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WO2013005400A1 - スパッタリングターゲット - Google Patents

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WO2013005400A1
WO2013005400A1 PCT/JP2012/004196 JP2012004196W WO2013005400A1 WO 2013005400 A1 WO2013005400 A1 WO 2013005400A1 JP 2012004196 W JP2012004196 W JP 2012004196W WO 2013005400 A1 WO2013005400 A1 WO 2013005400A1
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WO
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thin film
sintered body
sputtering
oxide
sputtering target
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/004196
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English (en)
French (fr)
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一晃 江端
重和 笘井
恒太 寺井
松崎　滋夫
矢野　公規
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2013522450A priority patent/JP5990167B2/ja
Priority to US14/130,857 priority patent/US9039944B2/en
Priority to CN201280031607.5A priority patent/CN103620084B/zh
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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6583—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures
    • C04B2235/6585—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures at an oxygen percentage above that of air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661—Multi-step sintering
    • C04B2235/662—Annealing after sintering
    • C04B2235/664—Reductive annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/762—Cubic symmetry, e.g. beta-SiC
    • C04B2235/763—Spinel structure AB2O4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target, an oxide thin film manufacturing method using the sputtering target, a thin film transistor, and a display device.
  • the amorphous silicon-based thin film has a disadvantage that the switching speed is relatively slow and an image cannot be displayed when a high-speed moving image or the like is displayed.
  • a crystalline silicon-based thin film has a relatively high switching speed, but requires a high temperature of 800 ° C. or higher, heating with a laser, or the like to crystallize, and requires a great amount of energy and processes for production.
  • the silicon-based thin film is excellent as a voltage element, there is a problem that its characteristics change with time.
  • an oxide semiconductor thin film is manufactured by sputtering using a target (sputtering target) made of an oxide sintered body.
  • a target made of a compound having a homologous crystal structure represented by In 2 Ga 2 ZnO 7 or InGaZnO 4 is known (Patent Documents 1 to 3).
  • This target needs to be sintered in an oxidizing atmosphere in order to increase the sintered density (relative density).
  • this reduces the resistance of the target it must be reduced at a high temperature after sintering.
  • the characteristics and deposition rate of the obtained film change greatly, abnormal discharge due to abnormal growth of InGaZnO 4 and In 2 Ga 2 ZnO 7 occurs, There was a problem that many particles were generated. When abnormal discharge frequently occurs, the plasma discharge state becomes unstable, and stable film formation is not performed, which may adversely affect the film characteristics.
  • Patent Document 4 discloses a target made of indium oxide, zinc oxide, magnesium oxide and a transparent conductive film as a sputtering target containing magnesium oxide.
  • a sputtering target for producing a semiconductor thin film made of indium oxide, gallium oxide, and magnesium oxide has not been studied, and the relationship between the nodule and the generated compound is unclear.
  • An object of the present invention is to provide a sputtering target capable of suppressing an abnormal discharge that occurs when an oxide semiconductor film is formed using a sputtering method and obtaining the oxide semiconductor film stably and with high reproducibility. is there.
  • the obtained compact was heated from 800 ° C. to the sintering temperature at a heating rate of 0.1 to 2 ° C./min, and held at the sintering temperature for 10 to 50 hours to sinter, 2.
  • 9. The oxide according to 8, wherein the film formation by the sputtering method is performed in an atmosphere of a mixed gas in which at least one kind of molecule selected from water molecules, oxygen molecules, and nitrous oxide molecules is contained in a rare gas atom. Thin film manufacturing method. 10.
  • 10. 10 The method for producing an oxide thin film according to 9, wherein the film formation by the sputtering method is performed in an atmosphere of a mixed gas containing a rare gas atom and at least water molecules.
  • the thin film transistor according to 12 comprising a protective film containing at least SiN x on the channel layer.
  • a display device comprising the thin film transistor according to 12 or 13.
  • the present invention it is possible to provide a sputtering target capable of suppressing an abnormal discharge that occurs when an oxide semiconductor film is formed using a sputtering method, and obtaining the oxide semiconductor film stably and with good reproducibility.
  • FIG. 2 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 1.
  • FIG. 3 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 2.
  • 3 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 3.
  • 6 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 4.
  • 6 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 5.
  • FIG. 6 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 6.
  • 6 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 7.
  • FIG. 6 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 8.
  • Example 10 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 9.
  • 2 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Example 10.
  • 3 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Comparative Example 1.
  • the sputtering target of the present invention includes a sintered body, and the sintered body includes In, Ga, and Mg, and is represented by a compound represented by In 2 O 3 , In (GaMg) O 4.
  • the carrier concentration in the thin film can be sufficiently lowered by co-doping Ga and Mg, which have a strong bonding force with oxygen, into In 2 O 3 in the sintered body.
  • the carrier concentration may become a conductor without being sufficiently lowered.
  • the sintered body is selected from a compound represented by In 2 O 3 , a compound represented by In (GaMg) O 4 , a compound represented by Ga 2 MgO 4 , and a compound represented by In 2 MgO 4.
  • the sintered body may include all of the four types of compounds, or may include one, two, or three types.
  • In 2 O 3 is included. More preferably, it consists of the following compounds or combinations of compounds. ⁇ In 2 O 3 In 2 O 3 and In (GaMg) O 4 , In 2 O 3 and In 2 MgO 4 In 2 O 3 and Ga 2 MgO 4 In 2 O 3 , In (GaMg) O 4 and In 2 MgO 4 In 2 O 3 , In (GaMg) O 4 and Ga 2 MgO 4
  • the sintered body preferably does not contain Ga 2 O 3 and MgO.
  • Ga 2 O 3 or MgO is present (residual) in the sintered body, it causes abnormal discharge and nodule generation during sputtering, and defects are generated in the oxide thin film formed using the sintered body as a sputtering target. There is a case.
  • the sintered body used in the present invention preferably has a relative density of 90% or more. If the relative density is 90% or more, a stable sputtering state is maintained. If it is less than 90%, the target surface may be blackened or abnormal discharge may occur.
  • the relative density is preferably 95% or more, more preferably 97% or more.
  • the relative density can be measured by the Archimedes method.
  • the relative density is preferably 100% or less. If it exceeds 100%, metal particles may be generated in the sintered body or lower oxides may be generated, and it is necessary to strictly adjust the oxygen supply amount during film formation.
  • the density can be adjusted by performing a post-treatment step such as a heat treatment operation under a reducing atmosphere after sintering.
  • a reducing atmosphere an atmosphere of argon, nitrogen, hydrogen, or a mixed gas atmosphere thereof is used.
  • the positive tetravalent metal oxide M in the sintered body used in the present invention.
  • a positive tetravalent metal oxide there are effects such as improving the sintered density of the sintered body and reducing the bulk resistance of the sintered body.
  • the positive tetravalent metal oxide has strong resistance to acid, and can impart acid resistance even in the case of an amorphous oxide thin film.
  • the positive tetravalent metal oxide M is preferably one or more oxides selected from SnO 2 , TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , GeO 2 , HfO 2 , and CeO 2 .
  • [M] / [All metals] is preferably 0.0001 to 0.20.
  • [M] is the sum of atoms of positive tetravalent metals contained in the sintered body
  • [All metals] is the sum of atoms of all metals contained in the sintered body. If [M] / [All metals] is less than 0.0001, the effect of addition may be poor, and if it exceeds 0.20, the mobility of the oxide semiconductor film obtained by film formation may be decreased, which is preferable. Absent.
  • [M] / [All metals] is preferably 0.0005 to 0.15, more preferably 0.001 to 0.1.
  • the atomic ratio of each element contained in the sintered body can be obtained by quantitative analysis of the contained elements using an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES). Specifically, when a solution sample is atomized with a nebulizer and introduced into an argon plasma (about 6000 to 8000 ° C.), the elements in the sample are excited by absorbing thermal energy, and orbital electrons are excited from the ground state. Move to the orbit. These orbital electrons move to a lower energy level orbit in about 10 ⁇ 7 to 10 ⁇ 8 seconds. At this time, the energy difference is emitted as light to emit light. Since this light shows a wavelength (spectral line) unique to the element, the presence of the element can be confirmed by the presence or absence of the spectral line (qualitative analysis).
  • ICP-AES inductively coupled plasma emission spectrometer
  • the sample concentration can be obtained by comparing with a standard solution having a known concentration (quantitative analysis). After identifying the elements contained in the qualitative analysis, the content is obtained by quantitative analysis, and the atomic ratio of each element is obtained from the result.
  • the sintered body used in the present invention may contain other metal elements other than the above-described In, Ga, Mg and any positive tetravalent metal within the range that does not impair the effects of the present invention. You may consist only of In, Ga, Mg, and arbitrary positive tetravalent metals.
  • “substantially” means that the effect as a sintered body is attributed to the above In, Ga, Mg and any positive tetravalent metal, or 98% by weight to 100% by weight of the metal element of the sintered body. (Preferably 99 wt% or more and 100 wt% or less) means In, Ga, Mg and any positive tetravalent metal.
  • the metal element contained in the sintered body is substantially composed of In, Ga, Mg, and any positive tetravalent metal, and contains other inevitable impurities as long as the effects of the present invention are not impaired. You may go out.
  • the maximum grain size of the crystals in the sintered body used in the present invention is desirably 5 ⁇ m or less. If the crystal grows beyond a grain size of 5 ⁇ m, it may cause nodules.
  • the cutting speed varies depending on the direction of the crystal plane, and irregularities are generated on the target surface.
  • the size of the unevenness depends on the crystal grain size present in the sintered body. In a target made of a sintered body having a large crystal grain size, the unevenness is increased, and it is considered that nodules are generated from the convex portion.
  • the maximum grain size of these sputtering target crystals is the center point (one place) of the circle and the center point and the peripheral part on two center lines orthogonal to the center point.
  • the central point (one location) and the intermediate point (4) between the central point and the corner on the diagonal of the quadrangle is measured, and is expressed as an average value of the particle sizes of the maximum particles present in each of these five locations.
  • the particle size is measured for the major axis of the crystal grains.
  • the crystal grains can be observed with a scanning electron microscope (SEM).
  • the manufacturing method of the sputtering target of the present invention includes the following two steps. (1) Step of mixing raw material compounds and molding to form a molded body (2) Step of sintering the molded body
  • the raw material compound is not particularly limited, and is a compound containing In, Ga and Mg, and a compound in which the sintered body can have the following atomic ratio May be used.
  • a combination of indium oxide, gallium metal and magnesium metal, indium oxide, oxidation Examples include a combination of gallium and magnesium oxide.
  • the raw material is preferably a powder.
