CN101663250A - In-Ga-Zn-Sn系氧化物烧结体及物理成膜用靶 - Google Patents

In-Ga-Zn-Sn系氧化物烧结体及物理成膜用靶 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种氧化物烧结体，其特征在于，含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，含有由Ga2In6Sn2O16或(Ga，In)2O3表示的化合物。

Description

In-Ga-Zn-Sn系氧化物烧结体及物理成膜用靶
技术领域
本发明涉及一种氧化物烧结体及包含氧化物烧结体的物理成膜用靶。
背景技术
由于包含几种金属复合氧化物的氧化物半导体膜具有载流子的高移动度性和可见光透过性，所以被用于液晶显示装置、薄膜电致发光显示装置、电泳方式显示装置、粉末移动方式显示装置等开关元件或驱动电路元件等涉及很多方面的用途。
在这样的包含金属复合氧化物的氧化物半导体膜中最普及的是被称为IGZO的包含氧化铟-氧化镓-氧化锌的氧化物半导体膜。此外，还已知有氧化铟-氧化锌(IZO)、在氧化锡中添加了氧化锌的(ZTO)、或在氧化铟-氧化锌-氧化锡中添加了氧化镓的氧化物半导体膜等。它们由于制造的容易性、价格、特性等分别不同，所以适当地对应其用途使用。
其中，In、Ga及Zn的氧化物(IGZO)或以它们为主要成分的氧化物半导体膜由于具有载流子的移动度大于无定形硅膜的优点，在各用途均受到关注(例如参照专利文献1-7。)。
通常在这样的包含氧化铟-氧化镓-氧化锌的氧化物半导体膜形成中使用的溅射靶是在混合原料粉末之后，经历预烧、粉碎、造粒、成形、烧结及还原的各工序从而制造的。这样一来，由于制造工序多，所以具有生产率差、成本增加的缺点。另外，还原使得靶的体电阻减低，但还原后的导电性充其量为90S/cm(体电阻率：0.011Ωcm)，不能得到足够低电阻的靶。
因而，虽然最好省略1个上述工序，但目前尚未进行工序的改善，还沿袭以往的制造工序。
不过，已知IGZO溅射靶是以由InGaO3(ZnO)m(m为1～20的整数)表示的化合物为主要成分。另外，还已知作为InGaO3(ZnO)2、InGaO3(ZnO)3、InGaO3(ZnO)4、InGaO3(ZnO)5或InGaO3(ZnO)7的化合物及其制造法。
但是，对于在这些制法中使用的原料粉末而言，只记载了其粒径特别优选为10μm以下，另外，尽管确认了各化合物的生成，但没有记载本体的电阻率值，是否可在溅射靶中使用还是问题。
另外，在使用IGZO溅射靶进行溅射(例如DC溅射)的情况下，存在由InGaO3(ZnO)m表示的化合物异常生长、发生异常放电、得到的膜发生不良的问题。
进而，得到的氧化物膜的耐药品性低，在金属布线的腐蚀等中使用的PAN(磷酸-醋酸-硝酸)系腐蚀液中溶解。结果，在使用半导体膜制作薄膜晶体管等时，存在受到结构或工艺过程的限制的问题。
专利文献1：特开2006-165527号公报
专利文献2：特开2006-165528号公报
专利文献3：特开2006-165529号公报
专利文献4：特开2006-165530号公报
专利文献5：特开2006-165531号公报
专利文献6：特开2006-165532号公报
专利文献7：特开2006-173580号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种在溅射时可以减低异常放电的物理成膜用靶及耐PAN性高的氧化物半导体膜。
本发明人等进行了潜心研究，结果发现，在构成物理成膜用靶的氧化物烧结体含有规定的化合物(结晶成分)的情况下，可以减低靶的电阻，可以减低溅射时的异常放电的发生，另外，得到的氧化物半导体膜的耐PAN性提高，以至完成本发明。
如果利用本发明，则可以提供以下的氧化物烧结体等。
1.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
含有由Ga2In6Sn2O16或(Ga，In)2O3表示的化合物。
2.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
含有由Ga2In6Sn2O16表示的化合物及由In2O3表示的化合物。
