JP6511209B1 - Oxide sinter, sputtering target and method for producing oxide thin film - Google Patents

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Abstract

実施形態の一様態に係る酸化物焼結体は、インジウム、ガリウムおよび亜鉛を、以下の式(1)〜(3)を満たす比率で含む酸化物焼結体であって、単相の結晶相で構成され、結晶相の平均粒径が15.0μm以下である。0.01≦In/(In+Ga+Zn)<0.20 ・・(1)0.10≦Ga/(In+Ga+Zn)≦0.49 ・・(2)0.50≦Zn/(In+Ga+Zn)≦0.89 ・・(3)The oxide sintered body according to one aspect of the embodiment is an oxide sintered body containing indium, gallium and zinc in a ratio satisfying the following formulas (1) to (3), and is a single phase crystal phase And the average grain size of the crystal phase is 15.0 μm or less. 0.01 ≦ In / (In + Ga + Zn) <0.20 (1) 0.10 ≦ Ga / (In + Ga + Zn) ≦ 0.49 (2) 0.50 ≦ Zn / (In + Ga + Zn) ≦ 0.89・ (3)

Description

開示の実施形態は、酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび酸化物薄膜の製造方法に関する。   Embodiments of the disclosure relate to a sintered oxide body, a sputtering target, and a method of manufacturing an oxide thin film.

スパッタリングターゲットを用いた薄膜形成手法であるスパッタリング法は薄膜を大面積、高精度に形成する製法として極めて有効であり、液晶表示装置などの表示デバイスにおいて、スパッタリング法が広く活用されている。近年の薄膜トランジスタ(以下「TFT」とも言う。)などの半導体層の技術分野においては、アモルファスシリコンに代わってIn−Ga−Zn複合酸化物(以下「IGZO」とも言う。)に代表される酸化物半導体が注目されており、IGZO薄膜の形成についてもスパッタリング法が活用されている(たとえば、特許文献1参照)。   Sputtering, which is a thin film forming method using a sputtering target, is extremely effective as a manufacturing method for forming a thin film with a large area and with high accuracy. Sputtering is widely used in display devices such as liquid crystal display devices. In the technical field of semiconductor layers such as thin film transistors (hereinafter referred to as “TFT”) in recent years, oxides represented by In—Ga—Zn complex oxide (hereinafter referred to as “IGZO”) instead of amorphous silicon. A semiconductor is attracting attention, and a sputtering method is also utilized for the formation of an IGZO thin film (see, for example, Patent Document 1).

かかるスパッタリング法には、異常放電などが発生することにより、形成される薄膜の品質異常やスパッタリング中でのスパッタリングターゲットの割れの発生などの問題が起きる場合がある。それらの問題を避ける手法のひとつとして、スパッタリングターゲットを高密度化する手法がある。   In such a sputtering method, problems such as abnormal quality of a thin film to be formed and generation of a crack of a sputtering target during sputtering may occur due to occurrence of abnormal discharge and the like. One way to avoid these problems is to increase the density of the sputtering target.

また高密度なターゲットであっても異常放電が発生する場合がある。たとえば、ターゲットを構成する結晶相が複相であり、異なる結晶相の間に抵抗差があると異常放電が発生するリスクがある。   Even if the target is dense, abnormal discharge may occur. For example, if the crystal phase constituting the target is a multiple phase, and there is a resistance difference between different crystal phases, there is a risk that an abnormal discharge will occur.

TFTの半導体層にIGZO薄膜を使用する場合、In、Ga、Znの比率によって、その半導体特性は大きく変化し、様々な比率が検討されている。たとえば、特許文献2では、各金属元素の比率がIn<Ga<Znとなるような比率が検討されている。IGZOスパッタリングターゲットのIn、Ga、Znの比率は所定の半導体特性が得られるように適宜調節することができる。たとえば、IGZOスパッタリングターゲットとしては、InGaZnOやInGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を示すターゲットが検討されている。In the case of using an IGZO thin film as a semiconductor layer of a TFT, the semiconductor characteristics largely change depending on the ratio of In, Ga, and Zn, and various ratios have been studied. For example, in Patent Document 2, a ratio in which the ratio of each metal element is In <Ga <Zn is examined. The ratio of In, Ga, and Zn in the IGZO sputtering target can be appropriately adjusted so as to obtain predetermined semiconductor characteristics. For example, as an IGZO sputtering target, a target showing a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 or In 2 Ga 2 ZnO 7 has been studied.

一方、Znを多く含むIGZOスパッタリングターゲットにおいては、ホモロガス結晶構造とGaZnOのスピネル構造の複相からなるターゲットについても検討されている(たとえば、特許文献3参照)。On the other hand, in an IGZO sputtering target containing a large amount of Zn, a target consisting of a double phase consisting of a homologous crystal structure and a spinel structure of Ga 2 ZnO 4 has also been studied (see, for example, Patent Document 3).

しかしながら、GaZnOはホモロガス結晶構造などと比べ、抵抗が高いことから、異常放電が発生するリスクが高い。したがって、スパッタリングターゲットとしてはホモロガス結晶構造の単相であることが好ましい。However, the resistance of Ga 2 ZnO 4 is higher than that of the homologous crystal structure or the like, so there is a high risk of the occurrence of abnormal discharge. Therefore, the sputtering target is preferably a single phase having a homologous crystal structure.

一方、単相で構成される高密度なスパッタリングターゲットは複相で構成されるスパッタリングターゲットに比べて、結晶粒径が肥大化する傾向にある。そして、結晶粒径が肥大化するとスパッタリングターゲットの機械強度が低下し、スパッタリング中に割れが発生する場合がある。   On the other hand, a high-density sputtering target composed of a single phase tends to have a larger crystal grain size than a sputtering target composed of a multiple phase. Then, when the crystal grain diameter is enlarged, the mechanical strength of the sputtering target may be reduced, and cracking may occur during sputtering.

また、スパッタリングターゲットはスパッタリング面内で上記特性の分布が均一であることも重要である。面内で密度などの分布が不均一であると、異常放電の発生やスパッタリング中の割れなどが発生する場合がある。IGZOスパッタリングターゲットの場合、スパッタリング面の特性分布の不均一性が色差の濃淡として現れる場合がある。   In addition, it is also important that the sputtering target has a uniform distribution of the above-mentioned characteristics in the sputtering plane. If the distribution such as density is not uniform in the plane, abnormal discharge may occur or cracking during sputtering may occur. In the case of an IGZO sputtering target, the nonuniformity of the characteristic distribution of the sputtering surface may appear as shading of the color difference.

特開2007−73312号公報JP 2007-73312 A 特開2017−145510号公報JP, 2017-145510, A 特開2008−163441号公報JP, 2008-163441, A

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、スパッタリングを安定して行うことができるスパッタリングターゲットおよびそれを製造するための酸化物焼結体を提供することを目的とする。   One aspect of the embodiment is made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a sputtering target capable of stably performing sputtering and an oxide sintered body for manufacturing the sputtering target.

実施形態の一態様に係る酸化物焼結体は、インジウム、ガリウムおよび亜鉛を以下の式(1)〜(3)を満たす比率で含む酸化物焼結体であって、単相の結晶相で構成され、前記結晶相の平均粒径が15.0μm以下である。
0.01≦In/(In+Ga+Zn)<0.20 ・・(1)
0.10≦Ga/(In+Ga+Zn)≦0.49 ・・(2)
0.50≦Zn/(In+Ga+Zn)≦0.89 ・・(3)
The oxide sintered body according to one aspect of the embodiment is an oxide sintered body containing indium, gallium and zinc in a ratio satisfying the following formulas (1) to (3), and is a single phase crystal phase. The average grain size of the crystalline phase is 15.0 μm or less.
0.01 ≦ In / (In + Ga + Zn) <0.20 (1)
0.10 ≦ Ga / (In + Ga + Zn) ≦ 0.49 (2)
0.50 ≦ Zn / (In + Ga + Zn) ≦ 0.89 ··· (3)

実施形態の一態様によれば、スパッタリングを安定して行うことができる。   According to one aspect of the embodiment, sputtering can be performed stably.

