(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）からなるＩＧＺＯ焼結体スパッタリングターゲットであって、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎが０．５７５≧Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）≧０．５００であり、かつＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．３３３の組成範囲であり、（ＩｎｘＧａ（１−ｘ））２ ＺｎＯ４（１＞Ｘ＞０）相とＩｎ２Ｏ３相からなる二相構造の組織を有し、当該Ｉｎ２Ｏ３相の最大径が１０μｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
バルク抵抗が１５ｍΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
相対密度が９５％以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の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、液晶表示装置や有機EL表示装置中の薄膜トランジスタの活性層等に使用される透明半導体ＩＧＺＯ膜を、スパッタリング法で製造する際に使用するのに適した、ＩＧＺＯターゲット及び該ターゲットをスパッタリングすることにより得られたＩＧＺＯ膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリックス型液晶表示装置等の表示素子には、各画素駆動用のシリコン系材料を活性層とする薄膜トランジスタが使用されているが、画素の微細化に伴いトランジスタの占有領域が増えることによる開口率の減少、高温成膜が必要等の欠点から、近年、透明酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの開発が行われている。【０００３】
透明酸化物半導体は、スパッタリング法で大面積へ均一成膜可能、高移動度等の観点から注目されており、中でも、インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素を構成元素とするＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系材料（以下、「ＩＧＺＯ」と記載する。）からなる非晶質ＩＧＺＯ膜の移動度は、アモルファスシリコンの移動度より高く、非晶質ＩＧＺＯ膜を活性層に用いた電界効果型トランジスタはオンオフ比が大きく、オフ電流値が低い等の特性を有するため、有望視されている（非特許文献１、特許文献１参照）。【０００４】
非晶質ＩＧＺＯ膜の作製方法としては、量産性に優れているスパッタリング法が、最も適切であり、そのためには、ＩＧＺＯターゲットは高密度である必要がある。【０００５】
しかしながら、これまでに高密度ＩＧＺＯターゲットを製造できる場合もあったが、生産継続中に焼結体の密度が低下し、更に生産を継続していくと、また、高密度ターゲットができるようになるといったことがあり、その原因として、焼結条件等のターゲット製造プロセス条件の不適切が予想されたが、結局、原因は不明ということがあった。【０００６】
特許文献２には、塩素濃度が５０質量ｐｐｍ以下の酸化インジウム粉を用いた酸化インジウム系スパッタリングターゲットの製造方法について記載されている。しかしながら該明細書で開示されているのは酸化インジウム粉に含まれる塩素濃度の効果のみである。特許文献３には、ハロゲン元素の含有量が少ない酸化インジウム粉当に関する記載がある。しかしながら、実施例では、原料としては、硝酸インジウムが用いられているのみである。【０００７】
この他、特許文献４には、「インジウム元素（Ｉｎ）、ガリウム元素（Ｇａ 、及び亜鉛元素（Ｚｎ）を含み、（Ｇａ,Ｉｎ）２Ｏ３で表される酸化物結晶相を含む酸化物。前記酸化物に含まれる結晶相全体に対し、前記（Ｇａ，Ｉｎ２Ｏ３で表される酸化物結晶相が、５０質量％以上である前記酸化物。インジウム元素（Ｉｎ）、ガリウム元素（Ｇａ）、及び亜鉛元素（Ｚｎ）の合計（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）に対する、各元素の原子比が下記式（１）〜（３）の関係を満たす、前記酸化物が記載されている。
０．０５≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．９（１）
０．０５≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．９（２）
０．０５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．９（３）」【０００８】
また、特許文献５には、「下記に示す酸化物Ａ と、ビックス（登録商標）バイト型の結晶構造を有する酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３） と、を含有するスパッタリングターゲット。酸化物Ａ：インジウム元素（Ｉｎ）、ガリウム元素（Ｇａ）、及び亜鉛元素（Ｚｎ） を含み、Ｘ線回折測定（Ｃｕｋα線）により、入射角（２θ）が、７．０°〜８．４ °、３０．６°〜３２．０°、３３．８°〜３５．８°、５３．５°〜５６．５°及び５６．５°〜５９．５°の各位置に回折ピークが観測される酸化物。インジウム元素（Ｉｎ）、ガリウム元素（Ｇａ）及び亜鉛元素（Ｚｎ）の原子比が、下記式（１）及び（２）を満たす、スパッタリングターゲット。
０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４５（１）
０．０５＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．１８（２）
さらに、インジウム元素（Ｉｎ） 及びガリウム元素（Ｇａ） の原子比が、下記式（３） を満たす前記スパッタリングターゲット。
０．１４≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）（３）」が記載されている。
しかし、これらは広範囲なターゲットの成分組成が記載されているが、ターゲットの結晶組織（相）の調整が十分行われていないので、異常放電の抑制効果が小さいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１７３５８０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０８３８５号公報
