KR102353563B1 - 산화물 소결체, 스퍼터링용 타겟, 및 그것을 이용하여 얻어지는 산화물 반도체 박막 - Google Patents

산화물 소결체, 스퍼터링용 타겟, 및 그것을 이용하여 얻어지는 산화물 반도체 박막 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스퍼터링법에 의해 산화물 반도체 박막으로 한 경우에, 낮은 캐리어 농도, 높은 캐리어 이동도를 얻을 수 있는 산화물 소결체, 및 그것을 이용한 스퍼터링용 타겟을 제공한다. 이 산화물 소결체는, 인듐, 갈륨 및 아연을 산화물로서 함유한다. 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만이고 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만이다. 이 산화물 소결체를 스퍼터링용 타겟으로서 형성한 결정질의 산화물 반도체 박막은, 캐리어 농도 8.0×1017 ㎝-3 이하로, 캐리어 이동도 10 ㎠/V·s 이상을 얻을 수 있다.

Description

산화물 소결체, 스퍼터링용 타겟, 및 그것을 이용하여 얻어지는 산화물 반도체 박막{OXIDE SINTERED BODY, SPUTTERING TARGET, AND OXIDE SEMICONDUCTOR THIN FILM OBTAINED USING SPUTTERING TARGET}
본 발명은 산화물 소결체, 타겟, 및 그것을 이용하여 얻어지는 산화물 반도체 박막에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 아연을 함유시킴으로써 결정질의 산화물 반도체 박막의 캐리어 농도 저감을 가능하게 하는 스퍼터링용 타겟, 그것을 얻는 데 최적인 아연을 함유하는 산화물 소결체, 및 그것을 이용하여 얻어지는 낮은 캐리어 농도와 높은 캐리어 이동도를 나타내는 결정질의 아연을 함유하는 산화물 반도체 박막에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)는, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 FET)의 1종이다. TFT는, 기본 구성으로서, 게이트 단자, 소스 단자, 및 드레인 단자를 구비한 3단자 소자이며, 기판 상에 성막(成膜)한 반도체 박막을, 전자 또는 홀이 이동하는 채널층으로서 이용하여, 게이트 단자에 전압을 인가하고, 채널층에 흐르는 전류를 제어하여, 소스 단자와 드레인 단자 사이의 전류를 스위칭하는 기능을 갖는 능동 소자이다. TFT는, 현재, 가장 많이 실용화되어 있는 전자 디바이스이고, 그 대표적인 용도로서 액정 구동용 소자가 있다.
TFT로서, 현재, 가장 널리 사용되고 있는 것은 다결정 실리콘막 또는 비정질 실리콘막을 채널층 재료로 한 MIS-FET(Metal-Insulator-Semiconductor-FET)이다. 실리콘을 이용한 MIS-FET는, 가시광에 대해 불투명하기 때문에, 투명 회로를 구성할 수 없다. 이 때문에, MIS-FET를 액정 디스플레이의 액정 구동용 스위칭 소자로서 응용한 경우, 상기 디바이스는, 디스플레이 화소의 개구비가 작아진다.
또한, 최근에 와서는, 액정의 고선명화가 요구됨에 따라, 액정 구동용 스위칭 소자에도 고속 구동이 요구되도록 되어 오고 있다. 고속 구동을 실현하기 위해서는, 전자 또는 홀의 이동도가 적어도 비정질 실리콘의 그것보다 높은 반도체 박막을 채널층에 이용할 필요가 생기고 있다.
이러한 상황에 대해, 특허문헌 1에서는, 기상 성막법으로 성막되고, In, Ga, Zn 및 O의 원소로 구성되는 투명 비정질 산화물 박막으로서, 상기 산화물의 조성은, 결정화되었을 때의 조성이 InGaO3(ZnO)m(m은 6 미만의 자연수)이며, 불순물 이온을 첨가하지 않고, 캐리어 이동도(캐리어 전자 이동도라고도 함)가 1 ㎠/(V·초) 초과이고, 또한 캐리어 농도(캐리어 전자 농도라고도 함)가 1016/㎤ 이하인 반절연성인 것을 특징으로 하는 투명 반절연성 비정질 산화물 박막, 및 이 투명 반절연성 비정질 산화물 박막을 채널층으로 한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터가 제안되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에서 제안된, 스퍼터법, 펄스 레이저 증착법 중 어느 하나의 기상 성막법으로 성막되고, In, Ga, Zn 및 O의 원소로 구성되는 투명 비정질 산화물 박막(a-IGZO 막)은, 대략 1~10 ㎠/(V·초)의 범위의 비교적 높은 전자 캐리어 이동도를 나타내지만, 비정질 산화물 박막이 원래 산소 결손을 생성하기 쉬운 것과, 열 등 외적 인자에 대해 전자 캐리어의 거동이 반드시 안정적이지 않은 것이 악영향을 미쳐, TFT 등의 디바이스를 형성한 경우에 불안정함이 종종 문제가 되는 것이 지적되고 있었다.
이러한 문제를 해결하는 재료로서, 특허문헌 2에서는, 갈륨이 산화인듐에 고용(固溶)되어 있고, 원자수비 Ga/(Ga+In)이 0.001~0.12이며, 전체 금속 원자에 대한 인듐과 갈륨의 함유율이 80 원자% 이상이고, In2O3의 빅스바이트(bixbyite) 구조를 갖는 산화물 박막을 이용하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터가 제안되어 있으며, 그 원료로서, 갈륨이 산화인듐에 고용되어 있고, 원자수비 Ga/(Ga+In)이 0.001~0.12이며, 전체 금속 원자에 대한 인듐과 갈륨의 함유율이 80 원자% 이상이고, In2O3의 빅스바이트 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 산화물 소결체가 제안되어 있다.