図1は、実施例1における酸化物焼結体のSEM画像(50倍)である。FIG. 1 is a SEM image (50 ×) of the oxide sintered body in Example 1. 図2は、実施例1における酸化物焼結体のSEM画像(500倍)である。FIG. 2 is a SEM image (500 ×) of the oxide sintered body in Example 1. 図3は、比較例2における酸化物焼結体のSEM画像(500倍)である。FIG. 3 is a SEM image (500 ×) of the oxide sintered body in Comparative Example 2. 図4は、実施例1における酸化物焼結体のX線回折チャートである。FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1. 図5は、実施例1における酸化物焼結体のX線回折チャートと、InGaZnO、InGaZnOおよびGaZnOのX線回折チャートにおけるピーク位置とを比較する図である。FIG. 5 is a diagram comparing peak positions in the X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1 with the X-ray diffraction chart of InGaZnO 4 , In 2 Ga 2 ZnO 7 and Ga 2 ZnO 4 .

以下、添付図面を参照して、本願の開示する酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび酸化物薄膜の製造方法の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the oxide sintered body, the sputtering target and the method for producing an oxide thin film disclosed in the present application will be described. Note that the present invention is not limited by the embodiments described below.

実施形態の酸化物焼結体は、インジウム(In)と、ガリウム(Ga)と、亜鉛(Zn)を含む酸化物焼結体であって、スパッタリングターゲットとして用いることができる。   The oxide sintered body of the embodiment is an oxide sintered body containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn), and can be used as a sputtering target.

実施形態の酸化物焼結体は、単相の結晶相で構成され、前記結晶相の平均粒径が15.0μm以下である。これにより、かかる酸化物焼結体の抗折強度が高くすることができる。また、かかる酸化物焼結体を研削加工する際に、表面の肥大粒子の剥離によって表面が粗くなることを抑制することができることから、平滑な表面を得やすい。   The oxide sintered body of the embodiment is composed of a single phase crystal phase, and the average grain size of the crystal phase is 15.0 μm or less. Thereby, the bending strength of the oxide sintered body can be increased. Moreover, since it can suppress that the surface becomes rough due to the exfoliation of the enlarged particles on the surface when the oxide sintered body is ground, it is easy to obtain a smooth surface.

なお、実施形態の酸化物焼結体は、平均粒径が10.0μm以下であることが好ましく、8.0μm以下であることがより好ましく、6.0μm以下であることがさらに好ましく、5.0μm以下であることが一層好ましい。なお、平均粒径の下限値は特に定めるものではないが、通常1.0μm以上である。   The average particle diameter of the oxide sintered body of the embodiment is preferably 10.0 μm or less, more preferably 8.0 μm or less, and still more preferably 6.0 μm or less. More preferably, it is 0 μm or less. The lower limit value of the average particle diameter is not particularly limited, but is usually 1.0 μm or more.

また、かかる酸化物焼結体は単相の結晶相で構成されていることから、酸化物焼結体内における各元素の分布を均一にすることができる。したがって、実施形態によれば、スパッタリング成膜された酸化物半導体薄膜の膜中における各元素の分布を均一にすることができる。   Further, since the oxide sintered body is composed of a single phase crystal phase, the distribution of each element in the oxide sintered body can be made uniform. Therefore, according to the embodiment, the distribution of each element in the film of the oxide semiconductor thin film formed by sputtering can be made uniform.

また、実施形態の酸化物焼結体は、各元素の原子比が、以下の式(1)〜(3)を満たす。
0.01≦In/(In+Ga+Zn)<0.20 ・・(1)
0.10≦Ga/(In+Ga+Zn)≦0.49 ・・(2)
0.50≦Zn/(In+Ga+Zn)≦0.89 ・・(3)
Moreover, as for the oxide sinter of embodiment, the atomic ratio of each element satisfy | fills the following formula (1)-(3).
0.01 ≦ In / (In + Ga + Zn) <0.20 (1)
0.10 ≦ Ga / (In + Ga + Zn) ≦ 0.49 (2)
0.50 ≦ Zn / (In + Ga + Zn) ≦ 0.89 ··· (3)

これにより、TFTに使用した場合に適した半導体層が得られる。   Thereby, a semiconductor layer suitable for use in a TFT can be obtained.

なお、実施形態の酸化物焼結体は、各元素の原子比が、以下の式(4)〜(6)を満たすことが好ましく、
0.05≦In/(In+Ga+Zn)≦0.15 ・・(4)
0.15≦Ga/(In+Ga+Zn)≦0.45 ・・(5)
0.50≦Zn/(In+Ga+Zn)≦0.80 ・・(6)
各元素の原子比が、以下の式(7)〜(9)を満たすことがより好ましい。
0.05≦In/(In+Ga+Zn)≦0.15 ・・(7)
0.20≦Ga/(In+Ga+Zn)≦0.40 ・・(8)
0.50≦Zn/(In+Ga+Zn)≦0.70 ・・(9)
In the oxide sintered body of the embodiment, the atomic ratio of each element preferably satisfies the following formulas (4) to (6):
0.05 ≦ In / (In + Ga + Zn) ≦ 0.15 (4)
0.15 ≦ Ga / (In + Ga + Zn) ≦ 0.45 (5)
0.50 ≦ Zn / (In + Ga + Zn) ≦ 0.80 ··· (6)
It is more preferable that the atomic ratio of each element satisfy the following formulas (7) to (9).
0.05 ≦ In / (In + Ga + Zn) ≦ 0.15 ··· (7)
0.20 ≦ Ga / (In + Ga + Zn) ≦ 0.40 (8)
0.50 ≦ Zn / (In + Ga + Zn) ≦ 0.70 (9)

また、実施形態の酸化物焼結体は、原料等に由来する不可避不純物が含まれ得る。実施形態の酸化物焼結体における不可避不純物としてはFe、Cr、Ni、Si、W、Cu、Al等があげられ、それらの含有量は各々通常100ppm以下である。   Moreover, the oxide sinter of embodiment may contain the unavoidable impurity originating in a raw material etc. As unavoidable impurities in the oxide sintered body of the embodiment, Fe, Cr, Ni, Si, W, Cu, Al, etc. may be mentioned, and the content thereof is generally 100 ppm or less.

また、実施形態の酸化物焼結体を構成する単相の結晶相は、X線回折測定(CuKα線)により得られるチャートにおいて、下記のA〜Pの領域に回折ピークが観測されることが好ましい。
A.24.5°〜26.0°
B.31.0°〜32.5°
C.32.5°〜33.2°
D.33.2°〜34.0°
E.34.5°〜35.7°
F.35.7°〜37.0°
G.38.0°〜39.2°
H.39.2°〜40.5°
I.43.0°〜45.0°
J.46.5°〜48.5°
K.55.5°〜57.8°
L.57.8°〜59.5°
M.59.5°〜61.5°
N.65.5°〜68.0°
O.68.0°〜69.0°
P.69.0°〜70.0°
Moreover, in the chart obtained by X-ray diffraction measurement (CuKα ray), the diffraction peak is observed in the region of the following A to P in the crystal phase of the single phase constituting the oxide sintered body of the embodiment preferable.
A. 24.5 ° to 26.0 °
B. 31.0 ° to 32.5 °
C. 32.5 ° to 33.2 °
D. 33.2 ° to 34.0 °
E. 34.5 ° to 35.7 °
F. 35.7 ° to 37.0 °
G. 38.0 ° to 39.2 °
H. 39.2 ° -40.5 °
I. 43.0 ° -45.0 °
J. 46.5 ° to 48.5 °
K. 55.5 ° to 57.8 °
L. 57.8 ° to 59.5 °
M. 59.5 ° -61.5 °
N. 65.5 ° -68.0 °
O. 68.0 ° to 69.0 °
P. 69.0 ° to 70.0 °

これにより、かかる酸化物焼結体をスパッタリングターゲットに用いた場合に、異常放電が発生することを抑制できる。したがって、実施形態によれば、かかる異常放電に起因したパーティクルの発生を抑制することができることから、TFTの生産歩留まりを向上させることができる。   Thereby, when this oxide sinter is used for a sputtering target, it can suppress that abnormal discharge occurs. Therefore, according to the embodiment, generation of particles due to such abnormal discharge can be suppressed, so that the production yield of the TFT can be improved.

