KR20200097197A - 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 pct00026

Figure pct00027

Figure pct00028
The oxide sintered body according to one aspect of the embodiment is an oxide sintered body containing indium, gallium, and zinc in a ratio satisfying the following formulas (1) to (3), and is composed of a single-phase crystal phase, and the average particle diameter of the crystal phase It is 15.0 micrometers or less.
Figure pct00026

Figure pct00027

Figure pct00028

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 a method for producing an oxide sintered body, a sputtering target, and 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 method of forming a thin film with a large area and with high accuracy, and the sputtering method is widely used in display devices such as liquid crystal displays. In recent years, in the technical field of semiconductor layers such as thin film transistors (hereinafter, referred to as ``TFT''), an oxide semiconductor represented by an In-Ga-Zn composite oxide (hereinafter also referred to as ``IGZO'') instead of amorphous silicon has attracted attention. , The sputtering method is also utilized for the formation of the IGZO thin film (see, for example, 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 or the like occurs, problems such as an abnormality in the quality of the formed thin film and occurrence of cracks in the sputtering target during sputtering may occur. One of the ways to avoid such problems is to densify 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.Further, even with a high-density target, abnormal discharge may occur. For example, if the crystal phase constituting the target is a multiple phase, and there is a difference in resistance between different crystal phases, there is a risk of abnormal discharge.

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.In the case of using an IGZO thin film for the semiconductor layer of a TFT, the semiconductor characteristics change greatly depending on the ratio of In, Ga, and Zn, and various ratios are being studied. For example, in Patent Document 2, the ratio at 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 appropriately adjusted so as to obtain predetermined semiconductor properties. For example, as an IGZO sputtering target, a target showing a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 or In 2 Ga 2 ZnO 7 has been studied.

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 a large amount of Zn, a target composed of a homologous crystal structure and a spinel structure of Ga 2 ZnO 4 is also studied (see, for example, 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, Ga 2 ZnO 4 has a high resistance compared to a homologous crystal structure and the like, and thus there is a high risk of occurrence of abnormal discharge. Therefore, it is preferable that it is a single phase of a homologous crystal structure as a sputtering target.

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, a high-density sputtering target composed of a single phase tends to have an enlarged crystal grain size compared to a sputtering target composed of a multi-phase. In addition, when the crystal grain size becomes enlarged, the mechanical strength of the sputtering target decreases, and cracks may occur 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 characteristics within the sputtering surface. If the distribution of density or the like is uneven within the plane, abnormal discharge may occur or cracks during sputtering may occur. In the case of an IGZO sputtering target, the non-uniformity of the characteristic distribution of the sputtering surface may appear as shade of color difference.

일본 특허 공개 제2007-73312호 공보Japanese Patent Publication No. 2007-73312 일본 특허 공개 제2017-145510호 공보Japanese Patent Publication No. 2017-145510 일본 특허 공개 제2008-163441호 공보Japanese Patent Publication 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 the embodiment has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a sputtering target capable of stably sputtering, and an oxide sintered body for manufacturing the sputtering target.

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 body according to an aspect of the embodiment is an oxide sintered body containing indium, gallium, and zinc in a ratio satisfying the following formulas (1) to (3), and is composed of a single-phase crystal phase, and the average particle diameter of the crystal phase It is 15.0 micrometers or less.

Figure pct00001
Figure pct00001

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure 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.
1 is an SEM image (50 times) of an oxide sintered body 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 an oxide sintered body in Example 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram comparing the X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1 with the peak positions in 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.Hereinafter, an embodiment of a method for producing an oxide sintered body disclosed in the present application, a sputtering target, and an oxide thin film will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the present invention is not limited by the embodiments described 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 body of the embodiment is an oxide sintered body containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn), and can be used as a sputtering target.

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 body of the embodiment is composed of a single-phase crystal phase, and the average particle diameter of the crystal phase is 15.0 µm or less. Thereby, it is possible to increase the transverse strength of such an oxide sintered body. In addition, when grinding such an oxide sintered body, it is easy to obtain a smooth surface because it is possible to suppress the surface roughness due to the peeling of the enlarged particles 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.Further, the oxide sintered body of the embodiment preferably has an average particle diameter of 10.0 µm or less, more preferably 8.0 µm or less, still more preferably 6.0 µm or less, and even more preferably 5.0 µm or less. In addition, the lower limit of the average particle diameter is not particularly determined, but is usually 1.0 µm or more.