3.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
含有由Ga2In6Sn2O16表示的化合物及由InGaZnO4表示的化合物。
4.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
以由Ga2.4In5.6Sn2O16表示的化合物为主要成分。
5.根据上述1～4中任意一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，
相对所述铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)的总和(In+Ga+Zn+Sn)的各元素的原子比满足下述关系。
0.15＜In/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.8
0.05＜Ga/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.5
0.05＜Zn/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.6
0.05＜Sn/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.7
6.一种物理成膜用靶，其特征在于，
包含上述1～5中任意一项所述的氧化物烧结体。
7.根据上述6所述的物理成膜用靶，其特征在于，
所述物理成膜用靶为溅射靶，体电阻不到20mΩcm。
8.一种氧化物半导体膜，其特征在于，
溅射上述7所述的靶形成。
9.一种薄膜晶体管，其特征在于，
含有上述8所述的氧化物半导体膜作为活性层。
如果利用本发明，则可以提供能够抑制溅射时的异常放电的发生的氧化物烧结体及物理成膜用靶。
另外，还可以提供具有耐PAN性的氧化物半导体膜。
附图说明
图1是在实施例1中制造的烧结体的X射线衍射图。
图2是在实施例2中制造的烧结体的X射线衍射图。
图3是在实施例3中制造的烧结体的X射线衍射图。
图4是在实施例4中制造的烧结体的X射线衍射图。
图5是在实施例5中制造的烧结体的X射线衍射图。
图6是在实施例6中制造的烧结体的X射线衍射图。
图7是在实施例7中制造的烧结体的X射线衍射图。
图8是在比较例1中制造的烧结体的X射线衍射图。
图9是在比较例2中制造的烧结体的X射线衍射图。
图10是在比较例3中制造的烧结体的X射线衍射图。
图11是在比较例4中制造的烧结体的X射线衍射图。
具体实施方式
本发明的氧化物烧结体的特征在于，含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，满足以下(1)～(4)的任意一项条件。
(1)含有由Ga2In6Sn2O16及/或(Ga，In)2O3表示的化合物
(2)含有由Ga2In6Sn2O16表示的化合物及由In2O3表示的化合物
(3)含有由Ga2In6Sn2O16表示的化合物及由InGaZnO4表示的化合物
(4)含有由Ga2.4In5.6Sn2O16表示的化合物作为主要成分
在氧化物烧结体满足上述(1)～(4)的任意一项条件的情况下，可以减低溅射时的异常放电的发生，另外，得到的氧化物半导体膜的耐PAN性提高。
可利用X射线衍射分析来确认各化合物是否在氧化物烧结体中含有。另外，本发明的氧化物烧结体也可以含有上述(1)～(4)中所示的化合物以外的化合物。例如，在上述(3)中，除了InGaZnO4及Ga2In6Sn2O16以外，也可以含有In2O3或ZnGa2O4。
在此，上述(1)的(Ga，In)2O3的结构尚未被明确地解析，但表明为显示JCPDS Card Number 14-0564所示的XRD图案或与其类似的图案的结构(参照图7)。
另外，上述(4)的“作为主要成分”是指在解析X射线衍射分析(XRD)的图时观测到多种结晶成分的情况下，将各成分中显示最强的峰强度的结晶成分视为“主要成分”。具体而言，比较各成分的利用JCPDS Card Number鉴定的XRD图案的最大峰，将最大峰最强的成分视为主要成分。
在本发明的氧化物烧结体中，ZnGa2O4、Ga3InSn3O12或Ga3InSn5O16最好不是主要成分。如果含有这些化合物，则体电阻变高，在用作靶的情况下，DC溅射可能会变得困难。具体而言，XRD的峰强度优选为主要成分的峰强度的2分之1以下，进而优选为3分之1以下。