また、実施形態の酸化物焼結体は、相対密度が97.0%以上であることが好ましい。これにより、かかる酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用いた場合に、DCスパッタリングの放電状態を安定させることができる。なお、実施形態の酸化物焼結体は、相対密度が98.0%以上であることがより好ましく、相対密度が99.0%以上であることがさらに好ましい。   The oxide sintered body of the embodiment preferably has a relative density of 97.0% or more. Thereby, when this oxide sinter is used as a sputtering target, the discharge state of DC sputtering can be stabilized. In addition, as for the oxide sinter of embodiment, it is more preferable that relative density is 98.0% or more, and it is still more preferable that relative density is 99.0% or more.

相対密度が97.0%以上であると、かかる酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用いた場合に、スパッタリングターゲット中に空隙を少なくでき、大気中のガス成分の取り込みを防止しやすい。また、スパッタリング中に、かかる空隙を起点とした異常放電やスパッタリングターゲットの割れ等が生じにくくなる。   When the relative density is 97.0% or more, when such an oxide sintered body is used as a sputtering target, voids can be reduced in the sputtering target, and uptake of gas components in the atmosphere can be easily prevented. In addition, during the sputtering, abnormal discharge starting from the void, cracking of the sputtering target, and the like are less likely to occur.

また、実施形態の酸化物焼結体は、抗折強度が40MPa以上であることが好ましい。これにより、かかる酸化物焼結体を用いてスパッタリングターゲットを製造する際や、かかるスパッタリングターゲットでスパッタリングを行う際に、酸化物焼結体が破損することを抑制することができる。   Moreover, it is preferable that the oxide sintered compact of embodiment is 40 Mpa or more in bending strength. Thereby, when manufacturing a sputtering target using this oxide sinter, when performing sputtering by this sputtering target, it can suppress that an oxide sinter is damaged.

なお、実施形態の酸化物焼結体は、抗折強度が50MPa以上であることがより好ましく、60MPa以上であることがさらに好ましく、70MPa以上であることが一層好ましい。なお、抗折強度の上限値は特に定めるものではないが、通常300MPa以下である。   The bending strength of the oxide sintered body of the embodiment is more preferably 50 MPa or more, still more preferably 60 MPa or more, and still more preferably 70 MPa or more. The upper limit of the bending strength is not particularly limited, but is usually 300 MPa or less.

また、実施形態のスパッタリングターゲットに用いられる酸化物焼結体は、表面粗さの最大高さRyが15.0μm以下であることが好ましい。これにより、かかるスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングする際に、ターゲット表面でノジュールが発生することを抑制することができる。   Moreover, as for the oxide sinter used for the sputtering target of embodiment, it is preferable that largest height Ry of surface roughness is 15.0 micrometers or less. As a result, when sputtering is performed using such a sputtering target, generation of nodules on the surface of the target can be suppressed.

なお、実施形態のスパッタリングターゲットに用いられる酸化物焼結体は、最大高さRyが11.0μm以下であることがより好ましく、10.0μm以下であることがさらに好ましい。なお、最大高さRyの下限値は特に定めるものではないが、通常0.1μm以上である。   In addition, as for the oxide sinter used for the sputtering target of embodiment, it is more preferable that largest height Ry is 11.0 micrometers or less, and it is further more preferable that it is 10.0 micrometers or less. The lower limit of the maximum height Ry is not particularly limited, but is usually 0.1 μm or more.

また、実施形態の酸化物焼結体は、比抵抗が40mΩ・cm以下であることが好ましい。これにより、かかる酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用いた場合に、安価なDC電源を用いたスパッタリングが可能となり、成膜レートを向上させることができる。また、これにより、異常放電の発生を抑制できる。   The oxide sintered body of the embodiment preferably has a specific resistance of 40 mΩ · cm or less. Thus, when such an oxide sintered body is used as a sputtering target, sputtering using an inexpensive DC power supply becomes possible, and the film forming rate can be improved. Moreover, thereby, generation | occurrence | production of abnormal discharge can be suppressed.

なお、実施形態の酸化物焼結体は、比抵抗が35mΩ・cm以下であることがより好ましく、比抵抗が30mΩ・cm以下であることがさらに好ましい。なお、比抵抗の下限値は特に定めるものではないが、通常0.1mΩ・cm以上である。   The oxide sintered body of the embodiment more preferably has a specific resistance of 35 mΩ · cm or less, and more preferably 30 mΩ · cm or less. The lower limit of the specific resistance is not particularly limited, but is usually 0.1 mΩ · cm or more.

また、実施形態のスパッタリングターゲットは、スパッタリングターゲット表面の色差ΔEが10以下であることが好ましい。また、スパッタリングターゲットの深さ方向の色差もΔEが10以下であることが好ましい。この数値が上記条件を満たす場合、結晶粒径や組成に偏りがないためスパッタリングターゲットとして好適である。In the sputtering target of the embodiment, the color difference ΔE * of the sputtering target surface is preferably 10 or less. Further, the color difference in the depth direction of the sputtering target is also preferably ΔE * of 10 or less. When this numerical value satisfies the above condition, there is no bias in the crystal grain size or the composition, which is suitable as a sputtering target.

なお、実施形態のスパッタリングターゲットは、表面全体と深さ方向の色差ΔEが9以下であることがより好ましく、色差ΔEが8以下であることがさらに好ましい。Incidentally, the sputtering target of the embodiment, more preferably the color difference of the entire surface and depth Delta] E * is 9 or less, and further preferably the color difference Delta] E * is 8 or less.

<酸化物スパッタリングターゲットの各製造工程>
実施形態の酸化物スパッタリングターゲットは、たとえば以下に示すような方法により製造することができる。まず、原料粉末を混合する。原料粉末としては、通常In粉末、Ga粉末およびZnO粉末である。
<Each manufacturing process of oxide sputtering target>
The oxide sputtering target of the embodiment can be produced, for example, by the following method. First, the raw material powder is mixed. The raw material powders are usually In 2 O 3 powder, Ga 2 O 3 powder and ZnO powder.

各原料粉末の混合比率は、酸化物焼結体における所望の構成元素比になるように適宜決定される。   The mixing ratio of each raw material powder is appropriately determined so as to be a desired component ratio in the oxide sintered body.

各原料粉末は、事前に乾式混合することが好ましい。かかる乾式混合の方法には特に制限はなく、容器回転型混合機、容器固定型混合機等の種々の混合機を用いて混合することができる。中でも、原料粉末にせん断力と衝撃力を加えて高速分散、混合を行うことができることから、たとえば株式会社アーステクニカ製ハイスピードミキサ等で混合することが好ましい。このように事前に乾式混合処理を施すことによって、原料粉末が均一に分散、混合されると、単相構造の焼結体を得られやすくなり、また色差が前述の範囲となるため好ましい。   It is preferable to dry-mix each raw material powder in advance. There is no restriction | limiting in particular in the method of this dry mixing, It can mix using various mixers, such as a container rotation type mixer and a container fixed type mixer. Above all, it is preferable to mix using, for example, a high speed mixer made by Earth Technica Co., Ltd., because high speed dispersion and mixing can be performed by applying shear force and impact force to the raw material powder. When the raw material powder is uniformly dispersed and mixed by performing the dry mixing treatment in advance in this manner, a sintered body having a single phase structure is easily obtained, and the color difference is preferably in the range described above.