  • the raw material is preferably a mixed powder of indium oxide, gallium oxide and magnesium oxide.
  • a single metal for example, when a combination of indium oxide, gallium metal and magnesium metal is used as a raw material powder, metal particles of gallium and magnesium are present in the obtained sintered body, and during film formation The metal particles on the target surface may melt and not be released from the target, and the composition of the obtained film and the composition of the sintered body may be greatly different.
  • the average particle diameter of the raw material powder is preferably 0.1 ⁇ m to 1.2 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 1.0 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter of the raw material powder can be measured with a laser diffraction type particle size distribution apparatus or the like.
  • the mixing and forming method in step (1) is not particularly limited, and can be performed using a known method.
  • a raw material powder containing a mixed powder of indium oxide powder, gallium oxide powder and magnesium oxide powder is mixed with an aqueous solvent, and the resulting slurry is mixed for 12 hours or more, then solid-liquid separation, drying and granulating, Subsequently, the granulated product is put into a mold and molded.
  • a wet or dry ball mill, vibration mill, bead mill, or the like can be used.
  • a bead mill mixing method is most preferable because the crushing efficiency of the agglomerates is high in a short time and the additive is well dispersed.
  • the mixing time by the ball mill is preferably 15 hours or more, more preferably 19 hours or more. This is because if the mixing time is insufficient, a high resistance compound such as Ga 2 O 3 or MgO may be generated in the finally obtained sintered body.
  • the pulverization and mixing time by the bead mill varies depending on the size of the apparatus and the amount of slurry to be processed, but is appropriately adjusted so that the particle size distribution in the slurry is all uniform at 1 ⁇ m or less.
  • binder polyvinyl alcohol, vinyl acetate, or the like can be used.
  • granulated powder is obtained from the raw material powder slurry.
  • rapid drying granulation it is preferable to perform rapid drying granulation.
  • a spray dryer is widely used as an apparatus for rapid drying granulation.
  • the specific drying conditions are determined by various conditions such as the slurry concentration of the slurry to be dried, the temperature of hot air used for drying, the air volume, etc., and therefore, it is necessary to obtain optimum conditions in advance.
  • the sedimentation speed varies depending on the specific gravity difference of the raw material powder, so that separation of In 2 O 3 powder, Ga 2 O 3 powder, and MgO powder occurs, and uniform granulated powder may not be obtained.
  • a sintered body is produced using this non-uniform granulated powder, Ga 2 O 3 , MgO, etc. are present inside the sintered body, which may cause abnormal discharge in sputtering.
  • the granulated powder is usually molded by a die press or cold isostatic press (CIP) at a pressure of 1.2 ton / cm 2 or more to obtain a molded body.
  • the obtained molded product can be sintered at a sintering temperature of 1200 to 1650 ° C. for 10 to 50 hours to obtain a sintered body.
  • the sintering temperature is preferably 1350 to 1600 ° C, more preferably 1400 to 1600 ° C, still more preferably 1450 to 1600 ° C.
  • the sintering time is preferably 12 to 40 hours, more preferably 13 to 30 hours.
  • the sintering temperature is less than 1200 ° C. or the sintering time is less than 10 hours, Ga 2 O 3 , MgO or the like is formed inside the target, which may cause abnormal discharge.
  • the firing temperature exceeds 1650 ° C. or the firing time exceeds 50 hours, the average crystal grain size increases due to remarkable crystal grain growth, and coarse pores are generated, and the sintered body strength is reduced. May cause abnormal discharge. Further, by setting the sintering temperature to 1650 ° C. or less, transpiration of Ga can be suppressed.
  • a pressure sintering method such as hot press, oxygen pressurization, hot isostatic pressurization and the like can be employed in addition to the atmospheric pressure sintering method.
  • a normal pressure sintering method from the viewpoints of reducing manufacturing costs, possibility of mass production, and easy production of large sintered bodies.
  • the compact is sintered in an air atmosphere or an oxidizing gas atmosphere, preferably an oxidizing gas atmosphere.
  • the oxidizing gas atmosphere is preferably an oxygen gas atmosphere.
  • the oxygen gas atmosphere is preferably an atmosphere having an oxygen concentration of, for example, 10 to 100% by volume.
  • the density of the sintered body can be further increased by introducing an oxygen gas atmosphere in the temperature raising process.
  • the heating rate during sintering is from 800 ° C. to a sintering temperature (1200 to 1650 ° C.) of 0.1 to 2 ° C./min.
  • the temperature range above 800 ° C. is the range where sintering proceeds most. If the rate of temperature rise in this temperature range is slower than 0.1 ° C./min, crystal grain growth becomes significant, and there is a possibility that densification cannot be achieved.
  • the rate of temperature increase is higher than 2 ° C./min, Ga 2 O 3 , MgO and the like may be precipitated inside the target.
  • the rate of temperature rise from 800 ° C. to the sintering temperature is preferably 0.1 to 1.2 ° C./min, more preferably 0.1 to 0.8 ° C./min.
  • a reduction step may be provided as necessary.
  • the reduction method include a method using a reducing gas, vacuum firing, or reduction using an inert gas.
  • a reducing gas hydrogen, methane, carbon monoxide, a mixed gas of these gases and oxygen, or the like can be used.
  • reduction treatment by firing in an inert gas nitrogen, argon, a mixed gas of these gases and oxygen, or the like can be used.
  • the temperature during the reduction treatment is usually 100 to 800 ° C., preferably 200 to 800 ° C.
  • the reduction treatment time is usually 0.01 to 10 hours, preferably 0.05 to 5 hours.
  • the method for producing a sintered body used in the present invention is, for example, a slurry obtained by mixing an aqueous solvent with a raw material powder containing a mixed powder of indium oxide powder, gallium oxide powder, and magnesium oxide powder. After mixing for 12 hours or more, solid-liquid separation, drying and granulation are performed, and then this granulated product is put into a mold and molded, and then the obtained molded product is sintered from 800 ° C. in an oxygen atmosphere.
  • a sintered body can be obtained by firing at 1200 to 1650 ° C. for 10 to 50 hours at a temperature rising rate of 0.1 to 2 ° C./min.
  • the sputtering target of the present invention can be obtained by processing the sintered body obtained above.
  • a sputtering target material can be obtained by cutting the sintered body into a shape suitable for mounting on a sputtering apparatus, and a sputtering target can be obtained by bonding the target material to a backing plate.
  • the sintered body is ground by, for example, a surface grinder to obtain a material having a surface roughness Ra of 5 ⁇ m or less.
  • the sputter surface of the target material may be further mirror-finished so that the average surface roughness Ra may be 1000 angstroms or less.
  • known polishing techniques such as mechanical polishing, chemical polishing, and 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
  • lapping with loose abrasive lapping abrasive: SiC paste, etc.
  • lapping by changing the abrasive to diamond paste can be obtained by:
  • the surface of the target material is preferably finished with a 200 to 10,000 diamond grindstone, particularly preferably with a 400 to 5,000 diamond grindstone. If a diamond grindstone smaller than 200 or larger than 10,000 is used, the target material may be easily broken. It is preferable that the target material 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 directionality, abnormal discharge may occur or particles may be generated.
  • Air blow or running water washing can be used for the cleaning treatment.
  • This ultrasonic cleaning is effective by performing multiple oscillations at a frequency of 25 to 300 KHz.
  • it is preferable to perform ultrasonic cleaning by multiplying twelve frequencies in 25 KHz increments between 25 to 300 KHz.
  • the thickness of the target material is usually 2 to 20 mm, preferably 3 to 12 mm, particularly preferably 4 to 6 mm.
  • a sputtering target can be obtained by bonding the target material obtained as described above to a backing plate. Further, a plurality of target materials may be attached to one backing plate to substantially serve as one target.
  • the method for producing an oxide thin film of the present invention is characterized in that a film is formed by a sputtering method using the above sputtering target.
  • Gallium oxide has the effect of reducing the lattice constant of indium oxide, and it is expected that the 5s orbital overlap between the indium in the crystal will increase and the mobility will be improved.
  • Magnesium oxide is expected to reduce the carrier concentration of the oxide thin film.
  • the atomic ratio (Ga + Mg) / (In + Ga + Mg) of the oxide thin film is less than 0.0001, fine crystals may be formed immediately after the thin film is deposited, and there is a possibility that secondary crystallization may occur in the post-treatment heating step.
  • a thin film obtained by secondary crystallization not only the mobility is lowered but also oxygen defects are increased, which may cause an increase in carrier concentration.
  • An oxide thin film formed using a sputtering target having an atomic ratio (Ga + Mg) / (In + Ga + Mg) of more than 0.5 causes Ga 2 O 3 or MgO to precipitate in the thin film, which causes electron scattering and lowers mobility. There is a risk.
  • the sputtering target of the present invention has high conductivity, a DC sputtering method having a high film formation rate can be applied.
  • the sputtering target of the present invention can be applied to an RF sputtering method, an AC sputtering method, and a pulsed DC sputtering method in addition to the DC sputtering method, and can perform sputtering without abnormal discharge.
  • the oxide semiconductor thin film can also be produced by a vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a pulse laser vapor deposition method or the like using the above sintered body.
  • a mixed gas of a rare gas atom such as argon and an oxidizing gas can be used.
  • the oxidizing gas include O 2 , CO 2 , O 3 , H 2 O, and N 2 O.
  • the sputtering gas is preferably a mixed gas containing a rare gas atom and one or more molecules selected from water molecules, oxygen molecules and nitrous oxide molecules, and is a mixed gas containing a rare gas atom and at least water molecules. Is more preferable.
  • the oxygen partial pressure ratio during sputtering film formation is preferably 0% or more and less than 40%.
  • a thin film manufactured under the condition where the oxygen partial pressure ratio is 40% or more has a possibility that the carrier concentration is significantly reduced and the carrier concentration is less than 10 13 cm ⁇ 3 .
  • the oxygen partial pressure ratio is 0-30%, particularly preferably 2-15%.
  • the partial pressure ratio of water molecules contained in the sputtering gas (atmosphere) during oxide thin film deposition in the present invention is 0 to 25% is preferable. Further, when the partial pressure ratio of water exceeds 25%, the film density is significantly reduced, and therefore, the overlap of the In 5s orbitals is reduced, which may cause a decrease in mobility.
  • the partial pressure ratio of water in the atmosphere during sputtering is more preferably 0.1 to 25%, further preferably 0.7 to 13%, and particularly preferably 1 to 6%.