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.Further, since such an oxide sintered body is composed of a single-phase crystal phase, the distribution of each element in the oxide sintered body can be made uniform. Therefore, according to the embodiment, the distribution of each element in the film of the oxide semiconductor thin film formed by sputtering can be made uniform.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 각 원소의 원자비가, 이하의 식 (1) 내지 (3)을 만족시킨다.In addition, in the oxide sintered body of the embodiment, the atomic ratio of each element satisfies the following formulas (1) to (3).

Figure pct00004
Figure pct00004

Figure pct00005
Figure pct00005

Figure pct00006
Figure pct00006

이에 의해, TFT에 사용한 경우에 적합한 반도체층이 얻어진다.Thereby, a semiconductor layer suitable for use in a TFT is obtained.

또한, 실시 형태의 산화물 소결체는, 각 원소의 원자비가, 이하의 식 (4) 내지 (6)을 만족시키는 것이 바람직하고,In addition, 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 pct00007
Figure pct00007

Figure pct00008
Figure pct00008

Figure pct00009
Figure 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 satisfies the following formulas (7) to (9).

Figure pct00010
Figure pct00010

Figure pct00011
Figure pct00011

Figure pct00012
Figure pct00012

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.Further, the oxide sintered body of the embodiment may contain inevitable impurities derived from raw materials or the like. Examples of inevitable impurities in the oxide sintered body of the embodiment include Fe, Cr, Ni, Si, W, Cu, Al, and the like, and their content is usually 100 ppm or less.

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.In addition, in the single-phase crystal phase constituting the oxide sintered body of the embodiment, in a chart obtained by X-ray diffraction measurement (CuKα ray), 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 body is used for a sputtering target, occurrence of abnormal discharge can be suppressed. Therefore, according to the embodiment, since the generation of particles due to such abnormal discharge can be suppressed, the production yield of the TFT can be improved.

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.In addition, it is preferable that the relative density of the oxide sintered body of the embodiment is 97.0% or more. Thereby, when such an oxide sintered body is used as a sputtering target, the discharge state of DC sputtering can be stabilized. In addition, it is more preferable that the relative density of the oxide sintered compact of the embodiment is 98.0% or more, and still more preferably 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.When the relative density is 97.0% or more, when such an oxide sintered body is used as a sputtering target, voids can be reduced in the sputtering target, and it is easy to prevent introduction of gas components into the atmosphere. In addition, during sputtering, abnormal discharges, cracks in the sputtering target, and the like with such voids as a starting point become difficult to occur.

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.In addition, it is preferable that the sintering strength of the oxide sintered body of the embodiment is 40 MPa or more. Thereby, when a sputtering target is manufactured using such an oxide sintered body, or when sputtering is performed with such a sputtering target, it is possible to suppress damage to the oxide sintered body.

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, it is more preferable that it is 50 MPa or more, and, as for the oxide sintered compact of embodiment, it is still more preferable that it is 60 MPa or more, and it is still more preferable that it is 70 MPa or more. In addition, although the upper limit of the transverse strength is not specifically determined, it is usually 300 MPa or less.

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.In addition, it is preferable that the maximum height Ry of the surface roughness of the oxide sintered body used for the sputtering target of the embodiment is 15.0 µm or less. Thereby, when sputtering using such a sputtering target, generation of nodules on the target surface can be suppressed.

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.In addition, the maximum height Ry of the oxide sintered body used for the sputtering target of the embodiment is more preferably 11.0 µm or less, and still more preferably 10.0 µm or less. In addition, the lower limit of the maximum height Ry is not particularly determined, but is usually 0.1 µm or more.

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.In addition, it is preferable that the oxide sintered body of the embodiment has a specific resistance of 40 mΩ·cm or less. Thereby, when such an oxide sintered body is used as a sputtering target, sputtering using an inexpensive DC power supply becomes possible, and the film formation rate can be improved. Moreover, by this, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge.

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, it is more preferable that the specific resistance of the oxide sintered body of the embodiment is 35 mΩ·cm or less, and further preferably 30 mΩ·cm or less. In addition, the lower limit of the specific resistance is not particularly determined, but is usually 0.1 mΩ·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.In addition, it is preferable that the sputtering target of the embodiment has a color difference ΔE * of 10 or less on the surface of the sputtering target. In addition, the degree of depth of the sputtering target color difference ΔE * is preferably 10 or less. When this numerical value satisfies the above conditions, it is suitable as a sputtering target because there is no bias in the crystal grain size or composition.