그러나, 특허문헌 2의 실시예 1~8에 기재된 캐리어 농도는 1018 ㎝-3대여서, TFT에 적용하는 산화물 반도체 박막으로서는 지나치게 높은 것이 과제로서 남겨져 있었다.
또한, 특허문헌 3에는, 빅스바이트 구조를 가지며, 산화인듐, 산화갈륨, 산화아연을 함유하는 산화물 소결체로서, 인듐, 갈륨 및 아연에 있어서의 아연의 양비가, 원자수비로 0.05 초과 0.65 미만인 소결체가 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 3의 소결체에서는, 그 실시예에 있어서도 대부분은 아연의 함유비가 0.10 초과로 아연량이 많기 때문에, 박막을 형성한 경우에 결정화 온도가 높아져, 박막 트랜지스터로서 안정적인 특성을 나타내는 빅스바이트 구조의 결정막을 얻는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2010-219538호 공보 특허문헌 2: WO 2010/032422호 공보 특허문헌 3: WO 2009/148154호 공보
본 발명의 목적은, 결정질의 산화물 반도체 박막의 캐리어 농도 저감을 가능하게 하는 스퍼터링용 타겟, 그것을 얻는 데 최적인 산화물 소결체, 및 그것을 이용하여 얻어지는 낮은 캐리어 농도와 높은 캐리어 이동도를 나타내는 산화물 반도체 박막을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 특히 인듐과 갈륨의 Ga/(In+Ga) 비를 0.08 이상 0.20 미만으로 하고 갈륨을 산화물로서 함유하는 산화물 소결체에, 소량의 아연, 구체적으로는 Zn/(In+Ga+Zn)의 비를 0.0001 이상 0.08 미만으로 함유시켜 소결된 산화물 소결체를 이용하여 제작된 산화물 반도체 박막이, 캐리어 농도를 억제한다는 것을 새롭게 발견하였다.
즉 본 발명의 제1 발명은, 인듐, 갈륨 및 아연을 산화물로서 함유하고, 상기 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만이며, 상기 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체이다.
본 발명의 제2 발명은, 상기 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.01 이상 0.05 이하인 제1 발명에 기재된 산화물 소결체이다.
본 발명의 제3 발명은, 상기 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.15 이하인 제1 또는 제2 발명에 기재된 산화물 소결체이다.
본 발명의 제4 발명은, 아연 이외의 +2가 원소, 및 인듐과 갈륨 이외의 +3가 내지 +6가의 원소를 실질적으로 함유하지 않는 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체이다.
본 발명의 제5 발명은, 빅스바이트형 구조의 In2O3 상과, In2O3 상 이외의 생성 상(生成 相)이 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상, β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상, β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상, (Ga,In)2O3 상과 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상, 및 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상과 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상으로 이루어지는 군에서 선택된 생성 상에 의해 구성되는 제1 내지 제4 발명 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체이다.
본 발명의 제6 발명은, 하기의 식 1로 정의되는 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상의 X선 회절 피크 강도비가 43% 이하의 범위인 제5 발명에 기재된 산화물 소결체이다.
100×I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]/{I[In2O3 상(400)]+I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]}[%] …식 1
(식 중, I[In2O3 상(400)]은 빅스바이트형 구조의 In2O3 상의 (400) 피크 강도이고, [In2Ga2ZnO7 상(0010)]은 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상(0010) 피크 강도를 나타낸다.)
본 발명의 제7 발명은, 제1 내지 제6 발명 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체를 가공하여 얻어지는 스퍼터링용 타겟이다.
본 발명의 제8 발명은, 제7 발명에 기재된 스퍼터링용 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 기판 상에 형성된 후, 산화성 분위기에 있어서의 열처리에 의해 결정화시킨 결정질의 산화물 반도체 박막이다.
본 발명의 제9 발명은, 캐리어 이동도가 10 ㎠/V·s 이상인 제8 발명에 기재된 산화물 반도체 박막이다.
본 발명의 제10 발명은, 캐리어 이동도가 15 ㎠/V·s 이상인 제8 발명에 기재된 산화물 반도체 박막이다.
본 발명의 제11 발명은, 캐리어 농도가 8.0×1017 ㎝-3 이하인 제8 내지 제10 발명 중 어느 하나에 기재된 산화물 반도체 박막이다.
본 발명의 인듐 및 갈륨을 산화물로서 함유하고, 또한 아연을 Zn/(In+Ga+Zn)의 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만 함유하는 산화물 소결체는, 예컨대 스퍼터링용 타겟으로서 이용된 경우에, 스퍼터링 성막에 의해 형성되고, 그 후 열처리에 의해 얻어진, 본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막을 얻을 수 있다. 상기한 결정질의 산화물 반도체 박막은 빅스바이트 구조를 갖고 있고, 소정량의 아연이 포함되어 있음으로써, 캐리어 농도를 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막을 TFT에 적용한 경우에는, TFT의 온/오프를 높이는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명의 산화물 소결체, 타겟, 및 그것을 이용하여 얻어지는 산화물 반도체 박막은 공업적으로 매우 유용하다.