在XRD中所见的主要成分优选为Ga2In6Sn2O16、Ga2.4In5.6Sn2O16、或(Ga，In)2O3的任意一种。
在本发明的氧化物烧结体中，上述的各化合物是通过调整例如原料即氧化铟、氧化镓、氧化锌及氧化锡的各粉体的配合比或原料粉体的粒径、纯度、升温时间、烧结温度、烧结时间、烧结气氛、降温时间从而得到的。
氧化物烧结体中的各化合物的粒径分别优选为20μm以下，进而优选为10μm以下。另外，粒径是利用电子探针显微分析仪(EPMA)测定的平均粒径。化合物的粒径是通过调整例如原料即氧化铟、氧化镓、氧化锌及氧化锡的各粉体的配合比或原料粉体的粒径、纯度、升温时间、烧结温度、烧结时间、烧结气氛、降温时间从而得到的。
在本发明的氧化物烧结体中，相对铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)的总和(In+Ga+Zn+Sn)的各元素(X)的原子比[X/(In+Ga+Zn+Sn)]优选满足下述关系。
0.15＜In/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.8
0.05＜Ga/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.5
0.05＜Zn/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.6
0.05＜Sn/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.7
在铟元素的原子比为0.15以下的情况下，烧结体的体电阻可能不会充分地降低，另一方面，如果为0.8以上，则使用烧结体制作的薄膜的导电性变高，可能不能用于半导体用途。
在镓元素的原子比为0.05以下的情况下，使用烧结体制作的薄膜的导电性变高，可能不能用于半导体用途，另一方面，如果为0.5以上，则烧结体的体电阻可能不会充分地降低。另外，如果为0.5以上，则镓的散布会引起薄膜的移动度降低，在作为薄膜晶体管的情况下，场效应移动度可能会变低。
在锌元素的原子比为0.05以下的情况下，使用烧结体制作的薄膜的导电性变高，可能不能用于半导体用途，另一方面，如果为0.6以上，则可能不会降低烧结体的体电阻。
在锡元素的原子比为0.05以下的情况下，使用烧结体制作的薄膜的导电性变高，可能不能用于半导体用途，另一方面，如果为0.7以上，则可能不会降低烧结体的体电阻。
各元素的原子比更优选为下述。
0.2≤In/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.6
0.08≤Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.4
0.08≤Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.5
0.08≤Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.4
进而优选为如下所述。
0.25≤In/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.6
0.1≤Ga/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.3
0.1≤Zn/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.4
0.1≤Sn/(In+Ga+Zn+Sn)≤0.3
另外，Sn与Zn的原子比(Sn/Zn)通常为3以下，优选为2以下，进而优选为1以下，特别优选为0.7以下。如果大于3，则在成膜时会发生节结，可能会成为异常放电的原因。
本发明的氧化物烧结体可以通过混合例如氧化铟、氧化镓、氧化锌及氧化锡的各粉体，粉碎、烧结该混合物从而制造。
对于原料粉而言，优选使氧化铟粉的比表面积为8～10m2/g、氧化镓粉的比表面积为5～10m2/g、氧化锌粉的比表面积为2～4m2/g、氧化锡粉的比表面积为8～10m2/g。或者，优选氧化铟粉的中位径为1～2μm、氧化镓粉的中位径为1～2μm、氧化锌粉的中位径为0.8～1.6μm、氧化锡粉的中位径为1～2μm。
