部分まで均一な品質のターゲットが得られにくい。   The thickness of the target is not particularly limited, but is preferably 4 mm or more and 15 mm or less. If it is thinner than 4 mm, the target utilization is low and not economical. On the other hand, if it is thicker than 15 mm, uneven sintering is likely to occur, and it is difficult to obtain a target having uniform quality up to the central portion.

ターゲットの表面粗さは特に限定されないが、表面粗さを小さくするためには研削時間がかかり経済的でないため、表面粗さ(Ra)は1μm以上が好ましい。   The surface roughness of the target is not particularly limited, but it takes a long time to reduce the surface roughness and is not economical, so the surface roughness (Ra) is preferably 1 μm or more.

本発明では、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有するIGZO焼結体において、高密度かつ高強度を有する焼結体を得ることができる。このような焼結体を平板形スパッタリングターゲットまたは円筒形スパッタリングターゲットとして使用した場合、割れの発生が少なく、異常放電(アーキング)の発生が少ない高品質のターゲットを製造することができる。また、焼結体の強度が高いために焼結体の加工が容易となり、大型のターゲットを歩留りよく作製することができる。更に、本発明によるターゲットを用いてスパッタリング法により作製したIGZO膜は優れた透過率と移動度を示す。 In the present invention, a sintered body having high density and high strength can be obtained in the IGZO sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 . When such a sintered body is used as a flat plate-type sputtering target or a cylindrical sputtering target, it is possible to produce a high-quality target with less cracking and less abnormal discharge (arcing). Further, since the strength of the sintered body is high, the sintered body can be easily processed, and a large target can be manufactured with a high yield. Furthermore, the IGZO film produced by the sputtering method using the target according to the present invention exhibits excellent transmittance and mobility.

実施例1、比較例1及び比較例2で得られたIGZO焼結体のZr濃度と焼結体の相対密度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Zr density | concentration of the IGZO sintered compact obtained by Example 1, the comparative example 1, and the comparative example 2, and the relative density of a sintered compact. 実施例1、比較例1及び比較例2で得られたIGZO膜のZr濃度と透過率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Zr density | concentration of the IGZO film | membrane obtained by Example 1, the comparative example 1, and the comparative example 2, and the transmittance | permeability. 実施例1、比較例1及び比較例2で作製したTFT素子の構造を示す断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a TFT device manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG. 実施例1、比較例1及び比較例2で得られたTFT素子のZr濃度と移動度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Zr density | concentration of the TFT element obtained by Example 1, the comparative example 1, and the comparative example 2, and a mobility.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施例における各測定は以下のように行った。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, each measurement in a present Example was performed as follows.

(1)焼結体の密度
焼結体の相対密度は以下のようにして求めた。即ち、まずJIS R 1634に準拠して、アルキメデス法によりかさ密度(d)を測定した。また焼結体の理論密度(d)は、焼結体中のIn、Ga、Znを酸化物に換算して、それぞれ酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛としたときに、それぞれの量a(g)、b(g)、c(g)と、それぞれの真密度d(g/cm)、d(g/cm)、d(g/cm)を用いて、以下のように相加平均から求められる。
d=(a+b+c)/((a/d)+(b/d)+(c/d))
焼結体の相対密度Dは、D=(d/d)×100(%)で求められる。
(1) Density of sintered body The relative density of the sintered body was determined as follows. That is, first, the bulk density (d 1 ) was measured by Archimedes method according to JIS R 1634. The theoretical density (d) of the sintered body is calculated by converting the amounts of In, Ga, and Zn in the sintered body into oxides to be indium oxide, gallium oxide, and zinc oxide, respectively. ), B (g), c (g) and their respective true densities d a (g / cm 3 ), d b (g / cm 3 ), d c (g / cm 3 ) Is obtained from the arithmetic mean.
d = (a + b + c) / ((a / d a ) + (b / d b ) + (c / d c ))
The relative density D of the sintered body is determined by D = (d 1 / d) × 100 (%).