이하에, 본 발명의 산화물 소결체, 스퍼터링용 타겟, 및 그것을 이용하여 얻어지는 산화물 반도체 박막에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 산화물 소결체는, 인듐, 갈륨 및 아연을 산화물로서 함유하고, 또한 갈륨이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만, 아연이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만을 함유하는 산화물 소결체인 것을 특징으로 한다.
갈륨의 함유량은, Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만이고, 0.08 이상 0.15 이하인 것이 보다 바람직하다. 갈륨은 산소와의 결합력이 강하여, 본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막의 산소 결손량을 저감시키는 효과가 있다. 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 미만인 경우, 이 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 0.20 이상인 경우, 결정화 온도가 지나치게 높아지기 때문에, 반도체 프로세스에서 바람직하다고 여겨지는 온도 범위에서는 결정성을 높일 수 없으며, 산화물 반도체 박막으로서 충분히 높은 캐리어 이동도를 얻을 수 없다. 또한, 산화물 반도체 박막의 특히 바람직한 캐리어 이동도를 확보하는 관점에서는, 0.08 이상 0.10 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 산화물 소결체는, 상기한 바와 같이 규정되는 조성 범위의 인듐과 갈륨에 더하여, 아연을 함유한다. 아연 농도는 Zn/(In+Ga+Zn)의 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만이다. 또한, 산화물 반도체 박막의 바람직한 캐리어 농도 및 캐리어 이동도의 양립의 관점에서는 0.01 이상 0.05 이하인 것이 바람직하다. 또한, 산화물 반도체 박막의 특히 바람직한 캐리어 이동도를 확보하는 관점에서는, 0.0001 이상 0.01 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 산화물 소결체는, 상기 범위 내의 아연을 첨가함으로써, 주로 산소 결손에 의해 생성된 전자가 중화되는 작용에 의해 캐리어 농도가 억제되어, 본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막을 TFT에 적용한 경우에는, TFT의 온/오프를 높이는 것이 가능해지는 것이다.
한편, 본 발명의 산화물 소결체에는, 아연 이외의 +2가 원소, 및 인듐과 갈륨 이외의 +3가 내지 +6가의 원소인 원소 M을 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기서, 원소 M을 실질적으로 함유하지 않는다는 것은, 각각 단독의 원소 M이, M/(In+Ga+M)의 원자수비로 500 ppm 이하이고, 바람직하게는 200 ppm 이하, 보다 바람직하게는 100 ppm 이하이다. 구체적인 원소 M의 예시로서는, +2가 원소로서는, Mg, Ni, Co, Cu, Ca, Sr, Pb를 예시할 수 있고, +3가 원소로서는, Al, Y, Sc, B, 란타노이드를 예시할 수 있으며, +4가 원소로서는, Sn, Ge, Ti, Si, Zr, Hf, C, Ce를 예시할 수 있고, +5가 원소로서는, Nb, Ta를 예시할 수 있으며, +6가 원소로서는, W, Mo를 예시할 수 있다.
1. 산화물 소결체 조직
본 발명의 산화물 소결체는, 주로 빅스바이트형 구조의 In2O3 상 및 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 갈륨은 In2O3 상에 고용되거나, 혹은 GaInO3 상을 구성하는 것이 바람직하다. 갈륨은, In2O3 상에 고용되는 경우에는, +3가 이온인 인듐의 격자 위치를 치환한다. 소결이 진행되지 않는 등의 이유에 의해, 갈륨이 In2O3 상에 고용되기 어렵거나, 혹은 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상이 생성되기 어려워지고, 그 결과로서, β-Ga2O3형 구조의 Ga2O3 상을 형성하는 것은 바람직하지 않다. Ga2O3 상은 도전성이 부족하기 때문에, 이상 방전의 원인이 된다.
본 발명의 산화물 소결체는, 주로 빅스바이트형 구조의 In2O3 상에 의해 구성되어 있으나, 본 발명과 같이 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상이고, 또한 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상인 경우에는, In2O3 상 이외에 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상만, 혹은 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상을 포함한다.
또한, 본 발명의 산화물 소결체는, Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상을 포함하고 있어도 좋으나, 하기의 식 1로 정의되는 X선 회절 피크 강도비가 43% 이하의 범위에서 포함하는 것이 바람직하다.
100×I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]/{I[In2O3 상(400)]+I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]}[%] …식 1
(식 중, I[In2O3 상(400)]은 빅스바이트형 구조의 In2O3 상의 (400) 피크 강도이고, [In2Ga2ZnO7 상(0010)]은 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상(0010) 피크 강도를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 산화물 소결체는, Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상을 포함하고 있어도 좋으나, In2O3 상과 In2Ga2ZnO7 상의 2상으로 소결체가 구성되는 경우에는, 캐리어 이동도가 저하되기 때문에 바람직하지 않다. Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상을 포함하는 경우에는, 그 외에 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상, (Ga,In)2O3 상, 또는 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상을 포함함으로써 캐리어 이동도가 상승하기 때문에 바람직한 산화물 소결체로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 산화물 소결체는, 호모로거스(homologous) 구조 화합물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기서, 호모로거스 구조란, In, Ga 및 Zn을 포함하는 산화물의 경우, InGaO3(ZnO)m(m은 2~20의 자연수)의 조성식으로 표시되는 육방정 베이스의 층상 구조를 가리킨다. 예컨대, m=1의 InGaZnO4는, InO2 층과 (Ga,Zn)O 층이 c축 방향으로 반복된 구조를 취한다. 그 존재는 X선 회절 측정에 의해 확인할 수 있다. 본 발명에서는, 호모로거스 구조 화합물을 실질적으로 함유하지 않음으로써, 얻어진 결정질의 산화물 반도체 박막이 빅스바이트형 구조를 형성하여, 높은 캐리어 이동도를 나타낸다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 한편, 호모로거스 구조 화합물을 실질적으로 함유하지 않는다는 것은, 본 발명의 산화물 소결체를 구성하는 모든 상에 대한 호모로거스 화합물로 이루어지는 상(이하, 호모로거스상이라고 부르는 경우가 있다.)의, 예컨대 리트벨트 해석으로 구해지는 중량비가 8% 이하이고, 바람직하게는 5% 이하이며, 보다 바람직하게는 3% 이하이고, 더욱 바람직하게는 1% 이하이며, 더 한층 바람직하게는 0%이다.
