TWI471441B - Oxide sintered body for sputtering and its manufacturing method - Google Patents

Oxide sintered body for sputtering and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
TWI471441B
TWI471441B TW98119160A TW98119160A TWI471441B TW I471441 B TWI471441 B TW I471441B TW 98119160 A TW98119160 A TW 98119160A TW 98119160 A TW98119160 A TW 98119160A TW I471441 B TWI471441 B TW I471441B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
surface area
specific surface
raw material
powder
sputtering
Prior art date
Application number
TW98119160A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201005114A (en
Inventor
Kozo Osada
Hiroaki Ohtsuka
Original Assignee
Jx Nippon Mining & Metals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jx Nippon Mining & Metals Corp filed Critical Jx Nippon Mining & Metals Corp
Publication of TW201005114A publication Critical patent/TW201005114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI471441B publication Critical patent/TWI471441B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C04B35/63404—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63416—Polyvinylalcohols [PVA]; Polyvinylacetates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6583—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures
    • C04B2235/6585—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures at an oxygen percentage above that of air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

濺鍍用氧化物燒結體靶及其製造方法
本發明，係關於一種由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、氧(O)及不可避免之雜質所構成之濺鍍用氧化物燒結體靶(一般稱為「IGZO」。視需要，係使用此「IGZO」來進行說明。)及其製造方法。
一般，被稱為TFT(Thin Film Transistor)之薄膜電晶體，係由具有閘極端子、源極端子、汲極端子之三端子元件所構成。此等之元件，係將形成在基板上之半導體薄膜作為電子或電洞移動之通道層(channel layer)使用，然後在閘極端子施加電壓，以控制流經通道層之電流，具有可對流經源極端子與汲極端子間之電流進行開關之機能。現在，最被廣泛使用的是將多晶矽膜或非晶矽膜作為通道層之元件。
然而，矽系材料(多晶矽或非晶矽)由於在可見光區域會發生吸收，故會有因光入射所導致之載體的發生而造成薄膜電晶體故障的問題。作為其解決辦法，係設置有金屬等光遮蔽層，但是卻有開口率降低的問題。又，為了保持畫面亮度，故背光必須要高亮度化，而導致有消耗電力增加等的缺點。
並且，在製作此等之矽系材料時，即使是可在較多晶矽更低溫下製作的非晶矽的成膜，亦必須在約200℃以上的高溫，因此，於此種溫度下，並無法以具有價廉、重量輕、可撓曲之優點的聚合物膜來作為基材，因此有基板材料之選擇範圍小的問題。並且，於高溫下之元件製程，亦有需花費能量成本，需要用以加熱之所需時間等生產上的缺點。
因此，近年來，正進行開發使用透明氧化物半導體來代替矽系材料之薄膜電晶體。其代表者為In-Ga-Zn-O系(IGZO)材料。係提出藉由得到電子載體濃度未達1018 /cm3 之非晶氧化物，而將此材料應用於場效電晶體(參照專利文獻1)。
此外，亦存在有一些將此系之氧化物應用於場效電晶體之專利文獻(參照專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4、專利文獻5、專利文獻6、專利文獻7、專利文獻8及專利文獻9)。
於上述專利文獻1中，在非晶氧化物成膜時，雖然教示濺鍍法為最佳，但1~12個實施例中，僅顯示以脈衝雷射蒸鍍法(PLD法)來進行成膜之例，且僅1例為實施高頻(RF)濺鍍之例。上述專利文獻2~9，亦僅揭示場效電晶體之特性，或是僅顯示反應性磊晶法或脈衝雷射蒸鍍法來作為成膜法，於濺鍍法之中，並不存在提出成膜速度特別快之直流(DC)濺鍍者。
對於此直流(DC)濺鍍來說，必須要有靶，而In-Ga-Zn-O系(IGZO)之氧化物靶，並不容易製造。
其係由於具有下述眾多問題：成分為多成分系；因混合各氧化物粉末來進行製造，故會受到粉末之性質、狀態的影響；會因燒結條件而導致燒結體之性質不同；會因燒結條件、成分之配合而失去導電性；並且，會因靶的性質、狀態而在濺鍍時發生結球(nodule)、異常放電。
因此，本申請人提出了一種用以抑制濺鍍時發生結球、異常放電之發明。本發明係對其作進一步改良者。
專利文獻1：WO2005/088726A1號公報
專利文獻2：日本特開2004-103957號公報
專利文獻3：日本特開2006-165527號公報
專利文獻4：日本特開2006-165528號公報
專利文獻5：日本特開2006-165529號公報
專利文獻6：日本特開2006-165530號公報
專利文獻7：日本特開2006-165532號公報
專利文獻8：日本特開2006-173580號公報
專利文獻9：日本特開2006-186319號公報
專利文獻10：日本特願2007-336398號
本發明之課題，係於由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、氧(O)及不可避免之雜質所構成之濺鍍用氧化物燒結體靶中，提供一種對燒結體靶之組織進行改良、將成為結球發生源之相的形成抑制到最小、且降低體電阻值(bulk resistance)、高密度、可抑制異常放電、並且可進行DC濺鍍之IGZO靶。
為了解決上述課題，本發明人等經潛心研究的結果，得到了對IGZO靶降低靶組織中之尖晶石相極為有效此一見解。
本發明根據此見解，提供：
1)一種濺鍍用氧化物燒結體靶，係由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、氧(O)及不可避免之雜質所構成，其特徵在於，各元素之構成比為式：Inx Gay Znz Oa{式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x十(3/2)y+z}所示，該氧化物燒結體靶之90μm×90μm面積範圍所存在之平均粒徑在3μm以上之ZnGa2 O4 的尖晶石相個數在10個以下。
2)如上述1)所記載之濺鍍用氧化物燒結體靶，其90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大粒徑在5μm以下。
3)如上述1)或2)所記載之濺鍍用氧化物燒結體靶，其密度在6.0g/cm3 以上，體電阻值在5.0×10-2 Ω．cm以下。
又，本發明提供：
4)一種濺鍍用氧化物燒結體靶之製造方法，係用以製造由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、氧(O)及不可避免之雜質所構成之濺鍍用氧化物燒結體靶，其特徵在於，調整氧化銦(In2 O3 )、氧化鎵(Ga2 O3 )及氧化鋅(ZnO)之原料粉末，使各元素之構成比成為式：Inx Gay Znz Oa {式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x+(3/2)y+z}所示，且使In2 O3 之原料粉末的比表面積在10m2 /g以下，將此等之粉末加以混合，並且加以粉碎後，在1400~1490℃之溫度範圍進行燒結。
5)如上述4)所記載之濺鍍用氧化物燒結體靶之製造方法，其中，在將該In2 O3 、Ga2 O3 及ZnO之原料粉末加以混合，然後加以粉碎之步驟中，係粉碎至粉碎前後之比表面積差為2.0m2 /g以上。
由上述，於In-Ga-Zn-O系濺鍍燒結體靶，藉由使存在燒結體靶組織之平均粒徑在3μm以上之ZnGa2 O4 的尖晶石相個數在10個以下，可降低結球之發生，而可顯著降低起因於結球之異常放電。又，由於可降低體電阻值，因此可輕易進行DC濺鍍，且具有可進行高密度、穩定之成膜之優異的效果。
本發明之濺鍍靶，係一種由In、Ga、Zn、O及不可避免之雜質所構成之氧化物燒結體，各元素之構成比為式：Inx Gay Znz Oa {式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x+(3/2)y+z}所示。若提高In的比率，則濺鍍膜之載體濃度雖會有上升的傾向，但若過高時，則元件特性(on/off比)將會變差。又，當低於下限值時，由於膜的移動度會降低，使得元件的特性變差，故不佳。若提升Ga的比率，則膜的載體濃度會有降低的傾向。In與Ga，由於相互地增減會呈現相反的效果，因此最佳為設定在上述的範圍。
