JP6082735B2 - スパッタリングターゲット - Google Patents
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Description
しかし、シリコン系材料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TFTが誤動作を起こすことがある。その防止策として、金属等の光遮断層を設ける場合、開口率が減少してしまう、又は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。
1.インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素を含む酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化物焼結体は、In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物、InXO3(ZnO)nで表される六方晶層状化合物、SnO2で表されるルチル構造化合物、及びZnSnO3で表されるイルメナイト構造化合物から選ばれる1以上と、Zn2SnO4で表されるスピネル構造化合物を含み、
スピネル構造化合物の凝集物が全体の5%以下であるスパッタリングターゲット。
(式中、Xはインジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、mは1以上の整数であり、nは1以上の整数である。)
2.前記酸化物焼結体が前記In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物を含む1記載のスパッタリングターゲット。
3.前記酸化物焼結体がガリウム元素を含む1又は2記載のスパッタリングターゲット。
4.ガリウム元素が、前記In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物、前記InXO3(ZnO)nで表される六方晶層状化合物、前記ルチル構造化合物及び前記スピネル構造化合物から選ばれる1種以上に固溶している3記載のスパッタリングターゲット。
5.Xがガリウム元素である1又は2記載のスパッタリングターゲット。
6.前記酸化物焼結体が前記InXO3(ZnO)nで表される六方晶層状化合物を含む1〜5のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
7.前記酸化物焼結体がビックスバイト構造を含まない1〜6のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
8.前記In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物が、アスペクト比が3以上の針状結晶を10%以上含む1〜7のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
9.前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である1〜8のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
0.01≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35
0.15≦Sn/(In+Sn+Zn)≦0.55
0.3≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.7
10.前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である9記載のスパッタリングターゲット。
0.15≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35
0.15≦Sn/(In+Sn+Zn)≦0.25
0.5≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.7
11.前記インジウム元素、スズ元素、亜鉛元素及びガリウム元素の原子比が下記範囲である3〜8のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
0.01≦In/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.35
0.15≦Sn/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.55
