TWI568869B - Oxide sintered body and sputtering target - Google Patents
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Description
本發明為關於藉濺鍍法使液晶顯示器或有機EL裝置等之顯示裝置所使用之薄膜電晶體(TFT)之氧化物半導體薄膜成膜時所用之氧化物燒結體及濺鍍靶。
TFT所用之非晶質(amorphous)氧化物半導體相較於廣用之非晶質矽(a-Si)具有高的載體移動度，且光學帶隙較大，可在低溫下成膜，故期待可應用於要求大型．高解像度．高速驅動之下一世代顯示器、或應用於耐熱性低之樹脂基板等。上述氧化物半導體(膜)形成時，較好使用濺鍍與該膜相同材料之濺鍍靶之濺鍍法。其原因為以濺鍍法形成之薄膜，相較於以離子電鍍法或真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法形成之薄膜，具有膜面方向(膜面內)之成分組成或膜厚等之面內均勻性較優異，可形成與濺鍍靶相同成分組成之薄膜之優點之故。濺鍍靶通常係經由混合、燒結氧化物粉末，且經機械加工而形成。
顯示裝置所用之氧化物半導體之組成列舉為例如含有In之非晶質氧化物半導體[In-Ga-Zn-O、In-Zn-O、In-Sn-O(ITO)等]，但使用稀有金屬In，在大量生產製程中會有材料成本上升之顧慮。因此，提案有於Zn中添加Sn而非晶質化之ZTO系氧化物半導體作為不含昂貴In且可降低材料成本之適於大量生產之氧化物半導體，於專利文獻1~4
中揭示對於該ZTO系氧化物半導體膜之製造有用之濺鍍靶。
其中專利文獻1中提案藉由進行長時間之燒成而控制組織以使其不含氧化錫相，藉此抑制濺鍍中之異常放電或龜裂發生之方法。又專利文獻2中提案進行900~1300℃之低溫預燒粉末製造步驟與正式燒成步驟之二階段步驟，使ZTO系燒結體高密度化，藉此抑制濺鍍中之異常放電之方法。專利文獻3中提案利用含有尖晶石型AB2O4化合物而提高導電性，且高密度化之方法。另外，專利文獻4中提案進行900~1100℃之低溫之預燒粉末製造步驟與正式燒成步驟之二階段步驟，而獲得緻密ZTO系燒結體之方法。
又專利文獻5中提案含有低In之ZTO系濺鍍靶作為即使降低ITO中之In量其比電阻亦低且相對密度高之透明導電膜形成用濺鍍靶。一般減少ITO中之In時，濺鍍靶之相對密度會變低，整體之比電阻會上升，但上述專利文獻5中，藉由使以In2O3表示之方鐵錳礦構造化合物與以Zn2SnO4表示之尖晶石構造化合物共存，而實現在高密度下比電阻小，濺鍍時之異常放電亦可受抑制之濺鍍靶。
專利文獻1：特開2007-277075號公報
專利文獻2：特開2008-63214號公報
專利文獻3：特開2010-18457號公報
專利文獻4：特開2010-37161號公報
專利文獻5：特開2007-63649號公報
顯示裝置用氧化物半導體膜之製造中所使用之濺鍍靶及其材料的氧化物燒結體期望導電性優異且具有高的相對密度。又，使用上述濺鍍靶獲得之氧化物半導體膜期望具有高的載體移動度。進而考慮生產性或製造成本等時，期望提供不以高頻(RF)濺鍍法，而是可藉容易高速成膜之直流濺鍍法製造之濺鍍靶。
本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的係提供一種較好地使用於顯示裝置用氧化物半導體膜之製造之氧化物燒結體及濺鍍靶，其為兼具高導電性與相對密度，可使具有高載體移動度之氧化物半導體膜成膜之氧化物燒結體及濺鍍靶。
可解決上述課題之本發明氧化物燒結體為混合氧化鋅、氧化錫、與氧化銦之各粉末並經燒結而獲得之氧化物燒結體，其特徵為相對於前述氧化物燒結體，利用EPMA進行面內組成繪圖時，測定面積中所佔之Sn濃度為10~50質量%之區域的比率為70面積%以上。
本發明之較佳實施形態中，對於前述氧化物燒結體，
利用EPMA進行面內組成繪圖時，測定面積中所佔之In濃度為2~35質量%之區域的比率為70面積%以上。
本發明之較佳實施形態中，前述氧化物燒結體中所含金屬元素之含量(原子%)分別以[Zn]、[Sn]、[In]表示時，[In]相對於[Zn]+[Sn]+[In]之比，及[Sn]相對於[Zn]+[Sn]之比為分別滿足下式者：[In]/([Zn]+[Sn]+[In])=0.01~0.30
[Sn]/([Zn]+[Sn])=0.20~0.60。
本發明之較佳實施形態中，[In]相對於[Zn]+[Sn]+[In]之比，及[Sn]相對於[Zn]+[Sn]之比為分別滿足下式者：[In]/([Zn]+[Sn]+[In])=0.10~0.30
[Sn]/([Zn]+[Sn])=0.33~0.60。
本發明之較佳實施形態中，前述氧化物燒結體之相對密度為90%以上，比電阻為1Ω．cm以下。
另外，可解決上述課題之本發明濺鍍靶為使用上述任一項之氧化物燒結體獲得之濺鍍靶，其特徵為相對密度為90%以上，比電阻為1Ω．cm以下。
依據本發明，由於減低稀有金屬In之量仍可獲得具有低比電阻及高相對密度之氧化物燒結體及濺鍍靶，故可大幅削減原料成本。又，依據本發明，可獲得直流放電安定性優異，面內均勻性及膜質安定性優異之濺鍍靶。若使用本發明之濺鍍靶，可藉容易高速成膜之直流濺鍍法，使
載體移動度高之氧化物半導體可低價格且安定地成膜，故可提高生產性。
本發明人等為了提供混合了氧化鋅、氧化錫及氧化銦之各粉末並經燒結獲得之氧化物燒結體，且具有高導電性(低比電阻)與高相對密度，可應用直流濺鍍法，且載體移動度高之氧化物半導體膜成膜所適用之濺鍍靶用氧化物燒結體而重複檢討。其結果，發現以EPMA(電子探針X-射線微分析儀，Electron ProbeX-ray Micro Analyzer)進行上述氧化物燒結體之組成繪圖時，(一)測定區域(此處為400μm×400μm)中，Sn濃度為10~50質量%之區域所佔之比率成為70面積%以上之組織時，(二)較佳為上述測定區域中，In濃度為2~35質量%之區域所佔之比率成為70面積%以上之組織時，可達到期望目的。因此，發現為了獲得具有該種組織之氧化物燒結體，只要進行特定燒結條件(較好為950~1650℃之溫度下燒結)即可，因而完成本發明。
本發明中作為對象的Zn-Sn-In系氧化物燒結體之大部分係以構成氧化物燒結體之所有金屬元素(Zn、Sn、及In)經鍵結之Zn-Sn-In系化合物存在，但依據金屬元素之組成比不同，亦可以上述以外之形態存在。例如，針對Sn，[Sn]/([Zn]+[Sn])之比非常大等之情況，會有以Sn單獨，或以SnO2等存在之情況。以EPMA進行組成繪圖時，藉
由定量分析上述金屬元素，可概略鑑定觀察視野中存在之化合物之組成。
因此依據本發明人等之探討結果，判定以後述條件進行EPMA分析時，測定面積中，Sn濃度為10~50質量%之區域(Sn10~50)所佔比率為70面積%以上者；較好，在測定面積中，In濃度為2~35質量%之區域(In2~35)所佔比率為70面積%以上者，由於ZnO、SnO2及In2O3幾乎成均勻分布，而對於氧化物燒結體相對密度之提高(90%以上)及比電阻之降低(1Ω．cm以下)大有助益。EPMA之分析結果滿足上述要件間接意指係In、Zn及Sn三元素完全經鍵結之化合物，且ZnO、SnO2及In2O3大致均勻分布之In-Zn-Sn-O系化合物佔有測定面積中之70面積%以上。
本發明之In-Zn-Sn-O系氧化物燒結體中，進行EPMA組成繪圖時，若存在有Sn濃度、更好為In濃度經適當控制之In-Zn-Sn-O系化合物時，可使濺鍍靶高密度化、比電阻降低之機制詳情尚不清楚，但推測係由於上述In-Zn-Sn-O系化合物熔點低，在燒結時形成液相，因而有助於氧化物燒結體之密度提高，進而有助於比電阻降低。
若關於上述氧化物燒結體(濺鍍靶)之組成來說，藉由於使用ZnO與SnO2作為原料之ZTO系之氧化物半導體用氧化物燒結體中添加特定量之In2O3，而提高氧化物燒結體之相對密度，且降低比電阻，其結果，得知可持續進行安定之直流放電。再者，亦可知具有使用上述濺鍍靶成膜之氧化物半導體薄膜之TFT可獲得載體密度為15cm2/Vs
以上之極高之特性。
具體而言，氧化物燒結體中所含金屬元素之含量(原子%)分別以[Zn]、[Sn]、[In]表示時，[In]相對於[Zn]+[Sn]+[In]之比([In]比)較好為[In]比=0.01~0.30，及[Sn]相對於[Zn]+[Sn]之比([Sn]比)較好為[Sn]比=0.20~0.60，更好[In]比=0.10~0.30，[Sn]比=0.33~0.60。前述專利文獻5中，為了成為適於透明導電膜成膜之濺鍍靶之組成，[In]比設定在比上述範圍多，[Sn]比設定在比上述範圍低，與提供適於氧化物半導體膜成膜之氧化物燒結體及濺鍍靶之本發明之較佳組成比並不相同。
以下針對本發明之氧化物燒結體之構成要件加以詳細說明。
首先，針對以EPMA觀察上述氧化物燒結體時之組織加以說明。依據EPMA獲得之彩色繪圖，可一目瞭然輕易地掌握濺鍍靶之面內元素分佈。