靶的組成比，由於會直接反映在濺鍍成膜，因此為了維持膜的特性，調整靶的組成比係不可或缺。
接著，為Zn的比率，若Zn大於上述數值，則由於膜的穩定性、耐濕性將會劣化，故不佳。又，若Zn的量小於上述數值時，則濺鍍膜的非晶質性將會變差，會進行結晶化，故不佳。因此，設定成上述之範圍。又，氧量係根據In、Ga、Zn之平衡來加以決定，藉由設定成a=(3/2)x+(3/2)y+z，可穩定地得到非晶狀態。
上述IGZO薄膜要求之成分組成，係主要用以應用作為使用透明氧化物半導體之薄膜電晶體所必須之組成，為公知之成分組成。
問題是，具有此種成分組成之濺鍍靶，會發生成為異常放電之原因的結球。此異常放電，會成為濺鍍膜中發生異物的原因，而導致膜特性降低。因此，有必要弄清楚IGZO靶之此結球的發生原因。
本發明為一種IGZO燒結體靶，如後述之實施例及比較例所示，係在均勻之組織中具有粒狀之微小組織。可知此係ZnGa2 O4 之尖晶石相。若此呈微細且分散之狀態，則並不會特別發生問題，但若是其大小大至某程度時，則將會以該粒子為基點，而成為結球的發生原因。
又，結球的發生，係以此為起點，而容易引起異常放電。因此，有必要使ZnGa2 O4 之尖晶石相微細分散，從而得到其量之限制可有效抑制結球的確證。
本發明為根據此見解而完成者，係使該氧化物燒結體靶之90μm×90μm面積範圍所存在之平均粒徑在3μm以上之ZnGa2 O4 的尖晶石相個數在10個以下。如此，經調節之濺鍍用氧化物燒結體靶，可抑制結球之發生，而可減少以結球為起點之異常放電。此為最具效果之結球抑制手段。若超過10個，則將會大幅發生結球，而隨之使得異常放電成比例地増加，成為導致膜之品質劣化的原因。
並且，使氧化物燒結體靶之90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大粒徑在5μm以下，將會更加有效，本發明，亦提供此種濺鍍用氧化物燒結體靶。
本發明，係以得到導電性靶作為目標之一，因此必須將體電阻值加以降低。若上述ZnGa2 O4 之尖晶石相增多時，則體電阻值會有増加的傾向。於本發明中，可達成體電阻值在5.0×10-2 Ω．cm以下。此亦為可容易進行DC濺鍍的條件，為本發明之有用性的一大特徴之一。並且，為了可進行穩定之濺鍍，靶之密度以較高為佳，於本發明中，可達成6.0g/cm3 以上。
又，本發明濺鍍用氧化物燒結體靶，係調整氧化銦(In2 O3 )、氧化鎵(Ga2 O3 )及氧化鋅(ZnO)之原料粉末，使各元素之構成比成為式：Inx Gay Znz Oa {式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x+(3/2)y+z}所示，且使In2 O3 之原料粉末的比表面積在10m2 /g以下，接著將此等之粉末加以混合，並且加以粉碎後，在1400~1490℃之溫度範圍進行燒結所製造者。
當使氧化物燒結體靶之90μm×90μm面積範圍所存在之平均粒徑在3μm以上之ZnGa2 O4 的尖晶石相個數在10個以下時，係使用比表面積在10m2 /g以下之In2 O3 的原料粉末。係將氧化銦(In2 O3 )、氧化鎵(Ga2 O3 )及氧化鋅(ZnO)之原料粉末混合為一，然後再次對其進行粉碎，在此粉碎時，唯需注意混合前之In2 O3 之原料粉末，必須於原料階段比表面積在10m2 /g以下。
當進行粉末之混合與粉碎時，In2 O3 之原料粉末的粒徑與比表面積係成為指標，係認為是由於在具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 會滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。
並且，在將In2 O3 、Ga2 O3 及ZnO之原料粉末加以混合，然後進行粉碎之步驟中，粉碎至粉碎前後之比表面積差在2.0m2 /g以上更加有效。此係意味3種原料粉末已充分粉碎、混合。
並且，對於燒結溫度，以在1400~1490℃之溫度範圍進行燒結較佳。若未達1400℃，則燒結不夠充分，無法提升燒結密度。又，若於超過1490℃之溫度，則ZnO會形成在組織之中，同樣地會導致密度降低。因此，上述之溫度範圍為較佳之溫度範圍。
若顯示上述本發明之氧化物燒結體之製造步驟的代表例，則如下所示。
原料，可使用氧化銦(In2 O3 )、氧化鎵(Ga2 O3 )及氧化鋅(ZnO)。為了避免雜質對電特性造成不良影響，較佳為使用純度4N以上之原料。以成為所欲之組成比的方式來對各原料粉進行秤量。另，如上所述，係包含此等中不可避免所含有之雜質。
此時，對於氧化銦(In2 O3 )之原料粉，係使用在原料階段比表面積經選擇之原料粉末。
接著，進行混合與粉碎。若粉碎不夠充分，則會導致各成分偏析於所製得之靶中，而存在高電阻率區域與低電阻率區域，成為在進行濺鍍成膜時因高電阻率區域之靜電所造成之電弧作用等異常放電的原因，因此需要進行充分之混合與粉碎。
使用快速混合機(super mixer)將各原料加以混合後，將此等裝入氧化鋁製陶盆，於950~1350℃之溫度範圍進行煅燒。保持時間2~10hr，於大氣環境氣氛下進行。
接著，對此等之原料，例如以1批次1000g單位，藉由磨碎機(ψ 3mm氧化鋯珠粒，攪拌器轉數300rpm)進行2~5hr左右之微粉碎。此粉碎之程度，在各實施例、比較例中並不相同。例如，在比較例6與比較例8中為1hr，比較例7則無進行粉碎。
接著，以熱風乾燥機對微粉碎後之漿體進行100~150℃×5~48hr之乾燥，以孔徑250μm之篩加以篩選，對粉進行回收。另，在微粉碎之前後，對各粉末之比表面積進行測量。將20cc之PVA水溶液(PVA固體成分3%)混合於1000g之IGZO粉，然後以孔徑500μm之篩加以篩選。
接著，將粉末1000g填充於ψ 210mm之金屬模具，以面壓400~1000kgf．cm2 進行加壓，得到成型體。以乙烯袋對此成型體進行雙重的真空包裝，以1500~4000kgf/cm2 進行CIP。然後，以既定之溫度進行燒結(保持時間5~24hr，氧環境氣氛中)，得到燒結體。
在製作靶時，藉由對上述所得之氧化物燒結體之外周進行圓筒研磨，且對面側進行平面研磨，以加工成例如152.4 ψ×5tmm之靶。並以銦系合金等作為接合金屬，將其進一步貼合於例如銅製之支持板，藉此製成濺鍍靶。
實施例
以下，根據實施例及比較例進行說明。另，本實施例僅為一例，並不受該例任何限制。即，本發明僅受申請專利範圍限制，包含本發明所含之實施例以外的各種變形。
實施例及比較例所使用之原料粉的性狀如下。
In2 O3 原料(1)：粒徑10.7μm，比表面積4.4m2 /g。
In2 O3 原料(2)：粒徑0.65μm，比表面積13.7m2 /g。
In2 O3 原料(3)：粒徑1.6μm，比表面積5.8m2 /g。
Ga2 O3 原料(1)：粒徑5.6μm，比表面積9.1m2 /g。
Ga2 O3 原料(2)：粒徑4.6μm，比表面積11.9m2 /g。
ZnO原料(1)：粒徑1.07μm，比表面積3.8m2 /g。
對此等之原料，將IGZO以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式調合原料，改變此等之原料組合與製造條件(微粉碎、煅燒溫度、燒結溫度)來製作靶，進行各種試驗。此等之詳細情形示於實施例及比較例。
另，上述配合比(1：1：1)為IGZO靶之代表者。為了達成本發明之目的，亦即防止靶發生結球，IGZO之配合比並不會特別造成問題，實施例6與實施例7，係以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：2的方式，來調合原料加以實施。
於下述所示之實施例及比較例中，必須進行各種測量、評價，其條件如下所示。
(粒徑之測量)
粒徑之測量，係使用粒度分布測量裝置(日機裝股份有限公司製，Microtrac MT3000)來進行。
(比表面積之測量)
比表面積(BET)之測量，係以自動表面積計貝塔索普(日機裝股份有限公司製，MODEL-4200)來進行。
(影像解析與組織評價)
對所製得之靶的試驗片，以研磨機研磨至鏡面。然後，對此試驗片，使用FE-EPMA(日本電子股份有限公司製，JXA-8500F電子探針顯微分析儀)，以電子槍之加速電壓15(kV)、照射電流約2.0×10-7 (A)之條件進行面分析。藉此，對In、Zn、Ga、O之各元素以下述表1之條件進行檢測，實施測繪。
面分析之測繪影像(RGB彩色影像)，為256×256像素，各像素之測量時間係以10μs來進行測量。例如，從所得之Ga的測繪影像將紅色成分加以分離(以閾值100加以設定)，計算粒徑(粒子之平行切線間的最大距離)及個數(以3μm以上之粒子為對象)。影像處理軟體係使用analySIS ver.5(Soft Imaging System GmbH製)。
(濺鍍條件)
對所製得之靶的試驗片，以表2所示之濺鍍條件進行濺鍍，以目視觀察結球之發生。
(實施例1)
於本實施例1，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑4.6μm、比表面積11.9m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合，並且在大氣中以950℃進行5小時之煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為3.1m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為14.7m2 /g。兩者之差為11.6m2 /g。
將以上整理於表3來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造，係以上述第11頁第4行至第12頁第6行所示之條件來實施。在此，係記載主要條件。又，各種之測量、評價，係藉由上述第13頁第2行至第14頁第1行以及表1、表2所記載之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於實施例1中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)未達3μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為0。此等係滿足本發明之條件。又密度為高達6.26g/cm3 的高密度，體電阻值為6.0mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。