2. 산화물 소결체의 제조 방법
본 발명의 산화물 소결체는, 산화인듐 분말과 산화갈륨 분말로 이루어지는 산화물 분말, 및 산화아연 분말을 원료 분말로 한다.
본 발명의 산화물 소결체의 제조 공정에서는, 이들 원료 분말이 혼합된 후, 성형되고, 성형물이 상압 소결법에 의해 소결된다. 본 발명의 산화물 소결체 조직의 생성 상은, 산화물 소결체의 각 공정에서의 제조 조건, 예컨대 원료 분말의 입자 직경, 혼합 조건 및 소결 조건에 강하게 의존한다.
본 발명의 산화물 소결체의 조직은, 주로 빅스바이트형 구조의 In2O3 상 및 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상에 의해 구성되는 것이 바람직한데, 상기한 각 원료 분말의 평균 입자 직경을 3.0 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.5 ㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 1.0 ㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기한 바와 같이, 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상인 경우에는, In2O3 상 이외에 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상, 혹은 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상이 포함되지만, 이들 상의 생성을 가능한 한 억제하기 위해서는, 각 원료 분말의 평균 입자 직경을 1.0 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
산화인듐 분말은, ITO(주석 첨가 인듐 산화물)의 원료이며, 소결성이 우수한 미세한 산화인듐 분말의 개발은, ITO의 개량과 함께 진행되어 왔다. 산화인듐 분말은, ITO용 원료로서 대량으로 계속해서 사용되고 있기 때문에, 최근에 와서는 평균 입자 직경 1.0 ㎛ 이하의 원료 분말을 입수하는 것이 가능하다.
산화아연 분말도, AZO(알루미늄 첨가 아연 산화물)의 주원료이기 때문에, 산화인듐 분말과 동일한 이유에서, 평균 입자 직경 1.0 ㎛ 이하의 원료 분말을 입수하는 것이 가능하다.
그러나, 산화갈륨 분말의 경우, 산화인듐 분말에 비해 여전히 사용량이 적기 때문에, 평균 입자 직경 1.0 ㎛ 이하의 원료 분말을 입수하는 것은 곤란하다. 따라서, 조대한 산화갈륨 분말밖에 입수할 수 없는 경우, 평균 입자 직경 1.0 ㎛ 이하까지 분쇄하는 것이 필요하다.
본 발명의 산화물 소결체의 소결 공정에서는, 상압 소결법의 적용이 바람직하다. 상압 소결법은, 간편하고 또한 공업적으로 유리한 방법으로서, 저비용의 관점에서도 바람직한 수단이다.
상압 소결법을 이용하는 경우, 상기한 바와 같이, 먼저 성형체를 제작한다. 원료 분말을 수지제 포트에 넣고, 바인더(예컨대, PVA) 등과 함께 습식 볼밀 등으로 혼합한다. 본 발명의 산화물 소결체를 주로 구성하는 빅스바이트형 구조의 In2O3 상 이외에 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상, 혹은 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상이 포함되는 경우가 있으나, 이들 상의 생성을 가능한 한 억제하기 위해서는, 상기 볼밀 혼합을 18 시간 이상 행하는 것이 바람직하다. 이때, 혼합용 볼로서는, 경질 ZrO2 볼을 이용하면 된다. 혼합 후, 슬러리를 취출하고, 여과, 건조, 조립(造粒)을 행한다. 그 후, 얻어진 조립물을, 냉간 정수압 프레스로 9.8 ㎫(0.1 ton/㎠)~294 ㎫(3 ton/㎠) 정도의 압력을 가해서 성형하여, 성형체로 한다.
상압 소결법의 소결 공정에서는, 산소가 존재하는 분위기로 하는 것이 바람직하고, 분위기 중의 산소 체적 분율이 20%를 초과하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 산소 체적 분율이 20%를 초과함으로써, 산화물 소결체가 한층 더 고밀도화된다. 분위기 중의 과잉의 산소에 의해, 소결 초기에는 성형체 표면의 소결이 먼저 진행된다. 계속해서 성형체 내부의 환원 상태에서의 소결이 진행되어, 최종적으로 고밀도의 산화물 소결체를 얻을 수 있다.
산소가 존재하지 않는 분위기에서는, 성형체 표면의 소결이 선행되지 않기 때문에, 결과로서 소결체의 고밀도화가 진행되지 않는다. 산소가 존재하지 않으면, 특히 900~1000℃ 정도에 있어서 산화인듐이 분해되어 금속인듐이 생성되도록 되기 때문에, 목적으로 하는 산화물 소결체를 얻는 것은 곤란하다.
상압 소결의 온도 범위는, 1200~1550℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1350~1450℃이다. 소결 시간은 10~30 시간인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15~25 시간이다.