本發明之特徵為以後述條件利用EPMA對上述氧化物燒結體進行面內組成繪圖時，關於以Sn濃度，較好進而以In濃度定義之組織形態，滿足下述(一)，較好滿足下述(二)。
(一)測定面積中，Sn濃度為10~50質量%之區域之比率佔70面積%以上。
(二)較佳為，測定面積中，In濃度為2~35質量%之區域之比率佔70面積%以上。
以下有時稱Sn濃度為10~50質量%之區域為Sn10~50
，In濃度為2~35質量%之區域為In2~35。
本發明中之EPMA之測定條件如下。
分析裝置：JEOL製造之「電子束微分析儀JXA8900RL」
加速電壓：15.0kV
照射電流：5.012×10-8A
電子束徑：最小(0μm)
測定時間：100.00ms
測定點數：400×400
測定間隔：1μm
測定面積：400μm×400μm
測定位置：板厚方向中央部
測定視野數：1視野
本發明之氧化物燒結體係控制在測定面積中，Sn濃度為10~50質量%之區域Sn10~50所占比率為70面積%以上。據此，成為較多存在有ZnO、SnO2、及In2O3成大致均勻分布、對氧化物燒結體之相對密度提高及比電阻降低大有助益之In-Zn-Sn-O系化合物。且，藉由成為上述構成，即使為較少In量(如後述，本發明之[In]比之較佳範圍為0.01~0.30，更好為0.10~0.30)，仍可實現低的比電阻(1Ω．cm以下)及高的相對密度(90%以上)。
關於上述區域(Sn10~50)以外之區域，本發明中雖未意圖嚴密控制，但以上述條件對本發明之氧化物燒結體進行EPMA繪圖時，測定面積中，Sn濃度超過50質量%之區域Sn>50所占比率較好為20面積%以下。藉由將上述區域Sn>50之面積率控制在20%以下，可提高濺鍍之直流放電安定性，而可安定地放電。
此處，上述區域Sn>50由於均未檢出Zn與In，故推測實質上均以SnO2存在。如前述，依據構成氧化物燒結體之金屬元素之比率不同(例如，[Zn]/[Zn]+[Sn]之比非常小之情況等)，不僅有檢測出In-Zn-Sn-O系化合物，亦有檢測出SnO2之情況，但由實驗可確認SnO2若微量則不會對濺鍍之直流放電安定性產生不良影響，且，亦不會對成膜後之薄膜之半導體特性產生不良影響。
又，以上述條件對本發明之氧化物燒結體進行EPMA繪圖時，測定面積中，Sn濃度未達10質量%之區域Sn<10所占比率較好為10面積%以下。藉由將上述區域Sn<10之面積率控制在10%以下，而提高濺鍍之直流放電安定性與成膜後之薄膜之半導體特性。
此處，上述區域Sn<10係由以EPMA攝影之二次電子像，確認為空隙(pore)。如上述之本發明，已利用實驗確認若經微量控制為上述區域Sn<10之面積率較好10%以下，且空隙為微量時，則不會對濺鍍之直流放電安定性、及成膜後之薄膜之半導體特性造成不良影響。
本發明之氧化物燒結體較好為測定面積中，In濃度為2~35質量%之區域In2~35所佔比率控制在70面積%以上。In濃度2~35質量%之區域由於其大部分與Sn濃度10~50質量%之區域重複，故滿足上述(二)之要件推測實質上意指在測定面積中多數(70面積%以上)存在有前述之In-Zn-Sn-O系化合物。
針對上述區域(In2~35)以外之區域，本發明雖未意圖嚴密控制，但以上述條件對本發明之氧化物燒結體進行EPMA繪圖時，測定面積中，In濃度超過35質量%之區域In>35所占比率較好為25面積%以下。藉由將上述區域In>35之面積率控制在25%以下，可提高濺鍍之直流放電安定性，而可安定地放電。
此處，上述區域In>35中，由於與In一起(同時)檢測出Zn，故推測實質上全部以In-Zn-O系化合物存在。該化合物為所謂的同源型(homologous)化合物，具有電阻低等作為電子材料之良好特性，且具有物性隨著結晶構造之變化而變化之特徵。本發明中，上述化合物為有助於氧化物燒結體之比電阻減低者，不會對濺鍍之直流放電安定性、或成膜後之薄膜之半導體特性造成不良影響。
又，以上述條件對本發明之氧化物燒結體進行EPMA繪圖時，測定面積中，In濃度未達2質量%之區域In<2所占比率較好為5面積%以下。藉由將上述區域In<2之面積率控制在5%以下，而可提高濺鍍之直流放電安定性與成
膜後之薄膜半導體特性。
此處，上述區域In<2係與前述區域Sn<10之情況同樣，由以EPMA攝影之二次電子像確認為空隙。如上述之本發明，利用實驗確認若經微量控制為上述區域In<2之面積率較好為5%以下，且空隙若為微量則亦不會對濺鍍之直流放電安定性、及成膜後之薄膜之半導體特性造成不良影響。
