(57)【要約】  ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を含み、焼結体密度が相対密度で９０％以上であり、平均結晶粒径が１０μｍ以下である複合酸化物焼結体。
2010070832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を含み、
焼結体密度が相対密度で９０％以上である複合酸化物焼結体。
【請求項２】
平均結晶粒径が１０μｍ以下である請求項１に記載の複合酸化物焼結体。
【請求項３】
前記ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７から実質的になる請求項１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
【請求項４】
さらにスピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４を含む請求項１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
【請求項５】
さらにビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む請求項１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
【請求項６】
さらにスピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４及びビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む請求項１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
【請求項７】
バルク抵抗が３０ｍΩｃｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
【請求項８】
平面方向における相対密度のばらつきが１％以下であり、平均空孔数が８００個／ｍｍ２以下である請求項１〜７いずれかに記載の複合酸化物焼結体。
【請求項９】
β−Ｇａ２Ｏ３相を含まない請求項１〜８のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
【請求項１０】
原子比が下記式を満たす請求項１〜９のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
０．３０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．６０
０．３０≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．６０
０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．４０
【請求項１１】
正四価以上の金属元素を含み、
全金属元素に対する前記正四価以上の金属元素の含有量［正四価以上の金属元素／全金属元素：原子比］が０．０００１〜０．２である請求項１〜１０のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
【請求項１２】
前記正四価以上の金属元素がスズ、ジルコニウム、ゲルマニウム、セリウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンから選ばれる１種以上の元素である請求項１１に記載の複合酸化物焼結体。
【請求項１３】
比表面積が４〜１４ｍ２／ｇである酸化インジウム粉、比表面積が４〜１４ｍ２／ｇである酸化ガリウム粉、及び比表面積が２〜１３ｍ２／ｇである酸化亜鉛粉を原料として成形体を調製し、
前記成形体を酸素雰囲気中１２５０〜１４９０℃で２〜３５時間焼結する複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項１４】
比表面積が６〜１０ｍ２／ｇである酸化インジウム粉、比表面積が５〜１０ｍ２／ｇである酸化ガリウム粉、比表面積が２〜４ｍ２／ｇである酸化亜鉛粉を混合して混合粉体全体の比表面積が５〜８ｍ２／ｇである混合粉体を調製し、
前記混合粉体を湿式媒体撹拌ミルにより混合粉砕して、混合粉体全体の比表面積を１．０〜３．０ｍ２／ｇ増加させ、
前記比表面積を増加させた混合粉体を成形して成形体とする請求項１３に記載の複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の複合酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット。
【請求項１６】
請求項１５に記載のスパッタリングターゲットを室温以上４５０℃以下の成膜温度でスパッタリングして得られるアモルファス酸化物膜であって、
電子キャリア濃度が１０１８／ｃｍ３未満であるアモルファス酸化物膜。
【請求項１７】
請求項１６に記載のアモルファス酸化物膜がチャネル層である薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を含む複合酸化物焼結体、それからなるスパッタリングターゲット、そのターゲットを用いて得られるアモルファス酸化物膜、及びその酸化物膜を備えてなる薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電界効果型トランジスタは、半導体メモリ集積回路の単位電子素子、高周波信号増幅素子、液晶駆動用素子等として広く用いられており、現在、最も多く実用化されている電子デバイスである。
そのなかでも、近年における表示装置のめざましい発展に伴い、液晶表示装置（ＬＣＤ）のみならず、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬ）や、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等の各種の表示装置において、表示素子に駆動電圧を印加して表示装置を駆動させるスイッチング素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が多用されている。【０００３】
上記薄膜トランジスタの材料としては、シリコン半導体化合物が最も広く用いられている。一般に、高速動作が必要な高周波増幅素子、集積回路用素子等には、シリコン単結晶が用いられ、液晶駆動用素子等には、大面積化の要求からアモルファスシリコンが用いられている。【０００４】
しかしながら、結晶性シリコン系薄膜は、結晶化を図る際に、例えば８００℃以上の高温が必要であり、ガラス基板上や有機物基板上への形成が困難である。このため、結晶性シリコン系薄膜は、シリコンウェハーや石英等の耐熱性の高い高価な基板上にしか形成できないばかりか、製造に際して多大なエネルギーと工程数を要する等の問題があった。
また、結晶性シリコン系薄膜を用いたＴＦＴの素子構成は、通常、トップゲート構成に限定されるため、マスク枚数の削減等のコストダウンが困難であった。【０００５】
一方、比較的低温で形成できる非晶性シリコン半導体（アモルファスシリコン）は、結晶性シリコン系薄膜に比べてスイッチング速度が遅いため、表示装置を駆動するスイッチング素子として使用したときに、高速な動画の表示に追従できない場合がある。【０００６】
現在、表示装置を駆動させるスイッチング素子としては、シリコン系半導体膜を用いた素子が主流を占めている。これは、シリコン薄膜の安定性、加工性の良さに加え、スイッチング速度が速い等、種々の性能が良好なためである。そして、このようなシリコン系薄膜は、一般に化学蒸気析出法（ＣＶＤ）法により製造されている。【０００７】
従来の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、例えばガラス等の基板上にゲ−ト電極、ゲ−ト絶縁層、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）等の半導体層、ソ−ス及びドレイン電極を積層した逆スタガ構造を有する。イメ−ジセンサー等の大面積デバイスの分野において、この構造を有するＴＦＴは、アクティブマトリスク型の液晶ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ等の駆動素子として用いられている。これらの用途では、従来のアモルファスシリコンでも、高機能化に伴い作動の高速化が求められている。
このような状況下、近年にあっては、シリコン系半導体薄膜よりも安定性が優れる、酸化物を用いた酸化物半導体薄膜が注目されている。【０００８】
しかしながら、上記金属酸化物からなる透明半導体薄膜は、特に酸化亜鉛を高温で結晶化してなる透明半導体薄膜は、その電界効果移動度（以下、単に「移動度」という場合がある）が１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ程度と低く、ｏｎ−ｏｆｆ比が小さい上、漏れ電流が発生しやすいため、工業的な実用化が困難であった。【０００９】
酸化亜鉛を含有する結晶質を含む酸化物半導体については、多数の検討がなされているが、工業的に一般に行われているスパッタリング法で成膜した場合には、以下の問題があった。
例えば、酸化亜鉛を主成分とした伝導性透明酸化物の酸化物半導体膜は、酸素欠陥が入りやすく、キャリア電子が多数発生し、電気伝導度を小さくすることが難しかった。加えて、スパッタリング法による成膜の際に、異常放電が発生し、成膜の安定性が損なわれ、得られる膜の均一性及び再現性が低下する問題があった。【００１０】
このため、酸化亜鉛を主成分とした伝導性透明酸化物の酸化物半導体膜を例えばＴＦＴの活性層（チャネル層）として使用する際には、ゲート電圧無印加時であってもソース端子及びドレイン端子間に大きな電流が流れてしまい、ＴＦＴのノーマリーオフ動作を実現できない問題があった。また、トランジスタのオン・オフ比を大きくすることも難しかった。
また、上記ＴＦＴは、移動度が低い、ｏｎ−ｏｆｆ比が低い、漏れ電流が大きい、ピンチオフが不明瞭、ノーマリーオンになりやすい等、ＴＦＴの性能が低くなるおそれがあるうえ、耐薬品性が劣るため、ウェットエッチングが難しい等製造プロセスや使用環境の制限があった。【００１１】
酸化亜鉛を主成分とした伝導性透明酸化物の酸化物半導体膜は、性能を上げるためには高い圧力で成膜する必要があり成膜速度が遅くなるほか、７００℃以上の高温処理が必要であるため工業化に問題もあった。また、酸化亜鉛を主成分とした伝導性透明酸化物の酸化物半導体膜を用いたＴＦＴは、ボトムゲート構成での電解移動度等のＴＦＴ性能が低く、性能を上げるにはトップゲート構成で膜厚を１００ｎｍ以上にする必要がある等のＴＦＴ素子構成に制限もあった。【００１２】
