(57)【要約】一般式（Ｉ）：  Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２  （Ｉ）（式中、Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）で表されるガーネット化合物。
2018043323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット化合物。
【請求項２】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項１に記載のガーネット化合物。
【請求項３】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相を含む酸化物焼結体。
【請求項４】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項３に記載の酸化物焼結体。
【請求項５】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相、及び、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含む酸化物焼結体。
【請求項６】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項５に記載の酸化物焼結体。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の酸化物焼結体を有するスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規ガーネット化合物、それを含有する焼結体及びスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用いられるアモルファス（非晶質）酸化物半導体は、汎用のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）に比べて高いキャリヤー移動度を有し、光学バンドギャップが大きく、低温で成膜できるため、大型・高解像度・高速駆動が要求される次世代ディスプレイや、耐熱性の低い樹脂基板等への適用が期待されている。【０００３】
上記酸化物半導体（膜）の形成に当たっては、スパッタリングターゲットをスパッタリングするスパッタリング法が好適に用いられている。これは、スパッタリング法で形成された薄膜が、イオンプレーティング法や真空蒸着法、電子ビーム蒸着法で形成された薄膜に比べ、膜面方向（膜面内）における成分組成や膜厚等の面内均一性に優れており、スパッタリングターゲットと同じ成分組成の薄膜を形成できるためである。【０００４】
特許文献１には、Ａ３Ｂ２Ｃ３Ｏ１２で表されるガーネット化合物の製造方法が記載されている。
また、特許文献１には、酸化インジウムを含有するＹ３Ｉｎ２Ｇａ３Ｏ１２化合物が例示されている。【０００５】
特許文献２には、酸化インジウム、酸化イットリウム、及び酸化アルミニウム又は酸化ガリウムを含む原料を焼結して得られる、Ａ３Ｂ５Ｏ１２型ガーネット構造の化合物を含有するスパッタリングターゲットが記載されている。このターゲットは、ガーネット構造を含むことにより、電気抵抗が小さくなり、スパッタリング中の異常放電が少なくなると記載されている。また、高移動度のＴＦＴ素子への適用に関する記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７３４０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５−０９８０６０号
【発明の概要】
【０００７】
しかし一方で、さらなる高性能なＴＦＴへの要求が強くあり、高移動度で、保護膜又は絶縁膜を化学蒸着法（ＣＶＤ）で形成する際の加熱等での特性変化の小さい材料への要望は大きい。
本発明の目的は、新規なガーネット化合物、ＴＦＴに用いたときに優れたＴＦＴ性能が発揮される薄膜を形成できるスパッタリングターゲット、及びその材料である酸化物焼結体を提供することである。
【０００８】
本発明によれば、以下の新規なガーネット化合物、酸化物焼結体及びスパッタリングターゲット等が提供される。
１．一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット化合物。
２．Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、１に記載のガーネット化合物。
３．一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相を含む酸化物焼結体。
４．Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、３に記載の酸化物焼結体。
５．一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相、及び、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含む酸化物焼結体。
６．Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、５に記載の酸化物焼結体。
７．５又は６に記載の酸化物焼結体を用いて作製されたスパッタリングターゲット。
【０００９】
本発明によれば、新規なガーネット化合物、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用いたときに優れたＴＦＴ性能が発揮される薄膜を形成できるスパッタリングターゲット、及びその材料である酸化物焼結体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜を適用できるＴＦＴの一例を示す。
【図２】本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜を適用できるＴＦＴの別の例を示す。
【図３】実施例１の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図４】実施例２の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図５】実施例３の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図６】実施例４の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図７】実施例５の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図８】実施例６の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図９】実施例７の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図１０】実施例８の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図１１】実施例９で製造したボトムゲート型薄膜トランジスタの構造を示す概略断面図である。
【図１２】実施例１０の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図１３】実施例１１の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【図１４】実施例１２の酸化物焼結体のＸ線回折パターンである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
