TW201428118A - 氧化物燒結體及濺鍍靶及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種氧化物燒結體，其係使氧化鋅、氧化銦、氧化鎵及氧化錫混合並燒結而得。前述氧化物燒結體之相對密度為85%以上，觀察前述氧化物燒結體表面之結晶粒之平均結晶粒徑未達10μm。前述氧化物燒結體經X射線繞射時，以Zn2SnO4相與InGaZnO4相為主相，且InGaZn2O5相為3體積%以下。

Description

氧化物燒結體及濺鍍靶及其製造方法
本發明係關於藉濺鍍法使液晶顯示器或有機EL顯示器等顯示裝置所用之薄膜電晶體(TFT)之氧化物半導體薄膜成膜時所用之氧化物燒結體及濺鍍靶，以及其製造方法。
TFT中所用之非晶質(amorphous)氧化物半導體相較於廣泛使用之非晶質矽(a-Si)具有高的載體移動度，且光學帶隙大，可在低溫下成膜。因此，被期待適用於要求大型．高解像度．高速驅動之次世代顯示器、或耐熱性低之樹脂基板等。已提案例如含In之非晶質氧化物半導體[In-Ga-Zn-O(IGZO)等]作為適於該等用途之氧化物半導體之組成。
上述氧化物半導體(膜)形成時，較好使用濺鍍與該膜相同材料之濺鍍靶(以下有時稱為「靶材」)之濺鍍法。濺鍍法中，為了製品的薄膜特性之安定化、製造之效率化，故重要的是防止濺鍍中之異常放電等，且已提案各種技術。
例如專利文獻1中針對ITO靶，提案藉由使結晶粒之平均結晶粒徑微細化，而抑制異常放電之技術。
另專利文獻2中針對ITO靶，提案在提高燒結密度之同時，藉由使結晶粒徑微細化，而防止濺鍍中之靶材破裂之技術。
另專利文獻3中提案在燒結In-Zn-O系複合氧化物後藉由在還原氛圍中進行退火處理，而提高靶材導電率，抑制濺鍍中異常放電之技術。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開平7-243036號公報
專利文獻2：日本特開平5-311428號公報
專利文獻3：日本專利第3746094號公報
隨著近年之顯示裝置之高性能化，在要求氧化物半導體膜之特性提高或特性之安定化之同時，亦要求顯示裝置之生產更加效率化。因此，顯示裝置用氧化物半導體膜之製造所用之靶材及其原材料的氧化物燒結體宜為對應於所要求之高載體移動度之組成，但考慮生產性或製造成本時，進一步抑制濺鍍步驟中之異常放電(arching)或靶材破裂亦重要，因此要求改善靶材及成為其原材料之 氧化物燒結體。
本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的係提供一種適用於顯示裝置用氧化物半導體膜之製造的氧化物燒結體、以及濺鍍靶，係可一面抑制異常放電及靶材破裂，一面可藉濺鍍法安定地成膜氧化物半導體膜之氧化物燒結體、及濺鍍靶、以及其製造方法。
本發明提供以下之氧化物燒結體、濺鍍靶及氧化物燒結體之製造方法。
〈1〉一種氧化物燒結體，其係使氧化鋅、氧化銦、氧化鎵及氧化錫混合並燒結而得之氧化物燒結體，其特徵為：前述氧化物燒結體之相對密度為85%以上，前述氧化物燒結體之平均結晶粒徑未達10μm，前述氧化物燒結體經X射線繞射時，Zn2SnO4相與InGaZnO4相之體積比滿足下述式(1)~(3)，(Zn2SnO4相+InGaZnO4相)/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧70體積%．．．(1)
Zn2SnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧30體積%．．．(2)
InGaZnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧10體積%．．．(3)
且InGaZn2O5相之體積比為滿足下述式(4)者： InGaZn2O5相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦3體積%．．．(4)。
〈2〉如〈1〉所記載之氧化物燒結體，其中鋅、銦、鎵、錫之含量相對於前述氧化物燒結體所含之全部金屬元素之比例(原子%)分別設為[Zn]、[In]、[Ga]、[Sn]時，滿足下述式(5)~(7)，40原子%≦[Zn]≦50原子%．．．(5)
30原子%≦([In]+[Ga])≦45原子%．．．(6) (但，[In]為4原子%以上，[Ga]為5原子%以上)
15原子%≦[Sn]≦25原子%．．．(7)
〈3〉如〈1〉或〈2〉之氧化物燒結體，其中。前述平均結晶粒徑為0.1μm以上。
〈4〉如〈1〉~〈3〉中任一項所記載之氧化物燒結體，其中前述相對密度為110%以下。
