氧化物烧结体和包含该氧化物烧结体的溅射靶制造技术

一种IGZO烧结体，其为包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质的氧化物烧结体，其特征在于，挠曲强度为50MPa以上，体电阻为100mΩcm以下。本发明专利技术的课题在于提供一种在通过DC溅射进行成膜时能够减少靶破裂和粉粒产生、并且能够形成良好的薄膜的溅射靶。

Oxide sintered body and sputtering target containing the oxide sintered body

A IGZO sintered body is an oxide sintered body containing indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), oxygen (O) and unavoidable impurities, characterized by flexural strength of more than 50MPa and body resistance below 100m cm. The subject of the invention is to provide a sputtering target that can reduce target rupture and particle production and form good film when sputtering film through DC.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化物烧结体和包含该氧化物烧结体的溅射靶
本专利技术涉及包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质的氧化物(一般被称为“IGZO”。根据需要使用该“IGZO”进行说明)，特别是涉及IGZO烧结体和包含该氧化物烧结体的溅射靶。
技术介绍
以往，在FPD(平板显示器)中，其背板的TFT(薄膜晶体管)一直使用α-Si(非晶硅)。但是，对于α-Si而言，得不到足够的电子迁移率，近年来，进行使用电子迁移率比α-Si高的In-Ga-Zn-O类氧化物(IGZO)的TFT的研究开发。并且，使用IGZO-TFT的下一代高性能平板显示器部分实用化，备受关注。IGZO膜主要使用由IGZO烧结体制作的靶进行溅射而成膜。对于IGZO烧结体而言，可以使用包含In：Ga：Zn＝1：1：1(原子数比)的(111)组成的烧结体。但是，该包含(111)组成的烧结体的晶粒生长快，因此，存在难以调节晶粒尺寸的问题。晶粒尺寸变得过大时，容易因晶粒尺寸而产生裂纹，导致烧结体的强度显著降低。在专利文献1～6中记载了：对于基本上包含(111)组成的IGZO烧结体而言，通过特有的烧结方法可以提高该烧结体的挠曲强度。具体而言，通过使用微波加热炉或者在通常使用一般的电阻加热器的电炉的情况下使烧结时间极短至1小时～2小时等，可以抑制晶粒的生长从而提高挠曲强度。但是，该微波加热虽然能够快速加热、短时间烧结，但是存在因局部加热而产生加热不均、或者炉的尺寸受限因而烧结体的尺寸也受限等问题，不适合于大量生产。另外，在电炉中使烧结时间变得极短的情况下，虽然能够抑制晶粒的生长，但是在烧结体的表层和内部中组织变得不均匀、或者烧结体容易产生翘曲或变形、或者导致显著的成品率降低。另外，对于IGZO烧结体而言，为了能够进行稳定的DC溅射，要求烧结体的体电阻足够低。通常，体电阻高时，难以进行DC溅射，另外，即使能够进行DC溅射，为了得到实用的成膜速度也需要投入大的电力。此外，体电阻高时，发生异常放电的概率也升高，存在导致因粉粒产生引起的对膜的不良影响或者溅射靶的破裂或龟裂的问题。需要说明的是，在专利文献1～6中，虽然在其实施例中记载了通过DC溅射实施成膜，但是没有关于烧结体的体电阻的具体记载。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-129545号公报专利文献2：日本特开2014-40348号公报专利文献3：日本特开2014-24738号公报专利文献4：日本特开2014-114473号公报专利文献5：日本特开2014-105383号公报专利文献6：日本特开2014-125422号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的课题在于提供一种挠曲强度高且体电阻低的IGZO氧化物烧结体。包含该烧结体的溅射靶在成膜时能够显著地抑制靶的破裂、粉粒产生，并且能够形成良好的薄膜。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术人进行了深入研究，结果发现：通过适当地调节IGZO烧结体的组成和烧结条件，能够提高烧结体(溅射靶)的挠曲强度，并且能够降低体电阻，其结果是能够进行良好的DC溅射，并且能够提高所得到的薄膜的品质。本专利技术人基于上述发现提供下述专利技术。1)一种IGZO烧结体，其为包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质的氧化物烧结体，其特征在于，挠曲强度为50MPa以上，体电阻为100mΩcm以下。