(57)【要約】インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素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において、前記酸化物焼結体は、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物、ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物、ＳｎＯ２で表されるルチル構造化合物、及びＺｎＳｎＯ３で表されるイルメナイト構造化合物から選ばれる１以上と、Ｚｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物を含み、スピネル構造化合物の凝集物が全体の５％以下であるスパッタリングターゲット。（式中、Ｘはインジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、ｍは１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である。）
2013179676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素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において、
前記酸化物焼結体は、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物、ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物、ＳｎＯ２で表されるルチル構造化合物、及びＺｎＳｎＯ３で表されるイルメナイト構造化合物から選ばれる１以上と、Ｚｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物を含み、
スピネル構造化合物の凝集物が全体の５％以下であるスパッタリングターゲット。
（式中、Ｘはインジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、ｍは１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である。）
【請求項２】
前記酸化物焼結体が前記Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物を含む請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
前記酸化物焼結体がガリウム元素を含む請求項１又は２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
ガリウム元素が、前記Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物、前記ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物、前記ルチル構造化合物及び前記スピネル構造化合物から選ばれる１種以上に固溶している請求項３記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
Ｘがガリウム元素である請求項１又は２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
前記酸化物焼結体が前記ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物を含む請求項１〜５のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
前記酸化物焼結体がビックスバイト構造を含まない請求項１〜６のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
【請求項８】
前記Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物が、アスペクト比が３以上の針状結晶を１０％以上含む請求項１〜７のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
【請求項９】
前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である請求項１〜８のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
０．０１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．３５
０．１５≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．５５
０．３≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．７
【請求項１０】
前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である請求項９記載のスパッタリングターゲット。
０．１５≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．３５
０．１５≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．２５
０．５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．７
【請求項１１】
前記インジウム元素、スズ元素、亜鉛元素及びガリウム元素の原子比が下記範囲である請求項３〜８のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
０．０１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．３５
０．１５≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．５５
０．３≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．７
０．０１≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．３５
【請求項１２】
前記インジウム元素とガリウム元素との合計の原子比が下記範囲である請求項１１記載のスパッタリングターゲット。
０．０２≦（Ｉｎ＋Ｇａ）／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．３５
【請求項１３】
前記酸化物焼結体の３点曲げ強度が１００ｋＰａ以上である請求項１〜１２のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１４】
原料化合物を、積算動力２００Ｗｈ以上で粉砕混合して混合粉末を製造し、
前記混合粉末を造粒して、ＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ以上、レーザー回折式粒度分布計から求めたメディアン径が１μｍ以上１００μｍ以下である造粒粉末を製造し、
前記造粒粉末を成形して成形体を製造し、
前記成形体を１３００℃以上の温度で１２時間以上保持して焼結して前記酸化物焼結体を得ることを含む
請求項１〜１３のいずれか記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法で製造されたスパッタリングターゲット。
【請求項１６】