接著，針對構成本發明之氧化物燒結體之金屬元素之較佳組成比(原子比)加以說明。以下如上述般稱[In]對[Zn]+[Sn]+[In]之比為[In]比，稱[Sn]對[Zn]+[Sn]之比為[Sn]比。
首先，[In]比較好在0.01~0.30之範圍內。[In]比未達0.01時，無法達成氧化物燒結體之相對密度之提高及比電阻之減低，成膜後之薄膜之載體移動度亦變低。另一方面，[In]比超過0.30時，作為薄膜時之TFT切換特性會劣化。更好[In]比為0.10~0.30。又更好[In]比之上限為0.25以下。
且，[Sn]比較好為0.20~0.60。[Sn]比在上述範圍以外時，TFT之切換特性變差，無法獲得高性能之顯示裝置。更好[Sn]比為0.33~0.60。
本發明之氧化物燒結體為滿足相對密度90%以上，比電阻1Ω．cm以下者。
本發明之氧化物燒結體之相對密度非常高，較好為90%以上，更好為95%以上。高的相對密度不僅可防止濺鍍中破裂或瘤點(nodule)產生，亦具有在靶材壽命之前連續地維持安定的放電等之優點。
本發明之氧化物燒結體之比電阻較好為1Ω．cm以下，更好為0.1Ω．cm以下。據此，成為可藉由使用直流電源之電漿放電等之直流濺鍍法成膜，可藉顯示裝置之生產線有效率地進行使用濺鍍靶之物理蒸鍍(濺鍍法)。
接著，針對製造本發明之氧化物燒結體之方法加以說明。
本發明之氧化物燒結體為混合氧化鋅、氧化錫與氧化銦之各粉末並經燒結而獲得者，由原料粉末直至濺鍍靶之基本步驟示於圖1。圖1係顯示使氧化物粉末經混合．粉碎→乾燥．造粒→成形→脫脂→燒結→熱處理而獲得之氧化物燒結體，經加工→黏結而獲得濺鍍靶之前之基本步驟。此處，燒結後之熱處理係依據需要而實施者，該熱處理亦可省略。如上述步驟之本發明之特徵為如下詳述般適當控制燒結條件，除此之外之步驟並無特別限制，可適當選擇通常使用之步驟。以下說明各步驟，但本發明並不意圖限定於此。
首先，以特定之比例調配氧化鋅粉末、氧化錫粉末及氧化銦粉末，並經混合．粉碎。使用之各原料之純度較好
分別為約99.99%以上。原因為若存在微量雜質元素，則有損及氧化物半導體膜之半導體特性之虞。各原料粉末之調配比例較好控制為Zn、Sn及In之比例在上述範圍內。
混合及粉碎較好使用球磨機，將原料粉末與水一起投入而進行。該等步驟中使用之球與珠粒較好使用例如尼龍、氧化鋁、氧化鋯等材質者。混合時間較好為2小時以上，更好為10小時以上，又更好為20小時以上。
接著，使上述步驟獲得之混合粉末乾燥並經造粒後予以成形。成形時，較好將乾燥．造粒後之粉末填充於特定尺寸之模具中，以模具壓鑄預成形後，以CIP(冷均水壓壓鑄)等成形。為了提高燒結體之相對密度，預成形之成形壓力較好控制在約0.2tonf/cm2以上，成形時之壓力較好控制在約1.2 tonf/cm2以上。
接著，對如此獲得之成形體進行燒成。本發明為獲得期望之組織，較好在約950℃~1650℃之溫度進行燒結。燒成溫度愈高則上述In-Zn-Sn-O系化合物愈容易成形，且由於可以短時間處理故較佳，但溫度過高時由於燒結體容易分解，故相對密度下降。且，燒結溫度過低時上述In-Zn-Sn-O系化合物難以形成，無法獲得期望之組織。因此，燒結條件較好落在上述範圍內。更好燒結溫度為約1000℃~1600℃。藉由上述燒結處理，比電阻成為例如自約100Ω．cm(燒結處理前)下降至0.1Ω．cm(燒結後)。
又，以上述方法難以獲得期望之相對密度，於更容易達成期望之相對密度之情況，較好將乾燥．造粒後之粉末
填充於特定尺寸之模具中，以模具壓鑄預成形後，將成形體裝填於石墨模具中，在石墨模具內以加壓之狀態燒結。此時，亦可不進行以模具壓鑄之預成形，而將粉末直接裝填於石墨模具內而經加壓燒結。
接著，對如此獲得之燒結體依據需要進行熱處理，而獲得本發明之氧化物燒結體。上述熱處理由於可利用直流電源進行電漿放電，故係為了進一步降低比電阻而進行。較佳之熱處理條件為熱處理溫度：約700℃以上，保持時間：約2小時以上，更好熱處理溫度：約800℃以上，保持時間：約4小時以上。熱處理環境較好為還原性環境，例如較好將氮氣導入爐內以調整環境。
如上述獲得氧化物燒結體後，可依據常用方法，進行加工→黏結，獲得本發明之濺鍍靶。如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻亦與氧化物燒結體相同，為非常良好者，較好相對密度約為90%以上，較佳之比電阻約為1Ω．cm以下。
以下列舉實施例更具體說明本發明，但本發明並不受限於下述實施例，亦可在可適合本發明精神之範圍內進行適當變更而實施，該等均包含於本發明之技術範圍內。