このような問題を解決するため、細川等によって、酸化インジウムと酸化亜鉛を含むｎ型半導体材料が見出されて以来（特許文献４）、酸化インジウムと酸化亜鉛を含む種々の酸化物半導体が注目されてきた。特に最近では、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛からなる非晶質酸化物半導体膜を薄膜トランジスタとして駆動させる方法が検討されている。また、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛からなる非晶質酸化物半導体膜を、工業的に量産性に優れたスパッタリング法で形成する検討も行われている。【００１３】
特許文献１は、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７のホモロガス構造を含むスパッタリングターゲットを開示している。また、特許文献２及び３では、ＩｎＧａＺｎＯ４のホモロガス構造を含むスパッタリングターゲットの製造方法の検討されている。しかし、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７のホモロガス構造を含むスパッタリングターゲットを用いた薄膜トランジスタ付ディスプレイ用パネルの量産検討や量産検討で明らかになった課題の解決等の実用化に関する検討は行われていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平８−２４５２２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２２３８４９号公報
【特許文献３】特開２００７−７３３１２号公報
【特許文献４】特開２００６−１１４９２８号公報
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、ＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性が良好なＴＦＴパネルが得られる複合酸化物焼結体、及びそれからなるスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
【００１６】
本発明によれば、以下の複合酸化物焼結体等が提供される。
１．ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を含み、
焼結体密度が相対密度で９０％以上である複合酸化物焼結体。
２．平均結晶粒径が１０μｍ以下である１に記載の複合酸化物焼結体。
３．前記ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７から実質的になる１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
４．さらにスピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４を含む１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
５．さらにビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
６．さらにスピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４及びビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む１又は２に記載の複合酸化物焼結体。
７．バルク抵抗が３０ｍΩｃｍ以下である１〜６のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
８．平面方向における相対密度のばらつきが１％以下であり、平均空孔数が８００個／ｍｍ２以下である１〜７いずれかに記載の複合酸化物焼結体。
９．β−Ｇａ２Ｏ３相を含まない１〜８のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
１０．原子比が下記式を満たす１〜９のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
０．３０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．６０
０．３０≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．６０
０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．４０
１１．正四価以上の金属元素を含み、
全金属元素に対する前記正四価以上の金属元素の含有量［正四価以上の金属元素／全金属元素：原子比］が０．０００１〜０．２である１〜１０のいずれかに記載の複合酸化物焼結体。
１２．前記正四価以上の金属元素がスズ、ジルコニウム、ゲルマニウム、セリウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンから選ばれる１種以上の元素である１１に記載の複合酸化物焼結体。
１３．比表面積が４〜１４ｍ２／ｇである酸化インジウム粉、比表面積が４〜１４ｍ２／ｇである酸化ガリウム粉、及び比表面積が２〜１３ｍ２／ｇである酸化亜鉛粉を原料として成形体を調製し、
前記成形体を酸素雰囲気中１２５０〜１４９０℃で２〜３５時間焼結する複合酸化物焼結体の製造方法。
１４．比表面積が６〜１０ｍ２／ｇである酸化インジウム粉、比表面積が５〜１０ｍ２／ｇである酸化ガリウム粉、比表面積が２〜４ｍ２／ｇである酸化亜鉛粉を混合して混合粉体全体の比表面積が５〜８ｍ２／ｇである混合粉体を調製し、
前記混合粉体を湿式媒体撹拌ミルにより混合粉砕して、混合粉体全体の比表面積を１．０〜３．０ｍ２／ｇ増加させ、
前記比表面積を増加させた混合粉体を成形して成形体とする１３に記載の複合酸化物焼結体の製造方法。
１５．１〜１２のいずれかに記載の複合酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット。
１６．１５に記載のスパッタリングターゲットを室温以上４５０℃以下の成膜温度でスパッタリングして得られるアモルファス酸化物膜であって、
電子キャリア濃度が１０１８／ｃｍ３未満であるアモルファス酸化物膜。
１７．１６に記載のアモルファス酸化物膜がチャネル層である薄膜トランジスタ。
【００１７】
本発明によれば、ＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性が良好なＴＦＴパネルが得られる複合酸化物焼結体、及びそれからなるスパッタリングターゲットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の薄膜トランジスタの一実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の複合酸化物焼結体は、ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を含み、焼結体密度が相対密度で９０％以上である。
【００２０】
「ホモロガス結晶構造」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。
結晶周期又は各薄膜層の厚さがナノメーター程度の場合において、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、単一の物質又は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が得られる。
【００２１】
ホモロガス相の結晶構造は、例えばターゲットを粉砕したパウダーにおける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（Joint  Committee  of  Powder  Diffraction  Standards）カードから得られるホモロガス相の結晶構造Ｘ線回折パターンとターゲットのパターンが一致することから確認することができる。
尚、後述するスピネル構造及びビックスバイト構造も上記と同様の方法で確認することができる。
【００２２】
本発明の複合酸化物焼結体は、好ましくはホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７のみからなる。本発明の複合酸化物焼結体がホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７のみからなる場合、相対密度のばらつきの抑制が期待できる。また、還元処理により低抵抗化させることができる。
【００２３】
ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を含む本発明の複合酸化物焼結体は、他の化合物をさらに含んでもよく、好ましくは以下の組合せ（１）〜（３）のいずれかである。
（１）ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７及びスピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４を含む複合酸化物焼結体
（２）ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７及びビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む複合酸化物焼結体
（３）ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７、スピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４及びビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む複合酸化物焼結体。
【００２４】
本発明の複合酸化物焼結体がスピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４を含むことにより、本発明の複合酸化物焼結体をターゲットとした場合に、比較的低い温度で焼結して作製しても相対密度を上げやすいという利点、及び高抵抗の化合物であるＧａ２Ｏ３の生成を抑制できるという利点がある。
【００２５】
本発明の複合酸化物焼結体が、ビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含むことにより、還元処理を省略又は還元処理の条件を緩和してもターゲットのバルク抵抗を低くすることができるという効果が得られる。また、Ｓｎを含有させた際の比抵抗を効率的に低下させられることが期待できる。
【００２６】
本発明の複合酸化物焼結体は、その密度が相対密度で９０％以上であり、好ましくは９５％以上であり、より好ましくは９８％以上である。複合酸化物焼結体の密度が相対密度で９０％以上とすることにより、バルク抵抗を低くすることができ、また、得られる薄膜トランジスタのＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性を良好にすることができる。