〈5〉如〈1〉~〈4〉中任一項所記載之氧化物燒結體，其中前述Zn2SnO4相與InGaZnO4相之體積比滿足下述式(1')，(Zn2SnO4相+InGaZnO4相)/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦100體積%．．．(1')。
〈6〉如〈1〉~〈5〉中任一項所記載之氧化物燒結體，其中前述Zn2SnO4相之體積比滿足下述式(2')， Zn2SnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦90體積%．．．(2')。
〈7〉如〈1〉~〈6〉中任一項所記載之氧化物燒結體，其中前述InGaZnO4相之體積比滿足下述式(3')，InGaZnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦60體積%．．．(3')。
〈8〉如〈1〉~〈7〉中任一項所記載之氧化物燒結體，其中前述InGaZn2O5相之體積比滿足下述式(4')，InGaZn2O5相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧0體積%．．．(4')。
〈9〉一種濺鍍靶，其特徵係使用如〈1〉~〈8〉中任一項所記載之氧化物燒結體所得之濺鍍靶，且比電阻為1Ω．cm以下。
〈10〉如〈9〉所記載之濺鍍靶，其中前述比電阻為10-7Ω．cm以上。
〈11〉一種氧化物燒結體之製造方法，其係如〈1〉~〈8〉中任一項所記載之氧化物燒結體之製造方法，其特徵為依序包含：使氧化鋅、氧化銦、氧化鎵及氧化錫混合之步驟，將藉由混合所得之混合物設置於石墨模具中，以600℃/hr以下之平均升溫速度升溫至燒結溫度950~1150℃之步驟，以在該燒結溫度區域中之保持時間0.1~5小時進行燒結之步驟。
〈12〉如〈11〉所記載之氧化物燒結體之製造方法， 其中前述平均升溫速度為10℃/hr以上。
依據本發明，可提供一種抑制氧化物半導體膜成膜時之異常放電，並且亦抑制靶材破裂，且可藉濺鍍法安定地成膜之氧化物燒結體、及濺鍍靶以及其製造方法。
圖1係顯示本發明之氧化物燒結體及用以製造濺鍍靶之基本步驟之圖。
圖2係顯示本發明之製造方法所用之燒結步驟之一例之圖。
本發明人等針對氧化物燒結體，對於用以提供可抑制濺鍍中之異常放電及靶材破裂且可長時間安定地成膜，而且適於使載體移動度高之氧化物半導體膜成膜之濺鍍靶用氧化物燒結體進行積極探討。
結果，發現使氧化鋅、氧化銦、氧化鎵及氧化錫混合並燒結而得之氧化物燒結體，於氧化物燒結體經X射線繞射時，以特定之比例含Zn2SnO4相與InGaZnO4相作為主相，且降低InGaZn2O5相之比例，具有更高相對密度，且平均結晶粒徑受抑制之構造時可達成期望目的。
且發現上述目的之達成時，進一步分別適當控制氧化物燒結體中所含之金屬元素之含量亦有效。
詳細而言，查明了(a)含氧化鋅、氧化銦、氧化鎵及氧化錫之氧化物燒結體，關於X射線繞射時之相構成，藉由控制Zn2SnO4相與InGaZnO4相之比例，可有效地抑制濺鍍中之異常放電，且(b)藉由降低InGaZn2O5相之比例，可有效地抑制異常放電與抑制濺鍍材破裂，(c)藉由提高相對密度可進一步提高濺鍍中之異常放電發生之抑制效果，(d)使氧化物燒結體中之平均結晶粒徑微細化時可有效抑制靶材破裂，且進而可有效地提高所成膜之氧化物半導體膜之面內均一性。而且，發現(e)為獲得具有此種相構成之氧化物燒結體時，宜分別適當控制氧化物燒結體中所含之金屬元素之含量，因而完成本發明。
再者，發現(f)為獲得上述氧化物燒結體，宜在特定燒結條件下進行燒結。
本發明之氧化物燒結體係混合氧化鋅、氧化銦、氧化鎵、氧化錫並燒結而得之氧化物燒結體(IGZTO)。該燒結體與以往之In-Ga-Zn-O(IGZO)相比，有所成膜之氧化物半導體膜顯示高的載體移動度及高的耐蝕刻特性之傾向。
另外藉由適當地控制該氧化物燒結體之化合物相之構成及相對密度、平均結晶粒，可一面抑制濺鍍中之異常放電或靶材破裂，一面使載體移動度高之氧化物半 導體膜成膜。
接著，針對本發明之氧化物燒結體之構成詳細加以說明。本發明之特徵為上述氧化物燒結體經X射線繞射時，以特定比例含Zn2SnO4相、InGaZnO4相作為主相，且抑制InGaZn2O5相之比例。
本發明中之X射線繞射條件如下。
分析裝置：理學電機製「X射線繞射裝置RINT-1500」
分析條件
靶：Cu
單色化：使用單色儀(Kα)
靶輸出：40kV-200mA
(連續燒測定)θ/2θ掃描
狹縫(slit)：發散1/2°，散射1/2°，受光0.15mm
單色儀受光狹縫：0.6mm
掃描速度：2°/min
取樣寬：0.02°
測定角度(2θ)：5~90°
