KR20150023832A - Igzo sputtering target and igzo film - Google Patents

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고지 가쿠타
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제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 및 산소 (O) 로 이루어지는 IGZO 소결체 스퍼터링 타깃으로서, In, Ga, Zn 이 0.575 ≥ In/(In + Ga) ≥ 0.500 이고, 또한 Zn/(In + Ga + Zn) < 0.333 의 조성 범위이고, (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상으로 이루어지는 단일상의 조직을 갖거나, 또는 (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상과 In2O3 상으로 이루어지는 2 상 구조의 조직을 갖고, 당해 In2O3 상의 최대 직경이 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃. 스퍼터링용 타깃의 저벌크 저항화 및 캐리어 농도를 일정한 범위 이하로 하고, 또한 타깃의 고밀도화를 달성하고, 아킹의 발생을 최소한으로 억제하여, DC 스퍼터링이 가능한 IGZO 타깃 기술을 제공한다.Ga, Zn is 0.575? In / (In + Ga)? 0.500, and Zn / (In + Ga) is a sputtering target of IGZO sintered body made of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn) in + Ga + Zn) <a composition range of 0.333, (in x Ga (1 -x)) 2 ZnO 4 (1>x> 0) has a single organization on the formed onto, or (in x Ga (1 -x) ) 2 ZnO 4 (1>x> 0) phase and an In 2 O 3 phase, and the maximum diameter of the In 2 O 3 phase is 10 μm or less. A low bulk resistance of the target for sputtering and an IGZO target technique capable of performing DC sputtering while keeping the carrier concentration below a certain range and achieving high densification of the target and minimizing occurrence of arcing.

Description

IGZO 스퍼터링 타깃 및 IGZO 막{IGZO SPUTTERING TARGET AND IGZO FILM}IGZO Sputtering Target and IGZO Film {IGZO SPUTTERING TARGET AND IGZO FILM}

본 발명은 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 중의 박막 트랜지스터의 활성층 등에 사용되는 투명 반도체 IGZO 막을 스퍼터링법으로 제조할 때에 사용하는 데에 적합한 IGZO 타깃 및 그 타깃을 스퍼터링함으로써 얻어진 IGZO 막에 관한 것이다.The present invention relates to an IGZO target suitable for use in producing a transparent semiconductor IGZO film used for an active layer of a thin film transistor or the like in a liquid crystal display device or an organic EL display device by a sputtering method and an IGZO film obtained by sputtering the target.

액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 등의 표시 소자에는, 각 화소 구동용 실리콘계 재료를 활성층으로 하는 박막 트랜지스터가 사용되고 있지만, 화소의 미세화에 수반하여 트랜지스터의 점유 영역이 증가하는 것에 의한 개구율의 감소, 고온 성막이 필요 등의 결점으로부터, 최근 투명 산화물 반도체를 사용한 박막 트랜지스터의 개발이 실시되고 있다.Though thin-film transistors each having an active layer of a silicon-based material for pixel driving are used for display elements such as active matrix type liquid crystal display devices, reduction of the aperture ratio due to an increase in the occupied area of the transistors accompanying pixel refinement, A thin film transistor using a transparent oxide semiconductor has recently been developed.

투명 산화물 반도체는, 스퍼터링법으로 대면적에 균일 성막 가능, 고이동도 등의 관점에서 주목되고 있고, 그 중에서도 인듐, 갈륨, 아연, 산소를 구성 원소로 하는 In-Ga-Zn-O 계 재료 (이하,「IGZO」라고 기재한다) 로 이루어지는 비정질 IGZO 막의 이동도는 아모르퍼스 실리콘의 이동도보다 높고, 비정질 IGZO 막을 활성층에 사용한 전계 효과형 트랜지스터는 온 오프비가 크고, 오프 전류값이 낮은 등의 특성을 갖기 때문에 유망시되고 있다 (비특허문헌 1, 특허문헌 1 참조).The transparent oxide semiconductors are attracting attention from the viewpoints of uniformity of film formation over a large area by a sputtering method and high mobility. Among them, In-Ga-Zn-O-based materials (for example, indium, gallium, (Hereinafter referred to as &quot; IGZO &quot;) is higher than the mobility of amorphous silicon, and the field effect transistor using the amorphous IGZO film as an active layer has characteristics such as large on-off ratio and low off current value (Refer to Non-Patent Document 1 and Patent Document 1).

비정질 IGZO 막의 제조 방법으로는, 양산성이 우수한 스퍼터링법이 가장 적절하고, 그것을 위해서는 IGZO 타깃은 고밀도일 필요가 있다.As a method for producing an amorphous IGZO film, a sputtering method excellent in mass productivity is most suitable, and the IGZO target needs to have a high density for this purpose.

그러나, 지금까지 고밀도 IGZO 타깃을 제조할 수 있는 경우도 있었지만, 생산 계속 중에 소결체의 밀도가 저하되고, 추가로 생산을 계속 해 가면 또 고밀도 타깃이 생성되게 되는 경우가 있어, 그 원인으로서 소결 조건 등의 타깃 제조 프로세스 조건의 부적절이 예상되었지만, 결국 원인은 불명이라는 경우가 있었다.However, in some cases, a high-density IGZO target can be produced. However, the density of the sintered body is lowered during the continuation of production, and if further production is continued, a high density target may be produced. The target manufacturing process condition of the target was inadequate, but the cause was unknown in some cases.

특허문헌 2 에는, 염소 농도가 50 질량 ppm 이하인 산화인듐 분말을 사용한 산화인듐계 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대해 기재되어 있다. 그러나 그 명세서에서 개시되어 있는 것은 산화인듐 분말에 함유되는 염소 농도의 효과뿐이다. 특허문헌 3 에는, 할로겐 원소의 함유량이 적은 산화인듐 분말당에 관한 기재가 있다. 그러나, 실시예에서는 원료로는 질산인듐이 사용되고 있을 뿐이다.Patent Document 2 describes a method for producing an indium oxide-based sputtering target using indium oxide powder having a chlorine concentration of 50 mass ppm or less. However, what is disclosed in the specification is only the effect of the concentration of chlorine contained in the indium oxide powder. Patent Document 3 discloses an indium oxide powder sugar having a low halogen element content. However, in the embodiment, indium nitrate is used as a raw material.

이 밖에, 특허문헌 4 에는「인듐 원소 (In), 갈륨 원소 (Ga), 및 아연 원소 (Zn) 를 함유하고, (Ga,In)2O3 으로 나타내는 산화물 결정상을 포함하는 산화물. 상기 산화물에 포함되는 결정상 전체에 대해, 상기 (Ga,In)2O3 으로 나타내는 산화물 결정상이 50 질량% 이상인 상기 산화물. 인듐 원소 (In), 갈륨 원소 (Ga), 및 아연 원소 (Zn) 의 합계 (In + Ga + Zn) 에 대한 각 원소의 원자비가 하기 식 (1) ∼ (3) 의 관계를 만족시키는 상기 산화물이 기재되어 있다.In addition, in Patent Document 4, an oxide containing an indium element (In), a gallium element (Ga), and a zinc element (Zn) and including an oxide crystal phase represented by (Ga, In) 2 O 3 . Wherein the oxide crystal phase represented by (Ga, In) 2 O 3 is at least 50 mass% with respect to the entire crystal phase contained in the oxide. The ratio of the atomic ratio of each element to the sum (In + Ga + Zn) of indium element (In), gallium element (Ga) and zinc element (Zn) satisfies the following formulas (1) .

0.05 ≤ In/(In + Ga + Zn) ≤ 0.9 (1)0.05? In / (In + Ga + Zn)? 0.9 (1)

0.05 ≤ Ga/(In + Ga + Zn) ≤ 0.9 (2)0.05? Ga / (In + Ga + Zn)? 0.9 (2)

0.05 ≤ Zn/(In + Ga + Zn) ≤ 0.9 (3)」0.05? Zn / (In + Ga + Zn)? 0.9 (3)

또, 특허문헌 5 에는,「하기에 나타내는 산화물 A 와, 빅스 (등록상표) 바이트형의 결정 구조를 갖는 산화인듐 (In2O3) 을 함유하는 스퍼터링 타깃. 산화물 A : 인듐 원소 (In), 갈륨 원소 (Ga), 및 아연 원소 (Zn) 를 함유하고, X 선 회절 측정 (Cukα 선) 에 의해 입사각 (2θ) 이 7.0 °∼ 8.4 °, 30.6 °∼ 32.0 °, 33.8 °∼ 35.8 °, 53.5 °∼ 56.5 °및 56.5 °∼ 59.5 °의 각 위치에 회절 피크가 관측되는 산화물. 인듐 원소 (In), 갈륨 원소 (Ga) 및 아연 원소 (Zn) 의 원자비가 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족시키는 스퍼터링 타깃.Patent Document 5 discloses a sputtering target containing an oxide A shown below and indium oxide (In 2 O 3 ) having a crystal structure of a Bix (registered trademark) byte type. An oxide A contains indium element (In), gallium element (Ga) and zinc element (Zn), and has an incident angle (2θ) of 7.0 ° to 8.4 °, 30.6 ° to 32.0 ° Deg.], 33.8 [deg.] To 35.8 [deg.], 53.5 [deg.] To 56.5 [deg.] And 56.5 [deg.] To 59.5 [deg.]. Wherein the atomic ratio of the indium element (In), the gallium element (Ga) and the zinc element (Zn) satisfies the following formulas (1) and (2).

0.10 ≤ Zn/(In + Ga + Zn) ≤ 0.45 (1)0.10? Zn / (In + Ga + Zn)? 0.45 (1)

0.05 < Ga/(In + Ga + Zn) < 0.18 (2)0.05 &lt; Ga / (In + Ga + Zn) &lt; 0.18 (2)

또한, 인듐 원소 (In) 및 갈륨 원소 (Ga) 의 원자비가 하기 식 (3) 을 만족시키는 상기 스퍼터링 타깃.Further, the atomic ratio of the indium element (In) and the gallium element (Ga) satisfies the following formula (3).

0.14 ≤ Ga/(In + Ga) (3)」이 기재되어 있다.0.14 &lt; Ga / (In + Ga) (3) &quot;

그러나, 이들은 광범위한 타깃의 성분 조성이 기재되어 있지만, 타깃의 결정 조직 (상) 의 조정이 충분히 실시되어 있지 않으므로, 이상 방전의 억제 효과가 작다는 문제가 있다.However, although they have a wide composition of the target composition, there is a problem that the effect of suppressing the abnormal discharge is small because the crystal structure (phase) of the target is not sufficiently adjusted.

일본 공개특허공보 2006-173580호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-173580 일본 공개특허공보 2008-308385호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-308385 일본 공개특허공보 평10-182150호Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-182150 일본 공개특허공보 2009-275272호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-275272 일본 공개특허공보 2011-106002호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-106002

비특허문헌 1 : K. Nomura et al. "Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors", Nature, 432, p488-492 (2004)Non-Patent Document 1: K. Nomura et al. "Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors", Nature, 432, p488-492 (2004)

본 발명은 이와 같은 사정에 주목하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 투명 반도체 IGZO 막의 스퍼터법에서의 성막에 필요한 스퍼터링 타깃으로서 고밀도의 IGZO 타깃을 제공하는 것이고, 또한 스퍼터링용 타깃의 저벌크 저항화 및 스퍼터막의 캐리어 농도 및 이동도를 일정한 범위로 하고, 또한 아킹의 발생을 최소한으로 억제하여, DC 스퍼터링이 가능한 IGZO 타깃 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a high density IGZO target as a sputtering target required for film formation in a sputtering method of a transparent semiconductor IGZO film and to provide a low bulk resistance of a sputtering target, An object of the present invention is to provide an IGZO target technology capable of DC sputtering by keeping the carrier concentration and mobility in a constant range and suppressing arcing to a minimum.

이러한 지견을 기초로 하여 본 발명은 이하의 발명을 제공한다.Based on these findings, the present invention provides the following inventions.

1) 인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 및 산소 (O) 로 이루어지는 IGZO 소결체 스퍼터링 타깃으로서, In, Ga, Zn 이 0.575 ≥ In/(In + Ga) ≥ 0.500 이고, 또한 Zn/(In + Ga + Zn) < 0.333 의 조성 범위이고, (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상으로 이루어지는 단일상의 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.1) An IGZO sintered product sputtering target comprising indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn) and oxygen (O), wherein the ratio of In, Ga and Zn is 0.575 ≥ In / (In + Ga) / (In + Ga + Zn) &lt; 0.333, and has a single phase structure composed of (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 (1>x> 0) phases.

2) 인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 및 산소 (O) 로 이루어지는 IGZO 소결체 스퍼터링 타깃으로서, In, Ga, Zn 이 0.575 ≥ In/(In + Ga) ≥ 0.500 이고, 또한 Zn/(In + Ga + Zn) < 0.333 의 조성 범위이고, (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상과 In2O3 상으로 이루어지는 2 상 구조의 조직을 갖고, 당해 In2O3 상의 최대 직경이 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.2) An IGZO sintered sputtering target comprising indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn) and oxygen (O), wherein the ratio of In, Ga and Zn is 0.575 ≥ In / (In + Ga) Phase structure composed of (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 (1>x> 0) phase and In 2 O 3 phase and having a composition range of (In + Ga + Zn) <0.333 , And the maximum diameter of the In 2 O 3 phase is not more than 10 탆.

3) 벌크 저항이 15 mΩ·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1) 또는 2) 에 기재된 스퍼터링 타깃.3) The sputtering target according to the above 1) or 2), wherein the bulk resistance is 15 m? 占 ㎝ m or less.

4) 상대 밀도가 95 % 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 3) 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃.4) The sputtering target according to any one of 1) to 3) above, wherein the relative density is 95% or more.

5) 상기 1) ∼ 4) 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링함으로써 얻어지는 막으로서, 캐리어 농도 5 × 1015 (㎝-3) 이하, 이동도 5 (㎠/Vs) 이상의 막 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 막.(5) A film obtained by sputtering using the sputtering target according to any one of (1) to (4) above, characterized by having a film characteristic with a carrier concentration of 5 x 10 15 (cm -3 ) or less and a mobility of 5 &Lt; / RTI &gt;

이상과 같이 본 발명에 의하면, 투명 반도체 IGZO 막 제조용 스퍼터링 타깃으로서 사용되는 고밀도 IGZO 산화물 소결체는, 고밀도의 IGZO 타깃을 제공할 수 있고, 또한 스퍼터링용 타깃의 저벌크 저항화 및 스퍼터막의 캐리어 농도 및 이동도를 일정한 범위로 하고, 또한 아킹의 발생을 최소한으로 억제하여, DC 스퍼터링이 가능한 IGZO 타깃 기술을 제공할 수 있으므로, 액티브 매트릭스 구동의 액정 표시 소자나 유기 EL 표시 소자 중의 박막 트랜지스터의 활성층 부분이 되는 양호한 투명 반도체 IGZO 막을 고품위 또한 효율적으로 제조할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, according to the present invention, the high-density IGZO oxide sintered body used as a sputtering target for producing a transparent semiconductor IGZO film can provide a high-density IGZO target, and can realize a low bulk resistance of the sputtering target, It is possible to provide an IGZO target technology capable of DC sputtering while minimizing the occurrence of arcing and to provide an IGZO target technology capable of being an active layer portion of a thin film transistor in an active matrix driven liquid crystal display element or an organic EL display element It is possible to produce a good transparent semiconductor IGZO film with high quality and efficiency.

본 발명에 사용하는 산화물 소결체는, 인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 및 산소 (O) 를 구성 원소로 한다. 타깃의 조성, 벌크 저항, 조직을 제어함으로써, 성막시의 산소 분압을 줄여 소정의 막 특성 (캐리어 농도, 이동도) 을 얻는다. IGZO 막은 성막시의 산소 분압이 증가할수록 막 중의 캐리어 농도는 낮아진다.The oxide sintered body used in the present invention contains indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn) and oxygen (O) as constituent elements. By controlling the composition of the target, the bulk resistance and the structure, the oxygen partial pressure at the time of film formation is reduced to obtain a predetermined film characteristic (carrier concentration, mobility). The IGZO film has a lower carrier concentration in the film as the oxygen partial pressure during film formation increases.

반도체 특성을 얻으려면 1015 (㎝-3) 오더 이하의 캐리어 농도가 필요하고, 이것을 얻기 위해 성막시에 산소의 도입이 필요해진다. 산소 분압이 증가하면 스퍼터 레이트의 저하, 플라즈마의 불안정화 등의 마이너스 요인이 생기기 때문에, 산소 분압은 낮은 편이 바람직하다.In order to obtain semiconductor characteristics, a carrier concentration of 10 15 (cm -3 ) or less is required, and oxygen is required to be introduced at the time of film formation in order to obtain this. As the oxygen partial pressure increases, negative factors such as lowering of the sputter rate and destabilization of the plasma occur, so that the oxygen partial pressure is preferably low.

본 발명의 인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 및 산소 (O) 로 이루어지는 IGZO 스퍼터링 타깃은, 산소를 제외한 In, Ga, Zn 이 0.575 ≥ In/(In + Ga) ≥ 0.500 이고, 또한 Zn/(In + Ga + Zn) < 0.333 의 조성 범위이다.The IGZO sputtering target made of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O) of the present invention has In, Ga and Zn other than oxygen satisfying 0.575? In / (In + Ga)? 0.500 , And Zn / (In + Ga + Zn) &lt; 0.333.

본원은 In : Ga : Zn = 1 : 1 : 1 의 조성의 IGZO 타깃을 개량하는 발명으로, 고밀도의 IGZO 타깃을 제공할 수 있고, 또한 스퍼터링용 타깃의 저벌크 저항화 및 스퍼터막의 캐리어 농도 및 이동도를 일정한 범위로 하고, 또한 아킹의 발생을 최소한으로 억제하여, DC 스퍼터링이 가능하다.The present invention is an improvement of an IGZO target having a composition of In: Ga: Zn = 1: 1: 1, which can provide a high-density IGZO target and can realize a low bulk resistance of a target for sputtering, The DC sputtering can be performed with a constant range of the degree of suppression of arc generation.

여기서, In 량이 많아지면 In2O3 상이 현저하게 성장하고, IGZO 상 중에 전기 특성이 상이한 큰 이상 (異相) 이 존재하게 되어, 이상 방전으로 이어진다. 또 In 이 많으면 막 중의 캐리어 농도가 증가하기 쉬워, 저캐리어 농도의 막을 얻기 위해 성막시에 다량의 산소 도입이 필요해지고, 스퍼터 중의 플라즈마가 불안해져 이 또한 이상 방전의 요인이 된다. 반대로 In 이 지나치게 적으면 막의 이동도가 부족하기 때문에, 일정량 이상 필요하다.Here, when the amount of In becomes large, the In 2 O 3 phase grows remarkably, and a large abnormal phase having different electric characteristics is present in the IGZO phase, leading to an abnormal discharge. When the amount of In is large, the carrier concentration in the film tends to increase. In order to obtain a film with a low carrier concentration, a large amount of oxygen is required to be introduced at the time of film formation, and plasma in the sputter becomes unstable. On the other hand, if the In content is too small, the mobility of the film is insufficient.

스퍼터시의 이상을 피하면서 소정의 이동도를 확보하려면 본 명세서 중의 In 조성으로 컨트롤할 필요가 있다.It is necessary to control the In composition in the present specification in order to secure a predetermined mobility while avoiding abnormalities during sputtering.

또, Ga 가 증가하면 타깃 밀도가 오르지 않고, 도전성도 저해된다. 또한 Ga, Zn 이 지나치게 증가하면 얻어지는 막의 이동도가 현저하게 저하되므로, Ga 와 Zn 의 조성도 컨트롤할 필요가 있다. 상기 조성 범위는, 이들 문제를 해결할 수 있는 범위로 조정한 것으로, 이것은 본원 발명의 필수 요건이다.When Ga is increased, the target density is not increased and the conductivity is also deteriorated. In addition, if Ga and Zn are excessively increased, the mobility of the resulting film is remarkably lowered, and therefore it is necessary to control the composition of Ga and Zn. The above-mentioned composition range is adjusted to a range in which these problems can be solved, and this is an essential requirement of the present invention.

또, 본원 발명의 IGZO 타깃은, (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상만, 또는 (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상 이외에 In2O3 상을 일부 함유하고, 벌크 저항이 15 mΩ·㎝ 이하인 것도 큰 특징 중 하나이다.Further, IGZO target of the present invention, (In x Ga (1- x)) 2 ZnO 4 (1>x> 0) sangman, or (In x Ga (1-x )) 2 ZnO 4 (1>x> 0) the addition, and some containing in 2 O 3 phase is also a bulk resistivity less than 15 mΩ · ㎝ one of the main feature.

또한, 상기 스퍼터링 타깃에 있어서, In2O3 상의 최대 직경이 10 ㎛ 이하인 조직을 갖는 것, 상대 밀도가 95 % 이상인 것도 특징 중 하나이다.The sputtering target has a structure in which the maximum diameter of the In 2 O 3 phase is not more than 10 탆, and the relative density is not less than 95%.

이 IGZO 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링함으로써, 캐리어 농도 5 × 1015 (㎝-3) 이하, 이동도 5 (㎠/Vs) 이상의 막 특성을 갖는 IGZO 막을 얻을 수 있다. 이들 조건은, 특성을 향상시키는 목적에 따라 필요에 의해 설정 가능하다.An IGZO film having a carrier concentration of 5 x 10 15 (cm -3 ) or less and a film property of 5 (cm 2 / Vs) or more in mobility can be obtained by sputtering using this IGZO sputtering target. These conditions can be set as needed according to the purpose of improving the characteristics.

상기와 같이, 본 발명의 산화물 소결체의 상대 밀도는 95 % 이상으로 하는 것이 가능하고, 또 98 % 이상으로, 나아가서는 99 % 이상을 달성할 수 있다. 산화물 소결체의 상대 밀도가 95 % 미만이면, 막의 캐리어 농도의 편차가 커지는 것에 추가하여, 그 산화물 소결체를 스퍼터링 타깃으로서 사용하여 스퍼터 성막한 경우, 스퍼터 시간의 경과에 수반하여 아킹의 발생이 많아지고, 얻어지는 막 특성이 열화된다는 불리함이 있으므로, 본원 발명의 우위성은 분명하다.As described above, the relative density of the oxide-sintered body of the present invention can be 95% or more, 98% or more, and 99% or more. If the relative density of the oxide-sintered body is less than 95%, in addition to a large variation in the carrier concentration of the film, in the case where the oxide-sintered body is sputtered by using the oxide-sintered body as a sputtering target, arcing accompanies with the passage of the sputtering time, There is a disadvantage that the obtained film characteristics are deteriorated, so that the superiority of the present invention is evident.

산화물 소결체의 상대 밀도의 측정 방법은, 먼저, 각 조성에 대해 각 구성 원소와 형태로부터 산화물 소결체의 상대 밀도가 100 % 가 되는 밀도의 값을 결정할 수 있고, 다음으로 실제로 제조한 산화물 소결체의 밀도를 아르키메데스법 등으로 구하여, 상대 밀도가 100 % 인 밀도의 값으로 나눈 것으로 하여 구할 수 있다.In the method of measuring the relative density of the oxide-sintered body, it is possible to first determine the value of the density at which the relative density of the oxide-sintered body becomes 100% from each constituent element and shape for each composition, Archimedes' method or the like, and dividing the value by the density of the relative density of 100%.

산화물 소결체에 함유되는 In2O3 의 입경의 측정은, SEM 의 반사 전자 이미지 등에 의해, In2O3 을 함유하는 조직 사진으로부터 화상 해석에 의해 각 In2O3 상이 최대가 되는 직경을 측정하고, 1 시야 중의 최대 직경을 구하였다. 이것을 랜덤하게 5 시야 측정하고, 그 중에서 최대가 되는 값을 최대 직경으로 하였다.Measurement of particle size of the In 2 O 3 to be contained in the oxide sintered body, and by a reflection electron image of SEM, In 2 O 3 each of In 2 O 3 by an image analysis from tissue picture containing a different measure the diameter is maximum , And the maximum diameter of one field of view was obtained. This was measured randomly at 5 o'clock, and the maximum value among them was defined as the maximum diameter.

본 발명의 타깃의 저벌크 저항화로 성막시의 스퍼터 전압을 내릴 수 있다. 스퍼터 전압이 높은 경우, 스퍼터에 의해 생성된 2 차 이온이나 고에너지 산란 입자에 의해 성막된 막이 충격 받아 데미지를 입고, 많은 산소 결손을 일으킨다.The sputter voltage at the time of film formation can be lowered by the low bulk resistance of the target of the present invention. When the sputter voltage is high, the film formed by the secondary ions or high energy scattering particles generated by the sputter is impacted, causing damage and causing a lot of oxygen deficiency.

산화물 반도체의 스퍼터 성막에 있어서는, 산소 결손량을 저감시켜 소정의 캐리어 농도를 얻기 위해 성막 분위기 중에 다량의 산소를 공급할 필요가 있지만, 타깃의 저벌크 저항화에 의해 스퍼터 전압을 저하시킴으로써 막 중의 산소 결손량이 줄어들어, 소정의 캐리어 농도를 얻기 위해 필요한 스퍼터 중의 산소 분압을 저감시킬 수 있다.In the sputtering of an oxide semiconductor, it is necessary to supply a large amount of oxygen to the deposition atmosphere in order to reduce the amount of oxygen deficiency and obtain a predetermined carrier concentration. However, by reducing the sputter voltage by lowering the resistance of the target to a low bulk resistance, The oxygen partial pressure in the sputter necessary for obtaining a predetermined carrier concentration can be reduced.

In2O3 상의 사이즈는, 성분 조성 및 소결 온도로 제어 가능하다. 즉, In 농도가 높을수록 In2O3 상은 크게 성장하기 쉽고, 고온에서 소결하면 사이즈도 커지므로, 이로써 In2O3 상의 크기를 제어할 수 있다. 소결 온도는 1420 도 이상 1480 도 이하로 하는 것이 바람직하다. 소결 온도를 지나치게 올리면, In2O3 상의 조대화가 일어나 아킹수가 증대하므로 바람직하지 않다.The size of the In 2 O 3 phase can be controlled by the composition of the components and the sintering temperature. That is, the higher the In concentration, the more easily the In 2 O 3 phase grows, and the higher the In concentration, the larger the size of the In 2 O 3 phase can be controlled. The sintering temperature is preferably 1420 DEG C or more and 1480 DEG C or less. If the sintering temperature is excessively increased, coarsening of the In 2 O 3 phase occurs to increase the arcing number, which is not preferable.

(산화물 소결체의 제조 방법)(Manufacturing method of oxide-sintered body)

상기 본 발명에 관련된 산화물 소결체의 제조 공정의 대표예를 나타내면, 다음과 같다.Typical examples of the production process of the oxide-sintered body according to the present invention are as follows.

원료로는, 산화인듐 (In2O3), 산화갈륨 (Ga2O3) 및 산화아연 (ZnO) 을 사용할 수 있다. 불순물에 의한 전기 특성에 대한 악영향을 피하기 위해, 순도 4 N 이상의 원료를 사용하는 것이 바람직하다. 각각의 원료 분말을 원하는 조성비가 되도록 칭량한다. 또한, 상기와 같이, 이들에 불가피적으로 함유되는 불순물은 포함되는 것이다.As the raw material, indium oxide (In 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and zinc oxide (ZnO) can be used. It is preferable to use a raw material having a purity of 4 N or more in order to avoid an adverse influence on the electric characteristics due to impurities. Each raw material powder is weighed to a desired composition ratio. In addition, as described above, impurities inevitably contained therein are included.

다음으로, 혼합과 분쇄를 실시한다. 분쇄가 불충분하면, 제조된 타깃 중에 각 성분이 편석되어 고저항률 영역과 저저항률 영역이 존재하게 되고, 스퍼터 성막시에 고저항률 영역에서의 대전 등에 의한 아킹 등의 이상 방전의 원인이 되므로, 충분한 혼합과 분쇄가 필요하다.Next, mixing and grinding are carried out. When the pulverization is insufficient, each component is segregated in the produced target, so that a high-resistivity region and a low-resistivity region are present, which causes an abnormal discharge such as arcing due to charging in a high resistivity region at the time of sputtering, And grinding is necessary.

타깃의 제조는 필요에 따라 원료의 가소를 실시한다. 슈퍼 믹서로 각 원료를 혼합한 후, 필요에 따라 이들을 알루미나제 갑발에 채우고, 온도 950 ∼ 1350 ℃ 의 범위에서 가소한다. 가소의 유지 시간은 2 ∼ 10 hr, 산소 분위기 또는 대기 분위기에서 실시한다.The production of the target is carried out by calcining the raw material as necessary. After mixing the raw materials with a super mixer, they are filled in an alumina mortar if necessary and preheated at a temperature of 950 to 1350 ° C. The holding time of the plasticizer is 2 to 10 hr, in an oxygen atmosphere or an air atmosphere.

혼합 원료는, 소량인 경우에는, 예를 들어 1 배치 1 ∼ 20 ㎏ 단위로 애트라이터 (φ 3 ㎜ 지르코니아 비즈, 에지테이터 회전수 300 rpm) 또는 LMZ (스타 밀 : 아시자와 화인테크 제조) 로 2 ∼ 5 hr 정도 미분쇄한다.In the case of a small amount of the mixed raw material, for example, 1 kg of an agitator (3 mm zirconia beads, agitator rotation speed of 300 rpm) or LMZ (star mill: manufactured by Ashizawa Fine Tech) And pulverized for 2 to 5 hr.

대량인 경우에는, 원료를 1 배치 20 ∼ 1000 ㎏ 단위로, LMZ (스타 밀 : 아시자와 화인테크 제조) 로 2 ∼ 8 hr 정도 미분쇄 (φ 0.5 ㎜ 지르코니아 비즈, 투입 전력 2.0 ∼ 20.0 ㎾·Hr) 한다.In the case of a large quantity, the raw material is pulverized (φ 0.5 mm zirconia beads, input power 2.0 to 20.0 ㎾ · kW) in a batch of 20 to 1000 kg in an amount of 2 to 8 hr with LMZ (Styler: Hr).

다음으로, 미분쇄 후의 슬러리는 바인더를 첨가하고 조립기로 100 ∼ 250 ℃ 에서 건조시켜, 메시 250 ㎛ 체로 체 분급하여 분말을 회수한다. 또한, 미분쇄 전후에서 각각의 분말의 비표면적을 측정한다. 1000 g 의 IGZO 분말에 PVA 수용액 (PVA 고형분 6 %) 을 50 ∼ 200 cc 혼합한다.Next, the slurry after the pulverization is added with a binder, dried at 100 to 250 ° C by a granulator, and sieved with a mesh of 250 μm sieve to recover the powder. The specific surface area of each powder is measured before and after the fine pulverization. 1000 g of IGZO powder is mixed with 50 to 200 cc of PVA aqueous solution (PVA solid content 6%).

다음으로, φ 210 ㎜ 의 금형에 분말 1000 g 을 충전하고, 면압 400 ∼ 1000 ㎏f·㎠ 로 프레스하여 성형체를 얻는다. 이 성형체를 비닐로 2 겹으로 진공팩하고, 1500 ∼ 4000 ㎏f/㎠ 로 CIP 한다. 그리고, 소정의 온도에서 소결을 실시하여 (유지 시간 5 ∼ 24 hr, 산소 분위기 중) 소결체를 얻는다.Next, 1000 g of powder is charged into a mold having a diameter of 210 mm and pressed at a surface pressure of 400 to 1000 kgf · cm 2 to obtain a molded article. This molded article is vacuum packed with two layers of vinyl, and is subjected to CIP at 1500 to 4000 kgf / cm 2. Then, sintering is performed at a predetermined temperature (holding time: 5 to 24 hr, in an oxygen atmosphere) to obtain a sintered body.

타깃의 제조시에는, 상기에 의해 얻어진 산화물 소결체의 외주의 원통 연삭, 면측의 평면 연삭을 함으로써, 예를 들어 152.4 φ × 5 t ㎜ 의 타깃으로 가공한다. 이것을 다시, 예를 들어 구리제의 배킹 플레이트에 인듐계 합금 등을 본딩 메탈로 하여 첩합 (貼合) 함으로써 스퍼터링 타깃으로 한다.In the production of the target, cylindrical grinding of the outer periphery of the oxide-sintered body obtained by the above, and surface grinding of the surface side are machined into, for example, a target of 152.4? 占 5 tmm. Again, for example, an indium-based alloy or the like is bonded to a backing plate made of copper by bonding to form a sputtering target.

실시예Example

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례이며, 이 예에 의해 조금도 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 제한되는 것이고, 본 발명에 포함되는 실시예 이외의 여러 가지 변형을 포함하는 것이다.The following is a description based on examples and comparative examples. The present embodiment is merely an example, and is not limited by this example. That is, the present invention is limited only by the claims, and includes various modifications other than the embodiments included in the present invention.

실시예에 사용한 원료 분말은 표 1 에 나타내는 바와 같다. IGZO 의 원료에 대해, 산소를 제외한 In, Ga, Zn 을 메탈비로 In/(In + Ga) ≤ 0.575 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) < 0.333, 잔부를 Ga 의 조성이 되도록 원료를 조합 (調合) 하고, 이들 원료 조합과 제조 조건 (미분쇄, 가소 온도, 소결 온도) 을 변경하여 타깃을 제조하고, 각종 시험을 실시하였다. 이들의 상세를 표 1 의 실시예 1 ∼ 7 에 나타낸다.The raw material powders used in the examples are shown in Table 1. (In + Ga + Zn) &lt; 0.333 with In / Ga + Zn as the metal ratio except for oxygen is set to be 0.575, and the remainder is made Ga so that the composition becomes Ga And various combinations of these raw materials and manufacturing conditions (fine pulverization, calcination temperature, sintering temperature) were changed to produce a target, and various tests were conducted. Details of these are shown in Examples 1 to 7 of Table 1.

하기에 나타내는 실시예 및 비교예에 있어서, 각종 분석 측정이나 평가가 필요해지는데, 그 조건·장치명 등을 이하에 나타낸다.In the following examples and comparative examples, various analytical measurements and evaluations are required. The conditions, device names and the like are shown below.

(원료의 평균 입경의 측정)(Measurement of average particle diameter of raw material)

입경의 측정은, 입도 분포 측정 장치 (닛키소 주식회사 제조, Microtrac MT3000) 를 사용하여 실시하였다.The particle size was measured using a particle size distribution measuring apparatus (Microtrac MT3000, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

(밀도의 측정)(Measurement of density)

밀도의 측정은 순수를 용매로서 사용한 아르키메데스법으로 측정을 실시하였다. 상대 밀도의 산출에 사용한 이론 밀도는, 각 원료의 밀도 (In2O3 : 7.18 g/㎤, Ga2O3 : 6.44 g/㎤, ZnO : 5.61 g/㎤) 를 조성에 따른 중량비로부터 체적 환산하여 산출하였다.The density was measured by the Archimedes method using pure water as a solvent. The theoretical density used for the calculation of the relative density was calculated from the weight ratio of each raw material (In 2 O 3 : 7.18 g / cm 3, Ga 2 O 3 : 6.44 g / cm 3, and ZnO: 5.61 g / Respectively.

(벌크 저항값의 측정)(Measurement of Bulk Resistance Value)

벌크 저항값의 측정은, 저항률 측정기 (NPS 주식회사 제조, Σ-5+) 를 사용하여 4 탐침법으로 실시하였다.The bulk resistance value was measured by a 4-probe method using a resistivity meter (manufactured by NPS, Σ-5 +).

(스퍼터링 조건)(Sputtering condition)

스퍼터링 장치는, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 사용하고, 성막 조건은 실온, DC 500 W, 산소 농도 6 %, 어닐 조건은 대기 분위기에서 300 ℃ × 1 hr 로 실시하였다.A DC magnetron sputtering apparatus was used as the sputtering apparatus. Conditions for forming the film were room temperature, DC 500 W, oxygen concentration of 6% and annealing conditions at 300 ° C for 1 hour in an atmospheric environment.

막의 캐리어 농도, 이동도의 측정은, 토요 테크니카 제조 (ResiTest 8400 홀 효과 측정 장치) 를 사용하여 실시하였다. 캐리어 농도 5 × 1015 (㎝-3) 이하, 이동도 5 (㎠/Vs) 이상을 목표로 하였다.The carrier concentration and the mobility of the film were measured using a ResiTest 8400 Hall effect measuring apparatus manufactured by Toyota Technica. A carrier concentration of 5 x 10 15 (cm -3 ) or less and a mobility of 5 (cm 2 / Vs) or more.

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(실시예 1)(Example 1)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 (BET) 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다. 이들 분말을, In2O3 원료를 46.6 wt%, Ga2O3 원료를 28.6 wt%, ZnO 원료를 24.8 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.524 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.323, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.In 2 O particle size as the third raw material 1.3 ㎛, a specific surface area (BET) 4.4 ㎡ / g of In 2 O 3, and using the powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g of Ga 2 O 3 ZnO powder having a particle size of 1.1 mu m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material. These powders were prepared by adjusting In, Ga and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 46.6 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 28.6 wt% and ZnO raw material to 24.8 wt% In / (In + Ga) is 0.524, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.323, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 6.0 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 17.8 ㎡/g 이었다. 이 차이는 11.8 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 6.0 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 17.8 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 11.8 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.32 g/㎤, 상대 밀도는 96.8 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 3.8 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. In2O3 상의 최대 사이즈 (장경) 가 4.9 ㎛, 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상과 In2O3 상의 2 상이었다.As a result, the bulk density was 6.32 g / cm 3, the relative density was 96.8%, the bulk density was 3.8 mΩ · cm, and the bulk resistance value was enough for DC sputtering. (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase and In 2 O 3 phase 2 phase. The maximum size of In 2 O 3 phase (long diameter) was 4.9 μm.

그리고, 캐리어 농도가 2.21 × 1015 (㎝-3), 이동도 9.14 (㎠/Vs) 였다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 121 회로 적었다. 모두 본원 발명의 조건을 만족시켰다.The carrier concentration was 2.21 x 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 9.14 (cm 2 / Vs). In addition, arc generation during sputtering was reduced to 121 cycles. All satisfied the conditions of the present invention.

(실시예 2)(Example 2)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 44.7 wt%, Ga2O3 원료를 29.6 wt%, ZnO 원료를 25.7 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.505 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.331, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다. These powders were adjusted to have a total of 100 wt% by adjusting the contents of In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , and ZnO to 44.7 wt%, 29.6 wt%, and 25.7 wt%, respectively, In / (In + Ga) is 0.505, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.331, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 6.0 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 18.0 ㎡/g 이었다. 이 차이는 12.0 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 6.0 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 18.0 m 2 / g. This difference was 12.0 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.33 g/㎤, 상대 밀도는 97.3 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 5.8 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상의 단상이었다.As a result, the bulk density was 6.33 g / cm 3, the relative density was 97.3%, the bulk density was 5.8 mΩ · cm, and the bulk resistance value was enough for DC sputtering. The phase state was a single phase of (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase.

그리고, 캐리어 농도가 1.34 × 1015 (㎝-3), 이동도 6.46 (㎠/Vs) 이었다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 86 회로 적었다. 모두 본원 발명의 조건을 만족시켰다.The carrier concentration was 1.34 × 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 6.46 (cm 2 / Vs). Incidentally, arc generation during sputtering was reduced to 86 cycles. All satisfied the conditions of the present invention.

(실시예 3)(Example 3)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 45.4 wt%, Ga2O3 원료를 29.2 wt%, ZnO 원료를 25.4 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, 산소를 제외한 In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.512 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.328, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were adjusted to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 45.4 wt%, the Ga 2 O 3 raw material to 29.2 wt% and the ZnO raw material to 25.4 wt% (In + Ga) is 0.512, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.328, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 5.8 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 16.8 ㎡/g 이었다. 이 차이는 11.0 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 5.8 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 16.8 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 11.0 m 2 / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.33 g/㎤, 상대 밀도는 97.1 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 4.3 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. In2O3 상의 최대 사이즈 (장경) 가 5.2 ㎛, 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상과 In2O3 상의 2 상이었다.As a result, the density was 6.33 g / cm 3, the relative density was 97.1%, the density was high, and the bulk resistance value was 4.3 m? 占 ㎝ m, which had a low bulk resistance value enough for DC sputtering. The maximum size (long diameter) of the In 2 O 3 phase was 5.2 μm, and the phase state was (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase and In 2 O 3 phase 2 phase.

그리고, 캐리어 농도가 1.56 × 1015 (㎝-3), 이동도 7.23 (㎠/Vs) 이었다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 130 회로 적었다. 모두 본원 발명의 조건을 만족시켰다.The carrier concentration was 1.56 x 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 7.23 (cm 2 / Vs). In addition, generation of arcing during sputtering was reduced to 130 cycles. All satisfied the conditions of the present invention.

(실시예 4)(Example 4)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 46.6 wt%, Ga2O3 원료를 28.6 wt%, ZnO 원료를 24.8 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.524 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.323, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 46.6 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 28.6 wt% and ZnO raw material to 24.8 wt% In / (In + Ga) is 0.524, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.323, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 5.9 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 17.5 ㎡/g 이었다. 이 차이는 11.6 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 대기 중에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 5.9 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 17.5 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 11.6 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 캜 in sintering atmosphere: air.

이 결과, 밀도는 6.32 g/㎤, 상대 밀도는 96.8 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 2.9 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. In2O3 상의 최대 사이즈 (장경) 가 4.3 ㎛, 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상과 In2O3 상의 2 상이었다.As a result, the bulk density was 6.32 g / cm 3, the relative density was 96.8%, the bulk density was 2.9 mΩ · cm, and the bulk resistance value was enough for DC sputtering. (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase and In 2 O 3 phase 2 phase. The maximum size of the In 2 O 3 phase (long diameter) was 4.3 μm.

그리고, 캐리어 농도가 1.72 × 1015 (㎝-3), 이동도 8.62 (㎠/Vs) 였다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 128 회로 적었다. 모두 본원 발명의 조건을 만족시켰다.The carrier concentration was 1.72 × 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 8.62 (cm 2 / Vs). In addition, arcing during sputtering was reduced to 128 cycles. All satisfied the conditions of the present invention.

(실시예 5)(Example 5)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 46.6 wt%, Ga2O3 원료를 28.6 wt%, ZnO 원료를 24.8 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.524 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.323, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 46.6 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 28.6 wt% and ZnO raw material to 24.8 wt% In / (In + Ga) is 0.524, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.323, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 5.9 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 17.5 ㎡/g 이었다. 이 차이는 11.6 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1370 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 5.9 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 17.5 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 11.6 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1370 캜 and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.32 g/㎤, 상대 밀도는 96.8 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 8.0 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. In2O3 상의 최대 사이즈 (장경) 가 3.5 ㎛, 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상과 In2O3 상의 2 상이었다.As a result, the bulk density was 6.32 g / cm 3, the relative density was 96.8%, the bulk density was 8.0 mΩ · cm, and the bulk resistance value was enough for DC sputtering. The maximum size (long diameter) of the In 2 O 3 phase was 3.5 μm, and the phase state was (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase and In 2 O 3 phase 2 phase.

그리고, 캐리어 농도가 2.61 × 1015 (㎝-3), 이동도 8.89 (㎠/Vs) 였다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 142 회로 적었다. 모두 본원 발명의 조건을 만족시켰다.The carrier concentration was 2.61 × 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 8.89 (cm 2 / Vs). Incidentally, arcing during sputtering was reduced to 142 cycles. All satisfied the conditions of the present invention.

(실시예 6)(Example 6)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 49.9 wt%, Ga2O3 원료를 24.9 wt%, ZnO 원료를 25.3 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.575 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.332, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the contents of 49.9 wt% of In 2 O 3 raw material, 24.9 wt% of Ga 2 O 3 raw material and 25.3 wt% of ZnO raw material, In / (In + Ga) is 0.575, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.332, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 5.6 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 17.8 ㎡/g 이었다. 이 차이는 12.2 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 5.6 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 17.8 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 12.2 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.38 g/㎤, 상대 밀도는 97.5 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 9.8 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상의 단상이었다.As a result, the bulk density was 6.38 g / cm 3, the relative density was 97.5%, the bulk density was 9.8 mΩ · cm, and the bulk resistance value was enough for DC sputtering. The phase state was a single phase of (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase.

그리고, 캐리어 농도가 3.53 × 1015 (㎝-3), 이동도 9.53 (㎠/Vs) 이었다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 134 회로 적었다. 모두 본원 발명의 조건을 만족시켰다.The carrier concentration was 3.53 x 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 9.53 (cm 2 / Vs). Incidentally, generation of arcing during sputtering was reduced to 134 cycles. All satisfied the conditions of the present invention.

