(57)【要約】  （ａ）Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎを含む原料化合物粉末を混合して混合物を調製する工程、（ｂ）前記混合物を成形して成形体を調製する工程、（ｃ）前記成形体を１０００℃以上１３００℃未満で０時間以上焼結する工程、及び（ｄ）前記焼結した成形体をさらに１３００℃以上１５００℃未満で２時間以上焼結する工程を含む、酸化物焼結体の製造方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎを含む原料化合物粉末を混合して混合物を調製する工程、
（ｂ）前記混合物を成形して成形体を調製する工程、
（ｃ）前記成形体を１０００℃以上１３００℃未満で０時間以上焼結する工程、及び
（ｄ）前記焼結した成形体をさらに１３００℃以上１５００℃未満で２時間以上焼結する工程を含む、酸化物焼結体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法により製造した酸化物焼結体。
【請求項３】
インジウム、亜鉛及びスズを含有し、
亜鉛及びスズが固溶した酸化インジウム相を含む酸化物焼結体。
【請求項４】
亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式を満たす請求項３に記載の酸化物焼結体。
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．８０
０．１０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９８
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
【請求項５】
亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式（１）を満たす請求項４に記載の酸化物焼結体。
関係式（１）：
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．１５
０．８０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９８
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．１５
【請求項６】
亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式（２）を満たす請求項４に記載の酸化物焼結体。
関係式（２）：
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．６８
０．３０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
【請求項７】
亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式（３）を満たす請求項４に記載の酸化物焼結体。
関係式（３）：
０．５０≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．８０
０．１０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４０
【請求項８】
ビックスバイトＩｎ２Ｏ３相及びコランダムＩｎ２Ｏ３相を含有する請求項３に記載の酸化物焼結体。
【請求項９】
スピネルＺｎ２ＳｎＯ４相及びコランダムＩｎ２Ｏ３相を含有する請求項３に記載の酸化物焼結体。
【請求項１０】
Ｚｎ，Ｓｎ及びＩｎの原子比が、下記の式を満たす請求項８又は９に記載の酸化物焼結体。
０．２６＜Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．７０
０．０５＜Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）＜０．２５
【請求項１１】
Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素を酸化物換算重量で０．１〜１０重量％含有する請求項３〜１０のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１２】
ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びアンモチンから選ばれる１以上の元素を含有する請求項３〜１１のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１３】
長周期型周期表におけるアクチノイドを除く第３族元素、第４族元素及び第５族元素からなる群から選ばれる１以上の金属元素、又は酸化ガリウムを含有する請求項３〜１２のいずれかに記載の酸化物焼結体。
【請求項１４】
請求項２〜１３のいずれかに記載の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１５】
請求項１４に記載のスパッタリングターゲットを用いて成膜した非晶質透明導電膜。
【請求項１６】
請求項１５に記載の非晶質透明導電膜が形成されている非晶質透明導電膜付き基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物焼結体、スパッタリングターゲット、非晶質透明導電膜及び非晶質透明導電膜付き基体に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜は高い可視光透過率及び高い導電性を併せ持ち、液晶表示素子、プラズマ発光素子等の表示素子用透明電極、太陽電池の透明電極、自動車又は建築用ガラスの熱線反射膜、ＣＲＴの帯電防止膜、又は冷凍冷蔵ショーケース等の防曇用の透明発熱体として広く利用されている。【０００３】
透明導電膜としては、低抵抗膜が容易に得られることからＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）膜が主として用いられており、特に表示素子用電極としてＩＴＯ膜は広く使われている。ＩＴＯ膜に加えて、低コストで製造可能な酸化亜鉛系透明導電膜、及び低コストで製造可能且つ耐薬品性の高い酸化スズ系透明導電膜が知られている。【０００４】
従来の透明導電膜の問題点として、例えばＩＴＯ膜であれば、その主成分であるインジウムが高価であるため、低コストで製造できないことが挙げられる。
また、酸化亜鉛系透明導電膜については、酸やアルカリ等に対する耐薬品性が低く、酸化亜鉛系透明導電膜を表示素子等の工業製品に応用することは困難であった。【０００５】
酸化スズ系透明導電膜は、ＩＴＯ膜や酸化亜鉛系透明導電膜と比較して、極めて優れた耐薬品性有する。しかし、酸化スズ系透明導電膜は、工業的製法として例えばスプレー法又はＣＶＤ法で成膜されるが、膜厚を均一に成膜するのは困難であるうえ、成膜時に塩素や塩化水素等が生成され、これら排ガス（又は排液）による環境汚染の問題があった。
また、酸化スズ系透明導電膜は結晶質であるため、耐擦傷性が低いという問題があった。これは、結晶成長の際に形成される微細な凹凸が膜の表面にあるためと推測される。【０００６】
透明導電膜の大面積成膜法としては、均一な薄膜が得られ易く、環境汚染の少ないスパッタリング法が適している。スパッタリング法には、大きく分けて高周波電源を使用する高周波（ＲＦ）スパッタリング法と、直流電源を使用する直流（ＤＣ）スパッタリング法がある。
ＲＦスパッタリング法は、ターゲットに電気絶縁性の材料を使用できる点で優れているが、高周波電源は価格も高く、構造が複雑で、大面積の成膜には適さない。一方、ＤＣスパッタリング法は、用いることができるターゲットが良導電性の材料からなるターゲットに限られるが、装置構造が簡単な直流電源を使用するので操作しやすく、工業的成膜法としてはＤＣスパッタリング法が好ましい。【０００７】