以[Zn]：[Sn]：[In]=40.0：40.0：20.0之比率調配純
度99.99%之氧化鋅粉末、純度99.99%之氧化錫粉末、及純度99.99%之氧化銦粉末，且以尼龍球磨機混合20小時。接著，將上述步驟中獲得之混合粉末乾燥、造粒，利用模具壓鑄以成形壓力0.5tonf/cm2預成形後，以CIP在成形壓力3tonf/cm2下進行正式成形。如此獲得之成形體保持在1500℃進行燒結。
針對如此獲得之實驗例1之氧化物燒結體(尺寸： 135 mm×7mmt)，以前述之EPMA繪圖之條件進行Sn濃度繪圖之結果示於圖2及表1之No.1。如圖2及表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為80%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦滿足本發明之較佳範圍(70%以上)。
進而，將上述燒結體加工成 4英寸×5mmt之形狀，黏結於背襯板上獲得濺鍍靶。將如此獲得之濺鍍靶安裝於濺鍍裝置上，進行DC(直流)磁控濺鍍。濺鍍條件設為DC濺鍍功率150W，Ar/0.1體積%O2環境、壓力0.8mTorr。
其結果，未發現異常放電(電弧)發生，確認係安定地放電。
另外，以阿基米德(Archimedes)法測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度為91%以上。又以四端子法測定上述濺鍍靶之比電阻，為8.4×10-3Ω．cm，均獲得良好之結果。
又，使用以上述濺鍍條件成膜之薄膜，製作通道長10μm，通道寬100μm之薄膜電晶體且測定載體移動度，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
以[Zn]：[Sn]：[In]=40.0：40.0：20.0之比率調配前述實施例1之各原料粉末，且以尼龍球磨機混合20小時。接著，將上述步驟中獲得之混合粉末乾燥、造粒，利用模具壓鑄以成形壓力0.5tonf/cm2預成形後，將成形體裝填在石墨模具中，在石墨模具內加壓至30MPa且保持在1100℃進行燒結，獲得實驗例2之氧化物燒結體。
該等結果示於表1之No.2。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為91%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦滿足本發明之較佳範圍(70%以上)。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，確認係安定地放電。且，與上述述實驗例1同樣測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻，相對密度為97%以上，比電阻為5.3×10-3Ω．cm，獲得良好之結果。且，使用以
上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度後，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
前述實驗例1中，除了以[Zn]：[Sn]：[In]=48.0：32.0：20.0之比率調配，且在1600℃燒結成形體後，在氮氣環境中以900℃熱處理6小時以外，餘與上述實驗例1同樣獲得實驗例3之氧化物燒結體。
該等結果示於表1之No.3。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為93%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦滿足本發明較佳範圍(70%以上)。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，確認係安定地放電。且，與上述述實驗例1同樣地測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻後，相對密度為95%，比電阻為5.0×10-3Ω．cm，獲得良好之結果。且，使用以上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