0.3≦Zn/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.7
0.01≦Ga/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.35
12.前記インジウム元素とガリウム元素との合計の原子比が下記範囲である11記載のスパッタリングターゲット。
0.02≦(In+Ga)/(In+Sn+Zn)≦0.35
13.前記酸化物焼結体の3点曲げ強度が100kPa以上である1〜12のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
14.原料化合物を、積算動力200Wh以上で粉砕混合して混合粉末を製造し、
前記混合粉末を造粒して、BET表面積が10m2/g以上、レーザー回折式粒度分布計から求めたメディアン径が1μm以上100μm以下である造粒粉末を製造し、
前記造粒粉末を成形して成形体を製造し、
前記成形体を1300℃以上の温度で12時間以上保持して焼結して前記酸化物焼結体を得ることを含む
1〜13のいずれか記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
15.14記載の方法で製造されたスパッタリングターゲット。
16.1〜13及び15のいずれか記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法により成膜した酸化物半導体薄膜。
17.16記載の酸化物半導体薄膜を備える薄膜トランジスタ。
18.17記載の薄膜トランジスタを備える電子機器。
尚、六方晶層状化合物、ルチル構造化合物、イルメナイト構造化合物及びスピネル構造化合物には、結晶構造中の原子やイオンが一部他の原子で置換された置換型固溶体、他の原子が格子間位置に加えられた侵入型固溶体の六方晶層状化合物、ルチル構造化合物、イルメナイト構造化合物及びスピネル構造化合物も含まれる。
また、ビックスバイト構造を含まないことが好ましい。
mは好ましくは3〜6の整数である。
nは好ましくは1〜7の整数である。
Xは、インジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、ガリウム、アルミニウム、鉄、ランタノイド系金属等が挙げられ、ガリウムが好ましい。
ターゲットがSnO2で表されるルチル構造化合物を含まない場合、スズリッチ相が主にスピネル構造化合物である。ターゲットがSnO2で表されるルチル構造化合物を含む場合、亜鉛リッチ相が主にスピネル構造化合物である。
本発明のスパッタリングターゲットは、スズリッチ相と亜鉛リッチ相が均一に分散しており、スピネル構造化合物が大きな凝集物として存在しない。
EPMA像の閾値を500カウント以上としてIn、Sn、Zn元素の面内分布を出す。スズリッチ相(Snリッチかつ少Zn相)をZn2SnO4相、亜鉛リッチ相(少SnかつZnリッチ相)をIn2O3(ZnO)m相と同定する。SEMの反射電子像で見ると、黒い相が亜鉛リッチ相、グレーの相がスズリッチ相と同定できる。300倍のSEMの反射電子像の各々の視野(280μm×350μm)においてSnリッチ相の長径が30μm以上の部分を凝集物と定義し、凝集物が占める領域の面積を画像解析により求める。凝集物が占める領域の面積が全体の面積に占める割合を5視野で測定し、その平均値を求める。
上記範囲内であると、長軸方向に成長したIn2O3(ZnO)m相が十分生成し、強度に優れる焼結体を得ることができる。また、薄膜を作製した際にキャリア濃度が増加しすぎることがない。
各原子比は誘導結合プラズマ発光分析装置によって測定する。
上記範囲内であると、Al電極をエッチングするリン酸/硝酸/酢酸の混酸への溶解を防ぐことができ、バックチャネルエッチ型の素子等にも問題なく適用できる。また、シュウ酸への溶解速度が十分であり、TFT素子を作製する際の加工時間に影響しない。
上記範囲内であると、スパッタ成膜して半導体膜を形成する場合に、酸素分圧を高くする必要がない。高い酸素分圧で成膜を行うと成膜速度が遅くなり、生産性が低下する場合があるが、これを防ぐことができる。また、長軸方向に成長したIn2O3(ZnO)m相が十分生成し、強度に優れる焼結体を得ることができる。
アスペクト比はSEM観察により得られた画像から長軸長と短軸長を計測して算出する。具体的には実施例に記載の通りである。
アスペクト比が3以上のIn2O3(ZnO)m相が10%以上含まれると、スパッタリングターゲットとして十分な強度を確保できる。50%以下であれば、密度が高くなり易く好ましい。
アスペクト比が3以上のIn2O3(ZnO)m相の割合は、画像解析ソフトを用い、その濃淡部分の面積を積算して測定する。具体的には実施例に記載の通りである。