【特許文献３】特開平１０−１８２１５０号公報
【特許文献４】特開２００９−２７５２７２号公報
【特許文献５】特開２０１１−１０６００２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】K. Nomura et al. "Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors", Nature,432, p488-492（2004）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、透明半導体ＩＧＺＯ膜のスパッタ法での成膜に必要なスパッタリングターゲットとして高密度のＩＧＺＯターゲットを提供するものであり、かつスパッタリング用ターゲットの低バルク抵抗化及びスパッタ膜のキャリア濃度及び移動度を一定の範囲とし、かつアーキングの発生を最小限に押さえ、ＤＣスパッタリングが可能であるＩＧＺＯターゲット技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる知見を基礎として、本発明は以下の発明を提供する。
１）インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）からなるＩＧＺＯ焼結体スパッタリングターゲットであって、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎが０．５７５≧Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）≧０．５００であり、かつＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．３３３の組成範囲であり、(ＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４(１＞ｘ＞０)相からなる単一相の組織を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
２）インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）からなるＩＧＺＯ焼結体スパッタリングターゲットであって、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎが０．５７５≧Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）≧０．５００であり、かつＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．３３３の組成範囲であり、(ＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４(１＞ｘ＞０)相とＩｎ２Ｏ３相からなる二相構造の組織を有し、当該Ｉｎ２Ｏ３相の最大径が１０μｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。【００１３】
３）バルク抵抗が１５ｍΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする上記１）又は２）に記載のスパッタリングターゲット。
４）相対密度が９５％以上であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
５）上記１）〜４）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングすることにより得られる膜であって、キャリア濃度５×１０１５(ｃｍ−３)以下、移動度５(ｃｍ２／Ｖｓ)以上の膜特性を有することを特徴とする膜。
【発明の効果】
【００１４】
以上の様に、本発明によれば、透明半導体ＩＧＺＯ膜作製用のスパッタリングターゲットとして使用される高密度ＩＧＺＯ酸化物焼結体は、高密度のＩＧＺＯターゲットを提供することができ、かつスパッタリング用ターゲットの低バルク抵抗化及びスパッタ膜のキャリア濃度及び移動度を一定の範囲とし、かつアーキングの発生を最小限に押さえ、ＤＣスパッタリングが可能であるＩＧＺＯターゲット技術を提供することができるので、アクティブマトリックス駆動の液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子中の薄膜トランジスタの活性層部分となる良好な透明半導体ＩＧＺＯ膜を、高品位かつ効率的に作製することができる効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に使用する酸化物焼結体は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）を構成元素とする。ターゲットの組成、バルク抵抗、組織を制御することで、成膜時の酸素分圧を減らして所定の膜特性(キャリア濃度、移動度)を得る。ＩＧＺＯ膜は成膜時の酸素分圧が増加するほど、膜中のキャリア濃度は低くなる。
半導体特性を得るには１０１５(ｃｍ−３)オーダー以下のキャリア濃度が必要であり、これを得るために成膜時に酸素の導入が必要となる。酸素分圧が増えるとスパッタレートの低下、プラズマの不安定化などのマイナス要因が生じるため、酸素分圧は低い方が好ましい。
【００１６】
本発明のインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）からなるＩＧＺＯスパッタリングターゲットは、酸素を除くＩｎ、Ｇａ、Ｚｎが０．５７５≧Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）≧０．５００であり、かつＺｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．３３３の組成範囲である。
本願は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の組成のＩＧＺＯターゲットを改良する発明であり、高密度のＩＧＺＯターゲットを提供することができ、かつスパッタリング用ターゲットの低バルク抵抗化及びスパッタ膜のキャリア濃度及び移動度を一定の範囲とし、かつアーキングの発生を最小限に押さえ、ＤＣスパッタリングが可能である。
【００１７】
