TW201410904A - 氧化物燒結體、濺鍍靶及其製造方法 - Google Patents

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Shinichi Hara
Masanori Kougo
Kenichi Itoh
Tetsuo Shibutami
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Abstract

本發明之目的係為藉由改善下述特別是氧化物半導體膜用大型濺鍍靶的課題即改善IGZO薄膜的特性之不一致性且同時改善靶於製造時及濺鍍時發生破裂，以於氧化物半導體膜用途之高品質且高良率的IGZO濺鍍靶。解決手段係為一種氧化物燒結體，至少含有In、Ga及Zn，其特徵為具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構，且結晶粒徑為5μm以下，相對密度為95%以上，且氧化物燒結體之抗折強度為100MPa以上。

Description

氧化物燒結體、濺鍍靶及其製造方法
本發明，係關於主要由銦、鎵、鋅、氧構成之氧化物半導體膜用濺鍍靶(IGZO靶)。
含有氧化銦-氧化鎵-氧化鋅之氧化物(IGZO)或以此等作為主成分之氧化物半導體膜，有較非晶矽膜移動度大之優點，廣泛應用於須要高移動度的有機EL用薄膜電晶體(TFT)元件之用途。
進行IGZO薄膜的形成，由可輕易地大面積化且獲得高性能的膜的觀點，一般係利用IGZO燒結體的濺鍍法，但使用大型靶時有以下的問題：IGZO薄膜的特性的不一致性、或大型靶的製造良率降低、甚至濺鍍時破裂。
IGZO薄膜特性的不一致性，有人指出係利用濺鍍法而形成之IGZO薄膜中的In、Ga、Zn的元素組成比伴隨靶使用率的上昇而變動的問題，尤其是薄膜中的鋅元素降低的傾向。已有於專利文獻1指出，於燒結體中若存在多數的結晶相則薄膜組成易變動，但實際上即使僅由同系(homologous)單相結構構成之靶，也會發生組成變動的問題。
關於燒結體破裂的問題，原因係為IGZO燒結體的結晶組織含有許多具 有非等向性高的層狀結構的同系(homologous)結晶結構，故強度非常的低。作為改善IGZO燒結體的強度的方法，在專利文獻2有表示，藉由成為含有尖晶石結構之結晶層，提高抗折強度至58MPa。另，在專利文獻3中，藉由使用含有尖晶石結構與方鐵錳礦之結晶相，獲得14.3kg/mm2(約140MPa)的抗折強度。然而，此等方法限定了IGZO膜的組成，故無法恰當地決定為了最佳化膜特性的IGZO燒結體的In、Ga、Zn的各組成比。
再者，作為改善燒結體強度的方法，已知燒結體的高密度化係為有效，於專利文獻4揭示，使燒結的保持時間定為20小時以上，獲得密度98%的燒結體。但是，由於燒結體的結晶長成受促進因此粒徑變大為7μm以上，可推測燒結體的強度為低者。
又，也已知於燒結體添加雜質並改善特性的方法，於專利文獻4及專利文獻5揭示，使IGZO靶含有100ppm~10000ppm的正四價以上的金屬元素，降低燒結體的電阻(體電阻(bulk resistance))為未達1×10-3Ω．cm而降低電弧(arcing)現象，但多量地添加雜質時，IGZO膜特性有惡化的可能性，故不能稱為有效的方法。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】國際公開2009/157535號小冊
【專利文獻2】日本特開2008-163441號公報
【專利文獻3】國際公開2011/040028號小冊
【專利文獻4】國際公開2009/157535號小冊
【專利文獻5】國際公開2008/072486號小冊
本發明之目的係為藉由改善下述特別是氧化物半導體膜用大型濺鍍靶 的課題，即改善IGZO薄膜的特性的不一致性且同時改善靶製造時及濺鍍時發生破裂，以提供最適於氧化物半導體膜用途之高品質且高良率的IGZO濺鍍靶。
本案發明人等，持續努力探討的結果，發現在具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構之燒結體，藉由將燒結體的結晶粒徑、相對密度、及抗折強度控制為一定的值，而獲得可改善在製造量產裝置所要求的大尺寸靶的良率，同時，也使得即使在作為可導入高電力的圓筒形濺鍍靶使用時濺鍍時破裂的改善效果，而完成本發明。
本發明之態樣如下述。
(1).一種氧化物燒結體，其係至少含有In、Ga及Zn之氧化物燒結體，其特徵為：具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構，且結晶粒徑為5μm以下，且相對密度為95%以上，且氧化物燒結體之抗折強度為100MPa以上。
(2).如(1).記載之氧化物燒結體，其中，氧化物燒結體之開放孔率係0.2%以下。
(3).如(1).記載之氧化物燒結體，其中，於X射線繞射之入射角(2θ)，0於令30.3°~30.9°中之繞射強度為I1、31.1°~31.5°中之繞射強度為I2時，繞射強度比I1/I2係0.85以上、1.25以下。
(4).如(1).記載之氧化物燒結體，其中，存在於燒結體的晶粒邊界的孔洞(氣孔)的個數與存在於結晶粒內的孔洞(氣孔)的個數的比值(晶粒邊界的孔洞個數/結晶粒內的孔洞個數)係0.5以上。
(5).如(1).記載之氧化物燒結體，其中，以重量比計，含有20ppm以上、未達100ppm的鋯。
(6).如(1).至(5).項中記載之氧化物燒結體，其中，組成式為以InGaZnOx示之，且組成式中之x的值係為3.3以上、3.6以下。
(7).如(1).至(6).中任一項記載之氧化物燒結體，其中，靶面的面積係961cm2以上之平板形狀，或靶面的面積係257cm2以上之圓筒形狀。
(8).一種濺鍍靶，其中，係將如(1).至(7).中任一項之氧化物燒結體作為 靶材使用。
以下，詳細說明本發明。