尚、相対密度の上限は特に限定されないが、例えば１００％である。
【００２７】
本発明の複合酸化物焼結体は、好ましくは平均結晶粒径が１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下であり、さらに好ましくは４μｍ以下である。複合酸化物焼結体の平均結晶粒径を１０μｍ以下とすることにより、得られる薄膜トランジスタのＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性を良好にすることができる。
【００２８】
本発明の複合酸化物焼結体のバルク抵抗は、好ましくは３０ｍΩｃｍ以下であり、より好ましくは１０ｍΩｃｍ以下であり、さらに好ましくは５ｍΩｃｍ以下である。複合酸化物焼結体のバルク抵抗を３０ｍΩｃｍ以下とすることにより、ＤＣスパッタリングが可能となり、得られる薄膜トランジスタのＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性を良好にすることができる。
【００２９】
本発明の複合酸化物焼結体は、好ましくは平面方向における相対密度のばらつきが１％以下であり、平均空孔数が８００個／ｍｍ２以下である。
【００３０】
上記複合酸化物焼結体の平面方向における相対密度のばらつきは、より好ましくは０．５％以下であり、さらに好ましくは０．４％以下である。複合酸化物焼結体の平面方向における相対密度のばらつきを１％以下とすることにより、得られる薄膜トランジスタのＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性を良好にすることができる。
【００３１】
尚、複合酸化物焼結体の平面方向とは、ターゲットを製造する際に、複合酸化物焼結体が削られる側（エロージョン側）であって、プラズマが照射される面方向をいう。
「複合酸化物焼結体の平面方向における相対密度のばらつき」とは、プラズマを照射する面に沿って複数切り出した焼結体片の密度のばらつきをいう。
【００３２】
上記複合酸化物焼結体の平均空孔数は、より好ましくは５００個／ｍｍ２以下であり、さらに好ましくは３００個／ｍｍ２以下であり、特に好ましくは１００個／ｍｍ２以下である。複合酸化物焼結体の平均空孔数を８００個／ｍｍ２以下とすることにより、得られる薄膜トランジスタのＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性を良好にすることができる。
【００３３】
本発明の複合酸化物焼結体は、好ましくはβ−Ｇａ２Ｏ３相を含まない。複合酸化物焼結体がβ−Ｇａ２Ｏ３相を含まないことにより、バルク抵抗を低減し、相対密度のばらつきを抑えらることができ、得られる薄膜トランジスタのＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性を良好にすることができる。
尚、β−Ｇａ２Ｏ３相の有無は、Ｘ線回折によって得られるβ−Ｇａ２Ｏ３に起因するピーク（JCPDSカードNo.43-1012）の有無で確認することができる。
【００３４】
本発明の複合酸化物焼結体に含まれるＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比は、好ましくは下記式を満たす。
０．３０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．６０
０．３０≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．６０
０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．４０
より好ましくは下記式を満たす。
０．３５≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．５０
０．３５≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．５０
０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．３０
さらに好ましくは下記式を満たす。
０．３５≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．４５
０．３５≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．４５
０．１５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ＋Ｇａ）≦０．２５
【００３５】
複合酸化物焼結体に含まれるＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が上記式を満たすことにより、焼結体中にホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７が生成しやすく、他の結晶型が混在しにくくできる。
Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が上記範囲とするため、例えばこれら元素の酸化物が本発明の複合酸化物焼結体の原料として用いられる。
【００３６】
本発明の複合酸化物焼結体は、好ましくは正四価以上の金属元素を含み、全金属元素に対する前記正四価以上の金属元素の含有量が［正四価以上の金属元素／全金属元素：原子比］＝０．０００１〜０．２である。
複合酸化物焼結体が正四価以上の金属元素を含むことにより、焼結体のバルク抵抗値を低減することができ、スパッタリング時における異常放電の発生を抑制することができる。
【００３７】
正四価以上の金属元素の含有量［正四価以上の金属元素／全金属元素：原子比］が０．０００１未満の場合、バルク抵抗値を低減する効果が小さいおそれがある。一方、正四価以上の金属元素の含有量［正四価以上の金属元素／全金属元素：原子比］が０．２を超える場合、得られるアモルファス酸化物膜の安定性に問題が出るおそれがある。
【００３８】
好ましい上記正四価以上の金属元素としては、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム、セリウム、ニオブ、タンタル、モリブデン及びタングステンが挙げられ、より好ましくは、スズ、セリウム、ジルコニウムである。
上記正四価以上の金属元素は、例えば金属酸化物として金属元素の含有量が上記範囲となるように本発明の複合酸化物焼結体の原料に添加される。
【００３９】
本発明の複合酸化物焼結体は酸素欠損含んでいてもよい。従って、複合酸化物焼結体は必ずしも化学量論比を満たしていなくともよい。
【００４０】
本発明の複合酸化物焼結は、好ましくは窒素含有量が５ｐｐｍ（原子）以下である。窒素含有量を５ｐｐｍ以下とすることにより、得られる半導体膜の窒素含有量が低下し、ＴＦＴの信頼性及び均一性を向上させることができる。
一方、複合酸化物焼結体の窒素含有量が５ｐｐｍ超の場合、得られるターゲットのスパッタリング時の異常放電、及びターゲット表面への吸着ガス量を十分に抑制できないおそれがあるうえ、ターゲット中の窒素とインジウムがスパッタリング時に反応して黒色窒化インジウム（ＩｎＮ）を生成して、半導体膜中に混入して歩留まりが低下するおそれがある。これは、窒素原子が５ｐｐｍ超含まれる場合、窒素原子が可動イオンとなりゲート電圧ストレスにより半導体界面に集まりトラップを生成するため、あるいは窒素がドナーとして働き性能を低下させるためと推測される。
【００４１】
本発明の複合酸化物焼結体の製造方法では、原料粉としては、酸化インジウム粉末、酸化亜鉛粉末及び酸化ガリウム粉末を用いる。また、これら化合物の単体、化合物、複合酸化物等を原料粉としてもよい。
【００４２】
上記各原料粉の純度は、通常９９．９％（３Ｎ）以上、好ましくは９９．９９％（４Ｎ）以上、さらに好ましくは９９．９９５％以上、特に好ましくは９９．９９９％（５Ｎ）以上である。各原料粉の純度が９９．９％（３Ｎ）未満の場合、不純物により半導体特性が低下する、信頼性が低下する等のおそれがある。特に各原料粉のＮａ含有量が１００ｐｐｍ未満であると薄膜トランジスタを作製した際に信頼性が向上し好ましい。
【００４３】
本発明では、比表面積が４〜１４ｍ２／ｇである酸化インジウム粉、比表面積が４〜１４ｍ２／ｇである酸化ガリウム粉、及び比表面積が２〜１３ｍ２／ｇである酸化亜鉛粉を出発原料とし、好ましくは比表面積が６〜１０ｍ２／ｇである酸化インジウム粉、比表面積が５〜１０ｍ２／ｇである酸化ガリウム粉、及び比表面積が２〜４ｍ２／ｇである酸化亜鉛粉からなる混合粉体であって、混合粉体全体の比表面積が５〜８ｍ２／ｇである混合粉体を出発原料として用いる。
上記出発原料を用いることにより、得られる複合酸化物焼結体の相対密度のばらつきを小さくでき、ＴＦＴ特性の均一性及びＴＦＴ特性の再現性を良好にできる。
【００４４】
尚、各原料粉の比表面積は、好ましくはほぼ同じである。これにより、より効率的に後述する粉砕混合ができる。具体的には、各原料粉の比表面積の比は、好ましくは互いに１／４〜４倍以内にし、より好ましくは１／２〜２倍以内にする。各原料粉の比表面積の比が上記範囲にない場合、効率的な混合粉砕ができず、焼結体中に原料粉粒子が残る場合がある。
【００４５】
酸化インジウム粉、酸化ガリウム粉及び酸化亜鉛粉の配合比は特に限定されず、好ましくは原子比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１となるように秤量する。
【００４６】
上記出発原料を、例えば湿式媒体撹拌ミルを使用して混合粉砕し、混合粉体を調製する。この際に、好ましくは混合粉砕後の混合粉全体の比表面積を、混合粉砕前の混合粉全体の比表面積より１．０〜３．０ｍ２／ｇ増加させるように粉砕する、又は粉砕後の混合粉体の平均メジアン径が好ましくは０．４〜１．２μｍ程度、より好ましくは０．６〜１μｍ程度となるように粉砕する。
尚、混合方法は特に限定されず、乾式法で行ってもよい。
【００４７】
上記の混合粉体を用いることにより、仮焼工程及び還元工程を経ずとも高密度の複合酸化物焼結体を得ることができる。仮焼工程を省くことができるので、製造工程が簡略化されるだけでなく、仮焼工程での亜鉛の昇華による組成のばらつき及び相対密度のばらつきの増加を防止することができる。
【００４８】
混合粉砕後の混合粉体の比表面積の増加分が１．０ｍ２／ｇ未満、又は混合粉砕後の混合粉体の平均メジアン径が１μｍ超の場合、得られる複合酸化物焼結体の焼結密度が十分に大きくならない場合がある。一方、混合粉砕後の混合粉体の比表面積の増加分が３．０ｍ２／ｇ超又は混合粉砕後の混合粉体の平均メジアン径が０．４μｍ未満の場合、粉砕時の粉砕器機等からのコンタミ（不純物混入量）が増加する場合がある。