以[Zn]：[Sn]：[In]=53.3：26.7：20.0之比率調配前述實驗例1之各原料粉末，且以尼龍球磨機混合20小時。接著，將上述步驟中獲得之混合粉末乾燥、造粒，且利用模具壓鑄以成形壓力0.5tonf/cm2預成形後，將成形體
裝填在石墨模具中，在石墨模具內加壓至30MPa且保持在1050℃進行燒結，獲得實驗例4之氧化物燒結體。
該等結果示於表1之No.4。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為94%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦滿足本發明之較佳範圍(70%以上)。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，確認係安定地放電。且，與上述述實驗例1同樣測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻，相對密度為98%，比電阻為2.9×10-3Ω．cm，獲得良好之結果。又，使用以上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
以[Zn]：[Sn]：[In]=45.0：45.0：10.0之比率調配前述實驗例1之各原料粉末，且以尼龍球磨機混合20小時。接著，將上述步驟中獲得之混合粉末乾燥、造粒，且利用模具壓鑄以成形壓力0.5tonf/cm2預成形後，將成形體裝填在石墨模具中，在石墨模具內加壓至30MPa且保持在1150℃進行燒結，獲得實驗例5之氧化物燒結體。
該等結果示於表1之No.5。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為83%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦滿足本發明之較佳範圍(70%以上)。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，確認係安定地放電。另外，與上述實驗例1同樣測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻，相對密度為97%，比電阻為1.6×10-2Ω．cm，獲得良好之結果。另外，使用以上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
以[Zn]：[Sn]：[In]=48.5：48.5：3.0之比率調配前述實驗例1之各原料粉末，且以尼龍球磨機混合20小時。接著，將上述步驟中獲得之混合粉末乾燥、造粒，利用模具壓鑄以成形壓力0.5tonf/cm2預成形後，將成形體裝填在石墨模具中，且在石墨模具內加壓至30MPa且保持在1075℃進行燒結，獲得實驗例6之氧化物燒結體。
該等結果示於表1之No.6。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為82%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，No.6相較於其他例，In濃度低([In]比=0.03)，In-Zn-Sn-O系化合物中，由於In濃度稀薄之區域增加，故In濃度2~35質量%之區域之面積率未滿足本發明之較佳範圍(70%以上)，上述氧化物燒結體之比電阻少許增加。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，確認係安定地放電。且，與上述述實驗例1同樣測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻後，相對密度為92%，比
電阻為3.0×10-2Ω．cm，獲得良好之結果。又，使用以上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
前述實驗例中，除了以[Zn]：[Sn]：[In]=35.0：35.0：30.0之比率調配，且使成形體保持在1450℃予以燒結以外，餘與上述實驗例1同樣獲得實驗例7之氧化物燒結體。