酸化インジウムをベースとするターゲット材に、ランタノイド系金属の様な原子半径の大きな元素を添加すると、酸化インジウムの格子定数が変化したり、焼結密度が上がらずターゲット材の強度が低下したり、大パワーでのスパッタリング中に熱応力によりマイクロクラックを発生したり、チッピングや異常放電が発生したりする場合がある。これらの現象は得られる酸化物薄膜に欠陥を発生させＴＦＴ性能の劣化を引き起こす。
【００１２】
本発明者らは、上記問題点を解決するため、ターゲット材として用いることができるランタノイド系金属元素を含む酸化インジウムをベースとする新たな物質を見出すべく鋭意探索を行い、ランタノイド系金属元素を含む新規なガーネット化合物を見出した。そして、前記ガーネット化合物（ガーネット相）とＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含む酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットは焼結密度が高い、バルク抵抗が低い、ターゲットの反りが少ない、ボンディング率が高い等のターゲット材として有利な特性を有することを見出した。これらのターゲット特性により、大パワーでのスパッタリングでも異常放電が生じ難く安定したスパッタリングが可能となる。また、このスパッタリングターゲットをスパッタして得られる薄膜は、ＴＦＴに用いたときに優れたＴＦＴ性能（保護膜又は絶縁膜を化学蒸着法（ＣＶＤ）で形成する際の加熱等での特性変化が小さい、高速応答性等）を発揮することを見出した。
【００１３】
本発明の一実施形態に係るガーネット化合物（以下、本発明のガーネット化合物という）は、
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表される新規化合物である。
【００１４】
本発明において、「ガーネット化合物」とは、ガーネット構造（柘榴石型構造）の結晶構造型を有する化合物をいうものとする。
【００１５】
式（Ｉ）中のＬｎは、Ｌａ（ランタン）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホロミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）及びＬｕ（ルテチウム）から選ばれた一種以上の金属元素である。これらのうち、Ｓｍ、Ｎｄが好ましい。
【００１６】
Ｌｎは、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含むことが好ましく、Ｎｄ及びＳｍのいずれかであることがより好ましい。
【００１７】
本発明のガーネット化合物は、単結晶構造でも多結晶構造でもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る酸化物焼結体（以下、本発明の第１の酸化物焼結体という）は、一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相を含むことを特徴とする新規物質である。
当該酸化物焼結体は、上記新規なガーネット化合物（ガーネット相）のみからなっていてもよいし、上記新規なガーネット化合物（ガーネット相）以外の化合物（相）を含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る酸化物焼結体（以下、本発明の第２の酸化物焼結体という）は、一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相、及び、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含むことを特徴とする新規物質である。
【００２０】
上記本発明の第１の酸化物焼結体及び第２の酸化物焼結体をまとめて本発明の酸化物焼結体ということがある。
【００２１】
本発明の酸化物焼結体における一般式（Ｉ）で表されるガーネット相におけるＬｎは、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含むことが好ましく、Ｎｄ及びＳｍのいずれかであることがより好ましい。
【００２２】
本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット（以下、本発明のスパッタリングターゲットという）は、上記本発明の第２の酸化物焼結体を有していることを特徴とする。
【００２３】
本発明のスパッタリングターゲットは、本発明の第２の酸化物焼結体を、ターゲット材としてバッキングプレートに貼り合わせて製造される。スパッタリングターゲットの製造方法は後述する。
【００２４】
本発明の第２の酸化物焼結体は、前記一般式（Ｉ）で表されるガーネット相、及び、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含むことにより、焼結密度（相対密度）及び体積抵抗率（バルク抵抗）を向上させることができる。また、線膨張係数を小さく、熱伝導度を大きくすることができる。また、雰囲気焼成炉を用いて酸素雰囲気下という特殊な条件下や、大気下等で行うような簡便な方法で焼成した場合でも、体積抵抗率も低く焼結体密度も高い酸化物焼結体とすることができる。上記特性を有する本発明の第２の酸化物焼結体は、ターゲット材として好ましい。
【００２５】
本発明の第２の酸化物焼結体をターゲット材として用いることにより、ターゲットの強度が高い。また熱伝導率が高く、線膨張係数が小さいため、熱応力を抑えることができ、その結果、ターゲットのマイクロクラックやチッピングの発生を抑制し、ノジュールや異常放電の発生を抑制することができ、大パワーでのスパッタリングが可能なスパッタリングターゲットを得ることができる。
加えて、本発明の第２の酸化物焼結体をターゲット材として用いることにより、高移動度で、ＴＦＴ製造プロセス過程で酸化物半導体層の積層後に行われる化学気相成長プロセス（ＣＶＤプロセス）やＴＦＴ作製後の加熱処理等での熱による特性への劣化が少なく、高性能のＴＦＴを得ることができる。
【００２６】
本発明のガーネット化合物、酸化物焼結体中のガーネット相及びＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相は、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法により、ＸＲＤチャートから検出することができる。
【００２７】
本発明の第２の酸化物焼結体における、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相の存在比率は、１〜９９ｗｔ％であることが好ましく、１０〜９８ｗｔ％であることがより好ましい。Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相の存在比率が上記範囲であれば、新規化合物であるＬｎ３Ｉｎ２（Ｇａ３−ｘＡｌｘ）３Ｏ１２がＩｎ２Ｏ３結晶中に分散しており、さらに希土類元素をドーピングする等により、後述するターゲット素材以外の蛍光材料等への応用も考えられる。
【００２８】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相が主成分であることが好ましい。ビックスバイト構造以外の結晶構造が主成分として析出すると、移動度の低下を招くおそれがある。「Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相が主成分である」とは、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相の存在比率が５０ｗｔ％超であることを意味し、好ましくは７０ｗｔ％以上、より好ましくは８０ｗｔ％以上、さらに好ましくは９０ｗｔ％以上である。
【００２９】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、焼結密度が６．５〜７．１ｇ／ｃｍ３の範囲内であることが好ましく、６．６〜７．１ｇ／ｃｍ３の範囲内であることがより好ましい。焼結密度が６．５〜７．１ｇ／ｃｍ３の範囲内であれば、ターゲットとして用いた際に、異常放電の原因やノジュール発生の起点となる空隙を減少させることができる。