  • the substrate temperature when forming a film by sputtering is preferably 25 to 120 ° C., more preferably 25 to 100 ° C., and particularly preferably 25 to 90 ° C. If the substrate temperature during film formation is higher than 120 ° C., microcrystals are generated in the film immediately after the thin film is deposited, and the carrier concentration of the thin film after heat crystallization may exceed 10 18 / cm 3 . Further, when the substrate temperature during film formation is lower than 25 ° C., the film density of the thin film is lowered, and the mobility of the TFT may be lowered.
  • the oxide thin film obtained by sputtering is preferably further annealed by holding at 150 to 500 ° C. for 15 minutes to 5 hours.
  • the annealing temperature after film formation is more preferably 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, and further preferably 250 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor thin film is usually 10 18 / cm 3 or less, preferably 10 13 to 10 18 / cm 3 , more preferably 10 14 to 10 17 / cm 3 , particularly preferably 10. 15 to 10 17 / cm 3 .
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor thin film can be measured by a Hall effect measurement method. By co-doping magnesium oxide and gallium oxide into indium oxide, the carrier concentration can be stably controlled to 10 18 / cm 3 or less.
  • the atmosphere during heating is not particularly limited, but from the viewpoint of carrier controllability, an air atmosphere or an oxygen circulation atmosphere is preferable.
  • a lamp annealing device, a laser annealing device, a thermal plasma device, a hot air heating device, a contact heating device, or the like can be used in the presence or absence of oxygen.
  • the distance between the target and the substrate at the time of sputtering is preferably 1 to 15 cm, more preferably 2 to 8 cm in the direction perpendicular to the film formation surface of the substrate.
  • this distance is less than 1 cm, the kinetic energy of the target constituent element particles reaching the substrate increases, and there is a possibility that good film characteristics cannot be obtained, and in-plane distribution of film thickness and electrical characteristics occurs. There is a risk that.
  • the distance between the target and the substrate exceeds 15 cm, the kinetic energy of the target constituent element particles reaching the substrate becomes too small to obtain a dense film and to obtain good semiconductor characteristics. It may not be possible.
  • the oxide thin film is preferably formed by sputtering in an atmosphere having a magnetic field strength of 300 to 1500 gauss.
  • the magnetic field strength is less than 300 gauss, the plasma density becomes low, so there is a possibility that sputtering cannot be performed in the case of a high resistance sputtering target.
  • it exceeds 1500 gauss the controllability of the film thickness and the electrical characteristics in the film may be deteriorated.
  • the pressure in the gas atmosphere is not particularly limited as long as the plasma can be stably discharged, but is preferably 0.1 to 3.0 Pa, more preferably 0.1 to 1.5 Pa. Particularly preferred is 0.1 to 1.0 Pa.
  • the sputtering pressure exceeds 3.0 Pa, the mean free path of sputtered particles is shortened, and the density of the thin film may be reduced. Further, when the sputtering pressure is less than 0.1 Pa, there is a possibility that microcrystals are generated in the film during film formation.
  • the sputtering pressure refers to the total pressure in the system at the start of sputtering after introducing a rare gas atom such as argon, water molecules, oxygen molecules or the like.
  • the above oxide thin film can be used for a thin film transistor, and can be particularly preferably used as a channel layer.
  • the thin film transistor of the present invention has the above oxide thin film as a channel layer, its element structure is not particularly limited, and various known element structures can be adopted.
  • the thickness of the channel layer in the thin film transistor of the present invention is usually 10 to 300 nm, preferably 20 to 250 nm, more preferably 30 to 200 nm, still more preferably 35 to 120 nm, and particularly preferably 40 to 80 nm.
  • the thickness of the channel layer is less than 10 nm, the characteristics of the manufactured TFT may be non-uniform in the plane due to the non-uniformity of the thickness when the film is formed in a large area.
  • the film thickness is more than 300 nm, the film formation time becomes long and may not be industrially adopted.
  • the channel layer in the thin film transistor of the present invention is usually used in an N-type region, but a PN junction transistor or the like in combination with various P-type semiconductors such as a P-type Si-based semiconductor, a P-type oxide semiconductor, and a P-type organic semiconductor. It can be used for various semiconductor devices.
  • the thin film transistor of the present invention preferably includes a protective film on the channel layer.
  • the protective film in the thin film transistor of the present invention preferably contains at least SiN x . Since SiN x can form a dense film as compared with SiO 2 , it has an advantage of a high TFT deterioration suppressing effect.
  • the protective film may be, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , MgO, ZrO 2 , CeO 2 , K 2 O, Li 2 O, Na 2 O, Rb 2 O, It may contain oxides such as Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , HfO 2 , CaHfO 3 , PbTi 3 , BaTa 2 O 6 , Sm 2 O 3 , SrTiO 3, or AlN, but substantially SiN x. It is preferable that it consists only of.
  • Consisting essentially of SiN x means that 70 wt% or more, preferably 80 wt% or more, more preferably 85 wt% or more of the thin film constituting the protective layer in the thin film transistor of the present invention is SiN x. Means.
  • the channel layer is preferably subjected to ozone treatment, oxygen plasma treatment, or nitrous oxide plasma treatment.
  • ozone treatment oxygen plasma treatment, or nitrous oxide plasma treatment.
  • Such treatment may be performed at any timing after the channel layer is formed and before the protective film is formed, but is preferably performed immediately before the protective film is formed.
  • ozone treatment oxygen plasma treatment, or nitrous oxide plasma treatment.
  • a thin film transistor usually includes a substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer (channel layer), a source electrode, and a drain electrode.
  • the channel layer is as described above, and a known material can be used for the substrate.
  • the material for forming the gate insulating film in the thin film transistor of the present invention is not particularly limited, and a commonly used material can be arbitrarily selected. Specifically, for example, SiO 2, SiN x, Al 2 O 3, Ta 2 O 5, TiO 2, MgO, ZrO 2, CeO 2, K 2 O, Li 2 O, Na 2 O, Rb 2 O, Compounds such as Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , HfO 2 , CaHfO 3 , PbTi 3 , BaTa 2 O 6 , SrTiO 3 , Sm 2 O 3 , and AlN can be used.
  • SiO 2 , SiN x , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , HfO 2 , CaHfO 3 are preferable, and SiO 2 , SiN x , Y 2 O 3 , HfO 2 , Al 2 are more preferable.
  • the gate insulating film can be formed by, for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • a gate insulating film is formed by plasma CVD and a channel layer is formed on the gate insulating film, hydrogen in the gate insulating film may diffuse into the channel layer, leading to deterioration in channel layer quality and TFT reliability. is there.
  • the number of oxygen in the oxide does not necessarily match the stoichiometric ratio, and may be, for example, SiO 2 or SiO x .
  • the gate insulating film may have a structure in which two or more insulating films made of different materials are stacked.
  • the gate insulating film may be crystalline, polycrystalline, or amorphous, but is preferably polycrystalline or amorphous that can be easily manufactured industrially.
  • each of the drain electrode, the source electrode, and the gate electrode in the thin film transistor of the present invention there are no particular limitations on the material for forming each of the drain electrode, the source electrode, and the gate electrode in the thin film transistor of the present invention, and a commonly used material can be arbitrarily selected.
  • a transparent electrode such as ITO, IZO, ZnO, or SnO 2
  • a metal electrode such as Al, Ag, Cu, Cr, Ni, Mo, Au, Ti, or Ta, or a metal electrode made of an alloy containing these may be used. it can.
  • the drain electrode, the source electrode, and the gate electrode may have a multilayer structure in which two or more different conductive layers are stacked.
  • a good conductor such as Al or Cu may be sandwiched with a metal having excellent adhesion such as Ti or Mo.
  • the thin film transistor of the present invention can be applied to various integrated circuits such as a field effect transistor, a logic circuit, a memory circuit, and a differential amplifier circuit. Further, in addition to the field effect transistor, it can be applied to an electrostatic induction transistor, a Schottky barrier transistor, a Schottky diode, and a resistance element.
  • the configuration of the thin film transistor of the present invention known configurations such as a bottom gate, a bottom contact, and a top contact can be adopted without limitation.
  • the bottom gate structure is advantageous because high performance can be obtained as compared with thin film transistors of amorphous silicon or ZnO.
  • the bottom gate configuration is preferable because it is easy to reduce the number of masks at the time of manufacturing, and it is easy to reduce the manufacturing cost for uses such as a large display.
  • the thin film transistor of the present invention can be suitably used for a display device.
  • a channel etch type bottom gate thin film transistor is particularly preferable.
  • a channel-etched bottom gate thin film transistor has a small number of photomasks at the time of a photolithography process, and can produce a display panel at a low cost.
  • a channel-etched bottom gate structure and a top contact structure thin film transistor are particularly preferable because they have good characteristics such as mobility and are easily industrialized.
  • Examples 1 to 13 [Production of sintered body] The following oxide powder was used as a raw material powder.
  • the average particle diameter of the oxide powder was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-300V (manufactured by Shimadzu Corporation), and the median diameter D50 was used as the average particle diameter.
  • Indium oxide powder average particle size 0.98 ⁇ m
  • Gallium oxide powder Average particle size 0.96 ⁇ m
  • Magnesium oxide Average particle size 0.98 ⁇ m
  • the above powders were weighed so as to have atomic ratios Ga / (In + Ga + Mg) and Mg / (In + Ga + Mg) shown in Table 1, and were uniformly pulverized and mixed, and then granulated by adding a molding binder.
  • this raw material mixed powder was uniformly filled into a mold, and pressure-molded with a cold press machine at a press pressure of 140 MPa.
  • the molded body thus obtained was sintered in a sintering furnace at a heating rate (from 800 ° C. to sintering temperature), a sintering temperature and a sintering time shown in Table 1 to produce a sintered body. During the temperature increase, an oxygen atmosphere was used, and the others were in the air (atmosphere).
  • the relative density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method.
  • the measurement conditions of XRD are as follows. ⁇ 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 obtained sputtering target was mounted on a DC sputtering apparatus, and argon was used as the sputtering gas, the sputtering pressure was 0.4 Pa, the substrate temperature was room temperature, and 10 kWh continuous sputtering was performed at a DC output of 400 W. Voltage fluctuations during sputtering were accumulated in a data logger, and the presence or absence of abnormal discharge was confirmed. The results are shown in Table 1.
  • the presence or absence of the abnormal discharge was performed by monitoring the voltage fluctuation and detecting the abnormal discharge.
  • the abnormal discharge was determined when the voltage fluctuation generated during the measurement time of 5 minutes was 10% or more of the steady voltage during the sputtering operation.
  • the steady-state voltage during sputtering operation varies by ⁇ 10% in 0.1 second, a micro arc, which is an abnormal discharge of the sputter discharge, has occurred, and the device yield may decrease, making it unsuitable for mass production. is there.
