(57)【要約】【課題】異常放電、ノジュール及びパーティクルの発生を抑制し、Ｓ値が小さく、ＴＦＴ信頼性に優れ、かつ移動度が高い酸化物半導体膜を製造することができるスッパタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む酸化物を含み、結晶相として少なくともＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表されるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含み、Ｘ線回折測定で得られる前記各結晶相の強度が下記式（１−１）及び（１−２）を満たす焼結体を含むスパッタリングターゲット。（式中、Ｉ（Ｘ）はＸの結晶相の強度を示す。）Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（ＩｎＧａＺｎＯ４）    （１−１）Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（Ｉｎ２Ｏ３）    （１−２）【選択図】図１
2014095144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む酸化物を含み、結晶相として少なくともＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表されるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含み、Ｘ線回折測定で得られる前記各結晶相の強度が下記式（１−１）及び（１−２）を満たす焼結体を含むスパッタリングターゲット。
Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（ＩｎＧａＺｎＯ４）    （１−１）
Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（Ｉｎ２Ｏ３）    （１−２）
（式中、Ｉ（Ｘ）はＸの結晶相の強度を示す。）
【請求項２】
前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の強度が、前記ＩｎＧａＺｎＯ４からなるホモロガス相の強度より１．２倍以上大きい請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の強度が、前記Ｉｎ２Ｏ３からなるビックスバイト相の強度より１．２倍以上大きい請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む酸化物を含み、結晶相として少なくともＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表わされるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相を含み、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察によって測定した前記各結晶相の断面占有面積が下記式（２−１）及び（２−２）を満たす焼結体を含むスパッタリングターゲット。
Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｓ（ＩｎＧａＺｎＯ４）    （２−１）
Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｓ（Ｉｎ２Ｏ３）    （２−２）
（式中、Ｓ（Ｘ）はＸの結晶相の断面占有面積を示す。）
【請求項５】
前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の断面占有面積が、前記ＩｎＧａＺｎＯ４のからなるホモロガス相の断面占有面積より１．５倍以上大きい請求項４に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の断面占有面積が、Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相の断面占有面積より１．５倍以上大きい請求項４又は５に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
前記焼結体の原子比が下記式（３−１）〜（３−３）を満たす請求項１〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
０．４５＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．７０    （３−１）
０．２０＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．４５    （３−２）
０＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．１５    （３−３）
【請求項８】
前記式（３−１）が下記式（３−１’）である請求項７に記載のスパッタリングターゲット。
０．４７＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．６８    （３−１’）
【請求項９】
前記式（３−２）が下記式（３−２’）である請求項７又は８に記載のスパッタリングターゲット。
０．２２＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．４３    （３−２’）
【請求項１０】
前記式（３−３）が下記式（３−３’）である請求項７〜９のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
０．０１＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．１５    （３−３’）
【請求項１１】
前記焼結体がスピネル構造化合物を含まない請求項１〜１０のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１２】
Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む原料を含む成型体を１３００〜１５００℃、１〜１８０時間で焼結する請求項１〜１１のいずれかに記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１３】
酸素濃度が５０体積％以上の雰囲気下で成型体を焼結する請求項１２に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを用いて作製した酸化物薄膜をチャネル層として有する電界効果型薄膜トランジスタ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電界効果型薄膜トランジスタを備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化インジウム及び酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛、又は酸化インジウム及び酸化ガリウム等からなる酸化物薄膜は、可視光透過性に優れ、かつ、導電体から半導体、絶縁体まで幅広い電気特性を有するため、透明電極や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用半導体膜として注目されている。
これらの透明酸化物薄膜は、スパッタリング法、ＰＬＤ（パルスレーザデポジション）法、蒸着法等の成膜方法により成膜することができる。なかでも、大面積に均一成膜可能なスパッタリング法が主に検討されている。スパッタリング法には、スパッタリングターゲット（ターゲット）が用いられる。
【０００３】