特許文献１は、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＳｎＯ２からなるスパッタリングターゲットを開示している。このスパッタリングターゲットは、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍで表される六方晶層状化合物を含有し、エッチング特性に優れた透明電極材料を開示する。しかし、特許文献１はバルク抵抗を下げる目的で、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ相を析出させることを提案しているが、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ結晶が有する比抵抗はそれほど小さくないために、焼結体の抵抗が下がらないおそれがある。
また、特許文献１が開示する製造方法では、ターゲット中にＺｎ及びＳｎの双方が固溶したＩｎ２Ｏ３相を析出させることはできないため、バルク抵抗が十分に下がらないおそれがある。【０００８】
特許文献２は、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＳｎＯ２からなるスパッタリングターゲットを開示しているが、特許文献２は光情報記録媒体に関する開示であって、透明電極材料及び透明半導体材料として用いる具体的な記載はない。
また、特許文献２が開示する製造方法では、ターゲット中にＺｎ及びＳｎの双方が固溶したＩｎ２Ｏ３相を析出させることはできないため、バルク抵抗が十分に下がらないおそれがある。【０００９】
特許文献３は、酸化スズ相及びスズ酸亜鉛化合物相（Ｚｎ２ＳｎＯ４）からなるターゲットを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２５６０５９号公報
【特許文献２】特開２００５−１５４８２０号公報
【特許文献３】特開２００７−３１４３６４号公報
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、省インジウムでバルク抵抗が低い非晶質酸化亜鉛−酸化スズ系透明導電膜を提供することを目的とする。
本発明は、上記非晶質酸化亜鉛−酸化スズ系透明導電膜を形成可能な焼結体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明によれば、以下の酸化物焼結体の製造方法等が提供される。
１．（ａ）Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎを含む原料化合物粉末を混合して混合物を調製する工程、
（ｂ）前記混合物を成形して成形体を調製する工程、
（ｃ）前記成形体を１０００℃以上１３００℃未満で０時間以上焼結する工程、及び
（ｄ）前記焼結した成形体をさらに１３００℃以上１５００℃未満で２時間以上焼結する工程を含む、酸化物焼結体の製造方法。
２．１に記載の製造方法により製造した酸化物焼結体。
３．インジウム、亜鉛及びスズを含有し、
亜鉛及びスズが固溶した酸化インジウム相を含む酸化物焼結体。
４．亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式を満たす３に記載の酸化物焼結体。
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．８０
０．１０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９８
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
５．亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式（１）を満たす４に記載の酸化物焼結体。
関係式（１）：
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．１５
０．８０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９８
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．１５
６．亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式（２）を満たす４に記載の酸化物焼結体。
関係式（２）：
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．６８
０．３０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
７．亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式（３）を満たす４に記載の酸化物焼結体。
関係式（３）：
０．５０≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．８０
０．１０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４０
８．ビックスバイトＩｎ２Ｏ３相及びコランダムＩｎ２Ｏ３相を含有する３に記載の酸化物焼結体。
９．スピネルＺｎ２ＳｎＯ４相及びコランダムＩｎ２Ｏ３相を含有する３に記載の酸化物焼結体。
１０．Ｚｎ，Ｓｎ及びＩｎの原子比が、下記の式を満たす８又は９に記載の酸化物焼結体。
０．２６＜Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．７０
０．０５＜Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）＜０．２５
１１．Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素を酸化物換算重量で０．１〜１０重量％含有する３〜１０のいずれかに記載の酸化物焼結体。
１２．ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びアンモチンから選ばれる１以上の元素を含有する３〜１１のいずれかに記載の酸化物焼結体。
１３．長周期型周期表におけるアクチノイドを除く第３族元素、第４族元素及び第５族元素からなる群から選ばれる１以上の金属元素、又は酸化ガリウムを含有する３〜１２のいずれかに記載の酸化物焼結体。
１４．２〜１３のいずれかに記載の酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット。
１５．１４に記載のスパッタリングターゲットを用いて成膜した非晶質透明導電膜。
１６．１５に記載の非晶質透明導電膜が形成されている非晶質透明導電膜付き基体。
【００１３】
本発明によれば、省インジウムでバルク抵抗が低い非晶質酸化亜鉛−酸化スズ系透明導電膜を提供することができる。
