【手続補正書】
【提出日】平成29年10月5日(2017.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウム、タングステンおよび亜鉛を含有する酸化物焼結体であって、
前記酸化物焼結体の主成分であり、ビックスバイト型結晶相を含む第１結晶相と、
前記第１結晶相よりも亜鉛の含有率が高い第２結晶相と、
を含み、
前記第２結晶相を構成する粒子は、平均長軸径が３μｍ以上５０μｍ以下であり、平均アスペクト比が４以上５０以下であり、
前記酸化物焼結体中のインジウム、タングステンおよび亜鉛の合計に対する亜鉛の含有率が６原子％以上５０原子％未満であり、
前記酸化物焼結体中のタングステンに対する亜鉛の原子比が３．８以上１００未満である、酸化物焼結体。
【請求項２】
Ｘ線回折における２θの３４．７４ｄｅｇより大きく３４．９７ｄｅｇより小さい位置に第１回折ピークを有するとともに、２θの３１．７７ｄｅｇより大きく３２．００ｄｅｇより小さい位置に第２回折ピークを有し、
前記第１回折ピークのピーク強度Ｉａと前記第２回折ピークのピーク強度Ｉｂとの比Ｉａ／Ｉｂが０．０５以上３以下である、請求項１に記載の酸化物焼結体。
【請求項３】
前記酸化物焼結体の見かけ密度が６．４ｇ／ｃｍ3より大きく７．５ｇ／ｃｍ3以下であり、
前記酸化物焼結体中のインジウム、タングステンおよび亜鉛の合計に対するタングステンの含有率が０．５原子％より大きく５．０原子％以下である、請求項１または請求項２に記載の酸化物焼結体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の酸化物焼結体を含む、スパッタターゲット。
【請求項５】
酸化物半導体膜を含む半導体デバイスの製造方法であって、
請求項４に記載のスパッタターゲットを用意する工程と、
前記スパッタターゲットを用いてスパッタ法により前記酸化物半導体膜を形成する工程と、
を含み、
前記酸化物半導体膜中のインジウム、タングステンおよび亜鉛の合計に対するタングステンの含有率が０．５原子％より大きく５．０原子％以下であり、
前記酸化物半導体膜中のインジウム、タングステンおよび亜鉛の合計に対する亜鉛の含有率が３原子％以上５０原子％未満であり、
前記酸化物半導体膜中のタングステンに対する亜鉛の原子比が３．０より大きく１００より小さい、半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記酸化物半導体膜は、ナノ結晶酸化物およびアモルファス酸化物の少なくともいずれか１つで構成される、請求項５に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法であって、
インジウム酸化物粉末とタングステン酸化物粉末との１次混合物を調製する工程と、
前記１次混合物を熱処理することにより仮焼粉末を形成する工程と、
前記仮焼粉末を含む原料粉末の２次混合物を調製する工程と、
前記２次混合物を成形することにより成形体を形成する工程と、
前記成形体を焼結することにより酸化物焼結体を形成する工程と、
を含み、
前記仮焼粉末を形成する工程は、酸素含有雰囲気下、７００℃以上１４００℃未満の温度で前記１次混合物を熱処理することにより、前記仮焼粉末としてインジウムとタングステンとを含む複酸化物の粉末を形成することを含む、酸化物焼結体の製造方法。
【請求項８】
前記複酸化物がＩｎ6ＷＯ12型結晶相を含む、請求項７に記載の酸化物焼結体の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法であって、
亜鉛酸化物粉末とタングステン酸化物粉末との１次混合物を調製する工程と、
前記１次混合物を熱処理することにより仮焼粉末を形成する工程と、
前記仮焼粉末を含む原料粉末の２次混合物を調製する工程と、
前記２次混合物を成形することにより成形体を形成する工程と、
前記成形体を焼結することにより酸化物焼結体を形成する工程と、
を含み、
前記仮焼粉末を形成する工程は、酸素含有雰囲気下、５５０℃以上１２００℃未満の温度で前記１次混合物を熱処理することにより、前記仮焼粉末として亜鉛とタングステンとを含む複酸化物の粉末を形成することを含む、酸化物焼結体の製造方法。
【請求項１０】
前記複酸化物がＺｎＷＯ4型結晶相を含む、請求項９に記載の酸化物焼結体の製造方法。
【請求項１１】
前記タングステン酸化物粉末は、ＷＯ3結晶相、ＷＯ2結晶相、およびＷＯ2.72結晶相からなる群より選ばれる少なくとも１種の結晶相を含む、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