本發明之氧化物燒結體，係至少含有銦、鎵、鋅及氧而成且具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構之燒結體。本發明所稱之「具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構之燒結體」，係指X射線繞射圖案包括與InGaZnO4的繞射圖案為一致的峰部之燒結體。又，本發明所稱之「以只具有InGaZnO4表示之同系結晶結構之燒結體」，係指X射線繞射圖案與InGaZnO4的繞射圖案一致，並未含有不屬於InGaZnO4的繞射圖案的峰部的意思。
根據本發明，可成為具有以下特性之IGZO燒結體：具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構，且氧化物燒結體的結晶粒徑為5μm以下，相對密度為95%以上，且氧化物燒結體的抗折強度為100MPa以上，且即使燒結體製造時及在作為濺鍍靶使用時仍不會無破裂。
本發明之氧化物燒結體的結晶粒徑為5μm以下，較佳為4.5μm以下，更佳為4μm以下。燒結體的結晶粒徑越小，作為濺鍍靶利用時元素更可從靶均勻地飛出，故結晶粒徑越小越佳。
本發明之氧化物燒結體的相對密度為95%以上，較佳為97%以上，更佳為98%以上，又更佳為99%以上。使用相對密度低於95%的燒結體作為靶，則有濺鍍中易發生異常放電之情形。
本發明之氧化物燒結體的抗折強度為100MPa以上，較佳為150MPa以上，更佳為200MPa以上。氧化物燒結體的強度越高，則在研削加工中變成不易發生破裂，產率高，故生產性良好。更者，即使在濺鍍中使用於導入高電力的圓筒形濺鍍靶時，也不易發生破裂的問題。
又，本發明之氧化物燒結體的開放孔率宜為0.2%以下，更佳為0.15% 以下，特佳為0.1%以下。開放孔，係指具有到燒結體的最表面的開放路徑的空隙(空孔或裂縫)，此空隙不僅包括直接開放到燒結體的表面的情形，也指經由其他空隙而開放到表面的空隙。開放孔率，係指開放孔體積相對於燒結體體積與開放孔體積的合計量的比例。若開放孔存在一定比例以上，則燒結體內部會吸附來自環境等的水分，成為改變IGZO膜中各元素組成的原因，故理想為儘量減低開放孔率。
又，在本發明的氧化物燒結體中，於燒結體60μm×80μm的範圍內存在的長度3μm以上的微小裂縫的條數宜為20條以下，更佳為10條以下。又更佳宜為沒有長度15μm以上的裂縫。若此微小裂縫多，則作為靶使用時，薄膜的組成變動有更為明顯的傾向。推測此為裂縫層吸附、含有水分，故從靶被打出的鋅原子因水分子導致散射，發生鋅的組成變動。
又，於本發明之氧化物燒結體中，X射線繞射中之入射角(2θ)，於將30.3°~30.9°中之繞射強度定為I1，31.1°~31.5°中之繞射強度定為I2時，繞射強度比I1/I2宜為0.85以上、1.25以下，更佳為0.90以上、1.10以下。繞射強度比I1/I2的上昇，係表示InGaZnO4結晶相之C軸方向的長成為選擇性地進行者。若向C軸方向的結晶粒子的長成超過一定的水準，則結晶粒子內容易有大量層狀的微小裂縫，故藉由將繞射強度比的值定於一定值以下，易獲得微小裂縫較少的燒結體。另一方面，繞射強度比未達0.85時，難以獲得所望的燒結體密度，而招致強度降低及濺鍍時的異常放電故不甚理想。
又，本發明之氧化物燒結體，存在於晶粒邊界的孔洞與存在於結晶粒內的孔洞的個數的比值(晶粒邊界的孔洞個數/結晶粒內的孔洞個數)較佳為0.5以上，更佳為1以上，特佳為3以上。結晶粒內若存在孔洞則成為一破壞根源，顯著降低燒結體的強度，故存在於結晶粒內的孔洞越少越好，藉由減少存在於粒內的孔洞，並增大存在於粒界與粒內的孔洞的比(晶粒邊界的孔洞個數/結晶粒內的孔洞個數)可有效地提高燒結體的強度。
又，本發明之氧化物燒結體，鋯之含量宜為20ppm以上、未達100ppm， 更佳為30ppm以上，特佳為40ppm以上。鋯的含量較20ppm少則無燒結體的相對密度及強度的效果，鋯的含量在100ppm以上則製作之IGZO膜的透過率會開始降低，使用IGZO膜之TFT元件的電場效果移動度(以下以「移動度」予以表示記載)亦漸漸地降低。TFT元件的移動度越高則平面顯示器(FPD)的性能越良好，因此將降低移動度的量的雜質含有於IGZO燒結體不甚理想。移動度的值越高越好，理想為15.ocm2/V．s以上。
再者，燒結體中的鋯的含量可利用ICP(感應耦合電漿(Inductively coupled plasma))分析法測定。
再者，本發明之氧化物燒結體之組成式以InGaZnOx表示之，前述組成式中的氧含量x的值宜為3.3≦x≦4.0，更佳為3.3≦x≦3.6。x的值未達4.0的氧含量，係藉由使InGaZnO4所表示之同系結晶結構的構成元素即氧元素中的一部份缺損而獲得者。尤其，藉由將氧含量x的值定於3.3≦x≦3.6的範圍，能夠更為提昇氧化物燒結體的強度，且更為減少濺鍍時的電弧現象或微粒的發生。又，使用此燒結體製作之IGZO膜，薄膜表面的平坦性優良，有提昇TFT特性的穩定性的效果。
再者，氧化物燒結體的銦、鎵及鋅的比率，只要是含有以InGaZnO4表示之同系結晶結構之組成即可並不特別限定，若為僅具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構之燒結體，則本發明之效果特別顯著，係為理想。
其次，針對本發明之氧化物燒結體的製造方法，就每一步驟進行說明。
(1)原料混合步驟
原料粉末無特別限定，例如，也能夠使用銦、鎵、鋅的氯化物、硝酸鹽、碳酸鹽等的金屬鹽粉末，但考慮操作性則宜為氧化物粉末。
各原料粉末的純度，宜為99.9%以上，更佳為99.99%以上。若純度低，有時會因為含有的雜質而對於以使用本發明之氧化物燒結體作為濺鍍靶形 成的TFT帶來惡劣影響。