請求項１〜１３及び１５のいずれか記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法により成膜した酸化物半導体薄膜。
【請求項１７】
請求項１６記載の酸化物半導体薄膜を備える薄膜トランジスタ。
【請求項１８】
請求項１７記載の薄膜トランジスタを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素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、その製造方法、そのターゲットから得られる酸化物半導体薄膜、それを備える薄膜トランジスタ、及びそれを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等の各種表示装置の表示素子中には、駆動電圧を印加して表示装置を駆動させる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が多用されており、その活性層には安定性、加工性等に優れるシリコン系材料が使用されてきた。
しかし、シリコン系材料は可視光領域で吸収を起こすため、光入射によるキャリアの発生でＴＦＴが誤動作を起こすことがある。その防止策として、金属等の光遮断層を設ける場合、開口率が減少してしまう、又は画面輝度を保つためにバックライトの高輝度化が必要となり消費電力が増大してしまう等の欠点があった。【０００３】
シリコン系材料の作製には、多結晶シリコンより低温作製が可能とされているアモルファスシリコンであっても、その成膜に約２００℃以上の高温を必要とするため、安価、軽量、フレキシブルという利点を有するポリマーフィルムを基材とすることはできない。さらに、高温でのデバイス作製プロセスはエネルギーコストがかかり、加熱のための所要時間を要する等、生産上の欠点もあった。【０００４】
そこで、近年、シリコン系材料に代えて、透明酸化物半導体を用いたＴＦＴの開発が行われている。透明酸化物半導体は、基板無加熱による低温成膜が可能で、約１０ｃｍ２／Ｖｓ程度の高移動度を示す等、従来のシリコン系材料より優れた特性を示すことから注目されている。中でも、インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素を構成元素とする非晶質Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＧＺＯ）系材料を用いた電界効果型トランジスタはオンオフ比も高くすることができ、有望視されている。さらに高移動度の材料としてＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＴＺＯ）系材料を用いた電界効果型トランジスタが注目されている。【０００５】
またＩＴＺＯ系はＩＧＺＯ系材料と比較して原料コストが安価であるという点でもメリットがある。原料コストを安価にするために、高価なＩｎやＧａを減らした組成領域のスパッタリングターゲットとして、特許文献１〜３に記載されるようなＺｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物とＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝３〜６の整数）で表される六方晶層状化合物からなるスパッタリングターゲットが知られている。しかし、これらターゲットでは、ノジュールの発生や異常放電が起こりやすいという問題があった。【０００６】
一方、上記組成領域のスパッタリングターゲットにおいては、ターゲット強度、具体的には抗折強度が低くなる傾向があった。これは、Ｚｎを増やした組成では、比較的強度の低い六方晶層状化合物が点在するため、破壊の起点となっていると考えられている。このようなスパッタリングターゲットの強度低下は、ターゲットボンディング時の温度履歴やスパッタ時のプラズマ輻射熱による熱歪、研磨やその他取扱い時の応力で割れが発生するため問題であり、より強度の高いスパッタリングターゲットが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２０１０−０６７５７１
【特許文献２】ＷＯ２００７−０３７１９１
【特許文献３】特開平０６−２３６７１１号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、低コストである少Ｉｎ領域のＩＴＺＯターゲットにおいて、強度が高く、異常放電やノジュールの発生が少ないスパッタリングターゲットを提供することである。
【０００９】
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．インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素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において、
前記酸化物焼結体は、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物、ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物、ＳｎＯ２で表されるルチル構造化合物、及びＺｎＳｎＯ３で表されるイルメナイト構造化合物から選ばれる１以上と、Ｚｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物を含み、
スピネル構造化合物の凝集物が全体の５％以下であるスパッタリングターゲット。
（式中、Ｘはインジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、ｍは１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である。）
２．前記酸化物焼結体が前記Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物を含む１記載のスパッタリングターゲット。
３．前記酸化物焼結体がガリウム元素を含む１又は２記載のスパッタリングターゲット。
４．ガリウム元素が、前記Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物、前記ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物、前記ルチル構造化合物及び前記スピネル構造化合物から選ばれる１種以上に固溶している３記載のスパッタリングターゲット。
５．Ｘがガリウム元素である１又は２記載のスパッタリングターゲット。
６．前記酸化物焼結体が前記ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物を含む１〜５のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
７．前記酸化物焼結体がビックスバイト構造を含まない１〜６のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
８．前記Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物が、アスペクト比が３以上の針状結晶を１０％以上含む１〜７のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
９．前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である１〜８のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