另外，优选使用氧化铟粉的比表面积与氧化镓粉的比表面积大致相同的粉末。这样，可以更有效地粉碎混合。具体而言，优选使比表面积的差成为5m2/g以下。如果比表面积过于不同，则不能进行有效的粉碎混合，从而有时会在烧结体中残留氧化镓粒子。
在原料粉中，氧化铟粉、氧化镓粉、氧化锌粉及氧化锡粉的配合比(氧化铟粉∶氧化镓粉∶氧化锌粉∶氧化锡粉)只要配制成各元素的原子比成为上述的比例即可，而优选称量成为例如重量比大致为51∶15∶17∶17。
另外，只要使用含有氧化铟粉、氧化镓粉、氧化锌粉及氧化锡粉的混合粉体即可，也可以添加改善烧结体的特性的其他成分。
例如使用湿式介质搅拌磨来混合粉碎混合粉体。此时，优选粉碎成粉碎后的比表面积比原料混合粉体的比表面积增加1.5～2.5m2/g的程度或者粉碎后的平均中位径成为0.6～1μm的程度。通过使用这样地调整的原料粉，可以完全不需要预烧工序而得到高密度的氧化物烧结体。另外，也不需要还原工序。
另外，如果原料混合粉体的比表面积的增加部分不到1.0m2/g或粉碎后的原料混合粉的平均中位径超过1μm，则有时烧结密度不会充分地变大。另一方面，在原料混合粉体的比表面积的增加部分超过3.0m2/g的情况下或如果粉碎后的平均中位径不到0.6μm，则有时来自粉碎时的粉碎机器等的污物(杂质混入量)会增加。
在此，各粉体的比表面积为利用BET法测定的值。各粉体的粒度分布的中位径是利用粒度分布计测定的值。这些值可以通过利用干式粉碎法、湿式粉碎法等粉碎粉体来调整。
在利用喷雾干燥器等干燥粉碎工序后的原料之后，进行成形。成形可以采用公知的方法例如加压成形、冷静液压加压。
接着，烧结得到的成形物，得到烧结体。烧结优选以1400～1600℃、更优选以1450℃～1600℃烧结2～20小时。这样，可以得到密度为6.0g/cm3以上的烧结体。如果不到1400℃，则密度不会提高，另外，如果超过1600℃，则锌蒸散，有时烧结体的组成会改变或蒸散会导致在烧结体中发生空隙(void)。
另外，烧结可以通过流通氧从而在氧气气氛中烧结或者在加压下烧结。这样，可以抑制锌的蒸散，从而得到没有空隙(void)的烧结体。
这样地进行制造的烧结体由于密度高达6.0g/cm3以上，所以使用时的节结或颗粒的发生少，因而可以制作膜特性出色的氧化物半导体膜。
在得到的烧结体中主要生成Ga2In6Sn2O16。
本发明的氧化物烧结体通过实施研磨等加工而成为物理成膜用靶。具体而言，利用例如平面磨床研削烧结体，使表面粗糙度Ra成为5μm以下。进而，也可以对靶的溅射面实施镜面加工，使得平均表面粗糙度Ra成为1000埃(Angstrom)以下。该镜面加工(研磨)可以使用机械的研磨、化学研磨、机械化学研磨(机械的研磨与化学研磨的并用)等已知的研磨技术。例如，可以利用固结磨粒磨光器(polisher)(研磨(polish)液：水)，磨成#2000以上，或者利用游离磨粒抛光器(研磨材料：SiC膏(paste)等)抛光，然后将研磨材料换成金刚石研磨膏进行抛光从而得到。对这样的研磨方法没有特别限制。
可以通过将得到的物理成膜用靶焊接到背板上，安装到各种装置中使用。作为物理成膜法，例如可以举出溅射法、PLD(脉冲激光沉积(pulselaser deposition))法、真空蒸镀法、离子镀法等。
另外，可以在物理成膜用靶的清洗处理时使用鼓风(air blow)或流水清洗等。在利用鼓风除去异物时，如果从喷嘴的朝向侧，用集尘机吸气，则可以更有效地除去。
除了鼓风或流水清洗以外，还可以进行超音波清洗等。如果为超音波清洗，则以频率25～300KHz之间使其多重激发来进行的方法是有效的。例如以频率25～300KHz之间，在25KHz时多重激发12种频率来进行超音波清洗即可。
另外，在将物理成膜用靶用作溅射靶的情况下，靶的体电阻优选不到20mΩcm，更优选不到10mΩcm，进而优选不到5mΩcm，特别优选不到2mΩcm。在为20mΩcm以上的情况下，在持续长时间DC溅射时，有时异常放电引发火花，从而靶裂开，或者，火花导致飞出的粒子附着于成膜基板，使作为氧化物半导体膜的性能降低。另外、放电时，靶也可能会裂开。
另外，体电阻是使用电阻率计，利用四探针法测定的值。