【００４９】
尚、上記比表面積はＢＥＴ法で測定でき、平均メジアン径は粒度分布計で測定できる。これらの値は、混合粉体を乾式粉砕法、湿式粉砕法等により粉砕することにより調整できる。
【００５０】
上記混合粉体を成形して成形体を調製する。成形体の調製は、従来から公知の各種湿式法又は乾式法を用いることができる。
乾式法としては、コールドプレス（Ｃｏｌｄ  Ｐｒｅｓｓ）法やホットプレス（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓ）法等を挙げることができる。
【００５１】
乾式法であるコールドプレス（Ｃｏｌｄ  Ｐｒｅｓｓ）法は、粉砕後の混合粉体をスプレードライヤー等で乾燥した後、成形して成形体を調製する。成形は公知の方法、例えば、加圧成形、冷間静水圧加圧、金型成形、鋳込み成形射出成形が採用できる。焼結密度の高い焼結体（ターゲット）を得るため、冷間静水圧（ＣＩＰ）等の加圧により成形すると好ましい。
【００５２】
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ると、再現性が高まり好ましい。
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８００〜４０００ｋｇｆ／ｃｍ２で０．５〜６０分保持することが好ましく、面圧１９００〜３５００ｋｇｆ／ｃｍ２で３〜４５分保持することがより好ましく、面圧２０００〜３０００ｋｇｆ／ｃｍ２で４〜３０分保持することが特に好ましい。当該範囲内であると、成形体内部の組成むら等が減って、均一化が期待される。
面圧が８００ｋｇｆ／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おそれがある。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おそれがある。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、あるいは抵抗が高くなるおそれがある。６０分超であると時間が掛かりすぎ不経済となるおそれがある。
【００５３】
上述のように、乾燥（造粒）はスプレドライヤーで行うと好ましい。造粒は自然乾燥によっても行うことができるが、自然乾燥で造粒すると、原料粉末の比重差によって沈降速度が異なるため、Ｇａ２Ｏ３粉末、Ｉｎ２Ｏ３粉末、ＺｎＯ粉末の分離が起こり、均一な造粒粉が得られないおそれがある。この不均一な造粒粉を用いて焼結体を作製すると、酸化錫の凝集が生成する場合、又は相対密度のばらつきが大きくなる場合があり、ＴＦＴの歩留りが低下したり、ばらつきが増加する原因となる。一方、スプレードライヤーで造粒する場合、急速乾燥できるため、上記の問題は発生しない。
【００５４】
湿式法としては、例えば、濾過式成形法（特開平１１−２８６００２号公報参照）を用いることができる。この濾過式成形法は、セラミックス原料スラリーから水分を減圧排水して成形体を調製する。
尚、成形処理に際して、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】
調製した成形体を焼結して複合酸化物焼結体を製造する。
焼結は、酸素を流通することにより酸素雰囲気中で、又は加圧下にて行うことができる。
【００５６】
焼結を酸素雰囲気中で行う場合において、酸素流量としては、好ましくは２〜２０Ｌ／ｍｉｎである。酸素雰囲気中で焼結することにより、亜鉛の蒸散を抑えることができ、平均空孔数が少なく、相対密度が高く、相対密度のばらつきが小さく、ボイド（空隙）のない複合酸化物焼結体が得られる。また、酸素雰囲気中で焼結することにより得られる複合酸化物焼結体は、密度が高いため、スパッタリング中のノジュールやパーティクルの発生を抑え、膜特性に優れた酸化物半導体膜を成膜することができる。一方、酸素流量が上記範囲外の場合、酸素の導入により酸素欠損が抑制され、焼結体の比抵抗が高くなるおそれがある。
【００５７】
焼結温度は、好ましくは１２５０〜１４９０℃であり、より好ましくは１２５０〜１４５０℃、さらに好ましくは１３５０〜１４４０℃である。焼結温度を１２５０℃以上とすることにより、焼結体の相対密度が向上させ、相対密度のばらつきも減少させることができ、また平均空孔数を抑制することができる。一方、焼結温度を１４９０℃以下とすることにより、結晶粒径の成長が抑制でき、また平均空孔数を抑制できる。
また、焼結温度を上記範囲とすることにより、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７結晶が生成しやすくなる。
【００５８】
焼結時間は、好ましくは２〜３５時間、より好ましくは２．５〜２５時間、特に好ましくは３〜２０時間である。焼結時間を２時間以上とすることにより、焼結体の相対密度が向上させ、相対密度のばらつきも減少させることができる。一方、焼結時間を３５時間以下とすることにより、結晶粒径の成長を抑制でき、また平均空孔数を抑制できる。
また、焼結温度を上記範囲とすることにより、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７結晶が生成しやすくなる。
【００５９】
焼結では、好ましくは１０００℃以上での昇温速度を３０℃／ｈ以上とし、冷却時の降温速度を３０℃／ｈ以上とする。１０００℃以上での昇温速度が３０℃／ｈ未満の場合、酸化物の分解が進行し空孔数（ピンホール数）が多くなるおそれがある。一方、冷却時の降温速度が３０℃／ｈ未満の場合、Ｉｎ及びＧａの組成比が変化するおそれがある。
【００６０】
本発明の複合酸化物焼結体の製造方法は、還元工程を含んでもよい。
還元工程は、得られた焼結体を還元処理して、焼結体のバルク抵抗を全体で均一化するために行う任意工程である。
【００６１】
適用することができる還元方法としては、例えば還元性ガスを用いる方法、真空中で焼成する方法、及び不活性ガスによる還元等が挙げられる。
上記還元性ガスとしては、例えば、水素、メタン、一酸化炭素や、これらガスと酸素との混合ガス等を用いることができる。
また、上記不活性ガス中での焼成による還元処理の場合において、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、これらガスと酸素との混合ガス等を用いることができる。
【００６２】
還元処理時の温度は、通常３００〜１２００℃、好ましくは５００〜８００℃である。また、還元処理の時間は、通常０．０１〜１０時間、好ましくは０．０５〜５時間である。
【００６３】
以上、本発明の複合酸化物焼結体の製造方法を説明したが、ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７のみからなる複合酸化物焼結体は、例えば比表面積が８ｍ２／ｇである酸化インジウム粉、比表面積が８ｍ２／ｇである酸化ガリウム粉、及び比表面積が５ｍ２／ｇである酸化亜鉛粉を原料粉として混合し、得られた混合粉体をスプレードライヤーで造粒し、仮焼を行わず、酸素流入下で１４００℃で２〜８時間焼結することにより得られる。
【００６４】
ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７、スピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４及び／あるいはビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む複合酸化物焼結体を作製する場合には、好ましくは昇温速度３℃／分以下で焼結温度まで昇温し、より好ましくは昇温速度２℃／分以下で焼結温度まで昇温する。
また、仮焼によりスピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４を含む酸化物を原料粉とすることが好ましい。当該原料粉を用いることにより、スピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４及びビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を生成しやすくすることができる。
ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７、スピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４及び／あるいはビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む複合酸化物焼結体を作製する場合には、昇温時に６００〜１２５０℃で０．５〜２０時間保持すると（即ち、２段階以上の焼結を行う）好ましく、昇温時に７００〜１０００℃で１〜１０時間保持することが特に好ましい。このように焼結することにより、ＺｎＧａ２Ｏ４を含む複合酸化物焼結体を生成しやすくできる。また、このように焼結することにより、平均空孔数の低減が期待できる。
【００６５】
本発明の複合酸化物焼結体は、研磨等の加工を施すことによりターゲットとすることができる。具体的には、複合酸化物焼結体を平面研削盤で研削して、表面粗さＲａを５μｍ以下とし、好ましくはＲａを０．３μｍ以下とし、より好ましくはＲａを０．１μｍ以下とする。
【００６６】
上記研削して得られたターゲットのスパッタ面に鏡面加工をさらに施して、平均表面粗さＲａが１０００オングストローム以下としてもよい。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、すで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。
研削・研磨は、両面を各々厚さ０．３ｍｍ以上平面研削することが好ましく、各々厚さ０．５ｍｍ以上研削することがより好ましく、厚さ０．７ｍｍ以上研削することが特に好ましい。厚さ０．３ｍｍ以上平面研削することにより、ターゲットとして用いたとき長期に渡り成膜しても膜質を安定させることができる。研削の厚みに上限は無いが、研削の厚みが厚過ぎると原料の使用効率が悪化しコストアップとなるので通常５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下である。
特に、ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７、スピネル構造のＺｎＧａ２Ｏ４及び／あるいはビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含む複合酸化物焼結体を研削する場合には、両面を各々厚さ０．５ｍｍ以上平面研削することが好ましく、各々厚さ０．７ｍｍ以上研削することがより好ましく、厚さ０．８ｍｍ以上研削することが特に好ましい。両面を十分研削することで、相対密度のばらつきの低減、成膜した際の再現性の向上、平均空孔数の低減が期待できる。