０．０１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．３５
０．１５≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．５５
０．３≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．７
１０．前記インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素の原子比が下記範囲である９記載のスパッタリングターゲット。
０．１５≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．３５
０．１５≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．２５
０．５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．７
１１．前記インジウム元素、スズ元素、亜鉛元素及びガリウム元素の原子比が下記範囲である３〜８のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
０．０１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．３５
０．１５≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．５５
０．３≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．７
０．０１≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．３５
１２．前記インジウム元素とガリウム元素との合計の原子比が下記範囲である１１記載のスパッタリングターゲット。
０．０２≦（Ｉｎ＋Ｇａ）／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）≦０．３５
１３．前記酸化物焼結体の３点曲げ強度が１００ｋＰａ以上である１〜１２のいずれか記載のスパッタリングターゲット。
１４．原料化合物を、積算動力２００Ｗｈ以上で粉砕混合して混合粉末を製造し、
前記混合粉末を造粒して、ＢＥＴ表面積が１０ｍ２／ｇ以上、レーザー回折式粒度分布計から求めたメディアン径が１μｍ以上１００μｍ以下である造粒粉末を製造し、
前記造粒粉末を成形して成形体を製造し、
前記成形体を１３００℃以上の温度で１２時間以上保持して焼結して前記酸化物焼結体を得ることを含む
１〜１３のいずれか記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
１５．１４記載の方法で製造されたスパッタリングターゲット。
１６．１〜１３及び１５のいずれか記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ法により成膜した酸化物半導体薄膜。
１７．１６記載の酸化物半導体薄膜を備える薄膜トランジスタ。
１８．１７記載の薄膜トランジスタを備える電子機器。
【００１０】
本発明によれば、少Ｉｎ領域のＩＴＺＯターゲットにおいて、異常放電やノジュールの発生が少なく、さらに強度の高いスパッタリングターゲットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１で得られた酸化物焼結体の電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による１０００倍の写真であり、図１（Ａ）がＩｎ原子についての写真、図１（Ｂ）がＳｎ原子についての写真、図１（Ｃ）がＺｎ原子についての写真である。
【図２】実施例１で得られた酸化物焼結体断面の、電子顕微鏡による写真（３００倍、１０００倍）である。
【図３】比較例１で得られた酸化物焼結体のＥＰＭＡによる１０００倍の写真であり、図３（Ａ）がＩｎ原子についての写真、図３（Ｂ）がＳｎ原子についての写真、図３（Ｃ）がＺｎ原子についての写真である。
【図４】比較例１で得られた酸化物焼結体断面の、電子顕微鏡による写真（３００倍、１０００倍）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のスパッタリングターゲットは酸化物焼結体を含み、酸化物焼結体はインジウム、スズ、亜鉛を主成分とし、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物、ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物、ＳｎＯ２で表されるルチル構造化合物、及びＺｎＳｎＯ３で表されるイルメナイト構造化合物から選ばれる１以上と、Ｚｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物を含む。式中、Ｘはインジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、ｍは１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である。
尚、六方晶層状化合物、ルチル構造化合物、イルメナイト構造化合物及びスピネル構造化合物には、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、ルチル構造化合物、イルメナイト構造化合物及びスピネル構造化合物も含まれる。
【００１３】
上記スパッタリングターゲット（酸化物焼結体）は、上記の他に、コランダム構造、ウルツ鉱構造等の化合物を含むこともできる。
また、ビックスバイト構造を含まないことが好ましい。
【００１４】
Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物とは、Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ系化合物で自然超格子構造を有し、ホモロガス化合物の一種である。Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）によりその存在が確認でき、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）のマッピング測定により領域が判別できる。
ｍは好ましくは３〜６の整数である。
【００１５】
ＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物とは、ホモロガス化合物の一種であり、Ｉｎサイトの一部がＸ金属元素で置換された化合物である。ＸＲＤによりその存在が確認でき、ＥＰＭＡのマッピング測定により領域が判別できる。
ｎは好ましくは１〜７の整数である。
Ｘは、インジウム元素及び亜鉛元素と共に六方晶層状化合物を形成することができる金属元素であり、ガリウム、アルミニウム、鉄、ランタノイド系金属等が挙げられ、ガリウムが好ましい。
【００１６】
ＳｎＯ２で表されるルチル構造化合物とは、正方晶系の結晶構造を有する化合物である。ＸＲＤによりその存在が確認でき、ＥＰＭＡのマッピング測定により領域が判別できる。
【００１７】
ＺｎＳｎＯ３で表されるイルメナイト構造化合物とは、三方晶系の結晶構造を有する化合物である。ＸＲＤによりその存在が確認でき、ＥＰＭＡのマッピング測定により領域が判別できる。
【００１８】
Ｚｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物とは、等軸晶系のスピネル型結晶を有する化合物である。ＸＲＤによりその存在が確認でき、ＥＰＭＡのマッピング測定により領域が判別できる。