ＴＦＴ用半導体膜製造用のターゲットとして、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛を用いたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系（ＩＧＺＯ系）酸化物半導体が精力的に検討されている。
ＩＧＺＯ系ターゲットとしては、ＩｎＧａＺｎＯ４，Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７等で示される公知のホモロガス系結晶を含有する組成（特許文献１）、又はそれと近い組成の化合物が検討されている。
また、組成に応じて、Ｉｎ２Ｏ３で示されるビックスバイト構造やスピネル構造（特許文献２〜４）を有する化合物を含有するターゲットも検討されている。また、非特許文献１にはＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２等のＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝１〜２０）で表される酸化物及びその合成法が開示されている。
【０００４】
ＩＧＺＯ系の焼結体及びターゲットとして、上記以外に、特許文献５，６は新規な結晶構造を開示している。このＩＧＺＯ系の酸化物半導体薄膜に関する検討について、コスパッタ法（複数のターゲットを用いて種々の組成比からなる薄膜を製造する方法）により組成比の異なる薄膜の検討が報告されている（特許文献７，８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４５２２０号公報
【特許文献２】特開２００７−７３３１２号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０８４５３７号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００８／０７２４８６号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２０１１／０６１９３０号パンフレット
【特許文献６】国際公開第２０１１／０６１９３６号パンフレット
【特許文献７】特開２００７−２８１４０９号公報
【特許文献８】特開２００８−０５３３５６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｎ．Ｋｉｍｉｚｕｋａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ  １１６，Ｉｓｓｕｅ  １，１９９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スパッタ法で用いられるターゲットは、導電性が高く、異常放電やノジュール、パーティクルの発生が少ないものが望まれるが、そのようなターゲットの製造は容易ではない。その理由は、ターゲットの製造条件や成分の配合によってターゲットの性質や状態が変わり、導電性が変化したり、ノジュールや異常放電、パーティクルの発生のしやすさが変化するためである。これは、製造したターゲットを構成する結晶構造の種類や分布が影響し、組成や製造条件毎に安定して生成する結晶系が異なることに由来する。
【０００８】
異常放電、ノジュール、パーティクル等が少ないターゲットを得るために、ターゲット組成中の結晶相を的確に選択することが極めて有効である。これらの発生は、ターゲットを構成する結晶相の種類やその大きさ（結晶粒径）により大きく依存する。ターゲット中の欠陥（ポアやクラック）が少なく、高密度であることは、異常放電やノジュール、パーティクルの生成を抑制する上で重要であるが、一方結晶相の種類により抵抗が高い結晶を作製してしまった場合にもこれらが問題となる。
また、スパッタ法で製造した半導体薄膜が所望の性能を発揮することも当然ながら求められる。
【０００９】
このように、得られる酸化物半導体薄膜の性能を向上させ、成膜時の安定性が高いターゲットであって、かつターゲットの製造時にも欠陥の少ない高密度なものを製造しなければならないが、現在までの検討では必ずしも十分に満足のいくものではなかった。
【００１０】
本発明の目的は、異常放電、ノジュール及びパーティクルの発生を抑制し、Ｓ値が小さく、ＴＦＴ信頼性に優れ、かつ移動度が高い酸化物半導体膜を製造することができるスッパタリングターゲットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らが鋭意研究した結果、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で示されるホモロガス化合物がＩｎＧａＺｎＯ４で示されるホモロガス化合物より多く存在するスパッタリングターゲットは、工業用プロセスに適用した場合にも製造条件の許容幅が広い、即ち、酸化物半導体薄膜の成膜時における、異常放電、ノジュール及びパーティクルの生成を抑制でき、得られる酸化物薄膜がＴＦＴ特性に優れることを見出し、本発明を完成させた。
本発明によれば、以下のスパッタリングターゲット等が提供される。
１．  Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む酸化物を含み、結晶相として少なくともＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表されるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含み、Ｘ線回折測定で得られる前記各結晶相の強度が下記式（１−１）及び（１−２）を満たす焼結体を含むスパッタリングターゲット。
Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（ＩｎＧａＺｎＯ４）    （１−１）
Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（Ｉｎ２Ｏ３）    （１−２）
（式中、Ｉ（Ｘ）はＸの結晶相の強度を示す。）
２．前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の強度が、前記ＩｎＧａＺｎＯ４からなるホモロガス相の強度より１．２倍以上大きい１に記載のスパッタリングターゲット。
３．前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の強度が、前記Ｉｎ２Ｏ３からなるビックスバイト相の強度より１．２倍以上大きい１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
４．Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む酸化物を含み、結晶相として少なくともＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表わされるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相を含み、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察によって測定した前記各結晶相の断面占有面積が下記式（２−１）及び（２−２）を満たす焼結体を含むスパッタリングターゲット。
Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｓ（ＩｎＧａＺｎＯ４）    （２−１）
Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｓ（Ｉｎ２Ｏ３）    （２−２）
（式中、Ｓ（Ｘ）はＸの結晶相の断面占有面積を示す。）