焼結密度は、例えば、アルキメデス法で測定することができる。
【００３０】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相に、前記Ｌｎで表される金属元素（Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ；以下、「Ｌｎ」と表す。）、Ａｌ元素及びＧａ元素のうちの一種以上が固溶していてもよい。Ｌｎ及びＧａ、又はＬｎ、Ｇａ及びＡｌが固溶していることが好ましい。固溶は、置換型固溶が好ましい。
これにより、安定したスパッタを行うことができる。
【００３１】
Ｌｎ及びＧａ、又はＬｎ、Ｇａ及びＡｌの固溶は、例えばＸＲＤ測定を用いて、ビックスバイト相の格子定数から同定することができる。
Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相の格子定数が、例えば、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相のみの格子定数よりも小さくなっていれば、Ｇａ、又はＧａ及びＡｌの固溶が優位的に作用しており、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相のみの格子定数よりも大きくなっていれば、Ｌｎの固溶が優位的に作用している。
【００３２】
ここで、「格子定数」とは、単位格子の格子軸の長さと定義され、例えばＸ線回折法によって求めることができる。
【００３３】
また、本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、一般式（Ｉ）で表されるガーネット相に、Ｌｎ及びＧａ、又はＬｎ、Ｇａ及びＡｌが固溶していてもよい。
これにより、安定したスパッタを行うことができる。
【００３４】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、一般式（Ｉ）で表されるガーネット相の平均粒径は、１５μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以下であり、さらに好ましくは８μｍ以下であり、特に好ましくは５μｍ以下である。下限値に特に制限はないが、通常０．１μｍ以上である。
一般式（Ｉ）で表されるガーネット相の平均粒径が１５μｍ以下の場合、放電を安定化しやすくなる。
一般式（Ｉ）で表されるガーネット相の平均粒径は、例えば、電子プローブ微小分析器（ＥＰＭＡ）により、一般式（Ｉ）で表されるガーネット相を特定し、その最大径を直径とする円を仮定し、その直径の平均値として、求めることができる。
【００３５】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）は、０．６０以上０．９７以下であることが好ましく、０．７０以上０．９６以下がより好ましく、０．７５以上０．９５以下がさらに好ましい。
０．６０未満の場合、形成する酸化物半導体薄膜を含むＴＦＴの移動度が小さくなるおそれがある。０．９７超の場合、ＴＦＴの安定性が得られないおそれや、導電化して半導体になりにくいおそれがある。
【００３６】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、Ａｌを含む場合の原子比（Ｇａ＋Ａｌ）／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）は、０．０１以上０．２０以下であることが好ましく、０．０２以上０．１５以下がより好ましく、０．０２以上０．１２以下がさらに好ましい。
（Ｇａ＋Ａｌ）／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が０．０１未満の場合、一般式（Ｉ）で表されるガーネット相が形成されず、酸化物焼結体のバルク抵抗が高くなったり、焼結密度及び焼結体強度が低く、そのためスパッタ時の熱による割れ等が発生しやすくなったり、安定したスパッタリングができなくなるおそれがある。一方、０．２０超の場合、形成する酸化物半導体薄膜を含むＴＦＴの移動度が小さくなるおそれがある。
【００３７】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、Ａｌを含まない場合の原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ）は、０．０１以上０．４０以下であることが好ましい。
【００３８】
本発明の酸化物焼結体及び本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体において、原子比Ｌｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）は、０．０２以上０．２０以下であることが好ましく、０．０２以上０．１８以下がより好ましく、０．０３以上０．１６以下がさらに好ましい。
０．０２未満の場合、一般式（Ｉ）で表されるガーネット相が形成されず、酸化物焼結体のバルク抵抗が高くなったり、焼結密度及び焼結体強度が低く、そのためスパッタ時の熱による割れ等が発生しやすくなったり、安定したスパッタリングができなくなるおそれがある。一方、０．２０超の場合、形成する酸化物半導体薄膜を含むＴＦＴの移動度が小さくなるおそれがある。
【００３９】
また、本発明の酸化物焼結体及び本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、さらに正四価の金属元素を含有していてもよい。
本発明の酸化物焼結体及び本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、正四価の金属元素を含むことが好ましい。
これにより、より安定的にスパッタリングを行うことができる。
【００４０】
正四価の金属元素としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ及びＣｅが挙げられ、Ｓｎが好ましい。Ｓｎのドーピング効果によりバルク抵抗が低下し、より安定的にスパッタリングを行うことができる。
【００４１】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、正四価の金属元素は、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相又は一般式（Ｉ）で表されるガーネット相に固溶していることが好ましく、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相に固溶していることがより好ましい。固溶は、置換型固溶が好ましい。
これにより、より安定的にスパッタリングを行うことができる。
【００４２】
正四価の金属元素の固溶については、例えばＸＲＤ測定の格子定数から同定することができる。
また、正四価の金属元素が固溶したＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相について、Ｌｎ及びＧａ、又はＬｎ、Ｇａ及びＡｌの固溶を、例えば上述のＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相への固溶と同様に、ＸＲＤ測定を用いて、ビックスバイト相の格子定数から、同定できる。
【００４３】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体においては、正四価の金属元素の含有量は、酸化物焼結体中の全金属元素に対して、原子濃度で１００〜１００００ｐｐｍが好ましく、より好ましくは５００ｐｐｍ以上８０００ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは８００ｐｐｍ以上６０００ｐｐｍ以下である。