ここで、Ｉｎ量が多くなるとＩｎ２Ｏ３相が著しく成長し、ＩＧＺＯ相中に電気特性の異なる大きな異相が存在することとなり、異常放電に繋がる。またＩｎが多いと膜中のキャリア濃度が増えやすく、低キャリア濃度の膜を得るために、成膜時に多量の酸素導入が必要となり、スパッタ中のプラズマが不安となり、これまた異常放電の要因となる。反対にＩｎが少なすぎると膜の移動度が不足してしまうため、一定量以上必要である。
スパッタ時の異常を避けつつ所定の移動度を確保するには本明細中のＩｎ組成にコントロールする必要がある。
【００１８】
また、Ｇａが増えるとターゲット密度が上がらず、導電性も損なわれる。さらに、Ｇａ、Ｚｎが増えすぎると、得られる膜の移動度が著しく低下するので、ＧａとＺｎの組成もコントロールする必要がある。上記の組成範囲は、これらの問題を解決できる範囲に調整したものであり、これは本願発明の必須の要件である。
また、本願発明のＩＧＺＯターゲットは、(ＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４(１＞ｘ＞０)相のみ、又は(ＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４(１＞ｘ＞０)相以外にＩｎ２Ｏ３相を一部含有し、バルク抵抗が１５ｍΩ・ｃｍ以下であることも、大きな特徴の一つである。
【００１９】
さらに、上記スパッタリングターゲットにおいて、Ｉｎ２Ｏ３相の最大径が１０μｍ以下の組織を有すること、相対密度が９５％以上であることも特徴の一つである。
このＩＧＺＯスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングすることにより、キャリア濃度５×１０１５(ｃｍ−３)以下、移動度５(ｃｍ２／Ｖｓ)以上の膜特性を有するＩＧＺＯ膜を得ることができる。これらの条件は、特性を向上させる目的に応じて、必要により設定可能である。
【００２０】
上記の通り、本発明の酸化物焼結体の相対密度は９５％以上とすることが可能であり、また９８％以上に、さらには９９％以上を達成することができる。酸化物焼結体の相対密度が９５％未満であると、膜のキャリア濃度のばらつきが大きくなることに加えて、その酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用いて、スパッタ成膜した場合、スパッタ時間の経過に伴って、アーキングの発生が多くなり、得られる膜特性が劣化するという不利があるので、本願発明の優位性は明らかである。
【００２１】
酸化物焼結体の相対密度の測定方法は、まず、各組成に対して、各構成元素と形態から酸化物焼結体の相対密度が１００％となる密度の値が決定でき、次に、実際に作製した酸化物焼結体の密度をアルキメデス法等で求めて、相対密度が１００％の密度の値で除したものとして求めることができる。
酸化物焼結体に含まれるＩｎ２Ｏ３の粒径の測定は、ＳＥＭの反射電子像等により、Ｉｎ２Ｏ３を含む組織写真から、画像解析により各Ｉｎ２Ｏ３相の最大となる径を測定し、１視野中の最大径を求めた。これをランダムに５視野測定し、その中で最大となる値を最大経とした。
【００２２】
本発明のターゲットの低バルク抵抗化で成膜時のスパッタ電圧を下げることが出来る。スパッタ電圧が高い場合、スパッタにより生成した２次イオンや高エネルギー散乱粒子によって成膜した膜が衝撃されてダメージを受け，多くの酸素欠損を生じる。
酸化物半導体のスパッタ成膜においては、酸素欠損量を低減し所定のキャリア濃度を得るために成膜雰囲気中に多量の酸素を供給する必要があるが、ターゲットの低バルク抵抗化によってスパッタ電圧を低下させることによって膜中の酸素欠損量が減り、所定のキャリア濃度を得るために必要なスパッタ中の酸素分圧を低減出来る。
【００２３】
Ｉｎ２Ｏ３相のサイズは、成分組成及び焼結温度で制御可能である。すなわち、Ｉｎ濃度が高いほどＩｎ２Ｏ３相は大きく成長し易く、高温で焼結するとサイズも大きくなるので、これによって、Ｉｎ２Ｏ３相の大きさを制御できる。焼結温度は１４２０度以上１４８０度以下とすることが好ましい。焼結温度を上げ過ぎると、Ｉｎ２Ｏ３相の粗大化が起り、アーキング数が増大するので好ましくない。
【００２４】
（酸化物焼結体の製造方法）
上記の本発明に係る酸化物焼結体の製造工程の代表例を示すと、次の通りである。
原料としては、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）を使用することができる。不純物による電気特性への悪影響を避けるために、純度４Ｎ以上の原料を用いることが望ましい。各々の原料粉を所望の組成比となるように秤量する。なお、上記の通り、これらに不可避的に含有される不純物は含まれるものである。
【００２５】
次に、混合と粉砕を行う。粉砕が不充分であると、製造したターゲット中に各成分が偏析して、高抵抗率領域と低抵抗率領域が存在することになり、スパッタ成膜時に高抵抗率領域での帯電等によるアーキングなどの異常放電の原因となってしまうので、充分な混合と粉砕が必要である。
ターゲットの作製は必要に応じて原料の仮焼を行う。スーパーミキサーにて各原料を混合した後、必要に応じて、これらをアルミナ製匣鉢に詰め、温度９５０〜１３５０°Ｃの範囲で仮焼する。仮焼の保持時間は、２〜１０ｈｒ、酸素雰囲気または大気雰囲気で行う。
【００２６】
混合原料は、少量の場合は、例えば１バッチ１〜20ｋｇ単位でアトライター(φ３ｍｍジルコニアビーズ、アジテータ回転数３００ｒｐｍ)又はＬＭＺ（スターミル：アシザワファインテック製）にて２〜５ｈｒ程度、微粉砕する。
大量の場合は、原料を１バッチ２０〜１０００ｋｇ単位で、ＬＭＺ（スターミル：アシザワファインテック製）にて２〜8ｈｒ程度微粉砕（φ０．５ｍｍジルコニアビーズ、投入電力２．０〜２０．０ｋＷ・Ｈｒ）する。
次に、微粉砕後のスラリーはバインダーを加え造粒機で、１００〜２５０°Ｃで乾燥して、目開き２５０μｍ篩で篩別して粉を回収する。なお、微粉砕の前後で、それぞれの粉末の比表面積を測定する。１０００ｇのＩＧＺＯ粉にＰＶＡ水溶液(ＰＶＡ固形分６％)を５０〜２００ｃｃ混合する。
【００２７】
次に、φ２１０ｍｍの金型に、粉末１０００ｇを充填し、面圧４００〜１０００ｋｇｆ・ｃｍ２でプレスして成型体を得る。この成型体をビニールで２重に真空パックし、１５００〜４０００ｋｇｆ/ｃｍ２でＣＩＰする。そして、所定の温度で焼結を行ない(保持時間５〜２４ｈｒ、酸素雰囲気中)、焼結体を得る。
