WO2011061923A1 - Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系スパッタリングターゲット - Google Patents

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WO2011061923A1
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target
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矢野公規
糸瀬将之
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出光興産株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target for producing an oxide thin film such as an oxide semiconductor or a transparent conductive film, particularly for producing a thin film transistor.
  • Amorphous oxide films made of indium oxide, zinc oxide, and gallium oxide have visible light transmission properties and wide electrical characteristics from conductors and semiconductors to insulators. It is attracting attention as a semiconductor film.
  • the oxide film As a method for forming the oxide film, there are physical film formation such as sputtering, pulse laser deposition (PLD), and vapor deposition, and chemical film formation such as a sol-gel method. As a method for uniformly forming a film, physical film formation such as a sputtering method has been mainly studied.
  • an oxide thin film is formed by physical film formation such as sputtering
  • a target made of an oxide sintered body is used in order to form a film uniformly, stably and efficiently (at a high film formation rate). It is common.
  • oxide film for example, an oxide film made of indium oxide, zinc oxide, or gallium oxide can be given.
  • targets mainly sputtering targets
  • homologous crystal forms such as InGaZnO 4 and In 2 Ga 2 ZnO 7 .
  • Patent Documents 1 to 4 disclose targets including a homologous structure of InGaZnO 4 (InGaO 3 (ZnO)).
  • the homologous structure is less prone to oxygen vacancies, it is necessary to reduce the resistance by reducing oxygen at high temperatures (Patent Document 1). Therefore, a production method (Patent Document 3) that does not generate a highly insulating Ga 2 O 3 crystal phase, a method of adding a positive tetravalent metal (Patent Document 4), a hexagonal layered compound of InGaZnO 4 and ZnGa 2 O 4
  • the target (patent document 4) which consists of a mixture of these spinel structures is examined.
  • problems such as limited effects and difficulty in management due to increased constituent elements.
  • Patent Document 5 various thin film transistors have been studied by changing the composition ratio of indium oxide, zinc oxide and gallium oxide.
  • the specific resistance was still high because the examination of the target in each composition was insufficient.
  • Patent Document 6 there has been a problem that the Ga content ratio of the thin film is extremely reduced to about two-thirds of the Ga content ratio of the target. This suggests that the properties of the target are inappropriate, but no study has been made on the properties of the target and its improvement.
  • An object of the present invention is to provide a target for forming an oxide semiconductor film having a low specific resistance without performing a reduction treatment.
  • the oxide target containing In, Ga, and Zn contains a structure having a larger In content than the surroundings (hereinafter referred to as an In-rich structure). It was found that a target having a low specific resistance can be produced without performing reduction treatment, particularly reduction treatment at high temperature. This is presumed to be because oxygen deficiency is easily caused by including an In-rich structure. Furthermore, it has been found that an In-rich structure can be generated in an oxide sintered body containing In, Ga, and Zn by selecting an elemental composition ratio (atomic ratio) and manufacturing conditions.
  • this target has a low In content
  • the generation of nodules during sputtering is extremely small compared to targets containing a large amount of In, such as ITO, and defects due to particles generated due to abnormal discharge due to nodules when a thin film transistor is produced. It was found that generation can be expected to be reduced.
  • the present inventors completed the present invention by finding that a semiconductor element produced using a target made of this oxide sintered body, particularly a thin film transistor, has excellent TFT characteristics and a sputtering target suitable for the production of a semiconductor element can be produced. It was.
  • a sputtering target comprising an oxide sintered body containing a structure containing In, Ga and Zn and having a higher In content than the surroundings and a structure containing Ga and Zn more than the surroundings.
  • the sputtering target according to 1 above wherein the oxygen content of the tissue having a high In content is lower than that of the surrounding tissue.
  • the sputtering target according to 1 or 2 above wherein the structure having a large In content has a connecting structure of 15 ⁇ m or more. 4.
  • an atomic ratio of In, Ga, and Zn of the oxide sintered body satisfies the following formula. In / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.65 0.10 ⁇ Ga / (In + Ga + Zn) 0.10 ⁇ Zn / (In + Ga + Zn) 0.60 ⁇ In / (In + Ga) 0.51 ⁇ In / (In + Zn) 10. 10.
  • a method for producing a semiconductor element comprising a step of forming an oxide film using the sputtering target according to any one of 1 to 11 above.
  • a target for forming an oxide semiconductor film having a low specific resistance can be provided without performing a reduction treatment.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sputtering target which has the outstanding film-forming property, especially the sputtering target for oxide semiconductor film formation can be provided.
  • FIG. 6 is a photomicrograph showing a dispersed MAP of In, Ga, Zn by EPMA of the oxide produced in Example 4.
  • 6 is a photomicrograph showing dispersion MAP of In, Ga, Zn, O by EPMA of the oxide sintered body produced in Example 4.
  • 6 is a photomicrograph showing a connection structure of an In-rich structure in an In, Ga, Zn, O dispersed MAP of an oxide sintered body produced in Example 4.
  • FIG. 6 is a photomicrograph showing a calculation example of an aspect ratio of an In-rich structure of an oxide sintered body produced in Example 4.
  • Example 7 is a chart obtained by X-ray diffraction measurement (Cuk ⁇ ray) of the oxide sintered body obtained in Example 6.
  • 2 is a photomicrograph showing dispersion MAP of In, Ga, Zn, O by EPMA of the oxide sintered body produced in Example 1.
  • 4 is a photomicrograph showing a dispersion MAP of In, Ga, Zn, O by EPMA of an oxide sintered body produced in Example 2.
  • the sputtering target of the present invention includes a structure containing In, Ga, and Zn, having a higher In content than the surroundings, and a structure having a higher Ga and Zn content than the surroundings. It is characterized by comprising an oxide sintered body.
  • An In-rich structure refers to a structure in which the In content is greater than the surroundings.
  • the Ga and Zn rich structure refers to a structure in which both Ga and Zn contents are larger than the surroundings.
  • FIG. 2 shows a dispersion MAP of In, Ga, Zn, and O of the oxide sintered body obtained in Example 4 described later.
  • the In rich structure and the Ga, Zn rich structure are mixed.
  • the measurement by EPMA can be performed by the following apparatus and conditions, for example.
  • the oxide constituting the target of the present invention preferably has an oxygen deficiency.
  • the amount of oxygen deficiency is preferably in the range of 3 ⁇ 10 ⁇ 5 to 3 ⁇ 10 ⁇ 1 , and more preferably in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 ⁇ 10 ⁇ 1 . When it is within the above range, the specific resistance is easily lowered.
  • the amount of oxygen deficiency is a value obtained by subtracting the number of oxygen ions contained in one mole of oxide crystal from the number of stoichiometric oxygen ions in mole units.
  • the number of oxygen ions contained in the oxide crystal can be calculated, for example, by measuring the amount of carbon dioxide produced by heating the oxide crystal in carbon powder using an infrared absorption spectrum.
  • the number of stoichiometric oxygen ions can be calculated from the mass of the oxide crystal.
  • the amount of oxygen deficiency can be adjusted according to the sintering conditions, the atmosphere during sintering, the temperature rise, and the temperature drop. Moreover, it can also adjust by performing a reduction process after sintering. If an In-rich structure is provided, it is easy to adjust the oxygen deficiency within the above range without performing a reduction treatment after sintering.
  • the oxygen content of the tissue having a large In content is smaller than that of the surrounding tissue.
  • the structure around the In-rich structure means a Ga, Zn-rich structure surrounding the In-rich structure and other structures.
  • the oxygen content of the In-rich structure is lower than the oxygen content of the Ga, Zn rich structure and other structures.
  • FIG. 3 showing the dispersion MAP of In, Ga, Zn, and O of the oxide sintered body obtained in Example 4 described later, the oxygen content of the In-rich structure is You can see that there are fewer than organizations.
  • the structure having a large In content has a connection structure of 15 ⁇ m or more.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of an EPMA image of the oxide sintered body obtained in Example 4 to be described later.
  • a portion indicated by a dotted line in FIG. 4 is a connection structure of an In-rich structure.
  • the In-rich structure has a connected structure with a length of 15 ⁇ m or more, the specific resistance can be lowered by conducting through the In-rich structure.
  • the length of the connecting structure is more preferably 20 ⁇ m or more, and particularly preferably 30 ⁇ m or more.
  • the width of the connecting structure is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and particularly preferably 5 ⁇ m or less.
  • the aspect ratio of the connecting structure having a length of 15 ⁇ m or more is preferably 1.5 or more, more preferably 2 or more, and particularly preferably 3 or more.
  • connection structure refers to an elliptical long axis and short axis that circumscribe the connection structure.
  • long axis ⁇ short axis be the aspect ratio. The higher the aspect ratio of the connection structure, the lower the specific resistance can be expected.
  • FIG. 1 An example of the measurement of the aspect ratio in the target obtained in Example 4 described later is shown in FIG.
  • connection structure The length, width, and aspect ratio of the connection structure are randomly selected from 20 connection structures from an EPMA photograph and averaged.
  • the oxide sintered body includes a bixbite structure represented by In 2 O 3 and a homologous structure represented by InGaZnO 4 .
  • XRD X-ray diffraction measurement
  • X-ray diffraction measurement ⁇ Equipment: Ultimate-III manufactured by Rigaku Corporation -X-ray: Cu-K ⁇ ray (wavelength 1.5406mm, monochromatized with graphite monochromator) ⁇ 2 ⁇ - ⁇ reflection method, continuous scan (1.0 ° / min) ⁇ Sampling interval: 0.02 ° ⁇ Slit DS, SS: 2/3 °, RS: 0.6 mm
  • the bixbite structure (or rare earth oxide C-type crystal structure) represented by In 2 O 3 is a cubic system having a space group of (T h 7 , I a3 ), and Mn 2 O 3 (I) Also called type oxide crystal structure. Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , Tl 2 O 3 , Pu 2 O 3 , Am 2 O 3 , Cm 2 O 3 , In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 doped with Sn of about 10 wt% or less ) Shows this crystal structure ("Transparent conductive film technology", edited by the Japan Society for the Promotion of Science, Transparent Oxide Optical / Electronic Materials 166th Committee (Ohm, March 30, 1999)).
  • the bixbite structure represented by In 2 O 3 (rare earth oxide C-type crystal structure) is shown by JCPDS card no. This can be confirmed by showing the pattern of 6-0416.
  • the crystal structure of the rare earth oxide C-type has a stoichiometric ratio of M 2 X from a fluorite-type crystal structure which is one of the crystal structures of a compound represented by MX 2 (M: cation, X: anion). for 3, a structure in which one is missing the four anions.
  • the anion usually oxygen in the case of an oxide
  • the anion is coordinated to the cation, and the remaining two anion sites are empty (the empty anion sites are both quasi-ion sites).
  • a rare earth oxide C-type crystal structure in which oxygen (anion) is coordinated to 6 positive ions (cations) has an oxygen octahedral ridge sharing structure. When the oxygen octahedron ridge sharing structure is present, the ns orbitals of the p metal that is a cation overlap each other to form an electron conduction path, and the effective mass is reduced and high electron mobility is exhibited.
  • the bixbyite structure (rare earth oxide C-type crystal structure) represented by In 2 O 3 is a JCPDS card no. If the 6-0416 pattern is shown, the stoichiometric ratio may deviate from M 2 X 3 . That is, it may be M 2 O 3-d .