このように混合された混合粉末から成形体を作製する方法としては、たとえばスリップキャスト法や、CIP(Cold Isostatic Pressing:冷間等方圧加圧法)などが挙げられる。つづいて、成形方法の具体例として、2種類の方法についてそれぞれ説明する。   As a method of producing a molded object from the mixed powder mixed in this manner, for example, a slip casting method, CIP (Cold Isostatic Pressing: cold isostatic pressing method) and the like can be mentioned. Subsequently, two types of methods will be described as specific examples of the molding method.

(スリップキャスト法)
ここで説明するスリップキャスト法では、混合粉末と有機添加物とを含有するスラリーを、分散媒を用いて調製し、かかるスラリーを型に流し込んで分散媒を除去することにより成形を行う。ここで用いることができる有機添加物は、公知のバインダーや分散剤などである。
(Slip cast method)
In the slip casting method described here, a slurry containing a mixed powder and an organic additive is prepared using a dispersion medium, and the slurry is poured into a mold to perform molding by removing the dispersion medium. Organic additives which can be used here are known binders, dispersants and the like.

また、スラリーを調製する際に用いる分散媒には特に制限はなく、目的に応じて、水やアルコールなどから適宜選択して用いることができる。また、スラリーを調製する方法にも特に制限はなく、たとえば、混合粉末と、有機添加物と、分散媒とをポットに入れて混合するボールミル混合を用いることができる。このようにして得られたスラリーを型に流し込み、分散媒を除去して成形体を作製する。ここで用いることができる型は、金属型や石膏型、加圧して分散媒除去を行う樹脂型などである。   Further, the dispersion medium used when preparing the slurry is not particularly limited, and can be appropriately selected from water, alcohol and the like according to the purpose. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the method of preparing a slurry, For example, the ball mill mixing which puts and mixes a mixed powder, an organic additive, and a dispersion medium in a pot can be used. The slurry thus obtained is poured into a mold, and the dispersion medium is removed to prepare a compact. The molds that can be used here are metal molds, plaster molds, resin molds that perform dispersion medium removal under pressure, and the like.

(CIP法)
ここで説明するCIP法では、混合粉末と有機添加物とを含有するスラリーを、分散媒を用いて調製し、かかるスラリーを噴霧乾燥して得られた乾燥粉末を型に充填して加圧成形を行う。ここで用いることができる有機添加物は、公知のバインダーや分散剤などである。
(CIP method)
In the CIP method described here, a slurry containing a mixed powder and an organic additive is prepared using a dispersion medium, and the dry powder obtained by spray-drying the slurry is filled in a mold for pressure forming. I do. Organic additives which can be used here are known binders, dispersants and the like.

また、スラリーを調製する際に用いる分散媒には特に制限はなく、目的に応じて、水やアルコールなどから適宜選択して用いることができる。また、スラリーを調製する方法にも特に制限はなく、たとえば、混合粉末と、有機添加物と分散媒とをポットに入れて混合するボールミル混合を用いることができる。   Further, the dispersion medium used when preparing the slurry is not particularly limited, and can be appropriately selected from water, alcohol and the like according to the purpose. Further, the method of preparing the slurry is not particularly limited, and, for example, ball mill mixing in which the mixed powder, the organic additive and the dispersion medium are put in a pot and mixed can be used.

このようにして得られたスラリーを噴霧乾燥して、含水率が1%以下の乾燥粉末を作製し、かかる乾燥粉末を型に充填してCIP法により加圧成形して、成形体を作製する。   The slurry thus obtained is spray-dried to produce a dry powder having a water content of 1% or less, and the dry powder is filled in a mold and pressure-molded by the CIP method to produce a molded body. .

次に得られた成形体を焼成し、焼結体を作製する。かかる焼結体を作製する焼成炉には特に制限はなく、セラミックス焼結体の製造に使用可能である焼成炉を用いることができる。   Next, the obtained molded body is fired to prepare a sintered body. There is no restriction | limiting in particular in the baking furnace which produces this sintered body, The baking furnace which can be used for manufacture of a ceramic sintered compact can be used.

焼成温度は、1350℃〜1580℃であり、1400℃〜1550℃が好ましく、1450℃〜1550℃がより好ましい。焼成温度が高いほど高密度の焼結体が得られる一方で、焼結体の組織の肥大化を抑制して割れを防止する観点から上記温度以下で制御するのが好ましい。また、焼成温度が1350℃未満であると、単相の結晶相を形成することが困難となるので、好ましくない。   The firing temperature is 1350 ° C. to 1580 ° C., preferably 1400 ° C. to 1550 ° C., and more preferably 1450 ° C. to 1550 ° C. It is preferable to control below the said temperature from a viewpoint of suppressing the enlargement of the structure | tissue of a sintered compact and preventing a crack, while the sintered compact of a high density is obtained, so that a calcination temperature is high. Moreover, since it becomes difficult to form a single phase crystalline phase as a calcination temperature is less than 1350 degreeC, it is unpreferable.

次に得られた焼結体を切削加工する。かかる切削加工は、平面研削盤などを用いて行う。また、切削加工後の表面粗さの最大高さRyは、切削加工に用いる砥石の砥粒の大きさを選定することにより、適宜制御することができるが、焼結体の粒径が肥大化していると、肥大粒子の剥離により最大高さRyは大きくなる。   Next, the obtained sintered body is cut. Such cutting is performed using a surface grinding machine or the like. In addition, the maximum height Ry of the surface roughness after cutting can be appropriately controlled by selecting the size of the abrasive grains of the grinding stone used for cutting, but the particle diameter of the sintered body is enlarged. Then, the maximum height Ry is increased by the exfoliation of the enlarged particles.

切削加工した焼結体を基材に接合することによってスパッタリングターゲットを作製する。基材の材質にはステンレスや銅、チタンなどを適宜選択することができる。接合材にはインジウムなどの低融点半田を使用することができる。   A sputtering target is produced by joining the cut sintered body to a base material. Stainless steel, copper, titanium or the like can be appropriately selected as the material of the base material. As the bonding material, low melting solder such as indium can be used.

[実施例1]
平均粒径が0.6μmであるIn粉末と、平均粒径が1.5μmであるGa粉末と、平均粒径が0.8μmであるZnO粉末とを株式会社アーステクニカ製のハイスピードミキサで乾式混合して、混合粉末を調製した。
Example 1
Earth Technica Co., Ltd .: In 2 O 3 powder having an average particle diameter of 0.6 μm, Ga 2 O 3 powder having an average particle diameter of 1.5 μm, and ZnO powder having an average particle diameter of 0.8 μm Dry mixing was carried out using a high speed mixer to prepare a mixed powder.

なお、原料粉末の平均粒径は、日機装株式会社製の粒度分布測定装置HRAを用いて測定した。かかる測定の際、溶媒には水を使用し、測定物質の屈折率2.20で測定した。また、以下に記載の原料粉末の平均粒径についても同様の測定条件とした。なお、原料粉末の平均粒径はレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50である。The average particle diameter of the raw material powder was measured using a particle size distribution measuring device HRA manufactured by Nikkiso Co., Ltd. In the measurement, water was used as a solvent, and the refractive index of the substance to be measured was measured at 2.20. The same measurement conditions were used for the average particle diameter of the raw material powder described below. The average particle size of the raw material powder is the volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measuring method.

なお、かかる混合粉末の調製の際、すべての原料粉末に含まれる金属元素の原子比が、In/(In+Ga+Zn)=0.1、Ga/(In+Ga+Zn)=0.3、Zn/(In+Ga+Zn)=0.6となるように各原料粉末を配合した。   In addition, in preparation of this mixed powder, the atomic ratio of the metal element contained in all the raw material powder is In / (In + Ga + Zn) = 0.1, Ga / (In + Ga + Zn) = 0.3, Zn / (In + Ga + Zn) = Each raw material powder was mix | blended so that it might be set to 0.6.