【００１９】
本発明に用いる酸化物焼結体は、上記の化合物のうち、好ましくはＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物及びＺｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物を含む。これらを含むと、焼結体の密度が向上すると共に、強度が増し、安定したスパッタリングが可能となるため好ましい。
【００２０】
また、本発明に用いる酸化物焼結体は、好ましくはＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物及びＺｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物を含む。これらを含むと、同様に、焼結体の密度が向上し、それに伴い強度が増加する。さらに、Ｘ金属が固溶化することにより安定したスパッタが可能となると共に均一な成膜ができるため好ましい。
【００２１】
本発明のスパッタリングターゲットをＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎの元素について電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により１０００倍の倍率で観察すると、スズリッチ相と亜鉛リッチ相が認められる。
ターゲットがＳｎＯ２で表されるルチル構造化合物を含まない場合、スズリッチ相が主にスピネル構造化合物である。ターゲットがＳｎＯ２で表されるルチル構造化合物を含む場合、亜鉛リッチ相が主にスピネル構造化合物である。
本発明のスパッタリングターゲットは、スズリッチ相と亜鉛リッチ相が均一に分散しており、スピネル構造化合物が大きな凝集物として存在しない。
【００２２】
具体的な観察・測定方法を、焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物及びＺｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物を含む場合を例にとって説明する。
ＥＰＭＡ像の閾値を５００カウント以上としてＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ元素の面内分布を出す。スズリッチ相（Ｓｎリッチかつ少Ｚｎ相）をＺｎ２ＳｎＯ４相、亜鉛リッチ相（少ＳｎかつＺｎリッチ相）をＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相と同定する。ＳＥＭの反射電子像で見ると、黒い相が亜鉛リッチ相、グレーの相がスズリッチ相と同定できる。３００倍のＳＥＭの反射電子像の各々の視野（２８０μｍ×３５０μｍ）においてＳｎリッチ相の長径が３０μｍ以上の部分を凝集物と定義し、凝集物が占める領域の面積を画像解析により求める。凝集物が占める領域の面積が全体の面積に占める割合を５視野で測定し、その平均値を求める。
【００２３】
スピネル構造化合物の凝集物が占める領域の面積は５％以下であり、３％以下が好ましく、１．５％以下がさらに好ましい。凝集物が占める領域の面積が５％以下であれば、異常放電を抑制しやすく、またスパッタリング成膜後の薄膜の均一性に優れる。
【００２４】
酸化物焼結体において、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）で表される原子比は、好ましくは０．０１〜０．３５、より好ましくは０．１５〜０．３５、さらに好ましくは０．２〜０．３である。
上記範囲内であると、長軸方向に成長したＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相が十分生成し、強度に優れる焼結体を得ることができる。また、薄膜を作製した際にキャリア濃度が増加しすぎることがない。
各原子比は誘導結合プラズマ発光分析装置によって測定する。
【００２５】
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）で表される原子比は、好ましくは０．１５〜０．５５、より好ましくは０．１５〜０．２５、さらに好ましくは０．１７〜０．２２である。
上記範囲内であると、Ａｌ電極をエッチングするリン酸／硝酸／酢酸の混酸への溶解を防ぐことができ、バックチャネルエッチ型の素子等にも問題なく適用できる。また、シュウ酸への溶解速度が十分であり、ＴＦＴ素子を作製する際の加工時間に影響しない。
【００２６】
Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）で表される原子比は、好ましくは０．３〜０．７、より好ましくは０．５〜０．７、さらに好ましくは０．５〜０．６である。
上記範囲内であると、スパッタ成膜して半導体膜を形成する場合に、酸素分圧を高くする必要がない。高い酸素分圧で成膜を行うと成膜速度が遅くなり、生産性が低下する場合があるが、これを防ぐことができる。また、長軸方向に成長したＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相が十分生成し、強度に優れる焼結体を得ることができる。
【００２７】
また、酸化物焼結体に含まれるＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物は、アスペクト比が３以上、より好ましくは４以上の、長軸方向に成長した結晶であると好ましい。長軸方向に成長した結晶を含むと酸化物焼結体の強度が向上するため、アスペクト比が３以上であるとスパッタリングターゲットとして十分な強度を確保できる。
アスペクト比はＳＥＭ観察により得られた画像から長軸長と短軸長を計測して算出する。具体的には実施例に記載の通りである。
【００２８】
アスペクト比が３以上のＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相は、全Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相のうち、好ましくは１０％以上５０％以下、より好ましくは２０％以上５０％以下、さらに好ましくは２５％以上５０％以下含まれる。
アスペクト比が３以上のＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相が１０％以上含まれると、スパッタリングターゲットとして十分な強度を確保できる。５０％以下であれば、密度が高くなり易く好ましい。
アスペクト比が３以上のＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相の割合は、画像解析ソフトを用い、その濃淡部分の面積を積算して測定する。具体的には実施例に記載の通りである。
アスペクト比が３以上の六方晶層状化合物は、積算動力を２００Ｗｈ以上で混合粉砕し、１４００℃以上の温度で１２時間以上焼結して得ることができる。
【００２９】
酸化物焼結体では、好ましくはＺｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物にＩｎが固溶しており、Ｘ線回折においてピーク（２θ）が挟角側（マイナス方向）にシフトしている。上記のシフト量は好ましくは０．０１度以上、より好ましくは０．０２度以上、特に好ましくは０．０３度以上である。シフトする角度が０．０１度以上であると、固溶が進み、キャリアが十分発生し、ターゲットの抵抗を低く抑えることができる。
【００３０】
本発明に用いる酸化物焼結体は、インジウム、スズ、亜鉛に加えてガリウムを含んでいてもよい。