此等原料的摻合，只要是可形成以InGaZnO4表示之同系結晶結構之組成即可，無特別限制，但若製造僅具有同系結晶結構之燒結體時，則宜為以將金屬元素的原子比換算計為In：Ga：Zn=1：1：1的組成較佳。若為該組成則強度低，本發明的效果特別顯著。又，製作含有鋯之燒結體時，添加之含量為以重量比為20ppm以上、未達100ppm即可。
混合原料的粉末物性，可藉由下述步驟之粉碎、混合處理進行調整，故不特別限定原料粉末的物性，但為了藉由粉末處理以獲得適當的粉末物性，宜為將各原料粉末的比表面積及平均粒徑定為如下述者。氧化銦的比表面積：10.0~13.0m2/g且平均粒徑：0.9~1.3μm，氧化鎵的比表面積：10.0~17.0m2/g且平均粒徑：1.8~2.5μm，氧化鋅的比表面積：3.0~15.0m2/g且平均粒徑：0.2~1.5μm。再者，關於氧化鋅原料，使用其比表面積10.0~13.0m2/g且平均粒徑0.20~0.35μm之粉末，更易獲得適當的粉末物性，因此特別理想。
其次，將此等原料粉末進行粉碎、混合。粉末的處理方法，無特別限定，例如：使用氧化鋁、尼龍樹脂等球或珠的乾式、濕式的介質攪拌型研磨機或無介質的容器旋轉式混合、機械攪拌式混合等的混合方法。具體而言，可舉例如：球磨機、珠磨機、碾磨機、振動磨機、行星式軋機、噴射磨機、V型混合機、槳式混合機、雙軸行星攪拌式混合機等。在粉末處理中使用氧化鋯製的球或珠製作含有鋯的燒結體時，考慮從此等混入之鋯的量，調整原料粉末的量。
若以抑制InGaZnO4的同系結晶粒子中之向C軸方向選擇性的粒長成作為目的時，在此等粉碎、混合處理中，理想為獲得具有所望的物性的混合粉，最佳為使用混合、粉碎能力優秀的濕式處理法。具體而言宜為使用以氧化鋯製之珠的濕式珠磨機進行粉碎、混合。適當地藉由濕式珠磨機施以粉碎、混合，使粉碎、混合後的粉末的比表面積為12.0~15.0m2/g且平均粒 徑為0.35~0.45μm的範圍，更者，將處理後的混合粉末中的氧化鋅的晶粒直徑使成為60mm以下者作為原料粉末更佳。針對粉碎、混合後的粉末的比表面積更佳為於12.5~14.5m2/g的範圍。藉由調整至此等的物性範圍，會飛躍性地提昇原料粉末的活性，且飛躍性地改善煅燒步驟中之燒結反應性。並且，不僅較以往更能以低溫、短時間進行緻密化(densification)，且抑制InGaZnO4的同系結晶粒子中之向C軸方向選擇性的粒長成，容易抑制燒結體中發生微小裂縫。
除前述以外，處理後的粉末，利用本粉末製作之成型體的體積膨脹率在300~750℃的溫度範圍中宜為2.1%以下，更佳為1.3%以下，特佳為0.08%以下，且在1000~1200℃的溫度範圍中宜為4.2%以下，較佳為2.5%以下，特佳為0.13%以下。
本案中之體積膨脹率，主要係作為表示各原料粉末的均勻混合性的指標。混合粉末中的各原料的分散狀態不適當時，則在煅燒步驟中進行形成InGaZnO4的過程發生激烈的體積膨脹，成為煅燒破裂的原因。藉由設定於前述範圍，即便在相較較快的升溫速度下，也可大幅減少大型尺寸的靶的煅燒破裂風險。
又，於使用氧化物粉末以外的粉末的情形或為了輕易地進行電磁波加熱而預先生成InGaZnO4時，也可於混合後以900~1200℃實施預燒。使用預燒粉末時也宜進行粉碎，而將平均粒徑處理為1.0μm以下，更佳為處理為0.1~1.0μm。再者，於成形處理時，亦可於原料粉末添加聚乙烯醇、丙烯酸系聚合物、甲基纖維素、蠟類、油酸等之成形助劑。
其次，作為更加具體的粉末處理方法的例子，針對係理想的混合、粉碎處理之濕式珠磨裝置，揭示混合、粉碎的條件。
以研磨容積為2L的珠磨機裝置處理25kg粉末時，漿料中的固體成分濃度定為30%~70%，更佳為定為40%~55%。若固體成分濃度變為過高則 處理能力降低，無法獲得所望的粉末物性值。尤其氧化鋅容易成為黏度上昇的原因，成為重大地損害與其他原料之混合性的原因，因此調整至適當的範圍內係為重要。
粉碎介質，使用粉碎能力高的氧化鋯珠，珠徑定為φ0.2mm~φ0.4mm的範圍內。放入研磨機的珠的總量定為5.0~6.5kg的範圍，珠填充率相對於研磨機容積定為75~85%的範圍。
針對漿料溫度也須要進行嚴密地管理，將研磨機入口漿料溫度定為15℃以下，較佳為管理於12℃以下，同時，須要將研磨機出口的漿料溫度隨時管理於21℃以下。取決研磨處理，會導致漿料溫度急速上昇，因此較佳為於漿料槽預備適當的冷卻機構。
分散劑種類無特別指定，尤其須要將氧化鋅粉末的漿料黏度變化抑制於一定範圍內，因此調整漿料pH為5~9的中性範圍附近。若分散劑添加量多，則噴霧乾燥後的粉末顆粒的強度變為過高，故導致成型體的強度降低，成為成型體煅燒破裂的原因。因此添加量須要較一般的添加量少，較佳為0.9wt%以下，更佳為0.7wt%以下。
對研磨機內的漿料供給量在對研磨機負擔大的1~2個流程(pass)為止以0.6L/min~1.5L/min處理，其後以1.5L/min~3.1L/min處理則能夠有效率地進行處理，可達成減少整體的流程次數(number of passes)故為理想。若流程次數過度上昇，則混入從研磨機內壁來的雜質，成為導致作為濺鍍薄膜的TFT的特性不良的原因，故不甚理想。
將研磨機的周速設定於5.5m/sec~9.5m/sec的範圍，更佳為定為6.0m/sec~8.0m/sec的範圍。因處理的批次的不同，即便為同樣的條件，有時仍會有因為某些要因使漿料黏度上昇的情況，此時在前述範圍內以內適當地追加添加分散劑量，使漿料黏度隨時保持於3000mPa．s係為重要，藉此能夠穩定地進行處理。
根據前述的條件，藉由5~20個流程，更佳為藉由使其循環5~15個流程實施粉碎處理，可獲得具有所望的物性值的混合粉末。若流程次數不足，則不僅成為煅燒破裂的原因，而且獲得高密度燒結體變為困難。為了獲得高密度的燒結體，須要高溫或長時間的煅燒，且與以往的IGZO燒結體同樣，於內部容易產生微小裂縫。另一方面，增加流程次數且過度地上昇比表面積，或者降低平均粒徑時，因為粉末容積密度降低，且成形性降低而成為良率降低的原因的同時，粉末再凝集進展的結果，獲得高密度燒結體變為困難。此時，為了獲得高密度燒結體則須要實施高溫或長時間的煅燒，因此與以往IGZO同樣，於內部容易產生微小裂縫。