アスペクト比が3以上の六方晶層状化合物は、積算動力を200Wh以上で混合粉砕し、1400℃以上の温度で12時間以上焼結して得ることができる。
ガリウムは、In2O3(ZnO)m又はInXO3(ZnO)nで表される六方晶層状化合物、ルチル構造化合物又はスピネル構造化合物から選ばれる1種以上に固溶していることが好ましい。
上記の範囲であると、焼結体の密度が極端に低下することがなく、抵抗値の上昇が抑制されるため好ましい。
In/(In+Sn+Zn+Ga)で表される原子比は、好ましくは0.01〜0.35、より好ましくは0.15〜0.35、さらに好ましくは0.2〜0.3である。
Sn/(In+Sn+Zn+Ga)で表される原子比は、好ましくは0.15〜0.55、より好ましくは0.15〜0.25、さらに好ましくは0.17〜0.22である。
Zn/(In+Sn+Zn+Ga)で表される原子比は、好ましくは0.3〜0.7、より好ましくは0.5〜0.7、さらに好ましくは0.5〜0.6である。
上記の範囲であると、焼結体の密度が極端に低下することがなく、抵抗値の上昇が抑制されるため好ましい。
バルク抵抗は、四端子法により測定する。
90%以上であると、ターゲット中のポアが十分少ないため、ターゲット強度に優れ、異常放電を抑制できる。
相対密度はターゲット密度の実測値を理論密度で除して求める。
100MPa以上であると、ターゲットのボンディング時や装着時の物理強度に優れ、かつ、スパッタ時にチッピングやクラックが発生しない点で好ましい。
3点曲げ強度は、JIS R1601に従い測定する。
積算動力とは各処理時のモーター動力を実測し、時間を積したものである。
積算動力200Wh以上で粉砕混合すると、細かく粉砕されるだけでなく、原料の少なくとも一部が複合酸化物化される。
さらに上記の方法を用いてスパッタリングターゲットを製造すると、In2O3(ZnO)m相が長軸方向に成長した結晶となり、スパッタリングターゲットの強度を向上させることができる。
(1)配合工程
配合工程では、酸化物焼結体に含有される金属元素の化合物を混合する。
原料としては、通常、In化合物の粉末、Sn化合物の粉末、Zn化合物の粉末、Ga化合物の粉末を用いる。
In化合物としては、例えば、酸化インジウム、塩化インジウム等が挙げられる。Sn化合物としては、例えば、酸化スズ、塩化スズ等が挙げられる。Zn化合物としては、例えば、酸化亜鉛、硝酸亜鉛等が挙げられる。Ga化合物としては、例えば酸化ガリウム、水酸化ガリウム等が挙げられる。各々の化合物として、焼結のしやすさ、副生成物の残存等から、酸化物を適用することが好ましい。
酸化亜鉛の表面積(BET表面積)は、通常3〜18m2/gであり、好ましくは3〜10m2/gであり、より好ましくは4〜10m2/gである。
酸化ガリウムの表面積(BET表面積)は、通常6〜20m2/gであり、好ましくは8〜16m2/gであり、より好ましくは9〜15m2/gである。
原料を混合粉砕手段により混合して混合粉末を得る。混合粉砕手段として、遊星ボールミルを使用できる。
粉砕時間等の条件は、適宜調整すればよいが、積算動力は200Wh以上とする。200〜1000Whが好ましい。さらに好ましくは200Wh〜600Whの範囲である。特に好ましくは200Wh〜400Whである。
積算動力が上記範囲であれば、均一な造粒粉末が作製できる。また、メディアの摩耗に起因する不純物の発生を抑制でき、不純物がスパッタリングターゲットの結晶粒界に偏析したり、ターゲット中に残留することを防止できる。不純物が存在すると、スパッタ成膜した薄膜の特性にばらつきが発生する恐れがある。
取扱いしやすいように、得られた混合粉末を造粒粉末(顆粒)とする。例えば、乾燥させ、粒度を揃えるために篩分けする。
BET表面積は実施例に記載の方法で測定できる。
成形工程では、ターゲットとして好適な形状に成形する。成形処理としては、例えば、プレス成形(一軸成形)、金型成形、鋳込み成形、射出成形等が挙げられる。冷間静水圧プレス(CIP)等で成形すると焼結密度の高いターゲットが得られる。
尚、単なるプレス成形(一軸プレス)であると圧力にムラが生じて、想定外の結晶型の生成や結晶の変形の恐れがある。
また、プレス成形(一軸プレス)後に、冷間静水圧(CIP)、熱間静水圧(HIP)等を行い2段階以上の成形工程を設けてもよい。
また、面圧が上記範囲内であれば、焼結後の密度を高く、抵抗を低くでき、さらに大きな装置を必要とせず経済的である。保持時間が上記範囲内であれば、焼結後の密度を確実に高くすることができる。
上記成形工程で得られた成形体を焼成する。焼成は、熱間静水圧(HIP)焼成等によって行うことができる。
焼成条件としては、通常、1300〜1600℃(好ましくは1350〜1600℃、より好ましくは1400〜1600℃)において、12〜360時間、好ましくは18〜180時間、より好ましくは24〜96時間焼成する。