ガリウムは、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ又はＩｎＸＯ３（ＺｎＯ）ｎで表される六方晶層状化合物、ルチル構造化合物又はスピネル構造化合物から選ばれる１種以上に固溶していることが好ましい。
【００３１】
ガリウム元素を含む場合、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）で表される原子比は、好ましくは０．０１〜０．３５であり、より好ましくは０．０２〜０．３０であり、さらに好ましくは０．０３〜０．２５である。
上記の範囲であると、焼結体の密度が極端に低下することがなく、抵抗値の上昇が抑制されるため好ましい。
【００３２】
また、ガリウム元素を含む場合、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎの原子比は、好ましくは下記の通りである。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）で表される原子比は、好ましくは０．０１〜０．３５、より好ましくは０．１５〜０．３５、さらに好ましくは０．２〜０．３である。
Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）で表される原子比は、好ましくは０．１５〜０．５５、より好ましくは０．１５〜０．２５、さらに好ましくは０．１７〜０．２２である。
Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）で表される原子比は、好ましくは０．３〜０．７、より好ましくは０．５〜０．７、さらに好ましくは０．５〜０．６である。
【００３３】
また、（Ｉｎ＋Ｇａ）／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ）で表されるインジウム元素とガリウム元素との合計の原子比は、好ましくは０．０２〜０．３５であり、より好ましくは０．０３〜０．３０であり、さらに好ましくは０．０５〜０．２５である。
上記の範囲であると、焼結体の密度が極端に低下することがなく、抵抗値の上昇が抑制されるため好ましい。
【００３４】
本発明に用いる酸化物焼結体は、通常、実質的にインジウム、スズ、亜鉛の酸化物からなるか、又は実質的にインジウム、スズ、亜鉛及びガリウムの酸化物からなる。「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酸化物に起因すること、又は酸化物焼結体の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）が本発明の上記酸化物であることを意味する。本発明の酸化物焼結体は、上記酸化物のみからなり、他は不可避不純物だけを含むとしてもよい。
【００３５】
酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない限り、インジウム、スズ、亜鉛、ガリウムの他にマグネシウム、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、ゲルマニウム、ホウ素、ランタノイド類を含むことができる。
【００３６】
本発明のスパッタリングターゲットのバルク抵抗は、好ましくは３００ｍΩｃｍ以下、より好ましくは１００ｍΩｃｍ以下、さらに好ましくは２０ｍΩｃｍ以下である。３００ｍΩｃｍ以下であれば安定してＤＣスパッタリングすることができる。
バルク抵抗は、四端子法により測定する。
【００３７】
本発明のスパッタリングターゲットの相対密度は、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９８％以上である。
９０％以上であると、ターゲット中のポアが十分少ないため、ターゲット強度に優れ、異常放電を抑制できる。
相対密度はターゲット密度の実測値を理論密度で除して求める。
【００３８】
スパッタリングターゲットの３点曲げ強度は、好ましくは、１００ＭＰａ以上、好ましくは１２０ＭＰａ以上、さらに好ましくは１５０ＭＰａ以上である。
１００ＭＰａ以上であると、ターゲットのボンディング時や装着時の物理強度に優れ、かつ、スパッタ時にチッピングやクラックが発生しない点で好ましい。
３点曲げ強度は、ＪＩＳ  Ｒ１６０１に従い測定する。
【００３９】
上記のように、所定の結晶構造を有する酸化物焼結体からなる本発明のスパッタリングターゲットは、結晶相が均一に分布しているため、異常放電やノジュールの発生を抑制し、ＤＣスパッタ法においても良好な酸化物半導体膜を提供できる。
【００４０】
本発明のスパッタリングターゲットは下記のようにして製造することができる。即ち、原料である、インジウム化合物、スズ化合物及び亜鉛化合物、又はインジウム化合物、スズ化合物、亜鉛化合物及びガリウム化合物を、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、造粒粉末を成形して成形体とし、さらに１３００℃以上の温度で１２時間以上保持して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。
【００４１】
積算動力２００Ｗｈ以上の方法で混合を行い、１３００℃以上の温度で、１２時間以上焼結することにより、各結晶相を均一に分布させることができ、その結果、異常放電やノジュールの発生が少なくすることができる。
さらに上記の方法を用いてスパッタリングターゲットを製造すると、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相が長軸方向に成長した結晶となり、スパッタリングターゲットの強度を向上させることができる。
【００４２】
以下、各工程について説明する。
（１）配合工程
配合工程では、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、Ｓｎ化合物の粉末、Ｚｎ化合物の粉末、Ｇａ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、塩化インジウム等が挙げられる。Ｓｎ化合物としては、例えば、酸化スズ、塩化スズ等が挙げられる。Ｚｎ化合物としては、例えば、酸化亜鉛、硝酸亜鉛等が挙げられる。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。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。
【００４３】
原料に酸化物を使用する場合、酸化インジウムと酸化スズの表面積（ＢＥＴ表面積）は、それぞれ、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／ｇであり、より好ましくは４〜１０ｍ２／ｇである。
酸化ガリウムの表面積（ＢＥＴ表面積）は、通常６〜２０ｍ２／ｇであり、好ましくは８〜１６ｍ２／ｇであり、より好ましくは９〜１５ｍ２／ｇである。
【００４４】
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。
【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以上であれば、耐久性に優れ、液晶側に不純物が入って焼き付けが起こることを防止できる。
【００４６】
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、メチルセルロース、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。
【００４７】
（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。