소결 온도를 상기 범위로 하고, 상기한 평균 입자 직경 1.0 ㎛ 이하로 조정한 산화인듐 분말과 산화갈륨 분말로 이루어지는 산화물 분말, 및 산화아연 분말을 원료 분말로서 이용함으로써, 주로 빅스바이트형 구조의 In2O3 상에 의해 구성되고, 특히 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상인 경우에, β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상이 생성되기 쉬워지는 경향이 있으며, 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.08 미만인 경우에, 호모로거스 구조 화합물이 실질적으로 포함되지 않는 산화물 소결체를 얻기 쉬워지는 경향이 있다.
소결 온도 1300℃ 미만의 경우에는 소결 반응이 충분히 진행되지 않는다. 한편, 소결 온도가 1550℃를 초과하면, 고밀도화가 진행되기 어려워지는 한편, 소결로(燒結爐)의 부재와 산화물 소결체가 반응해 버려, 목적으로 하는 산화물 소결체를 없을 수 없게 된다. 특히 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.10을 초과하는 경우에는, 소결 온도를 1450℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 1500℃ 전후의 온도 영역에서는, (Ga,In)2O3 상의 생성이 현저해지는 경우가 있기 때문이다. (Ga,In)2O3 상은 소량이면 지장은 없으나, 다량인 경우에는 성막 속도의 저하나 아킹(arcing) 등을 초래할 우려가 있어 바람직하지 않다.
소결 온도까지의 승온 속도는, 소결체의 깨짐을 방지하고, 탈바인더를 진행시키기 위해서는, 승온 속도를 0.2~5℃/분의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이 범위이면, 필요에 따라, 상이한 승온 속도를 조합하여, 소결 온도까지 승온해도 좋다. 승온 과정에 있어서, 탈바인더나 소결을 진행시킬 목적으로, 특정 온도에서 일정 시간 유지해도 좋다. 소결 후, 냉각할 때에는 산소 도입을 멈추고, 1000℃까지를 0.2~5℃/분, 특히, 0.2℃/분 이상 1℃/분 이하의 범위의 강온 속도로 강온하는 것이 바람직하다.
3. 타겟
본 발명의 타겟은, 상기 산화물 소결체를 소정의 크기로 절단 가공함으로써 얻어진다. 타겟으로서 이용하는 경우에는, 또한 표면을 연마 가공하고, 배킹 플레이트에 접착하여 얻을 수 있다. 타겟 형상은, 평판형이 바람직하지만, 원통형이어도 좋다. 원통형 타겟을 이용하는 경우에는, 타겟 회전에 의한 파티클 발생을 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화물 소결체를, 예컨대 원기둥 형상으로 가공하여 타블렛(tablet)으로 하고, 증착법이나 이온 플레이팅법에 의한 성막에 사용할 수 있다.
스퍼터링용 타겟으로서 이용하는 경우에는, 본 발명의 산화물 소결체의 밀도는 6.3 g/㎤ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 6.7 g/㎤ 이상이다. 밀도가 6.3 g/㎤ 미만인 경우, 양산(量産) 사용 시의 노듈 발생의 원인이 된다. 또한, 이온 플레이팅용 타블렛으로서 이용하는 경우에는, 6.3 g/㎤ 미만인 것이 바람직하고, 3.4~5.5 g/㎤이면 보다 바람직하다. 이 경우에는, 소결 온도를 1200℃ 미만으로 하는 것이 바람직하다.
4. 산화물 반도체 박막과 그 성막 방법
본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막은, 주로 상기한 스퍼터링용 타겟을 이용하여, 스퍼터링법에 의해 기판 상에 일단 비정질의 산화물 박막을 형성하고, 계속해서 열처리를 실시함으로써 얻어진다.
상기한 스퍼터링용 타겟은 본 발명의 산화물 소결체로부터 얻어지는데, 그 산화물 소결체 조직, 즉 주로 빅스바이트형 구조의 In2O3 상 및 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상에 의해 구성되어 있는 조직이 중요하다. 본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막을 얻기 위해서 일단 비정질의 산화물 박막을 형성하는데, 이것은 습식 에칭에 의한 패터닝 가공을 행하기 위함이다. 양호한 습식 에칭성을 확보하기 위해서는, 상기 산화물 박막이 안정적인 비정질인 것이 필요해진다. 안정적인 비정질이라는 것은, 산화물 박막의 결정화 온도가 높은 것이며, 이것에는 산화물 소결체 조직이 관계된다. 즉, 본 발명의 산화물 소결체와 같이, 빅스바이트형 구조의 In2O3 상뿐만이 아니라, β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상도 포함하는 경우에는, 이것으로부터 얻어지는 산화물 박막은 높은 결정화 온도, 즉 225℃ 이상의 결정화 온도를 나타내며, 안정적인 비정질이 된다. 이에 비해, 산화물 소결체가 빅스바이트형 구조의 In2O3 상에 의해서만 구성되는 경우, 이것으로부터 얻어지는 산화물 박막은, 그 결정화 온도가 225℃ 미만이 되어, 미세 결정이 생성되는 등 하여 비정질이 손상되고, 결과로서, 습식 에칭성이 뒤떨어진다.
비정질의 산화물 박막 형성 공정에서는, 일반적인 스퍼터링법이 이용되지만, 특히, 직류(DC) 스퍼터링법이면, 성막 시의 열 영향이 적고, 고속 성막이 가능하기 때문에 공업적으로 유리하다. 본 발명의 산화물 반도체 박막을 직류 스퍼터링법으로 형성하기 위해서는, 스퍼터링 가스로서 불활성 가스와 산소, 특히 아르곤과 산소로 이루어지는 혼합 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터링 장치의 챔버 내를 0.1~1 ㎩, 특히 0.2~0.8 ㎩의 압력으로 하여, 스퍼터링하는 것이 바람직하다.