(2)X線回折測定
2θ=20〜70°の範囲のX線回折パターンを測定し、InGaZnOの回折パターン((株)リガク社のX線回折解析ソフトJADE7.0のデーターベースNo:01−070−3626)と比較した。
(X線回折試験の測定条件)
走査方法 :ステップスキャン法(FT法)
X線源 :CUKα
パワー :40kV、40mA
ステップ幅:0.02°
(3)抗折強度
JIS R 1601に準拠して測定した。
(抗折強度の測定条件)
試験方法 :3点曲げ試験
支点間距離:30mm
試料サイズ:3×4×40mm
ヘッド速度:0.5mm/min
(4)Zr濃度
セイコーインスツルメンツ(株)製ICP(誘導結合アルゴンプラズマ)発光分析装置およびパーキンエルマー製ICP質量分析装置を用いて測定した。
(2) X-ray diffraction measurement An X-ray diffraction pattern in a range of 2θ = 20 to 70 ° was measured, and a diffraction pattern of InGaZnO 4 (database No. 01 of X-ray diffraction analysis software JADE 7.0 of Rigaku Corporation) -070-3626).
(Measurement conditions for X-ray diffraction test)
Scanning method: Step scan method (FT method)
X-ray source: CUKα
Power: 40kV, 40mA
Step width: 0.02 °
(3) Folding strength Measured according to JIS R 1601.
(Measurement conditions of bending strength)
Test method: 3-point bending test fulcrum distance: 30 mm
Sample size: 3x4x40mm
Head speed: 0.5 mm / min
(4) Zr concentration The Zr concentration was measured using an ICP (inductively coupled argon plasma) emission spectrometer manufactured by Seiko Instruments Inc. and an ICP mass spectrometer manufactured by PerkinElmer.

(5)透過率
日立製作所製 分光光度計(U−4100)を用いて測定した。
(5) Transmittance The transmittance was measured using a spectrophotometer (U-4100) manufactured by Hitachi, Ltd.

(6)TFT特性
菊水電子製 電圧発生装置(REGULATED DC POWER SUPPLY PAS160−2)、菊水電子製 電圧測定装置(DIGITMULTIMETER DME1600)および(株)エーディーシー製 電流測定装置(DIGITAL ELECTEOMETER 8240)を用いて測定した。
(6) TFT characteristics Measured using a voltage generator (REGULATED DC POWER SUPPLY PAS160-2) manufactured by Kikusui Electronics, a voltage measuring device manufactured by Kikusui Electronics (DIGITM ULTIMETER DME1600), and a current measuring device (DIGITAL ELECTEOMETER 8240) manufactured by ADC Corporation. did.

実施例1
純度99.99%以上の酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末、酸化亜鉛粉末を、金属元素の原子比換算でIn:Ga:Zn=1:1:1となるように秤量し、その粉末に対し、酸化ジルコニウムの添加量を変えて(a)〜(d)の4種類の混合粉末を得た。これらの粉末を純水にてスラリー化し、そのスラリー濃度を50wt%とした状態で、0.3mmφのジルコニアビーズを用いて湿式ビーズミルにて分散処理を行った。この時スラリー粘度が1000ps以下となるように適宜分散剤を添加した。次に、これらの分散処理を行ったスラリーを噴霧乾燥機により造粒乾燥を行い、これらの粉末を用いて、300kg/cmの圧力で金型プレスにより150mmΦ×10mmtの成形体を作製後、2ton/cmの圧力でCIP処理した。
Example 1
Indium oxide powder, gallium oxide powder, and zinc oxide powder with a purity of 99.99% or more were weighed so that In: Ga: Zn = 1: 1: 1 in terms of atomic ratio of metal elements, Four types of mixed powders (a) to (d) were obtained by changing the addition amount of zirconium oxide. These powders were slurried with pure water, and in a state where the slurry concentration was 50 wt%, dispersion treatment was performed with a wet bead mill using 0.3 mmφ zirconia beads. At this time, a dispersant was appropriately added so that the slurry viscosity was 1000 ps or less. Next, these dispersion-treated slurries are granulated and dried with a spray dryer, and using these powders, a molded body of 150 mmΦ × 10 mmt is produced by a die press at a pressure of 300 kg / cm 2 , CIP treatment was performed at a pressure of 2 ton / cm 2 .