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.In addition, the sputtering target of the embodiment, a color difference ΔE of the total surface to the depth direction, and * is more preferably not more than 9, and more preferably a color difference ΔE * of not more than 8.

<산화물 스퍼터링 타깃의 각 제조 공정><Each manufacturing process of the 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 the embodiment can be produced, for example, by a method described below. First, the raw material powder is mixed. As the raw material powder, it is usually In 2 O 3 powder, Ga 2 O 3 powder, and ZnO powder.

각 원료 분말의 혼합 비율은, 산화물 소결체에 있어서의 원하는 구성 원소비가 되도록 적절하게 결정된다.The mixing ratio of each raw material powder is appropriately determined so as to be a desired ratio of constituent elements in the oxide sintered body.

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 restriction|limiting in particular in such a dry mixing method, It can mix using various mixers, such as a container rotation type mixer and a container fixed type mixer. Among them, it is preferable to mix it with, for example, a high-speed mixer manufactured by Astechnica Co., Ltd. from the viewpoint that high-speed dispersion and mixing can be performed by applying shearing force and impact force to the raw material powder. By performing the dry mixing treatment in advance in this way, if the raw material powder is uniformly dispersed and mixed, it is easy to obtain a sintered body having a single phase structure, and the color difference is preferably within the above-described 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 producing a molded article from the mixed powder thus mixed, for example, a slip casting method, a CIP (Cold Isostatic Pressing: Cold Isostatic Pressing Method), and the like may be mentioned. Subsequently, as specific examples of the molding method, two types of methods will be described, 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 a mixed powder and an organic additive is prepared using a dispersion medium, and the slurry is poured into a mold and the dispersion medium is removed to perform molding. Organic additives that can be used here are known binders and dispersants.

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, the dispersion medium used when preparing the slurry is not particularly limited, and depending on the purpose, it can be appropriately selected from water, alcohol, and the like. In addition, the method of preparing the slurry is also not particularly limited, and for example, ball mill mixing in which a mixed powder, an organic additive, and a dispersion medium are placed in a pot and mixed can be used. The thus obtained slurry is poured into a mold, and the dispersion medium is removed to prepare a molded article. The mold which can be used here is a metal type, a gypsum type, a resin type which removes a dispersion medium by pressure, 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 into a mold to perform pressure molding. Organic additives that can be used here are known binders and dispersants.

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, the dispersion medium used when preparing the slurry is not particularly limited, and depending on the purpose, it can be appropriately selected from water, alcohol, and the like. Also, there is no particular limitation on the method of preparing the slurry, and for example, ball mill mixing in which a mixed powder, an 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 thus-obtained slurry is spray-dried to produce a dry powder having a water content of 1% or less, and the dry powder is charged into a mold and pressurized 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 body is fired to produce a sintered body. There is no particular limitation on a sintering furnace for producing such a sintered body, and a sintering furnace that can be used for producing a 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 firing temperature is 1350°C to 1580°C, preferably 1400°C to 1550°C, and more preferably 1450°C to 1550°C. While the higher the firing temperature is, the higher 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. Further, if the firing temperature is less than 1350°C, it becomes difficult to form a single-phase crystal phase, which is not preferable.

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 body is cut. Such cutting is performed using a surface grinding machine or the like. In addition, the maximum height Ry of the surface roughness after the cutting process can be appropriately controlled by selecting the size of the abrasive grains of the grindstone used in the cutting process, but if the grain size of the sintered body is enlarged, the maximum height Ry due to the peeling of the enlarged particles Gets 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 bonding the cut sintered body to the substrate. As the material of the substrate, stainless steel, copper, titanium, or the like can be appropriately selected. Low melting point solders 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.In 2 O 3 powder with an average particle diameter of 0.6 μm, Ga 2 O 3 powder with an average particle diameter of 1.5 μm, and ZnO powder with an average particle diameter of 0.8 μm were dry-mixed with a high speed mixer manufactured by Astechnica, 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 the raw material powder was measured using a particle size distribution measuring apparatus (HRA) manufactured by Nikkiso Corporation. In this measurement, water was used as a solvent, and the refractive index of the material to be measured was 2.20. In addition, the same measurement conditions were used for the average particle diameter of the raw material powder described below. In addition, the average particle diameter of the raw material powder is the volume cumulative particle diameter D 50 in a cumulative volume of 50% by volume by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement 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 ratio of metal elements contained in all raw powders is In/(In+Ga+Zn)=0.1, Ga/(In+Ga+Zn)=0.3, Zn/(In+ Each raw material powder was 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% by mass of a binder with respect to the mixed powder, 0.6% by mass of a dispersant with respect to the mixed powder, and 20% by mass of water with respect to the mixed powder were added, followed by ball mill mixing. 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 article. Next, this molded body was fired to produce a sintered body. Such 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 body was cut to obtain a sputtering target having a width of 210 mm x a length of 710 mm x a thickness of 6 mm. In addition, grindstone #170 was used for such cutting.