１００ｐｐｍ未満の場合、バルク抵抗が上昇するおそれがある。一方、１００００ｐｐｍ超の場合、形成する酸化物半導体薄膜を含むＴＦＴが導通するおそれや、オン／オフ値が小さくなるおそれがある。
【００４４】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、バルク抵抗が、３０ｍΩ・ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５ｍΩ・ｃｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｍΩ・ｃｍ以下である。下限値に、特に制限はないが、通常１ｍΩ・ｃｍ以上、又は５ｍΩ・ｃｍ以上である。
３０ｍΩ・ｃｍ以下の場合、大パワーでの成膜時に、ターゲットの帯電による異常放電が発生しにくく、また、プラズマ状態が安定し、スパークが発生しにくくなる。また、パルスＤＣスパッタ装置を用いる場合、さらにプラズマが安定し、異常放電等の問題もなく、安定してスパッタできるようになる。
バルク抵抗は、例えば、四探針法に基づき測定することができる。
【００４５】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、３点曲げ強度が、１２０ＭＰａ以上であることが好ましく、１４０ＭＰａ以上がより好ましく、１５０ＭＰａ以上がさらに好ましい。
上限値は、特に制限はないが、通常２００ＭＰa以下である。
１２０ＭＰａ未満の場合、大パワーでスパッタ成膜した際に、ターゲットの強度が弱く、ターゲットが割れたり、チッピングを起こして、チッピングした破片がターゲット上に飛散し、異常放電の原因となるおそれがある。
【００４６】
３点曲げ強度は、例えばＪＩＳ  Ｒ  １６０１「ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験」に準じて、試験することができる。
具体的には、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ４０ｍｍの標準試験片を用いて、一定距離（３０ｍｍ）に配置された２支点上に試験片を置き、支点間の中央からクロスヘッド速度０．５ｍｍ／分にて荷重を加え、破壊した時の最大荷重より、曲げ強さを算出することができる。
【００４７】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、線膨張係数が８．０×１０−６Ｋ−１以下であることが好ましく、７．５×１０−６Ｋ−１以下がより好ましく、７．０×１０−６Ｋ−１以下がさらに好ましい。下限値に、特に制限はないが、通常５．０×１０−６Ｋ−１以上である。
８．０×１０−６Ｋ−１を超える場合、大パワーでスパッタリング中に加熱され、応力によりターゲットにマイクロクラックが入ったり、割れやチッピングにより、異常放電の原因となるおそれがある。
線膨張係数は、例えば幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１０ｍｍの標準試験片を用いて、昇温速度を５℃／分にセットし、３００℃に到達した時の熱膨張による変位を、位置検出機で検出することにより求めることができる。
【００４８】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体は、熱伝導率が５．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、５．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましく、６．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がさらに好ましく、６．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上が最も好ましい。
上限値は、特に制限はないが、通常１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
５．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満の場合、大パワーでスパッタリング成膜した際に、スパッタ面とボンディングされた面の温度が異なり、内部応力によりターゲットにマイクロクラックや割れ、チッピングが発生するおそれがある。
熱伝導率は、例えば直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍの標準試験片を用いて、レーザーフラッシュ法により比熱容量と熱拡散率を求め、これに試験片の密度を乗算することにより算出できる。
【００４９】
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体の金属元素は、本質的に、Ｉｎ、Ｌｎ、Ｇａ、及び任意にＳｎからなっているか、あるいは、本質的に、Ｉｎ、Ｌｎ、Ｇａ、Ａｌ及び任意にＳｎからなっており、本発明のスパッタリングターゲットの効果を損なわない範囲で他に不可避不純物を含んでもよい。
本発明のスパッタリングターゲットに用いる酸化物焼結体の金属元素の、例えば、９０原子％以上、９５原子％以上、９８原子％以上、９９原子％以上又は１００原子％が、Ｉｎ、Ｌｎ及びＧａ、あるいは、Ｉｎ、Ｌｎ、Ｇａ及びＡｌ、あるいは、Ｉｎ、Ｌｎ、Ｇａ及びＳｎ、あるいは、Ｉｎ、Ｌｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＳｎからなっていてもよい。
【００５０】
本発明のガーネット化合物及び本発明の酸化物焼結体は、インジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、及びＧａを含む原料粉末の混合粉末、又はインジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、Ｇａを含む原料粉末、及びＡｌを含む原料粉末の混合粉末を調製する工程、混合粉末を成形して成形体を製造する工程、及び成形体を焼成する工程を経ることで製造できる。具体的には実施例に示す方法に準拠して製造すればよい。
原料粉末は、酸化物粉末が好ましい。
【００５１】
原料粉末の混合比は、例えば得ようとする酸化物焼結体の原子比に対応させればよい。
さらにＳｎ等の上記任意成分を含む酸化物焼結体を製造する場合には、Ｓｎ等の上記任意成分を含む原料粉末を混合粉末に添加すればよい。
【００５２】
原料粉末の平均粒径は、好ましくは０．１〜１．２μｍであり、より好ましくは０．５〜１．０μｍ以下である。原料粉末の平均粒径はレーザー回折式粒度分布装置等で測定することができる。
【００５３】
原料の混合、成形方法は特に限定されず、公知の方法を用いて行うことができる。例えば、混合した原料粉末に、水系溶媒を配合し、得られた原料粉末スラリーを１２時間以上混合した後、固液分離・乾燥・造粒し、引き続き、この造粒物を型枠に入れて成形する。
【００５４】
混合については、湿式又は乾式によるボールミル、振動ミル、ビーズミル等を用いることができる。
【００５５】
ボールミルによる混合時間は、好ましくは１５時間以上、より好ましくは１９時間以上とする。
【００５６】
また、混合する際にはバインダーを任意量だけ添加し、同時に混合を行うと好ましい。バインダーには、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル等を用いることができる。
【００５７】
次に、原料粉末スラリーから造粒粉を得る。造粒に際しては、スプレイドライやフリーズドライを行うことが好ましく、スプレイドライを行うのがより好ましい。
【００５８】
得られた混合粉末（造粒粉）を加圧成形して成形体とすることができる。この工程により、製品の形状（例えば、スパッタリングターゲットとして好適な形状）に成形することができる。