通过进行使用物理成膜用靶进行溅射等的制膜法，可以在基板等对象物上形成以In、Ga、Zn及Sn的氧化物为主要成分的氧化物半导体膜。该氧化物半导体膜为非晶质，显示稳定的半导体特性和良好的耐PAN性。因而，优选作为构成薄膜晶体管(TFT)的半导体层(活性层)的材料。通过使用本发明的氧化物半导体膜，蚀刻剂的选择宽，所以可以提高TFT的结构或制造工序的自由度。
另外，在本发明的TFT中，只要含有上述的氧化物半导体膜作为活性层即可，对于其他的构件(例如绝缘膜、电极等)或结构而言，可以采用TFT领域中的公知的构件、结构。
在本发明的薄膜晶体管中，活性层的厚度通常为0.5～500nm，优选为1～150nm，更优选为3～80nm，特别优选为10～60nm。其理由在于，如果薄于0.5nm，则工业上难以均一地成膜。另一方面，如果厚于500nm，则成膜时间变长，工业上不能采用。另外，如果处于3～80nm的范围内，则移动度或on-off比等TFT特性特别良好。
薄膜晶体管的通道宽度W与通道长度L的比W/L通常为0.1～100，优选为1～20，特别优选为2～8。其理由在于，如果W/L超过100，则有时漏电流增加或者on-off比降低。另外，如果小于0.1，则有时场效应移动度降低或者夹断(pinch off)变得不明显。
通道长度L通常为0.1～1000μm，优选为1～100μm，进而优选为2～10μm。其理由在于，如果为0.1μm以下，则工业上难以制造，另外，有时还会出现短沟道效应或漏电流变大。另外，如果为1000μm以上，则元件变得过大或者驱动电压变大等，故不优选。
对薄膜晶体管的栅绝缘膜的材料没有特别限制，在不破坏本发明的效果的范围内，可以任意地选择通常使用的材料。可以使用例如SiO2、SiNx、Al2O3、Ta2O5、TiO2、MgO、ZrO2、CeO2、K2O、Li2O，Na2O、Rb2O、Sc2O3、Y2O3、Hf2O3、CaHfO3、PbTi3、BaTa2O6、SrTiO3、AlN、SiON等氧化物。在这些中，优选使用SiO2、SiNx、Al2O3、Y2O3、Hf2O3、CaHfO3，更优选SiO2、SiNx、Y2O3、Hf2O3、CaHfO3，特别优选为Y2O3。这些氧化物的氧数不一定与化学计量比一致(例如可以为SiO2或SiOx)。
这样的栅绝缘膜可以为层叠不同的2层以上的绝缘膜的结构。另外，栅绝缘膜可以为结晶质、多结晶质、非晶质的任意一种，优选工业上容易制造的多结晶质或非晶质。
对源电极或漏电极的材料没有特别限制，在不破坏本实施方式的发明的效果的范围内，可以任意地选择通常使用的金属或其合金或者氧化物导电体材料等。
在成膜活性层时，作为溅射法，可以利用DC溅射法、DC磁控溅射法、AC溅射法、AC磁控溅射法、RF溅射法、RF磁控溅射法、对向靶溅射法、圆筒型靶溅射(cylindrical target sputter)法、ECR溅射法等。另外，作为真空蒸镀法，可以利用电阻加热法、电子束加热法、脉冲激光淀积(PLD)法等。进而，作为离子镀法，可以利用ARE法、HDPE法。另外，作为CVD法，可以利用热CVD法、等离子体CVD法。
在这些中，优选在工业上放电稳定、低廉且容易大型化的DC磁控溅射法或AC磁控溅射法，特别优选DC磁控溅射法。另外，也可以利用共溅射、反应性溅射、DC/RF重叠溅射。
在使用溅射法的情况下，通常使作用压力为5×10-2Pa以下。其理由在于，如果大于5×10-2Pa，则气氛气体中的杂质可能会使移动度降低。
为了更有效地避免这样的不良情形，作用压力优选为5×10-3Pa以下，更优选为5×10-4Pa以下，进而优选为1×10-4Pa以下，特别优选为5×10-5Pa以下。
另外，气氛气体中的氧分压通常为40×10-3Pa以下。如果气氛气体中的氧分压大于40×10-3Pa，则有时移动度会降低或者载流子浓度会变得不稳定。另外，在湿式蚀刻时，可能会发生残渣。
为了有效地避免这样的不良情形，气氛气体中的氧分压优选为15×10-3Pa以下，更优选为7×10-3Pa以下，特别优选为1×10-3Pa以下。
另外、溅射时的基板·靶间距离(S-T距离)通常为150mm以下，优选为110mm、特别优选为80mm以下。其理由在于，如果S-T距离短，则溅射时基板被暴露于等离子体，由此可以实现氧的活化。另外，如果长于150mm，则成膜速度变慢，可能会变得不适于工业化。