ターゲットの製作に際しては、上記によって得られた酸化物焼結体の外周の円筒研削、面側の平面研削をすることによって、例えば１５２．４φ×５ｔｍｍのターゲットに加工する。これをさらに、例えば銅製のバッキングプレートに、インジウム系合金などをボンディングメタルとして、貼り合わせることでスパッタリングターゲットとする。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。【００２９】
実施例に使用した原料粉は、表１に示す通りである。ＩＧＺＯの原料について、酸素を除くＩｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）≦０．５７５とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．３３３、残部をＧａの組成となるよう原料を調合し、これらの原料組合せと製造条件(微粉砕、仮焼温度、焼結温度)を変えて、ターゲットを作製し、各種の試験を行った。これらの詳細を、表１の実施例１〜７に示す。【００３０】
下記に示す実施例及び比較例において、各種の分析測定や評価が必要となるが、その条件・装置名等を以下に示す。
（原料の平均粒径の測定）
粒径の測定は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、Microtrac MT3000)を用いて行った。
(密度の測定)
密度の測定は純水を溶媒として用いたアルキメデス法にて測定を行った。相対密度の算出に用いた理論密度は、各原料の密度(Ｉｎ２Ｏ３：７．１８ｇ／ｃｍ３、Ｇａ２Ｏ３：６．４４ｇ／ｃｍ３、ＺｎＯ：５．６１ｇ／ｃｍ３)を組成に応じた重量比より体積換算して算出した。【００３１】
(バルク抵抗値の測定)
バルク抵抗値の測定は、抵抗率測定器(エヌピイエス株式会社製、Σ−５＋)を用いて、四探針法で行った。【００３２】
（スパッタリング条件）
スパッタリング装置は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を使用し、成膜条件は、室温、ＤＣ５００Ｗ、酸素濃度６％、アニール条件は大気雰囲気で３００℃×１ｈｒで行った。【００３３】
膜のキャリア濃度、移動度の測定は、東陽テクニカ製（ResiTest8400 ホール効果測定装置）を使用して行った。キャリア濃度５×１０１５(ｃｍ−３)以下、移動度５(ｃｍ２／Ｖｓ)以上を目標とした。【００３４】
【表１】
0005883990.tif 000002
【００３５】
（実施例１）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積(ＢＥＴ)４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４６．６ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２８．６ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２４．８ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５２４とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３２３、残部をＧａの組成となる。【００３６】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は６．０ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１７．８ｍ２／ｇであった。この差は、１１．８ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００３７】
この結果、密度は６．３２ｇ／ｃｍ３、相対密度は９６．８％と高密度であり、バルク抵抗値は３．８ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。Ｉｎ２Ｏ３相の最大サイズ(長径)が４．９μｍ、相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３相の２相であった。
そして、キャリア濃度が２．２１×１０１５(ｃｍ−３)、移動度９．１４(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は１２１回と少なかった。いずれも、本願発明の条件を満たしていた。【００３８】
（実施例２）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径1.3μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４４．７ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２９．６ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２５．７ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５０５とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３３１、残部をＧａの組成となる。【００３９】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は６．０ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１８．０ｍ２／ｇであった。この差は、１２．０ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００４０】
この結果、密度は６．３３ｇ／ｃｍ３、相対密度は９７．３％と高密度であり、バルク抵抗値は５．８ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相の単相であった。
そして、キャリア濃度が１．３４×１０１５(ｃｍ−３)、移動度６．４６(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は８６回と少なかった。いずれも、本願発明の条件を満たしていた。【００４１】