具体的には、造粒粉をゴム型等の成形型に充填し、通常、金型プレス又は冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により、例えば１００ＭＰａ以上の圧力で成形を施して成形体を得る。
【００５９】
得られた成形体を１２００〜１６５０℃の焼結温度で１０時間以上焼結して酸化物焼結体を得ることができる。
焼結温度は好ましくは１３５０〜１６００℃、より好ましくは１４００〜１６００℃、さらに好ましくは１４５０〜１６００℃である。焼結時間は好ましくは１０〜５０時間、より好ましくは１２〜４０時間、さらに好ましくは１３〜３０時間である。
【００６０】
焼結温度が１２００℃未満又は焼結時間が１０時間未満であると、焼結が十分進行しないため、ターゲットの電気抵抗が十分下がらず、異常放電の原因となるおそれがある。一方、焼成温度が１６５０℃を超えるか、又は、焼成時間が５０時間を超えると、著しい結晶粒成長により平均結晶粒径の増大や、粗大空孔の発生を来たし、焼結体強度の低下や異常放電の原因となるおそれがある。
【００６１】
本発明で用いる焼結方法としては、常圧焼結法の他、ホットプレス、酸素加圧、熱間等方圧加圧等の加圧焼結法も採用することができる。
【００６２】
常圧焼結法では、成形体を大気雰囲気、又は酸化ガス雰囲気、好ましくは酸化ガス雰囲気にて焼結する。酸化ガス雰囲気とは、好ましくは酸素ガス雰囲気である。酸素ガス雰囲気は、酸素濃度が、例えば１０〜１００体積％の雰囲気であることが好ましい。上記酸化物焼結体の製造方法においては、昇温過程にて酸素ガス雰囲気を導入することで、焼結体密度をより高くすることができる。
【００６３】
さらに、焼結に際しての昇温速度は、８００℃から焼結温度（１２００〜１６５０℃）までを０．１〜２℃／分とすることが好ましい。
本発明の酸化物焼結体において８００℃から上の温度範囲は、焼結が最も進行する範囲である。この温度範囲での昇温速度が０．１℃／分より遅くなると、結晶粒成長が著しくなって、高密度化を達成することができないおそれがある。一方、昇温速度が２℃／分より速くなると、成形体に温度分布が生じ、酸化物焼結体が反ったり割れたりするおそれがある。
８００℃から焼結温度における昇温速度は、好ましくは０．１〜１．３℃／分、より好ましくは０．１〜１．１℃／分である。
【００６４】
本発明のスパッタリングターゲットは、前記本発明の第２の酸化物焼結体を切削研磨して、板状や円筒状、半円筒状等に加工したターゲット部材を、銅板等からなる板状や円筒状のバッキングプレート（ターゲット支持体）に金属インジウム等によりボンディングして得ることができる。
例えば、切断加工することで、酸化物焼結体表面の、高酸化状態の焼結部や、凸凹した面を除くことができる。また、指定の大きさにすることができる。
表面を＃２００番、もしくは＃４００番、さらには＃８００番の研磨を行ってもよい。これにより、スパッタリング中の異常放電やパーティクルの発生を抑えることができる。
ボンディングの方法としては、例えば金属インジウムにより接合することが挙げられる。
【００６５】
スパッタリング時の冷却効率を保つ上でボンディング率は、９０％以上とすることが好ましく、９５％以上がより好ましく、９９％以上がさらに好ましい。ここでいうボンディング率とは、ターゲット部材とターゲット支持体との重なり合った面の面積に対して、ターゲット部材とターゲット支持体とが接合層を介して接合されている面の面積割合を示す。ボンディング率は、通常、超音波探傷装置等により測定することができる。
【００６６】
ターゲット部材とターゲット支持体との接合方法について説明する。
所定の形状に加工したターゲット部材における、ターゲット支持体との接合面に対して、表面処理を行う。表面処理に使用される装置は、一般に市販されているブラスト装置を使用することができる。例えば、不二製作所製、商品名「ニューマブラスター・ＳＧＦ−５−Ｂ」を挙げることができる。ブラスト法に用いられる粉末としては、ガラス、アルミナ、ジルコニア、ＳｉＣ、等が使用できるが、これらはターゲット部材の組成、硬度等に併せて適宜選択される。
【００６７】
得られた表面処理済みのターゲット部材表面を、必要に応じて洗浄した後、接合面に金属インジウム半田等の接合材料を塗布する。同じく必要に応じて洗浄処理を施したバッキングプレートの接合面に、金属インジウム半田等の接合材料を塗布する。この際に、ターゲット部材が直接接合材料に溶着しない材料で構成されている場合には、予めターゲット部材の接合面に接合材料との濡れ性に優れた銅、ニッケル等の薄膜層を、スパッタリング法、メッキ法等により形成した後、このターゲット部材を使用する接合材料の融点以上に加熱して接合材料を塗布するか、あるいは超音波を用いてターゲット部材の接合面に直接接合材料を塗布してもよい。
【００６８】
次に、接合材料を塗布したターゲット支持体を、使用された接合材料の融点以上に加熱して表面の接合材料層を融解させた後、上述の粉末をその表面に配置し、ターゲット部材とターゲット支持体を接合した後、室温まで冷却してスパッタリングターゲットを得ることができる。
【００６９】
本発明のスパッタリングターゲットは、直流（ＤＣ）スパッタリング法、高周波（ＲＦ）スパッタリング法、交流（ＡＣ）スパッタリング法、パルスＤＣスパッタリング法等に適用することができる。
【００７０】
上記本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜することにより、異常放電等が発生することなく、酸化物半導体薄膜を得ることができる。
【００７１】
上記本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜は、例えばＴＦＴのチャネル層として好適に使用でき、ＴＦＴに用いたときに優れたＴＦＴ性能が発揮される。
上記酸化物半導体薄膜を用いるＴＦＴ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。
得られるＴＦＴは、例えば液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等の表示装置等の電子機器に用いることができる。
【００７２】
図１に、本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜を適用できるＴＦＴの一例を示す。このＴＦＴでは、シリコンウエハー（ゲート電極）２０上にあるゲート絶縁膜３０に、本発明のスパッタリングターゲットを用いて得られる酸化物半導体薄膜４０を形成し、層間絶縁膜７０，７０ａが形成されている。酸化物半導体薄膜４０上の７０ａはチャネル層保護層としても作用するものである。酸化物半導体薄膜上にソース電極５０とドレイン電極６０が設けられている。
【００７３】
図２に、本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜を適用できるＴＦＴの別の例を示す。このＴＦＴでは、シリコンウエハー（ゲート電極）２０上にあるゲート絶縁膜（例えばＳｉＯ２）３０に、本発明のスパッタリングターゲットを用いて得られる酸化物半導体薄膜４０を形成し、酸化物半導体薄膜４０上にソース電極５０とドレイン電極６０を設け、酸化物半導体薄膜４０、ソース電極５０及びドレイン電極６０上に保護層７０ｂ（例えばＣＶＤ成膜したＳｉＯ２膜）が設けられている。
シリコンウエハー２０及びゲート絶縁膜３０は、熱酸化膜付きシリコンウエハーを用いて、シリコンウエハーをゲート電極とし、熱酸化膜（ＳｉＯ２）をゲート絶縁膜としてもよい。
【００７４】
また、図１及び図２において、ガラス等の基板上にゲート電極２０を形成してもよい。
【００７５】