積算動力が上記範囲であれば、均一な造粒粉末が作製できる。また、メディアの摩耗に起因する不純物の発生を抑制でき、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ことを防止できる。不純物が存在すると、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。
【００４８】
（２）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。例えば、乾燥させ、粒度を揃えるために篩分けする。
【００４９】
造粒粉末のＢＥＴ表面積は、特に限定されるわけではないが、例えば、１０ｍ２／ｇ以上とする。好ましくは１０〜５０ｍ２／ｇである。１０ｍ２／ｇ以上であると、異常粒成長等の焼結不良を抑制でき、焼結体の密度や強度が低下しにくい。
ＢＥＴ表面積は実施例に記載の方法で測定できる。
【００５０】
また、造粒粉末のメディアン径を、特に限定されるわけではないが、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下とする。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。
【００５１】
ＢＥＴ表面積を１０ｍ２／ｇ以上とし、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。
【００５２】
（３）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。
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。
【００５３】
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、面圧が上記範囲内であれば、焼結後の密度を高く、抵抗を低くでき、さらに大きな装置を必要とせず経済的である。保持時間が上記範囲内であれば、焼結後の密度を確実に高くすることができる。
【００５４】
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。
【００５５】
（４）焼成工程
上記成形工程で得られた成形体を焼成する。焼成は、熱間静水圧（ＨＩＰ）焼成等によって行うことができる。
焼成条件としては、通常、１３００〜１６００℃（好ましくは１３５０〜１６００℃、より好ましくは１４００〜１６００℃）において、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。
焼成温度が上記範囲であると、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相が十分に成長し、アスペクト比の高い結晶を得ることできる。また、成分の気化により、組成がずれたり、炉を傷めたりすることを抑制できる。
焼成時間が上記範囲であると、アスペクト比の高い結晶を得ることができる。
【００５６】
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。
酸素含有雰囲気、又は１６００℃以下の温度において焼成すれば、得られるターゲットの密度を十分に向上でき、スパッタリング時の異常放電の発生を十分に抑制できる。
【００５７】
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。
【００５８】
（５）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。
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
ターゲットの比抵抗は、ＤＣスパッタをする場合、１．０×１０−４Ωｃｍ以下であることが好ましく、さらに５．０×１０−５Ωｃｍ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。
【００６２】
本発明の酸化物半導体薄膜（酸化物薄膜）は、上記のスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリング法により成膜して製造する。
【００６３】
本発明のスパッタリングターゲットは、高い導電性を有するため、スパッタリング法としては、成膜速度の速いＤＣスパッタリング法を適用することができる。また、ＤＣスパッタリング法に加えて、ＲＦスパッタリング法、ＡＣスパッタリング法、パルスＤＣスパッタリング法にも適用することができ、異常放電のないスパッタリングが可能である。
本発明の酸化物半導体薄膜は、上記焼結体を用いて、スパッタリング法の他に、蒸着法、イオンプレーティング法、パルスレーザー蒸着法等により作製することもできる。
【００６４】
本発明の酸化物半導体薄膜を製造する際のスパッタリングガス（雰囲気）としては、アルゴン等の希ガスと酸化性ガスの混合ガスを用いることができる。酸化性ガスとしては、Ｏ２、ＣＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ（水蒸気）、Ｎ２Ｏ等が挙げられる。
【００６５】
スパッタリング成膜時の酸素分圧比は０％以上４０％未満とすることが好ましい。酸素分圧比は、より好ましくは０％〜３０％であり、特に好ましくは０％〜２０％である。スパッタ成膜して半導体膜を形成する場合に、高い酸素分圧で成膜を行うと成膜速度が遅くなり、生産性が低下する場合がある。酸素分圧比が上記範囲内で成膜することによりこれを防ぐことができる。
【００６６】
スパッタリングにより成膜する際の基板温度は、２５〜１２０℃であることが好ましく、さらに好ましくは２５〜１００℃、特に好ましくは２５〜９０℃である。
成膜時の基板温度が１２０℃以下であると、成膜時に導入する酸素等を十分に取り込むことができ、加熱後の薄膜のキャリア濃度の過度な増加を防ぐことができる。また、成膜時の基板温度が２５℃以上であると、薄膜の膜密度が低下せず、ＴＦＴの移動度が低下することを防ぐことができる。
【００６７】
スパッタリングによって得られた酸化物薄膜を、さらに１５０〜５００℃に１５分〜６時間保持してアニール処理を施すことが好ましい。成膜後のアニール処理温度は２００℃以上４５０℃以下であることがより好ましく、２５０℃以上３５０℃以下であることがさらに好ましい。上記アニールを施すことにより、半導体特性が得られる。
また、加熱時の雰囲気は、特に限定されるわけではないが、キャリア制御性の観点から、大気雰囲気、窒素雰囲気、酸素流通雰囲気が好ましい。
酸化物薄膜の後処理アニール工程においては、酸素の存在下又は不存在下でランプアニール装置、レーザーアニール装置、熱プラズマ装置、熱風加熱装置、接触加熱装置等を用いることができる。
【００６８】
スパッタリング時におけるターゲットと基板との間の距離は、基板の成膜面に対して垂直方向に好ましくは１〜１５ｃｍであり、さらに好ましくは２〜８ｃｍである。
この距離が１ｃｍ以上であると、基板に到達するターゲット構成元素の粒子の運動エネルギーが大きくなりすぎず、良好な膜特性を得ることができる。また、膜厚及び電気特性の面内分布等を防ぐことができる。
一方、ターゲットと基板との間隔が１５ｃｍ以下であると、基板に到達するターゲット構成元素の粒子の運動エネルギーが小さくなりすぎず、緻密な膜を得ることができる。また、良好な半導体特性を得ることができる。
【００６９】
酸化物薄膜の成膜は、磁場強度が３００〜１５００ガウスの雰囲気下でスパッタリングすることが望ましい。磁場強度が３００ガウス以上であると、プラズマ密度の低下を防ぐことができ、高抵抗のスパッタリングターゲットの場合でも問題なくスパッタリングを行うことができる。一方、１５００ガウス以下であると、膜厚及び膜中の電気特性の制御性の悪化を抑制することができる。
