氧化物烧结体及溅射靶、以及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用溅射法将液晶显示器、有机EL显示器等显示装置中使用的薄膜 晶体管（TFT)的氧化物半导体薄膜成膜时所使用的氧化物烧结体及溅射靶、以及其制造方 法。
【背景技术】
[0002] TFT中使用的无定形（非晶质）氧化物半导体与通用的无定形硅（a-Si)相比具有 高载流子迀移率，光学带隙大，能够在低温下成膜。因此，期待应用于要求大型、高分辨率、 高速驱动的下一代显示器、耐热性低的树脂基板等。作为适合这些用途的氧化物半导体的 组成，提出了例如含有In的非晶质氧化物半导体[In-Ga-Zn-O(IGZO)等]。
[0003] 在形成上述氧化物半导体（膜）时，适宜地采用对与该膜相同材料的溅射靶（以 下，有时称为"靶材"）进行溅射的溅射法。对于溅射法而言，为了作为制品的薄膜的特性的 稳定化、制造的效率化，防止溅射中的异常放电等是重要的，并提出了各种技术。
[0004] 例如在专利文献1中，对于ITO靶，提出了通过将晶粒的平均晶粒直径细微化，从 而抑制异常放电的技术。
[0005] 另外，在专利文献2中，对于ITO靶，提出了通过提高烧结密度、并且将晶粒直径细 微化，从而防止溅射中的靶材的破损的技术。
[0006] 此外，在专利文献3中，提出了通过将In-Zn-O系的复合氧化物烧结后在还原气氛 中进行退火处理，使靶材的导电率提高，抑制溅射中的异常放电的技术。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本国特开平7-243036号公报
[0010] 专利文献2 :日本国特开平5-311428号公报
[0011] 专利文献3 :日本国专利第3746094号公报
【发明内容】
[0012] 发明要解决的课题
[0013] 伴随近年的显示装置的高性能化，要求氧化物半导体薄膜的特性的提高、特性的 稳定化，并且要求将显示装置的生产进一步效率化。因此，期望的是在显示装置用氧化物半 导体膜的制造中使用的靶材、以及作为其原材的氧化物烧结体为对应于所要求的高载流子 迀移率的组成，考虑到生产率、制造成本等，更进一步抑制溅射工序中的异常放电（电弧）、 靶材的破损也是重要的，为此要求改善靶材、以及成为其原材的氧化物烧结体。
[0014] 本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供一种适合用于显示装置用氧化物 半导体膜的制造的氧化物烧结体、以及溅射靶，其是对于氧化物半导体膜抑制异常放电、靶 材的破损，并能够利用溅射法稳定地成膜的氧化物烧结体及溅射靶、以及其制造方法。
[0015] 用于解决课题的手段
[0016] 本发明提供以下的氧化物烧结体、溅射靶以及氧化物烧结体的制造方法。
[0017] 〈1> 一种氧化物烧结体，其特征在于，
[0018] 是将氧化锌、氧化铟、氧化镓和氧化锡混合并烧结而得到的氧化物烧结体，
[0019] 所述氧化物烧结体的相对密度为85%以上，
[0020] 所述氧化物烧结体的平均晶粒直径小于10 μ m，
[0021] 对所述氧化物烧结体进行X射线衍射时，Zn2SnO4相和InGaZnO 4相的体积比分别满 足下述式⑴?（3)，
[0022] (Zn2SnO4相 +InGaZnO 4相）AZn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +InGaZn 205相 +SnO 2相）彡 70 体积 ％ · · · (1)
[0023] Zn2SnO4相 / (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +InGaZn 205相 +SnO 2相）^ 30 体积 ％ · · · (2)
[0024] InGaZnO4相 / (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +InGaZn 205相 +SnO 2相）^ 10 体积 ％ · · · (3)
[0025] 并且，
[0026] InGaZn2O5相的体积比满足下述式（4)。
[0027] InGaZn2〇40 / (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +InGaZn 205相 +SnO 2相）< 3 体积 ％ · · · (4)