  • nodules For the nodules, a change in the target surface after sputtering was observed 50 times with a stereomicroscope, and a method of measuring the number average of nodules of 20 ⁇ m or more generated in a visual field of 3 mm 2 was adopted. Table 1 shows the number of nodules generated.
  • Comparative Examples 1 and 2 The raw material powders were mixed at the atomic ratios Ga / (In + Ga + Mg) and Mg / (In + Ga + Mg) shown in Table 1, and sintered at the heating rate (from 800 ° C. to sintering temperature), sintering temperature, and sintering time shown in Table 1. Other than the above, sintered bodies and sputtering targets were produced and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 13. The results are shown in Table 1. In the sintered bodies prepared in Comparative Examples 1 and 2 , a Ga 2 O 3 phase was observed in the X-ray diffraction chart. Since the Ga 2 O 3 phase is a high resistance phase, it is considered to cause nodules. An X-ray diffraction chart of Comparative Example 1 is shown in FIG. Further, in the sputtering targets of Comparative Examples 1 and 2, abnormal discharge occurred during sputtering, and nodules were observed on the target surface.
  • Examples 14-18 Manufacture of oxide semiconductor thin films
  • the targets prepared in Examples 1 to 3, 11 and 12 were mounted on a magnetron sputtering apparatus, and a slide glass (# 1737 manufactured by Corning) was mounted as a substrate.
  • An oxide thin film having a thickness of 50 nm was formed on a slide glass by the DC magnetron sputtering method under the following conditions.
  • Ar gas, O 2 gas and / or H 2 O gas were introduced at a partial pressure ratio (%) shown in Table 2.
  • the formed substrate was heated in the atmosphere at 300 ° C. for 1 hour to form an oxide semiconductor film.
  • the sputtering conditions are as follows. Substrate temperature: 25 ° C Ultimate pressure: 8.5 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa Atmospheric gas: Ar gas, O 2 gas and / or H 2 O gas Sputtering pressure (total pressure): 0.4 Pa Input power: DC100W S (substrate)-T (target) distance: 70mm
  • the Hall effect measuring element was set in a ResiTest 8300 type (manufactured by Toyo Corporation) using a substrate formed on a glass substrate, and the Hall effect was evaluated at room temperature. The results are shown in Table 2. ICP-AES analysis confirmed that the atomic ratio of each element contained in the oxide thin film was the same as that of the sputtering target.
  • a conductive silicon substrate with a thermal oxide film having a thickness of 100 nm was used as the substrate.
  • the thermal oxide film functions as a gate insulating film
  • the conductive silicon portion functions as a gate electrode.
  • a sputter film was formed on the gate insulating film under the conditions shown in Table 2 to produce an oxide thin film with a thickness of 50 nm.
  • OFPR # 800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
  • pre-baking 80 ° C., 5 minutes
  • the field effect mobility ( ⁇ ), S value, and threshold voltage (Vth) of the fabricated thin film transistor were evaluated. These characteristic values were measured using a semiconductor parameter analyzer (4200SCS manufactured by Keithley Instruments Co., Ltd.) at room temperature in a light-shielding environment (in a shield box). The drain voltage (Vd) was 10V. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Examples 3 and 4 An oxide semiconductor thin film, a thin film evaluation element, and a thin film transistor were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 14 to 18 except that the target, sputtering conditions, and heating (annealing) treatment conditions were changed to those shown in Table 2. . The results are shown in Table 2. As shown in Table 2, the devices of Comparative Examples 3 and 4 have a field effect mobility of less than 10 cm 2 / Vs, which is significantly lower than those of Examples 14 to 18.
  • the thin film transistor of the present invention can be used for a display device, particularly for a large area display.

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Abstract

Ｉｎ，Ｇａ及びＭｇを含み、Ｉｎ２Ｏ３で表される化合物、Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４で表される化合物、Ｇａ２ＭｇＯ４で表される化合物、及びＩｎ２ＭｇＯ４で表される化合物から選択される１種以上の化合物を含み、原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ原子比（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下である焼結体を含むスパッタリングターゲット。

Description

スパッタリングターゲット
　本発明は、スパッタリングターゲット、それを用いた酸化物薄膜の製造方法、薄膜トランジスタ及び表示装置に関する。
　近年、表示装置の発展は目覚ましく、液晶表示装置やＥＬ表示装置等、種々の表示装置がパソコンやワープロ等のＯＡ機器に活発に導入されている。これらの表示装置は、いずれも表示素子を透明導電膜で挟み込んだサンドイッチ構造を有している。
　表示装置を駆動させるスイッチング素子としては、現在、シリコン系の半導体膜が主流を占めている。シリコン系薄膜の安定性、加工性の良さの他、スイッチング速度等が良好なためである。シリコン系薄膜は、一般に化学蒸気析出法（ＣＶＤ）法により製造されている。
　しかしながら、非晶質のシリコン系薄膜はスイッチング速度が比較的遅く、高速な動画等を表示する場合は画像を表示できないという難点を有している。一方、結晶質のシリコン系薄膜は、スイッチング速度は比較的速いが、結晶化するのに８００℃以上の高温、又はレーザーによる加熱等が必要であり、製造に多大なエネルギー及び工程を要する。
　また、シリコン系薄膜は電圧素子としても優れているが、その特性が電流によって経時変化することが問題となっている。
　このような問題を解決するために、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化ガリウムからなる酸化物半導体膜を使用した薄膜トランジスタが検討されている。
　一般に、酸化物半導体薄膜は酸化物焼結体からなるターゲット（スパッタリングターゲット）を用いたスパッタリングで製造される。
　スパッタリングターゲットとしては、例えばＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７又はＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を示す化合物からなるターゲットが知られている（特許文献１～３）。このターゲットは、焼結密度（相対密度）を上げるために酸化雰囲気で焼結する必要があるが、これによりターゲットの抵抗が下がるため、焼結後に高温で還元処理する必要があった。
　また、ターゲットを長期間使用していると、得られた膜の特性や成膜速度が大きく変化したり、ＩｎＧａＺｎＯ４やＩｎ２Ｇａ２ＺｎＯ７の異常成長による異常放電が起きたり、成膜時にパーティクルが多く発生する等の問題があった。異常放電が頻繁に起きると、プラズマ放電状態が不安定となり、安定した成膜が行われず、膜特性に悪影響を及ぼす場合があった。
　特許文献４には、酸化マグネシウムを含んだスパッタリングターゲットとして、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムからなるターゲット及び透明導電膜が開示されている。
　しかしながら、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化マグネシウムからなる半導体薄膜作製用のスパッタリングターゲットの検討はされておらず、ノジュールと生成化合物の関係も不明確であった。
特開平８－２４５２２０号公報 特開２００７－７３３１２号公報 国際公開第２００９／０８４５３７号パンフレット 特開２００５－３０７２６９号公報
　本発明の目的は、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜する際に発生する異常放電を抑制し、酸化物半導体膜を安定かつ再現性よく得ることができるスパッタリングターゲットを提供することである。
　本発明によれば、以下のスパッタリングターゲット等が提供される。