（実施例３）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４５．４ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２９．２ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２５．４ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、酸素を除くＩｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５１２とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３２８、残部をＧａの組成となる。【００４２】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は５．８ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１６．８ｍ２／ｇであった。この差は、１１．０ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００４３】
この結果、密度は６．３３ｇ／ｃｍ３、相対密度は９７．１％と高密度であり、バルク抵抗値は４．３ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。Ｉｎ２Ｏ３相の最大サイズ(長径)が５．２μｍ、相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３相の２相であった。
そして、キャリア濃度が１．５６×１０１５(ｃｍ−３)、移動度７．２３(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は１３０回と少なかった。いずれも、本願発明の条件を満たしていた。【００４４】
（実施例４）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径1.3μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４６．６ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２８．６ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２４．８ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５２４とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３２３、残部をＧａの組成となる。【００４５】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は５．９ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１７．５ｍ２／ｇであった。この差は、１１．６ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：大気中で焼結した。【００４６】
この結果、密度は６．３２ｇ／ｃｍ３、相対密度は９６．８％と高密度であり、バルク抵抗値は２．９ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。Ｉｎ２Ｏ３相の最大サイズ(長径)が４．３μｍ、相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３相の２相であった。
そして、キャリア濃度が１．７２×１０１５(ｃｍ−３)、移動度８．６２(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は１２８回と少なかった。いずれも、本願発明の条件を満たしていた。【００４７】
（実施例５）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４６．６ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２８．６ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２４．８ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５２４とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３２３、残部をＧａの組成となる。【００４８】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は５．９ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１７．５ｍ２／ｇであった。この差は、１１．６ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１３７０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００４９】
この結果、密度は６．３２ｇ／ｃｍ３、相対密度は９６．８％と高密度であり、バルク抵抗値は８．０ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。Ｉｎ２Ｏ３相の最大サイズ(長径)が３．５μｍ、相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３相の２相であった。【００５０】
そして、キャリア濃度が２．６１×１０１５(ｃｍ−３)、移動度８．８９(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は１４２回と少なかった。いずれも、本願発明の条件を満たしていた。【００５１】
（実施例６）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４９．９ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２４．９ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２５．３ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５７５とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３３２、残部をＧａの組成となる。【００５２】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は５．６ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１７．８ｍ２／ｇであった。この差は、１２．２ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００５３】