次に、この成形体を電気炉により焼成を行った。昇温速度は室温から1400℃まで100℃/時間で行った。また、焼成温度は1400℃、保持時間は1時間とした。また降温速度は1400℃から1100℃まで200℃/時間とした。その後自然冷却し、炉内温度が50℃以下となった後に、取り出しを行った。   Next, this compact was fired in an electric furnace. The heating rate was 100 ° C./hour from room temperature to 1400 ° C. The firing temperature was 1400 ° C. and the holding time was 1 hour. The temperature decreasing rate was 200 ° C./hour from 1400 ° C. to 1100 ° C. Then, it was naturally cooled and taken out after the furnace temperature reached 50 ° C. or lower.

得られた焼結体を101.6mmΦ×6mmtに加工した後、無酸素銅製のバッキングプレートにインジウムハンダによりボンディングしてスパッタリングターゲットとした。このターゲットを用いて下記条件にてスパッタリングを行い、IGZO膜をガラス基板上に成膜して、透過率を測定した。
(スパッタリング条件)
ガス:アルゴン、酸素(10%)
圧力:0.45Pa
電源:DC
投入パワー:150W(1.9W/cm
基板温度:室温
ガラス基板:無アルカリガラス(50mm×50mm×0.7mmt)
IGZO膜厚:200nm
次に、下記条件にてスパッタリング法により図3に示すTFT素子を作製した。
(IGZO膜形成条件)
ガス:アルゴン、酸素(10%)
圧力:0.45Pa
電源:DC
投入パワー:150W(1.9W/cm
基板温度:室温
基板:SiO膜付n−Si基板(50mm×50mm×0.7mmt)
IGZO膜厚:50nm
(ソース、ドレイン電極形成条件)
電極:Al
ガス:アルゴン(100%)
圧力:0.45Pa
電源:DC
投入パワー:200W(1.9W/cm
基板温度:室温
膜厚:50nm(ソース、ドレイン共)
この素子を大気中、350℃、1時間アニール処理を実施した後、移動度を測定した。なお、放電後のターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。
After processing the obtained sintered body to 101.6 mmΦ × 6 mmt, it was bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to obtain a sputtering target. Sputtering was performed using this target under the following conditions, an IGZO film was formed on a glass substrate, and the transmittance was measured.
(Sputtering conditions)
Gas: Argon, oxygen (10%)
Pressure: 0.45Pa
Power supply: DC
Input power: 150 W (1.9 W / cm 2 )
Substrate temperature: room temperature Glass substrate: non-alkali glass (50 mm × 50 mm × 0.7 mmt)
IGZO film thickness: 200 nm
Next, the TFT element shown in FIG. 3 was produced by sputtering under the following conditions.
(IGZO film formation conditions)
Gas: Argon, oxygen (10%)
Pressure: 0.45Pa
Power supply: DC
Input power: 150 W (1.9 W / cm 2 )
Substrate temperature: room temperature Substrate: n-Si substrate with SiO 2 film (50 mm × 50 mm × 0.7 mmt)
IGZO film thickness: 50 nm
(Source and drain electrode formation conditions)
Electrode: Al
Gas: Argon (100%)
Pressure: 0.45Pa
Power supply: DC
Input power: 200 W (1.9 W / cm 2 )
Substrate temperature: room temperature Film thickness: 50 nm (both source and drain)
This element was annealed in the atmosphere at 350 ° C. for 1 hour, and then the mobility was measured. In addition, the target surface after discharge was observed and it confirmed that the crack did not generate | occur | produce.

得られた焼結体のジルコニア濃度、相対密度、抗折強度およびX線回折(XRD)による同定種の測定結果、得られたTFT素子の移動度の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the identified species by the zirconia concentration, relative density, bending strength and X-ray diffraction (XRD) of the obtained sintered body, and the measurement results of the mobility of the obtained TFT element.

比較例1
実施例1と同様の方法で、酸化ジルコニウムの添加量を変えて(e)〜(g)の3種類の混合粉末を作製した。次に、実施例1と同様に、粉末調製、成形および焼成を行った。
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1, three kinds of mixed powders (e) to (g) were produced by changing the addition amount of zirconium oxide. Next, in the same manner as in Example 1, powder preparation, molding, and firing were performed.