  • m 1 of the crystal structure represented by InGaO 3 (ZnO) m (m is an integer of 1 to 20) is InGaO 3 (ZnO).
  • a crystal structure represented by InGaO 3 (ZnO) m (m is an integer of 1 to 20) is called a “hexagonal layered compound” or “a crystal structure of a homologous phase”, and several crystal layers of different substances are stacked. It is a crystal consisting of a “natural superlattice” structure with a combined long period.
  • each thin film layer When the crystal cycle or thickness of each thin film layer is on the order of nanometers, depending on the combination of the chemical composition of these layers and the thickness of the layers, it differs from the properties of a single substance or a mixed crystal in which each layer is uniformly mixed. Unique characteristics can be obtained.
  • the crystal structure of the homologous phase can be confirmed, for example, because the X-ray diffraction pattern directly measured from the powder obtained by pulverizing the target or the target matches the crystal structure X-ray diffraction pattern of the homologous phase assumed from the composition ratio. Specifically, it can be confirmed from the coincidence with the crystal structure X-ray diffraction pattern of the homologous phase obtained from a JCPDS (Joint Committee of Powder Diffraction Standards) card. In the case of InGaO 3 (ZnO), JCPDS card no. 38-1104.
  • JCPDS Joint Committee of Powder Diffraction Standards
  • the lattice constant a of the bixbyite structure represented by In 2 O 3 is preferably 10.14 or less, more preferably 10.10 or less, and particularly preferably 10.08 or less.
  • the lattice constant a is obtained by XRD fitting. If the lattice constant is small, it can be expected that the specific resistance can be lowered by improving the mobility.
  • the oxide sintered body includes a bixbite structure represented by In 2 O 3 and a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 .
  • the crystal structure represented by ZnGa 2 O 4 is the JCPDS card no. As long as the pattern 38-1240 is shown, the stoichiometric ratio may be shifted. That is, it may be ZnGa 2 O 4-d .
  • the oxygen deficiency d is preferably in the range of 3 ⁇ 10 ⁇ 5 to 3 ⁇ 10 ⁇ 1 . d can be adjusted by sintering conditions, atmosphere during sintering, temperature rise, temperature drop, or the like. Moreover, it can also adjust by carrying out a reduction process after sintering.
  • the oxide sintered body includes a bixbite structure represented by In 2 O 3 and a homologous structure represented by In 1.5 Ga 0.5 Zn 2 O 5. .
  • the homologous structure represented by In 1.5 Ga 0.5 Zn 2 O 5 is an In—Ga—Zn-based oxide containing indium element (In), gallium element (Ga), and zinc element (Zn).
  • the following condition 1 is satisfied.
  • Condition 1 In the chart obtained by X-ray diffraction measurement (Cuk ⁇ ray), diffraction peaks are observed in the following regions A to E.
  • A. Incident angle (2 ⁇ ) 7.0 ° to 8.4 ° (preferably 7.2 ° to 8.2 °)
  • B. 2 ⁇ 30.6 ° -32.0 ° (preferably 30.8 ° -31.8 °)
  • C. 2 ⁇ 33.8 ° to 35.8 ° (preferably 34.3 ° to 35.3 °)
  • D. 2 ⁇ 53.5 ° to 56.5 ° (preferably 54.1 ° to 56.1 °)
  • E. 2 ⁇ 56.5 ° to 59.5 ° (preferably 57.0 ° to 59.0 °)
  • the main peak is the strongest peak (peak with the highest peak height) in the range 2 ⁇ of 5 to 80 °, and the sub peak is the second strongest peak (peak with the highest peak height). ).
  • Condition 3 In the chart obtained by X-ray diffraction measurement (Cuk ⁇ ray), diffraction peaks are observed in the following F to K regions.
  • F. 2 ⁇ 14.8 ° to 16.2 ° (preferably 15.0 ° to 16.0 °)
  • G. 2 ⁇ 22.3 ° to 24.3 ° (preferably 22.8 ° to 23.8 °)
  • H. 2 ⁇ 32.2 ° to 34.2 ° (preferably 32.7 ° to 33.7 °)
  • I. 2 ⁇ 43.1 ° to 46.1 ° (preferably 43.6 ° to 45.6 °)
  • J. et al. 2 ⁇ 46.2 ° to 49.2 ° (preferably 46.7 ° to 48.7 °)
  • K. 2 ⁇ 62.7 ° to 66.7 ° (preferably 63.7 ° to 65.7 °)
  • FIG. 1 An example of a chart obtained by X-ray diffraction measurement (Cuk ⁇ line) of a homologous structure represented by In 1.5 Ga 0.5 Zn 2 O 5 is shown in FIG.
  • An oxide crystal that satisfies the above conditions is not a JCPDS (Joint Committee of Powder Diffraction Standards) card, and is a new crystal that has not been confirmed so far.
  • JCPDS Joint Committee of Powder Diffraction Standards
  • An X-ray diffraction chart of a homologous structure represented by In 1.5 Ga 0.5 Zn 2 O 5 is a crystal structure represented by InGaO 3 (ZnO) 2 (JCPDS: 40-0252) and In 2 O 3 (ZnO). ) 2 (JCPDS: 20-1442) It is similar to the crystal structure shown. However, this oxide has a peak peculiar to InGaO 3 (ZnO) 2 (the peak in the region A) and a peak peculiar to In 2 O 3 (ZnO) 2 (the peaks in the regions D and E), and InGaO 3 (ZnO) 2 and In 2 O 3 (ZnO) 2 have peaks that are not observed (region B above).
  • InGaO 3 (ZnO) 2 and In 2 O 3 (ZnO) 2 have different new periodicities. That is, an oxide having a homologous structure represented by In 1.5 Ga 0.5 Zn 2 O 5 is different from InGaO 3 (ZnO) 2 and In 2 O 3 (ZnO) 2 .
  • this peak is between the main peaks of In 2 O 3 (ZnO) 2 and InGaO 3 (ZnO) 2 , that is, between 31 ° and 32 °. Therefore, it is shifted to a lower angle side than the main peak of InGaO 3 (ZnO) 2 (it seems that the interstitial distance is widened), and is higher than the main peak of In 2 O 3 (ZnO) 2. There is a shift (it seems that the distance between lattices is narrowed).
  • FIG. 7 shows a process of estimating the structural formula In 1.5 Ga 0.5 Zn 2 O 5 of the new crystal structure based on the known crystal structure.
  • the atomic ratio of In, Ga, and Zn of the oxide sintered body satisfies the following formula. 0.20 ⁇ In / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.70 0.01 ⁇ Ga / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.50 0.05 ⁇ Zn / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.60
  • Ga / (In + Ga + Zn) is less than 0.01, the moisture resistance may decrease, or the photocurrent may increase. If it exceeds 0.50, the mobility may decrease.
  • Zn / (In + Ga + Zn) is less than 0.05, the residue may increase during wet etching. If it exceeds 0.60, the moisture resistance may be lowered, or the etching rate may become too fast during wet etching, which may make control difficult.
  • the region 1 is particularly preferably within the following range. Ga / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.45 0.10 ⁇ Zn / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.40 In / (In + Ga) ⁇ 0.60
  • the region 2 is particularly preferably within the following range. In / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.65 0.10 ⁇ Ga / (In + Ga + Zn) 0.10 ⁇ Zn / (In + Ga + Zn) 0.60 ⁇ In / (In + Ga) 0.51 ⁇ In / (In + Zn) Within the range of the region 1 or the region 2, it is easier to generate two layers of an In rich structure and a Ga, Zn rich structure.
  • region 1 is preferable in that advantages such as low photocurrent, improved chemical resistance, and difficulty in being normally on can be expected.
  • Region 1 further suppresses an increase in photocurrent and a decrease in chemical resistance when the atomic ratio of In, Ga and Zn in the oxide sintered body satisfies the following formula. Can be reduced. 0.30 ⁇ In / (In + Ga + Zn) Zn / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.35 In / (In + Ga) ⁇ 0.56
  • sintering is preferably performed at 1100 to 1380 ° C. for 1 to 100 hours.
  • the sintering temperature is more preferably 1200 to 1350 ° C., and particularly preferably 1250 to 1320 ° C. If the temperature is 1380 ° C. or higher, the bixbyite structure represented by In 2 O 3 may be lost.
  • Zn (zinc) may evaporate, the composition ratio may shift, the target resistivity may increase, an unexpected crystal type may be generated, sintering may require a large amount of energy, and the cost may increase. . If the temperature is lower than 1100 ° C., the relative density may be lowered, the specific resistance may be increased, the sintering may take time, and the cost may be increased.
  • the heating rate (room temperature to 400 ° C.) is preferably 5 ° C./min or less, more preferably 0.2 to 3 ° C./min, and particularly preferably 0.4 to 1 ° C./min.
  • a holding time in which the temperature rise is stopped between 600 and 1100 ° C. for 0.2 hours or more and 10 hours or less is provided, and increasing the temperature in two steps or more increases the uniformity and makes it difficult to crack. This is particularly preferable.
  • the amount of Ga, which is a scarce resource, can be reduced, and the generation of Ga 2 O 3 , which is a high-resistance material, can be suppressed without limiting the specific surface area of the raw material.
  • the region 2 is preferable in that it can be expected to have advantages such as high mobility and low S value when a thin film transistor is manufactured.
  • Region 2 can further suppress an increase in photocurrent and a decrease in chemical resistance when the atomic ratio of In, Ga and Zn in the oxide sintered body satisfies the following formula. Restrictions can be reduced. 0.20 ⁇ Ga / (In + Ga + Zn) Zn / (In + Ga + Zn) ⁇ 0.30
  • the sintering is preferably performed at 1100 to 1600 ° C. for 1 to 100 hours.
  • the sintering temperature is more preferably 1200 to 1490 ° C., particularly preferably 1300 to 1480 ° C.
  • Zn (zinc) evaporates and the composition ratio is shifted, the specific resistance of the target is increased, an unexpected crystal type is generated, a large amount of energy is required for sintering, and the cost is increased. There is a risk. If it is 1100 ° C. or lower, the relative density may be lowered, the specific resistance may be increased, the sintering may take time, and the cost may be increased.
  • the heating rate (room temperature to 400 ° C.) is preferably 5 ° C./min or less, more preferably 0.2 to 3 ° C./min, and particularly preferably 0.4 to 1 ° C./min.
  • the heating rate (400 ° C. to sintering temperature) is preferably 5 ° C./min or less, more preferably 0.2 to 3 ° C./min, and particularly preferably 0.4 to 1 ° C./min.
  • a holding time in which the temperature rise is stopped between 600 and 1100 ° C. for 0.2 hours or more and 10 hours or less is provided, and increasing the temperature in two steps or more increases the uniformity and makes it difficult to crack. This is particularly preferable.
  • the target of the present invention may contain a metal element other than the above-described In, Ga, Zn, for example, Sn, Ge, Si, Ti, Zr, and Hf, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the oxide sintered body preferably further contains Sn at an atomic ratio satisfying the following formula from the viewpoint of easily suppressing the increase in specific resistance due to the formation of a lower oxide and the formation of a tin compound having a high resistance. . 0.0001 ⁇ Sn / (In + Ga + Zn + Sn) ⁇ 0.10
  • the following range is preferable because an advantage that the uniformity of the thickness of the semiconductor layer can be expected when a back channel etch type thin film transistor is manufactured. 0.01 ⁇ Sn / (In + Ga + Zn + Sn) ⁇ 0.05
  • the target of the present invention preferably contains substantially only In, Ga, Zn and O or only In, Ga, Zn, Sn and O.