酸化物半導体薄膜は、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であることが好ましい。バンドギャップが３．０ｅＶ以上の場合、波長が４２０ｎｍ付近から長波長側の光を吸収しなくなる。これにより、有機ＥＬやＴＦＴ−ＬＣＤの光源からの光を光吸収することがなく、ＴＦＴのチャネル層として用いた際に、ＴＦＴの光による誤作動等がなく、光安定性を向上させることができる。好ましくは３．１ｅＶ以上、より好ましくは３．３ｅＶ以上である。
【００７６】
本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜を適用できるＴＦＴにおいて、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、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（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や積層電極を用いることができる。また、シリコンウエハーを基板として用いてもよく、その場合はシリコンウエハーが電極としても作用する。
【００７７】
本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜を適用できるＴＦＴにおいて、バックチャネルエッチ型（ボトムゲート型）のＴＦＴの場合、ドレイン電極、ソース電極及びチャネル層上に保護膜を設けることが好ましい。保護膜を設けることにより、ＴＦＴの長時間駆動した場合でも耐久性が向上しやすくなる。尚、トップゲート型のＴＦＴの場合、例えばチャネル層上にゲート絶縁膜を形成した構造となる。
保護膜又は絶縁膜は、例えばＣＶＤにより形成することができるが、その際に高温度によるプロセスになる場合がある。また、保護膜又は絶縁膜は、成膜直後は不純物ガスを含有していることが多く、加熱処理（アニール処理）を行うことが好ましい。加熱処理によりそれらの不純物ガスを取り除くことにより安定した保護膜又は絶縁膜となり、耐久性の高いＴＦＴ素子を形成しやすくなる。
本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜を用いることにより、ＣＶＤプロセスにおける温度の影響、及びその後の加熱処理による影響を受けにくくなるため、保護膜又は絶縁膜を形成した場合であっても、ＴＦＴ特性の安定性を向上させることができる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されず、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適切に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。【００７９】
実施例１〜５
［酸化物焼結体の製造］
表１に示す割合となるようにランタノイド系酸化物粉末、酸化インジウム粉末、酸化アルミニウム粉末及び酸化ガリウム粉末を秤量し、ポリエチレン製のポットに入れて、乾式ボールミルにより７２時間混合粉砕し、混合粉末を作製した。
この混合粉末を金型に入れ、５００ｋｇ/ｃｍ２の圧力でプレス成型体とした。この成型体を２０００ｋｇ/ｃｍ２の圧力でＣＩＰにより緻密化を行った。次に、この成型体を常圧焼成炉に設置して、大気雰囲気下で、３５０℃で３時間保持した後に、５０℃／時間にて昇温し、１４５０℃にて、２０時間焼結し、その後、放置して冷却して酸化物焼結体を得た。【００８０】
（酸化物焼結体の特性評価）
（１）ＸＲＤの測定
得られた酸化物焼結体について、Ｘ線回折測定装置Ｓｍａｒｔｌａｂにより、以下の条件で、酸化物焼結体のＸ線回折（ＸＲＤ）を測定した。得られたＸＲＤチャートを粉末Ｘ線回折パターン総合回析ソフトウェアＪＡＤＥ６（株式会社リガク）により分析し、酸化物焼結体中の結晶相を求めた。結果を表１に示す。【００８１】
・装置：Ｓｍａｒｔｌａｂ（株式会社リガク製）
・Ｘ線：Ｃｕ−Ｋα線（波長１．５４１８Å、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（２．０°／分）
・サンプリング間隔：０．０２°
・スリットＤＳ（発散スリット）、ＳＳ（散乱スリット）、ＲＳ（受光スリット）：１．０ｍｍ【００８２】
実施例１〜７で得た酸化物焼結体のＸＲＤチャートをそれぞれ図３〜７に示す。
図３〜７から、各実施例で得た酸化物焼結体が表１に示したガーネット相、又はガーネット相及びビックスバイト相を有することがわかった。【００８３】
（２）得られた酸化物焼結体についてＩｎ２Ｏ３の存在比率（ｗｔ％）は、ＸＲＤチャートから、全パターンフィッティング（ＷＰＦ）法によりＩｎ２Ｏ３の存在比として求めた。結果を表１に示す。【００８４】
（３）得られた酸化物焼結体について、アルキメデス法で焼結密度（ｇ／ｃｍ３）を測定した。結果を表１に示す。【００８５】
【表１】
2018043323.tif 000003
【００８６】
実施例１、及び実施例４のＸＲＤチャートは、ＪＣＰＤＳカードには存在しないピークであり、新規化合物と考えられ、原子組成比及びＸＲＤ類似のパターンとの比較や得られたＸＲＤパターンの構造解析より、それぞれ、Ｓｍ３Ｉｎ２Ｇａ３Ｏ１２、及びＳｍ３Ｉｎ２ＡＬ１．５Ｇａ１．５Ｏ１２と同定した。【００８７】
［スパッタリングターゲットの製造］
実施例６〜８
下記表２に示す割合で原料酸化物を混合した他は実施例１〜５と同様にして酸化物焼結体を製造し、評価した。
実施例６〜８で得た酸化物焼結体のＸＲＤチャートをそれぞれ図８〜１０に示す。
さらに、得られた酸化物焼結体について、バルク抵抗（ｍΩ・ｃｍ）を、抵抗率計ロレスタ（三菱化学株式会社製、ロレスタＡＸ  ＭＣＰ-Ｔ３７０）を使用して、四探針法（ＪＩＳＲ１６３７）に基づき測定した。結果を表２に示す。【００８８】
実施例６〜８で得られた酸化物焼結体の表面を平面研削盤で♯４０、♯２００、♯４００、♯１０００の順に研削し、側辺をダイヤモンドカッターで切断し、バッキングプレートに金属インジウムを用いて貼り合わせ、直径４インチのスパッタリングターゲットを作製した。【００８９】
（スパッタリングターゲットの特性評価）
（１）得られたターゲットについて、反り（ｍｍ）を下記方法により測定した。結果を表２に示す。
反りは、ストレートエッジをバッキングプレート裏面に当て、隙間ゲージにて隙間を計測した。【００９０】
（２）得られたターゲットについて、ボンディング率（％）を下記方法により測定した。
ボンディング率は、超音波探傷機によりボンディングされていないボイド部分を計測し、ターゲット面積基準にボンディングされている部分の比率を計測した。
結果を表２に示す。【００９１】
【表２】
2018043323.tif 000004
【００９２】
［酸化物薄膜の製造］
実施例９
以下の工程で図１１に示す構造を有する薄膜トランジスタを製造した。
（１）成膜工程
実施例８で製造したスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリングによって、熱酸化膜（ゲート絶縁膜３０）付きのシリコンウエハー（ゲート電極２０）上に、メタルマスクを介して５０ｎｍの薄膜（酸化物半導体層４０）を形成した。スパッタガスとして、高純度アルゴン及び高純度酸素の混合ガス（不純物濃度：０．０１体積％）を用い、下記成膜条件でスパッタリングを行った。
雰囲気ガス：Ａｒ＋Ｏ２
成膜時の酸素分圧：２０％
成膜前の背圧：５．０×１０−４Ｐａ
成膜時のスパッタ圧：０．３Ｐａ
成膜時の基板温度：室温
尚、スパッタリング中に異常放電は観察されなかった。【００９３】
（２）加熱工程
得られた積層体を大気中にて、昇温速度１０℃／分で昇温し、温度３５０℃にて１２０分間保持して加熱処理した。【００９４】
（３）保護絶縁膜の形成
加熱処理後の半導体薄膜の上に、基板温度３５０℃で化学蒸着法（ＣＶＤ）により、ＳｉＯ２膜（保護絶縁膜；層間絶縁膜７０、チャネル部層間絶縁膜７０ａ（ただし、この時点ではコンタクトホールはなく連続した膜である））を形成し、大気中にて、３５０℃で６０分間加熱処理を行った。【００９５】