焼成温度が上記範囲であると、In2O3(ZnO)m相が十分に成長し、アスペクト比の高い結晶を得ることできる。また、成分の気化により、組成がずれたり、炉を傷めたりすることを抑制できる。
焼成時間が上記範囲であると、アスペクト比の高い結晶を得ることができる。
酸素含有雰囲気、又は1600℃以下の温度において焼成すれば、得られるターゲットの密度を十分に向上でき、スパッタリング時の異常放電の発生を十分に抑制できる。
また、焼成時の降温速度は、通常4℃/分以下、好ましくは2℃/分以下である。4℃/分以下であると降温時にクラックが発生しにくい。
上記酸化物焼結体は必要に応じて所望の形状に加工する。
加工は酸化物焼結体をスパッタリング装置へ装着するのに適した形状に切削加工し、またバッキングプレート等の装着用治具を取り付けるために行なってもよい。
酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとする場合には、焼結体を例えば、平面研削盤で研削して平均表面粗さRaを5μm以下とする。さらに、スパッタリングターゲットのスパッタ面に鏡面加工を施して、平均表面粗さRaを1000Å以下としてもよい。この鏡面加工(研磨)は機械的な研磨、化学研磨、メカノケミカル研磨(機械的な研磨と化学研磨の併用)等の、既に知られている研磨技術を用いることができる。例えば、固定砥粒ポリッシャー(ポリッシュ液:水)で#2000以上にポリッシングしたり、又は遊離砥粒ラップ(研磨材:SiCペースト等)にてラッピング後、研磨材をダイヤモンドペーストに換えてラッピングすることによって得ることができる。このような研磨方法には特に制限はない。
本発明の酸化物半導体薄膜は、上記焼結体を用いて、スパッタリング法の他に、蒸着法、イオンプレーティング法、パルスレーザー蒸着法等により作製することもできる。
成膜時の基板温度が120℃以下であると、成膜時に導入する酸素等を十分に取り込むことができ、加熱後の薄膜のキャリア濃度の過度な増加を防ぐことができる。また、成膜時の基板温度が25℃以上であると、薄膜の膜密度が低下せず、TFTの移動度が低下することを防ぐことができる。
また、加熱時の雰囲気は、特に限定されるわけではないが、キャリア制御性の観点から、大気雰囲気、窒素雰囲気、酸素流通雰囲気が好ましい。
酸化物薄膜の後処理アニール工程においては、酸素の存在下又は不存在下でランプアニール装置、レーザーアニール装置、熱プラズマ装置、熱風加熱装置、接触加熱装置等を用いることができる。
この距離が1cm以上であると、基板に到達するターゲット構成元素の粒子の運動エネルギーが大きくなりすぎず、良好な膜特性を得ることができる。また、膜厚及び電気特性の面内分布等を防ぐことができる。
一方、ターゲットと基板との間隔が15cm以下であると、基板に到達するターゲット構成元素の粒子の運動エネルギーが小さくなりすぎず、緻密な膜を得ることができる。また、良好な半導体特性を得ることができる。
尚、スパッタ圧力とは、アルゴン等の希ガス、酸素ガス等を導入した後のスパッタ開始時の系内の全圧をいう。
本発明の薄膜トランジスタは、上記の酸化物薄膜をチャネル層として有していれば、その素子構成は特に限定されず、公知の各種の素子構成を採用することができる。
本発明の薄膜トランジスタにおけるチャネル層の膜厚は、通常10〜300nm、好ましくは20〜250nm、より好ましくは30〜200nm、さらに好ましくは35〜120nm、特に好ましくは40〜80nmである。チャネル層の膜厚が10nm以上であると、大面積に成膜した際でも膜厚が不均一になり難く、作製したTFTの特性を面内で均一とすることができる。一方、膜厚が300nm以下であると、成膜時間が長くなりすぎない。
保護膜を形成する前に、チャネル層に対し、オゾン処理、酸素プラズマ処理、二酸化窒素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことが好ましい。このような処理は、チャネル層を形成した後、保護膜を形成する前であれば、どのタイミングで行ってもよいが、保護膜を形成する直前に行うことが望ましい。このような前処理を行うことによって、チャネル層における酸素欠陥の発生を抑制することができる。
プラズマCVD法によりゲート絶縁膜を形成し、その上にチャネル層を成膜した場合、ゲート絶縁膜中の水素がチャネル層に拡散し、チャネル層の膜質低下やTFTの信頼性低下を招くおそれがある。チャネル層の膜質低下やTFTの信頼性低下を防ぐために、チャネル層を成膜する前にゲート絶縁膜に対してオゾン処理、酸素プラズマ処理、二酸化窒素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことが好ましい。このような前処理を行うことによって、チャネル層の膜質の低下やTFTの信頼性低下を防ぐことができる。