通常，以基板温度250℃以下进行物理成膜。如果基板温度高于250℃，则可能不会充分地发挥后处理的效果，难以控制成低载流子浓度、高移动度。为了更有效地避免这样的不良情形，基板温度优选为200℃以下、更优选为150℃以下、进而优选为100℃以下、特别优选为50℃以下。
[实施例]
接着，边对比实施例和比较例，边说明本发明。另外，本实施例只是示出本发明的优选例，本发明不被实施例所限制。因而，本发明包含基于技术思想的变形或其他实施例。
实施例1
(1)氧化物烧结体
称量作为原料粉的比表面积为6m2/g的氧化铟粉和比表面积为6m2/g的氧化镓粉和比表面积为3m2/g的氧化锌粉和比表面积为6m2/g的氧化锡粉，使得重量比为51∶15∶17∶17(金属原子的原子比：0.43∶0.19∶0.25∶0.13)，使用湿式介质搅拌磨进行混合粉碎。介质使用
Figure G2007800529225D00121
的氧化锆珠。
在使粉碎后的比表面积比原料混合粉的比表面积增加2m2/g之后，用喷雾干燥器使其干燥。
将该混合粉填充于模具中，利用冷压机进行加压成形，进而，边使氧流通边在氧气气氛中以1450℃的高温烧结8小时。
这样，不进行预烧工序而得到密度为6.23g/cm3的氧化物烧结体。利用切成一定大小的烧结体的重量与外形尺寸算出烧结体的密度。
利用X射线衍射分析该烧结体。图1为烧结体的X射线衍射图。从该图可以确认：在烧结体中，以由Ga2In6Sn2O16表示的化合物为主要成分，存在由InGaZnO4及In2O3表示的化合物。
另外，靶的X射线衍射测定(XRD)的测定条件如下所述。
·装置：(株)理学制Ultima-III
·X射线：Cu-Kα射线(波长
Figure G2007800529225D00122
利用石墨单色器进行单色化)
·2θ-θ反射法、连续扫描(1.0°/分)
·取样间隔：0.02°
·缝隙(slit)DS、SS：2/3°、RS：0.6mm
使用电阻率计(三菱油化制、ロレスタ)，利用四探针法测定烧结体的体电阻，结果为0.95mΩcm。
(2)溅射靶
对在(1)中制作的烧结体实施研磨等加工，制作溅射靶。
将该靶安装于作为溅射法之一的RF磁控溅射成膜装置(神港精机(株)制)，在玻璃基板(コ一ニング1737)上成膜氧化物半导体膜。
溅射条件为基板温度；25℃、作用压力；5×10-4Pa、气氛气体；Ar 98％、氧2％、溅射压力(总压)；1×10-1Pa、投入电力100W、成膜时间25分种、S-T距离100mm。
其结果为：得到了在玻璃基板上形成膜厚约为100nm的透明的导电性的氧化物半导体膜的透明导电玻璃。
另外，在氧化物半导体膜的成膜时，几乎没有发生异常放电。理由尚不明确，认为Ga2In6Sn2O16抑制了InGaZnO4的异常生长。
另外，将靶安装于DC溅射成膜装置(神港精机(株)制)，与RF溅射成膜装置同样地进行，在玻璃基板上成膜氧化物半导体膜。
溅射条件为基板温度；25℃、作用压力；5×10-4Pa、气氛气体；Ar 97％、氧3％、溅射压力(总压)；3×10-1Pa、投入电力200W、成膜时间15分钟、S-T距离90mm。
其结果为：在氧化物半导体膜的成膜时，几乎没有发生异常放电，也几乎没有节结。
对氧化物半导体膜评价耐PAN性。具体而言，利用约30℃的PAN蚀刻液(磷酸约91.4wt％、硝酸约3.3wt％、醋酸约5.3wt％)进行蚀刻处理，评价此时的蚀刻速度。
其结果为：蚀刻速度为10nm/分以下，评价有PAN耐性。
另外，利用AC空穴(ホ一ル)测定机(東洋テクニカ(株)制)测定的电子载流子密度为5×1015cm-3、移动度为4cm2/Vs。
将氧化物烧结体的原料比、金属元素的原子比、结晶结构、体电阻、溅射时的性能示于表1。
另外，烧结体的结晶型(XRD)在判断XRD为主要成分时为◎、能够确认不是主要成分时为○。
另外，对于异常放电、节结的发生而言，◎：几乎没有、○：有若干、△：有、×：多发、-：不可成膜。
Figure G2007800529225D00141
实施例2
除了使氧化铟粉、氧化镓粉、氧化锌粉及氧化锡粉成为重量比42∶30∶14∶14以外，与实施例1同样地进行，得到氧化物烧结体。
利用X射线衍射分析该烧结体。图2是烧结体的X射线衍射图。从该图可以确认：在烧结体中，以由Ga2In6Sn2O16表示的化合物为主要成分，存在In2O3、Ga2O3等。
另外，该烧结体的体电阻为4mΩcm。