次に、混合粉末が調製されたポットに、混合粉末に対して0.2質量%のバインダーと、混合粉末に対して0.6質量%の分散剤と、混合粉末に対して20質量%の水とを加え、ボールミル混合してスラリーを調製した。   Next, in the pot in which the mixed powder is prepared, 0.2% by mass of the binder to the mixed powder, 0.6% by mass of the dispersing agent to the mixed powder, and 20% by mass to the mixed powder Water was added and mixed with a ball mill to prepare a slurry.

次に、調製されたスラリーを、フィルターを挟んだ金属製の型に流し込み、排水して成形体を得た。次に、この成形体を焼成して焼結体を作製した。かかる焼成は、焼成温度1500℃、焼成時間10時間、昇温速度100℃/h、降温速度100℃/hで行った。   Next, the prepared slurry was poured into a metal mold sandwiching a filter and drained to obtain a molded body. Next, this molded body was fired to produce a sintered body. The baking was performed at a baking temperature of 1500 ° C., a baking time of 10 hours, a temperature rising rate of 100 ° C./h, and a temperature falling rate of 100 ° C./h.

次に、得られた焼結体を切削加工し、幅210mm×長さ710mm×厚さ6mmのスパッタリングターゲットを得た。なお、かかる切削加工には#170の砥石を使用した。   Next, the obtained sintered body was cut to obtain a sputtering target of 210 mm wide × 710 mm long × 6 mm thick. The # 170 whetstone was used for such cutting.

[実施例2〜3]
実施例1と同様な方法を用いて、スパッタリングターゲットを得た。なお、実施例2〜3では、混合粉末の調製の際、すべての原料粉末に含まれる金属元素の原子比が、表1に記載の原子比となるように各原料粉末を配合した。
[Examples 2 to 3]
A sputtering target was obtained using the same method as in Example 1. In Examples 2 to 3, the raw material powders were blended such that the atomic ratio of the metal elements contained in all the raw material powders was the atomic ratio described in Table 1 when preparing the mixed powder.

[比較例1〜3]
比較例1〜3では、混合粉末の調製の際、すべての原料粉末に含まれる金属元素の原子比がIn/(In+Ga+Zn)=0.1、Ga/(In+Ga+Zn)=0.3、Zn/(In+Ga+Zn)=0.6となるように各原料粉末を配合した。なお、焼成温度は表1に記載の温度となる様にし、また比較例2では乾式混合を行わなかった。それ以外は実施例1と同様な方法を用いて、スパッタリングターゲットを得た。
Comparative Examples 1 to 3
In Comparative Examples 1 to 3, in preparation of the mixed powder, the atomic ratio of metal elements contained in all the raw material powders is In / (In + Ga + Zn) = 0.1, Ga / (In + Ga + Zn) = 0.3, Zn / ( Each raw material powder was blended so that In + Ga + Zn) = 0.6. The firing temperature was set to the temperature shown in Table 1, and in Comparative Example 2, dry mixing was not performed. A sputtering target was obtained using the same method as Example 1 except for the above.

なお、実施例1〜3および比較例1〜3において、各原料粉末を調製する際に計量した各金属元素の原子比が、得られた酸化物焼結体における各金属元素の原子比と等しいことを確認した。酸化物焼結体における各金属元素の原子比は、たとえば、ICP−AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy:誘導結合プラズマ発光分光法)により測定することができる。   In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the atomic ratio of each metal element measured when preparing each raw material powder is equal to the atomic ratio of each metal element in the obtained oxide sintered body. It was confirmed. The atomic ratio of each metal element in the oxide sintered body can be measured, for example, by ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy).

つづいて、上記にて得られた実施例1〜3および比較例1〜3のスパッタリングターゲットについて、相対密度の測定を行った。かかる相対密度は、アルキメデス法に基づき測定した。   Subsequently, the relative density was measured for the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above. The relative density was measured based on the Archimedes method.

具体的には、スパッタリングターゲットの空中質量を体積(焼結体の水中質量/計測温度における水比重)で除し、理論密度ρ(g/cm)に対する百分率の値を相対密度(単位:%)とした。Specifically, the air mass of the sputtering target is divided by the volume (mass of the sintered body in water / water specific gravity at the measurement temperature), and the percentage value relative to the theoretical density ρ (g / cm 3 ) is the relative density (unit:% ).

また、かかる理論密度ρ(g/cm)は、酸化物焼結体の製造に用いた原料粉末の質量%および密度から算出した。具体的には、下記の式(10)により算出した。
ρ={(C/100)/ρ+(C/100)/ρ+(C3/100)/ρ−1 ・・(10)
Moreover, this theoretical density g (g / cm 3 ) was calculated from the mass% and the density of the raw material powder used for producing the oxide sintered body. Specifically, it was calculated by the following equation (10).
ρ = {(C 1/100 ) / ρ 1 + (C 2/100) / ρ 2 + (C 3/100) / ρ 3} -1 ·· (10)

なお、上記式中のC〜Cおよびρ〜ρは、それぞれ以下の値を示している。
・C:酸化物焼結体の製造に用いたIn粉末の質量%
・ρ:Inの密度(7.18g/cm
・C:酸化物焼結体の製造に用いたGa粉末の質量%
・ρ:Gaの密度(5.95g/cm
・C:酸化物焼結体の製造に用いたZnO粉末の質量%
・ρ:ZnOの密度(5.60g/cm
Incidentally, C 1 -C 3 and ρ 13 in the above formulas, respectively show the following values.
C 1 :% by mass of In 2 O 3 powder used for producing the oxide sintered body
· Ρ 1 : density of In 2 O 3 (7.18 g / cm 3 )
C 2 :% by mass of Ga 2 O 3 powder used for producing the oxide sintered body
· Ρ 2 : density of Ga 2 O 3 (5.95 g / cm 3 )
C 3 :% by mass of ZnO powder used for producing the oxide sintered body
· 3 3 : density of ZnO (5.60 g / cm 3 )

つづいて、上記にて得られた実施例1〜3および比較例1〜3のスパッタリングターゲットについて、それぞれ比抵抗(バルク抵抗)の測定を行った。   Subsequently, the resistivity (bulk resistance) of each of the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above was measured.

具体的には、三菱化学株式会社製ロレスタ(登録商標)HP MCP−T410(直列4探針プローブ TYPE ESP)を用いて、加工後の酸化物焼結体の表面にプローブをあてて、AUTO RANGEモードで測定した。測定箇所は酸化物焼結体の中央付近および4隅の計5か所とし、各測定値の平均値をその焼結体のバルク抵抗値とした。   Specifically, a probe is applied to the surface of the oxide sintered body after processing using Loresta (registered trademark) HP MCP-T410 (series 4-probe probe TYPE ESP) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and AUTO RANGE Measured in mode. There were five measurement points in the vicinity of the center of the oxide sintered body and four corners in total, and the average value of each measured value was taken as the bulk resistance value of the sintered body.

つづいて、上記にて得られた実施例1〜3および比較例1〜3のスパッタリングターゲットについて、それぞれ抗折強度の測定を行った。かかる抗折強度は、ワイヤー放電加工により酸化物焼結体から切り出した試料片(全長36mm以上、幅4.0mm、厚さ3.0mm)を用い、JIS−R−1601(ファインセラミックスの曲げ強度試験方法)の3点曲げ強さの測定方法にしたがって測定した。   Subsequently, the bending strength of each of the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above was measured. This bending strength uses the bending strength of JIS-R-1601 (fine ceramics) using the sample piece (total length 36 mm or more, width 4.0 mm, thickness 3.0 mm) cut out from oxide sinter by wire electric discharge machining. It measured according to the measuring method of three-point bending strength of test method).