[0028] 〈2>如〈1>所述的氧化物烧结体，将锌、铟、镓、锡的含量相对于所述氧化物烧结体 中所含的全部金属元素的比例（原子％ )分别设为[Zn]、[In]、[Ga]、[Sn]时，其满足下述 式（5)?（7)。
[0029] 40 原子％ 彡[Zn]彡 50 原子％ ··· (5)
[0030] 30 原子（[In] + [Ga])彡 45 原子％ · · · (6)
[0031] (其中，[In]为4原子％以上，[Ga]为5原子％以上）
[0032] 15 原子％ 彡[Sn]彡 25 原子％ ··· (7)
[0033] 〈3>如〈1>或〈2>所述的氧化物烧结体，其特征在于，所述平均晶粒直径为0. 1 μ m 以上。
[0034] 〈4>如〈1>?〈3>中任一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，所述相对密度为 110%以下。
[0035] 〈5>如〈1>?〈4>中任一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，所述Zn2SnO 4相和 InGaZnOJg的体积比满足下述式（Γ )。
[0036] (Zn2SnO4相 +InGaZnO4相）AZn2SnO4相 +InGaZnO4相 +InGaZn2O5相 +SnOjg )彡 100 体积％ · · · (Γ )
[0037] 〈6>如〈1>?〈5>中任一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，所述Zn2SnO 4相的 体积比满足下述式（2'）。
[0038] Zn2SnO4相 / (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +InGaZn 205相 +SnO 2相）< 90 体积 ％ · · · (2 '）
[0039] 〈7>如〈1>?〈6>中任一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，所述InGaZnO 4相的 体积比满足下述式（3'）。
[0040] InGaZnO4相 / (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +InGaZn 205相 +SnO 2相）< 60 体积 ％ · · · (3 '）
[0041] 〈8>如〈1>?〈7>中任一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，所述InGaZn 2O5相 的体积比满足下述式（4'）。
[0042] InGaZn2〇40 / (Zn 2Sn04相 +InGaZnO 4相 +InGaZn 205相 +SnO 2相）^ 0 体积 ％ · · · (4 '）
[0043] 〈9> 一种溅射靶，其特征在于，是使用〈1>?〈8>中任一项所述的氧化物烧结体而 得到的溅射靶，电阻率为1 Ω · cm以下。
[0044] 〈1〇>如〈9>所述的溅射革E，其特征在于，所述电阻率为1〇_7 Ω · cm以上。
[0045] 〈11> 一种氧化物烧结体的制造方法，其特征在于，是〈1>?〈8>中任一项所述的氧 化物烧结体的制造方法，按如下顺序包括：将氧化锌、氧化铟、氧化镓和氧化锡混合的工序； 将通过混合得到的混合物装配于石墨模具中，以600°C /hr以下的平均升温速度升温至烧 结温度950?1150°C的工序；以在该烧结温度区域的保持时间为0. 1?5小时进行烧结的 工序。
[0046] 〈12>如〈11>所述的氧化物烧结体的制造方法，其特征在于，所述平均升温速度为 10°C /hr 以上。
[0047] 发明效果
[0048] 根据本发明，能够提供抑制氧化物半导体膜的成膜时的异常放电、并且还抑制靶 材的破损、可利用溅射法稳定地成膜的氧化物烧结体及溅射靶、以及其制造方法。
【附图说明】
[0049] 图1是表示用于制造本发明的氧化物烧结体及溅射靶的基本工序的图。
[0050] 图2是表示在本发明的制造方法中使用的烧结工序的一例的图表。
【具体实施方式】
[0051] 本发明人为了提供通过抑制溅射中的异常放电以及靶材的破损而能够长时间稳 定地成膜、且适于将载流子迀移率高的氧化物半导体膜成膜的溅射靶用氧化物烧结体，反 复对氧化物烧结体进行了研讨。
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