５．前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の断面占有面積が、前記ＩｎＧａＺｎＯ４のからなるホモロガス相の断面占有面積より１．５倍以上大きい４に記載のスパッタリングターゲット。
６．前記Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相の断面占有面積が、Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相の断面占有面積より１．５倍以上大きい４又は５に記載のスパッタリングターゲット。
７．前記焼結体の原子比が下記式（３−１）〜（３−３）を満たす１〜６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
０．４５＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．７０    （３−１）
０．２０＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．４５    （３−２）
０＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．１５    （３−３）
８．前記式（３−１）が下記式（３−１’）である７に記載のスパッタリングターゲット。
０．４７＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．６８    （３−１’）
９．前記式（３−２）が下記式（３−２’）である７又は８に記載のスパッタリングターゲット。
０．２２＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．４３    （３−２’）
１０．前記式（３−３）が下記式（３−３’）である７〜９のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
０．０１＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．１５    （３−３’）
１１．前記焼結体がスピネル構造化合物を含まない１〜１０のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
１２．Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む原料を含む成型体を１３００〜１５００℃、１〜１８０時間で焼結する１〜１１のいずれかに記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
１３．酸素濃度が５０体積％以上の雰囲気下で成型体を焼結する１２に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
１４．１〜１１のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを用いて作製した酸化物薄膜をチャネル層として有する電界効果型薄膜トランジスタ。
１５．１４に記載の電界効果型薄膜トランジスタを備えた表示装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、異常放電、ノジュール及びパーティクルの発生を抑制し、Ｓ値が小さく、ＴＦＴ信頼性に優れ、かつ移動度が高い酸化物半導体膜を製造することができるスッパタリングターゲットが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１で作製した焼結体の断面結晶相のＳＥＭ画像である。
【図２】実施例２で作製した焼結体の断面結晶相のＳＥＭ画像である。
【図３】実施例３で作製した焼結体の断面結晶相のＳＥＭ画像である。
【図４】実施例４で作製した焼結体の断面結晶相のＳＥＭ画像である。
【図５】比較例２で作製した焼結体の断面結晶相のＳＥＭ画像である。
【図６】実施例、比較例で作製した薄膜トランジスタの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１のスパッタリングターゲットは焼結体を含み、焼結体は、Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む酸化物を含み、結晶相として少なくともＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表わされるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相を含む。
また、焼結体に含まれる上記の結晶相をＸ線回折測定して得られる強度は、下記式（１−１）及び（１−２）を満たす。
Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（ＩｎＧａＺｎＯ４）    （１−１）
Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｉ（Ｉｎ２Ｏ３）    （１−２）
（式中、Ｉ（Ｘ）はＸの結晶相の強度を示す。）
【００１５】
Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表わされるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相の結晶相を有することは、Ｘ線回折測定で確認できる。Ｘ線回折測定は、具体的には実施例に記載の方法により行うことができる。
【００１６】
結晶構造は、例えばターゲット（焼結体）のＸ線回折パターンが、想定される結晶構造Ｘ線回折パターンと一致することから確認できる。
具体的には、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｆ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）カードやＩＣＳＤ（Ｔｈｅ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄａｔａｂａｓｅ）から得られる結晶構造Ｘ線回折パターンと一致することから確認することができる。
【００１７】
Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相は、Ｘ線回折で、ＪＣＰＤＳデータベースの３８−１０９７のピークパターン、又は類似の（シフトした）パターンを示すものである。ＩｎＧａＺｎＯ４で表わされるホモロガス相Ｘ線回折で、ＪＣＰＤＳデータベースの３８−１１０４のピークパターン、又は類似の（シフトした）パターンを示すものである。
【００１８】
ホモロガス構造に由来する結晶相とは、異なる物質の結晶層を何層か重ね合わせた長周期を有する「自然超格子」構造からなる結晶である。結晶周期ないし各薄膜層の厚さが、ナノメーター程度の場合、これら各層の化学組成や層の厚さの組み合わせによって、単一の物質や各層を均一に混ぜ合わせた混晶の性質とは異なる固有の特性を示す場合がある。
【００１９】
ホモロガス相の結晶構造は、例えば、ターゲットの粉砕物又は切削片について測定したＸ線回折パターンが、組成比から想定されるホモロガス相の結晶構造Ｘ線回折パターンと一致することから確認できる。具体的には、ＪＣＰＤＳカードから得られるホモロガス相の結晶構造Ｘ線回折パターンと一致することから確認することができる。
焼結過程において組成により明確な結晶構造を呈さない場合がある。これは、結晶相の移行途中の場合や不明確な秩序性を有することが原因と考えられる。このような場合は、混合している原料からなる組成比と結晶相の組成比が必ずしも一致せず、同定不明なピークとして観測されるか、ピークが観測されない様なケースがある。本発明においては、これらの場合においては、特に性能を悪化させない範囲において無視できるとする。
【００２０】
Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相は、焼結体をＸ線回折測定した結果、ビックスバイト構造化合物のピークが観察されることにより確認できる。
【００２１】
ビックスバイト（ｂｉｘｂｙｉｔｅ）は、希土類酸化物Ｃ型又はＭｎ２Ｏ３（Ｉ）型酸化物とも言われる。「透明導電膜の技術」（（株）オーム社出版、日本学術振興会、透明酸化物・光電子材料第１６６委員会編、１９９９）等に開示されている通り、化学量論比がＭ２Ｘ３（Ｍは陽イオン、Ｘは陰イオンで通常酸素イオン）で、一つの単位胞はＭ２Ｘ３１６分子、合計８０個の原子（Ｍが３２個、Ｘが４８個）により構成されている。
【００２２】
ビックスバイト構造は、Ｘ線回折で、ＪＣＰＤＳデータベースのＮｏ．０６−０４１６のピークパターンか、又は類似の（シフトした）パターンを示す。
また、結晶構造中の原子やイオンが一部他の原子で置換された置換型固溶体、他の原子が格子間位置に加えられた侵入型固溶体もビックスバイト構造化合物に含まれる。
【００２３】
また、上記焼結体は、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表されるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相以外の結晶相を含んでもよいが、スピネル構造化合物を含まないことが好ましく、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表されるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相から実質的になることがより好ましい。
上記「実質的になる」とは、焼結体中のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表されるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相が、９５原子％以上、９７原子％以上、９８原子％以上、又は９９原子％以上であることを意味する。また、「実質的になる」は「のみからなる」を含む。
【００２４】
スピネル構造は、Ａを２価のカチオン、Ｂを３価のカチオンとした場合に、ＡＢ２Ｏ４の組成をとるイオン結晶であり、Ｏ２−が形成する立体面心格子の四面体隙間の８分の１にＡが充填され、八面体隙間の２分の１にＢが充填された構造を有する。逆スピネル構造は、スピネル構造と同様にＡＢ２Ｏ４の組成をとるイオン結晶であり、四面体隙間の８分の１にＢが充填され八面体隙間の２分の１にＡ及びＢが充填された構造を有する。
【００２５】
本発明の第１のスパッタリングターゲット（焼結体）は、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７ホモロガス構造の存在比率がＩｎＧａＺｎＯ４ホモロガス構造より大きいことにより、従来のスパッタ装置を用いて酸化物薄膜を製造する場合において、好適に製造することが可能である。具体的には、異常放電、ノジュール及びパーティクルの発生を抑制することができる。
また、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７ホモロガス構造の存在比率がＩｎ２Ｏ３ビックスバイト構造より大きいため、酸化物薄膜製造時にパーティクルの発生を効果的に抑制し、それに伴う異常放電を抑制することができる。
【００２６】
結晶相の強度は、Ｘ線回折測定によって得られた各結晶相のメインピーク高さから求めることができる。具体的には、実施例に記載の方法により測定できる。
【００２７】
上記焼結体において、Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）はＩ（ＩｎＧａＺｎＯ４）より大きく、好ましくは１．２倍以上大きい。また、Ｉ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）はＩ（Ｉｎ２Ｏ３）より大きく、好ましくは１．２倍以上大きい。
【００２８】
本発明の第１のスパッタリングターゲットに用いる焼結体において、各原子の原子比が下記式（３−１）〜（３−３）を満たすことが好ましい。
０．４５＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．７０    （３−１）
０．２０＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．４５    （３−２）
０＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．１５    （３−３）
【００２９】
上記式（３−１）において、Ｉｎ元素の量が０．４５超であると、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス構造が効率よく構成することができる。また、０．７０未満であるとビックスバイト構造の生成を抑制することができる。
Ｉｎの原子比は、より好ましくは下記式（３−１’）を満たす。
０．４７＜Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．６８      （３−１’）
【００３０】
上記式（３−２）において、Ｇａ元素の量が０．２０超であると、酸化物半導体として適用した場合の安定性（駆動時の信頼性や光信頼性）が得られる。また、０．４５未満であると薄膜形成時の抵抗値の上昇を抑制し、良好な半導体特性を得ることができる。
Ｇａの原子比は、より好ましくは下記式（３−２’）を満たす。
０．２２＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．４３      （３−２’）
【００３１】
上記式（３−３）において、Ｚｎ元素の量が０．１５未満であるとＩｎＧａＺｎＯ４の生成を抑制し、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を効率よく構成できる。
Ｚｎの原子比は、より好ましくは下記式（３−３’）を満たす。
０．０１＜Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．１５      （３−３’）
【００３２】
焼結体に含まれる各元素の原子比は、誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）により、含有元素を定量分析して求めることができる。
具体的に、溶液試料をネブライザーで霧状にして、アルゴンプラズマ（約６０００〜８０００℃）に導入すると、試料中の元素は熱エネルギーを吸収して励起され、軌道電子が基底状態から高いエネルギー準位の軌道に移る。この軌道電子は１０−７〜１０−８秒程度で、より低いエネルギー準位の軌道に移る。この際にエネルギーの差を光として放射し発光する。この光は元素固有の波長（スペクトル線）を示すため、スペクトル線の有無により元素の存在を確認できる（定性分析）。
【００３３】
また、それぞれのスペクトル線の大きさ（発光強度）は試料中の元素数に比例するため、既知濃度の標準液と比較することで試料濃度を求めることができる（定量分析）。
定性分析で含有されている元素を特定後、定量分析で含有量を求め、その結果から各元素の原子比を求める。
【００３４】
本発明の第１のスパッタリングターゲットに用いる焼結体は、本発明の効果を損ねない範囲において、上述したＩｎ、Ｇａ及びＺｎ以外の他の金属元素を含有していてもよいし、実質的にＩｎ、Ｇａ及びＺｎのみ、又はＩｎ、Ｇａ及びＺｎのみからなっていてもよい。
Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎ以外の他の金属元素としては、Ｓｎ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ等が挙げられる。