【請求項１２】
前記タングステン酸化物粉末は、メジアン粒径ｄ５０が０．１μｍ以上４μｍ以下である、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明のさらに別の態様に係る酸化物焼結体の製造方法は、上記態様の酸化物焼結体の製造方法であって、インジウム酸化物粉末とタングステン酸化物粉末との１次混合物を調製する工程と、該１次混合物を熱処理することにより仮焼粉末を形成する工程と、該仮焼粉末を含む原料粉末の２次混合物を調製する工程と、該２次混合物を成形することにより成形体を形成する工程と、該成形体を焼結することにより酸化物焼結体を形成する工程と、を含み、該仮焼粉末を形成する工程は、酸素含有雰囲気下、７００℃以上１４００℃未満の温度で該１次混合物を熱処理することにより、該仮焼粉末としてインジウムとタングステンとを含む複酸化物の粉末を形成することを含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明のさらに別の態様に係る酸化物焼結体の製造方法は、上記態様の酸化物焼結体の製造方法であって、亜鉛酸化物粉末とタングステン酸化物粉末との１次混合物を調製する工程と、該１次混合物を熱処理することにより仮焼粉末を形成する工程と、該仮焼粉末を含む原料粉末の２次混合物を調製する工程と、該２次混合物を成形することにより成形体を形成する工程と、該成形体を焼結することにより酸化物焼結体を形成する工程と、を含み、該仮焼粉末を形成する工程は、酸素含有雰囲気下、５５０℃以上１２００℃未満の温度で該１次混合物を熱処理することにより、該仮焼粉末として亜鉛とタングステンとを含む複酸化物の粉末を形成することを含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
［８］本発明のさらに別の実施形態である酸化物焼結体の製造方法は、上記実施形態の酸化物焼結体の製造方法であって、インジウム酸化物粉末とタングステン酸化物粉末との１次混合物を調製する工程と、１次混合物を熱処理することにより仮焼粉末を形成する工程と、仮焼粉末を含む原料粉末の２次混合物を調製する工程と、２次混合物を成形することにより成形体を形成する工程と、成形体を焼結することにより酸化物焼結体を形成する工程とを含み、仮焼粉末を形成する工程は、酸素含有雰囲気下、７００℃以上１４００℃未満の温度で１次混合物を熱処理することにより、仮焼粉末としてインジウムとタングステンとを含む複酸化物の粉末を形成することを含む。本実施形態の酸化物焼結体の製造方法によれば、機械的強度および熱伝導率が高く、あるいはこれらに加えて、比較的低い焼結温度でも見かけ密度が高い酸化物焼結体を比較的容易に得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
［１０］本発明のさらに別の実施形態である酸化物焼結体の製造方法は、上記実施形態の酸化物焼結体の製造方法であって、亜鉛酸化物粉末とタングステン酸化物粉末との１次混合物を調製する工程と、１次混合物を熱処理することにより仮焼粉末を形成する工程と、仮焼粉末を含む原料粉末の２次混合物を調製する工程と、２次混合物を成形することにより成形体を形成する工程と、成形体を焼結することにより酸化物焼結体を形成する工程とを含み、仮焼粉末を形成する工程は、酸素含有雰囲気下、５５０℃以上１２００℃未満の温度で１次混合物を熱処理することにより、仮焼粉末として亜鉛とタングステンとを含む複酸化物の粉末を形成することを含む。本実施形態の酸化物焼結体の製造方法によれば、機械的強度および熱伝導率が高く、あるいはこれらに加えて、比較的低い焼結温度でも見かけ密度が高い酸化物焼結体を比較的容易に得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
（３）仮焼粉末を形成する工程
（３−１）タングステン酸亜鉛酸化物の仮焼粉末を形成する工程