【００６７】
尚、ターゲットの清浄処理には、エアーブローや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ことより有効に除去できる。
エアーブローや流水洗浄の他に、超音波洗浄等を行なうこともできる。超音波洗浄では、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。
【００６８】
得られたターゲットを加工して、バッキングプレートへボンディングすることにより、ターゲットは、成膜装置に装着して使用できるスパッタリングターゲットとなる。バッキングプレートは銅製が好ましい。ボンディングにはインジウム半田を用いることが好ましい。
【００６９】
上記加工は、ターゲット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する、又はバッキングプレート等の装着用治具に取り付けるために切削加工する、任意の工程である。
【００７０】
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４〜６ｍｍ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。
【００７１】
ターゲット表面は、好ましくは２００〜１０，０００番のダイヤモンド砥石により仕上げを行い、より好ましくは４００〜５，０００番のダイヤモンド砥石により仕上げを行う。２００番未満、又は１０，０００番超のダイヤモンド砥石を使用するとターゲットが割れやすくなるおそれがある。
【００７２】
本発明のアモルファス酸化物膜は、本発明の複合酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットを室温以上４５０℃以下の成膜温度でスパッタリングすることにより得られ、電子キャリア濃度が１０１８／ｃｍ３未満である。
尚、本発明のアモルファス酸化物膜の組成は、通常、用いるスパッタリングターゲットの組成とほぼ一致する。
【００７３】
成膜温度は、好ましくは３０℃以上３００℃以下である。
成膜温度が室温未満の場合、結露によって得られる膜が水分を含むおそれがある。一方、成膜温度が４５０℃超の場合、基板が変形したり膜に応力が残って割れるおそれがある。
【００７４】
上記スパッタリングとしては、ＤＣ（直流）スパッタ法、ＡＣ（交流）スパッタ法、ＲＦ（高周波）マグネトロンスパッタ法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられ、好ましくはＤＣスパッタ法である。
【００７５】
スパッタリング時のチャンバー内の圧力は、例えばＤＣスパッタ法の場合は、通常０．１〜２．０ＭＰａであり、好ましくは０．３〜０．８ＭＰａである。ＲＦスパッタ法の場合は、通常０．１〜２．０ＭＰａであり、好ましくは０．３〜０．８ＭＰａである。
【００７６】
スパッタ時に投入される電力出力は、例えばＤＣスパッタ法の場合は、通常１０〜１０００Ｗであり、好ましくは１００〜３００Ｗである。ＲＦスパッタ法の場合は、通常１０〜１０００Ｗであり、好ましくは５０〜２５０Ｗである。
ＲＦスパッタ法の電源周波数は、例えば５０Ｈｚ〜５０ＭＨｚであり、好ましくは１０ｋ〜２０ＭＨｚである。
【００７７】
スパッタ時のキャリアーガスとしては、例えば酸素、ヘリウム、アルゴン、キセノン及びクリプトンが挙げられ、好ましくはアルゴンと酸素の混合ガスである。アルゴンと酸素の混合ガスを使用する場合、アルゴン：酸素の流量比は、通常、Ａｒ：Ｏ２＝１００〜８０：０〜２０であり、好ましくは１００〜９０：０〜１０である。
【００７８】
基板としては、ガラス、樹脂（ＰＥＴ、ＰＥＳ等）等を用いることができる。
得られたアモルファス酸化物膜の膜厚は、成膜時間及びスパッタ法によっても異なるが、例えば５〜３００ｎｍであり、好ましくは１０〜１２０ｎｍである。
【００７９】
本発明のアモルファス酸化物膜は、薄膜トランジスタのチャネル層として好適に用いることができる。以下、本発明のアモルファス酸化物膜がチャネル層（半導体層）である薄膜トランジスタについて説明する。
【００８０】
図１は、本発明の薄膜トランジスタ（電界効果型トランジスタ）の一実施形態を示す概略断面図である。
薄膜トランジスタ１は、基板１０上にゲート電極２０が形成されている。ゲート電極２０を覆うようにゲート絶縁膜３０を有し、その上にチャネル層４０がさらに積層されている。チャネル層４０の両端部には、ソース電極５０及びドレイン電極６０がそれぞれ対向して形成されている。薄膜トランジスタ１は、ソース電極５０及びドレイン電極６０の一部を除いて、保護膜７０で覆われている。
【００８１】
本発明の薄膜トランジスタでは、チャネル層（半導体層）が本発明のアモルファス酸化物膜である。
本発明のアモルファス酸化物膜は非晶質であるので、絶縁膜や保護層との密着性が改善され、大面積でも均一なトランジスタ特性を容易に得ることができる。
尚、半導体層が非晶質膜であることは、Ｘ線結晶構造解析により確認できる。明確なピークが観測されない場合、半導体層は非晶質である。
【００８２】
本発明のアモルファス酸化物膜は、電子キャリア濃度が１０１８／ｃｍ３未満であるので、アモルファス酸化物膜は非縮退半導体となりやすく、移動度及びオンオフ比のバランスが良好となる。尚、半導体層が非縮退半導体であることは、ホール効果を用いた移動度とキャリア密度の温度変化の測定を行うことにより判断できる。
半導体層（アモルファス酸化物膜）の電子キャリア濃度は、好ましくは１０１３／ｃｍ３以上１０１８／ｃｍ３未満であり、より好ましくは１０１４〜１０１７／ｃｍ３である。
【００８３】
成膜時の酸素分圧を調整する、又は後処理をすることで酸素欠陥量を制御し、キャリア密度を調整することにより半導体層を非縮退半導体とすることができる。
一方、半導体層が、非縮退半導体ではなく、縮退半導体である場合、キャリアが多すぎることにより、オフ電流・ゲートリーク電流が増加して閾値が負となり、ノーマリーオンとなるおそれがある。
【００８４】
半導体層のバンドギャップは、好ましくは２．０〜６．０ｅＶであり、より好ましくは２．８〜５．０ｅＶである。半導体層のバンドギャップが、２．０ｅＶ未満の場合、可視光を吸収して電界効果型トランジスタが誤動作するおそれがある。一方、半導体層のバンドギャップが６．０ｅＶ超の場合、キャリアが供給されにくなって電界効果型トランジスタが機能しなくなるおそれがある。
【００８５】
半導体層の表面粗さ（ＲＭＳ）は、好ましくは１ｎｍ以下であり、より好ましくは０．６ｎｍ以下であり、さらに好ましくは０．３ｎｍ以下である。半導体層のＲＭＳが１ｎｍ超の場合、移動度が低下するおそれがある。
【００８６】
半導体層は、好ましくは酸化インジウムのビックスバイト構造の稜共有構造の少なくとも一部を維持している非晶質膜である。酸化インジウムを含む非晶質膜が酸化インジウムのビックスバイト構造の稜共有構造の少なくとも一部を維持していることは、高輝度のシンクロトロン放射等を用いた微小角入射Ｘ線散乱（ＧＩＸＳ）によって求めた動径分布関数（ＲＤＦ）により、Ｉｎ−Ｘ（Ｘは，Ｉｎ，Ｚｎ）を表すピークが０．３０から０．３６ｎｍの間にあることから確認できる（F.Utsuno，et  al.，Thin  Solid  Films，Volume  496，2006，Pages95-98）。
【００８７】
また、上記０．３０から０．３６ｎｍの間のＲＤＦの最大値をＡ、０．３６から０．４２の間のＲＤＦの最大値をＢとした場合に、好ましくは原子間距離がＡ／Ｂ＞０．７の関係を満たし、より好ましくはＡ／Ｂ＞０．８５の関係を満たし、さらに好ましくはＡ／Ｂ＞１の関係を満たし、特に好ましくはＡ／Ｂ＞１．２の関係を満たす。
Ａ／Ｂが０．７以下の場合、半導体層をトランジスタの活性層として用いた場合において、移動度が低下したり、閾値及びＳ値が大きくなりすぎるおそれがある。これは、非晶質膜の近距離秩序性が悪いことを反映しているものと考えられる。
【００８８】
Ｉｎ−Ｉｎの平均結合距離は、好ましくは０．３〜０．３２２ｎｍであり、より好ましくは０．３１〜０．３２ｎｍである。Ｉｎ−Ｉｎの平均結合距離はＸ線吸収分光法により求めることができる。
上記Ｘ線吸収分光法により、立ち上がりから数百ｅＶも高いエネルギーのところまで広がったＸ線吸収広域微細構造（ＥＸＡＦＳ）を測定する。ＥＸＡＦＳは励起された原子の周囲の原子による電子の後方散乱によって引き起こされる。飛び出していく電子波と後方散乱された波との干渉効果が起こる。干渉は電子状態の波長と周囲の原子へ行き来する光路長に依存する。ＥＸＡＦＳをフーリエ変換することで動径分布関数（ＲＤＦ）が得られ、ＲＤＦのピークから平均結合距離を見積もることができる。
【００８９】
半導体層は、好ましくは非晶質膜であり、非局在準位のエネルギー幅（Ｅ０）が１４ｍｅＶ以下である。半導体層の非局在準位のエネルギー幅（Ｅ０）は、より好ましくは１０ｍｅＶ以下であり、さらに好ましくは８ｍｅＶ以下であり、特に好ましくは６ｍｅＶ以下である。非局在準位のエネルギー幅（Ｅ０）が１４ｍｅＶ超の場合、半導体層をトランジスタの活性層として用いた場合において、移動度が低下したり、閾値やＳ値が大きくなりすぎるおそれがある。これは、非晶質膜の近距離秩序性が悪いことを反映しているものと考えられる。
【００９０】
半導体層の膜厚は、通常０．５〜５００ｎｍであり、好ましくは１〜１５０ｎｍであり、より好ましくは３〜８０ｎｍであり、特に好ましくは１０〜６０ｎｍである。半導体層の膜厚がこの範囲にある場合、移動度やオンオフ比等のＴＦＴ特性が特に良好である。
半導体層の膜厚が０．５ｎｍ未満の場合、工業的に均一に成膜することが難しくなるおそれがある。一方、半導体層の膜厚が５００ｎｍ超の場合、成膜時間が長くなって工業的に採用できないおそれがある。
【００９１】
基板は、特に制限はなく公知の基板を使用できる。例えば、ケイ酸アルカリ系ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等のガラス基板、シリコン基板、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド等の高分子フィルム基材等が使用できる。
基板や基材の厚さは０．１〜１０ｍｍが一般的であり、０．３〜５ｍｍが好ましい。ガラス基板の場合、化学的に、或いは熱的に強化させたガラス基板が好ましい。透明性や平滑性が求められる場合、ガラス基板、樹脂基板が好ましく、ガラス基板が特に好ましい。軽量化が求められる場合は樹脂基板や高分子基材が好ましい。
【００９２】
電界効果型トランジスタは、半導体層の保護膜があることが好ましい。半導体層の保護膜が無い場合、真空中や低圧下で半導体層の表面の酸素が脱離し、オフ電流が高くなる、閾値電圧が負になるおそれがある。また、大気下でも電界効果型トランジスタは湿度等周囲の影響を受け、閾値電圧等のトランジスタ特性のばらつきが大きくなるおそれがある。
【００９３】