【００７０】
気体雰囲気の圧力（スパッタ圧力）は、プラズマが安定して放電できる範囲であれば特に限定されないが、好ましくは０．１〜３．０Ｐａであり、さらに好ましくは０．１〜１．５Ｐａであり、特に好ましくは０．１〜１．０Ｐａである。スパッタ圧力が３．０Ｐａ以下であると、スパッタ粒子の平均自由工程が短くなりすぎず、薄膜密度の低下を防ぐことができる。また、スパッタ圧力が０．１Ｐａ以上であると、成膜時に膜中に微結晶が生成することを防ぐことができる。
尚、スパッタ圧力とは、アルゴン等の希ガス、酸素ガス等を導入した後のスパッタ開始時の系内の全圧をいう。
【００７１】
上記の酸化物半導体薄膜は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に使用でき、特にチャネル層として好適に使用できる。
本発明の薄膜トランジスタは、上記の酸化物薄膜をチャネル層として有していれば、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不均一になり難く、作製したＴＦＴの特性を面内で均一とすることができる。一方、膜厚が３００ｎｍ以下であると、成膜時間が長くなりすぎない。
【００７２】
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、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等の酸化物やＳｉＮｘ等を含むことができる。
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
ゲート絶縁膜は、例えばプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
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。
【００７８】
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。
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。
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。
本発明の薄膜トランジスタは、表示装置等の電子機器に好適に用いることができる。
【００７９】
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。
【実施例】
【００８０】
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）、ＳｎＯ２（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：Ｓｎ：Ｚｎ＝２５：１５：６０となるように秤量した。
Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯを遊星ボールミルにおいて積算動力２４６Ｗｈで混合粉砕した。メディアとしては２ｍｍφと５ｍｍφのジルコニアボールを用いた。成形助剤としてポリビニルアルコール（クラレ製）を原料粉末総量に対して１ｗｔ％添加した。【００８１】
次に熱風乾燥機中で乾燥させ、得られた粉末を粒度を揃えるために篩分けし、造粒粉末とした。得られた造粒粉末のＢＥＴ表面積とメディアン径を以下の方法で測定した。ＢＥＴ表面積は１１ｍ２／ｇであり、メディアン径は４５μｍであった。この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３０９ｋｇｆ／ｃｍ２、５分保持にて加圧成形し成形体を作製した。
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。【００８２】
（ＢＥＴ表面積）
ガス吸着装置（ユアサアイオニクス社製）にてＮ２ガスを用い、一点法にて表面積を測定した。【００８３】
（メディアン径）
レーザー回折式粒度分布測定装置（島津製作所製）によって測定した相対粒子頻度が５０％となる粒子径をメディアン径とした。【００８４】
（焼結条件）
昇温パターン    ：室温〜１０００℃          昇温速度  ５０℃／ｈ
１０００℃〜１４００℃    昇温速度  １５０℃／ｈ
焼結温度        ：１４００℃
焼結時間        ：４８時間
焼結雰囲気      ：大気雰囲気
降温パターン    ：１４００℃〜室温          降温速度  １００℃／ｈ【００８５】
（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。
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。【００８６】
（３）酸化物焼結体とスパッタリングターゲットの評価
得られた酸化物焼結体とスパッタリングターゲットについて、下記の評価を行った。
（密度測定）
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。相対密度は９８．９％であった。
相対密度＝（アルキメデス法で測定した密度）÷（理論密度）×１００（％）【００８７】
（抵抗測定）
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。抵抗は２．９ｍΩｃｍであった。【００８８】
（結晶構造）
以下の条件のＸ線回折測定（ＸＲＤ）により判定した。その結果、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）４で表される六方晶層状化合物とＺｎ２ＳｎＯ４で表されるスピネル構造化合物が特定された。
・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【００８９】
（結晶相の観察）
表面変質層除去後の焼結体を測定可能なサイズに切断し、樹脂に包埋したのち、鏡面研磨することで観察試料を作製した。試料に対してＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎの原子について電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）測定を１０００倍の倍率で実施し、スズリッチ相（Ｓｎリッチかつ少Ｚｎ相）をＺｎ２ＳｎＯ４相、亜鉛リッチ相（少ＳｎかつＺｎリッチ相）をＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相と同定した。【００９０】
ＥＰＭＡにより観察した写真を図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。図１（Ａ）がＩｎ原子についての写真、図１（Ｂ）がＳｎ原子についての写真、図１（Ｃ）がＺｎ原子についての写真である。図１（Ｂ）のスズのＥＰＭＡ像で赤い部分（濃い色の部分）がスズリッチ相であり、図１（Ｃ）のＺｎのＥＰＭＡ像で赤い部分（濃い色の部分）が亜鉛リッチ相である。各々の視野においてＳｎリッチ相の長径が３０μｍ以上の部分を凝集物と定義し、凝集物が占める領域の面積を画像解析により求めた。凝集物が占める領域の面積が全体の面積に占める割合を任意の５視野で測定し、その平均値を求めた。０．９％であった。【００９１】
さらに、酸化物焼結体の断面を電子顕微鏡で観察した写真（３００倍、１０００倍）を図２に示す。Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相のアスペクト比を以下のように求めた。