기판은, 유리 기판이 대표적이며, 무알칼리 유리가 바람직하지만, 수지판이나 수지 필름 중 상기 프로세스 조건에 견딜 수 있는 것이면 사용할 수 있다.
상기한 비정질의 산화물 박막 형성 공정은, 예컨대, 2×10-4 ㎩ 이하까지 진공 배기 후, 아르곤과 산소로 이루어지는 혼합 가스를 도입하고, 가스압을 0.2~0.8 ㎩로 하며, 타겟의 면적에 대한 직류 전력, 즉 직류 전력 밀도가 1~7 W/㎠ 정도의 범위가 되도록 직류 전력을 인가하여 직류 플라즈마를 발생시켜, 프리스퍼터링을 실시할 수 있다. 이 프리스퍼터링을 5~30 분간 행한 후, 필요에 따라 기판 위치를 수정한 후에 스퍼터링하는 것이 바람직하다.
상기한 비정질의 산화물 박막 형성 공정에서의 스퍼터링 성막에서는, 성막 속도를 향상시키기 위해서, 투입하는 직류 전력을 높이는 것이 행해진다.
본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막은, 상기한 비정질의 박막 형성 후, 이것을 결정화시킴으로써 얻어진다. 결정화시키는 방법으로서는, 예컨대 실온 근방 등 저온에서 일단 비정질막을 형성하고, 그 후, 결정화 온도 이상에서 열처리하여 산화물 박막을 결정화시키거나, 혹은 기판을 산화물 박막의 결정화 온도 이상으로 가열함으로써 결정질의 산화물 반도체 박막을 성막하는 방법이 있다. 이들 2가지 방법에서의 가열 온도는 대략 500℃ 이하이면 되어, 무알칼리의 유리 기판을 사용하는 것이 가능하다.
상기한 비정질의 산화물 박막 및 결정질의 산화물 반도체 박막의 인듐, 갈륨, 및 아연의 조성은, 본 발명의 산화물 소결체의 조성과 거의 동일하다. 즉, 인듐 및 갈륨을 산화물로서 함유하고, 또한 아연을 함유하는 결정질의 산화물 반도체 박막이다. 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만이고, 상기 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만이다.
본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막은, 빅스바이트 구조의 In2O3 상에 의해서만 구성되는 것이 바람직하다. In2O3 상에서는, 산화물 소결체와 마찬가지로, +3가 이온의 인듐의 각 격자 위치에 갈륨 혹은 아연이 치환 고용되어 있고, 또한 아연이 치환 고용되어 있다. 본 발명의 산화물 반도체 박막은, 주로 산소 결손에 의해 생성되는 캐리어 전자를 아연 첨가에 의해 중화하는 작용에 의해, 캐리어 농도가 8.0×1017 ㎝-3 이하로 저하되며, 캐리어 이동도 10 ㎠/V·s 이상, 바람직하게는 15 ㎠/V·s 이상, 특히 바람직하게는 20 ㎠/V·s 이상을 얻을 수 있다.
본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막은, 습식 에칭 혹은 건식 에칭에 의해, TFT 등의 용도에서 필요한 미세 가공이 실시된다. 결정화 온도 미만의 온도, 예컨대 실온으로부터 300℃까지의 범위에서 적당한 기판 온도를 선택하여 일단 비정질막을 형성하고, 그 후, 결정화 온도 이상의 온도에서 열처리하여 산화물 박막을 결정화시키는 경우, 비정질막 형성 후에 약산을 이용한 습식 에칭에 의한 미세 가공을 실시할 수 있다. 약산이면 대체로 사용할 수 있으나, 옥살산(蓚酸)을 주성분으로 하는 약산이 바람직하다. 예컨대, 간토 가가쿠 제조 ITO-06N 등을 사용할 수 있다. 기판을 산화물 박막의 결정화 온도 이상으로 가열함으로써 결정질의 산화물 반도체 박막을 성막하는 경우에는, 예컨대 염화제2철 수용액과 같은 강산에 의한 습식 에칭 혹은 건식 에칭을 적용할 수 있으나, TFT 주변에의 손상을 고려하면 건식 에칭이 바람직하다.
본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막의 막 두께는 한정되는 것은 아니지만, 10~500 ㎚, 바람직하게는 20~300 ㎚, 더욱 바람직하게는 30~100 ㎚이다. 10 ㎚ 미만이면 충분한 결정성을 얻을 수 없어, 결과로서 높은 캐리어 이동도가 실현되지 않는다. 한편, 500 ㎚를 초과하면 생산성의 문제가 발생해 버리기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막은, 가시 영역(400~800 ㎚)에서의 평균 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하고, 85% 이상이 보다 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 투명 TFT에 적용하는 경우에는, 평균 투과율이 80% 미만이면, 투명 표시 디바이스로서 액정 소자나 유기 EL 소자 등의 광의 추출 효율이 저하된다.