得られた焼結体を101.6mmΦ×6mmtに加工した後、無酸素銅製のバッキングプレートにインジウムハンダによりボンディングしてスパッタリングターゲットとした。このターゲットを用いて実施例1と同様の条件でIGZO膜をガラス基板上に成膜して、透過率を測定した。   After processing the obtained sintered body to 101.6 mmΦ × 6 mmt, it was bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to obtain a sputtering target. Using this target, an IGZO film was formed on a glass substrate under the same conditions as in Example 1, and the transmittance was measured.

次に、実施例1と同様の方法によりTFT素子を作製し、この素子を大気中、350℃、1時間アニール処理を実施した後、移動度を測定した。なお、放電後のターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。   Next, a TFT element was produced by the same method as in Example 1, and after annealing this element in the atmosphere at 350 ° C. for 1 hour, the mobility was measured. In addition, the target surface after discharge was observed and it confirmed that the crack did not generate | occur | produce.

得られた焼結体のジルコニア濃度、相対密度、抗折強度およびX線回折(XRD)による同定種の測定結果、得られたTFT素子の移動度の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the identified species by the zirconia concentration, relative density, bending strength and X-ray diffraction (XRD) of the obtained sintered body, and the measurement results of the mobility of the obtained TFT element.

比較例2
実施例1と同様の方法で、酸化ジルコニウムの添加量を変えて(h)〜(k)の4種類の混合粉末を作製した。これらの粉末を対向ジェットエアー式のカウンタジェットミルにて分散処理を行った。次に、粉末の成形性を改善させるために、これらの分散処理を行った粉末をポリエチレン製のポットに入れ、直径15mmの鉄心入り樹脂製ボールを用いて回転ボールミルにより10時間乾式混合により圧密処理を行った。次に、これらの粉末を実施例1と同様の方法にて成形および焼成を行った。
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1, four types of mixed powders (h) to (k) were produced by changing the addition amount of zirconium oxide. These powders were subjected to a dispersion treatment in a counter jet air type counter jet mill. Next, in order to improve the moldability of the powder, these dispersed powders are put in a polyethylene pot, and compacted by dry mixing for 10 hours with a rotating ball mill using a resin ball with a core of 15 mm in diameter. Went. Next, these powders were molded and fired in the same manner as in Example 1.

得られた焼結体を101.6mmΦ×6mmtに加工した後、無酸素銅製のバッキングプレートにインジウムハンダによりボンディングしてスパッタリングターゲットとした。このターゲットを用いて実施例1と同様の条件でIGZO膜をガラス基板上に成膜して、透過率を測定した。   After processing the obtained sintered body to 101.6 mmΦ × 6 mmt, it was bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to obtain a sputtering target. Using this target, an IGZO film was formed on a glass substrate under the same conditions as in Example 1, and the transmittance was measured.

次に、実施例1と同様の方法によりTFT素子を作製し、この素子を大気中、350℃、1時間アニール処理を実施した後、移動度を測定した。なお、放電後のターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。   Next, a TFT element was produced by the same method as in Example 1, and after annealing this element in the atmosphere at 350 ° C. for 1 hour, the mobility was measured. In addition, the target surface after discharge was observed and it confirmed that the crack did not generate | occur | produce.

得られた焼結体のジルコニア濃度、相対密度、抗折強度およびX線回折(XRD)による同定種の測定結果、得られたTFT素子の移動度の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the identified species by the zirconia concentration, relative density, bending strength and X-ray diffraction (XRD) of the obtained sintered body, and the measurement results of the mobility of the obtained TFT element.

Figure 2014024738
実施例2
実施例1(b)の粉末を用い、平板形、および円筒形の種々の大きさの成形体を作製し、実施例1と同様の方法で焼成を行って焼結体を作製した。次に、これらの焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。加工後の焼結体に割れは認められなかった。得られた焼結体のサイズおよび割れ発生の有無を表2に示す。
Figure 2014024738
Example 2
Using the powder of Example 1 (b), flat and cylindrical shaped bodies having various sizes were produced, and sintered in the same manner as in Example 1 to produce sintered bodies. Next, in order to target these sintered bodies, the flat plate-shaped sintered body was processed by a surface grinder, and the cylindrical sintered body was processed by a cylindrical grinder. No cracks were observed in the sintered body after processing. Table 2 shows the size of the obtained sintered body and the presence or absence of occurrence of cracks.