ここで、上述の実施例1〜3および比較例1〜3について、混合粉末の際に含有する各元素の原子比と、酸化物焼結体製造時の乾式混合の有無、焼成温度、酸化物焼結体の相対密度、比抵抗(バルク抵抗)および抗折強度の測定結果とを表1に示す。   Here, for the above-described Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the atomic ratio of each element contained in the mixed powder, the presence or absence of dry mixing at the time of producing the oxide sintered body, the firing temperature, and the oxide The measurement results of relative density, specific resistance (bulk resistance) and bending strength of the sintered body are shown in Table 1.

実施例1〜3の酸化物焼結体は、相対密度がすべて97.0%以上であることがわかる。したがって、実施形態によれば、かかる酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用いた場合に、DCスパッタリングの放電状態を安定させることができる。   The oxide sintered bodies of Examples 1 to 3 are all found to have a relative density of 97.0% or more. Therefore, according to the embodiment, when such an oxide sintered body is used as a sputtering target, the discharge state of DC sputtering can be stabilized.

また、実施例1〜3の酸化物焼結体は、比抵抗がすべて40mΩcm以下であることがわかる。したがって、実施形態によれば、酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用いた場合に、安価なDC電源を用いたスパッタリングが可能となり、成膜レートを向上させることができる。   Moreover, it turns out that the oxide sintered compacts of Examples 1 to 3 all have a specific resistance of 40 mΩcm or less. Therefore, according to the embodiment, when the oxide sintered body is used as a sputtering target, sputtering using an inexpensive DC power supply becomes possible, and the film forming rate can be improved.

また、実施例1〜3の酸化物焼結体は、抗折強度がすべて40MPa以上であることがわかる。したがって、実施形態によれば、かかる酸化物焼結体を用いてスパッタリングターゲットを製造する際や、かかるスパッタリングターゲットでスパッタリングを行う際に、酸化物焼結体が破損することを抑制することができる。   Moreover, it turns out that the oxide sintered compacts of Examples 1 to 3 all have a bending strength of 40 MPa or more. Therefore, according to the embodiment, when the sputtering target is manufactured using such an oxide sintered body, or when sputtering is performed using the sputtering target, the oxide sintered body can be prevented from being damaged. .

つづいて、上記にて得られた実施例1〜3および比較例1〜3のスパッタリングターゲットの表面を、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察するとともに、結晶の平均粒径の測定を行った。   Subsequently, the surfaces of the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above are observed using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope), and the average particle diameter of crystals is obtained. The measurement of

具体的には、酸化物焼結体を切断して得られた切断面を、エメリー紙#180、#400、#800、#1000、#2000を用いて段階的に研磨し、最後にバフ研磨して鏡面に仕上げた。   Specifically, the cut surface obtained by cutting the oxide sintered body is polished stepwise using emery paper # 180, # 400, # 800, # 1000, # 2000 and finally buffing I finished the mirror surface.

その後、40℃のエッチング液(硝酸(60〜61%水溶液、関東化学(株)製)、塩酸(35.0〜37.0%水溶液、関東化学(株)製)および純水を体積比でHCl:H2O:HNO3=1:1:0.08の割合で混合)に2分間浸漬してエッチングを行った。   After that, the etching solution at 40 ° C. (nitric acid (60 to 61% aqueous solution, made by Kanto Chemical Co., Ltd.), hydrochloric acid (35.0 to 37.0% aqueous solution, made by Kanto Chemical Co., Ltd.) and pure water in volume ratio Etching was performed by immersion for 2 minutes in HCl: H2O: HNO3 = 1: 1: 0.08).

そして、現れた面を走査型電子顕微鏡(SU3500、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて観察した。なお、平均粒径の測定では、倍率500倍、175μm×250μmの範囲のBSE−COMP像を無作為に10視野撮影し、組織のSEM画像を得た。   Then, the appeared surface was observed using a scanning electron microscope (SU3500, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). In the measurement of the average particle diameter, BSE-COMP images at magnifications of 500 and 175 μm × 250 μm were randomly taken in 10 fields of view, and SEM images of the tissue were obtained.

また、粒子解析には、アメリカ国立衛生研究所(NIH:National Institutes of Health)が提供する画像処理ソフトウェアImageJ 1.51k(http://imageJ.nih.gov/ij/)を用いた。   For particle analysis, an image processing software ImageJ 1.51k (http://imageJ.nih.gov/ij/) provided by the National Institutes of Health (NIH) was used.

まず粒界に沿って描画を行い、全ての描画が完了した後、画像補正(Image→Adjust→Threshold)を行い、画像補正後に残ったノイズは、必要に応じて除去(Process→Noise→Despeckle)を行った。   First, drawing is performed along grain boundaries, and after all drawing is completed, image correction (Image → Adjust → Threshold) is performed, and noise remaining after image correction is removed as necessary (Process → Noise → Despeckle) Did.

その後、粒子解析を実施(Analyze→Analyze Particles)して、各粒子における面積を得た後、面積円相当径を算出した。10視野において算出された全粒子の面積円相当径の平均値を、本発明における平均粒径とした。   Thereafter, particle analysis was performed (Analyze → Analyze Particles) to obtain the area of each particle, and then the area equivalent circle diameter was calculated. The average value of the area equivalent circular diameter of all the particles calculated in 10 visual fields was taken as the average particle diameter in the present invention.

図1および図2は、実施例1における酸化物焼結体のSEM画像である。なお、図1および図2において、黒色に見える部分は表面研磨による欠け部分である。図1および図2に示すように、実施例1の酸化物焼結体は、単相の結晶相で構成されていることがわかる。   1 and 2 are SEM images of the oxide sintered body in Example 1. FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, the black-appearing part is a chipped part by surface polishing. As shown in FIGS. 1 and 2, it can be seen that the oxide sintered body of Example 1 is composed of a single-phase crystal phase.

図3は、比較例2における酸化物焼結体のSEM画像である。なお、図3において、黒色に見える部分はインジウムが少なくなっている相(In poor相)である。図3に示すように、比較例2の酸化物焼結体は、複相の結晶相で構成されていることがわかる。   FIG. 3 is a SEM image of the oxide sintered body in Comparative Example 2. Note that, in FIG. 3, a portion that appears black is a phase in which indium is reduced (In poor phase). As shown in FIG. 3, it can be seen that the oxide sintered body of Comparative Example 2 is composed of a multiple phase crystal phase.

つづいて、上記にて得られた実施例1〜3および比較例1〜3の酸化物焼結体について、それぞれX線回折(X-Ray Diffraction:XRD)測定を行い、X線回折チャートを得た。   Subsequently, X-Ray Diffraction (XRD) measurement is performed on each of the oxide sintered bodies of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above, to obtain X-ray diffraction charts. The

なお、かかるX線回折測定の具体的な測定条件は以下の通りであった。
・装置:SmartLab(株式会社リガク製、登録商標)
・線源:CuKα線
・管電圧:40kV
・管電流:30mA
・スキャン速度:5deg/min
・ステップ:0.02deg
・スキャン範囲:2θ=20度〜70度
In addition, the concrete measurement conditions of this X-ray-diffraction measurement were as follows.
-Device: SmartLab (manufactured by Rigaku Corporation, registered trademark)
・ Source: CuKα ray ・ Tube voltage: 40kV
・ Tube current: 30 mA
・ Scan speed: 5deg / min
・ Step: 0.02 deg
・ Scan range: 2θ = 20 degrees to 70 degrees

