KR102380914B1 - Oxide sintered body, sputtering target and manufacturing method of oxide thin film - Google Patents

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Abstract

실시 형태의 일 태양에 관한 산화물 소결체는, 인듐, 갈륨 및 아연을, 이하의 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 비율로 포함하는 산화물 소결체이며, 단상의 결정상으로 구성되고, 결정상의 평균 입경이 15.0㎛ 이하이다.

Figure 112019127325734-pct00026

Figure 112019127325734-pct00027

Figure 112019127325734-pct00028
The oxide sintered compact which concerns on one aspect of embodiment is an oxide sintered compact which contains indium, gallium, and zinc in the ratio which satisfy|fills the following formula|equation (1) - (3), It is comprised from a single-phase crystal phase, The average particle diameter of a crystal phase This is 15.0 µm or less.
Figure 112019127325734-pct00026

Figure 112019127325734-pct00027

Figure 112019127325734-pct00028

Figure 112019127325734-pct00032
Figure 112019127325734-pct00032

Description

산화물 소결체, 스퍼터링 타깃 및 산화물 박막의 제조 방법Oxide sintered body, sputtering target and manufacturing method of oxide thin film

개시하는 실시 형태는, 산화물 소결체, 스퍼터링 타깃 및 산화물 박막의 제조 방법에 관한 것이다.The disclosed embodiment relates to an oxide sintered body, a sputtering target, and a method for manufacturing an oxide thin film.

스퍼터링 타깃을 사용한 박막 형성 방법인 스퍼터링법은 박막을 대면적, 고정밀도로 형성하는 제법으로서 매우 유효하며, 액정 표시 장치 등의 표시 디바이스에 있어서, 스퍼터링법이 널리 활용되고 있다. 근년의 박막 트랜지스터(이하 「TFT」라고도 함) 등의 반도체층의 기술 분야에 있어서는, 아몰퍼스 실리콘 대신에 In-Ga-Zn 복합 산화물(이하 「IGZO」라고도 함)로 대표되는 산화물 반도체가 주목받고 있고, IGZO 박막의 형성에 대해서도 스퍼터링법이 활용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).The sputtering method, which is a method of forming a thin film using a sputtering target, is very effective as a manufacturing method for forming a thin film with a large area and with high precision, and the sputtering method is widely used in display devices such as liquid crystal displays. In recent years, in the field of semiconductor layer technology such as thin film transistors (hereinafter also referred to as "TFT"), oxide semiconductors represented by In-Ga-Zn composite oxides (hereinafter also referred to as "IGZO") are attracting attention instead of amorphous silicon. , the sputtering method is utilized also about formation of an IGZO thin film (for example, refer patent document 1).

이러한 스퍼터링법에는, 이상 방전 등이 발생함으로써, 형성되는 박막의 품질 이상이나 스퍼터링 중에서의 스퍼터링 타깃의 균열의 발생 등의 문제가 일어나는 경우가 있다. 그러한 문제들을 피하는 방법 중 하나로서, 스퍼터링 타깃을 고밀도화하는 방법이 있다.In such a sputtering method, when abnormal discharge etc. generate|occur|produce, problems, such as quality abnormality of the thin film formed and generation|occurrence|production of the crack of the sputtering target during sputtering, may arise. As one of the methods for avoiding such problems, there is a method of increasing the density of the sputtering target.

또한 고밀도 타깃이라도 이상 방전이 발생하는 경우가 있다. 예를 들어, 타깃을 구성하는 결정상이 복상이고, 서로 다른 결정상 사이에 저항 차가 있으면 이상 방전이 발생할 리스크가 있다.Moreover, even in a high-density target, abnormal discharge may generate|occur|produce. For example, if the crystalline phase constituting the target is multiphase, and there is a difference in resistance between the different crystalline phases, there is a risk of abnormal discharge occurring.

TFT의 반도체층에 IGZO 박막을 사용하는 경우, In, Ga, Zn의 비율에 따라, 그 반도체 특성은 크게 변화되어, 다양한 비율이 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에서는, 각 금속 원소의 비율이 In<Ga<Zn이 되는 비율이 검토되고 있다. IGZO 스퍼터링 타깃의 In, Ga, Zn의 비율은 소정의 반도체 특성이 얻어지도록 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들어, IGZO 스퍼터링 타깃으로서는, InGaZnO4나 In2Ga2ZnO7로 표시되는 호몰로거스 결정 구조를 나타내는 타깃이 검토되고 있다.When using an IGZO thin film for the semiconductor layer of TFT, according to the ratio of In, Ga, and Zn, the semiconductor characteristic changes greatly, and various ratio is examined. For example, in patent document 2, the ratio from which the ratio of each metal element becomes In<Ga<Zn is examined. The ratio of In, Ga, and Zn of the IGZO sputtering target can be suitably adjusted so that predetermined semiconductor characteristics may be obtained. For example, as an IGZO sputtering target, the target which shows the homologous crystal structure represented by InGaZnO4 or In2Ga2ZnO7 is examined.

한편, Zn을 많이 포함하는 IGZO 스퍼터링 타깃에 있어서는, 호몰로거스 결정 구조와 Ga2ZnO4의 스피넬 구조의 복상으로 이루어지는 타깃에 대해서도 검토되고 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조).On the other hand, in the IGZO sputtering target containing much Zn, the target which consists of a double phase of a homologus crystal structure and the spinel structure of Ga2ZnO4 is also examined (for example, refer patent document 3).

그러나 Ga2ZnO4는, 호몰로거스 결정 구조 등과 비교하여 저항이 높다는 점에서, 이상 방전이 발생할 리스크가 높다. 따라서, 스퍼터링 타깃으로서는 호몰로거스 결정 구조의 단상인 것이 바람직하다.However, since Ga 2 ZnO 4 has a higher resistance compared to a homologous crystal structure and the like, there is a high risk of abnormal discharge occurring. Therefore, as a sputtering target, it is preferable that it is a single phase of a homologus crystal structure.

한편, 단상으로 구성되는 고밀도 스퍼터링 타깃은 복상으로 구성되는 스퍼터링 타깃에 비해, 결정 입경이 비대화되는 경향이 있다. 그리고 결정 입경이 비대화되면 스퍼터링 타깃의 기계 강도가 저하되어, 스퍼터링 중에 균열이 발생하는 경우가 있다.On the other hand, the high-density sputtering target composed of a single phase tends to have an enlarged crystal grain size as compared with a sputtering target composed of multiple phases. And when a crystal grain size enlarges, the mechanical strength of a sputtering target will fall, and a crack may generate|occur|produce during sputtering.

또한, 스퍼터링 타깃은 스퍼터링면 내에서 상기 특성의 분포가 균일한 것도 중요하다. 면 내에서 밀도 등의 분포가 불균일하면, 이상 방전의 발생이나 스퍼터링 중의 균열 등이 발생하는 경우가 있다. IGZO 스퍼터링 타깃의 경우, 스퍼터링면의 특성 분포의 불균일성이 색차의 농담으로서 나타나는 경우가 있다.It is also important that the sputtering target has a uniform distribution of the properties in the sputtering surface. When distribution of a density, etc. is non-uniform|heterogenous in a surface, generation|occurrence|production of an abnormal discharge, a crack during sputtering, etc. may generate|occur|produce. In the case of an IGZO sputtering target, the nonuniformity of the characteristic distribution of a sputtering surface may appear as light and shade of a color difference.

일본 특허 공개 제2007-73312호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2007-73312 일본 특허 공개 제2017-145510호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2017-145510 일본 특허 공개 제2008-163441호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2008-163441

실시 형태의 일 태양은, 상기에 비추어 이루어진 것이며, 스퍼터링을 안정적으로 행할 수 있는 스퍼터링 타깃 및 그것을 제조하기 위한 산화물 소결체를 제공하는 것을 목적으로 한다.One aspect of embodiment is made in view of the above, and it aims at providing the sputtering target which can perform sputtering stably, and the oxide sintered compact for manufacturing the same.

실시 형태의 일 태양에 관한 산화물 소결체는, 인듐, 갈륨 및 아연을 이하의 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 비율로 포함하는 산화물 소결체이며, 단상의 결정상으로 구성되고, 상기 결정상의 평균 입경이 15.0㎛ 이하이다.The oxide sintered compact which concerns on one aspect of embodiment is an oxide sintered compact which contains indium, gallium, and zinc in the ratio which satisfy|fills the following formula|equation (1) - (3), It is comprised in a single-phase crystal phase, The average particle diameter of the said crystal phase This is 15.0 µm or less.

Figure 112019127325734-pct00001
Figure 112019127325734-pct00001

Figure 112019127325734-pct00002
Figure 112019127325734-pct00002

Figure 112019127325734-pct00003
Figure 112019127325734-pct00003

실시 형태의 일 태양에 따르면, 스퍼터링을 안정적으로 행할 수 있다.According to one aspect of the embodiment, sputtering can be stably performed.

도 1은 실시예 1에 있어서의 산화물 소결체의 SEM 화상(50배)이다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 산화물 소결체의 SEM 화상(500배)이다.
도 3은 비교예 2에 있어서의 산화물 소결체의 SEM 화상(500배)이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 산화물 소결체의 X선 회절 차트이다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 산화물 소결체의 X선 회절 차트와, InGaZnO4, In2Ga2ZnO7 및 Ga2ZnO4의 X선 회절 차트에 있어서의 피크 위치를 비교하는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an SEM image (50 times) of the oxide sintered compact in Example 1. FIG.
2 is an SEM image (500 times) of the oxide sintered body in Example 1. FIG.
3 is an SEM image (500 times) of the oxide sintered body in Comparative Example 2. FIG.
4 is an X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram comparing the peak positions in the X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1 and the X-ray diffraction chart of InGaZnO 4 , In 2 Ga 2 ZnO 7 and Ga 2 ZnO 4 .

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 산화물 소결체, 스퍼터링 타깃 및 산화물 박막의 제조 방법의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to an accompanying drawing, embodiment of the manufacturing method of the oxide sintered compact which this application discloses, a sputtering target, and an oxide thin film is described. In addition, this invention is not limited by embodiment demonstrated below.

실시 형태의 산화물 소결체는, 인듐(In)과, 갈륨(Ga)과, 아연(Zn)을 포함하는 산화물 소결체이며, 스퍼터링 타깃으로서 사용할 수 있다.The oxide sintered compact of embodiment is an oxide sintered compact containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn), and can be used as a sputtering target.

실시 형태의 산화물 소결체는, 단상의 결정상으로 구성되고, 상기 결정상의 평균 입경이 15.0㎛ 이하이다. 이에 의해, 이러한 산화물 소결체의 항절 강도를 높일 수 있다. 또한, 이러한 산화물 소결체를 연삭 가공할 때, 표면의 비대 입자의 박리에 의해 표면이 거칠어지는 것을 억제할 수 있다는 점에서, 평활한 표면을 얻기 쉽다.The oxide sintered compact of embodiment is comprised from a single-phase crystal phase, and the average particle diameter of the said crystal phase is 15.0 micrometers or less. Thereby, the flexural strength of such an oxide sintered compact can be raised. Moreover, when grinding such an oxide sintered compact, it is easy to obtain a smooth surface at the point which can suppress that the surface becomes rough by peeling of the enlarged particle|grains on the surface.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 평균 입경이 10.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 8.0㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 6.0㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 5.0㎛ 이하인 것이 한층 바람직하다. 또한, 평균 입경의 하한값은 특별히 정하는 것은 아니지만, 통상 1.0㎛ 이상이다.Moreover, as for the oxide sintered compact of embodiment, it is preferable that an average particle diameter is 10.0 micrometers or less, It is more preferable that it is 8.0 micrometers or less, It is still more preferable that it is 6.0 micrometers or less, It is still more preferable that it is 5.0 micrometers or less. In addition, although the lower limit in particular of an average particle diameter is not set, it is 1.0 micrometer or more normally.

또한, 이러한 산화물 소결체는 단상의 결정상으로 구성되어 있다는 점에서, 산화물 소결체 내에 있어서의 각 원소의 분포를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 스퍼터링 성막된 산화물 반도체 박막의 막 중에 있어서의 각 원소의 분포를 균일하게 할 수 있다.Moreover, since such an oxide sintered compact is comprised by the single-phase crystal phase, distribution of each element in an oxide sintered compact can be made uniform. Therefore, according to embodiment, distribution of each element in the film|membrane of the sputtering film-formed oxide semiconductor thin film can be made uniform.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 각 원소의 원자비가, 이하의 식 (1) 내지 (3)을 만족시킨다.Moreover, in the oxide sintered compact of embodiment, the atomic ratio of each element satisfy|fills the following formula|equation (1) - (3).

Figure 112019127325734-pct00004
Figure 112019127325734-pct00004

Figure 112019127325734-pct00005
Figure 112019127325734-pct00005

Figure 112019127325734-pct00006
Figure 112019127325734-pct00006

이에 의해, TFT에 사용한 경우에 적합한 반도체층이 얻어진다.Thereby, when it uses for TFT, the suitable semiconductor layer is obtained.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 각 원소의 원자비가, 이하의 식 (4) 내지 (6)을 만족시키는 것이 바람직하고,Further, in the oxide sintered body of the embodiment, it is preferable that the atomic ratio of each element satisfies the following formulas (4) to (6),

Figure 112019127325734-pct00007
Figure 112019127325734-pct00007

Figure 112019127325734-pct00008
Figure 112019127325734-pct00008

Figure 112019127325734-pct00009
Figure 112019127325734-pct00009

각 원소의 원자비가, 이하의 식 (7) 내지 (9)를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.It is more preferable that the atomic ratio of each element satisfy|fills the following formula|equation (7) - (9).

Figure 112019127325734-pct00010
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Figure 112019127325734-pct00011
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Figure 112019127325734-pct00012
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또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 원료 등에서 유래되는 불가피 불순물이 포함될 수 있다. 실시 형태의 산화물 소결체에 있어서의 불가피 불순물로서는 Fe, Cr, Ni, Si, W, Cu, Al 등을 들 수 있고, 그것들의 함유량은 각각 통상 100ppm 이하이다.In addition, the oxide sintered compact of embodiment may contain the unavoidable impurity derived from a raw material etc. Fe, Cr, Ni, Si, W, Cu, Al, etc. are mentioned as an unavoidable impurity in the oxide sintered compact of embodiment, Their content is 100 ppm or less respectively normally, respectively.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체를 구성하는 단상의 결정상은, X선 회절 측정(CuKα선)에 의해 얻어지는 차트에 있어서, 하기의 A 내지 P의 영역에 회절 피크가 관측되는 것이 바람직하다.Moreover, in the chart obtained by X-ray diffraction measurement (CuKα ray) of the single-phase crystalline phase constituting the oxide sintered body of the embodiment, it is preferable that diffraction peaks are observed in the following regions A to P.

A. 24.5° 내지 26.0°A. 24.5° to 26.0°

B. 31.0° 내지 32.5°B. 31.0° to 32.5°

C. 32.5° 내지 33.2°C. 32.5° to 33.2°

D. 33.2° 내지 34.0°D. 33.2° to 34.0°

E. 34.5° 내지 35.7°E. 34.5° to 35.7°

F. 35.7° 내지 37.0°F. 35.7° to 37.0°

G. 38.0° 내지 39.2°G. 38.0° to 39.2°

H. 39.2° 내지 40.5°H. 39.2° to 40.5°

I. 43.0° 내지 45.0°I. 43.0° to 45.0°

J. 46.5° 내지 48.5°J. 46.5° to 48.5°

K. 55.5° 내지 57.8°K. 55.5° to 57.8°

L. 57.8° 내지 59.5°L. 57.8° to 59.5°

M. 59.5° 내지 61.5°M. 59.5° to 61.5°

N. 65.5° 내지 68.0°N. 65.5° to 68.0°

O. 68.0° 내지 69.0°O. 68.0° to 69.0°

P. 69.0° 내지 70.0°P. 69.0° to 70.0°

이에 의해, 이러한 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃에 사용한 경우에, 이상 방전이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 이러한 이상 방전에 기인한 파티클의 발생을 억제할 수 있다는 점에서, TFT의 생산 수율을 향상시킬 수 있다.Thereby, when such an oxide sintered compact is used for a sputtering target, it can suppress that abnormal discharge generate|occur|produces. Therefore, according to the embodiment, the production yield of the TFT can be improved in that the generation of particles due to such abnormal discharge can be suppressed.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 상대 밀도가 97.0% 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 이러한 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃으로서 사용한 경우에, DC 스퍼터링의 방전 상태를 안정시킬 수 있다. 또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 상대 밀도가 98.0% 이상인 것이 보다 바람직하고, 상대 밀도가 99.0% 이상인 것이 더욱 바람직하다.Moreover, as for the oxide sintered compact of embodiment, it is preferable that a relative density is 97.0 % or more. Thereby, when such an oxide sintered compact is used as a sputtering target, the discharge state of DC sputtering can be stabilized. Moreover, as for the oxide sintered compact of embodiment, it is more preferable that a relative density is 98.0 % or more, and it is still more preferable that a relative density is 99.0 % or more.

상대 밀도가 97.0% 이상이면, 이러한 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃으로서 사용한 경우에, 스퍼터링 타깃 중에 공극을 적게 할 수 있어, 대기 중의 가스 성분의 도입을 방지하기 쉽다. 또한, 스퍼터링 중에, 이러한 공극을 기점으로 한 이상 방전이나 스퍼터링 타깃의 균열 등이 발생하기 어려워진다.If the relative density is 97.0% or more, when such an oxide sintered compact is used as a sputtering target, voids can be decreased in the sputtering target, and introduction of a gas component in the air is easily prevented. Moreover, it becomes difficult to generate|occur|produce the abnormal discharge using such a space|gap as a starting point, cracking of a sputtering target, etc. during sputtering.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 항절 강도가 40㎫ 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 이러한 산화물 소결체를 사용하여 스퍼터링 타깃을 제조할 때나, 이러한 스퍼터링 타깃으로 스퍼터링을 행할 때, 산화물 소결체가 파손되는 것을 억제할 수 있다.Moreover, it is preferable that the flexural strength of the oxide sintered compact of embodiment is 40 Mpa or more. Thereby, when manufacturing a sputtering target using such an oxide sintered compact, or sputtering with such a sputtering target, it can suppress that an oxide sintered compact is damaged.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 항절 강도가 50㎫ 이상인 것이 보다 바람직하고, 60㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 70㎫ 이상인 것이 한층 바람직하다. 또한, 항절 강도의 상한값은 특별히 정하는 것은 아니지만, 통상 300㎫ 이하이다.Moreover, as for the oxide sintered compact of embodiment, it is more preferable that flexural strength is 50 MPa or more, It is still more preferable that it is 60 MPa or more, It is still more preferable that it is 70 MPa or more. In addition, although the upper limit in particular of flexural strength is not set, it is 300 Mpa or less normally.

또한, 실시 형태의 스퍼터링 타깃에 사용되는 산화물 소결체는, 표면 조도의 최대 높이 Ry가 15.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 이러한 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링할 때, 타깃 표면에서 노듈이 발생하는 것을 억제할 수 있다.Moreover, it is preferable that the maximum height Ry of surface roughness of the oxide sintered compact used for the sputtering target of embodiment is 15.0 micrometers or less. Thereby, when sputtering using such a sputtering target, it can suppress that a nodule generate|occur|produces on the target surface.

또한, 실시 형태의 스퍼터링 타깃에 사용되는 산화물 소결체는, 최대 높이 Ry가 11.0㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 10.0㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 최대 높이 Ry의 하한값은 특별히 정하는 것은 아니지만, 통상 0.1㎛ 이상이다.Moreover, as for the oxide sintered compact used for the sputtering target of embodiment, it is more preferable that maximum height Ry is 11.0 micrometer or less, It is more preferable that it is 10.0 micrometer or less. In addition, although the lower limit in particular of the maximum height Ry is not set, it is 0.1 micrometer or more normally.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 비저항이 40mΩ·㎝ 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 이러한 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃으로서 사용한 경우에, 저렴한 DC 전원을 사용한 스퍼터링이 가능해져, 성막 레이트를 향상시킬 수 있다. 또한, 이에 의해, 이상 방전의 발생을 억제할 수 있다.Moreover, as for the oxide sintered compact of embodiment, it is preferable that a specific resistance is 40 mohm*cm or less. Thereby, when such an oxide sintered compact is used as a sputtering target, sputtering using an inexpensive DC power supply becomes possible, and a film-forming rate can be improved. Moreover, by this, generation|occurrence|production of an abnormal discharge can be suppressed.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 비저항이 35mΩ·㎝ 이하인 것이 보다 바람직하고, 비저항이 30mΩ·㎝ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 비저항의 하한값은 특별히 정하는 것은 아니지만, 통상 0.1mΩ·㎝ 이상이다.Moreover, as for the oxide sintered compact of embodiment, it is more preferable that specific resistance is 35 mΩ*cm or less, It is more preferable that specific resistance is 30 mΩ*cm or less. In addition, although the lower limit of a specific resistance is not specifically defined, Usually, it is 0.1 mohm*cm or more.

또한, 실시 형태의 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링 타깃 표면의 색차 ΔE*가 10 이하인 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터링 타깃의 깊이 방향의 색차도 ΔE*가 10 이하인 것이 바람직하다. 이 수치가 상기 조건을 만족시키는 경우, 결정 입경이나 조성에 치우침이 없기 때문에 스퍼터링 타깃으로서 적합하다.Moreover, as for the sputtering target of embodiment, it is preferable that color difference (DELTA)E * of the sputtering target surface is 10 or less. Moreover, it is preferable that ΔE * of the color difference in the depth direction of the sputtering target is 10 or less. When this numerical value satisfy|fills the said condition, since there is no bias in a crystal grain size or a composition, it is suitable as a sputtering target.

또한, 실시 형태의 스퍼터링 타깃은, 표면 전체와 깊이 방향의 색차 ΔE*가 9 이하인 것이 보다 바람직하고, 색차 ΔE*가 8 이하인 것이 더욱 바람직하다.Moreover, as for the sputtering target of embodiment, it is more preferable that color difference (DELTA)E * of the whole surface and the depth direction is 9 or less, It is more preferable that color difference (DELTA)E * is 8 or less.

<산화물 스퍼터링 타깃의 각 제조 공정><Each manufacturing process of an oxide sputtering target>

실시 형태의 산화물 스퍼터링 타깃은, 예를 들어 이하에 설명하는 방법에 의해 제조할 수 있다. 먼저, 원료 분말을 혼합한다. 원료 분말로서는, 통상 In2O3 분말, Ga2O3 분말 및 ZnO 분말이다.The oxide sputtering target of embodiment can be manufactured by the method demonstrated below, for example. First, the raw material powder is mixed. As raw material powder, they are In2O3 powder, Ga2O3 powder, and ZnO powder normally .

각 원료 분말의 혼합 비율은, 산화물 소결체에 있어서의 원하는 구성 원소비가 되도록 적절하게 결정된다.The mixing ratio of each raw material powder is suitably determined so that it may become a desired structural element ratio in an oxide sintered compact.

각 원료 분말은, 사전에 건식 혼합하는 것이 바람직하다. 이러한 건식 혼합 방법에는 특별히 제한은 없고, 용기 회전형 혼합기, 용기 고정형 혼합기 등의 다양한 혼합기를 사용하여 혼합할 수 있다. 그 중에서도, 원료 분말에 전단력과 충격력을 가하여 고속 분산, 혼합을 행할 수 있다는 점에서, 예를 들어 가부시키가이샤 어스테크니카 제조 하이 스피드 믹서 등으로 혼합하는 것이 바람직하다. 이와 같이 사전에 건식 혼합 처리를 실시함으로써, 원료 분말이 균일하게 분산, 혼합되면, 단상 구조의 소결체를 얻기 쉬워지고, 또한 색차가 전술한 범위가 되기 때문에 바람직하다.It is preferable to dry-mix each raw material powder beforehand. There is no particular limitation on the dry mixing method, and various mixers such as a container rotary mixer and a container fixed mixer can be used for mixing. Among them, it is preferable to mix with, for example, a high-speed mixer manufactured by Earth Technica Co., Ltd. from the viewpoint that 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 this way, it is preferable to obtain a sintered body having a single-phase structure and the color difference is within the above-mentioned range.

이와 같이 혼합된 혼합 분말로부터 성형체를 제작하는 방법으로서는, 예를 들어 슬립 캐스트법이나, CIP(Cold Isostatic Pressing: 냉간 등방압 가압법) 등을 들 수 있다. 계속해서, 성형 방법의 구체예로서, 2종류의 방법에 대해 각각 설명한다.As a method of manufacturing a molded object from the mixed powder mixed in this way, a slip casting method, CIP (Cold Isostatic Pressing: Cold isostatic pressing method), etc. are mentioned, for example. Then, as a specific example of a shaping|molding method, two types of methods are demonstrated, respectively.