  • “Substantially containing only the above elements” means that no additional elements are contained other than impurities that are inevitably included in the production process. Specifically, the concentration of elements other than the above elements is less than 10 ppm.
  • the relative density of the sintered body constituting the target of the present invention is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, and particularly preferably 97% or more. If it is less than 95%, the target may be easily broken or abnormal discharge may be easily generated.
  • the relative density is a density calculated relative to the theoretical density calculated from the weighted average. The density calculated from the weighted average of the density of each raw material is the theoretical density, which is defined as 100%.
  • the specific resistance is preferably 0.01 m ⁇ cm or more and 20 m ⁇ cm or less, more preferably 0.1 m ⁇ cm or more and 10 m ⁇ cm or less, and particularly preferably 0.2 m ⁇ cm or more and 5 m ⁇ cm or less.
  • the specific resistance exceeds 20 m ⁇ cm, if DC sputtering is continued for a long time, a spark is generated due to abnormal discharge, the target is cracked, and particles ejected by the spark adhere to the deposition substrate, and the performance as an oxide semiconductor film May be reduced.
  • the specific resistance is smaller than 0.01 m ⁇ cm, the resistance of the target becomes smaller than that of the particles, and abnormal discharge may occur due to scattered particles.
  • the sputtering target manufacturing method of the present invention (hereinafter referred to as the target manufacturing method of the present invention) is a molded body made of oxide powder containing In as a main component and oxide powder containing Ga and Zn as main components. It is preferable to fabricate and sinter. By adopting the above production method, it is easy to obtain a target composed of a structure having a large In content and a structure having a large Ga and Zn content. For example, by sintering a compact including an oxide having a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 , a bixbite structure represented by In 2 O 3 and a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 are obtained. Including the target of the present invention can be obtained.
  • oxide powder having a bixbyite structure represented by the oxide powder and In 2 O 3 having a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 oxides having a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 in the in the molded body was prepared containing an oxide having a bixbyite structure represented by 2 O 3, the sintering the molded body, bixbyite structure and ZnGa 2 O 4, represented by in 2 O 3
  • An oxide sintered body including a bixbite structure represented by In 2 O 3 and a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 is easily produced. There is an advantage that you can.
  • An oxide having a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 as a raw material can be manufactured, for example, as follows.
  • ZnO powder and Ga 2 O 3 powder are mixed at a ratio of the Zn: Ga atomic ratio of 1: 2, and baked to synthesize a powder having a spinel structure represented by ZnGa 2 O 4 .
  • ZnO powder and Ga 2 O 3 powder are mixed at a ratio where the atomic ratio of Zn and Ga is 1: 2, calcined, and then pulverized.
  • Compounding step is a step of mixing a metal oxide that is a raw material of the sputtering target.
  • powders such as indium compound powder, gallium compound powder, and zinc compound powder are used.
  • the indium compound include indium oxide and indium hydroxide.
  • the gallium compound include gallium oxide and gallium hydroxide.
  • the zinc compound include zinc oxide and zinc hydroxide.
  • an oxide is preferable because it is easy to sinter and it is difficult to leave a by-product.
  • the purity of the raw material is usually 2N (99% by mass) or more, preferably 3N (99.9% by mass) or more, and particularly preferably 4N (99.99% by mass) or more.
  • the purity is lower than 2N, the durability is deteriorated.
  • impurities may enter the liquid crystal side and burning may occur.
  • a target such as a metal oxide
  • an ordinary mixing and pulverizing machine such as a wet ball mill, a bead mill or an ultrasonic device.
  • the mixing and grinding time is usually 0.5 to 60 hours, preferably 6 to 48 hours, and more preferably 8 to 36 hours. If it is less than 0.5 hours, there is a risk of poor appearance such as white spots and black spots due to poor dispersion of the raw materials. If it is longer than 60 hours, there is a possibility that an unexpected crystal form may be formed by reaction during mixing.
  • the specific surface areas (BET specific surface areas) of indium oxide, gallium oxide and zinc oxide are usually 3 to 18 m 2 / g, 3 to 18 m 2 / g, and 3 to 18 m 2 / g, respectively, preferably 7 to 16 m 2. / G, 7 to 16 m 2 / g, 3 to 10 m 2 / g, more preferably 7 to 15 m 2 / g, 7 to 15 m 2 / g, and 4 to 10 m 2 / g, particularly preferably each. 11 to 15 m 2 / g, 11 to 15 m 2 / g, and 4 to 5 m 2 / g.
  • the specific surface area (BET specific surface area) of each metal compound as a target raw material can be measured by the method described in JIS Z 8830.
  • the calcination process is a process provided as needed, in which a mixture of compounds that are raw materials of the sputtering target is obtained and then the mixture is calcined.
  • calcination it is easy to increase the density, which is preferable, but there is a risk of increasing the cost. Therefore, it is more preferable that the density can be increased without performing calcination.
  • the metal oxide mixture is preferably heat-treated at 500 to 1200 ° C. for 1 to 100 hours. This is because the thermal decomposition of the indium compound, the zinc compound, and the tin compound may be insufficient under heat treatment conditions of less than 500 ° C. or less than 1 hour. On the other hand, when the heat treatment condition exceeds 1200 ° C. or exceeds 100 hours, coarsening of the particles may occur.
  • heat treatment in the temperature range of 800 to 1200 ° C. for 2 to 50 hours.
  • the calcined product obtained here is pulverized before the following molding step and firing step.
  • the molding step is a step of pressure-molding a mixture of metal oxides (or calcined product when the calcining step is provided) to form a compact. By this process, it is formed into a shape suitable as a target.
  • the obtained calcined fine powder can be granulated and then molded into a desired shape by pressure molding.
  • Examples of the molding method that can be used in this step include mold molding, cast molding, injection molding, and the like, and a homogeneous sintered body (target) having a high sintering density and a low specific resistance is obtained.
  • CIP cold isostatic pressure
  • HIP hot isostatic pressure
  • the surface pressure is preferably maintained at 800 to 3000 kgf / cm 2 for 0.5 to 20 minutes. Further, if the surface pressure is 800 kgf / cm 2 or less, the density after sintering may not increase or the resistance may increase. If the surface pressure is 3000 kgf / cm 2 or more, the apparatus may become too large and uneconomical. If the holding time is 0.5 minutes or less, the density after sintering may not increase or the resistance may increase. If it is longer than 20 minutes, it may take too much time and be uneconomical.
  • molding aids such as polyvinyl alcohol, methylcellulose, polywax, and oleic acid may be used.
  • the thickness of the molded body is usually 6 mm or more, preferably 8 mm or more, particularly preferably 10 mm or more. If it is less than 6 mm, it shrinks during sintering and becomes too thin, resulting in uneven thermal conductivity, and an unexpected crystal form may be formed, and the crystal grain size may become too large.
  • a sintering process is a process of baking the molded object obtained at the said formation process.
  • the sintering is preferably performed in an oxygen gas atmosphere or under an oxygen gas pressure.
  • the oxygen gas atmosphere refers to an atmosphere containing 50% or more of oxygen, and under pressurized oxygen gas, the atmosphere containing 90% or more (preferably 98% or more) of oxygen gas is preferably 1 to The pressure is applied at 5 atmospheres, more preferably 2 to 4 atmospheres. Sintering in an atmosphere that does not contain sufficient oxygen gas will result in sublimation of ZnO or the like, and the oxidation state will be inadequate, and the density of the target obtained will not be sufficiently improved, resulting in abnormalities during sputtering. In some cases, the occurrence of discharge cannot be sufficiently suppressed.
  • Sintering may be performed under the above conditions according to the crystal structure of the objective sintered body, but is usually performed at 1100 to 1600 ° C. for 1 to 100 hours. 1200 to 1490 ° C is more preferable, and 1300 to 1480 ° C is particularly preferable.
  • the temperature is 1600 ° C. or higher, Zn (zinc) evaporates and the composition ratio is shifted, the specific resistance of the target is increased, an unexpected crystal type is generated, a large amount of energy is required for sintering, and the cost is increased. There is a risk. If it is 1100 ° C. or lower, the relative density may be lowered, the specific resistance may be increased, the sintering may take time, and the cost may be increased.
  • the temperature lowering rate (cooling rate) during firing is usually 4 ° C./min or less, preferably 2 ° C./min or less, more preferably 1 ° C./min or less, further preferably 0.8 ° C./min or less, particularly preferably. Is 0.5 ° C./min or less.
  • the crystal form of this invention is easy to be obtained as it is 4 degrees C / min or less. In addition, cracks are unlikely to occur when the temperature drops.
  • the temperature rise may be stopped once during the temperature rise and held at the holding temperature, and sintering may be performed in two or more stages.
  • Reduction process is a process provided as needed which performs a reduction process in order to reduce the bulk resistance of the sintered compact obtained at the said sintering process as the whole target.
  • Examples of the reduction method that can be applied in this step include a method using a reducing gas, vacuum firing, or reduction using an inert gas.
  • nitrogen, argon, a mixed gas of these gases and oxygen, or the like can be used.
  • reduction treatment inorganic gas atmosphere such as argon or nitrogen, hydrogen atmosphere, or heat treatment in vacuum or low pressure
  • reduction treatment is preferably not performed.
  • reduction treatment since the specific resistance of the target of the present invention is low even without performing reduction treatment, reduction treatment is usually unnecessary.
  • Processing step is to cut the sintered body obtained by sintering as described above into a shape suitable for mounting on a sputtering apparatus, and to mount a jig such as a backing plate. It is the process provided as needed for attaching.
  • the thickness of the sintered body before grinding is preferably 5.5 mm or more, more preferably 6 mm or more, and particularly preferably 8 mm or more.
  • the grinding is usually 0.2 mm or more on one side, preferably 0.5 mm or more, more preferably 2 mm or more.
  • the sintered body is ground with, for example, a surface grinder so that the surface roughness Ra is 5 ⁇ m or less.
  • the sputtering surface of the sputtering target may be further mirror-finished so that the average surface roughness Ra is 1000 angstroms or less.
  • a known polishing technique such as mechanical polishing, chemical polishing, mechanochemical polishing (a combination of mechanical polishing and chemical polishing) can be used.
  • polishing to # 2000 or more with a fixed abrasive polisher (polishing liquid: water) or lapping with loose abrasive lapping (abrasive: SiC paste, etc.), and then lapping by changing the abrasive to diamond paste Can be obtained by:
  • a polishing method is not particularly limited.
  • the thickness of the target is usually 2 to 20 mm, preferably 3 to 12 mm, particularly preferably 4 to 6 mm.
  • the surface is preferably finished with a 200 to 10,000 diamond grindstone, and particularly preferably with a 400 to 5,000 diamond grindstone. If a diamond grindstone smaller than No. 200 or larger than 10,000 is used, the target may be easily broken. It is preferable that the target has a surface roughness Ra of 0.5 ⁇ m or less and has a non-directional ground surface. If Ra is larger than 0.5 ⁇ m or the polished surface has directivity, abnormal discharge may occur or particles may be generated.