図4は、実施例1における酸化物焼結体のX線回折チャートである。図4に示すように、実施例1のX線回折チャートでは、回折角2θが20°〜70°の範囲において、下記のA〜Pの領域に回折ピークが観測される。
A.24.5°〜26.0°
B.31.0°〜32.5°
C.32.5°〜33.2°
D.33.2°〜34.0°
E.34.5°〜35.7°
F.35.7°〜37.0°
G.38.0°〜39.2°
H.39.2°〜40.5°
I.43.0°〜45.0°
J.46.5°〜48.5°
K.55.5°〜57.8°
L.57.8°〜59.5°
M.59.5°〜61.5°
N.65.5°〜68.0°
O.68.0°〜69.0°
P.69.0°〜70.0°
FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1. As shown in FIG. 4, in the X-ray diffraction chart of Example 1, diffraction peaks are observed in the following regions A to P in the range of the diffraction angle 2θ of 20 ° to 70 °.
A. 24.5 ° to 26.0 °
B. 31.0 ° to 32.5 °
C. 32.5 ° to 33.2 °
D. 33.2 ° to 34.0 °
E. 34.5 ° to 35.7 °
F. 35.7 ° to 37.0 °
G. 38.0 ° to 39.2 °
H. 39.2 ° -40.5 °
I. 43.0 ° -45.0 °
J. 46.5 ° to 48.5 °
K. 55.5 ° to 57.8 °
L. 57.8 ° to 59.5 °
M. 59.5 ° -61.5 °
N. 65.5 ° -68.0 °
O. 68.0 ° to 69.0 °
P. 69.0 ° to 70.0 °

上述のように、実施例1の酸化物焼結体は、単相の結晶相で構成されていることから、上記のA〜Pの領域に観測される回折ピークは、かかる単相の結晶相に起因していることがわかる。換言すると、このX線回折測定で得られるチャートにより、実施例1の酸化物焼結体を構成する単相の結晶相の同定が可能である。   As described above, since the oxide sintered body of Example 1 is composed of a single-phase crystal phase, the diffraction peaks observed in the above A to P regions are the single-phase crystal phase. It turns out that it is due to. In other words, the chart obtained by this X-ray diffraction measurement makes it possible to identify the single-phase crystal phase constituting the oxide sintered body of Example 1.

図5は、実施例1における酸化物焼結体のX線回折チャートと、InGaZnO、InGaZnOおよびGaZnOのX線回折チャートにおけるピーク位置とを比較する図である。FIG. 5 is a diagram comparing peak positions in the X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1 with the X-ray diffraction chart of InGaZnO 4 , In 2 Ga 2 ZnO 7 and Ga 2 ZnO 4 .

図5に示すように、実施例1の酸化物焼結体を構成する単相の結晶相は、既知の結晶相(ここでは、InGaZnO、InGaZnOおよびGaZnO)とは異なるピーク位置に回折ピークが観測されていることがわかる。ここで、「既知の結晶相」とは、「JCPDS(Joint Committee of Powder Diffraction Standards)カードにX線回折チャートのピーク位置が登録されている結晶相」という意味である。As shown in FIG. 5, the single-phase crystal phase constituting the oxide sintered body of Example 1 is a known crystal phase (here, InGaZnO 4 , In 2 Ga 2 ZnO 7 and Ga 2 ZnO 4 ) It can be seen that diffraction peaks are observed at different peak positions. Here, “known crystal phase” means “a crystal phase in which a peak position of an X-ray diffraction chart is registered in a Joint Committee of Powder Diffraction Standards (JCPDS) card”.

すなわち、実施例1の酸化物焼結体を構成する単相の結晶相は、これまで知られていない結晶相であることがわかる。   That is, it is understood that the single phase crystal phase constituting the oxide sintered body of Example 1 is a crystal phase which has not been known so far.

つづいて、上記にて得られた実施例1〜3および比較例1〜3のスパッタリングターゲットについて、それぞれ表面粗さの最大高さRyの測定を行った。具体的には、表面粗さ測定器(SJ-210/株式会社ミツトヨ製)を用いてスパッタリング面の最大高さRyを測定した。スパッタリング面の10個所を測定して、その最大値をそのスパッタリングターゲットの最大高さRyとした。測定結果を表2に示す。   Subsequently, the maximum height Ry of the surface roughness was measured for each of the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above. Specifically, the maximum height Ry of the sputtering surface was measured using a surface roughness measuring device (SJ-210 / manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.). Ten points on the sputtering surface were measured, and the maximum value was taken as the maximum height Ry of the sputtering target. The measurement results are shown in Table 2.

つづいて、上記にて得られた実施例1〜3および比較例1〜3のスパッタリングターゲットにおいて、表面内の色差ΔEおよび深さ方向の色差ΔEの測定をそれぞれ行った。なお、「色差ΔE」とは、2つの色の違いを数値化した指標である。Subsequently, the sputtering target of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained in the above, the measurement of the color difference Delta] E * color difference Delta] E * and the depth direction of the surface was carried out, respectively. The “color difference ΔE * ” is an index that digitizes the difference between the two colors.

かかる表面内の最大色差ΔEは、切削加工したスパッタリングターゲットの表面をx軸、y軸方向に50mm間隔で色差計(コミカミノルタ社製、色彩色差計CP−300)を用いて測定し、測定された各点のL値、a値およびb値をCIE1976空間で評価した。そして、測定された各点のうち2点のL値、a値およびb値の差分ΔL、Δa、Δbから、下記の式(11)より色差ΔEをすべての2点の組み合わせで求め、求められた複数の色差ΔEの最大値を表面内の最大色差ΔEとした。
ΔE=((ΔL)+(Δa)+(Δb)1/2 ・・(11)
The maximum color difference ΔE * in the surface is measured by measuring the surface of the cut sputtering target at intervals of 50 mm in the x-axis and y-axis directions using a color difference meter (color difference meter CP-300 manufactured by Komi Minolta Co., Ltd.) The L, a and b values of each point evaluated were evaluated in the CIE 1976 space. Then, the color difference ΔE * is determined from the combination of all the two points from the following equation (11) from the L value of each of the measured points, the difference between the a value and the b value, ΔL, Δa, Δb. The maximum value of the plurality of color differences ΔE * is taken as the maximum color difference ΔE * in the surface.
ΔE * = ((ΔL) 2 + (Δa) 2 + (Δb) 2 ) 1/2 ··· (11)

また、深さ方向の最大色差ΔEは、切削加工したスパッタリングターゲットの任意の箇所において、0.5mmずつ切削加工し、スパッタリングターゲットの中央部までの各深さで色差計を用いて測定し、測定された各点のL値、a値およびb値をCIE1976空間で評価した。そして、測定された各点のうち2点のL値、a値およびb値の差分ΔL、Δa、Δbから色差ΔEをすべての2点の組み合わせで求め、求められた複数の色差ΔEの最大値を深さ方向の最大色差ΔEとした。In addition, the maximum color difference ΔE * in the depth direction is cut by 0.5 mm at any position of the cut sputtering target, and measured using a color difference meter at each depth to the central portion of the sputtering target, The L value, a value and b value of each point measured were evaluated in the CIE 1976 space. Then, a color difference ΔE * is obtained from the L value of each of the measured points, the difference between the a value and the b value ΔL, Δa, Δb from the combination of all two points, and a plurality of color differences ΔE * obtained The maximum value is taken as the maximum color difference ΔE * in the depth direction.

ここでアーキング(異常放電)の発生量からターゲットの評価を行うため、実施例1〜3および比較例1〜3で得られたスパッタリングターゲットを、低融点半田であるインジウムを接合材として使用し、銅製の基材に接合した。   Here, in order to evaluate the target from the generation amount of arcing (abnormal discharge), using the sputtering target obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 as a bonding material, indium which is a low melting point solder, Bonded to a copper base.

つづいて、実施例1〜3および比較例1〜3のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行い、アーキング(異常放電)の発生量からターゲットの評価を行った。評価結果を表2に示す。
(アーキング評価)
A:非常に少ない。
B:多い。
C:非常に多い。
Then, sputtering was performed using the sputtering target of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3, and evaluation of the target was performed from the generation amount of arcing (abnormal discharge). The evaluation results are shown in Table 2.
(Arking evaluation)
A: Very little.
B: Many.
C: Very many.