１．Ｉｎ，Ｇａ及びＭｇを含み、
　Ｉｎ２Ｏ３で表される化合物、
　Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４で表される化合物、
　Ｇａ２ＭｇＯ４で表される化合物、及び
　Ｉｎ２ＭｇＯ４で表される化合物から選択される１種以上の化合物を含み、
　原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ
　原子比（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下
　である焼結体を含むスパッタリングターゲット。
２．前記原子比が以下を満たす１に記載のスパッタリングターゲット。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．７超０．９９９９以下、かつ
（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．３未満
３．前記焼結体の相対密度が９０％以上である１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
４．前記焼結体が、さらに正４価の金属酸化物Ｍを含む請求頃１～３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
５．前記金属酸化物Ｍが、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＨｆＯ２、及びＣｅＯ２から選択される１種以上の酸化物である４に記載のスパッタリングターゲット。
６．以下の原子比を満たす５に記載のスパッタリングターゲット。
［Ｍ］／［全金属］＝０．０００１～０．２０
（式中、［Ｍ］は焼結体に含まれる正４価金属の原子の合計であり、［全金属］は焼結体に含まれる全金属の原子の合計である。）
７．平均粒径が０．１～１．２μｍである酸化インジウム粉末と、
　平均粒径が０．１～１．２μｍである酸化ガリウム粉末と、
　平均粒径が０．１～１．２μｍである酸化マグネシウム粉末とを、
　原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ原子比（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下で混合、成形し、
　得られた成形体を、８００℃から焼結温度まで昇温速度０．１～２℃／分で昇温し、前記焼結温度で１０～５０時間保持して焼結することを含み、前記焼結温度が１２００℃～１６５０℃の範囲内である１に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
８．１～６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、スパッタリング法により成膜する酸化物薄膜の製造方法。
９．前記スパッタリング法による成膜を、希ガス原子に、水分子、酸素分子及び亜酸化窒素分子から選択される少なくとも１種以上の分子を含有させた混合気体の雰囲気下において行う８に記載の酸化物薄膜の製造方法。
１０．前記スパッタリング法による成膜を、希ガス原子、及び少なくとも水分子を含有する混合気体の雰囲気下において行う９に記載の酸化物薄膜の製造方法。
１１．前記混合気体中の水分子の含有割合が分圧比で０．１％～２５％である１０に記載の酸化物薄膜の製造方法。
１２．８～１１のいずれかに記載の方法により成膜された酸化物薄膜をチャネル層とする薄膜トランジスタ。
１３．前記チャネル層上に、少なくともＳｉＮｘを含有する保護膜を備える１２に記載の薄膜トランジスタ。
１４．１２又は１３に記載の薄膜トランジスタを備えた表示装置。
　本発明によれば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を成膜する際に発生する異常放電を抑制し、酸化物半導体膜を安定かつ再現性よく得ることができるスパッタリングターゲットが提供できる。
実施例１で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例２で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例３で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例４で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例５で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例６で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例７で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例８で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例９で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 実施例１０で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。 比較例１で得られた焼結体のＸ線回折チャートである。
Ｉ．焼結体及びスパッタリングターゲット
　本発明のスパッタリングターゲットは焼結体を含み、焼結体はＩｎ，Ｇａ及びＭｇを含み、Ｉｎ２Ｏ３で表される化合物、Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４で表される化合物、Ｇａ２ＭｇＯ４で表される化合物、及びＩｎ２ＭｇＯ４で表される化合物から選択される１種以上の化合物を含む。
　また、上記焼結体は以下の原子比を満たす。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下
（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下
　焼結体中のＩｎ２Ｏ３に、酸素との結合力が強いＧａ及びＭｇを共ドープすることで、薄膜中のキャリア濃度を十分に低下させることができる。
　Ｉｎ２Ｏ３にＺｎとＭｇをドープした焼結体から得た薄膜では、キャリア濃度が十分に低下せずに導電体化することがある。
　焼結体がＩｎ２Ｏ３で表される化合物、Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４で表される化合物、Ｇａ２ＭｇＯ４で表される化合物、及びＩｎ２ＭｇＯ４で表される化合物から選択される１種以上の化合物を含み、上記の原子を有することにより、本発明のスパッタリングターゲットは安定したスパッタリングが可能となる。
　上記の焼結体は上記４種の化合物の全てを含んでもよいし、１、２又は３種からなっていてもよい。好ましくはＩｎ２Ｏ３を含む。より好ましくは、以下の化合物又は化合物の組み合わせからなる。
・Ｉｎ２Ｏ３
・Ｉｎ２Ｏ３及びＩｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４、
・Ｉｎ２Ｏ３及びＩｎ２ＭｇＯ４
・Ｉｎ２Ｏ３及びＧａ２ＭｇＯ４
・Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４及びＩｎ２ＭｇＯ４
・Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４及びＧａ２ＭｇＯ４
　また、上記焼結体は、好ましくはＧａ２Ｏ３及びＭｇＯを含まない。
焼結体中にＧａ２Ｏ３やＭｇＯが存在（残留）する場合、スパッタリング時の異常放電やノジュール発生の原因となり、焼結体をスパッタリングターゲットとして成膜した酸化物薄膜中に欠陥が発生する場合がある。
　本発明に用いる焼結体の原子比が上記の範囲外であると、本発明のスパッタリングターゲットをスパッタして成膜した酸化物薄膜が、半導体ではなく導電体又は絶縁膜になるおそれがある。
　具体的に、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５未満であると、酸化物薄膜が半導体ではなく絶縁体になる場合がある。また、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．９９９９超であると、酸化物薄膜が導電膜になる場合がある。
　また、（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１未満であると、酸化物薄膜が導電膜になる場合があり、（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５超であると、酸化物薄膜が絶縁体になる場合がある。
　また、（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５超であると、Ｇａ２Ｏ３やＭｇＯ等の高抵抗の酸化物がターゲット中に析出し、ノジュールの原因となるおそれがある。
　上記原子比は、好ましくは、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．７超０．９９９９以下、かつ（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．３未満であり、さらに好ましくは、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．８超０．９９９９以下、かつ（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．２未満である。
　ＧａとＭｇの割合は好ましくは、Ｍｇ／（Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．００１～０．９００であり、より好ましくは、Ｍｇ／（Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．００１～０．６００である。
　本発明に用いる焼結体は、好ましくは相対密度が９０％以上である。
　相対密度が９０％以上であれば、安定したスパッタリング状態が保たれる。９０％未満では、ターゲット表面が黒化したり、異常放電が発生する場合がある。相対密度は好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上である。
　相対密度はアルキメデス法により測定できる。相対密度は、好ましくは１００％以下である。１００％を超える場合、金属粒子が焼結体に発生したり、低級酸化物が生成する場合があり、成膜時の酸素供給量を厳密に調整する必要が生じる。
　また、焼結後に、還元性雰囲気下での熱処理操作等の後処理工程等を行って密度を調整することもできる。還元性雰囲気は、アルゴン、窒素、水素等の雰囲気や、それらの混合気体雰囲気が用いられる。
　さらに、本発明に用いる焼結体に正４価の金属酸化物Ｍを含ませることが好ましい。正４価の金属酸化物を含有させることにより、焼結体の焼結密度を向上させる、焼結体のバルク抵抗を低下させる等の効果がある。
　また、正４価の金属酸化物は、酸に対する耐性が強く、非晶質酸化物薄膜の場合にも、耐酸性を付与することができる。
　正４価の金属酸化物Ｍが、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＨｆＯ２、及びＣｅＯ２から選択される１又は２以上の酸化物であることが好ましい。
　［Ｍ］／［全金属］＝０．０００１～０．２０であることが好ましい。式中、［Ｍ］は焼結体に含まれる正４価金属の原子の合計であり、［全金属］は焼結体に含まれる全金属の原子の合計である。
　［Ｍ］／［全金属］が０．０００１未満では、添加効果が乏しい場合があり、０．２０超では、成膜して得られる酸化物半導体膜の移動度が低下する場合があるため好ましくない。
　［Ｍ］／［全金属］は好ましくは０．０００５～０．１５、より好ましくは０．００１～０．１である。
　焼結体に含まれる各元素の原子比は、誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）により、含有元素を定量分析して求めることができる。
　具体的に、溶液試料をネブライザーで霧状にして、アルゴンプラズマ（約６０００～８０００℃）に導入すると、試料中の元素は熱エネルギーを吸収して励起され、軌道電子が基底状態から高いエネルギー準位の軌道に移る。この軌道電子は１０－７～１０－８秒程度で、より低いエネルギー準位の軌道に移る。この際にエネルギーの差を光として放射し発光する。この光は元素固有の波長（スペクトル線）を示すため、スペクトル線の有無により元素の存在を確認できる（定性分析）。
　また、それぞれのスペクトル線の大きさ（発光強度）は試料中の元素数に比例するため、既知濃度の標準液と比較することで試料濃度を求めることができる（定量分析）。
　定性分析で含有されている元素を特定後、定量分析で含有量を求め、その結果から各元素の原子比を求める。
　本発明に用いる焼結体は、本発明の効果を損ねない範囲において、上述したＩｎ、Ｇａ、Ｍｇ及び任意の正四価金属以外の他の金属元素を含有していてもよいし、実質的にＩｎ、Ｇａ、Ｍｇ及び任意の正四価金属のみからなっていてもよい。
　本発明において「実質的」とは、焼結体としての効果が上記Ｉｎ、Ｇａ、Ｍｇ及び任意の正四価金属に起因すること、又は焼結体の金属元素の９８重量％以上１００重量％以下（好ましくは９９重量％以上１００重量％以下）がＩｎ、Ｇａ、Ｍｇ及び任意の正四価金属であることを意味する。