尚、上記の酸化物の酸素数は、必ずしも化学量論比と一致していなくともよく、例えば、SiO2でもSiOxでもよい。
ドレイン電極、ソース電極及びゲート電極の各電極は、異なる2層以上の導電層を積層した多層構造とすることもできる。特にソース・ドレイン電極は低抵抗配線への要求が強いため、AlやCu等の良導体をTiやMo等の密着性に優れた金属でサンドイッチして使用してもよい。
本発明の薄膜トランジスタの構成は、ボトムゲート、ボトムコンタクト、トップコンタクト等公知の構成を制限なく採用することができる。
特にボトムゲート構成が、アモルファスシリコンやZnOの薄膜トランジスタに比べ高い性能が得られるので有利である。ボトムゲート構成は、製造時のマスク枚数を削減しやすく、大型ディスプレイ等の用途の製造コストを低減しやすいため好ましい。
本発明の薄膜トランジスタは、表示装置等の電子機器に好適に用いることができる。
(1)酸化物焼結体の作製
原料として、In2O3(純度4N、アジア物性材料社製)、SnO2(純度4N、アジア物性材料社製)及びZnO(純度4N、高純度化学社製)を使用し、原子比でIn:Sn:Zn=25:15:60となるように秤量した。
In2O3、SnO2、ZnOを遊星ボールミルにおいて積算動力246Whで混合粉砕した。メディアとしては2mmφと5mmφのジルコニアボールを用いた。成形助剤としてポリビニルアルコール(クラレ製)を原料粉末総量に対して1wt%添加した。
その後、電気炉にて焼結した。焼結条件は以下の通りとした。
ガス吸着装置(ユアサアイオニクス社製)にてN2ガスを用い、一点法にて表面積を測定した。
レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製)によって測定した相対粒子頻度が50%となる粒子径をメディアン径とした。
昇温パターン :室温〜1000℃ 昇温速度 50℃/h
1000℃〜1400℃ 昇温速度 150℃/h
焼結温度 :1400℃
焼結時間 :48時間
焼結雰囲気 :大気雰囲気
降温パターン :1400℃〜室温 降温速度 100℃/h
焼結後、厚さ6mmの焼結体を厚さ5mm直径4インチに研削、研磨した。この焼結体からターゲット用焼結体を切り出した。焼結体の側辺をダイヤモンドカッターで切断して、表面を平面研削盤で研削して表面粗さRaを0.5μm以下とした。
次に、表面をエアーブローし、さらに周波数25〜300kHzの間で25kHz刻みに12種類の周波数を多重発振させて3分間超音波洗浄し、ターゲットを得た。
この後、ターゲットをインジウム半田にて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。ターゲットの表面粗さはRa≦0.5μmであり、方向性のない研削面を備えていた。
得られた酸化物焼結体とスパッタリングターゲットについて、下記の評価を行った。
(密度測定)
原料粉の密度から計算した理論密度と、アルキメデス法で測定した焼結体の密度から、下記計算式にて算出した。相対密度は98.9%であった。
相対密度=(アルキメデス法で測定した密度)÷(理論密度)×100(%)
抵抗率計(三菱化学(株)製、ロレスタ)を使用し四探針法(JIS R1637)に基づき測定、10箇所の平均値を抵抗率値とした。抵抗は2.9mΩcmであった。
以下の条件のX線回折測定(XRD)により判定した。その結果、In2O3(ZnO)4で表される六方晶層状化合物とZn2SnO4で表されるスピネル構造化合物が特定された。
・装置:(株)リガク製Ultima−III
・X線:Cu−Kα線(波長1.5406Å、グラファイトモノクロメータにて単色化)・2θ−θ反射法、連続スキャン(1.0°/分)
・サンプリング間隔:0.02°
・スリット DS、SS:2/3°、RS:0.6mm
表面変質層除去後の焼結体を測定可能なサイズに切断し、樹脂に包埋したのち、鏡面研磨することで観察試料を作製した。試料に対してIn、Sn、Znの原子について電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)測定を1000倍の倍率で実施し、スズリッチ相(Snリッチかつ少Zn相)をZn2SnO4相、亜鉛リッチ相(少SnかつZnリッチ相)をIn2O3(ZnO)m相と同定した。
アスペクト比=長軸方向の粒径/短軸方向の粒径
誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP−AES、島津製作所社製)で分析した。原子比はIn:Sn:Zn=25:15:60であった。