[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.Using the same method as in Example 1, a sputtering target was obtained. Further, in Examples 2 to 3, when preparing the mixed powder, each raw material powder was blended so that the atomic ratio of metal elements contained in all raw material powders became the atomic ratios shown in Table 1.

[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, when preparing the mixed powder, the atomic ratio of the metal elements contained in all raw powders is In/(In+Ga+Zn)=0.1, Ga/(In+Ga+Zn)=0.3, Zn/ Each raw material powder was blended so that (In+Ga+Zn)=0.6. In addition, the firing temperature was set to be the temperature shown in Table 1, and dry mixing was not performed in Comparative Example 2. Other than that, a sputtering target was obtained using the same method as in 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 preparing 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 by, for example, ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy: Inductively Coupled Plasma 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.Subsequently, the relative density was measured for the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above. 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 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 ρ (g/cm 3) was calculated from the mass% and density of the raw material powder used in the production of the oxide sintered body. Specifically, it was calculated by the following formula (10).

Figure pct00013
Figure 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 each represent the following values.

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

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

·C2: 산화물 소결체의 제조에 사용한 Ga2O3 분말의 질량%C 2 : Mass% of Ga 2 O 3 powder used in the production of the oxide sintered body

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

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

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

계속해서, 상기에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 스퍼터링 타깃에 대해, 각각 비저항(벌크 저항)의 측정을 행하였다.Subsequently, specific resistance (bulk resistance) was measured for the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 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 Mitsubishi Chemical Corporation Loresta (registered trademark) HP MCP-T410 (serial 4 probe probe TYPE ESP), a probe was placed on the surface of the processed oxide sintered body, and the measurement was performed in AUTO RANGE mode. . The measurement locations were taken as a total of 5 locations near the center of the oxide sintered body and four corners, and the average value of each measurement 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.Subsequently, about the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above, the section strength was measured, respectively. Such transverse strength was obtained by using a sample piece (total length 36 mm or more, width 4.0 mm, thickness 3.0 mm) cut out from an oxide sintered body by wire electric discharge machining, and is obtained according to JIS-R-1601 (bending strength test method of fine ceramics). It measured according to the measurement method of the 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, for the above-described Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the atomic ratio of each element contained in the mixed powder, the presence or absence of dry mixing during the production of the oxide sintered body, the firing temperature, the relative density of the oxide sintered body, Table 1 shows the measurement results of the specific resistance (bulk resistance) and the transverse strength.

Figure pct00014
Figure 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 can be seen that the oxide sintered bodies of Examples 1 to 3 all have a relative density of 97.0% or more. Therefore, according to the embodiment, when such an oxide sintered body is used as a sputtering target, the discharge state of DC sputtering can be stabilized.

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 all of the oxide sintered bodies of Examples 1 to 3 have a specific resistance of 40 mΩ·cm or less. Therefore, according to the embodiment, when the oxide sintered body is used as a sputtering target, sputtering using an inexpensive DC power supply becomes possible, and the film formation 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.In addition, it can be seen that all of the sintered oxide bodies of Examples 1 to 3 have a rupture strength of 40 MPa or more. Therefore, according to the embodiment, when a sputtering target is produced using such an oxide sintered body, or when sputtering is performed with such a sputtering target, it is possible to suppress damage to the oxide sintered body.

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.Subsequently, while observing the surfaces of the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above using a scanning electron microscope (SEM), measurement of the average particle diameter of the crystals was performed. 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 a 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.Thereafter, an etching solution at 40°C (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 are used in a volume ratio of HCl:H 2 It was immersed in 0:HNO 3 =mixed at a ratio of 1:1:0.08) for 2 minutes to perform etching.

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.Then, the exposed surface was observed using a scanning electron microscope (SU3500, manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.). In addition, in the measurement of the average particle diameter, a BSE-COMP image having a magnification of 500 times and a range of 175 µm x 250 µm was randomly photographed at 10 fields to obtain an SEM image of the structure.