本発明によれば、上記非晶質酸化亜鉛−酸化スズ系透明導電膜を形成可能な焼結体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図２】実施例２で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図３】実施例３で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図４】実施例４で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図５】実施例５で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図６】実施例６で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図７】実施例７で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図８】実施例７で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図９】実施例８で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図１０】実施例９で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図１１】実施例１４で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【図１２】実施例２１で得られた焼結体のＸ線回折パターンを示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の酸化物焼結体の製造方法は、
（ａ）Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎを含む原料化合物粉末を混合して混合物を調製する工程、
（ｂ）前記混合物を成形して成形体を調製する工程、
（ｃ）前記成形体を１０００℃以上１３００℃未満で０時間以上焼結する工程、及び
（ｄ）前記焼結した成形体をさらに１３００℃以上１５００℃未満で２時間以上焼結する工程を含む。
【００１６】
Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎを含む原料化合物粉末を混合して混合物を調製する工程において、用いる原料化合物粉末としては、例えばインジウム化合物、スズ化合物、亜鉛化合物等を用いることができる。
原料化合物粉末が、インジウム化合物、スズ化合物及び亜鉛化合物である場合、用いるインジウム化合物、スズ化合物及び亜鉛化合物は、好ましくはこれらの酸化物、又は焼結後にこれらの酸化物になる化合物（酸化物前駆体）である。
【００１７】
上記インジウム酸化物前駆体、スズ酸化物前駆体及び亜鉛酸化物前駆体としては、インジウム、スズ及び亜鉛のそれぞれ硫化物、硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物（塩化物、臭化物等）、炭酸塩、有機酸塩（酢酸塩、プロピオン酸塩、ナフテン酸塩等）、アルコキシド（メトキシド、エトキシド等）、有機金属錯体（アセチルアセトナート等）等が挙げられる。
この中でも、低温で完全に熱分解でき、不純物を残存させないようにできることから、硝酸塩、有機酸塩、アルコキシド又は有機金属錯体が好ましい。
尚、原料化合物粉末は、インジウム酸化物、スズ酸化物及び亜鉛酸化物を用いるのが最適である。
【００１８】
原料化合物粉末（例えばインジウム化合物、スズ化合物及び亜鉛化合物）に、マグネシウム、アルミニウム、ガリウム、珪素、チタン、ゲルマニウム、ランタノイド、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデン及びアンチモンから選択される少なくとも１種の元素を含有する化合物（例えば酸化物等）をさらに添加してもよい。これら化合物は、例えば、焼結助剤として機能する。
【００１９】
各原料化合物粉末の純度は、通常９９．９質量％（３Ｎ）以上、好ましくは９９．９９質量％（４Ｎ）以上、さらに好ましくは９９．９９５質量％以上、特に好ましくは９９．９９９質量％（５Ｎ）以上である。各原料の純度が９９．９質量％（３Ｎ）以上であれば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等の不純物により半導体特性が低下することもなく、信頼性を十分に保持できる。
特に原料化合物粉末のＮａの含有量が１００ｐｐｍ未満であると、製造した酸化物焼結体から得られる非晶質透明導電膜を薄膜トランジスタとした際に信頼性を向上させることができる。
【００２０】
原料化合物粉末の平均粒径は、粉末の取り扱い及び成形性の観点から、好ましくは０．１μｍ以上２０μｍ以下である。原料酸化物粉末の平均粒径が２０μｍ超の場合、焼結性が低下して、緻密な焼結体が得られないおそれがある。
【００２１】
混合は、好ましくは（ｉ）溶液法（共沈法）又は（ｉｉ）物理混合法により実施し、より好ましくはコスト低減の観点から、物理混合法である。
物理混合法では、原料化合物粉末を、ボールミル、ジェットミル、パールミル、ビーズミル等の混合器に入れ、均一に混合する。
【００２２】
混合時間は１〜２００時間とするのが好ましい。１時間未満では分散する元素の均一化が不十分となるおそれがあり、２００時間を超えると時間がかかりすぎ、生産性が低下するおそれがある。特に好ましい混合時間は１０〜１２０時間である。
【００２３】
上記混合により得られる原料化合物粉末の混合物の平均粒子径は、好ましくは０．１〜１．０μｍである。平均粒子径が０．１μｍ未満では粉末が凝集しやすく、ハンドリングが悪く、また、緻密な焼結体が得られない場合がある。一方、平均粒子径が１．０μｍを超えると緻密な焼結体が得られない場合がある。
【００２４】
本発明は、原料化合物粉末の混合して混合物を調製する工程の後に、得られた混合物を仮焼する工程を含んでもよい。
仮焼工程では、上記工程で得られた混合物が仮焼される。仮焼を行うことにより、最終的に得られるスパッタリングターゲットの密度を上げることが容易となる。
【００２５】
仮焼工程においては、通常、５００〜１２００℃で１〜１００時間、混合物を熱処理する。
さらに、仮焼した混合物を、続く成形工程の前に粉砕することが好ましい。仮焼した混合物の粉砕は、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、パールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。
【００２６】
原料化合物粉末の混合物の成形は、公知の方法、例えば、加圧成形、冷間静水圧加圧が採用できる。
具体的には、混合物の成形は、金型成型、鋳込み成型、射出成型等により行うことができるが、焼結密度の高い焼結体を得るためには、プレス成形が好ましい。
上記成形の際には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＭＣ（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。
【００２７】
上記プレス成形は、コールドプレス（Ｃｏｌｄ  Ｐｒｅｓｓ）法、ホットプレス（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓ）法等の公知の成形方法を用いることができ、好ましくはＣＩＰ（冷間静水圧）である。
例えば、得られた原料化合物粉末の混合物を金型に充填し、コールドプレス機にて加圧成形する。この加圧成形は、例えば常温（２５℃）下で、通常１００〜１０００００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、好ましくは５００〜１００００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で行われる。さらに、温度プロファイルは、１０００℃までの昇温速度を３０℃／時間以上、冷却時の降温速度を３０℃／時間以上とするのが好ましい。
【００２８】
原料化合物粉末の混合物の成形体を焼結することにより酸化物焼結体を製造する。成形後の焼結は、常圧焼成、ＨＩＰ（熱間静水圧）焼成等により行うことができる。
本発明では、亜鉛及びスズの双方が固溶したビクスバイト構造のＩｎ２Ｏ３相及び亜鉛及びスズの双方が固溶したコランダム構造のＩｎ２Ｏ３相を析出させるため、次の２段階の焼結過程（第一段階の焼結及び第二段階の焼結）を含む。