본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막은, 가시 영역에서의 광의 흡수가 작고, 투과율이 높다. 특허문헌 1에 기재된 a-IGZO 막은, 아연을 다량으로 포함하기 때문에, 특히 가시 영역 단파장측에서의 광의 흡수가 크다. 이에 비해, 본 발명의 결정질의 산화물 반도체 박막은, 아연을 소량밖에 포함하지 않기 때문에, 가시 영역 단파장측에서의 광의 흡수가 작으며, 예컨대 파장 400 ㎚에서의 소쇠 계수(extinction coefficient)는 0.05 이하를 나타낸다. 따라서, 파장 400 ㎚ 부근의 청색광의 투과율이 높아, 액정 소자나 유기 EL 소자 등의 발색을 높이기 때문에, 이들 TFT의 채널층용 재료 등에 적합하다.
실시예
이하에, 본 발명의 실시예를 이용하여 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것이 아니다.
<산화물 소결체의 평가>
얻어진 산화물 소결체의 금속 원소의 조성을 ICP 발광 분광법에 의해 조사하였다. 얻어진 산화물 소결체의 단재(端材)를 이용해서, X선 회절 장치(필립스 제조)를 이용하여 분말법에 의한 생성 상의 동정(同定)을 행하였다.
<산화물 박막의 기본 특성 평가>
얻어진 산화물 박막의 조성을 ICP 발광 분광법에 의해 조사하였다. 산화물 박막의 막 두께는 표면 조도계(텐콜사 제조)로 측정하였다. 성막 속도는, 막 두께와 성막 시간으로부터 산출하였다. 산화물 박막의 캐리어 농도 및 이동도는, 홀 효과 측정 장치(도요 테크니카 제조)에 의해 구하였다. 막의 생성 상은 X선 회절 측정에 의해 동정하였다.
(조제예)
산화인듐 분말과 산화갈륨 분말, 및 산화아연 분말을 평균 입자 직경 1.0 ㎛ 이하가 되도록 조제하여 원료 분말로 하였다. 이들 원료 분말을, 표 1의 실시예 및 비교예의 Ga/(In+Ga) 원자수비, Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비와 같이 되도록 조합하고, 물과 함께 수지제 포트에 넣으며, 습식 볼밀로 혼합하였다. 이때, 경질 ZrO2 볼을 이용하고, 혼합 시간을 18 시간으로 하였다. 혼합 후, 슬러리를 취출하고, 여과, 건조, 조립하였다. 조립물을, 냉간 정수압 프레스로 3 ton/㎠의 압력을 가하여 성형하였다.
다음으로, 성형체를 다음과 같이 소결하였다. 노(爐)내 용적 0.1 ㎥당 5 리터/분의 비율로, 소결로 내의 대기에 산소를 도입하는 분위기에서, 1350~1450℃의 소결 온도에서 20 시간 소결하였다. 이때, 1℃/분으로 승온하고, 소결 후의 냉각 시에는 산소 도입을 멈추며, 1000℃까지를 1℃/분으로 강온하였다.
얻어진 산화물 소결체의 조성 분석을 ICP 발광 분광법으로 행한 결과, 금속 원소에 대해, 원료 분말의 배합 시의 투입 조성과 거의 동일한 것이 어느 실시예에서도 확인되었다.
다음으로, X선 회절 측정에 의한 산화물 소결체의 상(相) 동정을 행하였다. 한편, Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상을 포함하는 경우에는, 하기의 식 1로 정의되는 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상의 X선 회절 피크 강도비를, 표 1에 나타내었다.
100×I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]/{I[In2O3 상(400)]+I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]}[%] …식 1
(식 중, I[In2O3 상(400)]은 빅스바이트형 구조의 In2O3 상의 (400) 피크 강도이고, [In2Ga2ZnO7 상(0010)]은 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상(0010) 피크 강도를 나타낸다.)
Figure 112016079638510-pct00001
산화물 소결체를, 직경 152 ㎜, 두께 5 ㎜의 크기로 가공하고, 스퍼터링면을 컵 지석으로 최대 높이 Rz가 3.0 ㎛ 이하가 되도록 연마하였다. 가공한 산화물 소결체를, 무산소 구리제의 배킹 플레이트에 금속인듐을 이용해서 본딩하여, 스퍼터링용 타겟으로 하였다.
실시예 및 비교예의 스퍼터링용 타겟 및 무알칼리의 유리 기판(코닝 EagleXG)을 이용하여, 표 2에 기재된 기판 온도에서 직류 스퍼터링에 의한 성막을 행하였다. 아킹 억제 기능이 없는 직류 전원을 장비한 직류 마그네트론 스퍼터링 장치(도키 제조)의 캐소드에, 상기 스퍼터링 타겟을 부착하였다. 이때 타겟-기판(홀더) 사이 거리를 60 ㎜로 고정하였다. 2×10-4 ㎩ 이하까지 진공 배기 후, 아르곤과 산소의 혼합 가스를 각 타겟의 갈륨량 및 아연량에 따라 적당한 산소의 비율이 되도록 도입하고, 가스압을 0.6 ㎩로 조정하였다. 직류 전력 300 W(1.64 W/㎠)를 인가하여 직류 플라즈마를 발생시켰다. 10 분간의 프리스퍼터링 후, 스퍼터링 타겟 바로 위에, 즉 정지 대향 위치에 기판을 배치하여, 막 두께 50 ㎚의 산화물 박막을 형성하였다. 얻어진 산화물 박막의 조성은, 타겟과 거의 동일한 것이 확인되었다. 또한, X선 회절 측정의 결과, 비정질인 것이 확인되었다. 얻어진 비정질의 산화물 박막에, 표 2에 기재된 바와 같이, 대기 중, 300~500℃에 있어서 30 분간의 열처리를 실시하고, X선 회절 측정에 의해 열처리 후의 산화물 박막의 결정성을 조사하였다. 또한, 결정화되어 있는 산화물 반도체 박막에 대해서는, 산화물 반도체 박막을 구성하는 결정 상을 동정하였다. 얻어진 산화물 반도체 박막의 홀 효과 측정을 행하여, 캐리어 농도 및 캐리어 이동도를 구하였다. 얻어진 평가 결과를, 표 2에 정리하여 기재하였다.