該等結果示於表1之No.7。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為92%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦滿足本發明之較佳範圍(70%以上)。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，確認係安定地放電。又，與上述實驗例1同樣測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻，相對密度為98%，比電阻為2.6×10-3Ω．cm，獲得良好之結果。且，使用以上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
前述實驗例中，除了以[Zn]：[Sn]：[In]=64.0：16.0：20.0之比率調配，且使成形體保持在1300℃予以燒結以外，餘與上述實驗例1同樣獲得實驗例8之氧化物燒結體
。
該等結果示於表1之No.8。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為72%，滿足本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦滿足本發明之較佳範圍(70%以上)。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，確認係安定地放電。又，與上述實驗例1同樣測定如此獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻，相對密度為98%，比電阻為2.7×10-3Ω．cm，獲得良好之結果。且，使用以上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度，獲得15cm2/Vs以上之高載體移動度。
前述實驗例1中，除在爐內使成形體保持在800℃下5小時進行燒結後，以氮氣環境中在750℃熱處理8小時以外，餘與上述實驗例1同樣獲得比較例1之氧化物燒結體。
該等結果示於表1之No.9。如表1所示，上述氧化物燒結體中，Sn濃度10~50質量%之區域之面積率為64%，低於本發明之範圍(70%以上)。又，In濃度2~35質量%之區域之面積率亦為58%之低於本發明較佳範圍(70%以上)。
再者與上述實驗例1同樣進行上述燒結體之濺鍍，於濺鍍中發生異常放電。又，與上述實驗例1同樣測定如此
獲得之濺鍍靶之相對密度及比電阻，相對密度低如60%，比電阻為97Ω．cm。且，使用以上述之濺鍍條件成膜之薄膜，與實驗例1同樣測定載體移動度，載體移動度低如3.0cm2/Vs。
由以上之實驗結果，可知使用滿足本發明中規定之組織，且構成氧化物燒結體之金屬之組成比亦滿足本發明之較佳要件之實驗例1~8之氧化物燒結體獲得之濺鍍靶具有高的相對密度及低的比電阻，具有極良好之特性。又，使用上述濺鍍靶獲得之薄膜由於具有高的載體移動度，故可知作為氧化物半導體薄膜極為有用。
圖1為顯示製造本發明之氧化物燒結體及濺鍍靶用之基本步驟之圖。
圖2為顯示針對實驗例1中之本發明之氧化物燒結體之Sn濃度，以EPMA進行組成繪圖之結果之圖。
Claims (5)
- 一種氧化物燒結體，其為混合氧化鋅、氧化錫、與氧化銦之各粉末並經燒結而獲得之氧化物燒結體，其特徵為相對於前述氧化物燒結體，利用EPMA進行面內組成繪圖時，測定面積中，Sn濃度為10~50質量%之區域的比率佔70面積%以上；且前述氧化物燒結體中所含金屬元素之含量(原子%)分別以[Zn]、[Sn]及[In]表示時，[In]相對於[Zn]+[Sn]+[In]之比、以及[Sn]相對於[Zn]+[Sn]之比，分別滿足下式者：[In]/([Zn]+[Sn]+[In])=0.01~0.30，[Sn]/([Zn]+[Sn])=0.20~0.60；且氧化物燒結體之相對密度90%以上，比電阻3.0×10-2Ω．cm以下。
- 如申請專利範圍第1項之氧化物燒結體，其中相對於前述氧化物燒結體，利用EPMA進行面內組成繪圖時，測定面積中，In濃度為2~35質量%之區域的比率佔70面積%以上。
- 如申請專利範圍第1項之氧化物燒結體，其中[In]相對於[Zn]+[Sn]+[In]之比滿足下式者：[In]/([Zn]+[Sn]+[In])=0.10~0.30。
- 如申請專利範圍第1項之氧化物燒結體，其中[Sn]相對於[Zn]+[Sn]之比滿足下式者：[Sn]/([Zn]+[Sn])=0.33~0.60。
- 一種濺鍍靶，其係使用如申請專利範圍第1~4項中任一項之氧化物燒結體而獲得之濺鍍靶，其特徵為該濺鍍靶之相對密度90%以上，比電阻3.0×10-2Ω．cm以下。
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