【００２９】
第一段階の焼結の焼結温度は、亜鉛化合物、インジウム化合物及びスズ化合物が反応し、亜鉛及びスズの双方が固溶したビクスバイトＩｎ２Ｏ３相を生成する温度以上であればよく、１０００℃以上１３００℃未満である。第一段階の焼結の焼結温度が１３００℃以上の場合、Ｉｎ２Ｏ３相の析出量が少なく、得られる焼結体のバルク抵抗が下がらないおそれがある。
第一段階の焼結の焼結時間は、通常０時間以上であり、好ましくは０．１時間〜１０時間であり、より好ましくは１時間〜５時間である。尚、第一段階の焼結の焼結時間の上限は特に限定されないが、例えば２０時間である。
この第一段階の焼結の焼結過程で、酸化インジウムと亜鉛及びスズの反応が進み、亜鉛及びスズの双方が固溶したＩｎ２Ｏ３相を生成できる。
【００３０】
得られる焼結体が反ったり割れたりすることを防ぐため、第一段階の焼結では上述の焼結温度に達するまでは、多段階でゆっくりと昇温することが好ましい。昇温速度は１．０℃／分以下であることが好ましく、より好ましくは０．５℃／分である。
【００３１】
第二段階の焼結の焼結温度は、亜鉛化合物、インジウム化合物及びスズ化合物が反応し、亜鉛及びスズの双方が固溶したビクスバイトＩｎ２Ｏ３相並びに亜鉛及びスズの双方が固溶したコランダムＩｎ２Ｏ３相を生成する温度以上であればよく、１３００℃以上１５００℃未満であり、好ましくは１３５０℃〜１４５０℃である。
第二段階の焼結の焼結温度が１３００℃未満の場合、亜鉛及びスズがＩｎ２Ｏ３相に固溶しないため、バルク抵抗が下がらないおそれがある。一方、第二段階の焼結の焼結温度が１５００℃以上の場合、酸化亜鉛が昇華して組成のずれが生じるおそれがある。
【００３２】
第二段階の焼結の焼結時間は、２時間以上である。第二段階の焼結の好ましい焼結時間は、焼結温度によって異なるが、２〜３０時間である。尚、第二段階の焼結の焼結時間の上限は特に限定されないが、例えば１００時間である。
尚、上記第二段階の焼結は、第一段階の焼結を終えた後、さらに昇温することにより移行できる。
【００３３】
上記第一段階の焼結及び第二段階の焼結は酸化雰囲気で行なってもよく、酸化雰囲気としては例えば、大気や酸素ガスを流入させた雰囲気が挙げられる。尚、酸素加圧下で焼結することもできる。酸化亜鉛及び酸化スズの昇華を防ぐため、酸素流入下、酸素加圧下で行うのが好ましい。
第一段階の焼結及び第二段階の焼結は、好ましくは酸素ガス雰囲気下で行う。酸素ガス雰囲気下で焼結を行うことにより、得られる酸化物焼結体の密度を高めることができ、酸化物焼結体のスパッタリング時の異常放電を抑制することができる。酸素ガス雰囲気は、酸素濃度が１０〜１００ｖｏｌ％の雰囲気であるとよい。
また、第一段階の焼結及び第二段階の焼結は大気圧下又は加圧下で行うことができる。圧力は、例えば９８０００〜１００００００Ｐａ、好ましくは１０００００〜５０００００Ｐａである。
【００３４】
本発明では、上述の焼結（第一段階の焼結及び第二段階の焼結）を行うことにより、亜鉛及びスズの双方が固溶したビクスバイトＩｎ２Ｏ３相並びに亜鉛及びスズの双方が固溶したコランダムＩｎ２Ｏ３相を含む酸化物焼結体を得ることができる。酸化物焼結体が亜鉛及びスズの双方が固溶したＩｎ２Ｏ３相を含むことにより、バルク抵抗を低くすることができる。
【００３５】
本発明の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、上記焼結工程で得られた焼結体を還元処理して、焼結体のバルク比抵抗を全体で均一化するために行う任意工程である。
【００３６】
還元工程で適用することができる還元方法としては、例えば、還元性ガスを循環させる方法、真空中で焼成する方法、及び不活性ガス中で焼成する方法等が挙げられる。
上記還元性ガスとしては、例えば、水素、メタン、一酸化炭素、これらガスと酸素の混合ガス等を用いることができる。
また、上記不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、これらガスと酸素の混合ガス等を用いることができる。
【００３７】
還元処理の温度は、通常１００〜１２００℃、好ましくは３００〜１１００℃である。また、還元処理の時間は、通常０．０１〜５時間、好ましくは０．５〜１時間である。
還元ガス又は不活性ガスの圧力は、例えば９．８〜１０００ＫＰａ、好ましくは９８〜５００ＫＰａである。真空中で焼成する場合において、真空とは、具体的には、１０−１〜１０−８Ｐａ、好ましくは１０−２〜１０−５Ｐａ程度を言い、残存ガスはアルゴンや窒素等である。
【００３８】
本発明の酸化物焼結体は、亜鉛、スズ及びインジウムを含有し、亜鉛及びスズが固溶した酸化インジウム相を含む。
酸化物焼結体が亜鉛及びスズが固溶した酸化インジウム相を含むことにより、バルク抵抗を低くすることができる。
【００３９】
本発明の酸化物焼結体において、スズは、好ましくはその一部が亜鉛と共にＩｎ２Ｏ３相中に固溶して存在し、残りの部分がＳｎＯ２相及び／又はＺｎ２ＳｎＯ４相として存在し、その他のスズ含有相（例えばＳｎＯ相）を含まない。
【００４０】
本発明の酸化物焼結体において、亜鉛は、好ましくはその一部がスズと共にＩｎ２Ｏ３相中に固溶して存在し、残りの部分がＺｎＯ相及び／又はＺｎ２ＳｎＯ４相として存在することが好ましい。
【００４１】
本発明の酸化物焼結体において、インジウムは、酸化インジウムのビクスバイト相及び／又はコランダム相として存在し、スズ及び亜鉛をさらに固溶した状態で存在していることが好ましい。この酸化インジウム相は、酸化物焼結体に導電性を付与する。
【００４２】
酸化物焼結体中の亜鉛及びスズが固溶した酸化インジウム相等の各相は、Ｘ線回折により確認することができる。例えば、ＳｎＯ２相は回折角度２６度付近にメインピークを持ち、複合酸化物であるＩｎ４Ｓｎ３Ｏ４は３０度付近、Ｚｎ２ＳｎＯ４は３４度付近にメインピークをそれぞれ有する。いずれのピークも固溶置換があった場合には、メインピークの位置がずれる場合がある。
【００４３】
メインピークの位置のずれは、格子定数の変化を示し、コランダム構造では通常ａ＝５．４５以下、ｃ＝１４．４５以下、好ましくはａ＝５．４４以下、ｃ＝１４．４２以下、より好ましくはａ＝５．４２以下、ｃ＝１４．４１以下である。ａ＝５．４５以下、ｃ＝１４．４５以下であれば、亜鉛とスズの固溶により酸化インジウムの抵抗を下げることができる。
ビクスバイト構造では通常ａ＝１０．１０以下、好ましくは１０．０７以下、さらに好ましくは１０．０５以下である。ａ＝１０．１０以下であれば、亜鉛とスズの固溶により酸化インジウムの抵抗を下げることができる。
このような亜鉛及びスズが固溶した酸化インジウム相が存在することにより焼結体のバルク抵抗を下げることができる。
【００４４】
尚、メインピークが重なる場合は、他のピークからメインピークを算出することが可能である。具体的にはＩＣＤＤ（International  Center  for  Diffraction  Data）に掲載されている強度比データを用いて、メインピーク以外のピーク強度を逆算することによりメインピークを求めることができる。
【００４５】
酸化物焼結体のインジウムの含有量が多いほど、酸化物焼結体から得られる薄膜の比抵抗が下がる傾向がある。同様に、酸化物焼結体のスズの含有量が多いほど薄膜の比抵抗が下がる傾向がある。上記の薄膜の比抵抗を下げる効果は、スズよりインジウムの方が高いため、インジウムとスズの特性を用いることにより薄膜の抵抗を制御することができる。
本発明の酸化物焼結体は、好ましくは亜鉛、スズ及びインジウムの原子比が以下の関係式を満たす。
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．８０