(슬립 캐스트법)(Slip cast method)

여기서 설명하는 슬립 캐스트법에서는, 혼합 분말과 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를, 분산매를 사용하여 조제하고, 이러한 슬러리를 형에 부어 넣고 분산매를 제거함으로써 성형을 행한다. 여기서 사용할 수 있는 유기 첨가물은, 공지의 바인더나 분산제 등이다.In the slip casting method described herein, a slurry containing mixed powder and an organic additive is prepared using a dispersion medium, the slurry is poured into a mold, and the dispersion medium is removed to perform molding. The organic additive which can be used here is a well-known binder, a dispersing agent, etc.

또한, 슬러리를 조제할 때에 사용하는 분산매에는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서, 물이나 알코올 등으로부터 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 슬러리를 조제하는 방법에도 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 혼합 분말과, 유기 첨가물과, 분산매를 포트에 넣고 혼합하는 볼 밀 혼합을 사용할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 슬러리를 형에 부어 넣고, 분산매를 제거하여 성형체를 제작한다. 여기서 사용할 수 있는 형은, 금속형이나 석고형, 가압하여 분산매 제거를 행하는 수지형 등이다.In addition, there is no restriction|limiting in particular in the dispersion medium used when preparing a slurry, According to the objective, it can select suitably from water, alcohol, etc. and can use it. In addition, there is no restriction|limiting in particular also in the method of preparing a slurry, For example, the ball mill mixing which puts mixed powder, an organic additive, and a dispersion medium into a pot and mixes can be used. Thus, the obtained slurry is poured into a mold, a dispersion medium is removed, and a molded object is produced. The molds usable here are metal molds, gypsum molds, resin molds in which the dispersion medium is removed by pressurization, and the like.

(CIP법)(CIP method)

여기서 설명하는 CIP법에서는, 혼합 분말과 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를, 분산매를 사용하여 조제하고, 이러한 슬러리를 분무 건조하여 얻어진 건조 분말을 형에 충전하여 가압 성형을 행한다. 여기서 사용할 수 있는 유기 첨가물은, 공지의 바인더나 분산제 등이다.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, and press-molding is performed. The organic additive which can be used here is a well-known binder, a dispersing agent, etc.

또한, 슬러리를 조제할 때에 사용하는 분산매에는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서, 물이나 알코올 등으로부터 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 슬러리를 조제하는 방법에도 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 혼합 분말과, 유기 첨가물과 분산매를 포트에 넣고 혼합하는 볼 밀 혼합을 사용할 수 있다.In addition, there is no restriction|limiting in particular in the dispersion medium used when preparing a slurry, According to the objective, it can select suitably from water, alcohol, etc. and can use it. In addition, there is no restriction|limiting in particular also in the method of preparing a slurry, For example, ball mill mixing in which mixed powder, organic additive, and a dispersion medium are put into a pot and mixed can be used.

이와 같이 하여 얻어진 슬러리를 분무 건조하여, 함수율이 1% 이하인 건조 분말을 제작하고, 이러한 건조 분말을 형에 충전하여 CIP법에 의해 가압 성형하여, 성형체를 제작한다.The slurry thus obtained is spray-dried to produce a dry powder having a moisture content of 1% or less, and this dry powder is filled in a die and press-molded by the CIP method to produce a molded article.

다음으로 얻어진 성형체를 소성하여, 소결체를 제작한다. 이러한 소결체를 제작하는 소성로에는 특별히 제한은 없고, 세라믹스 소결체의 제조에 사용 가능한 소성로를 사용할 수 있다.Next, the obtained molded object is baked, and a sintered compact is produced. There is no particular limitation on the sintering furnace for producing such a sintered body, and any kiln usable for manufacturing the ceramic sintered body can be used.

소성 온도는, 1350℃ 내지 1580℃이며, 1400℃ 내지 1550℃가 바람직하고, 1450℃ 내지 1550℃가 보다 바람직하다. 소성 온도가 높을수록 고밀도의 소결체가 얻어지는 한편, 소결체의 조직의 비대화를 억제하여 균열을 방지하는 관점에서 상기 온도 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 소성 온도가 1350℃ 미만이면, 단상의 결정상을 형성하는 것이 곤란해지기 때문에, 바람직하지 않다.The calcination temperature is 1350°C to 1580°C, preferably 1400°C to 1550°C, and more preferably 1450°C to 1550°C. The higher the firing temperature, the higher the density of the sintered body is obtained, while it is preferable to control the temperature below the above temperature from the viewpoint of suppressing the enlargement of the structure of the sintered body and preventing cracking. Moreover, since it becomes difficult to form a single-phase crystal phase that a calcination temperature is less than 1350 degreeC, it is unpreferable.

다음으로 얻어진 소결체를 절삭 가공한다. 이러한 절삭 가공은, 평면 연삭반 등을 사용하여 행한다. 또한, 절삭 가공 후의 표면 조도의 최대 높이 Ry는, 절삭 가공에 사용하는 지석의 지립의 크기를 선정함으로써 적절하게 제어할 수 있지만, 소결체의 입경이 비대화되어 있으면, 비대 입자의 박리에 의해 최대 높이 Ry는 커진다.Next, the obtained sintered compact 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 grindstone used for cutting. is getting bigger

절삭 가공한 소결체를 기재에 접합함으로써 스퍼터링 타깃을 제작한다. 기재의 재질에는 스테인리스나 구리, 티타늄 등을 적절하게 선택할 수 있다. 접합재에는 인듐 등의 저융점 땜납을 사용할 수 있다.A sputtering target is produced by joining the cut-processed sintered compact to a base material. As the material of the base material, stainless steel, copper, titanium, or the like can be appropriately selected. A low-melting-point solder such as indium can be used for the bonding material.

실시예Example

[실시예 1][Example 1]

평균 입경이 0.6㎛인 In2O3 분말과, 평균 입경이 1.5㎛인 Ga2O3 분말과, 평균 입경이 0.8㎛인 ZnO 분말을 가부시키가이샤 어스테크니카 제조의 하이 스피드 믹서로 건식 혼합하여, 혼합 분말을 조제하였다.Dry mixing of 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 using a high-speed mixer manufactured by Earth Technica Co., Ltd. A mixed powder was prepared.

또한, 원료 분말의 평균 입경은, 닛키소 가부시키가이샤 제조의 입도 분포 측정 장치(HRA)를 사용하여 측정하였다. 이러한 측정 시, 용매로는 물을 사용하고, 측정 물질의 굴절률 2.20으로 측정하였다. 또한, 이하에 기재하는 원료 분말의 평균 입경에 대해서도 마찬가지의 측정 조건으로 하였다. 또한, 원료 분말의 평균 입경은 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법에 의한 누적 체적 50용량%에 있어서의 체적 누적 입경 D50이다.In addition, the average particle diameter of raw material powder was measured using the particle size distribution analyzer (HRA) by the Nikkiso Corporation. In this measurement, water was used as a solvent, and the measurement material was measured with a refractive index of 2.20. In addition, it was set as the same measurement conditions also about the average particle diameter of the raw material powder described below. In addition, the average particle diameter of raw material powder is volume cumulative particle diameter D50 in 50 volume% of cumulative volumes by the laser diffraction scattering type particle size distribution measuring method.

또한, 이러한 혼합 분말의 조제 시, 모든 원료 분말에 포함되는 금속 원소의 원자비가, In/(In+Ga+Zn)=0.1, Ga/(In+Ga+Zn)=0.3, Zn/(In+Ga+Zn)=0.6이 되도록 각 원료 분말을 배합하였다.In addition, when preparing such a mixed powder, the atomic ratios of the metal elements contained in all raw material powders are In/(In+Ga+Zn)=0.1, Ga/(In+Ga+Zn)=0.3, Zn/(In+) Each raw material powder was mix|blended so that Ga+Zn)=0.6.