以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為222個，相較於後述之比較例，係在一半以下。因此，濺鍍中幾乎沒有發現異常放電。係認為即使存在ZnGa2 O4 的尖晶石相，由於其係呈微細分散，故成為抑制結球發生的重要原因。組織之顯微鏡照片顯示於圖1。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相之形成的防止效果，係使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末的結果。又，此時亦滿足在將In2 O3 、Ga2 O3 及ZnO原料粉末加以混合然後粉碎的步驟中，粉碎至粉碎前後的比表面積差在2.0m2 /g以上的條件。
係認為是由於在具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。In2 O3 原料粉末的比表面積，係製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。以上之結果示於表3。
(實施例2)
於本實施例2，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(1)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合，並且在大氣中以950℃進行5小時之煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為2.6m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為17.0m2 /g。兩者之差為14.4m2 /g。
將以上整理於表3來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於實施例2中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為4.53μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為5。此等係滿足本發明之條件。又密度為高達6.26g/cm3 的高密度，體電阻值為6.0mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。
以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為359個，相較於實施例1，雖然稍微偏高，但是即使如此，與後述之比較例相較之下，僅大致一半程度。因此，濺鍍中幾乎沒有發現異常放電。
係認為即使存在ZnGa2 O4 的尖晶石相，由於其係呈微細分散，故成為抑制結球發生的重要原因。組織之顯微鏡照片顯示於圖2。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相之形成的防止效果，係使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末的結果，係認為是由於在具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。In2 O3 原料粉末的比表面積，係製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。以上之結果同樣地示於表3。
(實施例3)
於本實施例3，In2 O3 原料係使用上述(3)粒徑1.6μm、比表面積5.8m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合，並且在大氣中以1350℃進行5小時之煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為6.9m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為17.1m2 /g。兩者之差為10.2m2 /g。
將以上整理於表3來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1400℃來實施。以上之結果，於實施例3中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)未達3μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為0。此等係滿足本發明之條件。又密度為高達6.29g/cm3 的高密度，體電阻值為12.0mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。
以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為251個，相較於實施例1，雖然稍微偏高，但是即使如此，與後述之比較例相較之下，僅大致一半程度。因此，濺鍍中幾乎沒有發現異常放電。
係認為即使存在ZnGa2 O4 的尖晶石相，由於其係呈微細分散，故成為抑制結球發生的重要原因。組織之顯微鏡照片顯示於圖3。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相之形成的防止效果，係使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末的結果，係認為是由於在具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。In2 O3 原料粉末的比表面積，係製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。以上之結果同樣地示於表3。
(實施例4)
於本實施例4,In2 O3 原料係使用上述(3)粒徑1.6μm、比表面積5.8m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合，並且在大氣中以1350℃進行5小時之煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為6.9m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為17.1m2 /g。兩者之差為10.2m2 /g。
將以上整理於表3來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於實施例4中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)未達3μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為0。此等係滿足本發明之條件。又密度為高達6.29g/cm3 的高密度，體電阻值為4.4mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。
以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為189個，相較於實施例1，更加降低，與比較例相較之下，僅1/3程度。因此，濺鍍中幾乎沒有發現異常放電。與實施例3之差異在於煅燒溫度更高，而可知對於提升密度、降低體電阻值更加有效。係認為即使存在ZnGa2 O4 的尖晶石相，由於其係呈微細分散，故成為抑制結球發生的重要原因。組織之顯微鏡照片顯示於圖4。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相之形成的防止效果，係使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末的結果，係認為是由於在具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。In2 O3 原料粉末的比表面積，係製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。以上之結果同樣地示於表3。
(實施例5)
於本實施例5，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(1)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。不實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為6.0m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為17.8m2 /g。兩者之差為11.8m2 /g。
將以上整理於表3來表示。其他，粉末之混合、粉碎、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於實施例5中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為3.71μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為7。此等係滿足本發明之條件。又密度為高達6.20g/cm3 的高密度，體電阻值為2.97mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。組織之顯微鏡照片顯示於圖5。
以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為390個，相較於實施例1，雖然稍微偏高，但是即使如此，與後述之比較例相較之下，僅大致一半程度。因此，濺鍍中幾乎沒有發現異常放電。