【００３５】
ここで、「実質的」とは、スパッタリングターゲットとしての効果が上記Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎに起因すること、又は焼結体の金属元素の９５重量％以上１００重量％以下（好ましくは９８重量％以上１００重量％以下）がＩｎ、Ｇａ及びＺｎであることを意味する。
本発明に用いる焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲でＩｎ、Ｚｎ及びＧａの他に不可避不純物を含んでいてもよい。
【００３６】
本発明の第１のスパッタリングターゲットは、ＤＣスパッタに用いる場合、好ましくは比抵抗値が１．０×−４Ωｃｍ以下であり、より好ましくは５．０×−５Ωｃｍ以下である。ターゲットの比抵抗値は、ターゲット密度と関係しているため、高密度状態に焼結することが望ましい。
また、本発明の第１のスパッタリングターゲットは、好ましくは相対密度が９５％以上であり、より好ましくは９８％以上である。
【００３７】
本発明の第２のスパッタリングターゲットは焼結体を含み、焼結体は、Ｉｎ元素、Ｇａ元素及びＺｎ元素を含む酸化物を含み、結晶相として少なくともＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相、ＩｎＧａＺｎＯ４で表わされるホモロガス相、及びＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト相を含む。
また、上記焼結体は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察から判別される上記の結晶相の断面占有面積が下記式（２−１）及び（２−２）を満たす。
Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｓ（ＩｎＧａＺｎＯ４）    （２−１）
Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）＞Ｓ（Ｉｎ２Ｏ３）    （２−２）
（式中、Ｓ（Ｘ）はＳの結晶相の断面占有面積を示す。）
【００３８】
本発明の第２のスパッタリングターゲット（焼結体）は、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７ホモロガス構造の存在比率（焼結体断面における占有面積）がＩｎＧａＺｎＯ４ホモロガス構造より大きいことにより、従来のスパッタ装置を用いて酸化物薄膜を製造する場合において、好適に製造することが可能である。具体的には、異常放電、ノジュール及びパーティクルの発生を抑制することができる。
また、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７ホモロガス構造の存在比率がＩｎ２Ｏ３ビックスバイト構造より大きいため、酸化物薄膜製造時にパーティクルの発生を効果的に抑制し、それに伴う異常放電も抑制することができる。
【００３９】
焼結体断面における結晶相の観察は、以下のように行うことができる。即ち、焼結体を研磨後、適宜切断、包埋研磨して観察試料とする。この観察試料を１０００倍でＳＥＭ観察することにより各結晶相を識別することができる。
ＳＥＭ観察では、通常表面の凹凸を２次電子の検出で画像化するが、表面が平滑であれば、導電性の違いによりコントラストを形成し画像確認することが可能である。包埋研磨により作製した平滑な表面を有する試料をＳＥＭ観察することで各結晶相の存在が識別できる。
【００４０】
上記焼結体において、Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）はＳ（ＩｎＧａＺｎＯ４）より大きく、好ましくは１．５倍以上大きい。また、Ｓ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）はＳ（Ｉｎ２Ｏ３）より大きく、好ましくは１．５倍以上大きい。
【００４１】
本発明の第２のスパッタリングターゲットにおけるその他の条件は、本発明の第１のスパッタリングターゲットと同様である。
【００４２】
本発明の第１及び第２のスパッタリングターゲット（本発明のスパッタリングターゲット）は、例えば、各金属元素を含有する原料粉末を焼結することにより製造できる。
具体的には、原料粉末をボールミルやビーズミル等の粉砕機を用いて混合粉砕し、その後スプレードライヤ等により造粒し、ＨＰ、ＣＰ等の一軸プレスや冷間静水圧（ＣＩＰ）、熱間静水圧（ＨＩＰ）等の等方プレスにより成型後、焼成して得られる。
原料は、得られるターゲットが目的とする結晶相を形成できれば特に限定されるものではないが、凝集やクラック、ポアといった欠陥が生成しないように粒径や比表面積を適宜選択して配合する。
【００４３】
以下各工程について説明する。
（１）配合工程
配合工程では、本発明のスパッタリングターゲットに含有される金属元素の化合物を混合する。
原料としては、Ｉｎ化合物の粉末、Ｇａ化合物の粉末、Ｚｎ化合物の粉末等を用いることができる。Ｉｎ化合物としては、例えば、酸化インジウム、水酸化インジウム等が挙げられる。Ｇａ化合物としては、例えば、酸化ガリウム、水酸化ガリウム等が挙げられる。Ｚｎ化合物としては、例えば、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等が挙げられる。各々の化合物として、焼結のしやすさ、副生成物の残存等から、酸化物を適用することが好ましい。
【００４４】
酸化物を使用する場合、酸化インジウムと酸化ガリウムの表面積（ＢＥＴ表面積）は、各々、通常３〜１８ｍ２／ｇであり、好ましくは７〜１６ｍ２／であり、より好ましくは７〜１５ｍ２／ｇである。酸化亜鉛の表面積（ＢＥＴ表面積）は、通常３〜１８ｍ２／ｇであり、好ましくは３〜１０ｍ２／、より好ましくは４〜１０ｍ２／ｇである。比表面積が３ｍ２／ｇ以上であると、焼結体中に各々の元素の凝集体が成長する、原料粉末の結晶型が残存する、想定外の結晶型が生成し性状が変化する等の問題を防ぐことができる。比表面積が１８ｍ２／ｇ以下であると、想定外の結晶相が生成し性状が変化する、分散不良を起こし外観不良や特性のムラが生じる等の問題を防ぐことができる。
【００４５】
原料の純度は、通常２Ｎ（９９質量％）以上、好ましくは３Ｎ（９９．９質量％）以上、特に好ましくは４Ｎ（９９．９９質量％）以上である。純度が２Ｎ以上であると、耐久性の低下が起こりにくく、また、液晶側に不純物が入り、焼き付けが起こることを防ぐことができる。
【００４６】
（２）成型工程
成型工程では、ターゲットとして好適な形状に成型する。成型処理としては、例えば、プレス成型（一軸成型）、金型成型、鋳込み成型、射出成型等が挙げられるが、焼結密度の高いターゲットを得るためには、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）等で成型するのが好ましい。
尚、単なるプレス成型（一軸プレス）であると圧力にムラ生じて、想定外の結晶型の生成や結晶の変形のおそれがある。
また、プレス成型（一軸プレス）後に、冷間静水圧（ＣＩＰ）、熱間静水圧（ＨＩＰ）等を行い２段階以上の成型工程を設けてもよい。
【００４７】
ＣＩＰ（冷間静水圧、又は静水圧加圧装置）を用いる場合、面圧８００〜４０００ｋｇｆ／ｃｍ２で０．５〜６０分保持することが好ましく、面圧２０００〜３０００ｋｇｆ／ｃｍ２で２〜３０分保持することがより好ましい。この範囲内であると、成型体内部の組成むら等が減り均一化されることが期待される。
【００４８】
また、面圧が８００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であると、焼結後の密度が上がりやすく、抵抗が高くなりにくい。面圧４０００ｋｇｆ／ｃｍ２以下であると、装置が大きくなりすぎることなく、経済的である。保持時間が０．５分以上であると、焼結後の密度が上がりやすい。６０分以下であると、時間が掛かりすぎることなく、経済的である。