  • the sputtering target is obtained by bonding the target material to the backing plate as described above. Further, a plurality of target materials may be attached to one backing plate to substantially form one target.
  • ultrasonic cleaning can also be performed. This ultrasonic cleaning is effective by performing multiple oscillations at a frequency of 25 to 300 KHz. For example, ultrasonic cleaning is preferably performed by multiplying twelve types of frequencies in 25 KHz increments between frequencies of 25 to 300 KHz.
  • the oxide semiconductor film manufactured using the target of the present invention is useful as a semiconductor layer (channel layer) of a thin film transistor.
  • the obtained thin film transistor exhibits excellent TFT characteristics such as high mobility, low S value, and low photocurrent.
  • the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention includes a step of forming an oxide film using the sputtering target of the present invention.
  • the oxide film manufactured using the target of the present invention has high hole mobility and shows a carrier density suitable for use as a semiconductor.
  • the semiconductor element manufactured by the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention is particularly useful as a thin film transistor.
  • Example 1 Production of target A target was produced under the following conditions.
  • molding Press molding, surface pressure 400 kgf / cm 2 , 1 minute hold CIP (hydrostatic pressure press), surface pressure 2000 kgf / cm 2 , 1 minute hold
  • sintering electric furnace temperature rising rate 1 ° C./min sintering temperature 1400 ° C Sintering time 20 hours Sintering atmosphere Atmosphere
  • Post-treatment No heat treatment was performed under reducing conditions.
  • the upper and lower surfaces and sides were cut with a diamond cutter, and the surface was ground with a surface grinder to obtain a target material having a surface roughness Ra of 5 ⁇ m or less.
  • the surface of the obtained sintered body for target was air blown, and further subjected to ultrasonic cleaning for 3 minutes, and then bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to obtain a target.
  • the surface roughness Ra of the target was 0.5 ⁇ m or less and had a ground surface with no directionality.
  • Relative density (%) (density measured by Archimedes method) ⁇ (theoretical density) ⁇ 100
  • Electron probe microanalyzer (EPMA measurement) A target surface portion was cut out and measured under the following conditions.
  • the target had a connected structure of In-rich structure with a length of 15 ⁇ m or more.
  • the amount of oxygen deficiency was calculated by measuring the amount of carbon dioxide produced by heating in carbon powder with an infrared absorption spectrum.
  • the oxygen deficiency was 8 ⁇ 10 ⁇ 3 .
  • FIG. 8 shows a chart obtained by X-ray diffraction measurement (Cuk ⁇ ray) on the target surface obtained in Example 1.
  • a change of less than 5% was evaluated as A, 5% or more but less than 10% was evaluated as B, and 10% or more was evaluated as C.
  • the film formation rate was determined by dividing the film thickness measured with a stylus type surface shape measuring instrument (Kosaka Laboratory Ltd. ET3000) by the film formation time.
  • Target film formation characteristics (a) Abnormal discharge The number of abnormal discharges that occurred during 96-hour continuous film formation was measured. The number of abnormal discharges was evaluated as A for less than 5 times, B for 5 times or more and less than 20 and C for 20 times or more.
  • Nodule generation density Nodule generation area / Sputtering target area
  • composition ratio of target and thin film Comparison of composition ratio between target and thin film Using a thin film produced by sputtering, the difference in composition ratio between the target and the thin film was evaluated.
  • the composition ratio of the thin film was determined by analysis by ICP analysis.
  • the composition ratio of the target and the thin film was almost the same (the composition ratio of each element of the thin film was within ⁇ 2% of the composition ratio of each element of the target).
  • the substrate used was a silicon substrate 10 with a thermal oxide film.
  • the silicon substrate was used as the gate electrode 12, and the thermal oxide film (100 nm) was used as the gate insulating film 14.
  • a film was formed by RF sputtering using the target prepared in (1) above, and then a semiconductor film (channel layer) 20 having a thickness of 25 nm was formed by wet etching. Then, it heat-processed for 60 minutes at 300 degreeC in air
  • the input RF power was 200 W.
  • the substrate temperature was 50 ° C.
  • Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 Targets and TFTs were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compositions and conditions shown in Table 1-1 or Table 1-2 were used. The results are shown in Table 1-1 and Table 1-2.
  • Example 10 ZnO powder and Ga 2 O 3 powder were mixed at a ratio where the atomic ratio of Zn and Ga was 1: 2, calcined, and then a compact was formed using the pulverized raw material powder and In 2 O 3 raw material powder.
  • the compact contained a crystal form represented by ZnGa 2 O 4 (confirmed by analysis by X-ray diffraction).
  • a target and a TFT were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that this molded body was used and the composition and conditions shown in Table 1-1 were used. The results are shown in Table 1-1.
  • FIGS. 9 to 11 show charts obtained by X-ray diffraction measurement (Cuk ⁇ rays) on the target surfaces obtained in Examples 2, 3 and 6.
  • FIG. 12 and 13 show micrographs showing dispersed MAPs of In, Ga, Zn, and O by EPMA of the oxide sintered bodies produced in Examples 1 and 2. The photomicrographs of the oxide sintered body produced in Example 4 using EPMA are shown in FIGS.
  • the sputtering target of the present invention Since the sputtering target of the present invention has a low specific resistance, no reduction treatment is required, and the cost can be reduced.
  • the sputtering target of the present invention is useful as a target for forming an oxide semiconductor film. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sputtering target which has the outstanding film-forming property, especially the sputtering target for oxide semiconductor film formation can be provided.

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Abstract

　Ｉｎ，Ｇａ及びＺｎを含み、周囲よりもＩｎの含有量が多い組織と、周囲よりもＧａ及びＺｎの含有量が多い組織を備えている酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット。

Description

Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系スパッタリングターゲット
　本発明は、酸化物半導体や透明導電膜等の酸化物薄膜作製用、特に薄膜トランジスタ作製用のスパッタリングターゲットに関する。
　酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムからなる非晶質の酸化物膜は、可視光透過性を有しかつ導電体、半導体から絶縁体まで広い電気特性を有するため、透明導電膜や（薄膜トランジスタ等に用いる）半導体膜として着目されている。
　前記酸化物膜の成膜方法としては、スパッタリング、パルスレーザーデポジション（ＰＬＤ）、蒸着等の物理的な成膜やゾルゲル法等の化学的な成膜があるが、比較的低温で大面積に均一に成膜できる方法としてスパッタリング法等の物理的成膜が中心に検討されている。
　スパッタリング等の物理的成膜で酸化物薄膜を成膜する際は、均一に、安定して、効率よく（高い成膜速度で）成膜するために、酸化物焼結体からなるターゲットを用いることが一般的である。
　代表的な酸化物膜（導電膜・半導体膜）としては、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムからなる酸化物膜が挙げられる。これらの酸化物膜（通常非晶質膜）を作製するためのターゲット（主にスパッタリングターゲット）としては、ＩｎＧａＺｎＯ４、Ｉｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７等ホモロガス構造の結晶型を中心に検討されている。