係認為即使存在ZnGa2 O4 的尖晶石相，由於其係呈微細分散，故成為抑制結球發生的重要原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相之形成的防止效果，係使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末的結果，係認為是由於在具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。In2 O3 原料粉末的比表面積，係製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。以上之結果同樣地示於表3。
(實施例6)
於本實施例6，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑4.6μm、比表面積11.9m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：2的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合，以950℃實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為3.1m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為14.7m2 /g。兩者之差為11.6m2 /g。
將以上整理於表3來表示。其他，粉末之混合、粉碎、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於實施例6中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)未達3μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為0。此等係滿足本發明之條件。又密度為高達6.14g/cm3 的高密度，體電阻值稍微偏高至29.7mΩ．cm，但具有可進行DC濺鍍之體電阻值。組織之顯微鏡照片顯示於圖6。
以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為170個，少於實施例1。因此，濺鍍中幾乎沒有發現異常放電。係認為即使存在少量ZnGa2 O4 的尖晶石相，由於其係呈微細分散，故成為抑制結球發生的重要原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相之形成的防止效果，係使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末的結果，係認為是由於在具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。In2 O3 原料粉末的比表面積，係製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。以上之結果同樣地示於表3。
另，本實施例6之粉末的配合比為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：2，雖然與實施例1之粉末配合比之In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1具有差異，但可知此等幾乎不會對ZnGa2 O4 之尖晶石相之發生、及結球之發生造成影響。
各元素構成比之式：Inx Gay Znz Oa{式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x+(3/2)y+z}，係作為In-Ga-Zn-O系(IGZO)材料之特性，亦即應用於場效電晶體(使用電子載體濃度未達1018 /cm3 之非晶氧化物)之材料之特性所要求者，若為此組成範圍內者，則於本發明之條件下，可達成抑制ZnGa2 O4 之尖晶石相之發生、及結球之發生的目的。
(實施例7)
於本實施例7，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(1)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：2的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合，以1050℃實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為1.8m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為11.5m2 /g。兩者之差為9.7m2 /g。
將以上整理於表3來表示。其他，粉末之混合、粉碎、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1490℃來實施。以上之結果，於實施例7中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)未達3μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為0。此等係滿足本發明之條件。又密度為高達6.34g/cm3 的高密度，體電阻值稍微偏高至18.0mΩ．cm，但具有可進行DC濺鍍之體電阻值。組織之顯微鏡照片顯示於圖7。
以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為154個，少於實施例1。因此，濺鍍中幾乎沒有發現異常放電。係認為即使存在少量ZnGa2 O4 的尖晶石相，由於其係呈微細分散，故成為抑制結球發生的重要原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相之形成的防止效果，係使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末的結果，係認為是由於在具有較大粒徑與小、比表面積的In2 O3 原料粉末被逐漸粉碎的過程中，In2 O3 滲透於其他的氧化物之間，與其他的氧化物充分混合與粉碎，故可有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。In2 O3 原料粉末的比表面積，係製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。以上之結果同樣地示於表3。
另，本實施例7之粉末的配合比為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：2，雖然與實施例1之粉末配合比之In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1具有差異，但是與實施例6相同地，可知此等幾乎不會對ZnGa2 O4 之尖晶石相之發生、及結球之發生造成影響。
各元素構成比之式：Inx Gay Znz Oa {式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x+(3/2)y+z}，係作為In-Ga-Zn-O系(IGZO)材料之特性，亦即應用於場效電晶體(使用電子載體濃度未達1018 /cm3 之非晶氧化物)之材料之特性所要求者，若為此組成範圍內者，則於本發明之條件下，可達成抑制ZnGa2 O4 之尖晶石相之發生、及結球之發生的目的。
(比較例1)
於比較例1，In2 O3 原料係使用上述(2)粒徑0.65μm、比表面積13.7m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑4.6μm、比表面積11.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。不實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為13.8m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為22.1m2 /g。兩者之差約為8.3m2 /g。
將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、粉碎、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1400℃來實施。以上之結果，於比較例1中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為3.55μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為15。此等並未滿足本發明之條件。又密度為高達6.48g/cm3 的高密度，體電阻值為4.0mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。組織之顯微鏡照片顯示於圖8。
然而，以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為531個，相較於實施例1，增加至2倍以上。因此，濺鍍中之異常放電增加。可知存在大量ZnGa2 O4 的尖晶石相，會成為無法抑制結球發生的原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相大量發生的原因，係認為是未使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末，且粉碎不充分所致。係認為In2 O3 原料粉末的比表面積為製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標，但具有較小粒徑與大比表面積的In2 O3 原料粉末在粉碎的過程中，未與其他的氧化物充分混合與粉碎，故無法有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。以上之結果示於表4。
(比較例2)