尚、成型処理に際しては、ポリビニルアルコールやメチルセルロース、ポリワックス、オレイン酸等の成型助剤を用いてもよい。
【００４９】
（３）焼成工程
焼成工程は、上記成型工程で得られた成型体を焼成する工程である。焼成は、熱間静水圧（ＨＩＰ）焼成等によって行なうことができる。
焼成条件としては、通常１１００〜１６００℃、好ましくは１３００〜１５００℃、より好ましくは１４００〜１４５０℃で、通常３０分〜３６０時間、好ましくは１〜１８０時間、より好ましくは１２〜９６時間焼成する。焼成温度が１１００℃以上であると、ターゲットの密度が上がり、焼結に時間がかかり過ぎることがない。また、１６００℃以下であれば、成分の気化による組成ずれが発生したり、炉を傷めたりすることがない。
燃焼時間が３０分以上であれば、ターゲットの密度が上がり、３６０時間以下であれば、製造時間によるコスト高を抑えられ、実用上採用の可能性がある。
【００５０】
焼成は、通常大気雰囲気等の酸素が含まれている常圧雰囲気や、酸素濃度が５０体積％以上、好ましくは８０体積％以上の雰囲気等の形成方法があるが、特に酸素気流下で焼成する方法が好ましい。これら雰囲気条件は、求めるターゲットの性状により適宜選択することができるが、Ｚｎの蒸散を抑制する目的や窒化物の生成を抑制する目的から酸素気流下で実施することが好ましい。
酸素を含有する雰囲気で焼成した場合、ターゲット表面近傍で酸素欠陥を抑制したり、窒化物が生成する可能性を抑制する。
【００５１】
焼成時の昇温速度は、通常８℃／分以下、好ましくは４℃／分以下、より好ましくは２℃／分以下である。８℃／分以下であると降温時にクラックが発生しにくい。
また、焼成時の降温速度は、通常４℃／分以下、好ましくは２℃／分以下である。４℃／分以下であると降温時にクラックが発生しにくい。
【００５２】
（４）研磨工程
上記酸化物焼結体は必要に応じて所望の形状に加工することができる。
加工は酸化物焼結体をスパッタリング装置への装着に適した形状に切削加工し、またバッキングプレート等の装着用治具を取り付けるために行なってもよい。酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとする場合には、焼結体を例えば、平面研削盤で研削して平均表面粗さＲａを５μｍ以下とする。さらに、スパッタリングターゲットのスパッタ面に鏡面加工を施して、平均表面粗さＲａを１０００Å以下としてもよい。この鏡面加工（研磨）は機械的な研磨、化学研磨、メカノケミカル研磨（機械的な研磨と化学研磨の併用）等の、既に知られている研磨技術を用いることができる。例えば、固定砥粒ポリッシャー（ポリッシュ液：水）で＃２０００以上にポリッシングする、又は遊離砥粒ラップ（研磨材：ＳｉＣペースト等）にてラッピング後、研磨材をダイヤモンドペーストに換えてラッピングすることによって得ることができる。このような研磨方法には特に制限はない。
【００５３】
研磨後、ターゲットを洗浄することが好ましい。洗浄処理にはエアーブローあるいは流水洗浄等を使用できる。エアーブローで異物を除去する際には、ノズルの向い側から集塵機で吸気を行なうとより有効に除去できる。尚、以上のエアーブローや流水洗浄では限界があるので、さらに超音波洗浄等を行なうこともできる。この超音波洗浄は周波数２５〜３００ＫＨｚの間で多重発振させて行なう方法が有効である。例えば周波数２５〜３００ＫＨｚの間で、２５ＫＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて超音波洗浄を行なうのがよい。
得られたスパッタリングターゲットをバッキングプレートへボンディングする。ターゲットの厚みは通常２〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１２ｍｍ、特に好ましくは４〜１０ｍｍである。また、複数のターゲットを１つのバッキングプレートに取り付け、実質１つのターゲットとしてもよい。
【００５４】
本発明のターゲットを用いて基板等の対象物にスパッタリングすることで酸化物薄膜を形成することができる。
上記の酸化物薄膜は、透明電極、薄膜トランジスタの半導体層、酸化物薄膜層等に使用できる。中でも、薄膜トランジスタの半導体層（チャネル層）として好適に使用できる。
【００５５】
本発明の薄膜トランジスタは、上記の酸化物薄膜を有していれば、その素子構成は特に限定されず、公知の各種の素子構成を採用することができる。本発明の薄膜トランジスタは、上記の酸化物薄膜を好ましくはチャネル層として有する。
【００５６】
本発明の薄膜トランジスタにおけるチャネル層の膜厚は、通常１０〜３００ｎｍ、好ましくは２０〜２５０ｎｍ、より好ましくは３０〜２００ｎｍ、さらに好ましくは３５〜１２０ｎｍ、特に好ましくは４０〜８０ｎｍである。チャネル層の膜厚が１０ｎｍ以上であると、大面積に成膜した際でも膜厚が均一であり、作製したＴＦＴの特性を面内で均一にしやすい。一方、膜厚が３００ｎｍ以下であると、成膜時間が適切であり、工業的に好ましい。
【００５７】
本発明の薄膜トランジスタにおけるチャネル層は、通常、Ｎ型領域で用いられるが、Ｐ型Ｓｉ系半導体、Ｐ型酸化物半導体、Ｐ型有機半導体等の種々のＰ型半導体と組合せてＰＮ接合型トランジスタ等の各種の半導体デバイスに利用することができる。
【００５８】
本発明の薄膜トランジスタは、上記チャネル層上に保護膜を備えることが好ましい。本発明の薄膜トランジスタにおける保護膜は、少なくともＳｉＮｘを含有することが好ましい。ＳｉＮｘはＳｉＯ２と比較して緻密な膜を形成できるため、ＴＦＴの劣化抑制効果が高いという利点を有する。
【００５９】
保護膜は、ＳｉＮｘの他に例えばＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，Ｒｂ２Ｏ，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣａＨｆＯ３，ＰｂＴｉ３，ＢａＴａ２Ｏ６，Ｓｍ２Ｏ３，ＳｒＴｉＯ３又はＡｌＮ等の酸化物等を含むことができるが、実質的にＳｉＮｘのみからなることが好ましい。ここで、「実質的にＳｉＮｘのみからなる」とは、本発明の薄膜トランジスタにおける保護層を構成する薄膜の７０ｗｔ％以上、好ましくは８０ｗｔ％以上、さらに好ましくは８５ｗｔ％以上がＳｉＮｘであることを意味する。
【００６０】
保護膜を形成する前に、チャネル層に対し、オゾン処理、酸素プラズマ処理、二酸化窒素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことが好ましい。このような処理は、チャネル層を形成した後、保護膜を形成する前であれば、どのタイミングで行ってもよいが、保護膜を形成する直前に行うことが望ましい。このような前処理を行うことによって、チャネル層における酸素欠陥の発生を抑制することができる。
また、ＴＦＴ駆動中に酸化物半導体膜中の水素が拡散すると、閾値電圧のシフトが起こりＴＦＴの信頼性が低下するおそれがある。チャネル層に対し、オゾン処理、酸素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことにより、結晶構造中においてＩｎ−ＯＨの結合が安定化され、酸化物半導体膜中の水素の拡散を抑制することができる。
【００６１】
薄膜トランジスタは、通常、基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層（チャネル層）、ソース電極及びドレイン電極を備える。チャネル層については上述した通りであり、基板については公知の材料を用いることができる。
【００６２】