　上記のように、焼結体に含有される金属元素は、実質的にＩｎ、Ｇａ、Ｍｇ及び任意の正四価金属からなっており、本発明の効果を損なわない範囲で他に不可避不純物を含んでいてもよい。
　本発明に用いる焼結体の密度は高い方が望ましく、好ましくは６．０ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは６．２ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは６．４ｇ／ｃｍ３以上であり、通常７．１ｇ／ｃｍ３以下である。
　密度が６．０ｇ／ｃｍ３よりも低いと、上記焼結体から形成されるスパッタリングターゲットの表面が黒化する等して異常放電を誘発し、スパッタ速度が低下するおそれがある。
　本発明に用いる焼結体中の結晶の最大粒径は５μｍ以下であることが望ましい。結晶が粒径５μｍを超えて成長するとノジュールの原因になるおそれがある。
　スパッタによってターゲット表面が削られる場合、その削られる速度が結晶面の方向によって異なり、ターゲット表面に凹凸が発生する。この凹凸の大きさは焼結体中に存在する結晶粒径に依存している。大きい結晶粒径を有する焼結体からなるターゲットでは、その凹凸が大きくなり、その凸部分よりノジュールが発生すると考えられる。
　これらのスパッタリングターゲットの結晶の最大粒径は、スパッタリングターゲットの形状が円形の場合、円の中心点（１箇所）と、その中心点で直交する２本の中心線上の中心点と周縁部との中間点（４箇所）の合計５箇所において、また、スパッタリングターゲットの形状が四角形の場合には、その中心点（１箇所）と、四角形の対角線上の中心点と角部との中間点（４箇所）の合計５箇所において１００μｍ四方の枠内で観察される最大の粒子についてその最大径を測定し、これらの５箇所の枠内のそれぞれに存在する最大粒子の粒径の平均値で表す。粒径は、結晶粒の長径について測定する。結晶粒は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することができる。
　本発明のスパッタリングターゲットの製造方法は以下の２工程を含む。
（１）原料化合物を混合し、成形して成形体とする工程
（２）上記成形体を焼結する工程
　以下、各工程について説明する。
（１）原料化合物を混合し、成形して成形体とする工程
　原料化合物は特に制限されず、Ｉｎ、Ｇａ及びＭｇを含む化合物であり、焼結体が以下の原子比を有することができる化合物を用いればよい。
Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ
（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下
　例えば、酸化インジウム、ガリウム金属及びマグネシウム金属の組み合わせや、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化マグネシウムの組合せ等が挙げられる。尚、原料は粉末であることが好ましい。
　原料は、酸化インジウム、酸化ガリウム及び酸化マグネシウムの混合粉末であることが好ましい。
　原料に単体金属を用いた場合、例えば、酸化インジウム、ガリウム金属及びマグネシウム金属の組み合わせを原料粉末として用いた場合、得られる焼結体中にガリウムやマグネシウムの金属粒が存在し、成膜中にターゲット表面の金属粒が溶融してターゲットから放出されないことがあり、得られる膜の組成と焼結体の組成が大きく異なってしまう場合がある。
　原料粉末の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ～１．２μｍであり、より好ましくは０．１μｍ～１．０μｍ以下である。原料粉末の平均粒径はレーザー回折式粒度分布装置等で測定することができる。
　例えば、平均粒径が０．１μｍ～１．２μｍのＩｎ２Ｏ３粉末、平均粒径が０．１μｍ～１．２μｍのＧａ２Ｏ３粉末、及び平均粒径が０．１μｍ～１．２μｍのＭｇＯ粉末を原料粉末とし、これらを、原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下、好ましくはＩｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．７超０．９９９９以下、かつ（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．３未満となる割合で調合する。
　工程（１）の混合、成形方法は特に限定されず、公知の方法を用いて行うことができる。例えば、酸化インジウム粉、酸化ガリウム粉及び酸化マグネシウム粉の混合粉を含む原料粉末に、水系溶媒を配合し、得られたスラリーを１２時間以上混合した後、固液分離・乾燥・造粒し、引き続き、この造粒物を型枠に入れて成形する。
　混合については、湿式又は乾式によるボールミル、振動ミル、ビーズミル等を用いることができる。均一で微細な結晶粒及び空孔を得るには、短時間で凝集体の解砕効率が高く、添加物の分散状態も良好となるビーズミル混合法が最も好ましい。
　ボールミルによる混合時間は、好ましくは１５時間以上、より好ましくは１９時間以上とする。混合時間が不足すると最終的に得られる焼結体中にＧａ２Ｏ３、ＭｇＯ等の高抵抗の化合物が生成するおそれがあるからである。
　ビーズミルによる粉砕、混合時間は、装置の大きさ、処理するスラリー量によって異なるが、スラリー中の粒度分布がすべて１μｍ以下と均一になるように適宜調整する。
　また、混合する際にはバインダーを任意量だけ添加し、同時に混合を行うと好ましい。バインダーには、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル等を用いることができる。
　次に、原料粉末スラリーから造粒粉を得る。造粒に際しては、急速乾燥造粒を行うことが好ましい。急速乾燥造粒するための装置としては、スプレードライヤが広く用いられている。具体的な乾燥条件は、乾燥するスラリーのスラリー濃度、乾燥に用いる熱風温度、風量等の諸条件により決定されるため、実施に際しては、予め最適条件を求めておくことが必要となる。
　自然乾燥を行うと、原料粉末の比重差によって沈降速度が異なるため、Ｉｎ２Ｏ３粉末、Ｇａ２Ｏ３粉末、ＭｇＯ粉末の分離が起こり、均一な造粒粉が得られなくなるおそれがある。この不均一な造粒粉を用いて焼結体を作製すると、焼結体内部にＧａ２Ｏ３、ＭｇＯ等が存在して、スパッタリングにおける異常放電の原因となる場合がある。
　造粒粉に対して、通常、金型プレス又は冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により、１．２ｔｏｎ／ｃｍ２以上の圧力で成形を施して成形体を得る。
（２）成形体を焼結する工程
　得られた成形物を１２００～１６５０℃の焼結温度で１０～５０時間焼結して焼結体を得ることができる。
　焼結温度は好ましくは１３５０～１６００℃、より好ましくは１４００～１６００℃、さらに好ましくは１４５０～１６００℃である。焼結時間は好ましくは１２～４０時間、より好ましくは１３～３０時間である。
　焼結温度が１２００℃未満又は焼結時間が１０時間未満であると、Ｇａ２Ｏ３、ＭｇＯ等がターゲット内部に形成され、異常放電の原因となるおそれがある。一方、焼成温度が１６５０℃を超えるか、又は、焼成時間が５０時間を超えると、著しい結晶粒成長により平均結晶粒径の増大や、粗大空孔の発生を来たし、焼結体強度の低下や異常放電の原因となるおそれがる。
　また、焼結温度を１６５０℃以下とすることにより、Ｇａの蒸散を抑えることもできる。
　本発明で用いる焼結方法としては、常圧焼結法の他、ホットプレス、酸素加圧、熱間等方圧加圧等の加圧焼結法も採用することができる。ただし、製造コストの低減、大量生産の可能性、容易に大型の焼結体を製造できるといった観点から、常圧焼結法を採用することが好ましい。
　常圧焼結法では、成形体を大気雰囲気、又は酸化ガス雰囲気、好ましくは酸化ガス雰囲気にて焼結する。酸化ガス雰囲気とは、好ましくは酸素ガス雰囲気である。酸素ガス雰囲気は、酸素濃度が、例えば１０～１００体積％の雰囲気であることが好ましい。上記焼結体の製造方法においては、昇温過程にて酸素ガス雰囲気を導入することで、焼結体密度をより高くすることができる。
　さらに、焼結に際しての昇温速度は、８００℃から焼結温度（１２００～１６５０℃）までを０．１～２℃／分とすることが好ましい。
　８００℃から上の温度範囲は、焼結が最も進行する範囲である。この温度範囲での昇温速度が０．１℃／分より遅くなると、結晶粒成長が著しくなって、高密度化を達成することができないおそれがある。一方、昇温速度が２℃／分より速くなると、Ｇａ２Ｏ３、ＭｇＯ等がターゲット内部に析出するおそれがある。
　８００℃から焼結温度における昇温速度は、好ましくは０．１～１．２℃／分、より好ましくは０．１～０．８℃／分である。
　上記焼成工程で得られた焼結体のバルク抵抗をターゲット全体で均一化するために、必要に応じて還元工程を設けてもよい。
　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、又は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、又は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。
　還元処理時の温度は、通常１００～８００℃、好ましくは２００～８００℃である。また、還元処理の時間は、通常０．０１～１０時間、好ましくは０．０５～５時間である。
　以上をまとめると、本発明に用いる焼結体の製造方法は、例えば、酸化インジウム粉と酸化ガリウム粉と酸化マグネシウム粉との混合粉を含む原料粉末に、水系溶媒を配合し、得られたスラリーを１２時間以上混合した後、固液分離・乾燥・造粒し、引き続き、この造粒物を型枠に入れて成形し、その後、得られた成形物を酸素雰囲気中、８００℃から焼結温度までの昇温速度を０．１～２℃／分とし、１２００～１６５０℃で１０～５０時間焼成することで焼結体を得ることができる。
　焼結体の製造工程における諸条件を上記の通りに制御することにより、原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下を満たし、焼結体密度が６．０ｇ／ｃｍ３以上であり、Ｉｎ２Ｏ３で表される化合物、Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４で表される化合物、Ｇａ２ＭｇＯ４で表される化合物、及び／又はＩｎ２ＭｇＯ４で表される化合物を含む焼結体を得ることができる。
　上記で得られた焼結体を加工することにより本発明のスパッタリングターゲットとすることができる。具体的には、焼結体をスパッタリング装置への装着に適した形状に切削加工することでスパッタリングターゲット素材とし、該ターゲット素材をバッキングプレートに接着することでスパッタリングターゲットとすることができる。
　焼結体をターゲット素材とするには、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、さらにターゲット素材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。
　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、公知の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。
　ターゲット素材の表面は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、又は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素材が割れやすくなるおそれがある。
　ターゲット素材の表面粗さ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より大きい、又は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。
　次に、得られたターゲット素材を清浄処理する。清浄処理にはエアーブロー又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好ましい。
　ターゲット素材の厚みは通常２～２０ｍｍ、好ましくは３～１２ｍｍ、特に好ましくは４～６ｍｍである。
　上記のようにして得られた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によって、スパッタリングターゲットを得ることができる。また、複数のターゲット素材を１つのバッキングプレートに取り付け、実質１つのターゲットとしてもよい。
ＩＩ．酸化物薄膜
　本発明の酸化物薄膜の製造方法は、上記のスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリング法により成膜することを特徴とする。
　本発明の酸化物薄膜の製造方法によって製造された酸化物薄膜は、インジウム、ガリウム、マグネシウム、酸素からなり、通常、原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下である。
　酸化ガリウムは、酸化インジウムの格子定数を小さくする効果があり、結晶中のインジウム同士の５ｓ軌道の重なりが大きくなり、移動度が向上することが期待される。酸化マグネシウムは、酸化物薄膜のキャリア濃度を低下させる効果が期待される。
　酸化物薄膜の原子比（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）が０．０００１未満であると、薄膜堆積直後に微結晶が生成することがあり、後処理加熱工程で２次結晶化するおそれがある。２次結晶化した薄膜では、移動度が低下するばかりか酸素欠陥が増え、キャリア濃度の上昇を招くおそれがある。