　例えば、特許文献１～４には、ＩｎＧａＺｎＯ４（ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ））のホモロガス構造を含むターゲットが開示されている。しかし、ホモロガス構造は酸素欠損が生じにくいため、高温での還元処理をして酸素欠損を生じさせて抵抗を下げることが必要であった（特許文献１）。そのため、絶縁性の高いＧａ２Ｏ３結晶相を生成させない製造法（特許文献３）、正四価金属を添加する等の方法（特許文献４）、ＩｎＧａＺｎＯ４の六方晶層状化合物とＺｎＧａ２Ｏ４のスピネル構造の混合物からなるターゲット（特許文献４）が検討されている。しかし、効果が限定的であったり、構成元素が増え管理が難しい等の課題があった。
　一方、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化ガリウムの組成比を変えて種々の薄膜トランジスタを作製する検討がなされている（特許文献５）。しかし、各組成におけるターゲットの検討が不十分であったため、比抵抗はまだ高いものであった。また、金属組成比Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３０：１５：５５のＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ焼結体を用い非晶質酸化物半導体膜及び薄膜トランジスタを形成した例が開示されている（特許文献６）。しかし、薄膜のＧａの含有比率がターゲットのＧａの含有比率の３分の２程度と極端に減少してしまうという問題があった。これは、ターゲットの性状が不適切であることを示唆しているが、ターゲット性状やその改善に関する検討はなされていなかった。
特許３６４４６４７号公報 特開２００７－７３３１２号公報 特開２００７－２２３８４９号公報 ＷＯ２００８／０７２４８６ ＷＯ２００９／０７５２８１ 特開２００８－５３３５６号公報
　本発明の目的は、還元処理を行わなくても比抵抗の低い、酸化物半導体膜形成用のターゲットを提供することである。
　上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を行い、Ｉｎ，Ｇａ及びＺｎを含む酸化物ターゲットは、周囲よりもＩｎの含有量が多い組織（以下、Ｉｎリッチ組織という）を含んでいると、還元処理、特に高温での還元処理を行わなくても比抵抗の低いターゲットを作製しうることを見出した。これは、Ｉｎリッチ組織を含むことで酸素欠損を生じさせやすくなるためと推察される。さらに、元素の組成比（原子比）と製造条件を選定することでＩｎ，Ｇａ及びＺｎを含む酸化物焼結体中にＩｎリッチ組織を生成させうることを見出した。さらに、このターゲットはＩｎの含有量が少ないため、ＩＴＯ等のＩｎを多量に含むターゲットと比べスパッタ時のノジュール発生が極めて少なく、薄膜トランジスタを作製した際にノジュールによる異常放電等から発生するパーティクルによる不良発生の低減も期待できることがわかった。
　さらに、この酸化物焼結体からなるターゲットを用いて作製した半導体素子、特に薄膜トランジスタは優れたＴＦＴ特性を有し、半導体素子の作製に適したスパッタリングターゲットが作製できることを見出し、本発明を完成させた。
　本発明によれば、以下のスパッタリングターゲット、その製造方法及び半導体素子の製造方法が提供される。
１．Ｉｎ，Ｇａ及びＺｎを含み、周囲よりもＩｎの含有量が多い組織と、周囲よりもＧａ及びＺｎの含有量が多い組織を備えている酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット。
２．前記Ｉｎの含有量が多い組織の酸素含有量が、周囲の組織よりも少ない、上記１に記載のスパッタリングターゲット。
３．前記Ｉｎの含有量が多い組織が、１５μｍ以上の連結構造を有している、上記１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
４，前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス構造を含む、上記１～３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
５．前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を含む、上記１～３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
６．前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＩｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造を含む、上記１～３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
７．前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす、上記１～６のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
　０．２０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．７０
　０．０１≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．５０
　０．０５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．６０
８．前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす、上記７に記載のスパッタリングターゲット。
　Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４５
　０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４０
　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＜０．６０
９．前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす、上記７に記載のスパッタリングターゲット。
　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．６５
　０．１０≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
　０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
　０．６０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）
　０．５１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）
１０．前記酸化物焼結体が、さらに下記式を満たす原子比でＳｎを含有する、上記１～９のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
　０．０００１＜Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＜０．１０
１１．実質的にＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ及びＯのみを含有する、上記１～９のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
１２．ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を持つ酸化物を含む成形体を焼結する工程を含む、上記５に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
１３．上記１～１１のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを用いて酸化物膜を成膜する工程を含む、半導体素子の製造方法。
　本発明によれば、還元処理を行わなくても比抵抗の低い、酸化物半導体膜形成用のターゲットを提供することができる。
　本発明によれば、優れた成膜性を有するスパッタリングターゲット、特に酸化物半導体膜形成用のスパッタリングターゲットを提供することができる。
実施例１で得られたターゲットを用いて作製されたチャンネルストッパー型薄膜トランジスタの構成を示す模式図である。 実施例４で作製した酸化物のＥＰＭＡによるＩｎ，Ｇａ，Ｚｎの分散ＭＡＰを示す顕微鏡写真である。 実施例４で作製した酸化物焼結体のＥＰＭＡによるＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰを示す顕微鏡写真である。 実施例４で作製した酸化物焼結体のＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰにおける、Ｉｎリッチ組織の連結構造を示す顕微鏡写真である。 実施例４で作製した酸化物焼結体のＩｎリッチ組織のアスペクト比の算出例を示す顕微鏡写真である。 本発明で得られるＩｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られるチャートの一例である。 新規結晶構造の構造式Ｉｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５を推定した過程を示す図である。 実施例１で得られた酸化物焼結体のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られたチャートである。 実施例２で得られた酸化物焼結体のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られたチャートである。 実施例３で得られた酸化物焼結体のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られたチャートである。 実施例６で得られた酸化物焼結体のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られたチャートである。 実施例１で作製した酸化物焼結体のＥＰＭＡによるＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰを示す顕微鏡写真である。 実施例２で作製した酸化物焼結体のＥＰＭＡによるＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰを示す顕微鏡写真である。
　本発明のスパッタリングターゲット（以下、本発明のターゲットという）は、Ｉｎ，Ｇａ及びＺｎを含み、周囲よりもＩｎの含有量が多い組織と、周囲よりもＧａ及びＺｎの含有量が多い組織を備えている酸化物焼結体からなることを特徴とする。
　Ｉｎリッチ組織を備えていると、還元処理を行わなくとも、比抵抗を下げることが容易である。
　Ｉｎリッチ組織とは、Ｉｎの含有量が周囲より多い組織をいう。
　Ｇａ，Ｚｎリッチ組織とは、Ｇａ及びＺｎの含有量がともに周囲より多い組織をいう。Ｇａ，Ｚｎリッチ組織を備えていることにより、Ｇａ単独領域が現れることによる高抵抗化を抑制することが期待できる。
　また、Ｇａ単独領域の生成によるターゲット組成とスパッタで作製した膜の組成比の相違や異常放電の発生を抑制することも期待できる。
　Ｉｎリッチ組織、及びＧａ，Ｚｎリッチ組織を備えていることは、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いたＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰにより確認できる。
　例えば、後述する実施例４で得られた酸化物焼結体のＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰを図２に示す。図２からわかるように、本発明のターゲットを構成する酸化物焼結体では、Ｉｎリッチ組織とＧａ，Ｚｎリッチ組織とが混在した状態となっている。
　ＥＰＭＡによる測定は、例えば、下記の装置・条件で測定できる。
　装置名：日本電子株式会社
　ＪＸＡ－８２００
　測定条件
　加速電圧：１５ｋＶ
　照射電流：５０ｎＡ
　照射時間（１点当りの）：５０ｍＳ
　本発明のターゲットを構成する酸化物は酸素欠損を有することが好ましい。酸素欠損量は、３×１０－５～３×１０－１の範囲であることが好ましく、１×１０－４～１×１０－１の範囲であることがより好ましい。上記範囲内であると、比抵抗が下げやすい。
　酸素欠損量とは、１モルの酸化物結晶中に含まれる酸素イオンの数を化学量論量の酸素イオンの数から差し引いた値をモル単位で示した値である。酸化物結晶中に含まれる酸素イオンの数は、例えば、酸化物結晶を炭素粉末中で加熱させて生成する二酸化炭素の量を赤外吸収スペクトルで測定することで算出することができる。また、化学量論量の酸素イオンの数は酸化物結晶の質量から算出することができる。
　酸素欠損量は焼結条件や、焼結時、昇温時、降温時の雰囲気等で調整することができる。また、焼結後に還元処理を施すこと等によって調整することもできる。尚、Ｉｎリッチ組織を備えていると焼結後に還元処理を行わなくとも酸素欠損量を前記範囲内に調整することが容易である。
　本発明のターゲットでは、前記Ｉｎの含有量が多い組織（Ｉｎリッチ組織）の酸素含有量が、周囲の組織よりも少ないことが好ましい。
　Ｉｎリッチ組織の周囲の組織とは、Ｉｎリッチ組織を取り囲むＧａ，Ｚｎリッチ組織、その他の組織を意味する。
　Ｉｎリッチ組織の酸素含有量がＧａ，Ｚｎリッチ組織やその他の組織の酸素含有量よりも少ないことは、ＥＰＭＡを用いたＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰにより確認できる。例えば、後述する実施例４で得られた酸化物焼結体のＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰを示す図３において、各組織を比較すれば、Ｉｎリッチ組織の酸素含有量が周囲の組織よりも少ないことがわかる。
　本発明のターゲットでは、前記Ｉｎの含有量が多い組織（Ｉｎリッチ組織）が、１５μｍ以上の連結構造を有していることが好ましい。
　Ｉｎリッチ組織が１５μｍ以上の連結構造を有していることは、ＥＰＭＡを用いたＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰにより確認できる。
　例えば、後述する実施例４で得られた酸化物焼結体のＥＰＭＡ画像の拡大図を図４に示す。図４における点線で示した部分がＩｎリッチ組織の連結構造である。
　Ｉｎリッチ組織が１５μｍ以上の長さの連結構造をしていることで、Ｉｎリッチ組織を伝わって導電することで比抵抗を下げることができる。
　連結構造の長さは、２０μｍ以上がより好ましく、３０μｍ以上が特に好ましい。
　連結構造の幅は、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましく、５μｍ以下が特に好ましい。
　長さ１５μｍ以上の連結構造のアスペクト比は１．５以上が好ましく、２以上がより好ましく、３以上が特に好ましい。
　尚、連結構造の長さと幅とは、連結構造に外接する楕円形の長軸と短軸をいう。また、長軸÷短軸をアスペクト比とする。連結構造のアスペクト比が高いほど比抵抗が下がることが期待できる。後述する実施例４で得られたターゲットにおけるアスペクト比の測定の一例を、図５に示す。
　連結構造の長さ・幅・アスペクト比は、ＥＰＭＡの写真から２０個の連結構造をランダムに選び平均をとる。
　本発明のターゲットにおいては、前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス構造を含むことが好ましい。
　Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス構造を含むことは、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）で確認できる。例えば、下記の装置・条件で測定できる。
　Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）
　・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）
　・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
　Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造（あるいは希土類酸化物Ｃ型の結晶構造）とは、（Ｔｈ ７，Ｉａ３）の空間群を持つ立方晶系で、Ｍｎ２Ｏ３（Ｉ）型酸化物結晶構造とも言う。Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔｌ２Ｏ３、Ｐｕ２Ｏ３、Ａｍ２Ｏ３、Ｃｍ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３に１０ｗｔ％程度以下のＳｎをドープしたもの）がこの結晶構造を示す（「透明導電膜の技術」、日本学術振興会　透明酸化物光・電子材料第１６６委員会　編（平成１１年３月３０日、オーム社））。Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造（希土類酸化物Ｃ型の結晶構造）を示すことは、Ｘ線回折でＪＣＰＤＳカードＮｏ．６－０４１６のパターンを示すことから確認できる。
　希土類酸化物Ｃ型の結晶構造は、ＭＸ２（Ｍ：陽イオン、Ｘ：陰イオン）で示される化合物の結晶構造の一つである蛍石型結晶構造から、化学量論比がＭ２Ｘ３のため、陰イオンの四つに一つが抜けている構造となる。陽イオンに対して陰イオン（通常酸化物の場合は、酸素）が６配位し、残りの二つの陰イオンサイトは空となっている（空となっている陰イオンサイトは準イオンサイトとも呼ばれる）（上記の「透明導電膜の技術」）。陽イオンに酸素（陰イオン）が６配位した希土類酸化物Ｃ型の結晶構造は、酸素八面体稜共有構造を有している。酸素八面体稜共有構造を有していると、陽イオンであるｐ金属のｎｓ軌道が互いに重なり合って電子の伝導路を形成し、有効質量が小さくなり高い電子の移動度を示す。
　Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造（希土類酸化物Ｃ型の結晶構造）は、Ｘ線回折でＪＣＰＤＳカードＮｏ．６－０４１６のパターンを示していれば、化学量論比がＭ２Ｘ３からずれていてもよい。即ち、Ｍ２Ｏ３－ｄとなっていてもよい。
　ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍは１～２０の整数）で表される結晶構造のｍ＝１の場合がＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）である。ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍは１～２０の整数）で表される結晶構造は「六方晶層状化合物」あるいは「ホモロガス相の結晶構造」と呼ばれ、異なる物質の結晶層を何層か重ね合わせた長周期を有する「自然超格子」構造から成る結晶である。結晶周期ないし各薄膜層の厚さが、ナノメーター程度の場合、これら各層の化学組成や層の厚さの組み合わせによって、単一の物質あるいは各層を均一に混ぜ合わせた混晶の性質とは異なる固有の特性が得られる。そして、ホモロガス相の結晶構造は、例えばターゲットを粉砕したパウダーあるいはターゲットから直接測定したＸ線回折パターンが、組成比から想定されるホモロガス相の結晶構造Ｘ線回折パターンと一致することから確認できる。具体的には、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　ｏｆ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）カードから得られるホモロガス相の結晶構造Ｘ線回折パターンと一致することから確認することができる。ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）の場合は、ＪＣＰＤＳカードＮｏ．３８－１１０４である。
　Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造の格子定数ａは、１０．１４以下が好ましく、１０．１０以下がより好ましく、１０．０８以下が特に好ましい。格子定数ａは、ＸＲＤのフィティングで求める。格子定数が小さいと移動度の向上によって比抵抗を下げられることが期待できる。
　本発明のターゲットにおいては、前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を含むことが好ましい。
　ＺｎＧａ２Ｏ４で表される結晶構造は、Ｘ線回折でＪＣＰＤＳカードＮｏ．３８－１２４０のパターンを示していれば、化学量論比がずれていてもよい。即ち、ＺｎＧａ２Ｏ４－ｄとなっていてもよい。酸素欠損量ｄが３×１０－５～３×１０－１の範囲であることが好ましい。ｄは焼結条件や、焼結時、昇温時、降温時の雰囲気等で調整することができる。また、焼結後に還元処理をすること等によって調整することもできる。
　本発明のターゲットにおいては、前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＩｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造を含むことが好ましい。
　Ｉｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造は、インジウム元素（Ｉｎ）、ガリウム元素（Ｇａ）、及び亜鉛元素（Ｚｎ）を含む、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物であって、下記の条件１を満たすことを特徴とする。さらに条件２を満たすことが好ましく、さらに条件３を満たすことが特に好ましい。
　条件１：Ｘ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られるチャートにおいて、下記のＡ～Ｅの領域に回折ピークが観測される。
　Ａ．入射角（２θ）＝７．０°～８．４°（好ましくは７．２°～８．２°）
　Ｂ．２θ＝３０．６°～３２．０°（好ましくは３０．８°～３１．８°）
　Ｃ．２θ＝３３．８°～３５．８°（好ましくは３４．３°～３５．３°）
　Ｄ．２θ＝５３．５°～５６．５°（好ましくは５４．１°～５６．１°）
　Ｅ．２θ＝５６．５°～５９．５°（好ましくは５７．０°～５９．０°）
　条件２：２θが３０．６°～３２．０°（上記領域Ｂ）及び３３．８°～３５．８°（上記領域Ｃ）の位置に観測される回折ピークの一方がメインピークであり、他方がサブピークである。
　尚、メインピークとは、２θが５～８０°の範囲で最も強度の強いピーク（ピーク高さの高いピーク）であり、サブピークとは、２番目に強度の強いピーク（ピーク高さの高いピーク）である。
　条件３：Ｘ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られるチャートにおいて、下記のＦ～Ｋの領域に回折ピークが観測される。
　Ｆ．２θ＝１４．８°～１６．２°（好ましくは１５．０°～１６．０°）
　Ｇ．２θ＝２２．３°～２４．３°（好ましくは２２．８°～２３．８°）
　Ｈ．２θ＝３２．２°～３４．２°（好ましくは３２．７°～３３．７°）
　Ｉ．２θ＝４３．１°～４６．１°（好ましくは４３．６°～４５．６°）
　Ｊ．２θ＝４６．２°～４９．２°（好ましくは４６．７°～４８．７°）
　Ｋ．２θ＝６２．７°～６６．７°（好ましくは６３．７°～６５．７°）
　Ｉｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られるチャートの例を図６に示す。
　上記条件を満たす酸化物結晶は、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　ｏｆ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）カードにはなく、今まで確認されていない新規な結晶である。
　Ｉｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造のＸ線回折チャートは、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２（ＪＣＰＤＳ：４０－０２５２）で示される結晶構造及びＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２（ＪＣＰＤＳ：２０－１４４２）で示される結晶構造に類似している。しかしながら、この酸化物はＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２特有のピーク（上記領域Ａのピーク）、及びＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２特有のピーク（上記領域Ｄ及びＥのピーク）を有し、かつ、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２及びＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２には観測されないピーク（上記領域Ｂ）を有する。従って、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２ともＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２とも異なる新たな周期性を有していると判断できる。即ち、Ｉｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造の酸化物は、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２及びＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２とは異なる。
　上記領域Ｂのピークについて、このピークはＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２とＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２のメインピークの間、即ち、３１°付近と３２°付近の間にある。従って、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２のメインピークよりも低角側にシフトしており（格子間距離が広がっていると思われる）、Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２のメインピークよりも高角側にシフトしている（格子間距離が狭まっていると思われる）。
　この結晶構造は、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）２（ＪＣＰＤＳ：４０－０２５２）の結晶構造及びＩｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）２（ＪＣＰＤＳ：２０－１４４２）の結晶構造に類似していると考えられる。
　上記公知の結晶構造を基に、上記新規結晶構造の構造式Ｉｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５を推定した過程を図７に示す。
　本発明のターゲットにおいては、前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たすことが好ましい。
　０．２０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．７０
　０．０１≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．５０
　０．０５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．６０
　上記範囲外であると、Ｉｎリッチ組織とＧａ，Ｚｎリッチ組織の２層を生成させることが難しい。
　また、薄膜トランジスタとした場合に、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．２０未満であると移動度が低くなるおそれがある。０．７０超であるとノーマリーオンになるおそれがある。
　Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．０１未満であると耐湿性が低下するおそれや、光電流が増加するおそれがある。０．５０超であると移動度が低下するおそれがある。
　Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）が０．０５未満であるとウェットエッチングの際に残渣が増えるおそれがある。０．６０超であると耐湿性が低下するおそれや、ウェットエッチングの際にエッチング速度が早くなりすぎて制御が難しくなるおそれがある。
　さらに、下記範囲であると薄膜トランジスタを作製した際に移動度が高くなる。さらに、得られる酸化物焼結体にＩｎリッチ組織とＧａ、Ｚｎリッチ組織を生成させやすい。
　０．５１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）
　さらに好ましくは、
　０．３５≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．６０
　０．１５≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４５
　０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４５
　さらに領域１と領域２に区分される。
　領域１
　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＜０．６０
　領域２
　０．６０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）
　領域１は、下記範囲であると特に好ましい。
　Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４５
　０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４０
　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＜０．６０
　領域２は、下記範囲であると特に好ましい。
　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．６５
　０．１０≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
　０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
　０．６０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）
　０．５１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）
　上記領域１あるいは領域２の範囲内であると、Ｉｎリッチ組織とＧａ，Ｚｎリッチ組織の２層をより生成させやすい。
　薄膜トランジスタを作製した際、光電流が少ない、耐薬品性が向上する、ノーマリーオンになりにくい等の利点が期待できる点では、領域１が好ましい。
　領域１は、さらに、前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす場合、光電流の増加や耐薬品性の低下がさらに抑制できるため、製造プロセスの制約を低減することができる。
　０．３０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
　Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．３５
　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＜０．５６