針對以該測定所得之繞射峰，特定出具有ICDD(International Center for Diffraction Data，國際繞射數據中心)卡之24-1470、38-1104、40-0252及41-1445所記載之結晶構造之化合物相(分別對應於Zn2SnO4相、InGaZnO4相、InGaZn2O5相與SnO2相)。
接著，針對由上述X射線繞射所檢測出之本 發明中特定之化合物加以詳細說明。
(關於Zn2SnO4化合物及InGaZnO4化合物)
Zn2SnO4化合物(相)係使構成本發明之氧化物燒結體之ZnO與SnO2結合而形成者。且InGaZnO4化合物(相)係使構成本發明之氧化物燒結體之In與Ga及Zn結合而形成之氧化物。本發明中之上述化合物係大有助於提高氧化物燒結體之相對密度與降低比電阻者。其結果，可持續安定之直流放電，且提高異常放電抑制效果。
本發明中，含上述Zn2SnO4相與InGaZnO4相作為主相。此處所謂「主相」意指Zn2SnO4相與InGaZnO4相之合計比率在以上述X射線繞射檢測出之全部化合物中，比率最多之化合物。
且本發明之上述Zn2SnO4相、InGaZnO4相亦包含分別使In、Ga及/或Sn固熔於Zn2SnO4、InGaZnO4中者。
為了成為一面抑制異常放電，一面可藉濺鍍法安定地成膜之氧化物燒結體，以上述X射線繞射特定之Zn2SnO4相、InGaZnO4相之體積比(以下將各相之「體積%」簡單表示成「%」)須滿足下述式(1)~(3)。
(1)：[Zn2SnO4]+[InGaZnO4]之比((Zn2SnO4相+InGaZnO4相)/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)；以下稱為比率(1))≧70%
比率(1)變小時異常放電發生率變高，故須設為70%以上，較好為75%以上，更好為80%以上。另一方面，關於上限，性能上係愈高愈好，例如可為100%，但就製造容易性之觀點而言較好為97.5%以下，更好為95%以下。
(2)[Zn2SnO4]之比(Zn2SnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)；以下稱為比率(2))≧30%
即使滿足上述比率(1)但比率(2)小時，仍會有無法充分獲得異常放電抑制效果之情況，故須設為30%以上，較好為40%以上，更好為50%以上，又更好為55%以上。另一方面，關於上限並無特別限制，但就確保InGaZnO4相之觀點而言較好為90%以下，更好為80%以下，又更好為70%以下。
(3)：[InGaZnO4]之比(InGaZnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)；以下稱為比率(3))≧10%
即使滿足上述比率(1)及/或比率(2)，若比率(3)小，則仍無法提高相對密度，會有無法充分獲得異常放電抑制效果之情況，故須設為10%以上，較好為12%以上，更好為15%以上。另一方面，關於上限並無特別限制，但就確保Zn2SnO4相之觀點而言較好為60%以下，且 就製造容易性之觀點而言，更好為30%以下，又更好為25%以下。
(關於InGaZn2O5相)
InGaZn2O5相為使構成本發明之氧化物燒結體之In與Ga及Zn結合所形成之氧化物。本發明中，進行上述X射線繞射時，InGaZn2O5相之體積比須滿足下述(4)。
(4)：[InGaZn2O5]之比(InGaZn2O5相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)；以下稱為比率(4))≦3%
比率(4)超過3%時容易發生異常放電或靶材破裂。因此比率(4)為3%以下，較好為2.5%以下，更好為2.0%以下，又更好為1.0%以下，最好為0.5%以下。比率(4)亦可為0%。
又，InGaZn2O5相可藉由處於高溫而去除，但僅使燒結溫度處於高溫時結晶粒之成長變得繁盛，會使結晶粒變大。結果，使強度降低或使靶材破裂。因此，重要的是使用具有適當組成之材料，利用後述之適當製造方法製造。
本發明之氧化物燒結體之化合物相宜實質上以Zn2SnO4相、InGaZnO4相、InGaZn2O5相及SnO2相構成，且該等化合物相於全部化合物相中所佔之比例較好為75%以上。至於其他可含之化合物相亦可以25%以下之比 例含有製造上無法避免生成之In2O3相、ZnGa2O4相、(ZnO)mIn2O3相(m為2以上之整數)等。又，無法避免生成之化合物相之比例可藉X射線繞射(XRD)測定。
再者本發明之氧化物燒結體之相對密度為85%以上。藉由提高氧化物燒結體之相對密度，不僅可進一步提高上述異常放電之發生抑制效果，且亦具有於靶材壽命之前可連續維持安定地放電等之優點。為獲得該效果，本發明之氧化物燒結體之相對密度必須至少85%以上，較好為90%以上，更好為95%以上。且，相對密度較好為110%以下，更好為105%以下。