ターゲットをDCスパッタ成膜装置に装着した。スパッタ圧1Pa、酸素濃度50%で、DC出力400Wにて8時間連続スパッタを行ない、ターゲット表面に発生するノジュールやイエローフレークの量を観察した。連続放電後のスパッタリングターゲットの写真からノジュールで被覆された面積を計算し、以下の式で発生密度を計算した。
ノジュール発生密度=ノジュール発生面積÷スパッタリングターゲット面積
A:10−2以下
B:10−2超10−1以下
C:10−1超
日本電色工業社製SE6000を用いて色度を評価した。結果は、L*=23.6、a*=−3.9、b*=3.2であった。
JIS R1601に基づきセラミックス曲げ試験装置(島津製作所製)にて評価を実施した。3点曲げ強度は161MPaであった。
原料及びその混合比を表1に記載のように変更した他は、実施例1と同様にして酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを製造し、評価した。結果を表1に示す。
尚、原料であるGa2O3として酸化ガリウム(アジア物性材料社製,4N)を用いた。
(1)酸化物焼結体とスパッタリングターゲットの製造
原料として、In2O3(純度4N、アジア物性材料社製)、SnO2(純度4N、アジア物性材料社製)及びZnO(純度4N、高純度化学社製)を使用し、原子比でIn:Sn:Zn=25:15:60となるように秤量した。
In2O3、SnO2、ZnOを遊星ボールミルにおいて積算動力3.2Whで混合粉砕した。メディアとしては10mmφのジルコニアボールを用いた。成形助剤としてポリビニルアルコール(クラレ製)を原料粉末総量に対して1wt%添加した。
その後、電気炉にて焼結した。焼結条件は実施例1と同じである。
さらに、実施例1と同じ方法でスパッタリングターゲットを製造した。
実施例1と同じ方法で酸化物焼結体とスパッタリングターゲットの評価を行った。結果は以下の通りである。
(密度測定)
相対密度は97.5%であった。
(抵抗測定)
抵抗は8.6mΩcmであった。
(結晶構造)
結果は、Zn2SnO4相とIn2O3(ZnO)4相であった。
実施例1と同様にしてEPMAにより観察した写真を図3(A)〜(C)に示す。図3(A)がIn原子についての写真、図3(B)がSn原子についての写真、図3(C)がZn原子についての写真である。実施例1と同様にして求めた凝集物が占める領域の面積が全体の面積に占める割合は33%であった。
誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP−AES、島津製作所社製)で分析した。原子比はIn:Sn:Zn=25:15:60であった。
ノジュール発生密度、異常放電とも結果はCであった。
日本電色工業社製SE6000を用いて色度を評価した。結果は、L*=25.2、a*=−3.9、b*=3.2であった。
JIS R1601に基づきセラミックス曲げ試験装置(島津製作所製)にて評価を実施した。
原料及びその混合比を表1に記載のように変更した他は、比較例1と同様にして酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを製造し、評価した。結果を表1に示す。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
Claims (17)
- インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素を含む酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットにおいて、
前記インジウム元素の原子比が下記範囲であり、
前記酸化物焼結体は、In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物、InXO3(ZnO)nで表される六方晶層状化合物、SnO2で表されるルチル構造化合物、及びZnSnO3で表されるイルメナイト構造化合物から選ばれる1以上と、Zn2SnO4で表されるスピネル構造化合物を含み、
スピネル構造化合物の凝集物が全体の5%以下であるスパッタリングターゲット。
(式中、Xはインジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、mは1以上の整数であり、nは1以上の整数である。)
0.01≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 - 前記酸化物焼結体が前記In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物を含む請求項1記載のスパッタリングターゲット。