實施濕式混合處理時的最後的粉末的狀態不特別限定。於澆鑄成形等的濕式成形方法中，可將漿料直接使用，但以乾式進行成形時，理想為使用粉末流動性高且成型體密度為均勻的造粒粉末。針對造粒方法不特別限定，可使用噴霧造粒、流動層造粒、滾筒造粒、攪拌造粒等。尤其，理想為使用操作輕易、可進行大量處理的噴霧造粒。
(2)成形步驟
成形方法，係可適當選擇將原料粉末(已進行預燒時為已預燒之混合粉末)予以成形至作為目的之形狀的成形方法，不特別限定。可舉例如：加壓成形法、澆鑄成形法、射出成形法等。
成形壓力為不使成型體發生裂縫等、為可使用之成型體即可，無特別限定，成形密度在可能範圍內較高較佳。因此亦可使用冷均壓壓製(CIP)成形等的方法。為獲得充分的壓密效果，故CIP的壓力宜為1ton/cm2以上，更佳為2ton/cm2以上，特佳為2~3ton/cm2。
於此，利用澆鑄法實施初步成型，接續實施CIP時，為了去除CIP後的成型體中殘留的水分及黏結劑等的有機物，也可施以脫黏結劑處理。又，利用加壓法實施初步成形時，在原料混合步驟添加黏結劑等時，也可實施 相同的脫黏結劑處理。
(3)煅燒步驟
接著進行煅燒步驟。煅燒方法，可利用適合於原料粉末燒結行為的各式各樣的煅燒方法(常壓燒結、加壓燒結等)，無特別限制，可使用如：電爐、氣體爐、HIP(熱均壓機)，HP(熱壓機)及電磁波煅燒爐等，其中電磁波加熱特別理想。
電磁波加熱，係從燒結體本身的內部開始進行加熱，故以開放孔的狀態從燒結體的中心部均勻地進行燒結，且孔洞被吐出於燒結體外側，又，於大型品溫度分布也少，在煅燒中難破裂。
再者，使用電磁波加熱時，可大幅地減少燒結體的含氧量。在電磁波加熱方式中，藉由將成型體內部與外部的收縮速度保持為一致，即使於空氣氛圍進行煅燒，在燒結體內部中也可充分地形成氧缺損，能夠大幅減少燒結體的氧含量。
被煅燒物的煅燒溫度不予特別限定，但為了獲得高密度及高強度的燒結體宜定為1300℃~1500℃以下，更佳為1350℃~1450℃。溫度過高則InGaZnO4的結晶粒急速地長成，而因異常的粒長成造成強度降低導致發生煅燒破裂，且良率降低。相反地保持溫度若過低，則緻密化無進展，故無法獲得高密度燒結體，成為增加濺鍍中的電弧現象的原因，因此不甚理想。若為1300℃~1500℃的範圍，則所獲得的燒結體充分地成為InGaZnO4的同系結晶結構。
被煅燒物的保持時間不予特別限定，煅燒溫度低時將保持時間設為較長，相反地煅燒溫度高時將保持時間設為較短。利用電爐進行煅燒宜設定為30分鐘以上、5小時以下。較30分鐘短則在被煅燒物的表面與中心部的燒結的進行產生差異，有無法獲得高密度的燒結體的情形。又，較5小時長時，結晶粒長成而無法獲得高強度的燒結體。藉由電磁波加熱進行煅燒， 宜定為5分鐘以上1小時以下。電磁波加熱，係藉由自體發熱進行加熱，故被煅燒物內的溫差小，即使保持時間短亦可獲得高密度的燒結體。
針對被煅燒物的升溫速度不予特別限定，儘量縮短煅燒時間可抑制燒結體的結晶粒子的長成而獲得高強度的燒結體，故宜為以相較為快的升溫速度使其升溫。具體而言為20~600℃/h，較佳為100~600℃/h，更佳為200~600℃/h，又更佳為300~600℃/h。因此，使用能夠急速加熱進行煅燒的電磁波煅燒爐實施煅燒更為有效。又，針對300~750℃、及1000℃~1200℃的溫度範圍以200℃/h以上的升溫速度使其升溫時，從防止大型靶的煅燒破裂的觀點，宜為使用以珠磨機粉碎、混合後的粉末的體積膨脹率在300~750℃的溫度範圍為1.3%以下、在1000℃~1200℃的溫度範圍為2.5%以下的混合粉末。
但，在含有水分或黏結劑的成型體的情形，尤其是大型成型體，於水分或黏結劑成分揮發時，若伴隨著急速的體積膨脹會有成型體破裂的情形，故於水分或黏結劑成分揮發的溫度範圍，例如在100~400℃的溫度範圍宜將升溫速度定為20~100℃/h，更佳為在100~600℃的溫度範圍將升溫速度定為20~100℃/h。
再者，使用電磁波加熱進行煅燒時，宜為使用從X射線繞射求得的晶粒直徑為60nm以下的原料粉末。
利用電磁波加熱進行加熱的容易與否，依存於被加熱材料的電磁波吸收特性，故電磁波吸收特性相異的物質共存時，吸收特性良好的物質的存在之處被局部性地加熱，而吸收特性惡劣之處未被加熱，故試樣內產生溫度分布而發生破裂、或局部性地異常粒長成。氧化銦為從室溫附近的低溫至高溫的電磁波吸收特性良好的易自發熱(self-heating)的物質，但氧化鎵為電磁波吸收特性惡劣、自發熱困難的物質，更著，氧化鋅為在低溫範圍電磁波吸收特性惡劣、超過特定溫度則電磁波吸收特性變為良好之呈現溫度依存性的物質。亦即，IGZO係為電磁波吸收特性完全相異的材料共存之複 合材料系，使用電磁波加熱時，發生因局部性的加熱導致破裂或異常的粒長成等可能性高，但藉由使用晶粒直徑60mm以下的原料粉末，即使以電磁波加熱也能夠獲得無破裂且均勻的燒結體。再者，在混合多數的原料之複合原料的情形，本案所稱由原料粉末的X射線繞射求得的晶粒直徑，係指從來自各原料的結晶結構之X射線繞射峰部，個別分別地算出晶粒直徑時的最大值。
使用電磁波加熱時，藉由自發熱均勻地進行加熱，故雖為高密度化所必要之足夠高之煅燒溫度，但藉由急速加熱或縮短保持時間，能抑制結晶粒子的長成而獲得高密度且高強度的燒結體。
作為使用於本發明之電磁波，可利用從磁控管或磁旋管(gyrotron)等產生之連續或脈波狀的2.45GHz等的微波、28GHz等的毫米波(millimeter wave)、或次毫米波(submillimeter wave)。電磁波的頻率的選擇，可從被煅燒物的電磁波吸收特性選擇適當者，考慮振盪器的成本等經濟性，則宜為2.45GHz的微波。