氧化物燒結體之相對密度係藉阿基米德(Archimedes)法測定者。
此外為更提高異常放電抑制效果及靶材破裂抑制效果，必須使氧化物燒結體之結晶粒之平均結晶粒徑微細化。具體而言，針對氧化物燒結體(或者使用該氧化物燒結體之濺鍍靶)之剖面(將氧化物燒結體以任意位置於厚度方向切斷，其切斷面表面之任意位置)，藉由SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察之結晶粒之平均結晶粒徑較好未達10μm，可更抑制異常放電或靶材破裂之發生。更好平均結晶粒徑為8μm以下，又更好為6μm以下。另一方面，平均結晶粒徑之下限並無特別限制，但就微細化效果與製造成本之觀點而言，平均結晶粒徑之較佳下限為0.1μm左右。
結晶粒之平均結晶粒徑係以SEM(倍率：400 倍)觀察氧化物燒結體(或濺鍍靶)之斷裂面之組織，於任意方向拉出100μm長之直線，求出該直線內所含之結晶粒之數(N)，且由[100/N]計算出之值設為該直線上之平均結晶粒徑。本發明中係以20μm以上之間隔製作20根直線，算出「各直線上之平均結晶粒徑」，再由「各直線上之平均結晶粒徑之合計/20」算出之值設為結晶粒之平均結晶粒徑。
且為了獲得具有高的載體移動度及抑制異常放電及靶材破裂發生之效果之上述相構成之氧化物燒結體，宜分別適當地控制氧化物燒結體中所含之金屬元素含量。
具體而言，各金屬元素(鋅、銦、鎵、錫)之含量(原子%)相對於氧化物燒結體所含之氧除外之全部金屬元素之比例分別設為[Zn]、[In]、[Ga]、[Sn]時，宜滿足下述式(5)~(7)，40原子%≦[Zn]≦50原子%．．．(5)
30原子%≦([In]+[Ga])≦45原子%．．．(6) (但，[In]為4原子%以上，[Ga]為5原子%以上)
15原子%≦[Sn]≦25原子%．．．(7)。
本說明書中所謂[Zn]意指Zn之含量相對於氧(O)除外之全部金屬元素(Zn、In、Ga及Sn)(原子%；以下將各金屬元素之含量「原子%」簡單表示為「%」)。同樣地，[In]、[Ga]及[Sn]分別意指In、Ga及 Sn之各含量相對於氧(O)除外之全部金屬元素(Zn、In、Ga及Sn)之比例(原子%)。
首先，上述式(5)係規定全部金屬元素中之Zn比([Zn])者，主要為就將上述Zn2SnO4相、InGaZnO4相控制成上述特定比率(1)~(3)之觀點而設定者。[Zn]太少時，難以滿足上述化合物相之比率(1)~(3)，無法充分獲得異常放電抑制效果。因此[Zn]較好為40%以上，更好為42%以上。另一方面，[Zn]太高時，相對地In、Ga、Sn之比率變低，無法獲得期望之化合物相之比率，故較好為50%以下，更好為48%以下。
另上述式(6)係規定全部金屬元素中之In比與Ga比之合計([In]+[Ga])者，主要係就將InGaZnO4相控制在上述特定比率(1)、(3)之觀點而設定者。[In]+[Ga]太少時難以滿足上述化合物相之比率(1)、(3)。因此[In]+[Ga]較好為30%以上，更好為32%以上。另一方面，[In]+[Ga]太多時，成膜後之氧化物半導體膜之載體移動度降低，故較好為45%以下，更好為43%以下。
又，In及Ga均為必須元素，[In]較好為4%以上，更好為5%以上。[In]太少時無法達成氧化物燒結體之相對密度提升效果或比電阻之減低，成膜後之氧化物半導體膜之載體移動度亦變低。
另外[Ga]較好為5%以上，更好為10%以上。[Ga]比太少時上述化合物相之比率(3)有相對降低之情 況。
上述式(7)係規定全部金屬元素中之Sn比([Sn])者，主要係就將Zn2SnO4相控制在上述特定比率(1)、(2)之觀點而設定者。[Sn]太少時，會有難以滿足上述化合物相之比率(1)、(2)之情況，故較好為15%以上，更好為16%以上。另一方面，[Sn]太多時成膜後之氧化物半導體膜之載體移動度降低，故較好為25%以下，更好為22%以下。
金屬元素之含量只要控制在上述範圍內即可，且本發明之氧化物燒結體，主旨為亦可含製造上不可避免生成之氧化物。
進而使用本發明之氧化物燒結體所得之濺鍍靶之特徵為比電阻1Ω．cm以下，較好為10-1Ω．cm以下，更好為10-2Ω．cm以下，又更好為10-3Ω．cm以下。藉此，可進一步抑制濺鍍中之異常放電及靶材破裂而成膜，且可藉顯示裝置之生產線有效率地進行使用濺鍍靶之物理蒸鍍(濺鍍法)。另外，濺鍍靶之比電阻較好為10-7Ω．cm以上，更好為10-6Ω．cm以上，又更好為10-5Ω．cm以上。
濺鍍靶之比電阻係以四端子法求出者。
接著，針對製造本發明之氧化物燒結體之方法加以說明。