於比較例2，In2 O3 原料係使用上述(2)粒徑0.65μm、比表面積13.7m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑4.6μm、比表面積11.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。不實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為13.8m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為22.1m2 /g。兩者之差為8.3m2 /g。
將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、粉碎、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於比較例2中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為4.10μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數增加至42。此等並未滿足本發明之條件。又密度為高達6.44g/cm3 的高密度，體電阻值為2.6mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。組織之顯微鏡照片顯示於圖9。
然而，以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為694個，相較於實施例1，增加至3倍以上。因此，濺鍍中之異常放電增加。可知存在大量ZnGa2 O4 的尖晶石相，會成為無法抑制結球發生的原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相大量發生的原因，係認為是未使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末，且粉碎不充分所致。係認為In2 O3 原料粉末的比表面積為製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標，但具有較小粒徑與大比表面積的In2 O3 原料粉末在粉碎的過程中，未與其他的氧化物充分混合與粉碎，故無法有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。以上之結果同樣地示於表4。
(比較例3)
於比較例3，In2 O3 原料係使用上述(2)粒徑0.65μm、比表面積13.7m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑4.6μm、比表面積11.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。以950℃的溫度實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為7.0m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為18.1m2 /g。兩者之差為11.1m2 /g。
將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1400℃來實施。以上之結果，於比較例3中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為3.81μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數增加至16。此等並未滿足本發明之條件。又密度為高達6.28g/cm3 的高密度，體電阻值為4.0mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。組織之顯微鏡照片顯示於圖10。
然而，以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為592個，相較於實施例1，增加至2.5倍左右。因此，濺鍍中之異常放電增加。可知存在大量ZnGa2 O4 的尖晶石相，會成為無法抑制結球發生的原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相大量發生的原因，係認為是未使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末，且粉碎不充分所致。係認為In2 O3 原料粉末的比表面積為製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標，但具有較小粒徑與大比表面積的In2 O3 原料粉末在粉碎的過程中，未與其他的氧化物充分混合與粉碎，故無法有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。以上之結果同樣地示於表4。
(比較例4)
於比較例4，In2 O3 原料係使用上述(2)粒徑0.65μm、比表面積13.7m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(2)粒徑4.6μm、比表面積11.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。以950℃的溫度實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為7.0m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為18.1m2 /g。兩者之差為11.1m2 /g。
將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於比較例4中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為4.67μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數顯著增加至33。此等並未滿足本發明之條件。又密度為高達6.51g/cm3 的高密度，體電阻值為2.9mΩ．cm，具有可充分進行DC濺鍍之低體電阻值。組織之顯微鏡照片顯示於圖11。
然而，以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為660個，相較於實施例1，增加至3倍左右。因此，濺鍍中之異常放電增加。可知存在大量ZnGa2 O4 的尖晶石相，會成為無法抑制結球發生的原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相大量發生的原因，係認為是未使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末，且粉碎不充分所致。係認為In2 O3 原料粉末的比表面積為製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標，但具有較小粒徑與大比表面積的In2 O3 原料粉末在粉碎的過程中，未與其他的氧化物充分混合與粉碎，故無法有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。以上之結果同樣地示於表4。
(比較例5)
於比較例5，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(1)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。以950℃的溫度實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為2.6m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為17.0m2 /g。兩者之差為14.4m2 /g。
將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1350℃來實施。以上之結果，於比較例5中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為4.03μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為4。此等之尖晶石相的存在，雖然滿足本發明之條件，但是由於燒結溫度低，因此密度顯著降低至5.72g/cm3 ，體電阻值亦增加至7.7mΩ．cm。另，可進行DC濺鍍。組織之顯微鏡照片顯示於圖12。
然而，以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為561個，相較於實施例1，增加至2.5倍左右。因此，濺鍍中之異常放電增加。可知存在大量ZnGa2 O4 的尖晶石相，會成為無法抑制結球發生的原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相大量發生的原因，係認為是未使用In2 O3 原料粉末之比表面積在10m2 /g以下(比表面積4.4m2 /g)之粉末，且粉碎不充分所致。係認為In2 O3 原料粉末的比表面積為製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標，但具有較小粒徑與大比表面積的In2 O3 原料粉末在粉碎的過程中，未與其他的氧化物充分混合與粉碎，故無法有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。以上之結果同樣地示於表4。
(比較例6)
於比較例6，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(1)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。不實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為7.3m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為9.2m2 /g。兩者之差為1.9m2 /g。