０．１０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９８
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
【００４６】
Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）が０．５０超の場合、製造コストが増大するおそれがある。一方、Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）が０．０１未満の場合、酸化インジウム相により得られる焼結体のバルク抵抗の低減効果があらわれないおそれがある。
Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）が０．１０未満の場合、焼結体中に未反応の酸化亜鉛が残りやすいため、焼結中に亜鉛が飛散するおそれがある。
Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）が０．８０以下であれば、得られる薄膜の非晶化を安定化する効果があるため好ましい。一方、Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）が０．８０超であると、焼結体中に酸化亜鉛相を存在することにより他の相と熱膨張差によって焼結体が反ったり、冷却中や加工中に割れたりするおそれがある。
【００４７】
本発明の酸化物焼結体中の亜鉛、スズ及びインジウムの原子比は、好ましくは以下の関係式を満たす。
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．６５
０．２０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９８
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
より好ましくは以下の関係式を満たす。
０．０５≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．６５
０．２０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９４
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４５
さらに好ましくは以下の関係式を満たす。
０．０５≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．６０
０．２０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９０
０．０５≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４０
【００４８】
本発明の酸化物焼結体中の亜鉛、スズ及びインジウムの原子比は、特に好ましくは以下の関係式（１）〜（３）のいずれかを満たす。
関係式（１）：
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．１５
０．８０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．９８
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．１５
酸化物焼結体が上記関係式（１）を満たす場合、この酸化物焼結体から耐薬品性に優れた透明導電膜が得られる。
【００４９】
関係式（２）：
０．０１≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．６８
０．３０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．５０
酸化物焼結体が上記関係式（２）を満たす場合、この酸化物焼結体から得られる薄膜は、燐酸、硝酸、酢酸等からなる混酸に溶けずに、シュウ酸水溶液でエッチングが可能なため、パターニングが容易な透明導電膜にできる。
【００５０】
関係式（３）：
０．５０≦Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．８０
０．１０≦Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４０
酸化物焼結体が上記関係式（３）を満たす場合、キャリア制御が可能となり、半導体膜を成膜することができる。
【００５１】
本発明の酸化物焼結体は、好ましくはＭｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素を酸化物換算重量で０〜１０重量％さらに含有する。
尚、本発明において「酸化物換算重量」とは、例えば酸化物焼結体がマグネシウム元素（Ｍｇ）を含む場合、マグネシウム元素を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）とした場合の重量をいう。また、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素を酸化物換算重量で０％含有するとは、酸化物焼結体がこれら元素を含まない場合をいう。
【００５２】
Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素は焼結を促進させ、酸化物焼結体の密度を制御することができる。また、酸化物焼結体が上記元素を含有することにより、酸化物焼結体から得られる薄膜の酸素を固定化することができ、薄膜の抵抗を安定化させることができる。
Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素の酸化物換算重量が１０重量％超の場合、酸化物焼結体のバルク抵抗が高くなるおそれがある。
【００５３】
本発明の酸化物焼結体は、好ましくはニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びアンチモンから選ばれる１以上の元素を含有する。
本発明の酸化物焼結体が上記の５価以上の元素を含有することにより、これら元素が酸化物焼結体中に含まれる、例えばＳｎＯ２相又はＺｎ２ＳｎＯ４相に置換固溶してキャリア電子を増加させることができ、酸化物焼結体の抵抗をより低くすることができる。
【００５４】
ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びアンチモンから選ばれる１以上の元素の含有量は、好ましくはスズ、インジウム及び亜鉛それぞれの酸化物換算重量の総重量に対して、酸化物換算重量で０．０１〜５重量％である。
ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びアンチモンから選ばれる１以上の元素の含有量が酸化物換算重量で５重量％超の場合、酸化物焼結体の抵抗が高くなり、得られる薄膜が着色するおそれがある。一方、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びアンチモンから選ばれる１以上の元素の含有量が酸化物換算重量で０．０１重量％未満の場合、上述の所望の効果が得られないおそれがある。
【００５５】
尚、ニオブの酸化物はＮｂ２Ｏ５であり、タンタルの酸化物はＴａ２Ｏ５であり、モリブデンの酸化物はＭｏＯ３であり、タングステンの酸化物はＷＯ３であり、アンモチンの酸化物はＳｂ２Ｏ５である。
【００５６】
本発明の酸化物焼結体は、好ましくは長周期型周期表におけるアクチノイドを除く第３族元素、第４族元素及び第５族元素からなる群から選ばれる１以上の金属元素（以下、単に３〜５族の金属元素という場合がある）又は酸化ガリウムを含む。