降溫速度，從煅燒溫度直到1100℃為止為150℃/h以上，較佳為200℃/h以上，更佳為250℃/h以上，又更佳為300℃/h以上。藉由將此溫度範圍以150℃/h以上進行降溫，可減少納入至燒結體表面的氧，而能夠抑制燒結體表面的色彩不均勻。除此以外的溫度範圍，則針對降溫速度不特別限定，可考慮燒結爐的容量、燒結體的尺寸及形狀、易破裂與否等適當地決定。
(4)靶化步驟
獲得的燒結體，可利用平面磨削盤、圓筒磨削盤、車床、裁切機、切削中心機等機械加工機，進行研削加工為板狀、圓狀、圓筒狀等所望的形狀。再者，可視須要藉由於由無氧銅或鈦等構成之支承板、支承管使用銦焊料等進行接合(bonding)，得到將本發明之燒結體作為靶材之濺鍍靶。
燒結體的尺寸不予特別限定，但本發明的燒結體強度高故能製造大型 的靶。作為平板形濺鍍靶，可製作縱310mm×橫310mm(靶面的面積961cm2)以上的大型燒結體。又，作為圓筒形濺鍍靶的情形，可製作外徑91mmΦ×90mm(靶面的面積257cm2)以上的大型燒結體。再者，靶面的面積，係指進行濺鍍側的燒結體表面的面積，於由多數的燒結體構成的多分割靶的情形，以在個別燒結體之中進行濺鍍側的燒結體表面的面積之最大者作為多分割靶中之靶面的面積。
又，靶的厚度不予特別限定，但宜為4mm以上、15mm以下。較4mm薄時，靶利用率低不經濟。又，較15mm厚時，燒結體的重量變重，故靶化步驟變為須要操作(Handling)設備等。
本發明，係至少含有In、Ga及Zn之氧化物燒結體，且具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構，藉由將燒結體的結晶粒徑、相對密度、及抗折強度控制於一定的值，可改善製造於量產裝置所要求之大尺寸靶的良率的同時，也能夠抑制在作為可導入高電力的圓筒形濺鍍靶使用時在濺鍍時發生破裂。
1‧‧‧n-Si基板(閘極)
2‧‧‧SiO2(300nm)
3‧‧‧Al(源極50nm)
4‧‧‧Al(汲極50nm)
5‧‧‧IGZO膜(50nm)
6‧‧‧間隔(200μm)
【圖1】係顯示於實施例1-2之燒結體試驗片的微小裂縫的觀察相片。相片中的號碼表示觀察到的微小裂縫。
【圖2】係顯示於比較例1-2之燒結體試驗片的微小裂縫觀察相片。
【圖3】係顯示於實施例2-5~2-9、比較例2-3~2-5獲得的IGZO燒結體的抗折強度與孔洞個數比(粒界/粒內)的關係。
【圖4】係顯示於實施例3-1~3-4、比較例3-1~3-7獲得的IGZO燒結體的Zr濃度與燒結體的相對密度的關係。
【圖5】係顯示於實施例3-1~3-4、比較例3-1~3-7獲得的IGZO膜的Zr濃度與透過率的關係。
【圖6】係顯示於實施例3-1~3-4、比較例3-1~3-7製作之TFT元件的 結構的剖面模式示意圖。
【圖7】係顯示於實施例3-1~3-4、比較例3-1~3-7獲得的TFT元件的Zr濃度與移動度的關係。
【實施例】
以下，藉由實施例更為具體說明本發明，但本發明並不限定於在此記載之方法。再者，本實施例中之主要測定條件，係如下述記載。
(1)燒結體的密度
依據JIS R 1634，從藉由阿基米德法利用數式(1)算出之燒結體的體積與乾燥重量，計算容積密度，並將其除以理論密度，作為相對密度。
燒結體體積=(含水重量-水中重量)/水的密度‥(1)
燒結體的理論密度(d)，係將使用燒結體中的In、Ga、Zn換算為氧化物，個別作為氧化銦、氧化鎵、氧化鋅時個別的量a(g)、b(g)、c(g)，與個別的真密度7.18(g/cm3)、5.95(g/cm3)、5.67(g/cm3)，如數式(2)般相加平均而算出。
d=(a+b+c)/((a/7.18)+(b/5.95)+(c/5.67))‥(2)
(2)開放孔率
從在前述阿基米德法中算出之燒結體體積，與利用式(3)算出之開放孔體積，依式(4)而算出。
開放孔體積=(含水重量-乾燥重量)/水的密度‥(3)
開放孔率=(開放孔體積/(燒結體體積+開放孔體積))×100(%)‥(4)
(3)晶粒直徑
以下列條件測定混合粉末的X射線繞射圖案，並使用獲得的氧化鋅的102峰部，由Scherrer的計算式算出晶粒直徑。
掃描方法：步進掃描(step scanning)(FT法)
X線源：CuKα
功率：40kV、40mA
步幅(step size)：0.01°
測定範圍：氧化鋅(102峰部)46.8°≦2θ≦48.2°
(4)X射線繞射測定
由研削最表面0.5mm以上後的任意10處進行取樣，以下列條件測定已進行鏡面研磨之燒結體試樣的2θ=20~70°的範圍的X射線繞射圖案，與InGaZnO4的繞射圖案(參照Materials Data Inc.JADE7(ver.7j)File No.00-038-1104)進行比較。
掃描方法：步進掃描(step scanning)(FT法)
X線源：CuKα
功率：40kV、40mA
步幅：0.02°
(5)微小裂縫的觀察
由研削最表面0.5mm以上後的任意10處進行取樣。為了防止在機械研磨階段發生裂縫，以剖面離子研磨法(裝置：剖面拋光機IB-09020CP日本電子製)製作觀察面，之後於觀察面施以導電性塗覆(鋨塗覆(osmium coat))後，進行觀察。
裝置：FE-SEM(JSM-7600F日本電子製)
加速電壓：10kV(倍率：1500倍)
檢測器：反射電子偵檢器
計測方法：在任意的60μm×80μm的範圍內，進行長度3μm以上的裂縫的條數的計數。當裂縫的端部被認定為與其他的1條以上的裂縫的端部銜接時，將這些統合作為1條予以計數。2條以上的裂縫被認定為交叉時，各自獨立地予以計數。
(6)抗折強度
由研削最表面0.5mm以上後的燒結體切出下列尺寸的樣本，依據JIS R 1601進行測定。
測試方法：三點彎曲試驗
支點間距離：30mm
試樣尺寸：3×4×40mm
頭速(head speed)：0.5mm/min
(7)體積膨脹率