この結果、密度は６．３８ｇ／ｃｍ３、相対密度は９７．５％と高密度であり、バルク抵抗値は９．８ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相の単相であった。
そして、キャリア濃度が３．５３×１０１５(ｃｍ−３)、移動度９．５３(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は１３４回と少なかった。いずれも、本願発明の条件を満たしていた。【００５４】
（実施例７）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を５２．４ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２６．２ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２１．４ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５７５とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．２８６、残部をＧａの組成となる。【００５５】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は６．２ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１５．５ｍ２／ｇであった。この差は、９．３ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００５６】
この結果、密度は６．４２ｇ／ｃｍ３、相対密度は９７．２％と高密度であり、バルク抵抗値は２．１ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。Ｉｎ２Ｏ３相の最大サイズ(長径)が８．８μｍ、相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３相の２相であった。
そして、キャリア濃度が４．５５×１０１５(ｃｍ−３)、移動度７．３４(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は１７３回と少なかった。いずれも、本願発明の条件を満たしていた。【００５７】
（比較例１）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４４．２ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２９．９ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２５．９ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５００とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３３３、残部をＧａの組成となる。【００５８】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は５．６ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１６．６ｍ２／ｇであった。この差は、１１．０ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００５９】
この結果、密度は６．３３ｇ／ｃｍ３、相対密度は９７．３％と高密度であり、バルク抵抗値は３２ｍΩ・ｃｍと高く、ＤＣスパッタリングは十分でなかった。相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相の単相であった。
そして、キャリア濃度が５．８７×１０１５(ｃｍ−３)と高くなった。移動度８．９２(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は９２回と少なかった。本願発明の条件を満たしていなかった。【００６０】
（比較例２）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４６．６ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２８．６ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２４．８ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５００とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３３３、残部をＧａの組成となる。【００６１】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は５．６ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１６．６ｍ２／ｇであった。この差は、１１．０ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１３７０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００６２】
この結果、密度は６．３２ｇ／ｃｍ３、相対密度は９７．２％と高密度であり、バルク抵抗値は８０ｍΩ・ｃｍと高く、ＤＣスパッタリングは十分でなかった。相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相の単相であった。
そして、キャリア濃度が１０．８×１０１５(ｃｍ−３)と高くなった。移動度１０．５(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は７６回と少なかった。本願発明の条件を満たしていなかった。【００６３】