本發明之氧化物燒結體為混合氧化鋅、氧化銦、氧化鎵、氧化錫並經燒結獲得者，且濺鍍靶可藉由加 工氧化物燒結體而製造。圖1係顯示氧化物之粉末經(a)混合．粉碎→(b)乾燥．造粒→(c)預成形→(d)脫脂→(e)熱加壓所得之氧化物燒結體，至經(f)加工→(g)黏合，獲得濺鍍靶之基本步驟。上述步驟中之本發明具有之特徵在於適當控制如下述詳述之燒結條件((e)熱加壓)，其以外之步驟並無特別限制，可適當選擇通常使用之步驟。以下說明各步驟，但本發明主旨並不限於此。
首先，將氧化鋅粉末、氧化銦粉末、氧化鎵粉末、氧化錫粉末調配成特定比例，進行混合．粉碎。所用之各原料粉末之純度分別較好為約99.99%以上。係因為若存在微量之雜質元素，則有損及氧化物半導體膜之半導體特性之虞。各原料粉末之調配比例較好控制為使比率成為上述範圍。
(a)混合．粉碎較好使用球磨機，將原料粉末與水一起投入而進行。該等步驟所用之球或珠粒較好使用例如尼龍、氧化鋁、氧化鋯等材質者。此時，為均一混合亦可混合分散材，或為確保隨後成形步驟之容易性亦可混合黏結劑。
接著，針對上述步驟中獲得之混合粉末較好以例如噴霧乾燥機等進行(b)乾燥．造粒。
乾燥．造粒後進行(c)預成形。成形時係將乾燥．造粒後之粉末填充於特定尺寸之模具中，以模具加壓進行預成形。該預成形進行之目的係提高在熱加壓步驟 中在特定模具中固化時之作業性，故只要施加0.5~1.0tonf/cm2左右之加壓力作成成形體即可。
又，混合粉末中添加分散材或黏結劑時，為去除分散材或黏結劑，宜使成形體加熱進行(d)脫脂。加熱條件只要達成脫脂目的即無特別限制，但例如只要在大氣中，約500℃左右保持5小時左右即可。
脫脂後，將成形體固定在期望形狀之石墨模具中且以(e)熱加壓進行燒結。石墨模具為還原性材料，經固定之成形體由於可在還原性氛圍中燒結，故可有效地進行還原而降低比電阻。
本發明中，藉由在燒結溫度：950~1150℃，於該溫度之保持時間：0.1~5小時進行燒結(圖2)。藉由成為該等溫度範圍及保持時間，而獲得具有滿足上述比率(1)~(4)之化合物相與適當粒徑之燒結體。燒結溫度低時，無法將InGaZn2O5相抑制在前述比例以下。且無法充分緻密化，無法達成期望之相對密度。另一方面，燒結溫度太高時，結晶粒會粗大化，而無法將結晶粒之平均結晶粒徑控制在特定範圍內。因此，燒結溫度宜為950℃以上，較好為975℃以上，更好為1000℃以上，為1150℃以下，較好為1125℃以下，更好為1100℃以下。
且在上述燒結溫度之保持時間太長時結晶粒成長而粗大化，故無法將結晶粒之平均結晶粒徑控制在特定範圍。另一方面，保持時間太短時無法將上述InGaZn2O5抑制在前述比例以下，且無法充分緻密化。因 此，保持時間宜為0.1小時以上，較好為0.5小時以上，宜為5小時以下。
另本發明中，預成形後，到達上述燒結溫度之平均升溫速度(HR)較好設為600℃/hr以下。平均升溫速度超過600℃/hr時，會引起結晶粒之異常成長。且無法充分提高相對密度。更好平均升溫速度為500℃/hr以下，更好為300℃/hr以下。另一方面，平均升溫速度之下限並無特別限制，但就生產性之觀點而言較好為10℃/hr以上，更好為20℃/hr以上。
上述燒結步驟中熱加壓時之加壓條件並無特別限制，但宜為例如施加面壓600kgf/cm2以下之壓力。壓力太低時會有無法充分進行緻密化之情況。另一方面，壓力太高時會有使石墨模具破損之虞，且使緻密化促進效果飽和並且需要使加壓設備大型化。較佳之加壓條件為150kgf/cm2以上、400kgf/cm2以下。
燒結步驟中，為抑制石墨之氧化、消失，較好將燒結氛圍設為惰性氣體氛圍、真空氛圍。氛圍控制方法並無特別限制，例如藉由將Ar氣體或N2氣體導入爐內調整氛圍即可。且氛圍氣體之壓力宜為大氣壓以抑制蒸氣壓高之氧化鋅之蒸發。如上述獲得之氧化物燒結體之相對密度為85%以上。
如上述獲得氧化物燒結體後，以常用方法進行(f)加工→(g)黏合時，獲得本發明之濺鍍靶。如此獲得之濺鍍靶之比電阻均為非常良好者，比電阻約為 1Ω．cm以下。
實施例
以下列舉實施例更具體說明本發明，但本發明並不限於下述實施例，亦可在可適於本發明主旨之範圍內加入適當變更而實施，任一者均包含於本發明之技術範圍中。
(濺鍍靶之製作)
以表2所示之比率調配純度99.99%之氧化銦粉末(In2O3)、純度99.99%之氧化鋅粉末(ZnO)、純度99.99%之氧化鎵粉末(Ga2O3)、純度99.99%之氧化錫粉末(SnO2)，添加水與分散劑(聚羧酸銨)，以氧化鋯球磨機混合24小時。接著，使上述步驟中獲得之混合粉末乾燥並進行造粒。
以模具加壓將如此獲得之粉末預成形後(成形壓力：1.0ton/cm2，成形體尺寸： 110×t13mm，t為厚度)，以常壓在大氣氛圍下升溫至500℃，在該溫度保持5小時進行脫脂。
將所得成形體固定在石墨模具中，以表3所示之條件(A~D)進行熱加壓。此時，將N2氣體導入熱加壓爐內，在N2氛圍下進行燒結。
使所得燒結體進行機械加工修飾成 110×t5mm，且黏合在Cu製背襯板上，製作濺鍍靶。
(薄膜電晶體之製作)