在本發明，將於升溫時發生之成型體的體積膨脹定義為體積膨脹率。本發明中之體積膨脹率，係指依以下程序算出之值。測定用的樣本，使用以2000kg/cm2實施冷均壓成形(CIP)後之直徑28~30mm、厚度6~8mm者。煅燒則利用一般性的常壓煅燒法，以既定的煅燒溫度T進行煅燒。體積膨脹率為以煅燒前的直徑為L0，在煅燒溫度T中之燒結體的直徑為L，而以α=(L-L0)/L0×100(%)算出。使用電阻加熱型的電爐，煅燒條件係為將升溫速度及降溫速度皆定為100℃/h，在溫度T的保持時間為1小時，環境係以大氣中之環境進行煅燒。將煅燒溫度T以每20℃進行變化，將各煅燒溫度T中之體積膨脹率作圖，藉由平滑化，獲得在既定的溫度範圍的體積膨脹率數據圖表。
(8)平均粒徑(D50)
測定裝置：雷射繞射式粒度分布測量裝置(島津製作所製、SALD-7100)
測定方法：將已稱量之原料粉末0.3~0.5g放入六偏磷酸鈉(Sodium hexametaphosphate)溶液(0.2%)30ml，使用超音波分散機以200W輸出進行1分鐘分散後進行測定。
(9)結晶粒徑
進行鏡面研磨，且將已蝕刻處理之燒結體試樣以掃描式電子顯微鏡進行觀察，從所獲得的燒結體組織圖像以直徑法測定結晶粒徑。至少觀察任意的3點以上，且測定300個以上的粒子。IGZO為同系結晶結構具有非等向性，故以在1個結晶粒內劃直線時最大的長度者作為直徑。
(蝕刻條件)
溶液：鹽酸3N
溫度：50℃
時間：70~80秒
(掃瞄式電子顯微鏡的測定條件)
加速電壓：40kV、40mA
(10)孔洞個數
以與前述(9)相同方式處理，從所獲得的燒結體組織相片測定存在於晶粒邊界與粒內的孔洞的個數。至少觀察任意的3點以上，且測定500個以上的孔洞。
(11)Zr濃度
使用精工儀器(Seiko Instruments)(股)製ICP(感應耦合氬氣電漿(Inductively coupled argon plasma))發光分析裝置及珀金埃爾默(Perkinelmer)製ICP質量分析裝置進行測定。
(12)氧含量
由研削最表面0.5mm以上後的燒結體切出樣本，以脈衝爐融解-紅外線吸收法(impulse furnace melting infrared absorption method)(LECO TC436氧、氮分析裝置)進行測定。裝置的校正使用力可儀器(LECO)公司的標準試樣。測定係針對任意的5處實施，將其平均值作為正式資料。
(13)透過率
使用日立製作所製之分光光度計(U-4100)進行測定。
(14)TFT特性
使用菊水電子製之電壓發生裝置(REGULATED DC POWER SUPPLY PAS160-2)，菊水電子製之電壓測定裝置(DIGITMULTIMETER DME1600)及ADC(股)公司製電流測定裝置(DIGITAL ELECTEOMETER 8240)進行測定。
(實施例1)
以金屬元素的原子比換算計為In：Ga：Zn=1：1：1之方式將純度99.99%以上的氧化銦粉末、氧化鎵粉末、氧化鋅粉末，進行稱量15.0kg。將稱量之粉末以純水10kg予以漿料化，並放入聚丙烯酸酯系分散劑90g(0.6wt%)，製成固體成分濃度60%的漿料。於內容積2.5L的珠磨機裝置將φ0.3mm氧化鋯珠填充至80%，並以研磨周速7.5m/sec、漿料供給量2.5L/min將漿料於研磨機內進行循環、粉碎、混合處理。再者，藉由將漿料供給槽的溫度於10℃~12℃、漿料出口溫度於18℃~20℃的範圍內進行溫度管理，並增減在研磨機內的循環次數(流程次數(number of passes))，製成粉末物性相異的混合粉末。其後，將獲得的漿料進行噴霧乾燥後，製成體積膨脹率測定用的樣本，並以前述記載的方法實施體積膨脹率的測定。於表1表示個別條件的混合粉末物性。
(實施例1-1)
將條件(a)的混合粉末邊輕扣(tapping)邊填充於成形模，並以2ton/cm2壓力進行CIP處理獲得3片平板型成形體與3個圓筒型成形體。其次將此成型體裝設於電阻加熱型的電爐，並設置於氧化鋁製的裝定器(setter)上，以表2記載的條件進行煅燒，獲得大略尺寸：高度420mm×寬度310mm×厚度6mm的平板型燒結體(靶面的面積：1302cm2)3片與外徑91mm×高度170mm×厚度7mm(靶面的面積：486cm2)的圓筒型燒結體3個。
將所獲得的燒結體有無煅燒破裂示於表2，將燒結體的相對密度、組成變動率、針對所獲得的平板型燒結體中的1片所測定的燒結體各物性的值示於表3。
其次，將所獲得的平板型燒結體加工為101.6mmΦ×6mmt後，於無氧銅製的支承板藉由銦焊料進行接合，作為濺鍍靶。使用該靶以下列條件進行濺鍍，將IGZO膜成膜於玻璃基板上。
(濺鍍條件)
氣體：氬、氧(10%)
壓力：0.3Pa
電源：DC
通入功率：500W(5.3W/cm2)
靶轉速：5rpm
(薄膜變動的評價方法)
為了要評價組成變動隨著時間的變化，從靶使用率0%(起始)至100%(結束點(life end))的期間、以每10%使用率針對已成膜之IGZO薄膜，使用精工儀器(股)製ICP(感應耦合氬氣電漿)發光分析裝置及珀金埃爾默製ICP質量分析裝置測定薄膜中的In：Ga：Zn比率。藉由獲得的分析結果的平均值[Zn]ave(mol%)與最大值[Zn]max(mol%)及最小值[Zn]min(mol%)，根據下列數式(5)算出組成變動率。
組成變動率(%)=([Zn]max-[Zn]min)/[Zn]ave×100(%)‥(5)
算出之組成變動率未達5%，未發現顯著的薄膜組成變動。
(電弧現象的測定)
以下述的條件計數上述的濺鍍靶的電弧現象次數時，電弧作用次數為18次。
放電電壓：200W
濺鍍氣體流量：Ar40sccm
濺鍍氣壓：0.45Pa
電弧檢測電壓：280V(依放電開始電壓-50V設定)
放電時間：20h
(實施例1-2~1-6)
使用條件(3)~(d)任一之混合粉末，以與實施例1-1相同的方法個別獲得3片平板型成形體與3個圓筒型成形體。其次將該成型體裝設於電阻加熱型的電爐，並設置於氧化鋁製的裝定器上，以表2記載的條件進行煅燒。