（４）ソース・ドレイン電極の形成
加熱処理後のＳｉＯ２膜の上に、コンタクトホールを形成し、メタルマスクを用いてソース・ドレイン電極５０，６０としてモリブデン金属をスパッタ成膜で付けた後、各種熱処理を行って、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を完成し、下記のＴＦＴの特性を評価した。【００９６】
＜ＴＦＴの特性評価＞
得られたＴＦＴの下記特性について評価を行った。
・飽和移動度は、ドレイン電圧に５Ｖ印加した場合の伝達特性から求めた。具体的には、伝達特性Ｉｄ−Ｖｇのグラフを作成し、各Ｖｇのトランスコンダクタンス（Ｇｍ）を算出し、線形領域の式により飽和移動度を導いた。尚、Ｇｍは∂（Ｉｄ）／∂（Ｖｇ）によって表され、Ｖｇは−１５〜２５Ｖまで印加し、その範囲での最大移動度を飽和移動度と定義した。本発明において特に断らない限り、飽和移動度はこの方法で評価した。上記Ｉｄはソース・ドレイン電極間の電流、Ｖｇはソース・ドレイン電極間に電圧Ｖｄを印加したときのゲート電圧である。
得られたＴＦＴの飽和移動度は、４１．６ｃｍ２／（Ｖ・ｓｅｃ）であった。
・閾値電圧（Ｖｔｈ）は、伝達特性のグラフよりＩｄ＝１０−９ＡでのＶｇと定義した。
得られたＴＦＴの閾値電圧は、−０．２Ｖであった。
・ｏｎ−ｏｆｆ比は、Ｖｇ＝−１０ＶのＩｄの値をＯｆｆ電流値とし、Ｖｇ＝２０ＶのＩｄの値をＯｎ電流値として比［Ｏｎ／Ｏｆｆ］を決めた。
得られたＴＦＴのＯｎ／Ｏｆｆ比は、＞１０８であり、Ｏｆｆ電流値は＜１０−１２Ａであった。【００９７】
実施例１０〜１２
［酸化物焼結体の製造］
表３に示す割合となるように酸化ネオジム粉末、酸化インジウム粉末及びガリウム粉末を用いて、実施例１〜５の方法と同様に操作して、酸化物焼結体を得た。評価も実施例１〜５と同様に実施し、結果を表３に示した。実施例１０のＸＲＤチャートは、ＪＣＰＤＳカードには存在しないピークであり、新規化合物と考えられ、原子組成比及びＸＲＤ類似のパターンとの比較や得られたＸＲＤパターンの構造解析より、Ｎｄ３Ｉｎ２Ｇａ３Ｏ１２と同定した。【００９８】
【表３】
2018043323.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明の酸化物焼結体はスパッタリングターゲットに利用でき、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置等に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の酸化物半導体薄膜等の製造に有用である。【０１００】
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
【図１】
2018043323.tif 000006
【図２】
2018043323.tif 000007
【図３】
2018043323.tif 000008
【図４】
2018043323.tif 000009
【図５】
2018043323.tif 000010
【図６】
2018043323.tif 000011
【図７】
2018043323.tif 000012
【図８】
2018043323.tif 000013
【図９】
2018043323.tif 000014
【図１０】
2018043323.tif 000015
【図１１】
2018043323.tif 000016
【図１２】
2018043323.tif 000017
【図１３】
2018043323.tif 000018
【図１４】
2018043323.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月28日(2017.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット化合物。
【請求項２】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項１に記載のガーネット化合物。
【請求項３】
原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．６０以上０．９７以下である、請求項１又は２に記載のガーネット化合物。
【請求項４】
Ａｌを含み、原子比（Ｇａ＋Ａｌ）／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０１以上０．２０以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のガーネット化合物。
【請求項５】
Ａｌを含まず、原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ）が、０．０１以上０．４０以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のガーネット化合物。
【請求項６】
原子比Ｌｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０２以上０．２０以下である、請求項１〜５のいずれかに記載のガーネット化合物。
【請求項７】
下記（ａ）〜（ｃ）の工程を含む、請求項１〜６のいずれかに記載のガーネット化合物の製造方法。
（ａ）インジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、及びＧａを含む原料粉末の混合粉末、又はインジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、Ｇａを含む原料粉末、及びＡｌを含む原料粉末の混合粉末を調製する工程
（ｂ）前記混合粉末を成形して成形体を製造する工程
（ｃ）前記成形体を焼成する工程
【請求項８】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相を含む酸化物焼結体。
【請求項９】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項８に記載の酸化物焼結体。
【請求項１０】
原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．６０以上０．９７以下である、請求項８又は９に記載の酸化物焼結体。
【請求項１１】
Ａｌを含み、原子比（Ｇａ＋Ａｌ）／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０１以上０．２０以下である、請求項８〜１０のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１２】
Ａｌを含まず、原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ）が、０．０１以上０．４０以下である、請求項８〜１０のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１３】
原子比Ｌｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０２以上０．２０以下である、請求項８〜１２のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１４】
下記（ａ）〜（ｃ）の工程を含む、請求項８〜１３のいずれかに記載の酸化物焼結体の製造方法。
（ａ）インジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、及びＧａを含む原料粉末の混合粉末、又はインジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、Ｇａを含む原料粉末、及びＡｌを含む原料粉末の混合粉末を調製する工程
（ｂ）前記混合粉末を成形して成形体を製造する工程
（ｃ）前記成形体を焼成する工程