半導体層の保護膜を形成する材料は特に制限はなく、例えばＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，Ｒｂ２Ｏ，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３，ＰｂＴｉ３，ＢａＴａ２Ｏ６，ＳｒＴｉＯ３，ＡｌＮ等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，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３であり、より好ましくはＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３であり、特に好ましくはＳｉＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３である。
これら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い（例えば、ＳｉＯ２でもＳｉＯｘでもよい）。また、ＳｉＮｘは水素元素を含んでもよい。
【００９４】
保護膜は、異なる２層以上の絶縁膜を積層した構造でもよい。
保護膜は、結晶質、多結晶質、非晶質のいずれであってもよいが、工業的な製造しやすさの観点から、好ましくは多結晶質又は非晶質であり、より好ましくは非晶質である。保護膜が非晶質膜でない場合、界面の平滑性が悪く、移動度が低下したり、閾値電圧やＳ値が大きくなりすぎるおそれがある。
【００９５】
半導体層の保護膜は、好ましくは非晶質酸化物又は非晶質窒化物であり、より好ましくは非晶質酸化物である。保護膜が酸化物でない場合、半導体層中の酸素が保護層側に移動し、オフ電流が高くなったり、閾値電圧が負になりノーマリーオフを示すおそれがある。
また、半導体層の保護膜は、ポリ（４−ビニルフェノール）（ＰＶＰ）、パリレン等の有機絶縁膜でもよい。半導体層の保護膜は無機絶縁膜及び有機絶縁膜の２層以上積層構造を有してもよい。
【００９６】
ゲート絶縁膜を形成する材料に特に制限はなく、例えばＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，Ｒｂ２Ｏ，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３，ＰｂＴｉ３，ＢａＴａ２Ｏ６，ＳｒＴｉＯ３，ＡｌＮ等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，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３であり、より好ましくはＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，Ｈｆ２Ｏ３，ＣａＨｆＯ３である。
これら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い（例えば、ＳｉＯ２でもＳｉＯｘでもよい）。また、ＳｉＮｘは水素元素を含んでもよい。
【００９７】
ゲート絶縁膜は、異なる２層以上の絶縁膜を積層した構造でもよい。
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、工業的な製造しやすさの観点から、多結晶質又は非晶質である。
【００９８】
ゲート絶縁膜は、ポリ（４−ビニルフェノール）（ＰＶＰ）、パリレン等の有機絶縁膜を用いてもよい。また、ゲート絶縁膜は無機絶縁膜及び有機絶縁膜の２層以上積層構造を有してもよい。
【００９９】
ゲート電極、ソ−ス電極及びドレイン電極の各電極を形成する材料に特に制限はなく、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の透明電極；Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ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。
また、電極は、２層以上積層体とすることにより、接触抵抗を低減したり、界面強度を向上させることができ好ましい。ソ−ス電極及びドレイン電極の接触抵抗を低減させるため、半導体層の電極との界面をプラズマ処理、オゾン処理等で抵抗を調整してもよい。
【０１００】
本発明の電界効果型トランジスタでは、半導体層とソース電極・ドレイン電極との間にコンタクト層を設けてもよい。コンタクト層は、好ましくは半導体層よりも抵抗が低い。
コンタクト層の形成材料は、上述した半導体層と同様の組成の複合酸化物が使用できる。即ち、コンタクト層は、好ましくはＩｎ，Ｚｎ，Ｇａ等の各元素を含む。コンタクト層が、これらの元素を含まない場合、コンタクト層と半導体層の間で元素の移動が発生し、ストレス試験等を行った際に閾値電圧のシフトが大きくなるおそれがある。
【０１０１】
本発明の電界効果型トランジスタでは、好ましくは半導体層とゲート絶縁膜との間、及び／又は半導体層と保護膜との間に、半導体層よりも抵抗の高い酸化物抵抗層を有する。
酸化物抵抗層が無い場合、オフ電流が発生する、閾値電圧が負となりノーマリーオンとなる、及び保護膜成膜やエッチング等の後処理工程時に半導体層が変質し特性が劣化するおそれがある。
【０１０２】
酸化物抵抗層としては、以下の膜が例示できる。
（１）半導体層の積層時よりも高い酸素分圧で成膜した半導体層と同一組成の非晶質酸化物膜
（２）半導体層と同一組成であるが組成比を変えた非晶質酸化物膜
（３）Ｉｎ及びＺｎを含み半導体層と異なる元素Ｘを含む非晶質酸化物膜
（４）酸化インジウムを主成分とする多結晶酸化物膜
（５）酸化インジウムを主成分とし、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｇ等の正二価元素を１種以上ドープした多結晶酸化物膜
【０１０３】
酸化物抵抗層が、半導体層と同一組成であるが組成比を変えた非晶質酸化物膜の場合は、Ｉｎ組成比は、好ましくは半導体層のＩｎ組成比よりも少ないことが好ましい。
酸化物抵抗層は、好ましくはＩｎ及びＺｎを含む酸化物である。酸化物半抵抗層がこの酸化物を含まない場合、酸化物抵抗層と半導体層の間で元素の移動が発生し、ストレス試験等を行った際に閾値電圧のシフトが大きくなるおそれがある。
【０１０４】
本発明の薄膜トランジスタは、好ましくは半導体層を遮光する構造（例えば遮光層）を有する。薄膜トランジスタが半導体層を遮光する構造を有さない場合、光が半導体層に入射してキャリア電子が励起され、オフ電流が高くなるおそれがある。
【０１０５】
薄膜トランジスタが遮光層を有する場合において、遮光層は、好ましくは３００〜８００ｎｍに吸収を持つ薄膜である。遮光層は、半導体層の上部及び下部のどちらに設けても構わないが、好ましくは上部及び下部の両方に設ける。
遮光層を、ゲート絶縁膜、ブラックマトリックス等として兼用してもよい。遮光層が半導体層の片側だけにある場合は、遮光層が無い側から光が半導体層に照射しないよう構造上の工夫が必要がある。
【０１０６】
上述した電界効果型トランジスタの各構成層は、本技術分野で公知の手法で形成できる。
成膜方法としては、スプレー法、ディップ法、ＣＶＤ法等の化学的成膜方法、又はスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、パルスレーザーディポジション法等の物理的成膜方法を用いることができる。キャリア密度が制御し易い、及び膜質向上が容易であることから、好ましくは物理的成膜方法を用い、より好ましくは生産性が高いことからスパッタ法を用いる。
【０１０７】
スパッタリングでは、複合酸化物の焼結ターゲットを用いる方法、複数の焼結ターゲットを用いコスパッタを用いる方法、合金ターゲットを用い反応性スパッタを用いる方法等が利用でき、好ましくは複合酸化物の焼結ターゲットを用いる方法を利用する。複数の焼結ターゲットを用いコスパッタを用いる方法、及び合金ターゲットを用い反応性スパッタを用いる方法では、均一性や再現性が悪くなる場合や、非局在準位のエネルギー幅（Ｅ０）が大きくなる場合があり、移動度が低下したり、閾値電圧が大きくなる等、トランジスタ特性が低下するおそれがある。
ＲＦ、ＤＣ、ＡＣスパッタリング等公知のスパッタリングが利用できるが、均一性や量産性（設備コスト）の観点から、ＤＣスパッタリング又はＡＣスパッタリングが好ましい。
形成した層は、各種エッチング法によりパターニングできる。
【０１０８】
本発明では、好ましくは半導体層を、本発明のスパッタリングターゲットを用いて、ＤＣ又はＡＣスパッタリングにより成膜する。ＤＣ又はＡＣスパッタリングを用いることにより、ＲＦスパッタリングを用いた場合と比べて、成膜時のダメージを低減できる。このため、電界効果型トランジスタにおいて、閾値電圧シフトの低減、移動度の向上、閾値電圧の減少、Ｓ値の減少等の効果が期待できる。
【０１０９】
本発明では、好ましくは半導体層成膜後に７０〜３５０℃で熱処理する。特に、半導体層と半導体層の保護膜を形成した後に、７０〜３５０℃で熱処理することが好ましい。
熱処理温度が７０℃未満の場合、得られるトランジスタの熱安定性や耐熱性が低下したり、移動度が低くなったり、Ｓ値が大きくなったり、閾値電圧が高くなるおそれがある。一方、熱処理温度が３５０℃超の場合、耐熱性のない基板が使用できない、熱処理用の設備費用がかかるおそれがある。
【０１１０】
熱処理温度は、好ましくは８０〜２６０℃であり、より好ましくは９０〜１８０℃であり、さらに好ましくは１００〜１５０℃である。特に、熱処理温度を１８０℃以下とすることにより、基板としてＰＥＮ等の耐熱性の低い樹脂基板を利用できるため好ましい。
【０１１１】
熱処理時間は、通常１秒〜２４時間であり、熱処理温度により調整できる。
熱処理温度が７０〜１８０℃の場合、熱処理時間は好ましくは１０分〜２４時間であり、より好ましくは２０分〜６時間であり、さらに好ましくは３０分〜３時間である。
熱処理温度が１８０〜２６０℃の場合、熱処理時間は好ましくは６分〜４時間であり、より好ましくは１５分〜２時間である。
熱処理温度が２６０〜３００℃の場合、熱処理時間は好ましくは３０秒〜４時間であり、、より好ましくは１分〜２時間である。
熱処理温度が３００〜３５０℃の場合、熱処理時間は好ましくは１秒〜１時間であり、より好ましくは２秒〜３０分である。
【０１１２】
上記熱処理は、好ましくは不活性ガス中で酸素分圧が１０−３Ｐａ以下の環境下で行う、又は半導体層を保護層で覆った後に行う。これら条件下で熱処理を行うことにより、再現性を向上させることができる。
【０１１３】
本発明の薄膜トランジスタがコンタクト層を有する場合において、コンタクト層の作製方法に特に制限はないが、成膜条件を変えて半導体層と同じ組成比のコンタクト層を成膜したり、半導体層と組成比の異なるコンタクト層を成膜したり、半導体層の電極とのコンタクト部分をプラズマ処理やオゾン処理により抵抗を高めることでコンタクト層を構成したり、半導体層を成膜する際に酸素分圧等の成膜条件により半導体層より抵抗が高くなる層としてコンタクト層を構成してもよい。