　原子比（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）が０．５超のスパッタリングターゲットを用いて成膜した酸化物薄膜は、薄膜中にＧａ２Ｏ３やＭｇＯが析出し、電子の散乱原因となり移動度が低下するおそれがある。
　本発明のスパッタリングターゲットは、高い導電性を有することから成膜速度の速いＤＣスパッタリング法を適用することができる。
　本発明のスパッタリングターゲットは、上記ＤＣスパッタリング法に加えて、ＲＦスパッタリング法、ＡＣスパッタリング法、パルスＤＣスパッタリング法にも適用することができ、異常放電のないスパッタリングが可能である。
　酸化物半導体薄膜は、上記焼結体を用いて、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザー蒸着法等により作製することもできる。
　スパッタリングガス（雰囲気）としては、アルゴン等の希ガス原子と酸化性ガスの混合ガスを用いることができる。酸化性ガスとはＯ２、ＣＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏ等が挙げられる。スパッタリングガスは、希ガス原子と、水分子、酸素分子及び亜酸化窒素分子から選ばれる一種以上の分子を含有する混合気体が好ましく、希ガス原子と、少なくとも水分子を含有する混合気体であることがより好ましい。
　スパッタリング成膜時の酸素分圧比は０％以上４０％未満とすることが好ましい。酸素分圧比が４０％以上の条件で作製した薄膜は、大幅にキャリア濃度が低減しキャリア濃度が１０１３ｃｍ－３未満となるおそれがある。
　好ましくは、酸素分圧比は０～３０％、特に好ましくは２％～１５％である。
　本発明における酸化物薄膜堆積時のスパッタガス（雰囲気）に含まれる水分子の分圧比、即ち、［Ｈ２Ｏ］／（［Ｈ２Ｏ］＋［希ガス］＋［その他の分子］）は、０～２５％であることが好ましい。
　また、水の分圧比が２５％を超えると、膜密度の低下が顕著となるため、Ｉｎの５ｓ軌道の重なりが小さくなり移動度の低下を招くおそれがある。スパッタリング時の雰囲気中の水の分圧比は０．１～２５％がより好ましく、０．７～１３％がさらに好ましく、１～６％が特に好ましい。
　スパッタリングにより成膜する際の基板温度は、２５～１２０℃であることが好ましく、さらに好ましくは２５～１００℃、特に好ましくは２５～９０℃である。成膜時の基板温度が１２０℃よりも高いと薄膜堆積直後の膜中に微結晶が生成し、加熱結晶化後の薄膜のキャリア濃度が１０１８／ｃｍ３を超えるおそれがある。また、成膜時の基板温度が２５℃よりも低いと薄膜の膜密度が低下し、ＴＦＴの移動度が低下するおそれがある。
　スパッタリングによって得られた酸化物薄膜を、さらに１５０～５００℃に１５分～５時間保持してアニール処理を施すことが好ましい。成膜後のアニール処理温度は２００℃以上４５０℃以下であることがより好ましく、２５０℃以上３５０℃以下であることがさらに好ましい。上記アニールを施すことにより、半導体特性が得られる。
　酸化物半導体薄膜のキャリア濃度は、通常１０１８／ｃｍ３以下であり、好ましくは１０１３～１０１８／ｃｍ３であり、さらに好ましくは１０１４～１０１７／ｃｍ３であり、特に好ましくは１０１５～１０１７／ｃｍ３である。
　酸化物層のキャリア濃度が１０１８ｃｍ－３より大きくなると、薄膜トランジスタ等の素子を構成した際に、漏れ電流が発生してしまう。また、ノーマリーオンになってしまったり、ｏｎ－ｏｆｆ比が小さくなってしまったりすることにより、良好なトランジスタ性能が発揮できないおそれがある。さらに、キャリア濃度が１０１３ｃｍ－３未満となるとキャリア数が少ないため、ＴＦＴとして駆動しないおそれがある。
　酸化物半導体薄膜のキャリア濃度は、ホール効果測定方法により測定することができる。
　酸化インジウムに、酸化マグネシウムと酸化ガリウムを共ドープすることにより、安定してキャリア濃度を１０１８／ｃｍ３以下に制御することができる。
　また、加熱時の雰囲気は、特に限定されるわけではないが、キャリア制御性の観点から、大気雰囲気、酸素流通雰囲気が好ましい。
　酸化物薄膜の後処理アニール工程においては、酸素の存在下又は不存在下でランプアニール装置、レーザーアニール装置、熱プラズマ装置、熱風加熱装置、接触加熱装置等を用いることができる。
　スパッタリング時におけるターゲットと基板との間の距離は、基板の成膜面に対して垂直方向に好ましくは１～１５ｃｍであり、さらに好ましくは２～８ｃｍである。この距離が１ｃｍ未満の場合、基板に到達するターゲット構成元素の粒子の運動エネルギーが大きくなり、良好な膜特性を得ることができないおそれがあるうえ、膜厚及び電気特性の面内分布が生じてしまうおそれがある。一方、ターゲットと基板との間隔が１５ｃｍを超える場合、基板に到達するターゲット構成元素の粒子の運動エネルギーが小さくなりすぎて、緻密な膜を得ることができず、良好な半導体特性を得ることができないおそれがある。
　酸化物薄膜の成膜は、磁場強度が３００～１５００ガウスの雰囲気下でスパッタリングすることが望ましい。磁場強度が３００ガウス未満の場合、プラズマ密度が低くなるため高抵抗のスパッタリングターゲットの場合スパッタリングできなくなるおそれがある。一方、１５００ガウス超の場合、膜厚及び膜中の電気特性の制御性が悪くなるおそれがある。
　気体雰囲気の圧力（スパッタ圧力）は、プラズマが安定して放電できる範囲であれば特に限定されないが、好ましくは０．１～３．０Ｐａであり、さらに好ましくは０．１～１．５Ｐａであり、特に好ましくは０．１～１．０Ｐａである。スパッタ圧力が３．０Ｐａを超える場合、スパッタ粒子の平均自由工程が短くなり、薄膜の密度が低下するおそれがある。また、スパッタ圧力が０．１Ｐａ未満である場合、成膜時に膜中に微結晶が生成するおそれがある。尚、スパッタ圧力とは、アルゴン等の希ガス原子、水分子、酸素分子等を導入した後のスパッタ開始時の系内の全圧をいう。
ＩＩＩ．薄膜トランジスタ及び表示装置
　上記の酸化物薄膜は、薄膜トランジスタに使用でき、特にチャネル層として好適に使用できる。
　本発明の薄膜トランジスタは、上記の酸化物薄膜をチャネル層として有していれば、その素子構成は特に限定されず、公知の各種の素子構成を採用することができる。
　本発明の薄膜トランジスタにおけるチャネル層の膜厚は、通常１０～３００ｎｍ、好ましくは２０～２５０ｎｍ、より好ましくは３０～２００ｎｍ、さらに好ましくは３５～１２０ｎｍ、特に好ましくは４０～８０ｎｍである。チャネル層の膜厚が１０ｎｍ未満の場合、大面積に成膜した際の膜厚の不均一性により、作製したＴＦＴの特性が面内で不均一になるおそれがある。一方、膜厚が３００ｎｍ超の場合、成膜時間が長くなり工業的に採用できないおそれがある。
　本発明の薄膜トランジスタにおけるチャネル層は、通常、Ｎ型領域で用いられるが、Ｐ型Ｓｉ系半導体、Ｐ型酸化物半導体、Ｐ型有機半導体等の種々のＰ型半導体と組合せてＰＮ接合型トランジスタ等の各種の半導体デバイスに利用することができる。
　本発明の薄膜トランジスタは、上記チャネル層上に保護膜を備えることが好ましい。本発明の薄膜トランジスタにおける保護膜は、少なくともＳｉＮｘを含有することが好ましい。ＳｉＮｘはＳｉＯ２と比較して緻密な膜を形成できるため、ＴＦＴの劣化抑制効果が高いという利点を有する。
　保護膜は、ＳｉＮｘの他に例えばＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，Ｒｂ２Ｏ，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣａＨｆＯ３，ＰｂＴｉ３，ＢａＴａ２Ｏ６，Ｓｍ２Ｏ３，ＳｒＴｉＯ３又はＡｌＮ等の酸化物等を含むことができるが、実質的にＳｉＮｘのみからなることが好ましい。ここで、「実質的にＳｉＮｘのみからなる」とは、本発明の薄膜トランジスタにおける保護層を構成する薄膜の７０ｗｔ％以上、好ましくは８０ｗｔ％以上、さらに好ましくは８５ｗｔ％以上がＳｉＮｘであることを意味する。
　保護膜を形成する前に、チャネル層に対し、オゾン処理、酸素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことが好ましい。このような処理は、チャネル層を形成した後、保護膜を形成する前であれば、どのタイミングで行ってもよいが、保護膜を形成する直前に行うことが望ましい。このような前処理を行うことによって、チャネル層における酸素欠陥の発生を抑制することができる。
　また、ＴＦＴ駆動中に酸化物半導体膜中の水素が拡散すると、閾値電圧のシフトが起こりＴＦＴの信頼性が低下するおそれがある。チャネル層に対し、オゾン処理、酸素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことにより、結晶構造中においてＩｎ－ＯＨの結合が安定化され酸化物半導体膜中の水素の拡散を抑制することができる。
　薄膜トランジスタは、通常、基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層（チャネル層）、ソース電極及びドレイン電極を備える。チャネル層については上述した通りであり、基板については公知の材料を用いることができる。
　本発明の薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁膜を形成する材料にも特に制限はなく、一般に用いられている材料を任意に選択できる。具体的には、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣｅＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，Ｒｂ２Ｏ，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣａＨｆＯ３，ＰｂＴｉ３，ＢａＴａ２Ｏ６，ＳｒＴｉＯ３，Ｓｍ２Ｏ３，ＡｌＮ等の化合物を用いることができる。これらのなかでも、好ましくはＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣａＨｆＯ３であり、より好ましくはＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ｙ２Ｏ３，ＨｆＯ２，Ａｌ２Ｏ３である。
　ゲート絶縁膜は、例えばプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学気相成長）法により形成することができる。
　プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜を形成し、その上にチャネル層を成膜した場合、ゲート絶縁膜中の水素がチャネル層に拡散し、チャネル層の膜質低下やＴＦＴの信頼性低下を招くおそれがある。チャネル層の膜質低下やＴＦＴの信頼性低下を防ぐために、チャネル層を成膜する前にゲート絶縁膜に対してオゾン処理、酸素プラズマ処理もしくは亜酸化窒素プラズマ処理を施すことが好ましい。このような前処理を行うことによって、チャネル層の膜質の低下やＴＦＴの信頼性低下を防ぐことができる。
　尚、上記の酸化物の酸素数は、必ずしも化学量論比と一致していなくともよく、例えば、ＳｉＯ２でもＳｉＯｘでもよい。
　ゲート絶縁膜は、異なる材料からなる２層以上の絶縁膜を積層した構造でもよい。また、ゲート絶縁膜は、結晶質、多結晶質、非晶質のいずれであってもよいが、工業的に製造しやすい多結晶質又は非晶質であることが好ましい。
　本発明の薄膜トランジスタにおけるドレイン電極、ソース電極及びゲート電極の各電極を形成する材料に特に制限はなく、一般に用いられている材料を任意に選択することができる。例えば、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ２等の透明電極や、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｔａ等の金属電極、又はこれらを含む合金の金属電極を用いることができる。
　ドレイン電極、ソース電極及びゲート電極の各電極は、異なる２層以上の導電層を積層した多層構造とすることもできる。特にソース・ドレイン電極は低抵抗配線への要求が強いため、ＡｌやＣｕ等の良導体をＴｉやＭｏ等の密着性に優れた金属でサンドイッチして使用してもよい。
　本発明の薄膜トランジスタは、電界効果型トランジスタ、論理回路、メモリ回路、差動増幅回路等各種の集積回路にも適用できる。さらに、電界効果型トランジスタ以外にも静電誘起型トランジスタ、ショットキー障壁型トランジスタ、ショットキーダイオード、抵抗素子にも適応できる。
　本発明の薄膜トランジスタの構成は、ボトムゲート、ボトムコンタクト、トップコンタクト等公知の構成を制限なく採用することができる。
　特にボトムゲート構成が、アモルファスシリコンやＺｎＯの薄膜トランジスタに比べ高い性能が得られるので有利である。ボトムゲート構成は、製造時のマスク枚数を削減しやすく、大型ディスプレイ等の用途の製造コストを低減しやすいため好ましい。
　本発明の薄膜トランジスタは、表示装置に好適に用いることができる。
　大面積のディスプレイ用としては、チャンネルエッチ型のボトムゲート構成の薄膜トランジスタが特に好ましい。チャンネルエッチ型のボトムゲート構成の薄膜トランジスタは、フォトリソ工程時のフォトマスクの数が少なく低コストでディスプレイ用パネルを製造できる。中でも、チャンネルエッチ型のボトムゲート構成及びトップコンタクト構成の薄膜トランジスタが移動度等の特性が良好で工業化しやすいため特に好ましい。
実施例１～１３
［焼結体の製造］