2)如上述1)所述的IGZO烧结体，其特征在于，In、Ga、Zn的原子数比满足以下的公式：0.314≤In/(In+Ga+Zn)≤0.3420.314≤Ga/(In+Ga+Zn)≤0.3420.325≤Zn/(In+Ga+Zn)≤0.364。3)如上述1)或2)所述的IGZO烧结体，其特征在于，平均晶粒尺寸为6μm～22μm。4)如上述1)～3)中任一项所述的IGZO烧结体，其特征在于，烧结体密度为6.10g/cm3以上。5)一种平板或圆筒形的溅射靶，其包含上述1)～4)中任一项所述的IGZO烧结体。专利技术效果本专利技术具有如下优良效果：对于包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质的IGZO类氧化物烧结体而言，通过适当地调节烧结体的组成和烧结条件，能够兼顾高挠曲强度和低体电阻，由此粉粒的产生少，能够进行稳定的DC溅射。附图说明图1是示出IGZO烧结体的挠曲强度与体电阻的关系的图。具体实施方式本专利技术的氧化物烧结体包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质，其特征在于，挠曲强度为50MPa以上，并且体电阻为100mΩcm以下。挠曲强度小于50MPa时，有时在溅射中靶发生破裂，另外，体电阻超过100mΩcm时，即使在能够进行DC溅射的情况下，有时在长时间的溅射中也会发生异常放电，根据情况有时利用DC不会引起放电，不得不使用RF溅射。另外，在本专利技术中，氧化物烧结体的In、Ga和Zn的原子数比优选满足以下的公式。0.314≤In/(In+Ga+Zn)≤0.3420.314≤Ga/(In+Ga+Zn)≤0.3420.325≤Zn/(In+Ga+Zn)≤0.364在IGZO烧结体中，通过由(111)组成调节为富Zn的组成，能够赋予高强度和能够进行稳定的DC溅射的体电阻。需要说明的是，原料粉末的配合、混合、烧结等时，有时各成分量发生变动，例如，在目标组成为In：Ga：Zn＝1：1：1的情况下，会发生In：Ga：Zn＝1±0.02：1±0.02：1±0.02的变动，因此，虽然事实上有时未成为富Zn，但是其本身不能成为否定专利技术的依据。对于本专利技术的氧化物烧结体而言，优选平均晶粒尺寸为6μm～22μm。通过将平均粒径调节到上述数值范围内，能够提高机械强度。平均粒径超过22μm时，机械强度降低，在溅射时投入过度的电力的情况下，由于因溅射靶(烧结体)与接合该靶的背衬板的热膨胀差而产生的应力，有可能在烧结体中发生破裂。另一方面，平均粒径小于6μm时，有可能烧结未充分地进行，在这样的不充分的烧结的情况下，在各原料间未进行充分的反应，组成变得不均匀，或者在烧结体中产生大量孔隙。并且，这样的组成的不均匀性或者孔隙的存在会导致烧结体的挠曲强度降低，另外，会导致挠曲强度的偏差增加。此外，孔隙在溅射时会引起电弧放电的产生、粉粒的产生，对膜特性带来不良影响。另外，对于本专利技术的氧化物烧结体而言，优选烧结体密度为6.10g/cm3以上。在使用本专利技术的氧化物烧结体作为溅射靶的情况下，烧结体的高密度化具有提高溅射膜的均匀性、并且溅射时能够显著地减少粉粒的产生这样优良的效果。如果示出本专利技术的氧化物烧结体的制造工序的代表例，则如下所述。准备氧化铟(In2O3)、氧化镓(Ga2O3)和氧化锌(ZnO)作为原料。为了避免因杂质引起的对电特性的不良影响，优选使用纯度4N以上的原料。称量各原料以达到规定的组成比。需要说明的是，在这些原料中包含不可避免地含有的杂质。接着，添加、混合各原料使得氧化物烧结体达到规定的组成比。此时，如果混合不充分，则靶中的各成分发生偏析，在溅射中导致电弧放电等异常放电，或者导致粉粒产生，因此，优选充分地进行混合。此外，通过对混合粉进行微粉碎、造粒，可以提高混合粉的成型性和烧结性，可以得到高密度的烧结体。作为混合、粉碎的手段，例如可以使用市售的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGZO烧结体，其为包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质的氧化物烧结体，其特征在于，挠曲强度为50MPa以上，体电阻为100mΩcm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.27 JP 2015-0377341.一种IGZO烧结体，其为包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质的氧化物烧结体，其特征在于，挠曲强度为50MPa以上，体电阻为100mΩcm以下。2.如权利要求1所述的IGZO烧结体，其特征在于，In、Ga、Zn的原子数比满足以下的公式：0.314≤In/(In...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口洋平，栗原敏也，角田浩二，
申请(专利权)人：捷客斯金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP