(57)【要約】【課題】異常放電やノジュール、パーティクルの発生を抑制し、ＤＣスパッタ法においても良好な酸化物半導体膜が成膜可能なスパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ元素含む酸化物からなり、酸化物が断面ＥＰＭＡ測定で観測されるＩｎリッチ相と、Ｚｎ又はＧａリッチ相において、Ｉｎリッチ相の面積が断面総面積に対して３０％以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ元素を含む酸化物からなり、前記酸化物の断面ＥＰＭＡ測定で観測されるＩｎリッチ相と、Ｚｎ又はＧａリッチ相とを含み、前記Ｉｎリッチ相の面積が断面総面積に対して３０％以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記酸化物が、Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビッグスバイト構造化合物と、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される六方晶層状化合物とを含むことを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
前記酸化物が、ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造化合物を含まないことを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
前記酸化物が、Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト構造化合物と、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表わされる六方晶層状化合物とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
前記Ｉｎリッチ相がＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト構造化合物からなり、前記Ｚｎ又はＧａリッチ相がＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表わされる六方晶層状化合物からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
前記酸化物が、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）０．５で表わされる六方晶層状化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
前記酸化物が、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）１で表わされる六方晶層状化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
前記酸化物は、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２で表わされる六方晶層状化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項９】
前記酸化物は、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）０．５、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）１及びＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２のいずれか２以上を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１０】
前記酸化物の各元素比が、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．３５〜０．６０、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１０〜０．３０、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．４０であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
前記酸化物の各元素比が、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．４０〜０．６０、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１５〜０．３０、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇｚ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．３５であることを特徴とする請求項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】
前記スパッタリングターゲットのアルキメデス法による実測密度に１００を乗じて理論密度で割って得られる相対密度が９７％以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１３】
前記スパッタリングターゲットを１０００倍の倍率で１０４μｍ×８６μｍの範囲を観察した場合の断面ＳＥＭ観察において、任意の１０視野で観測される長さ５μｍ以上のクラック平均存在数が２０個以下であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１４】
請求項１〜１３に記載のスパッタリングターゲットを用いて成膜される半導体膜。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体膜を備える薄膜トランジスタ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の薄膜トランジスタを備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物に関する。さらに詳しくは、酸化物半導体膜や透明電極膜等を好適に製造できる酸化物、それを用いた焼結体、ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化インジウム及び酸化亜鉛、又は酸化インジウム、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成る酸化物薄膜は、可視光透過性に優れ、かつ導電体〜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ＴＦＴ用半導体膜として注目されている。
【０００３】
これら透明酸化物薄膜は、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好適に成膜することができる。この中でも、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。上記スパッタリング法には、スパッタリングターゲットが適用される。
【０００４】
上記ＴＦＴ用半導体膜製造用ターゲットとして、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛を適用したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系（ＩＧＺＯ系）酸化物半導体が精力的に検討されている。このＩＧＺＯ系酸化物半導体用ターゲットとしては、ＩｎＧａＺｎＯ４，Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７等で示される公知な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２，３，４）を有する化合物を含有するターゲットに関しても検討されている。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。
【０００５】
酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛を適用した焼結体、ターゲットに関してはこれ以外に特許文献５，６において新規な結晶構造を開示している例がある。このＩＧＺＯ系の酸化物半導体薄膜に関する検討は、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成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】
【０００６】
【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】ＷＯ２００９／０８４５３７号公報
【特許文献４】ＷＯ２００８／０７２４８６号公報
【特許文献５】ＷＯ２０１１／０６１９３０号公報
【特許文献６】ＷＯ２０１１／０６１９３６号公報
【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】
【０００７】
【非特許文献１】N.Kimizuka  et  al.,  Journal  of  Solid  State  Chemistry,  Vol  116,Issue  1,  1995,  P170-178
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スパッタリング法に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状況が変化したりするためである。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。
【０００９】
異常放電、ノジュール、及びパーティクルが少ないターゲットを得るためには、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。異常放電、ノジュール、及びパーティクルの発生は、ターゲットの結晶相の種類やその大きさ（結晶粒径）及びその分布状態に、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が、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、一方で、結晶相の種類により抵抗が周辺より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。
【００１０】
スパッタリング法で製造した酸化物半導体薄膜が所望の性能を発揮することは当然ながら求められる。このように製造により得られる酸化物半導体薄膜の性能を向上すると共に、成膜時の安定性も両立させ、かつターゲット製造時に関しても欠陥の少ない高密度な優れたターゲットを製造しなければならず、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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、ＩＧＺＯ系の各種ターゲットを製造し、酸化物半導体薄膜（ＴＦＴ）の特性のみならず、スパッタリング工程においても最適なターゲットを今までに提案してきた。
本発明は、移動度が高く、Ｓ値が小さく、さらにＴＦＴ用酸化物半導体膜に適用した場合に信頼性に優れ、かつ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く、スパッタリング時に問題となるパーティクルやダストの生成を抑制するターゲットを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
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、Ｇａ、Ｚｎ元素を含む酸化物からなり、前記酸化物の断面ＥＰＭＡ測定で観測されるＩｎリッチ相と、Ｚｎ又はＧａリッチ相とを含み、前記Ｉｎリッチ相の面積が断面総面積に対して３０％以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
２．前記酸化物が、Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビッグスバイト構造化合物と、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される六方晶層状化合物とを含むことを特徴とする１記載のスパッタリングターゲット。
３．前記酸化物が、ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造化合物を含まないことを特徴とする１又は２記載のスパッタリングターゲット。
４．前記酸化物が、Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト構造化合物と、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表わされる六方晶層状化合物とからなることを特徴とする１〜３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
５．前記Ｉｎリッチ相がＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト構造化合物からなり、前記Ｚｎ又はＧａリッチ相がＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表わされる六方晶層状化合物からなることを特徴とする１〜４のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
６．前記酸化物が、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）０．５で表わされる六方晶層状化合物を含むことを特徴とする１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
７．前記酸化物が、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）１で表わされる六方晶層状化合物を含むことを特徴とする１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
８．前記酸化物は、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２で表わされる六方晶層状化合物を含むことを特徴とする１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
９．前記酸化物は、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）０．５、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）１及びＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２のいずれか２以上を含むことを特徴とする１〜５のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
１０．前記酸化物の各元素比が、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．３５〜０．６０、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１０〜０．３０、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．４０であることを特徴とする１〜９のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
１１．前記酸化物の各元素比が、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．４０〜０．６０、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１５〜０．３０、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇｚ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．３５であることを特徴とする１〜１０のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
１２．前記スパッタリングターゲットのアルキメデス法による実測密度に１００を乗じて理論密度で割って得られる相対密度が９７％以上であることを特徴とする１〜１１のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
１３．前記スパッタリングターゲットを１０００倍の倍率で１０４μｍ×８６μｍの範囲を観察した場合の断面ＳＥＭ観察において、任意の１０視野で観測される長さ５μｍ以上のクラック平均存在数が２０個以下であることを特徴とする１〜１２のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
１４．１〜１３に記載のスパッタリングターゲットを用いて成膜される半導体膜。
１５．１４に記載の半導体膜を備える薄膜トランジスタ。
１６．１５に記載の薄膜トランジスタを備える表示装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ元素を含む酸化物からなるスッパタリングターゲットにおいて、異常放電やノジュール、パーティクルの発生を抑制し、ＤＣスパッタ法においても良好な酸化物半導体膜が成膜可能なスパッタリングターゲットを提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のスパッタリングターゲットは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ元素を含む酸化物からなり、前記酸化物の断面ＥＰＭＡ測定で観測されるＩｎリッチ相と、Ｚｎ又はＧａリッチ相とを含み、Ｉｎリッチ相の面積が断面総面積に対して３０％以下である。
任意の断面ＥＰＭＡ観察におけるＩｎリッチ相の面積が、断面総面積に対して３０％以下であるスパッタリングターゲットは、ＴＦＴ用酸化物半導体薄膜を成膜する上で良好であると共に、ＴＦＴ特性に優れる酸化物薄膜が得られる。
本発明のスパッタリングターゲットのＩｎリッチ相の面積は、断面総面積に対して、２８％以下がより好ましく、２７％以下がさらに好ましい。また、Ｉｎリッチ相の面積は、断面総面積に対して、１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、４％以上がさらに好ましい。
【００１５】
Ｉｎリッチ相とは、ＥＰＭＡによる分析で周辺の元素密度よりＩｎの密度が高い（通常１．５〜２倍以上）部分を言う。
同様にＺｎ又はＧａリッチ相とは、ＥＰＭＡによる分析で周辺の元素密度よりＺｎ又はＧａの密度が高い（通常１．５〜２倍以上）部分を言う。
【００１６】
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ元素を含む酸化物からなるスパッタリングターゲットは、好ましくは各元素比が、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．３５〜０．６０、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１０〜０．３０、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．４０である。
【００１７】
さらに、当該ターゲットは本性能を低下させない範囲において上記元素以外の元素を含んでもよく、より具体的には元素として、Ｓｎ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ等が挙げられる。
このように酸化物ターゲットを構成するＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ各元素比を、例えばＩｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．３５〜０．６０、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１０〜０．３０、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．４０とすることにより結晶相の種類、その分布や大きさを最適化することができる。
【００１８】
本発明のスパッタリングターゲットはインジウム、ガリウム、亜鉛を含む酸化物からなり、好ましくは（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される六方晶層状化合物とＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造化合物を含む酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットであり、より好ましくは（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される化合物及びＩｎ２Ｏ３で表される化合物から実質的になる酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットである。
ここで「実質的になる」とは、ターゲット中の（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される化合物及びＩｎ２Ｏ３で表される化合物の含有割合が例えば９０モル％以上、９５モル％以上、９７モル％以上、又は９９モル％以上であることを意味する。
【００１９】
六方晶層状化合物及びビックスバイト構造化合物は、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の六方晶層状化合物及びビックスバイト構造化合物も含む。
【００２０】
スパッタリングターゲットが含む（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される化合物は、好ましくは（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）０．５、（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）１、及び（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）２から選択されるいずれか１つ又は２つである。
【００２１】
スパッタリングターゲットのＩｎリッチ相は、好ましくはＩｎ２Ｏ３で表わされるビックスバイト構造化合物からなる。
スパッタリングターゲットのＺｎ又はＧａリッチ相としては、（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５〜２０）で表される六方晶層状化合物、ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造化合物、単一酸化物のＺｎＯ及びＧａ２Ｏ３が挙げられるが、好ましくは（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される六方晶層状化合物からなる。Ｚｎリッチ相とＧａリッチ相とは、断面において同一の領域であってもよいし、異なる領域であってもよいが、Ｚｎリッチ相とＧａリッチ相が、（ＩｎＧａ）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される六方晶層状化合物である同一領域を占めることが好ましい。
【００２２】
上記スパッタリングターゲットは、六方晶層状化合物とビックスバイト構造化合物の他にスピネル構造化合物造等の化合物を含むこともできる。しかしながら、スパッタリングターゲットは、好ましくは例えばＺｎＧａ２Ｏ４で表わされるスピネル構造化合物等のスピネル構造化合物を含まない。また、単一酸化物のＺｎＯ相及びＧａ２Ｏ３相を含まないことが好ましい。
【００２３】
本発明のスパッタリングターゲットを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により１０００倍の倍率で観察すると、六方晶層状化合物とビックスバイト構造の分布が反射電子像のコントラストにより分離することが可能である。同じ視野を電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）によりＩｎ、Ｇａ、Ｚｎのマッピングを行うと、ＳＥＭにて観察された結晶相を同定することが可能である。
尚、ビックスバイト相はＥＰＭＡにてＩｎリッチ相、六方晶層状化合物相はＥＰＭＡにてＧａ・Ｚｎリッチ相である。ＳＥＭ像からＩｎリッチ相とＧａ、Ｚｎリッチ相の面積を求め面積の割合を結晶相の割合とする。
【００２４】
本発明のスパッタリングターゲットは好ましくは以下の組成である。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．３５〜０．６０
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１０〜０．３０
Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．４０
より好ましくは以下組成である。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．４０〜０．６０
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＝０．１５〜０．３０
Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇｚ＋Ｚｎ）＝０．２５〜０．３５
【００２５】
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．３５以上であればＴＦＴを作製したときに移動度２０ｃｍ２／Ｖｓ以上を得ることができる。一方、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．６以下であれば導電膜化し難く、容易にＴＦＴを作製することができる。
【００２６】
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．１０以上とすることで、成膜した薄膜のバンドギャップが狭くならず、ＴＦＴとした際の光信頼性（ＮＢＩＴＳ等）を確保することができる。一方、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．３０以下とすることで、ＴＦＴを作製したときに移動度が２０ｃｍ２／Ｖｓ以上を得ることができる。
【００２７】
Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．２５以上とすることで、六方晶層状化合物相を生成し易くでき、スパッタリングターゲットの安定度を向上させることができる。一方、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．４０以下とすることで、成膜した薄膜の酸へのエッチング速度を良好な範囲とすることができ、加工性を向上させることができる。
【００２８】
［スパッタリングターゲットの製造］
ターゲットの製造
本発明のターゲットは、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、その後スプレイドライヤー等により造粒し、ＨＰ、ＣＰ等の一軸プレスやＣＩＰ、ＨＩＰ等の等方プレスにより成形後、焼成して得られる。原料酸化物は、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とよい。
【００２９】
以下各工程について説明する。
本発明のスパッタリングターゲットは、原料である、インジウム化合物、ガリウム化合物及び亜鉛化合物を、積算動力２００Ｗｈ以上で粉砕混合して混合粉末を製造し、この混合粉末から、ＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ以上、メディアン径が１μｍ以上１００μｍ以下である造粒粉末を製造し、さらに造粒粉末を焼結成形して得ることができる。積算動力とは各処理時のモーター動力を実測し、時間を積したものである。
積算動力２００Ｗｈ以上で粉砕混合すると細かく粉砕されるだけでなく原料の少なくとも一部が複合酸化物化される。
【００３０】
（１）配合工程
配合工程で、酸化物焼結体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、通常、Ｉｎ化合物の粉末、Ｇａ化合物の粉末、Ｚｎ化合物の粉末を用いる。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、硝酸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。
【００３１】
原料に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。
【００３２】
酸化物の表面積が大きすぎると二次凝集を起こしやすくなり、粉砕・混合に時間がかかり、製造コストが高くなるだけではなく、粉砕・混合時にコンタミが起こりやすくなる。また表面積が小さすぎる場合には粉砕・混合しきれずに造粒粉末中に粗大粒子が残ってしまうため、焼結後に結晶相の均一性が損なわれたり、ポアや異常粒成長の原因となる。
【００３３】
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上である。純度が２Ｎより低いと耐久性の低下や液晶側に不純物が入り、焼き付けが起こるおそれがある。
また原料と一緒に成形助剤としてポリビニルアルコールやポリエチレングリコール、チルセルロース、ポリワックス、オレイン酸、ステアリン酸等を加えてもよい。
【００３４】
（２）混合工程
原料を混合粉砕手段により混合して混合粉末を得る。混合粉砕手段として、遊星ボールミルを使用できる。
粉砕時間等の条件は、適宜調整すればよいが、積算動力は２００Ｗｈ以上とする。２００〜１０００Ｗｈが好ましい。さらに好ましくは２００Ｗｈ〜６００Ｗｈの範囲である。特に好ましくは２００Ｗｈ〜４００Ｗｈである。積算動力が２００Ｗｈ未満である場合、均一な造粒粉末が作製できず、焼結後の組織が不均一となる恐れがある。一方積算動力が１０００Ｗｈより大きい場合は、メディアの摩耗に起因する不純物が発生しやすくなり、不純物がスパッタリングターゲットの結晶粒界に偏析したり、ターゲット中に残留する問題が発生する恐れがある。この不純物の影響により、スパッタ成膜した薄膜の特性にばらつきが発生する恐れがある。
【００３５】
（３）造粒工程
取扱いしやすいように、得られた混合粉末を造粒粉末（顆粒）とするとよい。例えば、乾燥させ、粒度を揃えるために篩分けする。
造粒粉末のＢＥＴ表面積は１０ｍ２／ｇ以上とするとよく、好ましくは１０〜５０ｍ２／ｇである。１０ｍ２／ｇ未満であると異常粒成長等の焼結不良を起こしやすくなり、焼結体の密度や強度が低下しやすくなる。ＢＥＴ表面積は実施例に記載の方法で測定できる。
【００３６】
また、造粒粉末のメディアン径を１μｍ以上１００μｍ以下とするとよく、好ましくは５μｍ〜７０μｍ、より好ましくは５μｍ〜５０μｍである。メディアン径は造粒及び篩分け工程にて調整できる。メディアン径はレーザー回折式粒度分布計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で測定できる。
ＢＥＴ表面積を１０ｍ２／ｇ以上とするとよく、メディアン径を１〜１００μｍすることで、得られる酸化物焼結体に大きな凝集物が生じ難くなる。
【００３７】
（４）成形工程
成形工程では、ターゲットとして好適な形状に成形する。成形処理としては、例えば、プレス成形（一軸成形）、金型成形、鋳込み成形、射出成形等が挙げられる。冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）等で成形すると焼結密度の高いターゲットが得られる。
【００３８】
尚、単なるプレス成形（一軸プレス）であると圧力にムラが生じて、想定外の結晶型の生成や結晶の変形の恐れがある。
また、プレス成形（一軸プレス）後に、冷間静水圧（ＣＩＰ）、熱間静水圧（ＨＩＰ）等を行い２段階以上の成形工程を設けてもよい。
【００３９】
ＣＩＰ（冷間静水圧、あるいは静水圧加圧装置）を用いる場合、面圧１００〜４０００ｋｇｆ／ｃｍ２で０．５〜６０分保持することが好ましく、面圧５００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ２で２〜３０分保持することがより好ましい。前記範囲内であると、成形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。また、面圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ２未満であると、焼結後の密度が上がらないあるいは抵抗が高くなる恐れがある。面圧４０００ｋｇｆ／ｃｍ２超であると装置が大きくなりすぎ不経済となる恐れがある。保持時間が０．５分未満であると焼結後の密度が上がらない場合がある。６０分超であると時間が掛かりすぎ不経済となる恐れがある。
尚、成形処理に際しては、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、オレイン酸等の成形助剤を用いてもよい。
【００４０】
（５）焼成工程
上記成形工程で得られた成形体を焼成する。焼成条件としては、通常、１４００〜１６００℃において、例えば１２〜３６０時間、好ましくは１８〜１８０時間、より好ましくは２４〜９６時間焼成する。焼成温度が１４００℃未満であると、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相の成長が不十分となる。一方、１６００℃を超えると成分の気化により、組成がずれたり、炉を傷めたりするおそれがある。
【００４１】
燃焼時間が１２時間未満であると、結晶の生成が不十分となり、３６０時間より長いと、製造時間がかかり過ぎコストが高くなるため、実用上採用できない。
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又は酸素が含まれている加圧雰囲気下で行う。
【００４２】
酸素を含有しない雰囲気で焼成したり、１６００℃超の温度において焼成したりすると、得られるターゲットの密度を十分に向上させることができず、スパッタリング時の異常放電の発生を十分に抑制できなくなる場合がある。
【００４３】
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。
【００４４】
（６）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。
加工は酸化物焼結体をスパッタリング装置へ装着するの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。
【００４５】
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＃４００以上にポリッシングしたり、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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一つのバッキングプレートに取り付け、実質一つのターゲットとしてもよい。
【００４８】
ターゲット比抵抗は、ＤＣスパッタをする場合、１．０Ｅ−４Ωｃｍ以下であることが好ましく、さらに５．０Ｅ−５Ωｃｍ以下であることが好ましい。ターゲット比抵抗値は、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。密度は、９５％以上が好ましく、さらに９８％以上が好ましい。
【００４９】
［ターゲットの評価］
（１）断面結晶相の測定方法
断面結晶相の粒径は、焼結体研磨後の試料を適宜切断、包埋研磨することで観察試料を作製し、任意の観察が可能となる。これら試料を１０００倍（１０４μｍ×８６μｍ）でＥＰＭＡ観察、ＳＥＭ観察及びＸＲＤ測定することにより各結晶相を識別することが可能となる。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、平滑な表面の観察では、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、さらに同一の試料を用いてＥＰＭＡ観察することで各元素の分布状態が観測でき、Ｉｎリッチ相やＧａ又はＺｎリッチ相を識別可能とする。また、同試料を用いてＸＲＤ測定することにより、各結晶相が何であるかを同定することができる。
【００５０】
焼結体中のＩｎ２Ｏ３で表わされるビッグスバイト構造化合物、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表わされる六方晶層状化合物、及びＺｎＧａ２Ｏ４で表わされるスピネル構造化合物の有無は、Ｘ線回折で確認できる。
Ｉｎ２Ｏ３で表わされるビッグスバイト構造化合物は、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）データベースのＮｏ．０６−０４１６のピークパターンか、あるいは類似の（シフトした）パターンを示すものである。
ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝０．５、１、２）で表される六方晶層状化合物のうち、ｍ＝０．５は、ＪＣＰＤＳデータベースのＮｏ.３８−１０９７のピークパターンか、あるいは類似の（シフトした）パターン、ｍ＝１は、Ｎｏ．３８−１１０４のピークパターンか、あるいは類似の（シフトした）パターン、ｍ＝２は、Ｎｏ.４０−０２５２のピークパターンか、あるいは類似の（シフトした）パターン、をそれぞれ示すものである。
ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造化合物は、ＪＣＰＤＳデータベースのＮｏ．３８−１２４０のピークパターンか、あるいは類似のパターン、を示すものである。
【００５１】
（２）断面結晶相の同定
ターゲット中の化合物の結晶構造は、焼結体研磨後の試料のＸＲＤ測定(株)リガク製Ｕｌｔｉｍａ−III）により判定できる。これでターゲット中の結晶構造が把握でき、さらに微小領域の結晶構造分布に関しては、先のＳＥＭ観察やＥＰＭＡ観察、さらにＳＥＭ−ＥＤＸ（日本電子社製Ｓ−８００）測定により決定できる。
【００５２】
（３）ターゲット比抵抗測定
焼結研磨後のターゲット表面抵抗は、任意の１０箇所で抵抗率計（三菱化学(株)製、ロレスタ）を使用し四探針法（ＪＩＳ  Ｒ１６３７）に基づき測定し、その平均値で求めることができる。
尚、ターゲット比抵抗値としては、ＤＣスパッタをする場合、１．０Ｅ−４Ωｃｍ以下であることが好ましく、さらに５．０Ｅ−５Ωｃｍ以下であることが好ましい。ターゲット比抵抗値は、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。
ターゲット密度は、アルキメデス法により実測密度を求め、各組成の理論密度で割り１００倍して相対密度を算出した。
尚、スパッタリングターゲットとして適用する場合には、９７％以上が好ましく、さらに９８％以上が好ましい。
【００５３】
（４）ターゲット中のクラック測定
例えば上述のターゲットの製造方法の（１）の工程で作製した断面観察用試料を適用し、１０００倍（１０４μｍ×８６μｍ）において任意の１０視野をＳＥＭ観察する。ターゲット中のクラック数は、上記ＳＥＭ観察領域において存在する長さ５μｍ以上のクラック総数を得たのち、１０で割ることにより平均存在数を算出することで評価できる。
【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】
本発明によるターゲットの製造及び評価の例を以下に示す。以下の例は、本発明を実施するに当たり適用できる一例であり、本目的を損なわない限りにおいて特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＝５０：２０：３０となるように秤量した。Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯ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、スプレードライヤーにより乾燥、造粒させた。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、５分保持にて加圧成形し成形体を作製した。
【００７４】
その後、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：２０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て、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。
【００７６】
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、ターゲットを得た。
この後、ターゲット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。
【００７７】
（３）ターゲットの評価
得られた酸化物焼結体（ターゲット）について、下記の評価を行った。
（Ａ）金属元素の比率及び結晶相分布の観察
誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ、島津製作所社製）で分析した。
結晶相の分布に関しては下記方法により断面を作製しＥＰＭＡ測定及びＳＥＭ観察を実施した。
【００７８】
断面が最大長２０ｍｍ以下の試験片を準備し、エポキシ樹脂で包埋後研磨し断面を作製した。ＥＰＭＡ測定では、Ｉｎ，Ｇａ，Ｚｎ各元素の存在分布をマッピングし、Ｉｎリッチ相とＧａ又はＺｎリッチ相を識別し、画像解析からＩｎリッチ相の全面積における面積比を算出した。
また、同試料のＳＥＭ観察から１０００倍（１０４μｍ×８６μｍ）での１０視野における５μｍ以上のクラック総数を求め、１０で割ることにより平均クラック数を算出した。
【００７９】
（Ｂ）結晶構造
以下の条件のＸＲＤ測定により判定した。
解析結果を表１に示す。表中には、各結晶相の各ピーク強度の総和比：Ｉ１／Ｉ２を示した。
・装置：（株）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
【００８０】
（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（％）
【００８１】
（ｂ）バルク抵抗率
抵抗率計（三菱化学（株）製、ロレスタ）を使用し四探針法（ＪＩＳ  Ｒ１６３７）に基づき測定、１０箇所の平均値を抵抗率値とした。
【００８２】
（ｃ）ノジュール
前述の方法に従い製造したターゲットをＤＣスパッタ成膜装置に装着し、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、エロージョン部の黒点について以下のように評価した。尚、黒点の境界においては、必要に応じて光学顕微鏡を用いて黒点の数を数えた。
少：エロージョン部に数個（０〜１０個）
中：エロージョン部に数十個（１０〜５０個）
多：エロージョン部に数十個（５０個〜）
【００８３】
（ｄ）異常放電
前述の方法に従い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た。
【００８４】
（ｅ）パーティクル
前述の方法に従い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＋酸素を用いて、０．３Ｐａ、ＤＣ出力２００Ｗにて、１０ｋＷｈｒ連続スパッタを行い、ターゲット非エロージョン部に堆積するパーティクル量により、少〜中〜多の３段階で確認した。
上記パーティクル量は、非エロージョン部に堆積したパーティクルの付着面積について評価した。具体的には、パーティクルが付着した帯状領域の幅を以下のように評価した。尚、境界領域は付着強度、体積厚みを考慮し判断した。
少：０〜２ｍｍ
中：〜５ｍｍ
多：５ｍｍ〜
【００８５】
［実施例２〜７］
酸化物焼結体の作製時における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）の原子比Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎを表１に従い変えた以外は実施例１と同様に実施した。作製した各ターゲット物性の測定結果を表１に示す。
【００８６】
［比較例１〜３］
酸化物焼結体の作製時における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）の原子比Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎを表３に従い変えた以外は実施例１と同様に実施した。作製した各ターゲット物性の測定結果を表２に示す。
【００８７】
（Ｄ）酸化物半導体膜（ＴＦＴ）の評価
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することで、本発明の酸化物薄膜を形成することができる。本酸化物薄膜は、その目的により適宜成膜条件を選択することで透明電極やＴＦＴ用酸化物半導体膜等を形成することができる。以下一般的な酸化物半導体膜に関する評価について記載する。
【００８８】
ＴＦＴの評価項目としては、電界効果移動度、閾値電圧、オンオフ比、Ｓ値等があり、膜に関してはバンドギャップを評価した。これら評価に関しては、下記方法に従い実施した。
【００８９】
［ＴＦＴ評価］
基板として、膜厚１００ｎｍの熱酸化膜付きの導電性シリコン基板を使用した。熱酸化膜がゲート絶縁膜として機能し、導電性シリコン部がゲート電極として機能する。
ゲート絶縁膜上にスパッタ成膜し、膜厚５０ｎｍの非晶質薄膜を作製した。レジストとしてＯＦＰＲ♯８００（東京応化工業株式会社製）を使用し、塗布、プレベーク（８０℃、５分）、露光した。現像後、ポストベーク（１２０℃、５分）し、シュウ酸にてエッチングし、所望の形状にパターニングした。
その後、Ｍｏ（２００ｎｍ）をスパッタ成膜により成膜した。チャンネルエッチによりソース／ドレイン電極を所望の形状にパターニングした。その後、プラズマＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）にてＳｉＮｘを成膜して保護膜とした。フッ酸を用いてコンタクトホールを開口し、薄膜トランジスタを作製した。    
作製した薄膜トランジスタについて、電界効果移動度（μ）を評価した。これらの特性値は、半導体パラメーターアナライザー（ケースレーインスツルメンツ株式会社製４２００ＳＣＳ）を用い、室温、遮光環境下（シールドボックス内）で測定した。
また、盛装したトランジスタについて、ドレイン電圧（Ｖｄ）を１Ｖ及びゲート電圧（Ｖｇ）を−１５〜２０Ｖとして伝達特性を評価した。尚、電界効果移動度（μ）は、線形移動度から算出し、Ｖｇ−μの最大値で定義した。
【００９０】
［バンドギャップ評価］
バンドギャップを評価する代表的な手法として、分光エリプソメトリー法が採用した。分光エリプソメトリー法とは、直線偏光の光を試料に入射させ、試料を反射した光の偏光状態（一般には楕円偏光）を調べ、膜の物性を記述するのに最適なモデルでフィッティングすることによって、薄膜の屈折率ｎと消衰係数ｋ（光学定数）や、膜厚、表面粗さ・界面の粗さ等を測定する方法である。また、結晶度や異方性、電気抵抗率やバンドギャップ等の他の物性値も予測することができる。
石英基板上に成膜した酸化物半導体薄膜について、分光エリプソメトリーによりバンドギャップを評価した。具体的に、屈折率及び消衰係数から吸収係数を算出し、直接遷移型を仮定し、吸収係数の２乗とエネルギーのグラフからバンドギャップを求めた。
上記実施例１〜７及び比較例１〜３までのターゲットを用いて作製した酸化物半導体膜に関する評価結果を表３に示す。
【００９１】
【表１】
2014062316.tif 000002
【表２】
2014062316.tif 000003
【表３】
2014062316.tif 000004