氧化物烧结体以及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，所述烧结体中存在的裂纹的平均长度为3μm以上且15μm以下。本发明专利技术的课题在于提供一种溅射靶，所述溅射靶在通过DC溅射进行成膜时能够减少靶破裂、粉粒产生，能够形成良好的薄膜。

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, and is characterized by that the average length of cracks in the sintered body is more than 3 m and less than 15 m. The aim of the invention is to provide a sputtering target, which can reduce target breakage and powder generation when film is sputtered through DC, and form good film.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化物烧结体以及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烧结体以及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)中使用α-Si(非晶硅)。但是，对于α-Si而言，得不到充分的电子迁移率，近年来，正在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，使用了IGZO-TFT的下一代高性能平板显示器已部分实用化，备受关注。IGZO膜主要通过使用由IGZO烧结体制作的靶进行溅射来进行成膜。可以使用包含In：Ga：Zn＝1：1：1(原子数比)的(111)组成的烧结体作为IGZO烧结体。但是，包含该(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，因晶粒尺寸而容易产生裂纹，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来提高该烧结体的挠曲强度。具体而言，在利用微波加热炉或者利用通常的一般的电阻加热器的电炉的情况下，通过使烧结时间变得极短至1～2小时等来抑制晶粒的生长从而提高挠曲强度。但是，对于该微波加热而言，虽然能够快速加热、短时间烧结，但是存在会产生因局部加热引起的加热不均、或者因炉的尺寸受限而导致烧结体的尺寸也受限等问题，不适合于大量生产。另外，在利用电炉使烧结时间变得极短的情况下，虽然能够抑制晶粒的生长，但是组织在烧结体的表层和内部变得不均匀、或者在烧结体中容易产生翘曲、变形，导致成品率显著降低。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，存在发生异常放电的概率也升高、导致因粉粒产生而引起的对膜的不良影响、溅射靶的破裂或龟裂这样的问题。需要说明的是，在专利文献1～6中，虽然在其实施例中存在通过DC溅射实施成膜的记载，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挠曲强度高并且体电阻低的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抑制靶的破裂、粉粒产生，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：着眼于IGZO烧结体中产生的裂纹，通过控制裂纹的长度，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，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，所述烧结体中存在的裂纹的平均长度为3μm以上且15μm以下。2)如上述1)所述的IGZO烧结体，其特征在于，所述烧结体中存在的裂纹的最大长度为6μm以上且45μm以下。3)如上述1)或2)所述的IGZO烧结体，其特征在于，所述烧结体的挠曲强度为50MPa以上，并且所述烧结体的体电阻为100mΩcm以下。4)如上述1)～3)中任一项所述的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。5)如上述1)～4)中任一项所述的IGZO烧结体，其特征在于，所述烧结体的平均晶粒尺寸为22μm以下。6)如上述1)～5)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。7)一种平板或圆筒形的溅射靶，其包含上述1)～6)中任一项所述的IGZO烧结体。专利技术效果本专利技术中，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，通过适当地控制烧结体中存在的裂纹的长度，能够兼顾高挠曲强度和低体电阻，由此，具有粉粒的产生少、能够进行稳定的DC溅射这样的优良效果。附图说明图1是示出裂纹条数与挠曲强度的关系的图。图2是示出平均裂纹长度与挠曲强度的关系的图。图3是示出最大裂纹长度与挠曲强度的关系的图。图4是示出平均裂纹长度与体电阻的关系的图。图5是示出最大裂纹长度与体电阻的关系的图。图6是关于测量裂纹条数和长度的图。具体实施方式对于IGZO烧结体而言，存在如下问题：在晶界容易产生裂纹，由此烧结体的强度显著降低，认为减少烧结体中存在的裂纹的条数会带来挠曲强度的提高。但是，将烧结体的裂纹条数与挠曲强度的关系进行作图时，如图1所示烧结体的裂纹条数与挠曲强度不一定相关，有时虽然裂纹的条数多但是挠曲强度高。对于裂纹与挠曲强度的关系进一步进行研究，结果发现：即使裂纹的条数多，只要将其长度控制在一定范围内，就能够实现高挠曲强度。还发现，该裂纹长度的控制在能够实现高挠曲强度的同时还能够实现低体电阻。基于这样的发现，本专利技术在裂纹长度、特别是其平均长度和最大长度方面具有特征。本专利技术的烧结体的特征在于，包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、氧(O)和不可避免的杂质，烧结体中存在的裂纹的平均长度为3μm以上且15μm以下。裂纹的平均长度超过15μm时，烧结体的挠曲强度降低，另一方面，裂纹的平均长度小于3μm时，烧结体的体电阻升高，因此不优选。另外，本专利技术中，烧结体中存在的裂纹的最大长度优选为6μm以上且45μm以下。裂纹的最大长度超过45μm时，烧结体的挠曲强度降低，另一方面，裂纹的最大长度小于6μm时，烧结体的体电阻升高，因此不优选。需要说明的是，本专利技术对于裂纹的条数没有特别限制，只要裂纹的长度在一定范围内，就能够得到高强度和低电阻。在本专利技术中，裂纹的长度如下求出：利用扫描电子显微镜(SEM)对烧结体(溅射靶)的截面进行观察，测量在SEM图像(视野：90μm×120μm)中存在的裂纹的长度，并求出该长度的平均值和最大值。具体而言，在矩形平板靶的情况下，从靶的中央附近和四角的位置取合计5个部位作为样品，对于各样品，对靶截面的任意表面拍摄100倍的SEM图像，对所拍摄的图像上的90μm×120μm的区域内的裂纹的长度(和条数)进行测量，并求出5个部位处的平均值和最大值。裂纹存在直线状的裂纹、折线状的裂纹、曲线状的裂纹和这些裂纹从中途分支为多条等情况。对于未分支的裂纹，测量SEM图像上的沿着该裂纹的全部长度，设定为裂纹长度。对于一侧具有分支的裂纹，如图6所示，将从裂纹的端部经过1个或2个以上分支点至另一端部最长的部分(对应于1)设定为1条，对于除此以外的部分(对应于2、3)，将连接各自的端本文档来自技高网...

【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，所述烧结体中存在的裂纹的平均长度为3μm以上且15μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.23 JP 2015-0590391.一种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，所述烧结体中存在的裂纹的平均长度为3μm以上且15μm以下。2.如权利要求1所述的IGZO烧结体，其特征在于，所述烧结体中存在的裂纹的最大长度为6μm以上且45μm以下。3.如权利要求1或2所述的IGZO烧结体，其特征在于，所述烧结体的挠曲强度为50MPa以上，并且所述烧结体的体电阻为100mΩcm以下。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：山口洋平，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