다음으로, 혼합 분말이 조제된 포트에, 혼합 분말에 대해 0.2질량%의 바인더와, 혼합 분말에 대해 0.6질량%의 분산제와, 혼합 분말에 대해 20질량%의 물을 첨가하고, 볼 밀 혼합하여 슬러리를 조제하였다.Next, to the pot in which the mixed powder was prepared, 0.2 mass % of a binder with respect to the mixed powder, a 0.6 mass % of a dispersing agent with respect to the mixed powder, and 20 mass % of water with respect to the mixed powder are added, and the mixture is ball milled and mixed. A slurry was prepared.

다음으로, 조제된 슬러리를, 필터를 끼운 금속제의 형에 부어 넣고, 배수하여 성형체를 얻었다. 다음으로, 이 성형체를 소성하여 소결체를 제작하였다. 이러한 소성은, 소성 온도 1500℃, 소성 시간 10시간, 승온 속도 100℃/h, 강온 속도 100℃/h로 행하였다.Next, the prepared slurry was poured into a metal mold fitted with a filter, and drained to obtain a molded product. Next, this compact was fired to produce a sintered compact. This firing was performed at a firing temperature of 1500°C, a firing time of 10 hours, a temperature increase rate of 100°C/h, and a temperature decrease rate of 100°C/h.

다음으로, 얻어진 소결체를 절삭 가공하여, 폭 210㎜×길이 710㎜×두께 6㎜의 스퍼터링 타깃을 얻었다. 또한, 이러한 절삭 가공에는 #170의 지석을 사용하였다.Next, the obtained sintered compact was cut and the sputtering target of width 210mm x length 710mm x thickness 6mm was obtained. In addition, #170 grindstone was used for this cutting process.

[실시예 2 내지 3][Examples 2 to 3]

실시예 1과 마찬가지의 방법을 사용하여, 스퍼터링 타깃을 얻었다. 또한, 실시예 2 내지 3에서는, 혼합 분말의 조제 시, 모든 원료 분말에 포함되는 금속 원소의 원자비가, 표 1에 기재된 원자비가 되도록 각 원료 분말을 배합하였다.A sputtering target was obtained using the method similar to Example 1. In Examples 2 to 3, each raw material powder was blended so that the atomic ratios of the metal elements contained in all the raw material powders were the atomic ratios shown in Table 1 at the time of preparing the mixed powder.

[비교예 1 내지 3][Comparative Examples 1 to 3]

비교예 1 내지 3에서는, 혼합 분말의 조제 시, 모든 원료 분말에 포함되는 금속 원소의 원자비가 In/(In+Ga+Zn)=0.1, Ga/(In+Ga+Zn)=0.3, Zn/(In+Ga+Zn)=0.6이 되도록 각 원료 분말을 배합하였다. 또한, 소성 온도는 표 1에 기재된 온도가 되도록 하고, 또한 비교예 2에서는 건식 혼합을 행하지 않았다. 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법을 사용하여, 스퍼터링 타깃을 얻었다.In Comparative Examples 1 to 3, in the preparation of the mixed powder, the atomic ratio of the metal elements contained in all the raw powders is In/(In+Ga+Zn)=0.1, Ga/(In+Ga+Zn)=0.3, Zn/ Each raw material powder was mix|blended so that it might become (In+Ga+Zn)=0.6. In addition, the firing temperature was made to be the temperature shown in Table 1, and in Comparative Example 2, dry mixing was not performed. Other than that, the sputtering target was obtained using the method similar to Example 1.

또한, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 있어서, 각 원료 분말을 제조할 때에 계량한 각 금속 원소의 원자비가, 얻어진 산화물 소결체에 있어서의 각 금속 원소의 원자비와 동일함을 확인하였다. 산화물 소결체에 있어서의 각 금속 원소의 원자비는, 예를 들어 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy: 유도 결합 플라스마 발광 분광법)에 의해 측정할 수 있다.In addition, in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, it was confirmed that the atomic ratio of each metal element measured when manufacturing each raw material powder was the same as the atomic ratio of each metal element in the obtained oxide sintered body. . 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: Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy).

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃에 대해, 상대 밀도의 측정을 행하였다. 이러한 상대 밀도는, 아르키메데스법에 기초하여 측정하였다.Then, about the sputtering target of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 obtained above, the measurement of the relative density was performed. This relative density was measured based on the Archimedes method.

구체적으로는, 스퍼터링 타깃의 공중 질량을 체적(소결체의 수중 질량/계측 온도에서의 물 비중)으로 나누어, 이론 밀도 ρ(g/㎤)에 대한 백분율의 값을 상대 밀도(단위: %)로 하였다.Specifically, the air mass of the sputtering target was divided by the volume (mass in water of the sintered body / specific gravity of water at the measured temperature), and the value of the percentage with respect to the theoretical density ρ (g/cm 3 ) was taken as the relative density (unit: %) .

또한, 이러한 이론 밀도 ρ(g/㎤)는, 산화물 소결체의 제조에 사용한 원료 분말의 질량% 및 밀도로부터 산출하였다. 구체적으로는, 하기의 식 (10)에 의해 산출하였다.In addition, this theoretical density (rho) (g/cm<3>) was computed from the mass % and density of the raw material powder used for manufacture of an oxide sintered compact. Specifically, it computed by following formula (10).

Figure 112019127325734-pct00013
Figure 112019127325734-pct00013

또한, 상기 식 중의 C1 내지 C3 및 ρ1 내지 ρ3은, 각각 이하의 값을 나타내고 있다.In addition, C 1 to C 3 and ρ 1 to ρ 3 in the above formula respectively represent the following values.

·C1: 산화물 소결체의 제조에 사용한 In2O3 분말의 질량%·C 1 : Mass % of In 2 O 3 powder used for production of oxide sintered body

·ρ1: In2O3의 밀도(7.18g/㎤)·ρ 1 : Density of In 2 O 3 (7.18 g/cm 3 )

·C2: 산화물 소결체의 제조에 사용한 Ga2O3 분말의 질량% -C2 : mass % of Ga2O3 powder used for manufacture of an oxide sintered compact

·ρ2: Ga2O3의 밀도(5.95g/㎤)·ρ 2 : Ga 2 O 3 Density (5.95 g/cm 3 )

·C3: 산화물 소결체의 제조에 사용한 ZnO 분말의 질량%C 3 : Mass % of the ZnO powder used for the production of the oxide sintered body

·ρ3: ZnO의 밀도(5.60g/㎤)ρ 3 : Density of ZnO (5.60 g/cm 3 )

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃에 대해, 각각 비저항(벌크 저항)의 측정을 행하였다.Then, the specific resistance (bulk resistance) was measured about the sputtering target of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 obtained above, respectively.

구체적으로는, 미츠비시 가가꾸 가부시키가이샤 제조 로레스타(등록상표) HP MCP-T410(직렬 4 탐침 프로브 TYPE ESP)을 사용하여, 가공 후의 산화물 소결체의 표면에 프로브를 대고, AUTO RANGE 모드에서 측정하였다. 측정 개소는 산화물 소결체의 중앙 부근 및 네 코너부의 총 5개소로 하고, 각 측정값의 평균값을 그 소결체의 벌크 저항값으로 하였다.Specifically, using a Mitsubishi Chemical Co., Ltd. Loresta (registered trademark) HP MCP-T410 (series 4 probe probe TYPE ESP), the probe was placed on the surface of the processed oxide sintered body, and measurement was performed in AUTO RANGE mode. . The measurement locations were made into a total of 5 locations near the center and four corners of the oxide sintered body, and the average value of each measurement value was taken as the bulk resistance value of the sintered body.

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃에 대해, 각각 항절 강도의 측정을 행하였다. 이러한 항절 강도는, 와이어 방전 가공에 의해 산화물 소결체로부터 잘라낸 시료편(전체 길이 36㎜ 이상, 폭 4.0㎜, 두께 3.0㎜)을 사용하여, JIS-R-1601(파인 세라믹스의 굽힘 강도 시험 방법)의 3점 굽힘 강도의 측정 방법에 따라서 측정하였다.Then, about the sputtering target of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 obtained above, the flexural strength was measured, respectively. Such flexural strength was measured using a sample piece cut out from an oxide sintered body by wire electric discharge machining (over 36 mm in total length, 4.0 mm in width, and 3.0 mm in thickness) according to JIS-R-1601 (Bending strength test method for fine ceramics). It measured according to the measuring method of three-point bending strength.