酸化物焼結体が、３〜５族の金属元素又は酸化ガリウムを含むことにより、焼結体中の化合物の結合を強めて焼結体の強度を上げることができ、得られる薄膜の透過率を向上させること、及び薄膜中の酸素を固定する効果により電気特性を安定化させることができる。
【００５７】
３〜５族の金属元素は、好ましくは酸化物焼結体中で、酸化物として含有される。
３〜５族の金属元素の酸化物の含有量は、好ましくはスズ、亜鉛、インジウム、並びにＭｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素それぞれの酸化物換算重量の総重量に対して、０〜１０重量％である。
３〜５族の金属元素の酸化物の含有量が１０重量％超の場合、得られる薄膜の比抵抗が高くなるおそれがある。
【００５８】
アクチノイドを除く第３族元素としては、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイド（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）が挙げられ、比較的安価で、耐薬品性が高い観点から、好ましくはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙｂ、Ｇｄである。
アクチノイドを除く第３族元素の酸化物としては、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｍ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ４Ｏ７、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３及びＬｕ２Ｏ３が挙げられる。
【００５９】
第４族元素としては、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆが挙げられ、比較的安価で、耐薬品性が高い観点から、好ましくはＴｉ及びＺｒである。
第４族元素の酸化物としては、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２及びＨｆＯ２が挙げられる。
【００６０】
第５族元素としては、Ｖ、Ｎｂ及びＴａが挙げられ、比較的安価で、耐薬品性が高い観点から、好ましくはＮｂ及びＴａである。
第５族元素の酸化物としては、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５が挙げられる。
【００６１】
上述した酸化物等を含む本発明の酸化物焼結体中の結晶粒子は、好ましくは平均粒径が２０μｍ以下である。結晶粒子の平均粒径が２０μｍ超の場合、酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとした場合に、異常放電が起きるおそれがある。
【００６２】
本発明の酸化物焼結体は亜鉛及びスズが固溶した酸化インジウム相を含めば、亜鉛、スズ、インジウム、及び任意に（１）Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ及びＬｎから選ばれる１以上の元素、（２）ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びアンチモンから選ばれる１以上の元素、及び（３）長周期型周期表におけるアクチノイドを除く第３族元素、第４族元素及び第５族元素からなる群から選ばれる１以上の金属元素又は酸化ガリウム、から実質的になっていてもよく、これら成分のみからなってもよい。「実質的になる」とは、上記酸化物焼結体が酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム及び任意に（１）〜（３）のみからなり、これら成分のほかに本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を含みうることである。
【００６３】
本発明の酸化物焼結体は、研磨等の加工を施すことによりスパッタリングターゲットとすることができる。具体的には、焼結体を、例えば、平面研削盤で研削して表面粗さＲａを５μｍ以下とする。さらに、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。
【００６４】
本発明のスパッタリングターゲットは、少なくともＺｎ，Ｓｎ及びＩｎを含有し、ビックスバイトＩｎ２Ｏ３相並びにコランダムＩｎ２Ｏ３相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、あるいは少なくともＺｎ，Ｓｎ及びＩｎを含有し、スピネル構造Ｚｎ２ＳｎＯ４相とコランダムＩｎ２Ｏ３相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とすることができる。このスパッタリングターゲットは、バルク抵抗が低く半導体膜作製用として適している。
【００６５】
上記のスパッタリングターゲットにおいて、Ｚｎ，Ｓｎ及びＩｎの原子比は、下記の式を満たすことが好ましい。
０．２６＜Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．７０
０．０５＜Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．０１≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）＜０．２５
特に、下記の式を満たすことが好ましい。
０．３０＜Ｚｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．２０＜Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）≦０．４９
０．１０≦Ｉｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ＋Ｉｎ）＜０．２５
【００６６】
上記範囲内だと、ビックスバイトＩｎ２Ｏ３相並びにコランダムＩｎ２Ｏ３相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、あるいは少なくともＺｎ，Ｓｎ，Ｉｎを含有し、スピネル構造Ｚｎ２ＳｎＯ４相とコランダムＩｎ２Ｏ３相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を製造しやすい。また、半導体膜を成膜し、良好な薄膜トランジスタを作製することが容易である。
【００６７】
本発明の非晶質透明導電膜は、本発明の酸化物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することにより成膜できる。
本発明の酸化物焼結体は、高い導電性を有することから、スパッタリングターゲットとした場合に成膜速度が速いＤＣスパッタリング法を適用することができる。
本発明の酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットは、上記ＤＣスパッタリング法に加えて、マグネトロンスパッタ法、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、対向式スパッタ法等いずれのスパッタリング法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。
【００６８】
スパッタリングは、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２等の酸素原子含有ガス（酸化性ガス）を導入した酸化性雰囲気下で行うとよい。スパッタリングを酸化性雰囲気下で行うことにより得られる導電膜の電気伝導及び透過性の阻害要因となる不純物の生成を抑制することができる。
【００６９】