　領域１のスパッタリングターゲットを作製するには、焼結は、１１００～１３８０℃で１～１００時間行うことが好ましい。焼結温度は、１２００～１３５０℃がより好ましく、１２５０～１３２０℃が特に好ましい。１３８０℃以上であると、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造が失われるおそれがある。また、Ｚｎ（亜鉛）が蒸発して組成比がずれる、ターゲットの比抵抗が高くなる、想定外の結晶型が生じる、焼結に多大なエネルギーが必要となりコスト高となる、等のおそれがある。１１００℃未満であると相対密度が低くなる、比抵抗が高くなる、焼結に時間が掛かりコスト高となる等のおそれがある。
　昇温速度（室温～４００℃）は５℃／分以下が好ましく、０．２～３℃／分がより好ましく、０．４～１℃／分が特に好ましい。
　さらに、６００～１１００℃の間で０．２時間以上１０時間以下の昇温を止めた保持時間を設け、２段階以上の段階的に昇温させることが均一性が増す、クラックが入りにくくなるという点で特に好ましい。
　ターゲットを作製する際に、希少資源であるＧａの使用量を削減できる、原料の比表面積などを制限しなくとも高抵抗物質であるＧａ２Ｏ３の生成を抑制できる、ターゲットの比抵抗を下げやすい等の点、及び薄膜トランジスタを作製した際に、移動度が高い、Ｓ値が小さい等の利点が期待できる点では、領域２が好ましい。
　領域２は、さらに、前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす場合、光電流の増加や耐薬品性の低下を比較的抑制できるため、構造面での制約を低減することができる。
　０．２０＜Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
　Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）＜０．３０
　領域２のスパッタリングターゲットを作製するには、焼結は、１１００～１６００℃で１～１００時間行うことが好ましい。焼結温度は、１２００～１４９０℃がより好ましく、１３００～１４８０℃が特に好ましい。１６００℃以上であると、Ｚｎ（亜鉛）が蒸発して組成比がずれる、ターゲットの比抵抗が高くなる、想定外の結晶型が生じる、焼結に多大なエネルギーが必要となりコスト高となる等のおそれがある。１１００℃以下であると相対密度が低くなる、比抵抗が高くなる、焼結に時間が掛かりコスト高となる等のおそれがある。
　昇温速度（室温～４００℃）は５℃／分以下が好ましく、０．２～３℃／分がより好ましく、０．４～１℃／分が特に好ましい。昇温速度（４００℃～焼結温度）は５℃／分以下が好ましく、０．２～３℃／分がより好ましく、０．４～１℃／分が特に好ましい。
　さらに、６００～１１００℃の間で０．２時間以上１０時間以下の昇温を止めた保持時間を設け、２段階以上の段階的に昇温させることが均一性が増す、クラックが入りにくくなるという点で特に好ましい。
　本発明のターゲットは、本発明の効果を損ねない範囲において、上述したＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ以外の金属元素、例えば、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆ等を含有していてもよい。
　本発明のターゲットにおいては、Ｓｎを含有することで、Ｉｎの含有量が多い組織の抵抗を下げられることが期待できる、Ｉｎの含有量が多い組織の生成を容易にできる場合がある、錫の低級酸化物の生成による比抵抗の上昇や抵抗の高い錫化合物の生成を抑制しやすい等の点から、前記酸化物焼結体がさらに、下記式を満たす原子比でＳｎを含有することが好ましい。
　０．０００１＜Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＜０．１０
　また、バックチャンネルエッチ型の薄膜トランジスタを作製した際に、半導体層の膜厚の均一性が向上するという利点が期待できるという点で下記範囲が好ましい。
　０．０１＜Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＜０．０５
　より好ましくは下記式を満たす。
　０．０１５≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）≦０．０４５
　特に好ましくは下記式を満たす。
　０．０２≦Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）≦０．０４
　本発明のターゲットは、実質的にＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ及びＯのみ又はＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｎ及びＯのみを含有することが好ましい。
　実質的に上記の元素のみを含有するとは、製造工程で不可避的に入る不純物以外には、添加元素を含まないことを意味する。具体的には、上記元素以外の元素の濃度は１０ｐｐｍ未満である。
　実質的に上記の元素のみを含有していると、製造時に管理すべき元素数が抑えられ、管理を簡便化できるという利点がある。
　本発明のターゲットを構成する焼結体の相対密度は９５％以上が好ましく、９６％以上がより好ましく、９７％以上が特に好ましい。９５％未満であるとターゲットが割れやすかったり、異常放電が発生しやすかったりするおそれがある。相対密度とは、加重平均より算出した理論密度に対して相対的に算出した密度である。各原料の密度の加重平均より算出した密度が理論密度であり、これを１００％とする。
　比抵抗は０．０１ｍΩｃｍ以上２０ｍΩｃｍ以下が好ましく、０．１ｍΩｃｍ以上１０ｍΩｃｍ以下がより好ましく、０．２ｍΩｃｍ以上５ｍΩｃｍ以下が特に好ましい。比抵抗が２０ｍΩｃｍ超では、長時間ＤＣスパッタリングを続けていると、異常放電によりスパークが発生し、ターゲットが割れたり、スパークにより飛び出した粒子が成膜基板に付着し、酸化物半導体膜としての性能を低下させたりする場合がある。比抵抗が０．０１ｍΩｃｍより小さい抵抗値では、ターゲットの抵抗がパーティクルの抵抗より小さくなり、飛散してきたパーティクルにより異常放電が起きるおそれがある。
　本発明のスパッタリングターゲットの製造方法（以下、本発明のターゲット製造方法という）は、Ｉｎを主成分とする酸化物粉体とＧａ及びＺｎを主成分とする酸化物粉体を原料とする成形体を作製し焼結することが好ましい。
　上記製造方法をとることで、Ｉｎの含有量が多い組織とＧａ及びＺｎの含有量が多い組織からなるターゲットを得やすい。
　例えば、ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を持つ酸化物を含む成形体を焼結することで、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を含む本発明のターゲットを得ることができる。
　例えば、ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を持つ酸化物粉末とＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造を持つ酸化物粉末から、ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を持つ酸化物とＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造を持つ酸化物とを含む成形体を作製し、その成形体を焼結すると、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造以外の構造の酸化物が生成しにくく、安定してＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を含む酸化物焼結体を作製できるという利点がある。
　原料であるＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を持つ酸化物は、例えば、次のようにして製造することができる。
　ＺｎＯ粉及びＧａ２Ｏ３粉をＺｎとＧａの原子比が１：２となる割合で混合し、焼成し、ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を持つ粉体を合成する。あるいは、同様にＺｎＯ粉及びＧａ２Ｏ３粉をＺｎとＧａの原子比が１：２となる割合で混合し仮焼後、粉砕する。
　＜ターゲットの製造工程毎の説明＞
　（１）配合工程
　配合工程は、スパッタリングターゲットの原料である金属酸化物を混合する工程である。
　原料としては、インジウム化合物の粉末、ガリウム化合物の粉末、亜鉛化合物の粉末等の粉末を用いる。インジウムの化合物としては、例えば、酸化インジウム、水酸化インジウム等が挙げられる。ガリウムの化合物としては、例えば、酸化ガリウム、水酸化ガリウム等が挙げられる。亜鉛の化合物としては、例えば、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等が挙げられる。各々の化合物として、焼結のしやすさ、副生成物の残存のし難さから、酸化物が好ましい。
　また、原料の純度は、通常２Ｎ（９９質量％）以上、好ましくは３Ｎ（９９．９質量％）以上、特に好ましくは４Ｎ（９９．９９質量％）以上である。純度が２Ｎより低いと耐久性が低下する、液晶ディスプレイに用いた際に液晶側に不純物が入り、焼き付けが起こるおそれがある。
　原料の一部として金属亜鉛（亜鉛末）を用いることが好ましい。原料の一部に亜鉛末を用いるとホワイトスポットの生成を低減することができる。
　金属酸化物等のターゲットの製造に用いる原料を混合し、通常の混合粉砕機、例えば、湿式ボールミルやビーズミル又は超音波装置を用いて、均一に混合・粉砕することが好ましい。
　湿式ボールミルを用いる場合、混合粉砕の時間は、通常０．５～６０時間、好ましくは６～４８時間、より好ましくは８～３６時間である。０．５時間未満であると原料の分散不良でホワイトスポットや黒点等の外観不良が生じるおそれがある。６０時間超であると、混合時に反応して想定外の結晶型が生じるおそれがある。
　酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化亜鉛の比表面積（ＢＥＴ比表面積）は、通常各々３～１８ｍ２／ｇ、３～１８ｍ２／ｇ、３～１８ｍ２／ｇであり、好ましくは各々７～１６ｍ２／ｇ、７～１６ｍ２／ｇ、３～１０ｍ２／ｇであり、より好ましくは各々７～１５ｍ２／ｇ、７～１５ｍ２／ｇ、４～１０ｍ２／ｇであり、特に好ましくは各々１１～１５ｍ２／ｇ、１１～１５ｍ２／ｇ、４～５ｍ２／ｇである。比表面積が小さすぎると焼結体中に各々の元素の凝集体が成長する、原料粉末の結晶型が残存する、想定外の結晶型が生成し性状が変化する、等のおそれがある。比表面積が大きすぎると想定外の結晶型が生成し性状が変化する、分散不良を起こし外観不良や特性のムラが生じる等のおそれがある。ターゲットの原料となる各金属化合物の比表面積（ＢＥＴ比表面積）は、ＪＩＳ　Ｚ　８８３０に記載の方法によって測定することができる。
　（２）仮焼工程
　仮焼工程は、スパッタリングターゲットの原料である化合物の混合物を得た後、この混合物を仮焼する、必要に応じて設けられる工程である。
　仮焼を行うと、密度を上げることが容易になり好ましいが、コストアップになるおそれがある。そのため、仮焼を行わずに密度を上げられることがより好ましい。
　仮焼工程においては、５００～１２００℃で、１～１００時間の条件で金属酸化物の混合物を熱処理することが好ましい。５００℃未満又は１時間未満の熱処理条件では、インジウム化合物や亜鉛化合物、錫化合物の熱分解が不十分となる場合があるためである。一方、熱処理条件が、１２００℃を超えた場合又は１００時間を超えた場合には、粒子の粗大化が起こる場合があるためである。
　従って、特に好ましいのは、８００～１２００℃の温度範囲で、２～５０時間の条件で、熱処理（仮焼）することである。
　尚、ここで得られた仮焼物は、下記の成形工程及び焼成工程の前に粉砕するのが好ましい。
　（３）成形工程
　成形工程は、金属酸化物の混合物（上記仮焼工程を設けた場合には仮焼物）を加圧成形して成形体とする工程である。この工程により、ターゲットとして好適な形状に成形する。仮焼工程を設けた場合には得られた仮焼物の微粉末を造粒した後、加圧成形により所望の形状に成形することができる。
　本工程で用いることができる成形方法としては、例えば、金型成形、鋳込み成形、射出成形等も挙げられるが、焼結密度の高く、比抵抗が小さく、均質な焼結体（ターゲット）を得るためには、冷間静水圧（ＣＩＰ）、熱間静水圧（ＨＩＰ）等で成形するのが好ましい。単なるプレス成形（一軸プレス）であると圧力にムラ生じて、想定外の結晶型が生成してしまうおそれがある。
　また、プレス成形（一軸プレス）後に、冷間静水圧（ＣＩＰ）、熱間静水圧（ＨＩＰ）等を行い２段階以上の成形工程を設けると再現性を高めるという点で好ましい。
　ＣＩＰ（冷間静水圧、あるいは静水圧加圧装置）を用いる場合、面圧８００～３０００ｋｇｆ／ｃｍ２で０．５～２０分保持することが好ましい。また、面圧が８００ｋｇｆ／ｃｍ２以下であると、焼結後の密度が上がらないあるいは抵抗が高くなるおそれがある。面圧３０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であると装置が大きくなりすぎ不経済となるおそれがある。保持時間が０．５分以下であると焼結後の密度が上がらないあるいは抵抗が高くなるおそれがある。２０分以上であると時間が掛かりすぎ不経済となるおそれがある。
　尚、成形処理に際しては、ポリビニルアルコールやメチルセルロース、ポリワックス、オレイン酸等の成形助剤を用いてもよい。
　成形体の厚みは通常６ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍ以上、特に好ましくは１０ｍｍ以上である。６ｍｍ未満であると焼結時に収縮して薄くなりすぎるため熱伝導率のムラが生じ想定外の結晶型が生成する、結晶粒径が大きくなりすぎるおそれがある。
　（４）焼結工程
　焼結工程は、上記成形工程で得られた成形体を焼成する工程である。
　この場合の焼結条件としては、酸素ガス雰囲気又は酸素ガス加圧下で行うことが好ましい。本発明において、酸素ガス雰囲気とは、酸素を５０％以上含有する雰囲気をいい、酸素ガス加圧下とは、酸素ガスを９０％以上（好ましくは９８％以上）含有する雰囲気において、好ましくは１～５気圧、さらに好ましくは２～４気圧で加圧することをいう。酸素ガスを十分に含有しない雰囲気で焼結すると、ＺｎＯ等の昇華が生じたり、また酸化状態が不十分な状態となり、得られるターゲットの密度を十分に向上させることができず、スパッタリング時の異常放電の発生を十分に抑制できなくなる場合がある。
　焼結は、目的とする焼結体の結晶構造に従って、前記条件で行えばよいが、通常１１００～１６００℃で１～１００時間行う。１２００～１４９０℃がより好ましく、１３００～１４８０℃が特に好ましい。１６００℃以上であると、Ｚｎ（亜鉛）が蒸発して組成比がずれる、ターゲットの比抵抗が高くなる、想定外の結晶型が生じる、焼結に多大なエネルギーが必要となりコスト高となる等のおそれがある。１１００℃以下であると相対密度が低くなる、比抵抗が高くなる、焼結に時間が掛かりコスト高となる等のおそれがある。
　また、焼成時の降温速度（冷却速度）は、通常４℃／分以下、好ましくは２℃／分以下、より好ましくは１℃／分以下、さらに好ましくは０．８℃／分以下、特に好ましくは０．５℃／分以下である。４℃／分以下であると本発明の結晶型が得られやすい。また、降温時にクラックが発生しにくい。
　また、昇温の途中で一度昇温を止め保持温度で保持し、２段階以上で焼結を行ってもよい。
　（５）還元工程
　還元工程は、上記焼結工程で得られた焼結体のバルク抵抗をターゲット全体として低減するために還元処理を行う、必要に応じて設けられる工程である。
　本工程で適用することができる還元方法としては、例えば、還元性ガスによる方法や真空焼成又は不活性ガスによる還元等が挙げられる。
　還元性ガスによる還元処理の場合、水素、メタン、一酸化炭素や、これらのガスと酸素との混合ガス等を用いることができる。
　不活性ガス中での焼成による還元処理の場合、窒素、アルゴンや、これらのガスと酸素との混合ガス等を用いることができる。
　本発明では、還元処理（アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気、水素雰囲気、あるいは真空や低圧での熱処理）は行わないことが好ましい。還元処理を行うと、表面部と深部の抵抗値の違いを発生あるいは増幅させるおそれがある。