여기서, 상술한 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 대해, 혼합 분말 시에 함유하는 각 원소의 원자비와, 산화물 소결체 제조 시의 건식 혼합의 유무, 소성 온도, 산화물 소결체의 상대 밀도, 비저항(벌크 저항) 및 항절 강도의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.Here, with respect to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 described above, the atomic ratio of each element contained in the mixed powder, the presence or absence of dry mixing at the time of manufacturing the oxide sintered body, the firing temperature, the relative density of the oxide sintered body, Table 1 shows the measurement results of specific resistance (bulk resistance) and flexural strength.

Figure 112019127325734-pct00014
Figure 112019127325734-pct00014

실시예 1 내지 3의 산화물 소결체는, 상대 밀도가 모두 97.0% 이상임을 알 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 이러한 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃으로서 사용한 경우에, DC 스퍼터링의 방전 상태를 안정시킬 수 있다.It turns out that all of the oxide sintered compacts of Examples 1-3 have a relative density of 97.0 % or more. Therefore, according to embodiment, when such an oxide sintered compact is used as a sputtering target, the discharge state of DC sputtering can be stabilized.

또한, 실시예 1 내지 3의 산화물 소결체는, 비저항이 모두 40mΩ·㎝ 이하임을 알 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃으로서 사용한 경우에, 저렴한 DC 전원을 사용한 스퍼터링이 가능해져, 성막 레이트를 향상시킬 수 있다.In addition, it can be seen that the oxide sintered compacts of Examples 1 to 3 have a specific resistance of 40 mΩ·cm or less. Therefore, according to embodiment, when an oxide sintered compact is used as a sputtering target, sputtering using an inexpensive DC power supply becomes possible, and a film-forming rate can be improved.

또한, 실시예 1 내지 3의 산화물 소결체는, 항절 강도가 모두 40㎫ 이상임을 알 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 이러한 산화물 소결체를 사용하여 스퍼터링 타깃을 제조할 때나, 이러한 스퍼터링 타깃으로 스퍼터링을 행할 때, 산화물 소결체가 파손되는 것을 억제할 수 있다.Moreover, it turns out that the flexural strength of all of the oxide sintered compacts of Examples 1-3 is 40 MPa or more. Therefore, according to embodiment, when manufacturing a sputtering target using such an oxide sintered compact, or sputtering with such a sputtering target, it can suppress that an oxide sintered compact is damaged.

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃의 표면을, 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 사용하여 관찰함과 함께, 결정의 평균 입경의 측정을 행하였다.Then, while observing the surfaces of the sputtering targets of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 obtained above using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope), measurement of the average particle diameter of crystals was done.

구체적으로는, 산화물 소결체를 절단하여 얻어진 절단면을, 에머리 페이퍼 #180, #400, #800, #1000, #2000을 사용하여 단계적으로 연마하고, 마지막으로 버프 연마하여 경면으로 마무리하였다.Specifically, the cut surface obtained by cutting the oxide sintered body was polished step by step using emery paper #180, #400, #800, #1000, #2000, and finally buffed to finish the mirror surface.

그 후, 40℃의 에칭액(질산(60 내지 61% 수용액, 간토 가가꾸(주) 제조), 염산(35.0 내지 37.0% 수용액, 간토 가가꾸(주) 제조) 및 순수를 체적비로 HCl:H20:HNO3=1:1:0.08의 비율로 혼합)에 2분간 침지하여 에칭을 행하였다.Then, 40 ° C. etching solution (nitric acid (60 to 61% aqueous solution, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), hydrochloric acid (35.0 to 37.0% aqueous solution, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and pure water in a volume ratio of HCl:H 2 It was etched by immersion in 0 :HNO3=mixed in a ratio of 1:1:0.08) for 2 minutes.

그리고 드러난 면을 주사형 전자 현미경(SU3500, (주) 히타치 하이테크놀로지즈 제조)을 사용하여 관찰하였다. 또한, 평균 입경의 측정에서는, 배율 500배, 175㎛×250㎛의 범위의 BSE-COMP 이미지를 무작위로 10시야 촬영하여, 조직의 SEM 화상을 얻었다.And the exposed surface was observed using the scanning electron microscope (SU3500, Hitachi High-Technologies Co., Ltd. product). In the measurement of the average particle diameter, BSE-COMP images with a magnification of 500 times and a range of 175 µm × 250 µm were randomly taken in 10 fields to obtain an SEM image of the tissue.

또한, 입자 해석에는, 미국 국립 위생 연구소(NIH: National Institutes of Health)가 제공하는 화상 처리 소프트웨어 Image J 1.51k(http://imageJ.nih.gov/ij/)를 사용하였다.In addition, the image processing software Image J 1.51k (http://imageJ.nih.gov/ij/) provided by the US National Institutes of Health (NIH) was used for particle analysis.

먼저 입계를 따라 묘화를 행하고, 모든 묘화가 완료된 후, 화상 보정(Image→Adjust→Threshold)을 행하고, 화상 보정 후에 남은 노이즈는, 필요에 따라서 제거(Process→Noise→Despeckle)를 행하였다.First, drawing was performed along the grain boundary, and after all drawing was completed, image correction (Image→Adjust→Threshold) was performed, and noise remaining after image correction was removed (Process→Noise→Despeckle) as needed.

그 후, 입자 해석을 실시(Analyze→Analyze Particles)하여, 각 입자에 있어서의 면적을 얻은 후, 면적 원상당 직경을 산출하였다. 10시야에서 산출된 모든 입자의 면적 원상당 직경의 평균값을, 본 발명에 있어서의 평균 입경으로 하였다.Thereafter, particle analysis was performed (Analyze → Analyze Particles) to obtain the area in each particle, and then the area equivalent to a circle diameter was calculated. The average value of the diameters per area circle of all the particles calculated in 10 fields of view was taken as the average particle diameter in the present invention.

도 1 및 도 2는, 실시예 1에 있어서의 산화물 소결체의 SEM 화상이다. 또한, 도 1 및 도 2에 있어서, 흑색으로 보이는 부분은 표면 연마에 의한 치핑 부분이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 산화물 소결체는, 단상의 결정상으로 구성되어 있음을 알 수 있다.1 and 2 are SEM images of the oxide sintered body in Example 1. FIG. In addition, in FIG. 1 and FIG. 2, the part shown in black is the chipping part by surface polishing. 1 and 2, it turns out that the oxide sintered compact of Example 1 is comprised by the single-phase crystal phase.

도 3은, 비교예 2에 있어서의 산화물 소결체의 SEM 화상이다. 또한, 도 3에 있어서, 흑색으로 보이는 부분은 인듐이 적게 되어 있는 상(In poor상)이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 비교예 2의 산화물 소결체는, 복상의 결정상으로 구성되어 있음을 알 수 있다.3 is an SEM image of the oxide sintered body in Comparative Example 2. FIG. In addition, in FIG. 3, the part seen in black is the phase (In poor phase) in which indium is small. As shown in FIG. 3, it turns out that the oxide sintered compact of Comparative Example 2 is comprised by the crystalline phase of multiple phases.

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 산화물 소결체에 대해, 각각 X선 회절(X-Ray Diffraction: XRD) 측정을 행하여, X선 회절 차트를 얻었다.Then, about the oxide sintered compact of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 obtained above, X-ray diffraction (XRD) measurement was performed, respectively, and the X-ray-diffraction chart was obtained.

또한, 이러한 X선 회절 측정의 구체적인 측정 조건은 이하와 같았다.In addition, the specific measurement conditions of this X-ray diffraction measurement were as follows.

·장치: SmartLab(가부시키가이샤 리가쿠 제조, 등록상표)・Device: SmartLab (manufactured by Rigaku Co., Ltd., registered trademark)

·선원: CuKα선・Source: CuKα radiation

·관전압: 40㎸·Tube voltage: 40kV

·관전류: 30㎃·Tube current: 30mA

·스캔 속도: 5deg/minScan speed: 5deg/min

·스텝: 0.02deg·Step: 0.02deg

·스캔 범위: 2θ=20도 내지 70도Scanning range: 2θ = 20 degrees to 70 degrees

도 4는, 실시예 1에 있어서의 산화물 소결체의 X선 회절 차트이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 X선 회절 차트에서는, 회절각 2θ가 20° 내지 70°인 범위에서, 하기의 A 내지 P의 영역에 회절 피크가 관측된다.4 is an X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1. FIG. 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 where the diffraction angle 2θ is 20° to 70°.