將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、粉碎、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於比較例6中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為4.36μm，平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為11。
此等之尖晶石相的存在個數，並未滿足本發明之條件。密度降低至5.92g/cm3 。體電阻值由於降低至6.2mΩ．cm，因此可進行DC濺鍍。組織之顯微鏡照片顯示於圖13。
然而，以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為677個，相較於實施例1，增加至3倍左右。因此，濺鍍中之異常放電增加。可知存在大量ZnGa2 O4 的尖晶石相，會成為無法抑制結球發生的原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相大量發生的原因，係認為是粉碎前之比表面積(BET)之7.3m2 /g與粉碎後之比表面積(BET)之9.2m2 /g兩者之差為1.9m2 /g，且混合、粉碎不充分所致。認為此係由於未對混合粉末進行煅燒，故粉碎不夠充分所致。
係認為In2 O3 原料粉末的比表面積為製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標，但即使是在使用具有較大粒徑與小比表面積的In2 O3 原料粉末的情形，若不充分將粉末加以粉碎，則並無法與其他的氧化物充分混合與粉碎，故無法有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。以上之結果同樣地示於表4。
(比較例7)
於比較例7，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(1)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。以950℃的溫度實施煅燒。僅進行混合，並不進行粉碎。因此，粉末之比表面積(BET)同樣為2.7m2 /g，粉碎前後兩者之差為0。將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以950℃來實施。然而，燒結未充分進行，密度顯著降低至5.20g/cm3 。因此，組織觀察及其他之評價，由於不具意義，因此並沒有實施。以上之結果同樣地示於表4。
(比較例8)
於比較例8，In2 O3 原料係使用上述(1)粒徑10.7μm、比表面積4.4m2 /g之In2 O3 粉末，Ga2 O3 原料係使用上述(1)粒徑5.6μm、比表面積9.1m2 /g之Ga2 O3 粉末，ZnO原料則使用上述(1)粒徑1.07μm、比表面積3.8m2 /g之ZnO粉末。將此等之粉末以莫耳比計，以成為In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：1的方式來調合原料。
接著，將此等之粉末加以混合。以950℃的溫度實施煅燒。粉碎前之比表面積(BET)為2.8m2 /g。又，粉碎後之比表面積(BET)為4.1m2 /g。兩者之差為1.3m2 /g。
將以上整理於表4來表示。其他，粉末之混合、粉碎、煅燒、燒結、靶製造及各種測量、評價，係藉由與實施例1同樣之方法來實施。
燒結係以1450℃來實施。以上之結果，於比較例8中，90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大尺寸(尖晶石相的最大粒徑)為11.6μm，可確認到極大尺寸之尖晶石相。平均粒徑在3μm以上之該尖晶石相的個數為1。此等之尖晶石相的存在，並未滿足本發明之條件。密度亦顯著降低至5.66g/cm3 。體電阻值為3.2mΩ．cm，可進行DC濺鍍。組織之顯微鏡照片顯示於圖14。
然而，以上述條件進行DC濺鍍的結果，結球數為723個，相較於實施例1，增加至3.5倍左右。因此，濺鍍中之異常放電增加。可知存在特大ZnGa2 O4 的尖晶石相，會成為無法抑制結球發生的原因。
又，靶中ZnGa2 O4 的尖晶石相大量發生的原因，係認為是粉碎不充分，粉碎前之比表面積(BET)之2.8m2 /g與粉碎後之比表面積(BET)之4.1m2 /g兩者之差，亦即1.3m2 /g太小所致。
In2 O3 原料粉末的比表面積非常重要，並且可知粉碎前之比表面積(BET)與粉碎後之比表面積(BET)之差，亦是製造可抑制結球發生之IGZO靶的指標。認為此係在粉碎的過程中，未與其他的氧化物充分混合與粉碎，故無法有效防止ZnGa2 O4 之尖晶石相的發生。以上之結果同樣地示於表4。
產業上之可利用性
本發明，係藉由原料特性及製法之最佳化，來降低靶組織中ZnGa2 O4 (尖晶石)相，雖然其特性與Inx Gay Znz Oa 相(主相)不同之ZnGa2 O4 (尖晶石)相的粗大化與大量存在，會成為發生結球的原因，但是藉由使用比表面積小於10m2 /g之In2 O3 ，可抑制此ZnGa2 O4 (尖晶石)相。減少結球發生的量，可抑制濺鍍中的異常放電。並且，本發明，藉由原料之微粉碎，可提升密度，得到具有更加穩定之性狀及組織之靶，可得到可進行DC濺鍍之導電性。
由以上，本發明係具有減少濺鍍時之微粒(particle)、結球，並且可增長靶壽命之顯著的效果，可品質均一地提升量產性。可利用作為用以形成層之濺鍍靶。對於此In-Ga-Zn-O系(IGZO)材料，由於得到電子載體濃度未達1018 /cm3 之非晶氧化物，因此適用於場效電晶體。又，作為IGZO靶，由於可無障礙地使用於廣泛之用途，因此在產業上具有高利用價值。
圖1，係實施例1所示之靶試驗片的顯微鏡組織照片。
圖2，係實施例2所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖3，係實施例3所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖4，係實施例4所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖5，係實施例5所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖6，係實施例6所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖7，係實施例7所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖8，係比較例1所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖9，係比較例2所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖10，係比較例3所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖11，係比較例4所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖12，係比較例5所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖13，係比較例6所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。
圖14，係比較例8所示之靶試驗片之顯微鏡組織照片。

Claims (4)

  1. 一種濺鍍用氧化物燒結體靶，係由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、氧(O)及不可避免之雜質所構成，其特徵在於：各元素之構成比為式：Inx Gay Znz Oa {式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x+(3/2)y+z}所示，該氧化物燒結體靶之90μm×90μm面積範圍所存在之平均粒徑在3μm以上之ZnGa2 O4 的尖晶石相個數在10個以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之濺鍍用氧化物燒結體靶，其90μm×90μm面積範圍所存在之ZnGa2 O4 的尖晶石相的最大粒徑在5μm以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之濺鍍用氧化物燒結體靶，其密度在6.0g/cm3 以上，體電阻值在5.0×10-2 Ω‧cm以下。
  4. 一種濺鍍用氧化物燒結體靶之製造方法，係用以製造由銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、氧(O)及不可避免之雜質所構成之濺鍍用氧化物燒結體靶，其特徵在於：調整氧化銦(In2 O3 )、氧化鎵(Ga2 O3 )及氧化鋅(ZnO)之原料粉末，使各元素之構成比成為式：Inx Gay Znz Oa {式中，0.2≦x/(x+y)≦0.8，0.1≦z/(x+y+z)≦0.5，a=(3/2)x+(3/2)y+z}所示，且使In2 O3 之原料粉末的比表面積在10m2 /g以下，使Ga2 O3 之原料粉末的比表面積在9.1m2 /g以上，將此等之粉末加以混合，並且於進行粉碎之步驟中，粉碎至粉碎前後之比表面積差在2.0m2 /g以上後，在1400~1490℃之溫度範圍進行燒結。
TW98119160A 2008-06-10 2009-06-09 Oxide sintered body for sputtering and its manufacturing method TWI471441B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008152103 2008-06-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201005114A TW201005114A (en) 2010-02-01