得られた１次混合物を熱処理（仮焼）して、仮焼粉末（ＺｎとＷとを含む複酸化物粉末）を形成する。１次混合物の仮焼温度は、仮焼物の粒径が大きくなりすぎて焼結体の見かけ密度が低下することがないように１２００℃未満であることが好ましく、仮焼生成物としてＺｎとＷとを含む複酸化物粉末を得るために、また、ＺｎＷＯ4型結晶相を得るためには５５０℃以上であることが好ましい。より好ましくは５５０℃以上１０００℃未満であり、さらに好ましくは５５０℃以上９００℃以下である。仮焼温度は結晶相が形成される温度である限り、仮焼粉の粒径をなるべく小さくできる点から低い方が好ましい。このようにして、ＺｎＷＯ4型結晶相を含む仮焼粉末を得ることができる。仮焼雰囲気は、酸素を含む雰囲気であればよいが、大気圧もしくは大気よりも圧力の高い空気雰囲気、または大気圧もしくは大気よりも圧力の高い酸素を２５体積％以上含む酸素−窒素混合雰囲気が好ましい。生産性が高いことから、大気圧またはその近傍下での空気雰囲気がより好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
（３−２）タングステン酸インジウム酸化物の仮焼粉末を形成する工程
得られた１次混合物を熱処理（仮焼）して、仮焼粉末（ＩｎとＷとを含む複酸化物粉末）を形成する。１次混合物の仮焼温度は、仮焼物の粒径が大きくなりすぎて焼結体の見かけ密度または機械的強度が低下することがないように１４００℃未満であることが好ましく、仮焼生成物としてＩｎとＷとを含む複酸化物粉末を得るために、また、Ｉｎ6ＷＯ12型結晶相を得るためには７００℃以上であることが好ましい。より好ましくは８００℃以上１３００℃未満である。仮焼温度は結晶相が形成される温度である限り、仮焼粉の粒径をなるべく小さくできる点から低い方が好ましい。このようにして、Ｉｎ6ＷＯ12型結晶相を含む仮焼粉末を得ることができる。仮焼雰囲気は、酸素を含む雰囲気であればよいが、大気圧もしくは大気よりも圧力の高い空気雰囲気、または大気圧もしくは大気よりも圧力の高い酸素を２５体積％以上含む酸素−窒素混合雰囲気が好ましい。生産性が高いことから、大気圧またはその近傍下での空気雰囲気がより好ましい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
酸化物半導体膜１４におけるＺｎ／Ｗ比が１．０以下の場合、かかる酸化物半導体膜１４をチャネル層として含む半導体デバイスにおいて、信頼性が低くなってしまう。Ｚｎ／Ｗ比は、より好ましくは３．０以上であり、さらに好ましくは５．０以上である。酸化物半導体膜１４におけるＺｎ／Ｗ比が１００以上の場合、かかる酸化物半導体膜１４をチャネル層として含む半導体デバイスにおいて、電界効果移動度が低くなってしまう。Ｚｎ／Ｗ比は、より好ましくは２０より小さい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６３】
＜比較例１〜比較例２＞
原料粉末であるタングステン酸化物粉末、ＺｎＯ粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末の混合比が表１に示されるとおりとなるようにしたこと、ならびに、仮焼粉末を形成することなく、これらの原料粉末を一度に混合し表１に示される温度で焼結したこと以外は実施例と同じ方法で酸化物焼結体を作製し、物性評価を行った。比較例の酸化物焼結体はいずれも第１結晶相を有していたが、第２結晶相を構成する粒子は、平均長軸径が３μｍ以上５０μｍ以下であったが、平均アスペクト比が４以上５０以下の粒子ではなかった。比較例２の酸化物焼結体については、第２結晶相がインジウム高含有型結晶相に分散しておらず、お互いに接触した形であり、第２結晶相の粒子形状を特定することができなかったため、平均長軸径および平均アスペクト比を測定することはできなかった。いずれの比較例においても、見かけ密度を高めるためには焼結温度は、実施例に比較して高くする必要があった。焼結温度を１１６０℃としたこと以外は比較例１、比較例２と同様にして酸化物焼結体を作製したところ、これらの酸化物焼結体の見かけ密度はいずれも６．３ｇ／ｃｍ3であった。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７４】
まず、ゲート絶縁膜１３とターゲットとの間にシャッターを入れた状態で、成膜室内へＡｒ（アルゴン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスを０．５Ｐａの圧力まで導入した。混合ガス中のＯ2ガス含有率は２０体積％であった。実施例３、５、１４および１６以外の実施例ならびに比較例１においては、ターゲットに前記（２−１）にて求めた割れ電力よりも５０Ｗ低いＤＣ電力を印加してスパッタリング放電を起こし、これによってターゲット表面のクリーニング（プレスパッタ）を５分間行った。実施例３、５、１４および１６においては、ＤＣ電力を５００Ｗとしてスパッタリング放電を起こし、プレスパッタを５分行った。プレスパッタ時のＤＣ電力を表３に示す。