【請求項１５】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相、及び、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含む酸化物焼結体。
【請求項１６】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項１５に記載の酸化物焼結体。
【請求項１７】
原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．６０以上０．９７以下である、請求項１５又は１６に記載の酸化物焼結体。
【請求項１８】
Ａｌを含み、原子比（Ｇａ＋Ａｌ）／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０１以上０．２０以下である、請求項１５〜１７のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１９】
Ａｌを含まず、原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ）が、０．０１以上０．４０以下である、請求項１５〜１７のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項２０】
原子比Ｌｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０２以上０．２０以下である、請求項１５〜１９のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項２１】
下記（ａ）〜（ｃ）の工程を含む、請求項１５〜２０のいずれかに記載の酸化物焼結体の製造方法。
（ａ）インジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、及びＧａを含む原料粉末の混合粉末、又はインジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、Ｇａを含む原料粉末、及びＡｌを含む原料粉末の混合粉末を調製する工程
（ｂ）前記混合粉末を成形して成形体を製造する工程
（ｃ）前記成形体を焼成する工程
【請求項２２】
請求項１５〜２０のいずれかに記載の酸化物焼結体を有するスパッタリングターゲット。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット化合物。
【請求項２】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項１に記載のガーネット化合物。
【請求項３】
下記（ａ）〜（ｃ）の工程を含む、請求項１又は２に記載のガーネット化合物の製造方法。
（ａ）インジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、及びＧａを含む原料粉末の混合粉末、又はインジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、Ｇａを含む原料粉末、及びＡｌを含む原料粉末の混合粉末を調製する工程
（ｂ）前記混合粉末を成形して成形体を製造する工程
（ｃ）前記成形体を焼成する工程
【請求項４】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相のみからなる酸化物焼結体。
【請求項５】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項４に記載の酸化物焼結体。
【請求項６】
原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．６０以上０．９７以下である、請求項４又は５に記載の酸化物焼結体。
【請求項７】
Ａｌを含み、原子比（Ｇａ＋Ａｌ）／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０１以上０．２０以下である、請求項４〜６のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項８】
Ａｌを含まず、原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ）が、０．０１以上０．４０以下である、請求項４〜６のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項９】
原子比Ｌｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０２以上０．２０以下である、請求項４〜８のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１０】
下記（ａ）〜（ｃ）の工程を含む、請求項４〜９のいずれかに記載の酸化物焼結体の製造方法。
（ａ）インジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、及びＧａを含む原料粉末の混合粉末、又はインジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、Ｇａを含む原料粉末、及びＡｌを含む原料粉末の混合粉末を調製する工程
（ｂ）前記混合粉末を成形して成形体を製造する工程
（ｃ）前記成形体を焼成する工程
【請求項１１】
一般式（Ｉ）：
Ｌｎ３Ｉｎ２Ｇａ３−ＸＡｌＸＯ１２          （Ｉ）
（式中、
Ｌｎは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれた一種以上の金属元素を表す。
Ｘは、０≦Ｘ＜３である。）
で表されるガーネット相、及び、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト相を含む酸化物焼結体。
【請求項１２】
Ｌｎが、Ｎｄ及びＳｍのいずれか一方又は両方を含む、請求項１１に記載の酸化物焼結体。
【請求項１３】
原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．６０以上０．９７以下である、請求項１１又は１２に記載の酸化物焼結体。
【請求項１４】
Ａｌを含み、原子比（Ｇａ＋Ａｌ）／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０１以上０．２０以下である、請求項１１〜１３のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１５】
Ａｌを含まず、原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ）が、０．０１以上０．４０以下である、請求項１１〜１３のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１６】
原子比Ｌｎ／（Ｉｎ＋Ｌｎ＋Ｇａ＋Ａｌ）が、０．０２以上０．２０以下である、請求項１１〜１５のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１７】
下記（ａ）〜（ｃ）の工程を含む、請求項１１〜１６のいずれかに記載の酸化物焼結体の製造方法。
（ａ）インジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、及びＧａを含む原料粉末の混合粉末、又はインジウムを含む原料粉末、前記一般式（Ｉ）における元素Ｌｎを含む原料粉末、Ｇａを含む原料粉末、及びＡｌを含む原料粉末の混合粉末を調製する工程
（ｂ）前記混合粉末を成形して成形体を製造する工程
（ｃ）前記成形体を焼成する工程
【請求項１８】
請求項１１〜１６のいずれかに記載の酸化物焼結体を有するスパッタリングターゲット。
【国際調査報告】
2018043323.tif 000020
2018043323.tif 000021