　尚、本発明のターゲットは、還元処理を行わなくても比抵抗が低いため、通常は、還元処理は不要である。
　（６）加工工程
　加工工程は、上記のようにして焼結して得られた焼結体を、さらにスパッタリング装置への装着に適した形状に切削加工し、またバッキングプレート等の装着用治具を取り付けるための、必要に応じて設けられる工程である。
　研削前の焼結体の厚みは５．５ｍｍ以上が好ましく、６ｍｍ以上がより好ましく、８ｍｍ以上が特に好ましい。研削は通常片面０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは２ｍｍ以上である。厚みの厚い焼結体を作製し、十分研削することで、均質なターゲットが作製できるというメリットがある。
　酸化物焼結体をスパッタリングターゲット素材とするには、該焼結体を例えば、平面研削盤で研削して表面粗さＲａが５μｍ以下の素材とする。ここで、さらにスパッタリング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。ターゲットの厚みは通常２～２０ｍｍ、好ましくは３～１２ｍｍ、特に好ましくは４～６ｍｍである。また、表面は２００～１０，０００番のダイヤモンド砥石により仕上げを行うことが好ましく、４００～５，０００番のダイヤモンド砥石により仕上げを行うことが特に好ましい。２００番より小さい、あるいは１０，０００番より大きいダイヤモンド砥石を使用するとターゲットが割れやすくなるおそれがある。ターゲットの表面粗さＲａが０．５μｍ以下であり、方向性のない研削面を備えていることが好ましい。Ｒａが０．５μｍより大きかったり、研磨面に方向性があると、異常放電が起きたり、パーティクルが発生するおそれがある。
　上記のようにしてターゲット素材をバッキングプレートへボンディングすることでスパッタリングターゲットを得る。また、複数のターゲット素材を一つのバッキングプレートに取り付け、実質一つのターゲットとしてもよい。
　次に、清浄処理にはエアーブローあるいは流水洗浄等を使用できる。エアーブローで異物を除去する際には、ノズルの向い側から集塵機で吸気を行なうとより有効に除去できる。尚、以上のエアーブローや流水洗浄では限界があるので、さらに超音波洗浄等を行なうこともできる。この超音波洗浄は周波数２５～３００ＫＨｚの間で多重発振させて行なう方法が有効である。例えば周波数２５～３００ＫＨｚの間で、２５ＫＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて超音波洗浄を行なうのが良い。
　本発明のターゲットを用いて作製された酸化物半導体膜は、薄膜トランジスタの半導体層（チャンネル層）として有用である。得られる薄膜トランジスタは、移動度が高く、Ｓ値が低く、光電流が小さい等の優れたＴＦＴ特性を示す。
　本発明の半導体素子の製造方法は、上記本発明のスパッタリングターゲットを用いて酸化物膜を成膜する工程を含むことを特徴とする。
　本発明のターゲットを用いて作製された酸化物膜は、ホール移動度が高く、半導体として用いるのに適したキャリア密度を示す。
　本発明の半導体素子の製造方法によって製造された半導体素子は、特に薄膜トランジスタとして有用である。
実施例１
（１）ターゲットの作製
　下記条件でターゲットを作製した。
（ａ）原料
　Ｉｎ２Ｏ３　、純度４Ｎ、アジア物性材料社製
　Ｇａ２Ｏ３　、純度４Ｎ、アジア物性材料社製
　ＺｎＯ　　、純度４Ｎ、高純度化学社製
（ｂ）混合：ボールミルで２４時間混合した。
（ｃ）造粒：自然乾燥
（ｄ）成形：
　プレス成形、面圧４００ｋｇｆ／ｃｍ２、１分保持
　ＣＩＰ（静水圧加圧装置）、面圧２０００ｋｇｆ／ｃｍ２、１分保持
（ｅ）焼結：電気炉
　昇温速度　１℃／分
　焼結温度　１４００℃
　焼結時間　２０時間
　焼結雰囲気　大気
（ｆ）後処理：還元条件下での熱処理は行わなかった。
（ｇ）加工：厚さ６ｍｍの焼結体を厚さ５ｍｍに研削・研磨した。
　尚、上下面・側辺をダイヤモンドカッターで切断して、表面を平面研削盤で研削して表面粗さＲａが５μｍ以下のターゲット素材とした。
（ｈ）得られたターゲット用焼結体の表面をエアーブローし、さらに３分間超音波洗浄を行なった後、インジウム半田にて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。ターゲットの表面粗さＲａは０．５μｍ以下であり、方向性のない研削面を備えていた。
（２）ターゲット用焼結体の評価
　得られたターゲット用焼結体の評価は下記の方法で行った。
（ａ）元素組成比（原子比）
　誘導プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）により測定した。
（ｂ）比抵抗
　抵抗率計（三菱化学(株)製、ロレスタ）を使用し四探針法（ＪＩＳ　Ｒ　１６３７）に基づき測定、１０箇所の平均値を比抵抗値とした。
（ｃ）相対密度（％）
　原料粉の密度から計算した理論密度と、アルキメデス法で測定した焼結体の密度から、下記計算式にて算出した。
　相対密度（％）＝（アルキメデス法で測定した密度）÷（理論密度）×１００
（ｄ）Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）
　ターゲット用焼結体の表面を下記条件で直接測定し、結晶型を決定した。
　・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）
　・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
（ｅ）電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡの測定）
　ターゲット表面部分を切り出し、下記条件で測定した。
　装置名：日本電子株式会社
　ＪＸＡ－８２００
　測定条件
　加速電圧：１５ｋＶ
　照射電流：５０ｎＡ
　照射時間（１点当りの）：５０ｍＳ
（ｆ）外観（色むら）
　北窓昼光下、５０ｃｍ離れた場所から焼結体を目視し、下記に分類した。
　Ａ：色むらがほとんどない
　Ｂ：色むらが若干ある
　Ｃ：色むらがある
　尚、焼結体に色むらがある場合、例えばターゲットを使用時にその状態の判断が難しくなるおそれがある。
　ＥＰＭＡによる観測で、ターゲットは長さ１５μｍ以上のＩｎリッチ組織の連結構造を有していた。
　また、酸素欠損量を炭素粉末中で加熱させて生成する二酸化炭素の量を赤外吸収スペクトルで測定することで算出した。酸素欠損量は８×１０－３であった。
　また、ＸＲＤから求めたＩｎ２Ｏ３のビックスバイト構造の格子定数は、格子定数ａ＝１０．０７４であった。
　実施例１で得られたターゲット表面のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られたチャートを図８に示す。
（３）成膜評価
（Ａ）成膜速度の安定性（変動）
　１０００時間連続放電（成膜）前後の成膜速度を比較した。
　変動が５％未満のものをＡ，５％以上１０％未満のものをＢ、１０％以上のものをＣと評価した。
　成膜速度（スパッタレート）は、触針式表面形状測定器（（株）小坂研究所　ＥＴ３０００）で測定した膜厚を成膜時間で割ることで求めた。
（Ｂ）ターゲットの成膜特性
（ａ）異常放電
　９６時間連続成膜で発生した異常放電回数を測定した。
　異常放電回数が５回未満をＡ、５回以上２０未満をＢ、２０回以上をＣと評価した。
（ｂ）ノジュール（ノジュール発生密度）
　以下のとおり評価した。
　９６時間連続成膜後の成膜後のスパッタリングターゲットの写真からノジュールで被覆された面積を計算し、以下の式で発生密度を計算した。
　ノジュール発生密度＝ノジュール発生面積÷スパッタリングターゲット面積
　その結果、ノジュールが少ない方から順に、
　１０－２以内：Ａ、１０－１以内：Ｂ、１０－１超：Ｃ
　として、３段階で評価した。
（ｃ）ターゲットと薄膜の組成比の比較
　スパッタリングで作製した薄膜を用いてターゲットと薄膜の組成比の違いを評価した。薄膜の組成比はＩＣＰ分析法で分析して求めた。ターゲットと薄膜の組成比はほぼ同一（薄膜の各元素の組成比がターゲットの各元素の組成比の±２％以内）であった。
（４）ＴＦＴの作製
　完成したスパッタリングターゲットを用いて、図１に示すチャンネルストッパー型薄膜トランジスタ１を作製し、評価した。
　基板は、熱酸化膜付シリコン基板１０を用いた。シリコン基板をゲート電極１２、熱酸化膜（１００ｎｍ）をゲート絶縁膜１４とした。
　続いて、ＲＦスパッタ法により、上記（１）で作製したターゲットを使用して成膜した後、ウェットエッチングで厚さ２５ｎｍの半導体膜（チャネル層）２０を形成した。その後、大気中３００℃で６０分間熱処理した。
　本実施例では、投入ＲＦパワーは２００Ｗとした。成膜時の雰囲気は、全圧０．５Ｐａであり、その際のガス流量比はＡｒ：Ｏ２＝９７：３であった。また、基板温度は５０℃であった。
　厚さ５ｎｍのＭｏと厚さ５０ｎｍのＡｌと厚さ５ｎｍのＭｏをこの順で積層し、フォトリソグラフィー法（リフトオフ法）により、ソース電極３０及びドレイン電極３２を形成した。
　その後、大気中３００℃で６０分間熱処理し、チャネル長が４０μｍで、チャネル幅が４０μｍのチャンネルストッパー型薄膜トランジスタ１を作製した。
（５）ＴＦＴの評価
　薄膜トランジスタの評価は、以下のように実施した。
（ａ）移動度（電界効果移動度（μ））及びＳ値（Ｖ／ｄｅｃａｄｅ）
　半導体パラメーターアナライザー（ケースレー４２００）を用い、室温、遮光環境下で測定した。
（ｂ）光電流の評価
　光照射下と遮光環境下の測定を比較し、閾値電圧（Ｖｔｈ）の変動が２Ｖ以内のものをＡ、２Ｖを超えるものをＢとして２段階で評価した。
　ターゲットとＴＦＴの作製条件、評価結果を表１－１に示す。
実施例２～９及び比較例１～４
　表１－１又は表１－２の組成・条件とした以外は実施例１と同様にターゲット及びＴＦＴを作製・評価した。結果を表１－１及び表１－２に示す。
実施例１０
　ＺｎＯ粉及びＧａ２Ｏ３粉をＺｎとＧａの原子比が１：２となる割合で混合し仮焼後、粉砕した原料粉及びＩｎ２Ｏ３原料粉を用い成形体を成形した。成形体はＺｎＧａ２Ｏ４で表される結晶型を含んでいた（Ｘ線回折で解析して確認した）。この成形体を用い、表１－１に示す組成・条件とした以外は、実施例１と同様にターゲット及びＴＦＴを作製・評価した。結果を表１－１に示す。
　実施例２、３及び６で得られたターゲット表面のＸ線回折測定（Ｃｕｋα線）により得られたチャートを図９～１１に示す。
　実施例１及び２で作製した酸化物焼結体のＥＰＭＡによるＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｏの分散ＭＡＰを示す顕微鏡写真を図１２及び図１３に示した。実施例４で作製した酸化物焼結体のＥＰＭＡによる顕微鏡写真を図２～５に示した。
　また、表１－１及び表１－２中のＸ線回折における結晶型とＪＣＰＤＳカードＮｏ．との対応関係を表２に示す。表１－１及び表１－２中のＸ線回折における「－」は、ＸＲＤパターンが確認できなかったことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　本発明のスパッタリングターゲットは、比抵抗が低いため還元処理を必要とせず、コストを低減できる。
　本発明のスパッタリングターゲットは、酸化物半導体膜形成用のターゲットとして有用である。
　本発明によれば、優れた成膜性を有するスパッタリングターゲット、特に酸化物半導体膜形成用のスパッタリングターゲットを提供することができる。
　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。

Claims (13)

  1. 　Ｉｎ，Ｇａ及びＺｎを含み、周囲よりもＩｎの含有量が多い組織と、周囲よりもＧａ及びＺｎの含有量が多い組織を備えている酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット。
  2. 　前記Ｉｎの含有量が多い組織の酸素含有量が、周囲の組織よりも少ない、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
  3. 　前記Ｉｎの含有量が多い組織が、１５μｍ以上の連結構造を有している、請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
  4. 　前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス構造を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
  5. 　前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
  6. 　前記酸化物焼結体が、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造とＩｎ１．５Ｇａ０．５Ｚｎ２Ｏ５で表されるホモロガス構造を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
  7. 　前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす、請求項１～６のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
    　０．２０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．７０
    　０．０１≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．５０
    　０．０５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．６０
  8. 　前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす、請求項７に記載のスパッタリングターゲット。
    　Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４５
    　０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．４０
    　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＜０．６０
  9. 　前記酸化物焼結体のＩｎ、Ｇａ及びＺｎの原子比が下記の式を満たす、請求項７に記載のスパッタリングターゲット。
    　Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．６５
    　０．１０≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
    　０．１０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）
    　０．６０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ）
    　０．５１≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）
  10. 　前記酸化物焼結体が、さらに下記式を満たす原子比でＳｎを含有する、請求項１～９のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
    　０．０００１＜Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ＋Ｓｎ）＜０．１０
  11. 　実質的にＩｎ，Ｇａ，Ｚｎ及びＯのみを含有する、請求項１～９のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
  12. 　ＺｎＧａ２Ｏ４で表されるスピネル構造を持つ酸化物を含む成形体を焼結する工程を含む、請求項５に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
  13. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットを用いて酸化物膜を成膜する工程を含む、半導体素子の製造方法。
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