A. 24.5° 내지 26.0°A. 24.5° to 26.0°

B. 31.0° 내지 32.5°B. 31.0° to 32.5°

C. 32.5° 내지 33.2°C. 32.5° to 33.2°

D. 33.2° 내지 34.0°D. 33.2° to 34.0°

E. 34.5° 내지 35.7°E. 34.5° to 35.7°

F. 35.7° 내지 37.0°F. 35.7° to 37.0°

G. 38.0° 내지 39.2°G. 38.0° to 39.2°

H. 39.2° 내지 40.5°H. 39.2° to 40.5°

I. 43.0° 내지 45.0°I. 43.0° to 45.0°

J. 46.5° 내지 48.5°J. 46.5° to 48.5°

K. 55.5° 내지 57.8°K. 55.5° to 57.8°

L. 57.8° 내지 59.5°L. 57.8° to 59.5°

M. 59.5° 내지 61.5°M. 59.5° to 61.5°

N. 65.5° 내지 68.0°N. 65.5° to 68.0°

O. 68.0° 내지 69.0°O. 68.0° to 69.0°

P. 69.0° 내지 70.0°P. 69.0° to 70.0°

상술한 바와 같이, 실시예 1의 산화물 소결체는, 단상의 결정상으로 구성되어 있다는 점에서, 상기한 A 내지 P의 영역에 관측되는 회절 피크는, 이러한 단상의 결정상에 기인하고 있음을 알 수 있다. 바꾸어 말하면, 이 X선 회절 측정에 의해 얻어지는 차트에 의해, 실시예 1의 산화물 소결체를 구성하는 단상의 결정상의 동정이 가능하다.As described above, since the oxide sintered body of Example 1 is composed of a single-phase crystal phase, it can be seen that the diffraction peaks observed in the regions A to P are attributed to such a single-phase crystal phase. In other words, the single-phase crystal phase constituting the oxide sintered body of Example 1 can be identified from the chart obtained by this X-ray diffraction measurement.

도 5는, 실시예 1에 있어서의 산화물 소결체의 X선 회절 차트와, InGaZnO4, In2Ga2ZnO7 및 Ga2ZnO4의 X선 회절 차트에 있어서의 피크 위치를 비교하는 도면이다.5 : is a figure which compares the X-ray diffraction chart of the oxide sintered compact in Example 1 , and the peak position in the X - ray diffraction chart of InGaZnO4 , In2Ga2ZnO7, and Ga2ZnO4 .

도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 산화물 소결체를 구성하는 단상의 결정상은, 기지의 결정상(여기서는, InGaZnO4, In2Ga2ZnO7 및 Ga2ZnO4)과는 다른 피크 위치에 회절 피크가 관측되어 있음을 알 수 있다. 여기서, 「기지의 결정상」이라 함은, 「JCPDS(Joint Committee of Powder Diffraction Standards) 카드에 X선 회절 차트의 피크 위치가 등록되어 있는 결정상」이라고 하는 의미이다.As shown in FIG. 5 , the single-phase crystal phase constituting the oxide sintered body of Example 1 has a diffraction peak at a different peak position from the known crystal phases (here, InGaZnO 4 , In 2 Ga 2 ZnO 7 and Ga 2 ZnO 4 ). It can be seen that is observed. Here, the "known crystalline phase" means "a crystalline phase in which the peak position of the X-ray diffraction chart is registered in the JCPDS (Joint Committee of Powder Diffraction Standards) card".

즉, 실시예 1의 산화물 소결체를 구성하는 단상의 결정상은, 지금까지 알려지지 않은 결정상임을 알 수 있다.That is, it can be seen that the single-phase crystalline phase constituting the oxide sintered body of Example 1 is a hitherto unknown crystalline phase.

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃에 대해, 각각 표면 조도의 최대 높이 Ry의 측정을 행하였다. 구체적으로는, 표면 조도 측정기(SJ-210/가부시키가이샤 미츠토요 제조)를 사용하여 스퍼터링면의 최대 높이 Ry를 측정하였다. 스퍼터링면의 10개소를 측정하여, 그 최댓값을 그 스퍼터링 타깃의 최대 높이 Ry로 하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.Then, about the sputtering target of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 obtained above, the maximum height Ry of surface roughness was measured, respectively. Specifically, the maximum height Ry of the sputtering surface was measured using a surface roughness meter (SJ-210/manufactured by Mitsutoyo Corporation). Ten places of the sputtering surface were measured, and the maximum value was made into the maximum height Ry of the sputtering target. A measurement result is shown in Table 2.

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃에 있어서, 표면 내의 색차 ΔE* 및 깊이 방향의 색차 ΔE*의 측정을 각각 행하였다. 또한, 「색차 ΔE*」라 함은, 두 색의 차이를 수치화한 지표이다.Then, in the sputtering targets of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 obtained above, the color difference ΔE * in the surface and the color difference ΔE * in the depth direction were measured, respectively. In addition, "color difference ΔE * " is an index that quantifies the difference between two colors.

이러한 표면 내의 최대 색차 ΔE*은, 절삭 가공한 스퍼터링 타깃의 표면을 x축, y축 방향으로 50㎜ 간격으로 색차계(코니카 미놀타사 제조, 색채 색차계 CP-300)를 사용하여 측정하고, 측정된 각 점의 L값, a값 및 b값을 CIE1976 공간에서 평가하였다. 그리고 측정된 각 점 중 두 점의 L값, a값 및 b값의 차분 ΔL, Δa, Δb로부터, 하기의 식 (11)로부터 색차 ΔE*을 모든 두 점의 조합으로 구하고, 구해진 복수의 색차 ΔE*의 최댓값을 표면 내의 최대 색차 ΔE*로 하였다.The maximum color difference ΔE * within this surface is measured by using a colorimeter (Konica Minolta Co., Ltd., Chromatic Colorimeter CP-300) at intervals of 50 mm in the x-axis and y-axis directions of the surface of the sputtering target that has been cut. The L value, a value, and b value of each point were evaluated in the CIE1976 space. Then, from the differences ΔL, Δa, and Δb between the L values, a values, and b values of two points among the measured points, the color difference ΔE * is obtained from the following equation (11) by combining all the two points, and the obtained plurality of color differences ΔE The maximum value of * was made into the maximum color difference ΔE * within the surface.

Figure 112019127325734-pct00015
Figure 112019127325734-pct00015

또한, 깊이 방향의 최대 색차 ΔE*은, 절삭 가공한 스퍼터링 타깃의 임의의 개소에서, 0.5㎜씩 절삭 가공하고, 스퍼터링 타깃의 중앙부까지의 각 깊이에서 색차계를 사용하여 측정하고, 측정된 각 점의 L값, a값 및 b값을 CIE1976 공간에서 평가하였다. 그리고 측정된 각 점 중 두 점의 L값, a값 및 b값의 차분 ΔL, Δa, Δb로부터 색차 ΔE*을 모든 두 점의 조합으로 구하고, 구해진 복수의 색차 ΔE*의 최댓값을 깊이 방향의 최대 색차 ΔE*로 하였다.In addition, the maximum color difference ΔE * in the depth direction is cut by 0.5 mm at an arbitrary location of the cut sputtering target, and measured using a colorimeter at each depth up to the center of the sputtering target, and each point measured The L value, a value, and b value of were evaluated in the CIE1976 space. Then, the color difference ΔE * is obtained from the differences ΔL, Δa, and Δb between the L value, a value, and b value of two points among the measured points by combining all two points, and the maximum value of the obtained plurality of color differences ΔE * is the maximum value in the depth direction. It was set as color difference (DELTA)E * .

여기서 아킹(이상 방전)의 발생량으로부터 타깃의 평가를 행하기 위해, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 스퍼터링 타깃을, 저융점 땜납인 인듐을 접합재로서 사용하여, 구리제의 기재에 접합하였다.Here, in order to evaluate the target from the amount of arcing (abnormal discharge) generated, the sputtering targets obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were applied to a copper substrate using indium, a low melting point solder, as a bonding material. was joined.

계속해서, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링을 행하고, 아킹(이상 방전)의 발생량으로부터 타깃의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.Then, sputtering was performed using the sputtering target of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3, and the target was evaluated from the generation amount of arcing (abnormal discharge). Table 2 shows the evaluation results.

(아킹 평가)(arcing evaluation)

A: 매우 적다.A: Very few.