本発明の薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁膜を形成する材料にも特に制限はなく、一般に用いられている材料を任意に選択できる。具体的には、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，Ｒｂ２Ｏ，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣａＨｆＯ３，ＰｂＴｉ３，ＢａＴａ２Ｏ６，ＳｒＴｉＯ３，Ｓｍ２Ｏ３，ＡｌＮ等の化合物を用いることができる。これらのなかでも、好ましくはＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣａＨｆＯ３であり、より好ましくはＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，ＨｆＯ２，Ａｌ２Ｏ３である。
【００６３】
ゲート絶縁膜は、例えばプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学気相成長）法により形成することができる。
プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜を形成し、その上にチャネル層を成膜した場合、ゲート絶縁膜中の水素がチャネル層に拡散し、チャネル層の膜質低下やＴＦＴの信頼性低下を招くおそれがある。チャネル層の膜質低下やＴＦＴの信頼性低下を防ぐために、チャネル層を成膜する前にゲート絶縁膜に対してオゾン処理、酸素プラズマ処理、二酸化窒素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことが好ましい。このような前処理を行うことによって、チャネル層の膜質の低下やＴＦＴの信頼性低下を防ぐことができる。
尚、上記の酸化物の酸素数は、必ずしも化学量論比と一致していなくともよく、例えば、ＳｉＯ２でもＳｉＯｘでもよい。
【００６４】
ゲート絶縁膜は、異なる材料からなる２層以上の絶縁膜を積層した構造でもよい。また、ゲート絶縁膜は、結晶質、多結晶質、非晶質のいずれであってもよいが、工業的に製造しやすい多結晶質又は非晶質であることが好ましい。
【００６５】
本発明の薄膜トランジスタにおけるドレイン電極、ソース電極及びゲート電極の各電極を形成する材料に特に制限はなく、一般に用いられている材料を任意に選択することができる。例えば、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ２等の透明電極や、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｔａ等の金属電極、又はこれらを含む合金の金属電極を用いることができる。
【００６６】
ドレイン電極、ソース電極及びゲート電極の各電極は、異なる２層以上の導電層を積層した多層構造とすることもできる。特にソース・ドレイン電極は低抵抗配線への要求が強いため、ＡｌやＣｕ等の良導体をＴｉやＭｏ等の密着性に優れた金属でサンドイッチして使用してもよい。
【００６７】
本発明の薄膜トランジスタは、電界効果型トランジスタ、論理回路、メモリ回路、差動増幅回路等各種の集積回路にも適用できる。さらに、電界効果型トランジスタ以外にも静電誘起型トランジスタ、ショットキー障壁型トランジスタ、ショットキーダイオード、抵抗素子にも適応できる。
【００６８】
本発明の薄膜トランジスタの構成は、ボトムゲート、ボトムコンタクト、トップコンタクト等公知の構成を制限なく採用することができる。
【００６９】
特にボトムゲート構成が、アモルファスシリコンやＺｎＯの薄膜トランジスタに比べ高い性能が得られるので有利である。ボトムゲート構成は、製造時のマスク枚数を削減しやすく、大型ディスプレイ等の用途の製造コストを低減しやすいため好ましい。
【００７０】
大面積のディスプレイ用としては、チャンネルエッチ型のボトムゲート構成の薄膜トランジスタが特に好ましい。チャンネルエッチ型のボトムゲート構成の薄膜トランジスタは、フォトリソ工程時のフォトマスクの数が少なく低コストでディスプレイ用パネルを製造できる。中でも、チャンネルエッチ型のボトムゲート構成及びトップコンタクト構成の薄膜トランジスタが移動度等の特性が良好で工業化しやすいため特に好ましい。
【００７１】
本発明の薄膜トランジスタは、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置に好適に用いることができる。
【実施例】
【００７２】
本発明のスパッタリングターゲットの実施例を以下に示す。以下の実施例は、本発明を実施するに当たって適用できる一例であり、本発明は、本発明の目的を損なわない限りにおいて、実施例に限定されるものではない。
【００７３】
実施例１
（１）酸化物焼結体の作製
原料として、Ｉｎ２Ｏ３（純度４Ｎ、アジア物性材料社製）、Ｇａ２Ｏ３（純度４Ｎ、アジア物性材料社製）及びＺｎＯ（純度４Ｎ、高純度化学社製）を使用し、原子比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝６０：３５：５となるように秤量した。秤量した原料を、遊星ボールミルにおいて積算動力５００ｋＷｈｒで混合粉砕した後、媒体に０．５ｍｍφのジルコニアビーズを使用した湿式媒体攪拌ミルにより微粉化した。次に、スプレードライヤにより乾燥、造粒した。得られた造粒粉末を金型に充填し、一軸プレス後、さらに冷間静水圧（ＣＩＰ）にて面圧２２００ｋｇｆ／ｃｍ２で５分間保持し、加圧成型して成型体を作製した。
【００７４】
その後、得られた成型体を電気炉にて焼結した。焼結条件は以下の通りとした。
昇温速度：２℃／分
焼結温度：１４００℃
焼結時間：５時間
焼結雰囲気：酸素流入
降温時間：７２時間
【００７５】
（２）スパッタリングターゲットの作製
焼結後、厚さ６ｍｍの焼結体を厚さ５ｍｍ、直径４インチに研削、研磨した。この焼結体からターゲット用焼結体を切り出した。焼結体の側辺をダイヤモンドカッターで切断し、表面を平面研削盤で研削して、表面粗さＲａを０．５μｍ以下とした。
次に、表面をエアーブローし、さらに周波数２５〜３００ｋＨｚの間で２５ｋＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて３分間超音波洗浄し、ターゲット素材を得た。
この後、ターゲット素材をインジウム半田にて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてスパッタリングターゲットとした。ターゲットの表面粗さはＲａ≦０．５μｍであり、方向性のない研削面を備えていた。
【００７６】
（３）スパッタリングターゲットの評価
得られたターゲット（焼結体）について、下記の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７７】
（Ａ）金属元素の比率（組成：原子比）
誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ、島津製作所社製）により分析した。
【００７８】
（Ｂ）結晶構造、結晶相強度
焼結体研磨後の試料について、下記条件のＸ線回折測定（ＸＲＤ）を行うことにより判定した。各ピークの同定は粉末Ｘ線回折パターン総合解析ソフトウェアＪＡＤＥにより行なった。観察された結晶相を表１に示す。
尚、結晶相が観察された場合を「○」、ピークは観測されるが主結晶、副結晶でもない程度の微小なピークの場合を「△」、観察されなかった場合を「−」とした。また、ＪＣＰＤＳデータベースで同定できないピークが存在する場合、その他に「○」を記した。
また、表１中のＩ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）、Ｉ（ＩｎＧａＺｎＯ４）及びＩ（Ｉｎ２Ｏ３）は、各結晶相のメインピーク高さから求めたカウント数である。
・装置：株式会社リガク製Ｕｌｔｉｍａ−III
・Ｘ線：Ｃｕ−Ｋα線（波長１．５４０６Å、グラファイトモノクロメータにて単色化）