对得到的烧结体，与实施例1同样地进行靶加工，使用RF磁控溅射成膜装置，成膜氧化物半导体膜。制膜条件与实施例1相同，在玻璃基板上形成膜厚约100nm的氧化物半导体膜。另外，在本例中，在成膜时也几乎没有发生异常放电。
对得到的氧化物半导体膜，与实施例1同样地进行，评价耐PAN性，结果，蚀刻速度为10nm/分以下，评价具有PAN耐性。
比较例1
除了使作为原料粉的比表面积为6m2/g的氧化铟粉和比表面积为6m2/g的氧化镓粉和比表面积为3m2/g的氧化锌粉成为重量比45∶30∶25以外，与实施例1同样地进行，制作氧化物烧结体。
这样，得到密度为5.97g/cm3的氧化物烧结体。在该烧结体中可以确认存在InGaZnO4，但除了可以确认若干ZnGa2O4的峰以外，几乎没有观查到InGaZnO4以外的金属氧化物的峰(参照图8)。因而，可以确认该烧结体以InGaZnO4为主要成分。
该烧结体的体电阻为50mΩcm。
对得到的烧结体，与实施例1同样地进行靶加工，使用RF磁控溅射成膜装置，成膜氧化物半导体膜。制膜条件与实施例1相同，在玻璃基板上形成膜厚约100nm的氧化物半导体膜。另外，在本例中，成膜时，偶尔发生异常放电。
另外，在使用DC溅射成膜装置的情况下，在溅射中，靶发生破损。
对得到的氧化物半导体膜，与实施例1同样地进行，评价耐PAN性，结果，蚀刻速度为100nm/分，未见PAN耐性。
实施例3-8比较例2-4
将原料粉的配合比变更成如表1所示，除此以外，与实施例1同样地进行，制作氧化物烧结体，评价结晶结构、体电阻、溅射时的性能。将结果示于表1。另外，在图3-11中示出实施例3-7及比较例1-4的X射线衍射图。
产业上的可利用性
本发明的氧化物烧结体可以用作物理成膜用靶的材料。
另外，使用本发明的物理成膜用靶制造的氧化物半导体膜优选作为构成液晶显示装置、薄膜电致发光显示装置、电泳方式表示装置、粉末移动方式显示装置等的开关元件或驱动电路元件等的半导体层。尤其优选作为TFT的活性层。另外，还可以用于RRAM(电阻变化型不挥发性存储器)。

Claims (9)

1.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(G a)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
含有由Ga2In6Sn2O16或(Ga，In)2O3表示的化合物。
2.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
含有由Ga2In6Sn2O16表示的化合物及由In2O3表示的化合物。
3.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
含有由Ga2In6Sn2O16表示的化合物及由InGaZnO4表示的化合物。
4.一种氧化物烧结体，其特征在于，
含有铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)，
以由Ga2.4In5.6Sn2O16表示的化合物为主要成分。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，
相对所述铟元素(In)、镓元素(Ga)、锌元素(Zn)及锡元素(Sn)的总和(In+Ga+Zn+Sn)的各元素的原子比满足下述关系，
0.15＜In/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.8
0.05＜Ga/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.5
0.05＜Zn/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.6
0.05＜Sn/(In+Ga+Zn+Sn)＜0.7。
6.一种物理成膜用靶，其特征在于，
包含权利要求1～5中任意一项所述的氧化物烧结体。
7.根据权利要求6所述的物理成膜用靶，其特征在于，
所述物理成膜用靶为溅射靶，体电阻不到20mΩcm。
8.一种氧化物半导体膜，其是溅射权利要求7所述的靶而形成的。
9.一种薄膜晶体管，其含有权利要求8所述的氧化物半导体膜作为活性层。
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