將如此獲得之濺鍍靶安裝在濺鍍裝置上，以DC(直流)磁控濺鍍法，於玻璃基板(尺寸：100mm×100mm×0.50mm)上，形成氧化物半導體膜。濺鍍條件設為DC濺鍍功率150W，Ar/0.1體積%O2氛圍，壓力0.8mTorr。接著使用以該條件成膜之薄膜，製作通道長10μm，通道寬100μm之薄膜電晶體。
(相對密度之測定)
相對密度係濺鍍後，自背襯板取下靶並研磨，且由阿基米德法算出。相對密度以85%以上時評價為合格(表4中，參照「相對密度(%)」)。
又，相對密度自將以阿基米德法測定之密度(g/cm3)除以理論密度ρ(g/cm3)之百分率之值，理論密度ρ係如下般計算。
此處，W1：ZnO之調配量[wt%]，W2：In2O3之調配量[wt%]，W3：Ga2O3之調配量[wt%]，W4：SnO2之調配量[wt%]。
(比電阻之測定)
燒結體之比電阻係針對上述製作之濺鍍靶以四端子法測定。比電阻為1Ω．cm以下時評價為合格。
(結晶粒之平均結晶粒徑)
結晶粒之平均結晶粒徑係以SEM(倍率：400倍)觀察氧化物燒結體表面之組織，於任意方向拉出100μm長之直線，求出該直線內所含之結晶粒之數(N)，由[100/N]算出之值作為該直線上之平均結晶粒徑。同樣地，以20~30μm之間隔製作20根直線，算出各直線上之平均結晶粒徑，進而由[各直線上之平均結晶粒徑之合計/20]算出之值作為結晶粒之平均結晶粒徑。結晶粒於平均結晶粒徑未達10μm評價為合格(表4中，參照「平均粒徑(μm)」)。
(化合物相之比率)
各化合物相之比率係在濺鍍後，自背襯板取下靶，切出10mm見方之試驗片，以X射線繞射測定繞射線之強度而求出。
分析裝置：理學電機製「X射線繞射裝置RINT-1500」
分析條件
靶材：Cu
單色化：使用單色儀(Kα)
靶輸出：40kV-200mA
(連續燒測定)θ/2θ掃描
狹縫：發散1/2°，散射1/2°，受光0.15mm
單色儀受光狹縫：0.6mm
掃描速度：2°/min
取樣寬：0.02°
測定角度(2θ)：5~90°
針對以該測定獲得之繞射峰，基於ICDD(International Center for Diffraction Data，國際繞射數據中心)卡鑑定表1所示各化合物相之峰，並測定繞射峰高度。該等峰係選擇該化合物之繞射強度較高，且與其他化合物相之峰重複較少之峰。各化合物相之指定峰的峰高度之測定值分別設為I[SnO2]、I[Zn2SnO4]、I[InGaZnO4]、I[InGaZn2O5](「I」表示測定值之意)，且由下述式求出體積比率(表4中之各體積比率(%))。
[Zn2SnO4]+[InGaZnO4]=(I[Zn2SnO4]+I[InGaZnO4])/(I[Zn2SnO4]+I[InGaZnO4]+I[InGaZn2O5]+I[SnO2])×100．．．(1)
[Zn2SnO4]=I[Zn2SnO4]/(I[Zn2SnO4]+I[InGaZnO4]+I[InGaZn2O5]+I[SnO2])×100．．．(2)
[InGaZnO4]=I[InGaZnO4]/(I[Zn2SnO4]+I[InGaZnO4]+I[InGaZn2O5]+I[SnO2])×100．．．(3)
[InGaZn2O5]=I[InGaZn2O5]/(I[Zn2SnO4]+I[InGaZnO4]+I[InGaZn2O5]+I[SnO2])×100．．．(4)
又，幾乎未觀察到上述以外之化合物相之峰。
化合物相之比率於[Zn2SnO4]為30%以上，[InGaZnO4]為10%以上，[Zn2SnO4]+[InGaZnO4]為70%以上，且[InGaZn2O5]為3%以下者評價為合格(參照表4)。
(異常放電及靶材破裂之評價)
將上述燒結體加工成直徑4英寸、厚度5mm之形狀，且黏合在背襯板上獲得濺鍍靶。將如此獲得之濺鍍靶安裝於濺鍍裝置上，進行DC(直流)磁控濺鍍。濺鍍條件設為DC濺鍍功率150W，Ar/0.1體積%O2氛圍，壓力0.8mTorr。計算此時之每100分鐘之電弧發生次數於2次以下，且以100小時放電後之靶材無破裂者評價為合格(○)(表4中，參照「異常放電次數」、「有無破 裂」)。又，靶材有無破裂係以目視觀察。
結果示於表4。
滿足本發明之較佳組成、製造條件之No.1、2、5之異常放電與靶材破裂受到抑制。亦即，進行濺鍍後，異常放電發生為2次以下且靶材亦無破裂，確認安定地放電。且如此獲得之濺鍍靶之比電阻亦獲得良好結果。
另一方面，No.3、6由於在燒結溫度T下未保持特定時間(保持時間t=0)，故[InGaZn2O5]之體積比率變高，且靶材發生破裂。
且No.4由於燒結溫度高(燒結溫度T=1200℃)，故結晶粒粗大化，異常放電發生次數多。
雖已參照詳細之特定實施樣態說明本申請案，但熟知本技藝者當可了解在不脫離本發精神與範圍下可加入各種變更或修正。