TWI471441B true TWI471441B (zh) 2015-02-01

Family

ID=41416709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW98119160A TWI471441B (zh) 2008-06-10 2009-06-09 Oxide sintered body for sputtering and its manufacturing method

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9045823B2 (zh)
EP (1) EP2284293B1 (zh)
JP (1) JP5202630B2 (zh)
KR (1) KR101224769B1 (zh)
CN (1) CN102016112B (zh)
TW (1) TWI471441B (zh)
WO (1) WO2009151003A1 (zh)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4759598B2 (ja) * 2007-09-28 2011-08-31 キヤノン株式会社 薄膜トランジスタ、その製造方法及びそれを用いた表示装置
JP2010010926A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Toshiba Corp 映像投射装置および映像投射装置の制御方法
CN102459122B (zh) 2009-06-05 2014-02-05 吉坤日矿日石金属株式会社 氧化物烧结体、其制造方法以及氧化物烧结体制造用原料粉末
JP2012052227A (ja) * 2010-08-05 2012-03-15 Mitsubishi Materials Corp スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット
JP5705642B2 (ja) 2011-05-10 2015-04-22 出光興産株式会社 Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲット及びその製造方法
KR101446615B1 (ko) * 2011-08-23 2014-10-06 코닝정밀소재 주식회사 Ｉｇｚｏ 타겟 제조방법 및 이에 의해 제조된 ｉｇｚｏ 타겟
CN102351528B (zh) * 2011-09-28 2013-07-10 华南理工大学 硼化镧掺杂的氧化物半导体材料及其应用
TWI447073B (zh) * 2011-11-23 2014-08-01 Ind Tech Res Inst 銦鎵鋅氧化物（ｉｇｚｏ）奈米粉體及其製備方法與濺鍍用靶材
CN103373845B (zh) * 2012-04-13 2015-03-04 光洋应用材料科技股份有限公司 铟镓锌氧化物及其制法与应用
CN102618927B (zh) * 2012-04-17 2014-12-24 陕西科技大学 一种微波水热制备ZnGa2O4单晶的方法
CN102676994B (zh) * 2012-06-07 2014-07-16 上海硅酸盐研究所中试基地 具有内禀铁磁性的ZnO基稀磁半导体薄膜及其制备方法
JP6070171B2 (ja) * 2012-12-25 2017-02-01 東ソー株式会社 Ｉｇｚｏ焼結体およびスパッタリングターゲット
JP6141777B2 (ja) 2013-02-28 2017-06-07 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
WO2014155883A1 (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 日本碍子株式会社 酸化亜鉛系スパッタリングターゲット
TWI566413B (zh) * 2013-09-09 2017-01-11 元太科技工業股份有限公司 薄膜電晶體
JP5786994B1 (ja) * 2014-03-11 2015-09-30 住友金属鉱山株式会社 水酸化インジウム粉および酸化インジウム粉
KR101932369B1 (ko) 2015-02-27 2018-12-24 제이엑스금속주식회사 산화물 소결체 및 그 산화물 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃
CN107207356B (zh) 2015-02-27 2020-12-08 捷客斯金属株式会社 氧化物烧结体、氧化物溅射靶和氧化物薄膜
US10047012B2 (en) 2015-03-23 2018-08-14 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Oxide sintered compact and sputtering target formed from said oxide sintered compact
US10096715B2 (en) 2015-03-26 2018-10-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, method for manufacturing the same, and electronic device
CN105906338A (zh) * 2016-04-19 2016-08-31 北京冶科纳米科技有限公司 一种高密度igzo旋转靶材的制造方法
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
US10051201B1 (en) 2017-03-20 2018-08-14 Google Llc Camera system including lens with magnification gradient
CN109072417B (zh) * 2017-03-31 2020-06-16 Ｊｘ金属株式会社 溅镀靶及其制造方法
CN107628811A (zh) * 2017-08-11 2018-01-26 东台市超品光电材料有限公司 大尺寸绑定式镓和钇共掺杂氧化锌旋转陶瓷管靶材
WO2019202753A1 (ja) * 2018-04-18 2019-10-24 三井金属鉱業株式会社 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび酸化物薄膜の製造方法
EP3828303A1 (en) 2019-11-28 2021-06-02 Imec VZW Method for forming a film of an oxide of in, ga, and zn
CN112537954B (zh) * 2020-12-17 2022-04-15 中山智隆新材料科技有限公司 一种igzo靶材的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5622653A (en) * 1994-06-10 1997-04-22 Hoya Corporation Electro-conductive oxides and electrodes using the same
TWI238199B (en) * 2001-08-02 2005-08-21 Idemitsu Kosan Co Sputtering target, transparent conductive film, and their manufacturing method
JP2007223849A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化ガリウム系焼結体およびその製造方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996032685A1 (en) * 1995-04-11 1996-10-17 Kinetech, Inc. Identifying data in a data processing system
JP3576364B2 (ja) * 1997-10-13 2004-10-13 株式会社日鉱マテリアルズ Ｉｔｏスパッタリングターゲットのクリーニング方法
JP3636914B2 (ja) 1998-02-16 2005-04-06 株式会社日鉱マテリアルズ 高抵抗透明導電膜及び高抵抗透明導電膜の製造方法並びに高抵抗透明導電膜形成用スパッタリングターゲット
US6669830B1 (en) * 1999-11-25 2003-12-30 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Sputtering target, transparent conductive oxide, and process for producing the sputtering target
US6929772B2 (en) * 2001-03-28 2005-08-16 Nikko Materials Co., Ltd. Manufacturing method of ito powder with tin dissolved in indium oxide, and manufacturing method of ito target
CN1558962A (zh) * 2001-09-27 2004-12-29 出光兴产株式会社 溅射靶材和透明导电薄膜
US20040222089A1 (en) * 2001-09-27 2004-11-11 Kazuyoshi Inoue Sputtering target and transparent electroconductive film