（比較例３）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を６１．７ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を１６．７ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２１．７ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．７１４とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３３３、残部をＧａの組成となる。【００６４】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は５．１ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１６．０ｍ２／ｇであった。この差は、１０．９ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００６５】
この結果、密度は６．５５ｇ／ｃｍ３、相対密度は９８．３％と高密度であり、バルク抵抗値は２．７ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。Ｉｎ２Ｏ３相の最大サイズ(長径)が１１．１μｍと大きくなり、相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３相の２相であった。
そして、キャリア濃度が１．１５×１０１９(ｃｍ−３)と高くなった。移動度２９．０(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は３６６回と多かった。これは、Ｉｎ２Ｏ３相が大きくなった結果であり、本願発明の条件を満たしていなかった。【００６６】
（比較例４）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１．３μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を５２．４ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を２６．２ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２１．４ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．５７５とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．２８６、残部をＧａの組成となる。【００６７】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は６．２ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１５．５ｍ２／ｇであった。この差は、９．３ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４９０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００６８】
この結果、密度は６．４３ｇ／ｃｍ３、相対密度は９７．４％と高密度であり、バルク抵抗値は１．２ｍΩ・ｃｍで、ＤＣスパッタリングが十分可能である低バルク抵抗値を有していた。Ｉｎ２Ｏ３相の最大サイズ(長径)が１３．５μｍと大きくなり、相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相とＩｎ２Ｏ３相の２相であった。
そして、キャリア濃度が４．５５×１０１５(ｃｍ−３)、移動度７．３４(ｃｍ２／Ｖｓ)であった。また、スパッタリング中のアーキングの発生は５１４回と多かった。これはＩｎ２Ｏ３相が大きくなったことが原因であり、本願発明の条件を満たしていなかった。
実施例７と比較して、成分組成が同一であるが、この比較例４では、Ｉｎ２Ｏ３相の粗大化が観察された。これは、焼結温度が実施例７の１４３０℃に比べて、比較例４では１４９０℃と高いことが原因で、Ｉｎ２Ｏ３相の粗大化が生じたと考えられる。【００６９】
（比較例５）
Ｉｎ２Ｏ３原料として、粒径１０．７μｍ、比表面積４．４ｍ２／ｇのＩｎ２Ｏ３粉末を用い、Ｇａ２Ｏ３原料として、粒径５．６μｍ、比表面積９．１ｍ２／ｇのＧａ２Ｏ３粉末を用い、ＺｎＯ原料として、粒径１．１μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇのＺｎＯ粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｉｎ２Ｏ３原料を４２．９ｗｔ％、Ｇａ２Ｏ３原料を３１．９ｗｔ％、ＺｎＯ原料を２５．２ｗｔ％とし、合計が１００ｗｔ％となるように調整することで、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎをメタル比で、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で０．４７６とし、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）を０．３２３、残部をＧａの組成となる。【００７０】
次に、これらの粉末を混合した（仮焼せず）。粉砕前の比表面積は６．９ｍ２／ｇであった。また、粉砕後の比表面積は１８．７ｍ２／ｇであった。この差は、１１．８ｍ２／ｇであった。粉末の焼結温度を１４３０℃、焼結雰囲気：酸素雰囲気で焼結した。【００７１】
この結果、密度は５．６０ｇ／ｃｍ３、相対密度は８６．５％と低密度となり、導電性がなく、ＤＣスパッタリングができなかった。相状態はＩｎｘＧａ（１−ｘ）)２ ＺｎＯ４相の単相であった。スパッタリングを実施していないので、薄膜の特性評価はできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の透明半導体ＩＧＺＯ膜作製用のスパッタリングターゲットとして使用される高密度ＩＧＺＯ酸化物焼結体は、高密度のＩＧＺＯターゲットを提供することができ、かつスパッタリング用ターゲットの低バルク抵抗化及びスパッタ膜のキャリア濃度及び移動度を一定の範囲とし、かつアーキングの発生を最小限に押さえ、ＤＣスパッタリングが可能であるＩＧＺＯターゲット技術を提供することができ、安定したＤＣスパッタリングが可能であるという優れた効果を有する。これによって、ターゲットライフも長くすることができ、品質のばらつきが少なく量産性を向上させることができる。このＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系（ＩＧＺＯ）材料は、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が得られるので、電界効果型トランジスタに有用である。また、ＩＧＺＯターゲットとして、広範囲な用途に支障なく使用できるので、産業上の利用価値は高い。