本申請案係基於2012年9月14日申請之日本專利申請案(特願2012-203576)者，其內容納入本文中供參考。
〔產業上之可利用性〕
依據本發明，可提供氧化物半導體膜成膜時之異常放電受抑制，並且亦抑制靶材破裂，而可利用濺鍍法安定地成膜之氧化物燒結體、及濺鍍靶以及其製造方法。

Claims (12)

  1. 一種氧化物燒結體，其係使氧化鋅、氧化銦、氧化鎵及氧化錫混合並燒結而得之氧化物燒結體，其特徵為：前述氧化物燒結體之相對密度為85%以上，前述氧化物燒結體之平均結晶粒徑未達10μm，前述氧化物燒結體經X射線繞射時，Zn2SnO4相與InGaZnO4相之體積比滿足下述式(1)~(3)，(Zn2SnO4相+InGaZnO4相)/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧70體積%．．．(1) Zn2SnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧30體積%．．．(2) InGaZnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧10體積%．．．(3)且InGaZn2O5相之體積比為滿足下述式(4)者：InGaZn2O5相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦3體積%．．．(4)。
  2. 如請求項1之氧化物燒結體，其中鋅、銦、鎵、錫之含量相對於前述氧化物燒結體所含之全部金屬元素之比例(原子%)分別設為[Zn]、[In]、[Ga]、[Sn]時，滿足下述式(5)~(7)， 40原子%≦[Zn]≦50原子%．．．(5) 30原子%≦([In]+[Ga])≦45原子%．．．(6)(但，[In]為4原子%以上，[Ga]為5原子%以上)15原子%≦[Sn]≦25原子%．．．(7)。
  3. 如請求項1之氧化物燒結體，其中前述平均結晶粒徑為0.1μm以上。
  4. 如請求項1之氧化物燒結體，其中前述相對密度為110%以下。
  5. 如請求項1之氧化物燒結體，其中前述Zn2SnO4相與InGaZnO4相之體積比滿足下述式(1')， (Zn2SnO4相+InGaZnO4相)/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦100體積%．．．(1')。
  6. 如請求項1之氧化物燒結體，其中前述Zn2SnO4相之體積比滿足下述式(2')，Zn2SnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦90體積%．．．(2')。
  7. 如請求項1之氧化物燒結體，其中前述InGaZnO4相之體積比滿足下述式(3')，InGaZnO4相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≦60體積%．．．(3')
  8. 如請求項1之氧化物燒結體，其中前述InGaZn2O5相之體積比滿足下述式(4')， InGaZn2O5相/(Zn2SnO4相+InGaZnO4相+InGaZn2O5相+SnO2相)≧0體積%．．．(4')
  9. 一種濺鍍靶，其特徵係使用如請求項1~8中任一項之氧化物燒結體所得之濺鍍靶，且比電阻為1Ω．cm以下。
  10. 如請求項9之濺鍍靶，其中前述比電阻為10-7Ω．cm以上。
  11. 一種氧化物燒結體之製造方法，其係如請求項1~8中任一項之氧化物燒結體之製造方法，其特徵為依序包含：使氧化鋅、氧化銦、氧化鎵及氧化錫混合之步驟，將藉由混合所得之混合物設置於石墨模具中，以600℃/hr以下之平均升溫速度升溫至燒結溫度950~1150℃之步驟，以在該燒結溫度區域中之保持時間0.1~5小時進行燒結之步驟。
  12. 如請求項11之氧化物燒結體之製造方法，其中前述平均升溫速度為10℃/hr以上。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI640493B (zh) * 2016-04-19 2018-11-11 鋼臂功科研股份有限公司 氧化物燒結體及濺鍍靶材以及它們的製造方法
TWI669283B (zh) * 2016-04-13 2019-08-21 日商鋼臂功科研股份有限公司 氧化物燒結體及濺鍍靶材以及它們的製造方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104507888A (zh) * 2012-07-31 2015-04-08 住友金属矿山株式会社 氧化物烧结体以及对其进行加工而得到的片体