將所獲得的燒結體有無煅燒破裂示於表2，將燒結體的相對密度、組成變動率、針對所獲得的平板型燒結體中的1片所測定的燒結體各物性的值示於表3。
再者，針對實施例1-4~1-6也就關於濺鍍時的電弧現象特性進行測定。
(比較例1-1~1-4)
使用條件(e)或(f)的混合粉末，以與實施例1-1相同的方法個別獲得3片平板型成形體與3個圓筒型成形體(針對比較例1-1、1-3僅有平板型成形體)。其次將該成型體裝設於電阻加熱型的電爐，設置於氧化鋁製的裝定器上，以表2記載的條件進行煅燒。
將所獲得的燒結體有無煅燒破裂示於表2，將燒結體的相對密度、組成變動率、針對所獲得的燒結體中的1片所測定的燒結體物性的值示於表3。
再者，針對比較例1-2、1-4也就關於濺鍍時的電弧現象特性進行測定。
(實施例2-1~2-3)
以金屬元素的原子比換算計為In：Ga：Zn=1：1：1之方式將純度99.99%以上的氧化銦粉末、氧化鎵粉末、氧化鋅粉末，進行稱量而取得。將稱量之粉末以純水予以漿料化，將其漿料濃度作成50wt%狀態時，使用0.3mmφ的氧化鋯珠並改變濕式珠磨機的處理次數，獲得(a)~(c)3種的漿料。此時適當添加分散劑使漿料黏度為1000ps以下。其次，將此等已進行粉碎處理之漿料利用噴霧乾燥機實施造粒乾燥，獲得原料粉末。將粉碎的處理次數與 從所獲得的粉末的X射線繞射算出之晶粒直徑的測定結果示於表4。
使用此等粉末，以300kg/cm2的壓力利用模具加壓製作30mm×30mm×10mmt的成型體後，以2ton/cm2的壓力進行CIP處理。
其次，將此成型體於微波烘烤爐(頻率=2.45GHz)中設置於氧化鋁製的裝定器上，並以下述條件進行煅燒，而獲得燒結體。
(煅燒條件)
煅燒溫度：1400℃
保持時間：1小時
升溫速度：300℃/小時
環境：大氣中
降溫速度：300℃/小時(從1400℃至1100℃)
將所獲得的燒結體的煅燒破裂的狀況、相對密度、X射線繞射的測定結果示於表4。
(實施例2-4)
以與實施例2-1相同的量進行原料粉末的稱量，將已稱量之粉末與直徑15mm的含鐵芯樹脂製球置入聚乙烯製的容器罐，利用乾式球磨機混合20小時，而調製成混合粉末。將該粉末以對噴式氣流式的逆向氣流粉碎機(counter jet mill)進行3次粉碎處理。其次，為了改善粉末的成形性將已進行過粉碎處理的粉末置入聚乙烯製的容器罐，利用前述的樹脂製球藉由旋轉球磨機以乾式混合實施10小時的壓密處理。將從獲得的粉末(d)的X射線繞射算出的晶粒直徑的測定結果示於表4。
其次，將此粉末以與實施例2-1相同的方法進行成形及煅燒。將獲得的燒結體的煅燒破裂的狀況、相對密度、X射線繞射的測定結果示於表4。
(比較例2-1)
除了以濕式珠磨機進行1次粉碎處理以外，以與實施例2-1相同的方法 而獲得燒結體。將從獲得的粉末(e)的X射線繞射算出的晶粒直徑的測定結果、與獲得的燒結體的煅燒破裂狀況、相對密度、X射線繞射的測定結果示於表4。
(比較例2-2)
以與實施例2-1相同的量進行原料粉末的稱量，將已稱量之粉末與直徑15mm的氧化鋯球置入聚乙烯製的容器罐，利用乾式球磨機混合24小時，而調製成混合粉末。將從所獲得的粉末(f)的X射線繞射算出的晶粒直徑的測定結果示於表4。
其次，將該粉末以與實施例2-1相同的方法進行成形及煅燒。將獲得的燒結體的煅燒破裂狀況、相對密度、X射線繞射的測定結果示於表4。
(實施例2-5~2-9)
除了使用實施例2-3的粉末、使成型體的大小為120mm×210mm×10mmt、變更一部分的微波煅燒條件以外，以與實施例2-1相同的方法而獲得(g)~(k)5種的燒結體。將煅燒條件與所獲得的燒結體的相對密度、結晶粒徑、孔洞個數比(粒界/粒內)、抗折強度、X射線繞射的測定結果示於表5。
(比較例2-3~2-5)
除了使用實施例2-3的粉末，使成型體的大小為120mm×210mm×10mmt以外，以與實施例2-1相同的方法而獲得成型體。其次，將此成型體於電爐中設置於氧化鋁製的裝定器上，除了以表5表示之煅燒條件以外，且以下述的條件進行煅燒，而獲得(l)~(m)3種的燒結體。
(煅燒條件)
環境：大氣中
降溫速度：200℃/h(從1400℃至1100℃)
將獲得的燒結體的相對密度、結晶粒徑、孔洞個數比(粒界/粒內)、抗折強度、X射線繞射的測定結果示於表5。
(實施例2-10~2-13)
除了製作各種大小的平板形及圓筒形的成型體以外，以與實施例2-7相同的方法製作燒結體。其次，為了將此等燒結體作為靶，平板形的燒結體利用平面磨削盤，圓筒形的燒結體利用圓筒磨削盤實施加工。加工後的燒結體未發現破裂。將獲得的燒結體的尺寸及有無發生破裂示於表6。
將製作之燒結體當中的圓筒形燒結體個別接合於鈦製之支承管作為靶 後，安裝於旋轉陰極型的濺鍍裝置，以下列條件進行濺鍍直到剩餘厚度1mm為止。其後，觀察靶表面，確認有否發生破裂。
(濺鍍條件)
氣體：氬、氧(10%)
壓力：0.3Pa
電源：DC
通入功率：1kW(10.6W/cm2)
靶轉速：5rpm
(比較例2-6，2-7)
除了製作各種大小的平板形及圓筒形的成型體以外，以與比較例2-4相同的方法製作燒結體。其次，為了將此等燒結體作為靶，平板形的燒結體利用平面磨削盤，圓筒形的燒結體利用圓筒磨削盤實施加工。將所獲得的燒結體的尺寸及有無發生破裂示於表6。
將製作之燒結體當中之圓筒形燒結體接合於鈦製之支承管作為靶後，安裝於旋轉陰極型的濺鍍裝置，以與實施例2-10相同的條件進行濺鍍。其後，觀察靶表面，確認於濺鍍初期(3kWh)發生破裂。
(實施例3-1~3-4，比較例3-1~3-3)
以金屬元素的原子比換算計成為In：Ga：Zn=1：1：1之方式將純度99.99%以上的氧化銦粉末、氧化鎵粉末、氧化鋅粉末進行稱量，並針對此粉末，改變氧化鋯的添加量，獲得(a)~(g)7種的混合粉末。將此等粉末以純水使其漿料化，並使其漿料濃度為50wt%的狀態，使用0.3mmφ的氧化鋯珠以濕式珠磨機進行分散處理。此時，適當添加分散劑使漿料黏度成為1000ps以下。其次，將此等已進行分散處理之漿料利用噴霧乾燥機實施造粒乾燥，並使用此等粉末，以300kg/cm2的壓力利用模具加壓製作150mmΦ×10mmt的成型體後，以2ton/cm2的壓力進行CIP處理。