上記酸化性ガスの濃度は、所望する膜の導電性、光透過率等により適宜調整するとよい。この調整は、例えば基板温度、スパッタリング圧力等により行うことができる。
【００７０】
スパッタリングガスとしては、ガスの組成を制御しやすい観点から、好ましくはＡｒ‐Ｏ２系ガス又はＡｒ‐ＣＯ２系ガスを用い、より好ましくは制御性が特に優れるＡｒ‐Ｏ２系ガスである。
【００７１】
Ａｒ‐Ｏ２系ガスを用いることにより、透明で低抵抗の膜が得られる。Ｏ２濃度は、好ましくは０．２〜５０体積％である。
Ｏ２濃度が０．２体積％未満の場合、得られる膜が黄色く着色し、膜の抵抗が高くなるおそれがある。一方、Ｏ２濃度が５０体積％超の場合、スパッタリング時の薄膜の堆積速度が遅くなるため生産コストが高くなるおそれがある。
また、Ｏ２濃度を１０体積％以上にした場合に、得られた膜が熱処理によりキャリア濃度が１０１５〜１０１８ｃｍ−３台の場合は半導体としての使用も可能である。
【００７２】
スパッタリング装置内の圧力（チャンバ内の圧力は）は、好ましくは１０−６〜１０−３Ｐａである。
チャンバ内の圧力が１０−３Ｐａ超の場合、真空中に残った残留水分の影響を受けるので、抵抗制御がしにくくなるおそれがある。一方、チャンバ内の圧力が１０−６Ｐａ未満の場合、真空引きに時間を要するため、生産性が悪くなるおそれがある。
【００７３】
スパッタリング時の電力密度（投入電力をターゲット面の面積で割った値）は、好ましくは１〜１０Ｗ／ｃｍ２である。
電流密度が１Ｗ／ｃｍ２未満の場合、放電が安定しないおそれがある。一方、電流密度が１０Ｗ／ｃｍ２超の場合、ターゲットが発生した熱で割れるおそれがある。
【００７４】
スパッタリング圧力は、好ましくは０．０１〜２０Ｐａである。
スパッタリング圧力が０．０１Ｐａ未満の場合、放電が安定しないおそれがある。一方、スパッタリング圧力が２０Ｐａ超の場合、スパッタ放電が安定しないおそれがあるうえ、スパッタリングガス自身が導電膜中に取り込まれ、膜の特性を下げるおそれがある。
【００７５】
本発明の非晶質透明導電膜を成膜する基体としては、ガラス、セラミックス、プラスチックス、金属等が挙げられる。
成膜中の基体温度は特に制限されないが、非晶質膜を得られやすい観点から、好ましくは３００℃以下である。基体温度は、特に意図的な加熱をしない場合即ち室温程度でもよい。また、
【００７６】
成膜後、スパッタリング中に導入した酸素は膜中に固定されていないため、基体を後加熱（熱処理）するとよい。この熱処理は、好ましく大気中、窒素中又は真空中で１５０〜３５０℃で行い、好ましくは２００℃〜３００℃で行う。２００℃〜３００℃で熱処理を行うことにより、導電膜の劣化を防ぎ、導電膜の低抵抗化や透過率の向上が可能となる。
熱処理が１５０℃未満の場合、薄膜中の酸素が徐々に排出され導電膜の劣化がおきるおそれがある。一方、熱処理が３５０℃超の場合、導電膜の抵抗が高くなるおそれがある。
【００７７】
本発明の非晶質透明導電膜の幾何学的膜厚（以下、単に膜厚という）は、好ましくは２ｎｍ〜５μｍであり、より好ましくは２ｎｍ〜３００ｎｍである。
非晶質透明導電膜の膜厚が５μｍ超の場合、成膜時間が長くなって、コストが増大するおそれがある。一方、非晶質透明導電膜の膜厚が２ｎｍ未満の場合、非晶質透明導電膜の比抵抗が高くなるおそれがある。
【００７８】
尚、本発明の非晶質透明導電膜の組成は、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。
【００７９】
本発明の酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットを用いて得られる本発明の非晶質透明導電膜は、比抵抗が５０００μΩｃｍ以下であり、可視光域の透過率が７８％以上とすることができる。
非晶質透明導電膜の比抵抗はＩｎ２Ｏ３含有量で制御することができる。
【実施例】
【００８０】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、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。【００８１】
実施例１
［酸化物焼結体の製造］
造粒剤としてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、及び溶媒としてイオン交換水を用い、原料酸化物粉末としてＺｎＯ粉末、ＳｎＯ２粉末及びＩｎ２Ｏ３粉末（ＺｎＯ粉末：ＳｎＯ２粉末：Ｉｎ２Ｏ３粉末＝５：９０：５（重量比））をビーズミルに投入し、２４時間混合してスラリーを得た。得られたスラリーを１００℃のスプレードライ装置により乾燥させて乾燥粉末を得た（平均粒径１．５μｍ）。得られた混合乾燥粉末をゴム型に充填し、ＣＩＰ装置で２６００ｋｇ／ｃｍ２で加圧成形して成形体を調製した。調製した成形体を４００℃で脱溶媒し、空気を５００ｍｌ／ｍｉｎの流量で導入しながら、第一段階の焼結を焼結温度１１００℃、大気圧、保持時間２時間で行い、その後さらに昇温して、第二段階の焼結を焼結温度１３００℃、大気圧、保持時間１０時間で行って焼結体を製造した。【００８２】
得られた焼結体について、そのバルク抵抗を評価した。結果を表１に示す。
尚、バルク抵抗は、３×３×３０ｍｍの角柱サンプルを切り出し、４端子法で測定した。【００８３】
表１の焼結体の組成は、各原料粉末の秤量値から算出しているが、得られた焼結体の組成はＩＣＰ法（誘導結合プラズマ発光分光分析法）で測定した結果、原料粉末の秤量値から算出される組成と一致することを確認した。
また、乾燥粉末の平均粒径は、マイクロトラック粒度測定装置（日機装社製）で測定した。【００８４】
得られた焼結体をＸ線回折により分析した。図１は焼結体のＸ線回折チャートである。
図１から、ＳｎＯ２相、コランダム構造のＩｎ２Ｏ３及びビクスバイト構造のＩｎ２Ｏ３相がそれぞれ析出していることが分かった。また、コランダム構造のＩｎ２Ｏ３及びビクスバイト構造のＩｎ２Ｏ３相のピークシフトがそれぞれ起こっており、それぞれの格子定数は、コランダム構造ではａ＝５．４３、ｃ＝１４．４１、ビクスバイト構造ではａ＝１０．０３となっており、Ｚｎ及びＳｎがＩｎ２Ｏ３相に固溶して格子定数が変化していることが分かった。【００８５】
上記Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）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）
出力：４０ｋＶ−４０ｍＡ
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【００８６】
［非晶質透明導電膜の成膜］
製造した焼結体を直径２インチ、厚さ５ｍｍの寸法に切り出し、スパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタリング装置に装着してスパッタリングし、基板上に膜厚約１００ｎｍの薄膜を成膜した。この薄膜をさらに大気下２５０℃で１時間加熱処理した。
上記スパッタリング中に異常放電は確認されなかった。【００８７】
上記スパッタリングは以下の条件で行った。
マグネトロンスパッタリング装置：アルバックＭＰＳ６０００
投入電力：ＤＣ１００Ｗ
導入ガス：Ａｒ−Ｏ２混合ガス（Ａｒ＋Ｏ２を１００体積％としてＯ２が１０体積％、全流量は３２ｓｃｃｍ）
圧力：０．２Ｐａ
基板：無アルカリガラス基板（コーニング１７３７）
基板温度：無加熱【００８８】
得られた薄膜を、焼結体の場合と同様にＸ線回折測定したところ、得られたＸ線回折パターンはフラットであり、得られた薄膜が非晶質であることを確認した。
薄膜の組成をＩＣＰ発光分析で測定したところ、用いたターゲットの組成と同一であることを確認した。
また、得られた薄膜の比抵抗及び透過率（波長５５０ｎｍ）を評価した。結果を表２に示す。【００８９】