(실시예 7)(Example 7)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 52.4 wt%, Ga2O3 원료를 26.2 wt%, ZnO 원료를 21.4 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.575 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.286, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga, and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 52.4 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 26.2 wt%, and ZnO raw material to 21.4 wt% In / (In + Ga) is 0.575, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.286, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 6.2 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 15.5 ㎡/g 이었다. 이 차이는 9.3 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 6.2 m 2 / g. The specific surface area after grinding was 15.5 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 9.3 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.42 g/㎤, 상대 밀도는 97.2 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 2.1 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. In2O3 상의 최대 사이즈 (장경) 가 8.8 ㎛, 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상과 In2O3 상의 2 상이었다.As a result, the density was 6.42 g / cm 3, the relative density was 97.2%, the density was high, and the bulk resistance value was 2.1 m? 占 ㎝ m, and had a low bulk resistance value sufficient for DC sputtering. The maximum size (long diameter) of the In 2 O 3 phase was 8.8 μm, and the phase state was (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase and In 2 O 3 phase 2 phase.

그리고, 캐리어 농도가 4.55 × 1015 (㎝-3), 이동도 7.34 (㎠/Vs) 였다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 173 회로 적었다. 모두 본원 발명의 조건을 만족시켰다.The carrier concentration was 4.55 × 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 7.34 (cm 2 / Vs). In addition, arcing during sputtering was reduced to 173 circuits. All satisfied the conditions of the present invention.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 44.2 wt%, Ga2O3 원료를 29.9 wt%, ZnO 원료를 25.9 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.500 으로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.333, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga, and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 44.2 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 29.9 wt%, and ZnO raw material to 25.9 wt% In / (In + Ga) is 0.500, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.333, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 5.6 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 16.6 ㎡/g 이었다. 이 차이는 11.0 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 5.6 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 16.6 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 11.0 m 2 / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.33 g/㎤, 상대 밀도는 97.3 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 32 mΩ·㎝ 로 높아, DC 스퍼터링은 충분하지 않았다. 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상의 단상이었다.As a result, the density was 6.33 g / cm 3, the relative density was high at 97.3%, and the bulk resistance value was as high as 32 mΩ · cm, so DC sputtering was not sufficient. The phase state was a single phase of (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase.

그리고, 캐리어 농도가 5.87 × 1015 (㎝-3) 로 높아졌다. 이동도 8.92 (㎠/Vs) 였다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 92 회로 적었다. 본원 발명의 조건을 만족시키지 못하였다.Then, the carrier concentration was increased to 5.87 × 10 15 (cm -3 ). The degree of mobility was 8.92 (cm2 / Vs). Incidentally, arcing during sputtering was reduced to 92 cycles. But did not satisfy the conditions of the present invention.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 46.6 wt%, Ga2O3 원료를 28.6 wt%, ZnO 원료를 24.8 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.500 으로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.333, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 46.6 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 28.6 wt% and ZnO raw material to 24.8 wt% In / (In + Ga) is 0.500, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.333, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 5.6 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 16.6 ㎡/g 이었다. 이 차이는 11.0 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1370 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 5.6 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 16.6 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 11.0 m 2 / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1370 캜 and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.32 g/㎤, 상대 밀도는 97.2 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 80 mΩ·㎝ 로 높아, DC 스퍼터링은 충분하지 않았다. 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상의 단상이었다.As a result, the density was 6.32 g / cm 3, the relative density was high at 97.2%, and the bulk resistance value was as high as 80 mΩ · cm, so DC sputtering was not sufficient. The phase state was a single phase of (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase.

그리고, 캐리어 농도가 10.8 × 1015 (㎝-3) 로 높아졌다. 이동도 10.5 (㎠/Vs) 였다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 76 회로 적었다. 본원 발명의 조건을 만족시키지 못하였다.Then, the carrier concentration was increased to 10.8 × 10 15 (cm -3 ). The mobility was 10.5 (cm 2 / Vs). In addition, arc generation during sputtering was reduced to 76 cycles. But did not satisfy the conditions of the present invention.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 61.7 wt%, Ga2O3 원료를 16.7 wt%, ZnO 원료를 21.7 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.714 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.333, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga, and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the In 2 O 3 raw material to 61.7 wt%, the Ga 2 O 3 raw material to 16.7 wt%, and the ZnO raw material to 21.7 wt% In / (In + Ga) is 0.714, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.333, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 5.1 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 16.0 ㎡/g 이었다. 이 차이는 10.9 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before grinding was 5.1 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after grinding was 16.0 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 10.9 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.55 g/㎤, 상대 밀도는 98.3 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 2.7 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. In2O3 상의 최대 사이즈 (장경) 가 11.1 ㎛ 로 커지고, 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상과 In2O3 상의 2 상이었다.As a result, the bulk density was 6.55 g / cm 3, the relative density was 98.3%, the bulk density was 2.7 mΩ · cm, and the bulk resistance value was enough for DC sputtering. The maximum size (long diameter) of the In 2 O 3 phase was increased to 11.1 μm, and the phase state was (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase and In 2 O 3 phase 2 phase.

그리고, 캐리어 농도가 1.15 × 1019 (㎝-3) 로 높아졌다. 이동도 29.0 (㎠/Vs) 이었다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 366 회로 많았다. 이것은 In2O3 상이 커진 결과이며, 본원 발명의 조건을 만족시키지 못하였다.Then, the carrier concentration was increased to 1.15 × 10 19 (cm -3 ). The degree of mobility was 29.0 (cm 2 / Vs). In addition, arcing occurred during sputtering in 366 cycles. This is a result that the In 2 O 3 phase was enlarged and did not satisfy the condition of the present invention.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

In2O3 원료로서 입경 1.3 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.Using the particle size of 1.3 ㎛, a specific surface area of 4.4 ㎡ / g of In 2 using O 3 powder, Ga 2 O particle size as the third raw material 5.6 ㎛, a specific surface area of 9.1 ㎡ / g Ga 2 O 3 powder as the In 2 O 3 raw material ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 52.4 wt%, Ga2O3 원료를 26.2 wt%, ZnO 원료를 21.4 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.575 로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.286, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were prepared by adjusting In, Ga, and Zn to a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 52.4 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 26.2 wt%, and ZnO raw material to 21.4 wt% In / (In + Ga) is 0.575, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.286, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 6.2 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 15.5 ㎡/g 이었다. 이 차이는 9.3 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1490 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 6.2 m 2 / g. The specific surface area after grinding was 15.5 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 9.3 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1490 캜 in sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 6.43 g/㎤, 상대 밀도는 97.4 % 로 고밀도이고, 벌크 저항값은 1.2 mΩ·㎝ 로, DC 스퍼터링이 충분히 가능한 저벌크 저항값을 갖고 있었다. In2O3 상의 최대 사이즈 (장경) 가 13.5 ㎛ 로 커지고, 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상과 In2O3 상의 2 상이었다.As a result, the density was 6.43 g / cm 3, the relative density was 97.4%, the bulk density was 1.2 mΩ · cm, and the bulk resistance value was enough for DC sputtering. The maximum size (long diameter) of the In 2 O 3 phase became 13.5 탆, and the phase state was (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase and In 2 O 3 phase 2 phase.

그리고, 캐리어 농도가 4.55 × 1015 (㎝-3), 이동도 7.34 (㎠/Vs) 였다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생은 514 회로 많았다. 이것은 In2O3 상이 커진 것이 원인이며, 본원 발명의 조건을 만족시키지 못하였다.The carrier concentration was 4.55 × 10 15 (cm -3 ) and the mobility was 7.34 (cm 2 / Vs). In addition, arcing occurred during sputtering in 514 cycles. This is because the In 2 O 3 phase is enlarged, and the conditions of the present invention are not satisfied.