其次，將此成型體利用電爐進行煅燒。升溫速度為從室溫直到1400℃為止，以100℃/小時進行。又，煅燒溫度為1400℃、保持時間為1小時。又，降溫速度為從1400℃直到1100℃為止，以200℃/小時進行。其後進行自然冷卻，並在爐內溫度成為50℃以下後取出。
將獲得的燒結體加工為101.6mmΦ×6mmt後，於無氧銅製的支承板藉由銦焊料進行接合，作為濺鍍靶。使用該靶以下列條件進行濺鍍，將IGZO膜成膜於玻璃基板上，測定透過率。
(濺鍍條件)
氣體：氬、氧(10%)
壓力：0.45Pa
電源：DC
通入功率：150W(1.9W/cm2)
基板溫度：室溫
玻璃基板：無鹼玻璃(50mm×50mm×0.7mmt)
IGZO膜厚：200nm
其次，以下列條件利用濺鍍法製作圖3所示之TFT元件。
(IGZO膜形成條件)
氣體：氬、氧(10%)
壓力：0.45Pa
電源：DC
通入功率：150W(1.9W/cm2)
基板溫度：室溫
基板：附設SiO2膜之n-Si基板(50mm×50mm×0.7mmt)
IGZO膜厚：50nm
(源、汲電極形成條件)
電極：Al
氣體：氬(100%)
壓力：0.45Pa
電源：DC
通入功率：200W(2.5W/cm2)
基板溫度：室溫
膜厚：50nm(源、汲相同)
將該元件於大氣中、350℃實施1小時退火處理後，測定移動度。再者，觀察放電後的靶表面，確認未發生破裂。
將獲得的燒結體的氧化鋯濃度、相對密度、抗折強度及利用X射線繞射(XRD)測定鑑別種類的結果、測定獲得的TFT元件的移動度的結果示於表6。
(比較例3-4~3-7)
使用與實施例3-1相同的方法，改變氧化鋯的添加量，製作(h)~(k)4種的混合粉末。將此等粉末以對噴式氣流式的逆向氣流粉碎機(counter jet mill)進行分散處理。其次，為了改善粉末的成形性，將此等已進行分散處理之粉末放入聚乙烯製的容器罐，使用直徑15mm的含鐵芯樹脂製球，藉由旋轉球磨機以乾式混合實施10小時的壓密處理。其次，將此等粉末以與實施 例3-1相同的方法進行成形及煅燒。將獲得的燒結體以與實施例3-1相同的條件測定透過率及移動度。
將獲得的燒結體的氧化鋯濃度、相對密度、抗折強度及利用X射線繞射(XRD)測定鑑別種類的結果、測定獲得的TFT元件的移動度的結果示於表7。
(實施例3-5~3-7)
使用實施例3-2的粉末，製作各種大小的平板形及圓筒形的成型體，並以與實施例3-1相同的方法進行煅燒製作燒結體。其次，為了將此等的燒結體作為靶，將平板形的燒結體利用平面磨削盤，圓筒形的燒結體利用圓筒磨削盤實施加工。加工後的燒結體未發現破裂。將獲得的燒結體的尺寸及有無發生破裂示於表7。
將於製作之燒結體當中之圓筒形燒結體個別接合於鈦製的支承管作為靶後，安裝於旋轉陰極型的濺鍍裝置，以下列條件進行濺鍍直到剩餘厚度1mm為止。其後，觀察靶表面，確認未發生破裂。
(濺鍍條件)
氣體：氬、氧(10%)
壓力：0.3Pa
電源：DC
通入功率：500W(5.3W/cm2)
靶轉速：5rpm
(比較例3-8，3-9)
使用比較例3-7的粉末，製作各種大小的平板形及圓筒形的成型體，並以與實施例1相同的方法進行煅燒製作燒結體。其次，為了將此等燒結體作為靶，將平板形的燒結體利用平面磨削盤，圓筒形的燒結體利用圓筒磨削盤實施加工。
將獲得的燒結體的尺寸及有無加工導致發生破裂示於表7。將製作之燒結體當中之圓筒形燒結體接合於鈦製的支承管作為靶後，安裝於旋轉陰極型的濺鍍裝置，以與實施例2-10相同的條件進行濺鍍。其後，觀察靶表面，確認於濺鍍初期(剩餘厚度6mm)時發生破裂。

Claims (8)

  1. 一種氧化物燒結體，其係至少含有In、Ga及Zn，其特徵為：具有以InGaZnO4表示之同系結晶結構，且結晶粒徑為5μm以下，且相對密度為95%以上，抗折強度為100MPa以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之氧化物燒結體，其中，開放孔率係0.2%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之氧化物燒結體，其中，於X射線繞射之入射角(2θ)，於令30.3°~30.9°中之繞射強度為I1、31.1°~31.5°中之繞射強度為I2時，繞射強度比I1/I2係0.85以上、1.25以下。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之氧化物燒結體，其中，存在於燒結體的晶粒邊界的孔洞(氣孔)的個數與存在於結晶粒內的孔洞(氣孔)的個數的比(晶粒邊界的孔洞個數/結晶粒內的孔洞個數)為0.5以上。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之氧化物燒結體，其中，含有以重量比計為20ppm以上、未達100ppm的鋯。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之氧化物燒結體，其中，組成式為以InGaZnOx示之，且該組成式中之x係為3.3≦x≦4.0。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之氧化物燒結體，其係用於靶面之面積為961cm2以上的有平板形狀的濺鍍靶或靶面積為257cm2以上之有圓筒狀的濺鍍靶。
  8. 一種濺鍍靶，其中，係將如申請專利範圍第1至7項中任一項之氧化物燒結體作為靶材予以使用。
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