WO2015080271A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 株式会社コベルコ科研 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット、並びにその製造方法
WO2016132825A1 (ja) * 2015-02-18 2016-08-25 三菱マテリアル株式会社 スパッタリングターゲット、及び、積層膜
TWI577032B (zh) * 2015-04-24 2017-04-01 群創光電股份有限公司 顯示裝置
WO2017183263A1 (ja) * 2016-04-19 2017-10-26 株式会社コベルコ科研 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット、並びにそれらの製造方法
TWI720097B (zh) 2016-07-11 2021-03-01 日商半導體能源硏究所股份有限公司 濺射靶材及濺射靶材的製造方法
JP6364561B1 (ja) * 2017-05-18 2018-07-25 株式会社コベルコ科研 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット
JP6364562B1 (ja) * 2017-05-19 2018-07-25 株式会社コベルコ科研 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット
JP6724057B2 (ja) * 2018-03-30 2020-07-15 Ｊｘ金属株式会社 スパッタリングターゲット部材
WO2019244509A1 (ja) * 2018-06-19 2019-12-26 三井金属鉱業株式会社 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット
JP2020196660A (ja) * 2019-05-30 2020-12-10 株式会社コベルコ科研 酸化物焼結体及びスパッタリングターゲット
CN110172733B (zh) * 2019-06-20 2020-11-27 山东大学 一种高质量锡酸锌单晶薄膜及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3457969B2 (ja) 1992-05-11 2003-10-20 東ソー株式会社 高密度ｉｔｏ焼結体及びスパッタリングターゲット
JPH07243036A (ja) 1994-03-07 1995-09-19 Japan Energy Corp Ｉｔｏスパッタリングタ−ゲット
JP3746094B2 (ja) 1995-06-28 2006-02-15 出光興産株式会社 ターゲットおよびその製造方法
JP4198918B2 (ja) * 2002-02-14 2008-12-17 日鉱金属株式会社 硫化亜鉛を主成分とするスパッタリングターゲット及び該スパッタリングターゲットの製造方法
TWI532862B (zh) 2008-05-22 2016-05-11 Idemitsu Kosan Co A sputtering target, a method for forming an amorphous oxide film using the same, and a method for manufacturing a thin film transistor
JP2013070010A (ja) * 2010-11-26 2013-04-18 Kobe Steel Ltd 薄膜トランジスタの半導体層用酸化物およびスパッタリングターゲット、並びに薄膜トランジスタ
JP2012114367A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Idemitsu Kosan Co Ltd 錫を含む非晶質酸化物薄膜、及び薄膜トランジスタ
JP2012158512A (ja) * 2011-01-14 2012-08-23 Kobelco Kaken:Kk 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI669283B (zh) * 2016-04-13 2019-08-21 日商鋼臂功科研股份有限公司 氧化物燒結體及濺鍍靶材以及它們的製造方法
TWI640493B (zh) * 2016-04-19 2018-11-11 鋼臂功科研股份有限公司 氧化物燒結體及濺鍍靶材以及它們的製造方法

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