・２θ−θ反射法、連続スキャン（１．０°／分）
・サンプリング間隔：０．０２°
・スリット  ＤＳ、ＳＳ：２／３°、ＲＳ：０．６ｍｍ
【００７９】
（Ｃ）焼結体断面の観察
焼結体断面における結晶相の観察は、以下のように行った。即ち、焼結体を研磨後、適宜切断、包埋研磨して観察試料とし、この観察試料を１０００倍、具体的には１０４μｍ×８６μｍの範囲でＳＥＭ観察することにより各結晶相を識別した。断面結晶相の占有面積の測定は、上記ＳＥＭ観察像を数視野（１０視野）で実施し、その濃淡を画像処理ソフト（株式会社イノテック製、画像処理計測ソフト）により識別後、占有面積を計算した。
【００８０】
実施例１〜４及び比較例２の観察に用いたＳＥＭ像を図１〜５に示す。
このＳＥＭ像において最も白色な領域がＩｎ２Ｏ３ビックスバイト構造であり、灰色部分がＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表わされるホモロガス相と同定され、より濃い灰色部分がＩｎＧａＺｎＯ４で表わされるホモロガス相と同定される。この同定は電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）測定による元素密度等から実施した。
また、視野中の黒色部は空孔であり、画像処理時には認識せずに占有面積の算出からは削除した。上記ＳＥＭ像の視野内における濃淡から境界を明確にし、それから認識される領域を面積計算することで、１視野当たりの占有面積を算出した。その後、全視野で同様に占有面積を測定し、その平均値をＳ（Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７）、Ｓ（ＩｎＧａＺｎＯ４）、Ｓ（Ｉｎ２Ｏ３）とした。
【００８１】
（Ｃ）ターゲットの特性
（ａ）相対密度
原料粉の密度から計算した理論密度と、アルキメデス法で測定した焼結体の密度から、下記計算式にて算出した。
相対密度(%)＝（アルキメデス法で測定した密度）÷（理論密度）×１００
（ｂ）バルク抵抗率（比抵抗）
焼結研磨後のターゲットについて、抵抗率計（三菱化学（株）製、ロレスタ）を使用して四探針法（ＪＩＳ  Ｒ１６３７）に基づき測定し、任意の１０箇所の測定値の平均値を抵抗率とした。
【００８２】
（ｃ）ノジュール
作製したターゲットをＤＣスパッタ成膜装置に装着した。０．３ＰａのＡｒ雰囲気下で、ＤＣ出力２００Ｗにて１００時間連続スパッタを行ない、ターゲット表面に発生するノジュールを目視観察した。
【００８３】
（ｄ）異常放電
作製したスパッタリングターゲットを、ＤＣスパッタ装置に装着し、スパッタガスとしてＡｒを用いて、０．３Ｐａ、ＤＣ出力２００Ｗにて、１０ｋＷｈｒ連続スパッタを行ない、スパッタ中の電圧変動をデータロガーに蓄積し、異常放電の有無を確認した。異常放電の有無は、電圧変動をモニターし異常放電を検出することにより行った。５分間の測定時間中に発生する電圧変動がスパッタ運転中の定常電圧の１０％以上あった場合を異常放電とし、回数を計測した。
【００８４】
（ｅ）パーティクル
作製したスパッタリングターゲットを、ＤＣスパッタ装置に装着し、スパッタガスとしてＡｒを用いて、０．３Ｐａ、ＤＣ出力２００Ｗにて、１００ｈｒ連続スパッタを行なった際の非エロージョン部分に堆積したパーティクル粉の存在量（存在領域面積及び厚さ）を目視で比較、判断した。
【００８５】
（４）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の作製
図６に示すチャンネルストッパー型薄膜トランジスタ（逆スタガ型薄膜トランジスタ）を作製し、評価した。
【００８６】
基板１０は、ガラス基板（Ｃｏｒｎｉｎｇ  １７３７）を用いた。まず、基板１０上に電子ビーム蒸着法により、厚さ１０ｎｍのＭｏと厚さ８０ｎｍのＡｌと厚さ１０ｎｍのＭｏをこの順で積層した。積層膜をフォトリソグラフィー法とリフトオフ法を用いて、ゲート電極２０に形成した。
ゲート電極２０及び基板１０上に、厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２膜をＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により成膜し、ゲート絶縁層３０を形成した。尚、ゲート絶縁層の成膜はスパッタ法でもよいが、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法やＰＥＣＶＤ法等のＣＶＤ法で形成することが好ましい。スパッタ法ではオフ電流が高くなるおそれがある。
【００８７】
続いて、ＲＦスパッタ法により、実施例１で作製したターゲットを使用して、厚さ４０ｎｍの半導体膜４０（チャネル層）を形成した。半導体膜４０の上に、スパッタ法によりエッチングストッパー層６０（保護膜）としてＳｉＯ２膜を堆積した。尚、保護膜の成膜方法はＣＶＤ法でもよい。
【００８８】
投入ＲＦパワーは２００Ｗとした。成膜時の雰囲気は全圧０．４Ｐａであり、その際のガス流量比はＡｒ：Ｏ２＝９２：８とした。また、基板温度は７０℃とした。堆積させた酸化物半導体膜と保護膜は、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、適当な大きさに加工した。
【００８９】
エッチングストッパー層６０の形成後に、厚さ５ｎｍのＭｏと厚さ５０ｎｍのＡｌと厚さ５ｎｍのＭｏをこの順で積層し、フォトリソグラフィー法とドライエッチングにより、ソース電極５０及びドレイン電極５２を形成した。
その後、大気中３００℃で６０分間熱処理し、チャネル長が１０μｍで、チャネル幅が１００μｍのトランジスタを作製した。
【００９０】
（５）ＴＦＴの評価
作製した薄膜トランジスタについて、以下の評価を行った。結果を表２に示す。
（ａ）移動度（電界効果移動度（μ））、Ｓ値及びオンオフ比
半導体パラメーターアナライザー（ケースレー４２００）を用い、室温、遮光環境下で測定した。
（ｂ）閾値電圧（Ｖｔｈ）
トランスファ特性の結果から、√Ｉｄ−Ｖｇのグラフを作製し、そのｘ切片から求めた。
（ｃ）信頼性評価
下記のＤＣバイアスストレス試験を行った。Ｖｇ＝１５Ｖ、Ｖｄ＝１５ＶのＤＣストレス（ストレス温度８０℃下）を１００００秒印加した前後における、閾値電圧の変化を測定した。閾値電圧変化の絶対値が０．３Ｖ未満の場合を「○」、０．３〜１．０Ｖの場合を「△」、１．０Ｖ超の場合を「×」として評価した。結果を表２に示す。
本発明のＴＦＴでは閾値電圧の変動が非常に小さく、ＤＣストレスに対して影響を受けにくい、即ち信頼性が高いことが分かる。
【００９１】
実施例２〜５、比較例１〜３
酸化物焼結体作製時の原料原子比（Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ）を表１の通りに変更した以外は、実施例１と同様にスパッタリングターゲット及びＴＦＴを製造し、評価した。結果を表１、２に示す。
【００９２】
【表１】
2014095144.tif 000003
【００９３】
【表２】
2014095144.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明のスパッタリングターゲットは、酸化物半導体や透明導電膜等の酸化物薄膜の作製に使用できる。また、本発明の酸化物薄膜は、透明電極、薄膜トランジスタの半導体層、酸化物薄膜層等に使用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１０  基板
２０  ゲート電極
３０  ゲート絶縁膜
４０  半導体膜
５０  ソース電極
５２  ドレイン電極
６０  エッチストッパー
【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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