B: 많다.B: A lot.

C: 매우 많다.C: A lot.

여기서, 상술한 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 대해, 혼합 분말 시에 함유하는 각 원소의 원자비와, 스퍼터링 타깃에 사용되는 산화물 소결체의 결정상, 평균 입경, 표면 조도의 최대 높이 Ry, 면내 방향의 최대 색차 ΔE*, 깊이 방향의 최대 색차 ΔE*, 및 아킹 평가의 측정 결과를 표 2에 나타낸다.Here, with respect to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 described above, the atomic ratio of each element contained in the mixed powder, and the maximum height Ry of the crystal phase, average particle size, and surface roughness of the oxide sintered body used in the sputtering target , the maximum color difference ΔE * in the in-plane direction, the maximum color difference ΔE * in the depth direction, and the measurement results of the arcing evaluation are shown in Table 2.

Figure 112019127325734-pct00016
Figure 112019127325734-pct00016

실시예 1 내지 3의 산화물 소결체는, 결정상이 모두 단상으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 아킹 평가의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃에 사용한 경우에, 스퍼터링을 안정적으로 행할 수 있다.It can be seen that in the oxide sintered compacts of Examples 1 to 3, all of the crystal phases were composed of a single phase. Therefore, according to embodiment, when such an oxide sintered compact is used for a sputtering target so that the result of arcing evaluation may show, sputtering can be performed stably.

또한, 실시예 1 내지 3의 산화물 소결체는, 평균 입경이 모두 15.0㎛ 이하임을 알 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 이러한 산화물 소결체를 연삭 가공할 때, 큰 결정립이 표면으로부터 박리됨으로써, 표면이 거칠어지는 것을 억제할 수 있다.In addition, it can be seen that all of the oxide sintered bodies of Examples 1 to 3 had an average particle diameter of 15.0 µm or less. Therefore, according to embodiment, when grinding this oxide sintered compact, large crystal grains peel from the surface, and it can suppress that the surface becomes rough.

또한, 실시예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃은, 산화물 소결체의 표면 조도의 최대 높이 Ry가 모두 15.0㎛ 이하임을 알 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 스퍼터링할 때, 타깃 표면에서 노듈이 발생하는 것을 억제할 수 있다.Moreover, it turns out that all of the sputtering targets of Examples 1-3 have the maximum height Ry of the surface roughness of an oxide sintered body 15.0 micrometers or less. Therefore, according to embodiment, when sputtering, it can suppress that a nodule generate|occur|produces on the target surface.

실시예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃은, 면내 방향 및 깊이 방향의 최대 색차 ΔE*가 10 이하임을 알 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 결정 입경이나 조성에 편차가 없기 때문에 스퍼터링 타깃으로서 적합하다.It turns out that the sputtering targets of Examples 1-3 have the maximum color difference ΔE * in the in-plane direction and the depth direction of 10 or less. Therefore, according to an embodiment, since there is no dispersion|variation in a crystal grain size or a composition, it is suitable as a sputtering target.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 실시 형태에서는, 판형의 산화물 소결체를 사용하여 스퍼터링 타깃이 제작된 예에 대해 설명하였지만, 산화물 소결체의 형상은 판형에 한정되지 않고, 원통형 등, 어떠한 형상이어도 된다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Unless it deviates from the meaning, various changes are possible. For example, in embodiment, although the example in which the sputtering target was produced using a plate-shaped oxide sintered compact was demonstrated, the shape of an oxide sintered compact is not limited to a plate shape, A cylindrical shape etc. may be sufficient.

또 다른 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 태양은, 이상과 같이 설명하면서 기술한 특정 상세 및 대표적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부한 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하는 일 없이, 다양한 변경이 가능하다.Other effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. For this reason, the broader aspect of this invention is not limited to the specific detail and typical embodiment which were described, demonstrating as mentioned above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the overall inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (11)

인듐, 갈륨 및 아연을, 이하의 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 원자비로 포함하는 산화물 소결체이며,
단상의 결정상으로 구성되고,
상기 결정상은, X선 회절 측정(CuKα선)에 의해 얻어지는 차트에 있어서, 이하의 A 내지 P의 영역에 회절 피크가 관측되는 산화물 소결체.
Figure 112022005070684-pct00017

Figure 112022005070684-pct00018

Figure 112022005070684-pct00019

A. 24.5° 내지 26.0°
B. 31.0° 내지 32.5°
C. 32.5° 내지 33.2°
D. 33.2° 내지 34.0°
E. 34.5° 내지 35.7°
F. 35.7° 내지 37.0°
G. 38.0° 내지 39.2°
H. 39.2° 내지 40.5°
I. 43.0° 내지 45.0°
J. 46.5° 내지 48.5°
K. 55.5° 내지 57.8°
L. 57.8° 내지 59.5°
M. 59.5° 내지 61.5°
N. 65.5° 내지 68.0°
O. 68.0° 내지 69.0°
P. 69.0° 내지 70.0°
It is an oxide sintered body containing indium, gallium and zinc in an atomic ratio satisfying the following formulas (1) to (3),
Consists of single-phase crystalline phases,
The crystalline phase is an oxide sintered body in which diffraction peaks are observed in the following regions A to P in the chart obtained by X-ray diffraction measurement (CuKα ray).
Figure 112022005070684-pct00017

Figure 112022005070684-pct00018

Figure 112022005070684-pct00019

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° to 40.5°
I. 43.0° to 45.0°
J. 46.5° to 48.5°
K. 55.5° to 57.8°
L. 57.8° to 59.5°
M. 59.5° to 61.5°
N. 65.5° to 68.0°
O. 68.0° to 69.0°
P. 69.0° to 70.0°
제1항에 있어서,
인듐, 갈륨 및 아연을, 이하의 식 (4) 내지 (6)을 만족시키는 원자비로 포함하는, 산화물 소결체.
Figure 112022005070684-pct00020

Figure 112022005070684-pct00021

Figure 112022005070684-pct00022
The method of claim 1,
The oxide sintered compact which contains indium, gallium, and zinc in the atomic ratio which satisfy|fills the following formula|equation (4) - (6).
Figure 112022005070684-pct00020

Figure 112022005070684-pct00021

Figure 112022005070684-pct00022
제1항 또는 제2항에 있어서,
인듐, 갈륨 및 아연을, 이하의 식 (7) 내지 (9)를 만족시키는 원자비로 포함하는 산화물 소결체.
Figure 112022005070684-pct00023

Figure 112022005070684-pct00024

Figure 112022005070684-pct00025
3. The method of claim 1 or 2,
An oxide sintered body containing indium, gallium and zinc in an atomic ratio satisfying the following formulas (7) to (9).
Figure 112022005070684-pct00023

Figure 112022005070684-pct00024

Figure 112022005070684-pct00025
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 결정상의 평균 입경이 15.0㎛ 이하인 산화물 소결체.
3. The method of claim 1 or 2,
An oxide sintered body having an average particle diameter of the crystal phase of 15.0 μm or less.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상대 밀도가 97.0% 이상인 산화물 소결체.
3. The method of claim 1 or 2,
An oxide sintered body having a relative density of 97.0% or more.
제1항 또는 제2항에 있어서,
항절 강도가 40㎫ 이상인 산화물 소결체.
3. The method of claim 1 or 2,
An oxide sintered body having a flexural strength of 40 MPa or more.
제1항 또는 제2항에 있어서,
비저항이 40mΩ·㎝ 이하인 산화물 소결체.
3. The method of claim 1 or 2,
An oxide sintered body having a specific resistance of 40 mΩ·cm or less.
제1항 또는 제2항에 기재된 산화물 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃.A sputtering target comprising the oxide sintered body according to claim 1 or 2 . 제8항에 있어서,
표면 조도의 최대 높이 Ry가 15.0㎛ 이하인 스퍼터링 타깃.
9. The method of claim 8,
The sputtering target whose maximum height Ry of surface roughness is 15.0 micrometers or less.
제8항에 있어서,
색차 ΔE*가 10 이하인 스퍼터링 타깃.
9. The method of claim 8,
A sputtering target having a color difference ΔE * of 10 or less.
제8항에 기재된 스퍼터링 타깃을 스퍼터링하여 성막하는, 산화물 박막의 제조 방법.The manufacturing method of the oxide thin film which sputters and forms the sputtering target of Claim 8 into a film.
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