Figure 112016079638510-pct00002
「평가」
표 1의 결과로부터, 실시예 1~14에서는, 갈륨 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만이고, 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만인 경우에는, 빅스바이트형 구조의 In2O3 상과 GaInO3 상, 혹은 빅스바이트형 구조의 In2O3 상과 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상, 혹은 빅스바이트형 구조의 In2O3 상과 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상에 의해 구성되어 있었다.
이에 비해, 비교예 1~3, 5에서는, 산화물 소결체의 갈륨 및/또는 아연 함유량이 본 발명의 범위보다 적다. 비교예 1~3에서는, 이 때문에 빅스바이트형 구조의 In2O3 상에 의해서만 구성되는 산화물 소결체가 되어 버리고 있다. 또한, 비교예 4, 6, 7에서는, 아연 함유량이 과잉이기 때문에 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상의 X선 회절 피크 강도비가 43% 초과가 되고 있어, 본 발명의 목적으로 하는 산화물 소결체가 얻어지고 있지 않다.
또한, 표 2의 결과로부터, 인듐, 갈륨 및 아연을 산화물로서 함유하는 결정질의 산화물 반도체 박막으로서, 갈륨 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만이고, 아연 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만으로 제어된 산화물 반도체 박막의 특성을 나타내었다.
실시예의 산화물 반도체 박막은, 모두 빅스바이트형 구조의 In2O3 상에 의해서만 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예의 산화물 반도체 박막은, 캐리어 농도가 8.0×1017 ㎝-3 이하, 및 캐리어 이동도가 10 ㎠/V·s 이상이고, 특히 갈륨 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.15 이하이며, 아연 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.001 이상 0.05 이하인 실시예 2, 3, 5, 7~9의 산화물 반도체 박막은, 캐리어 농도가 5.0×1017 ㎝-3 이하, 및 캐리어 이동도가 15 ㎠/V·s 이상이라는 양 캐리어 특성을 양립시킬 수 있는 우수한 특성을 나타내고 있다는 것을 알 수 있다.
갈륨 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.10 이하이고, 아연 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.01 이하이면, 실시예 1, 2, 4, 5의 산화물 반도체 박막과 같이, 캐리어 이동도 20 ㎠/V·s 이상의 특히 우수한 캐리어 이동도를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
이에 비해, 비교예 1~8에서는, Ga/(In+Ga) 원자수비로 표시되는 갈륨 함유량, 혹은 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 표시되는 아연의 함유량이 본 발명의 범위를 만족하지 않는 결과, 그 캐리어 농도가 8.0×1017 ㎝- 3를 초과하고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 4, 6, 7, 8의 산화물 박막은, 500℃의 대기 중에 있어서의 열처리를 실시해도 결정화되지 않고, 그 캐리어 농도는 8.0×1017 ㎝- 3를 초과하고 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 인듐, 갈륨 및 아연을 산화물로서 함유하고,
    상기 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.20 미만이며,
    상기 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.0001 이상 0.08 미만이며,
    빅스바이트(bixbyite)형 구조의 In2O3 상과, In2O3상 이외의 생성 상(生成 相)이 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상, β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상, β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상, (Ga,In)2O3 상과 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상, 및 β-Ga2O3형 구조의 GaInO3 상과 (Ga,In)2O3 상과 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상으로 이루어지는 군에서 선택된 생성 상에 의해 구성되는 산화물 소결체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아연의 함유량이 Zn/(In+Ga+Zn) 원자수비로 0.01 이상 0.05 이하인 산화물 소결체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 갈륨의 함유량이 Ga/(In+Ga) 원자수비로 0.08 이상 0.15 이하인 산화물 소결체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 아연 이외의 +2가 원소, 및 인듐과 갈륨 이외의 +3가 내지 +6가의 원소를 함유하지 않는 산화물 소결체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하기의 식 1로 정의되는 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상의 X선 회절 피크 강도비가 43% 이하의 범위인 산화물 소결체:
    100×I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]/{I[In2O3 상(400)]+I[In2Ga2ZnO7 상(0010)]}[%] …식 1
    (식 중, I[In2O3 상(400)]은 빅스바이트형 구조의 In2O3 상의 (400) 피크 강도이고, [In2Ga2ZnO7 상(0010)]은 Yb2Fe3O7형 구조의 In2Ga2ZnO7 상(0010) 피크 강도를 나타낸다.)
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 산화물 소결체를 가공하여 얻어지는 스퍼터링용 타겟.
  7. 제6항에 기재된 스퍼터링용 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 기판 상에 형성된 후, 산화성 분위기에 있어서의 열처리에 의해 결정화시킨 결정질의 산화물 반도체 박막.
  8. 제7항에 있어서, 캐리어 이동도가 10 ㎠/V·s 이상인 산화물 반도체 박막.
  9. 제7항에 있어서, 캐리어 이동도가 15 ㎠/V·s 이상인 산화물 반도체 박막.
  10. 제7항에 있어서, 캐리어 농도가 8.0×1017 ㎝-3 이하인 산화물 반도체 박막.
  11. 삭제
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