실시예 7 과 비교하여 성분 조성이 동일하지만, 이 비교예 4 에서는 In2O3 상의 조대화가 관찰되었다. 이것은, 소결 온도가 실시예 7 의 1430 ℃ 에 비해, 비교예 4 에서는 1490 ℃ 로 높은 것이 원인으로, In2O3 상의 조대화가 발생한 것으로 생각된다.Compared with Example 7, the composition was the same. In Comparative Example 4, coarsening of In 2 O 3 was observed. This is thought to be due to the coarsening of the In 2 O 3 phase because the sintering temperature was as high as 1430 ° C in Example 7 and 1490 ° C in Comparative Example 4.

(비교예 5)(Comparative Example 5)

In2O3 원료로서 입경 10.7 ㎛, 비표면적 4.4 ㎡/g 의 In2O3 분말을 사용하고, Ga2O3 원료로서 입경 5.6 ㎛, 비표면적 9.1 ㎡/g 의 Ga2O3 분말을 사용하고, ZnO 원료로서 입경 1.1 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g 의 ZnO 분말을 사용하였다.In 2 O 3 powder having a particle diameter of 10.7 μm and a specific surface area of 4.4 m 2 / g was used as a raw material of In 2 O 3 and Ga 2 O 3 powder having a particle diameter of 5.6 μm and a specific surface area of 9.1 m 2 / g was used as a raw material of Ga 2 O 3 ZnO powder having a particle size of 1.1 m and a specific surface area of 3.8 m &lt; 2 &gt; / g was used as a ZnO raw material.

이들 분말을, In2O3 원료를 42.9 wt%, Ga2O3 원료를 31.9 wt%, ZnO 원료를 25.2 wt% 로 하여, 합계가 100 wt% 가 되도록 조정함으로써, In, Ga, Zn 을 메탈비로, In/(In + Ga) 는 0.476 으로 하고, Zn/(In + Ga + Zn) 을 0.323, 잔부를 Ga 의 조성으로 한다.These powders were adjusted to have a total of 100 wt% by adjusting the content of In 2 O 3 raw material to 42.9 wt%, Ga 2 O 3 raw material to 31.9 wt% and ZnO raw material to 25.2 wt% In / (In + Ga) is 0.476, Zn / (In + Ga + Zn) is 0.323, and the rest is Ga.

다음으로, 이들 분말을 혼합하였다 (가소하지 않음). 분쇄 전의 비표면적은 6.9 ㎡/g 이었다. 또, 분쇄 후의 비표면적은 18.7 ㎡/g 이었다. 이 차이는 11.8 ㎡/g 이었다. 분말의 소결 온도를 1430 ℃, 소결 분위기 : 산소 분위기에서 소결하였다.Next, these powders were mixed (not plasticized). The specific surface area before pulverization was 6.9 m &lt; 2 &gt; / g. The specific surface area after the pulverization was 18.7 m &lt; 2 &gt; / g. This difference was 11.8 m &lt; 2 &gt; / g. The sintering temperature of the powder was sintered at 1430 ° C and sintering atmosphere: oxygen atmosphere.

이 결과, 밀도는 5.60 g/㎤, 상대 밀도는 86.5 % 로 저밀도가 되고, 도전성이 없어, DC 스퍼터링을 할 수 없었다. 상 상태는 (InxGa(1-x))2ZnO4 상의 단상이었다. 스퍼터링을 실시하지 않았으므로, 박막의 특성 평가는 할 수 없었다.As a result, the density was 5.60 g / cm &lt; 3 &gt; and the relative density was 86.5%, which resulted in low density, and thus no DC sputtering was performed. The phase state was a single phase of (In x Ga (1-x) ) 2 ZnO 4 phase. Since the sputtering was not performed, the characteristics of the thin film could not be evaluated.

산업상 이용가능성Industrial availability

본 발명의 투명 반도체 IGZO 막 제조용 스퍼터링 타깃으로서 사용되는 고밀도 IGZO 산화물 소결체는, 고밀도의 IGZO 타깃을 제공할 수 있고, 또한 스퍼터링용 타깃의 저벌크 저항화 및 스퍼터막의 캐리어 농도 및 이동도를 일정한 범위로 하고, 또한 아킹의 발생을 최소한으로 억제하여, DC 스퍼터링이 가능한 IGZO 타깃 기술을 제공할 수 있어, 안정적인 DC 스퍼터링이 가능하다는 우수한 효과를 갖는다. 이로써, 타깃 라이프도 길게 할 수 있고, 품질의 편차가 적어 양산성을 향상시킬 수 있다. 이 In-Ga-Zn-O 계 (IGZO) 재료는, 전자 캐리어 농도가 1018/㎤ 미만인 아모르퍼스 산화물이 얻어지므로, 전계 효과형 트랜지스터에 유용하다. 또, IGZO 타깃으로서 광범위한 용도에 지장 없이 사용할 수 있으므로, 산업상 이용 가치는 높다.The high density IGZO oxide sintered body used as the sputtering target for the transparent semiconductor IGZO film production of the present invention can provide a high density IGZO target and can realize a low bulk resistance of the sputtering target and a carrier concentration and mobility of the sputter film within a certain range In addition, it is possible to provide an IGZO target technology capable of DC sputtering by minimizing the occurrence of arcing, thereby achieving stable DC sputtering. Thereby, the target life can be made long, and the quality can be improved and the quality can be improved. This In-Ga-Zn-O-based (IGZO) material is useful for a field-effect transistor because an amorphous oxide having an electron carrier concentration of less than 10 18 / cm 3 is obtained. In addition, the IGZO target can be used in a wide range of applications without hindrance, and thus the industrial utility value is high.

Claims (5)

인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 및 산소 (O) 로 이루어지는 IGZO 소결체 스퍼터링 타깃으로서, In, Ga, Zn 이 0.575 ≥ In/(In + Ga) ≥ 0.500 이고, 또한 Zn/(In + Ga + Zn) < 0.333 의 조성 범위이고, (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상으로 이루어지는 단일상의 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.Ga, Zn is 0.575? In / (In + Ga)? 0.500, and Zn / (In + Ga) is a sputtering target of IGZO sintered body made of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn) in + Ga + Zn) <a composition range of 0.333, (in x Ga (1 -x)) 2 ZnO 4 (1>x> 0) , characterized in that the sputtering target having a structure composed of a single phase to phase. 인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 및 산소 (O) 로 이루어지는 IGZO 소결체 스퍼터링 타깃으로서, In, Ga, Zn 이 0.575 ≥ In/(In + Ga) ≥ 0.500 이고, 또한 Zn/(In + Ga + Zn) < 0.333 의 조성 범위이고, (InxGa(1-x))2ZnO4 (1 > x > 0) 상과 In2O3 상으로 이루어지는 2 상 구조의 조직을 갖고, 당해 In2O3 상의 최대 직경이 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.Ga, Zn is 0.575? In / (In + Ga)? 0.500, and Zn / (In + Ga) is a sputtering target of IGZO sintered body made of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn) in + Ga + Zn) <a composition range of 0.333, (in x Ga (1 -x)) 2 ZnO 4 (1>x> 0) having a structure of phase and two-phase structure composed of in 2 O 3 phase, Wherein the maximum diameter of the In 2 O 3 phase is 10 μm or less. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
벌크 저항이 15 mΩ·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.
3. The method according to claim 1 or 2,
And the bulk resistance is 15 m? 占 ㎝ m or less.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상대 밀도가 95 % 이상인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a relative density of 95% or more.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링함으로써 얻어지는 막으로서, 캐리어 농도 5 × 1015 (㎝-3) 이하, 이동도 5 (㎠/Vs) 이상의 막 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 막.A film obtained by sputtering using the sputtering target according to any one of claims 1 to 4 and having a film characteristic of a carrier concentration of 5 x 10 15 (cm -3 ) or less and a mobility of 5 (cm 2 / Vs) or more &Lt; / RTI &gt;
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