ここで、上述の実施例1〜3および比較例1〜3について、混合粉末の際に含有する各元素の原子比と、スパッタリングターゲットに用いられる酸化物焼結体の結晶相、平均粒径、表面粗さの最大高さRy、面内方向の最大色差ΔE、深さ方向の最大色差ΔE、およびアーキング評価の測定結果とを表2に示す。Here, for the above-described Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the atomic ratio of each element contained in the mixed powder, the crystal phase of the oxide sintered body used for the sputtering target, the average particle diameter, surface roughness maximum height Ry of the maximum color difference Delta] E * in the in-plane direction, the maximum color difference Delta] E * in the depth direction, and the measurement results of the arcing evaluation are shown in Table 2.

実施例1〜3の酸化物焼結体は、結晶相がすべて単相で構成されていることがわかる。したがって、実施形態によれば、アーキング評価の結果からわかるように、かかる酸化物焼結体をスパッタリングターゲットに用いた場合に、スパッタリングを安定して行うことができる。   It is understood that in the oxide sintered bodies of Examples 1 to 3, all crystal phases are composed of a single phase. Therefore, according to the embodiment, as can be seen from the results of the arcing evaluation, when the oxide sintered body is used as a sputtering target, sputtering can be stably performed.

また、実施例1〜3の酸化物焼結体は、平均粒径がすべて15.0μm以下であることがわかる。したがって、実施形態によれば、かかる酸化物焼結体を研削加工する際に、大きな結晶粒が表面からはがれることにより、表面が粗くなることを抑制することができる。   Moreover, it turns out that the oxide sinter of Examples 1-3 is 15.0 micrometers or less in average particle diameter altogether. Therefore, according to the embodiment, when the oxide sintered body is ground, large crystal grains are peeled off from the surface, so that the surface can be prevented from becoming rough.

また、実施例1〜3のスパッタリングターゲットは、酸化物焼結体の表面粗さの最大高さRyがすべて15.0μm以下であることがわかる。したがって、実施形態によれば、スパッタリングする際に、ターゲット表面でノジュールが発生することを抑制することができる。   Moreover, it turns out that the sputtering targets of Examples 1 to 3 all have the maximum height Ry of the surface roughness of the oxide sintered body of 15.0 μm or less. Therefore, according to the embodiment, generation of nodules on the target surface can be suppressed when sputtering.

実施例1〜3のスパッタリングターゲットは、面内方向および深さ方向の最大色差ΔEが10以下であることがわかる。したがって、実施形態によれば、結晶粒径や組成に偏りがないためスパッタリングターゲットとして好適である。It is understood that the sputtering targets of Examples 1 to 3 have a maximum color difference ΔE * of 10 or less in the in-plane direction and the depth direction. Therefore, according to the embodiment, since there is no bias in the crystal grain size or the composition, it is suitable as a sputtering target.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、板状の酸化物焼結体を用いてスパッタリングターゲットが作製された例について示したが、酸化物焼結体の形状は板状に限られず、円筒状など、どのような形状であってもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible unless it deviates from the meaning. For example, although the embodiment shows an example in which a sputtering target is manufactured using a plate-like oxide sintered body, the shape of the oxide sintered body is not limited to a plate-like shape, and any shape such as a cylindrical shape It may be shaped.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the invention are not limited to the specific details and representative embodiments represented and described above. Accordingly, various modifications may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (10)

インジウム、ガリウムおよび亜鉛を、以下の式(4)(6)を満たす比率で含む酸化物焼結体であって、
単相の結晶相で構成され、
前記結晶相の平均粒径が15.0μm以下である酸化物焼結体。
0.05≦In/(In+Ga+Zn)≦0.15 ・・(4)
0.15≦Ga/(In+Ga+Zn)≦0.45 ・・(5)
0.50≦Zn/(In+Ga+Zn)≦0.80 ・・(6)
An oxide sintered body containing indium, gallium and zinc in a ratio satisfying the following formulas (4) to (6) ,
Composed of single phase crystal phase,
The oxide sinter whose average particle diameter of the said crystal phase is 15.0 micrometers or less.
0.05 ≦ In / (In + Ga + Zn) ≦ 0.15 (4)
0.15 ≦ Ga / (In + Ga + Zn) ≦ 0.45 (5)
0.50 ≦ Zn / (In + Ga + Zn) ≦ 0.80 ··· (6)
インジウム、ガリウムおよび亜鉛を、以下の式(7)〜(9)を満たす比率で含む請求項1に記載の酸化物焼結体。
0.05≦In/(In+Ga+Zn)≦0.15 ・・(7)
0.20≦Ga/(In+Ga+Zn)≦0.40 ・・(8)
0.50≦Zn/(In+Ga+Zn)≦0.70 ・・(9)
The oxide sintered body according to claim 1, containing indium, gallium and zinc in a ratio satisfying the following formulas (7) to (9).
0.05 ≦ In / (In + Ga + Zn) ≦ 0.15 ··· (7)
0.20 ≦ Ga / (In + Ga + Zn) ≦ 0.40 (8)
0.50 ≦ Zn / (In + Ga + Zn) ≦ 0.70 (9)
前記結晶相は、X線回折測定(CuKα線)により得られるチャートにおいて、以下のA〜Pの領域に回折ピークが観測される請求項1または2に記載の酸化物焼結体。
A.24.5°〜26.0°
B.31.0°〜32.5°
C.32.5°〜33.2°
D.33.2°〜34.0°
E.34.5°〜35.7°
F.35.7°〜37.0°
G.38.0°〜39.2°
H.39.2°〜40.5°
I.43.0°〜45.0°
J.46.5°〜48.5°
K.55.5°〜57.8°
L.57.8°〜59.5°
M.59.5°〜61.5°
N.65.5°〜68.0°
O.68.0°〜69.0°
P.69.0°〜70.0°
The oxide sintered body according to claim 1 or 2 , wherein a diffraction peak is observed in a region of the following A to P in the chart obtained by X-ray diffraction measurement (CuKα ray) in the crystal phase.
A. 24.5 ° to 26.0 °
B. 31.0 ° to 32.5 °
C. 32.5 ° to 33.2 °
D. 33.2 ° to 34.0 °
E. 34.5 ° to 35.7 °
F. 35.7 ° to 37.0 °
G. 38.0 ° to 39.2 °
H. 39.2 ° -40.5 °
I. 43.0 ° -45.0 °
J. 46.5 ° to 48.5 °
K. 55.5 ° to 57.8 °
L. 57.8 ° to 59.5 °
M. 59.5 ° -61.5 °
N. 65.5 ° -68.0 °
O. 68.0 ° to 69.0 °
P. 69.0 ° to 70.0 °
相対密度が97.0%以上である
請求項1〜のいずれか一つに記載の酸化物焼結体。
The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 3 , which has a relative density of 97.0% or more.
抗折強度が40MPa以上である
請求項1〜のいずれか一つに記載の酸化物焼結体。
The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 4 , which has a bending strength of 40 MPa or more.
比抵抗が40mΩcm以下である
請求項1〜のいずれか一つに記載の酸化物焼結体。
The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 5 , which has a specific resistance of 40 mΩcm or less.
請求項1〜のいずれか一つに記載の酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット。 A sputtering target comprising the oxide sintered body according to any one of claims 1 to 6 . 表面粗さの最大高さRyが15.0μm以下である
請求項に記載のスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 7 , wherein the maximum height Ry of the surface roughness is 15.0 μm or less.
色差ΔEが10以下である
請求項またはに記載のスパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 7 or 8 color difference Delta] E * is 10 or less.
請求項のいずれか一つ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する、酸化物薄膜の製造方法。 Deposited by sputtering a sputtering target according to any one of claims 7-9, method of manufacturing an oxide thin film.
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