- 前記酸化物焼結体がガリウム元素を含む請求項1又は2記載のスパッタリングターゲット。
- ガリウム元素が、前記In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物、前記InXO3(ZnO)nで表される六方晶層状化合物、前記ルチル構造化合物及び前記スピネル構造化合物から選ばれる1種以上に固溶している請求項3記載のスパッタリングターゲット。
- Xがガリウム元素である請求項1又は2記載のスパッタリングターゲット。
- 前記酸化物焼結体が前記InXO3(ZnO)nで表される六方晶層状化合物を含む請求項1〜5のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
- 前記酸化物焼結体がビックスバイト構造を含まない請求項1〜6のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
- 前記In2O3(ZnO)mで表される六方晶層状化合物が、アスペクト比が3以上の針状結晶を10%以上含む請求項1〜7のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
- 前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である請求項1〜8のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
0.01≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35
0.15≦Sn/(In+Sn+Zn)≦0.55
0.3≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.7 - 前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である請求項9記載のスパッタリングターゲット。
0.15≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35
0.15≦Sn/(In+Sn+Zn)≦0.25
0.5≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.7 - 前記インジウム元素、スズ元素、亜鉛元素及びガリウム元素の原子比が下記範囲である請求項3〜5のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
0.01≦In/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.35
0.15≦Sn/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.55
0.3≦Zn/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.7
0.01≦Ga/(In+Sn+Zn+Ga)≦0.35 - 前記インジウム元素とガリウム元素との合計の原子比が下記範囲である請求項11記載のスパッタリングターゲット。
0.02≦(In+Ga)/(In+Sn+Zn)≦0.35 - 前記酸化物焼結体の3点曲げ強度が100kPa以上である請求項1〜12のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
- 原料化合物を、積算動力200Wh以上で粉砕混合して混合粉末を製造し、
前記混合粉末を造粒して、BET表面積が10m2/g以上、レーザー回折式粒度分布計から求めたメディアン径が1μm以上100μm以下である造粒粉末を製造し、
前記造粒粉末を成形して成形体を製造し、
前記成形体を1300℃以上の温度で12時間以上保持して焼結して前記酸化物焼結体を得ることを含む
請求項1〜13のいずれか記載のスパッタリングターゲットの製造方法。 - 請求項1〜13のいずれか記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法により成膜する酸化物半導体薄膜の製造方法。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法により酸化物半導体薄膜を成膜する、前記酸化物半導体薄膜をチャネル層とする薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法により酸化物半導体薄膜を成膜して、前記酸化物半導体薄膜をチャネル層とする薄膜トランジスタ製造し、前記薄膜トランジスタを用いる電子機器の製造方法。
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