【０１１４】
本発明の薄膜トランジスタの移動度は、好ましくは１ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、より好ましくは３ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、さらに好ましくは８ｃｍ２／Ｖｓ以上である。トランジスタの移動度が１ｃｍ２／Ｖｓ未満の場合、スイッチング速度が遅くなって大画面高精細のディスプレイに用いることができないおそれがある。
【０１１５】
本発明の薄膜トランジスタのオンオフ比は、好ましくは１０６以上であり、より好ましくは１０７以上であり、さらに好ましくは１０８以上である。
オフ電流は、好ましくは２ｐＡ以下であり、より好ましくは１ｐＡ以下である。オフ電流が２ｐＡ超の場合、本発明の薄膜トランジスタをディスプレイに用いた場合において、コントラストが悪くなる、及び画面の均一性が悪くなるおそれがある。
【０１１６】
ゲートリーク電流は、好ましくは１ｐＡ以下である。ゲートリーク電流が１ｐＡ超の場合、本発明の薄膜トランジスタをディスプレイに用いた場合において、コントラストが悪くなるおそれがある。
閾値電圧は、通常０〜１０Ｖであり、好ましくは０〜４Ｖであり、より好ましくは０〜３Ｖであり、さらに好ましくは０〜２Ｖである。閾値電圧が０Ｖ未満の場合、ノーマリーオンとなり、オフ時に電圧をかける必要になり消費電力が大きくなるおそれがある。一方、閾値電圧が１０Ｖ超の場合、駆動電圧が大きくなって消費電力が大きくなったり、高い移動度が必要となるおそれがある。
【０１１７】
本発明の薄膜トランジスタのＳ値は、好ましくは０．８Ｖ／ｄｅｃ以下であり、より好ましくは０．３Ｖ／ｄｅｃ以下であり、さらに好ましくは０．２５Ｖ／ｄｅｃ以下であり、特に好ましくは０．２Ｖ／ｄｅｃ以下である。Ｓ値が０．８Ｖ／ｄｅｃ超の場合、駆動電圧が大きくなって消費電力が大きくなるおそれがある。特に、本発明の薄膜トランジスタを有機ＥＬディスプレイに用いる場合は、直流駆動のため、Ｓ値を０．３Ｖ／ｄｅｃ以下にすると消費電力を大幅に低減でき、好ましい。
【０１１８】
尚、Ｓ値（Ｓｗｉｎｇ  Ｆａｃｔｏｒ）とは、オフ状態からゲート電圧を増加させた際に、オフ状態からオン状態にかけてドレイン電流が急峻に立ち上がるが、この急峻さを示す値である。下記式で定義されるように、ドレイン電流が１桁（１０倍）上昇するときのゲート電圧の増分をＳ値とする。
Ｓ値＝ｄＶｇ／ｄｌｏｇ（Ｉｄｓ）
Ｓ値が小さいほど急峻な立ち上がりとなる（「薄膜トランジスタ技術のすべて」、鵜飼育弘著、２００７年刊、工業調査会）。Ｓ値が大きいと、オンからオフに切り替える際に高いゲート電圧をかける必要があり、消費電力が大きくなるおそれがある。
【０１１９】
本発明の薄膜トランジスタに１０μＡの直流電圧５０℃で１００時間加えた前後の閾値電圧のシフト量は、好ましくは１．０Ｖ以下であり、より好ましくは０．５Ｖ以下である。上記閾値電圧のシフト量が１Ｖ超の場合、本発明の薄膜トランジスタを有機ＥＬディスプレイに用いた場合において、画質が変化してしまうおそれがある。
また、伝達曲線でゲート電圧を昇降させた場合のヒステリシスが小さい方が好ましい。
【０１２０】
本発明の薄膜トランジスタのチャンネル幅Ｗ及びチャンネル長Ｌの比Ｗ／Ｌは、通常０．１〜１００であり、好ましくは０．５〜２０であり、より好ましくは１〜８である。Ｗ／Ｌが１００超の場合、漏れ電流が増えたり、ｏｎ−ｏｆｆ比が低下したりするおそれがある。Ｗ／Ｌが０．１未満の場合、電界効果移動度が低下したり、ピンチオフが不明瞭になったりするおそれがある。
チャンネル長Ｌは通常０．１〜１０００μｍであり、好ましくは１〜１００μｍであり、さらに好ましくは２〜１０μｍである。チャンネル長Ｌが０．１μｍ未満の場合、工業的に製造が難しくなり、また漏れ電流が大きくなるおそれがある。一方、チャンネル長Ｌが１０００μｍ超の場合、素子が大きくなりすぎてしまうおそれがある。
［実施例］
【０１２１】
以下、本発明を実施例を基に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。
【０１２２】
実施例１
［複合酸化物焼結体の製造］
出発原料粉末として、下記の酸化物粉末を使用した。尚、これらの酸化物粉末の比表面積はＢＥＴ法で測定した。
（ａ）酸化インジウム粉：比表面積８ｍ２／ｇ
（ｂ）酸化ガリウム粉  ：比表面積８ｍ２／ｇ
（ｃ）酸化亜鉛粉      ：比表面積５ｍ２／ｇ
上記酸化物粉末を（ａ）が５０重量％、（ｂ）が３５重量％、及び（ｃ）が１５重量％となるように秤量して混合し、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）からなる原料混合粉体を調製した。調製した原料混合粉体全体の比表面積は６．３ｍ２／ｇであった。
【０１２３】
調製した原料混合粉体を、湿式媒体攪拌ミルを使用して、混合粉体の比表面積を確認しながら混合粉砕した。得られた粉砕後の混合粉体の比表面積は、原料混合粉体の比表面積より２ｍ２／ｇ増加していた。
尚、湿式媒体撹拌ミルの粉砕媒体としては、１ｍｍφのジルコニアビーズを使用した。
【０１２４】
得られた粉砕後の混合粉体をスプレードライヤーで乾燥した後、金型（１５０ｍｍφ２０ｍｍ厚）に充填し、コールドプレス機にて加圧成形して成形体を調製した。この成形体を酸素を流通させながら酸素雰囲気中１４００℃で２時間焼結し、さらにアルゴン雰囲気下で８８０℃で２時間熱処理して還元処理を行って、焼結体を製造した。焼結体の製造条件を表１に示す。このように、仮焼工程を行うことなく、スパッタリングターゲット用焼結体を得ることができた。
尚、上記焼結は、昇温速度０．９℃／分で８００℃まで昇温した後、昇温速度２．５℃／分で１１００℃まで昇温し、その後、昇温速度５．０℃／分で１４００℃まで昇温し、１４００℃で保持することで行った。途中で一定温度での保持時間は設けなかった。
【０１２５】
製造した焼結体をＸ線回折により分析した。その結果、焼結体がホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を含むこと、及びβ−Ｇａ２Ｏ３相を含まないことを確認した。
尚、得られた焼結体について、ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７に帰属するピーク面積が全体のピーク面積の９９％以上であった。また、ＺｎＯ、ＩｎＧａＯ３、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）３等のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７以外の金属酸化物に帰属する結晶ピークも確認されなかった。
また、ＥＰＭＡによるＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏの組成の面分析マップにより、各元素が均一に分散していることを確認した。
【０１２６】
焼結体中の窒素含有量は５ｐｐｍ以下であった。焼結体中の窒素含有量は、微量全窒素分析装置（ＴＮ）で測定した。微量全窒素分析装置は、元素分析の中で窒素（Ｎ）のみ、又は窒素（Ｎ）及び炭素（Ｃ）のみを対象元素とし、窒素量、又は窒素量と炭素量を求めるための分析に用いる。
ＴＮでは、含窒素無機物又は含窒素有機物を触媒存在下で分解させ、Ｎを一酸化窒素（ＮＯ）に変換し、このＮＯガスをオゾンと気相反応させ、化学発光により光を発し、その発光強度からＮの定量を行う。
【０１２７】
上記Ｘ線回折の測定条件は以下の通りである。
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
【０１２８】
得られた焼結体について、相対密度、相対密度のばらつき、平均結晶粒径、バルク抵抗（ｍΩｃｍ）、最大密度差、平均空孔数、外観（色むら）、及びクラックを以下の方法で評価した。結果を表１に示す。
【０１２９】
（１）相対密度
焼結体の任意の１０箇所を切り出して、その密度をアルキメデス法で求め、その密度の平均値を焼結体の相対密度とした。
【０１３０】
（２）相対密度のばらつき
焼結体の任意の１０箇所を切り出して、その密度をアルキメデス法で求め、その平均値、最大値及び最小値を基に下記式から算出した。
相対密度のばらつき＝（最大−最小）／平均×１００  （％）
【０１３１】
（３）平均結晶粒径
焼結体を樹脂に包埋し、その表面を粒径０．０５μｍのアルミナ粒子で研磨した後、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）であるＪＸＡ−８６２１ＭＸ（日本電子社製）を用いて研磨面を５０００倍に拡大し、焼結体表面の３０μｍ×３０μｍ四方の枠内で観察される結晶粒子の最大径を測定した。この結晶粒子の最大径を平均結晶粒径とした。
【０１３２】
（４）バルク抵抗
抵抗率計（三菱化学（株）製、ロレスタ）を使用して、四探針法（ＪＩＳ  Ｒ  １６３７）に基づき、焼結体の任意の１０箇所についてバルク抵抗を測定し、その平均値を焼結体のバルク抵抗とした。
【０１３３】
（５）平均空孔数
焼結体の任意の方向にて鏡面研磨後、エッチングし、組織をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、単位面積当たりの直径１μｍ以上の空孔の個数を数えた。
【０１３４】
（６）外観（色むら）
北窓昼光下、５０ｃｍ離れた場所から焼結体を目視し、下記に分類した。
◎：色むらが全くない
○：色むらがほとんどない
△：色むらが若干ある
×：色むらがある
尚、焼結体に色むらがある場合、例えばターゲットを使用時にその状態が判断しずらくなるおそれがある。
【０１３５】
（７）クラック
北窓昼光下、５０ｃｍ離れた場所から焼結体を目視し、クラック発生の有無を確認した。
○：なし
×：あり
【０１３６】
［スパッタリングターゲットの製造］
製造した焼結から、ターゲット用焼結体を切り出した。切り出したターゲット用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Ｒａ５μｍ以下のターゲット素材とした。次に、ターゲット素材の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分間超音波洗浄を行なった。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ターゲットとした。スパッタリング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。
【０１３７】
［ＴＦＴパネルの製造］
以下の工程でボトムゲート型ＴＦＴ素子を作製した。