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, for particle analysis, image processing software Image J 1.51k (http://imageJ.nih.gov/ij/) provided by the National Institutes of Health (NIH) was used.

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, after all drawing was completed, image correction (Image→Adjust→Threshold) was performed, and noise remaining after image correction was removed (Process→Noise→Despeckle) as necessary.

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.After that, particle analysis was performed (Analyze→Analyze Particles), and the area in each particle was obtained, and then the diameter per area circle was calculated. The average value of the diameters per area circle of all particles calculated at 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. In addition, in Figs. 1 and 2, the portion shown in black is a chipping portion by surface polishing. As shown in Figs. 1 and 2, it can be seen that the oxide sintered body of Example 1 is composed of a single 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 an oxide sintered body in Comparative Example 2. In addition, in FIG. 3, a portion that appears black is an image with less indium (In poor image). As shown in Fig. 3, it can be seen that the oxide sintered body of Comparative Example 2 is composed of a double crystal phase.

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.Subsequently, the oxide sintered bodies of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above were each subjected to X-Ray Diffraction (XRD) measurement to obtain an X-ray diffraction chart.

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

·장치: SmartLab(가부시키가이샤 리가쿠 제조, 등록상표)Equipment: SmartLab (manufactured by Rigaku Corporation, registered trademark)

·선원: CuKα선· Source: CuKα line

·관전압: 40㎸·Tube voltage: 40kV

·관전류: 30㎃·Tube current: 30㎃

·스캔 속도: 5deg/minScan speed: 5deg/min

·스텝: 0.02degStep: 0.02deg

·스캔 범위: 2θ=20도 내지 70도Scan 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 an 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 a 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 by 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 diagram comparing the X-ray diffraction chart of the oxide sintered body in Example 1 with the peak positions in the X-ray diffraction chart of InGaZnO 4 , In 2 Ga 2 ZnO 7 and Ga 2 ZnO 4 .

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 peak position different from that of 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 "base crystal phase" means "a crystal phase in which the peak position of the X-ray diffraction chart is registered on 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 crystal phase constituting the oxide sintered body of Example 1 is a crystal phase that has not been known so far.

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.Subsequently, for the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 obtained above, the maximum height Ry of the surface roughness was measured, respectively. Specifically, the maximum height Ry of the sputtering surface was measured using a surface roughness measuring device (SJ-210 / manufactured by Mitsutoyo Co., Ltd.). Ten locations of the sputtering surface were measured, and the maximum value was taken as the maximum height Ry of the sputtering target. Table 2 shows the measurement results.

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.Subsequently, in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 of the sputtering target obtained in the above was subjected to the color difference ΔE * and depth measure of the color difference ΔE * in the direction of the surface, 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 * silver within such a surface is measured using a color difference meter (Konica Minolta Co., Ltd., color difference meter CP-300) at 50 mm intervals in the x-axis and y-axis directions, and measure the surface of the cut sputtering target. The L value, a value, and b value of each point were evaluated in the CIE1976 space. And from the difference ΔL, Δa, and Δb between the L value, a value, and b value of each of the measured points, the color difference ΔE * from the following equation (11) is obtained as a combination of all two points, and the obtained plurality of color differences ΔE * was the maximum value of the maximum color difference ΔE * in the surface.

Figure pct00015
Figure 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 point of the cut sputtering target, measured using a color difference meter at each depth up to the center of the sputtering target, and measured points L value, a value, and b value of were evaluated in the CIE1976 space. And, from the difference ΔL, Δa, and Δb of the L value, a value, and b value of each measured point, the color difference ΔE * is obtained as a combination of all two points, and the maximum value of the obtained color differences ΔE * is the maximum value in the depth direction. It was set as the color difference ΔE * .

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 used as a bonding material using indium, which is a low melting point solder, and applied to a copper substrate. 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.Subsequently, sputtering was performed using the sputtering targets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, and the target was evaluated from the amount of arcing (abnormal discharge) generated. Table 2 shows the evaluation results.

(아킹 평가)(Arking evaluation)

A: 매우 적다.A: Very few.

B: 많다.B: There are many.

C: 매우 많다.C: Very many.

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, for the above-described Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the atomic ratio of each element contained in the mixed powder, the crystal phase of the oxide sintered body used for the sputtering target, the average particle diameter, the maximum height Ry of the surface roughness , in the in-plane direction of the maximum color difference ΔE *, shows the measurement result of the depth direction of the maximum color difference ΔE *, arcing and evaluation are shown in Table 2.