　原料粉体として下記の酸化物粉末を使用した。尚、酸化物粉末の平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ－３００Ｖ（島津製作所製）で測定し、平均粒径はメジアン径Ｄ５０を採用した。
酸化インジウム粉：平均粒径０．９８μｍ
酸化ガリウム粉：平均粒径０．９６μｍ
酸化マグネシウム：平均粒径０．９８μｍ
　上記の粉体を、表１に示す原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）及びＭｇ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）となるように秤量し、均一に微粉砕混合後、成形用バインダーを加えて造粒した。次に、この原料混合粉を金型へ均一に充填し、コールドプレス機にてプレス圧１４０ＭＰａで加圧成形した。
　このようにして得た成形体を、表１に示す昇温速度（８００℃から焼結温度）、焼結温度及び焼結時間で、焼結炉で焼結して焼結体を製造した。昇温中は酸素雰囲気、その他は大気中（雰囲気）とし、降温速度は１５℃／分とした。
　得られた焼結体の相対密度をアルキメデス法により測定した。
［焼結体の分析］
　得られた焼結体についてＩＣＰ－ＡＥＳ分析を行い、表１に示す原子比であることを確認した。
　また、得られた焼結体についてＸ線回折測定装置（ＸＲＤ）により結晶構造を調べた。実施例１～１０で得られた焼結体のＸ線回折チャートを図１～１０に示す。
　チャートを分析した結果、例えば実施例１の焼結体にはＩｎ２Ｏ３とＩｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４が観測された。結晶構造はＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　ｏｆ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）カードで確認することができる。
　実施例１～１３の焼結体には、ノジュールの原因となるＧａ２Ｏ３やＭｇＯは観測されなかった。
　ＸＲＤの測定条件は以下の通りである。
・装置：株式会社リガク製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
　得られた焼結体のＧａとＭｇの分散を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）測定により調べたところ、５μｍ以上のＧａやＭｇの集合体は観測されなかった。本発明に用いる焼結体は分散性、均一性が極めて優れていることが分かった。
　ＥＰＭＡの測定条件は以下の通りである。
・装置：日本電子株式会社製ＪＸＡ－８２００
・加速電圧：１５ｋＶ
・照射電流：５０ｎＡ
・照射時間（１点当り）：５０ｍＳ
［スパッタリングターゲットの製造］
　実施例１～１３で得られた焼結体の表面を平面研削盤で研削し、側辺をダイヤモンドカッターで切断し、バッキングプレートに貼り合わせ、それぞれ直径４インチのスパッタリングターゲットとした。
［異常放電の有無の確認］
　得られたスパッタリングターゲットをＤＣスパッタリング装置に装着し、スパッタガスとしてアルゴンを用いて、スパッタ圧０．４Ｐａ、基板温度を室温とし、ＤＣ出力４００Ｗにて、１０ｋＷｈ連続スパッタを行った。スパッタ中の電圧変動をデータロガーに蓄積し、異常放電の有無を確認した。結果を表１に示す。
　尚、上記異常放電の有無は、電圧変動をモニターして異常放電を検出することにより行った。具体的には、５分間の測定時間中に発生する電圧変動がスパッタ運転中の定常電圧の１０％以上あった場合を異常放電とした。特にスパッタ運転中の定常電圧が０．１秒間に±１０％変動する場合は、スパッタ放電の異常放電であるマイクロアークが発生しており、素子の歩留まりが低下し、量産化に適さないおそれがある。
［ノジュール発生の有無の確認］
　また、実施例１～１３のスパッタリングターゲットを用いて、雰囲気としてアルゴンガスに水素ガスを分圧比で３％添加した混合ガスを使用し、３０時間連続してスパッタリングを行い、ノジュールの発生の有無を確認した。
　その結果、実施例１～１３のスパッタリングターゲット表面において、ノジュールは観測されなかった。
　尚、スパッタ条件は、スパッタ圧０．４Ｐａ、ＤＣ出力１００Ｗ、基板温度は室温とした。水素ガスは、ノジュールの発生を促進するために雰囲気ガスに添加した。
　ノジュールは、スパッタリング後のターゲット表面の変化を実体顕微鏡により５０倍に拡大して観察し、視野３ｍｍ２中に発生した２０μｍ以上のノジュールについて数平均を計測する方法を採用した。発生したノジュール数を表１に示す。
比較例１、２
　表１に示す原子比Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）及びＭｇ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）で原料粉末を混合し、表１に示す昇温速度（８００℃から焼結温度）、焼結温度、焼結時間で焼結した他は、実施例１～１３と同様に焼結体及びスパッタリングターゲットを製造し、評価した。結果を表１に示す。
　比較例１，２で作製した焼結体は、Ｘ線回折チャートにおいてＧａ２Ｏ３相が観測された。Ｇａ２Ｏ３相は高抵抗相であるため、ノジュールの原因となると考えられる。比較例１のＸ線回折チャートを図１１に示す。
　また、比較例１、２のスパッタリングターゲットにおいて、スパッタ時に異常放電が発生し、ターゲット表面にはノジュールが観測された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施例１４～１８
［酸化物半導体薄膜の製造］
　実施例１～３、１１及び１２で作製したターゲットをマグネトロンスパッタリング装置に装着し、基板としてスライドガラス（コーニング社製♯１７３７）を装着した。ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、下記の条件でスライドガラス上に膜厚５０ｎｍの酸化物薄膜を成膜した。
　成膜時には、表２に示す分圧比（％）でＡｒガス、Ｏ２ガス及び／又はＨ２Ｏガスを導入した。成膜した基板を、大気中３００℃で１時間加熱し、酸化物半導体膜を形成した。
　スパッタ条件は以下の通りである。
基板温度：２５℃
到達圧力：８．５×１０－５Ｐａ
雰囲気ガス：Ａｒガス、Ｏ２ガス及び／又はＨ２Ｏガス
スパッタ圧力（全圧）：０．４Ｐａ
投入電力：ＤＣ１００Ｗ
Ｓ（基板）－Ｔ（ターゲット）距離：７０ｍｍ
［ホール効果測定用素子の製造］
　ホール効果測定用素子は、ガラス基板上に成膜した基板を用いてＲｅｓｉＴｅｓｔ８３００型（東陽テクニカ社製）にセットし、室温でホール効果を評価した。結果を表２に示す。
　また、ＩＣＰ－ＡＥＳ分析により、酸化物薄膜に含まれる各元素の原子比がスパッタリングターゲットと同じであることを確認した。
［薄膜トランジスタの製造］
　基板として、膜厚１００ｎｍの熱酸化膜付きの導電性シリコン基板を使用した。熱酸化膜がゲート絶縁膜として機能し、導電性シリコン部がゲート電極として機能する。
　ゲート絶縁膜上に表２に示す条件でスパッタ成膜し、膜厚５０ｎｍの酸化物薄膜を作製した。レジストとしてＯＦＰＲ♯８００（東京応化工業株式会社製）を使用し、塗布、プレベーク（８０℃、５分）、露光した。現像後、ポストベーク（１２０℃、５分）し、シュウ酸にてエッチングし、所望の形状にパターニングした。その後熱風加熱炉内にて３００℃で１時間加熱処理（アニール処理）を行った。
　その後、リフトオフ法によりＭｏ（１００ｎｍ）をスパッタ成膜により成膜し、ソース／ドレイン電極を所望の形状にパターニングした。さらに表２に示すように保護膜を形成する前段階の処理として、酸化物半導体膜に対し、亜酸化窒素プラズマ処理を施した。その後、プラズマＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）にてＳｉＮｘを成膜して保護膜とした。フッ酸を用いてコンタクトホールを開口し、薄膜トランジスタを作製した。
　作製した薄膜トランジスタについて、電界効果移動度（μ）、Ｓ値及び閾値電圧（Ｖｔｈ）を評価した。これらの特性値は、半導体パラメーターアナライザー（ケースレーインスツルメンツ株式会社製４２００ＳＣＳ）を用い、室温、遮光環境下（シールドボックス内）で測定した。尚、ドレイン電圧（Ｖｄ）は１０Ｖとした。結果を表２に示す。
比較例３、４
　ターゲット、スパッタ条件及び加熱（アニーリング）処理条件を、表２に記載のものに変更した他は実施例１４～１８と同様にして酸化物半導体薄膜、薄膜評価用素子及び薄膜トランジスタを作製し、評価した。結果を表２に示す。
　表２に示すように、比較例３、４の素子は電界効果移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓ未満であり、実施例１４～１８と比べて大幅に低いことが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本発明の薄膜トランジスタは、表示装置、特に大面積のディスプレイ用として用いることができる。
　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及び本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。

Claims (14)

  1. 　Ｉｎ，Ｇａ及びＭｇを含み、
    　Ｉｎ２Ｏ３で表される化合物、
    　Ｉｎ（ＧａＭｇ）Ｏ４で表される化合物、
    　Ｇａ２ＭｇＯ４で表される化合物、及び
    　Ｉｎ２ＭｇＯ４で表される化合物から選択される１種以上の化合物を含み、
    　原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ
    　原子比（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下
    　である焼結体を含むスパッタリングターゲット。
  2. 　前記原子比が以下を満たす請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
    Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．７超０．９９９９以下、かつ
    （Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．３未満
  3. 　前記焼結体の相対密度が９０％以上である請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット。
  4. 　前記焼結体が、さらに正４価の金属酸化物Ｍを含む請求頃１～３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
  5. 　前記金属酸化物Ｍが、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＧｅＯ２、ＨｆＯ２、及びＣｅＯ２から選択される１種以上の酸化物である請求項４に記載のスパッタリングターゲット。
  6. 　以下の原子比を満たす請求項５に記載のスパッタリングターゲット。
    ［Ｍ］／［全金属］＝０．０００１～０．２０
    （式中、［Ｍ］は焼結体に含まれる正４価金属の原子の合計であり、［全金属］は焼結体に含まれる全金属の原子の合計である。）
  7. 　平均粒径が０．１～１．２μｍである酸化インジウム粉末と、
    　平均粒径が０．１～１．２μｍである酸化ガリウム粉末と、
    　平均粒径が０．１～１．２μｍである酸化マグネシウム粉末とを、
    　原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．５以上０．９９９９以下、かつ原子比（Ｇａ＋Ｍｇ）／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｍｇ）＝０．０００１以上０．５以下で混合、成形し、
    　得られた成形体を、８００℃から焼結温度まで昇温速度０．１～２℃／分で昇温し、前記焼結温度で１０～５０時間保持して焼結することを含み、前記焼結温度が１２００℃～１６５０℃の範囲内である請求項１に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
  8. 　請求項１～６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、スパッタリング法により成膜する酸化物薄膜の製造方法。
  9. 　前記スパッタリング法による成膜を、希ガス原子に、水分子、酸素分子及び亜酸化窒素分子から選択される少なくとも１種以上の分子を含有させた混合気体の雰囲気下において行う請求項８に記載の酸化物薄膜の製造方法。
  10. 　前記スパッタリング法による成膜を、希ガス原子、及び少なくとも水分子を含有する混合気体の雰囲気下において行う請求項９に記載の酸化物薄膜の製造方法。
  11. 　前記混合気体中の水分子の含有割合が分圧比で０．１％～２５％である請求項１０に記載の酸化物薄膜の製造方法。
  12. 　請求項８～１１のいずれかに記載の方法により成膜された酸化物薄膜をチャネル層とする薄膜トランジスタ。
  13. 　前記チャネル層上に、少なくともＳｉＮｘを含有する保護膜を備える請求項１２に記載の薄膜トランジスタ。
  14. 　請求項１２又は１３に記載の薄膜トランジスタを備えた表示装置。
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