実施例２〜２０及び比較例１〜５
表１に示す原料酸化物粉末を用い、焼結体の製造条件（第一段階の焼結及び第二段階の焼結の焼結温度及び保持時間）を表１に示す条件で行ったほかは実施例１と同様にして焼結体を作製し評価し、薄膜を成膜し評価した。焼結体の評価結果を表１に、薄膜の評価結果を表２に示す。
尚、比較例１〜５のターゲットを用いて製膜を試みたが、ＤＣスパッタ放電ができない、又は放電が維持できないため、薄膜の成膜ができなかった。【００９０】
実施例２〜９及び実施例１４の焼結体のＸ線回折チャートは、それぞれ図２〜１１である（例えば実施例２の焼結体のＸ線回折チャートは図２であり、実施例１４の焼結体のＸ線回折チャートは図１１である）。
実施例７のＸ線回折チャートは、図７及び図８である。図７及び図８は、縦軸のスケールが異なるだけで、共に実施例７の焼結体のＸ線回折チャートである。【００９１】
【表１】
2010058533.tif 000002
【００９２】
上記表１において、「析出相」の欄は、確認された物質を「○」とした。また、ビクスバイト構造を有するＩｎ２Ｏ３相及び／又はコランダム構造を有するＩｎ２Ｏ３相が確認された場合において、さらにＺｎ及びＳｎの固溶が確認された場合、「固溶」の欄を「○」とした。【００９３】
【表２】
2010058533.tif 000003
【００９４】
実施例２１
［酸化物焼結体の製造］
造粒剤としてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、及び溶媒としてイオン交換水を用い、原料酸化物粉末としてＺｎＯ粉末、ＳｎＯ２粉末及びＩｎ２Ｏ３粉末（ＺｎＯ粉末：ＳｎＯ２粉末：Ｉｎ２Ｏ３粉末＝２７．０：４９．９：２３.１（重量比））をビーズミルに投入し、２４時間混合してスラリーを得た。得られたスラリーを１００℃のスプレードライ装置により乾燥させて乾燥粉末を得た（平均粒径１．５μｍ）。
得られた混合乾燥粉末をゴム型に充填し、ＣＩＰ装置で２６００ｋｇ／ｃｍ２で加圧成形して成形体とした。この成形体を４００℃で脱溶媒し、１℃／分で昇温した後、第一段階の焼結を焼結温度１１００℃、保持時間０．５時間で行い、その後さらに１．５℃／分で昇温して、第二段階の焼結を、焼結温度１４５０℃、保持時間８時間で行って焼結体を製造した。焼結は、酸素雰囲気下で行った。得られた厚さ９ｍｍ焼結体を研削して、厚さ５ｍｍのスパッタリングターゲット用の焼結体を得た。
得られたスパッタリングターゲット用の焼結体について、そのバルク抵抗を評価した。尚、バルク抵抗は、３×３×３０ｍｍの角柱サンプルを切り出し、４端子法で測定した。バルク抵抗は、２６．３ｍΩｃｍであった。
焼結体の組成は、各原料粉末の秤量値から算出しているが、得られた焼結体の組成はＩＣＰ法（誘導結合プラズマ発光分光分析法）で測定した結果、Ｉｎ：Ｚｎ：Ｓｎ＝２０：４０：４０（原子比）であることを確認した。
また、乾燥粉末の平均粒径は、マイクロトラック粒度測定装置（日機装社製）で測定した。
実施例１同様に、得られたスパッタリングターゲット用の焼結体をＸ線回折により分析した。図１２は焼結体のＸ線回折チャートである。
図１２から、ルチル構造であるＳｎＯ２相、スピネル構造であるＺｎ２ＳｎＯ４層、コランダム構造のＩｎ２Ｏ３相がそれぞれ析出していることが分かった。また、コランダム構造のＩｎ２Ｏ３相のピークシフトが起こっており、格子定数は、ａ＝５．３６、ｃ＝１４．３４となっており、Ｚｎ及びＳｎがコランダム構造のＩｎ２Ｏ３相に固溶して格子定数が変化していることが分かった。【００９５】
実験例１
実施例１及び４で成膜した非晶質透明導電膜を、それぞれ１０％硝酸溶液に５分浸漬した後、ロレスタ（三菱油化製）で電気特性（比抵抗）を再度評価した。浸漬した実施例１及び４の非晶質透明導電膜の電気特性に変化は生じなかった。【００９６】
実験例２
実施例７及び１０で成膜した非晶質透明導電膜を、それぞれＰＡＮ硝酸溶液（アルミエッチング溶液、関東化学社製）に５分浸漬した後、その膜厚及び電気特性（比抵抗）を再度評価した。浸漬した実施例７及び１０の非晶質透明導電膜の膜厚及び電気特性に変化は生じなかった。
実施例７及び１０で成膜した非晶質透明導電膜を、それぞれシュウ酸水溶液に１．５分浸漬した後、その膜厚を評価した。浸漬した実施例７及び１０の非晶質透明導電膜の膜厚に変化は生じなかった。【００９７】
実験例３
３００ｎｍ厚みの熱酸化膜付きのハードドープＳｉ基板の熱酸化膜上に、実施例１６で作製した酸化物焼結体を用いて厚さが５０ｎｍの酸化物半導体薄膜を成膜し、金電極を有するチャンネル長：２００μｍ、チャンネル幅：５００μｍの半導体素子を作製した。作製した半導体素子について、半導体特性評価装置４２００−ＳＣＳ（ケースレーインスツルメント社製）を用いて、ＴＦＴ特性を評価したところ、作製した半導体素子が良好なＴＦＴ特性を有することを確認した。【００９８】
実験例４
実施例１６で作製した酸化物焼結体の代わりに、実施例１７で作製した酸化物焼結体を用いた他は実験例３と同様にして半導体素子を作製し、評価した。その結果、作製した半導体素子が良好なＴＦＴ特性を有することを確認した。【００９９】
実験例５
実施例２１で作製した酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットを用い、半導体素子を作製した。
１００ｎｍ厚みの熱酸化膜付きのハードドープＳｉ基板の熱酸化膜上に、実施例２１で作製したターゲットを用いて厚さが５０ｎｍの酸化物半導体薄膜を成膜し、金電極を有するチャンネル長：２００μｍ、チャンネル幅：５００μｍの半導体素子を作製した。作製した半導体素子について、半導体特性評価装置を用いて、ＴＦＴ特性を評価したところ、良好なＴＦＴ特性を有することを確認した。【０１００】
実験例６
実施例２１で作製した酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットを用い。薄膜トランジスタを作製した。
ガラス基板上に１００ｎｍのＭｏからなる透明導電膜を成膜した後、フォトリソグラフィによりゲート電極を形成した。ＰＥＣＶＤにより、ＳｉＯ２を２００ｎｍ積層し、ゲート絶縁膜とした。
ゲート絶縁膜上に、実施例２１のスパッタリングターゲットを用い酸化膜を成膜し、フォトリソグラフィにより２５ｎｍの半導体層を形成した後、２５０℃で１時間の熱処理を行った。ＳｉＯ２保護膜をエッチングストッパー層として形成した後、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉのソース電極・ドレイン電極を形成した。
３００℃で３０分の熱処理を行った。半導体特性評価装置を用いて、ＴＦＴ特性を評価したところ、移動度２５ｃｍ２／Ｖｓ、オンオフ比１０９以上、Ｓ値０．１２Ｖ／ｄｅｃａｅ、Ｖｔｈ０．２Ｖの良好なトランジスタが得られた。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の非晶質透明導電膜は、非晶質であるので表面の凹凸がなく滑らかであり、タッチパネルやフラットパネルディスプレイの透明電極として好適に利用できる。特に、本発明の非晶質透明導電膜は基板加熱しなくても、透明な膜が得られるので、プラスチックフィルム等の保護膜機能を兼ね備えた帯電防止膜やプラスチック上に作製されるタッチパネル用の透明電極膜として好適に利用できる。
本発明の非晶質透明導電膜付き基体は、表示素子や透明面ヒータや帯電防止物品として好適に使用できる。【０１０２】
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１１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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