ガラス基板上に、室温でＲＦスパッタリングしてモリブデン金属を２００ｎｍ積層した後、ウェットエッチングでパターニングして、ゲート電極を作製した。次に、ゲート電極を作製した基板上にプラズマ化学気相成長装置（ＰＥＣＶＤ）を用いて、ＳｉＯｘを成膜してゲート絶縁膜とした。製造したスパッタリングターゲットを、ＤＣスパッタ法の一つであるＤＣマグネトロンスパッタリング法の成膜装置に装着し、成膜温度５０℃でゲート絶縁膜上にアモルファス酸化物膜を成膜した。アモルファス酸化物膜は、ホール効果測定装置（東洋テクニカ製）で測定した結果、電子キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３であった。その後、アモルファス酸化物膜をドライエッチでパターニングして半導体層（膜厚４０ｎｍ）を形成した。ＰＥＣＶＤにて、ＳｉＯｘを成膜し、ドライエッチ（ＲＩＥ）でパターニングして、第一の保護層（エッチストッパー）とした。続いて、ＤＣスパッタリングでＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜を成膜した。成膜後、ドライエッチ（ＲＩＥ）でパターニングしてソース電極・ドレイン電極を形成した。さらに、第二の保護層として、ＰＥＣＶＤを用いてＳｉＮｘを成膜した後、コンタクトホールを形成して外部配線と接続した。その後、大気下、２８０℃で１時間熱処理し、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。基板（ＴＦＴパネル）内には１０×１０＝１００個のＴＦＴを等間隔に配列して形成した。
【０１３８】
ＴＦＴパネル内１００個の素子の特性をすべて評価した。ｓの結果、ゲートの短絡の見られた３個を除き、電界効果移動度は、８〜１０ｃｍ２／（Ｖ・秒）の範囲に、閾値電圧は０．５〜２．０Ｖの範囲に収まっていた。特に隣接するＴＦＴ素子の間では特性の差が殆ど見られなかった。
【０１３９】
こうして得られたＴＦＴパネルの特性の変化について、作製したスパッタリングターゲットを用いて、連続５バッチ分ＴＦＴを作製し、その特性を以下の方法で評価した。結果を表１に示す。
【０１４０】
（８）ＴＦＴ特性の均一性
同一パネル内のＶｇ＝６Ｖにおけるオン電流の最大値と最小値の比（最大値／最小値）を測定した。最大値と最小値の比を以下の基準で分類し、評価した。
１．０５以内：◎
１．１０以内：○
１．２０以内：△
１．２０超  ：×
【０１４１】
（９）ＴＦＴ特性の再現性
連続５バッチ分における第１バッチと第５バッチの平均電界効果移動度の比（第１バッチ／第５バッチ）を測定した。平均電界効果移動度の比を以下の基準で分類し、評価した。
１．１０以内：◎
１．２０以内：○
１．５０以内：△
１．５０超  ：×
【０１４２】
実施例２〜７
表１に示す出発原料粉末を用い、表１に示す製造条件で焼結体を製造した他は実施例１と同様にして焼結体を作製し評価し、ＴＦＴパネルを作製し評価した。結果を表１に示す。
【０１４３】
実施例８〜１５
表２に示す出発原料粉末を用い、表２に示す製造条件で焼結体を製造した他は実施例１と同様にして焼結体を作製し評価し、ＴＦＴパネルを作製し評価した。結果を表２に示す。
尚、実施例８〜１５では出発原料粉末として、それぞれ酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化モリブデン及び酸化タングステンを用いているが、これら正四価以上の金属元素の酸化物は、［正四価以上の金属元素／全金属元素：原子比］＝０．０００５となるように添加した。
表２から分かるように、正四価以上の金属元素の添加により、相対密度、相対密度のばらつき、バルク抵抗及び平均空孔数の評価結果が向上した。
【０１４４】
実施例１６
出発原料粉末として、下記の酸化物粉末を使用した。尚、これらの酸化物粉末の比表面積はＢＥＴ法で測定した。
（ａ）酸化インジウム粉：比表面積８ｍ２／ｇ
（ｂ）酸化ガリウム粉  ：比表面積８ｍ２／ｇ
（ｃ）酸化亜鉛粉      ：比表面積５ｍ２／ｇ
出発原料粉末である（ａ）酸化インジウム粉、（ｂ）酸化ガリウム粉及び（ｃ）酸化亜鉛粉を原子比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１となるように秤量し、スーパーミキサーで、大気中、回転数３０００ｒｐｍ、回転時間４分で混合した。この混合粉を電気炉内にて、大気雰囲気中で、１０００℃で５時間保持し、仮焼した。
【０１４５】
調製した仮焼混合粉をアトライターにシルコニアビーズと一緒に投入し、回転数３００ｒｐｍ、回転時間３時間で混合粉砕を行った。混合粉砕した原料粉を固形分５０％のスラリーとなるように水を添加し、入口温度を２００℃、出口温度１２０℃に設定して造粒を行った。
得られた造粒粉を面圧が４００ｋｇｆ／ｃｍ２で１分間保持してプレス成形（一軸成形）し、ＣＩＰ（静水圧加圧装置）にて面圧２１００ｋｇｆ／ｃｍ２で５分保持の条件により成形体を得た。
【０１４６】
得られた成形体を電気炉に投入し、酸素流入下、昇温速度１．０℃／分で８００℃まで昇温して５時間保持し、その後さらに昇温速度１．０℃／分で１４００℃まで昇温後、２０時間保持して焼結した。その後、炉冷で降温した。
得られた厚み６．６ｍｍの焼結体の外周を円筒研削した後、両面を各々０．８ｍｍ平面研削して厚み５．０ｍｍのターゲット用焼結体を得た。
【０１４７】
得られた焼結体にについて、実施例１と同様にして評価し、実施例１と同様にしてＴＦＴパネルを作製し評価した。結果を表３に示す。
還元処理を行わなかったが、バルク抵抗の低いターゲット用焼結体が得られた。これは、ビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３を含んでいるためと推定される。また、相対密度のばらつき、平均空孔数、ＴＦＴ特性の再現性が良好となった。これは、８００℃で保持時間を設けたためと推定される。
【０１４８】
実施例１７
焼結を１３７０℃で１２時間保持することで行なった他は実施例１６と同様にして焼結体を製造した。
得られた焼結体にについて、実施例１と同様にして評価し、実施例１と同様にしてＴＦＴパネルを作製し評価した。結果を表３に示す。
【０１４９】
実施例１６及び１７の研削後のターゲット用焼結体焼結体をＸ線回折により分析した結果、焼結体はホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を主成分として含み、さらにＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造とＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造の結晶型を含むことを確認した。
尚、「ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７を主成分として含む」とは、Ｘ線回折において、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７で表されるホモロガス結晶構造に帰属するピーク面積の合計が全体のピーク面積の合計の５０％以上である場合を言う。当該ピーク面積の合計は、より好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上であり、特に好ましくは９５％以上である。
また、実施例１６及び１７の焼結体からなるスパッタリングターゲットをスパッタリングしてアモルファス酸化物膜を成膜中に異常放電は確認されなかった。
【０１５０】
比較例１
［複合酸化物焼結体の製造］
出発原料粉末として、下記酸化物粉末を使用した。
（ａ’）酸化インジウム粉：４Ｎ、比表面積３ｍ２／ｇ
（ｂ’）酸化ガリウム粉  ：４Ｎ、比表面積３ｍ２／ｇ
（ｃ’）酸化亜鉛粉      ：４Ｎ、比表面積２ｍ２／ｇ
上記酸化物粉末を（ａ’）が４５重量％、（ｂ’）が３０重量％、及び（ｃ’）が２５重量％となるように秤量し、これら酸化物粉末を直径２ミリメートルのジルコニアビーズ２００ｇが入った容量５００ｍｌのポリアミド容器に投入して、フリッツジャパン社製遊星ボールミル装置を用いて１時間湿式混合し、混合粉体を調製した。分散媒にはエタノールを用いた。
【０１５１】
調製した混合粉体をアルミナるつぼ中、大気下、１０００℃で５時間仮焼した後、再び遊星ボールミル装置を用いて１時間解砕処理した。得られた仮焼粉体を一軸加圧（１００ｋｇ／ｍ２）によって直径２０ミリの円板状に成形し、大気下で１４００℃で２時間焼成し、さらにアルゴン雰囲気下で８８０℃で２時間熱処理して、焼結体を製造した。
【０１５２】
製造した焼結体を実施例１と同様にして評価した。結果を表４に示す。
また、比較例１の焼結体を用いた他は実施例１と同様にしてスパッタリングターゲットを製造し、ＴＦＴパネルを作製し評価した。結果を表４に示す。
【０１５３】
比較例２、４、５及び６
表４に示す出発原料粉末を用い、表４に示す製造条件で焼結体を製造した他は実施例１と同様にして焼結体を作製し評価し、ＴＦＴパネルを作製し評価した。結果を表４に示す。
【０１５４】
比較例３
表４に示す出発原料粉末を用い、表４に示す製造条件で焼結体を製造した他は比較例１と同様にして焼結体を作製し評価し、ＴＦＴパネルを作製し評価した。結果を表４に示す。
尚、比較例１及び３では、原料粉の調整にスプレードライヤーの代わりに１２時間の自然乾燥を行った。
【０１５５】
製造した比較例１〜６の焼結体をＸ線回折により分析した。その結果、比較例１〜６の焼結体は、ホモロガス結晶構造のＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７の他に、β−Ｇａ２Ｏ３相、ＩｎＧａＺｎＯ４（JCPDSカードNo.38-1104）、ＺｎＧａ２Ｏ４（JCPDSカードNo.38-1240）、Ｉｎ２Ｏ３（JCPDSカードNo.06-041）等を含んでいることを確認した。結果を表４に示す。
【０１５６】
【表１】
2010070832.tif 000003
【０１５７】
【表２】
2010070832.tif 000004
【０１５８】
【表３】
2010070832.tif 000005
【０１５９】
【表４】
2010070832.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明の複合酸化物焼結体はスパッタリングターゲットとして使用できる。本発明のスパッタリングターゲットを用いて形成した薄膜は、トランジスタのチャネル層として使用できる。【０１６１】
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。
この明細書に記載の文献の内容を全てここに援用する。
【図１】
2010070832.tif 000007
【国際調査報告】
2010070832.tif 000008
2010070832.tif 000009
2010070832.tif 000010
2010070832.tif 000011
2010070832.tif 000012