Figure pct00016
Figure 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 bodies of Examples 1 to 3, all of the crystal phases are composed of a single phase. Therefore, according to the embodiment, sputtering can be stably performed when such an oxide sintered body is used for a sputtering target, as can be seen from the results of arcing evaluation.

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 have an average particle diameter of 15.0 μm or less. Therefore, according to the embodiment, when such an oxide sintered body is subjected to grinding processing, it is possible to suppress the roughness of the surface by peeling large crystal grains from the surface.

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.In addition, it can be seen that all of the sputtering targets of Examples 1 to 3 have a maximum height Ry of 15.0 μm or less of the surface roughness of the oxide sintered body. Therefore, according to the embodiment, it is possible to suppress generation of nodules on the target surface during sputtering.

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 can be seen that the sputtering targets of Examples 1 to 3 have a maximum color difference ΔE * of 10 or less in the in-plane direction and the depth direction. Therefore, according to the embodiment, since there is no variation in the crystal grain size or 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 described above, embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit thereof. For example, in the embodiment, an example in which a sputtering target was produced using a plate-shaped oxide sintered body was described, but the shape of the oxide sintered body is not limited to a plate shape, and may be any shape such as a cylinder.

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.Another effect or modification can be easily derived by a person skilled in the art. For this reason, the broader aspect of the present invention is not limited to the specific details and representative embodiments described while describing as described above. Accordingly, various modifications are possible without departing from the spirit or scope of the concept of the general invention defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (11)

인듐, 갈륨 및 아연을, 이하의 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 비율로 포함하는 산화물 소결체이며,
단상의 결정상으로 구성되고,
상기 결정상의 평균 입경이 15.0㎛ 이하인 산화물 소결체.
Figure pct00017

Figure pct00018

Figure pct00019
It is an oxide sintered body containing indium, gallium, and zinc in a ratio satisfying the following formulas (1) to (3),
It is composed of a single-phase crystal phase,
An oxide sintered body having an average particle diameter of the crystal phase of 15.0 μm or less.
Figure pct00017

Figure pct00018

Figure pct00019
제1항에 있어서,
인듐, 갈륨 및 아연을, 이하의 식 (4) 내지 (6)을 만족시키는 비율로 포함하는, 산화물 소결체.
Figure pct00020

Figure pct00021

Figure pct00022
The method of claim 1,
An oxide sintered body containing indium, gallium, and zinc in a ratio satisfying the following formulas (4) to (6).
Figure pct00020

Figure pct00021

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

Figure pct00024

Figure pct00025
The method according to claim 1 or 2,
An oxide sintered body containing indium, gallium, and zinc in a ratio satisfying the following formulas (7) to (9).
Figure pct00023

Figure pct00024

Figure pct00025
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정상은, X선 회절 측정(CuKα선)에 의해 얻어지는 차트에 있어서, 이하의 A 내지 P의 영역에 회절 피크가 관측되는 산화물 소결체.
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°
The method according to any one of claims 1 to 3,
The crystal phase is an oxide sintered body in which a diffraction peak is observed in the following regions A to P in a chart obtained by X-ray diffraction measurement (CuKα ray).
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°
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상대 밀도가 97.0% 이상인 산화물 소결체.
The method according to any one of claims 1 to 4,
An oxide sintered body having a relative density of 97.0% or more.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
항절 강도가 40㎫ 이상인 산화물 소결체.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Oxide sintered body having a breaking strength of 40 MPa or more.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
비저항이 40mΩ·㎝ 이하인 산화물 소결체.
The method according to any one of claims 1 to 6,
Oxide sintered body with a resistivity of 40 mΩ·cm or less.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 산화물 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃.A sputtering target comprising the oxide sintered body according to any one of claims 1 to 7. 제8항에 있어서,
표면 조도의 최대 높이 Ry가 15.0㎛ 이하인 스퍼터링 타깃.
The method of claim 8,
A sputtering target with a maximum surface roughness Ry of 15.0 μm or less.
제8항 또는 제9항에 있어서,
색차 ΔE*가 10 이하인 스퍼터링 타깃.
The method of claim 8 or 9,
A sputtering target with a color difference ΔE * of 10 or less.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃을 스퍼터링하여 성막하는, 산화물 박막의 제조 방법.A method for producing an oxide thin film, in which a film is formed by sputtering the sputtering target according to any one of claims 8 to 10.
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