US7061014B2 (en) * 2001-11-05 2006-06-13 Japan Science And Technology Agency Natural-superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film
JP4164562B2 (ja) 2002-09-11 2008-10-15 独立行政法人科学技術振興機構 ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ
JP2004149883A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 高抵抗透明導電膜用スパッタリングターゲット及び高抵抗透明導電膜の製造方法
CN100489150C (zh) * 2003-08-20 2009-05-20 日矿金属株式会社 Ito溅射靶
CN102354658B (zh) * 2004-03-12 2015-04-01 独立行政法人科学技术振兴机构 薄膜晶体管的制造方法
JP5053537B2 (ja) 2004-11-10 2012-10-17 キヤノン株式会社 非晶質酸化物を利用した半導体デバイス
JP2006165530A (ja) 2004-11-10 2006-06-22 Canon Inc センサ及び非平面撮像装置
JP5138163B2 (ja) 2004-11-10 2013-02-06 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
EP1810335B1 (en) * 2004-11-10 2020-05-27 Canon Kabushiki Kaisha Light-emitting device
EP1812969B1 (en) * 2004-11-10 2015-05-06 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor comprising an amorphous oxide
RU2358355C2 (ru) 2004-11-10 2009-06-10 Кэнон Кабусики Кайся Полевой транзистор
JP5118810B2 (ja) 2004-11-10 2013-01-16 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
JP5126729B2 (ja) 2004-11-10 2013-01-23 キヤノン株式会社 画像表示装置
US7791072B2 (en) * 2004-11-10 2010-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Display
US7863611B2 (en) * 2004-11-10 2011-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Integrated circuits utilizing amorphous oxides
US7453065B2 (en) * 2004-11-10 2008-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Sensor and image pickup device
KR101004981B1 (ko) * 2005-06-28 2011-01-04 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 산화갈륨-산화아연계 스퍼터링 타겟, 투명 도전막의 형성방법 및 투명 도전막
KR100957733B1 (ko) * 2005-06-28 2010-05-12 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤 산화갈륨-산화아연계 스퍼터링 타겟, 투명 도전막의 형성방법 및 투명 도전막
JP5058469B2 (ja) * 2005-09-06 2012-10-24 キヤノン株式会社 スパッタリングターゲットおよび該ターゲットを用いた薄膜の形成方法
JP4926977B2 (ja) * 2005-12-08 2012-05-09 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 酸化ガリウム−酸化亜鉛系焼結体スパッタリングターゲット
JP4850901B2 (ja) * 2006-03-17 2012-01-11 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 酸化亜鉛系透明導電体及び同透明導電体形成用スパッタリングターゲット
EP2056304A4 (en) * 2006-08-24 2010-06-16 Nippon Mining Co ZINKOXIDE-BASED TRANSPARENT ELECTRICAL LADDER, SPUTTER TARGET FOR FORMING THE LADDER AND PROCESS FOR PRODUCING THE TARGET
JP5143410B2 (ja) * 2006-12-13 2013-02-13 出光興産株式会社 スパッタリングターゲットの製造方法
EP2471972B1 (en) * 2006-12-13 2014-01-29 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Sputtering target
KR101155358B1 (ko) * 2007-07-13 2012-06-19 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 복합 산화물 소결체, 아모르퍼스 복합 산화막의 제조 방법, 아모르퍼스 복합 산화막, 결정질 복합 산화막의 제조 방법 및 결정질 복합 산화막
CN101910450B (zh) * 2007-12-27 2012-08-29 Jx日矿日石金属株式会社 a-IGZO氧化物薄膜的制备方法
CN102459122B (zh) * 2009-06-05 2014-02-05 吉坤日矿日石金属株式会社 氧化物烧结体、其制造方法以及氧化物烧结体制造用原料粉末

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5622653A (en) * 1994-06-10 1997-04-22 Hoya Corporation Electro-conductive oxides and electrodes using the same
TWI238199B (en) * 2001-08-02 2005-08-21 Idemitsu Kosan Co Sputtering target, transparent conductive film, and their manufacturing method
JP2007223849A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化ガリウム系焼結体およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101224769B1 (ko) 2013-01-21
EP2284293B1 (en) 2019-08-14
CN102016112A (zh) 2011-04-13
WO2009151003A1 (ja) 2009-12-17
US20100300878A1 (en) 2010-12-02
EP2284293A1 (en) 2011-02-16
CN102016112B (zh) 2012-08-08
JPWO2009151003A1 (ja) 2011-11-17
JP5202630B2 (ja) 2013-06-05
US9045823B2 (en) 2015-06-02
TW201005114A (en) 2010-02-01
EP2284293A4 (en) 2014-04-09
KR20100086516A (ko) 2010-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI471441B (zh) Oxide sintered body for sputtering and its manufacturing method
TWI433823B (zh) 複合氧化物燒結體、複合氧化物燒結體之製造方法、濺鍍靶材及薄膜之製造方法
KR100941241B1 (ko) 스퍼터링 타겟, 투명 전도막 및 이들의 제조방법
TWI541362B (zh) In 2 O 3 -SnO 2 -ZnO sputtering target
TWI550110B (zh) An oxide sintered body, a method for producing the same, and a raw material powder for producing an oxide sintered body
JP6078189B1 (ja) Ｉｚｏ焼結体スパッタリングターゲット及びその製造方法
Chou et al. Preparation and characterization of solid-state sintered aluminum-doped zinc oxide with different alumina contents
KR101430804B1 (ko) 스퍼터링용 산화물 소결체 타깃 및 그 제조 방법 그리고 상기 타깃을 사용한 박막의 형성 방법 및 박막
JP5727130B2 (ja) 複合酸化物焼結体及びその用途
TWI639722B (zh) IGZO sputtering target and IGZO film
TW201439028A (zh) Ｉｇｚｏ濺鍍靶及ｉｇｚｏ膜、以及ｉｇｚｏ靶之製造方法