作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにそれぞれボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、下記条件にて残厚み1mmまでスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。
(スパッタリング条件)
ガス:アルゴン、酸素(10%)
圧力:0.3Pa
電源:DC
投入パワー:500W(5.3W/cm
ターゲット回転:5rpm
比較例3
比較例2(k)の粉末を用い、平板形、および円筒形の種々の大きさの成形体を作製し、実施例1と同様の方法で焼成を行って焼結体を作製した。次に、これら焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。得られた焼結体のサイズおよび加工による割れ発生の有無を表2に示す。
Of the produced sintered bodies, cylindrical sintered bodies were bonded to titanium backing tubes, respectively, and used as targets, then attached to a rotary cathode type sputtering apparatus, and sputtered to a remaining thickness of 1 mm under the following conditions. . Then, the target surface was observed and it confirmed that the crack did not generate | occur | produce.
(Sputtering conditions)
Gas: Argon, oxygen (10%)
Pressure: 0.3Pa
Power supply: DC
Input power: 500 W (5.3 W / cm 2 )
Target rotation: 5rpm
Comparative Example 3
Using the powder of Comparative Example 2 (k), molded bodies of various sizes of a flat plate shape and a cylindrical shape were prepared, and fired by the same method as in Example 1 to prepare a sintered body. Next, in order to target these sintered bodies, the flat plate-shaped sintered body was processed by a surface grinder, and the cylindrical sintered body was processed by a cylindrical grinder. Table 2 shows the size of the obtained sintered body and the presence or absence of cracking due to processing.

作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、実施例2と同様の条件にてスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、スパッタリングの初期(残厚み6mm)に割れが発生したことを確認した。   Among the produced sintered bodies, a cylindrical sintered body was bonded to a titanium backing tube to make a target, and then attached to a rotating cathode type sputtering apparatus and sputtered under the same conditions as in Example 2. . Then, the target surface was observed and it confirmed that the crack generate | occur | produced in the initial stage (remaining thickness 6mm) of sputtering.

Figure 2014024738
Figure 2014024738

1:n−Si基板(ゲート)
2:SiO(300nm)
3:Al(ソース50nm)
4:Al(ドレイン50nm)
5:IGZO膜(50nm)
6:間隔(200μm)
1: n-Si substrate (gate)
2: SiO 2 (300 nm)
3: Al (source 50 nm)
4: Al (drain 50 nm)
5: IGZO film (50 nm)
6: Interval (200 μm)

Claims (6)

In、Ga、及びZnを含有する酸化物焼結体であって、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有し、かつジルコニウムを重量比で20ppm以上100ppm未満含有することを特徴とする焼結体。 An oxide sintered body containing In, Ga, and Zn, having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , and containing zirconium in a weight ratio of 20 ppm or more and less than 100 ppm body. 相対密度が95%以上であり、かつ抗折強度が100MPa以上であることを特徴とする請求項1記載の焼結体。 2. The sintered body according to claim 1, wherein the relative density is 95% or more and the bending strength is 100 MPa or more. ターゲット面の面積が961cm以上であって、形状が平板形であることを特徴とする請求項1または2記載の焼結体。 The sintered body according to claim 1 or 2, wherein the area of the target surface is 961 cm 2 or more and the shape is a flat plate shape. ターゲット面の面積が257cm以上であって、形状が円筒形であることを特徴とする請求項1または2記載の焼結体。 The sintered body according to claim 1 or 2, wherein the area of the target surface is 257 cm 2 or more and the shape is cylindrical. 請求項1から4に記載の焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。 A sputtering target comprising the sintered body according to claim 1 as a target material. 請求項5に記載のスパッタリングターゲットをスパッタリングして成膜して得られる酸化物膜。 An oxide film obtained by sputtering the sputtering target according to claim 5.
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