アスペクト比＝長軸方向の粒径／短軸方向の粒径【００９２】
アスペクト比が３以上の、長軸方向に成長した結晶（針状結晶）である六方晶層状化合物が確認された。全Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相の個数に対してアスペクト比が３以上の長軸方向に成長した結晶であるＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相の個数を求めた。２６％が長軸方向に成長した結晶であった。【００９３】
（組成）
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。原子比はＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２５：１５：６０であった。【００９４】
（連続放電試験）
ターゲットをＤＣスパッタ成膜装置に装着した。スパッタ圧１Ｐａ、酸素濃度５０％で、ＤＣ出力４００Ｗにて８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やイエローフレークの量を観察した。連続放電後のスパッタリングターゲットの写真からノジュールで被覆された面積を計算し、以下の式で発生密度を計算した。
ノジュール発生密度＝ノジュール発生面積÷スパッタリングターゲット面積【００９５】
その結果、ノジュールが少ない方から順に以下のように、３段階で評価した。結果は、Ａであった。
Ａ：１０−２以下
Ｂ：１０−２超１０−１以下
Ｃ：１０−１超【００９６】
また連続成膜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。異常放電回数が５回未満をＡ、５回以上２０未満をＢ、２０回以上をＣと評価した。結果は、Ａであった。【００９７】
（色度）
日本電色工業社製ＳＥ６０００を用いて色度を評価した。結果は、Ｌ＊＝２３．６、ａ＊＝−３．９、ｂ＊＝３．２であった。【００９８】
（３点曲げ強度）
ＪＩＳ  Ｒ１６０１に基づきセラミックス曲げ試験装置（島津製作所製）にて評価を実施した。３点曲げ強度は１６１ＭＰａであった。【００９９】
実施例２〜９
原料及びその混合比を表１に記載のように変更した他は、実施例１と同様にして酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを製造し、評価した。結果を表１に示す。
尚、原料であるＧａ２Ｏ３として酸化ガリウム（アジア物性材料社製，４Ｎ）を用いた。【０１００】
表１において、「Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）５」、「Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）７」、「ＩｎＧａＺｎＯ４」は六方晶層状化合物を意味し、「ＳｎＯ２」はルチル構造化合物を意味し、「ＺｎＳｎＯ３」はイルメナイト構造化合物を意味する。【０１０１】
比較例１
（１）酸化物焼結体とスパッタリングターゲットの製造
原料として、Ｉｎ２Ｏ３（純度４Ｎ、アジア物性材料社製）、ＳｎＯ２（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：Ｓｎ：Ｚｎ＝２５：１５：６０となるように秤量した。
Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯを遊星ボールミルにおいて積算動力３．２Ｗｈで混合粉砕した。メディアとしては１０ｍｍφのジルコニアボールを用いた。成形助剤としてポリビニルアルコール（クラレ製）を原料粉末総量に対して１ｗｔ％添加した。【０１０２】
次に熱風乾燥機中で乾燥させ、得られた粉末の粒度を揃えるために篩分けし、造粒粉末とした。得られた造粒粉末のＢＥＴ表面積とメディアン径を実施例１と同じ方法で測定した。ＢＥＴ表面積は８ｍ２／ｇであり、メディアン径は１１０μｍであった。この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３０００ｋｇｆ／ｃｍ２、５分保持にて加圧成形し成形体を作製した。
その後、電気炉にて焼結した。焼結条件は実施例１と同じである。
さらに、実施例１と同じ方法でスパッタリングターゲットを製造した。【０１０３】
（２）酸化物焼結体とスパッタリングターゲットの評価
実施例１と同じ方法で酸化物焼結体とスパッタリングターゲットの評価を行った。結果は以下の通りである。
（密度測定）
相対密度は９７．５％であった。
（抵抗測定）
抵抗は８．６ｍΩｃｍであった。
（結晶構造）
結果は、Ｚｎ２ＳｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）４相であった。【０１０４】
（結晶相の観察）
実施例１と同様にしてＥＰＭＡにより観察した写真を図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す。図３（Ａ）がＩｎ原子についての写真、図３（Ｂ）がＳｎ原子についての写真、図３（Ｃ）がＺｎ原子についての写真である。実施例１と同様にして求めた凝集物が占める領域の面積が全体の面積に占める割合は３３％であった。【０１０５】
さらに、酸化物焼結体の断面を電子顕微鏡で観察した写真（３００倍、１０００倍）を図４に示す。六方晶層状化合物は、アスペクト比が３以上の長軸方向に成長した結晶とアスペクト比が２以下の球形状の結晶が混ざっているものであった。長軸方向に成長したＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相における割合は９％であった。【０１０６】
（組成）
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。原子比はＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２５：１５：６０であった。【０１０７】
（連続放電試験）
ノジュール発生密度、異常放電とも結果はＣであった。【０１０８】
（色度）
日本電色工業社製ＳＥ６０００を用いて色度を評価した。結果は、Ｌ＊＝２５．２、ａ＊＝−３．９、ｂ＊＝３．２であった。【０１０９】
（３点曲げ強度）
ＪＩＳ  Ｒ１６０１に基づきセラミックス曲げ試験装置（島津製作所製）にて評価を実施した。【０１１０】
比較例２、３
原料及びその混合比を表１に記載のように変更した他は、比較例１と同様にして酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを製造し、評価した。結果を表１に示す。
【表１−１】
2013179676.tif 000003
【表１−２】
2013179676.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明のスパッタリングターゲットは、液晶ディスプレイ、ＥＬ用ディスプレイ等に用いられる薄膜トランジスタを構成する半導体薄膜の製造に用いることができる。【０１１２】
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】
2013179676.tif 000005
【図２】
2013179676.tif 000006
【図３】
2013179676.tif 000007
【図４】
2013179676.tif 000008
【国際調査報告】
2013179676.tif 000009
2013179676.tif 000010
2013179676.tif 000011
2013179676.tif 000012